JP4933810B2 - プレス機械 - Google Patents

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Description

本発明は、エキセンドラムを備えたプレス機械に関する。
従来のプレス機械として、スライドを昇降させる偏心機構にエキセンドラムを用いたリンクプレス(特許文献1)やサーボプレスが知られている。このようなプレス機械では、駆動源とエキセンドラムとの途中に設けられる減速機あるいはリンク機構がクラウンフレーム内に配置されているため、これらの部品のメンテナンス時には、作業員がクラウンフレーム内に立ち入らなければならず、メンテナンス作業が煩雑となる。
そこで、本願発明者等は、エキセンドラムをクラウンフレーム内に配置するとともに、減速機等をクラウンフレーム外部に配置することで、クラウンフレーム内に立ち入らずに減速機等を容易にメンテナンスできるプレス機械を提案した。
特公昭47−7835号公報(第1図および第2図)
ところで、エキセンドラムは大きな径寸法を有するうえ、プレス機械の組立にあたっては、クラウンフレーム内に予め吊設されたコンロッドのリング状部に挿入されるため、クラウンフレーム内にエキセンドラムを配置するためには、クラウンフレームにエキセンドラムを入れ込むための大きな開口部を設ける必要があり、クラウンフレームの強度が低下する心配があった。
本発明の目的は、エキセンドラムを備えた偏心機構を用いた場合において、位相合わせを考慮した偏心機構の製作や組立作業を容易にできるプレス機械を提供することにある。
本発明の請求項1に係るプレス機械は、クラウンフレーム内に、スライドを昇降駆動させる偏心機構を備え、この偏心機構は、コンロッドと、コンロッドに対して回転自在とされたエキセンドラムとで構成され、このエキセンドラムは、コンロッドに収容される大エキセン部と、前記大エキセン部に挿入される小エキセン部と、前記大エキセン部および前記小エキセン部を互いに固定するノックピンとを備え、前記大エキセン部は、外周面の中心に対して偏心した位置に設けられ、前記小エキセン部が挿通される貫通孔を備え、前記貫通孔は厚肉部に穿設されており、前記小エキセン部は、前記貫通孔に挿通される円柱状の大径部と、前記大径部の軸中心に対して偏心して設けられたエキセン軸とを備え、前記エキセンドラムでは、前記エキセン軸が前記大エキセン部の外周面の中心に対して偏心しており、前記大エキセン部と前記小エキセン部とを結合するとき、前記コンロッドは、前記大エキセン部を収容して前記クラウンフレーム内部に挿入され、前記エキセン軸は、前記クラウンフレームの前面または背面の開口部から前記クラウンフレームの内部に挿入され、前記大径部が前記貫通孔に挿通されて、前記大径部および前記貫通孔の側面から、前記大径部と前記貫通孔とに係合するように前記ノックピンを挿入することを特徴とする。
本発明の請求項2に係るプレス機械は、請求項1に記載のプレス機械において、前記ノックピンは、前記エキセン軸の偏心側とは反対側で、かつ前記エキセン軸の軸中心と前記大径部の軸中心とを結ぶ線を挟むように両側にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
本発明の請求項3に係るプレス機械は、請求項1または請求項2に記載のプレス機械において、前記エキセンドラムは前記エキセン軸の回転とともに偏心回転することを特徴とする。
本発明の請求項4に係るプレス機械は、請求項3に記載のプレス機械において、駆動源であるサーボモータと、前記サーボモータからの回転運動を減速して前記エキセン軸へ伝達する減速機とをさらに備え、前記減速機は前記クラウンフレームの外部側面に設置されていることを特徴とする。
以上において、請求項1の発明によれば、エキセンドラムを円盤状の大エキセン部、偏心したエキセン軸を有する小エキセン部とに2分割したことで、大エキセン部を予めコンロッドに挿入して一体に設けておき、この大エキセン部一体のコンロッドをクラウンケース内に吊設しておき、この後、小エキセン部を側面外部から大エキセン部に挿入し、結合することができる。これにより、クラウンフレーム側面には、小エキセン部が通る小さな開口部を設けるだけでよく、クラウンケースの強度低下を防止できる。
また、大エキセン部と小エキセン部との係合にノックピンを用いることで、各ポイント間の位置合わせを考慮しながら各部品に対して高精度にスプライン加工を行ったり、スプライン加工前に互いの係合作業を行ったりする必要がなくなり、偏心機構の製作や組立作業を容易にできる。
請求項2の発明によれば、加工時にエキセン部の係合部分に作用する荷重の流れを、ノックピン孔が阻害しないため、応力の集中が抑制され、製品の寿命を延ばすことができる。
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1および図2は、本発明の一実施形態にかかるサーボプレス(プレス機械)1の全体を示す図である。ここで、図1は、サーボプレス1の正面図であり、図2は、サーボプレス1の側面図である。
これらの図1および図2において、サーボプレス1は、ベッド11と、ベッド11上に立設される柱状の4本のアプライト12と、アプライト12の上面に設置されるクラウン13とを備えている。クラウン13の下方にはスライド14が設けられており、クラウン13に支持されるスライド駆動装置20によって昇降動可能とされている。このスライド14の下面には上金型151が取り付けられている。ベッド11上において4本のアプライト12間にはムービングボルスタ16が設置されており、このムービングボルスタ16上には、下金型152が取り付けられている。スライド駆動装置20の駆動によってスライド14が昇降動すると、上金型151および下金型152の間に載置されたワーク(図示せず)がプレス成形される。
クラウン13は、クラウンフレーム131と、クラウンフレーム131の両端部からワーク搬送方向両側に張り出して設けられるサイドフレーム132とを備えている。クラウン13は、サイドフレーム132の下面においてアプライト12の上面と接続されている。クラウンフレーム131およびサイドフレーム132のさらに外側には、メンテナンスの際に作業者3が立つ作業ステージ30が設けられている。
なお、ワーク搬送方向とは、プレス機械に対してワークを搬入、搬出する方向をいい、例えば当該プレス機械を複数工程のうちの一工程のプレス加工を行うものとして使用する場合には、前工程または次工程のプレス機械が配置される方向をいう。図1において、ワーク搬送方向とは、サーボプレス1の前後方向となる。
スライド駆動装置20は、サーボプレス1の前後方向に2つ、および左右方向に2つ、計4つ設けられている。したがって本実施形態のサーボプレス1は、スライド14を4点で支持し、これら4点を独立したスライド駆動装置20で駆動する4点独立駆動式となっている。
それぞれのスライド駆動装置20は、サーボモータ(駆動源)21と、サーボモータ21の回転運動を伝達する伝達機構22と、伝達された回転運動を減速する減速機23と、減速された回転運動を往復運動に変換する偏心機構24と、一端がスライド14に固定されてスライド14を鉛直方向に昇降動させるプランジャ25とを備えている。
4つのサーボモータ21は、クラウンフレーム131の上方(外部)に取り付けられ、出力軸211がサーボプレス1の前後方向に沿って互いに平行に配置されている。これらのサーボモータ21は、サーボプレス1の前後方向の寸法が短くなるように、左右方向に4つ並んで配置されている。そして、これらのサーボモータ21は、互いに干渉しないように、出力軸211の先端の向きがサーボプレス1の前後方向にそれぞれ互い違いに配置されている。このような配置により4つのサーボモータ21の出力軸211のうち、2つの出力軸211は、サーボプレス1の前方向に突出し、残りの2つの出力軸211は後方向に突出して配置される。
図3には、伝達機構22および減速機23の拡大平面図が示されている。また、図4には、伝達機構22および減速機23の拡大側断面図が示されている。これらの図3および図4にも示されるように、伝達機構22は、サーボモータ21の出力軸211に固定される小プーリ221と、プランジャ25の鉛直方向上方に配置される大プーリ222と、小プーリ221および大プーリ222に掛け回されるベルト223と、大プーリ222に一体的に設けられた第1ピニオン226に噛み合う第1ギヤ224と、第1ギヤ224に一体的に設けられた第2ピニオン227に噛み合う第2ギヤ225と、第2ギヤ225に一体的に設けられた第3ピニオン228とを備えている。第3ピニオン228は、減速機23の外周ギヤ229に噛み合っている。伝達機構22および減速機23の各部品は、ベルト223の一部および小プーリ221を除いて、ボックス134に収納されている。ここで、ボックス134は、クラウン13の外部側面に設置されている。
減速機23は、回転運動を、一回転の回転速度が不等速となるように減速して偏心機構24のエキセン軸(偏心軸)241に伝達するいわゆるウィットウォース減速機(不等速減速機)であり、その外周部に外周ギヤ229が設けられているリング231と、エキセン軸241に固定されるレバー部材232と、リング231とレバー部材232とを接続する連結部材233とを備えている。
リング231は、クラウンフレーム131から突出して設けられるエキセン軸241に対して支持部材234を介して回転可能に支持されており、リング231の回転中心は、エキセン軸241の軸心に対して鉛直方向上側に配置されている。
連結部材233は、平面形状略円弧状の棒状部材で、その一端がリング231の内周の所定の位置に回動可能に支持され、他端がレバー部材232に回動可能に支持されている。この連結部材233は、リング231およびレバー部材232において、厚み方向(図4の左右方向)略中央に取り付けられている。
前述のように、減速機23は、ボックス134に収納されており、ボックス134は、クラウン13の外部側面に設置されている。エキセン軸241は、クラウンフレーム131から突出して設けられており、クラウンフレーム131外部で減速機23に接続されている。
ここで、サーボモータ21がクラウンフレーム131の外部の上方に配置されているので、サーボモータ21のメンテナンスを行う際に、作業者3がサーボプレス1内、つまりクラウンフレーム131内に立ち入る必要がないため、メンテナンス作業を簡便にできる。また、サーボプレス1が大型化したり、大荷重に対応するものとして設計されたりする場合には、サーボモータ21の容量もこれに伴って大型化する。この時サーボモータ21の発熱量も大きくなるが、サーボモータ21がクラウンフレーム131の外側に配置されることにより、サーボモータ21の蓄熱量を抑制できる。
また、減速機23もクラウン13の外部のボックス134内に配置されているので、メンテナンス時に作業者3がクラウン13内に立ち入る必要がなく、メンテナンス時の作業を簡便にできる。
図1および図2に戻って、偏心機構24は、エキセン軸241を有したエキセンドラム242と、エキセンドラム242に接続されるコンロッド(運動変換部材)243とを備えている。
4つのエキセン軸241は、サーボプレス1の前後方向に沿って配置され、2本ずつのエキセン軸241が同軸上に配置されている。これらのエキセン軸241は、それぞれエキセンドラム242両側でクラウンフレーム131の外壁および内壁部分に軸支されている。すなわち、同軸上に配置された2本のエキセン軸241の互いに対向する端部は、共通のクラウンフレーム131内を仕切る内壁部分に、離間し合う端部は、クラウンフレーム131の外壁部分に軸支されている。
エキセンドラム242は、エキセン軸241に対して偏心して形成されている。エキセンドラム242は、クラウンフレーム131内に配置され、エキセン軸241の回転とともに偏心回転する。
コンロッド243は、上方に形成されるリング状部243Aと、リング状部243Aの外周から径方向外側に向かって突出する棒状部243Bとを備えている。リング状部243Aはエキセンドラム242の外周側に配置され、リング状部243Aの内周がエキセンドラム242の外周に対して摺動可能となっている。棒状部243Bはクラウンフレーム131の下方に突出し、先端側がプランジャ25に接続されている。
プランジャ25は、クラウンフレーム131に取り付けられたガイドフレーム133によって鉛直上下方向に移動可能となっている。
以上のような構成により、スライド14は、コンロッド243に吊り下げられ、コンロッド243はエキセン軸241に保持され、そして、エキセン軸241はクラウンフレーム131に軸支されている。したがって、偏心機構24およびスライド14は、クラウンフレーム131に支持され、吊り下げられている。
このような構造のサーボプレス1では、サーボモータ21が回転すると、サーボモータ21の回転運動は、ベルト223によって小プーリ221から大プーリ222に伝達され、第2ピニオン226、第1ギヤ224、第2ピニオン227、第2ギヤ225、および第3ピニオン228を介して減速機23に伝達される。
減速機23では、第3ピニオン228からの回転運動が外周ギヤ229を介してリング231に伝達されると、リング231が支持部材234に対して回転する。連結部材233は、リング231の回転に伴って移動し、レバー部材232を介してエキセン軸241を回転させる。この時、リング231はエキセン軸241に対して偏心しているため、リング231とレバー部材232との間の距離が変化する。これにより、連結部材233の移動によるレバー部材232(エキセン軸241)の回転が不等速となる。つまり、リング231の内周とエキセン軸241の外周との距離が小さくなる方向に変化するとこの変化量に伴ってエキセン軸241の回転は遅くなり、リング231の内周とエキセン軸241の外周との距離が大きくなる方向に変化するとこの変化量に伴ってエキセン軸241の回転は速くなる。
エキセン軸241が回転するとエキセンドラム242が一体的に回転する。エキセンドラム242の回転によってコンロッド243が揺動し、プランジャ25を上下運動させる。これによってエキセン軸241の回転運動がプランジャ25の往復運動に変換される。 プランジャ25の往復運動によって、スライド14が昇降動し、上金型151と下金型152との間に介装されたワークがプレス加工される。
ここで、減速機23として不等速減速機を用いたので、スライド14は、上金型151がワーク近傍に位置するまでは速く移動し、ワークをプレス加工している間は、ゆっくりと移動し、そしてワークから離間する時には再び速く移動する。したがってプレス加工に必要な動作の部分の速度のみを遅くできるので、プレス成形の品質を良好に確保しながらプレス加工のサイクルタイムを短縮できる。
以下には、本実施形態の最も特徴的な偏心機構24について詳説する。
図5は、エキセン軸241、エキセンドラム242、およびコンロッド243で構成された偏心機構24を拡大して示す斜視図、図6は、偏心機構24を背面側から見た斜視図である。
偏心機構24において、エキセンドラム242は、コンロッド243のリング状部243A内に回転自在に収容された円盤状の大エキセン部244と、大エキセン部244に対して偏心したエキセン軸241を有する小エキセン部245とを備えて構成されている。 大エキセン部244には、小エキセン部245が挿通される貫通孔244Aが設けられており、この貫通孔244Aに小エキセン部245の円柱状の大径部245Aが嵌め込まれている。このような貫通孔244Aは大エキセン部244において、大径部245Aの長さ寸法と略同じ厚さ寸法を有した厚肉部244Cに穿設されている。そして、小エキセン部245では、大径部245Aの軸中心に対して偏心した位置にエキセン軸241が一体に形成されているのである。
大エキセン部244の貫通孔244Aおよび小エキセン部245の大径部245Aにはそれぞれ、半円形状の切欠溝244B,245Bが前後方向に貫通して複数個設けられており、対向し合う各切欠溝244B,245Bで形成される丸孔246には、貫通孔244Aおよび大径部254Aに係合するようにノックピン247が挿入されている。すなわち、従来では大エキセン部244と小エキセン部245とはスプライン係合によって一体に設けられていたが、本実施形態での各エキセン部244,245にはスプラインが刻設されておらず、ノックピン247を用いることで一体とされている。
ノックピン247の本数および挿入位置は、その実施にあたって任意に決められてよいが、図8にも示すように、本実施形態ではノックピン247が左右に2本ずつ、エキセン軸241から離間した側で計4本用いられている。
なお、小エキセン部245に設けられたエキセン軸241の先端(外方側の端部)にはスプライン241Aが刻設されているが、このスプライン241Aには、ウィットウォース減速機を構成するレバー部材232が係合するようになっている。また、小エキセン部245の大径部245Aの前後には、エキセン軸241をクラウンフレーム131に支持されるためのガイドブッシュ248が挿通されている。
続いて、図7および図8をも参照して、偏心機構24の組立方法を説明する。
先ず、図7に示すように、コンロッド243(スライド14)が下死点位置にあることを想定し、大エキセン部244の最下位置部分およびエキセン軸241端面の最下位置部分を基準位置として罫書いておく。図7では、罫書き線を三角マーク249で示した。そして、大エキセン部244に対して小エキセン部245を挿入し、大エキセン部244外周および小エキセン部245のエキセン軸241外周をVブロック等で支持させ、各基準位置に基づいて互いの位置合わせを行う。この後、この状態において、大エキセン部244の貫通孔244Aと小エキセン部245の大径部245Aとを、周方向の数カ所で点溶接により接合し、各エキセン部244,245同士を仮固定する。
次いで、仮固定された各エキセン部244,245を機械加工現場に搬送し、貫通孔244Aおよび大径部245Aの境界部分の所定位置に丸孔246を機械加工によって穿設する。具体的には、丸孔246をエキセン軸241の偏心側とは反対側で、かつエキセン軸241の軸中心と前記大径部245Aの軸中心とを結ぶ線(図7中の1点鎖線C参照)を挟むように両側にそれぞれ2箇所(合計4箇所)に穿設する。この丸孔246の穿設により、各エキセン部244,245にはそれぞれ、半円形状の切欠溝244B,245B(図8)が形成されることになる。
また、この段階で、小エキセン部245に設けられたエキセン軸241にガイドブッシュ248を取り付け、スプライン241Aにレバー部材232を取り付ける。ここで、レバー部材232の取付にあたっては、エキセンドラム242が下死点位置にある際のエキセン軸241に対する取付角度αが規定されており、エキセン軸241の軸中心に対するレバー部材232の連結部材取付孔232Bの位置が重要となる。このため、取付角度αが得られる位置をある程度予測してレバー部材232のスプライン241Aへの係合を行った後に、取付角度αが得られる正確な位置に連結部材取付孔232Bを現場合わせによって穿設する。そして、各エキセン部244,245は、点溶接部分をグラインダ等で落とすことにより、互いに分離された状態に戻される。
以上の工程によれば、各ポイントのエキセンドラム242においては、基準位置の罫書き作業等を予め行っておくだけで、各エキセン部244,245の位置決めを正確にできるため、従来のスプラインの加工精度等に作用されることなくポイント間相互の位相合わせを容易にできる。また、精密なスプライン加工が不要であるから、エキセンドラム242の加工や組立を容易にできる。
さらに、偏心機構24をサーボプレス1内に以下のようにして組み込む。
すなわち、図8に示すように、コンロッド243のリング状部243Aに大エキセン部244を挿入しておき、この大エキセン部244と一体のコンロッド243をクラウンフレーム131内に予め吊設しておく。この後、ガイドブッシュ248およびレバー部材232が装着された小エキセン部245をクラウンフレーム131の前面または背面の開口部131A(図1)から挿入し、小エキセン部245の大径部245Aを大エキセン部244の貫通孔244Aに嵌め込み、各エキセン部244,245の切欠溝244B,245Bで形成される丸孔246にノックピン247を挿入し、互いを固定する。
そして、クラウンフレーム131の外部では、突出したエキセン軸241回りにウィットウォース減速機を組み立てていくことになる。
なお、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、数量などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、数量などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、本発明のプレス機械としてサーボプレス1について説明したが、本発明のプレス機械としては、背景技術で説明したリンクプレス等であってもよい。
また、前記実施形態のサーボプレス1は4ポイント式であったが、本発明は2ポイント式のプレス機械であってもよく、また、1ポイント式のプレス機械であってもよい。1ポイント式のプレス機械であっても、各エキセン部にスプラインを刻設する必要がないので、スプラインを用いる場合に比して製造や組立を容易にできる。
本発明は、偏心機構にエキセンドラムを用いたあらゆるプレス機械に適用できる。
本発明の一実施形態に係るプレス機械の正面図。 本発明の一実施形態に係るプレス機械の側面図。 本発明の一実施形態に係る減速機を示す平面図。 本発明の一実施形態に係る減速機を示す側断面図。 前記プレス機械の偏心機構を示す斜視図。 前記偏心機構を背面側から示す斜視図。 前記偏心機構の組立手順を説明するための分解斜視図。 前記偏心機構のプレス機械への組込手順を説明するための分解斜視図。
符号の説明
1…プレス機械(サーボプレス)、14…スライド、24…偏心機構、241…エキセン軸、242…エキセンドラム、243…コンロッド、244…大エキセン部、244A…貫通孔、245…小エキセン部、245A…大径部、247…ノックピン、C…線。

Claims (4)

  1. プレス機械(1)において、
    クラウンフレーム(131)内に、スライド(14)を昇降駆動させる偏心機構(24)を備え、
    この偏心機構(24)は、コンロッド(243)と、
    コンロッド(243)に対して回転自在とされたエキセンドラム(242)とで構成され、
    このエキセンドラム(242)は、コンロッド(243)に収容される大エキセン部(244)と、
    前記大エキセン部(244)に挿入される小エキセン部(245)と、
    前記大エキセン部(244)および前記小エキセン部(245)を互いに固定するノックピン(247)とを備え、
    前記大エキセン部(244)は、外周面の中心に対して偏心した位置に設けられ、前記小エキセン部(245)が挿通される貫通孔(244A)を備え、
    前記貫通孔(244A)は厚肉部(244C)に穿設されており、
    前記小エキセン部(245)は、前記貫通孔(244A)に挿通される円柱状の大径部(245A)と、
    前記大径部(245A)の軸中心に対して偏心して設けられたエキセン軸(241)とを備え
    前記エキセンドラム(242)では、前記エキセン軸(241)が前記大エキセン部(244)の外周面の中心に対して偏心しており、
    前記大エキセン部(244)と前記小エキセン部(245)とを結合するとき、前記コンロッド(243)は、前記大エキセン部(244)を収容して前記クラウンフレーム(131)内部に挿入され、
    前記エキセン軸(241)は、前記クラウンフレーム(131)の前面または背面の開口部(131A)から前記クラウンフレーム(131)の内部に挿入され、前記大径部(245A)が前記貫通孔(244A)に挿通されて、
    前記大径部(245A)および前記貫通孔(244A)の側面から、前記大径部(245A)と前記貫通孔(244A)とに係合するように前記ノックピン(247)を挿入する
    ことを特徴とするプレス機械(1)。
  2. 請求項1に記載のプレス機械(1)において
    記ノックピン(247)は、前記エキセン軸(241)の偏心側とは反対側で、かつ前記エキセン軸(241)の軸中心と前記大径部(245A)の軸中心とを結ぶ線を挟むように両側にそれぞれ設けられている
    ことを特徴とするプレス機械(1)。
  3. 請求項1または請求項2に記載のプレス機械(1)において、
    前記エキセンドラム(242)は前記エキセン軸(241)の回転とともに偏心回転する
    ことを特徴とするプレス機械(1)。
  4. 請求項3に記載のプレス機械(1)において、
    駆動源であるサーボモータ(21)と、
    前記サーボモータ(21)からの回転運動を減速して前記エキセン軸(241)へ伝達する減速機(23)とをさらに備え、
    前記減速機(23)は前記クラウンフレーム(131)の外部側面に設置されている
    ことを特徴とするプレス機械(1)。
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