JPH0819895A - 全電動式メカニカルプレス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 精緻な構造の油圧シリンダを含む油圧システ
ムを使用せず、電気モータ及びギアー装置を使用し、構
造簡素、調整が容易、メンテナンスが容易、静粛かつク
ロスヘッドにコンパクトに装備することができる全電動
式メカニカルプレスの提供。 【構成】 ベッド２と上フレーム３とを連結する複数本
のタイロッド４に昇降動自在に配設したクロスヘッド６
と、クロスヘッド６と各タイロッド４との間に設けたボ
ールスクリュねじ機構５と、各ボールスクリュねじ機構
５のナット５ａを正逆に回転駆動する回転駆動装置２０
とを備え、ボールスクリュねじ機構５が、タイロッド４
に形成したボールねじ５ｂと、クロスヘッド６に回転自
在に支持され、各ボールねじ５ｂに噛合するナット５ａ
とを有し、前記回転駆動装置２０が、クロスヘッド６の
上面に設置され、個別に配置した電気モータ２１の回転
駆動力を各ナット５ａに伝達する独立したギアー装置２
２を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、全電動式メカニカルプ
レスに関するものである。

【０００２】

【従来の技術及びその課題】従来の例えば合成樹脂の圧
縮成形に使用するプレスは、電気モータで油圧モータを
駆動し、その圧油を各油圧シリンダに送り、クロスヘッ
ドを駆動する全油圧式プレスである。しかしながら、現
在の全油圧式プレスにあつては、下記の技術的課題があ
る。

【０００３】（１）油圧システム及び油圧シリンダは精
緻な構造を有して高価である。 （２）油圧システム（油圧ユニット）が占める専有面積
が大きいと共に、別途に油圧室が必要になる。 （３）油圧システムの調整には、それなりの専門知識が
必要である。また、油を媒体としてエネルギーを伝達し
ているため、油の温度変化、汚染度等による機械性能の
変化がある。よつて、作動油の管理が重要であり、手間
を要する。

【０００４】（４）油圧配管からの油漏れによる火災の
危険性及び汚染がある。 （５）クロスヘッド（可動フレーム）の平行制御を要す
る成形方法においては、平行制御のために油圧をサーボ
化すると共に、別途に構造複雑かつ高価な平行制御シス
テム及びシリンダが必要である。加えて、平行制御の精
度に限界があり、許容偏心プレス力、許容偏心モーメン
トにも限界がある。

【０００５】（６）一般的な全油圧式プレスには、アク
チュエータである油圧シリンダとして、次の種類及び本
数を要し、それぞれにパッキン等のメンテナンスが定期
的に必要である。 メインシリンダ（加圧シリンダ） １〜３本 リフトシリンダ（引き戻しシリンダ） ２本 離型シリンダ ４本 （レベリングシリンダ（平行制御シリンダ） ４本） （７）油圧ポンプから発生する騒音がある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような従
来の技術的課題に鑑みてなされたものであり、その構成
は、次の通りである。請求項１の発明の構成は、ベッド
２、上フレーム３及びベッド２と上フレーム３とを連結
する複数本のタイロッド４を有するプレス本体１と、タ
イロッド４に昇降動自在に配設したクロスヘッド６と、
クロスヘッド６と各タイロッド４との間に設けたねじ機
構５と、各ねじ機構５のナット５ａを正逆に回転駆動す
る回転駆動装置２０とを備え、ベッド２に配置する下型
８と、下型８に対向させてクロスヘッド６に配置する上
型７とでプレス加工を施す全電動式メカニカルプレスで
あつて、前記ねじ機構５が、各タイロッド４に形成した
雄ねじ５ｂと、クロスヘッド６に回転自在に支持され、
各雄ねじ５ｂに噛合するナット５ａとを有し、前記回転
駆動装置２０が、クロスヘッド６の上面に設置され、個
別に配置した電気モータ２１の回転駆動力を各ナット５
ａに伝達する独立したギアー装置２２を有することを特
徴とする全電動式メカニカルプレスである。請求項２の
発明の構成は、各電気モータ２１が、それぞれサーボモ
ータからなり、各サーボモータによつて各ギアー装置２
２を介してクロスヘッド６の平行精度を制御することを
特徴とする請求項１の全電動式メカニカルプレスであ
る。請求項３の発明の構成は、独立したギアー装置２２
の間に、各ギアー装置２２の対称配置させた所定の歯車
２８ｂに噛合し、クロスヘッド６に回転自在に支持され
る単一の同期ギアー３５を有し、クロスヘッド６の平行
精度を同期ギアー３５によつて機械的に確保することを
特徴とする請求項１の全電動式メカニカルプレスであ
る。

【０００７】

【作用】請求項１の発明によれば、クロスヘッド６の上
面に設置した回転駆動装置２０によつて各ねじ機構５の
ナット５ａを正逆に回転駆動し、クロスヘッド６を昇降
させる。すなわち、個別に配置した電気モータ２１をそ
れぞれ一方向に回転駆動し、その回転駆動力を独立した
ギアー装置２２を介して各ねじ機構５のナット５ａに伝
達する。各ナット５ａは、クロスヘッド６に回転自在に
支持され、タイロッド４に形成した雄ねじ５ｂと噛合し
ているので、各ナット５ａの一方向への回転駆動により
クロスヘッド６を下降させることができる。クロスヘッ
ド６を十分に下降させることにより、ベッド２に配置す
る下型８と、下型８に対向させてクロスヘッド６に配置
する上型７とでプレス加工を施すことができる。なお、
本発明によれば、上・下型７，８間のプレス荷重点が偏
心しても、各電気モータ２１の回転数制御により位置の
修正を連続的に行つて、上・下型７，８間の所望の平行
度を保つことが可能である。

【０００８】個別に配置した電気モータ２１をそれぞれ
他方向に回転駆動し、その回転駆動力を独立したギアー
装置２２を介して各ねじ機構５のナット５ａに伝達すれ
ば、クロスヘッド６を上昇させることができる。クロス
ヘッド６を十分に上昇させることにより、上・下型７，
８を型開きさせることができる。

【０００９】請求項２の発明によれば、各電気モータ２
１が、それぞれサーボモータからなるので、各電気モー
タ２１の回転数を精緻に制御して、クロスヘッド６の平
行精度、ひいては上・下型７，８間の平行度を高度に維
持することができる。

【００１０】請求項３の発明によれば、独立したギアー
装置２２の間に、各ギアー装置２２の所定の歯車に噛合
し、クロスヘッド６に回転自在に支持される単一の同期
ギアー３５を設けるので、個別に配置した電気モータ２
１の回転駆動力が、同期ギアー３５の作用によつて各ナ
ット５ａに機械的かつ強制的に同期させた状態で伝達さ
れることになる。その結果、クロスヘッド６の平行精度
を高度に維持することができる。なお、同期ギアー３５
の個数は、実質的に単一であればよい。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１〜図３は、全電動式メカニカルプレス
の第１実施例を示す。図中において符号１はプレス本体
を示し、プレス本体１は、下端部のベッド２と、上端部
の上フレーム３と、ベッド２と上フレーム３とを連結す
る複数本（本例では４本）のタイロッド４とからなる。
このタイロッド４には、ボールスクリュねじ機構５を介
してクロスヘッド６（可動フレーム）が昇降動自在に支
持され、クロスヘッド６の下面に固着した上金型７と対
向させて、ベッド２の上面に下金型８を配設してある。

【００１２】ボールスクリュねじ機構５は、図１に示す
ようにクロスヘッド６に上下方向の相対移動が不可能か
つ回転自在に支持した円筒状のボールスクリュであるナ
ット５ａ（雌ねじ）と、各タイロッド４に形成したウォ
ームであるボールねじ５ｂ（雄ねじ）とを有し、各タイ
ロッド４のボールねじ５ｂにそれぞれ図外のボールを介
在させてナット５ａが螺合している。しかして、ボール
スクリュねじ機構５としては、通常の構造を備えてお
り、ねじの接触面の摩擦がボールの転がりによつて低減
される。なお、各ナット５ａは、ナット５ａ及び後記す
る平歯車２８ａを一体として、その上下両端部をスラス
ト自動調心ころ軸受によつて回転自在かつ相対上下移動
不可能にクロスヘッド６に支持してある。

【００１３】この各ナット５ａは、それぞれ回転駆動装
置２０によつて個別に回転駆動される。各回転駆動装置
２０は、クロスヘッド６の上面に設置され、電気モータ
２１、ギアー装置２２及びブレーキ装置２３を有する。
各電気モータ２１は、それぞれサーボモータによつて構
成され、図３に示すようにクロスヘッド６の上面にギア
ー装置２２と共に前後左右に対称配置されている。ここ
で、サーボモータは、規定の回転数からずれた場合、自
動的にずれ量を検出補正して制御するモータで、インダ
クションモータを用いたサーボモータ、ブラシレスモー
タ等である。

【００１４】ギアー装置２２は、図３に示すように電気
モータ２１のモータ軸とクロスヘッド６上に回転自在に
水平に支持した第１回転軸２４の一端部との間に巻回し
たチェーン等の巻掛具２５と、図１に示されるように、
第１回転軸２４の他端部とクロスヘッド６に回転自在に
垂直に支持した第２回転軸２６の一端部との間に介在さ
せた傘歯車装置２７と、第２回転軸２６の他端部とナッ
ト５ａの上端部との間に介在させた平歯車装置２８とを
有する。平歯車装置２８の一方の平歯車２８ａは、ナッ
ト５ａに固着されている。

【００１５】また、ブレーキ装置２３は、第１回転軸２
４の中間部とクロスヘッド６上に回転自在に水平に支持
した第３回転軸２９との間に平歯車装置３０を介在さ
せ、ブレーキ装置２３のブレーキ力を第３回転軸２９の
例えばブレーキディスクに作用させるようになつてい
る。

【００１６】しかして、各電気モータ２１を正逆に回転
駆動することにより、ギアー装置２２を介してナット５
ａが正逆に回転駆動される。すなわち、各電気モータ２
１を正逆に回転駆動すれば、それぞれ巻掛具２５、第１
回転軸２４、傘歯車装置２７、第２回転軸２６及び平歯
車装置２８によつて回転駆動力が伝達され、平歯車２８
ａと一体のナット５ａが正逆に回転駆動される。また、
各ブレーキ装置２３を作動させることにより、第３回転
軸２９、平歯車装置３０、第１回転軸２４、傘歯車装置
２７、第２回転軸２６及び平歯車装置２８にブレーキ力
が作用するので、各電気モータ２１によつて回転駆動さ
れるナット５ａの回転が制動される。

【００１７】更に、クロスヘッド６の上下方向の位置を
検出する位置検出装置９を設ける。位置検出装置９は、
各タイロッド４に対応させてベッド２とクロスヘッド６
との間に設けたポテンシヨメータ、エンコーダ等によつ
て構成することができる。この各位置検出装置９は、ク
ロスヘッド６の上下方向の位置を検出し、その検出値を
図外のコンピュータで演算処理した後、サーボモータ用
アンプからの指令によつて各電気モータ２１の回転を制
御する。これにより、クロスヘッド６の各角部の上下位
置を調整する平行制御機構として機能する。対をなす上
・下金型７，８の原点合わせは、コンピュータに金型原
点合わせモードを採らせ、独立した４個の電気モータ２
１等からなる回転駆動装置２０によつてクロスヘッド６
を下降させ、上・下金型７，８を加圧をしながら、４箇
所の位置検出装置９の読み込み数値をそれぞれリセット
させて行われ、これによつて特定の上・下金型７，８に
おける原点が決定される。

【００１８】次に、第１実施例の作用について説明す
る。先ず、上・下金型７，８をプレス本体１に取り付け
た際には、コンピュータに金型原点合わせモードを採ら
せ、４個の電気モータ２１等からなる回転駆動装置２０
によつてクロスヘッド６を下降させ、上・下金型７，８
を加圧させた状態で、各位置検出装置９の検出値が零に
なるように設定する。

【００１９】この状態から合成樹脂に対する圧縮成形等
のプレス加工を行う。下金型８上に被加工物を入れて各
電気モータ２１を一方向に回転駆動すれば、巻掛具２
５、第１回転軸２４、傘歯車装置２７、第２回転軸２６
及び平歯車装置２８を介して、平歯車２８ａと一体の各
ナット５ａが一方向に回転駆動される。かくして、各タ
イロッド４のボールねじ５ｂに沿つて、各ナット５ａが
クロスヘッド６を伴つて次第に下降する。このように、
各タイロッド４とクロスヘッド６との間にボールスクリ
ュねじ機構５を介在させ、ボールスクリュねじ機構５
は、クロスヘッド６に回転自在に支持したナット５ａ
と、各タイロッド４に形成したボールねじ５ｂとで構成
した。このため、各タイロッド４は、ベッド２に回転不
可能に固定するのみでよく、簡素な構造によつてベッド
２に堅固に固定することができる。また、ナット５ａ
は、クロスヘッド６に回転自在かつクロスヘッド６に昇
降動が一体になされるように支持すればよく、その支持
が簡素な構造によつて容易になされる。

【００２０】このようにしてクロスヘッド６及び上金型
７が次第に下降する際、随時、各位置検出装置９によつ
てクロスヘッド６の平行度を監視する。金型原点合わせ
をした上・下金型７，８間の平行度にずれを生じた場合
には、各位置検出装置９の検出値に基づいて、平行度の
維持制御を行う。すなわち、位置検出装置９により、ク
ロスヘッド６が上位置を採ることを示す箇所に対応する
電気モータ２１の回転数を適宜に上昇させ、該当箇所の
下降を促すと共に、クロスヘッド６が下位置を採ること
を示す箇所に対応する電気モータ２１の回転数を低下さ
せ、該当箇所を相対的に上昇させる。その際、クロスヘ
ッド６が下位置を採ることを示す箇所に対応するブレー
キ装置２３を作動させ、第３回転軸２９、平歯車装置３
０、第１回転軸２４、傘歯車装置２７、第２回転軸２６
及び平歯車装置２８にブレーキ力を作用させ、所定のナ
ット５ａの回転を制動させれば、クロスヘッド６の偏つ
て下降した状態が速やかに是正される。

【００２１】なお、電気モータ２１としてサーボモータ
を採用したことにより、クロスヘッド６の下降に際する
上・下金型７，８間の平行度のずれは、僅かであり、平
行度の維持制御も精緻になされる。また、クロスヘッド
６の上面に設置した各回転駆動装置２０の重量は、上・
下金型７，８間の加圧力として作用する。

【００２２】図４〜図６は、全電動式メカニカルプレス
の第２実施例を示し、第１実施例と実質的に同一の部分
には同一符号を付してそれらの説明は省略する。第２実
施例にあつては、図４に示すように第２回転軸２６の平
歯車装置２８の他方の歯車２８ｂに平歯車３３を噛合さ
せ、平歯車３３はクラッチ１３を介在する第４回転軸３
６により、平歯車３４に連結している。平歯車装置２８
の歯車２８ｂは前述したように対称配置され、また、平
歯車３３，３４もクロスヘッド６の上面に対称配置され
ている。更に、全て（４個）の平歯車３４に噛合する１
個の平歯車からなる同期ギアー３５を、クロスヘッド６
の中央部に回転自在に支持してある。各クラッチ１３
は、同期ギアー３５と各ギアー装置２２との間を断接す
る機能があり、切断した状態では各電気モータ２１によ
る各ナット５ａの個別の回転駆動が可能になる。

【００２３】次に、第２実施例の作用について説明す
る。先ず、上・下金型７，８をプレス本体１に取り付け
た際には、コンピュータに金型原点合わせモードを採ら
せ、各クラッチ１３を切断した状態で、４個の電気モー
タ２１等からなる回転駆動装置２０によつてクロスヘッ
ド６を下降させ、上・下金型７，８を加圧させた状態で
各位置検出装置９の検出値を零に設定する。各クラッチ
１３を切断して同期ギアー３５の機能を一時的に失わせ
た状態で、４点の位置検出装置９の読み込み数値をそれ
ぞれリセットすることにより、特定の上・下金型７，８
における原点が決定される。この原点合わせ終了後、各
クラッチ１３を接続させる。

【００２４】この状態から圧縮成形等のプレス加工を行
う。下金型８上に被加工物を入れて各電気モータ２１を
一方向に回転駆動すれば、巻掛具２５、第１回転軸２
４、傘歯車装置２７、第２回転軸２６及び平歯車装置２
８を介してナット５ａが一方向に回転駆動され、各タイ
ロッド４のボールねじ５ｂに沿つてナット５ａがクロス
ヘッド６を伴つて次第に下降する。その際、同期ギアー
３５の作用によつて平歯車３３，３４及び第２回転軸２
６の平歯車装置２８が正確に同期して回転するので、上
・下金型７，８の原点合わせが正確になされている限
り、クロスヘッド６及び上金型７が、機械的かつ強制的
に平行度が維持された状態で下降する。このように、４
組の回転駆動装置２０が同期ギアー３５の作用によつて
正確に同期して駆動され、上・下金型７，８間の平行度
が強制的に確保されるので、各電気モータ２１としてサ
ーボモータ以外のものを使用することも可能である。ま
た、ボールスクリュねじ機構５に代えて、他のねじ機構
を使用することも勿論可能である。

【００２５】

【発明の効果】以上の説明によつて理解されるように、
本発明にかかる全電動式メカニカルプレスによれば、次
の効果を奏することができる。 （１）精緻な構造の油圧シリンダを含む油圧システムを
使用せず、電気モータ及びギアー装置を使用するので、
構造簡素、比較的静粛かつクロスヘッドにコンパクトに
装備することができる。加えて、油圧配管からの油漏れ
による火災の危険性及び汚染の恐れが解消する。 （２）油圧システムを使用せず、調整が比較的容易であ
ると共に、油の温度変化、汚染度等による機械性能の変
化を生じない。その結果、構造が簡素かつ消耗し難いこ
ととも相まつて、メンテナンスが容易である。更に、複
数個の電気モータによつてクロスヘッドを下降させるの
で、上・下型間の平行度の制御が可能である。

【００２６】請求項２，３の発明によれば、クロスヘッ
ドの平行制御が簡素な構造によつてなされると共に、型
締め工程に際する上・下型間の平行状態が良好に維持さ
れるので、所定の肉厚を有する品質良好な成形品を比較
的簡素な構造によつて得ることができる。その結果、合
成樹脂材料の成形に好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例にかかる全電動式メカニ
カルプレスを一部切開しかつ一部省略して示す正面図。

【図２】 同じく側面図。

【図３】 同じく上フレームを除いた平面図。

【図４】 本発明の第２実施例にかかる全電動式メカニ
カルプレスを一部切開しかつ一部省略して示す正面図。

【図５】 同じく側面図。

【図６】 同じく上フレームを除いた平面図。

【符号の説明】

１：プレス本体、２：ベッド、３：上フレーム、４：タ
イロッド、５：ボールスクリュねじ機構（ねじ機構）、
５ａ：ナット、５ｂ：ボールねじ（雄ねじ）、６：クロ
スヘッド、７：上型、８：下型、２０：回転駆動装置、
２１：電気モータ、２２：ギアー装置、２８ｂ：歯車、
３５：同期ギアー。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 剛 北海道室蘭市茶津町４番地 日鋼特機株式 会社内 (72)発明者 伊達 充紀 北海道室蘭市茶津町４番地 日鋼特機株式 会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベッド（２）、上フレーム（３）及びベ
   ッド（２）と上フレーム（３）とを連結する複数本のタ
   イロッド（４）を有するプレス本体（１）と、タイロッ
   ド（４）に昇降動自在に配設したクロスヘッド（６）
   と、クロスヘッド（６）と各タイロッド（４）との間に
   設けたねじ機構（５）と、各ねじ機構（５）のナット
   （５ａ）を正逆に回転駆動する回転駆動装置（２０）と
   を備え、ベッド（２）に配置する下型（８）と、下型
   （８）に対向させてクロスヘッド（６）に配置する上型
   （７）とでプレス加工を施す全電動式メカニカルプレス
   であつて、前記ねじ機構（５）が、各タイロッド（４）
   に形成した雄ねじ（５ｂ）と、クロスヘッド（６）に回
   転自在に支持され、各雄ねじ（５ｂ）に噛合するナット
   （５ａ）とを有し、前記回転駆動装置（２０）が、クロ
   スヘッド（６）の上面に設置され、個別に配置した電気
   モータ（２１）の回転駆動力を各ナット（５ａ）に伝達
   する独立したギアー装置（２２）を有することを特徴と
   する全電動式メカニカルプレス。
2. 【請求項２】 各電気モータ（２１）が、それぞれサー
   ボモータからなり、各サーボモータによつて各ギアー装
   置（２２）を介してクロスヘッド（６）の平行精度を制
   御することを特徴とする請求項１の全電動式メカニカル
   プレス。
3. 【請求項３】 独立したギアー装置（２２）の間に、各
   ギアー装置（２２）の対称配置させた所定の歯車（２８
   ｂ）に噛合し、クロスヘッド（６）に回転自在に支持さ
   れる単一の同期ギアー（３５）を有し、クロスヘッド
   （６）の平行精度を同期ギアー（３５）によつて機械的
   に確保することを特徴とする請求項１の全電動式メカニ
   カルプレス。