JP2010099695A - プレス機械 - Google Patents

Abstract

【課題】 ベルクランク方式のプレスドライブ機構を搭載し、機体の重心が低く抑えられたプレス機械を提供する。
【解決手段】 プレスドライブ機構８は、プレスフレームの上方水平フレーム部１ｂに搭載される。プレスドライブ機構８は、支点Ａ、力点Ｂ、および作用点Ｃを有するクランク部材２１と、進退駆動機構８ｂにより水平方向に進退し、力点Ｂと回動自在に連結された進退部材２５と、作用点Ｃに一端が連結され他端がラム７に連結された昇降部材２７とを有する。クランク部材２１の回動範囲内における任意の回動姿勢において、クランク部材２１は、支点Ａに対し作用点Ｃが水平方向に離れて配置され、かつ支点Ａに対し力点Ｂが垂直方向に離れて配置されている。進退部材２５は、支点Ａよりも下方に配置されている。
【選択図】 図３

Description

この発明は、パンチプレス等のプレス機械に関し、特にラムを昇降させるプレスドライブ機構に関する。

従来、パンチプレスのプレスドライブ機構として、トグル機構を用いたものが多く採用されている（例えば特許文献１）。パンチプレス以外のプレス機械では、ベルクランクを用いたプレスドライブ機構も採用されている（例えば特許文献２）。
特許第３４６７８６８号公報 特開昭５０−１０５５３２号公報

例えば、図８に示すフレーム構成のパンチプレスのプレスドライブ機構８に、特許文献２のベルクランク（同文献の「第１回転部材２６」）を適用した場合、図９に示す試案のようになる。すなわち、プレスフレーム１の上方水平フレーム部１ｂにベルクランク形のクランク部材２１を支点Ａ回りに回動自在に設け、このクランク部材２１の力点Ｂに水平方向に進退する進退部材２５を連結し、かつ作用点Ｃに昇降部材２７の上端を連結し、この昇降部材２７の下端にラム７を連結する。この構成では、クランク部材２１の上部に力点Ｂが位置し、進退部材２５を進退させる駆動部（進退駆動機構）８ｂが上方水平フレーム１ｂの上部に配置されるため、機体の重心が高くなる。重心が高いと、機械振動の原因となり易い。なお、駆動部８ｂを上方水平フレーム１ｂの上部に配置する理由は、進退部材２５と昇降部材２７とが垂直に近いほど、進退部材２５から昇降部材２７への力伝達の効率が良いため、進退部材２５をほぼ水平に配置する必要があるからである。

この発明の目的は、ベルクランク方式のプレスドライブ機構を搭載し、機体の重心が低く抑えられたプレス機械を提供することである。
この発明の他の目的は、上方水平フレーム部が片持ち状であるＣ形のプレスフレームである場合に、クランク部材の取付けが容易で、かつ作業性を損なわないことである。
この発明のさらに他の目的は、ラムの落下防止用の装置を別に設けずに、上昇端停止時のラムの落下を防止できる構成とすることである。

この発明のプレス機械は、プレスドライブ機構を搭載するプレスフレームを有する。前記プレスフレームは、床に沿って水平方向に延びる下方水平フレーム部と、この下方水平フレーム部の上方にあり、下方水平フレーム部と同方向に延びる上方水平フレーム部と、これら下方水平フレーム部および上方水平フレーム部の少なくとも一端同士を上下に連結する柱部とでなる。前記プレスドライブ機構は、前記上方水平フレーム部に搭載され、このプレスドライブ機構は、水平な回動軸心である支点回りで前記上方水平フレーム部に回動自在に支持され、かつそれぞれ水平な回動軸心である力点および作用点を有するクランク部材と、進退駆動機構により水平方向に進退し、前記力点と回動自在に連結された進退部材と、前記作用点に一端が連結され他端がラムに連結された昇降部材とを有する。前記クランク部材は、このクランク部材の回動範囲内における任意の回動姿勢において、前記支点に対し前記作用点が水平方向に離れて位置し、かつ前記支点に対し前記力点が垂直方向に離れて位置する。前記進退部材は、前記支点よりも下方に配置される。

この発明の構成によれば、進退駆動機構により進退部材を水平方向に進退させると、支点回りにクランク部材が回動し、さらに昇降部材がラムと一体に昇降する。クランク部材は、支点に対し作用点が水平方向に離れて配置され、かつ支点に対し力点が垂直方向に離れて配置され、また進退部材が支点よりも下方に配置されているため、進退部材および進退駆動機構を下方水平フレーム部の低い位置に設置することができ、機体の重心を低くできる。

前記プレスフレームは、前記上方水平フレーム部の前記柱部と反対側の先端が前記下方水平フレーム部と連結されずに離れた形状であり、前記クランク部材の前記支点は、前記作用点よりも先端側かつ前記力点よりも上方に位置し、前記昇降部材と前記進退部材は側面視で交差するのがよい。

この構成であると、クランク部材の支点を上方水平フレーム部の先端に近い位置に設けることができ、クランク部材の取付けが容易である。また、昇降部材と進退部材を側面視で交差させることにより、クランク部材の力点を上方水平フレーム部の先端に近い位置に設けることができる。それにより、加工位置を作業者の立ち位置に近づけることができ、作業性が良好である。

前記進退駆動機構は、前記進退部材の前記力点との連結端と反対側端に連結された偏心部材と、この偏心部材を回転駆動するサーボモータとを有し、前記昇降部材が上死点にあるときの前記偏心部材の位相を、ラムの重力によって前記進退部材に作用する力で回動しない位相とするのがよい。

偏心部材の回転駆動源がサーボモータであるので、偏心部材を任意の位相で停止させることができる。そして、昇降部材が上死点にあるときに偏心部材を停止させることにより、ラムの重力によって進退部材に作用する力で偏心部材が回動しない状態となる。これにより、ラムの落下防止用の装置を別に設けずに、加工停止時のラムの落下を防止できる。

この発明のプレス機械は、プレスドライブ機構を搭載するプレスフレームを有するプレス機械であって、前記プレスフレームは、床に沿って水平方向に延びる下方水平フレーム部と、この下方水平フレーム部の上方にあり、下方水平フレーム部と同方向に延びる上方水平フレーム部と、これら下方水平フレーム部および上方水平フレーム部の少なくとも一端同士を上下に連結する柱部とでなり、前記プレスドライブ機構は、前記上方水平フレーム部に搭載され、このプレスドライブ機構は、水平な回動軸心である支点回りで前記上方水平フレーム部に回動自在に支持され、かつそれぞれ水平な回動軸心である力点および作用点を有するクランク部材と、進退駆動機構により水平方向に進退し、前記力点と回動自在に連結された進退部材と、前記作用点に一端が連結され他端がラムに連結された昇降部材とを有し、前記クランク部材は、このクランク部材の回動範囲内における任意の回動姿勢において、前記支点に対し前記作用点が水平方向に離れて位置し、かつ前記支点に対し前記力点が垂直方向に離れて位置し、前記進退部材は、前記支点よりも下方に配置されているため、機体の重心を低く抑えつつ、ベルクランク方式のプレスドライブ機構を搭載できる。

この発明において、前記プレスフレームは、前記上方水平フレーム部の前記柱部と反対側の先端が前記下方水平フレーム部と連結されずに離れた形状であり、前記クランク部材の前記支点は、前記作用点よりも先端側かつ前記力点よりも上方に位置し、前記昇降部材と前記進退部材は側面視で交差するものとした場合は、上方水平フレーム部が片持ち状である、いわゆるＣ形フレームのプレス機械へのクランク部材の取付けが容易で、かつ作業性を損なわない

さらに、前記進退駆動機構は、前記進退部材の前記力点との連結端と反対側端に連結された偏心部材と、この偏心部材を回転駆動するサーボモータとを有し、前記昇降部材が上死点にあるときの前記偏心部材の位相を、ラムの重力によって前記進退部材に作用する力で回動しない位相とした場合は、ラムの落下防止用の装置を別に設けずに、上昇端停止時のラムの落下を防止できる。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。この実施形態のプレス機械はパンチプレスであり、図１はその概略構成を示す平面図、図２はその側面図である。このパンチプレスは、側面視Ｃ形のプレスフレーム１を備える。詳しくは、プレスフレーム１は、床に沿って水平方向に延びる下方水平フレーム部１ａと、この下方水平フレーム部１ａの上方にあり、下方水平フレーム部１ａと同方向に延びる上方水平フレーム部１ｂと、これら下方水平フレーム部１ａおよび上方水平フレーム部１ｂの一端同士を上下に連結する柱部１ｃとでなる。上方水平フレーム部１ｂは片持ち状で、その先端より前方は作業者が後記プレスドライブ機構８をプレスフレーム１に取付ける作業をするための作業スペースになっている。なお、プレスフレーム１は、上方水平フレーム部１ｂの先端が垂直フレーム部（図示せず）を介して下方水平フレーム部１ａと連結されたロ字形であってもよい。

プレスフレーム１における上方水平フレーム部１ｂおよび下方水平フレーム部１ａに、上側および下側の工具支持体である上下のタレット２，３が、互いに同心の垂直軸回りに回転自在に支持されている。これらタレット２，３には、それぞれ複数のパンチ工具４およびダイ工具５が円周方向に並べて設置されている。上下のタレット２，３は、図示しないモータにより、互いに同期回転させて、加工位置Ｐに割り出される。

パンチ工具４は、加工位置Ｐに割り出された状態で、ラム７により昇降駆動される。ラム７は、上方水平フレーム部１ｂに搭載されたプレスドライブ機構８により昇降駆動される。プレスドライブ機構８については、後で説明する。

板材Ｗは、加工箇所がパンチ位置Ｐにくるように、板材送り手段１３によりテーブル１４上を前後左右に送られる。板材送り手段１３は、前後（Ｙ方向）移動するキャリッジ１５に、左右（Ｘ方向）移動するクロススライド１６を設置し、板材Ｗの端部を把持するワークホルダ１７をクロススライド１６に取付けたものとしてある。キャリッジ１５を前後方向に移動させる前後移動機構１８、およびクロススライド１６を左右方向に移動させる左右移動機構１９は、例えばサーボモータ１８ａ，１９ａとその回転を直線動作に変換するボールねじ等の変換機構１８ｂ，１９ｂ等からなる。

図３〜図５に示すように、プレスドライブ機構８は、上方水平フレーム部１ｂ内の前部に位置するベルクランク部８ａと、後部に位置する駆動部８ｂとでなる。
ベルクランク部８ａは、左右方向に沿う支点Ａ回りに回動自在なクランク部材２１を有する。このクランク部材２１は側面視略三角形で、各頂点の近傍がそれぞれ支点Ａ、力点Ｂ、および作用点Ｃになっている。支点Ａには支点軸２２が一体に設けられ、この支点軸２２が、上方水平フレーム部１ｂに設置された軸受部材２３に回転自在に嵌合している。力点Ｂには、力点連結ピン２４により、前後方向に延びる進退部材２５の前端が連結されている。また、作用点Ｃには、作用点連結ピン２６により、垂直方向に延びる昇降部材２７の上端が連結されている。昇降部材２７の下端には、ラム連結ピン２８によりラム７が連結されている。

クランク部材２１は、図３（Ａ）の位置と図３（Ｂ）の位置の範囲内で回動するが、クランク部材２１の回動範囲内における任意の回動姿勢において、次の各関係が成り立つように、支点Ａ、力点Ｂ、および作用点Ｃが配置されている。
（１）支点Ａに対し作用点Ｃが水平方向に離れて位置する。
（２）支点Ａに対し力点Ｂが垂直方向に離れて位置する。
（３）進退部材２５は、支点Ａよりも下方に位置する。

この実施形態では、支点Ａは、作用点Ｃよりも上方水平フレーム部１ｂの先端側、かつ力点Ｂよりも上方に位置する。また、昇降部材２７と進退部材２５は側面視で交差している。進退部材２５が最も前進した状態（図３（Ｂ））でも、作用点連結ピン２４が支点軸２２よりも前方に出ないようになっている。

図５に示すように、昇降部材２７は前後に連通する開口２７ａを有し、この開口２７ａに進退部材２５が挿通させたことで、支点Ａ、力点Ｂ、および作用点Ｃを同一平面上に位置させつつ、昇降部材２７と進退部材２５とを交差させることを実現している。進退部材２５は、材質が異なる複数の部位を組み合わせて構成することができる。例えば、クランク部材２１の力点Ｂに連結される前部２５ａ、および後記偏心部材３１に連結される後部２５ｂの材質は金属とし、中間部２５の材質は炭素繊維とする。

駆動部８ｂは、進退部材２５を進退させる進退駆動機構として構成されている。駆動部８ｂは、左右方向に沿う回転軸心Ｏ回りに回転する円板状の偏心部材３１を有し、この偏心部材３１の偏心位置に設けた偏心連結ピン３２に進退部材２５の後端を連結してある。偏心部材３１は、サーボモータ３３の回転が減速機３４により減速して伝達されて、回転駆動させられる。駆動部８ｂは、ブラケット３５により、上方水平フレーム部１ｂの左右の側板１ｂａ間に設けた垂直な板である取付板３６に取付けられている。

上記構成の動作を説明する。サーボモータ３３で偏心部材３１を１回転させると、進退部材２５が１往復の進退動作をする。この進退部材２５の進退動作により、クランク部材２１が揺動させられ、それにより昇降部材２７は昇降し、ラム７がパンチ工具４に対するパンチ動作と復帰動作とを行う。昇降部材２７の上死点は、偏心連結ピン３２が回転中心Ｏに対しベルクランク部８ａと反対側にある図３（Ａ）の位置であり、下死点は、偏心連結ピン３２が回転中心Ｏに対しベルクランク部８ａ側にある図３（Ｂ）の位置である。よって、進退部材２５が前進するときに昇降部材２７が下降し、進退部材２５が後退するときに昇降部材２７が上昇する。この実施形態の場合、昇降部材２７が上死点と下死点の中間に位置するとき、昇降部材２７と進退部材２５とが直交するようになっている。

このように、進退部材２５が前進するとき昇降部材２７が下降するので、ラム７のパンチ動作時に進退部材２５には圧縮力が作用する。そのため、前記のように進退部材２５が材質の異なる複数の部位２５ａ，２５ｂ，２５ｃを接合して構成されていても、各部位の接合部で分離が生じにくい。逆に、ラム７のパンチ動作時に進退部材２５には引っ張り力が作用する場合には、各部位の接合部で分離が生じやすい。上記理由から、進退部材２５の一部を炭素繊維等で構成することが可能で、製造コストを低減できる。

ラム７の上昇端停止時、昇降部材２７は図３（Ａ）の上死点で停止する。偏心部材３１の回動駆動源がサーボモータ３３であるので、昇降部材２７を上死点に正確に停止させることが可能である。昇降部材２７が上死点にある状態では、ラム７の重力によって進退部材２５に引っ張り力が作用する。しかし、このとき偏心部材３１は、偏心連結ピン３２が回転中心Ｏに対しベルクランク部８ａと反対側に位置する中立状態にあり、進退部材２５に作用する力で回動しない位相とされている。このため、ラム７の落下防止用の装置を別に設けることなく、上昇端停止時のラム７の落下を防止できる。

この実施形態のプレス機械は、クランク部材２１は、支点Ａに対し作用点Ｃが水平方向に離れて配置され、かつ支点Ａに対し力点Ｂが垂直方向に離れて配置され、また進退部材２５が支点Ａよりも下方に配置された構成としたことにより、進退部材２５およびその進退駆動機構である駆動部８ｂを上方水平フレーム部１ｂの比較的低い位置に設置することができる。それにより、機体の重心を低くして安定性を向上させることができる。また、機械振動が生じにくい。

また、クランク部材２１の支点Ａは、作用点Ｃよりも先端側かつ力点Ｂよりも上方に位置させたことにより、クランク部材２１の支点Ａを上方水平フレーム１ｂの先端に近い位置に設けることができる。それにより、クランク部材２１の取付けが容易である。さらに、昇降部材２７と進退部材２５が側面視で交差させ、進退部材２５が最も前進した状態でも作用点連結ピン２４が支点軸２２よりも前方に出ないようにしたことにより、クランク部材２１の力点Ｂを上方水平フレーム１ｂの先端に近い位置に設けることができる。それにより、加工位置Ｐを作業者の立ち位置に近づけることができ、作業性が良好である。

なお、図６に示す実施形態のように、進退部材２５が最も前進した状態（同図（Ｂ））では、作用点連結ピン２４が支点軸２２よりも前方に出るように構成してもよい。同図（Ａ）は昇降部材２７が上死点にある状態、同図（Ｂ）は昇降部材２７が下死点にある状態をそれぞれ示す。

この発明のプレス機械は、クランク部材２１の回動範囲内における任意の回動姿勢において、クランク部材２１の支点Ａ、力点Ｂ、および作用点Ｃの配置につき前記各関係（１）（２）（３）が成り立っていればよく、図７に示す構成としてもよい。同図（Ａ）は昇降部材２７が上死点にある状態、同図（Ｂ）は昇降部材２７が下死点にある状態をそれぞれ示す。すなわち、この実施形態では、支点Ａは、作用点Ｃよりも上方水平フレーム部１ｂの反先端側、かつ力点Ｂよりも上方に位置する。昇降部材２７と進退部材２５は側面視で交差しない。

この場合も、前記同様、機体の重量を低くすることができる。しかし、この実施形態の場合、前記各実施形態に比べ、進退部材２５の支点Ａが上方水平フレーム１ｂの先端から離れた位置に配置されるため、クランク部材２１の取付けが若干難しくなる。また、進退部材２５が後退するときに昇降部材２７が下降するため、ラム７のパンチ動作時に進退部材２５に引っ張り力が作用する。そのため、進退部材２５を材質の異なる複数の部位を接合して構成するのには適さない。

上記各実施形態はプレス機械がパンチプレスであるが、この発明は、パンチプレス以外のプレス機械、例えば一般的に成形機械等にも適用できる。

この発明の実施形態にかかるプレス機械の概略構成を示す平面図である。 同プレス機械の概略構成を示す側面図である。 （Ａ），（Ｂ）は同プレス機械のプレスドライブ機構のそれぞれ異なる状態を示す側面図である。 同プレスドライブ機構の平面図である。 図３（Ａ）のＶ−Ｖ断面図である。 （Ａ），（Ｂ）はこの発明の異なる実施形態にかかるプレス機械のプレスドライブ機構のそれぞれ異なる状態を示す側面図である。 （Ａ），（Ｂ）はこの発明のさらに異なる実施形態にかかるプレス機械のプレスドライブ機構のそれぞれ異なる状態を示す側面図である。 パンチプレスのフレーム構成を示す概略図である。 試案のプレスドライブ機構の側面図である。

符号の説明

１…プレスフレーム
１ａ…下方水平フレーム部
１ｂ…上方水平フレーム部
１ｃ…柱部
７…ラム
８…プレスドライブ機構
８ａ…ベルクランク部
８ｂ…駆動部（進退駆動機構）
２１…クランク部材
２５…進退部材
２７…昇降部材
３１…偏心部材
３３…サーボモータ
Ａ…支点
Ｂ…力点
Ｃ…作用点

Claims (3)

1. プレスドライブ機構を搭載するプレスフレームを有するプレス機械であって、
   前記プレスフレームは、床に沿って水平方向に延びる下方水平フレーム部と、この下方水平フレーム部の上方にあり、下方水平フレーム部と同方向に延びる上方水平フレーム部と、これら下方水平フレーム部および上方水平フレーム部の少なくとも一端同士を上下に連結する柱部とでなり、
   前記プレスドライブ機構は、前記上方水平フレーム部に搭載され、このプレスドライブ機構は、水平な回動軸心である支点回りで前記上方水平フレーム部に回動自在に支持され、かつそれぞれ水平な回動軸心である力点および作用点を有するクランク部材と、進退駆動機構により水平方向に進退し、前記力点と回動自在に連結された進退部材と、前記作用点に一端が連結され他端がラムに連結された昇降部材とを有し、
   前記クランク部材は、このクランク部材の回動範囲内における任意の回動姿勢において、前記支点に対し前記作用点が水平方向に離れて位置し、かつ前記支点に対し前記力点が垂直方向に離れて位置し、
   前記進退部材は、前記支点よりも下方に配置されている
   プレス機械。
2. 前記プレスフレームは、前記上方水平フレーム部の前記柱部と反対側の先端が前記下方水平フレーム部と連結されずに離れた形状であり、前記クランク部材の前記支点は、前記作用点よりも先端側かつ前記力点よりも上方に位置し、前記昇降部材と前記進退部材は側面視で交差するものとした請求項１記載のプレス機械。
3. 前記進退駆動機構は、前記進退部材の前記力点との連結端と反対側端に連結された偏心部材と、この偏心部材を回転駆動するサーボモータとを有し、前記昇降部材が上死点にあるときの前記偏心部材の位相を、ラムの重力によって前記進退部材に作用する力で回動しない位相とした請求項１または請求項２記載のプレス機械。

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