JP2007275904A - クランクプレス - Google Patents

Abstract

【課題】プレス構造がコンパクトになるクランクプレスを提供する。
【解決手段】クランク軸１０の回転運動をコネクティングロッド２０を介してスライド３０の上下運動に変換するクランクプレスであって、スライド３０を吊上げておくバランスシリンダ４０と、吊上げられた状態で互いに摺接するコネクティングロッド２０の小頭部２４とスライド３０の底部３１とを備えており、小頭部２４は側面視で半円筒状凸部に形成され、底部３１の上面には側面視で半円筒状の受圧部３２が形成されている。小頭部２４の外周面とスライド３０の受圧部３２の外表面との面接触で、加圧力を伝達するので、加圧力が大きくても面圧を下げることができ、コネクティングロッド２０やスライド３０を小形化できる。また、リストピンを用いる必要がないので、大幅なコンパクト化が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、クランクプレスに関する。さらに詳しくは、クランク軸の回転運動をコネクティングロッドを介してスライドの上下運動に変換するクランクプレスに関する。

従来よりクランクプレスは、クランク軸の回転をコネクティングロッドを介してスライドに伝え、スライドを上下運動させるようになっている。さらに具体的には、クランク軸の偏心部にコネクティングロッドの大頭部を連結し、このコネクティングロッドの小頭部をリストピンを介してスライドに連結している（非特許文献１参照）。

上記の構造では、リストピンに加圧時の非常に大きなせん断力が働くことから、リストピンの直径を太くし、それを通す軸受をかなり大形化する必要があり、プレス全高や全幅も大形化する要因となっていた。

そこで、プレス全高を低くするため、コネクティングロッドを偏心スリーブ形とする従来例が提案された（特許文献１，２参照）。これらの従来例は、クランクピンの偏心部のまわりに偏心スリーブを外挿し、その偏心スリーブのまわりにスライドを外挿したものである。

しかし、上記従来例では、スライドストロークが従来のプレスの約半分程度に削減可能な場合にはそのコンパクト性が発揮できるが、従来並みのストロークが必要な場合には偏心スリーブ外径が非常に大きくなるためコンパクトな設計を行うことが困難となる。

「知りたいプレス機械改訂版」２８頁 2001年10月1日 ２版発行 （株）ジャパンマシニスト社 特公昭５０−２９１９２号 実公平２−１６８７５号

本発明は上記事情に鑑み、プレス構造がコンパクトになるクランクプレスを提供することを目的とする。

第１発明のクランクプレスは、クランク軸の回転運動をコネクティングロッドを介してスライドの上下運動に変換するクランクプレスであって、前記スライドを吊上げておくバランスシリンダと、吊上げられた状態で互いに摺接する前記コネクティングロッドの小頭部と前記スライドの受圧部とを備えており、前記小頭部は側面視で半円筒状凸部に形成され、前記受圧部は側面視で半円筒状凹部に形成されていることを特徴とする。
第２発明のクランクプレスは、第１発明において、前記コネクティングロッドを貫通した連結ピンが前記スライドに設けた軸受部で支持されており、前記連結ピンの外周と前記軸受部の内周との間に全周隙間が形成されていることを特徴とする。
第３発明のクランクプレスは、第１発明において、前記バランスシリンダが、前記小頭部と前記受圧部との間の隙間、前記大頭部と前記偏心スリーブおよび前記クランク軸の偏心部との間の下部の隙間、前記クランク軸の両端の軸部と前記サイドフレーム側の軸受との間の上部の隙間を、それぞれ無くすように、前記スライド前記コネクティングロッドおよび前記クランク軸を吊上げる油圧シリンダであることを特徴とする。
第４発明のクランクプレスは、第１発明において、前記スライドが、その底部の両側部で上方に立上って、その上端部が前記クランク軸よりも高い一対の立上部を有し、該一対の立上部の上端部同士がタイロッドで結合されていることを特徴とする。
第５発明のクランクプレスは、第１発明において、前記コネクティングロッドの大頭部の外周と前記クランク軸のエキセン部の内周との間に、シャットハイト変更用の偏心スリーブが挿入されていることを特徴とする。

第１発明によれば、コネクティングロッドの小頭部の外周面とスライドの受圧部の外表面との面接触で、加圧力を伝達するので、加圧力が大きくても面圧を下げることができ、コネクティングロッドの小頭部やスライドの受圧部を小形化できる。また、リストピンを用いる必要がないので、この点からも小形化ができる。よって、プレスの全高を低くでき、大幅なコンパクト化が可能となる。
第２発明によれば、コネクティングロッドとスライド間の連結ピンが、軸受部の内周に接触してないので、加圧時にせん断力が加わらない。このため、連結ピンも軸受部も小形化できるので、この点からプレスをよりコンパクトにできる。
第３発明によれば、スライドの運動中は、コネクティングロッドの小頭部とスライドの受圧部が接触し、コネクティングロッドの大頭部と偏心スリーブおよびクランク軸の偏心部との隙間も、クランク軸の軸部とサイドフレーム側の軸受との隙間も無い状態で互いに接触しているので、ガタツキの無い状態で円滑な上昇下降運動が可能である。また、スライドが下死点に達し加圧動作するときも接触状態のまま加圧反力を受けるので衝撃荷重がかからず、このため小頭部と受圧部の間、また大頭部と偏心スリーブおよび偏心部との間やクランク軸の軸部と軸受との間に変形が生ずるのを防止でき、騒音の発生やプレス精度の低下という不具合も生ずることがない。
第４発明によれば、スライドが一対の立上部を設けた形状によって中央部を空洞化して軽量化をすることができる。しかも立上部を有していることにより上下高さを高くでき、左右偏心に強い構造にできるので、鍛造精度を高くすることができる。
第５発明によれば、偏心スリーブを回転させることでシャットハイト調整ができるので、ウエッジ式シャットハイト調整装置に比べてシャットハイト調整装置をコンパクトに構成できる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るクランクプレスの断面側面図である。図２は同クランクプレスにおける図１のII−II線断面正面図である。図３は同クランクプレスにおける図２のIII−III線断面平面図である。

まず、本実施形態のクランクプレスの基本構造を説明する。
図１〜図３において、プレスフレームはベース２とこのベース２の左右２辺から立上がる２本のサイドフレーム３と、この２本のサイドフレーム３の上端部同士を連結する連結板４およびタイロッド５とから構成されている。また、２本のサイドフレーム３は、下部のベース２に対しても、タイロッドで連結されている。なお、プレスの基本構造は、２本のサイドフレーム３を用いる代わりに、４本のコラムを用いたものであってもよい。
前記ベース２の上面には、下ダイホルダ６が設けられ、この下ダイホルダ６で下金型Ｍ１を保持するようにしている。
そして、後述するスライド３０の下面には、スライドハードプレート７と上ダイホルダ８が取付けられ、その上ダイホルダ８で上金型Ｍ２を保持するようになっている。

１０はクランク軸で、両端の軸部１１と中央の偏心部１２とからなる。両端の軸部１１は、前記サイドフレーム３に固定された軸受１３で回転自在に支持されている。そして、偏心部１２には、コネクティングロッド２０を介して、スライド３０が連結されている。
このスライド３０は底部と、その前方と後方からに立上部が立上っている側面視で略Ｕ字状の部材であって、その４隅にはブロック５１が取付けられ、前記サイドフレーム３側のスライドガイド５２と摺接して、真直を保持して上下動するようになっている。

そして、前記スライド３０を上方に吊上げておくための吊上げシリンダ４０が４基設けられている。各吊上げシリンダ４０は油圧シリンダで構成され、そのシリンダボディ４１は前記サイドフレーム３側に連結され、ピストンロッド４２は前記スライド３０にブラケット４３を介して連結されている。
この吊上げシリンダ４０によって、前記スライド３０等が常時上方に吊上げ付勢されているが、その利点は後述する。

つぎに、本発明の特徴であるコネクティングロッド２０とスライド３０の詳細を図４および図５に基づき説明する。図４はコネクティングロッドまわりの拡大側面図である。図５はコネクティングロッドまわりの拡大断面正面図である。

前記コネクティングロッド２０は、大頭部２１と小頭部２４からなるが、小頭部２４は円筒の下半分の形状を有する部材であり、その上面が大頭部２１の下端に一体的に結合した形状となっている。
前記クランク軸１０の偏心部１２の外周には、偏心スリーブ１４が外挿されており、その外周にコネクティングロッド２０の前記大頭部２１が外挿されている。

前記大頭部２１は二つ割に構成されており、上半体２２と下半体２３とからなる。この上半体２２と下半体２３とはタイロッド２５で結合されている。上半体２２は幅が狭く偏心部１２の１／２〜１／３位であるが、下半体２３は幅が広く、ほぼ偏心部１２と同じ幅となっている。下半体２３の下部には前記小頭部２４がボルト２６で結合されている。この小頭部２４の円筒面はコネクティングロッド２０からスライド３０へ加圧力を伝える加圧面となっている。

前記スライド３０は、下端部に立方体状の底部３１を有し、その中央上面には半円筒状の凹部である受圧部３２が形成されている。この受圧部３２の内表面は前記コネクティングロッド２０の小頭部２４から加圧力を受ける受圧面となっている。そして、受圧部３２の内表面には、銅合金製などのブッシュ３３が設置され、前記小頭部２４との摩擦を軽減するようにしている。

前記スライド３０における底部３１の前方と後方の２辺からは、立上部３４が立上っており、それらの上端部同士は連結板３５を介して、タイロッド３６で強固に連結されている。したがって、スライド３０は側面視で略Ｕ字形となっている。なお、連結板３５と立上部３４の上端部との間にはキー３８が挿入され固定位置が不動に規制されている。
以上のように、前記連結板３５とタイロッド３６は、コネクティングロッド２０の上方を通っているので、スライド３０はコネクティングロッド２０を上下前後から囲った形状となっている。
なお、立上部３４の中央部は、窓３７が形成され、後述するシャットハイト調整装置の減速機付モータ１７が上下動可能に遊貫している。

前記偏心スリーブ１４は、クランク軸１０の偏心部１２の中心０_２に対し、若干偏心した中心をもつ公知のスリーブである。この偏心スリーブ１４の中央部外周にはギヤ１５が形成され、このギヤ１５にはウォーム１６が噛み合っている。このウォーム１６を回転させる減速機付モータ１７がコネクティングロッド２０の外周面に固定されている。なお、この減速機付モータ１７はスライド３０の窓３３を遊貫しているので、プレス動作中にスライド３０と干渉することはない。

前記小頭部２４と前記大頭部２１の下半体２３の合せ面には、この合せ面を貫いて連結ピン２７が通されている。この連結ピン２７の両端は、スライド３０に設けられた左右一対の軸受部３９で支持されている。ただし、この連結ピン２７は、スライド３０をコネクティングロッド２０に連結して、コネクティングロッド２０の動きに追随してスライド３０を上下動させる機能を果たせば足り、プレス稼動時の加圧力を受けるものではない。よって、その直径は小さくてよく、またプレス稼動中にせん断力を受けないように軸受部３９の内周との間の全周には隙間が形成されている。

前記バランスシリンダ４０は、（ａ）コネクティングロッド２０の小頭部２４とスライド３０の受圧部３２との間の隙間、（ｂ）コネクティングロッド２０の大頭部２１と偏心スリーブ１４およびクランク軸１０の偏心部１２との間の下部の隙間、（ｃ）クランク軸１０の両端の軸部１１とサイドフレーム３側の軸受１３との間の上部の隙間を、それぞれ無くすように、スライド３０、コネクティングロッド２０およびクランク軸１０を吊上げておくために設けられている。このように、スライド３０だけでなくコネクティングロッド２０やクランク軸１０も上方に吊上げると吊上げ重量が相当重くなるので、バランスシリンダ４０には、非圧縮性の圧力流体を用い、大きな出力が得られる油圧シリンダを用いている。

本実施形態のプレスにおいて、仮にバランスシリンダ４０を用いていないか、あるいは圧縮性の圧力流体を用いるエアーシリンダを用いた場合は、（ａ）小頭部２４と受圧部３２の間にガタが発生し、（ｂ）大頭部２１と偏心スリーブ１４の下部およびクランク軸１０の偏心部１２に下部との間に隙間が集積され、上部の隙間が無くなり、（ｃ）クランク軸１０の軸部１１とサイドフレーム３側の軸受１３との間の下部の隙間が無くなって上部に隙間が集積されることになる。
この状態で鍛造負荷がスライド下面から作用すると、前記（ａ）のガタは０となり、（ｂ）の隙間は上部に移転し、（ｃ）の隙間は下部に移転することになり、このような隙間の集積場所が負荷が作用する度に衝撃的に反転したり無くなったりすると、騒音や変形、プレス精度の低下が生じるという不具合が生ずる。

しかるに、本実施形態では、出力が大きく、負荷重量によって収縮しない油圧式のバランスシリンダ４０で重量バランスさせているので、スライド３０の運動中は、小頭部２４と受圧部３２との間の隙間、大頭部２１と偏心スリーブ１４およびクランク軸１０の偏心部１２との間の下部の隙間、クランク軸１０の両端の軸部とサイドフレーム３側の軸受との間の上部の隙間が、いずれも無い状態で互いに接触しているので、ガタツキの無い状態で円滑な上昇下降運動が可能である。また、スライド３０が下死点に達し加圧動作するときも接触状態のまま加圧反力を受けるので衝撃荷重がかからない。このため（ａ）小頭部２４と受圧部３２の間、（ｂ）大頭部２１と偏心スリーブ１４および偏心部１２との間、（ｃ）クランク軸１０の軸部１１と軸受１３との間に変形が生ずるのを防止でき、騒音の発生やプレス精度の低下という不具合も生ずることがない。

つぎに、図６に基づき本発明のプレス作用を説明する。図６は本発明のクランクプレスの作用説明図である。
まず、クランク軸１０が、軸部１１の回転中心０_１まわりに回転すると、偏心部１２の回転中心０_２は軸部１１の回転中心０_１より偏心しているので、偏心部１２は回転中心０_１まわりに公転する。このため、偏心部１２に外挿されているコネクティングロッド２０は、符号（１）→（２）→（３）→（４）の順で示すように位置を変化させるよう運動する。すなわち、コネクティングロッド２０が時計回りに９０°回転した状態（２）から180°回転した状態（３）と360°回転した状態（４）を経て再び（１）の状態となる。この（１）〜（４）で示す変位動作を連続して行うことにより、スライド３０が上下し、鍛造が行われる。
そして、スライド３０は前記吊上げシリンダ４０（図１参照）で常時上方に付勢されている状態で、コネクティングロッド２０の小頭部２４で下向きの加圧力を加えられると、前記上方付勢力に抗して押し下げられる。この運動を繰返すことにより、スライド３０は上下運動する。この場合の上下ストロークＬは、回転中心０_１，０_２の距離の２倍である。

図６において実線図示の（１）の状態では、コネクティングロッド２０とスライド３０が下死点にある状態を示している。この状態で上下金型Ｍ１，Ｍ２（図１参照）が接触し、鍛造作用が行われる。このときのコネクティングロッド２０からスライド３０へ伝えられる加圧力は、小頭部２４の外周面と受圧部３２の内周面で行われるが、いずれも半円筒状の広い面積を有するので、面圧は低くなり、受圧部３２の変形を小さくすることができる。
よって、コネクティングロッド２０の小頭部２４やスライド３０を小形化できる。また、大径のリストピンを用いる必要がないので、この点からも小形化ができる。

また、コネクティングロッド２０を連結する連結ピン２７が、軸受部３９の内周に接触してないので、加圧時にせん断力が加わらず、連結ピン２７も軸受部３９も小形化できるので、この点からもプレスをコンパクトにできる。
さらに、スライド３０が一対の立上部３４を設けた形状によって中央部を空洞化して軽量化をすることができ、しかも立上部３４を有していることにより上下高さを高くでき、左右偏心に強い構造にできるので、鍛造精度を高くすることができる。
また、偏心スリーブ１４を回転させることでシャットハイト調整ができるので、ウエッジ式シャットハイト調整装置に比べてシャットハイト調整装置をコンパクトに構成できる。

本発明の一実施形態に係るクランクプレスの断面側面図である。 同クランクプレスにおける図１のII−II線断面正面図である。 同クランクプレスにおける図２のIII−III線断面平面図である。 コネクティングロッドまわりの拡大側面図である。 コネクティングロッドまわりの拡大断面正面図である。 本発明のクランクプレスの作用説明図である。

符号の説明

１０ クランク軸
２０ コネクティングロッド
２１ 大頭部
２４ 小頭部
３０ スライド
３１ 底部
３２ 受圧部
３４ 立上部

Claims (5)

1. クランク軸の回転運動をコネクティングロッドを介してスライドの上下運動に変換するクランクプレスであって、
   前記スライドを吊上げておくバランスシリンダと、
   吊上げられた状態で互いに摺接する前記コネクティングロッドの小頭部と前記スライドの受圧部とを備えており、
   前記小頭部は側面視で半円筒状凸部に形成され、前記受圧部は側面視で半円筒状凹部に形成されている
   ことを特徴とするクランクプレス。
2. 前記コネクティングロッドを貫通した連結ピンが前記スライドに設けた軸受部で支持されており、前記連結ピンの外周と前記軸受部の内周との間に全周隙間が形成されている
   ことを特徴とする請求項１記載のクランクプレス。
3. 前記バランスシリンダが、前記小頭部と前記受圧部との間の隙間、前記大頭部と前記偏心スリーブおよび前記クランク軸の偏心部との間の下部の隙間、前記クランク軸の両端の軸部と前記サイドフレーム側の軸受との間の上部の隙間を、それぞれ無くすように、前記スライド前記コネクティングロッドおよび前記クランク軸を吊上げる油圧シリンダである
   ことを特徴とする請求項１記載のクランクプレス。
4. 前記スライドが、その底部の両側部で上方に立上って、その上端部が前記クランク軸よりも高い一対の立上部を有し、
   該一対の立上部の上端部同士がタイロッドで結合されている
   ことを特徴とする請求項１記載のクランクプレス。
5. 前記コネクティングロッドの大頭部の外周と前記クランク軸のエキセン部の内周との間に、シャットハイト変更用の偏心スリーブが挿入されている
   ことを特徴とする請求項１記載のクランクプレス。

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