JP2011140048A - カム装置 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗する部品の交換コストを低減できるカム装置を提供する。
【解決手段】カムホルダー２の摺接面２ａの硬さがカムスライダー３側の摺接面３ａの硬さよりも柔らかく設定され、更に、カムドライバー４におけるカム面４ａの硬さがカムスライダーのカム面３ｂの硬さよりも柔らかく設定され、カム装置１に掛かる負荷荷重が変わる場合にはカムホルダーの摺接面の硬さ若しくは材質の変更、または、カムドライバーのカム面の硬さ若しくは材質の変更で対応させ、カムスライダーにおいては摺接面若しくはカム面における硬さに変更がない構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ワークに孔加工等するために固定金型と移動金型との間に装着される、コンパクトにユニット化されたカム装置に関するものである。

従来、金型の設計においてはカム装置をはじめガイドポスト、ワーク検出装置、搬出搬送装置等の各種の機能ユニットを相互に干渉することなく配置することが必要である。
この事を金型設計者が容易におこなえるように機能ユニットの専門メーカは、各種ユニットを規格化して、且つ、その外形形状と動きを負荷能力と言った仕様に加えて、詳細にカタログに掲載していた。
また、特にカム装置では、金型の完成稼働後に、金型に固定した際の取り付け誤差によるカム装置の滑り面の片当りによりカム装置が仕様通りの耐久力が発揮できずに短い間隔でカム装置の交換を行っていた。

特開２０００−１３５５２６号公報

プレス金型用のカム装置に必要な加工力はワーク（被加工物）の材質、板厚に加えてカム装置のカムスライダーへの加工工具の取り付け位置により変化し、加工工具の取り付け位置がカムの中心からずれるに従いカム装置として許容できる加工力は小さくなる。
そこで、従来のカム装置では、金型設計の過程で生じるワーク（被加工物）の板厚、材質の変更および各種の機能ユニット相互の取り付け位置の変更が生じるたびにカム装置の大きさが変り、設計変更に対する設計者への負担を大きくしていた。
また、金型の稼働後に生じるワーク（被加工物）の材質、板厚の変更および金型の製作および取り付け誤差によるカム装置の耐久寿命の低下には頻繁なカム装置全体の交換で対応していた。
本発明に係るカム装置は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係るカム装置の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、摺接面を有するカムホルダーと、該カムホルダーの摺接面に摺接する摺接面により移動自在であると共にカム面で所定の加工方向に移動させられるカムスライダーと、該カムスライダーのカム面に当接するカム面を有して当該カムスライダーを所定の加工方向に強制的に移動させるカムドライバーとで構成されるカム装置において、前記カムホルダーの摺接面の硬さがカムスライダー側の摺接面の硬さよりも柔らかく設定され、更に、前記カムドライバーにおけるカム面の硬さが前記カムスライダーのカム面の硬さよりも柔らかく設定され、当該カム装置に掛かる負荷荷重が変わる場合には前記カムホルダーの摺接面の硬さ若しくは材質の変更、または、カムドライバーのカム面の硬さ若しくは材質の変更で対応させ、前記カムスライダーにおいては摺接面若しくはカム面における硬さに変更がないことである。

前記カムホルダーの摺接面は、該カムホルダーに着脱自在な摺接部材により形成されるものであること、また、カムドライバーのカム面は、該カムドライバーに着脱自在なカム部材により形成されるものであることを含むものである。前記カムホルダーの摺接面は、該カムホルダーに着脱自在で、且つ、同一外形形状である同一系列（グループ）内において同一形状で互換性を有する摺動部材により構成されるものであること、；また、前記カムドライバーのカム面は、該カムドライバーに着脱自在で、且つ、同一外形形状である同一系列（グループ）内において同一形状で互換性を有するカム面部材により構成れるものであることを含むものである。

更に、カムスライダーの摺接面とカムホルダーの摺接面により構成される摺動面が、カムドライバーのカム面とカムスライダーのカム面により形成される摺動部と材料の組み合わせが同一の場合には、前記摺動面の仕上げ加工後の面粗度を粗くすること、あるいは、前記摺動面の固体潤滑剤の配列を変更すること、あるいは前記摺動面の摺動材料の組合せにより初期摩耗期間でのなじみによる接触面積の拡大を促進して、カムの取り付け誤差および金型の加工誤差により発生する片当たりによる接触面圧の過大を防止することである。
また、上記カム装置において、カム装置を外形ごとに一つのグループとして設定し、且つ、グループ間においてあるグループでの最大加工力が隣接する外形サイズが大きなグループの最小加工力より大きく、また隣接する外形サイズが小さなグループの最大加工力より小さくなる様に各グループの設計構造を決定して、加工力の変更に対するカム装置の変更を少なくすることである。

本発明のカム装置によれば、金型の設計者は金型設計の過程においてカム装置の加工能力および取り付け位置の変更を行う場合において行うカム装置の仕様変更を、カム装置の外形形状を変更する必要なく実行できるようになり、金型設計における設計変更の工数が低減でき、さらに設計期間の短縮も可能となる。
また、金型稼働後におけるワーク（被加工物）の材質、板厚の変更および金型の微細な加工、組付け誤差によるカム装置の摺動面の片当たりに起因する耐久寿命の低下によるカム装置の交換頻度の過多を防止する事ができる。
さらに、必要に応じては、摺動部材のみを交換してカム装置の摺動特性を改善し、カム装置の加工力を大きくすることが可能なために、金型稼動後に生じる加工力の改善をカム装置全体の交換でなく一部の部材の交換で可能となり、加工力の改善コストが低減される。

本発明に係るカム装置１の分解斜視図である。 同本発明のカム装置１の、加工力と各種類毎の金型設計者に取り最も必要とされるカム幅との関係を示す図である。

本発明に係るカム装置１は、図１に示すように、摺接面２ａを有するカムホルダー２と、該カムホルダー２の摺接面２ａに摺接する摺接面３ａにより移動自在であると共にカム面３ｂで所定の加工方向に移動させられるカムスライダー３と、該カムスライダー３のカム面３ｂに当接するカム面４ａを有して当該カムスライダー３を所定の加工方向に強制的に移動させるカムドライバー４とで構成される。

前記カムホルダー２とカムスライダー３とにおいてそれぞれの摺接面２ａ，３ａにより構成される摺動部の摩耗特性は、摺動部の面圧が一定であれば、摺動部材２ｂおよびカムスライダー３の摺動部３ｃの材質、加工方法、熱処理、さらに固体潤滑剤の配列とその充填量の各々の組合せることにより決まる。

同様にカムドライバー４とカムスライダー３においてそれぞれのカム面４ａと３ｂにより構成される摺動面の摩耗特性も、摺動部の面圧が一定であれば、カムドライバー４のカム面部材４ｂおよびカムスライダー３の摺動部３ｂの材質、加工方法、熱処理、さらに固体潤滑剤の配列とその充填密度の各々の組合せることにより決まる。

そこで、摺動部の材質、加工方法およびカム装置の基本寸法であるカム幅を目的に合わせて選定すれば、同一外形形状のカム装置において加工能力の大小、摩耗進行の遅速、さらに同一ランク内での最大の加工力が１ランク上位のカム装置の最低の加工力よりも大きく設定することができる。図―２はその組み合わせの一例であり、この他の組合せも可能である。
また、図―２には記載していないが、摩耗進行の遅速の制御には加工方法を変えること、たとえば加工面の面粗度を粗く加工することにより初期摩耗を大きくする、あるいは固体潤滑剤の充填密度を大きくし摩耗の進行は早いが、焼付き等の破壊的な損傷を引起さない安定的な磨耗特性を確保すると言った材質の組合せ以外の方法も含まれる。

そこで、部品交換による金型稼動後のカム装置の加工力改善に対しては、穴あけ用のピアスパンチ等の加工工具の取り付け精度の調整が必要なカムスライダーを交換する必要がないように、図１に示すように、当該摺動部２ｂ用の本体側であるカムホルダー２とは別部材の摺動部材で形成され、且つ、前記本体側のカムホルダー２の取付面に、ボルト等で着脱自在に前記摺動部材が取付けられるようにしてある。

また、図１に示すように前記カムスライダー３とカムドライバー４とにおいても同様に、カムドライバー基部４ｃにカム部材であるカム面部材４ｂが着脱自在であってボルトで容易に交換することがで来て、コストも嵩むことがないものである。

カムドライバー４のカム面４ａとカムスライダー３のカム面３ｂにより構成される摺動部の摩耗は、カムスライダー３に加工工具が取り付けられ、且つ、加工工具とワーク（被加工物）との相対位置精度は調整等により高い精度が要求されているために小さいことが要求されている。
一方、カムスライダー３はカムドライバー４のカム面４ａがＶ字断面形状に規定されているために、カムスライダー３とカムドライバー４の位置関係はカムスライダーの所定の加工方向と直交方向に対して固定される。

このために、カムスライダー３の摺接面３ａとカムホルダー２の摺接面２ａにより構成される摺動面は、カムの取り付け誤差および金型の加工誤差に相当する誤差が摺動面の影響を受けて、いわゆる片当たりが発生する。この片当たりの解消には初期摩耗期間でのなじみによる接触面積の拡大が進み、接触面圧の過大を防止することが必要である。

つまり、カムドライバー４のカム面４ａとカムスライダー３のカム面３ｂにより構成される摺動部の摩耗特性に比べて、カムスライダー３の摺接面３ａとカムホルダーの摺接面２ａにより構成される摺動面の摩耗特性は相対的に、同一の面圧×摺動速度に対して初期摩耗が大きくさらに摺動距離に対する摩耗量が大きいことが必要である。

このためには、カムスライダー３の摺接面３ａとカムホルダーの摺接面２ａにより構成される摺動面がカムドライバー４のカム面４ａとカムスライダー３のカム面３ｂにより構成される摺動部と材料の組み合わせが同一の場合は摺動面の仕上げ加工後の面粗度を粗くする、あるいは固体潤滑剤の配列を変更することで対応する。勿論、摺動材料の組合せを変更することもこの目的には有効である。

前記カム装置１は、表１に示すようにカムの幅毎（例えば、最小，，小，中，やや大，大，最大）にその加工力を摺動部の材料の組合せ（例えば、低面圧，普通面圧，やや高面圧，高面圧）により、軽，普通，やや重，重に選択できる。カム幅の選択により、隣接するカム幅において、あるカム幅のグループにおける最大の加工力がカム幅が１グループ大きな隣接するグループの最小の加工力より大きく設定され、補うようにカバーしている。

このように、隣接する幅のカム装置では、例えば幅小のカム装置において仕様が「重」のものの加工力は、この幅小の次の幅大のカム装置の仕様が「軽」の加工力より大きく設定されており、次の幅のカム装置との間で代替えが効くようになっている（図２参照）。

図１において示す他の部材は、戻し用弾性部材５、延長ロッド５ａ、抜け防止用ストッパー６、スライドキーパ７、強制戻しフォロア８である。前記戻し用弾性部材５は例えばガス圧シリンダー、コイルスプリング、等である。図１においてはガス圧シリンダーを使用しており、延長ロッド５ａを前記カムホルダー２の前方向の壁に当接させ、前記戻し用弾性部材の弾発力により前記カムスライダーを初期位置に復帰させるものである。

前記ストッパー６は、首部をスライドキーパ７によって吊持されるカムスライダー３が後方に抜け出てしまうのを防止する壁である。前記スライドキーパ７は、前記カムホルダー２の両側壁に固定されて、その下部のＬ形係止部でカムスライダー３の首部を挟持して、当該カムスライダー３を前後方向に摺動自在にして且つ上下方向に吊持するものである。強制戻しフォロア８は、カムスライダー３の加工具がワークに引っかかって抜け出にくい時に、カムドライバー４側のガイド溝に係合して、カムスライダー３を強制的に初期位置に向けて移動させるものである。

本発明に係るカム装置１によれば、カムホルダー２が金型の上型と共に上下方向に上死点から下死点へと往復移動し、それにより、カムスライダー３が前後方向に沿って加工方向へ往復移動される。これにより、摺接面２ａと摺接面３ａにより構成される摺動部とカム面３ｂとカム面４ａにより構成される摺動部においては摺動による摩耗が何らかの量として発生する。

しかし、本発明においては、摺接面２ａと摺接面３ａにより構成される摺動部の摩耗が早期に進行し、金型の加工および組立誤差による摺接面２ａと摺接面３ａとの相互の摺動部の片当たりを金型稼働の初期段階で解消して、カム装置の仕様通りの加工能力を発揮させる事が可能となる。

さらに、加工工具のワーク（被加工物）に対する運動の相対位置関係を規定するカム面３ｂとカム面４ａにより構成される摺動部の摩耗量を摺接面２ａと摺接面３ａにより構成される摺動部の摩耗量より小さく設定できるので、稼動初期の片当たりによる弊害を取り除くと同時に加工工具の位置精度の変化も同時に小さくする事が出来る。

なお、金型の稼働後に金型設計当初の想定を越えた摺接面の摩耗が発生した場合は、摺動部材２ｂあるいはカム面部材４ｂをより摩耗の少ない組合せとなる様に設計当初の材質とは異なる同一形状の部品と交換して、想定を超えた摩耗に対応する事ができる。また、その交換作業もボルトで脱着できる様にされていて容易であって、カム装置１の加工精度が一定に確保されるものである。また、カム装置の各幅毎に、隣接するカム装置の加工力がオーバラップするようにしてあるので、カム装置全体の変更も容易に代替えが効くものである。

本発明に係るカム装置１は、金型設計段階における設計時間の短縮と設計者の負担の軽減を達成し、金型稼働後に生じる、金型に不可避である金型の僅かな加工と、組付の誤差によるカム装置の性能低下による不具合を、加工精度を高精度に維持したままで防止して金型保全の工数を軽減する。更にその性能改善を部品交換により容易に実施可能とし、加工精度を高精度に維持することができて各種の加工具用に使用できる。

１ カム装置、
２ カムホルダー、 ２ａ 摺接面、
２ｂ 摺動部材、
３ カムスライダー、 ３ａ 摺接面、
３ｂ カム面、 ３ｃ 摺動部、
３ｄ カム面部、
４ カムドライバー、 ４ａ カム面、
４ｂ カム面部材、 ４ｃ ドライバー基部、
５ 戻し用弾性部材、 ５ａ 延長ロッド、
６ 抜け防止用ストッパー、
７ スライドキーパ、
８ 強制戻しフォロア。

Claims (5)

1. 摺接面を有するカムホルダーと、該カムホルダーの摺接面に摺接する摺接面により移動自在であると共にカム面で所定の加工方向に移動させられるカムスライダーと、該カムスライダーのカム面に当接するカム面を有して当該カムスライダーを所定の加工方向に強制的に移動させるカムドライバーとで構成されるカム装置において、
   前記カムホルダーの摺接面の硬さがカムスライダー側の摺接面の硬さよりも柔らかく設定され、
   更に、前記カムドライバーにおけるカム面の硬さが前記カムスライダーのカム面の硬さよりも柔らかく設定され、
   当該カム装置に掛かる負荷荷重が変わる場合には前記カムホルダーの摺接面の硬さ若しくは材質の変更、または、カムドライバーのカム面の硬さ若しくは材質の変更で対応させ、前記カムスライダーにおいては摺接面若しくはカム面における硬さに変更がないこと、
   を特徴とするカム装置。
2. カムホルダーの摺接面は、該カムホルダーに着脱自在な摺接部材により形成されるものであること、
   を特徴とする請求項１に記載のカム装置。
3. カムドライバーのカム面は、該カムドライバーに着脱自在なカム部材により形成されるものであること、
   を特徴とする請求項１に記載のカム装置。
4. カムスライダーの摺接面とカムホルダーの摺接面により構成される摺動面が、カムドライバーのカム面とカムスライダーのカム面により形成される摺動部と材料の組み合わせが同一の場合には、
   前記摺動面の仕上げ加工後の面粗度を粗くすること、あるいは、前記摺動面の固体潤滑剤の配列を変更すること、あるいは前記摺動面の摺動材料の組合せにより初期摩耗期間でのなじみによる接触面積の拡大を促進して、
   カムの取り付け誤差および金型の加工誤差により発生する片当たりによる接触面圧の過大を防止すること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のカム装置。
5. 請求項１ないし４のカム装置において、カム装置を外形ごとに一つのグループとして設定し、且つ、グループ間においてあるグループでの最大加工力が隣接する外形サイズが大きなグループの最小加工力より大きく、また隣接する外形サイズが小さなグループの最大加工力より小さくなる様に各グループの設計構造を決定して、加工力の変更に対するカム装置の変更を少なくすること、
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のカム装置。

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