WO2008020525A1

WO2008020525A1 - Presse asservie et son procédé de commande

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Publication number: WO2008020525A1
Application number: PCT/JP2007/064399
Authority: WO
Inventors: Shusaku Yamasaki
Original assignee: Ihi Corporation
Priority date: 2006-08-14
Filing date: 2007-07-23
Publication date: 2008-02-21
Also published as: RU2009109245A; EP2052847A4; US20100282098A1; JP2008043970A; EP2052847A1; US8161873B2; TW200827156A; KR20090039760A; CN101505951A

Description

明細書

サーボプレスとその運転方法

発明の背景

[0001] 発明の技術分野

本発明は、トグル機構によりスライドを昇降動させるサーボプレスとその運転方法に関するものである。

[0002] 従来、サーボモータの回転を変換して取り出した直線動を、トグル機構（ナックル機構ともいう）によりスライドの昇降動に変換するサーボプレスが知られている。

一般的にトグル機構は、互いの一端部同士が軸着された第 1リンク及び第 2リンクを備え、第 1リンクの他端はクラウンの一部に軸着され、第 2リンクの他端はスライドに軸着され、さらに、第 1リンクと第 2リンクとの連結点に駆動リンクが軸着されている。

[0003] このような構成のトグル機構では、駆動リンクを直動ァクチユエ一タで第 1及び第 2リンクに対して進退動させると、第 1リンクと第 2リンクで構成されるトグル形状が開閉するように変形することにより、スライドが昇降動する。このようなトグル機構を採用することによって、下死点付近のスライド速度をクランク機構に比べて遅くすることができるので、移動区間（高速、加圧力無し）と加圧区間（低速、加圧カ大）のそれぞれの要求を満足すること力できる。

トグル機構を採用したサーボプレスを開示するものとしては、下記特許文献 1及び 2 力 ^sある。

[0004] 特許文献 1のサーボプレスは、サーボモータにてボールねじ装置を備えるトグル駆動手段を駆動し、このトグル駆動手段により、連結ピンで連結された二つのリンクからなるトグル機構（特許文献 1ではナックル機構と称して!/、る）を駆動して、このトグル機構の屈伸運動によりプランジャを介してスライドを昇降動させるものである。このサーポプレスのトグル機構は、 1段のトグル効果（力の増幅作用）が得られる、いわゆる 1段トグノレである。

[0005] 特許文献 2のサーボプレスは、鉛直方向の軸心まわりに回転駆動される多条角ネジと、この多条角ネジに螺合しネジの回転に伴って昇降可能な昇降体と、この昇降体とスライドとの間を連結する多リンク機構とを備える。多リンク機構は、それぞれ一端が多条角ネジの左右に軸着された一対の第 1リンクと、それぞれ一端がプレスフレームに軸着された左右一対の第 2リンクと、それぞれ一端がスライドに軸着された左右一対の第 3リンクとを有し、左右の第 1〜第 3リンクの他端同士が軸着されている。上記の多条角ネジを回転させると、昇降体と多リンク機構を介してスライドが昇降する。このサーボプレスのトグル機構は、 2段のトグル効果が得られる、いわゆる 2段トグルである。

[0006] 特許文献 1：特開 2002— 103089号公報

特許文献 2：特開 2001— 300778号公報

[0007] 上述した特許文献 1のサーボプレスは 1段トグルを採用し、特許文献 2のサーポプレスは 2段トグルを採用している。このため、スライドの移動区間では高速に、加圧区間では低速且つ大きな加圧力を得ることができる。

しかしながら、これらのサーボプレスにおいて、スライドの移動区間でさらに高速に、下死点近傍の加圧区間でさらに大きな加圧力を得るためには、モータ容量を大きくする必要がある。このため、モータが大型化し、コストが嵩むという問題がある。

[0008] また、特許文献 1のサーボプレスでは、トグル機構の中間位置に相当する高さに直動部（トグル駆動機構）が配置されている。このため、スライドが上昇するときに直動部とスライドが干渉しないよう、すなわちストロークを確保できるよう、スライドと直動部との間にプランジャ (延長リンク）を介在させる必要がある。このようなプランジャは、スライドを駆動させるための機構としては、本質的には不必要な要素である。すなわち、本質的には不要な要素が含まれてしまうという問題がある。

[0009] また、特許文献 2のサーボプレスでは、多条角ネジが垂直置きであるため、装置全高が高くなる。プレス機械では、装置全高を抑えつつ一定以上のストロークを確保することが要求される力特許文献 2のサーボプレスでは、そのような要求を満足することが困難であるという問題がある。

発明の要約

[0010] 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、モータ容量を大きくすることなぐスライドの移動区間ではより高速に、下死点近傍の加圧区間ではより大きな加圧力を得ることができるサーボプレスを提供することを目的とする。また、トグル機構とスライドとの間にプランジャを介在させる必要が無いサーボプレスを提供することを目的とする。また、装置全高を抑えることができるサーボプレスを提供することを目的とする。また、このようなサーボプレスの運転方法を提供することを目的とする。

[0011] 上記の課題を解決するため、本発明に力、かるサーボプレスは以下の手段を採用す

(1)すなわち、本発明に力、かるサーボプレスは、下面に上型が取り付けられるスライドを昇降動させるマルチトグル機構と、前記スライドの上方に固定されたクラウンに取り付けられ前記マルチトグル機構を駆動するトグル駆動機構とを備え、前記マルチトダル機構は、複数のリンクにより、力の増幅作用を生じるトグルが 3以上あるように構成されている、ことを特徴とする。

[0012] 本発明のサーボプレスによれば、複数のリンクにより、力の増幅作用を生じるトグル力 ¾以上あるように構成されているマルチトグル機構、すなわち、実施例では 3段のトダル効果が得られる 3段トグルを採用しているので、図 8及び図 9に示すように、従来の 1段トグルや 2段トグルと比較して、下死点近傍より上死点側におけるスライド移動速度が速ぐかつ下死点近傍で低速 ·加圧力大である。なお、図 8及び図 9は、 3段トダルを採用した本発明のサーボプレスと、 1段トグルや 2段トグルを採用した従来のサ一ポプレスとを、モータ仕事量が同一として比較したものである。

したがって、モータ容量を大きくすることなぐスライドの移動区間ではより高速に、下死点近傍の加圧区間ではより大きな加圧力を得ることができ、モータの大型化及びコスト増大を招かない。あるいは、従来と同じ加圧力を維持する場合、モータ容量を小さくできるので、モータの小型化及びコスト低減を実現できる。

[0013] (2)また、上記（1)のサーボプレスにおいて、前記マルチトグル機構は、互いの一端同士で軸着された第 1リンク及び第 2リンクと、一端が前記第 1リンクと前記第 2リンクとの軸着点に軸着され他端が鉛直線に沿って案内された第 3リンクと、一端が前記第 3リンクの他端に軸着された第 4リンクとを有し、前記第 1リンクの他端は前記スライドに軸着され、前記第 2リンクの他端は前記クラウンに軸着され、前記トグル駆動機構は、水平方向に直線往復動する直動部を有し、該直動部は前記第 4リンクの他端に軸着され、前記直動部の直線往復動に連動して、前記第 1リンク及び第 2リンクが屈伸運動するよう前記第 3リンク及び前記第 4リンクが動作する、ことを特徴とする。

[0014] このように、第 1〜第 4リンクを連結することにより、 3段トグルを構成できる。

また、第 1リンク及び第 2リンクと、トグル駆動機構の直動部とは、第 3リンク及び第 4リンクを介して連結されているので、 1段トグルの場合（特許文献 1の場合）と比較して、直動部を上方に配置することが可能となる。そして、直動部を上方に配置できるので、スライドが上昇しても直動部との干渉が生じない。

また、スライドの上昇に伴って、第 1リンクと第 2リンクが閉じるよう動作し、第 3リンクと第 4リンクの軸着点が上方に移動するように第 3リンク及び第 4リンクが動作するので、スライドと第 3リンク及び第 4リンクとの干渉も生じない。したがって、トグル機構とスライダとの間にプランジャを介在させる必要がない。

また、本発明のサーボプレスは、直動部が鉛直方向に移動するものではなぐ直動部が水平方向に直線往復動するよう配置されるので、一定以上のストロークを確保しつつ装置全高を抑えることができる。

[0015] (3)また、上記（2)のサーボプレスにおいて、前記トグル駆動機構は、送りねじ軸と該送りねじ軸に螺合するナット部材とからなる送りねじ機構を有し、前記ナット部材が前記直動部を構成している、ことを特徴とする。

[0016] このように、送りねじ機構を採用するので、ストローク長さを変えることなぐ送りねじ軸の外径やリードを変えることで減速比を自由に変えることができる。

[0017] (4)また、上記（2)のサーボプレスにお!/、て、前記マルチトグル機構と前記トグル駆動機構を、鉛直線に対し線対称にそれぞれ 1対ずつ備え、一方の前記マルチトグノレ機構と他方の前記マルチトグル機構における各々の前記第 4リンクは、その一端同士が軸着され、一方の前記トグル駆動機構と他方の前記トグル駆動機構は、その各々の前記直動部が互いに接近離反するよう動作する、ことを特徴とする。

[0018] このように、マルチトグル機構とトグル駆動機構を鉛直線に対し線対称に複数備えることにより、スライドが複数の連結点で支持されるので、偏心荷重に対する能力が増大する。

また、各々の第 4リンクの一端同士が軸着されているので、特別な部材を用いることなぐ第 3リンクと第 4リンクの軸着点に作用する横方向の荷重を互いに支持して第 3リンクの他端を鉛直線に沿って案内できる。

従って、後述する別の実施形態における「上下案内部材 34」を省略することができ

[0019] (5)また、上記（3)のサーボプレスにおいて、前記 1対のトグル駆動機構は、水平軸方向の一方寄りを右ねじ部とし他方寄りを左ねじ部とした共通の送りねじ軸と、前記右ねじ部と前記左ねじ部にそれぞれ螺合する 1対のナット部材とからなる送りねじ機構であり、

一方の前記ナット部材がー方の前記トグル駆動機構の前記直動部を構成し、他方の前記ナット部材が他方の前記トグル駆動機構の前記直動部を構成して!/、る、ことを特徴とする。

[0020] このように、送りねじ機構を採用するので、ストローク長さを変えることなぐ送りねじ軸の外径やリードを変えることで減速比を自由に変えることができる。

また、一方と他方の直動部を構成する 1対のナット部材力一本の送りねじ軸に螺合しているので、右ねじ部と左ねじ部の外径およびリードを同一とすることで、各々の直動部を同期制御することなく左右対称に同速度で移動させることができる。したがつて、動作制御が容易である。

[0021] (6)また、上記（2)のサーボプレスにお!/、て、前記マルチトグル機構と前記トグル駆動機構を、鉛直線に対し線対称にそれぞれ 1対ずつ備え、前記 1対のトグル駆動機構は、水平軸方向の一方寄りを右ねじ部とし他方寄りを左ねじ部とした共通の送りねじ軸と、前記右ねじ部と前記左ねじ部にそれぞれ螺合する 1対のナット部材とからなる送りねじ機構であり、一方の前記ナット部材がー方の前記トグル駆動機構の前記直動部を構成し、他方の前記ナット部材が他方の前記トグル駆動機構の前記直動部を構成しており、前記送りねじ軸の回転により前記 1対のナット部材が互いに接近離反する、ことを特徴とする。

[0022] このように、マルチトグル機構とトグル駆動機構を複数備えることにより、スライドが複数の連結点で支持されるので、偏心荷重に対する能力が増大する。

また、送りねじ機構を採用するので、ストローク長さを変えることなぐ送りねじ軸の外径ゃリードを変えることで減速比を自由に変えることができる。また、一方と他方の直動部を構成する 1対のナット部材力一本の送りねじ軸に螺合しているので、右ねじ部と左ねじ部の外径およびリードを同一とすることで、各々の直動部を同期制御することなく左右対称に同速度で移動させることができる。したがつて、動作制御が容易である。

[0023] (7)また、上記（5)のサーボプレスにおいて、前記送りねじ軸を回転駆動する複数のサーボモータを備える、ことを特徴とする。

[0024] このように、トグル駆動機構力送りねじ軸を回転駆動するサーボモータを複数備えるので、サーボプレスの運転中にいずれかのサーボモータが故障した場合でも、残りの他のサーボモータにより送りねじ軸を回転駆動し、運転を継続すること力 Sできる。したがって、運転中止となる事故を防止することができる。

[0025] (8)また、本発明にかかるサーボプレスの運転方法は、上記（1)に記載のサーポプレスの運転方法であり、被加工物のプレス加工に必要な成形力を確保できるように前記スライドのストロークを調整'設定し、当該ストロークにおいて被加工物のプレス加ェを行う、ことを特徴とする。

[0026] 上述したように、本発明のサーボプレスは、 3段トグルを採用したことにより、スライドの移動区間ではより高速に、下死点近傍の加圧区間ではより大きな加圧力を得ることができるため、打ち抜き加工において優れた能力を発揮できる。

ここで、 3段トグルを採用したサーボプレスにより、絞り加工のように加圧区間が長い加工を行う場合において下死点からストロークを定義したとき、加圧区間全般に渡つて成形力を確保するためには、通常は、大容量のモータが必要になる。これは、 3段トグルでは下死点近傍より上の区間では高速であるが加圧力が低いからである。そこで、本発明のサーボプレスの運転方法では、被加工物のプレス加工に必要な成形力を確保できるようにストロークを調整'設定し、このストロークにおいて被加工物のプレス加工を行う。これにより、モータ容量を大きくすることなぐ打ち抜き加工から絞り加工まで幅広くプレス加工を行うことができる。すなわち、本発明の運転方法によれば、ストロークを無段階で調整できるので、必要な形成力が得られるストロークに設定すれば、あるモータ容量で最も高!/、生産性が得られる。

[0027] 本発明のサーボプレスによれば、モータ容量を大きくすることなぐスライドの移動区間ではより高速に、加圧区間ではより大きな加圧力を得ることができる。また、トグノレ機構とスライドとの間にプランジャを介在させる必要が無い。また、装置全高を抑えること力 Sでさる。

本発明のサーボプレスの運転方法によれば、加工の種類に応じて適切なストロークを選択することによりモータ容量を大きくすることなぐ打ち抜き加工から絞り加工まで幅広くプレス加工を行うことができる。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]本発明の第 1実施形態に力、かるサーボプレスのスライドが上死点位置にある構成を示す図である。

[図 2]本発明の第 1実施形態に力、かるサーボプレスのスライドが下死点位置にある構成を示す図である。

[図 3]図 1の平面図である。

[図 4]従来の 1段トグルの挙動を示す図である。

[図 5]従来の 2段トグルの挙動を示す図である。

[図 6]3段トグルの挙動を示す図である。

[図 7]各トグルの区間毎の出力ストロークを示す図である。

[図 8]各トグルの位置と加圧力の関係を示す図である。

[図 9]各トグルの位置と速度の関係を示す図である。

[図 10]本発明の第 2実施形態に力、かるサーボプレスの構成を示す図である。

[図 11]本発明の実施形態に力、かるサーボプレスの運転方法を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

[0029] 以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

[0030] [第 1実施形態]

図 1及び図 2は、本発明の第 1実施形態にかかるサーボプレス 1の構成を示す図である。図 1はスライド 5が上死点位置にある状態を示し、図 2はスライド 5が下死点位置にある状態を示している。図 3は、図 1のサーボプレス 1の平面図である。

図 1において、サーボプレス 1では、上部にボルスタ 2が固定されたベッド 3の上に、コラム 4 (アップライトとも!/、う）が立設され、コラム 4の上にクラウン 6が設けられて!/、る。コラム 4には、スライド 5が上下にスライド動可能に支持されている。ボルスタ 2の上面には下型（図示せず）が取り付けられ、スライド 5の下面には上型（図示せず）が取り付けられる。

[0031] また、サーボプレス 1は、スライド 5を昇降動させるマルチトグル機構 10と、マルチトダル機構 10を駆動するトグル駆動機構 20と、トグル駆動機構 20を駆動するサーボモータ 30とを備えている。

マルチトグル機構 10は、複数のリンク（第 1リンク 11〜第 4リンク 14)により、力の増幅作用を生じるトグルが 3つあるように構成されている。すなわち、このサーボプレス 1 におけるマルチトグル機構 10は、 3段のトグル効果が得られる 3段トグルである。本実施形態に力、かるサーボプレス 1は、このマルチトグル機構 10を鉛直線に対し線対称に 1対備えている。また、このサーボプレス 1は、トグル駆動機構 20を鉛直線に対し線対称に 1対備えて!/、る。

[0032] 各マルチトグル機構 10は、第 1〜第 4のリンクからなる。各マルチトグル機構 10における第 1リンク 11同士、第 2リンク 12同士、第 3リンク 13同士、第 4リンク 14同士は、それぞれ長さが同一である。

[0033] 図 1において、第 1リンク 11と第 2リンク 12は、互いの一端（第 1リンク 11の上端と第 2リンク 12の下端）において連結ピン 16aを介して軸着されている。第 1リンク 11の他端（下端）は連結ピン 16bを介してスライド 5に軸着されている。第 2リンク 12の他端（上端）は連結ピン 16cを介してクラウン 6に軸着されている。第 1リンク 11と第 2リンク 1 2は、力の増幅作用を生じる第 1のトグルを構成する。

[0034] なお、本出願において、「トグル」とは、ピンで連結された 1対のリンクからなり、連結点に力を作用させて 1対のリンクを直線に近づけることで、 1対のリンクの他端間に増幅された力を作用させる機構をいう。また、このトグルによる増幅作用を本出願では、単に「力の増幅作用」という。

[0035] 第 3リンク 13の一端は、連結ピン 16aを介して第 1リンク 11と第 2リンク 12との軸着点に軸着されている。第 3リンク 13の他端は第 4リンク 14の一端に連結ピン 16dを介して軸着されている。また、一方と他方のマルチトグル機構 10における各々の第 4リンク 14は、その一端同士が連結ピン 16dを介して軸着されている。

この構成により、特別な部材を用いることなぐ第 3リンク 13と第 4リンク 14の軸着点に作用する横方向の荷重を互いに支持して第 3リンク 13の他端を鉛直線に沿って案内できる。また、左右 1対の第 3リンク 13は、力の増幅作用を生じる第 2のトグルを構成する。

[0036] 第 4リンク 14の他端は、スライド駆動機構の直動部に連結ピン 16eを介して軸着されている。

トグル駆動機構 20は、水平方向に直線往復動する直動部を有し、この直動部は後述するナット部材 23であり、ナット部材 23は、クラウン 6に設けられた案内部材 29により、水平方向にスライド可能に支持されている。

したがって各第 4リンク 14は、力の増幅作用を生じる第 3のトグルを構成する。

[0037] このように構成されたマルチトグル機構 10は、トグル駆動機構 20の直動部（ナット部材 23)の直線往復動に連動して、第 1リンク 11及び第 2リンク 12が屈伸運動するよう第 3リンク 13及び第 4リンク 14が動作する。

[0038] トグル駆動機構 20は、上述のように水平方向に直線往復動する直動部を有し、本実施形態では、第 2リンク 12の上方に設置されている。

本実施形態では、 1対のトグル駆動機構 20は、水平軸方向の一方寄りを右ねじ部

22aとし他方寄りを左ねじ部 22bとした共通の送りねじ軸 21と、右ねじ部 22aと左ねじ部 22bにそれぞれ螺合する 1対のナット部材 23とからなる送りねじ機構である。

本実施形態では、 1対のうち一方のナット部材 23がー方のトグル駆動機構 20の直動部を構成し、他方のナット部材 23が他方のトグル駆動機構 20の直動部を構成している。

[0039] 送りねじ軸 21は、クラウン 6に内蔵された軸受 24により水平軸心を中心に回転可能に支持されている。送りねじ軸 21の両端部には大歯車 26が固定されている。クラウン 6の上部には送りねじ軸 21を回転駆動するサーボモータ 30が複数 (本実施形態では 4つ：図 3参照）設置されている。サーボモータ 30の出力軸には、大歯車 26と嚙合する小歯車 27が固定されている。サーボモータ 30の駆動力は、小歯車 27と大歯車 26を介して送りねじ軸 21に伝達される。 [0040] なお、サーボモータ 30とトグル駆動機構 20との間に介在される動力伝達機構は、上述したような歯車伝達機構に限られず、ベルト伝達機構、チェーン伝達機構などの他の機構であってもよい。

[0041] 1対のナット部材 23は、クラウン 6に設けられた案内部材 29により、水平方向にスライド可能に支持されている。案内部材 29は、プレス加工を行うときにナット部材 23に作用する垂直方向の荷重を受けるものである。

このように構成されたトグル駆動機構 20は、サーボモータ 30により送りねじ軸 21が一方向に回転駆動されると、 1対のナット部材 23が互いに接近する。また、送りねじ軸 21が逆方向に回転駆動されると、 1対のナット部材 23が互いに離反する。すなわち、一方のトグル駆動機構 20と他方のトグル駆動機構 20は、その各々の直動部（ナット部材 23)が互いに接近離反するよう動作する。

[0042] 次に、本実施形態に力、かるサーボプレス 1の動作について説明する。

図 1に示す状態から、サーボモータ 30により送りねじ軸 21がー方向に回転駆動されると、 1対のナット部材 23が互いに近接する方向に動作する。すると、第 3リンク 13 及び第 4リンク 14が回動するとともに第 1リンク 11と第 2リンク 12からなる「くの字形状」が伸長し、スライド 5が下降する。すると、図 2の状態になる。

反対に、図 2の状態から、サーボモータ 30により送りねじ軸 21が逆方向に回転されると、 1対のナット部材 23が互いに離反する方向に動作する。すると、第 3リンク 13及び第 4リンク 14が回動するとともに第 1リンク 11と第 2リンク 12からなる「くの字形状」が収縮し、スライド 5が上昇する。すると、図 1の状態になる。

[0043] 次に、 3段トグノレの特性について説明する。

図 4〜図 6は、順に、 1段トグル、 2段トグル、 3段トグルの挙動を模式的に示したものである。これらにおいて、最終段のトグルを構成する 2つのリンクの長さはそれぞれ 50 0mmで、動力出力点のストロークが 1000mmであるという共通の条件の下、最終段のトグルがフルストローク動作できるように他のリンクの長さと動力入力点のストロークを切の良い長さで決定した。以下、動力入力点のストロークを入力ストロークと呼び、動力出力点のストロークを出力ストロークと呼ぶ。

なお、入力ストローク長さが各図のトグルで異なる力減速比（減速機の減速比や送りねじ機構であれば送りねじ軸のリード）を調整すればモータの入力回転 ·入力トルクは同等に設計できるため、それぞれ異なっても、議論の本質には影響しない。

[0044] このようにして決めた入力ストロークを 4等分し、動力出力点が下死点から上死点に移動するように動力入力点を移動させたときにおける上記の 4等分した入力ストロークの各区間に対応する出力ストロークの各区間を、下死点側から順に、第 1区間、第 2区間、第 3区間、第 4区間とする。第 1〜第 4区間の移動量を表 1に示す。なお、移動量の単位は mmである。

また、表 1をグラフ化したものを図 7に示す。なお、表 1及び図 7において「直動（0段 )」は、サーボモータ 30から取り出した直線動をそのまま出力ストロークとした駆動形式を意味するものとする。

[0045] [表 1]

[0046] 図 7は、各トグルの区間毎の出力ストロークを示す図である。

図 4〜図 6の各トグルにおいて、動力入力点の仕事量 (モータ仕事量）が同等である場合、各区間における動力出力点の移動量は図 7の通りに変化する。

図 7の結果に基づいて、各トグルにおける動力出力点の位置と加圧力及び速度との関係を示すと、概ね図 8及び図 9のようになる。図 8は、各トグルの位置と加圧力の関係を示す図であり。図 9は各トグルの位置と速度の関係を示す図である。

[0047] 図 8及び図 9から、本発明の 3段トグルは、従来の 1段トグルや 2段トグルと比較して、下死点近傍より上死点側における動力出力点の移動速度（つまりスライド移動速度 )が速ぐかつ下死点近傍で低速 ·加圧力大であることが分かる。なお、図 8及び図 9 は、各トグルを、モータ仕事量がある位置 Xで同一として比較したものであり、各線がそれぞれ点 P、点 Qで交わっている。

[0048] 次に、本実施形態に力、かるサーボプレス 1の作用 ·効果について説明する。

本実施形態によれば、従来の 1段トグルや 2段トグルと比較して、下死点近傍より上死点側におけるスライド移動速度が速ぐかつ下死点近傍で低速 ·下圧力大である。したがって、モータ容量を大きくすることなぐスライドの移動区間ではより高速に、下死点近傍の加圧区間ではより大きな加圧力を得ることができ、モータの大型化及びコスト増大を招かない。あるいは、従来と同じ加圧力を維持する場合、モータ容量を小さくできるので、モータの小型化及びコスト低減を実現できる。

[0049] 本実施形態によれば、第 1リンク 11及び第 2リンク 12と、トグル駆動機構 20の直動部（ナット部材 23)とは、第 3リンク 13及び第 4リンク 14を介して連結されているので、 1段トグルの場合と比較して、直動部を上方に配置することが可能となる。そして、直動部を上方に配置できるので、スライド 5が上昇しても直動部との干渉が生じな!/、。また、スライド 5の上昇に伴って、第 1リンク 11と第 2リンク 12が閉じるよう動作し、第 3 リンク 13と第 4リンク 14の軸着点が上方に移動するように第 3リンク 13及び第 4リンク 1 4が動作するので、スライド 5と第 3リンク 13及び第 4リンク 14との干渉も生じない。したがって、マルチトグル機構 10とスライダ 5との間にプランジャを介在させる必要がないまた、直動部が鉛直方向に移動するものではなぐ直動部が水平方向に直線往復動するよう配置されるので、一定以上のストロークを確保しつつ装置全高を抑えることができる。

[0050] 本実施形態によれば、トグル駆動機構 20として送りねじ機構を採用したので、スト口ーク長さを変えることなぐ送りねじ軸 21の外径やリードを変えることで減速比を自由に変えることができる。

[0051] 本実施形態によれば、マルチトグル機構 10とトグル駆動機構 20を複数備えることにより、スライド 5が複数の連結点で支持されるので、偏心荷重に対する能力が増大すまた、各々の第 4リンク 14の一端同士が軸着されているので、一方と他方における各々の第 3リンク 13と第 4リンク 14の軸着点（連結ピン 16d)に作用する横方向の荷重を支持するための支持手段を省略することができる。

[0052] 本実施形態によれば、一方と他方の直動部である一対のナット部材 23が、一本の送りねじ軸 21に螺合しているので、右ねじ部 22aと左ねじ部 22bの外径およびリードを同一とすることで、各々の直動部を同期制御することなく左右対称に同速度で移動させること力 Sできる。したがって、動作制御が容易である。

[0053] 本実施形態によれば、トグル駆動機構 20が、送りねじ軸 21を回転駆動するサーボモータ 30を複数備えるので、サーボプレス 1の運転中にいずれかのサーボモータ 20 が故障した場合でも、残りの他のサーボモータ 30により送りねじ軸 21を回転駆動し、運転を継続すること力 Sできる。したがって、運転中止となる事故を防止することができ

[0054] [第 2実施形態]

図 10は、本発明の第 2実施形態にかかるサーボプレス 1の構成を示す図である。本実施形態にかかるサーボプレス 1は、第 1実施形態と同様に、図で左右対称な 1 対のマルチトグル機構 10と、図で左右対称な 1対のトグル駆動機構 20を備えて!/、る上述した第 1実施形態では、ナット部材 23が螺合する送りねじ軸 21は一本の共通したねじ軸であった力本実施形態では、各ナット部材 23は別々の送りねじ軸 21A に螺合している。各送りねじ軸 21Aは、軸受 24によって水平軸線を中心に回転可能に支持されている。

また、本実施形態では、各送りねじ軸 21Aは、それぞれ、 2つのサーボモータ 30によって回転駆動される。

[0055] また、第 1実施形態では、一方と他方のマルチトグル機構 10における各々の第 4リンク 14は、その一端同士で軸着されていた力本実施形態では、分離している。また、第 3リンク 13と第 4リンク 14の軸着点（連結ピン 16d)に作用する横方向の荷重を支持し、且つこの軸着点を上下方向にスライド可能にするため、連結ピン 16dが固定されたスライダ 32と、スライダ 32を上下方向にスライド可能に支持する上下案内部材 3 4がクラウン 6に設置されている。

本実施形態にかかるサーボプレス 1のその他の部分の構成は、第 1実施形態と同様である。

[0056] 本実施形態の構成によっても、各送りねじ軸 21Aを、サーボモータ 30により回転駆動させることにより、各マルチトグル機構 10を駆動し、スライド 5を昇降動させることができる。その際の動作は、第 1実施形態の説明から容易に理解できるため、その詳細については説明を省略する。

[0057] 本実施形態では、一つの上下案内部材 34の両側に 2つのスライダ 32がスライドするように構成されている力 2つのスライダ 32ごとに別々の上下案内部材が設置されてもよい。

本実施形態では、上下案内部材はスライダを鉛直方向にスライドさせる構成である力鉛直方向に対して傾斜した方向にスライドさせる構成であってもよい。

[0058] 本実施形態では、各ナット部材 23は別々の送りねじ軸 21Aに螺合し、且つ一方と他方のマルチトグル機構 10における各々の第 4リンク 14は分離している構成であつた力このような構成に代えて、各ナット部材 23が螺合する送りねじ軸を一本の共通したねじ軸（すなわち、送りねじ軸については、第 1実施形態と同様）とし、且つ一方と他方のマルチトグル機構 10における各々の第 4リンク 14は分離している構成としてもよい。あるいは、各ナット部材 23は別々の送りねじ軸に螺合し、且つ一方と他方のマルチトグル機構 10における各々の第 4リンク 14は、その一端同士で軸着された構成（すなわち第 4リンク 14の一端同士が軸着された構成については、第 1実施形態と同様）であってもよい。

[0059] 本実施形態では、マルチトグル機構 10とトグル駆動機構 20を、それぞれ 1対ずつ備えたが、このような構成に代えて、マルチトグル機構 10とトグル駆動機構 20を 1つずつ備える構成であってもよい。すなわち、マルチトグル機構 10とスライド 5がー点で連結される一点プレスであってもよレ、。

[0060] [第 3実施形態]

以下、本発明の第 3実施形態として、上記の実施形態に力、かるサーボプレス 1の運転方法について、図 11を参照して説明する。

上述したように、本発明のサーボプレス 1は、 3段トグルを採用したことにより、スライドの移動区間ではより高速に、下死点近傍の加圧区間ではより大きな加圧力を得ることができるため、打ち抜き加工において優れた能力を発揮できる。

ここで、 3段トグルを採用したサーボプレス 1により、絞り加工のように加圧区間が長い加工を行う場合において下死点からストロークを定義したとき、加圧区間全般にわたって成形力を確保するためには、通常は、大容量のモータが必要になる。これは、 3段トグルでは下死点近傍より上の区間では高速であるが加圧力が低いからである。

[0061] 例えば、図 11 (A)の L1で示すような加圧カーブをもつ 3段トグルの場合、必要な成形力が A1の範囲で示されるような被加工物（打ち抜き加工品など）に対しては、 A1 が加圧カーブ L1の内側にあるため、プレス加工が可能である。

一方、必要な成形力が A2の範囲で示されるような被加工物（絞り加工品など）に対しては、 A2が加圧カーブ L1からはみ出るため、プレス加工することができない。

[0062] そこで、加圧カーブ L3であれば、 A2の範囲の成形力が必要な被加工物をプレスカロェすること力 Sできる。この加圧カーブの設計方法は、次の通りである。

まず、スライドの下死点と上死点の間の任意の範囲にストロークを設定できるサーボプレスの無段階調整機能を利用して、本来の機構上の下死点よりもストロークの下限

(下死点）を上方に定義する。この結果、加圧カーブ L1はその形状を維持したまま図

11 (A)において左方向にシフトし、加圧カーブ L2が得られる。この状態では、設定したストロークにおける加圧力は加圧カーブ L1より低くなる。

[0063] 次に、交点 Pを通るような所定倍率で加圧カーブ L2を拡大すると、加圧カーブ L3が得られる。

加圧カーブの拡大は、上記のサーボプレス 1において、サーボモータ 30とトグル駆動機構 20のうちマルチトグル機構 10に動力を伝達する部分（上記の実施形態では送りねじ軸 21)との間の大歯車 26と小歯車 27のギヤ比の変更、或いはここに減速機を介在させ、この減速機の減速比を調整することにより行うことができる。

なお、交点 Pは図 8に示したものと同様の意味である。加圧カーブ L3も交点 Pを通るため、減速比を調整しても加圧カーブ L3と加圧カーブ L1のモータ容量は同等であ

[0064] 上記の実施形態にかかるサーボプレス 1では、大歯車 26と小歯車 27のギヤ比を設定することにより、これを減速機として機能させること力 Sできる。サーボモータ 30とトグル駆動機構 20との間の動力伝達機構として他の機構 (ベルト駆動機構など)を採用する場合も、同様に減速機として機能させることができる。あるいは、送りねじ軸 21、 2 1Aの外径やリードを調整することによって、送りねじ機構自体を減速機として機能させること力 Sできる。また、サーボプレス 1は、プレス加工の種類に応じて適切なストロークに調整できるようプログラムされた制御部を備える。

[0065] 上記のように変化させた加圧カーブ L3は、加圧カーブ L1と比較して、絞り加工に対応しやすぐ打ち抜き加工が不得意なカーブとなる。必要な成形力が比較的小さなものは、このような加圧カーブで 1段トグルや 2段トグルなどと同等の速度（生産速度）で処理すること力 Sできる。

[0066] ここで、比較的大きな成形力が必要な品種を対象とする場合、図 11 (B)に示すように、下死点に近いストロークに変更することにより、より大きな成形力が得られる (加圧カーブ L4)。この結果、 A3の範囲までの被加工物をプレス加工することができる。ただし、加圧カーブ L4の場合、成形速度の遅い領域を利用していることになるため、加圧カーブ L3よりも生産速度は低下する。

[0067] このように、本発明のサーボプレスの運転方法は、被加工物のプレス加工に必要な成形力を確保できるようにストロークを調整'設定し、このストロークにおいて被加工物のプレス加工を行うので、モータ容量を大きくすることなぐ打ち抜き加工から絞り加ェまで幅広くプレス加工を行うことができる。すなわち、本発明の運転方法によれば、ストロークを無段階で調整できるので、必要な形成力が得られるストロークに設定すれば、あるモータ容量で最も高!/、生産性が得られる。

[0068] 利用するストロークを変更することにより得られる成形力、生産速度の変更機能は、必ずしも 3段トグルだけではない。しかし、図 8、図 9に示したように、 3段トグルを採用した本発明のサーボプレス 1は、 1段トグルや 2段トグルを採用した従来のサーポプレスよりも、成形力の大きな領域から小さな領域、速度の大きな領域から小さな領域の幅が大きいため、次の利点を有する。すなわち、 3段トグルによれば、対応しょうとする成形力の可変範囲を同等とする場合、調整するストローク変化量が最も小さく済むという利点がある。この利点は、一定以上のストロークを確保しつつ装置全高を抑えることができる、という 3段トグルの特徴にも適合するものである。

[0069] なお、上記の各実施形態におけるトグル駆動機構 20は、送りねじ機構であった力本発明はこれに限られず、直動部をもつ機構として、ラックアンドピニオン機構、リニァモータなどを採用することができる。

[0070] 上記において、本発明の実施形態について説明を行った力上記に開示された本発明の実施の形態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

Claims

請求の範囲

[1] 下面に上型が取り付けられるスライドを昇降動させるマルチトグル機構と、前記スライドの上方に固定されたクラウンに取り付けられ前記マルチトグル機構を駆動するトグル駆動機構とを備え、

前記マルチトグル機構は、複数のリンクにより、力の増幅作用を生じるトグルが 3以上あるように構成されている、ことを特徴とするサーボプレス。

[2] 前記マルチトグル機構は、互いの一端同士で軸着された第 1リンク及び第 2リンクと、一端が前記第 1リンクと前記第 2リンクとの軸着点に軸着され他端が鉛直線に沿つて案内された第 3リンクと、一端が前記第 3リンクの他端に軸着された第 4リンクとを有し、前記第 1リンクの他端は前記スライドに軸着され、前記第 2リンクの他端は前記クラゥンに軸着され、

前記トグル駆動機構は、水平方向に直線往復動する直動部を有し、該直動部は前記第 4リンクの他端に軸着され、

前記直動部の直線往復動に連動して、前記第 1リンク及び第 2リンクが屈伸運動するよう前記第 3リンク及び前記第 4リンクが動作する、ことを特徴とする請求項 1に記載のサーボプレス。

[3] 前記トグル駆動機構は、送りねじ軸と該送りねじ軸に螺合するナット部材とからなる送りねじ機構であり、前記ナット部材が前記直動部を構成している、ことを特徴とする請求項 2に記載のサーボプレス。

[4] 前記マルチトグル機構と前記トグル駆動機構を、鉛直線に対し線対称にそれぞれ 1 対ずつ備え、

一方の前記マルチトグル機構と他方の前記マルチトグル機構における各々の前記第 4リンクは、その一端同士が軸着され、

一方の前記トグル駆動機構と他方の前記トグル駆動機構は、その各々の前記直動部が互いに接近離反するよう動作する、ことを特徴とする請求項 2に記載のサーポプレス。

[5] 前記 1対のトグル駆動機構は、水平軸方向の一方寄りを右ねじ部とし他方寄りを左ねじ部とした共通の送りねじ軸と、前記右ねじ部と前記左ねじ部にそれぞれ螺合する 1対のナット部材とからなる送りねじ機構であり、

一方の前記ナット部材がー方の前記トグル駆動機構の前記直動部を構成し、他方の前記ナット部材が他方の前記トグル駆動機構の前記直動部を構成して!/、る、ことを特徴とする請求項 4に記載のサーボプレス。

[6] 前記マルチトグル機構と前記トグル駆動機構を、鉛直線に対し線対称にそれぞれ 1 対ずつ備え、

前記 1対のトグル駆動機構は、水平軸方向の一方寄りを右ねじ部とし他方寄りを左ねじ部とした共通の送りねじ軸と、前記右ねじ部と前記左ねじ部にそれぞれ螺合する 1対のナット部材とからなる送りねじ機構であり、

一方の前記ナット部材がー方の前記トグル駆動機構の前記直動部を構成し、他方の前記ナット部材が他方の前記トグル駆動機構の前記直動部を構成しており、前記送りねじ軸の回転により前記 1対のナット部材が互いに接近離反する、ことを特徴とする請求項 2に記載のサーボプレス。

[7] 前記送りねじ軸を回転駆動する複数のサーボモータを備える、ことを特徴とする請求項 5に記載のサーボプレス。

[8] 請求項 1に記載のサーボプレスの運転方法であって、

被加工物のプレス加工に必要な成形力を確保できるように前記スライドのストロークを調整'設定し、当該ストロークにおいて被加工物のプレス加工を行う、ことを特徴とするサーボプレスの運転方法。