JP2011194466A - プレス機 - Google Patents

Abstract

【課題】深絞り加工可能で、量産に適し、且つスプリングバックを抑制したプレス加工がおこなえ、高価な金型の損傷を防止可能なプレス機を提供することを目的とする。
【解決手段】スライド３をボルスター８に対して相対的に昇降動作させるクランク機構５を備えて、スライド３が、部分球体をした球面継手部材９を介して、クランク機構５の連接部材６側に接続され、スライド３に取着された上金型４Ｕと、ボルスター８に取着された下金型４Ｌとの間で、被加工物Ｗをプレス加工をするプレス機Ａにおいて、連接部材６とスライド３との間に、油圧シリンダ機構１０を配置し、駆動装置Ｍにより駆動されるクランク機構５の連接部材６が最も下がった状態になったときに、前記油圧シリンダ機構１０が作動して、スライド３をさらに下死点まで押し下げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、油圧ユニットと偏心機構（クランク機構やエキセントリック機構などを含む。この明細書及び特許請求の範囲において「偏心機構」という）を具備した、プレス機に関して、特に、プレス動作のためにスライドを昇降させる、サーボモータで駆動される偏心機構と、油圧ユニットと、これらを有機的に動作させるように制御する制御装置とを備えた複合型（ハイブリット型）のプレス機に関する。

一般に、絞り加工をおこなうプレス機として、油圧プレス機や機械式プレス機が使用される。

前記油圧プレス機は、金型を昇降させる動力機構として、油圧シリンダ機構と該油圧シリンダ機構に所定の圧油を供給する油圧ポンプを備え、可動側の金型（一般に上金型という。この明細書及び特許請求の範囲において「上金型」という）が取着されるスライドを、昇降させるよう構成されている。

前記機械式プレス機（例えば、クランク式プレス機、エキセントリック式プレス機、カム式プレス機などを含む。この明細書及び特許請求の範囲において「機械式プレス機」という）の場合、電動モータの回転運動を偏心機構を介して、直線運動（昇降運動）に変換して、可動側の金型（一般に上金型という。この明細書及び特許請求の範囲において「上金型」という）が取着されるスライドを、昇降させるよう構成されている。

前記油圧プレス機に関する特許文献として特許文献１があり、また、前記機械式プレス機の特許文献として、特許文献２がある。
特許公開平８−９０２９１号公報 特許公開２００９−１７２６４８公報

しかしながら、前記油圧プレス機の特徴として、スライドの昇降速度が遅く、大量生産する場合には不適である。

一方、前記機械式プレス機の場合には、加工速度が大きく、大量生産には向くものの、その反面、被加工物（製品）にスプリングバックが生じやすく、量産する場合に製品精度を高く維持するのが難しい。また、かかる機械式プレス機の場合、前記偏心機構に起因して、スライドの昇降速度がサインカーブ状に変化することから、プレスする対象物によっては、あるいは所謂深絞り加工をおこなうような場合には、良好なプレス加工（成形加工）ができない場合がある。
また、機械式プレス機の場合、偏心機構の偏心量（寸法）によって物理的な昇降距離（ストローク）が一義的に定まってしまうことから、材料の咬み込み等によって金型に損傷を与えることがある。

本発明は、このような状況に鑑みておこなわれたもので、深絞り加工をおこなうことが可能であり、且つ大量生産にも適し、しかもスプリングバック量を可及的に少なくすることができ、さらには高価な金型の損傷を防止することもできる、プレス機を提供することを目的とする。

本発明にかかるプレス機は、スライドをボルスターに対して相対的に昇降動作させる偏心機構を備えて、前記スライドが、部分球体を具備した球面継手部を介して、偏心機構の連接部材側に接続され、前記スライドに取着された上金型と、前記ボルスターに取着された下金型との間で、被加工物をプレス加工をするプレス機において、
前記連接部材とスライドとの間に、油圧シリンダ機構を配置し、駆動装置により駆動される前記偏心機構の連接部材が最も下がった状態になったときに、前記油圧シリンダ機構が作動して、スライドをさらに下死点まで押し下げるよう構成されていることを特徴とする。

しかして、前記構成にかかるプレス機によると、前記駆動装置が偏心機構を作動させて、前記スライドが下死点あるいは下死点近傍になったときに、前記油圧シンリダ機構が作動してこのスライドをさらに押し下げることが可能となる。

このため、プレス機の全ストローク量のうちの殆どの部分を、偏心機構によって、つまり、駆動装置が偏心機構によって動作（昇降動作）させるため、従来の油圧プレス機に比べて、極めて早い速度でもってプレス加工することができる。そして、昇降動作の下降工程のうちの最後の僅かのストローク部分を油圧によってゆっくりした速度でもってプレス加工することができることから、スプリングバックを可及的に生じなくすることができる。また、下死点近傍の下降を油圧によっておこなうことから、かかる圧油の圧力値を金型が破損しない程度に設定しておくことによって、具体的には、油圧シリンダ機構の圧油の供給流路部分に、前記金型が破損しないリリーフ圧に設定したリリーフ弁を配置しておくことによって、金型の破損を防止することができる。

前記プレス機において、前記球面継手部分に、前記油圧シリンダ機構のシリンダ部分とピストン部分を配置しておくと、コンパクトな無駄のない構成となる。

前記プレス機において、前記駆動装置が、制御装置で制御されるサーボモータで構成され、該制御装置は、偏心機構の主軸が上死点位置から１８０°回転した位置で該サーボモータを停止させるとともに、前記圧油を前記油圧シリンダ装置へ供給して、スライドをさらに押し下げるように構成すると、好ましい構成となる。

また、プレス機において、制御装置が、スライドを最も押し下げた位置で、所定時間スライドを保持するように前記油圧シリンダ機構を制御するように構成すると、プレス加工される被加工物（材料）が可及的に塑性変形して、スプリングバックが殆ど生じないプレス加工が可能となる。

また、プレス機において、前記油圧シリンダ機構への圧油を供給流路に、所定以上の圧力になると圧油をリークして圧力を低減するオーバロードプロテクターユニットを配設した構成とすると、金型の損傷を防止可能な構成を実現できる。

前述のように構成されたプレス機によると、深絞り加工をおこなうことが可能であり、且つ大量生産にも適し、しかもスプリングバック量を可及的に少なくすることができ、さらには高価な金型の損傷を防止することができる。

本発明の実施例にかかるプレス機の概略の構成を示す全体正面図である。 図１に示すプレス機の概略の構成を示す全体側面図である。 図１，図２に示すプレス機の球面継手部分と油圧シリンダ機構および該油圧シリンダ機構への圧油の供給回路を概念的に示した図である。

以下、本発明の実施例にかかるプレス機を図面に基づいてより具体的に説明する。
（実施例）
図１あるいは図２において、Ａはプレス機で、かかるプレス機Ａは、フレームＦと、フレームＦに対して昇降自在に配置され下端に上金型４Ｕを取着するためのスライド３と、前記フレームＦに配置されたボルスター（ベッド）８上に配置された下金型４Ｌと、該主軸１と、該主軸１を回転させるサーボモータ（駆動装置の一種）Ｍと、該サーボモータＭと前記スライド３との間に配置され回転運動を直線往復運動に変換するクランク機構（偏心機構の一種）５と、該主軸１を前記サーボモータＭから減速して駆動するための減速機構（この実施例では遊星歯車機構）１８と、前記スライド３及び該スライド３に取着される上金型４Ｕ等の昇降動作する部材の重力をゼロ又は低減するためのバランサー７（図２参照）と、前記サーボモータＭを制御する制御装置１４（図２参照）とを有する。

具体的に説明すると、図１に図示するように、プレス機Ａの前記主軸１と一体に形成されている偏芯軸部（クランク軸部）１Ａには、同じくクランク機構５の一部をなす連接部材（コネクティングロッド）６の上端６Ａが、回転方向に摺動自在に配設されている。このため、前記主軸１の回転によって、連接部材６を介して前記スライド３が、直線的に昇降動作できるよう構成されている。

図１あるいは図２に図示するように、前記連接部材６の下方（下端方）には、ネジ機構によって上下調整自在になった球面継手部材（球面継手部を構成する部材）９が配置されている。かかる球面継手部材９は、上端部を除いて部分球体になった部分球体部９Ａと、かかる部分球体部９Ａと一体に形成され円柱状の上端部に前記連接部材６の取着穴に螺着されるおねじ部９Ｂと、部分球体部９Ａの部分球体部分の下部を外方から内包する凹部を備えた本体部９Ｃと、該部分球体部分の上部及び前記本体部９Ｃを内包するシリンダ部分９Ｄ（図３参照）と、前記本体部９Ｃの下方に位置して前記シリンダ部分９Ｄの底部を閉塞する閉塞部材９Ｅ（図３参照）とを有する。

かかる球面継手部材９を介して、前記連接部材６の下端と前記スライド３とが連結され、偏心して回転する偏心軸部１Ａから、連接部材６を介して、直線運動をするスライドに円滑に動力（動作）が伝達されるよう構成されている。

また、このプレス機ＡのフレームＦは、図１，図２に図示するように、加工空間２０を中心にその四隅に、縦部材２が配設され、加工空間２０周辺の剛性を高めた構成となっている。

そして、前記主軸１は、該主軸１の回転中心と同じ回転中心となる回転軸１３Ａ（図１参照）を備えた前記サーボモータＭによって、駆動（回転）させられる。
このサーボモータＭから、前記主軸１には、これらの間に設けられた遊星歯車機構１８を介して、減速して動力が伝達されるように構成されている。
また、このサーボモータＭは、制御ボックス１６（図２参照）内に設けられた制御装置（この実施例ではマイクロコンピュータ）１４（図２参照）によって、動作制御可能に構成されている。

前記開口空間２０の下端部には、前記ボルスター（ベッド）８が配置され、かかるボルスター８の上方には、前記下金型４Ｌが配置されている。この実施例にかかるプレス機Ａの場合、ボルスター８及び下金型４ＬはフレームＦに固定されている。

ところで、本プレス機Ａの場合、図３に図示するように、前記球面継手部材９には、油圧シリンダ機構１０が設けられている。かかる油圧シリンダ機構１０は、前記シリンダ部分９Ｄと、該シリンダ部分９Ｄ内を相対的に昇降する、前記本体部９Ｃによって構成されているピストン部分とを備えている。そして、図３に示す実施例では、前記ピストン部分が固定され、前記シリンダ部分９Ｄが昇降するよう構成されている。そして、前記閉塞部材９Ｅは前記シリンダ部分９Ｄに螺着され該シリンダ部分９Ｄと一体に昇降するよう構成されている。そして、前記閉塞部材９Ｅの上面と前記ピストン部分である前記本体部９Ｃの下面との間に圧油が供給される圧油空間１０Ｃが形成されている。図３は、前記圧油空間１０Ｃに圧油が供給されて、前記本体部９Ｃに対して、前記シリンダ部分９Ｄ及び閉塞部材９Ｅが下降している状態を示している。
そして、前記閉塞部材９Ｅの下端面には、前記スライド３の上端が一体にボルト等によって連結されて、一体となって昇降するよう構成されている。
しかし、図示しないが、前記シリンダ部分９Ｄが固定され、前記ピストン部分が昇降するような構成とすることもできる。

かかるシリンダ部分９Ｄの昇降量（ストローク量）Ｓｔ（図３参照）は、適宜量に設定できるが、本実施例の場合、最大１０ｍｍに設定されている。

前記シリンダ部分９Ｄの中央部やや下方の位置には、圧油の供給口１２が形成されており、かかる圧油の供給口１２は、圧油供給流路１３の先端と液密的に接続されている。
また、前記圧油供給流路１３の後流端は、油圧ポンプＰの吐出口と接続されており、かかる油圧ポンプＰからの圧油が前記圧油供給流路１３を経て、前記供給口１２から前記圧油空間１０Ｃへ供給されるよう構成されている。また、前記圧油供給流路１３の途中から分岐して圧油戻し流路２１が設けられ、該圧油戻し流路２１の途中には圧油のオイルタンクＴ側への戻りを選択的に阻止又は開放可能なチェック弁２２が配設されており、かかるチェック弁２２は、切替弁２３を介して供給される圧力空気によって操作されることによって開放状態に形成されることができる。このため、前記切替弁２３は圧力空気を供給する高圧空気生成装置（例えばエアコンプレッサ）２８と前記チェック弁２２との間に配設されている。かかる切替弁２３は、図示しない制御装置の制御によって制御可能に構成されている。

また、前記圧油供給流路１３からさらに分岐して前記圧油空間１０Ｃへ供給される圧油が所定圧より高くなった場合に、圧油をリークさせて該圧油供給流路１３の圧力を下げるための減圧流路２４が設けられ、かかる減圧流路２４にはオーバロードプロテクターユニット２５が配置されている。前述のように圧油供給流路１３の圧油の圧力値が所定圧より高くなった場合には、圧油戻し流路２７を経て前記オイルタンクＴに戻されるよう構成されている。

また、前記油圧ポンプＰは、本実施例では、圧力空気によって作動するよう構成されており、かかる油圧ポンプＰの作動は、切替弁２６を操作することによって前記高圧空気生成装置２８からの圧力空気によっておこなわれる。

また、前記圧油供給流路１３の上流端部には、油圧ポンプＰから該圧油供給流路１３への圧油の供給のみを許容するチェック弁２９が配設されている。さらに、前記油圧ポンプＰとオイルタンクＴとの間のオイル吸い上げ流路３０には、オイルタンクＴから油圧ポンプＰ側へのオイルの吸い上げのみを許容するチェック弁３１が配設されている。

そして、前記制御装置１４と前記切替弁２３，２６の各制御部とは、図示しない制御線によって接続されている。

また、この実施例では、前記スライド３が図示しないエアシリンダによって、上方に付勢されており、前記圧油空間１０Ｃに圧油が供給されたときのみ下方へ移動するよう構成されている。

しかして、前述のように構成された本プレス機Ａは、プレス加工に際して以下のように作用する。以下、その作用とともに、前記制御装置の制御の内容について説明する。

まず、被加工物Ｗを前記下金型４Ｌ上に載置して、このプレス機Ａの動作スイッチをＯＮにすると、前記制御装置は、前記サーボモータＭを作動（回転）させる。このため、該サーボモータＭの回転により、前記減速機構１８を介して、前記主軸１が回転させられる。このように主軸１が回転させられると、前記クランク機構５の前記偏心軸部１Ａが偏心動作（偏心回転）をし、この偏心動作により、前記連接部材６を介して、前記スライド３が直線状に下降へ動作（移動）する。このため、前記被加工物Ｗには、前記スライド３の下降に伴ってプレス加工がなされてゆく。そして、前記主軸１が回転開始位置である上死点の位置から回転角度で１８０度回転すると、前記連接部材６の下端は最下端位置（最も押し下げられた位置）まで下降し、かかる状態になると、機械式のメカニズムによるプレス加工行程は終了する。ここで、前記制御装置は前記サーボモータＭを停止する。そして、次に、前記制御装置は、前記切替弁２６を開いて前記油圧ポンプＰを作動させて、該油圧ポンプＰ側から前記圧油供給流路１３へ圧油を供給する。この際、供給する圧油の圧力値か所定の設定値より高い場合には、前記オーバロードプロテクターユニット２５が作動して、該圧油供給流路１３の圧油を前記オイルタンクＴ側へリークさせて、該圧油供給流路１３の圧油の圧力値を一定に保持するよう機能する。このため、所定以上の圧力の圧油が前記圧油空間１０Ｃに供給されて前記金型が損傷するのが有効に防止される。

そして、前記圧油供給流路１３を経て、前記圧油空間１０Ｃに所定圧力の圧油が供給されると、前記シリンダ部分９Ｄと閉塞部材９Ｅ並びにスライド３と上金型４Ｌは、さらに下降して、下死点の位置までゆっくりと下降する。
この結果、油圧ユニットによって、被加工物は、ゆっくりとプレス加工される。このため、被加工物を深絞りする場合にも、被加工物に割れ等が生じることはなく、また、スプリングバックが生じるのを有効に防止することが可能となる。

また、被加工物が弾性作用が高い材質の場合には、前記制御装置が、前記スライド３が下死点に到達した状態で、所定時間、例えば、０．５秒あるいは１０秒程度スライド３を停止（保持）させるように制御させるように構成してもよく、かかる場合には、スプリングバックをさらに無くすことができる点において好ましい構成となる。

そして、前記プレス加工が終了すると、前記制御装置は、前記切替弁２３を操作して、圧力空気によって、前記チェック弁２２を強制的に開放して、前記圧油空間１０Ｃ内及び前記圧油供給流路１３内の圧油を瞬時に、前記圧油戻し流路２１からオイルタンクＴ内に戻すよう構成されている。

ところで、前記制御に代えて、前記切替弁２６の操作を前記主軸１が１８０度になる手前でおこなって、連接部材６の下端が前述した最下端位置まで下降するのと、前記スライド３が最も下方まで下降するのとを、同時にあるいは一部重複するような時間的タイミングでおこなわれるように、制御してもよい。

本実施例にかかるプレス機Ａの場合には、前述のようにプレス加工の行程の大部分がサーボモータＭによる機械式のクランク機構によってなされるため、プレス加工の１サイクルを短い時間でおこなうことができ、このため大量生産に適したプレス機Ａとなる。
また、スライド３の下死点近傍では油圧ユニットによるプレス加工をおこなうため、スプリングバックを可及的に排除したプレス加工をおこなうことができるとともに、前記圧油の圧力値が所定以上になろうとすると前記オーバロードプロテクターユニット２５が作用して圧油の圧力値は所定以上になることはない。つまり、常に圧力値が所定値に維持されることになるため、金型が損傷することはない。

ところで、前記シリンダ部分９Ｄの本体部９Ｃに対するストローク量Ｓｔは、適宜設定すればよいが、一般に、被加工物の厚さと同じ程度に設定することが好ましい。

また、前記実施例において、金型部分（上金型４Ｕ及び／又は下金型４Ｌ）に金型加熱装置を配置し、前記制御装置１４の制御によって、該加熱装置をＯＮ−ＯＦＦ操作可能にするような構成であってもよく、かかる構成を具備させた場合には、被加工物Ｗが割れを生じさせやすいものであるとき、あるいは塑性変形し難いものであるとき、前記金型加熱装置をＯＮにして、金型を熱くした状態で成型加工すると、前記割れを防止し、前記塑性変形を生じさせることができる。

また、前記実施例では、油圧シリンダ機構１０を、連接部材６とスライド３との間に設けているが、該ボルスターが上昇可能にボルスター側に設けてプレス加工するように構成してもよい。

また、本発明は、前記実施例に限定されるものでなく、本発明の技術的思想に基づく範囲において種々の形態で実施することが可能となることは言うまでもない。

本発明にかかるプレス機は、種々のプレス成形加工に利用できる。

Ａ…プレス機
Ｍ…サーボモータ（駆動装置）
Ｗ…被加工物
３…スライド
４Ｌ…下金型
４Ｕ…上金型
５…クランク機構（偏心機構）
８…ボルスター
９…球面継手部材（球面継手部）
１０…油圧シリンダ機構
１４…制御装置

Claims (5)

1. スライドをボルスターに対して相対的に昇降動作させる偏心機構を備えて、前記スライドが、部分球体を具備した球面継手部を介して、偏心機構の連接部材側に接続され、前記スライドに取着された上金型と、前記ボルスターに取着された下金型との間で、被加工物をプレス加工をするプレス機において、
   前記連接部材とスライドとの間に、油圧シリンダ機構を配置し、駆動装置により駆動される前記偏心機構の連接部材が最も下がった状態になったときに、前記油圧シリンダ機構が作動して、スライドをさらに下死点まで押し下げるよう構成されていることを特徴とするプレス機。
2. 前記球面継手部に、前記油圧シリンダ機構のシリンダ部分とピストン部分を配置したことを特徴とする請求項１記載のプレス機。
3. 前記駆動装置が、制御装置で制御されるサーボモータで構成され、該制御装置は、偏心機構の主軸が上死点位置から１８０°回転した位置で該サーボモータを停止させるとともに、前記圧油を前記油圧シリンダ装置へ供給して、スライドをさらに押し下げるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプレス機。
4. 前記制御装置が、前記スライドを最も押し下げた位置で、所定時間スライドを保持するように前記油圧シリンダ機構を制御するように構成されていることを特徴とする請求項３記載のプレス機。
5. 前記油圧シリンダ機構への圧油を供給流路に、所定以上の圧力になると圧油をリークして圧力を低減するオーバロードプロテクターユニットを配設したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１の項に記載のプレス機。

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