JP3547370B2

JP3547370B2 - Speed ratio switching type planetary gear device and speed ratio switching type planetary gear device for press machine

Info

Publication number: JP3547370B2
Application number: JP2000171451A
Authority: JP
Inventors: 雅宏兼光; 正行長江
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2000-06-08
Filing date: 2000-06-08
Publication date: 2004-07-28
Anticipated expiration: 2020-06-08
Also published as: JP2001349394A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伝達比が切替え可能な速比切替式遊星歯車装置であって、特にプレス機械の駆動に適したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
パンチプレス機では、１ストローク中において、パンチ工具が実際にワークを打ち抜くときの速度を低くし、その他のときはストローク速度を早くする制御が望まれる。このようなパンチ速度の制御が可能なパンチプレス機として、サーボモータの回転数を減速機で減速し、減速機に変速機を直列に接続し、サーボモータの回転数を減速機で例えば１／１０に減速し、更に変速機で１／１又は１／２に切り替え可能としたパンチプレス機が提案されている。
【０００３】
この種のパンチプレス機では、慣性力が小さな減速機及び変速機とすることが求められる。そこで、慣性力が小さな遊星歯車装置に、速比切替機能を付けたものを用いることが提案されるようになった。
【０００４】
このような速比切替式遊星歯車装置として、特開平１１−３０９６７６号公報に開示されるように、第１遊星歯車機構と第２遊星歯車機構と第３遊星歯車機構を直列に接続し、第２遊星歯車機構の内歯を軸方向移動可能し、第２遊星歯車機構を作動させるか、第２遊星歯車機構の内歯を第１遊星歯車機構の出力軸に連結して第２遊星歯車機構を非作動にするかで、速比を変えるものが提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、遊星歯車機構の段数を変更する速比切替式遊星歯車装置は、全体として大型になり、慣性力も大きくなる。また、遊星歯車機構にクラッチを組み込み、複数の段数のうち特定段をクラッチを介して接続可能にする速比切替式遊星歯車装置も見受けられるが、クラッチを介することで大型になるとともに、慣性力も大きくなる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、遊星歯車機構に速比切替機構を組み込んだものであって、慣性力が小さく抑えられ、全体が小型に形成できる速比切替式遊星歯車装置及びプレス機械用速比切替式遊星歯車装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１の速比切替式遊星歯車装置は、入力軸に接続される太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車と噛み合う内歯と、前記遊星歯車又は内歯と接続される出力軸とを備え、前記遊星歯車は伝達比の異なる２列以上備えられており、前記太陽歯車、前記２列以上の遊星歯車、前記内歯のいずれかを軸方向にスライド自在とし、前記２列以上の遊星歯車のいずれかを選択して噛み合わせるとともに選択しない遊星歯車の噛み合いを解消する選択手段を設け、この選択手段は、２列以上の遊星歯車のいずれも選択可能であるものである。
【０００８】
この請求項１によると、遊星歯車を伝達比の異なる２列以上にし、太陽歯車、前記２列以上の遊星歯車、内歯のいずれかを軸方向にスライドさせると、前記２列以上の遊星歯車のうち何れかが選択され、太陽歯車又は内歯に噛み合うようになる。空で回転する遊星歯車が増えるだけで、太陽歯車、前記２列以上の遊星歯車、内歯のいずれかを軸方向にスライドさせる機構も公知の適宜なスライド機構が採用できる。これらにより、速比切替機構の付加に伴う慣性力の増大と大型化を抑制できる。
【０００９】
請求項２の速比切替式遊星歯車装置は、請求項１において、前記出力軸は前記内歯に接続され、遊星歯車が固定されるスター形であって、前記内歯が軸方向にスライド自在である。
この請求項２によると、スター形により、内歯が出力軸に接続されるため、この内歯を軸方向にスライドさせることにより、２列以上の遊星歯車に対する噛み合わせを選択できる。外周に位置する内歯の軸方向スライド移動であるため、円滑な切替えができる。
【００１０】
請求項３の速比切替式遊星歯車装置は、請求項２において、前記内歯は、第１の遊星歯車列と噛み合う第１変速位置と、第２の遊星歯車列と噛み合う第２変速位置と、第１及び第２の遊星歯車列の両方に噛み合うロック位置とを有する。
この請求項３によると、ロック位置では、第１及び第２の遊星歯車列の両方に内歯が噛み合うため、両方の遊星歯車列がロック状態となり、装置の位置保持も可能になる。
【００１１】
請求項４の速比切替式遊星歯車装置は、請求項１〜３のいずれかにおいて、前記入力軸にサーボモータが接続され、前記選択手段により噛み合わされる歯車同志の位相を合わせる位置まで前記入力軸を回転させる位相合わせ手段が設けられたものである。
この請求項４によると、サーボモータの回転、または回転角を制御して、選択手段により噛み合わされる歯車同志の位相を合わせる位置にすると、噛み合いがスムーズに行われる。
【００１２】
請求項５のプレス機械用速比切替式遊星歯車装置は、請求項１〜４の速比切替式遊星歯車装置をプレス機械に用いるものである。
この請求項５によると、プレス機械における必要なプレス力と加工速度が、慣性力が小さく、小型の速比切替式遊星歯車装置を用いて得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１は、速比切替式遊星歯車装置の駆動系統図であり、図２は、その側面の断面図であり、図３は、その正面の断面図である。
【００１４】
図１〜図３において、速比切替式遊星歯車装置５０は、固定枠又はケーシング５１と、ケーシング５１の中心に軸支された入力軸５２と、入力軸５２に嵌入された第１太陽歯車５３及び第２太陽歯車５４と、この第１太陽歯車５３及び第２太陽歯車５４に噛み合い、固定枠５１から突出する軸に軸支された第１遊星歯車５５及び第２遊星歯車５６と、第１遊星歯車５５に噛み合う第１歯５７ａ及び第２遊星歯車５６に噛み合う第２歯５７ｂを有する軸方向にスライド自在な内歯５７と、この内歯５７の内面のスプライン穴５７ｃに嵌入されたスプライン軸５８ａから突設された出力軸５８と、前記内歯５７を軸方向の所定位置にスライド移動させ、第１遊星歯車５５及び第２遊星歯車５６のいずれかに噛み合わせるための選択手段５９と、を備えてなる。この速比切替式遊星歯車装置５０は、第１遊星歯車５５及び第２遊星歯車５６が恒星のように固定枠又はケーシング５１に対して軸支され、内歯５７が回転して出力軸５８に伝達されるスター形である。
【００１５】
第１遊星歯車５５と第１太陽歯車５３とが第１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２遊星歯車５６と第２太陽歯車５４とが第２列Ｂの遊星歯車列を形成している。この第１列Ａと第２列Ｂは、入力軸５２に所定間隔Ｌを隔てて平行に配設されている。内歯５７の第１歯５７ａと第２歯５７ｂは、所定間隔Ｌ＋αだけ隔てて配置され、内歯５７を軸方向にαだけスライド移動させると、第１歯５７ａが前記第１列Ａと噛み合う第１変速位置の場合と、第２歯５７ｂが前記第２列Ｂと噛み合う第２変速位置の場合とに切り替えられる。また、第１列Ａで例えば１／ａに減速させ、第２列Ｂで例えば１／２ａに減速させるとすると、第１列Ａを選択する第１変速位置の場合と、第２列Ｂを選択する第２変速位置の場合とで、１対２の変速率が得られることになる。また、内歯５７のスライド量をα／２にすると、内歯５７の第１歯５７ａが第１遊星歯車５５に噛み合い、内歯５７の第２歯５７ｂが第２遊星歯車５６に噛み合い、歯車列の回転が止められるロック位置となる。
【００１６】
内歯５７を軸方向の所定位置にスライド移動させ、第１列Ａ又は第２列Ｂに切り替える選択手段５９の詳細は図２及び図３に示される。図示例は手動切替え又は自動切替えの両方に対応できるハンドル式となっている。内歯５７の外周にリング溝５７ｄが形成され、このリング溝５７ｄにメタルローラ６０が嵌まる。このメタルローラ６０は、軸６１の両端のアーム６２に軸支され、軸６１はエアシリンダ６４又はハンドル６５に連結されている。エアシリンダ６４又はハンドル６５の駆動により、内歯５７は、前進位置又は第１変速位置、中間位置又はロック位置、後退位置又は第２変速位置になる。なお、図２及び図３では、内歯５７には一つの歯５７ｅが設けられ、この歯５７ｅが第１遊星歯車５５に噛み合う第１変速位置、又は、第２遊星歯車５６に噛み合う第２変速位置、又は、第１遊星歯車５５及び第２遊星歯車５６の両方に噛み合うロック位置となるように構成されている。
【００１７】
なお、内歯５７を軸方向の第１変速位置、第２変速位置、ロック位置にスライド移動させる機構には種々のものが採用できる。内歯５７を回転自在に軸受などで保持し、この保持体を軸方向にアクチュエータを用いて移動させるものであれば、適宜な機構を採用できる。
【００１８】
図１に戻り、入力軸５２には駆動モータ又はサーボモータ６が連結され、出力軸５８にはパンチプレス機１の機構部分が連結される。また、制御装置３３が駆動モータ又はサーボモータ６と自動切替えに対応できる選択手段５９に接続されている。制御装置３３は、サーボモータ６の回転数制御に対応して各歯車５３〜５５の歯の位置を認識できるようになっており、第１変速位置、第２変速位置、ロック位置の相互の切替えに際して、内歯５７の歯５７ａが第１遊星歯車５５に噛む位置、内歯５７の歯５７ｂが第２遊星歯車５６に噛む位置まで、入力軸５２を僅かに回転させて停止させる機能を有している。このようにサーボモータ３３と選択手段５９に接続された制御装置３３は位相合わせ手段を構成している。
【００１９】
前述した構造の速比切替式遊星歯車装置５０の作動を図１により説明する。図示例では、選択手段５９は第２列Ｂを選択しており、例えば１／２ａに減速される。速比の切替え時には、遊星歯車装置５０は一旦停止する。この停止に際して、第１列Ａの第１遊星歯車５５と内歯５７の第１歯５７ａが噛み合える位相になるように、回転数を制御しながら停止する。この制御はサーボモータ６と制御装置３３による周知の位置制御で行うことができる。選択手段５９により、内歯５７を図面左側にαだけ寄せると、第２列Ｂの噛み合いが解消され、第１列Ａが噛み合うようになる。第１列Ａで例えば１／ａに減速させ、変速比が変わる。
【００２０】
また、選択手段５９により、内歯５７を図面左側にα／２だけよせると、内歯５７の各歯５７ａ，５７ｂは、それぞれ第１列Ａと第２列Ｂに噛み合うため、各歯車５３〜５６の動きが固定され、パンチプレス機１の駆動機構を停止状態で保持するロック位置となる。
【００２１】
上述した構造と作動を有する速比切替式遊星歯車装置５０によると、第１遊星歯車５５と第１太陽歯車５３の第１列Ａと、第２遊星歯車５６と第２太陽歯車５４の第２列Ｂと、内歯５７を軸方向にスライド移動させて、選択的に噛み合わせようにしているため、遊星歯車列を部分的に増やすだけで、変速比を所定値にすることができ、空回りする部分を最小限にして、慣性力の増大を極小化し、装置全体も小型に形成することができる。
【００２２】
特に、スター形であって、内歯５７を軸方向に移動させる構造であるため、内歯５７を回転自在に支持すると、後は周知の軸方向移動手段を採用して簡単に内歯５７をスライド移動させることができる。そのため、選択手段５９に伴う慣性力の増大もなく、選択手段５９を付加しても装置全体を小型に保つことが可能になる。
【００２３】
つぎに、図４及び図５により他の速比切替式遊星歯車装置７０，８０を説明する。速比切替式遊星歯車装置７０，８０のいずれもプラネタリー形と呼ばれるものであり、図１のスター形と同様に遊星歯車装置である。

【００２４】
図４において、速比切替式遊星歯車装置７０は、入力軸７１と、入力軸７１に嵌入された第１太陽歯車７２及び第２太陽歯車７３と、保持枠７４に回転自在に支持され、前記第１太陽歯車７２及び第２太陽歯車７３に噛み合う第１遊星歯車７５及び第２遊星歯車７６と、第１遊星歯車７５及び第２遊星歯車７６と噛み合う固定の内歯７７と、保持枠７４に対してスプライン又はキー等を介して連結された出力軸７８と、保持枠７４を軸方向に移動させる選択手段７９とを備えてなる。
【００２５】
第１太陽歯車７２と第１遊星歯車７５が第１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２太陽歯車７３と第２遊星歯車７６が第２列Ｂの遊星歯車列を形成する。第１遊星歯車７５と第２遊星歯車７６の間隔はＬであるが、第１太陽歯車７２と第２太陽歯車７３の間隔はＬ＋αである。そのため、保持枠７４を軸方向にαだけ移動させると、第１列Ａ又は第２列Ｂを選択できる。選択手段７９は保持枠７４に対して相対回転可能に連結され、アクチュエータ等で保持枠７４を軸方向の所定位置までスライド移動させることができる。
【００２６】
図４の速比切替式遊星歯車装置７０も、第１列Ａの第１遊星歯車７５と、第２列Ｂの第２遊星歯車７６と、保持枠７４を軸方向にスライド移動させて、選択的に噛み合わせようにしているため、遊星歯車列などを部分的に増やすだけで、変速比を所定値にすることができ、空回りする部分を最小限にして、慣性力の増大を少なくし、装置全体も小型に形成することができる。
【００２７】
図５において、速比切替式遊星歯車装置８０は、入力軸８１と、入力軸８１に対してスプライン又はキーなどを介して連結された軸８１ａに嵌入された第１太陽歯車８２及び第２太陽歯車８３と、保持枠８４に回転自在に支持され、前記第１太陽歯車８２及び第２太陽歯車８３に噛み合う第１遊星歯車８５及び第２遊星歯車８６と、第１遊星歯車８５及び第２遊星歯車８６と噛み合う固定の内歯８７と、保持枠８４に固定された出力軸８８と、軸８１ａを軸方向に移動させる選択手段８９とを備えてなる。
【００２８】
第１太陽歯車８２と第１遊星歯車８５が第１列Ａの遊星歯車列を形成し、第２太陽歯車８３と第２遊星歯車８６が第２列Ｂの遊星歯車列を形成する。第１遊星歯車８５と第２遊星歯車８６の間隔はＬであるが、第１太陽歯車８２と第２太陽歯車８３の間隔はＬ＋αである。そのため、軸８１ａを軸方向にαだけ移動させると、第１列Ａ又は第２列Ｂを選択できる。選択手段８９は軸８１ａに対して相対回転可能に連結され、アクチュエータなどで軸８１ａを軸方向の所定位置までスライド移動させることができる。
【００２９】
図５の速比切替式遊星歯車装置８０も、第１列Ａの第１太陽歯車８２と、第２列Ｂの第２太陽歯車８３と、軸８１ａを軸方向にスライド移動させて、選択的に噛み合わせようにしているため、遊星歯車列などを部分的に増やすだけで、変速比を所定値にすることができ、空回りする部分を最小限にして、慣性力の増大を少なくし、装置全体も小型に形成することができる。
【００３０】
なお、図１、図４又は図５の速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０のいずれの場合も、変速段が２段の場合を説明したが、遊星歯車列を例えば３列以上にし、各列の減速比を順次変えておくと、変速段が３段以上のものにする事が可能になる。このとき、軸方向にスライド移動させる位置は３位置以上となり、各位置で所定の遊星歯車と噛み合うように各歯車を配置すればよい。
【００３１】
つぎに、上述した速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０が好適に適用されるプレス機１を図６により説明する。
【００３２】
図６において、フレーム１０は、下部フレーム１０ａと、下部フレーム１０ａから立設された上部フレーム１０ｂとで形成されている。この上部フレーム１０ｂ内の空間に、上下のタレット２Ａ，２Ｂが配置され、各フレーム１０ａ，１０ｂに対して回転自在に支持されている。上タレット２Ａにはパンチ金型となるプレス金型３が円周上に複数個配置され、下タレット２Ｂにはダイ金型４が円周上に複数個設置されている。上下のタレット２Ａ，２Ｂは、フレーム１０に設置した図示されないタレット駆動装置により割り出し回転させられる。
【００３３】
プレス金型３のパンチ駆動装置５は、上部フレーム１０ｂから更に上に突出する中空フレーム１０ｃの側面に取り付けられた速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０と、速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０の入力軸の側に一体に取り付けられたサーボモータ６と、この速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０の出力軸の側に連結され、回転を上下方向の直線往復動に変換する変速機構７とで構成される。
【００３４】
変速機構７は、偏心カム機構からなるものであり、偏心カム１２が、速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０の出力軸と同一回転中心Ｏ上で、一対の軸受１１ａ，１１ｂにより回転自在に支持されている。偏心カム１２は、その偏心軸部１２ａがクランクアーム１３の上端の穴に図示されない軸受を介して回転自在に嵌合している。クランクアーム１３の下端には、ピン１５を介してラム１６が連結され、ラム１６は上部フレーム１０ｂに取り付けられたラムガイド１７に昇降自在に支持されている。ラム１６の先端には、上タレット２Ａに保持されたプレス金型３の頭部と連結されるＴ溝状の頭部連結部を有している。
【００３５】
前述したプレス機１は、サーボモータ６、速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０、偏心カム機構７を介して、直接プレス金型３を駆動するため、プレス金型３のストローク速度や位置の制御が、簡単な制御で制御良く行われる。また、選択手段５９，７９，８９により、通常は小さな減速比（変速比小）による高速加工を選択し、制御装置３３の演算手段で演算されたプレス力が所定値を越える場合に、大きな減速比（変速比大）による高負荷加工を選択することができる。
【００３６】
特に、速比切替式遊星歯車装置５０，７０，８０は、全体に慣性力が小さく、小型に形成されているため、ストローク速度や位置の制御が高精度且つ高速で行うことができ、プレス機１の全体もコンパクトに形成することが可能になる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜５の速比切替式遊星歯車装置によると、変速機構を一体に備えるため、遊星歯車装置が本来有する慣性力の小ささを保持しつつ、特に頻繁に速度を変更するような場合に、慣性力を小さくして、速度変動に対する追従性を高めることがでる。
【００３８】
請求項２によると、スター形の遊星歯車装置を使用し、内歯を軸方向にスライドさせるため、速比の切替えが円滑にできる。請求項３によると、変速だけでなくロックもできるため、遊星歯車装置による動作保持も簡単にできる。請求項４によると、サーボモータと遊星歯車装置の組み合わせにして、位相合わせをサーボモータの回転数制御により行うため、切替え時の歯の噛み合いがスムーズにできる。
【００３９】
請求項５のプレス機械用速比切替式遊星歯車装置によると、慣性力が小さく且つ小型の速比切替式遊星歯車装置であるため、プレス機械における必要なプレス力と加工速度が加工精度が両立して得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】速比切替式遊星歯車装置の駆動系統図である。
【図２】速比切替式遊星歯車装置の側面の断面図である。
【図３】速比切替式遊星歯車装置の正面の断面図である。
【図４】他の速比切替式遊星歯車装置の駆動系統図である。
【図５】更に他の速比切替式遊星歯車装置の駆動系統図である。
【図６】パンチプレス機に適用された速比切替式遊星歯車装置の配置例を示す側面の部分断面図である。
【符号の説明】
１プレス機
６サーボモータ
３３制御装置（位相合わせ手段）
５０速比切替式遊星歯車装置
５２入力軸
５３第１太陽歯車
５４第２太陽歯車
５５第１遊星歯車
５６第２遊星歯車
５７内歯
５８出力軸
５９選択手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a speed ratio switching type planetary gear device capable of switching a transmission ratio, and particularly to a planetary gear device suitable for driving a press machine.
[0002]
[Prior art]
In the punch press machine, it is desired to control the speed at which the punch tool actually punches the work during one stroke, and increase the stroke speed at other times. As a punch press machine capable of controlling such a punch speed, the rotation speed of a servomotor is reduced by a reduction gear, a transmission is connected in series to the reduction gear, and the rotation speed of the servomotor is reduced by, for example, 1 / A punch press machine has been proposed in which the speed is reduced to 10 and can be further switched to 1/1 or 1/2 by a transmission.
[0003]
In a punch press of this type, a reduction gear and a transmission having a small inertia force are required. Therefore, it has been proposed to use a planetary gear device having a small inertial force and having a speed ratio switching function.
[0004]
As such a speed ratio switching type planetary gear device, as disclosed in JP-A-11-309676, a first planetary gear mechanism, a second planetary gear mechanism, and a third planetary gear mechanism are connected in series. The second planetary gear mechanism is configured such that the internal teeth of the second planetary gear mechanism are axially movable to operate the second planetary gear mechanism, or the internal teeth of the second planetary gear mechanism are connected to the output shaft of the first planetary gear mechanism. It is proposed to change the speed ratio by deactivating the.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the speed ratio switching type planetary gear device that changes the number of stages of the planetary gear mechanism becomes large as a whole and also has a large inertia force. In addition, there is a speed ratio switching type planetary gear device that incorporates a clutch into the planetary gear mechanism and enables a specific stage among a plurality of stages to be connected via the clutch.However, through the clutch, the size becomes large, and the inertia force also increases. growing.
[0006]
Therefore, an object of the present invention is to incorporate a speed ratio switching mechanism into a planetary gear mechanism, and to reduce the inertia force and to make the whole compact. An object of the present invention is to provide a switchable planetary gear device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a speed ratio switching type planetary gear device according to claim 1 includes a sun gear connected to an input shaft, a planetary gear meshing with the sun gear, an internal gear meshing with the planetary gear, An output shaft connected to a planetary gear or an internal gear, the planetary gear is provided with two or more rows having different transmission ratios, and the sun gear, the two or more rows of planetary gears, or any of the internal teeth is provided. A selection means is provided which is slidable in the axial direction, selects one of the two or more rows of planetary gears to mesh with each other, and cancels the meshing of the unselected planetary gears. Any of them can be selected .
[0008]
According to the first aspect, when the planetary gears are arranged in two or more rows having different transmission ratios and any one of the sun gear, the two or more rows of planetary gears, and the internal teeth is slid in the axial direction, the two or more rows of the planetary gears are formed. Is selected to engage the sun gear or the internal gear. As the number of planetary gears rotating in the sky increases, a well-known appropriate slide mechanism can be adopted as a mechanism for sliding any one of the sun gear, the two or more rows of planetary gears, and the internal teeth in the axial direction. As a result, it is possible to suppress an increase in inertia and an increase in size due to the addition of the speed ratio switching mechanism.
[0009]
According to a second aspect of the present invention, in the speed ratio switching type planetary gear device according to the first aspect, the output shaft is connected to the internal gear and has a star shape to which a planet gear is fixed, and the internal gear is slidable in the axial direction. It is.
According to the second aspect, since the internal teeth are connected to the output shaft by the star shape, meshing with two or more rows of planetary gears can be selected by sliding the internal teeth in the axial direction. Since the internal teeth located on the outer periphery are slid in the axial direction, smooth switching can be performed.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a speed ratio switching type planetary gear device according to the second aspect, wherein the internal gear has a first speed change position meshing with the first planetary gear train, and a second speed change position meshing with the second planetary gear train. , And a locked position that meshes with both the first and second planetary gear trains.
According to the third aspect, in the locked position, since the internal teeth mesh with both the first and second planetary gear trains, both the planetary gear trains are locked, and the position of the device can be maintained.
[0011]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a speed ratio switching type planetary gear device according to any one of the first to third aspects, wherein a servomotor is connected to the input shaft, and the input shaft is moved to a position where the phases of gears meshed by the selecting means are adjusted. A phase matching means for rotating the shaft is provided.
According to the fourth aspect, when the rotation or the rotation angle of the servomotor is controlled to a position where the phases of the gears meshed by the selecting means match, the meshing is performed smoothly.
[0012]
A speed ratio switching type planetary gear device for a press machine according to a fifth aspect uses the speed ratio switching type planetary gear device according to the first to fourth aspects for a press machine.
According to the fifth aspect, the necessary press force and working speed in the press machine can be obtained by using a small speed ratio switching type planetary gear device having a small inertia force.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a drive system diagram of a speed ratio switching type planetary gear device, FIG. 2 is a sectional view of a side surface thereof, and FIG. 3 is a sectional view of a front surface thereof.
[0014]
1 to 3, a speed ratio switching type planetary gear device 50 includes a fixed frame or casing 51, an input shaft 52 supported at the center of the casing 51, and a first sun gear 53 fitted into the input shaft 52. A first planetary gear 55 and a second planetary gear 56 meshed with the first sun gear 53 and the second sun gear 54 and supported by a shaft protruding from the fixed frame 51; An axially slidable internal tooth 57 having first teeth 57a meshing with the planetary gear 55 and second teeth 57b meshing with the second planetary gear 56, and a spline shaft fitted into a spline hole 57c on the inner surface of the internal tooth 57. An output shaft 58 protruding from 58a, a selection means 59 for sliding the internal teeth 57 to a predetermined position in the axial direction, and meshing with one of the first planetary gear 55 and the second planetary gear 56; To Ete made. In this speed ratio switching type planetary gear device 50, a first planetary gear 55 and a second planetary gear 56 are pivotally supported on a fixed frame or casing 51 like a star, and internal teeth 57 rotate to output shaft 58. It is a star shape transmitted.
[0015]
The first planetary gear 55 and the first sun gear 53 form a first row A of planetary gear trains, and the second planetary gear 56 and the second sun gear 54 form a second row B of planetary gear trains. I have. The first row A and the second row B are arranged in parallel with the input shaft 52 at a predetermined interval L. The first teeth 57a and the second teeth 57b of the internal teeth 57 are arranged at a predetermined interval L + α, and when the internal teeth 57 are slid in the axial direction by α, the first teeth 57a mesh with the first row A. Switching is performed between the first shift position and the second shift position where the second teeth 57b mesh with the second row B. Further, if the first row A is decelerated to, for example, 1 / a and the second row B is to be decelerated, for example, to 1 / 2a, the first row A is selected in the first shift position, In the case of the selected second shift position, a gear ratio of 1: 2 can be obtained. When the sliding amount of the internal teeth 57 is α / 2, the first teeth 57 a of the internal teeth 57 mesh with the first planetary gear 55, and the second teeth 57 b of the internal teeth 57 mesh with the second planetary gear 56, and the gear This is the lock position where the rotation of the row is stopped.
[0016]
The details of the selecting means 59 for sliding the internal teeth 57 to a predetermined position in the axial direction and switching to the first row A or the second row B are shown in FIGS. 2 and 3. The illustrated example is a handle type that can handle both manual switching and automatic switching. A ring groove 57d is formed on the outer periphery of the internal teeth 57, and the metal roller 60 fits into the ring groove 57d. The metal roller 60 is supported by arms 62 at both ends of a shaft 61, and the shaft 61 is connected to an air cylinder 64 or a handle 65. By driving the air cylinder 64 or the handle 65, the internal teeth 57 are set to the forward position or the first shift position, the intermediate position or the lock position, the retreat position or the second shift position. In FIGS. 2 and 3, one tooth 57 e is provided on the inner teeth 57, and the first gear 57 is meshed with the first planetary gear 55, or the second gear is meshed with the second planetary gear 56. It is configured to be at a position or a locked position where both the first planetary gear 55 and the second planetary gear 56 are engaged.
[0017]
It should be noted that various mechanisms can be employed for sliding the internal teeth 57 to the first shift position, the second shift position, and the lock position in the axial direction. An appropriate mechanism can be adopted as long as the internal teeth 57 are rotatably held by bearings or the like and the holder is moved in the axial direction by using an actuator.
[0018]
Returning to FIG. 1, the drive motor or the servo motor 6 is connected to the input shaft 52, and the mechanical part of the punch press 1 is connected to the output shaft 58. Further, the control device 33 is connected to the drive motor or the servo motor 6 and to the selection means 59 capable of automatically switching. The control device 33 can recognize the positions of the teeth of each of the gears 53 to 55 in accordance with the rotation speed control of the servomotor 6, and mutually switches between the first shift position, the second shift position, and the lock position. In this case, the input shaft 52 has a function of slightly rotating and stopping the input shaft 52 until the teeth 57a of the internal teeth 57 mesh with the first planetary gear 55 and the teeth 57b of the internal teeth 57 mesh with the second planetary gear 56. ing. Thus, the control device 33 connected to the servo motor 33 and the selecting means 59 constitutes a phase matching means.
[0019]
The operation of the speed ratio switching type planetary gear device 50 having the above-described structure will be described with reference to FIG. In the illustrated example, the selecting means 59 selects the second column B, and the speed is reduced to, for example, 1 / 2a. At the time of switching the speed ratio, the planetary gear device 50 temporarily stops. At the time of this stop, the first planetary gear 55 in the first row A and the first teeth 57a of the internal teeth 57 are stopped while controlling the rotation speed so that the phase can be engaged. This control can be performed by well-known position control by the servo motor 6 and the control device 33. When the selection means 59 moves the internal teeth 57 to the left side of the drawing by α, the meshing of the second row B is canceled and the first row A meshes. In the first row A, the speed is reduced to, for example, 1 / a, and the gear ratio changes.
[0020]
When the selecting means 59 moves the internal teeth 57 to the left side of the drawing by α / 2, the teeth 57a and 57b of the internal teeth 57 mesh with the first row A and the second row B, respectively. The movement of 56 is fixed, and it is a lock position for holding the driving mechanism of the punch press 1 in a stopped state.
[0021]
According to the speed ratio switching type planetary gear device 50 having the above-described structure and operation, the first row A of the first planetary gear 55 and the first sun gear 53 and the second row A of the second planetary gear 56 and the second sun gear 54 are provided. Since the row B and the internal teeth 57 are slid in the axial direction to selectively engage with each other, the gear ratio can be set to a predetermined value by only partially increasing the number of planetary gear trains. Thus, the increase in the inertial force can be minimized, and the entire device can be made compact.
[0022]
In particular, since the internal teeth 57 are of a star shape and are structured to move the internal teeth 57 in the axial direction, if the internal teeth 57 are rotatably supported, the internal teeth 57 can be easily formed by using a known axial moving means. Can be slid. Therefore, there is no increase in the inertial force associated with the selecting means 59, and even if the selecting means 59 is added, the entire apparatus can be kept small.
[0023]
Next, other speed ratio switching type planetary gear devices 70 and 80 will be described with reference to FIGS. Each of the speed ratio switching type planetary gear units 70 and 80 is called a planetary type, and is a planetary gear unit like the star type in FIG.

[0024]
In FIG. 4, a speed ratio switching type planetary gear device 70 is rotatably supported by an input shaft 71, a first sun gear 72 and a second sun gear 73 fitted on the input shaft 71, and a holding frame 74. The first planetary gear 75 and the second planetary gear 76 meshing with the first sun gear 72 and the second sun gear 73, the fixed internal teeth 77 meshing with the first planetary gear 75 and the second planetary gear 76, and the holding frame 74 An output shaft 78 is connected to the output shaft 78 via a spline or a key, and a selector 79 for moving the holding frame 74 in the axial direction.
[0025]
The first sun gear 72 and the first planetary gear 75 form a first row A of planetary gear trains, and the second sun gear 73 and the second planetary gear 76 form a second row B of planetary gear trains. The distance between the first planetary gear 75 and the second planetary gear 76 is L, but the distance between the first sun gear 72 and the second sun gear 73 is L + α. Therefore, if the holding frame 74 is moved by α in the axial direction, the first row A or the second row B can be selected. The selection means 79 is connected to the holding frame 74 so as to be relatively rotatable, and can slide the holding frame 74 to a predetermined position in the axial direction by an actuator or the like.
[0026]
4 is also selected by sliding the first planetary gear 75 in the first row A, the second planetary gear 76 in the second row B, and the holding frame 74 in the axial direction. The gear ratio can be set to a predetermined value by only partially increasing the number of planetary gear trains, etc., minimizing the idling portion, reducing the increase in inertial force, The entire device can also be made compact.
[0027]
In FIG. 5, a speed ratio switching type planetary gear device 80 includes an input shaft 81, a first sun gear 82 and a second sun gear 82 fitted on a shaft 81a connected to the input shaft 81 via a spline or a key. A first planetary gear 85 and a second planetary gear 86 rotatably supported by the holding frame 84 and engaged with the first sun gear 82 and the second sun gear 83; a first planetary gear 85 and a second planetary gear; It comprises fixed internal teeth 87 meshing with the gear 86, an output shaft 88 fixed to the holding frame 84, and selection means 89 for moving the shaft 81 a in the axial direction.
[0028]
The first sun gear 82 and the first planetary gear 85 form a first row A of planetary gear trains, and the second sun gear 83 and the second planetary gear 86 form a second row B of planetary gear trains. The distance between the first planetary gear 85 and the second planetary gear 86 is L, but the distance between the first sun gear 82 and the second sun gear 83 is L + α. Therefore, when the shaft 81a is moved by α in the axial direction, the first row A or the second row B can be selected. The selection means 89 is connected to the shaft 81a so as to be relatively rotatable, and can slide the shaft 81a to a predetermined position in the axial direction by an actuator or the like.
[0029]
The speed ratio switching type planetary gear device 80 of FIG. 5 also selectively slides the first sun gear 82 of the first row A, the second sun gear 83 of the second row B, and the shaft 81a in the axial direction. The gear ratio can be set to a predetermined value only by partially increasing the number of planetary gear trains and the like, the idling portion is minimized, the increase in inertia force is reduced, and the The whole can also be formed small.
[0030]
In each of the speed ratio switching type planetary gear devices 50, 70, and 80 shown in FIG. 1, FIG. 4 or FIG. 5, the case where the number of gears is two has been described. By sequentially changing the reduction ratio of each row, it is possible to increase the number of shift stages to three or more. At this time, the positions to be slid in the axial direction are three or more positions, and each gear may be arranged so as to mesh with a predetermined planetary gear at each position.
[0031]
Next, a press machine 1 to which the above-described speed ratio switching type planetary gear devices 50, 70, 80 are preferably applied will be described with reference to FIG.
[0032]
In FIG. 6, the frame 10 is formed of a lower frame 10a and an upper frame 10b which stands upright from the lower frame 10a. Upper and lower turrets 2A and 2B are arranged in the space in the upper frame 10b, and are rotatably supported by the frames 10a and 10b. A plurality of press dies 3 serving as punch dies are arranged on the circumference on the upper turret 2A, and a plurality of die dies 4 are set on the circumference on the lower turret 2B. The upper and lower turrets 2A and 2B are indexed and rotated by a turret driving device (not shown) installed on the frame 10.
[0033]
The punch driving device 5 of the press die 3 includes a speed ratio switching type planetary gear device 50, 70, 80 mounted on a side surface of a hollow frame 10c projecting further upward from the upper frame 10b, and a speed ratio switching type planetary gear device. Servo motor 6 integrally mounted on the input shaft side of 50, 70, 80 and connected to the output shaft side of this speed ratio switching type planetary gear device 50, 70, 80. And a speed change mechanism 7 that converts the motion into motion.
[0034]
The speed change mechanism 7 is constituted by an eccentric cam mechanism. The eccentric cam 12 is rotated by a pair of bearings 11a and 11b on the same rotation center O as the output shaft of the speed ratio switching type planetary gear devices 50, 70 and 80. It is freely supported. The eccentric cam 12 has its eccentric shaft portion 12a rotatably fitted to a hole at the upper end of the crank arm 13 via a bearing (not shown). A ram 16 is connected to a lower end of the crank arm 13 via a pin 15, and the ram 16 is supported by a ram guide 17 attached to the upper frame 10b so as to be able to move up and down. The tip of the ram 16 has a T-groove-shaped head connecting portion that is connected to the head of the press die 3 held by the upper turret 2A.
[0035]
The above-described press machine 1 directly drives the press die 3 via the servomotor 6, the speed ratio switching type planetary gear devices 50, 70, 80, and the eccentric cam mechanism 7, so that the stroke speed of the press die 3 Position control is performed well with simple control. The selecting means 59, 79, 89 normally selects high-speed machining with a small reduction ratio (small transmission ratio), and when the pressing force calculated by the calculation means of the control device 33 exceeds a predetermined value, a large reduction is performed. High-load machining can be selected based on the ratio (high transmission ratio).
[0036]
In particular, since the speed ratio switching type planetary gear devices 50, 70, and 80 have a small inertia force as a whole and are formed in a small size, the stroke speed and the position can be controlled with high accuracy and high speed. 1 can also be formed compactly.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, according to the speed ratio switching type planetary gear device of claims 1 to 5, since the speed change mechanism is integrally provided, the speed is particularly frequently increased while maintaining the small inertia force inherent in the planetary gear device. Is changed, the inertia force can be reduced, and the followability to the speed fluctuation can be improved.
[0038]
According to the second aspect, since the internal teeth are slid in the axial direction using the star-shaped planetary gear device, the switching of the speed ratio can be performed smoothly. According to the third aspect, since not only the speed change but also the lock can be performed, the operation holding by the planetary gear device can be easily performed. According to the fourth aspect, since the servo motor and the planetary gear device are combined and the phase adjustment is performed by controlling the rotation speed of the servo motor, the meshing of the teeth at the time of switching can be performed smoothly.
[0039]
According to the speed ratio switching type planetary gear device for a press machine of claim 5, since the inertia force is small and the speed ratio switching type planetary gear device is small, the required pressing force and the processing speed of the press machine are compatible with the processing accuracy. Can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a drive system diagram of a speed ratio switching type planetary gear device.
FIG. 2 is a side sectional view of a speed ratio switching type planetary gear device.
FIG. 3 is a front sectional view of a speed ratio switching type planetary gear device.
FIG. 4 is a drive system diagram of another speed ratio switching type planetary gear device.
FIG. 5 is a drive system diagram of still another speed ratio switching type planetary gear device.
FIG. 6 is a partial side sectional view showing an example of the arrangement of a speed ratio switching type planetary gear device applied to a punch press.
[Explanation of symbols]
1 Press 6 Servomotor 33 Controller (Phase Adjusting Means)
50 speed ratio switching type planetary gear device 52 input shaft 53 first sun gear 54 second sun gear 55 first planetary gear 56 second planetary gear 57 internal gear 58 output shaft 59 selection means

Claims

入力軸に接続される太陽歯車と、この太陽歯車に噛み合う遊星歯車と、前記遊星歯車と噛み合う内歯と、前記遊星歯車又は内歯と接続される出力軸とを備え、前記遊星歯車は伝達比の異なる２列以上備えられており、前記太陽歯車、前記２列以上の遊星歯車、前記内歯のいずれかを軸方向にスライド自在とし、前記２列以上の遊星歯車のいずれかを選択して噛み合わせるとともに選択しない遊星歯車の噛み合いを解消する選択手段を設け、この選択手段は、２列以上の遊星歯車のいずれも選択可能であることを特徴とする速比切替式遊星歯車装置。A sun gear connected to the input shaft, a planetary gear meshing with the sun gear, an internal tooth meshing with the planetary gear, and an output shaft connected to the planetary gear or the internal gear, wherein the planetary gear has a transmission ratio a is provided with different two or more rows, said sun gear, said two or more rows of planet gears, and slidable one of the internal teeth in the axial direction, and select one of the two or more rows of planetary gears A speed ratio switching type planetary gear device , further comprising selection means for disengaging the planetary gears which are engaged with each other and which are not selected, wherein the selection means can select any of two or more rows of planetary gears .

前記出力軸は前記内歯に接続され、遊星歯車が固定されるスター形であって、前記内歯が軸方向にスライド自在である請求項１に記載の速比切替式遊星歯車装置。The speed ratio switching type planetary gear device according to claim 1, wherein the output shaft is connected to the internal gear and has a star shape to which a planet gear is fixed, and the internal gear is slidable in the axial direction.

前記内歯は、第１の遊星歯車列と噛み合う第１変速位置と、第２の遊星歯車列と噛み合う第２変速位置と、第１及び第２の遊星歯車列の両方に噛み合うロック位置とを有する請求項２に記載の速比切替式遊星歯車装置。The internal gear has a first speed change position meshing with the first planetary gear train, a second speed change position meshing with the second planetary gear train, and a lock position meshing with both the first and second planetary gear trains. The speed ratio switching type planetary gear device according to claim 2.

前記入力軸にサーボモータが接続され、前記選択手段により噛み合わされる歯車同志の位相を合わせる位置まで前記入力軸を回転させる位相合わせ手段が設けられた請求項１〜３のいずれかに記載の速比切替式遊星歯車装置。The speed according to any one of claims 1 to 3, wherein a servomotor is connected to the input shaft, and phase matching means for rotating the input shaft to a position where the phases of the gears meshed by the selection means are matched is provided. Ratio switching type planetary gear set.

請求項１〜４のいずれかに記載の速比切替式遊星歯車装置をプレス機械に用いるプレス機械用速比切替式遊星歯車装置。A speed ratio switching type planetary gear device for a press machine, wherein the speed ratio switching type planetary gear device according to claim 1 is used for a press machine.