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Title:
PRESSURE FORMING APPARATUS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2008/096619
Kind Code:
A1
Abstract:
[PROBLEMS] To provide a pressure forming apparatus produced at a reduced production cost even when high-speed transfer is needed for shortening the cycle time or even when a large output is needed for a work of an increased size [MEANS FOR SOLVING PROBLEMS]A drive mechanism comprises a ball screw shaft suspended from a movable member, a first nut screwed on the upper end portion of the ball screw shaft, a first rotation transmitting mechanism for transmitting rotation to the first nut, a first drive motor for rotation-driving the first nut through the first rotation transmitting mechanism, a second nut screwed on the ball screw shaft at the portion lower than the first nut, a second rotation transmitting mechanism for transmitting rotation to the second nut, and a second drive motor for rotation-driving the second nut through the second rotation transmitting mechanism.

Inventors:
TAKAGI SHIGEYUKI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/051111
Publication Date:
August 14, 2008
Filing Date:
January 25, 2008
Export Citation:
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Assignee:
SINTOKOGIO LTD (JP)
TAKAGI SHIGEYUKI (JP)
International Classes:
B30B1/18; B29C43/32; B29C59/02; B30B15/34
Foreign References:
JP2004188460A2004-07-08
JPH04105793A1992-04-07
JP3015038U1995-08-29
JP2001062597A2001-03-13
JPH1190690A1999-04-06
JPH04301814A1992-10-26
Attorney, Agent or Firm:
YAMASAKI, Yukuzo et al. (Sogo Nagatacho Bldg. 8F11-28, Nagatacho 1-chom, Chiyoda-ku Tokyo 14, JP)
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Claims:
下部に基台を有する本体と、
前記基台に立設される4本のガイドロッドの上端部に固定される固定部材と、
前記基台と固定部材とのあいだの前記ガイドロッドに昇降可能に挿通される可動部材と、前記基台の内部に前記可動部材を昇降させる駆動機構と、
該駆動機構による前記可動部材の昇降動作を制御する駆動制御部を有する制御盤
とを備える加圧成型装置であって、
前記駆動機構が、前記可動部材に垂下されるボールねじ軸と、該ボールねじ軸の上端部位に螺合する第1ナットと、該第1ナットに回転を伝達する第1回転伝達機構と、該第1回転伝達機構を介して前記第1ナットを回転駆動させる第1駆動モータと、前記第1ナットより下方部位のボールねじ軸に螺合する第2ナットと、該第2ナットに回転を伝達する第2回転伝達機構と、該第2回転伝達機構を介して前記第2ナットを回転駆動させる第2駆動モータとからなり前記各ナットと駆動モータを一対一で配置する加圧成型装置。
前記駆動制御部が、第1駆動モータと電気的に接続される第1ドライバーと、第2駆動モータと電気的に接続される第2ドライバーと、前記第1ドライバーおよび第2ドライバーと電気的に接続されるコントローラとを具備する請求項1記載の加圧成型装置。
前記第1ドライバーと第2ドライバーが、前記コントローラから受信した位置の指令信号に基づいて前記第1駆動モータと第2駆動モータを駆動する請求項2記載の加圧成型装置。
前記第1ドライバーおよび第2ドライバーのうち一方のドライバーが、前記コントローラから受信した位置の指令信号に基づいて該一方のドライバーに接続する前記第1駆動モータおよび第2駆動モータのうち一方の駆動モータを駆動するとともに、該一方の駆動モータの現在のトルクを検出して、該トルクを前記第1駆動モータおよび第2駆動モータのうち他方の駆動モータへのトルクの指令信号として該他方の駆動モータを駆動する請求項2記載の加圧成型装置。
前記第1ドライバーおよび第2ドライバーのうち一方のドライバーが、前記コントローラから受信した位置の指令信号に基づいて該一方のドライバーに接続する前記第1駆動モータおよび第2駆動モータのうち一方の駆動モータを駆動するとともに、該一方の駆動モータの現在のトルクを検出して、該トルクを前記第1駆動モータおよび第2駆動モータのうち他方の駆動モータへのトルクの指令信号として該他方の駆動モータを駆動したのち、ワークを加圧時に前記第1ドライバーと第2ドライバーが、前記コントローラから受信した位置の指令信号に基づいて前記第1駆動モータと第2駆動モータを駆動する請求項2記載の加圧成型装置。
前記第1ドライバーおよび第2ドライバーが、該第1ドライバーおよび第2ドライバーに接続する前記第1駆動モータおよび第2駆動モータへのトルクを検出して、該トルクを前記第1ナットおよび第2ナットの許容負荷容量を超えないように駆動する請求項2記載の加圧成型装置。
前記固定部材が固定定盤と該固定定盤に取り付けられた上熱盤とからなり、前記可動部材が可動定盤と該可動定盤に取り付けられた下熱盤とからなる請求項1、2、3、4、5または6記載の加圧成型装置。
Description:
加圧成型装置

 本発明は加圧成型装置に関する。さらに しくは、樹脂や、樹脂シート、基板などの ーク(被成形体)を加圧、または加熱しなが 加圧して所定の形状に成形する加圧成型装 に関する。

 従来より、たとえば下金型を取り付けた 定定盤と上金型を取り付けた可動定盤との いだにワーク(被成形体)を載置したのち、 金型および上金型を所定の温度で加熱しつ 、前記可動定盤を下降させて所定の押圧力 ワークを加圧することにより該ワークを成 する加圧成型装置がある(特許文献1参照)。

特開平10-277796号公報

 前記特許文献1記載の加圧成型装置では、可 動定盤を昇降駆動する駆動部が、装置本体の 天板に配置される4つのボールねじ機構と各 ールねじ機構を駆動するための1個のサーボ ータとを備えている。たとえば、サイクル イムを短くするため高速移動が必要な場合 、ワークの大型化に合わせて大出力が必要 場合、大きな出力容量のサーボモータに変 しなければならないが、この大容量モータ 高価かつ市場性が低いため、コストが掛か と共に納期が非常に長く、問題となってい 。
 また、出力容量の大きなモータは非常に大 いため、モータとボールねじ機構を装置本 の下部に納めることができず、本体上部に 置することになるため、装置重心が高くな 耐震性に劣るとともに、装置高さが高くな 設置場所に制限を受けることとなる。
 また、同一出力の油圧シリンダと比較した 合、ボールねじの直径は油圧シリンダのラ 径に対して数倍の太さが必要であり、ボー ねじが油圧シリンダよりも数倍のコストが る要因の一つとなっている。これは、ボー ねじが同一直径の油圧シリンダのラム径に 度的に劣るためではなく、ボールねじナッ の強度が不足するため、大きなボールねじ ットを使う必要があるためである。
 さらに、ボールねじも出力容量の大きなモ タと同様に、ねじサイズが大きくなると、 激にコストが上昇し納期も長くなり、出力 量の大きなモータと併せて、装置製造のコ トが高く、納期が長くなるという問題は避 られない。

 そこで、本発明は、叙上の事情に鑑み、 イクルタイムを短くするため高速移動が必 な場合や、ワークの大型化に合わせて大出 が必要である場合でも、製造コストの高騰 抑えることができる加圧成型装置を提供す ことを目的とする。

 本発明の加圧成型装置は、下部に基台を する本体と、前記基台に立設される4本のガ イドロッドの上端部に固定される固定部材と 、前記基台と固定部材とのあいだの前記ガイ ドロッドに昇降可能に挿通される可動部材と 、前記基台の内部に前記可動部材を昇降させ る駆動機構と、該駆動機構による前記可動部 材の昇降動作を制御する駆動制御部を有する 制御盤とを備える加圧成型装置であって、前 記駆動機構が、前記可動部材に垂下されるボ ールねじ軸と、該ボールねじ軸の上端部位に 螺合する第1ナットと、該第1ナットに回転を 達する第1回転伝達機構と、該第1回転伝達 構を介して前記第1ナットを回転駆動させる 1駆動モータと、前記第1ナットより下方部 のボールねじ軸に螺合する第2ナットと、該 2ナットに回転を伝達する第2回転伝達機構 、該第2回転伝達機構を介して前記第2ナット を回転駆動させる第2駆動モータとからなる とを特徴としている。

 本発明によれば、可動部材を昇降させる駆 機構を基台の内部に配置するとともに、該 動機構として該可動部材に連結される1本の ボールねじ軸を、その上下位置に螺合させる 2つの第1ナットと第2ナットをそれぞれの回転 伝達機構を介して駆動モータにより駆動させ る機構としているため、出力容量の大きなモ ータを使用しなくても、複数のモータを配置 することにより、高価かつ長納期の出力容量 の大きなモータを使用せずに、入手のし易い 出力容量の小さなモータを複数使うことによ り、安価かつ短納期にすることができる。
 また、ボールねじナットを複数設置し、負 を分散させることにより、ボールねじ径を さくすることが出来るため、安価かつ短納 とすることができる。
このとき、複数のボールねじナットに対し一 個の出力容量の大きなモータを配置し、歯車 などで力を分岐させて伝達させた場合、加工 公差や組付誤差のため、一部のボールねじナ ットに負荷が集中し、ボールねじナットが破 壊してしまうおそれがある。
このため各ボールねじナットとモータを一対 一で配置し、かつ、各モータのトルクを制御 し、ナットに掛る負荷を分散させることが可 能となる。

 以下、添付図面に基づいて本発明の加圧 型装置を説明する。本発明の一実施の形態 かかわる加圧成型装置は、図1~3に示される うに、本体A、固定部材B、可動部材C、駆動 構Dおよび制御盤Eを備えている。前記本体A 、フレーム1aにより枠組された下枠組み体1 よび該枠組み体1の上に組み付けられた定盤 2からなる基台3と、該基台3の上にフレーム4a より枠組みされた上枠組み体4とから構成さ れている。また、この上枠組み体4には、ワ ク(図示せず)を搬出入するための透明な開閉 扉5、起動ボタン6および操作部7が設けられて いる。この起動ボタン6と操作部7は、前記制 盤Eと電気的に接続されている。

 前記固定部材Bは、前記基台3に立設され 4本のガイドロッド8の上端部に固定されてお り、本実施の形態では、固定定盤11と該固定 盤11に取り付けられた上熱盤12とから構成さ れている。この上熱盤12は、前記可動部材Cに 対向する部位に配置される加熱部(加熱金型)1 3と、該加熱金型13と前記固定定盤11とのあい に配置される冷却部14とを具備している。 た、前記加熱部13は、ワークを均一に加熱で きるように所定の位置に配置されたヒータ13a を内蔵しており、そして前記冷却部14は、ワ クを加熱成形したのちに該加熱部13を冷却 るために所定の位置に挿通されたエアノズ 14aを内装している。

 前記可動部材Cは、前記基台3と固定部材Bと あいだに配置されており、前記ガイドロッ 8にホルダ8aを介して摺動自在、かつ昇降可 に挿通されており、本実施の形態では、可 定盤21と該可動定盤21に取り付けられた下熱 盤22とから構成されている。この下熱盤22は 前記上熱盤12と同様に、前記固定部材Bに対 する部位に配置される加熱部(加熱金型)23と 該加熱金型23と前記可動定盤21とのあいだに 配置される冷却部24とを具備している。また 前記加熱部23は、ワークを均一に加熱でき ように所定の位置に配置されたヒータ23aを 蔵しており、そして前記冷却部24は、ワーク を加熱成形したのちに該加熱部23を冷却する めに所定の位置に挿通されたエアノズル24a 内装している。
 なお、前記ヒータ13a、23aの加熱時間や加熱 度などの加熱設定、および前記エアノズル1 4a、24aの供給時間や供給量などの冷却設定は 適宜選定することができる。

 前記駆動機構Dは、前記基台3の内部に配置 れており、1本のボールねじ軸に所定の間隔 おいて螺合する2つのナットをそれぞれの駆 動モータにより回転駆動して前記可動部材C 昇降させる機構である。そして、各ナット 駆動モータは一対一で配置されている。本 施の形態では、前記可動部材Cにおける可動 盤21の下面に連結機構D1を介して垂下される ボールねじ軸31と、該ボールねじ軸31の上端 位に螺合する第1ナット32と、該第1ナット32 回転を伝達する第1回転伝達機構D2と、該第1 転伝達機構D2を介して前記第1ナット32を回 駆動させる第1駆動モータ33と、前記第1ナッ 32より下方部位のボールねじ軸31に螺合する 第2ナット34と、該第2ナット34に回転を伝達す る第2回転伝達機構D3と、該第2回転伝達機構D3 を介して前記第2ナット34を回転駆動させる第 2駆動モータ35とから構成されている。
 また、本実施の形態では、前記連結機構D1 して、外周端部がガイドロッド8に案内され 中央部がボールねじ軸31の上端フランジ部31 aに連結される回り止めアーム部材36と、前記 可動定盤21の下面に形成される突起部21aに嵌 して固定するための連結リング部材37とか なる機構を採用しているが、とくにこれに 定されるものではく、他の機構を採用して よいし、または省略して、直接連結するこ もできる。
 また、前記第1回転伝達機構D2と第2回転伝達 機構D3は共に同じ機構とすることができるた 、本実施の形態では、第1回転伝達機構D2を 明し、第2回転伝達機構D3については説明を く。前記第1回転伝達機構D2は、第1ナット32 外周に取り付けられるプーリ38と、第1駆動 ータ33の減速機側の出力軸に取り付けられ プーリ39と、両プーリ38、39に巻き回される イミングベルト40と、第1ナット32の端部外周 部に取り付けられる軸受部41と、該軸受部41 摺動自在に案内するガイドロッド42とからな る機構が採用されている。軸受部41は、軸受4 1a、インナー部材41b、アウター部材41c、側板4 1dおよびナット41eからなる。また、前記ガイ ロッド42の上端部は前記基台3の定盤2に固定 されている。
また、前記第1駆動モータ33と第2駆動モータ35 としては、減速機付サーボモータや、サーボ モータ、ダイレクトドライブサーボモータを 用いることができる。

 前記制御盤Eは、前記駆動機構Dによる前記 動部材Cの昇降動作を制御する駆動制御部E1 、前記ヒータ13a、23aを制御する温度制御部( 示せず)などを備えている。
 前記駆動制御部E1は、図4に示されるように 前記第1駆動モータ33と電気的に接続される 1ドライバー51と、前記第2駆動モータ35と電 的に接続される第2ドライバー52と、前記第1 ドライバー51および第2ドライバー52と電気的 接続されるコントローラ53とにより構成さ ている。前記第1ドライバー51および第2ドラ バー52が、各ドライバー51、52に接続する前 第1駆動モータ33および第2駆動モータ35への ルクを検出して、該トルクを前記第1ナット 32および第2ナット34の許容負荷容量を超えな ように駆動する。この第1駆動モータ33と第1 ドライバー51は、位置制御用の電気線54aとト ク制御用の電気線54bにより接続されている ともに、前記第2駆動モータ35と第2ドライバ ー52は、位置制御用の電気線55aとトルク制御 の電気線55bにより接続されている。この第1 駆動モータ33と第2駆動モータ35の駆動による 記可動部材Cの位置を検出するための計器と しては、第1駆動モータ33と第2駆動モータ35に 内蔵されるエンコーダ(図示せず)を用いるこ ができる。また、この第1駆動モータ33と第2 駆動モータ35のトルクを検出するための計器 しては、第1駆動モータ33と第2駆動モータ35 内蔵されるトルクモニタを用いることがで る。

 本実施の形態では、前記第1ドライバー51と 2ドライバー52が、前記コントローラ53から 信した位置の指令信号に基づいて前記第1駆 モータ33と第2駆動モータ35を駆動するよう している。これにより、前記第1駆動モータ3 3と第2駆動モータ35は位置制御される(以下、 に位置制御・位置制御という)。
 ただし、前記駆動機構Dの組付作業に際し、 前記第1ナット32と第2ナット34の組付けの初期 位置が微妙に異なっている場合、この第1ナ ト32と第2ナット34に掛かる初期の負荷率が異 なるため、たとえば第2駆動モータ35が先に負 荷を受け、第2駆動モータ35と第2ナット34に負 荷が集中し寿命が短くなってしまう。また、 第2駆動モータ35が先に負荷を受け、第1駆動 ータ33が遊んでいる状態では、第1駆動モー 33と第2駆動モータ35の制御がぶつかり合い挙 動が不安定となり、ハンチング(周期的な変 )現象を起こすおそれがある。

 そこで、本発明は、本実施の形態にかかわ 他の制御として、前記第1駆動モータ33を位 制御し、前記第2駆動モータ35をトルク制御 ることができる(以下、単に位置制御・トル ク制御という)。すなわち、前記第1ドライバ 51が、前記コントローラ53から受信した位置 の指令信号に基づいて前記第1駆動モータ33を 駆動するとともに、該第1駆動モータ33の現在 のトルクを検出して、該トルクを前記第2駆 モータ35へのトルクの指令信号として該第2 動モータ35を駆動することができる。なお、 本発明においては、これに限定されるもので はなく、前記第2駆動モータ35を位置制御し、 前記第1駆動モータ33をトルク制御することが できる。
 本実施の形態にかかわる他の制御では、初 のトルク制御時に、第1ナット32と第2ナット 34の位置(荷重の当たり具合)が揃い、その後 位置制御に切り替えるため、前述の位置制 ・位置制御の初期に発生したハンチングが じない。
 ただし、第1駆動モータ33と第2駆動モータ35 、減速機付きのため、モータのトルクと荷 が比例関係になりにくく、この駆動モータ3 3、35を正回転から逆回転にしたときに減速機 の減速機構が抵抗になり急激にトルクがハン チングすることがある。
 しかしながら、前記第1駆動モータ33と第2駆 動モータ35が減速機付きの駆動モータでない 合やダイレクトドライブモータの場合には この正回転から逆回転にしたときの減速機 減速機構の抵抗がなくなるため、この場合 ハンチングを起さずに制御することができ 。

 また、本発明は、本実施の形態にかかわる らに他の制御として、ワークを加圧するま の初期は前記第1駆動モータ33を位置制御し 前記第2駆動モータ35をトルク制御したのち ワークの加圧時は制御を切り替えて、前記 1駆動モータ33と第2駆動モータ35を位置制御 ることができる。すなわち、前記第1ドライ バー51が、前記コントローラ53から受信した 置の指令信号に基づいて前記第1駆動モータ3 3を駆動するとともに、該第1駆動モータ33の 在のトルクを検出して、該トルクを前記第2 動モータ35へのトルクの指令信号として該 2駆動モータ35を駆動したのち、ワークを加 時に前記第1ドライバー51と第2ドライバー52 、前記コントローラ53から受信した位置の指 令信号に基づいて前記第1駆動モータ33と第2 動モータ35を駆動することができる。
 なお、本実施の形態では、前記第1駆動モー タ33を位置制御し、前記第2駆動モータ35をト ク制御したのち、前記第1駆動モータ33と第2 駆動モータ35を位置制御するようにしている 、本発明においては、これに限定されるも ではなく、前記第2駆動モータ35を位置制御 、前記第1駆動モータ33をトルク制御したの 、前記第1駆動モータ33と第2駆動モータ35を 置制御することができる。
 本実施の形態にかかわるさらに他の制御で 、初期のトルク制御時に、第1ナット32と第2 ナット34の位置(荷重の当たり具合)が揃い、 の後、位置制御に切り替えるため、前述の 置制御・位置制御の初期に発生したハンチ グが生じない。また、減速機が遊びだす前 制御を切り替えるため、前述の位置制御・ ルク制御のハンチングも発生しない。
 したがって、本発明においては、駆動機構 組付作業の精度や減速機の抵抗に左右され に、高精度の制御を得るためには前記位置 御・トルク制御から位置制御・位置制御に り替える制御をするのが好ましいことがわ る。

 この出願は、日本国で2007年2月5日に出願さ た特願2007-025591号に基づいており、その内 は本出願の内容として、その一部を形成す 。
 また、本発明は以下の詳細な説明により更 完全に理解できるであろう。しかしながら 詳細な説明および特定の実施例は、本発明 望ましい実施の形態であり、説明の目的の めにのみ記載されているものである。この 細な説明から、種々の変更、改変が、当業 にとって明らかだからである。
 出願人は、記載された実施の形態のいずれ も公衆に献上する意図はなく、開示された 変、代替案のうち、特許請求の範囲内に文 上含まれないかもしれないものも、均等論 での発明の一部とする。
 本明細書あるいは請求の範囲の記載におい 、名詞及び同様な指示語の使用は、特に指 されない限り、または文脈によって明瞭に 定されない限り、単数および複数の両方を むものと解釈すべきである。本明細書中で 供されたいずれの例示または例示的な用語( 例えば、「等」)の使用も、単に本発明を説 し易くするという意図であるに過ぎず、特 請求の範囲に記載しない限り本発明の範囲 制限を加えるものではない。

本発明の一実施の形態にかかわる加圧 型装置を一部切り欠いた正面図である。 図1の加圧成型装置における駆動機構の 一部を省略した右側面図である。 図1の駆動機構の拡大図である。 本発明における制御を説明するための ロック図である。

符号の説明

A       本体
B       固定部材
C       可動部材
D       駆動機構
E       制御盤
E1      駆動制御部
1       下枠組み体
1a、4a   フレーム
2       定盤
3       基台
4       上枠組み体
5       開閉扉
6       起動ボタン
7       操作部
8       ガイドロッド
8a      ホルダ
11      固定定盤
12      上熱盤
13、23   加熱部
13a、23a ヒータ
14、24   冷却部
14a、24a エアノズル
21      可動定盤
21a     突起部
22      下熱盤
31      ボールねじ軸
31a     フランジ部
32      第1ナット
33      第1駆動モータ
34      第2ナット
35      第2駆動モータ
36      アーム部材
37      連結リング部材
38、39   プーリ
40      タイミングベルト
41      軸受部
41a     軸受
41b     インナー部材
41c     アウター部材
41d     側板
41e     ナット
42      ガイドロッド
51      第1ドライバー
52      第2ドライバー
53      コントローラ
54a、54b、
55a、55b 電気線