JP5066119B2 - 門型プレスフレーム - Google Patents

Description

本発明は、門型プレスフレームに関する。さらに詳しくは、ラム移動プレスのようにクラウンが横方向に長いプレスに特に好適な門型プレスフレームに関する
船殻の曲げ用や板の矯正用には古くからクラウン上でラムが横移動するラム移動プレスが用いられている。このプレスで成形する被成形材である鋼板は、寸法が大きい（例えば、幅３ｍ×長さ１０ｍ）ため逐次成形が行われる。逐次成形に際しては、プレスフレーム内の幅方向にラムを横移動させ、ラムに偏心荷重が作用しない状態下で被成形材に荷重をかけて成形を行うのがこのプレスの特徴である。ただし、当然のことながら、プレスフレームには大きな偏心荷重が作用する。

なお、被成形材の長手方向の成形位置をラム位置に合せるための手段として、プレスの前面と後面にローラテーブルが設置され、被成形材が搬送される。したがって、搬送可能な被成形材長さはローラ間長さにより決まる。すなわち、搬送可能な最短被成形材長さはローラ間寸法の２倍となる。また、このローラテーブルの搬送面は、負荷時にはローラに負荷が作用しないように降下させられる。

最近、被成形材の強度が大きくなり、またその板厚が厚くなる傾向にある。特に矯正用のプレスの場合、従来1500ton程度であった必要能力が3000tonレベルに増大している。また、被矯正材の板厚が厚くなる場合、その長さが短くなる傾向にある。

ところで、ラム移動プレスの基本構造は、特許文献１に記載されている。
この特許文献１によると、プレスフレームはベッドとクラウンとこれらを結ぶコラムとからなる。クラウンの上面にはレールが設置され、ラム装置を固定した台車が横移動する。また、ラム装置の下面には上金型が取付けられている。ベッドの上面では下金型が設置され、ラム装置と同様に横移動するようになっている。

ラム移動プレスは、上記のような基本構造であるから、クラウンの中をラム及び油圧タンク油圧ユニットが移動可能とするために、クラウンの内部で横方向に延びる移動用空間を設ける必要がある。したがって、その移動用空間の前後に左右方向（横方向）に伸びる長辺板（縦板）が設けられており、この長辺板のみが主たる強度部材となる。
すなわち、プレス能力が大きくなるほど、また長辺板の左右寸法が大きいほどクラウンの強度確保が困難になる。

上記従来のプレスフレームでは、クラウンからサイドフレームを経てベッドヘの力の伝達がキーまたは段加工により行われているのが普通であり、この場合は強度確保が難しくなる。すなわち、クラウンはその構造上左右に伸びる２枚の長辺板が主な強度部材であるのに対し、クラウンと接合されクラウンからベッドに力を伝達するサイドフレームでは幅の広いキーまたは段加工部で行われているため、力の流れがスムーズでなくなる。また、必要能力が大きいほどクラウンに設けられる空間は大きくなりフレーム強度の確保が難しくなる。

ラム移動プレスのフレーム構造に用いられてきた上記従来技術を図８に示す。100はクラウンであり、横方向に長い前後一対の長辺板101と、この一対の長辺板101の両端に結合された左右一対の短辺板102から長方体状の箱組構造に組み上げられている。110はコラム状のサイドハウジングであり、クラウン100の４隅に１本づつ４本が取付けられている。クラウン100に作用する力はサイドハウジング110とクラウン100の間に設けられるキー120により伝達する構造となっている。
なお、サイドハウジング110とベッド130との間も、同様のキー120で負荷を受けるようになっている。

プレス能力が大きくなった場合は、このキー120の大きさを大きくすると共に、クラウン100の寸法が大きくなるのに合せてキー120の長さを大きくすることで対応している。しかしながら、箱組構造のクラウン100の構造では、荷重を主に負担する長辺板101の延長線上に位置するキー部120の近傍のみしか有効に荷重を保持することができない。また、クラウン100の長辺板101に対し対称に荷重を保持する構造でない場合には、クラウンに捻りが作用しクラウンの強度が極端に低下する。

上記問題点を、さらに詳しくする。
図８において、クラウン100の短辺板102に同形状の板が溶接されキーが組み込まれる凹部104が加工されている。一方、サイドハウジング110にはクラウン側に対応する板が溶接されキーが組み込まれる凹部106が加工されている。この凹部104,106にキー120が挿入されている。そして、キー120は長辺板101の延長線上に存在するようになっている。
図８に示す従来例では、キー120によりクラウン100に作用する荷重をサイドハウジング110に伝達している。しかしながら、このキー120に作用するせん断力をキー120の長さに渡り均一に分散させることは不可能である。このため、キー120を非常に大きな断面寸法とせざるを得ない。更に、プレス時に、クラウン100に上向きの力が加わると、キー120を介してサイドハウジング110を外向きに撓ませる力Ｆが発生し、クラウン100の端部にも捻りが発生する。この捻りが作用しないように、キー102に長辺板からの負荷を伝達することは非常に困難である。

そして、ラム移動プレスの場合、プレスフレーム両側に設置されるサイドハウジング110にキー120により伝達される力は、ラム出力の半分ではなく、ラムが移動した際には片側のサイドハウジング110にはシリンダ力の７０〜８０％、他方のハウジングには３０〜２０％の負荷が作用する。
すなわち、例えば3000tonのラム移動プレスの場合、一般的に、片側のサイドハウジング110に約2500ton、他方のサイドハウジング110には500ton程度の力が作用することになる。したがって、サイドハウジング110やキー120の設計はラム出力の７０〜８０％の力が作用するとして設計される。

図８に示すキー120の代りに、板103とサイドハウジング110との間に段加工部を形成して、キー120と同様に荷重負荷させようとした従来技術もある。しかし、この段加工部による力の伝達も基本的にキーと同一であり、したがって、非常に大きな断面積の段加工部を必要としたり、クラウンに捻りが作用しないようにすることは困難である。

特開２００３−３１１４８７号公報

本発明は上記事情に鑑み、大容量のプレスにおいても強度低下を招かず、捻りが作用しない門型プレスフレームを提供することを目的とする。

第１発明の門型プレスフレームは、クラウンと、ベッドと、前記クラウンおよび前記ベッドの間に介在させたアプライトと、これらを互いに結合するタイロッドとからなり、前記クラウンは、横方向に長い前後一対の長辺板と、該一対の長辺板の両端に結合された左右一対の短辺板からなる長方体状の箱組構造であり、前記クラウンの４隅において、横方向外側に、前記タイロッドを通すロッド挿通箱が設けられており、該ロッド挿通箱に通された前記タイロッドは、その軸芯が前記長辺板の延長線上に位置することを特徴とする。
第２発明の門型プレスフレームは、第１発明において、前記前後一対の長辺板および前記左右一対の短辺板の上面には天板が固定され、かつ下面には底板が固定されていることを特徴とする。
第３発明の門型プレスフレームは、第１または第２発明において、前記ロッド挿通箱は、前記長辺板および前記短辺板と同一縦長さを有する板材で外面と両側が閉じられ、一面が開放された断面Ｕ字形部材であり、開放面を前記短辺板に当接させて前記クラウンに固定されており、該ロッド挿通箱の上面は前記天板で閉じられ、かつ下面は前記底板で閉じられ、該ロッド挿通孔の上下面の前記天板と前記底板には、前記タイロッドを通す挿通孔が形成されていることを特徴とする。
第４発明の門型プレスフレームは、第１，２または第３発明において、前記クラウン上で上型取付台を支持したラムが横移動し、前記ベッド上で下型取付台が横移動することを特徴とする。

第１発明によれば、クラウンの剛性および強度を支配している長辺板の直近位置にタイロッドが設置されているため、力をスムーズに伝達できクラウンの強度の低下を招くことはない。また、力を伝達するタイロッドの軸芯をクラウンの剛性および強度を支配する長辺板の延長線上に一致するように配置することでクラウンに捻りが作用しない。このように、クラウンとの連結部材に曲げが作用しないため能力の大きなラム移動プレスの製造が可能である。
第２発明によれば、天板と底板が長辺板および短辺板に固定されたことにより剛性が高くなり、また、天板と底板を利用して補強板を取付けやすくなるので、さらなる剛性の向上が得られる。
第３発明によれば、ロッド挿通箱の上下の天板と底板に設けた挿通孔にタイロッドを通した状態でタイロッドに螺合したナットを締め付けると、その締め付け力がロッド挿通箱を経て短辺板と長辺板に伝えられ、またアプライトにも伝えられるので、タイロッドによるクラウンとアプライトの結合が強固となり、プレス時の耐負荷力が高くなる。
第４発明によれば、ラムと下型取付台が横移動すればするほどクラウンに作用する偏心荷重が大きくなるが、その荷重はタイロッドに直ぐ伝達されるので、クラウンに捻りが生じない。

本発明の一実施形態に係る門型プレスフレームの斜視図である。 本発明の門型プレスフレームを適用したラム移動プレスの正面図である。 図２のラム移動プレスの側面図である。 図２のクラウンの平面図である。 図４のクラウンの正面図である。 図５のVI-VI線横断面図である。 （Ａ）図は図４のクラウンの側面図、（Ｂ）図は図５のVII−VII線縦断面図である。 従来の門型プレスフレームの正面図である。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図２および図３に示すプレスはラム移動プレスＡであり、このプレスは門型プレスフレームを用いて構成されている。
この門型プレスフレームの基本構成は、クラウンＣとベッドＢとアプライトＵと、これらを互いに結合するタイロッドＴからなる。
クラウンＣは後に詳述するように長方体状の箱形構造物であり、ベッドＢも箱形構造物である。アプライトＵは４本のコラム状材料からなり、１本づつクラウンＣの下面４隅とベッドＢの上面４隅の間に立てられている。このアプライトＵの取付位置はキーで拘束されている。４本のタイロッドＴは、それぞれクラウンＣの４隅、４本のアプライトＵ、ベッドＢの４隅に通され、このタイロッドＴの上下両端にナットＮが螺合されて、各部材を強固に締結している。

前記クラウンＣの上面にはレール５が設置されており、その上をラム移動台車６が横行するようになっている。このラム移動台車６の下にはラム７が取付けられ、ラム７の下には上金型取付台８が組付けられている。
一方、ベッドＢの上面には下金型取付台９が設置されており、図示しない移動装置でベッドＢ上を横行するようになっている。
板曲げや矯正をする場合は、上金型取付台８に上金型を固定し、下金取付台９に下金型を固定して、両方を同じ位置に横行させてプレス作用を行わせることになる。
このようにプレス機構部が横移動することから、クラウンＣとベッドＢは横寸法の長いものとなっており、またクラウンＣは内部に空間のあいた構造となっている。

図４〜図７に基づき、クラウンＣの構造を詳述する。
符号１，１は前後の長辺板であり、２，２は左右の短辺板である。この長辺板１，１と短辺板２，２で長方体状の箱に構成されている。長辺板１，１の横寸法がクラウンＣの横寸法となり、その縦寸法がクラウンＣの縦寸法となる。もちろん、この長辺板１，１がクラウンＣに作用する負荷を主として支える強度部材となる。

長辺板１，１と短辺板２，２の上面には、それらの外側に張り出すように天板３が溶接等で固定されている。また、長辺板１，１と短辺板２，２の下面には、それらの外側に張り出すように底板４が溶接等で固定されている。
前面の長辺板１の前面および後面の長辺板１の後面には、それぞれ縦向きの補強リブ２１が数枚づつ溶接されている。図示の実施形態では４枚あるが、３枚以下でもよく、５枚以上であってもよい。この枚数は作用する負荷と板厚等で変動する負荷負担力から選択すればよい。

また、長辺板１，１と天板３との間には斜めに傾斜し横向きに延びる上補強板２２が溶接され、さらに長辺板１，１と底板４との間にも斜めに傾斜し横向きに延びる下補強板２３が溶接されている。
なお、長辺板１，１の内側にも、上下方向中段位において横向きに延びる補強材２４が溶接されている。

前記短辺板２，２の外側において、天板３と底板４の４隅には、ロッド挿通箱１０が取付けられている。このロッド挿通箱１０は外面板１１と２枚の側面板１２，１２から断面Ｕ字形に作られた箱状部材であり、開放面側を短辺板２，２の外面に当接させて、溶接等で固定されている。また、その上下寸法は天板３と底板４との間隔、すなわち短辺板２（そして長辺板１）の上下寸法と等しい。したがって、ロッド挿通箱１０の上下面は天板３と底板４で閉じられている。
そして、このロッド挿通箱１０の上下面を塞ぐ天板３と底板４には、タイロッドＴを通す挿通孔１３が形成されている。

図４および図６に示すように、前記ロッド挿通箱１０の上下の挿通孔１３の中心は、長辺板１を外方へ延長した線の延長線上に位置する。
図１は天板３を除いた状態のクラウンＣの斜視図である。図１から明らかなように、ロッド挿通箱１０に通したタイロッドＴは、その軸心が長辺板１の延長線ｆ上に位置することになる。

本発明の上記構成によると、プレス加工中にクラウンＣを上向きに押し上げる力は直接的にタイロッドＴに伝えられ、このような力の伝達経路は直線的で偏心した場所がないので、クラウンＣやアプライトＵに長辺板１を含む面内の曲げ以外の曲げを発生させることはない。この点を図７（Ｂ)で説明する。プレス時に発生する負荷Ｆ１もタイロッドに作用する反力Ｆ２も、共に長辺板１の厚み方向の中心に作用し、作用点が一致している。このため長辺板１を捻ろうとする捻りモーメント（図示の矢印Ｍ方向あるいはその逆方向）は発生しない。これが、本発明の利点である。
また、タイロッドＴに作用した負荷は、真っ直ぐに剛性を大きく設計できるベッドＢに伝えられるので、プレスフレームにねじりなども生じない。
よって、門型プレスフレーム全体が強固になり、能力の大きなラム移動プレスの製造も可能となる。

さらに、ロッド挿通箱１０の上下の天板３と底板４に設けた挿通孔１３にタイロッドＴを通した状態でタイロッドＴに螺合したナットＮを締め付けると、その締め付け力がロッド挿通箱１０を経て短辺板２と長辺板１に伝えられ、またアプライトＵにも伝えられるので、タイロッドＴによるクラウンＣとアプライトＵの結合が強固となり、プレス時の耐負荷力が高くなる。

Ｃ クラウン
Ｂ ベッド
Ｕ アプライト
Ｔ タイロッド
１０ ロッド挿通箱
１３ 挿通孔

Claims (4)

1. クラウンと、ベッドと、前記クラウンおよび前記ベッドの間に介在させたアプライトと、これらを互いに結合するタイロッドとからなり、
   前記クラウンは、横方向に長い前後一対の長辺板と、該一対の長辺板の両端に結合された左右一対の短辺板からなる長方体状の箱組構造であり、
   前記クラウンの４隅において、横方向外側に、前記タイロッドを通すロッド挿通箱が設けられており、
   該ロッド挿通箱に通された前記タイロッドは、その軸芯が前記長辺板の延長線上に位置する
   ことを特徴とする門型プレスフレーム。
2. 前記前後一対の長辺板および前記左右一対の短辺板の上面には天板が固定され、かつ下面には底板が固定されている
   ことを特徴とする請求項１記載の門型プレスフレーム。
3. 前記ロッド挿通箱は、前記長辺板および前記短辺板と同一縦長さを有する板材で外面と両側が閉じられ、一面が開放された断面Ｕ字形部材であり、開放面を前記短辺板に当接させて前記クラウンに固定されており、該ロッド挿通箱の上面は前記天板で閉じられ、かつ下面は前記底板で閉じられ、
   該ロッド挿通孔の上下面の前記天板と前記底板には、前記タイロッドを通す挿通孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の門型プレスフレーム。
4. 前記クラウン上で上型取付台を支持したラムが横移動し、前記ベッド上で下型取付台が横移動する
   ことを特徴とする請求項１，２または３記載の門型プレスフレーム。

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