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JP4783182B2 - プレス機械 - Google Patents

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JP4783182B2
JP4783182B2 JP2006071525A JP2006071525A JP4783182B2 JP 4783182 B2 JP4783182 B2 JP 4783182B2 JP 2006071525 A JP2006071525 A JP 2006071525A JP 2006071525 A JP2006071525 A JP 2006071525A JP 4783182 B2 JP4783182 B2 JP 4783182B2
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Description

本発明は、スライドの昇降動でワークをプレス加工するプレス機械に関する。
プレス機械は、モータからの動力をスライドに伝達してプレス加工を行うものである。このプレス機械では、モータの駆動力がベルトおよびプーリを介してギヤに伝達され、ギヤで減速された後、回転運動が偏心機構によって往復運動に変換される。この往復運動により、スライドが上下動し、ワークのプレス加工を行う。偏心機構による往復運動は、トグルリンク機構を介してスライドの上下動に変換される。
従来、プレス機械には、クラウンフレーム内に、複数のギヤを有する減速機や大がかりなリンク機構等の部品が設けられたものがある(例えば特許文献1参照)。この減速機にはモータからの回転運動を不等速回転運動に変換して減速する不等速減速機が用いられる。
特開平8−197290号公報(段落番号「0008」および第1図参照)
しかしながら、特許文献1のような構造のプレス機械では、メンテナンスの際には各部品にアクセスするためにプレス機械のクラウンフレーム内部に手を入れなければならず、メンテナンス作業が困難であるという問題がある。
この問題を解決するために、駆動源および減速機をクラウンフレームの外部に配置することが考えられる。
この減速機は種類の異なる減速機構、例えば、等速減速機構と不等速減速機構との組み合わせからなることがある。等速減速機構は複数の歯車列から構成され、不等速減速機構は前記歯車列に噛合するギヤが外周部に形成されたリングと、このリングの内部に配置され偏心機構と連結する連動機構とを備えて構成されている。これらの減速機構は安全性の観点から外部へのギヤの露出は避けるためにケースで覆わなければならない。
このような構造の減速機では、減速機を単にクラウンフレームの外部に配置しても、この減速機が異なる種類の複数からなり、それぞれの減速機構が複雑な構造の歯車機構であり、これらの歯車機構がケースの内部に収納される構造であるため、減速機の組立作業やメンテナンス作業の十分な向上が望めない。特に、不等速減速機構のリングは、その外周部にギヤが形成されているため、そのギヤと連結する等速減速機構はリングの径方向、つまり、偏心軸の径方向に展開されることになり、狭いケース内での組立作業やメンテナンス作業が煩雑とならざるを得ない。
本発明の目的は、減速機の組立やメンテナンスを容易にできるプレス機械を提供することにある。
第1の発明は、昇降動するスライドと、このスライドを支持するクラウンフレームと、前記スライドを駆動する駆動源と、前記クラウンフレームの外側に配置され前記駆動源からの回転運動を減速する減速機と、偏心軸を有し前記減速機からの回転運動を往復運動に変換する偏心機構とを備え、前記減速機は前記駆動源側に設けられた第1減速機構と、前記偏心機構側に設けられた第2減速機構とを備え、前記第1減速機構は、前記駆動源からの回転運動を等速回転運動に変換して減速する等速減速機であって、前記駆動源からの回転駆動力が伝達される入力軸と、この入力軸の回転力を伝達する歯車機構と、前記入力軸および前記歯車機構が収納された第1ケースとを備え、前記歯車機構が出力軸を有するユニット化された構造であり、前記第2減速機構は、前記駆動源からの回転運動を不等速回転運動に変換して減速する不等速減速機であって、前記出力軸と側面側が連結されるリングと、このリングの外周部を回転可能に支持し前記クラウンフレームの外部に取り付けられた第2ケースとを備え、前記第2ケースは、前記第2減速機構を収納したユニット化された構造であり、前記クラウンフレームに着脱自在に取り付けられ、前記第1ケースは前記第2ケースに着脱自在に取り付けられ、前記第1減速機構および前記第2減速機構は前記偏心軸の軸線方向に沿って直列配置されたことを特徴とするプレス機械である。
第2の発明は、第1の発明のプレス機械において、前記第2減速機構の前記リングは、前記外周面と略直交する側面に結合される回転部材を備え、この回転部材に、前記第1減速機構の前記出力軸が連結されることを特徴とするプレス機械である。
第3の発明は、第1の発明または第2の発明において、前記第2ケースと前記リングとの間には滑り軸受けが設けられていることを特徴とするプレス機械である。
第4の発明は、第1の発明において、前記第2減速機構は、ウィットウォース減速機であることを特徴とするプレス機械である。
第5の発明は、第2の発明において、前記偏心軸は前記クラウンフレームの側面から突出しており、前記クラウンフレームの側面に前記第2ケースを取り付ける際、前記偏心軸は前記第2減速機構に連結し、前記出力軸の軸線は、前記偏心軸の軸線と平行であり、かつ、前記第1ケースの端面から突出しており、前記第1ケースを前記第2ケースに取り付ける際、前記出力軸が前記回転部材に連結することを特徴とするプレス機械である。
第1の発明によれば、減速機を組み立てる際に、ユニット化された第2減速機構をクラウンフレームに取り付け、この第2減速機構にユニット化された第1減速機構を直列状態で取り付ける。減速機をメンテナンスする際には、第1減速機構を第2減速機構から取り外す。
したがって、本発明では、減速機がクラウンフレーム外部に配置されているので、メンテナンスの際には、作業員がクラウンフレーム内部にアクセスする必要がないから、メンテナンス作業が容易となる。
そして、種類の異なる2つの減速機構を予めユニット化しているので、減速機を組立やメンテナンスをする際に、ユニット化された減速機構をクラウンフレーム等に取り付け取り外せばよいから組立・メンテナンス作業が容易となる。特に、第1減速機構と第2減速機構とは偏心軸の軸線方向に沿って直列配置されているので、第1減速機構と第2減速機構とを偏心軸の軸線と直交する方向、換言すれば、クラウンフレームの外面に沿った方向に配列する必要がないので、この点からも減速機の組立・メンテナンス作業を容易にできる。
しかも、第1の発明によれば、第2減速機構では、出力軸に連結されるリングが出力軸の回転運動に伴って回転し、このリングの回転が偏心機構で往復運動に変換される。
ここで、リングは、その外周部がケースの内周部に回転自在に支持されているから、リングの外周部分に連結される歯車を配置する必要がない。そのため、ケースの内部を省スペースとすることができる他、リングの外周部にギヤを形成する必要がないので、減速機の構造を簡易なものにすることができる。
第2の発明によれば、回転部材がリングの側面に結合されているので、出力軸の回転運動が回転部材を介してリングの回転運動に確実に伝達される。そのため、リングの外周部にギヤを形成し、このギヤに第1減速機構の歯車が噛合する場合に比べてバックラッシュの影響がないことから、第1減速機構の駆動力を第2減速機構に確実に伝達することができるので、円滑なプレス作業を行うことができる。
第3の発明によれば、ケースとリングとの間に滑り軸受けが設けられているから、リングの回転を円滑にケースで支持することができる。そのため、リングはケースとの間での摩擦が少ないことから、効率よく駆動源の駆動力を偏心機構の往復運動に伝達することができる。
第4の発明によれば、第2減速機構がウィットウォース減速機であるので、減速機全体がコンパクトになる。
したがって、減速機のクラウンフレーム外側における占有スペースを最小限に抑制できる。
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。
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、駆動源としてのサーボモータ21と、サーボモータ21の回転運動を等速回転運動に変換して減速する第1減速機構22と、この第1減速機構22で伝達された回転運動を減速して伝達する第2減速機構23と、第2減速機構23で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。
第1減速機構22は等速減速機構であり、第2減速機構23は不等速減速機構(ウィットウォース減速機)であり、これらの減速機構から本実施形態の減速機が構成される。
偏心機構24は、偏心軸であるエキセン軸241と、エキセン軸241に一体的に形成されるエキセンドラム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に軸支されている。ここで、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に対して偏心した円盤状に形成されている。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。
図3には、第1減速機構22および第2減速機構23の斜視図が示され、図4には、第1減速機構22および第2減速機構23の拡大断面図が示されている。
図3および図4に示されるように、第1減速機構22は、サーボモータ21からの回転駆動力がベルト222を介して伝達される入力軸223と、この入力軸223の回転力を伝達する歯車機構224と、入力軸223および歯車機構224が収納された第1ケース225とを備えたユニット化された構造である。第1減速機構22がユニット化されているため、減速機の組立やメンテナンスが容易に行える。
ここで、符号226は機械式ブレーキを示すものであり、機械式ブレーキ226は入力軸223の回転を確実にロックする機能を有する。
歯車機構224は、入力軸223に連結された歯車群(図示せず)と、この歯車群に連結されたピニオン2241と、このピニオン2241に噛合される遊星ギヤ2242と、この遊星ギヤ2242が連結される円筒ギヤ2243と、この円筒ギヤ2243の端面に接合される端面部材2244と、この端面部材2244から突出したスプライン軸2245とを備えている。
第1ケース225は円筒ギヤ2243が固着されている円筒部2251と、この円筒部2251の先端面に設けられ歯車群を収納する扇状部2252と、この扇状部2252の端部側に取り付けられ入力軸223を収納する円筒部2253と、円筒部2251の基端側に取り付けられたフランジ部2254とを備えている。このフランジ部2254の内周部では端面部材2244が軸受けで回転自在に支持されている。
第2減速機構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に固定されるクランク部材232と、リング231とクランク部材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あり、その一旦がリング231の内周の所定位置に回動自在に支持され、その他端がクランク部材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、第2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の外部側面に配置されている。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外部で第2減速機23に接続されている。
第2ケース234の上にサーボモータ21が設置されている(図2参照)。第1減速機構22および第2減速機構23は、偏心軸241の軸線方向に沿って直列配置されている。そのため、減速機の組立やメンテナンスが容易となる。
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の内周の所定位置に回動可能に支持され、他端がクランク部材232に回動可能に支持されている。
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、第2ケース234の内部で第2減速機構23に連結されている。
リング231は、その外周面が平滑に形成されており、第2ケース234の内周面に設けられた滑り軸受け235を介して回転自在に支持されている。そのため、リング231の外周部分に連結される歯車を省略することができるので、第2ケース234を小型化することができる。リング231の外周面と直交する側面に回転部材2311の外周部が図示しないボルトなどで結合されている。回転部材2311の中央部にはスプライン穴が穿っていて、第1減速機22の端面部材2244から突出したスプライン軸2245が噛合している。そのため、第1減速機構22の駆動力を第2減速機構23に確実に伝達することができる。
滑り軸受け235は、リング231の両側外周縁部をそれぞれ回転自在に支持する2個のリング状部材であり、内部に潤滑油が含浸された金属などから形成される。
第2ケース234はクラウンフレーム131にボルトで着脱自在に取り付けられている。第1ケース225は第2ケース234にボルトで着脱自在に取り付けられている。
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222によって歯車機構224に伝達され、この歯車機構224の出力軸であるスプライン軸2245に連結された回転部材2246を介して第2減速機構23のリング231に伝達される。
すると、第2減速機構23では、リング231が第2ケース234の内周部に設けられた滑り軸受け235で支持されながら回転し、このリング231の回転に伴って、クランク部材232を介してエキセン軸241が回転する。
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、第2減速機構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。
図5は、駆動軸の回転角度(クランク角度)に対するスライド位置を示すモーション線図であり、線図A(実線で図示)は、本実施形態のサーボプレス1のモーション線図であり、線図B(一点鎖線で図示)は、等速回転運動を等速回転運動として減速する等速減速機を備えたエキセンプレスのモーション線図である。なお、比較しやすいように、両線図の下死点を一致させるようにしている。
図5に示される通り、不等速減速機を用いた本実施形態のサーボプレス1の場合、エキセンプレスに対し、下死点到着直前の線図Aの傾きがなだらかであり、下死点近傍のスライド下降速度がエキセンプレスの下降速度より遅いことがわかる。このことによって、プレス加工中のスライド下降速度を落とすことができ、プレス成形の品質を良好にすることができる。
なお、本実施形態のサーボプレス1では、下死点を通過するとほどなく、スライド上昇速度がエキセンプレスに対して速くなり、エキセンプレスよりも速く上死点に達する。
また、駆動源をサーボモータ21としたサーボプレス1の場合、スライド14の1サイクル中にサーボモータ21の回転速度を変化させることで、スライドモーションを自由に設定できることが利点である。反面、サーボモータ21といえども、回転速度を終始大きく変化させていては駆動効率が落ちる。そこで、プレス成形に適したスライドモーションをある程度、第2減速機23で設定することにより、サーボモータ21の回転速度の変化が抑えられ、駆動効率よくサーボプレス1の運転が行える。また、サーボモータ21の回転制御が容易になる。
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、偏心機構として、本実施形態ではエキセンドラムを備えたエキセン方式を用いているが、クランク軸を備えたクランク方式を採用してもよい。また、偏心機構は、これらの構成のものに限らず、任意の構成を採用できる。
減速機は、前記実施形態に用いられたものに限らず、任意の形式のものを採用できる。
駆動源は、サーボモータに限らず、任意の形式のものを採用できる。
また、本発明では、4つのサーボモータ21は、クラウンフレーム131の上方に取り付けらるものであってもよい。
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、材質、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、材質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、材質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。
本発明は、単独のプレス機械として利用できる他、複数のプレス機械を連続配置するタンデムプレスにも利用することができる。
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。 第1減速機構および第2減速機構の斜視図。 第1減速機構および第2減速機構の拡大断面図。 本発明の一実施形態にかかるスライドモーションを示すモーション線図。
符号の説明
1…サーボプレス(プレス機械)、13…クラウン、14…スライド、21…サーボモータ(駆動源)、22…第1減速機構(減速機)23…第2減速機構(減速機)、24…偏心機構、131…クラウンフレーム、225…第1ケース、234…第2ケース、235…滑り軸受け、241…エキセン軸(偏心軸)

Claims (5)

  1. 昇降動するスライド(14)と、
    このスライド(14)を支持するクラウンフレーム(131)と、
    前記スライド(14)を駆動する駆動源(21)と、
    前記クラウンフレーム(131)の外側に配置され前記駆動源(21)からの回転運動を減速する減速機と、
    偏心軸(241)を有し前記減速機からの回転運動を往復運動に変換する偏心機構(24)とを備え、
    前記減速機は前記駆動源(21)側に設けられた第1減速機構(22)と、前記偏心機構(24)側に設けられた第2減速機構(23)とを備え、
    前記第1減速機構(22)は、前記駆動源(21)からの回転運動を等速回転運動に変換して減速する等速減速機であって、前記駆動源(21)からの回転駆動力が伝達される入力軸(223)と、この入力軸(223)の回転力を伝達する歯車機構(224)と、前記入力軸(223)および前記歯車機構(224)が収納された第1ケース(225)とを備え、前記歯車機構(224)が出力軸(2245)を有するユニット化された構造であり、
    前記第2減速機構(23)は、前記駆動源(21)からの回転運動を不等速回転運動に変換して減速する不等速減速機であって、前記出力軸(2245)と側面側が連結されるリング(231)と、このリング(231)の外周部を回転可能に支持し前記クラウンフレーム(131)の外部に取り付けられた第2ケース(234)とを備え、
    前記第2ケース(234)は、前記第2減速機構(23)を収納したユニット化された構造であり、前記クラウンフレーム(131)に着脱自在に取り付けられ、
    前記第1ケース(225)は前記第2ケース(234)に着脱自在に取り付けられ、
    前記第1減速機構(22)および前記第2減速機構(23)は前記偏心軸(241)の軸線方向に沿って直列配置された
    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、
    前記第2減速機構(23)の前記リング(231)は、前記外周面と略直交する側面に結合される回転部材(2311)を備え、この回転部材(2311)に、前記第1減速機構(22)の前記出力軸(2245)が連結される
    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、
    前記第2ケース(234)と前記リング(231)との間には滑り軸受け(235)が設けられている
    ことを特徴とするプレス機械(1)。
  4. 請求項1に記載のプレス機械(1)において、
    前記第2減速機構(23)は、ウィットウォース減速機である
    ことを特徴とするプレス機械(1)。
  5. 請求項2に記載のプレス機械(1)において、
    前記偏心軸(241)は前記クラウンフレーム(131)の側面から突出しており、前記クラウンフレーム(131)の側面に前記第2ケース(234)を取り付ける際、前記偏心軸(241)は前記第2減速機構(23)に連結し、前記出力軸(2245)の軸線は、前記偏心軸(241)の軸線と平行であり、かつ、前記第1ケース(225)の端面から突出しており、
    前記第1ケース(225)を前記第2ケース(234)に取り付ける際、前記出力軸(2245)が前記回転部材(2311)に連結する
    ことを特徴とするプレス機械(1)。
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