JPH0732946B2 - 鍛造機用のマニピュレータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、被鍛造材に対して半径方向に作用する複数の
プランジャラムを備えたマルチプランジャラム型の鍛造
機で使用され、把持した被鍛造材を鍛造順序に従って周
方向に回転させるために予め選定された定速度で回転す
るモータによって回転駆動されるマニピュレータであっ
て、前記モータがウォームギヤを介してマニピュレータ
の中心回転軸に作用しており、しかも該中心回転軸の回
転運動が、被鍛造材に対する前記プランジャラムの接圧
段階前（要するに本来の鍛造段階の開始前）に静止させ
られかつ該接圧段階中にも静止状態に維持され、かつ、
前記ウォームギヤのウォームが軸方向にシフト可能に支
承されている形式に関するものである。

このような鍛造機は一般に一定の高いストローク回数を
有し、主として長尺の被鍛造材を鍛造するために採用さ
れている。

［従来の技術］ 前記形式の鍛造機用マニピュレータは、被鍛造材を鍛造
順序に従って軸方向に運動させると共に周方向にも回転
運動させる。公知のマニピュレータでは前記の回転駆動
は、定速回転する電動モータによって行なわれ、該電動
モータはウォームギヤを介してマニピュレータの中心回
転軸に作用する。回転速度は、所要の機能に応じて前記
接圧段階のあいだ、定常駆動されるウォームギヤの作用
と制動ばね機構の作用とを重畳させることによって静止
させられる。公知の構成では、駆動されるウォームは軸
方向にシフト可能に支承されており、かつ、軸方向でば
ねパケットを介して支持されているので、ウォームは軸
方向で両方の方向に退避することができる。接圧段階中
に、ばね作用に基づいてマニピュレータの中心回転軸に
トルクが作用するのを避けるために、ウォーム歯車のマ
ニピュレータ軸の定回転運動を接圧段階の開始前に制動
して該制動状態を固定的に保持するディスクブレーキが
配置されている。駆動モータが更に定常回転を続行する
ことによって、ウォームの歯は、固定的に制動されたウ
ォーム歯車の歯からばね応力に抗して離脱することにな
る。接圧段階終了後にディスクブレーキは制動を解除さ
れ、これによってウォームは、予荷重のかけられたばね
を介して再びセットバックされる。このばね予荷重によ
ってウォーム歯車、ひいてはマニピュレータトングは、
定速度よりも高い速度で戻される。これに基づいて、制
動によって発生した回転角の遅れ分が再び取り戻され
る。

ウォームのセットバック運動の経過中に、かつまた付加
的に加速される質量の作用に関連して、セットバックさ
れるユニットは中立位置に達するばかりでなく、それを
超えて振動して、対向して位置する方のばねパケット内
へ侵入し、次いで再び部分的に跳ね戻り、次の作業サイ
クルの新たな接圧期が始まる前にブレーキが入ることに
なる。

振動系では、ばね応力と慣性力と速度とは直接的な物理
的関係にある。この振動系では、構造的に確定されたパ
ラメータが維持される場合にしか、規則正しい機能を保
証することができない。加工種（粗加工や精密加工）が
異なっていてもすでに、接圧時間と空動き時間との比は
変数を形成し、これによって振動系のための種々異なっ
たパラメータが生じる。

振動系は、鍛造機の固定ストローク回数が拘束されるも
のでなければならない。回転質量は被鍛造材の寸法に関
連して異なるので、質量の変化によって振動系には不利
な作用が生じる。その上に又、操業中に摩擦作用と緩衝
作用もが変化する。そればかりか回転駆動装置において
必要なブレーキは摩耗も発生させる。摩擦ブレーキの制
動距離が一定でなくなるので、これに基づいて鍛造機の
機能は著しく損なわれる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の課題は、冒頭で述べた形式の鍛造機用のマニピ
ュレータにおいて、駆動されるウォームが軸方向にシフ
ト可能に支承されている場合の振動系の欠点を排除する
と共に、ウォームを軸方向に能動的かつ積極的にシフト
できるように構成することである。

［課題を解決するための手段］ 前記課題を解決するための本発明の構成手段は、軸方向
に働く制御可能な重畳式駆動装置がウォームギヤのウォ
ームに対して作用している点にある。

特に本発明では、ウォームのウォーム軸の自由端部に油
圧式のピストン−シリンダユニットが配置されており、
該ピストン−シリンダユニットの一方の構成部分、殊に
有利にはピストンは、軸方向にシフト可能な前記ウォー
ム軸と相対位置を不動に連結されており、また前記ピス
トン−シリンダユニットの他方の構成部分、殊に有利に
はシリンダは定置に配置されている。

［作用］ ウォーム軸の軸方向運動のための制御可能な重畳式駆動
装置を本発明のように構成・配置したことによって、ウ
ォーム自体は、予め選定可能な速度で回転する電動駆動
モータを介して回転され、その際にウォームの軸方向運
動には、これに対応した運動特性が有効に伝達される。
マニピュレータのこのような能動的な制御によって、接
圧段階に達する以前にマニピュレータの中心回転軸は静
止させられ、かつ、この静止に起因して発生した回転角
の遅れ分は前記接圧段階のあとに付加的な加速によって
次の作業サイクルまでに取り戻されることになる。これ
によって、鍛造機が種々異なったストローク回数で稼働
できると共に、前記中心回転軸の静止時間をプランジャ
ラムの接圧時間に相応に適合させることができるという
別の利点が得られる。マニピュレータの中心回転軸は、
規定のように制御して調和運動を行なうことができ、特
に加速と制動及び鍛造機の接圧段階中の静止を互いに調
和させることが可能になり、しかもこの場合、ブレー
キ、ばね、緩衝部材などのようなその他の機械的な構成
要素が必要になることもない。これによって機械的な構
造経費は大幅に減少し機能確実性も著しく改善される。

［実施態様］ 本発明の有利な構成手段によれば、油圧式のピストン−
シリンダユニットは油圧式サーボ制御装置として構成さ
れている。サーボ制御によって、ウォームの軸方向運動
のために予め規定可能な運動特性が得られる。

殊に有利には、油圧式のピストン−シリンダユニットの
ピストンの位置の実際値と目標値との比較によってサー
ボ制御装置は前記ピストンのフィードバック制御を行な
う。

［実施例］ 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図に示したマニピュレータ１は被鍛造材２を鍛造順
序に相応して軸方向に移動させると共に周方向にも回転
させる。その場合の回転は、マニピュレータケーシング
４内に軸支された中心回転軸３を介して行なわれる。回
転モーメントつまりトルクは、前記中心回転軸３と固着
結合されたハブ５を介して導入される。中心回転軸４の
自由前端部では、半径方向に張出した鍔６に所定数のト
ングレバー７が配置されており、各トングレバーは夫々
ピン８を中心として旋回可能に支承されており、かつ各
自由端部には被鍛造材２と係合するトングジョー９を保
持している。制御は鍛造順序に基づくシーケンス制御で
ある。

マニピュレータ１の中心回転軸３を回転駆動するために
は、予め設定可能な回転数で定常回転するモータが使用
される。該モータはウォームギヤ11を介してマニピュレ
ータ１の中心回転軸３に作用する。ウォームギヤ11はウ
ォーム歯車12とウォーム13とから成っている。ウォーム
歯車12はマニピュレータの中心回転軸３と相対回動不能
に結合されている。ウォーム歯車12と噛み合っているウ
ォーム13は、第２図から判るように、軸方向にシフト可
能に支承されている。回転駆動力はウォーム13を介して
マニピュレータの中心回転軸３に伝達される。ウォーム
用の駆動モータとしての調速モータ14は伝動部材例えば
歯付きベルト15を介してベルトプリー16を駆動し、該ベ
ルトプリーによつてウォーム13は回転する。

ウォーム13は軸方向シフト可能に軸支されている。ウォ
ーム13の一方の軸端部18は、回転可能に軸受されたスリ
ーブ19にスプラインを介して係合しており、該スリーブ
はベルトプリー16と固着結合されている。軸方向シフト
可能なウォーム13の他方の軸端部20には油圧式のピスト
ン−シリンダユニット22が配置されている。架台壁23な
どに定置支承されたシリンダ24内ではピストン25が油圧
によってシフト可能であり、該ピストン25は、該ピスト
ンに付設された円筒付設部25aと軸受レース26とを介し
てウォーム13の他方の軸端部20に軸方向では固定的に結
合されており、その場合ウォーム13の両方の軸端部18及
び20は支障なく回転可能にかつ同時に軸方向にも移動可
能に軸支されている。

油圧式のピストン−シリンダユニット22は有利な実施態
様ではサーボ制御装置28として構成されているので、該
サーボ制御装置28によって、ウォーム13の軸方向運動の
ために予め設定可能な運動特性を発生させることが可能
である。なお以下に説明するように、ピストン25の実際
位置と目標位置との比較に基づいて電気的な制御装置か
ら制御値がフィードバックされるところのサーボ制御装
置は、被鍛造材に対する鍛造機プランジャラムの接圧段
階つまり本来の鍛造工程に達する以前にマニピュレータ
１の中心回転軸３を静止させるようにウォーム13の軸方
向移動を制御することができる。

この場合、更に回転駆動されるウォーム13のウォーム軸
は、その回転中にピストン−シリンダユニット22によっ
て相応の定速度で実線矢印29の方向にシフトされるの
で、ウォーム13の歯はウォーム歯車12の歯から離脱し、
従って回転駆動装置14〜18の定常運転にも拘らず、ウォ
ーム歯車12ひいてはマニピュレータ１の中心回転軸３は
静止することになる。ウォーム歯車12の失われた回転角
度つまり回転角度の遅れ分は前記鍛造機プランジャラム
の接圧段階の終了後に再び補償されねばならない。つま
り軸方向にシフト可能なウォーム13のウォーム軸は破線
矢印30の方向にセットバックされねばならない。このセ
ットバックの距離値は、前記ピストン25の位置の実際値
と設定された目標値との比較によって決定され、これ
は、後述の移動距離測定系37を介して行なうことができ
る。このセットバックによって中心回転軸３は付加的に
加速されて定常駆動速度にされるので、発生した遅れ分
は次の作業サイクルまでに取り戻される。ウォーム13の
ウォーム軸の軸方向シフトに対して付加的に作用する重
畳式駆動装置として構成されたプログラミング可能な制
御装置による能動的な干渉が、回転可能なウォーム軸の
軸方向運動に重畳される。今や単純な手段によって鍛造
機は種々異なったストローク回数で稼働することがで
き、この場合マニピュレータの中心回転軸の静止時間
は、鍛造機プランジャラムによる接圧時間に相応して予
め設定されて、該接圧時間に適合させられる。本発明の
マニピュレータ１に設けた構成要素以外の機械的な構成
要素例えばブレーキ、ばね、緩衝部材などの必要はなく
なる。これによって機械的構成のために必要とする所要
構造経費は著しく低減し、ひいては装置全体の機能確実
性も著しく向上する。

次に第３図に基づいてサーボ制御装置の１実施例を説明
する。ピストン−シリンダユニット22は油圧式サーボ制
御装置28によって制御される。回転目標値は、最小出力
で、例えばステップモータ31によって入力され、該ステ
ップモータは伝動部材例えば歯付きベルト32及びベルト
プリー33によって駆動されかつ油圧式サーボ制御装置28
のスピンドル−ナット機構34に作用するので、これによ
って、前記ベルトプリー33に直結された油圧式サーボ制
御装置28の入力軸の回転運動は直線的な並進運動に変換
させて、油圧式サーボ制御装置28の制御弁35は、ピスト
ン25の所期の運動方向とは逆方向に相対運動することに
よって開弁されることになる。この場合、ねじスピンド
ル36とピストン25とを相対回動不能に固着結合したこと
によって制御弁35は、並進運動可能にピストン25と直結
されているので、ピストン25の実際位置は、力の流れの
閉じた「機械的な制御回路」を介して弁35に対して作用
し、従ってピストン25が規定の目標位置に達すると、制
御弁35は再び閉弁される。ピストン位置のチェックのた
めにピストン25の位置の実際値は、別個の移動距離測定
系37を介して検出され、かつ、電気的な制御装置におい
て設定目標値と比較される。

【図面の簡単な説明】

第１図は被鍛造材を周方向に回転させつつ軸方向に動か
すためのマニピュレータの実施例の概略縦断面図、第２
図は一部分を側面図で示した第１図のII−II線に沿った
ウォームギヤの概略断面図、第３図はウォームの軸方向
運動を制御するための油圧式サーボ制御装置の１実施例
の構成原理図である。 ［符号の説明］ １……マニピュレータ、２……被鍛造材、３……中心回
転軸、４……マニピュレータケーシング、５……ハブ、
６……鍔、７……トングレバー、８……ピン、９……ト
ングジョー、11……ウォームギヤ、12……ウォーム歯
車、13……ウォーム、14……駆動モータとしての調速モ
ータ、15……歯付きベルト、16……ベルトプリー、18…
…ウォームの一方の軸端部、19……スリーブ、20……ウ
ォームの他方の軸端部、22……油圧式サーボ制御装置と
して構成されたピストン−シリンダユニット、23……架
台壁、24……シリンダ、25……ピストン、25a……円筒
付設部、26……軸受レース、28……油圧式サーボ制御装
置、29……ウォーム軸のシフト方向を示す実線矢印、30
……ウォーム軸のセットバック方向を示す破線矢印、31
……ステップモータ、32……歯付きベルト、33……ベル
トプリー、34……スピンドル−ナット機構、35……制御
弁、36……ねじスピンドル、37……移動距離測定系

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被鍛造材（２）に対して半径方向に作用す
   る複数のプランジャラムを備えたマルチプランジャラム
   型の鍛造機で使用され、把持した被鍛造材（２）を鍛造
   順序に従って周方向に回転させるために予め選定された
   定速度で回転するモータ（14）によって回転駆動される
   マニピュレータであって、前記モータ（14）がウォーム
   ギヤ（12,13）を介してマニピュレータ（１）の中心回
   転軸（３）に作用しており、しかも該中心回転軸の回転
   運動が、被鍛造材（２）に対する前記プランジャラムの
   接圧段階前に静止させられかつ該接圧段階中にも静止状
   態に維持され、かつ、前記ウォームギヤ（11）のウォー
   ム（13）が軸方向にシフト可能に支承されている形式の
   ものにおいて、軸方向に働く制御可能な重畳式駆動装置
   （28）がウォームギヤ（11）のウォーム（13）に対して
   作用していることを特徴とする、鍛造機用のマニピュレ
   ータ。
2. 【請求項２】ウォーム（13）のウォーム軸の自由端部に
   油圧式のピストン−シリンダユニット（22）が配置され
   ており、該ピストン−シリンダユニット（22）の一方の
   構成部分（25）が、軸方向にシフト可能な前記ウォーム
   軸と相対位置を不動に連結されており、また前記ピスト
   ン−シリンダユニット（23）の他方の構成部分（24）が
   定置に配置されている、請求項１記載のマニピュレー
   タ。
3. 【請求項３】油圧式のピストン−シリンダユニット（2
   2）がサーボ制御装置（28）として構成されており、該
   サーボ制御装置（28）が、ウォーム（13）の軸方向運動
   のために予め特定した運動特性を発生させるように構成
   されている、請求項１又は２記載のマニピュレータ。
4. 【請求項４】油圧式のピストン−シリンダユニット（2
   2）のピストン（25）の位置の実際値と目標値との比較
   によってサーボ制御装置（28）が前記ピストンのフィー
   ドバック制御を行なう、請求項１から３までのいずれか
   １項記載のマニピュレータ。