JP2015037804A - クランクプレス機 - Google Patents

Abstract

【課題】クランクプレス機において、簡単な構成でスライドとコラムとの間の隙間を適切に調整して製品の完成精度を向上させる。【解決手段】複数のコラム１５を有するフレーム本体にスライド１４を昇降可能に支持し、コラム１５とスライド１４との間の隙間にそれぞれ前後スライドガイド及び左右スライドガイド２１を設ける。そして、前後スライドガイド及び左右スライドガイド２１の少なくとも１つにコラム１５側からスライド１４へ突出してスライド１４に当接し、その傾きを修正するピストン部材２３を設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、スライドガイドを有するクランクプレス機に関するものである。

従来より、フレーム本体の４本のコラム間に昇降可能に支持されたスライドの各角部と各コラムとの間の隙間にスライドガイドを設けたクランクプレス機は知られている。スライドガイドとスライドとの隙間が大きすぎると、特にプレス時（成形時）にスライドがぐらついて上金型と下金型との間のクリアランスが変化して精度のよいプレス作業が行えない。逆に隙間を小さくしすぎると、熱膨張時に隙間がなくなって、スライドの昇降動作が滑らかに行われない。

そこで例えば、特許文献１では、非接触センサによってスライドガイドとスライドとの変位を検出し、この検出結果を基にスライドガイドとコラムとの間に設けた圧電アクチュエータを駆動してスライドガイドの位置を補正するようにしている。

一方、特許文献２では、スライド側にモータを利用してウェッジを遠隔操作可能なギブクリアランス調整装置を設け、スライドの熱膨張を吸収するようにしている。

実公平７−１５６７５号公報 特開２０１１−１５２５５３号公報

圧電アクチュエータとして、小型のものは広く用いられている。しかしながら、大型のスライドを有するクランクプレス機では、スライドガイドに大きな荷重が加わるので、特許文献１のように圧電アクチュエータを用いる方法は、現実的には難しい。さらにスライドガイドとスライドとのクリアランスを調整するには運転状況の監視や制御等が複雑になってしまう。

また、特許文献２では、上下に昇降して大きな振動や熱を受けるスライド側に複雑な構成のギブクリアランス調整装置を設けているので、配線など組立に手間がかかるという問題がある。さらに特許文献１と同様に運転状況の監視や制御等が複雑になってしまう問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な構成でスライドのぐらつきを防止して製品の完成精度を向上させることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、スライドガイドにスライドに当接し、その傾きを修正するピストン部材を設けた。

具体的には、第１の発明では、複数のコラムを有するフレーム本体と、このフレーム本体に昇降可能に支持されて複数のコラム間を昇降するスライドと、各コラムにおける、スライドとの間の隙間にそれぞれ設けられるスライドガイドとを有するクランクプレス機を前提とする。

そして、複数の上記スライドガイドの少なくとも１つには、先端が上記コラム側から上記スライド側へ突出して該スライドに当接し、その傾きを修正するピストン部材が設けられている。

上記の構成によると、圧力流体の力を利用できるピストン部材を用いるため、ピストン部材の断面積、圧力流体の圧力等を調整することで、大型のクランクプレス機にも対応できる。ピストン部材はコラム側に設けるので、昇降運動するスライド側に設ける場合に比べて配管などの構造を簡単にすることができると共に、故障もしにくくなる。またスライドガイドは従来通りコラムに固着するので、大きな荷重がかかった場合の安全性も高い。

第２の発明では、第１の発明において、
上記ピストン部材は、上記スライドガイドにおける上記スライドの昇降方向の複数箇所に配置されている。

上記の構成によると、複数設けることで、各ピストン部材に加わる力を分散できると共に、スライドの可動範囲の全てにおいて傾き防止可能に設定することができる。

第３の発明では、第２の発明において、
上記ピストン部材は、少なくとも上記スライドのプレス位置において該スライドに当接する位置に設けられている。

上記の構成によると、最もスライドの水平度が要求されるプレス位置及びその近傍においてピストン部材がスライドに当接してぐらつきを防止するので、製品の仕上がりがよくなる。なお、プレス位置はスライドの下死点近傍にある。

第４の発明では、第１乃至第３のいずれか１つの発明において、
上記ピストン部材の先端は、上記スライドガイドの表面を覆う金属と同じ金属で構成されている。

上記の構成によると、ピストン部材の先端を摺動性と適度な柔らかさを有するスライドガイドの材料と同じにすることで、スライドの損傷を防ぎながら、スライドの滑らかな昇降運動を達成することができる。

第５の発明では、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、
上記ピストン部材の圧力源と該ピストン部材との間に設けられ、該ピストン部材からの戻りを規制するストップバルブと、
上記ストップバルブを制御する制御装置とを備え、
上記制御装置は、少なくとも上記スライドが鍛造品を押圧して成形するときに上記ストップバルブを閉じるように構成されている。

すなわち、スライドが鍛造品をプレスして成形するときにスライドは反力を受けるので傾きやすいが、上記の構成によると、少なくとも成形時には、ストップバルブが閉じられ、ピストン部材が押し戻されにくくなり、スライドが安定して精度のよい鍛造品が得られる。

第６の発明では、第５の発明において、
上記圧力源は、空気圧を発生し、
上記ストップバルブと上記圧力源との間には、上記空気圧を液圧に変換する空液圧コンバータが設けられ、
上記ピストン部材は、上記液圧によって作動されるように構成されている。

上記の構成によると、ピストン部材は、液圧で押されるので、過負荷に対する安全性に優れ、ストップバルブを閉じたときにほとんど戻りしろがなく、スライドが傾かない。一方で、空液圧コンバータと圧力源との間は空気圧で制御されるので、低圧での制御やエネルギーの蓄積が容易であり、高速作動や短時間に高出力を得ることができ、戻り配管が不要で、配管や装置化が容易というメリットがある。

以上説明したように、本発明によれば、複数のスライドガイドの少なくとも１つにコラム側からの突出量を調整可能なピストン部材を設け、その先端をスライドに摺接させるようにしたことにより、簡単な構成でスライドのぐらつきを防止して製品の完成精度を向上させることができる。

ピストン部材及びその周辺を拡大して示し、（ａ）が図４のIa部拡大図で、（ｂ）が（ａ）のIb−Ib線断面図であり、（ｃ）が（ａ）のIc−Ic線断面図である。 待機位置にある、本発明の実施形態に係るクランクプレス機の主要部を一部破断して示す側面図である。 図２のIII−III線拡大断面図である。 図３のIV方向矢視図である。 本発明の実施形態の変形例に係る油圧回路図である。 スライドの動きの時間的変化を示すグラフである。 スライドとシリンダ部材との関係を説明するための説明図であり、（ａ）がスライドが傾いていないときの様子を示し、（ｂ）がスライドが傾いたときの様子を示す。 本発明の実施形態の変形例に係るストップバルブの配置例を示す油圧回路図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図２は本発明の実施形態のクランクプレス機１０の主要な部分を示す側面図であり、このクランクプレス機１０は、地面に固定される下部フレーム１１ａ、その上側の中間フレーム１１ｂ及びその上側の図示しない上部フレームとを有するフレーム本体１１を備えている。上部フレームには、図示しないメインモータと、このメインモータに回転されるフライホイールとが設けられている。上部フレームには、フライホイールの回転エネルギーをクラッチを介して伝達可能なクランク軸１２が回転可能に支持されている。また、クランク軸１２は、ブレーキにより停止可能となっている。

そして、クランク軸１２の下方には、コンロッド１３及びリストピン１３ａを介してスライド１４が連結されている。スライド１４は、クランクプレス機１０の中間フレーム１１ｂに設けた４本の断面矩形枠状のコラム１５の間に上下に昇降運動可能に吊り下げられている。図３に示すように、コラム１５内には、丸棒状で、フレーム本体１１のほぼ上下全体に延びるタイロッド１６が収容されている。スライド１４は、クランク軸１２に連動して上側の待機位置と下側のプレス位置との間で往復昇降運動可能に構成され、その下面に鍛造プレスのための金型の上型を取付可能となっている。上型は、鍛造品に合わせて取替可能となっている。ここで、待機位置は、スライド１４の昇降移動範囲の上死点付近にあり、プレス位置は、下死点付近にある。スライド１４は、コンロッド１３以外の構成でクランク軸１２に上下運動可能に連結されていてもよい。スライド１４の下方には、上面に下型を取付可能なボルスタプレート１７が対向して配置されている。この下型も鍛造品に合わせて取替可能となっている。

図３及び図４にも示すように、各コラム１５の左右内面には、上下に延びる前後スライドガイド２０が設けられ、前後スライドガイド２０の前後内側には、これら前後スライドガイド２０よりも厚さの薄い左右スライドガイド２１が設けられている。それぞれの前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１は、ガイド取付ボルト１８にてコラム１５の左右内面に締結されている。前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１は、スライド１４の角部と摺接する部分に例えば銅合金などの摺動性が高く適度に柔らかい金属がコーティングされた鋼板よりなる摺接部材２２が貼り付けられている。摺接部材２２の表面には、油溝２２ａが形成され、この油溝２２ａ内に冷却油が流通するように構成されている。

そして、前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１には、上下に間隔を空けてピストン部材２３が設けられている。ピストン部材２３は、スライド１４が待機位置からプレス位置まで昇降移動する間、常にスライド１４に当接できる場所に設けているのが望ましい。図１に拡大して示すように、摺接部材２２及び前後スライドガイド２０又は左右スライドガイド２１には、スライド１４側へ貫通する断面円形の貫通孔２４が形成されている。ピストン部材２３は、この貫通孔２４の内径よりも若干小さい外径を有する円柱状のもので、先端は、半球状に丸められ、前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１と同様に銅合金がコーティングされている。ピストン部材２３の基端側は外径が大きくなってピストン部材２３の突出量が規制されている。この基端側の外周には、Ｏリング２５が嵌められて封止されている。詳しく図示しないが、前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１内には、エアー通路２６が連続して形成され、チェックバルブ２８や圧力調整用バルブ２９を介して図示しないコンプレッサ等に接続されている。貫通孔２４には、エアー通路２６が連通しており、エアー通路２６から適宜圧力空気が供給されるようになっている。貫通孔２４の周囲における、前後スライドガイド２０又は左右スライドガイド２１とコラム１５との当接面及び前後スライドガイド２０又は左右スライドガイド２１と摺接部材２２との当接面には、環状のパッキン２７が設けられている。これにより、貫通孔２４におけるピストン部材２３の基端側にエアー通路２６と連通する圧力室２４ａが形成されている。エアー通路２６が接続された空気圧回路は、供給空気圧が始め各圧力室２４ａで等しくなるように設定されており、設定圧力となった後は、圧力が低下しない限りは独立した圧力室２４ａとなるような回路で構成されている。つまり、スライド１４がぐらついてピストン部材２３が押し込まれると、圧力室２４ａ内の圧力が上昇して、より強い力でスライド１４を押し返すようになっている。

なお、もしスライド１４の熱膨張が大きく、スライド１４を挟んだ両側のピストン部材２３がスライド１４に当接することとなっても、より押し込まれた側が、より強く押し返すため、効果が完全に損なわれるわけではない。

本実施形態のクランクプレス機１０は、スライド１４とスライドガイド２１との隙間ｃを十分とりつつ、スライド１４がぐらつくような力が働いた場合でも、ピストン部材２３に押し戻され、本来の傾きのない適切な位置に留めることができる。また、スライド１４が熱膨張した場合や大きな力が働いた場合にも、摺接部材２２がスライド１４と摺接することで安全にプレス作業を行うことができる。

また、ピストン部材２３を前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１のそれぞれにおける上下方向に間隔を空けて一対配置したことにより、スライド１４のぐらつきをなくして傾きを効果的に防止することができる。

また、ピストン部材２３を少なくともスライド１４のプレス位置においてスライド１４に当接する位置に設け、最もスライド１４の水平度が要求されるプレス位置においてピストン部材２３がスライド１４に当接してぐらつきを防止するようにしたので、スライド１４の水平度が精度よく保たれて製品の仕上がりを格段に向上させることができる。

さらに、ピストン部材２３の先端も、摺動性と適度な柔らかさを有する、摺接部材２２の表面を覆う銅合金と同じにすることで、スライド１４の損傷を防ぎながら、スライド１４の滑らかな昇降運動を達成することができる。

したがって、本実施形態に係るクランクプレス機１０によると、簡単な構成でスライド１４のぐらつきをなくして製品の完成精度を向上させることができる。

−実施形態の変形例−
図５は、本発明の実施形態の変形例に係る油圧回路を示し、ピストン部材２３が油圧で駆動される点が異なる点で上記実施形態と異なる。なお、本変形例では、図１〜図４と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

本変形でも、ピストン部材２３の圧力源３２は、圧縮空気を作り出すコンプレッサである。圧力源３２と空液圧コンバータ３３との間は、空気圧回路３４で構成され、圧縮空気が通るように構成されている。

空液圧コンバータ３３は、空気圧を油圧に変更するものであり、圧力源から供給された圧縮空気を油圧に変更する役割を果たす。空液圧コンバータ３３よりも上流は、油圧回路３５で構成されている。なお、油圧回路３５は、作動油で満たされるが、作動油以外の水等の液体を作動流体としてもよい。

この油圧回路３５には、例えば２ポート２位置電磁切換弁よりなるストップバルブ３０が設けられている。図５に示すように、合計１６個のピストン部材２３の下流側に１つのストップバルブ３０が設けられ、このストップバルブ３０は、例えばクランクプレス機１０の全体を制御する制御装置３１によって開閉制御されるようになっている。

具体的には、図６に下死点からのスライド１４の高さを示すように、成形を行っている期間として、例えば成形開始時が１００ｍｍで、その後、下死点に到達して再び上昇した下死点から２０ｍｍまでの高さが成形終了時とした場合、高さが１５０ｍｍの段階からストップバルブ３０を閉じ、再び高さ５０ｍｍに戻ったときにストップバルブ３０を開くように制御装置３１が信号を送る。このストップバルブ３０を開閉するタイミングは、クランク軸の回転角度により指示したり、リミットスイッチで検出したり、タイマーで検出したりすればよい。本変形例では、ストップバルブ３０は、成形を行っている期間よりも長ければよく、それ以外はストップバルブ３０は開いているようにすればよい。

本変形例では、１つのストップバルブ３０しか設けていない。図７は、説明のために模式的に大げさに示してある。図７（ａ）に示すように、スライド１４が垂直で傾いていない場合には、対向するピストン部材２３の先端間の距離はＬで一定であり、ほぼ均等にスライド１４を押さえ付けている。一方、図７（ｂ）にスライド１４がα°傾いたときを大げさに描いたように、対向するピストン部材２３間の距離Ｌ’は、Ｌ’＝Ｌ／ｓｉｎαとなってＬ’＞Ｌとなる。１つのストップバルブ３０で押さえている場合、各ピストン部材２３の圧力室間で作動油は行き来するが、ストップバルブ３０で全体の作動油の量は変わらないようになっている。このため、実際には図７（ｂ）のように傾くことはなく、プレス作業中に反力を受けるスライド１４の傾きが油圧に押された１６個のピストン部材２３で効果的に防止される。

このように、スライドが鍛造品をプレスして成形するときにスライド１４は反力を受けるので、傾きやすいが、少なくとも成形時には、ストップバルブ３０が閉じられているので、ピストン部材２３が押し戻されにくくなり、スライド１４が安定して精度のよい鍛造品が得られる。

特に、油圧は、過負荷に対する安全性に優れるので、ストップバルブ３０を閉じたときに、ピストン部材２３がほとんど押し戻されることがなく、スライド１４が傾かないという利点がある。

一方で、空液圧コンバータ３３と圧力源３２との間は空気圧で制御されるので、低圧での制御やエネルギーの蓄積が容易であり、高速作動や短時間に高出力を得ることができ、戻り配管が不要で、配管や装置化が容易というメリットがある。

なお、図８に示すように、各ピストン部材２３の下流側にそれぞれストップバルブ３０を設けておけば、部品点数が増えるものの、さらに確実にピストン部材２３が押し戻されるのを防ぐことができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、合計８箇所の前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１のそれぞれに上下一対のピストン部材２３を設けたが、前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１に１箇所ずつピストン部材２３を設けたり、３箇所以上にピストン部材２３を設けたりしてもよい。また、８箇所の前後スライドガイド２０及び左右スライドガイド２１のうちの少なくとも１つに１箇所以上のピストン部材２３を設けてもよい。

上記実施形態では、ピストン部材２３は空気圧でスライド１４側へ押し出されるようにしているが、油圧で押し出されるようにしてもよい。この場合には、図示しない油圧ポンプから圧力室２４ａへ高圧油を供給するようにすればよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、スライドガイドを有する鍛造プレスなどのクランクプレス機について有用である。

１０ クランクプレス機
１１ フレーム本体
１４ スライド
１５ コラム
２０ 前後スライドガイド
２１ 左右スライドガイド
２３ ピストン部材
３０ ストップバルブ
３１ 制御装置
３２ 圧力源
３３ 空液圧コンバータ
３４ 空気圧回路
３５ 油圧回路

Claims (6)

1. 複数のコラムを有するフレーム本体と、該フレーム本体に昇降可能に支持されて該複数のコラム間を昇降するスライドと、各コラムにおける、該スライドとの間の隙間にそれぞれ設けられるスライドガイドとを有するクランクプレス機であって、
   複数の上記スライドガイドの少なくとも１つには、先端が上記コラム側から上記スライド側へ突出して該スライドに当接して該スライドの傾きを修正するピストン部材が設けられている
   ことを特徴とするクランクプレス機。
2. 請求項１に記載のクランクプレス機において、
   上記ピストン部材は、上記スライドガイドにおける上記スライドの昇降方向の複数箇所に配置されている
   ことを特徴とするクランクプレス機。
3. 請求項２に記載のクランクプレス機において、
   上記ピストン部材は、少なくとも上記スライドのプレス位置において該スライドに当接する位置に設けられている
   ことを特徴とするクランクプレス機。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つに記載のクランクプレス機において、
   上記ピストン部材の先端は、上記スライドガイドの表面を覆う金属と同じ金属で構成されている
   ことを特徴とするクランクプレス機。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つに記載のクランクプレス機において、
   上記ピストン部材の圧力源と該ピストン部材との間に設けられ、該ピストン部材からの戻りを規制するストップバルブと、
   上記ストップバルブを制御する制御装置とを備え、
   上記制御装置は、少なくとも上記スライドが鍛造品を成形するときに上記ストップバルブを閉じるように構成されている
   ことを特徴とするクランクプレス機。
6. 請求項５に記載のクランクプレス機において、
   上記圧力源は、空気圧を発生し、
   上記ストップバルブと上記圧力源との間には、上記空気圧を液圧に変換する空液圧コンバータが設けられ、
   上記ピストン部材は、上記液圧によって作動されるように構成されている
   ことを特徴とするクランクプレス機。

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