JP4584861B2 - シャットハイト調整機構を備えた鍛造プレス - Google Patents

Description

本発明は、シャットハイト調整機構を備えた鍛造プレスに関する。
近年、鍛造品のコストダウンを図るため、生産性の高い高速型の鍛造プレスが求められている。一方、連続して鍛造品をプレスしていくと、ビレット温度、ショット数、鍛造荷重、金型温度、フレーム各部の温度など鍛造品の厚み寸法に影響を及ぼす諸因子が変化し、鍛造品の厚み精度が悪くなる。したがって、製品の加工精度を一定に保つには、プレス作動中にシャットハイトを調整することが必要となる。本発明は、かかるプレス作動中にシャットハイト調整が可能なシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレスに関する。

従来から、プレスの連続運転中に、金型温度、型間隙間、製品重量および鍛造荷重を実測し、スライドが上死点に停止している間に、シャットハイトを調整することが行われている（例えば特許文献１）。

しかるに、プレスの生産性を高め、サイクルタイムが短くなると、上死点停止時間も短くなるので、１サイクル中にシャットハイトの調整が終了せず、数サイクルにわたってシャットハイトの調整が行われることになる。すると、その間はシャットハイトが一定でないので、その間に型打ちされた製品は、厚み精度が低下するという問題がある。

実公平３−３５５１８号公報

本発明はかかる事情に鑑み、高い生産性を維持したまま、シャットハイトの調整を１サイクル中に確実に行うことができ、鍛造品の厚み精度を一定に保つことができるシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレスを提供することを目的とする。

第１発明のシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレスは、運転中にシャットハイトの調整を行うシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレスであって、スライドの移動停止と、前記シャットハイト調整機構の動作とを制御する制御装置と、前記シャットハイトを検出するシャットハイト検出器と、を備えており、該制御装置は、連続型打運転時において、前記シャットハイト検出器の検出値に基づいて、型打のみを行う型打ちサイクルとシャットハイトの調整も行うシャットハイト調整サイクルのうちいずれかを選択し、前記シャットハイト調整サイクルでは、前記スライドを、前記型打サイクルよりも長時間上死点で停止させるように制御するものであることを特徴とする。
第２発明のシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレスは、第１発明において、前記シャットハイト調整機構は、コンロッドとスライドとを連結する偏心リストピンと、該偏心リストピンに、その歯が該偏心リストピンの外周面に位置するように取り付けられた部分ピニオンと、該部分ピニオンと噛み合うラックと、該ラックを前記偏心リストピンの半径方向に沿って移動させる油圧シリンダとからなることを特徴とする。
第３発明のシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレスは、第１または第２発明において、ＡＣサーボモータ駆動のトランスファーフィード装置を備えており、該トランスファーフィード装置は、前記シャットハイト調整サイクルでは、作動を一時停止するように制御されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、高速で連続型打運転中にシャットハイトの調整を行っても、シャットハイトの調整を１サイクル内で終了させることができるので、製品精度のばらつきを無くすることができる。また、シャットハイトを調整する時間が長くなったときでも、シャットハイトの調整が終了するまでスライドは停止しているので、確実かつ高精度にシャットハイトの調整ができる。そして、シャットハイト調整の終了後は、型打ちサイクルに戻って操業するので、生産性を高く維持できる。
請求項２の発明によれば、油圧シリンダの伸縮を、ラックピニオン機構で伝達し偏心リストピンを回転させているから、簡単かつ高速でシャットハイトの調整を行うことができる。
請求項３の発明によれば、ＡＣサーボモータ駆動のトランスファーフィード装置を用いており、シャットハイト調整サイクルでは、トランスファーフィード装置を容易に一時停止させることができるから、トランスファーフィード装置の運転の制御が容易になり、トランスファーフィード装置とプレスの連動を維持することができる。

本発明において、「サイクル」とは、スライドが下死点から上死点まで上昇し、再び下死点に戻る１周期のことをいう。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
本実施形態の鍛造プレス１は、シャットハイト調整機構を備えており、このシャットハイト調整機構によって、連続型打運転時に、確実に１サイクル内でシャットハイトの調整を行うことができるようにしたことが特徴である。

まず、前記シャットハイト調整機構を説明する前に、このシステムを備えた鍛造プレス１について説明する。
図２は鍛造プレス１の概略断面図である。同図において、符号１１はベッドを示している。このベッド１１は、鍛造プレスの重量を支えるとともに、鍛造時の荷重を支えるものである。
ベッド１１の上方にはクラウン１３が設けられている。このクラウン１３には、後述する偏心軸２０が、スリーブ13S を介して回転自在に取り付けられている。

前記ベッド１１と前記クラウン１３の間には、左右一対のコラム１２，１２が設けられている。この左右一対のコラム１２，１２は、クラウン１３を支持するとともにベッド１１とクラウン１３との間隔を保つものである。各コラム１２の内面にはガイド12S がそれぞれ設けられている。この一対のガイド12S ，12S は、その間に挿入される後述するスライド４０の上下動を案内するものである。

前記ベッド１１、前記コラム１２および前記クラウン１３は、タイロッド１４によって締め付けられ、組み立てられている。

また、左右一対のコラム１２，１２間におけるベッド１１の上面には、ボルスター11B が設けられている。このボルスター11B の上面には、金型Ｍの下型ＭＢが取り付けられている。

前記クラウン１３には、偏心軸２０が水平に取り付けられている。この偏心軸２０の両端部には、支持部２１，２１が形成されている。この支持部２１，２１は、スリーブ13S を介して、クラウン１３に回転自在に軸支されている。

前記偏心軸２０の両端は、前記クラウン１３より外方に突出している。この偏心軸２０の一端には、クラッチ５の出力側プレートが取り付けられている。このクラッチ５の入力側プレートは、図示しないモータ等の動力源に接続されている。
また、偏心軸２０の他端には、ブレーキ６が取り付けられている。

このため、ブレーキ６を解放し、クラッチ５をつないだ状態でモータ等を駆動すれば、偏心軸２０を回転させることができる。
逆に、偏心軸２０の回転中にクラッチ５を切り、ブレーキ６を作動すれば、偏心軸２０の回転を停止することができる。

この偏心軸２０の軸方向の中央部には、支持部２１よりも直径が大きい偏心部２２が設けられており、この偏心部２２には、左右一対のコンロッド３０，３０の基部が平行に並んで回転自在に取り付けられている。

この左右一対のコンロッド３０，３０の先端には、後述する偏心リストピン４５によって、スライド４０が回転自在に連結されている。このスライド４０は、前記左右一対のコラム１２，１２のガイド12S ，12S 間に、摺動自在に挿入されている。このスライド４０の下面には、前記金型Ｍの上型ＭＡが取り付けられている。

よって、鍛造プレス１は、上記のごとき構成であるので、偏心軸２０が回転すると、コンロッド３０によってスライド４０が上下に摺動される。すると、下死点において、スライド４０の下面に取り付けられた金型Ｍの上型ＭＡと、前記ボルスター11B の上面に取り付けられた下型ＭＢとの間に素材を挟んで、鍛造品を成形することができる。

つぎに、シャットハイト調整装置５０を説明する。
図１はシャットハイトの調整作業を制御するシステムのブロック図である。図１に示すように、シャットハイト調整装置５０は、前記偏心リストピン４５、部分ピニオン６１、ラック棒６２および調整用油圧シリンダ６３から基本構成されたものである。

前記偏心リストピン４５は、円筒状の軸であり、その両端には支持部４６，４６が形成されており、その軸方向の中央部には固定部４８が形成されている。この支持部４６，４６と固定部４８とは、同心で同じ直径に形成されている。
この支持部４６，４６と固定部４８との間には、左右一対の偏心部４７，４７が形成されている。この偏心部４７，４７は同心に形成されており、その軸中心が、支持部４６等の軸中心に対して偏心している。しかも、偏心部４７，４７の直径は、支持部４６等よりも大きい。
この左右一対の偏心部４７，４７は、前記左右一対のコンロッド３０，３０の先端に回転自在に取り付けられており、前記支持部４６，４６は、スライド４０によって回転自在に取り付けられている。

前記偏心リストピン４５の固定部４８の中央下部には部分ピニオン６１が取り付けられている。この部分ピニオン６１は、その基礎円の中心が、偏心リストピン４５の固定部４８の軸中心と一致するように取り付けられている。

この部分ピニオン６１には、ラック棒６２のラックが噛み合っている。このラック棒６２は、調整用油圧シリンダ６３によって、前進後退するものである。

このため、調整用油圧シリンダ６３を伸縮させ、ラック棒６２を前進後退させれば、部分ピニオン６１によって、偏心リストピン４５が回転する。偏心リストピン４５が回転すると、コンロッド３０の先端とスライド４０の下面との鉛直方向の距離が変化する。すると、下死点におけるスライド４０の下面の鉛直方向の位置が変化するので、スライド４０の下面からベッド１１の上面までの距離、つまり鍛造プレス１のシャットハイトを変えることができる。

図１および図２に示すように、本実施形態の鍛造プレス１の適所には、制御装置９１が設けられている。この制御装置９１は、後述するシャットハイト検出器９３および後述する上死点位置検出器９２からの信号を受けて、クラッチ５およびブレーキ６を作動させて、偏心軸２０の回転・停止を制御する機能を有している。
また、制御装置９１は、シャットハイト検出器９３からの信号に基づき、シャットハイト調整装置５０の調整用油圧シリンダ６３の伸縮量を演算するとともに、シャットハイト検出器９３と上死点位置検出器９２からの信号を受けて、調整用油圧シリンダ６３の作動を制御する機能も有している。

前記上死点位置検出器９２は、クラウン１３と偏心軸２０の間に取り付けられている。この上死点位置検出器９２は、例えばロータリーエンコーダであって、偏心軸２０の鉛直方向に対する回転角度を常に計測しており、スライド４０が上死点となる角度になると、上死点信号を制御装置９１に発信するものである。
なお、上死点位置検出器９２は、ロータリーエンコーダに限らず、例えばリミットスイッチや近接スイッチ等によって、スライド４０の位置を直接検出するものでもよい。

前記シャットハイト検出器９３は、スライド４０の下端に取り付けられている。このシャットハイト検出器９３は、下死点において、シャットハイトを測定し、シャットハイトを制御装置９１に送信するものである。
なお、シャットハイト検出器９３は、上記のように直接シャットハイトを測定して制御装置９１に送信するものでなくてもよく、例えば温度センサーによって測定された金型Ｍの温度からシャットハイトを予測して制御装置９１に送信したり、圧力センサによって測定された金型Ｍの荷重からシャットハイトを予測して制御装置９１に送信するものでもよい。

また、スライド調整機構５０の調整用油圧シリンダ６３には、移動量センサ７０が取り付けられている。この移動量センサ７０は、調整用油圧シリンダ６３の伸縮量を検出し、その伸縮量を制御装置９１に送るものである。

つぎに、本実施形態の鍛造プレスの運転中におけるシャットハイト調整作業を説明する。
図３はシャットハイト調整作業のフローチャートである。
ブレーキ６を解放しクラッチ５をつないだ状態で、モータ等によって偏心軸２０を高速で回転させると、左右一対のコンロッド３０，３０によってスライド４０がコラム１２のガイド12S に案内されて上下に高速で摺動する。このため、鍛造プレス１は、１サイクル当たりの時間が短い高速運転で操業され、鍛造品が連続してプレスされる。

鍛造プレス１の運転中は、下死点において、シャットハイト検出器９３が測定したシャットハイトが、制御装置９１に毎サイクル送信される。

シャットハイト検出器９３からのシャットハイトが誤差範囲内であれば、そのサイクルでは、スライド４０が上死点にきても、制御装置９１は、クラッチ５およびブレーキ６を作動させず、シャットハイト調整装置５０も作動させない（Ｓ１）。したがって、シャットハイトが誤差範囲内にあるサイクルでは、偏心軸２０は連続回転し、鍛造プレス１は型打ちのみを行う。

鍛造作業を繰り返すうちに、ビレット温度等が変化し、シャットハイトが鍛造開始時より変化し、シャットハイトが誤差範囲から外れると（Ｓ１）、制御装置９１によって、以下に示す手順でシャットハイトの調整が行われる。

まず、制御装置９１は、シャットハイト検出器９３からのシャットハイトに基づき、シャットハイトを誤差範囲に収めることができる調整用油圧シリンダ６３の伸縮量を演算する（Ｓ２）。

やがて、スライド４０が上死点にくると、上死点位置検出器９２から上死点信号が制御装置９１に送信される（Ｓ３）。
すると、上死点位置検出器９２からの上死点信号を受けた制御装置９１によって、クラッチ５およびブレーキ６に信号が送られ、クラッチ５が切られ、ブレーキ６が作動されるので、偏心軸２０の回転が停止し、スライド４０が上死点で停止する（Ｓ４）。

同時に、制御装置９１によって、シャットハイト調整機構５０の調整油圧シリンダに信号が送られ、調整用油圧シリンダ６３が伸縮する。すると、偏心リストピン４５が回転し、シャットハイトが変更される（Ｓ４）。

このとき、移動量センサ７０から、調整用油圧シリンダ６３の伸縮量が制御装置９１に送信されており、演算した伸縮量の分だけ調整用油圧シリンダ６３が伸縮し、シャットハイトの調整が完了したことを制御装置９１が検知すると（Ｓ５）、制御装置９１から、クラッチ５およびブレーキ６に信号が送られ、ブレーキ６が解放され、クラッチ５がつながれるので、偏心軸２０が再び回転する（Ｓ６）。

したがって、シャットハイトが誤差範囲から外れたサイクルにおいては、制御装置９１は、鍛造プレス１に型打ちだけでなく、シャットハイトの調整も行わせるのである。

よって、シャットハイトの調整を行うサイクルでは、制御装置９１がクラッチ５およびブレーキ６によって偏心軸２０の回転を停止させるので、スライド４０を上死点で型打ちのみを行うサイクルよりも長時間停止させることができる。しかも、シャットハイトの調整が終了するまでは、偏心軸２０の回転を停止したままである。このため、たとえ高速で連続型打運転を行っても、シャットハイトの調整を１ストローク内で終了させることができるので、製品精度のばらつきを無くすることができる。また、シャットハイトを調整する時間が長くなるので、確実かつ高精度にシャットハイトの調整ができる。

そして、シャットハイト調整の終了後、再び鍛造プレス１は１サイクル当りの時間が短い高速運転で操業するので、生産性を高く維持できる。

なお、鍛造プレス１に素材を供給するためのトランスファーフィード装置は、通常、鍛造プレス１と連動して運転されており、鍛造プレス１の上死点でスライド４０が停止する時間が長くなれば、トランスファーフィード装置を一時停止させなければならない。言い換えれば、シャットハイトの調整を行うサイクルにおいて、シャットハイトの調整時間が長くなり上死点におけるスライドの停止時間が長くなると、スライドとトランスファーフィード装置との連動を維持するために、トランスファーフィード装置を一時停止させなければならない。
しかし、ＡＣサーボモータ駆動のトランスファーフィード装置を用いれば、容易に一時停止させることができるので、トランスファーフィード装置の運転の制御が容易になる。

上記のごとく、本実施形態の鍛造プレス１によれば、高い生産性を維持したまま、シャットハイトの調整を１サイクル中に確実に行うことができ、鍛造品の厚み精度を一定に保つことができるという効果を奏する。

シャットハイトの調整作業を制御するシステムのブロック図である。 鍛造プレス１の概略断面図である。 シャットハイト調整作業のフローチャートである。

１ 鍛造プレス
５ クラッチ
６ ブレーキ
４０ スライド
４５ 偏心リストピン
５０ シャットハイト調整機構
６１ 部分ピニオン
６２ ラック棒
６３ 調整用油圧シリンダ
９１ 制御装置
９２ 上死点位置検出器
９３ シャットハイト検出器

Claims (3)

1. 運転中にシャットハイトの調整を行うシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレスであって、
   スライドの移動停止と、前記シャットハイト調整機構の動作とを制御する制御装置と、
   前記シャットハイトを検出するシャットハイト検出器と、を備えており、
   該制御装置は、
   連続型打運転時において、前記シャットハイト検出器の検出値に基づいて、型打のみを行う型打ちサイクルとシャットハイトの調整も行うシャットハイト調整サイクルのうちいずれかを選択し、
   前記シャットハイト調整サイクルでは、前記スライドを、前記型打ちサイクルよりも長時間上死点で停止させるように制御するものである
   ことを特徴とするシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレス。
2. 前記シャットハイト調整機構は、
   コンロッドとスライドとを連結する偏心リストピンと、
   該偏心リストピンに、その歯が該偏心リストピンの外周面に位置するように取り付けられた部分ピニオンと、
   該部分ピニオンと噛み合うラックと、
   該ラックを前記偏心リストピンの半径方向に沿って移動させる油圧シリンダとからなる
   ことを特徴とする請求項１記載のシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレス。
3. ＡＣサーボモータ駆動のトランスファーフィード装置を備えており、
   該トランスファーフィード装置は、
   前記シャットハイト調整サイクルでは、作動を一時停止するように制御されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載のシャットハイト調整機構を備えた鍛造プレス。

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