JP4944823B2 - 鍛造プレス - Google Patents

Description

本発明は、鍛造プレスに関する。鍛造プレスは、スライドの下死点位置を鍛造素材の形状や大きさに合わせて自在に調整するシャットハイト調整機構を備えている。本発明は、そのシャットハイト調整機構を改良して、プレス構造をコンパクト化できる技術に関する。

シャットハイト調整機構に関する従来技術としては、特許文献１〜３がある。

特許文献１の従来技術を、図３に基づき説明する。プレスの基本構造として、クランク軸101の偏心部に連結されたコンロッド102とスライド104とをリストピン103で連結しており、リストピン103は偏心軸131を有している。この偏心軸131はコンロッド102に連結されており、リストピン103の両端はスライド104に連結されているので、リストピン103を回転させると、スライド104の下死点位置を調整することができる。

上記のリストピン103を回転させるシャットハイト調整機構は、つぎのように構成されている。
前記リストピン103を回転させるために、傾動ロッド107が設けられており、この傾動ロッド107の先端は回動ブロック105でリストピン103に結合され、傾動ロッド107の基端は油圧シリンダ106に結合されている。この油圧シリンダ106は、油圧ポンプや油圧切換弁とパイロットチェック弁を内蔵する油圧制御部108に接続されている。

シャットハイトを調整するには、油圧制御部108内の油圧切換弁を切り換えて、傾動ロッド107を押し引きすると、リストピン103を正逆両方向に回転させることができる。
そして、プレス作業時の反力は、パイロットチェック弁によって油圧シリンダ106を閉塞することによって受止め、リストピン103が逆転しないように拘束している。
また、プレスに異常な外力が加わってスライド104が下死点付近で停止して動かなくなったとき（スティック状態）は、油圧ポンプの油圧を昇圧することによって、油圧シリンダ106を動かし、スティック状態を解消することができる。

上記特許文献１の従来技術において、傾動ロッド107や回動ブロック105はリストピン103の上方、すなわち、リストピン103とクランク軸101との間に設けられている。
このため、コンロッド102の長さ（クランク軸101とリストピン103との間の芯間距離）を短くすることができず、プレスのコンパクト化を困難とする原因となっている。

特許文献２の従来技術は、特許文献１の改良技術である。図４に示すように、リストピン204から突出した突部208の両側に作動杆206a,206bを取付け、各作動杆206a,206bにそれぞれ油圧シリンダ213a,213bを取付けている。そして、各油圧シリンダ213a,213bには、油圧切換弁215を介して油圧ポンプ216が接続されている。

この従来技術では、油圧シリンダ213a,213bを作動させて突部208を左右に揺動させて、リストピン204を回転させることができる。また、一方の油圧シリンダ213aにアキュムレータ217から圧力供給し、他方の油圧シリンダ213bへはポンプ216からの圧油を供給すると、両作動杆206a,206bをロック状態に拘束するので、プレス負荷によってもリストピン204の回転を阻止することができる。

上記特許文献２の従来技術において、突起部208や両作動杆206a,206bはリストピン204の上方に設けられているので、コンロッド203の長さは、やはり長くなり、プレスのコンパクト化を困難とする原因となっている。

つぎに、特許文献３の従来技術を説明する。この従来技術では、リストピンの回転用ロッドをリストピンの下方に配置したが、プレス作業時の負荷によるリストピンの回転を防止するホールド機構は、回転用ロッドとは別に設けている。そして、ホールド機構を構成するホールドアームやホールドシリンダからなる機械的回転防止手段はリストピンの上方に配置している。
このため、やはりコンロッドの長さを短くすることができず、プレスのコンパクト化を困難とする原因となっている。

特開平８−３３２６００号 特開平１０−３０５３９８号 特開２００１−３００７９７

本発明は上記事情に鑑み、シャットハイト調整機構に機械的回転防止手段を用いないように工夫してプレス構造をコンパクト化した鍛造プレスを提供することを目的とする。

第１発明の鍛造プレスは、クランク軸とスライドに連結したリストピンをコンロッドで連結した鍛造プレスであって、前記リストピンにおけるコンロッドと連結されるコンロッド連結部とスライドと連結されるスライド連結部は互いに中心が偏心しており、シャットハイト調整装置として、前記リストピンを回転させるリストピン駆動装置と、リストピンの回転を防止する回転防止機構が設けられており、前記回転防止機構が、前記リストピンにおけるスライド連結部の外周面と前記スライドの当接面との摩擦によるリストピンの回転を防止するトルクが、プレス負荷によるリストピンの回転を生じさせるトルクよりも大きく設定されたものであることを特徴とする。
第２発明の鍛造プレスは、第１発明において、前記摩擦によるリストピンの回転を防止するトルクと、前記プレス負荷によるリストピンの回転を生じさせるトルクとの関係が、
Ｐ×ｅ≦Ｐ×μ×Ｄ／２・・・式（１）
ただし、Ｐ：負荷，ｅ：偏心量，Ｄ：リストピン外径，μ：リストピン部摩擦係数
と設定されていることを特徴とする。
第３発明の鍛造プレスは、第１発明において、前記リストピン駆動装置が、前記リストピンの下側に設けられていることを特徴とする。

第１発明によれば、リストピンの摩擦によりプレス負荷時のリストピンの不要な回転を防止できるので、リストピンの回転を防止する機械的回転防止手段を設ける必要がない。このため、コンロッドの長さを短くして、リストピンとクランク軸との間の芯間距離を短くできる。よって、鍛造プレスをコンパクト化できる。
第２発明によれば、リストピンの最少摩擦係数が分れば、式（１）が成立するように、偏心量（ｅ）とリストピン外径（Ｄ）を設定することにより、リストピンの不要な回転を防止できる摩擦力が得られる。このため、リストピンの回転を防止する機構を設けることなく、コンロッドを短くして鍛造プレスをコンパクト化できる。
第３発明によれば、リストピン駆動装置をリストピンの下側に置くことによって、さらにコンロッドの長さを短くできるので、鍛造プレスをよりコンパクトにできる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る鍛造プレスにおけるリストピンまわりを示す要部断面図である。図２は図１におけるII−II線断面図である。

図１および図２において、１はクランク軸で両端の軸部１ｂと偏心部１ａとからなる。
２はコンロッド（コネクティングロッドともいう）で、大頭部２ａと小頭部２ｂを有している。このコンロッド２は２本で一組に構成されている。そして、コンロッド２の大頭部２ａには、クランク軸１の偏心部１ａが通され、小頭部２ｂには、リストピン３が通されている。
このリストピン３は、スライド４に連結されて、スライド４を昇降自在に支持している。

前記リストピン３は、両端部と中央部がスライド４を連結するスライド連結部３ａであり、前記コンロッド２の小頭部２ｂに通された部分がコンロッド連結部３ｂである。このスライド連結部３ａとコンロッド連結部３ｂの中心は、偏心量ｅだけ、互いに偏心している。
前記リストピン３のスライド連結部３ａとスライド４におけるリストピン３に対する当接面４ａの摩擦は回転防止機構を構成するものであるが、その詳細は後に詳述する。

つぎに、シャットハイト調整装置を説明する。
前記リストピン３のスライド連結部３ａにおける中央位置には、ウォームホイール５が取付けられている。このウォームホイール５は側面視で円弧状の部材であって、その外周面に歯が形成されている。

そして、前記スライド４におけるリストピン３の下方には、リストピン駆動装置６が取付けられている。このリストピン駆動装置６は前記ウォームホイール５に噛み合うウォーム軸７と、このウォーム軸７を回転させる油圧モータ８とから構成されている。
このため、油圧モータ８によってウォーム軸６を回転させると、ウォームホイール５と共にリストピン３が回転するので、偏心量ｅと回転角θに対応した距離だけスライド４が上下して、シャットハイトを調整することができる。

つぎに、リストピンの回転防止機構を説明する。
既述のごとく、リストピン３のスライド連結部３ａとスライド４の当接面４ａは互いに接触して、摩擦が生ずる部分である。このリストピン３のうち両端のスライド連結部３ａはスライド４に形成された軸孔４１に対し全周で接触しているが、中央のスライド連結部３ａはスライド４の中央部上面に形成された円弧面状凹部４２に当接している。この軸孔４１の内周面と円弧面状凹部４２の上面が、本明細書でいう当接面４ａとなっている（図中、点々を表示した部分の表面である）。

本発明では、リストピン３の外周面とスライド４の当接面４ａとの摩擦によるリストピン３の回転を防止するトルクが、プレス負荷によるリストピンの回転を生じさせるトルクよりも大きく設定されたものである。
すなわち、プレス負荷をＰ、リストピン３の偏心量をｅ、リストピン３の外径をＤ、リストピン３のスライド当接面４ａに対する摩擦係数をμとすると、Ｐ×ｅはプレス負荷によるリストピン３の回転を生じさせるトルクであり、Ｐ×μ×Ｄ／２は摩擦によるリストピン３の回転を防止するトルクとなる。
そして、リストピン３の外周面とスライド４の当接面４ａとの摩擦によるリストピン３の回転を防止するトルクが、プレス負荷によるリストピン３の回転を生じさせるトルクよりも大きく設定されている。
つまり、Ｐ×ｅ≦Ｐ×μ×Ｄ／２・・・式（１）と設定されている。

したがって、リストピンの最少摩擦係数が分れば、式（１）が成立するように、偏心量（ｅ）とリストピン外径（Ｄ）を設定することにより、リストピンの不要な回転を防止できる摩擦力が得られる。
上記の摩擦によるリストピン３の回転防止を効果的にするためには、プレス負荷によるリストピン３の回転トルクを小さくするのがよく、そのためには、リストピン３におけるスライド連結部３ａとコンロッド連結部３ｂ間の偏心量ｅを小さくするのがよい。
そして、この場合に、スライド４のシャットハイト調整量を充分に確保するには、リストピン３の揺動角度θを大きくすればよい。このためには、ウォームホイール５を円弧長さの大きいものを用いればよい。

以上の構成とすれば、リストピン３の回転を防止する機械的回転防止手段を設ける必要がない。このため、コンロッド２の長さを短くして、リストピン３とクランク軸１との間の芯間距離Ｌを短くできる。よって、鍛造プレスをコンパクト化できる。
また、リストピン駆動装置６をリストピン３の下側に置くことによって、さらにコンロッド２の長さを短くできるので、鍛造プレスをよりコンパクトにできる。

つぎに、本発明の他の実施形態を説明する。
本発明において、リストピン側の被駆動機構は、上記のウォームホイール５以外に、ラック＆ピニオン機構や歯車機構等を用いてもよい。また駆動源は上記のような油圧モータ８の外、油圧シリンダーやサーボモータ、減速器付電動モータ等を用いてもよい。

前記実施形態において、リストピン駆動装置６は、リストピン３の下側に置いたが、リストピン３の上側に配置してもよいものである。この場合でも、リストピン３の回転を防止する機械的回転防止手段を用いないことによるコンロッド２のコンパクト化は達成できる。

本発明の一実施形態に係る鍛造プレスにおけるリストピンまわりを示す要部断面図である。 図１におけるII−II線断面図である。 特許文献１の従来技術のシャットハイト調整機構の機構図である。 特許文献２の従来技術のシャットハイト調整機構の機構図である。

１ クランク軸
２ コンロッド
３ リストピン
３ａ スライド連結部
４ スライド
４ａ 当接面
５ ウォームホイール
６ リストピン駆動装置

Claims (3)

1. クランク軸とスライドに連結したリストピンをコンロッドで連結した鍛造プレスであって、
   前記リストピンにおけるコンロッドと連結されるコンロッド連結部とスライドと連結されるスライド連結部は互いに中心が偏心しており、
   シャットハイト調整装置として、前記リストピンを回転させるリストピン駆動装置と、リストピンの回転を防止する回転防止機構が設けられており、
   前記回転防止機構が、
   前記リストピンにおけるスライド連結部の外周面と前記スライドの当接面との摩擦によるリストピンの回転を防止するトルクが、プレス負荷によるリストピンの回転を生じさせるトルクよりも大きく設定されたものである
   ことを特徴とする鍛造プレス。
2. 前記摩擦によるリストピンの回転を防止するトルクと、
   前記プレス負荷によるリストピンの回転を生じさせるトルクとの関係が、
   Ｐ×ｅ≦Ｐ×μ×Ｄ／２・・・式（１）
   ただし、Ｐ：負荷
   ｅ：偏心量
   Ｄ：リストピン外径
   μ：リストピン部摩擦係数
   と設定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス。
3. 前記リストピン駆動装置が、前記リストピンの下側に設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス。

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