在冲床等冲压机械中，使冲压模进退的冲压驱动源，一般为通过 旋转式电动机使飞轮旋转、并利用其惯性获得冲压驱动力的装置，或 使用液压缸的装置。由于使用飞轮的装置，不能使冲程途中的压头 (ram)速度为可变，所以提出一种装置，通过放弃飞轮而使用伺服电 动机，使冲程途中的冲头(punch)速度为可变，从而实现降低噪音和提 高加工品质。
在将伺服电动机作为冲压驱动源的情况下，有时难以直接获得冲 裁所需的力。因此，提出使用肘式机构等增力机构的装置(例如专利 文件1)。此外，还尝试将直线电动机用作冲压驱动源的装置。当在冲 头的驱动中使用直线电动机时，与使用旋转式电动机的装置不同，不 需要将旋转变换为直线运动的机构，所以可以成为部件个数少的简单 构成。
专利文献1：日本特开平8-103897号公报
在冲床等的冲压加工中，从需要较大冲压吨数的加工到以较小冲 压吨数即可的加工，一般要求通过同一机械进行。在以较小冲压吨数 即可的加工的情况下，一般也要求高速加工。使用同一冲压机构整体 来实施所有的加工，与高速性、效率及节能相违背。
因此，考虑设置第2冲压驱动源，在高速加工时使用第2冲压驱 动源。但是，在使用增力机构的情况下，当将第2冲压驱动源连结在 增力机构的输入侧时，由于在使用第2冲压驱动源时也通过增力机 构，所以动力传递效率较差。此外，由于由肘式机构等构成的增力机 构的输出侧进行直线往复动作，所以由伺服电动机等构成的第2冲压 驱动源的输出的连结较难。

本发明的目的在于，提供一种搭载直线电动机的冲压机械，利用 增力机构并通过输出较小的冲压驱动源可进行大冲压吨数的加工，并 且在小冲压吨数的加工的情况下，可高效率地进行高速加工。本发明 其他的目的在于，使冲压驱动系统的整体为简单的构成。本发明又一 其他的目的在于，可通过简单的构成来进行直线电动机的输出轴和增 力机构的输出部的连结状态、与连结解除状态的切换。本发明又一其 他的目的在于，利用多个单位直线电动机来实现输出提高，并通过该 多个单位直线电动机来获得平衡性良好的直线输出。本发明又一其他 的目的在于，可使各单位直线电动机成为紧凑且高效率的装置，并且 可通过简单的构成进行单位直线电动机的组合。本发明又一其他的目 的在于，对于要求大冲压吨数的加工和要求以小冲压吨数高速动作的 加工，实现适当地驱动两直线电动机从而可进行高效率运行的控制。
本发明的搭载直线电动机的冲压机械，具有：增力机构，输出部 进行直线往复动作；第1冲压驱动源，输出轴连结于该增力机构的输 入部；直线电动机，输出轴进退驱动冲压模具，且作为第2冲压驱动 源；以及，连结切换机构，将该直线电动机的输出轴与上述增力机构 的输出部可解除连结地相互连结。
根据该构成，通过使连结切换机构为连结状态并驱动第1冲压驱 动源，第1冲压驱动源的驱动力可通过增力机构传递到冲压模具。如 此，由于使用增力机构，所以可进行大冲压吨数的冲压加工。此时， 成为第2冲压驱动源的直线电动机可以为驱动状态、也可以为非驱动 状态。当使第2冲压驱动源为驱动状态时，可获得将第1及第2冲压 驱动源的驱动力合成的大推力。由于第2冲压驱动源为直线电动机， 所以输出部能够以简单的构成与进行直线往复动作的增力机构的输 出部进行连结。如果使连结切换机构为连结解除状态并驱动作为第2 冲压驱动源的直线电动机，则仅通过该直线电动机的驱动即可进行冲 压加工。因此，通过该直线电动机使用具有适当的电动机输出的电动 机，可高效率地进行高速的冲压加工。并且，此时，由于作为第2冲 压驱动源的直线电动机通过连结切换机构与增力机构分离，所以增力 机构或第1冲压驱动源不成为阻力，可使冲压模具高效率地动作。
上述增力机构也可以为联杆机构。在联杆机构形式的增力机构 中，存在多种输出部进行直线往复动作的增力机构，例如可以采用肘 式机构等。
在本发明中，上述第1冲压驱动源也可以为直线电动机。当使用 直线电动机时，不通过旋转·直线的动作变换机构，即可将电动机输 出传递到输出部进行直线往复动作的增力机构，可使冲压驱动系统的 整体为简单的构成。
上述连结切换机构也可以由如下装置构成：结合部件，可自由插 拔地插入分别设在上述直线电动机的输出轴及上述增力机构的输出 部的孔；以及，插拔驱动源，进行该结合部件的插拔动作。如此，当 成为使结合部件插拔的构成时，可以以简单的构成进行上述直线电动 机的输出轴和上述增力机构的输出部的连结状态、与连结解除状态的 切换。
在本发明中，成为上述第2冲压驱动源的直线电动机，也可以为 在上述增力机构的进行直线往复动作的输出部的周围配置多个单位 直线电动机的单位直线电动机集合体。通过使直线电动机为单位直线 电动机集合体，可以将各个单位直线电动机的输出作为多个量的输出 从而获得较大的输出。由于多个单位直线电动机配置在增力机构的进 行直线往复动作的输出部的周围，所以虽然设置多个单位直线电动 机，但可获得平衡性良好的直线输出，并且可紧凑地构成。
作为第1冲压驱动源的直线电动机也可以将多个单位直线电动 机并列地配置。直线电动机一般使用磁性强的永久磁铁，但通过1个 直线电动机来获得较大的推力，存在磁铁大小的制造极限及供给电力 的制约等，制造较困难。通过使其为多个单位直线电动机的集合体， 可以简单地获得大输出的直线电动机。
在使直线电动机为单位直线电动机的集合体的情况下，上述单位 直线电动机也可以为圆筒形直线电动机，该圆筒形直线电动机具有： 由在轴向上交替地具有N极和S极的永久磁铁构成的轴部件；和该 轴部件可在内部相对地自由移动的线圈单元。由于圆筒形直线电动机 为，线圈单元位于磁铁部件的周围，所以可高效利用磁场，并成为紧 凑且高效率的直线电动机。
在本发明中，也可以设置连结状态·使用电动机选择控制单元， 来进行如下控制：当所需冲压吨数为小于设定冲压吨数时，使上述连 结切换机构为连结解除状态，并仅驱动作为第2冲压驱动源的直线电 动机；当所需冲压吨数为设定冲压吨数以上时，使上述连结切换机构 为连结状态，并驱动第1冲压驱动源使其与第2冲压驱动源一起动作。 如此，在设置连结状态·使用电动机选择控制单元并进行根据所需冲 压吨数的两直线电动机的连结及驱动控制的情况下，对于要求大冲压 吨数的加工和要求以小冲压吨数高速动作的加工，可适当地选择驱动 两直线电动机并进行高效率的运行。
本发明的搭载直线电动机的冲压机械，具有：增力机构，输出部 进行直线往复动作；第1中压驱动源，输出轴连结于该增力机构的输 入部；直线电动机，作为输出轴进退驱动冲压模具的第2冲压驱动源； 以及，连结切换机构，将该直线电动机的输出轴与上述增力机构的输 出部可解除连结地相互连结，因此，使用增力机构并通过较小输出的 冲压驱动源可进行大冲压吨数的加工，并且在小冲压吨数的加工的情 况下，可高效率地进行高速加工。在上述增力机构为联杆机构的情况 下，可使增力机构为简单的构成。在第1冲压驱动源为直线电动机的 情况下，可使冲压驱动系统的整体为简单的构成。在上述连结切换机 构由自由插拔地插入分别设置于上述直线电动机的输出轴及上述增 力机构的输出部的孔的接合部件、和进行该结合部件的插拔动作的插 拔驱动源构成的情况下，可以以简单的构成进行直线电动机的输出轴 和增力机构的输出部的连结状态、与连结解除状态的切换。在作为第 2冲压驱动源的直线电动机，为在上述增力机构的进行直线往复动作 的输出部的周围配置多个单位直线电动机的单位直线电动机集合体 的情况下，可使用多个单位直线电动机并实现输出提高，并且通过该 多个单位直线电动机可获得平衡性良好的直线输出，并且可以紧凑地 配置。在上述单位直线电动机为圆筒形直线电动机的情况下，可使各 单位直线电动机为紧凑且高效率，并且单位直线电动机的组合可以以 简单的构成进行，所述圆筒形直线电动机具有：由在轴向上交替地具 有N极和S极的永久磁铁构成的轴部件；以及，该轴部件在内部相 对地自由移动的线圈单元。
在本发明中，设置了连结状态·使用电动机选择控制单元，来进 行如下控制：在所需冲压吨数为小于设定冲压吨数时，使上述连结切 换机构为连结解除状态，并仅驱动作为第2冲压驱动源的直线电动 机；在所需冲压吨数为设定冲压吨数以上时，使上述连结切换机构为 连结状态，并驱动第1冲压驱动源使其与第2驱动源一起动作，在设 置了该连结状态·使用电动机选择控制单元的情况下，对于要求大冲 压吨数的加工和要求以小冲压吨数高速动作的加工，可适当地驱动两 个直线电动机并进行高效率的运行。
附图说明
图1是将本发明的第1实施方式的搭载直线电动机的冲压机械的 侧视图及其控制系统的框图组合表示的说明图。
图2是表示该冲压机械的第1直线电动机、增力机构和第2直线 电动机的关系的平面图。
图3是表示该冲压机械的第1直线电动机和增力机构的关系的平 面图。
图4是表示该冲压机械的增力机构、第2直线电动机和连结切换 机构的关系的剖面正视图。
图5是表示该第2直线电动机的单位直线电动机的放大剖视图。
图6是该第1直线电动机的概略立体图。
图7是表示本发明其他实施方式的搭载直线电动机的冲压机械 的第1冲压驱动源、增力机构和第2直线电动机的关系的平面图。
图8是表示该冲压机械的第1冲压驱动源和增力机构的关系的平 面图。

根据图1至图6来说明本发明的第1实施方式。该搭载直线电动 机的冲压机械由冲床构成，在冲压机机身1上设置有上下一对模具支 持体2、3、工件进给机构4以及冲压驱动机构5。
模具支持体2、3由同心设置的上下转台构成，并分别在圆周方 向的多个位置搭载有冲头侧的冲压模具6、和冲模侧的冲压模具7。 该冲压模具6、7通过模具支持体2、3的旋转被向规定的冲压加工轴 中心P分度。
工件进给机构4为，通过工件夹具8把持板材工件W的缘部， 并使工件W在工作台9上向前后左右移动。
冲压驱动机构5具有：作为第1冲压驱动源的第1直线电动机11； 输出部进行直线往复动作的增力机构10；和作为第2冲压驱动源的 第2直线电动机12。第1直线电动机11的输出轴横向设置，第2直 线电动机12的输出轴纵向设置。增力机构10的输入部连结第1直线 电动机11的输出轴，增力机构10的输出部与第2直线电动机12的 输出轴，通过连结切换机构13可解除连结地相互连结。第2直线电 动机12的输出轴连结压头14，通过压头14，冲头侧的冲压模具6被 赋予用于冲压加工的下降动作。冲压模具6可以通过弹簧部件(未图 示)进行上升复位，也可以由压头14强制上拉。
如图2、图3所示，增力机构10由肘式联杆机构构成，将短的 上侧联杆10a和长的下侧联杆10b通过销16自由弯曲地连结，并通 过连结于上述销16的、作为输入部的输入杆17的进退而被弯曲驱动。 上侧联杆10a通过销19自由转动地连结在支持台18上，支持台18 设置在冲压机机身1上。下侧联杆10b通过销21自由转动地连结到 下端作为输出部的自由升降的输出部轴20上。
第2直线电动机12如图2所示，为在规定的中心P的周围的圆 周上配置多个单位直线电动机15的单位直线电动机集合体。在图示 的例子中，由2个单位直线电动机15构成1个直线电动机12，但单 位直线电动机15的个数也可以为3个以上。上述规定的中心P为增 力机构10的输出部轴20的中心，并且成为冲压加工轴中心。
各个单位直线电动机15为圆筒形直线电动机，该圆筒形直线电 动机如图5所示，包括：由N极与S极交替排列的永久磁铁构成的 轴部件23；和线圈单元24，该轴部件23在其内部相对地在轴向自由 移动。线圈单元24构成为，将包围轴部件23周围的多个线圈25在 圆筒状的单位直线电动机壳27内沿轴向排列。线圈单元24成为定子， 轴部件23成为作为单位直线电动机15的移动体的输出轴。轴部件 23由1根圆棒状的部件构成，但也可以是将多个永久磁铁沿轴向排 列而成。
各单位直线电动机15的线圈单元24为，单位直线电动机壳27 通过整体电动机框架31而相互固定，并构成直线电动机12的电动机 定子。另外，也可以不设置独立的单位直线电动机壳27，而在共同 的一个整体电动机框架31上，设置各个单位直线电动机15的线圈单 元24的线圈25。
各单位直线电动机15的轴部件23的两端，通过上下的输出轴连 结框架32、33相互连结，在下侧的输出轴连结框架33的中心设置有 直线电动机12的输出轴34(图2、图4)。
在图2中，第1直线电动机11与第2直线电动机12相同，由在 规定的轴心周围的圆周上配置多个单位直线电动机15的单位直线电 动机集合体构成(参照图6)。第1直线电动机11的单位直线电动机15 的个数被设定为与第2直线电动机12相同或比其多，在图示的例子 中为6个。第1直线电动机11的单位直线电动机15的构成，与图5 中的上述第2直线电动机12的单位直线电动机15相比，除了输出变 大、且外形为大型之外其他相同，对应部分赋予同一符号并省略其说 明。另外，也可以使第1和第2直线电动机11、12的单位直线电动 机15为相同大小、相同输出的规格。
第1直线电动机11的各单位直线电动机15的线圈单元24为， 单位直线电动机壳27通过整体电动机框架26相互固定，并构成直线 电动机11的电动机定子。第1直线电动机11的各单位直线电动机 15的轴部件23的两端，通过前后两侧的输出轴连结框架28、29相 互连结，在前侧的输出轴连结框架28的中心设置有直线电动机12的 输出轴30。
在该第1直线电动机11的输出轴30上，通过销22自由转动地 连结有增力机构10的输入杆17的输入侧端。
增力机构10的输出部轴20，通过衬套或直动滚动轴承等导向机 构(未图示)，仅升降自由地支持在冲压机机身1或第2直线电动机12 的整体电动机框架31上。另一方面，如图2、图4所示，在第2直 线电动机12的输出轴34上设置有向上方延伸的被连结轴37，其与 增力机构10的输出部轴20的空心轴部分自由滑动地嵌合。
如图4所示，在输出部轴20和被连结轴37的嵌合部分，设置有 结合轴38通过两者并自由插拔地嵌合的结合孔39、40。该结合轴38 通过插拔驱动源41，可相对于第2直线电动机12侧的被连结轴37 的结合孔40进行插拔，该插拔驱动源41通过安装部件46设置在输 出部轴20上。由这些插拔驱动源41、结合轴38、结合孔39、40和 被连结轴37构成上述连结切换机构13。插拔驱动源41由电磁螺线 管或缸装置等构成。
如图2所示，第2直线电动机12的输出轴34通过销48自由摇 动地连结于压头14。压头14与设置在冲压机机身1上的压头导向装 置42自由升降地嵌合。在压头14的下部，沿与冲压加工轴中心P正 交的方向自由移动地设置有锤(striker)43，通过位移驱动源44可变更 撞击器相对于压头14的中心的位置。通过该撞击器43，来下压驱动 冲头侧的压力模具6。
另外，如图2所示，在模具6具有多个自由升降的独立模具6a 的情况下，撞击器43被设置为可选择地驱动独立模具6a。在冲压模 具6不具有上述那样的独立模具6a的情况下，不设计撞击器43，而 通过压头14直接驱动冲压模具6。
在图1中，对控制系统进行说明。控制装置50为对该搭载直线 电动机的冲压机械的整体进行控制的装置，由计算机式的数字控制装 置及可编程序控制器构成。该控制装置50通过运算控制部(未图示) 执行加工程序(未图示)来控制搭载直线电动机的冲压机械，向模具支 持体2、3的分度驱动源(未图示)、工件进给机构4的各轴的进给驱 动源、冲压驱动机构5的第1、第2直线电动机11、12、和连结切换 机构13等输出控制指令。在该控制装置50中设置有连结状态·使用 电动机选择控制单元51及单位直线电动机选择控制单元52。
连结状态·使用电动机选择控制单元51进行如下控制：当所需 冲压吨数小于设定冲压吨数时，使连结切换机构13为连结解除状态， 并仅驱动第2直线电动机12；当所需冲压吨数为设定冲压吨数以上 时，使连结切换机构13为连结状态，并驱动第1直线电动机11及第 2直线电动机12双方。这时，例如，同步驱动第1直线电动机和第2 直线电动机。在连结状态·使用电动机选择控制单元51中，所需冲 压吨数例如根据加工程序中所记载的值来识别，或者根据由加工程序 指定的使用冲压模具并通过规定的运算来获得。
单位直线电动机选择控制单元52为如下地进行控制的单元，即 对于第1或第2直线电动机11、12，选择地驱动多个单位直线电动 机15中的一部分单位直线电动机15。更具体地说，在本例中，进行 如下控制：仅驱动第1直线电动机11的单位直线电动机15中、例如 相互处于等距配置位置的3个或2个单位直线电动机15。
对上述构成的动作进行说明。在进行大冲压吨数的加工的情况 下，使连结切换机构13成为其结合轴38通过两结合孔39、40地嵌 合的结合状态，并驱动第1和第2直线电动机11、12双方。由此， 可通过第1和第2直线电动机11、12双方的驱动的大推力，使压头 14升降并进行冲压加工。也可以不赋予第2直线电动机12驱动电流， 而仅驱动第1直线电动机11进行冲压加工。由于第1直线电动机11 的驱动通过增力机构10被增力，所以即使第1直线电动机11的电动 机输出有限，也可以进行大冲压吨数的冲压加工。
在进行小冲压吨数的加工的情况下，使连结切换机构13成为其 结合轴38从结合孔40拔出的非结合状态，并仅驱动第2直线电动机 12。由此，可仅通过小输出的第2直线电动机12来进行冲压加工， 并可使压头14高速升降并进行加工。此时，由于第2直线电动机12 为增力机构10与输出轴34分离，所以增力机构10或第1直线电动 机11的可动部分不构成对第2直线电动机12的驱动的阻力、或惯性 赋予的要因。因此，可进行高效率的加工。
此外，在能够进行更小吨数的加工的情况下，仅驱动第2直线电 动机12的一部分的单位直线电动机15即可。如图示的例子那样，在 第2直线电动机12的单位直线电动机15的个数为2个的情况下，优 选驱动双方，但在单位直线电动机15为4个以上的情况下，通过选 择地驱动单位直线电动机15，可节省消耗的能量。即使在第1直线 电动机11的驱动中，也可以仅驱动其一部分的单位直线电动机15并 进行冲压加工。
上述连结切换机构13的连结状态和连结解除状态的选择，可以 对1个工件W的每次加工或每批量进行变更，或者也可以在1个工 件W的加工途中进行变更。
该构成的搭载直线电动机的冲压机械，由于使用增力机构10， 所以可进行大冲压吨数的冲压加工。由于第2冲压驱动源为直线电动 机12，所以与使用旋转式电动机的驱动源不同，不需要将旋转变换 为直线运动的机构，并且与输出部轴20进行直线往复动作的增力机 构10的输出部轴20，能够以简单的构成进行连结。此外，设置第1 直线电动机11和第2直线电动机12，并具有连结切换机构13，该连 结切换装置13将对第1直线电动机11的输出进行增力的增力机构 10的输出部轴20、与第2直线电动机12可解除连结地连结，所以可 产生对于冲压吨数最佳的无超过或不足的推力，并且从需要大冲压吨 数的加工到以小冲压吨数的高速加工为止，可通过1台搭载直线电动 机的冲压机械高效地进行。
由于使第1、第2直线电动机11、12为单位直线电动机15的集 合体，所以可将各个单位直线电动机15的输出作为多个量的输出而 获得大的输出。此外，第2直线电动机12的多个单位直线电动机15， 由于配置在增力机构10的输出部轴20的周围，所以虽然配置多个单 位直线电动机15，但可获得平衡性良好的直线输出。由于第2直线 电动机12的单位直线电动机15的个数与第1直线电动机11相同或 比其少，所以在仅通过第2直线电动机12进行加工时，可以高效地 获得小冲压吨数的推力。
在设置连结状态·使用电动机选择控制单元51、并进行对应于 所需冲压吨数的两个直线电动机11、12的连结及驱动的控制的情况 下，对于要求大冲压吨数的加工、和要求以小冲压吨数高速动作的加 工，可适当地驱动两直线电动机11、12并进行高效的运行。此外， 在设置单位直线电动机选择控制单元52、并对第1或第2直线电动 机11、12选择地驱动多个单位直线电动机15中的一部分单位直线电 动机15的情况下，通过仅驱动一部分单位直线电动机15，可进行对 应于冲压吨数的能量效率高的加工。
图7、图8表示本发明的其他的实施方式。该实施方式为，在根 据图1至图6进行了说明的第1实施方式中，对第1冲压驱动源设置 伺服电动机61来代替第1直线电动机11。伺服电动机61的旋转输 出通过曲柄机构62变换为进退杆63的直线往复动作，并传递给增力 机构10的输入杆17。进退杆63为，通过导向装置67在水平方向自 由进退地设置在冲压机机身1上，其前端通过销22自由转动地连结 在增力机构10的输入杆17上。曲柄机构62为，连结棒65的一端通 过销66连结在安装在伺服电动机61的输出轴上的圆板状的曲轴64 的偏心位置上，连结棒65的另一端通过销67连结在上述进退杆63 上。该实施方式中的其他的构成与第1实施方式相同，所以对对应部 分赋予同一符号并省略重复的说明。
这样，在使用伺服电动机61作为第1冲压驱动源的情况下，也 可获得与第1实施方式相同的各优点，即通过使用增力机构10，也 可与伺服电动机61的输出成比例地进行大冲压吨数的加工，并且， 在小冲压吨数的加工的情况下，仅驱动作为第2冲压驱动源的第2直 线电动机12，可高效地进行高速加工等。
另外，在上述实施方式中，对使用于冲床的情况进行了说明，但 本发明也可适用于一般的压力机械，例如，也可以适用于弯扳机等。