JP3701005B2 - プレス機械のスライド駆動装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スライドの下死点又は上死点位置が変化しないストローク可変機能を備えたプレス機械のスライド駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ストローク可変機能を備えたリンクを用いるプレス機械のスライド駆動装置として、例えば特開平７−１３２４００、特開平１１−７７３９８、特開平１１−１９７８８８などが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−１３２４００の装置では、スライドストロークの変更は１個所の調節で可能であるが、その調節位置が左右駆動分岐点にあるため、全ストローク調節精度が悪かった場合、修正することが困難である。また、ストロークを変更すると下死点位置が変化するほか、ストロークを長くすると上死点側の加速度が極端に大きくなる。
【０００４】
特開平１１−７７３９８の装置では、スライドストロークの調節は左右別個となっており、それぞれ調節することも可能であるが、バックラッシュ等によりストローク調節機構の精度が劣ると左右のバランスが崩れる可能性を否めない。なお、ストローク変更で下死点位置は変化しないが、ストローク調節機構によりポイント間のピッチを狭くすることができない。
【０００５】
特開平１１−１９７８８８の装置も前装置と同様に、スライドストロークの調節は左右別個となっており、ストローク調節機構の精度が劣ると左右のバランスが崩れる可能性を否めない。
【０００６】
本発明の目的は、スライドストロークを変更してもスライドの下死点又は上死点位置が変化せず、かつ左右のバランスが崩れることのない、プレス機械のスライド駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、左右方向に屈曲するトッグル機構でスライドが駆動されるプレス機械において、プレス機械の前後方向に軸心を有するようフレームに回転自在に設けられたクランク軸と、クランク軸の偏心部に大端部が連結されたコネクチングロッドと、コネクチングロッドの小端部を所定の軌道に沿って往復運動させるとともに、その軌道上におけるコネクチングロッドの小端部の死点位置を中心に前記軌道を垂直面上で所定の角度に回動可能としたストローク調節機構と、コネクチングロッドの小端部に一端部が連結された連結リンクの他端部を直線状往復運動に変換する直線ガイド機構と、プレス機械のフレームに水平に配置された左右の固定支点に枢着され、左右等長の第１リンク及び第２リンクを備え、第１リンクの他端部の第１ピンに直線ガイド機構と直接もしくは駆動分岐リンクを介して連結された左右のトッグル上リンクと、トッグル上リンクの第２リンクの他端部の第２ピンとスライドとを連結するトッグル下リンクと、を備えたことを特徴とするプレス機械のスライド駆動装置である。
【０００８】
かかる発明では、左右駆動分岐前にスライドストロークを変更するストローク調節機能を備えているから、スライドストロークの調節はプレス機械の精度とは無関係で、スライドストロークを変更しても左右のバランスが崩れることがない。また、スライドストロークを変更しても、スライドの下死点又は上死点位置は変化しない。
【０００９】
請求項２の発明は、ストローク調節機構が、コネクチングロッドの小端部の死点位置を中心に回動可能な直線状の溝を備えたガイド盤と、その溝に摺動可能に嵌入されコネクチングロッドの小端部と連結リンクとを連結するピンを備えたスライダとからなることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のスライド駆動装置である。
【００１０】
かかる発明では、請求項１の作用効果に加えて、コネクチングロッドの小端部を高精度に直線状軌道上の往復運動に変換することができるほか、ガイド盤を所定の角度に回動して軌道の傾斜を変更し、コネクチングロッドの小端部の下死点又は上死点位置を移動させることなく、その上死点又は下死点位置を簡単な機構で平滑かつ高精度に移動することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、ストローク調節機構がコネクチングロッドの小端部の死点位置を中心に回動可能なガイド盤と、そのガイド盤に立設された軌道中心ピンと、その軌道中心ピンとコネクチングロッドの小端部とを連結する軌道形成リンクとからなることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のスライド駆動装置である。
【００１２】
かかる発明では、請求項１の作用効果に加えて、軌道形成リンクによりコネクチングロッドの小端部を高精度に円弧状軌道上の往復運動に変換することができるほか、ガイド盤を所定の角度に回動させて軌道の傾斜を変更し、コネクチングロッドの小端部の下死点又は上死点位置を移動させることなく、その上死点又は下死点位置を簡単な機構で平滑かつ高精度に移動することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、直線ガイド機構が、プレス機械のフレームに垂直方向に設けられた溝と、その溝に摺動可能に嵌入されたスライダとからなり、そのスライダの支点ピンに連結リンク並びに左右のトッグル上リンクとそれぞれ連結する駆動分岐リンクとが連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプレス機械のスライド駆動装置である。
【００１４】
かかる発明では、連結リンクと駆動分岐リンクを連結するピンは垂直線上の往復運動をするから、請求項１乃至請求項３の作用効果に加えて、スライドストロークを変更しても左右のバランスが高い精度で保たれる。
【００１５】
請求項５の発明は、直線ガイド機構が左右のトッグル上リンクの第１リンクが平行に位置するとき、左右のトッグル上リンクの第１ピン間ピッチで第１ピン間に取着された駆動分岐リンクと、その駆動分岐リンクに連結リンクが連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプレス機械のスライド駆動装置である。
【００１６】
かかる発明では、ワットのリンク機構により駆動分岐リンクは近似的に一直線上を往復するから、請求項１乃至請求項３の作用効果に加えて、スライドストロークを変更しても左右のバランスが高い精度で保たれる。また、直線ガイド機構はリンクの連結のみとなり、溝やスライダを必要としないので、機構が簡単なものとなり部品点数を減らすことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面に基づいてその詳細を説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施例を示すプレス機械の要部構成を示すスケルトン図、図２は同じくリンクの構成を示す説明図、図３は同じくストロークの変化を示す説明図、図４は同じくスライドモーションを示す図である。
【００１９】
まず図１及び図２により第１実施例におけるプレス機械の要部の構成を説明する。なお、図１においてスライドが下死点にあるときのリンクの骨格を実線で、上死点にある状態を破線で示し、図２はスライドが上死点にあるときの各リンクの状態を示す。
【００２０】
プレス機械１のフレーム２には動力源のメインモータ３が設けられ、フライホイール４にベルト５を介して、メインモータ３の動力を伝達する。また、フレーム２にはボルスタ６が固設され、スライド７が昇降自在に設けられていて、スライド７とボルスタ６に上型と下型がそれぞれ取着されてプレス加工が行われる。なお、図示していないが、スライド及びプランジャはそれぞれガイド装置により案内されている。
【００２１】
プレス機械１の前後方向に軸心を有するようクランク軸８がフレーム２に回転自在に設けられ、クランク軸８の一端にはフライホイール４が連結されている。クランク軸８の偏心部９にはコネクチングロッド１１大端部が連結され、その小端部はスライダ１３のピン１２に連結されている。このスライダ１３はガイド盤１４に設けられた直線状の溝１５内に摺動可能に嵌合されている。
【００２２】
そして、ガイド盤１４はコネクチングロッド１１の小端部の下死点位置を中心として回動可能にフレーム２に保持 されている。このような直線状に摺動可能なスライダ１３と回動可能なガイド盤１４とでストローク調節機構１０が構成されている。なお、ガイド盤１４を所定角度に回動させる機構はとくに図示していないが、例えばガイド盤１４の円弧部分に設けたウォームホイールをウォームで回動させればよい。
【００２３】
プレス機械１のフレーム２の上部中央で、コネクチングロッド１１の小端部の下死点位置、すなわちガイド盤１４の回動中心の真下には、直線ガイド機構２０が設けられている。直線ガイド機構２０は、垂直方向の溝２１を備えた基盤２２とその溝２１に摺動可能に嵌合されたスライダ２３とから構成されている。スライダ２３には上部支点ピン２４と下部支点ピン２５が立設されていて、上部支点ピン２４とストローク調節機構１０のスライダ１３のピン１２とは連結リンク２６で連結されている。なお、連結するクランクが他の部材と干渉することがなければ、上部支点ピン２４と下部支点ピン２５を、１個の支点ピンで兼用することができる。
【００２４】
また、プレス機械１のフレーム２の上部左右対称位置には固定支点ピン３１が設けられ、その固定支点ピン３１を揺動中心とする第１リンク３２及び第２リンク３３を辺とする二等辺三角形の骨格からなるトッグル上リンク３０が枢設されている。
【００２５】
そして、左右に配設されたトッグル上リンク３０の第１リンク３２の他端部に設けられた第１ピン３４と、直線ガイド機構２０の下部支点ピン２５とは、それぞれ駆動分岐リンク２７で連結されている。
【００２６】
また、左右に配設されたトッグル上リンク３０の第２リンク３３の他端部に設けられた第２ピン３５と、スライド７に立設されたプランジャ３６の先端部に設けられた連結ピン３７とはトッグル下リンク４０で連結されている。
【００２７】
さらに、トッグル下リンク４０とスライド７に立設されたプランジャ３６の先端部との連結ピン３７にはバランサ用リンク４１の一端部が連結され、そのバランサ用リンク４１の中央部はフレーム２の固定支点４２に枢着された支持リンク４３で支持され、バランサ用リンク４１の他端部は動的バランサ４４の下端部が連結されている。そして動的バランサ４４の上部とトッグル上リンク３０の固定支点ピン３１とは、保持リンク４５で連結されている。
【００２８】
このように構成された駆動装置において、クランク軸８が回転してコネクチングロッド１１が揺動すると、コネクチングロッド１１の小端部とピン１２により連結されたスライダ１３は、ストローク調節機構１０のガイド盤１４の溝１５に沿って往復運動する。このスライダ１３の往復運動は、連結リンク２６により、直線ガイド機構２０に設けられたスライダ２３の垂直往復運動に変換される。そしてスライダ２３の垂直往復運動は、駆動分岐リンク２７により、左右対称位置に設けられ、左右対称形のトッグル上リンク３０を揺動させる。このトッグル上リンク３０の揺動は、トッグル下リンク４０によりプランジャ３６に伝達され、スライド７を上下する。それと同時に、動的バランサ４４がスライド７の上下動と逆方向にほぼ垂直に移動する。
【００２９】
つぎに、ストロークを変化させる場合を図３により説明する。なお、直線ガイド機構２０以降の駆動機構は左右対称となっているので片側のみを示す。上述の駆動において、ストローク調節機構１０のガイド盤の溝が水平に対する傾斜角αで保持されているとき、スライダ１３の往復運動はピン１２の位置で１２と１２ａ間である。そこでガイド盤１４を回動させ溝１５の傾斜角をβとすると、回動の中心はコネクチングロッド１１の小端部の下死点位置すなわちピン１２の位置であるから、スライダ１３の往復運動はピン１２の位置で１２と１２ｂ間に変化する。
【００３０】
したがって、連結リンク２６で連結された直線ガイド機構２０におけるスライダ２３の垂直往復運動は、上部支点ピン２４の位置で２４と２４ａ間が２４と２４ｂ間となる。そしてスライダ２３に立設された下部支点ピン２５の垂直往復運動は下部支点ピン２５の位置で２５と２５ａ間が２５と２５ｂ間となる。同様に、下部支点ピン２５と駆動分岐リンク２７で連結されたトッグル上リンク３０の第１ピン３４の揺動範囲も第１ピン３４の位置で３４と３４ａ間が３４と３４ｂ間に、第２ピン３５の揺動範囲も第２ピン３５の位置で３５と３５ａ間が３５と３５ｂ間に変化する。
【００３１】
さらに、この第２ピン３５に一端部が連結されたトッグル下リンク４０の他端部でプランジャと連結する連結ピン３７の上下動往復運動は、連結ピン３７の位置で３７と３７ａ間が３７と３７ｂ間に変化する。したがって、図示しないプランジャに連結されたスライドではその下死点の位置を変化させることなく、上死点の位置は連結ピン３７の変化量と等しく変化し、スライドストロークが変更される。
【００３２】
このスライド駆動装置において、ガイド盤におけるスライダの溝の傾斜角がαの場合と傾斜角がβの場合のスライドモーションを正弦曲線とともに図４に示す。一例として、傾斜角αを３２°４０’とした場合の上死点でのクランク角度は３４８°３０’で、スライドストロークは５０ｍｍであり、傾斜角βを１０°３０’とした場合の上死点でのクランク角度は３５７°で、スライドストロークは１５ｍｍであった。なお、下死点位置でのクランク角度は１８０°である。このように、このスライド駆動装置によれば、ガイド盤に設けられたスライダの溝の傾斜角を変更することにより、下死点位置を一定に保ちながら、スライドストロークを変更することができる。またスライドストロークを変更しても左右のバランスが崩れることがない。なお、傾斜角変更で上死点でのクランク角度が僅か変化するが実用上支障がない。
【００３３】
図５は本発明の第２実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明する図で、傾斜角がαでコネクチングロッドの小端部が下死点位置にあるときのリンクの配置とその骨格を示し、そのときの各リンクの骨格をピンの位置を大黒点とする太い実線で、コネクチングロッドの小端部が上死点位置にあるときの各リンクの骨格をピンの位置を小黒点とした太い破線で示した。また、傾斜角がβでコネクチングロッドの小端部が上死点位置にあるときの各リンクの骨格をピンの位置を小円とした細い実線で示した。なお、この第２実施例は前述の第１実施例の直線ガイド機構のみを変更したもので、変更のない個所は同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
プレス機械のフレームに水平に配置された左右の固定支点３１には、第１ピン３４までを互いに等長とした第１リンク３２及び第２ピン３５までを互いに等長とした第２リンク３３を備えたトッグル上リンク５０がそれぞれ枢着されている。そして、両トッグル上リンク５０の第１ピン３４が揺動する円弧状軌跡の共通内接線における両接点間ピッチで、両第１ピン３４間に駆動分岐リンク５１が取着されている。すなわち、左右の第１ピン３４がその共通内接線の接点にそれぞれ位置するとき、左右の第１リンク３２は互いに平行であり、第２リンクは左右の固定支点３１の中線に対して互いに対称の位置にある。そして、駆動分岐リンク５１の接点間の中点には中央支点ピン５２が設けられ、連結リンク２６の一端部が連結され直線ガイド機構２０を構成している。
【００３５】
このように両トッグル上リンク５０の第１リンク３２と駆動分岐リンク５１が配置されているので、ワットのリンク機構を形成し、駆動分岐リンク５１は共通内接線に沿って近似的に直線運動する。したがって、コネクチングロッド１１及び連結リンク２６の揺動は直線運動に変換されて、左右のトッグル上リンク５０に伝達され、傾斜角を変更してストロークを変更した場合でも、スライドを高精度でバランスを保った状態で上下動させる。
【００３６】
図6は本発明の第３実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図で、水平に対する傾斜角がαでコネクチングロッドの小端部が下死点位置にあるときの各リンクをピンの位置を黒点とする太い実線で、コネクチングロッドの小端部が上死点位置にあるときの各リンクをピンの位置を黒点とする破線で示した。また、傾斜角がβでコネクチングロッドの小端部が上死点位置にあるときの各リンクをピンの位置を小円とした細い実線で示した。なお、この第３実施例は前述の第１実施例のストローク調節機構のみを変更したもので、変更のない個所は同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
コネクチングロッド１１の小端部の下死点位置を中心に回動可能としたガイド盤６１上に軌道中心ピン６２が設けられ、この軌道中心ピン６２とコネクチングロッド１１の小端部のピン１２とは軌道形成リンク６３で連結されている。そしてコネクチングロッド１１の小端部のピン１２は直線ガイド機構２０の上部支点ピン２４と連結リンク２６で連結されストローク調節機構１０を構成している。
【００３８】
したがって、クランク軸８が回転するとコネクチングロッド１１の小端部はその下死点でのピン１２の位置１２から上死点でのピン１２の位置１２ａまでの円弧状の軌道を往復運動し、連結リンク２６で連結された直線ガイド機構２０のスライダ２３をその上部支点ピン２４の位置で２４と２４ａの間を垂直に往復運動させる。
【００３９】
そこで、ガイド盤６１を回動させて軌道中心ピン６２の位置を６２ｂに移動させると、コネクチングロッド１１の小端部は、軌道形成リンク６３により、その下死点位置でのピン１２の位置１２から上死点でのピン１２の位置１２ｂまでの円弧状の軌道を往復運動する。したがって、直線ガイド機構２０のスライダ２３をその上部支点ピン２４の位置で２４と２４ｂの間を垂直に往復運動させる。そして各リンクで連結されたプランジャと連結する連結ピン３７の上下動往復運動は、連結ピン３７の位置で３７と３７ａ間が３７と３７ｂ間に変化する。したがって、図示しないプランジャに連結されたスライドの下死点の位置を変化させずに上死点の位置を変更することができるのである。
【００４０】
この第３実施例のリンク支点を移動させるストローク調節機構を、実施例２のワットのリンク機構による直線ガイド機構と組み合わせてスライドのストローク変更をおこなうことができる。また第１実施例に示した動的バランサの装備を実施例２又は実施例３に適用することができる。
【００４１】
図７は本発明の第４実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図であり、第１実施例におけるストローク調節機構と直線ガイド機構の配置を上下入れ換えたものであり、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図８乃至図１０は本発明の第５、第６、第７実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。第２実施例における直線ガイド機構２０において、連結リンク２６の一端部は駆動分岐リンク５１の中央支点ピン５２に連結されているが、第５、第６、第７実施例では、連結リンク２６の一端部は駆動分岐リンク５１の端部、及び一方のトッグル上リンクの第１リンク３２の他端部とともに連結されている。すなわち、連結リンク２６は駆動分岐リンク５１のいずれの個所に連結しても本発明は実施可能である。なお、それ以外の構成の変更は、単にクランク軸８、ストローク調節機構１０及び直線ガイド機構２０の配置個所に過ぎないので、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
上述の各実施例では、ストローク調節機構において、コネクチングロッドの小端部の下死点位置を固定し、コネクチングロッドの小端部の上死点位置を移動させることにより、スライドの下死点位置を変えずにスライドストロークを変化させる場合を示したが、コネクチングロッドの小端部の上死点位置を固定し、下死点位置を移動させることにより、スライドの上死点位置を変えずにスライドストロークを変更することも実施可能である。
【００４４】
さらに、トグル上リンクの第１リンクと第２リンクとの角度を調節して、その第２リンクとトッグル下リンクの揺動方向を逆にすることにより、コネクチングロッドの小端部の上死点位置を固定し、その下死点位置を移動させることにより、スライドの下死点位置を変えずにスライドストロークを変化させること、及びその逆にコネクチングロッドの小端部の下死点位置を固定し、その上死点位置を移動して、スライドの上死点位置を変えずにスライドストロークを変化させることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１の発明では、左右駆動分岐前にスライドストロークを変更する調節機能を備えているから、スライドストロークの調節はプレス機械の精度とは無関係で、スライドストロークを変更しても左右のバランスが崩れることがない。また、スライドストロークを変更しても、スライドの下死点又は上死点位置は変化しない。
【００４６】
請求項２の発明では、請求項１の効果に加えて、コネクチングロッドの小端部を高精度に直線状軌道上の往復運動に変換することができるほか、ガイド盤を所定の角度に回動して軌道の傾斜を変更し、コネクチングロッドの小端部の下死点又は上死点位置を移動させることなく、その上死点又は下死点位置を簡単な機構で平滑かつ高精度に移動することができる。
【００４７】
請求項３の発明では、請求項１の効果に加えて、軌道形成リンクにより、コネクチングロッドの小端部を高精度に円弧状軌道上の往復運動に変換することができるほか、ガイド盤を所定の角度に回動させて軌道の傾斜を変更し、コネクチングロッドの小端部の下死点又は上死点位置を移動させることなく、その上死点又は下死点位置を簡単な機構で平滑かつ高精度に移動することができる。
【００４８】
請求項４の発明では、連結リンクと駆動分岐リンクを連結するピンは垂直線上の往復運動をするから、請求項１乃至請求項３の効果に加えて、スライドストロークを変更しても左右のバランスを高い精度で保つことができる。
【００４９】
請求項５の発明では、ワットのリンク機構により駆動分岐リンクは近似的に一直線上を往復するから、請求項１乃至請求項３の効果に加えて、スライドストロークを変更しても左右のバランスを高い精度で保つことができる。また、直線ガイド機構はリンクの連結のみとなり、溝やスライダを必要としないので、機構が簡単なものとなり、部品点数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すプレス機械の要部構成を示すスケルトン図である。
【図２】同じくリンクの構成を示す説明図である。
【図３】同じくストロークの変化を示す説明図である。
【図４】同じくスライドモーションを示す図である。
【図５】本発明の第２実施例を示すスライド駆動装置の要部の説明図である。
【図６】本発明の第３実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【図７】本発明の第４実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【図８】本発明の第５実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【図９】本発明の第６実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【図１０】本発明の第７実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【符号の説明】
１はプレス機械、２はフレーム、３はメインモータ、４はフライホイール、５はベルト、６はボルスタ、７はスライド、８はクランク軸、９は偏心部、１０はストローク調節機構、１１はコネクチングロッド、１２はピン、１３はスライダ、１４はガイド盤、１５は溝、２０は直線ガイド機構、２１は溝、２２は基盤、２３はスライダ、２４は上部支点ピン、２５は下部支点ピン、２６は連結リンク、２７は駆動分岐リンク、３０はトッグル上リンク、３１は固定支点ピン、３２は第１リンク、３３は第２リンク、３４は第１ピン、３５は第２ピン、３６はプランジャ、３７は連結ピン、４０はトッグル下リンク、４１はバランサ用リンク、４２は固定支点、４３は支持リンク、４４は動的バランサ、４５は保持リンク、５０はトッグル上リンク、５１は駆動分岐リンク、５２は中央支点ピン、６１はガイド盤、６２は軌道中心ピン、６３は軌道形成リンク、である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、スライドの下死点又は上死点位置が変化しないストローク可変機能を備えたプレス機械のスライド駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ストローク可変機能を備えたリンクを用いるプレス機械のスライド駆動装置として、例えば特開平７−１３２４００、特開平１１−７７３９８、特開平１１−１９７８８８などが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開平７−１３２４００の装置では、スライドストロークの変更は１個所の調節で可能であるが、その調節位置が左右駆動分岐点にあるため、全ストローク調節精度が悪かった場合、修正することが困難である。また、ストロークを変更すると下死点位置が変化するほか、ストロークを長くすると上死点側の加速度が極端に大きくなる。
【０００４】
特開平１１−７７３９８の装置では、スライドストロークの調節は左右別個となっており、それぞれ調節することも可能であるが、バックラッシュ等によりストローク調節機構の精度が劣ると左右のバランスが崩れる可能性を否めない。なお、ストローク変更で下死点位置は変化しないが、ストローク調節機構によりポイント間のピッチを狭くすることができない。
【０００５】
特開平１１−１９７８８８の装置も前装置と同様に、スライドストロークの調節は左右別個となっており、ストローク調節機構の精度が劣ると左右のバランスが崩れる可能性を否めない。
【０００６】
本発明の目的は、スライドストロークを変更してもスライドの下死点又は上死点位置が変化せず、かつ左右のバランスが崩れることのない、プレス機械のスライド駆動装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、左右方向に屈曲するトッグル機構でスライドが駆動されるプレス機械において、プレス機械の前後方向に軸心を有するようフレームに回転自在に設けられたクランク軸と、クランク軸の偏心部に大端部が連結されたコネクチングロッドと、コネクチングロッドの小端部を所定の軌道に沿って往復運動させるとともに、その軌道上におけるコネクチングロッドの小端部の死点位置を中心に前記軌道を垂直面上で所定の角度に回動可能としたストローク調節機構と、コネクチングロッドの小端部に一端部が連結された連結リンクの他端部を直線状往復運動に変換する直線ガイド機構と、プレス機械のフレームに水平に配置された左右の固定支点に枢着され、左右等長の第１リンク及び第２リンクを備え、第１リンクの他端部の第１ピンに直線ガイド機構と直接もしくは駆動分岐リンクを介して連結された左右のトッグル上リンクと、トッグル上リンクの第２リンクの他端部の第２ピンとスライドとを連結するトッグル下リンクと、を備えたことを特徴とするプレス機械のスライド駆動装置である。
【０００８】
かかる発明では、左右駆動分岐前にスライドストロークを変更するストローク調節機能を備えているから、スライドストロークの調節はプレス機械の精度とは無関係で、スライドストロークを変更しても左右のバランスが崩れることがない。また、スライドストロークを変更しても、スライドの下死点又は上死点位置は変化しない。
【０００９】
請求項２の発明は、ストローク調節機構が、コネクチングロッドの小端部の死点位置を中心に回動可能な直線状の溝を備えたガイド盤と、その溝に摺動可能に嵌入されコネクチングロッドの小端部と連結リンクとを連結するピンを備えたスライダとからなることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のスライド駆動装置である。
【００１０】
かかる発明では、請求項１の作用効果に加えて、コネクチングロッドの小端部を高精度に直線状軌道上の往復運動に変換することができるほか、ガイド盤を所定の角度に回動して軌道の傾斜を変更し、コネクチングロッドの小端部の下死点又は上死点位置を移動させることなく、その上死点又は下死点位置を簡単な機構で平滑かつ高精度に移動することができる。
【００１１】
請求項３の発明は、ストローク調節機構がコネクチングロッドの小端部の死点位置を中心に回動可能なガイド盤と、そのガイド盤に立設された軌道中心ピンと、その軌道中心ピンとコネクチングロッドの小端部とを連結する軌道形成リンクとからなることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のスライド駆動装置である。
【００１２】
かかる発明では、請求項１の作用効果に加えて、軌道形成リンクによりコネクチングロッドの小端部を高精度に円弧状軌道上の往復運動に変換することができるほか、ガイド盤を所定の角度に回動させて軌道の傾斜を変更し、コネクチングロッドの小端部の下死点又は上死点位置を移動させることなく、その上死点又は下死点位置を簡単な機構で平滑かつ高精度に移動することができる。
【００１３】
請求項４の発明は、直線ガイド機構が、プレス機械のフレームに垂直方向に設けられた溝と、その溝に摺動可能に嵌入されたスライダとからなり、そのスライダの支点ピンに連結リンク並びに左右のトッグル上リンクとそれぞれ連結する駆動分岐リンクとが連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプレス機械のスライド駆動装置である。
【００１４】
かかる発明では、連結リンクと駆動分岐リンクを連結するピンは垂直線上の往復運動をするから、請求項１乃至請求項３の作用効果に加えて、スライドストロークを変更しても左右のバランスが高い精度で保たれる。
【００１５】
請求項５の発明は、直線ガイド機構が左右のトッグル上リンクの第１リンクが平行に位置するとき、左右のトッグル上リンクの第１ピン間ピッチで第１ピン間に取着された駆動分岐リンクと、その駆動分岐リンクに連結リンクが連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプレス機械のスライド駆動装置である。
【００１６】
かかる発明では、ワットのリンク機構により駆動分岐リンクは近似的に一直線上を往復するから、請求項１乃至請求項３の作用効果に加えて、スライドストロークを変更しても左右のバランスが高い精度で保たれる。また、直線ガイド機構はリンクの連結のみとなり、溝やスライダを必要としないので、機構が簡単なものとなり部品点数を減らすことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面に基づいてその詳細を説明する。
【００１８】
図１は本発明の第１実施例を示すプレス機械の要部構成を示すスケルトン図、図２は同じくリンクの構成を示す説明図、図３は同じくストロークの変化を示す説明図、図４は同じくスライドモーションを示す図である。
【００１９】
まず図１及び図２により第１実施例におけるプレス機械の要部の構成を説明する。なお、図１においてスライドが下死点にあるときのリンクの骨格を実線で、上死点にある状態を破線で示し、図２はスライドが上死点にあるときの各リンクの状態を示す。
【００２０】
プレス機械１のフレーム２には動力源のメインモータ３が設けられ、フライホイール４にベルト５を介して、メインモータ３の動力を伝達する。また、フレーム２にはボルスタ６が固設され、スライド７が昇降自在に設けられていて、スライド７とボルスタ６に上型と下型がそれぞれ取着されてプレス加工が行われる。なお、図示していないが、スライド及びプランジャはそれぞれガイド装置により案内されている。
【００２１】
プレス機械１の前後方向に軸心を有するようクランク軸８がフレーム２に回転自在に設けられ、クランク軸８の一端にはフライホイール４が連結されている。クランク軸８の偏心部９にはコネクチングロッド１１大端部が連結され、その小端部はスライダ１３のピン１２に連結されている。このスライダ１３はガイド盤１４に設けられた直線状の溝１５内に摺動可能に嵌合されている。
【００２２】
そして、ガイド盤１４はコネクチングロッド１１の小端部の下死点位置を中心として回動可能にフレーム２に保持 されている。このような直線状に摺動可能なスライダ１３と回動可能なガイド盤１４とでストローク調節機構１０が構成されている。なお、ガイド盤１４を所定角度に回動させる機構はとくに図示していないが、例えばガイド盤１４の円弧部分に設けたウォームホイールをウォームで回動させればよい。
【００２３】
プレス機械１のフレーム２の上部中央で、コネクチングロッド１１の小端部の下死点位置、すなわちガイド盤１４の回動中心の真下には、直線ガイド機構２０が設けられている。直線ガイド機構２０は、垂直方向の溝２１を備えた基盤２２とその溝２１に摺動可能に嵌合されたスライダ２３とから構成されている。スライダ２３には上部支点ピン２４と下部支点ピン２５が立設されていて、上部支点ピン２４とストローク調節機構１０のスライダ１３のピン１２とは連結リンク２６で連結されている。なお、連結するクランクが他の部材と干渉することがなければ、上部支点ピン２４と下部支点ピン２５を、１個の支点ピンで兼用することができる。
【００２４】
また、プレス機械１のフレーム２の上部左右対称位置には固定支点ピン３１が設けられ、その固定支点ピン３１を揺動中心とする第１リンク３２及び第２リンク３３を辺とする二等辺三角形の骨格からなるトッグル上リンク３０が枢設されている。
【００２５】
そして、左右に配設されたトッグル上リンク３０の第１リンク３２の他端部に設けられた第１ピン３４と、直線ガイド機構２０の下部支点ピン２５とは、それぞれ駆動分岐リンク２７で連結されている。
【００２６】
また、左右に配設されたトッグル上リンク３０の第２リンク３３の他端部に設けられた第２ピン３５と、スライド７に立設されたプランジャ３６の先端部に設けられた連結ピン３７とはトッグル下リンク４０で連結されている。
【００２７】
さらに、トッグル下リンク４０とスライド７に立設されたプランジャ３６の先端部との連結ピン３７にはバランサ用リンク４１の一端部が連結され、そのバランサ用リンク４１の中央部はフレーム２の固定支点４２に枢着された支持リンク４３で支持され、バランサ用リンク４１の他端部は動的バランサ４４の下端部が連結されている。そして動的バランサ４４の上部とトッグル上リンク３０の固定支点ピン３１とは、保持リンク４５で連結されている。
【００２８】
このように構成された駆動装置において、クランク軸８が回転してコネクチングロッド１１が揺動すると、コネクチングロッド１１の小端部とピン１２により連結されたスライダ１３は、ストローク調節機構１０のガイド盤１４の溝１５に沿って往復運動する。このスライダ１３の往復運動は、連結リンク２６により、直線ガイド機構２０に設けられたスライダ２３の垂直往復運動に変換される。そしてスライダ２３の垂直往復運動は、駆動分岐リンク２７により、左右対称位置に設けられ、左右対称形のトッグル上リンク３０を揺動させる。このトッグル上リンク３０の揺動は、トッグル下リンク４０によりプランジャ３６に伝達され、スライド７を上下する。それと同時に、動的バランサ４４がスライド７の上下動と逆方向にほぼ垂直に移動する。
【００２９】
つぎに、ストロークを変化させる場合を図３により説明する。なお、直線ガイド機構２０以降の駆動機構は左右対称となっているので片側のみを示す。上述の駆動において、ストローク調節機構１０のガイド盤の溝が水平に対する傾斜角αで保持されているとき、スライダ１３の往復運動はピン１２の位置で１２と１２ａ間である。そこでガイド盤１４を回動させ溝１５の傾斜角をβとすると、回動の中心はコネクチングロッド１１の小端部の下死点位置すなわちピン１２の位置であるから、スライダ１３の往復運動はピン１２の位置で１２と１２ｂ間に変化する。
【００３０】
したがって、連結リンク２６で連結された直線ガイド機構２０におけるスライダ２３の垂直往復運動は、上部支点ピン２４の位置で２４と２４ａ間が２４と２４ｂ間となる。そしてスライダ２３に立設された下部支点ピン２５の垂直往復運動は下部支点ピン２５の位置で２５と２５ａ間が２５と２５ｂ間となる。同様に、下部支点ピン２５と駆動分岐リンク２７で連結されたトッグル上リンク３０の第１ピン３４の揺動範囲も第１ピン３４の位置で３４と３４ａ間が３４と３４ｂ間に、第２ピン３５の揺動範囲も第２ピン３５の位置で３５と３５ａ間が３５と３５ｂ間に変化する。
【００３１】
さらに、この第２ピン３５に一端部が連結されたトッグル下リンク４０の他端部でプランジャと連結する連結ピン３７の上下動往復運動は、連結ピン３７の位置で３７と３７ａ間が３７と３７ｂ間に変化する。したがって、図示しないプランジャに連結されたスライドではその下死点の位置を変化させることなく、上死点の位置は連結ピン３７の変化量と等しく変化し、スライドストロークが変更される。
【００３２】
このスライド駆動装置において、ガイド盤におけるスライダの溝の傾斜角がαの場合と傾斜角がβの場合のスライドモーションを正弦曲線とともに図４に示す。一例として、傾斜角αを３２°４０’とした場合の上死点でのクランク角度は３４８°３０’で、スライドストロークは５０ｍｍであり、傾斜角βを１０°３０’とした場合の上死点でのクランク角度は３５７°で、スライドストロークは１５ｍｍであった。なお、下死点位置でのクランク角度は１８０°である。このように、このスライド駆動装置によれば、ガイド盤に設けられたスライダの溝の傾斜角を変更することにより、下死点位置を一定に保ちながら、スライドストロークを変更することができる。またスライドストロークを変更しても左右のバランスが崩れることがない。なお、傾斜角変更で上死点でのクランク角度が僅か変化するが実用上支障がない。
【００３３】
図５は本発明の第２実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明する図で、傾斜角がαでコネクチングロッドの小端部が下死点位置にあるときのリンクの配置とその骨格を示し、そのときの各リンクの骨格をピンの位置を大黒点とする太い実線で、コネクチングロッドの小端部が上死点位置にあるときの各リンクの骨格をピンの位置を小黒点とした太い破線で示した。また、傾斜角がβでコネクチングロッドの小端部が上死点位置にあるときの各リンクの骨格をピンの位置を小円とした細い実線で示した。なお、この第２実施例は前述の第１実施例の直線ガイド機構のみを変更したもので、変更のない個所は同一符号を付して説明を省略する。
【００３４】
プレス機械のフレームに水平に配置された左右の固定支点３１には、第１ピン３４までを互いに等長とした第１リンク３２及び第２ピン３５までを互いに等長とした第２リンク３３を備えたトッグル上リンク５０がそれぞれ枢着されている。そして、両トッグル上リンク５０の第１ピン３４が揺動する円弧状軌跡の共通内接線における両接点間ピッチで、両第１ピン３４間に駆動分岐リンク５１が取着されている。すなわち、左右の第１ピン３４がその共通内接線の接点にそれぞれ位置するとき、左右の第１リンク３２は互いに平行であり、第２リンクは左右の固定支点３１の中線に対して互いに対称の位置にある。そして、駆動分岐リンク５１の接点間の中点には中央支点ピン５２が設けられ、連結リンク２６の一端部が連結され直線ガイド機構２０を構成している。
【００３５】
このように両トッグル上リンク５０の第１リンク３２と駆動分岐リンク５１が配置されているので、ワットのリンク機構を形成し、駆動分岐リンク５１は共通内接線に沿って近似的に直線運動する。したがって、コネクチングロッド１１及び連結リンク２６の揺動は直線運動に変換されて、左右のトッグル上リンク５０に伝達され、傾斜角を変更してストロークを変更した場合でも、スライドを高精度でバランスを保った状態で上下動させる。
【００３６】
図6は本発明の第３実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図で、水平に対する傾斜角がαでコネクチングロッドの小端部が下死点位置にあるときの各リンクをピンの位置を黒点とする太い実線で、コネクチングロッドの小端部が上死点位置にあるときの各リンクをピンの位置を黒点とする破線で示した。また、傾斜角がβでコネクチングロッドの小端部が上死点位置にあるときの各リンクをピンの位置を小円とした細い実線で示した。なお、この第３実施例は前述の第１実施例のストローク調節機構のみを変更したもので、変更のない個所は同一符号を付して説明を省略する。
【００３７】
コネクチングロッド１１の小端部の下死点位置を中心に回動可能としたガイド盤６１上に軌道中心ピン６２が設けられ、この軌道中心ピン６２とコネクチングロッド１１の小端部のピン１２とは軌道形成リンク６３で連結されている。そしてコネクチングロッド１１の小端部のピン１２は直線ガイド機構２０の上部支点ピン２４と連結リンク２６で連結されストローク調節機構１０を構成している。
【００３８】
したがって、クランク軸８が回転するとコネクチングロッド１１の小端部はその下死点でのピン１２の位置１２から上死点でのピン１２の位置１２ａまでの円弧状の軌道を往復運動し、連結リンク２６で連結された直線ガイド機構２０のスライダ２３をその上部支点ピン２４の位置で２４と２４ａの間を垂直に往復運動させる。
【００３９】
そこで、ガイド盤６１を回動させて軌道中心ピン６２の位置を６２ｂに移動させると、コネクチングロッド１１の小端部は、軌道形成リンク６３により、その下死点位置でのピン１２の位置１２から上死点でのピン１２の位置１２ｂまでの円弧状の軌道を往復運動する。したがって、直線ガイド機構２０のスライダ２３をその上部支点ピン２４の位置で２４と２４ｂの間を垂直に往復運動させる。そして各リンクで連結されたプランジャと連結する連結ピン３７の上下動往復運動は、連結ピン３７の位置で３７と３７ａ間が３７と３７ｂ間に変化する。したがって、図示しないプランジャに連結されたスライドの下死点の位置を変化させずに上死点の位置を変更することができるのである。
【００４０】
この第３実施例のリンク支点を移動させるストローク調節機構を、実施例２のワットのリンク機構による直線ガイド機構と組み合わせてスライドのストローク変更をおこなうことができる。また第１実施例に示した動的バランサの装備を実施例２又は実施例３に適用することができる。
【００４１】
図７は本発明の第４実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図であり、第１実施例におけるストローク調節機構と直線ガイド機構の配置を上下入れ換えたものであり、同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図８乃至図１０は本発明の第５、第６、第７実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。第２実施例における直線ガイド機構２０において、連結リンク２６の一端部は駆動分岐リンク５１の中央支点ピン５２に連結されているが、第５、第６、第７実施例では、連結リンク２６の一端部は駆動分岐リンク５１の端部、及び一方のトッグル上リンクの第１リンク３２の他端部とともに連結されている。すなわち、連結リンク２６は駆動分岐リンク５１のいずれの個所に連結しても本発明は実施可能である。なお、それ以外の構成の変更は、単にクランク軸８、ストローク調節機構１０及び直線ガイド機構２０の配置個所に過ぎないので、同一符号を付して説明を省略する。
【００４３】
上述の各実施例では、ストローク調節機構において、コネクチングロッドの小端部の下死点位置を固定し、コネクチングロッドの小端部の上死点位置を移動させることにより、スライドの下死点位置を変えずにスライドストロークを変化させる場合を示したが、コネクチングロッドの小端部の上死点位置を固定し、下死点位置を移動させることにより、スライドの上死点位置を変えずにスライドストロークを変更することも実施可能である。
【００４４】
さらに、トグル上リンクの第１リンクと第２リンクとの角度を調節して、その第２リンクとトッグル下リンクの揺動方向を逆にすることにより、コネクチングロッドの小端部の上死点位置を固定し、その下死点位置を移動させることにより、スライドの下死点位置を変えずにスライドストロークを変化させること、及びその逆にコネクチングロッドの小端部の下死点位置を固定し、その上死点位置を移動して、スライドの上死点位置を変えずにスライドストロークを変化させることも可能である。
【００４５】
【発明の効果】
請求項１の発明では、左右駆動分岐前にスライドストロークを変更する調節機能を備えているから、スライドストロークの調節はプレス機械の精度とは無関係で、スライドストロークを変更しても左右のバランスが崩れることがない。また、スライドストロークを変更しても、スライドの下死点又は上死点位置は変化しない。
【００４６】
請求項２の発明では、請求項１の効果に加えて、コネクチングロッドの小端部を高精度に直線状軌道上の往復運動に変換することができるほか、ガイド盤を所定の角度に回動して軌道の傾斜を変更し、コネクチングロッドの小端部の下死点又は上死点位置を移動させることなく、その上死点又は下死点位置を簡単な機構で平滑かつ高精度に移動することができる。
【００４７】
請求項３の発明では、請求項１の効果に加えて、軌道形成リンクにより、コネクチングロッドの小端部を高精度に円弧状軌道上の往復運動に変換することができるほか、ガイド盤を所定の角度に回動させて軌道の傾斜を変更し、コネクチングロッドの小端部の下死点又は上死点位置を移動させることなく、その上死点又は下死点位置を簡単な機構で平滑かつ高精度に移動することができる。
【００４８】
請求項４の発明では、連結リンクと駆動分岐リンクを連結するピンは垂直線上の往復運動をするから、請求項１乃至請求項３の効果に加えて、スライドストロークを変更しても左右のバランスを高い精度で保つことができる。
【００４９】
請求項５の発明では、ワットのリンク機構により駆動分岐リンクは近似的に一直線上を往復するから、請求項１乃至請求項３の効果に加えて、スライドストロークを変更しても左右のバランスを高い精度で保つことができる。また、直線ガイド機構はリンクの連結のみとなり、溝やスライダを必要としないので、機構が簡単なものとなり、部品点数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示すプレス機械の要部構成を示すスケルトン図である。
【図２】同じくリンクの構成を示す説明図である。
【図３】同じくストロークの変化を示す説明図である。
【図４】同じくスライドモーションを示す図である。
【図５】本発明の第２実施例を示すスライド駆動装置の要部の説明図である。
【図６】本発明の第３実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【図７】本発明の第４実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【図８】本発明の第５実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【図９】本発明の第６実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【図１０】本発明の第７実施例を示すスライド駆動装置の要部を説明するスケルトン図である。
【符号の説明】
１はプレス機械、２はフレーム、３はメインモータ、４はフライホイール、５はベルト、６はボルスタ、７はスライド、８はクランク軸、９は偏心部、１０はストローク調節機構、１１はコネクチングロッド、１２はピン、１３はスライダ、１４はガイド盤、１５は溝、２０は直線ガイド機構、２１は溝、２２は基盤、２３はスライダ、２４は上部支点ピン、２５は下部支点ピン、２６は連結リンク、２７は駆動分岐リンク、３０はトッグル上リンク、３１は固定支点ピン、３２は第１リンク、３３は第２リンク、３４は第１ピン、３５は第２ピン、３６はプランジャ、３７は連結ピン、４０はトッグル下リンク、４１はバランサ用リンク、４２は固定支点、４３は支持リンク、４４は動的バランサ、４５は保持リンク、５０はトッグル上リンク、５１は駆動分岐リンク、５２は中央支点ピン、６１はガイド盤、６２は軌道中心ピン、６３は軌道形成リンク、である。
Claims (5)
- 左右方向に屈曲するトッグル機構でスライド（７）が駆動されるプレス機械（１）において、プレス機械（１）の前後方向に軸心を有するようフレーム（２）に回転自在に設けられたクランク軸（８）と、クランク軸（８）の偏心部（９）に大端部が連結されたコネクチングロッド（１１）とを備え、コネクチングロッド（１１）の小端部を所定の軌道に沿って往復運動させるとともに、その軌道上におけるコネクチングロッド（１１）の小端部の死点位置を中心に前記軌道を垂直面上で所定の角度に回動可能としたストローク調節機構（１０）を、左右方向に屈曲するトッグル機構の駆動を左右に分岐するより前の駆動部に備え、コネクチングロッド（１１）の小端部に一端部が連結された連結リンク（２６）の他端部を直線状往復運動に変換する直線ガイド機構（２０）と、プレス機械（１）のフレーム（２）に水平に配置された左右の固定支点（３１）に枢着された、左右等長の第１リンク（３２）及び第２リンク（３３）を備え、第１リンク（３２）の他端部の第１ピン（３４）に直線ガイド機構（２０）と直接もしくは駆動分岐リンク（２７）を介して連結された左右のトッグル上リンク（３０）と、トッグル上リンク（３０）の第２リンク（３３）の他端部の第２ピン（３５）とスライド（７）とを連結するトッグル下リンク（４０）と、を備えたことを特徴とするプレス機械のスライド駆動装置。
- ストローク調節機構（１０）が、コネクチングロッド（１１）の小端部の死点位置を中心に回動可能な直線状の溝（１５）を備えた ガイド盤（１４）と、その溝（１５）に摺動可能に嵌入されコネクチングロッド（１１）の小端部と連結リンク（２６）とを連結するピン（１２）を備えたスライダ（１３）とからなることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のスライド駆動装置。
- ストローク調節機構（１０）が、コネクチングロッド（１１）の小端部の死点位置を中心に回動可能なガイド盤（６１）と、そのガイド盤（６１）に立設された軌道中心ピン（６２）と、その軌道中心ピン（６２）とコネクチングロッド（１１）の小端部とを連結する軌道形成リンク（６３）とからなることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械（１）のスライド駆動装置。
- 直線ガイド機構（２０）が、プレス機械（１）のフレーム（２）に垂直方向に設けられた溝（２１）と、その溝（２１）に摺動可能に嵌入されたスライダ（２３）とからなり、そのスライダ（２３）の支点ピン（２４）（２５）に連結リンク（２６）並びに左右のトッグル上リンク（３０）とそれぞれ連結する駆動分岐リンク（２７）とが連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプレス機械のスライド駆動装置。
- 直線ガイド機構（２０）が、左右のトッグル上リンク（５０）の第１リンク（３２）が平行に位置するとき、左右のトッグル上リンク（５０）の第１ピン（３４）間ピッチで第１ピン（３４）間に取着された駆動分岐リンク( ５１ )と、その駆動分岐リンク（５１）に前記連結リンク（２６）が連結されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のプレス機械のスライド駆動装置。
Priority Applications (6)
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