專利名稱：搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用直線電動(dòng)機(jī)的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械。
技術(shù)背景在沖床等沖壓機(jī)械中，使沖壓模進(jìn)退的沖壓驅(qū)動(dòng)源， 一般為通過 旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)使飛輪旋轉(zhuǎn)、并利用其慣性獲得沖壓驅(qū)動(dòng)力的裝置，或 使用液壓缸的裝置。由于使用飛輪的裝置，不能使沖程途中的壓頭(ram)速度為可變，所以提出一種裝置，通過放棄飛輪而使用伺服電 動(dòng)機(jī)，使沖程途中的沖頭(punch)速度為可變，從而實(shí)現(xiàn)降低噪音和提 高加工品質(zhì)。在將伺服電動(dòng)機(jī)作為沖壓驅(qū)動(dòng)源的情況下，有時(shí)難以直接獲得沖 裁所需的力。因此，提出使用肘式機(jī)構(gòu)等增力機(jī)構(gòu)的裝置(例如專利 文件l)。此外，還嘗試將直線電動(dòng)機(jī)用作沖壓驅(qū)動(dòng)源的裝置。當(dāng)在沖 頭的驅(qū)動(dòng)中使用直線電動(dòng)機(jī)時(shí)，與使用旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)的裝置不同，不 需要將旋轉(zhuǎn)變換為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，所以可以成為部件個(gè)數(shù)少的簡單 構(gòu)成。專利文獻(xiàn)l:日本特開平8-103897號(hào)公報(bào)在沖床等的沖壓加工中，從需要較大沖壓噸數(shù)的加工到以較小沖 壓噸數(shù)即可的加工， 一般要求通過同一機(jī)械進(jìn)行。在以較小沖壓噸數(shù) 即可的加工的情況下， 一般也要求高速加工。使用同一沖壓機(jī)構(gòu)整體 來實(shí)施所有的加工，與高速性、效率及節(jié)能相違背。因此，考慮設(shè)置第2沖壓驅(qū)動(dòng)源，在高速加工時(shí)使用第2沖壓驅(qū) 動(dòng)源。但是，在使用增力機(jī)構(gòu)的情況下，當(dāng)將第2沖壓驅(qū)動(dòng)源連結(jié)在 增力機(jī)構(gòu)的輸入側(cè)時(shí)，由于在使用第2沖壓驅(qū)動(dòng)源時(shí)也通過增力機(jī) 構(gòu)，所以動(dòng)力傳遞效率較差。此外，由于由肘式機(jī)構(gòu)等構(gòu)成的增力機(jī) 構(gòu)的輸出側(cè)進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作，所以由伺服電動(dòng)機(jī)等構(gòu)成的第2沖壓
驅(qū)動(dòng)源的輸出的連結(jié)較難。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于，提供一種搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，利用 增力機(jī)構(gòu)并通過輸出較小的沖壓驅(qū)動(dòng)源可進(jìn)行大沖壓噸數(shù)的加工，并 且在小沖壓噸數(shù)的加工的情況下，可高效率地進(jìn)行高速加工。本發(fā)明 其他的目的在于，使沖壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體為簡單的構(gòu)成。本發(fā)明又一 其他的目的在于，可通過簡單的構(gòu)成來進(jìn)行直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸和增 力機(jī)構(gòu)的輸出部的連結(jié)狀態(tài)、與連結(jié)解除狀態(tài)的切換。本發(fā)明又一其 他的目的在于，利用多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)輸出提高，并通過該 多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)來獲得平衡性良好的直線輸出。本發(fā)明又一其他 的目的在于，可使各單位直線電動(dòng)機(jī)成為緊湊且高效率的裝置，并且 可通過簡單的構(gòu)成進(jìn)行單位直線電動(dòng)機(jī)的組合。本發(fā)明又一其他的目 的在于，對(duì)于要求大沖壓噸數(shù)的加工和要求以小沖壓噸數(shù)高速動(dòng)作的 加工，實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)兩直線電動(dòng)機(jī)從而可進(jìn)行高效率運(yùn)行的控制。本發(fā)明的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，具有增力機(jī)構(gòu)，輸出部 進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作；第1沖壓驅(qū)動(dòng)源，輸出軸連結(jié)于該增力機(jī)構(gòu)的輸 入部；直線電動(dòng)機(jī)，輸出軸進(jìn)退驅(qū)動(dòng)沖壓模具，且作為第2沖壓驅(qū)動(dòng) 源；以及，連結(jié)切換機(jī)構(gòu)，將該直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸與上述增力機(jī)構(gòu) 的輸出部可解除連結(jié)地相互連結(jié)。根據(jù)該構(gòu)成，通過使連結(jié)切換機(jī)構(gòu)為連結(jié)狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)第1沖壓驅(qū) 動(dòng)源，第1沖壓驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力可通過增力機(jī)構(gòu)傳遞到?jīng)_壓模具。如 此，由于使用增力機(jī)構(gòu)，所以可進(jìn)行大沖壓噸數(shù)的沖壓加工。此時(shí)， 成為第2沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)可以為驅(qū)動(dòng)狀態(tài)、也可以為非驅(qū)動(dòng) 狀態(tài)。當(dāng)使第2沖壓驅(qū)動(dòng)源為驅(qū)動(dòng)狀態(tài)時(shí)，可獲得將第1及第2沖壓 驅(qū)動(dòng)源的驅(qū)動(dòng)力合成的大推力。由于第2沖壓驅(qū)動(dòng)源為直線電動(dòng)機(jī)， 所以輸出部能夠以簡單的構(gòu)成與進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作的增力機(jī)構(gòu)的輸 出部進(jìn)行連結(jié)。如果使連結(jié)切換機(jī)構(gòu)為連結(jié)解除狀態(tài)并驅(qū)動(dòng)作為第2 沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)，則僅通過該直線電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)即可進(jìn)行沖 壓加工。因此，通過該直線電動(dòng)機(jī)使用具有適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)輸出的電動(dòng)機(jī)，可高效率地進(jìn)行高速的沖壓加工。并且，此時(shí)，由于作為第2沖 壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)通過連結(jié)切換機(jī)構(gòu)與增力機(jī)構(gòu)分離，所以增力 機(jī)構(gòu)或第1沖壓驅(qū)動(dòng)源不成為阻力，可使沖壓模具高效率地動(dòng)作。上述增力機(jī)構(gòu)也可以為聯(lián)桿機(jī)構(gòu)。在聯(lián)桿機(jī)構(gòu)形式的增力機(jī)構(gòu) 中，存在多種輸出部進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作的增力機(jī)構(gòu)，例如可以采用肘 式機(jī)構(gòu)等。在本發(fā)明中，上述第l沖壓驅(qū)動(dòng)源也可以為直線電動(dòng)機(jī)。當(dāng)使用直線電動(dòng)機(jī)時(shí)，不通過旋轉(zhuǎn)*直線的動(dòng)作變換機(jī)構(gòu)，即可將電動(dòng)機(jī)輸出傳遞到輸出部進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作的增力機(jī)構(gòu)，可使沖壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的 整體為簡單的構(gòu)成。上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)也可以由如下裝置構(gòu)成結(jié)合部件，可自由插 拔地插入分別設(shè)在上述直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸及上述增力機(jī)構(gòu)的輸出 部的孔；以及，插拔驅(qū)動(dòng)源，進(jìn)行該結(jié)合部件的插拔動(dòng)作。如此，當(dāng) 成為使結(jié)合部件插拔的構(gòu)成時(shí)，可以以簡單的構(gòu)成進(jìn)行上述直線電動(dòng) 機(jī)的輸出軸和上述增力機(jī)構(gòu)的輸出部的連結(jié)狀態(tài)、與連結(jié)解除狀態(tài)的 切換。在本發(fā)明中，成為上述第2沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)，也可以為 在上述增力機(jī)構(gòu)的進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作的輸出部的周圍配置多個(gè)單位 直線電動(dòng)機(jī)的單位直線電動(dòng)機(jī)集合體。通過使直線電動(dòng)機(jī)為單位直線 電動(dòng)機(jī)集合體，可以將各個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)的輸出作為多個(gè)量的輸出 從而獲得較大的輸出。由于多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)配置在增力機(jī)構(gòu)的進(jìn) 行直線往復(fù)動(dòng)作的輸出部的周圍，所以雖然設(shè)置多個(gè)單位直線電動(dòng) 機(jī)，但可獲得平衡性良好的直線輸出，并且可緊湊地構(gòu)成。作為第1沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)也可以將多個(gè)單位直線電動(dòng) 機(jī)并列地配置。直線電動(dòng)機(jī)一般使用磁性強(qiáng)的永久磁鐵，但通過l個(gè) 直線電動(dòng)機(jī)來獲得較大的推力，存在磁鐵大小的制造極限及供給電力 的制約等，制造較困難。通過使其為多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)的集合體， 可以簡單地獲得大輸出的直線電動(dòng)機(jī)。在使直線電動(dòng)機(jī)為單位直線電動(dòng)機(jī)的集合體的情況下，上述單位 直線電動(dòng)機(jī)也可以為圓筒形直線電動(dòng)機(jī)，該圓筒形直線電動(dòng)機(jī)具有
由在軸向上交替地具有N極和S極的永久磁鐵構(gòu)成的軸部件；和該 軸部件可在內(nèi)部相對(duì)地自由移動(dòng)的線圈單元。由于圓筒形直線電動(dòng)機(jī) 為，線圈單元位于磁鐵部件的周圍，所以可高效利用磁場，并成為緊 湊且高效率的直線電動(dòng)機(jī)。在本發(fā)明中，也可以設(shè)置連結(jié)狀態(tài)，使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元， 來進(jìn)行如下控制當(dāng)所需沖壓噸數(shù)為小于設(shè)定沖壓噸數(shù)時(shí)，使上述連 結(jié)切換機(jī)構(gòu)為連結(jié)解除狀態(tài)，并僅驅(qū)動(dòng)作為第2沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電 動(dòng)機(jī)；當(dāng)所需沖壓噸數(shù)為設(shè)定沖壓噸數(shù)以上時(shí)，使上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu) 為連結(jié)狀態(tài)，并驅(qū)動(dòng)第1沖壓驅(qū)動(dòng)源使其與第2沖壓驅(qū)動(dòng)源一起動(dòng)作。 如此，在設(shè)置連結(jié)狀態(tài)，使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元并進(jìn)行根據(jù)所需沖 壓噸數(shù)的兩直線電動(dòng)機(jī)的連結(jié)及驅(qū)動(dòng)控制的情況下，對(duì)于要求大沖壓 噸數(shù)的加工和要求以小沖壓噸數(shù)高速動(dòng)作的加工，可適當(dāng)?shù)剡x擇驅(qū)動(dòng) 兩直線電動(dòng)機(jī)并進(jìn)行高效率的運(yùn)行。本發(fā)明的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，具有增力機(jī)構(gòu)，輸出部 進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作；第1沖壓驅(qū)動(dòng)源，輸出軸連結(jié)于該增力機(jī)構(gòu)的輸 入部；直線電動(dòng)機(jī)，作為輸出軸進(jìn)退驅(qū)動(dòng)沖壓模具的第2沖壓驅(qū)動(dòng)源； 以及，連結(jié)切換機(jī)構(gòu)，將該直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸與上述增力機(jī)構(gòu)的輸 出部可解除連結(jié)地相互連結(jié)，因此，使用增力機(jī)構(gòu)并通過較小輸出的 沖壓驅(qū)動(dòng)源可進(jìn)行大沖壓噸數(shù)的加工，并且在小沖壓噸數(shù)的加工的情 況下，可高效率地進(jìn)行高速加工。在上述增力機(jī)構(gòu)為聯(lián)桿機(jī)構(gòu)的情況 下，可使增力機(jī)構(gòu)為簡單的構(gòu)成。在第1沖壓驅(qū)動(dòng)源為直線電動(dòng)機(jī)的 情況下，可使沖壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的整體為簡單的構(gòu)成。在上述連結(jié)切換機(jī) 構(gòu)由自由插拔地插入分別設(shè)置于上述直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸及上述增 力機(jī)構(gòu)的輸出部的孔的接合部件、和進(jìn)行該結(jié)合部件的插拔動(dòng)作的插 拔驅(qū)動(dòng)源構(gòu)成的情況下，可以以簡單的構(gòu)成進(jìn)行直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸 和增力機(jī)構(gòu)的輸出部的連結(jié)狀態(tài)、與連結(jié)解除狀態(tài)的切換。在作為第 2沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)，為在上述增力機(jī)構(gòu)的進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作 的輸出部的周圍配置多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)的單位直線電動(dòng)機(jī)集合體 的情況下，可使用多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)并實(shí)現(xiàn)輸出提高，并且通過該 多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)可獲得平衡性良好的直線輸出，并且可以緊湊地
配置。在上述單位直線電動(dòng)機(jī)為圓筒形直線電動(dòng)機(jī)的情況下，可使各 單位直線電動(dòng)機(jī)為緊湊且高效率，并且單位直線電動(dòng)機(jī)的組合可以以 簡單的構(gòu)成進(jìn)行，所述圓筒形直線電動(dòng)機(jī)具有由在軸向上交替地具 有N極和S極的永久磁鐵構(gòu)成的軸部件；以及，該軸部件在內(nèi)部相 對(duì)地自由移動(dòng)的線圈單元。在本發(fā)明中，設(shè)置了連結(jié)狀態(tài)《使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元，來進(jìn) 行如下控制在所需沖壓噸數(shù)為小于設(shè)定沖壓噸數(shù)時(shí)，使上述連結(jié)切 換機(jī)構(gòu)為連結(jié)解除狀態(tài)，并僅驅(qū)動(dòng)作為第2沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng) 機(jī)；在所需沖壓噸數(shù)為設(shè)定沖壓噸數(shù)以上時(shí)，使上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)為 連結(jié)狀態(tài)，并驅(qū)動(dòng)第1沖壓驅(qū)動(dòng)源使其與第2驅(qū)動(dòng)源一起動(dòng)作，在設(shè) 置了該連結(jié)狀態(tài)，使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元的情況下，對(duì)于要求大沖 壓噸數(shù)的加工和要求以小沖壓噸數(shù)高速動(dòng)作的加工，可適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)兩 個(gè)直線電動(dòng)機(jī)并進(jìn)行高效率的運(yùn)行。


圖1是將本發(fā)明的第1實(shí)施方式的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械的 側(cè)視圖及其控制系統(tǒng)的框圖組合表示的說明圖。圖2是表示該沖壓機(jī)械的第1直線電動(dòng)機(jī)、增力機(jī)構(gòu)和第2直線 電動(dòng)機(jī)的關(guān)系的平面圖。圖3是表示該沖壓機(jī)械的第1直線電動(dòng)機(jī)和增力機(jī)構(gòu)的關(guān)系的平 面圖。圖4是表示該沖壓機(jī)械的增力機(jī)構(gòu)、第2直線電動(dòng)機(jī)和連結(jié)切換 機(jī)構(gòu)的關(guān)系的剖面正視圖。圖5是表示該第2直線電動(dòng)機(jī)的單位直線電動(dòng)機(jī)的放大剖視圖。 圖6是該第1直線電動(dòng)機(jī)的概略立體圖。圖7是表示本發(fā)明其他實(shí)施方式的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械 的第l沖壓驅(qū)動(dòng)源、增力機(jī)構(gòu)和第2直線電動(dòng)機(jī)的關(guān)系的平面圖。圖8是表示該沖壓機(jī)械的第1沖壓驅(qū)動(dòng)源和增力機(jī)構(gòu)的關(guān)系的平 面圖。
具體實(shí)施方式
根據(jù)圖1至圖6來說明本發(fā)明的第1實(shí)施方式。該搭載直線電動(dòng) 機(jī)的沖壓機(jī)械由沖床構(gòu)成，在沖壓機(jī)機(jī)身1上設(shè)置有上下一對(duì)模具支 持體2、 3、工件進(jìn)給機(jī)構(gòu)4以及沖壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5。模具支持體2、 3由同心設(shè)置的上下轉(zhuǎn)臺(tái)構(gòu)成，并分別在圓周方 向的多個(gè)位置搭載有沖頭側(cè)的沖壓模具6、和沖模側(cè)的沖壓模具7。 該沖壓模具6、 7通過模具支持體2、 3的旋轉(zhuǎn)被向規(guī)定的沖壓加工軸 中心P分度。工件進(jìn)給機(jī)構(gòu)4為，通過工件夾具8把持板材工件W的緣部， 并使工件W在工作臺(tái)9上向前后左右移動(dòng)。沖壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5具有:作為第1沖壓驅(qū)動(dòng)源的第1直線電動(dòng)機(jī)11; 輸出部進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作的增力機(jī)構(gòu)10;和作為第2沖壓驅(qū)動(dòng)源的 第2直線電動(dòng)機(jī)12。第1直線電動(dòng)機(jī)11的輸出軸橫向設(shè)置，第2直 線電動(dòng)機(jī)12的輸出軸縱向設(shè)置。增力機(jī)構(gòu)10的輸入部連結(jié)第1直線 電動(dòng)機(jī)11的輸出軸，增力機(jī)構(gòu)10的輸出部與第2直線電動(dòng)機(jī)12的 輸出軸，通過連結(jié)切換機(jī)構(gòu)13可解除連結(jié)地相互連結(jié)。第2直線電 動(dòng)機(jī)12的輸出軸連結(jié)壓頭14，通過壓頭14，沖頭側(cè)的沖壓模具6被 賦予用于沖壓加工的下降動(dòng)作。沖壓模具6可以通過彈簧部件(未圖 示)進(jìn)行上升復(fù)位，也可以由壓頭14強(qiáng)制上拉。如圖2、圖3所示，增力機(jī)構(gòu)10由肘式聯(lián)桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成，將短的 上側(cè)聯(lián)桿10a和長的下側(cè)聯(lián)桿10b通過銷16自由彎曲地連結(jié)，并通 過連結(jié)于上述銷16的、作為輸入部的輸入桿17的進(jìn)退而被彎曲驅(qū)動(dòng)。 上側(cè)聯(lián)桿10a通過銷19自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連結(jié)在支持臺(tái)18上，支持臺(tái)18 設(shè)置在沖壓機(jī)機(jī)身1上。下側(cè)聯(lián)桿10b通過銷21自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連結(jié)到 下端作為輸出部的自由升降的輸出部軸20上。第2直線電動(dòng)機(jī)12如圖2所示，為在規(guī)定的中心P的周圍的圓 周上配置多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15的單位直線電動(dòng)機(jī)集合體。在圖示 的例子中，由2個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15構(gòu)成1個(gè)直線電動(dòng)機(jī)12，但單 位直線電動(dòng)機(jī)15的個(gè)數(shù)也可以為3個(gè)以上。上述規(guī)定的中心P為增 力機(jī)構(gòu)10的輸出部軸20的中心，并且成為沖壓加工軸中心。
各個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15為圓筒形直線電動(dòng)機(jī)，該圓筒形直線電 動(dòng)機(jī)如圖5所示，包括由N極與S極交替排列的永久磁鐵構(gòu)成的 軸部件23;和線圈單元24，該軸部件23在其內(nèi)部相對(duì)地在軸向自由 移動(dòng)。線圈單元24構(gòu)成為，將包圍軸部件23周圍的多個(gè)線圈25在 圓筒狀的單位直線電動(dòng)機(jī)殼27內(nèi)沿軸向排列。線圈單元24成為定子， 軸部件23成為作為單位直線電動(dòng)機(jī)15的移動(dòng)體的輸出軸。軸部件 23由1根圓棒狀的部件構(gòu)成，但也可以是將多個(gè)永久磁鐵沿軸向排 列而成。各單位直線電動(dòng)機(jī)15的線圈單元24為，單位直線電動(dòng)機(jī)殼27 通過整體電動(dòng)機(jī)框架31而相互固定，并構(gòu)成直線電動(dòng)機(jī)12的電動(dòng)機(jī) 定子。另外，也可以不設(shè)置獨(dú)立的單位直線電動(dòng)機(jī)殼27，而在共同 的一個(gè)整體電動(dòng)機(jī)框架31上，設(shè)置各個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15的線圈單 元24的線圈25。各單位直線電動(dòng)機(jī)15的軸部件23的兩端，通過上下的輸出軸連 結(jié)框架32、 33相互連結(jié)，在下側(cè)的輸出軸連結(jié)框架33的中心設(shè)置有 直線電動(dòng)機(jī)12的輸出軸34(圖2、圖4)。在圖2中，第1直線電動(dòng)機(jī)11與第2直線電動(dòng)機(jī)12相同，由在 規(guī)定的軸心周圍的圓周上配置多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15的單位直線電 動(dòng)機(jī)集合體構(gòu)成(參照圖6)。第1直線電動(dòng)機(jī)11的單位直線電動(dòng)機(jī)15 的個(gè)數(shù)被設(shè)定為與第2直線電動(dòng)機(jī)12相同或比其多，在圖示的例子 中為6個(gè)。第1直線電動(dòng)機(jī)11的單位直線電動(dòng)機(jī)15的構(gòu)成，與圖5 中的上述第2直線電動(dòng)機(jī)12的單位直線電動(dòng)機(jī)15相比，除了輸出變 大、且外形為大型之外其他相同，對(duì)應(yīng)部分賦予同一符號(hào)并省略其說 明。另外，也可以使第1和第2直線電動(dòng)機(jī)11、 12的單位直線電動(dòng) 機(jī)15為相同大小、相同輸出的規(guī)格。第1直線電動(dòng)機(jī)11的各單位直線電動(dòng)機(jī)15的線圈單元24為， 單位直線電動(dòng)機(jī)殼27通過整體電動(dòng)機(jī)框架26相互固定，并構(gòu)成直線 電動(dòng)機(jī)11的電動(dòng)機(jī)定子。第1直線電動(dòng)機(jī)11的各單位直線電動(dòng)機(jī) 15的軸部件23的兩端，通過前后兩側(cè)的輸出軸連結(jié)框架28、 29相 互連結(jié)，在前側(cè)的輸出軸連結(jié)框架28的中心設(shè)置有直線電動(dòng)機(jī)12的 輸出軸30。在該第1直線電動(dòng)機(jī)11的輸出軸30上，通過銷22自由轉(zhuǎn)動(dòng)地 連結(jié)有增力機(jī)構(gòu)10的輸入桿17的輸入側(cè)端。增力機(jī)構(gòu)10的輸出部軸20，通過襯套或直動(dòng)滾動(dòng)軸承等導(dǎo)向機(jī) 構(gòu)(未圖示)，僅升降自由地支持在沖壓機(jī)機(jī)身1或第2直線電動(dòng)機(jī)12 的整體電動(dòng)機(jī)框架31上。另一方面，如圖2、圖4所示，在第2直 線電動(dòng)機(jī)12的輸出軸34上設(shè)置有向上方延伸的被連結(jié)軸37，其與 增力機(jī)構(gòu)10的輸出部軸20的空心軸部分自由滑動(dòng)地嵌合。如圖4所示，在輸出部軸20和被連結(jié)軸37的嵌合部分，設(shè)置有 結(jié)合軸38通過兩者并自由插拔地嵌合的結(jié)合孔39、 40。該結(jié)合軸38 通過插拔驅(qū)動(dòng)源41,可相對(duì)于第2直線電動(dòng)機(jī)12側(cè)的被連結(jié)軸37 的結(jié)合孔40進(jìn)行插拔，該插拔驅(qū)動(dòng)源41通過安裝部件46設(shè)置在輸 出部軸20上。由這些插拔驅(qū)動(dòng)源41、結(jié)合軸38、結(jié)合孔39、 40和 被連結(jié)軸37構(gòu)成上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)13。插拔驅(qū)動(dòng)源41由電磁螺線 管或缸裝置等構(gòu)成。如圖2所示，第2直線電動(dòng)機(jī)12的輸出軸34通過銷48自由搖 動(dòng)地連結(jié)于壓頭14。壓頭14與設(shè)置在沖壓機(jī)機(jī)身1上的壓頭導(dǎo)向裝 置42自由升降地嵌合。在壓頭14的下部，沿與沖壓加工軸中心P正 交的方向自由移動(dòng)地設(shè)置有錘(striker)43，通過位移驅(qū)動(dòng)源44可變更 撞擊器相對(duì)于壓頭14的中心的位置。通過該撞擊器43，來下壓驅(qū)動(dòng) 沖頭側(cè)的壓力模具6。另外，如圖2所示，在模具6具有多個(gè)自由升降的獨(dú)立模具6a 的情況下，撞擊器43被設(shè)置為可選擇地驅(qū)動(dòng)獨(dú)立模具6a。在沖壓模 具6不具有上述那樣的獨(dú)立模具6a的情況下，不設(shè)計(jì)撞擊器43，而 通過壓頭14直接驅(qū)動(dòng)沖壓模具6。在圖1中，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行說明?？刂蒲b置50為對(duì)該搭載直線 電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械的整體進(jìn)行控制的裝置，由計(jì)算機(jī)式的數(shù)字控制裝 置及可編程序控制器構(gòu)成。該控制裝置50通過運(yùn)算控制部(未圖示) 執(zhí)行加工程序(未圖示)來控制搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，向模具支 持體2、 3的分度驅(qū)動(dòng)源(未圖示)、工件進(jìn)給機(jī)構(gòu)4的各軸的進(jìn)給驅(qū)
動(dòng)源、沖壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的第1、第2直線電動(dòng)機(jī)11、 12、和連結(jié)切換 機(jī)構(gòu)13等輸出控制指令。在該控制裝置50中設(shè)置有連結(jié)狀態(tài)，使用 電動(dòng)機(jī)選擇控制單元51及單位直線電動(dòng)機(jī)選擇控制單元52。連結(jié)狀態(tài) 使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元51進(jìn)行如下控制當(dāng)所需 沖壓噸數(shù)小于設(shè)定沖壓噸數(shù)時(shí)，使連結(jié)切換機(jī)構(gòu)13為連結(jié)解除狀態(tài)， 并僅驅(qū)動(dòng)第2直線電動(dòng)機(jī)12;當(dāng)所需沖壓噸數(shù)為設(shè)定沖壓噸數(shù)以上 時(shí)，使連結(jié)切換機(jī)構(gòu)13為連結(jié)狀態(tài)，并驅(qū)動(dòng)第1直線電動(dòng)機(jī)11及第 2直線電動(dòng)機(jī)12雙方。這時(shí)，例如，同步驅(qū)動(dòng)第1直線電動(dòng)機(jī)和第2 直線電動(dòng)機(jī)。在連結(jié)狀態(tài)，使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元51中，所需沖 壓噸數(shù)例如根據(jù)加工程序中所記載的值來識(shí)別，或者根據(jù)由加工程序 指定的使用沖壓模具并通過規(guī)定的運(yùn)算來獲得。單位直線電動(dòng)機(jī)選擇控制單元52為如下地進(jìn)行控制的單元，即 對(duì)于第1或第2直線電動(dòng)機(jī)11、 12，選擇地驅(qū)動(dòng)多個(gè)單位直線電動(dòng) 機(jī)15中的一部分單位直線電動(dòng)機(jī)15。更具體地說，在本例中，進(jìn)行 如下控制僅驅(qū)動(dòng)第1直線電動(dòng)機(jī)11的單位直線電動(dòng)機(jī)15中、例如 相互處于等距配置位置的3個(gè)或2個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15。對(duì)上述構(gòu)成的動(dòng)作進(jìn)行說明。在進(jìn)行大沖壓噸數(shù)的加工的情況 下，使連結(jié)切換機(jī)構(gòu)13成為其結(jié)合軸38通過兩結(jié)合孔39、 40地嵌 合的結(jié)合狀態(tài)，并驅(qū)動(dòng)第1和第2直線電動(dòng)機(jī)11、 12雙方。由此， 可通過第1和第2直線電動(dòng)機(jī)11、 12雙方的驅(qū)動(dòng)的大推力，使壓頭 14升降并進(jìn)行沖壓加工。也可以不賦予第2直線電動(dòng)機(jī)12驅(qū)動(dòng)電流， 而僅驅(qū)動(dòng)第1直線電動(dòng)機(jī)11進(jìn)行沖壓加工。由于第1直線電動(dòng)機(jī)11 的驅(qū)動(dòng)通過增力機(jī)構(gòu)IO被增力，所以即使第1直線電動(dòng)機(jī)11的電動(dòng) 機(jī)輸出有限，也可以進(jìn)行大沖壓噸數(shù)的沖壓加工。在進(jìn)行小沖壓噸數(shù)的加工的情況下，使連結(jié)切換機(jī)構(gòu)13成為其 結(jié)合軸38從結(jié)合孔40拔出的非結(jié)合狀態(tài)，并僅驅(qū)動(dòng)第2直線電動(dòng)機(jī) 12。由此，可僅通過小輸出的第2直線電動(dòng)機(jī)12來進(jìn)行沖壓加工， 并可使壓頭14高速升降并進(jìn)行加工。此時(shí)，由于第2直線電動(dòng)機(jī)12 為增力機(jī)構(gòu)10與輸出軸34分離，所以增力機(jī)構(gòu)10或第1直線電動(dòng) 機(jī)11的可動(dòng)部分不構(gòu)成對(duì)第2直線電動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng)的阻力、或慣性
賦予的要因。因此，可進(jìn)行高效率的加工。此外，在能夠進(jìn)行更小噸數(shù)的加工的情況下，僅驅(qū)動(dòng)第2直線電 動(dòng)機(jī)12的一部分的單位直線電動(dòng)機(jī)15即可。如圖示的例子那樣，在 第2直線電動(dòng)機(jī)12的單位直線電動(dòng)機(jī)15的個(gè)數(shù)為2個(gè)的情況下，優(yōu) 選驅(qū)動(dòng)雙方，但在單位直線電動(dòng)機(jī)15為4個(gè)以上的情況下，通過選 擇地驅(qū)動(dòng)單位直線電動(dòng)機(jī)15，可節(jié)省消耗的能量。即使在第1直線 電動(dòng)機(jī)11的驅(qū)動(dòng)中，也可以僅驅(qū)動(dòng)其一部分的單位直線電動(dòng)機(jī)15并 進(jìn)行沖壓加工。上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)13的連結(jié)狀態(tài)和連結(jié)解除狀態(tài)的選擇，可以 對(duì)1個(gè)工件W的每次加工或每批量進(jìn)行變更，或者也可以在1個(gè)工 件W的加工途中進(jìn)行變更。該構(gòu)成的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，由于使用增力機(jī)構(gòu)10， 所以可進(jìn)行大沖壓噸數(shù)的沖壓加工。由于第2沖壓驅(qū)動(dòng)源為直線電動(dòng) 機(jī)12，所以與使用旋轉(zhuǎn)式電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)源不同，不需要將旋轉(zhuǎn)變換 為直線運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，并且與輸出部軸20進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作的增力機(jī) 構(gòu)10的輸出部軸20，能夠以簡單的構(gòu)成進(jìn)行連結(jié)。此外，設(shè)置第l 直線電動(dòng)機(jī)11和第2直線電動(dòng)機(jī)12，并具有連結(jié)切換機(jī)構(gòu)13，該連 結(jié)切換裝置13將對(duì)第1直線電動(dòng)機(jī)11的輸出進(jìn)行增力的增力機(jī)構(gòu) 10的輸出部軸20、與第2直線電動(dòng)機(jī)12可解除連結(jié)地連結(jié)，所以可 產(chǎn)生對(duì)于沖壓噸數(shù)最佳的無超過或不足的推力，并且從需要大沖壓噸 數(shù)的加工到以小沖壓噸數(shù)的高速加工為止，可通過1臺(tái)搭載直線電動(dòng) 機(jī)的沖壓機(jī)械高效地進(jìn)行。由于使第l、第2直線電動(dòng)機(jī)11、 12為單位直線電動(dòng)機(jī)15的集 合體，所以可將各個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15的輸出作為多個(gè)量的輸出而 獲得大的輸出。此外，第2直線電動(dòng)機(jī)12的多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15， 由于配置在增力機(jī)構(gòu)10的輸出部軸20的周圍，所以雖然配置多個(gè)單 位直線電動(dòng)機(jī)15，但可獲得平衡性良好的直線輸出。由于第2直線 電動(dòng)機(jī)12的單位直線電動(dòng)機(jī)15的個(gè)數(shù)與第1直線電動(dòng)機(jī)11相同或 比其少，所以在僅通過第2直線電動(dòng)機(jī)12進(jìn)行加工時(shí)，可以高效地 獲得小沖壓噸數(shù)的推力。
在設(shè)置連結(jié)狀態(tài)，使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元51、并進(jìn)行對(duì)應(yīng)于 所需沖壓噸數(shù)的兩個(gè)直線電動(dòng)機(jī)11、 12的連結(jié)及驅(qū)動(dòng)的控制的情況 下，對(duì)于要求大沖壓噸數(shù)的加工、和要求以小沖壓噸數(shù)高速動(dòng)作的加 工，可適當(dāng)?shù)仳?qū)動(dòng)兩直線電動(dòng)機(jī)11、 12并進(jìn)行高效的運(yùn)行。此外， 在設(shè)置單位直線電動(dòng)機(jī)選擇控制單元52、并對(duì)第1或第2直線電動(dòng) 機(jī)11、 12選擇地驅(qū)動(dòng)多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)15中的一部分單位直線電 動(dòng)機(jī)15的情況下，通過僅驅(qū)動(dòng)一部分單位直線電動(dòng)機(jī)15，可進(jìn)行對(duì) 應(yīng)于沖壓噸數(shù)的能量效率高的加工。圖7、圖8表示本發(fā)明的其他的實(shí)施方式。該實(shí)施方式為，在根 據(jù)圖1至圖6進(jìn)行了說明的第1實(shí)施方式中，對(duì)第1沖壓驅(qū)動(dòng)源設(shè)置 伺服電動(dòng)機(jī)61來代替第1直線電動(dòng)機(jī)11。伺服電動(dòng)機(jī)61的旋轉(zhuǎn)輸 出通過曲柄機(jī)構(gòu)62變換為進(jìn)退桿63的直線往復(fù)動(dòng)作，并傳遞給增力 機(jī)構(gòu)10的輸入桿17。進(jìn)退桿63為，通過導(dǎo)向裝置67在水平方向自 由進(jìn)退地設(shè)置在沖壓機(jī)機(jī)身1上，其前端通過銷22自由轉(zhuǎn)動(dòng)地連結(jié) 在增力機(jī)構(gòu)10的輸入桿17上。曲柄機(jī)構(gòu)62為，連結(jié)棒65的一端通 過銷66連結(jié)在安裝在伺服電動(dòng)機(jī)61的輸出軸上的圓板狀的曲軸64 的偏心位置上，連結(jié)棒65的另一端通過銷67連結(jié)在上述進(jìn)退桿63 上。該實(shí)施方式中的其他的構(gòu)成與第1實(shí)施方式相同，所以對(duì)對(duì)應(yīng)部 分賦予同一符號(hào)并省略重復(fù)的說明。這樣，在使用伺服電動(dòng)機(jī)61作為第1沖壓驅(qū)動(dòng)源的情況下，也 可獲得與第1實(shí)施方式相同的各優(yōu)點(diǎn)，即通過使用增力機(jī)構(gòu)10，也 可與伺服電動(dòng)機(jī)61的輸出成比例地進(jìn)行大沖壓噸數(shù)的加工，并且， 在小沖壓噸數(shù)的加工的情況下，僅驅(qū)動(dòng)作為第2沖壓驅(qū)動(dòng)源的第2直 線電動(dòng)機(jī)12，可高效地進(jìn)行高速加工等。另外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)使用于沖床的情況進(jìn)行了說明，但 本發(fā)明也可適用于一般的壓力機(jī)械，例如，也可以適用于彎扳機(jī)等。
權(quán)利要求
1、一種搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，其特征在于，具有增力機(jī)構(gòu)，輸出部進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作；第1沖壓驅(qū)動(dòng)源，輸出軸連結(jié)于該增力機(jī)構(gòu)的輸入部；直線電動(dòng)機(jī)，輸出軸進(jìn)退驅(qū)動(dòng)沖壓模具，且作為第2沖壓驅(qū)動(dòng)源；以及連結(jié)切換機(jī)構(gòu)，將該直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸與上述增力機(jī)構(gòu)的輸出部可解除連結(jié)地相互連結(jié)。
2、 如權(quán)利要求1所述的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，其特征在于，上述增力機(jī)構(gòu)為聯(lián)桿機(jī)構(gòu)。
3、 如權(quán)利要求1所述的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，其特征在于，上述第1沖壓驅(qū)動(dòng)源為直線電動(dòng)機(jī)。
4、 如權(quán)利要求1所述的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，其特征在于，上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)包括結(jié)合部件，自由插拔地插入分別設(shè)置在 上述直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸及上述增力機(jī)構(gòu)的輸出部的孔中；和插拔驅(qū) 動(dòng)源，進(jìn)行該結(jié)合部件的插拔動(dòng)作。
5、 如權(quán)利要求1所述的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，其特征在于，成為上述第2沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)為，在上述增力機(jī)構(gòu)的進(jìn) 行直線往復(fù)動(dòng)作的輸出部周圍配置多個(gè)單位直線電動(dòng)機(jī)的單位直線 電動(dòng)機(jī)集合體。
6、 如權(quán)利要求5所述的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，其特征在于，上述單位直線電動(dòng)機(jī)為圓筒形直線電動(dòng)機(jī)，該圓筒形直線電動(dòng)機(jī) 具有軸部件，由在軸向上交替地具有N極和S極的永久磁鐵構(gòu)成； 和線圈單元，在其內(nèi)部該軸部件可相對(duì)地自由移動(dòng)。
7、 如權(quán)利要求1所述的搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，其特征在于，設(shè)置有連結(jié)狀態(tài) 使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元，該連結(jié)狀態(tài) 使用電動(dòng)機(jī)選擇控制單元進(jìn)行如下控制當(dāng)所需沖壓噸數(shù)為小于設(shè)定沖壓 噸數(shù)時(shí)，使上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)為連結(jié)解除狀態(tài)，且僅驅(qū)動(dòng)成為第2沖 壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)；當(dāng)所需沖壓噸數(shù)為設(shè)定沖壓噸數(shù)以上時(shí)，使 上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)為連結(jié)狀態(tài)，且驅(qū)動(dòng)第1沖壓驅(qū)動(dòng)源并使其與第2 沖壓驅(qū)動(dòng)源一起動(dòng)作。
8、 一種控制搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械的方法，其特征在于， 上述搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，具有增力機(jī)構(gòu)，輸出部進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作；第1沖壓驅(qū)動(dòng)源，輸出軸連結(jié)于該增力機(jī)構(gòu)的輸入部；直線電動(dòng)機(jī)，輸出軸進(jìn)退驅(qū)動(dòng)沖壓模具，且作為第2沖壓驅(qū)動(dòng)源;以及連結(jié)切換機(jī)構(gòu)，將該直線電動(dòng)機(jī)的輸出軸與上述增力機(jī)構(gòu)的輸出 部可解除連結(jié)地相互連結(jié)， 上述方法為，當(dāng)所需沖壓噸數(shù)小于設(shè)定沖壓噸數(shù)時(shí)，使上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)為連 結(jié)解除狀態(tài)，且僅驅(qū)動(dòng)成為第2沖壓驅(qū)動(dòng)源的直線電動(dòng)機(jī)；當(dāng)所需沖壓噸數(shù)為設(shè)定沖壓噸數(shù)以上時(shí)，使上述連結(jié)切換機(jī)構(gòu)為連結(jié)狀態(tài)，且驅(qū)動(dòng)第1沖壓驅(qū)動(dòng)源并使其與第2沖壓驅(qū)動(dòng)源一起動(dòng)作。
全文摘要
提供一種搭載直線電動(dòng)機(jī)的沖壓機(jī)械，利用增力機(jī)構(gòu)并通過較小輸出的沖壓驅(qū)動(dòng)源可進(jìn)行大沖壓噸數(shù)的加工，并且在小沖壓噸數(shù)的加工的情況下，可高效率地進(jìn)行高速加工。具有增力機(jī)構(gòu)(10)，輸出部進(jìn)行直線往復(fù)動(dòng)作；第1沖壓驅(qū)動(dòng)源(11)，輸出軸連結(jié)于該增力機(jī)構(gòu)(10)的輸入部；第2直線電動(dòng)機(jī)(12)，輸出軸進(jìn)退驅(qū)動(dòng)沖壓模具(6)；以及連結(jié)切換機(jī)構(gòu)(13)。連結(jié)切換裝置(13)將第2直線電動(dòng)機(jī)(12)的輸出軸和增力機(jī)構(gòu)(10)的輸出部可解除連結(jié)地相互連結(jié)。增力機(jī)構(gòu)(10)為肘式的聯(lián)桿機(jī)構(gòu)等。也可以使用伺服電動(dòng)機(jī)和曲柄機(jī)構(gòu)等來代替第1直線電動(dòng)機(jī)(11)。
文檔編號(hào)B30B1/10GK101130283SQ20071014171
公開日2008年2月27日 申請日期2007年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月21日
發(fā)明者坂本博一 申請人:村田機(jī)械株式會(huì)社