JP2009297771A - 鍛造プレスにおけるノックアウト装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノックアウトピンの作業タイミングやストローク、作動速度を簡単に変更でき、しかも、装置をコンパクト化できる鍛造プレスにおけるノックアウト装置を提供する。
【解決手段】鍛造プレスの下型上面から出没可能に設けられたノックアウトピンＰと、ノックアウトピンＰを昇降させる駆動手段１とからなるノックアウト装置であって、駆動手段１０が、中空な筒状の主軸１２を有し、主軸１２とノックアウトピンＰとが同軸になるように鍛造プレスの下端に配設されたサーボモータ１０と、サーボモータ１０の主軸１２下端に接続されたボールねじ２０とからなり、ボールねじ２０は、ナット部材２１が、ねじ軸２２とサーボモータ１０の主軸１２とが同軸になるようにサーボモータ１０の主軸１２下端に連結されており、ねじ軸２２は、その上端がサーボモータ１０の主軸１２内の空間12hを通してノックアウトピンＰの下端と接続されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、鍛造プレスにおけるノックアウト装置に関する。さらに詳しくは、鍛造プレスにおいて、成型作業が終了したときに、鍛造素材を金型から抜き出すためのノックアウト装置に関する。

従来、鍛造プレスのノックアウト装置には、鍛造プレスのスライドを駆動するためのエキセン軸の動きを利用してノックアウトピンを機械的に作動させる機構が採用されていた。具体的には、エキセン軸に固定されたカムと、このカムによって昇降移動されるプッシュロッドと、このプッシュロッドの昇降によって揺動しノックアウトピンを昇降させるプレス下部に設けられた揺動アームとから構成されたものが採用されていた。

しかるに、上記のごとき鍛造プレスでは、成型する鍛造品を変更した場合に、カムを交換してノックアウトピンの作動タイミングやストローク・速度等を変更することは困難である。このため、作動タイミングや作動速度は同じとしたまま、ノックアウトピンに遊びを設けてストロークだけを調整しているので、最適な条件でのノックアウトは困難であり、生産効率が低下してしまうという問題が生じている。

そこで、ノックアウトピンの作動タイミングやストローク・速度等の変更を容易にする技術として、サーボモータによってノックアウトピンを作動させる技術（特許文献１）が検討されている。

特許文献１には、プレスフレームに固定されたサーボモータと、このサーボモータの主軸に取り付けられたボールねじと、このボールねじに螺着されたナットホルダと、このナットホルダに基端部が掛止され先端部がノックアウトロッドに掛止された駆動アームとからなるノックアウト機構が開示されている。
このノックアウト機構では、駆動アームは、その基端部と先端部との中間で支持軸に回動自在が掛止されているから、サーボモータを作動させれば、駆動アームが揺動し、ノックアウトロッドを昇降させることができる。しかも、サーボモータの作動を制御すれば、鍛造品に最適なノックアウト条件で運転できるから、ノックアウト時の飛び跳ねに起因するワークの不安定状態が発生することを防ぐことができ、プレス設備も安定して稼動させることができる

しかるに、特許文献１のノックアウト機構を従来のノックアウト機構と比較すると、エキセン軸およびカムがサーボモータに相当し、カムによって昇降移動されるプッシュロッドがボールねじおよびナットホルダに相当するものとなる。すると、特許文献１のノックアウト機構は、従来のノックアウト機構と同様に、ナットホルダの移動（従来のプッシュロッドの昇降移動に相当する）をノックアウトロッドの昇降動作に変換するための駆動アームを設けなければならない。したがって、特許文献１のノックアウト機構では、ノックアウトロッドの作動タイミングやストローク・速度等の変更は容易になるものの、プレス下部の構造を簡素化することはできない。

サーボモータを採用しかつプレス下部の構造を簡素化することができるノックアウト機構として、図４および図５に示すようなノックアウト機構が考えられる。

図４および図５において、符号Ｐは図示しない下型に対して出没可能に設けられたノックアウトピン、符号Ｂはプレスのベットを示しており、符号100はベットＢの下端に設けられた駆動装置を示している。この駆動装置100は、主軸が上方を向いた状態で配設されたサーボモータ110を備えており、このサーボモータ110の主軸にはカップリング115を介してボールねじ120のねじ軸122が連結されている。このねじ軸122にはナット121が螺合しており、このナット121は連結部材123を介してノックアウトピンＰの下端に連結されている。そして、連結部材123は、ねじ軸122とともに回転しないようになっている。言い換えれば、ボールねじ120のナット121は、ねじ軸122が回転しても回転しないようになっているのである。
かかる構成の場合、サーボモータ110を作動させるとねじ軸122は回転するが、ナット121は回転しないので、ナット121はねじ軸122の軸方向に沿って移動する。すると、ナット121とともに連結部材123がねじ軸122の軸方向、つまり、上下方向に移動するから、ノックアウトピンＰを昇降させることができ、下型から出没させることができるのである。

しかるに、図４および図５のごとき構成の場合、駆動アームのようにナットの移動をノックアウトロッドの昇降動作に変換するための駆動アームを必要としないので、プレス下部の構造を簡素化することはできるが、ベットＢの下端にねじ軸122とサーボモータ110とを直列に配設しなければならないので、駆動装置100の長さが長くなり、プレスの全長も長くなってしまうという問題が生じる。

特開平１１−１３８２２６号

本発明はかかる事情に鑑み、ノックアウトピンの作業タイミングやストローク、作動速度を簡単に変更でき、しかも、装置をコンパクト化できる鍛造プレスにおけるノックアウト装置を提供することを目的とする。

第１発明の鍛造プレスにおけるノックアウト装置は、鍛造プレスの下型上面から出没可能に設けられたノックアウトピンと、該ノックアウトピンを昇降させる駆動手段とからなるノックアウト装置であって、前記駆動手段が、中空な筒状の主軸を有し、該主軸と前記ノックアウトピンとが同軸になるように配設されたサーボモータと、該サーボモータの主軸の回転を、前記ノックアウトピンの昇降動作に変換するボールねじとからなり、該ボールねじは、前記ナット部材が、ねじ軸と前記サーボモータの主軸とが同軸になるように該サーボモータの主軸下端に連結されており、前記ねじ軸は、その上端が前記サーボモータの主軸内の空間を通して前記ノックアウトピンの下端に当接可能に配設されていることを特徴とする。
第２発明の鍛造プレスにおけるノックアウト装置は、鍛造プレスの下型上面から出没可能に設けられたノックアウトピンと、該ノックアウトピンを昇降させる駆動手段とからなるノックアウト装置であって、前記駆動手段が、中空な筒状の主軸を有し、該主軸と前記ノックアウトピンとが同軸になるように配設されたサーボモータと、該サーボモータの主軸の回転を、前記ノックアウトピンの昇降動作に変換するボールねじとからなり、該ボールねじは、前記ナット部材が、ねじ軸と前記サーボモータの主軸とが同軸になるように該サーボモータの主軸上端に連結されており、前記ねじ軸は、その上端が前記ノックアウトピンの下端に当接可能に配設され、その下端部が前記サーボモータの主軸内の空間内に収容されていることを特徴とする。
第３発明の鍛造プレスにおけるノックアウト装置は、第１または第２発明において、前記鍛造プレスには、前記ノックアウトピンの下方に、前記サーボモータおよび前記ノックアウトピンを収容する空間が形成されており、該空間内に前記サーボモータおよび前記ノックアウトピンが配設されていることを特徴とする。

第１発明によれば、サーボモータを作動させれば、ボールねじのナット部材が回転してねじ軸が昇降する。すると、ねじ軸の上端がノックアウトピンの下端に当接可能に配設されているので、ねじ軸を昇降させることによってノックアウトピンを下型上面から出没させることができる。また、ねじ軸とノックアウトピンとはサーボモータの主軸内の空間を通して接続されているので、主軸内の空間をねじ軸の昇降領域として使用できる。すると、駆動手段の長さを、サーボモータの長さと、ボールねじのナット部材の長さと、ノックアウトピンの出没ストロークの長さとを合わせた程度の長さとすることができる。よって、サーボモータとボールねじを直列的に配置しても、駆動手段をコンパクトにすることができる。さらに、ねじ軸の上端がノックアウトピンの下端に当接可能に配設されているので、ボールねじとノックアウトピンとの連結に必要としていた部材が不要となるから、駆動手段の構成部品を少なくでき、装置をより一層コンパクトにすることができる。
第２発明によれば、サーボモータを作動させれば、ボールねじのナット部材が回転してねじ軸が昇降する。すると、ねじ軸の上端がノックアウトピンの下端に当接可能に配設されているので、ねじ軸を昇降させることによってノックアウトピンを下型上面から出没させることができる。また、ねじ軸の下端部がサーボモータの主軸内の空間内に収容されているので、駆動手段の長さを、サーボモータの長さと、ボールねじのナット部材の長さとを合わせた程度の長さとすることができる。よって、サーボモータとボールねじを直列的に配置しても、駆動手段をコンパクトにすることができる。さらに、ねじ軸の上端がノックアウトピンの下端に当接可能に配設されているので、ボールねじとノックアウトピンとの連結に必要としていた部材が不要となるから、駆動手段の構成部品を少なくでき、装置をより一層コンパクトにすることができる。
第３発明によれば、プレス下端から突出する部材を少なくできるので、プレス自体をコンパクト化でき、また、プレスの設置スペースも小さくできる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の鍛造プレスにおけるノックアウト装置の概略説明図である。図２は、本実施形態の鍛造プレスにおけるノックアウト装置の要部拡大図である。
なお、図１および図２において、サーボモータ１０のボディ１１内において、主軸１２の周囲にはコイル等が存在してしるが、駆動手段１の構造を分かりやすくするために、サーボモータ１０の内部構造は省略して記載している。

図１および図２において、符号Ｂは鍛造プレスのベットを示しており、符号Ｐは本実施形態の鍛造プレスにおけるノックアウト装置（以下、単にノックアウト装置という）のノックアウトピンを示している。このノックアウトピンＰは、前記ベットＢおよび図示しない下型やダイホルダに対して昇降可能であって、その上端が下型上面から出没可能となるように設けられている。

図１および図２に示すように、前記ベットＢの下端には、ノックアウトピンＰを昇降させるノックアウト装置の駆動手段１が設けられている。この駆動手段１は、サーボモータ１０とボールねじ２０とから構成されている。
以下、駆動手段１の構成を詳細に説明する。

図１および図２に示すように、ベットＢの下端には、取り付け部材１５を介して、サーボモータ１０のボディ１１が取り付けられている。このサーボモータ１０は、中空な筒状に形成された主軸１２を備えている。つまり、その軸方向に沿って貫通する貫通孔12hを有する主軸１２を備えている。そして、サーボモータ１０は、その主軸１２の貫通孔12hの中心軸12cと、前記ノックアウトピンＰの中心軸とが同軸となるように配設されている。
なお、前記取り付け部材１５には貫通孔15hが形成されており、この貫通孔15hの中心軸と前記サーボモータ１０の主軸１２の貫通孔12hとが同軸になるように、サーボモータ１０は取り付けられている。

また、図１および図２に示すように、前記サーボモータ１０の下方には、ボールねじ２０が設けられている。このボールねじ２０は、そのナット部材２１が、サーボモータ１０の主軸１２下端に設けられたフランジ部12aに取り付けられている。より詳しく説明すると、ボールねじ２０のねじ軸２２の中心軸と、サーボモータ１０の主軸１２の貫通孔12hの中心軸12cとが同軸となるように、ナット部材２１はフランジ部12aに取り付けられている。
そして、ボールねじ２０のねじ軸２２は、その上端がサーボモータ１０の主軸１２の貫通孔12hを通して、その上端がノックアウトピンＰの下端に当接可能に配設されている。より詳しく説明すると、ねじ軸２２は、その上端部がサーボモータ１０の主軸１２の貫通孔12hに挿入されており、その上端面がノックアウトピンＰの下端面と接触した状態、または、上昇するとその上端面がノックアウトピンＰの下端面に接触するように配置されている。

そして、ねじ軸２２の上端部は、前記取り付け部材１５の貫通孔15hに設けられた、例えば、ボールスプライン等のまわり止め部材１６に保持されている。つまり、ねじ軸２２は、その軸方向（上下方向）の移動は可能であるが、その中心軸周りには回転しないように保持されているのである。

以上のごとき構成であるので、サーボモータ１０を作動させて主軸１２を回転させれば、主軸１２と連結されたボールねじ２０のナット部材２１が回転する。すると、ナット部材２１が螺合しているねじ軸２２はまわり止め部材１６によってその中心軸まわりの回転が固定されているので、ナット部材２１が回転すると、ねじ軸２２はその軸方向に移動する。
すると、ねじ軸２２が上方に移動した場合、ねじ軸２２に押されてノックアウトピンＰはねじ軸２２とともに上昇する。一方、ねじ軸２２が下方に移動すると、ねじ軸２２の下降に伴ってノックアウトピンＰも下方に移動する。
つまり、ねじ軸２２の昇降に伴ってノックアウトピンＰも昇降するから、サーボモータ１０を作動させれば、ノックアウトピンＰを昇降させることができ、ノックアウトピンＰを下型上面から出没させることができるのである。

また、サーボモータ１０の作動するタイミングおよび主軸１２の回転方向を制御すれば、ねじ軸２２が移動するタイミングや移動方向を制御できるから、ノックアウトピンＰが作動するタイミングやノックアウトピンＰの上昇下降を制御することができる。しかも、サーボモータ１０の主軸１２の回転量や回転速度を制御すれば、ねじ軸２２の移動量や移動速度を制御できるから、ノックアウトピンＰの昇降速度や昇降ストロークも制御することができる。

そして、ノックアウトピンＰはエキセン軸等と機械的に連結されていないので、サーボモータ１０の作動を制御するだけで、エキセン軸等の作動タイミングや回転速度に影響されることなく、ノックアウトピンＰの作動タイミングや作動速度、昇降ストローク等を自由に制御することができる。よって、成型する鍛造品を変更した場合でも、ノックアウトの条件を自由に設定できるため、生産効率が低下を防ぐことができる。

そして、本実施形態のノックアウト装置では、ボールねじ２０のねじ軸２２は、その上端が、サーボモータ１０の主軸１２内の貫通孔12hを通してノックアウトピンＰの下端に当接可能となるように配設されているから、主軸１２の貫通孔12hをねじ軸２２の昇降領域として使用できる。
すると、図２に示すように、駆動手段１の長さを、サーボモータ１０の長さＬ１と、ボールねじ２０のナット部材の長さＬ２と、取り付け部材１５の厚さＬ３と、ノックアウトピンＰの出没ストロークの長さとを合わせた程度の長さとすることができる。
よって、本実施形態のノックアウト装置は、サーボモータ１０とボールねじ２０、ノックアウトピンＰを直列的に配置しても、従来の駆動手段100（図４参照）に比べて、駆動手段１の長さを短くすることができる。

しかも、サーボモータ１０の主軸１２がボールねじ２０のナット部材２１に連結されているので、図４および図５の駆動手段100における連結部材123も不要となる。
すると、駆動手段１の構成部品を少なくでき、ボールねじ２０の駆動に要する駆動力を少なくできるので、サーボモータ１０に要求される容量が小さくなる。すると、駆動手段１には小型のサーボモータが使用できるので、駆動手段１をコンパクト化でき、ノックアウト装置もより一層コンパクトにすることができる。

なお、ベット等にはノックアウトピンＰを配設するために貫通孔が形成されているため、この孔を通してスケールや潤滑剤がサーボモータ１０やボールねじ２０に侵入する可能性がある。よって、かかるスケール等の侵入を防ぐために、取り付け部材１５の貫通孔15hやベットＢと取り付け部材１５との間等に、ノックアウトピンＰ側とサーボモータ１０側との間をシールするシール部材を設けてもよい。

また、上記の例では、駆動装置１のサーボモータ１０およびボールねじ２０をベットＢの下端に設ける場合を例示したが、例えば、図３に示すように、ベットＢ内にサーボモータ１０およびボールねじ２０を収容する空間Ｂｈを設け、この空間Ｂｈ内にサーボモータ１０およびボールねじ２０を配設するようにしてもよい。この場合には、駆動装置１において、プレス下端から突出する部分を少なくできるので、プレス自体をコンパクト化でき、プレスの設置スペースも小さくできる。しかも、プレスを設置する場所には、通常、設置場所に駆動装置１を収容するための大きな空間を設けなければならないが、プレス下端から突出する部分が少ないので設置場所に設ける空間を小さくできるから、プレスの設置工数も少なくできる。

なお、上記例では、ボールねじ２０のナット部材２１を、サーボモータ１０の主軸１２の下端に取り付ける構成を説明したが、図３に示すように、ボールねじ２０のナット部材２１は、サーボモータ１０の主軸１２上端に取り付けてもよい。この場合、ボールねじ２０のねじ軸２２はサーボモータ１０の主軸１２の貫通孔12h内に収容されるので、その下端をまわり止め部材１６によって保持しておけば、ナット部材２１が回転したときに、ねじ軸２２の回転を防ぐことができ、ねじ軸２２をその軸方向に移動させることができる。そして、かかる構成は、図３のようにベットＢ内の空間Ｂｈにサーボモータ１０およびボールねじ２０を収容する場合に限らず、サーボモータ１０およびボールねじ２０がベット外に配置される場合にも採用できる。

本実施形態の鍛造プレスにおけるノックアウト装置の概略説明図である。 本実施形態の鍛造プレスにおけるノックアウト装置の要部拡大図である。 ベットＢの空間Ｂｈ内に駆動手段１のサーボモータ１０およびボールねじ２０を配置した鍛造プレスの要部拡大図である。 サーボモータを備えた従来の鍛造プレスにおけるノックアウト装置の概略説明図である。 図４のノックアウト装置の要部拡大図である。

符号の説明

１ 駆動手段
１０ サーボモータ
１１ ボディ
１２ 主軸
１２ｈ 空間
２０ ボールねじ
２１ ナット部材
２２ ねじ軸
Ｐ ノックアウトピン
Ｂ ベット

Claims (3)

1. 鍛造プレスの下型上面から出没可能に設けられたノックアウトピンと、該ノックアウトピンを昇降させる駆動手段とからなるノックアウト装置であって、
   前記駆動手段が、
   中空な筒状の主軸を有し、該主軸と前記ノックアウトピンとが同軸になるように配設されたサーボモータと、
   該サーボモータの主軸の回転を、前記ノックアウトピンの昇降動作に変換するボールねじとからなり、
   該ボールねじは、
   前記ナット部材が、ねじ軸と前記サーボモータの主軸とが同軸になるように該サーボモータの主軸下端に連結されており、
   前記ねじ軸は、
   その上端が前記サーボモータの主軸内の空間を通して前記ノックアウトピンの下端に当接可能に配設されている
   ことを特徴とする鍛造プレスにおけるノックアウト装置。
2. 鍛造プレスの下型上面から出没可能に設けられたノックアウトピンと、該ノックアウトピンを昇降させる駆動手段とからなるノックアウト装置であって、
   前記駆動手段が、
   中空な筒状の主軸を有し、該主軸と前記ノックアウトピンとが同軸になるように配設されたサーボモータと、
   該サーボモータの主軸の回転を、前記ノックアウトピンの昇降動作に変換するボールねじとからなり、
   該ボールねじは、
   前記ナット部材が、ねじ軸と前記サーボモータの主軸とが同軸になるように該サーボモータの主軸上端に連結されており、
   前記ねじ軸は、その上端が前記ノックアウトピンの下端に当接可能に配設され、その下端部が前記サーボモータの主軸内の空間内に収容されている
   ことを特徴とする鍛造プレスにおけるノックアウト装置。
3. 前記鍛造プレスには、
   前記ノックアウトピンの下方に、前記サーボモータおよび前記ノックアウトピンを収容する空間が形成されており、該空間内に前記サーボモータおよび前記ノックアウトピンが配設されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の鍛造プレスにおけるノックアウト装置。

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