JP2012130940A - プレス機械 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス加工時の上型の上下動をクランク機構により行うプレス機械において、構成の繁雑化を招かずに、ダイハイトの変動を防止して安定したプレス成形を維持することのできるプレス機械を提供すること。
【解決手段】プレス加工時の上型１１の上下動をクランク機構２１により行うプレス機械１であって、下死点センサにより検出される上型１１の実下死点位置に基づいて、実下死点位置と基準下死点位置との差分を検出し、前記差分によってダイハイトが変化しないように、ボルスタ４１に下に配置されるテーパ板５２を水平移動させるボルスタ位置調整機構５１により前記差分を緩和する方向に所定量、ボルスタ４１の位置を修正して、ダイハイトの変動を抑止するボルスタ位置制御手段７１を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、プレス加工時の上型の上下動をクランク機構により行うプレス機械に関する。

プレス加工時の上型の上下動をクランク機構により行うプレス機械では、クランク機構内のクランク軸の熱膨張、あるいは、前記クランク軸を支持するフレームの熱膨張、更には、プレスのスピードを変えることによるクランク、ラム、上型の慣性力の変化等で上型の下死点位置が変動することがある。

上型の下死点位置の変動は、プレス下死点におけるラムとボルスタとの間の間隔であるダイハイトの変動を招く。ダイハイトの変動は、製品寸法の変化、プレス性能の低下や、成形型の破損といった問題を招く。

そこで、従来より、上型を支持するラムを上下方向に位置調整するアジャスト装置を備え、前記アジャスト装置によりラムの位置を補正することで、ダイハイトの変動を抑止可能にしたプレス機械が提案されている（下記特許文献１参照）。

また、ラムを位置調整するアジャスト装置は装備せず、例えば、上型の下死点が上昇した場合にラムの位置補正をしなくて済むように、上型の下死点の上昇を見越して、標準位置を超えてラムを下降させて、オーバープレスするような対処法も考えられている。

特開２００５−２１１９２８号公報

ところが、特許文献１に開示されたように、ラムを位置調整するアジャスト装置を装備する場合は、ラムに連結されているクランク機構も一緒に移動させる構造に改造する必要があり、アジャスト装置の大型化により、プレス機械の構成の繁雑化といった問題が生じる。

一方、オーバープレスによる対処の場合には、想定した下死点の上昇がない場合には、加圧される上下型間に過負荷が作用して、成形型の破損を招くおそれがあった。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解消することに係り、プレス加工時の上型の上下動をクランク機構により行うプレス機械において、構成の繁雑化を招かずに、ダイハイトの変動を防止して安定したプレス成形を維持することのできるプレス機械を提供することにある。

本発明の前述した目的は、下記の構成により達成される。
（１）プレス加工時の上型の上下動をクランク機構により行うプレス機械であって、
下面に第１テーパ面が形成されて上面に下型が載置されるボルスタと、
前記第１テーパ面に面接触する第２テーパ面を上面に有して前記ボルスタの下に配置されるテーパ板と、前記テーパ板を前記ボルスタに対して水平移動させる板駆動部と、を備えて、前記テーパ板の水平移動により前記ボルスタの高さ位置を調整するボルスタ位置調整機構と、
前記クランク機構の動作で下死点に到達した前記上型の実際の高さ位置である実下死点位置を検出する下死点センサと、
前記下死点センサにより検出される実下死点位置を前記クランク機構等に熱膨張が生じていないときの前記上型の下死点の高さ位置である基準下死点位置と比較して、前記基準下死点位置と前記実下死点位置との差分を検出し、前記差分によってダイハイトが変化しないように、前記ボルスタ位置調整機構により前記差分を緩和する方向に所定量、前記ボルスタの位置を修正するボルスタ位置制御手段と、
を備えたことを特徴とするプレス機械。

（２）前記ボルスタ位置調整機構による前記ボルスタの位置調整動作は、上型を支持するラムが下死点から上死点側に規定距離だけ離間した規定中間位置から上死点側にあるときに実施することを特徴とする上記（１）に記載のプレス機械。

上記（１）の構成によれば、クランク機構により上型が上下動させられるプレス動作時には、上型が下死点に到達する毎に、下死点センサが上型の実際の高さ位置である実下死点位置を検出する。そして、ボルスタ位置制御手段は、下死点センサが検出した実下死点位置と予め設定されている基準下死点位置との差分を検出する。クランク機構等に熱膨張が生じていない場合は、前記差分は発生しない。即ち、前記差分は、クランク機構等に熱膨張が生じている場合と、クランク、ラム、上型の慣性力に変化があった場合に発生する。そして、ボルスタ位置制御手段は、前記差分が生じている場合には、前記差分によってダイハイトが変化しないように、ボルスタ位置調整機構により前記差分を緩和する方向に所定量、ボルスタの位置を修正する。

そのため、稼働中に、クランク機構等に熱膨張が生じたり、スピード変化で慣性力や運動エネルギーが変化しても、初期に上型を基準下死点位置に設定したときのダイハイトが維持され、ダイハイトの変動を防止することができ、オーバープレスによる対処等を行う必要がなくなる。

また、上記（１）の構成によれば、ダイハイトを調整するボルスタ位置調整機構は、ボルスタを変位させるもので、クランク機構が連結されたラムを変位させてダイハイトの調整を行う場合と比較すると、簡単な構成でダイハイトの調整が可能になる。

従って、構成の繁雑化を招かずに、ダイハイトの変動を防止して安定したプレス成形を維持することができる。

上記（２）の構成によれば、ボルスタの位置調整動作は、クランク機構におけるクランク軸が一回転する１サイクル内において、上死点の前後の規定範囲の移動時間が割り当てられていて、クランク軸の回転を止めずに実施することができる。

本発明によるプレス機械によれば、稼働中に、クランク機構等に熱膨張が生じたり、クランク、ラム、上型の慣性力が変化しても、その熱膨張や慣性力の変化による上型の下死点位置の変動量に相応してボルスタ位置制御手段がボルスタの位置を調整することで、初期に上型を基準下死点位置に設定したときのダイハイトが維持される。しかも、ボルスタを移動させる場合は、クランク機構が連結されたラムを変位させてダイハイトの調整を行う場合と比較すると、簡単な構成でダイハイトの調整が可能になる。

従って、構成の繁雑化を招かずに、ダイハイトの変動を防止して安定したプレス成形を維持することができる。

本発明に係るプレス機械の一実施形態の正面図である。 図１のＡ矢視図である。 図１に示したボルスタ位置調整機構の要部の斜視図である。 一実施形態のプレス機械のクランク軸が１回転する１サイクル動作におけるダイハイト調整動作の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明に係るプレス機械の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図４は本発明に係るプレス機械の一実施形態を示したもので、図１は本発明に係るプレス機械の一実施形態の正面図、図２は図１のＡ矢視図、図３は図１に示したボルスタ位置調整機構の要部の斜視図、図４は一実施形態のプレス機械のクランク軸が１回転する１サイクル動作におけるダイハイト調整動作の手順を示すフローチャートである。

この一実施形態のプレス機械１は、プレス加工時の上型１１の上下動をクランク機構２１により行うプレス機械であり、図１に示すように、上型１１が取り付けられるラム３１と、下型１２が取り付けられるボルスタ４１と、ボルスタ位置調整機構５１と、下死点センサ６１と、ボルスタ位置制御手段７１と、を備える。

本実施形態のプレス機械１は、水平に設置される固定基台２ａと、該固定基台２ａ上に垂直に立設される複数本のガイド支柱２ｂと、これらの複数本のガイド支柱２ｂの上端を連結する連結架台２ｃとで、本体フレーム２が構成されている。

上型１１は、ガイド支柱２ｂに上下動可能にガイドされるラム３１の下面に固定される。ラム３１は、上型１１が取り付けられる板材である。このラム３１は、連結架台２ｃに取り付けられたクランク機構２１に連結されており、クランク機構２１により、プレス加工に必要な上下動が付与される。

クランク機構２１は、連結架台２ｃの上面側に取り付けられた駆動モータ２２と、連結架台２ｃの下面側に回転可能に取り付けられて駆動モータ２２により回転駆動されるクランク軸２３と、ラム３１に連結されたラム連結軸部２４と、ラム連結軸部２４とクランク軸２３のクランクピンとを連結するコネクティングロッド２５とを備える。クランク機構２１は、クランク軸２３の１回転で、図１に矢印Ｚ１で示すように、上型１１を上下方向に１往復させる。従って、クランク軸２３の１回転が、上型１１によるプレス加工の１サイクルになる。

ボルスタ４１は、水平方向に延在する板状で、上面に下型１２が載置（固定）される金型支持部材である。クランク機構２１による上型１１の下死点（プレス下死点）におけるラム３１とボルスタ４１との間の寸法Ｌ１（図２参照）が、ダイハイトである。

本実施形態のボルスタ４１は、ガイド支柱２ｂにより上下動可能に支承されている。また、本実施形態のボルスタ４１は、図２に示すように、下面に第１テーパ面４１ａが形成されている。

ボルスタ位置調整機構５１は、テーパ板５２の水平移動によりボルスタ４１の高さ位置を調整する機構で、図１及び図２に示すように、テーパ板５２と、板ガイド機構５４と、板駆動部５５と、を備える。

テーパ板５２は、図２に示すように、第１テーパ面４１ａに面接触する第２テーパ面５２ａを上面に有している。また、テーパ板５２は、ボルスタ４１の第１テーパ面４１ａと固定基台２ａの上面との間に挟まれるように、ボルスタ４１の下に配置される。

板ガイド機構５４は、第２テーパ面５２ａの高さ方向と直交する水平方向（図２及び図３における矢印Ｘ１方向）にテーパ板５２を移動可能に案内するガイド機構で、図１に示すように本体フレーム２の両側に装備されている。

この板ガイド機構５４は、図３に示すように、レール部５４ａと、レール保持ブロック５４ｂと、ブロック固定部材５４ｃと、ガイド凸条５４ｄと、押さえローラ５４ｅと、を備えている。

レール部５４ａは、図３に示すように、テーパ板５２の側面に一体形成されている。また、レール部５４ａは、図２に示した矢印Ｘ１方向に沿って延設されている。このレール部５４ａは、その上下面のそれぞれに、前記矢印Ｘ１方向に沿って延びる係合溝５４１が形成されている。

レール保持ブロック５４ｂは、レール部５４ａを該レール部５４ａの長さ方向に移動可能に保持する。このレール保持ブロック５４ｂは、レール部５４ａの上下の係合溝５４１に係合する上下一対の凸部５４２を有しており、凸部５４２と係合溝５４１との係合により、レール部５４ａを図３の矢印Ｘ１方向に移動可能に保持する。

ブロック固定部材５４ｃは、レール保持ブロック５４ｂを固定基台２ａに固定する部材である。ブロック固定部材５４ｃは、固定基台２ａの上部に一体形成される。また、レール保持ブロック５４ｂは、ボルトによる締結によって、ブロック固定部材５４ｃに固定されている。

ガイド凸条５４ｄは、テーパ板５２の移動方向（図３の矢印Ｘ１方向）に沿って、ボルスタ４１の側面に一体形成されている。

押さえローラ５４ｅは、ガイド凸条５４ｄの上面を転動可能に設けられている。この押さえローラ５４ｅは、ガイド凸条５４ｄを介して第１テーパ面４１ａと第２テーパ面５２ａとを接触状態に維持する。

板駆動部５５は、回転駆動されるとテーパ板５２を図３の矢印Ｘ１方向に水平移動させる不図示のボールねじと、前記ボールねじを回転駆動するモータ５５２とを備えている。モータ５５２は、後述のボルスタ位置制御手段７１により回転が制御される。

板駆動部５５は、ボルスタ位置制御手段７１によるモータ５５２の回転制御により、テーパ板５２をボルスタ４１に対して水平移動させる。

下死点センサ６１は、本実施形態の場合、図１に示すように下型１２に取り付けられていて、クランク機構２１の動作で下死点に到達した上型１１の実際の高さ位置である実下死点位置を検出する磁気センサである。

ボルスタ位置制御手段７１は、所謂制御用コンピュータで、下死点センサ６１により検出される実下死点位置をクランク機構２１等に熱膨張が生じていないときの上型１１の下死点の高さ位置である基準下死点位置と比較して、基準下死点位置と実下死点位置との差分を検出し、前記差分によって図２に示したダイハイトの寸法Ｌ１が変化しないように、ボルスタ位置調整機構５１により差分を緩和する方向に所定量、前記ボルスタ４１の位置を修正する。

このボルスタ位置制御手段７１の具体的な制御手順は、図４に基づいて説明する。
ボルスタ位置制御手段７１は、ステップＳ１０１に示すようにクランク機構２１のクランク軸２３が回転駆動されて上型１１のプレス動作が始まると、下死点センサ６１の信号を監視していて、上型１１が下死点位置に到達したときに、下死点センサ６１により実下死点位置を検知する（ステップＳ１０２）。

次いで、ステップＳ１０３に示すように、下死点センサ６１により検出される実下死点位置が、予めボルスタ位置制御手段７１内のメモリに設定されている基準下死点位置の下限値と大小比較し、基準下死点位置の下限値よりも大きい（基準下死点の下限範囲内である）場合は、次のステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、下死点センサ６１により検出される実下死点位置が、予めボルスタ位置制御手段７１内のメモリに設定されている基準下死点位置の上限値と大小比較し、基準下死点位置の上限値よりも小さい（基準下死点の上限範囲内である）場合は、そのまま処理を収容して、次のサイクルに備える。

図４に示したステップＳ１０３，Ｓ１０４は、いずれも、基準下死点位置と実下死点位置との差分を検出し、差分が許容範囲内の場合は、特にテーパ板５２の位置修正はせずにプレス処理を進める制御である。

上記のステップＳ１０３で、実下死点位置が基準下死点位置の下限値よりも小さい（基準下死点の下限範囲外である）場合は、ステップＳ１１１に進む。ステップＳ１１１では、下死点センサ６１による検出値が許容範囲外（ＮＧ）と判定された旨を、ボルスタ位置制御手段７１に接続される不図示の表示装置（ディスプレイや警告灯など）により、装置使用者に通知する。ステップＳ１１１が完了したら、次のステップＳ１１２に進む。

ステップＳ１１２では、ボルスタ位置調整機構５１によるテーパ板５２の移動操作によって、実下死点位置と基準下死点位置の下限値との差分を緩和する方向に所定量、ボルスタ４１を下降させて、初期のダイハイトの寸法Ｌ１を確保する。ステップＳ１１２が終了したら、ステップＳ１１３に進む。

ステップＳ１１３では、ステップＳ１１１で前記表示装置に出力したＮＧ判定を取り消して、１サイクル分の処理の終了となる。

上記のステップＳ１０４で、実下死点位置が基準下死点位置の上限値よりも大きい（基準下死点の上限範囲外である）場合は、ステップＳ１２１に進む。ステップＳ１２１では、下死点センサ６１による検出値が許容範囲外と判定（ＮＧ判定）された旨を、ボルスタ位置制御手段７１に接続される不図示の表示装置（ディスプレイや警告灯など）により、装置使用者に通知する。ステップＳ１２１が完了したら、次のステップＳ１２２に進む。

ステップＳ１２２では、ボルスタ位置調整機構５１によるテーパ板５２の移動操作によって、実下死点位置と基準下死点位置の上限値との差分を緩和する方向に所定量、ボルスタ４１を上昇させて、初期のダイハイトの寸法Ｌ１を確保する。ステップＳ１２２が終了したら、ステップＳ１１３に移行し、ステップＳ１１３の処理が終了したら、１サイクル分の処理の終了となる。

ステップＳ１１３では、ステップＳ１１１で前記表示装置に出力したＮＧ判定を取り消して、処理を終了する。

上記のステップＳ１１２，Ｓ１２２に示したボルスタ位置調整機構５１によるボルスタ４１の位置調整動作は、上型１１を支持するラム３１が下死点から上死点側に規定距離だけ離間した規定中間位置から上死点側にあるときに実施する。

なお、小部品のプレス作業では、１サイクルが極めて短時間（例えば、１／５秒）になる場合がある。そのため、図３に示した１サイクル分の位置調整動作では、実下死点位置と基準下死点位置との差分を完全に解消できない場合が発生する可能性がある。
その場合の対処としては、次の２通りを採用することができる。

１つは、ステップＳ１１２，Ｓ１２２の動作は、位置調整が完全に終わっていなくとも、取りあえず許容時間内で終了し、未調整の分は、次のサイクルに回す対処法である。

他の１つは、ステップＳ１１２，Ｓ１２２の位置調整が完全に終わるように、一時的に、プレス周期を延ばす対処法である。

以上に説明した一実施形態のプレス機械１では、クランク機構２１により上型１１が上下動させられるプレス動作時には、上型１１が下死点に到達する毎に、下死点センサ６１が上型１１の実際の高さ位置である実下死点位置を検出する。そして、ボルスタ位置制御手段７１は、下死点センサ６１が検出した実下死点位置と予め設定されている基準下死点位置との差分を検出する。クランク機構２１等に熱膨張が生じていない場合は、前記差分は発生しない。即ち、前記差分は、クランク機構２１等に熱膨張が生じている場合に発生する。そして、ボルスタ位置制御手段７１は、前記差分が生じている場合には、前記差分によってダイハイトが変化しないように、ボルスタ位置調整機構５１により前記差分を緩和する方向に所定量、ボルスタ４１の位置を修正する処理（図４に示すステップＳ１１２，Ｓ１２２）を実施する。

そのため、稼働中に、クランク機構２１等に熱膨張が生じたり、スピード変化で慣性力や運動エネルギーが変化しても、初期に上型１１を基準下死点位置に設定したときのダイハイトが維持され、ダイハイトの変動を防止することができ、オーバープレスによる対処等を行う必要がなくなる。

また、一実施形態のプレス機械１では、ダイハイトを調整するボルスタ位置調整機構５１は、ボルスタ４１を変位させるもので、クランク機構が連結されたラムを変位させてダイハイトの調整を行う場合と比較すると、テーパ板５２を移動させるという簡単な構成でダイハイトの調整が可能になる。

従って、構成の繁雑化を招かずに、ダイハイトの変動を防止して安定したプレス成形を維持することができる。

また、一実施形態のプレス機械１では、ボルスタ４１の位置調整動作は、クランク機構２１におけるクランク軸が一回転する１サイクル内において、上死点の前後の規定範囲の移動時間が割り当てられていて、クランク軸の回転を止めずに実施することができる。

なお、本発明のプレス機械１は、前述した一実施形態に限定されるものでなく、適宜な変形、改良等が可能である。例えば、ボルスタ位置調整機構や板ガイド機構などの具体的な構成は、一実施形態に示した構成に限らない。また、下死点センサの装備位置や、センサの種類等も、適宜に設計変更することが可能である。

１ プレス機械
２ 本体フレーム
２ａ 固定基台
２ｂ ガイド支柱
２ｃ 連結架台
１１ 上型
１２ 下型
２１ クランク機構
２３ クランク軸
３１ ラム
４１ ボルスタ
４１ａ 第１テーパ面
５１ ボルスタ位置調整機構
５２ テーパ板
５２ａ 第２テーパ面
５４ 板ガイド機構
５４ａ レール部
５４ｂ レール保持ブロック
５４ｃ ブロック固定部材
５４ｄ ガイド凸条
５４ｅ 押さえローラ
５５ 板駆動部
６１ 下死点センサ
７１ ボルスタ位置制御手段
５５２ モータ

Claims (2)

1. プレス加工時の上型の上下動をクランク機構により行うプレス機械であって、
   下面に第１テーパ面が形成されて上面に下型が載置されるボルスタと、
   前記第１テーパ面に面接触する第２テーパ面を上面に有して前記ボルスタの下に配置されるテーパ板と、前記テーパ板を前記ボルスタに対して水平移動させる板駆動部と、を備えて、前記テーパ板の水平移動により前記ボルスタの高さ位置を調整するボルスタ位置調整機構と、
   前記クランク機構の動作で下死点に到達した前記上型の実際の高さ位置である実下死点位置を検出する下死点センサと、
   前記下死点センサにより検出される実下死点位置を前記クランク機構等に熱膨張が生じていないときの前記上型の下死点の高さ位置である基準下死点位置と比較して、前記基準下死点位置と前記実下死点位置との差分を検出し、前記差分によってダイハイトが変化しないように、前記ボルスタ位置調整機構により前記差分を緩和する方向に所定量、前記ボルスタの位置を修正するボルスタ位置制御手段と、
   を備えたことを特徴とするプレス機械。
2. 前記ボルスタ位置調整機構による前記ボルスタの位置調整動作は、上型を支持するラムが下死点から上死点側に規定距離だけ離間した規定中間位置から上死点側にあるときに実施することを特徴とする請求項１に記載のプレス機械。

Images