JP2007319901A - 鍛造プレス - Google Patents

Abstract

【課題】エキセンシャフトの軸方向における負荷のバラつきを抑制することができ、プレス自体の小型化も実現できる鍛造プレスを提供する。
【解決手段】スライドＳを作動させるエキセンシャフトＥＳを備えた鍛造プレスＰであって、エキセンシャフトＥＳを駆動する駆動機構１０を備えており、駆動機構１０が、駆動力を発生する動力源と、動力源が発生する駆動力をエキセンシャフトＥＳに伝達する伝達機構とからなり、伝達機構は、エキセンシャフトＥＳの両端に対して駆動力が供給され、かつ、両端に供給される駆動力が同一となるように構成されている。エキセンシャフトの捻れに起因して鍛造負荷にバラつきが発生することを防ぐことができるから、成形精度の低下を防ぐことができ、従動系をコンパクトにすることができ、従動系の総重量を軽量化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、鍛造プレスに関する。さらに詳しくは、スライドを作動させるエキセンシャフト（偏心軸）を備えた鍛造プレスに関する。

従来、鍛造プレスでは、鍛造エネルギーを蓄積させるフライホイールを、クラッチを介して直接エキセンシャフトの一端に取付けており、上型が取付けられたスライドを駆動する際には、クラッチを繋ぎフライホイールの回転をエキセンシャフトに伝達する構造となっていた（例えば、特許文献１）。

しかるに、従来の鍛造プレスでは、エキセンシャフトを駆動する際にはクラッチ側からのみエキセンシャフトに対して駆動力が加わるので、エキセンシャフトの軸方向に沿って捻れが発生する。すると、鍛造素材には、エキセンシャフトの軸方向において、エキセンシャフトの捻れに起因するスライドストロークのバラつきが発生し、成形精度が低下する恐れがある。

"塑性加工技術シリーズ４ 鍛造"，社団法人日本塑性加工学会編，1995.8.30，pp325

本発明は上記事情に鑑み、エキセンシャフトの軸方向におけるスライドストロークのバラつきを抑制することができ、プレス自体の小型化も実現できる鍛造プレスを提供することを目的とする。

第１発明の鍛造プレスは、スライドを作動させるエキセンシャフトを備えた鍛造プレスであって、前記エキセンシャフトを駆動する駆動機構を備えており、該駆動機構が、駆動力を発生する動力源と、該動力源が発生する駆動力を前記エキセンシャフトに伝達する伝達機構とからなり、該伝達機構は、前記エキセンシャフトの両端に対して駆動力が供給され、かつ、両端に供給される駆動力が同一となるように構成されていることを特徴とする。
第２発明の鍛造プレスは、第１発明において、前記駆動機構が、２つの動力源を備えており、前記伝達機構は、前記２つの動力源の駆動力を、前記エキセンシャフトの両端に対してそれぞれ供給するように構成されており、前記２つの動力源から前記エキセンシャフトの両端に対して供給される駆動力が同一となるように、前記２つの動力源を制御する制御部が設けられていることを特徴とする。
第３発明の鍛造プレスは、第１または第２発明において、前記動力源が、ＡＣサーボモータであり、前記伝達機構が、前記エキセンシャフトの両端にそれぞれメインギアが設けられており、各メインギアと前記ＡＣサーボモータとの間に設けられた、該ＡＣサーボモータが発生する動力を各メインギアにそれぞれ伝達する、複数の歯車を有する中間伝達機構とからなることを特徴とする。
第４発明の鍛造プレスは、第１、第２または第３発明において、前記動力源が、複数のＡＣサーボモータを備えており、前記伝達機構は、一つのメインギアに対して、該複数のＡＣサーボモータが発生する駆動力を同時に伝達するように構成されていることを特徴とする。

第１発明によれば、鍛造素材を鍛造するときに、エキセンシャフトの両端に同一の駆動力が加わるので、エキセンシャフトに捻れが発生することを防ぐことができる。よって、エキセンシャフトの捻れに起因したスライドストロークのバラつきが発生することを防ぐことができるから、スライドの傾きが発生することを防ぐことができ、成形精度の低下を防ぐことができる。しかも、エキセンシャフトの一つの端部に加わる駆動力が小さくなるので、従動系をコンパクトにすることができ、従動系の総重量を軽量化することができる。また、エキセンシャフトの両端部の重量をほぼ同じにすることができる。すると、小能力の同じバランサによって従動系を吊上げることが可能となるので、エキセンシャフトのジャーナル部とサポート部のガタを０にすることができる。よって、サーボモータを動力源に採用した場合でも、メインギアとピニオンギアのバックラッシュ量を常に一定に維持することが可能となり、メインギアとピニオンギアの裏あたりによるギアの損傷を防ぐことができる。そして、エキセンシャフトの重量バランスが良くなるので、鍛造時に発生する振動や騒音等も低減することができる。
第２発明によれば、エキセンシャフトの両端に別々の動力源から駆動力を加わえるので、一つの動力源を小型化することができる。
第３発明によれば、ＡＣサーボモータからの駆動力を中間伝達機構を介してメインギアに伝達しているので、メインギアの外形寸法を抑えることができ、従動系の総重量を軽量化することができる。
第４発明によれば、一つのメインギアに対して複数のＡＣサーボモータから同時に駆動力を加えることができるので、一つのＡＣサーボモータが発生するトルクが小さくても、大きなトルクをエキセンシャフトに発生させることができる。しかも、低トルクのＡＣサーボモータを使用できるので、ＡＣサーボモータが小型になり、ＡＣサーボモータを配置する場所の自由度が大きくなるし、駆動機構の大型化も防ぐことができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の鍛造プレスＰの概略正面図である。
本実施形態の鍛造プレスＰは、スライドＳを作動させるエキセンシャフトＥＳに対して駆動力を供給する駆動機構１０に特徴があるのであるが、まず、本実施形態の鍛造プレスＰの全体構造を簡単に説明する。

図１において、符号Ｂは鍛造プレスＰのベッドを示しており、このベッドＢの上面に設けられたダイホルダーＤＨに金型Ｃの下型が取り付けられている。金型Ｃの上型は、スライドＳの下面に設けられたダイホルダーＤＨの下面に取り付けられている。
スライドＳは、コンロッドＣＲを介して、クラウンＣＷに回転可能に支持されたエキセンシャフトＥＳの偏心部Ｈに連結されており、エキセンシャフトＥＳが回転することにより、スライドＳが上下に移動し、このスライドが下方に移動したときに、金型Ｃの上型下型に鍛造素材が挟まれて鍛造されるのである。
なお、本明細書では、スライドＳを作動させる軸をエキセンシャフトと呼んでいるが、このエキセンシャフトは偏心部を有する軸であればとくに限定されず、フルエキセン形のクランク軸だけでなく、通常のクランク軸等も含む概念である。

つぎに、本発明の特徴である駆動機構１０を説明する。
図２は本実施形態の鍛造プレスＰの概略右側面図である。図３は本実施形態の鍛造プレスＰの概略左側面図である。
図１および図２に示すように、本実施形態の鍛造プレスＰのクラウンＣＷの右側方には、駆動機構１０の取付部材12Aが取り付けられている。この取付部材12Aには、ＡＣサーボモータ11Aが固定されている。このＡＣサーボモータ11Aの主軸には、ピニオン11aが取り付けられており、このピニオン11aには、取付部材12Aに回転可能に軸支された中間ギア17Aが噛合っており、この中間ギア17Aは、エキセンシャフトＥＳの右端部に固定されたメインギア16Aと噛合っている。

一方、図１および図３に示すように、本願鍛造プレスＰではエキセンシャフトＥＳの左端部にもメインギア16Bが設けられている。つまり、エキセンシャフトＥＳには片方の端部だけでなく、その両端部にメインギア１６が設けられているのである。この左方のメインギア16Bには、クラウンＣＷの左側面の取付部材12Bに回転可能に軸支された中間ギア17Bが噛合っており、この中間ギア17Bにはピニオン11bが噛合っており、このピニオン11bは取付部材12Bに取り付けられたＡＣサーボモータ11Bの主軸に固定されている。
つまり、左右のメインギア16A,16Bには、それぞれ別個独立したＡＣサーボモータ11A,11Bから駆動力が伝達されているのである。

そして、図２〜図４に示すように、ＡＣサーボモータ11A,11Bは、いずれも制御部２０に接続されている。この制御部２０は、ＡＣサーボモータ11A,11Bの作動を制御するものである。具体的には、両ＡＣサーボモータ11A,11Bが同時に作動または停止し、かつ、両ＡＣサーボモータ11A,11Bが発生するトルク、言い換えれば、両ＡＣサーボモータ11A,11Bからメインギア16A,16Bに供給される駆動力が同一となるように制御している。例えば、両ＡＣサーボモータ11A,11Bのうち、いずれか一方のＡＣサーボモータをマスターとし、このマスター側に対するトルク指令をサブ側にコピーすることで、両ＡＣサーボモータ11A,11Bに共通のトルクを発生させるように制御することができる。

以上のごとき構成であるから、本実施形態の鍛造プレスＰは、鍛造素材を鍛造するときには、エキセンシャフトＥＳの両端に対して、両ＡＣサーボモータ11A,11Bから同一の駆動力が同じタイミングで加わる。すると、エキセンシャフトＥＳの両端部間におけるトルク差によるエキセンシャフトＥＳの捻れを防ぐことができる。
よって、エキセンシャフトＥＳに捻れが発生すると左右のコンロッドＣＲ間で捻れに起因するスライドストロークのバラつきが発生する可能性があるが、エキセンシャフトＥＳの捩れを防ぐことによってスライドストロークのバラつきを抑えることができるので、スライドＳが上下に移動するときに、スライドＳの傾きが発生することを防ぐことができる。すると、スライドＳの傾きに起因する鍛造品の成形精度の低下を防ぐことができる。

また、エキセンシャフトＥＳの一つの端部に加わる駆動力が小さくなるので、メインギア16A,16Bや中間ギア17A,17Bなどの従動系をコンパクトにすることができ、従動系の総重量を軽量化することができる。

さらに、エキセンシャフトＥＳの両端部に駆動力を伝達する機構を、同一の部材によって同一の構成となるように形成しておけば、エキセンシャフトＥＳの両端部の重量をほぼ同じにすることができるから、エキセンシャフトＥＳの軸方向における重量バランスが良くなるので、鍛造時に発生する振動や騒音等も低減することができる。

エキセンシャフトＥＳは、そのジャーナル部JとクラウンＣＷのサポート部SPとの間の隙間が小さくなるように、その両端部がそれぞれバランサシリンダ等によって吊上げられているのであるが、エキセンシャフトＥＳの両端部の重量がほぼ同じになれば、エキセンシャフトＥＳを含む従動系を小能力の同一のバランサシリンダ等によって吊上げることが可能となる。すると、吊上げによる各部の面圧を小さくすることができるため、エキセンシャフトＥＳのジャーナル部JとクラウンＣＷのサポート部SPとの間の隙間を０に近づけることができる。
しかも、ＡＣサーボモータ11A,11Bを動力源に採用した場合でも、ＡＣサーボモータ11A,11BからエキセンシャフトＥＳに向かってトルクが伝達される経路に沿って、各部の隙間が殺されている。言い換えれば、プレスの負荷方向において各部の隙間が殺されている、つまり、隙間がほぼ０となっているので、メインギア16A,16Bと中間ギア17A,17Bのバックラッシュ量や、中間ギア17A,17Bとピニオンギア11a,11bのバックラッシュ量を常に一定に維持することが可能となる。よって、各ギア同士の裏あたりなどによるギアの損傷を防ぐことができる。

なお、ＡＣサーボモータ11A,11Bからの駆動力を直接ピニオンギア11a,11bからメインギア16A,16Bに供給するようにしてもよいのであるが、上記のごとくＡＣサーボモータ11A,11Bからの駆動力を中間ギア17A,17Bを介してメインギア16A,16Bに伝達するようにすれば、メインギア16A,16Bの外形寸法を抑えることができ、従動系の総重量を軽量化することができるので、好適である。

さらに、ＡＣサーボモータ11Aの駆動力はメインギア16Aにのみ供給されており、一方、ＡＣサーボモータ11Bの駆動力はメインギア16Bにのみ供給されている。すると、エキセンシャフトＥＳに発生させるトルクが同じであれば、１つのＡＣサーボモータから２つのメインギア16A,16Bに対して駆動力を供給する場合に比べて、１つのＡＣサーボモータ11A,11Bに要求される能力を小さくすることができる。言い換えれば、１つのＡＣサーボモータ11A,11Bが発生するトルクが小さくても、大きなトルクをエキセンシャフトＥＳに発生させることができる。すると、低トルクのＡＣサーボモータを使用できるので、１つのＡＣサーボモータ11A,11Bを小型にすることが可能となり、ＡＣサーボモータ11A,11Bを配置する場所の自由度が大きくなるし、駆動機構の大型化も防ぐことができる。

なお、１つのＡＣサーボモータによって２つのメインギア16A,16Bに駆動力を供給するようにしてもよい。例えば、中間ギア17A,17Bを一本の軸で連結し、この軸において中間ギア17A,17Bから等距離に位置するギアを設けこのギアをＡＣサーボモータに回転させるようにすれば、左右のメインギア16A,16Bに対して駆動力が加わえることができ、しかも、左右のメインギア16A,16Bに対して同一タイミングで同一の駆動力を加えることができる。

さらに、図２および図３に示すように、各メインギア16A,16Bに駆動力を供給するＡＣサーボモータ11A,11Bをそれぞれ複数設けてもよい。この場合には、一つのメインギア16A,16Bに対して複数のＡＣサーボモータ11A,11Bから同時に駆動力を加わえることができるので、ＡＣサーボモータ11A,11B一台あたりの能力が小さくても、大きなトルクをエキセンシャフトＥＳに発生させることができる。
そして、ＡＣサーボモータ11A,11Bを設ける数を調整するだけで、エキセンシャフトＥＳに発生させるトルクを調整できるから、プレスを多用途化することができる。なお、プレスを多用途化した場合、ＡＣサーボモータの回転数を制御すれば、鍛造する製品に係わらずＡＣサーボモータ11A,11Bに加わる負荷をほぼ一定にすることができる。例えば、負荷が小さく鍛造エネルギーも小さい小物を鍛造する場合には、ＡＣサーボモータの回転数を高回転とし、負荷が大きく鍛造エネルギーも大きい大物を鍛造する場合には、ＡＣサーボモータの回転数を低回転とすれば、ＡＣサーボモータ11A,11Bに加わる負荷をほぼ一定にすることができるのである。

上述した構成において、ＡＣサーボモータ11A,11Bが特許請求の範囲にいう動力源に相当するのであるが、エキセンシャフトＥＳの両端部に駆動力を供給する駆動機構１０の動力源はＡＣサーボモータに限られない。しかし、ＡＣサーボモータを使用すれば、クラッチブレーキを設けなくてもエキセンシャフトＥＳの回転をコントロールでき、また、エキセンシャフトＥＳの回転速度の制御が容易かつ正確になるので、好適である。
また、中間ギア17A,17Bが特許請求の範囲にいう中間伝達機構に相当し、メインギア16A,16Bと中間ギア17A,17Bが特許請求の範囲にいう伝達機構に相当するのであるが、動力源からエキセンシャフトＥＳの両端部に駆動力を供給する伝達機構は、上記のごとき歯車機構に限られない。例えば、ベルトとプーリーを利用する構成等としてもよく、エキセンシャフトＥＳの両端部に対して同一タイミングで同一の駆動力を加えることができのであれば、とくに限定されない。

本発明は鍛造プレスは、スライドを作動させるエキセンシャフト等のクランク軸を備えた鍛造プレスであって、コンロッドやギアブランクの熱間鍛造に適している。

本実施形態の鍛造プレスＰの概略正面図である。 本実施形態の鍛造プレスＰの概略右側面図である。 本実施形態の鍛造プレスＰの概略左側面図である。 ＡＣサーボモータ11A,11Bの作動を制御する制御部２０を示したブロック図である。

符号の説明

１０ 駆動機構
１１ ＡＣサーボモータ
１６ メインギア
２０ 制御部
Ｐ 鍛造プレス
ＥＳ エキセンシャフト

Claims (4)

1. スライドを作動させるエキセンシャフトを備えた鍛造プレスであって、
   前記エキセンシャフトを駆動する駆動機構を備えており、
   該駆動機構が、
   駆動力を発生する動力源と、
   該動力源が発生する駆動力を前記エキセンシャフトに伝達する伝達機構とからなり、
   該伝達機構は、
   前記エキセンシャフトの両端に対して駆動力が供給され、かつ、両端に供給される駆動力が同一となるように構成されている
   ことを特徴とする鍛造プレス。
2. 前記駆動機構が、２つの動力源を備えており、
   前記伝達機構は、前記２つの動力源の駆動力を、前記エキセンシャフトの両端に対してそれぞれ供給するように構成されており、
   前記２つの動力源から前記エキセンシャフトの両端に対して供給される駆動力が同一となるように、前記２つの動力源を制御する制御部が設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス。
3. 前記動力源が、ＡＣサーボモータであり、
   前記伝達機構が、
   前記エキセンシャフトの両端にそれぞれメインギアが設けられており、
   各メインギアと前記ＡＣサーボモータとの間に設けられた、該ＡＣサーボモータが発生する動力を各メインギアにそれぞれ伝達する、複数の歯車を有する中間伝達機構とからなる
   ことを特徴とする請求項１または２記載の鍛造プレス。
4. 前記動力源が、複数のＡＣサーボモータを備えており、
   前記伝達機構は、
   一つのメインギアに対して、該複数のＡＣサーボモータが発生する駆動力を同時に伝達するように構成されている
   ことを特徴とする請求項３記載の鍛造プレス。

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