JP4008127B2

JP4008127B2 - Clutch and screw-type device equipped with this clutch

Info

Publication number: JP4008127B2
Application number: JP31735398A
Authority: JP
Inventors: 龍太郎馬越; 昭次岡本; 良紀三登; 秀西勝; 祥三末廣; 忠雄屋敷
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1998-11-09
Filing date: 1998-11-09
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2018-11-09
Also published as: JP2000145812A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はクラッチ及びこのクラッチを備えたスクリュー式装置に関し、具体的にはクラッチシューの構成に工夫を施したものである。
【０００２】
【従来の技術】
鍛造加工をする大型のプレス機械として、スクリュー式プレス機械がある。このスクリュー式プレス機械では、回転自在に立設されたスクリュー軸にナットが螺合されている。ナットは回転が拘束されるとともに、スクリュー軸の回転に伴いスクリュー軸に沿って上下方向にスライド移動可能に配置されている。このため、ナットはスクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し、スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇する。このナットにはダイホルダー等を介して上側の金型が取り付けられており、この上側の金型の下方には下側の金型が配置されている。
【０００３】
また、フライホイールがフライホイール駆動機構により回転され、このフライホイールの回転力（トルク）がクラッチを介してスクリュー軸に伝達されるようになっている。クラッチはスクリュー軸とともに鉛直軸回りに回転するように設けられたクラッチディスクと、このクラッチディスクに周方向に形成された複数の貫通孔に遊嵌されて上下方向に移動可能に設けられた落とし込み型のクラッチシューと、フライホイールとともに鉛直軸回りに回転し且つクラッチシューを上下方向から挟むように設けられたトップディスク及びボトムディスクとを有している。因みに、クラッチシューにはクラッチディスクの両面に貼り付けられる貼り付け型のものもある。
【０００４】
上記構成のスクリュー式プレス機械では、トップディスクとボトムディスクとでクラッチシューを挟んでクラッチをＯＮ状態とすることにより、フライホイールの回転力をスクリュー軸に伝達してスクリュー軸を正回転させると、ナットが降下して、上側の金型が下側の金型に向かって降下する。その結果、上下の金型間でワークがプレスされて鍛造加工される。
【０００５】
また、上側の金型が下死点に達してワークをプレスしたら、トップディスクとボトムディスクによるクラッチシューの挟み込みを解除してクラッチをＯＦＦ状態とした後、スクリュー軸反転機構により、スクリュー軸を逆回転させるようになっている。スクリュー軸が逆回転されると、ナットならびに上側の金型が上昇する。なお、一回のプレスによって鍛造加工が完了する場合と、複数回のプレスを繰り返すことによって鍛造加工が完了する場合とがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の（超大型ではない）スクリュー式プレス機械や、本願発明者等が現在開発している超大型のスクリュー式プレス機械では、そのクラッチに関して次のような問題点を有している。
【０００７】
▲１▼ 落とし込み型のクラッチシューを用いているため、トップディスクとボトムディスクとによるクラッチシューの挟み込みを解除しても、クラッチシューが自重による面圧を受けてボトムディスクに接している。このため、クラッチシューはクラッチをＯＮしているときだけでなく、クラッチをＯＦＦしているときにもボトムディスクとの摩擦によって摩耗してしまう。
【０００８】
即ち、クラッチシューはクラッチＯＦＦ後にはクラッチディスク（スクリュー軸）とともに逆回転し、ついには停止する一方、フライホイールはプレスした瞬間には多少回転数が低下するものの、クラッチＯＦＦ後には大きな慣性力で正回転しつづけ、このフライホイールとともにトップディスク及びボトムディスクも正回転しつづける。このため、クラッチシューは自重による面圧を受けてボトムディスクに接した状態でボトムディスク上を滑ることになり、このことによって摩耗してしまう。
【０００９】
この場合の摩耗は短時間では僅かなものであるが、クラッチシューがトップディスクとボトムディスクとに挟まれている時間に比べてクラッチシューがボトムディスク上を滑っている時間の方が非常長いため、無視できないものとなる。例えば、本願発明者等が現在開発している超大型のスクリュー式プレス機械では、連続して複数回のプレスを行う場合、１分間に２〜３回プレスを行うが、このとき１回のプレス（クラッチシューが挟まれている時間）は２秒程度であるから、９０％程度の時間はクラッチシューがボトムディスク上を滑って無駄に摩耗していることになる。しかも、超大型のスクリュー式プレス機械ではクラッチシューも大型で重いものになるため、より摩耗し易くなる。従って、このようなクラッチシューの無駄な摩耗を防止することが必要である。
【００１０】
▲２▼ また、クラッチシューには例えば合成樹脂製の摩擦材が用いられるが、このような摩擦材によってクラッチシュー全体を形成すると、クラッチシューが高価なものとなってしまい、また、比較的強度が低いために、あまり大きな回転力を伝達することができない。特に、超大型のスクリュー式プレス機械では、これに用いられるクラッチシューも大型のものになり、また、クラッチシューを介してフライホイールからクラッチディスク（スクリュー軸）に伝達される回転力も非常に大きくなるため、このような問題が顕著になる。従って、クラッチシューのコストダウンや強度向上を図る必要がある。更には、大きな回転力を伝達する場合、トップディスク及びボトムディスクとクラッチシューとのスリップによる発熱も大きくなるため、クラッチシューの熱伝導をよくして摩擦材の温度を低減させる必要がある。
【００１１】
▲３▼ また、大きな回転力を伝達する場合、クラッチシューの落とし込み部の側面がクラッチディスクとの接触により摩耗してガタが発生し易くなる。特に、円形のクラッチシューの場合には側面の一箇所にせん断力が集中して面圧が高くなるため、このことが顕著である。従って、クラッチシューの側面の強度を高くして摩耗を低減する必要がある。更には、クラッチシューの落とし込み部における異種金属接触腐食（電食）の防止なども考慮する必要がある。
【００１２】
▲４▼ また、特に、超大型のスクリュー式プレス機械では、クラッチシューを介してフライホイールからクラッチディスク（スクリュー軸）に伝達される回転力も非常に大きくなるため、このような大きな回転力をスクリュー軸に有効に伝達することができるようにクラッチシューの配置を工夫する必要がある。更には、クラッチシューの偏摩耗をできるだけ防いで回転力の伝達性能の低下を防ぐ必要もある。
【００１３】
従って、本発明は上記従来技術に鑑み、トップディスクとボトムディスクとで挟まれていないときのクラッチシューの無駄な摩耗を防止することができるクラッチを提供することを第１課題とする。
また、安価であり、強度が高くて大きな回転力を伝達することができ、且つ、熱伝導がよくて摩擦材の温度を低減することができるクラッチシューを備えたクラッチを提供することを第２課題とする。
また、側面の強度が高く、且つ、電食を防止することができるクラッチシューを備えたクラッチを提供することを第３課題とする。
また、大きな回転力の伝達を有効に行うことができ、且つ、クラッチシューの偏摩耗を防止することができるようにクラッチシューを配置したクラッチを提供することを第４課題とする。
また、上記第１、第２、第３又は第４の課題を解決することができるクラッチを備えた高性能なスクリュー式装置を提供することを第５課題とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記第１及び第４課題を解決する第１発明のクラッチは、第１の回転体とともに鉛直軸回りに回転するように設けられたクラッチディスクと、
前記クラッチディスクに形成された複数の貫通孔に遊嵌されて、上下方向に移動可能に設けられたクラッチシューと、
第２の回転体とともに鉛直軸回りに回転し、且つ、前記クラッチシューを上下方向から挟むように設けられたトップディスク及びボトムディスクとを有し、
前記第１の回転体と前記第２の回転体との間の回転力の伝達を行うクラッチにおいて、
前記トップディスクと前記ボトムディスクとによって前記クラッチシューが挟まれていないときには、前記クラッチシューが、前記クラッチシューと前記クラッチディスクとの間に介設された弾性部材の弾性力により浮上して前記ボトムディスクから離れるように構成し、
且つ、前記クラッチシューは長円形に形成されて前記クラッチディスクの径方向の外側の列と内側の列との２列に配列されるとともに、前記外側の列では、前記クラッチシューの長手方向が前記径方向に沿うように前記クラッチシューが配置され、前記内側の列では、前記クラッチシューの長手方向が前記径方向に対して傾斜するように前記クラッチシューが配置されており、
前記外側の列のクラッチシューと前記内側の列のクラッチシューとに圧力をかけるためのプランジャが、前記外側の列のクラッチシューと前記内側の列のクラッチシューとの中間部に位置していることを特徴とする。
【００１５】
また、上記第２課題を解決する第２発明のクラッチは、第１発明のクラッチにおいて、
前記クラッチシューはアルミニウムによって形成された芯材と、この芯材の上下面に固定された摩擦材とを有してなるものであることを特徴とする。
【００１６】
また、上記第３課題を解決する第３発明のクラッチは、第２発明のクラッチにおいて、
前記芯材の側面には硬質陽極酸化皮膜処理が施されていることを特徴とする。
【００１８】
また、上記第５課題を解決する第４発明のスクリュー式装置は、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転すると前記スクリュー軸に沿って下降し、前記スクリュー軸が逆回転すると前記スクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心として前記スクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させて前記ナットを上死点まで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式装置において、
前記フライホイールと前記スクリュー軸との間に第１、第２または第３発明のクラッチを介設し、このクラッチにより、前記ナットが上死点から下死点に降下するまでは前記フライホイールの回転力を前記スクリュー軸に伝達し、前記ナットが下死点に達したら前記フライホイールから前記スクリュー軸への回転力の伝達を遮断するように構成したことを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、ここでは本発明のクラッチをスクリュー式プレス機械に適用した場合について説明する。また、説明は「スクリュー式プレス機械の全体構成の説明」、「クラッチの構成の説明」の順で行う。
【００２０】
＜スクリュー式プレス機械の全体構成の説明＞
図１は本発明の実施の形態に係るスクリュー式プレス機械の全体構成図、図２はフライホイール駆動機構の構成図、図３はスクリュー軸反転機構の構成図である。
【００２１】
図１に示すように、スクリュー軸１は、プレスケーシング２に回転自在に取り付けられて立設されている。このスクリュー軸１の下部の周面には、ネジ１ａが形成されている。スクリュー軸１のネジ１ａにはナット３が螺合しており、ナット３にはナット３の外周面を包む状態でナット外筒４が固定され、ナット外筒４にはラム５が固定されている。
【００２２】
ラム５は、回転が拘束された状態でプレスケーシング２に沿って上下方向にスライド移動できるように配置されている。このため、ラム５にナット外筒４を介して連結しているナット３も回転が拘束され、スクリュー軸１の回転に応じて上下方向に移動する。つまり、ナット３はスクリュー軸１が正回転するとスクリュー軸１に沿って降下し、スクリュー軸１が逆回転するとスクリュー軸１に沿って上昇する。
【００２３】
ラム５の下端には上ダイホルダー６が備えられ、上ダイホルダー６には上側の金型７が取付けられている。また、上側の金型７の下方には、下ダイホルダー８に取り付けられた金型９が配置されている。また、ラム５にはブラケット１０が設置されており、ブラケット１０には油圧式のラムバランスシリンダ１１が連結されている。ラムバランスシリンダ１１はラム５と上ダイホルダー６とを合わせた重量の約９０％程度の油圧力により、ラム５を常に上方に付勢している。
【００２４】
一方、円環状のフライホイール１２は、スクリュー軸１を中心としてこのスクリュー軸１の外周側に位置するようにプレスケーシング２に回転自在に配置されている。このフライホイール１２は、電動機を駆動源とした駆動機構であるフライホイール駆動機構１００（詳細後述）からベルト１０７により動力伝達されて一方向（正回転方向）に回転する。
【００２５】
そして、詳細は後述するが、スクリュー軸１の上部にはクラッチディスク１３が固定され、このクラッチディスク１３がスクリュー軸１とともに鉛直軸回り回転するようになっている。また、このクラッチディスク１３には周方向に亘る複数箇所にクラッチシュー１４が挿入・配置され、これらのクラッチシュー１４を間に挟む状態でトップディスク１５とボトムディスク１６とが配置されている。トップディスク１５及びボトムディスク１６はフライホイール１２とスプラインで嵌合しており、フライホイール１２とともに鉛直軸回りに回転する。
【００２６】
また、トップディスク１５は皿バネ１７により上方に付勢されており、トップディスク１５の上面側にはプランジャ１８が配置されている。プランジャ１８に対して上方から圧油が供給されると、プランジャ１８が下方に移動し、皿バネ１７の弾性力（バネ力）に抗してトップディスク１５が下方に押し込まれる。このようにしてトップディスク１５が下方に押し込まれると、トップディスク１５とボトムディスク１６とによってクラッチシュー１４を挟むことになり、クラッチがＯＮ状態となる。このときの状態を図１中の右側に示している。クラッチがＯＮ状態になると、フライホイール１２の正回転力がクラッチディスク１３ひいてはスクリュー軸１に伝達される。
【００２７】
プランジャ１８への圧油の供給が停止されると、皿バネ１７によりトップディスク１５が上方に移動してクラッチシュー１４から離れ、クラッチがＯＦＦ状態となる。このときの状態を図１中の左側に示している。クラッチがＯＦＦ状態になると、フライホイール１２からスクリュー軸１への正回転力の伝達が遮断される。そして、このときには、詳細は後述するが、クラッチシュー１４は板バネにより浮上してボトムディスク１６からも離れている。
【００２８】
また、スクリュー軸１の上部にはブレーキディスク１９も固定されており、このブレーキディスク１９を挟む状態で油圧ブレーキ２０が配置されている。油圧ブレーキ２０に圧油を供給すると、油圧ブレーキ２０がブレーキディスク１９を挟み、ブレーキディスク１９ひいてはスクリュー軸１の回転にブレーキを掛けることができる。
【００２９】
スクリュー軸１の頂部にはスクリュー軸反転機構２００が配置されている。このスクリュー軸反転機構２００は金型７が下死点に達してワークのプレス加工が完了した後にスクリュー軸１を逆回転させる機構であり、詳細は後述するが、ラックとピニオンと油圧シリンダとを用いた構成となっている。
【００３０】
ここでフライホイール駆動機構１００について図１及び図２を参照して説明する。
【００３１】
図１及び図２に示すように、フライホイール駆動機構１００の駆動源であるモータ１０１の動力（回転力）は、クラッチを内蔵したトルクコンバータ１０２に伝達される。トルクコンバータ１０２から出力された動力は、自在継手１０３を介してベベル減速器１０４に伝達される。ベベル減速器１０４から出力された動力は、自在継手１０５を介してプーリ装置１０６に伝達される。このプーリ装置１０６はプーリ１０６ａを有すると共にエアークラッチが内蔵されている。そして、プーリ装置１０６のプーリ１０６ａとフライホイール１２との間には３枚のベルト１０７が巻き掛けられている。
【００３２】
従って、モータ１０１が回転している状態でトルクコンバータ１０２のクラッチをＯＮ状態とし、且つ、プーリ装置１０６のエアークラッチをＯＮ状態とすると、ベルト１０７のベルト伝達によりモータ１０１からフライホイール１２に回転力が付与されてフライホイール１２が回転し、フライホイール１２に回転運動エネルギーが蓄積される。
【００３３】
次に、スクリュー軸反転機構２００について図１及び図３を参照して説明する。
【００３４】
図１及び図３に示すように、スクリュー軸反転機構２００のピニオン２０１は、スクリュー軸１の頂部に同軸に固定設置されている。このピニオン２０１には、一対のラック２０２ａ，２０２ｂが螺合している。一対のラック２０２ａ，２０２ｂはピニオン２０１を間に挟む状態で配置されており、上下に配設されたガイドローラＲにより支持されて水平方向に移動できるようになっている。
【００３５】
ラック２０２ａ，２０２ｂにはそれぞれ油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂが連結されている。油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂには油圧源（ポンプ）２０４、アキュムレータ２０５、逆止弁２０６等からなる油圧配管系が接続されており、この油圧配管系によってピストンロッド２０３ａ−１，２０３ｂ−１が伸びる方向に常時油圧が付与されている。従って、フライホイール１２による大きな回転力がスクリュー軸１に伝達されていない時には油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂのピストンロッド２０３ａ−１，２０３ｂ−１が伸びてラック２０２ａ，２０２ｂがＦ方向に前進移動し、ピニオン２０１が逆回転する。ピニオン２０１の逆回転によりスクリュー軸１も逆回転する。
【００３６】
一方、フライホイール１２の大きな回転力によりスクリュー軸１が正回転してピニオン２０１が正回転すると、ラック２０２ａ，２０２ｂはＢ方向に後退移動し、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂのピストンロッド２０３ａ−１，２０３ｂ−１は縮んでいく。つまり、フライホイール１２による回転力は、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂのピストンロッド２０３ａ−１，２０３ｂ−１が伸びようとする力（油圧）に比べて極めて大きいため、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂに常に油圧が付与されていても、フライホイール１２による大きな回転力によりスクリュー軸１が正回転している時には油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂのピストンロッド２０３ａ−１，２０３ｂ−１は縮む。
【００３７】
このような構成となっているスクリュー軸反転機構２００では、クラッチをＯＮ状態とし、フライホイール１２による大きな回転力でスクリュー軸１が正回転してラム５（ナット３）が上死点から下死点に向かう場合には、ピニオン２０１が正回転し、ラック２０２ａ，２０２ｂの先端がラム上死点に対応する位置Ｐ１からラム下死点に対応する位置Ｐ２に向かってＢ方向に後退移動していく。このため油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂのピストンロッド２０３ａ−１，２０３ｂ−１は縮んでいく。ラム５（ナット３）が下死点に達してプレス加工が完了すると、クラッチがＯＦＦ状態となり、フライホイール１２からスクリュー軸１への回転力の伝達が解除される。その結果、常時油圧が付与されている油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂのピストンロッド２０３ａ−１，２０３ｂ−１が直ちに伸びだし、ラック２０２ａ，２０２ｂが直ちにＦ方向へ前進移動していく。
【００３８】
ラック２０２ａ，２０２ｂが前進移動していくと、ピニオン２０１が逆回転し、このピニオン２０１の逆回転によりスクリュー軸１も逆回転する。スクリュー軸１が逆回転することにより、ナット３がラム５等とともに上昇してくる。ラム５（ナット３）が上死点に達して、ラック２０２ａ，２０２ｂの先端がラム上死点位置Ｐ１に達したら、油圧ブレーキ２０によりスクリュー軸１の逆回転が停止され、ラック２０２ａ，２０２ｂの前進移動が停止する。
【００３９】
次に、上記構成となっているスクリュー式プレス機械のプレス動作全体の概要について説明する。
【００４０】
まず、フライホイール駆動機構１００によりフライホイール１２を正回転方向に規定速度で回転させておく。この状態でプランジャ１８に圧油を供給してトップディスク１５とボトムディスク１６とによりクラッチシュー１４を挟んでクラッチをＯＮ状態とする。その結果、フライホイール１２の正回転力がスクリュー軸１に伝達されてスクリュー軸１が正回転する。スクリュー軸１が正回転すると、ナット３が降下してくる。つまり、ナット３に連結されている上側の金型７が下側の金型９に向かって降下してくる。金型７が下死点に達すると、金型７と金型９の間にセットされていたワーク（図示せず）がプレス加工される。
【００４１】
なお、ラムバランスシリンダ１１はラム５を常に上方に付勢しているが、フライホイール１２の回転力によりナット３を下方に押しつける力に比べると、ラムバランスシリンダ１１の力は極めて小さいため、ナット３の降下はスムーズに行われる。
【００４２】
金型７が下死点に達してワークがプレスされたとき、スクリュー軸１は急減速するのに対してフライホイール１２は大きな慣性力により正回転速度を維持しようとするため、クラッチシュー１４と上下のディスク１５，１６との間でスリップが発生する。このスリップの発生をスリップセンサ（図示せず）により検出することにより、金型７が下死点に達したこと、つまり、プレス加工が完了したことを検出している。
【００４３】
金型７が下死点に達してプレス加工が完了したことを検出したら、プランジャ１８への圧油の供給を停止し、トップディスク１５とボトムディスク１６とによるクラッチシュー１４の挟み込みを解除してクラッチをＯＦＦ状態とする。金型７が下死点に達した時点、つまり、プレス加工が完了した時点では、ラム５が下方に向かう力によりプレスケーシング２は縦方向に最大に延ばされた状態となっている。このため、クラッチをＯＦＦ状態にすると、延びたプレスケーシング２が縮もうとする力と、ラムバランスシリンダ１１による上方への付勢力とがラム５やナット３に加わる。この時点で、スクリュー軸反転機構２００によりスクリュー軸１を逆回転させる。
【００４４】
このようにすると、スクリュー軸１が逆回転してナット３（ラム５や金型７等も）が上方に移動していく。この場合、延びたプレスケーシング２が縮もうとする力と、ラムバランスシリンダ１１による上方への付勢力とがラム５やナット３に加わり、ナット３の上方移動がスムーズに行われる。ナット３が上方に移動していく際に、ナット３が上部定位置に停止するように、油圧ブレーキ２０によってスクリュー軸１にブレーキを掛ける。
【００４５】
かくして、１回のプレス動作が終了する。このプレス動作を繰り返すことより、ワークに対して複数回のプレスを連続的に行うこともできる。
【００４６】
以上がスクリュー式プレス機械の全体構成の説明である。続いて、クラッチの構成について詳細に説明する。
【００４７】
＜クラッチの構成の説明＞
図４はクラッチの要部を示す斜視図、図５はクラッチの要部を分解して示す斜視図、図６はクラッチシューの拡大斜視図、図７（ａ）はクラッチシューの芯材の平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図、図８は板バネの第１の取り付け構造を示す正面図、図９は図８のＢ−Ｂ線矢視拡大断面図、図１０は図８のＣ−Ｃ線矢視拡大断面図、図１１は板バネの第１の取り付け構造を分解して示す斜視図、図１２は固定ブロック側に凹部を形成した場合の構造を示す断面図である。
【００４８】
また、図１３は板バネの第２の取り付け構造を示す正面図、図１４は図１３のＤ−Ｄ線矢視断面図、図１５は図１３のＥ−Ｅ線矢視拡大断面図、図１６はコイルバネを用いた場合の構造を示す断面図、図１７はクラッチシューの配列を示す要部平面図、図１８は図１７のＦ方向矢視断面図、図１９はクラッチシューの特性図である。
【００４９】
図４及び図５に示すように、クラッチディスク１３には径方向の外側と内側とに多数の貫通孔１３ａ，１３ｂが周方向に亘って形成されており、これらの貫通孔１３ａ，１３ｂにはそれぞれクラッチシュー１４が遊嵌されて上下方向に移動可能に設けられている。即ち、クラッチシュー１４は落とし込み型のものであり、クラッチディスク１３の径方向の外側の列と内側の列との２列に配列されている。クラッチシュー１４の配置の詳細については後述する。
【００５０】
図６に示すように、クラッチシュー１４の本体部は、芯材２１と、この芯材２１の上下面に固定された摩擦材２２とか構成されている。そして、芯材２１の両側には板バネ２３が取り付けられている。
【００５１】
図７（ａ）に示すように、芯材２１はアルミニウム製のものであり、平行な直線部２１ａと、この直線部２１ａの両端の円弧部２１ｂとからなる長円形（小判形）に形成さている。また、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、このアルミニウム製の芯材２１の円弧部２１ｂには板バネ２３（図６参照）を取り付けるための溝２１ｈが形成され、且つ、上面２１ｃと下面２１ｄの周縁には摩擦材２２を取り付けるための段部２１ｅ，２１ｆが形成されている。摩擦材２２は合成樹脂製のものであり、芯材２１の段部２１ｅ，２１ｆの内側に嵌合され、且つ、接着剤によって芯材２１の上下面２１ｃ，２１ｄに固定される。
【００５２】
なお、芯材２１の上下面２１ｃ，２１ｄは、摩擦材２２との接着を確実に行うためにサンドブラスト処理が施されてざらざらになっている。また、芯材２１の側面（直線部２１ａ及び円弧部２１ｂ）には硬質陽極酸化皮膜処理（アルマイト）が施されている。
【００５３】
かくして、図６に示すような長円形のクラッチシュー１４が構成されている。そして、このクラッチシュー１４の芯材２１には、板バネ２３が取り付けられているが、この板バネ２３の取り付け構造は、図８〜図１２に示すような第１の取り付け構造、または図１３〜図１５に示すような第２の取り付け構造となっている。
【００５４】
まず、第１の取り付け構造について説明する。図８〜図１１に示すように、板バネ２３はスチールによって翼状に形成されるとともに、長手方向中央部には凸部２３ａが形成されている。この板バネ２３は、凸部２３ａを芯材２１の溝２１ｈの奥面に形成された凹部２１ｇに嵌め込むようにして、溝２１ｈ内に挿入されている。このように、凸部２３ａを凹部２１ｇに嵌め込むことによって、板バネ２３が長手方向にずれるのを防止している。
【００５５】
更に、この板バネ２３を押さえ付けるようにスチール製の固定ブロック２５が溝２１内に挿入されており、この固定ブロック２５とともに板バネ２３をボルト２４によって芯材２１に固定している。つまり、図１１に示すように、ボルト２４を固定ブロック２５の貫通孔２５ａに挿通し、且つ、ボルト２４の雄ネジ部２４ａを芯材２１に形成された雌ネジ部２１ｉに螺合して、固定ブロック２５と板バネ２３とを芯材２１に固定している。
【００５６】
なお、図８に示すように、ボルト２４にはボルト２４の緩み止めのためにワイヤ２６が取り付けられており、更に、図１０に示すように、ボルト２４の雄ネジ部２４ａと芯材２１の雌ネジ部２１ｉの強度を確保するために、これらの間にはヘリサート２７が挿入されている。
【００５７】
ところで、上記では芯材２１側に凹部２１ｇを形成したが、図１２に示すように、固定ブロック２５側に凹部２５を形成し、この凹部２５に板バネ２３の凸部２３ａを嵌合させてもよい。
【００５８】
そして、上記のようにクラッチシュー１４に強固に固定された板バネ２３は、図８に示すようにクラッチシュー１４をクラッチディスク１３の貫通孔１３ａまたは１３ｂに遊嵌させると、両端部がクラッチディスク１４の上面に接し、その弾性力によりクラッチシュー１４を浮上させてボトムディスク１６から離す。
【００５９】
つまり、トップディスク１５とボトムディスク１６とによるクラッチシュー１４の挟み込みが解除されると、クラッチシュー１４はトップディスク１５から離れると同時に、板バネ２３により浮上してボトムディスク１６からも離れた状態となる。
【００６０】
なお、図８中の２点鎖線で示す状態Ｉは板バネ２３が撓む前の状態であり、実線で示す状態IIはクラッチシュー１４の自重によって板バネ２３が撓んだ状態である。ｔ₁は状態Ｉと状態IIとの間の撓み量である。また、２点鎖線で示す状態III はトップディスク１５とボトムディスク１６とでクラッチシュー１４を挟んだときの板バネ２３の撓み状態であり、この状態III と状態IIとの間の撓み量ｔ₂は下側の摩擦材２２の摩耗量も考慮した撓み量となっている。即ち、板バネ２３はｔ₁＋ｔ₂だけ撓んでも弾性力が維持されるように構成されている。
【００６１】
次に、第２の取り付け構造について説明する。図１３〜図１６に示すように、第２の取り付け構造では、固定ブロック２５の下面に凸部２５ｃが形成され、この凸部２５が芯材２１の溝２１ｈの下面に形成された凹部２１ｊに嵌合されており、このことによって固定ブロック２５が幅方向（図１３中左右方向）にずれるのを防止している。
【００６２】
また、板バネ２３の凸部２３ａは溝２１ｈの奥面に３０°程度傾斜させて形成された斜め穴２１ｋに嵌合されており、このことによって板バネ２３が長手方向にずれるのを防止している。
【００６３】
その他の部分に関しては、上記第１の取り付け構造と同様であるため、ここでの詳細な説明は省略する。
【００６４】
なお、板バネ２３を上記のようにクラッチシュー１４側に取り付ける代わりに、クラッチディスク１３側に取り付けることも考えられるが、この場合にはスチール製の板バネ２３と、クラッチシュー１４のアルミニウム製の芯材２１とが摺接することになるため、この芯材２１が板バネ２３によって摩耗してしまう。これに対して、上記のようにクラッチシュー１４側に板バネ２３を取り付けた場合には、クラッチディスク１３と板バネ２３とが摺接しても、両者ともスチール製であるため、上記のような摩耗の虞はない。従って、クラッチシュー１４側に板バネ２３を設けるほうが望ましい。
【００６５】
また、上記では板バネ２３によってクラッチシュー１４を浮上させているが、板バネに限定するものではなく、クラッチシューとクラッチディスクとの間に介設した弾性部材によってクラッチシューを浮上させることができればよい。例えば、図１６に示すように、クラッチシュー１４とクラッチディスク１３との間に多数のコイルバネ２８を介設し、これらのコイルバネ２８の弾性力によってクラッチシュー１４を浮上させるようにしてもよい。
【００６６】
次に、クラッチシュー１４の配置について、図１７〜図１９に基づき、詳細に説明する。
【００６７】
図１７に示すように、外側の列では、長円形のクラッチシュー１４の長手方向がクラッチディスク１３の径方向に沿うように、クラッチディスク１４がそれぞれ配置されている。
【００６８】
この場合、隣接するクラッチシュー１４の間隔は、トップディスク１５とボトムディスク１６とでクラッチシュー１４を挟んでフライホイール１２の回転力をスクリュー軸１に伝達しているときの応力（せん断力）によって、クラッチディスク１３の当該部分に亀裂が発生することのない間隔に保持されている。
【００６９】
一方、内側の列では、長円形のクラッチシュー１４の長手方向がクラッチディスク１３の径方向に対して４５°傾斜するようにして、クラッチシュー１４が配置されている。なお、この場合、クラッチシュー１４の外側部分は内側寄りにせず、クラッチシュー１４の内側部分を外側寄りにするようにしてクラッチシュー１４を傾斜させている。このことにより、クラッチシュー１４全体が外側寄りに位置するようにして、伝達トルクがなるべく大きくなるようにしている。また、内側のクラッチシュー１４は外側のクラッチシュー１４の中間位置に一つとびに配置されている。
【００７０】
この場合、内側の列において隣接するクラッチシュー１４の間隔は勿論、外側のクラッチシュー１４と内側のクラッチシュー１４の間隔も、トップディスク１５とボトムディスク１６とでクラッチシュー１４を挟んでフライホイール１２の回転力をスクリュー軸１に伝達しているときの応力によって、クラッチディスク１３の当該部分に亀裂が発生することのない間隔に保持されている。
【００７１】
また、プランジャ１８は、外側のクラッチシュー１４と内側のクラッチシュー１４とに圧力をかけるために、外側のクラッチシュー１４と内側のクラッチシュー１４との中間部にそれぞれ位置している。
【００７２】
従って、本実施の形態によれば、次のような作用・効果が得られる。
【００７３】
クラッチシュー１４は落とし込み型のものであるため、仮にクラッチシュー１４とクラッチディスク１３のと間に板バネ２３等の弾性部材を介設していなければ、トップディスク１５とボトムディスク１６とによるクラッチシュー１４の挟み込みが解除されている間、クラッチシュー１４の下側の摩擦材２２がクラッチシュー１４の自重による面圧を受けてボトムディスク１６に接するため、摩耗してしまう。
【００７４】
即ち、クラッチシュー１４はクラッチＯＦＦ後にはクラッチディスク１３（スクリュー軸１）とともに逆回転し、ついには停止する一方、フライホイール１２はプレスした瞬間には多少回転数が低下するものの、クラッチＯＦＦ後には大きな慣性力で正回転しつづけ、このフライホイール１２とともにトップディスク１５及びボトムディスク１６も正回転しつづける。このため、クラッチシュー１４の摩擦材２２はクラッチシュー１４の自重による面圧を受けてボトムディスク１６に接した状態でボトムディスク１６上を滑ることになり、このことによって摩耗してしまう。特に、超大型のスクリュー式プレス機械に用いられるクラッチシュー１４は、例えば高さ１７０ｍｍ、幅が２６０ｍｍ、長さが３９０ｍｍ程度の大きさであって、重量が４５ｋｇｆ程度の大型のものとなるため、摩擦材２２の摩耗量も多くなる。
【００７５】
これに対して本実施の形態では、上記のようにクラッチシュー１４とクラッチディスク１３との間に板バネ２３等の弾性部材を介設し、クラッチシュー１４がトップディスク１５とボトムディスク１６とによって挟まれていないときには、クラッチシュー１４が、前記弾性部材の弾性力により浮上してボトムディスク１６から離れるように構成したため、クラッチシュー１４の挟み込みが解除されているときの摩擦材２２の無駄な摩耗が防止される。
【００７６】
このため、クラッチシュー１４の寿命を延長させることができ、このことによってクラッチシュー１４の取り替え費用も含めたメンテナンス費用が低減される。
【００７７】
また、クラッチシュー１４はアルミニウムによって形成された芯材２１と、この芯材２１の上下面２１ｃ，２１ｄに固定された摩擦材２２とを有してなるものであるため、クラッチシュー全体を摩擦材で形成する場合に比べて、安価であり、且つ、強度が高いため大きな回転力を伝達することができる。更には、アルミニウム製の芯材２１は非常に熱伝導がよいため、トップディスク１５及びボトムディスク１６とクラッチシュー１４とのスリップによって発生した熱を芯材２１を介して放熱することができる。このため、摩擦材２２の温度を低減することができ、摩擦材２２を芯材２１に固定している接着剤が熱によって剥離してしまうのを防止することができる。なお、接着剤は例えば２００℃程度の熱によって剥離する可能性がある。
【００７８】
また、芯材２１はアルミニウム製であるため、硬質陽極酸化皮膜処理を施すことができ、このことにより、芯材２１の側面の強度が向上してクラッチディスク１３との接触による摩耗が低減され、また、芯材２１の側面の導電性が無くなるため、スチール製のクラッチディスク１３との接触による異種金属接触腐食（電食）を防止することができる。
【００７９】
なお、芯材２１をスチール（鋼板）で中空のものにすることも考えられるが、無垢のアルミニウム製としたほうが、製作が容易で安価である。従って、このことからも芯材２１はアルミニウム製とすることが望ましい。
【００８０】
また、クラッチシュー１４は長円形に形成されてクラッチディスク１３の径方向の外側の列と内側の列との２列に配列されるとともに、外側の列では、クラッチシュー１４の長手方向が前記径方向に沿うようにクラッチシュー１４が配置され、内側の列では、クラッチシュー１４の長手方向が前記径方向に対して４５°傾斜するようにクラッチシュー１４が配置されているため、フライホイール１２の大きな回転力をスクリュー軸１に有効に伝達することができ、且つ、クラッチシュー１４の偏摩耗を防止することができる。
【００８１】
即ち、フライホイール１２の大きな回転力を伝達するためにはクラッチシューの摩擦面積を増やす必要があるが、円形のクラッチシューの場合には摩擦面積を大きくしようとすると、直径が大きくなるため、同一径のクラッチディスクに配列することができるクラッチシューの数を増やすことができない。つまり、同一径のクラッチディスクに配列するクラッチシューの数を増やそうとすると、隣接するクラッチシューの間隔が狭くなり、トップディスクとボトムディスクとでクラッチシューを挟んで回転力を伝達するときの応力によって、クラッチディスクの当該部分に亀裂が発生してしまう。このため、クラッチシューの数を増やすにはクラッチディスクの径を大きくせざるをえない。
【００８２】
これに対して、クラッチシュー１４は長円形であり、摩擦面積を増やしても円形クラッチシューの直径に比べて幅が狭いため、隣接するクラッチシュー１４の間隔に余裕がある。このため、同一径のクラッチディスクに配列することができるクラッチシューの数を増やすことができる。換言すれば、クラッチディスクの径を大きくすることなく、伝達トルクを大きくすることができる。
【００８３】
更には、円形のクラッチシューの場合には、側面の一箇所にせん断力が集中して面圧が高くなるが、長円形のクラッチシュー１４の場合には、芯材２１の側面の直線部２１ａ全体にせん断力がかかって面圧が低くなるため、円形クラッチシューに比べて大きな回転力を伝達することができる。また、円形のクラッチシューの場合には、クラッチシュー自身が回転（自転）して側面の摩耗が進んでしまうが、長円形のクラッチシュー１４の場合には、クラッチシュー自身の回転を防いで摩耗が進むのを防ぐことができる。
【００８４】
また、フライホイール１２の大きな回転力を伝達するためには内側にもクラッチシュー１４を配列する必要があるが、この場合、仮に内側のクラッチシュー１４も外側のクラッチシュー１４と同じように、クラッチシュー１４の長手方向がクラッチディスク１３の径方向に沿うように配置すると、内側のクラッチシュー１４では、長手方向の内側部分と外側部分とで、クラッチシュー１４の面圧Ｐ（kg/mm²）と周速度（m/sec)との積であるＰＶ値（摩擦力や伝達トルクに係わる数値：kg m / sec mm²）が大きく異なってしまい、偏摩耗が生じてしまう。
【００８５】
つまり、図１８に示すようにトップディスク１５はクラッチシュー１４に均等な面圧をかけるためにボトムディスク１６に比べて２倍程度の厚さとなっているが、それでもプランジャ１８に押圧されると、皿バネ１７の影響とも相俟って、図１８中に一点鎖線で誇張して示すように弓なりに撓んでしまう。このため、図１９に示すように、外側のクラッチシュー１４にかかる面圧Ｐは、このクラッチシュー１４の長手方向の内側部分が最も大きく、外側にいくにしたがって小さくなる。一方、内側のクラッチシュー１４にかかる面圧Ｐは、このクラッチシュー１４の長手方向の外側部分が最も大きく、内側にいくにしたがって小さくなる。また、それぞれのクラッチシュー１４の周速度は内側から外側にいくにしたがって大きくなる。
【００８６】
従って、外側のクラッチシュー１４では面圧Ｐの高い位置と周速度Ｖの高い位置とが逆になるため、クラッチディスク１３の径方向に沿って配置されていても、ＰＶ値は比較的平準化される。しかし、内側のクラッチシュー１４では面圧Ｐの高い位置と周速度Ｖの高い位置とが同じなるため、仮にクラッチディスク１３の径方向に沿って配置すると、内側部分と外側部分のＰＶ値の差が大きくなり過ぎて偏摩耗が生じてしまう。偏摩耗が生じると、回転力の伝達性能が低下してしまう。
【００８７】
これに対して、内側のクラッチシュー１４を４５°傾斜させて配置すると、このクラッチシュー１４の内側部分と外側部分とにおける面圧Ｐの差及び周速度Ｖの差が小さくなるため、ＰＶ値が平準化される。このため、クラッチシュー１４の偏摩耗を防止することができて、回転力の伝達性能の低下を防ぐことができる。しかも、この場合、クラッチシュー１４の内側部分が、外側寄りに位置することになるため、このクラッチシュー１４によって伝達できる回転力も大きくなる。
【００８８】
そして、上記のようなクラッチをスクリュー式プレス機械に備えることにより、このスクリュー式プレス機械の高性能化を図ることができる。スクリュー式プレス機械が超大型のものである場合には、特に有効である。
【００８９】
【発明の効果】
以上、発明の実施の形態と共に具体的に説明したように、第１発明のクラッチは、第１の回転体とともに鉛直軸回りに回転するように設けられたクラッチディスクと、
前記クラッチディスクに形成された複数の貫通孔に遊嵌されて、上下方向に移動可能に設けられたクラッチシューと、
第２の回転体とともに鉛直軸回りに回転し、且つ、前記クラッチシューを上下方向から挟むように設けられたトップディスク及びボトムディスクとを有し、
前記第１の回転体と前記第２の回転体との間の回転力の伝達を行うクラッチにおいて、
前記トップディスクと前記ボトムディスクとによって前記クラッチシューが挟まれていないときには、前記クラッチシューが、前記クラッチシューと前記クラッチディスクとの間に介設された弾性部材の弾性力により浮上して前記ボトムディスクから離れるように構成し、
且つ、前記クラッチシューは長円形に形成されて前記クラッチディスクの径方向の外側の列と内側の列との２列に配列されるとともに、前記外側の列では、前記クラッチシューの長手方向が前記径方向に沿うように前記クラッチシューが配置され、前記内側の列では、前記クラッチシューの長手方向が前記径方向に対して傾斜するように前記クラッチシューが配置されており、
前記外側の列のクラッチシューと前記内側の列のクラッチシューとに圧力をかけるためのプランジャが、前記外側の列のクラッチシューと前記内側の列のクラッチシューとの中間部に位置していることを特徴とする。
【００９０】
従って、この第１発明のクラッチによれば、トップディスクとボトムディスクとによってクラッチシューが挟まれていないときには、クラッチシューが、弾性部材の弾性力により浮上してボトムディスクから離れるため、従来のようなクラッチシューがボトムディスク上を滑ることによるクラッチシューの無駄な摩耗を防止することができる。このため、クラッチシューの寿命を延長させることができ、このことによってクラッチシューの取り替え費用も含めたメンテナンス費用が低減される。
また、大きな回転力を有効に伝達することができ、且つ、クラッチシューの偏摩耗を防止して回転力の伝達性能の低下を防ぐことができる。
【００９１】
また、第２発明のクラッチは、第１発明のクラッチにおいて、
前記クラッチシューはアルミニウムによって形成された芯材と、この芯材の上下面に固定された摩擦材とを有してなるものであることを特徴とする。
【００９２】
従って、この第２発明のクラッチによれば、クラッチシュー全体を摩擦材で形成する場合に比べて、安価であり、且つ、強度が高いため大きな回転力を伝達することができる。更には、アルミニウム製の芯材は非常に熱伝導がよいため、トップディスク及びボトムディスクとクラッチシューとのスリップによって発生した熱を芯材を介して放熱することができ、摩擦材の温度を低減することができる。このため、摩擦材を芯材に接着剤で固定した場合でも、この接着剤が熱によって剥離してしまうのを防止することができる。
【００９３】
また、第３発明のクラッチは、第２発明のクラッチにおいて、
前記芯材の側面には硬質陽極酸化皮膜処理が施されていることを特徴とする。
【００９４】
従って、この第３発明のクラッチによれば、芯材の側面の強度が向上してクラッチディスクとの接触による摩耗が低減され、また、芯材の側面の導電性が無くなるため、クラッチディスクがスチール製であっても、このクラッチディスクとの接触による異種金属接触腐食（電食）を防止することができる。
【００９７】
また、第４発明のスクリュー式装置は、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転すると前記スクリュー軸に沿って下降し、前記スクリュー軸が逆回転すると前記スクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心として前記スクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させて前記ナットを上死点まで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式装置において、
前記フライホイールと前記スクリュー軸との間に第１、第２または第３発明のクラッチを介設し、このクラッチにより、前記ナットが上死点から下死点に降下するまでは前記フライホイールの回転力を前記スクリュー軸に伝達し、前記ナットが下死点に達したら前記フライホイールから前記スクリュー軸への回転力の伝達を遮断するように構成したことを特徴とする。
【００９８】
従って、この第４発明のスクリュー式装置によれば、スクリュー式装置の高性能化を図ることができる。スクリュー式装置が超大型のものである場合には、特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスクリュー式プレス機械の全体構成図である。
【図２】フライホイール駆動機構の構成図である。
【図３】スクリュー軸反転機構の構成図である。
【図４】クラッチの要部を示す斜視図である。
【図５】クラッチの要部を分解して示す斜視図である。
【図６】クラッチシューの拡大斜視図である。
【図７】（ａ）はクラッチシューの芯材の平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線矢視断面図。
【図８】板バネの第１の取り付け構造を示す正面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線矢視拡大断面図である。
【図１０】図８のＣ−Ｃ線矢視拡大断面図である。
【図１１】板バネの第１の取り付け構造を分解して示す斜視図である。
【図１２】固定ブロック側に凹部を形成した場合の構造を示す断面図である。
【図１３】板バネの第２の取り付け構造を示す正面図である。
【図１４】図１３のＤ−Ｄ線矢視断面図である。
【図１５】図１３のＥ−Ｅ線矢視拡大断面図である。
【図１６】コイルバネを用いた場合の構造を示す断面図である。
【図１７】クラッチシューの配列を示す要部平面図である。
【図１８】図１７のＦ方向矢視断面図である。
【図１９】クラッチシューの特性図である。
【符号の説明】
１スクリュー軸
１ａネジ
３ナット
１２フライホイール
１３クラッチディスク
１３ａ，１３ｂ貫通孔
１４クラッチシュー
１５トップディスク
１６ボトムディスク
１７バネ
１８プランジャ
２１芯材
２２摩擦材
２３板バネ
２８コイルバネ
１００フライホイール駆動機構
２００スクリュー軸反転機構[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a clutch and a screw-type device provided with the clutch, and more specifically, a configuration of a clutch shoe is devised.
[0002]
[Prior art]
There is a screw press machine as a large press machine for forging. In this screw type press machine, a nut is screwed onto a screw shaft that is erected in a freely rotatable manner. The nut is constrained to rotate and is slidable in the vertical direction along the screw shaft as the screw shaft rotates. For this reason, the nut descends along the screw shaft when the screw shaft rotates in the forward direction, and rises along the screw shaft when the screw shaft rotates in the reverse direction. An upper mold is attached to the nut via a die holder or the like, and a lower mold is disposed below the upper mold.
[0003]
The flywheel is rotated by a flywheel drive mechanism, and the rotational force (torque) of the flywheel is transmitted to the screw shaft via the clutch. The clutch is a clutch disk provided so as to rotate about the vertical axis together with the screw shaft, and a drop type that is loosely fitted in a plurality of through holes formed in the circumferential direction of the clutch disk so as to be movable in the vertical direction. And a top disk and a bottom disk provided so as to rotate around the vertical axis together with the flywheel and sandwich the clutch shoe from above and below. Incidentally, some clutch shoes are attached on both sides of the clutch disk.
[0004]
In the screw-type press machine having the above configuration, when the clutch is turned on with the top disc and the bottom disc sandwiched between the clutch shoes, the rotational force of the flywheel is transmitted to the screw shaft and the screw shaft is rotated forward. The nut is lowered and the upper mold is lowered toward the lower mold. As a result, the work is pressed between the upper and lower molds and forged.
[0005]
When the upper die reaches the bottom dead center and presses the workpiece, the clutch shoe is turned off by releasing the sandwiching of the clutch shoe by the top disc and the bottom disc, and then the screw shaft is reversed by the screw shaft reversing mechanism. It is designed to rotate. When the screw shaft is rotated in the reverse direction, the nut and the upper die are raised. In addition, there are a case where the forging process is completed by a single press and a case where the forging process is completed by repeating a plurality of presses.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional (not very large) screw press machine and the super large screw press machine currently developed by the present inventors have the following problems with respect to the clutch. .
[0007]
(1) Since a drop-type clutch shoe is used, the clutch shoe is in contact with the bottom disk by receiving the surface pressure due to its own weight even when the clutch shoe is nipped by the top disk and the bottom disk. For this reason, the clutch shoe is worn by friction with the bottom disk not only when the clutch is ON but also when the clutch is OFF.
[0008]
In other words, the clutch shoe rotates in reverse with the clutch disc (screw shaft) after the clutch is turned off and finally stops, while the flywheel has a slight inertial force after the clutch is turned off, but with a large inertial force after the clutch is turned off. The top disk and the bottom disk continue to rotate in the forward direction together with the flywheel. For this reason, the clutch shoe receives the surface pressure due to its own weight and slides on the bottom disk in contact with the bottom disk, which causes wear.
[0009]
The wear in this case is slight in a short time, but the time that the clutch shoe is sliding on the bottom disc is much longer than the time that the clutch shoe is sandwiched between the top disc and the bottom disc. , Can not be ignored. For example, in the super-large screw press machine currently developed by the inventors of the present application, when performing multiple presses continuously, the press is performed 2-3 times per minute. Since (the time during which the clutch shoe is pinched) is about 2 seconds, the clutch shoe slips on the bottom disk and wears for about 90% of the time. In addition, in an ultra-large screw press machine, the clutch shoe is also large and heavy, and thus wears more easily. Therefore, it is necessary to prevent such unnecessary wear of the clutch shoe.
[0010]
(2) For example, a friction material made of synthetic resin is used for the clutch shoe. However, if the entire clutch shoe is formed of such a friction material, the clutch shoe becomes expensive and relatively strong. Is so low that it cannot transmit a very large rotational force. In particular, in an ultra-large screw press machine, the clutch shoe used for this becomes large, and the rotational force transmitted from the flywheel to the clutch disc (screw shaft) via the clutch shoe becomes very large. Therefore, such a problem becomes remarkable. Therefore, it is necessary to reduce the cost and improve the strength of the clutch shoe. Furthermore, when a large rotational force is transmitted, the heat generated by slipping between the top disk and the bottom disk and the clutch shoe also increases, so it is necessary to improve the heat conduction of the clutch shoe and reduce the temperature of the friction material.
[0011]
{Circle around (3)} When a large rotational force is transmitted, the side surface of the dropping portion of the clutch shoe is worn by contact with the clutch disk, and play is likely to occur. In particular, in the case of a circular clutch shoe, this is remarkable because the shearing force concentrates on one side of the side surface and the surface pressure increases. Therefore, it is necessary to reduce the wear by increasing the strength of the side surface of the clutch shoe. Furthermore, it is necessary to consider prevention of contact corrosion of different metals (electric corrosion) at the dropping part of the clutch shoe.
[0012]
(4) In particular, in an ultra-large screw press machine, the rotational force transmitted from the flywheel to the clutch disc (screw shaft) via the clutch shoe becomes very large. It is necessary to devise the arrangement of the clutch shoe so that it can be transmitted effectively to the shaft. Furthermore, it is necessary to prevent uneven wear of the clutch shoe as much as possible to prevent a reduction in rotational force transmission performance.
[0013]
Therefore, in view of the above prior art, it is a first object of the present invention to provide a clutch capable of preventing useless wear of a clutch shoe when not sandwiched between a top disk and a bottom disk.
It is also a second object of the present invention to provide a clutch including a clutch shoe that is inexpensive, has high strength, can transmit a large rotational force, has good heat conduction, and can reduce the temperature of a friction material. Let it be an issue.
It is a third object of the present invention to provide a clutch provided with a clutch shoe that has high side strength and can prevent electric corrosion.
Another object of the present invention is to provide a clutch in which a clutch shoe is arranged so that transmission of a large rotational force can be effectively performed and uneven wear of the clutch shoe can be prevented.
A fifth object is to provide a high-performance screw-type device including a clutch that can solve the first, second, third, or fourth problem.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  The firstAnd 4thA clutch of a first invention that solves the problem includes a clutch disk that is provided to rotate about a vertical axis together with a first rotating body,
  A clutch shoe that is loosely fitted in a plurality of through-holes formed in the clutch disk and is movable in the vertical direction;
  A top disk and a bottom disk that rotate around a vertical axis together with the second rotating body and are provided so as to sandwich the clutch shoe from above and below;
  In a clutch that transmits rotational force between the first rotating body and the second rotating body,
  When the clutch shoe is not sandwiched between the top disc and the bottom disc, the clutch shoe is levitated by an elastic force of an elastic member interposed between the clutch shoe and the clutch disc. Configured to leave the diskAnd
  The clutch shoe is formed in an oval shape and is arranged in two rows, an outer row and an inner row in the radial direction of the clutch disk, and in the outer row, the longitudinal direction of the clutch shoe is The clutch shoes are arranged along the radial direction, and in the inner row, the clutch shoes are arranged so that the longitudinal direction of the clutch shoes is inclined with respect to the radial direction,
  Plungers for applying pressure to the outer row clutch shoes and the inner row clutch shoes are positioned at an intermediate portion between the outer row clutch shoes and the inner row clutch shoes.It is characterized by that.
[0015]
The clutch of the second invention that solves the second problem is the clutch of the first invention.
The clutch shoe has a core material made of aluminum and a friction material fixed to the upper and lower surfaces of the core material.
[0016]
The clutch of the third invention for solving the third problem is a clutch of the second invention.
The side surface of the core material is subjected to a hard anodized film treatment.
[0018]
  In addition, the fifth to solve the fifth problem4The screw-type device of the invention has a screw shaft on which a screw is formed on a peripheral surface and is erected in a freely rotatable manner,
  A screw that is screwed into the screw of the screw shaft, and descends along the screw shaft when the screw shaft rotates forward, and rises along the screw shaft when the screw shaft rotates backward;
  A flywheel that rotates in the forward direction around the screw shaft and rotates on the outer periphery of the screw shaft, and transmits the rotational force to the screw shaft until the nut descends from a top dead center to a bottom dead center,
  When the nut reaches the bottom dead center, the screw shaft reverse rotation mechanism that reversely rotates the screw shaft and raises the nut to the top dead center.
  Between the flywheel and the screw shaft1st, 2nd or 3rd inventionThis clutch is used to transmit the rotational force of the flywheel to the screw shaft until the nut descends from top dead center to bottom dead center, and when the nut reaches bottom dead center, The present invention is characterized in that transmission of rotational force from the flywheel to the screw shaft is cut off.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Here, the case where the clutch of the present invention is applied to a screw press machine will be described. The description will be given in the order of “Description of the overall configuration of the screw press machine” and “Description of the configuration of the clutch”.
[0020]
<Description of overall configuration of screw press machine>
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a screw press machine according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram of a flywheel drive mechanism, and FIG. 3 is a configuration diagram of a screw shaft reversing mechanism.
[0021]
As shown in FIG. 1, the screw shaft 1 is erected by being rotatably attached to a press casing 2. A screw 1 a is formed on the lower peripheral surface of the screw shaft 1. A nut 3 is screwed onto the screw 1 a of the screw shaft 1, and a nut outer cylinder 4 is fixed to the nut 3 so as to enclose the outer peripheral surface of the nut 3, and a ram 5 is fixed to the nut outer cylinder 4. Yes.
[0022]
The ram 5 is arranged so as to be slidable in the vertical direction along the press casing 2 in a state where rotation is constrained. For this reason, the rotation of the nut 3 connected to the ram 5 via the nut outer cylinder 4 is also constrained and moves in the vertical direction in accordance with the rotation of the screw shaft 1. That is, the nut 3 descends along the screw shaft 1 when the screw shaft 1 rotates forward, and rises along the screw shaft 1 when the screw shaft 1 rotates backward.
[0023]
An upper die holder 6 is provided at the lower end of the ram 5, and an upper die 7 is attached to the upper die holder 6. A mold 9 attached to the lower die holder 8 is disposed below the upper mold 7. A bracket 10 is installed on the ram 5, and a hydraulic ram balance cylinder 11 is connected to the bracket 10. The ram balance cylinder 11 always urges the ram 5 upward by an oil pressure of about 90% of the combined weight of the ram 5 and the upper die holder 6.
[0024]
On the other hand, the annular flywheel 12 is rotatably arranged in the press casing 2 so as to be positioned on the outer peripheral side of the screw shaft 1 with the screw shaft 1 as a center. The flywheel 12 is transmitted in power by a belt 107 from a flywheel drive mechanism 100 (described later in detail), which is a drive mechanism using an electric motor as a drive source, and rotates in one direction (forward rotation direction).
[0025]
As will be described in detail later, a clutch disk 13 is fixed to the upper part of the screw shaft 1, and the clutch disk 13 rotates about the vertical axis together with the screw shaft 1. In addition, clutch shoes 14 are inserted and disposed at a plurality of locations in the circumferential direction of the clutch disk 13, and a top disk 15 and a bottom disk 16 are disposed with the clutch shoes 14 sandwiched therebetween. The top disk 15 and the bottom disk 16 are fitted to the flywheel 12 by splines and rotate around the vertical axis together with the flywheel 12.
[0026]
Further, the top disk 15 is biased upward by a disc spring 17, and a plunger 18 is disposed on the upper surface side of the top disk 15. When pressure oil is supplied to the plunger 18 from above, the plunger 18 moves downward, and the top disk 15 is pushed downward against the elastic force (spring force) of the disc spring 17. When the top disk 15 is pushed downward in this way, the clutch shoe 14 is sandwiched between the top disk 15 and the bottom disk 16, and the clutch is turned on. The state at this time is shown on the right side in FIG. When the clutch is turned on, the positive rotational force of the flywheel 12 is transmitted to the clutch disk 13 and thus to the screw shaft 1.
[0027]
When the supply of the pressure oil to the plunger 18 is stopped, the top disk 15 is moved upward by the disc spring 17 and separated from the clutch shoe 14, and the clutch is turned off. The state at this time is shown on the left side in FIG. When the clutch is turned off, transmission of the positive rotational force from the flywheel 12 to the screw shaft 1 is interrupted. At this time, as will be described in detail later, the clutch shoe 14 is lifted by a leaf spring and separated from the bottom disk 16.
[0028]
A brake disc 19 is also fixed to the upper part of the screw shaft 1, and a hydraulic brake 20 is arranged with the brake disc 19 interposed therebetween. When pressure oil is supplied to the hydraulic brake 20, the hydraulic brake 20 sandwiches the brake disc 19, and the brake disc 19 and thus the rotation of the screw shaft 1 can be braked.
[0029]
A screw shaft reversing mechanism 200 is disposed at the top of the screw shaft 1. The screw shaft reversing mechanism 200 is a mechanism that reversely rotates the screw shaft 1 after the die 7 reaches the bottom dead center and press work of the workpiece is completed. As will be described in detail later, a rack, a pinion, and a hydraulic cylinder are connected. It is the configuration used.
[0030]
Here, the flywheel drive mechanism 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.
[0031]
As shown in FIGS. 1 and 2, the power (rotational force) of a motor 101 that is a drive source of the flywheel drive mechanism 100 is transmitted to a torque converter 102 having a built-in clutch. The power output from the torque converter 102 is transmitted to the bevel speed reducer 104 via the universal joint 103. The power output from the bevel speed reducer 104 is transmitted to the pulley device 106 via the universal joint 105. The pulley device 106 has a pulley 106a and a built-in air clutch. Three belts 107 are wound between the pulley 106 a of the pulley device 106 and the flywheel 12.
[0032]
Accordingly, when the clutch of the torque converter 102 is turned on while the motor 101 is rotating and the air clutch of the pulley device 106 is turned on, the torque from the motor 101 to the flywheel 12 is transmitted by the belt 107. Is applied and the flywheel 12 rotates, and rotational kinetic energy is accumulated in the flywheel 12.
[0033]
Next, the screw shaft reversing mechanism 200 will be described with reference to FIGS. 1 and 3.
[0034]
As shown in FIGS. 1 and 3, the pinion 201 of the screw shaft reversing mechanism 200 is coaxially fixed to the top of the screw shaft 1. A pair of racks 202a and 202b are screwed into the pinion 201. The pair of racks 202a and 202b are disposed with the pinion 201 interposed therebetween, and are supported by guide rollers R disposed above and below and can move in the horizontal direction.
[0035]
Hydraulic cylinders 203a and 203b are connected to the racks 202a and 202b, respectively. A hydraulic piping system including a hydraulic source (pump) 204, an accumulator 205, a check valve 206, and the like is connected to the hydraulic cylinders 203a and 203b. The direction in which the piston rods 203a-1 and 203b-1 extend by the hydraulic piping system. Is always provided with hydraulic pressure. Therefore, when a large rotational force by the flywheel 12 is not transmitted to the screw shaft 1, the piston rods 203a-1 and 203b-1 of the hydraulic cylinders 203a and 203b extend, and the racks 202a and 202b move forward in the F direction, and the pinion 201 reversely rotates. Due to the reverse rotation of the pinion 201, the screw shaft 1 also rotates in the reverse direction.
[0036]
On the other hand, when the screw shaft 1 is rotated forward by the large rotational force of the flywheel 12 and the pinion 201 is rotated forward, the racks 202a and 202b move backward in the B direction, and the piston rods 203a-1 and 203b of the hydraulic cylinders 203a and 203b. -1 shrinks. That is, since the rotational force by the flywheel 12 is extremely large compared to the force (hydraulic pressure) that the piston rods 203a-1 and 203b-1 of the hydraulic cylinders 203a and 203b try to extend, the hydraulic pressure is always applied to the hydraulic cylinders 203a and 203b. Even if it is given, the piston rods 203a-1 and 203b-1 of the hydraulic cylinders 203a and 203b contract when the screw shaft 1 is rotating forward by a large rotational force by the flywheel 12.
[0037]
In the screw shaft reversing mechanism 200 having such a configuration, the clutch is turned on, the screw shaft 1 is rotated forward by a large rotational force by the flywheel 12, and the ram 5 (nut 3) is bottom dead from the top dead center. When heading to the point, the pinion 201 rotates forward, and the tips of the racks 202a and 202b move backward from the position P1 corresponding to the ram top dead center toward the position P2 corresponding to the ram bottom dead center in the B direction. Go. Therefore, the piston rods 203a-1 and 203b-1 of the hydraulic cylinders 203a and 203b are contracted. When the ram 5 (nut 3) reaches the bottom dead center and press working is completed, the clutch is turned off and the transmission of the rotational force from the flywheel 12 to the screw shaft 1 is released. As a result, the piston rods 203a-1 and 203b-1 of the hydraulic cylinders 203a and 203b to which constant hydraulic pressure is applied are immediately extended, and the racks 202a and 202b are immediately moved forward in the F direction.
[0038]
As the racks 202a and 202b move forward, the pinion 201 rotates in the reverse direction, and the screw shaft 1 also rotates in the reverse direction by the reverse rotation of the pinion 201. As the screw shaft 1 rotates in the reverse direction, the nut 3 rises together with the ram 5 and the like. When the ram 5 (nut 3) reaches the top dead center and the tips of the racks 202a, 202b reach the ram top dead center position P1, the reverse rotation of the screw shaft 1 is stopped by the hydraulic brake 20, and the racks 202a, 202b Forward movement stops.
[0039]
Next, an outline of the entire press operation of the screw press machine having the above-described configuration will be described.
[0040]
First, the flywheel drive mechanism 100 rotates the flywheel 12 in the normal rotation direction at a specified speed. In this state, pressure oil is supplied to the plunger 18 and the clutch shoe 14 is sandwiched between the top disk 15 and the bottom disk 16 to turn on the clutch. As a result, the positive rotational force of the flywheel 12 is transmitted to the screw shaft 1 and the screw shaft 1 rotates forward. When the screw shaft 1 rotates forward, the nut 3 descends. That is, the upper mold 7 connected to the nut 3 descends toward the lower mold 9. When the mold 7 reaches the bottom dead center, the workpiece (not shown) set between the mold 7 and the mold 9 is pressed.
[0041]
Although the ram balance cylinder 11 always urges the ram 5 upward, the ram balance cylinder 11 has a very small force compared to the force pressing the nut 3 downward by the rotational force of the flywheel 12. The descent of 3 is done smoothly.
[0042]
When the die 7 reaches the bottom dead center and the workpiece is pressed, the screw shaft 1 suddenly decelerates, whereas the flywheel 12 tries to maintain the normal rotation speed by a large inertia force. A slip occurs between the upper and lower disks 15 and 16. By detecting the occurrence of this slip by a slip sensor (not shown), it is detected that the mold 7 has reached the bottom dead center, that is, that the press work has been completed.
[0043]
When it is detected that the die 7 has reached the bottom dead center and the pressing process is completed, the supply of the pressure oil to the plunger 18 is stopped, and the sandwiching of the clutch shoe 14 by the top disk 15 and the bottom disk 16 is released. Turn the clutch off. When the mold 7 reaches the bottom dead center, that is, when the press work is completed, the press casing 2 is extended to the maximum in the vertical direction by the force of the ram 5 moving downward. For this reason, when the clutch is turned off, a force for contracting the extended press casing 2 and an upward biasing force by the ram balance cylinder 11 are applied to the ram 5 and the nut 3. At this time, the screw shaft 1 is reversely rotated by the screw shaft reversing mechanism 200.
[0044]
As a result, the screw shaft 1 rotates in the reverse direction, and the nut 3 (also the ram 5, the mold 7 and the like) moves upward. In this case, the force that the extended press casing 2 tries to contract and the upward urging force by the ram balance cylinder 11 are applied to the ram 5 and the nut 3 so that the nut 3 moves smoothly. As the nut 3 moves upward, the screw shaft 1 is braked by the hydraulic brake 20 so that the nut 3 stops at the upper fixed position.
[0045]
Thus, one press operation is completed. By repeating this pressing operation, the workpiece can be continuously pressed a plurality of times.
[0046]
The above is description of the whole structure of a screw type press machine. Subsequently, the configuration of the clutch will be described in detail.
[0047]
<Description of clutch configuration>
4 is a perspective view showing an essential part of the clutch, FIG. 5 is an exploded perspective view showing an essential part of the clutch, FIG. 6 is an enlarged perspective view of the clutch shoe, and FIG. 7A is a plan view of the core material of the clutch shoe. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 7A, FIG. 8 is a front view showing a first attachment structure of the leaf spring, and FIG. 9 is a line BB arrow in FIG. FIG. 10 is an enlarged sectional view taken along the line CC of FIG. 8, FIG. 11 is an exploded perspective view of the first mounting structure of the leaf spring, and FIG. 12 is a recess formed on the fixed block side. It is sectional drawing which shows the structure in the case of doing.
[0048]
13 is a front view showing a second mounting structure of the leaf spring, FIG. 14 is a sectional view taken along the line D-D in FIG. 13, and FIG. 15 is an enlarged sectional view taken along the line E-E in FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure when a coil spring is used, FIG. 17 is a plan view of the main part showing the arrangement of the clutch shoes, FIG. 18 is a cross-sectional view taken in the direction of the arrow F in FIG. is there.
[0049]
As shown in FIGS. 4 and 5, the clutch disk 13 is formed with a large number of through holes 13a and 13b in the circumferential direction on the outer side and the inner side in the radial direction. Each clutch shoe 14 is loosely fitted and provided so as to be movable in the vertical direction. That is, the clutch shoe 14 is a drop-in type, and is arranged in two rows, ie, a radially outer row and an inner row of the clutch disk 13. Details of the arrangement of the clutch shoe 14 will be described later.
[0050]
As shown in FIG. 6, the main body of the clutch shoe 14 includes a core material 21 and a friction material 22 fixed to the upper and lower surfaces of the core material 21. A leaf spring 23 is attached to both sides of the core material 21.
[0051]
As shown in FIG. 7A, the core material 21 is made of aluminum, and is formed into an oval (oval shape) composed of parallel straight portions 21a and arc portions 21b at both ends of the straight portions 21a. Yes. Further, as shown in FIGS. 7A and 7B, a groove 21h for attaching a leaf spring 23 (see FIG. 6) is formed in the arc portion 21b of the aluminum core member 21, and Steps 21e and 21f for attaching the friction material 22 are formed on the periphery of the upper surface 21c and the lower surface 21d. The friction material 22 is made of synthetic resin, is fitted inside the step portions 21e and 21f of the core material 21, and is fixed to the upper and lower surfaces 21c and 21d of the core material 21 with an adhesive.
[0052]
The upper and lower surfaces 21c and 21d of the core material 21 are roughened by sandblasting in order to ensure adhesion with the friction material 22. Further, the side surface (the straight portion 21a and the arc portion 21b) of the core material 21 is subjected to a hard anodized film treatment (alumite).
[0053]
Thus, an oval clutch shoe 14 as shown in FIG. 6 is formed. A leaf spring 23 is attached to the core member 21 of the clutch shoe 14. The attachment structure of the leaf spring 23 is a first attachment structure as shown in FIGS. 8 to 12, or FIG. -It has the 2nd attachment structure as shown in FIG.
[0054]
First, the first mounting structure will be described. As shown in FIGS. 8 to 11, the leaf spring 23 is formed in a wing shape from steel, and a convex portion 23 a is formed at the center in the longitudinal direction. The leaf spring 23 is inserted into the groove 21h so that the convex portion 23a is fitted into a concave portion 21g formed in the inner surface of the groove 21h of the core member 21. Thus, by fitting the convex portion 23a into the concave portion 21g, the leaf spring 23 is prevented from shifting in the longitudinal direction.
[0055]
Further, a steel fixing block 25 is inserted into the groove 21 so as to hold down the plate spring 23, and the plate spring 23 is fixed to the core member 21 with bolts 24 together with the fixing block 25. That is, as shown in FIG. 11, the bolt 24 is inserted into the through hole 25a of the fixing block 25, and the male screw portion 24a of the bolt 24 is screwed into the female screw portion 21i formed in the core member 21, The fixed block 25 and the leaf spring 23 are fixed to the core material 21.
[0056]
As shown in FIG. 8, a wire 26 is attached to the bolt 24 to prevent the bolt 24 from loosening. Further, as shown in FIG. 10, the male screw portion 24 a of the bolt 24 and the core 21 are connected to each other. In order to ensure the strength of the female screw portion 21i, a helisert 27 is inserted between them.
[0057]
In the above, the concave portion 21g is formed on the core material 21 side. However, as shown in FIG. 12, the concave portion 25 is formed on the fixed block 25 side, and the convex portion 23a of the leaf spring 23 is fitted into the concave portion 25. Also good.
[0058]
As shown in FIG. 8, the plate spring 23 firmly fixed to the clutch shoe 14 as described above is fitted with the clutch shoe 14 in the through hole 13a or 13b of the clutch disc 13 as shown in FIG. The clutch shoe 14 is lifted by the elastic force and is separated from the bottom disk 16.
[0059]
That is, when the sandwiching of the clutch shoe 14 by the top disk 15 and the bottom disk 16 is released, the clutch shoe 14 is separated from the top disk 15 and is also lifted by the leaf spring 23 and separated from the bottom disk 16. Become.
[0060]
A state I indicated by a two-dot chain line in FIG. 8 is a state before the leaf spring 23 is bent, and a state II indicated by a solid line is a state in which the leaf spring 23 is bent by its own weight. t₁Is the amount of deflection between state I and state II. A state III indicated by a two-dot chain line is a bending state of the leaf spring 23 when the clutch shoe 14 is sandwiched between the top disk 15 and the bottom disk 16, and a bending amount t between the state III and the state II is shown in FIG.₂Is the amount of deflection considering the amount of wear of the lower friction material 22. That is, the leaf spring 23 is t₁+ T₂Even if it bends only, the elastic force is maintained.
[0061]
Next, the second mounting structure will be described. As shown in FIGS. 13 to 16, in the second mounting structure, a convex portion 25 c is formed on the lower surface of the fixed block 25, and the convex portion 25 is formed in a concave portion 21 j formed on the lower surface of the groove 21 h of the core material 21. This prevents the fixed block 25 from shifting in the width direction (left-right direction in FIG. 13).
[0062]
Further, the convex portion 23a of the leaf spring 23 is fitted into an oblique hole 21k formed by inclining about 30 ° on the inner surface of the groove 21h, thereby preventing the leaf spring 23 from shifting in the longitudinal direction. ing.
[0063]
The other parts are the same as those in the first mounting structure, and detailed description thereof is omitted here.
[0064]
Instead of attaching the leaf spring 23 to the clutch shoe 14 side as described above, it is conceivable to attach it to the clutch disc 13 side. In this case, however, the steel leaf spring 23 and the aluminum of the clutch shoe 14 are made of aluminum. Since the core material 21 comes into sliding contact, the core material 21 is worn by the leaf spring 23. On the other hand, when the leaf spring 23 is attached to the clutch shoe 14 side as described above, even if the clutch disc 13 and the leaf spring 23 are in sliding contact, both are made of steel. There is no risk of wear. Therefore, it is desirable to provide the leaf spring 23 on the clutch shoe 14 side.
[0065]
In the above description, the clutch shoe 14 is lifted by the leaf spring 23. However, the clutch shoe 14 is not limited to the leaf spring. If the clutch shoe can be lifted by an elastic member interposed between the clutch shoe and the clutch disk. Good. For example, as shown in FIG. 16, a large number of coil springs 28 may be interposed between the clutch shoe 14 and the clutch disk 13, and the clutch shoe 14 may be lifted by the elastic force of these coil springs 28.
[0066]
Next, the arrangement of the clutch shoe 14 will be described in detail with reference to FIGS.
[0067]
As shown in FIG. 17, in the outer row, the clutch disks 14 are arranged so that the longitudinal direction of the oval clutch shoe 14 is along the radial direction of the clutch disk 13.
[0068]
In this case, the interval between the adjacent clutch shoes 14 depends on the stress (shearing force) when the rotational force of the flywheel 12 is transmitted to the screw shaft 1 with the top disc 15 and the bottom disc 16 sandwiching the clutch shoe 14. Further, the portion of the clutch disk 13 is held at an interval at which no crack is generated.
[0069]
On the other hand, in the inner row, the clutch shoes 14 are arranged such that the longitudinal direction of the oval clutch shoes 14 is inclined by 45 ° with respect to the radial direction of the clutch disk 13. In this case, the clutch shoe 14 is inclined such that the outer portion of the clutch shoe 14 is not closer to the inner side and the inner portion of the clutch shoe 14 is closer to the outer side. As a result, the entire clutch shoe 14 is positioned closer to the outside so that the transmission torque is as large as possible. Further, the inner clutch shoes 14 are arranged one by one at an intermediate position of the outer clutch shoes 14.
[0070]
In this case, not only the interval between the adjacent clutch shoes 14 in the inner row, but also the interval between the outer clutch shoe 14 and the inner clutch shoe 14 is the flywheel 12 with the top shoe 15 and the bottom disc 16 sandwiching the clutch shoe 14. Is maintained at an interval at which cracks do not occur in the portion of the clutch disk 13 due to the stress when the rotational force is transmitted to the screw shaft 1.
[0071]
Further, the plunger 18 is positioned at an intermediate portion between the outer clutch shoe 14 and the inner clutch shoe 14 in order to apply pressure to the outer clutch shoe 14 and the inner clutch shoe 14.
[0072]
Therefore, according to the present embodiment, the following operations and effects can be obtained.
[0073]
Since the clutch shoe 14 is a drop-in type, if no elastic member such as a leaf spring 23 is interposed between the clutch shoe 14 and the clutch disk 13, the clutch shoe formed by the top disk 15 and the bottom disk 16 is used. While the pinch 14 is released, the friction material 22 on the lower side of the clutch shoe 14 receives the surface pressure due to the weight of the clutch shoe 14 and comes into contact with the bottom disk 16, and thus wears.
[0074]
That is, the clutch shoe 14 rotates in reverse with the clutch disk 13 (screw shaft 1) after the clutch is turned off, and finally stops, while the flywheel 12 slightly decreases at the moment of pressing, but after the clutch is turned off. The top disk 15 and the bottom disk 16 continue to rotate forward together with the flywheel 12 while continuing to rotate forward with a large inertia force. For this reason, the friction material 22 of the clutch shoe 14 receives the surface pressure due to the weight of the clutch shoe 14 and slides on the bottom disk 16 in contact with the bottom disk 16, and thus wears. In particular, the clutch shoe 14 used for an ultra-large screw press machine is, for example, 170 mm in height, 260 mm in width, 390 mm in length, and has a large weight of about 45 kgf. The amount of wear of the friction material 22 also increases.
[0075]
On the other hand, in the present embodiment, an elastic member such as a leaf spring 23 is interposed between the clutch shoe 14 and the clutch disk 13 as described above, and the clutch shoe 14 is formed by the top disk 15 and the bottom disk 16. When the clutch shoe 14 is not pinched, the clutch shoe 14 is lifted by the elastic force of the elastic member so as to be separated from the bottom disk 16, so that the friction material 22 is wasted when the clutch shoe 14 is released. Is prevented.
[0076]
For this reason, the lifetime of the clutch shoe 14 can be extended, and thereby the maintenance cost including the replacement cost of the clutch shoe 14 is reduced.
[0077]
The clutch shoe 14 includes a core material 21 made of aluminum and a friction material 22 fixed to the upper and lower surfaces 21c and 21d of the core material 21. Compared with the case of forming with, the cost is low and the strength is high, so that a large rotational force can be transmitted. Furthermore, since the aluminum core material 21 has very good heat conduction, the heat generated by the slip between the top disk 15 and the bottom disk 16 and the clutch shoe 14 can be radiated through the core material 21. For this reason, the temperature of the friction material 22 can be reduced, and the adhesive fixing the friction material 22 to the core material 21 can be prevented from being peeled off by heat. The adhesive may be peeled off by heat of about 200 ° C., for example.
[0078]
In addition, since the core material 21 is made of aluminum, it can be subjected to a hard anodized film treatment, which improves the strength of the side surface of the core material 21 and reduces wear due to contact with the clutch disk 13. Further, since the conductivity of the side surface of the core material 21 is lost, it is possible to prevent the contact corrosion of different metals (electric corrosion) due to the contact with the steel clutch disk 13.
[0079]
In addition, although it is possible to make the core 21 hollow with steel (steel plate), it is easier and cheaper to manufacture the core 21 made of solid aluminum. Therefore, it is desirable that the core material 21 be made of aluminum.
[0080]
The clutch shoe 14 is formed in an oval shape and is arranged in two rows, an outer row in the radial direction of the clutch disk 13 and an inner row, and the longitudinal direction of the clutch shoe 14 is the diameter in the outer row. The clutch shoe 14 is arranged along the direction, and in the inner row, the clutch shoe 14 is arranged so that the longitudinal direction of the clutch shoe 14 is inclined by 45 ° with respect to the radial direction. A large rotational force can be effectively transmitted to the screw shaft 1, and uneven wear of the clutch shoe 14 can be prevented.
[0081]
That is, in order to transmit a large rotational force of the flywheel 12, it is necessary to increase the friction area of the clutch shoe. However, in the case of a circular clutch shoe, if the friction area is increased, the diameter increases, so the same. It is not possible to increase the number of clutch shoes that can be arranged in a clutch disk having a diameter. In other words, when trying to increase the number of clutch shoes arranged on the clutch disk of the same diameter, the interval between adjacent clutch shoes becomes narrower, and due to the stress when the rotational force is transmitted with the clutch shoe sandwiched between the top disk and the bottom disk Then, a crack occurs in the portion of the clutch disk. For this reason, in order to increase the number of clutch shoes, the diameter of the clutch disk must be increased.
[0082]
On the other hand, the clutch shoe 14 has an oval shape, and even if the friction area is increased, the width of the clutch shoe 14 is narrower than the diameter of the circular clutch shoe. For this reason, the number of clutch shoes which can be arranged on a clutch disk of the same diameter can be increased. In other words, the transmission torque can be increased without increasing the diameter of the clutch disk.
[0083]
Furthermore, in the case of a circular clutch shoe, the shearing force concentrates on one side of the side surface and the surface pressure increases. However, in the case of the oval clutch shoe 14, the straight portion 21a on the side surface of the core member 21. Since a shearing force is applied to the entire surface and the surface pressure is lowered, a large rotational force can be transmitted as compared with the circular clutch shoe. In the case of a circular clutch shoe, the clutch shoe itself rotates (rotates) and wears on the side surface. In the case of an oval clutch shoe 14, the clutch shoe itself is prevented from rotating and worn. Can be prevented from progressing.
[0084]
In order to transmit a large rotational force of the flywheel 12, it is necessary to arrange the clutch shoes 14 on the inner side. In this case, the inner clutch shoe 14 is also the same as the outer clutch shoe 14. If the shoe 14 is arranged so that the longitudinal direction thereof is along the radial direction of the clutch disc 13, the inner clutch shoe 14 has a surface pressure P (kg / mm) between the inner portion and the outer portion in the longitudinal direction.²) And peripheral speed (m / sec) PV value (numerical value related to frictional force and transmission torque: kg m / sec mm²) Are greatly different, and uneven wear occurs.
[0085]
That is, as shown in FIG. 18, the top disk 15 is about twice as thick as the bottom disk 16 in order to apply a uniform surface pressure to the clutch shoe 14, but if it is still pressed by the plunger 18, Combined with the influence of the disc spring 17, it is bent like a bow as shown exaggeratedly by a one-dot chain line in FIG. 18. For this reason, as shown in FIG. 19, the surface pressure P applied to the outer clutch shoe 14 is greatest at the inner portion in the longitudinal direction of the clutch shoe 14 and decreases as it goes outward. On the other hand, the surface pressure P applied to the inner clutch shoe 14 is greatest at the outer portion in the longitudinal direction of the clutch shoe 14 and decreases as it goes inward. Further, the peripheral speed of each clutch shoe 14 increases from the inside toward the outside.
[0086]
Therefore, the position of the surface pressure P and the position of the high peripheral speed V are reversed in the outer clutch shoe 14, so that the PV value is relatively leveled even if it is arranged along the radial direction of the clutch disk 13. Is done. However, in the inner clutch shoe 14, the position where the surface pressure P is high and the position where the peripheral speed V is high are the same. Becomes excessively large and uneven wear occurs. When uneven wear occurs, the transmission performance of the rotational force decreases.
[0087]
On the other hand, when the inner clutch shoe 14 is inclined at 45 °, the difference in the surface pressure P and the difference in the circumferential speed V between the inner portion and the outer portion of the clutch shoe 14 are reduced. Leveled. For this reason, uneven wear of the clutch shoe 14 can be prevented, and a reduction in rotational force transmission performance can be prevented. In addition, in this case, the inner portion of the clutch shoe 14 is positioned closer to the outer side, so that the rotational force that can be transmitted by the clutch shoe 14 also increases.
[0088]
And by providing the above clutch in a screw type press machine, performance improvement of this screw type press machine can be achieved. This is particularly effective when the screw type press machine is very large.
[0089]
【The invention's effect】
  As described above in detail with the embodiment of the invention, the clutch of the first invention includes a clutch disk provided to rotate about the vertical axis together with the first rotating body,
  A clutch shoe that is loosely fitted in a plurality of through-holes formed in the clutch disk and is movable in the vertical direction;
  A top disk and a bottom disk that rotate around a vertical axis together with the second rotating body and are provided so as to sandwich the clutch shoe from above and below;
  In a clutch that transmits rotational force between the first rotating body and the second rotating body,
  When the clutch shoe is not sandwiched between the top disc and the bottom disc, the clutch shoe is levitated by an elastic force of an elastic member interposed between the clutch shoe and the clutch disc. Configured to leave the diskAnd
  The clutch shoe is formed in an oval shape and is arranged in two rows, an outer row and an inner row in the radial direction of the clutch disk, and in the outer row, the longitudinal direction of the clutch shoe is The clutch shoes are arranged along the radial direction, and in the inner row, the clutch shoes are arranged so that the longitudinal direction of the clutch shoes is inclined with respect to the radial direction,
  Plungers for applying pressure to the outer row clutch shoes and the inner row clutch shoes are positioned at an intermediate portion between the outer row clutch shoes and the inner row clutch shoes.It is characterized by that.
[0090]
  Therefore, according to the clutch of the first invention, when the clutch shoe is not sandwiched between the top disk and the bottom disk, the clutch shoe is lifted by the elastic force of the elastic member and separated from the bottom disk. It is possible to prevent unnecessary wear of the clutch shoe due to sliding of the clutch shoe on the bottom disk. For this reason, the life of the clutch shoe can be extended, and this reduces the maintenance cost including the replacement cost of the clutch shoe.
  In addition, a large rotational force can be transmitted effectively, and uneven wear of the clutch shoe can be prevented to prevent a decrease in rotational force transmission performance.
[0091]
The clutch of the second invention is the clutch of the first invention.
The clutch shoe has a core material made of aluminum and a friction material fixed to the upper and lower surfaces of the core material.
[0092]
Therefore, according to the clutch of the second aspect of the present invention, compared to the case where the entire clutch shoe is made of a friction material, it is inexpensive and has a high strength, so that a large rotational force can be transmitted. Furthermore, the aluminum core material has very good heat conduction, so the heat generated by the slip between the top and bottom disks and the clutch shoe can be dissipated through the core material, reducing the temperature of the friction material. can do. For this reason, even when the friction material is fixed to the core material with an adhesive, the adhesive can be prevented from being peeled off by heat.
[0093]
The clutch of the third invention is the clutch of the second invention.
The side surface of the core material is subjected to a hard anodized film treatment.
[0094]
Therefore, according to the clutch of the third invention, the strength of the side surface of the core material is improved, wear due to contact with the clutch disk is reduced, and the conductivity of the side surface of the core material is lost. Even if it is made of metal, it is possible to prevent contact corrosion of different metals (electric corrosion) due to contact with the clutch disk.
[0097]
  The second4The screw-type device of the invention has a screw shaft on which a screw is formed on a peripheral surface and is erected in a freely rotatable manner,
  A screw that is screwed into the screw of the screw shaft, and descends along the screw shaft when the screw shaft rotates forward, and rises along the screw shaft when the screw shaft rotates backward;
  A flywheel that rotates in the forward direction around the screw shaft and rotates on the outer periphery of the screw shaft, and transmits the rotational force to the screw shaft until the nut descends from a top dead center to a bottom dead center,
  When the nut reaches the bottom dead center, the screw shaft reverse rotation mechanism that reversely rotates the screw shaft and raises the nut to the top dead center.
  Between the flywheel and the screw shaft1st, 2nd or 3rd inventionThis clutch is used to transmit the rotational force of the flywheel to the screw shaft until the nut descends from top dead center to bottom dead center, and when the nut reaches bottom dead center, The present invention is characterized in that transmission of rotational force from the flywheel to the screw shaft is cut off.
[0098]
  Therefore, this first4According to the screw type device of the invention, it is possible to improve the performance of the screw type device. This is particularly effective when the screw-type device is very large.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a screw press machine according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a configuration diagram of a flywheel drive mechanism.
FIG. 3 is a configuration diagram of a screw shaft reversing mechanism.
FIG. 4 is a perspective view showing a main part of a clutch.
FIG. 5 is an exploded perspective view showing a main part of the clutch.
FIG. 6 is an enlarged perspective view of a clutch shoe.
7A is a plan view of the core material of the clutch shoe, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 8 is a front view showing a first attachment structure of a leaf spring.
9 is an enlarged sectional view taken along line BB in FIG.
10 is an enlarged sectional view taken along the line CC of FIG.
FIG. 11 is an exploded perspective view showing a first attachment structure of a leaf spring.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a structure when a concave portion is formed on the fixed block side.
FIG. 13 is a front view showing a second attachment structure of the leaf spring.
14 is a cross-sectional view taken along line DD in FIG.
15 is an enlarged cross-sectional view taken along line EE in FIG.
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a structure when a coil spring is used.
FIG. 17 is a plan view of a principal part showing an arrangement of clutch shoes.
18 is a cross-sectional view taken in the direction of arrow F in FIG.
FIG. 19 is a characteristic diagram of a clutch shoe.
[Explanation of symbols]
1 Screw shaft
1a screw
3 Nut
12 Flywheel
13 Clutch disc
13a, 13b Through hole
14 Clutch shoe
15 Top disk
16 Bottom disc
17 Spring
18 Plunger
21 Core
22 Friction material
23 leaf spring
28 Coil spring
100 Flywheel drive mechanism
200 Screw shaft reversal mechanism

Claims

A clutch disk provided to rotate about the vertical axis together with the first rotating body;
A clutch shoe that is loosely fitted in a plurality of through-holes formed in the clutch disc and is movable in the vertical direction;
A top disk and a bottom disk that rotate around a vertical axis together with the second rotating body and are provided so as to sandwich the clutch shoe from above and below;
In a clutch that transmits rotational force between the first rotating body and the second rotating body,
When the clutch shoe is not sandwiched between the top disc and the bottom disc, the clutch shoe is levitated by the elastic force of an elastic member interposed between the clutch shoe and the clutch disc. Configure it away from the disk ,
The clutch shoe is formed in an oval shape and is arranged in two rows, an outer row and an inner row in the radial direction of the clutch disk, and in the outer row, the longitudinal direction of the clutch shoe is The clutch shoes are arranged along the radial direction, and in the inner row, the clutch shoes are arranged so that the longitudinal direction of the clutch shoes is inclined with respect to the radial direction,
Plungers for applying pressure to the outer row clutch shoes and the inner row clutch shoes are positioned at an intermediate portion between the outer row clutch shoes and the inner row clutch shoes. Clutch characterized by.

In the clutch according to claim 1,
The clutch shoe has a core material made of aluminum and a friction material fixed to the upper and lower surfaces of the core material.

In the clutch according to claim 2,
A clutch characterized in that a side surface of the core material is subjected to a hard anodized film treatment.

A screw shaft on which a screw is formed on a circumferential surface and is erected freely;
A screw that is screwed into the screw of the screw shaft, and descends along the screw shaft when the screw shaft rotates forward, and rises along the screw shaft when the screw shaft rotates backward;
A flywheel that rotates in a positive direction around the screw shaft and is positioned on the outer peripheral side of the screw shaft, and transmits a rotational force to the screw shaft until the nut descends from a top dead center to a bottom dead center;
When the nut reaches the bottom dead center, the screw shaft reverse rotation mechanism that reversely rotates the screw shaft and raises the nut to the top dead center.
The clutch according to claim 1, 2 or 3 is interposed between the flywheel and the screw shaft, and until the nut is lowered from the top dead center to the bottom dead center by the clutch, A screw-type device configured to transmit a rotational force to the screw shaft and to interrupt the transmission of the rotational force from the flywheel to the screw shaft when the nut reaches bottom dead center.