JP4071237B2 - 押し出し機兼パイププレス - Google Patents

Description

本発明は、押し出し機兼パイププレスであって、初期応力のかけられた上方及び下方の引っ張り薄板セット並びに上方及び下方の圧力控え材を介して互いに力伝達可能に結合されたシリンダー桁と対向桁とから成るプレスフレームを有しており、プレスフレーム内に運動可能な走行桁及び運動可能な受容体を配置してあり、受容体が、装入装置によって装入されてプレスすべき材料を、母型の備えられた対向桁の前のプレス位置へ移すようになっている形式のものに関する。

前記形式の水平型押し出し機若しくは金属押し出し機は、ヨーロッパ特許公開第０４２８９８９Ａ２号明細書により開示されている。炉内でプレス温度まで加熱された材料（ブロック）は、ローダー（装填装置）のトレーに受け取られて、次いで例えば旋回式ローダーの軸上に相対回動不能に配置された旋回アームの旋回によって、或いは一般的な材料用直動式ローダーを用いて、母型とプレスプレートとの間の空間内のプレス軸線上に移される。作動シリンダーを用いて、走行桁及び材料受容体は母型に向けて移動させられ、この場合に材料受容体は材料を装着される。軸線方向に運動可能な旋回アームは、材料受容体の送り運動に対応して軸上をスライドされ、これによって材料はプレスラムと対向桁若しくは、ホルダー内に固定された母型との間に締め付けられる。受容体の移動は側方シリンダーを用いて行われる。

冒頭に述べた押し出し機兼パイププレスは、周知であり、種々のプレス方式で作動し、例えばアルミニウムのための、マンドレルを用いたパイププレス若しくは管押し出し成形で、特に細い管を製造するために使用される。直接管押し出し若しくは間接管押し出しによってプレス内で材料内に孔を形成することは可能である（例えば、ALUMINIUM 49 (1973) ４、２９６乃至２９９頁、参照）。

極めて古い押し出し技術においては、走行桁及び受容体は別個の基礎フレームにか、若しくは桁（圧力ケース、薄板セット若しくは、圧力スリーブ或いは、タイバー）間の結合エレメントに、滑りプレート及び滑りブッシュを介して変更不能に案内されている。滑りプレート及び滑りブッシュは一般的に青銅材料若しくはスライドプラスチックから成っており、従って該構成部分は強い摩耗にさらされる。その結果、プレス内の中心位置決めを規則的に短い時間間隔で検査して調整すること並びに、滑りユニット若しくは案内ユニットを交換することが避けられない。構成部分の前述の摩耗は直接に押し出し機若しくはプレスの寿命や、製品の品質、整備作業頻度並びに、プレス状態などに影響を及ぼし、かつシリンダー及びプレスプレートなどの摩耗を引き起こすので、案内機構は通常のプレス運転にとって重要である。

前述の妨げは、機能的にプレス力を受け止めるプレスフレームの頑丈な構成ユニットによってある程度減少される。プレスフレームで受け止めるべき最大の力は、プレスシリンダーのプランジャーによって生ぜしめられる力、側方シリンダーによって生ぜしめられる力及び、受容部移動用シリンダーによって生ぜしめられる力から成っている。初期応力のかけられた４つの引っ張り薄板セット及び４つの圧力控え材を介して互いに力伝達可能に結合された構成部材（シリンダー桁及び対向桁）によって、伸長量は初期応力のかけられていない通常の寸法のフレームに比べて５０％以上減少される。しかしながらプレスフレームの弾性作用は依然として生じており、これは受容体及び走行桁の移動精度並びに滑り案内に影響を及ぼしている。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の押し出し機兼パイププレスを改善して、公知技術の欠点を避け、特に発生応力の高い場合にも作動特性を改善できるようにすることである。

前記課題を解決するために本発明に基づく構成では、走行桁及び受容体は、転動体を有する案内ユニットを介してプレスフレーム内を走行するようになっている。案内機構（案内ユニット）は滑り部品も摩耗部品も含むものではなく、むしろ滑り摩擦にさらされることのない転動体（ローラ、球面ころ、球体、ニードルなど）を含むものであり、これによって複数の利点を得ることができる。押し出し機の構成部品を一度互いに正確に位置決めするだけで、設定されたプレス軸線は常に保証されている。転動体を介してレール或いは円柱コラム若しくは類似のものに沿って走行する案内ユニットは、後からの調整を必要とせず、機具の耐用年数を高め、製品の品質を改善し、整備作業は少なくかつ簡単になり、全体的に構造の改善された押し出し機若しくはパイプ押し出しプレスを得ることができる。

転がり支承部及び滑り支承部の固有の特性並びにこれらの物理的に異なる荷重伝達メカニズムはそれぞれ知られているものの、押し出し機兼パイププレスはこれまで常に滑り案内を用いて形成されている。このための理由は、押し出し機兼パイププレスの運転時に生じる著しい荷重集中による影響が大きいとおそれて転動体の使用を避けたものと考えられる。これに加えて物理的な影響値として、例えば構成部品（受容体及び走行桁）の自重、温度変化に基づく長手方向の膨張、運動量（速度、加速度、移動周期、移動距離）、プレスフレームの弾性作用、例えば案内ユニットのたわみ、圧力控え材の戻し力に起因する受容体の締め付け、並びに圧力控え材の長手方向の膨張が挙げられる。さらに運転時の影響値、例えば成形品の不均一な温度分布若しくは成形材料の非対称的な圧縮に起因するプレス力の偏心的な作用、衝撃荷重、及び環境の清潔度、さらに構造並びに製造若しくは組み立てに起因する影響値、例えば案内機構を組み立てる際のプレスフレーム内での構成部品の位置及び圧力控え材における組み付け平面の真直度がある。しかしながらすべての影響値の体系的な分析によって明らかなことは、重量型転動体は走行桁及び受容体の案内ユニット内への使用に際して前述の荷重に耐えるものであり、かつパイププレス及び押し出し機の前述の利点を伴った運転を可能にするものである。

本発明の実施態様では、案内ユニットの転動体は、下方の圧力控え材に結合された案内レールに沿って走行するようになっており、この場合に有利には走行桁は２つの案内ユニット上に配置されており、かつ受容体は４つの案内ユニット上に配置されており、互いに間隔を置いてかつ互いに平行に延びる各案内レールはそれぞれ走行桁用の１つ案内ユニットと受容体用の２つの案内ユニットを支えている。案内ユニットの数は実際の使用例に応じて、例えば押し出し機の大きさに依存して規定される。転動体にとって案内装置内におけるＯ形配置若しくはＸ形配置を行ってよい。転動体のＸ字形配置に比べて、転動体のＯ字形配置は高い剛性を特徴とするものの、製作誤差の影響を受けやすい。

本発明の有利な実施態様では、走行桁及び受容体は自由な、即ち拘束されない、換言すれば固定結合されない支持部を介して案内ユニット上に載せられている。これによって、走行桁及び受容体と案内ユニットとを３つの軸方向で固く結合する連結式の機構と異なり、非連結式の機構が得られる。従って走行桁及び受容体は、３つのすべての軸（Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸）の方向で案内ユニットから独立して運動可能である。

本発明の有利な実施態様では自由な支持部は、案内ユニットの側から走行桁若しくは受容体の側へ向かって順次に圧力プレート、球欠体及び滑りプレートを有している。この場合に球欠体は相補的な受容部内に配置されていて、例えば製作誤差若しくは組み立て誤差に起因する不都合な締め付けを防止し、圧力プレートは案内ユニットへの均一な応力分布を保証し、かつ滑りプレートは圧力控え材の軸線方向運動を許容するために役立っている。

本発明に基づき滑りプレートと走行桁若しくは受容体との間に少なくとも１つのスペーサー部材を配置することによって、プレス軸線に対する受容体若しくは走行桁の高さ調節を簡単に行うことができる。スペーサー部材は例えば単層若しくは多層のシム又は調節ねじであってよい。

有利な実施態様では、案内ユニットの自由な支持部はばね力、有利には初期応力によって負荷されている。例えばばね部材のばね力による負荷に基づき、受容体若しくは走行桁はプレス中心に対する変位に際して戻される。初期応力を、受容体若しくは走行桁の移動に必要な力に合わせて調節してあると、構成部材（受容体若しくは走行桁）をばねの小さいばね行程で戻すことができる。初期応力をかけてない構成（ばね）に対して初期応力をかけてある構成の利点は、同じばね定数において小さいばね行程で大きなばね力を生ぜしめ得ることにある。

次に本発明を図示の実施例に基づき説明する。図面において、
図１は、押し出し機兼パイププレスのプレスフレームを、該プレスフレーム内に配置された走行桁及び受容体と一緒に、しかし対向桁の除かれた状態で示す斜視図、
図２は、図１のプレスフレームの受容体ホルダーの、図１で左側から見た、部分的に破断して示す平面図、
図３は、図１のプレスフレームの案内レール上の案内ユニットの転がり支承部の詳細図、
図４は、転がり支承部の配置形式の互いに異なる２つの案内ユニットの詳細図、及び
図５は、走行桁及び受容体の構成ユニットの走行距離（移動距離）を示す概略図である。

知られている水平型・押し出し機から図１に、押し出し機の個別の構成部分として、プレス枠組みを成す頑丈なプレスフレーム１を示してある。プレスフレームは図示の実施例ではシリンダー桁２を有しており、シリンダー桁は４つの引っ張り薄板セット３を介して、引っ張り薄板セット３の図１で左側に見える自由端部に設けられた対向桁（図示省略）に緊締されている。該構成ユニットの力伝達可能な結合のために圧力控え材４を設けてあり、圧力控え材は引っ張り薄板セット３をシリンダー桁２と対向桁との間で取り囲んでいる。圧力控え材４は、力伝達に加えて、プレスフレーム１内に配置された運動可能な走行桁５及び運動可能な受容体６を受容して案内するためにも役立っている。

図５から明らかなように、暗示の対向桁９の前の終端位置では破線で示してある走行桁５若しくは受容体６の各行程若しくは走行距離７，８にわたって、走行桁５若しくは受容体６は移動用シリンダー１０若しくは移動用シリンダー１１によって移動（走行）させられるようになっている。走行距離（移動距離）７，８はプレスの寸法の増大に伴って増大するものである。走行桁５も受容体６も転動体１２，１３ａ，１３ｂ（図３及び図４、参照）を介して案内レール１４に沿って走行するようになっており、案内レールはそれぞれプレスフレーム１の下方の両方の圧力控え材４に結合されている（図１、参照）。

転動体１２，１３ａ，１３ｂは、往復台（キャリッジ）として形成された案内ユニット１５内にＯ形配置（図４の転動体１３ａ、参照）で若しくはＸ形配置（図４の右側部分に示す転動体１３ｂ、参照）で支承されている。走行桁５は各側でそれぞれ１つの案内ユニット１５を介して案内レール１４上に配置され、かつ受容体６は各側でそれぞれ２つの案内ユニット１５を介して案内レール１４上に配置されており、この場合に受容体６の両方の案内ユニット１５はブリッジ１６を介して互いに結合されている。走行桁５及び受容体６は、走行桁５の例として図２に示してあるように、自由な支持部１７を介して案内ユニット１５上に載せられており、即ち走行桁及び受容体は案内ユニット（案内機構）に固く結合されるものではない。自由な支持部１７は球欠体８によって形成されており、球欠体は、滑りプレート１９を介在して走行桁５（若しくは受容体６）と係合する相補的な受容部２０内に配置されている。さらに案内ユニット１５と球欠体８との間には圧力プレート２１を配置してあり、かつ滑りプレート１９の上側にシム２２を設けてよく、シムを用いてプレス中心に対する走行桁５（若しくは受容体６）の高さ調節を行うことができる。

転動体・案内機構への影響、ひいては案内機構の寿命の低下を避けるために、適切な処置を施してよく、例として球欠体８と滑りプレート１９との間の摩擦力は、例えば摩擦係数の小さい滑りプレート１９の使用によって若しくは潤滑剤供給によって減少され、滑りプレート１９の寸法は構成ユニットの重力に適合され、案内ユニットの有効なてこ長さの減少、若しくは案内ユニットの剛性係数の増大は、案内レール１４の上面と案内ユニット１５の内側に位置する下面との間の間隔を、図３に示してあるように所定の厚さｈの薄板２３の取り付けによって減少させることに基づき行われる。

案内レール１４を支持する圧力控え材４と走行桁５若しくは受容体６との間の軸線方向の相対運動は、球欠体８と走行桁５若しくは受容体６との間に滑りプレート１９を用いることによって補償される。相対運動は、温度変化による構成部分の膨張に起因して、プレスフレーム１の弾性特性に起因して若しくは、例えば不十分な心合わせ状態での受容体中心孔内におけるプレスプレートの接触に基づき受容体に作用する軸線方向力に起因して生じるものである。走行桁５若しくは受容部６を位置ずれに際してプレス中心へ戻すために、案内ユニット１５の自由な支持部１７は、予め締め付けられた、即ち初期応力のかけられたばねセット２４によって負荷されており、ばねセットの特性曲線は溝付きナット２５を介して任意に調節されるようになっていてよい。

押し出し機のプレスフレームの斜視図 図１のプレスフレームの受容体ホルダーの部分的に破断して示す平面図 プレスフレームの案内レール上の案内ユニットの転がり支承部の詳細図 転がり支承部の配置形式の互いに異なる２つの案内ユニットの詳細図 走行桁及び受容体の構成ユニットの走行距離を示す概略図

符号の説明

１ プレスフレーム、 ２ シリンダー桁、 ３ 引っ張り薄板セット、 ４ 圧力控え材、 ５ 走行桁、 ６ 受容体、 ７，８ 走行距離、 １０，１１ シリンダー、 １２，１３ａ，１３ｂ 転動体、 １４ 案内レール、 １５ 案内ユニット、 １６ ブリッジ、 １７ 支持部、 １８ 球欠体、 １９ 滑りプレート、 ２０ 受容部、 ２１ 圧力プレート、 ２２ シム、 ２４ ばねセット、 ２５ ナット

Claims (8)

1. 押し出し機兼パイププレスであって、初期応力のかけられた上方及び下方の引っ張り薄板セット並びに上方及び下方の圧力控え材を介して互いに力伝達可能に結合されたシリンダー桁と対向桁とから成るプレスフレームを有しており、プレスフレーム内に運動可能な走行桁及び運動可能な受容体を配置してあり、受容体が、装入装置によって装入されたプレスすべき材料を、母型の備えられた対向桁の前のプレス位置へ移すようになっている形式のものにおいて、
   走行桁（５）及び受容体（６）が、転動体（１２）を有する案内ユニット（１５）を介してプレスフレーム（１）内を走行するようになっていることを特徴とする押し出し機兼パイププレス。
2. 案内ユニット（１５）の転動体（１２）が、下方の圧力控え材（４）に結合された案内レール（１４）に沿って走行するようになっている請求項１記載の押し出し機兼パイププレス。
3. 走行桁（５）が２つの案内ユニット（１５）上に配置されており、かつ受容体（６）が４つの案内ユニット（１５）上に配置されている請求項１又は２記載の押し出し機兼パイププレス。
4. 走行桁（５）及び受容体（６）が、自由な支持部（１７）を介して案内ユニット（１５）上に載せられている請求項１から３のいずれか１項記載の押し出し機兼パイププレス。
5. 自由な支持部（１７）が、案内ユニット（１５）から走行桁（５）若しくは受容体（６）の方向へ向かって順次に圧力プレート（２１）、球欠体（８）及び滑りプレート（１９）を有している請求項４記載の押し出し機兼パイププレス。
6. 滑りプレート（１９）と走行桁（５）若しくは受容体（６）との間に少なくとも１つのスペーサー部材（２２）が配置されている請求項５記載の押し出し機兼パイププレス。
7. 案内ユニット（１５）の自由な支持部（１７）がばね部材（２４）によって負荷されている請求項１から６のいずれか１項記載の押し出し機兼パイププレス。
8. ばね部材（２４）が初期応力をかけられている請求項７記載の押し出し機兼パイププレス。

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