JP5083217B2 - ステムスライド装置 - Google Patents

Description

本発明は、押出プレス装置に設けられたステムスライド装置に関し、特に、コンテナに装填したビレットを押圧するステムが水平に取り付けられたステムスライド台を、ビレット供給時に上昇させることができるステムスライド装置に関する。

一般に、金属材料、例えば、アルミニウムまたはその合金材料などによる押出材（ビレット）を押出プレス装置により押出す場合、油圧シリンダにより駆動されるメインラムの先端部にステムが取り付けられており、ダイスにコンテナを押し付けた状態で、ビレットローダ上のビレットをメインラム先端部のステムで押し付けて、該コンテナのビレット収容部内に装填する。そして、メインラムをさらに油圧シリンダの駆動により前進させることにより、ビレットがステムにて強力に押圧される。そこで、ダイスの出口部から、成形された製品が押し出される。
この従来型の押出しプレス装置では、コンテナにビレットを装填するときに、ステムの先端は、このビレットの長さ分、後退させなければならないため、メインラムのストロークはビレット長に、ステムの長さを加えたものとなっている。そこで、このメインラムのストロークを確保するには、従来型の押出プレス装置の全体が長大化してしまい、メインラムを駆動する油圧シリンダ自体も大型化し、これに伴って、作動させる作動油量も多く必要となる。
近年においては、押出プレスのコンパクト化が図られている。このコンパクト化により、押出プレス装置の省スペース化、省エネルギー化を達成することができる。このコンパクト化の一手法である、ショートストロークプレス方式と呼ばれる押出プレス装置が開発されている。従来型の押出プレス装置では、ビレットをコンテナ内に装填するために、ビレット供給用のスペースが必要であり、この長さ分だけ、メインラムのストロークが長くなっていた。そこで、このショートストロークプレス方式では、ビレット供給の仕方を工夫して、ビレット供給用スペースの長さの分だけ、メインラムストロークの長さを短くしている。
このショートストロークプレス方式によれば、押出プレス装置全体の機長を短くコンパクト化することができ、非押出時間（アイドルタイム）を短縮化でき、さらに、メインラム駆動用の油圧シリンダの作動油量を削減することができる。その結果、押出プレス装置の省スペース化、省エネルギー化を図ることができる。
このショートストロークプレス方式は、コンテナを基準においたビレットの供給方向で、２種類に分けられる。その一つの方式が、フロントローディング型と呼ばれるショートストロークプレス方式である。このフロントローディング型は、ビレット供給時には、コンテナをステム側に移動させておき、移動後のコンテナ位置よりダイス側にビレット供給用のスペースを確保するものである。つまり、ダイスとステム先端との間に、ビレットが供給される。
このフロントローディング型プレス方式では、ビレットを空中チャージで供給するため、ビレットローダ装置の芯精度の維持が重要となるため、ビレットローダ装置の保守、管理が必要となる。また、ビレットの径、曲がり、端面などの精度も要求される。そこで、実際には、コンテナの内径を大きくして対処している。しかし、この内径を大きくすることによって、製品へのブリスターの巻き込みの大きな要因となっている。
一方、もう一つの方式が、図３に示されるような、リアローディング型と呼ばれるショートストロークプレス方式が開発されている。このリアローディング型では、ビレット供給時には、ビレット供給用スペースを確保するため、ステムを水平移動又は上昇移動させている。当初のステム位置からステムを水平方向又は上方に移動させ、ステムの側方又は下方において、コンテナのステム側にビレット供給用のスペースを設けている。このスペースにビレットが供給される。（特開平４−２３１１１０号公報、特開平８−２０６７２７号公報を参照）
図３は、リアローディング型ショートストロークプレス方式が採用された押出プレス装置の概要を示し、押出プレス装置の上方から見た構成が示されている。この押出プレス装置では、エンドプラテン１とシリンダ取り付けブロック２がダイロッド３によって連結され固定されている。エンドプラテン１には、ビレットを製品に押し出す型を有するダイス４が取り付けられ、そのダイス４には、ビレット収容部Ｃを備えたコンテナ５が押し付けられている。
図３に示すように、シリンダ取り付けブロック２には、ステム６をコンテナ５のビレット収容部Ｃの軸に沿って移動させるためのメイン油圧シリンダ８が取り付けられている。図示されていないが、メイン油圧シリンダ８の内部には油圧によって駆動されるメインラムが配設され、このメインラムの先端に、ステム支持部材７が取り付けられている。このステム支持部材７に、ステム６が取り付けられており、メイン油圧シリンダ８のメインラムが駆動されると、ステム６が、コンテナ５のビレット収容部Ｃの軸線に沿って移動される。なお、図３では、ビレット供給時におけるステム６の水平移動又は上昇移動のための機構については、図示を省略している。
前述したリアローディング型ショートストロークプレス方式の押出プレス装置に適用されるステムの上昇移動機構の例を、図４Ａ及び図４Ｂに示した。ここでは、図４Ａに示されたステム支持台がステム上昇支持体７１、スライドガイド部材７２、ステムスライド台７３、そして、ステムクランプ部材７４で構成されている。ステムスライドガイド部材７２は、ステム上下動支持体７１に固定され、ステムスライド台７３の両側端が上下に摺動できるスライド溝を備えている。
ステム６の基部が、ステムスライド台７３にステムクランプ部材７４によりクランプされ、ステム６が水平に保たれて支持される。さらに、ステムスライド台７３は、ステム上下動駆動油圧シリンダ７９の作動により、上下動される。図示していないが、ステムスライド台７３の下降限のためのメカストッパが設けられており、このメカストッパの位置センサにより、ステム６の上下芯が許容値内に入っているか検知される。図４Ａでは、ステムスライド台７３が下降限にある状態が示され、ステム６の芯が、コンテナ５のビレット収容部Ｃの軸心に一致されている。
図５に示されたリアローディング型の押出プレス装置におけるビレット供給動作について、図５Ａ乃至５Ｃを参照して説明する。図５Ａ乃至５Ｃでは、図３の押出プレス装置と同じ部分には、同じ符号が付されている。
まず、図５Ａに示されるように、ステム６が上昇移動され、その下方に形成されたスペースに、ビレットローダ装置ＢＬに保持されたビレットＢが、コンテナ５のビレット収容部Ｃの軸線位置に、押出プレス装置の側方から供給される。このときの、ステム６の上昇移動の状態が図４Ｂに示されている。
図４Ｂでは、ステム上下駆動油圧シリンダ７９が作動して、ステムスライド台７３が下降限の位置から所定の高さに押し上げられる。そうすると、ステムスライド台７３の上昇移動で、これにクランプされているステム６も、軸Ｘの位置から所定の高さまで上昇移動される。そこで、ステム６が上昇移動した後には、軸Ｘの位置にスペースが形成され、このスペースに、図示のように次に押し出されるビレットＢを供給することができる。
次いで、図５Ｂに示されるように、ビレットローダＢＬに備えられているビレット装入装置が該軸方向に駆動されて、ビレットＢが、コンテナ５のビレット収容部Ｃ内に挿入されて、装填される。
図５Ｃに示されるように、ビレットＢがさらに挿入されて、ビレット収容部Ｃへの装填が完了すると、ビレットローダ装置ＢＬは、押出プレス装置から側方に退避され、次のビレットの保持に移行する。この後、上昇されていたステム６が、下降駆動されて当初のビレット収容部Ｃの軸位置に戻される。そこで、メイン油圧シリンダ８が駆動されて、メインラムが前進することにより、ステム６が、ビレットＢへの押圧を開始し、以後、ビレットＢは、ダイス４によって押出成形される。

ところで、リアローディング型ショートストロークプレス方式の押出プレス装置において、上述したようなステムの油圧シリンダ駆動による上昇移動機構を採用した場合には、ステムを上下動する駆動手段が油圧シリンダであることから、油圧駆動系統の経年変化や損傷などによる油漏れが発生するという問題があり、油漏れが発生した場合、ステムが前進した押出プレス装置の押出終了付近ではステムスライド機構と加熱されたコンテナとが近接するため、漏れた油に引火する恐れがあった。そのため、定期的に押出プレス装置を停止させて油圧駆動系統の保全を行なう必要があり、部保全の都度、設備が休転するといった問題があった。
そこで、本発明は、ステムが前進して押出プレス装置の押出終了付近でステムスライド機構と加熱されたコンテナとが近接しても、油漏れによる危険を回避し、保全作業を簡略化した、ビレット供給時にステムを上下移動させることができるステムスライド装置を提供することを目的とする。
以上の問題を解決するために、本発明のステムスライド装置は、コンテナに装着したビレットを押圧するステムが水平に取り付けられたステムスライド台と、ステム上下動支持体に取り付けられ、前記ステムスライド台の側端部が嵌合し上下に摺動されるガイド溝を形成したスライドガイド部材と、前記スライドガイド部材に設けられ、前記ステムスライド台の側端部を押圧するロック手段とを備えたステムスライド装置において、前記スライド台を摺動方向に動かすための電動モータを有する駆動機構を設けている。
本発明のステムスライド装置では、前記駆動機構が、電動モータと、電動モータの出力軸の回転を直線運動に変換するネジ軸及びボールナットからなるボールネジ変換装置とを備えていることが好ましい。
本発明のステムスライド装置では、前記駆動機構は、前記電動モータが前記ボールネジ変換装置の軸線上に並列に配設されていることが好ましい。
本発明のステムスライド装置では、前記電動モータを電動サーボモータに置き換えることも可能である。
以上のように、本発明のステムスライド装置によれば、ステムの上昇によって、コンテナ収容部内へビレットを供給するためのスペースが確保されて、コンテナ収容部内へビレットが装填され、次いで、ステムの下降によってビレットのコンテナ収容部内での押圧が開始される。このビレット供給時に、ステムをステムスライド台とともに摺動方向に動かすステム上昇機構を、電動モータを有する駆動機構とした。そのため、油圧駆動系統の経年変化や損傷などによる油漏れや、該油漏れなどに伴う危険の回避と定期的な保全作業を低減でき、設備を休転させる必要性が減少する。
また、駆動機構は、電動モータと、電動モータの出力軸の回転を直線運動に変換するネジ軸及びボールナットからなるボールネジ変換装置としたので、構造が簡単で摩耗部分がなく、保全性に優れており、部品を交換する頻度を低減でき、設備の休転を減少させ生産性に寄与する。
さらに、駆動源を電動モータによる構成としたので、ステムスライド装置の運転制御性及び操作性が向上するとともに、駆動効率が向上し作動エネルギーの低減を図ることができる。
以下、添付図面と本発明の好適な実施形態の記載から、本発明を一層十分に理解できるであろう。

図１は、本発明による押出プレス装置におけるステムスライド装置の実施形態を説明する図である。
図２は、実施形態におけるステムスライド装置のビレット供給時のステム上昇位置を説明する図である。
図３は、リアローディング型押出プレス装置の構成を説明する図である。
図４Ａ，４Ｂは、従来のリアローディング型押出プレス装置におけるステムスライド構成を説明する図である。
図５Ａ〜５Ｃは、図３に示されたリアローディング型押出プレス装置におけるビレット供給及び挿入の手順を説明する図である。

符号の説明

１ エンドプラテン
２ シリンダ取り付けブロック
３ タイロッド
４ ダイス
５ コンテナ
６ ステム
７ ステム支持台
８ メイン油圧シリンダ
１０ 駆動機構
１１ 電動モータ
１２ ボールナット
１３ ボールネジ
１４ ボールナット支持体
１５ 軸受
１６ 軸受支持体
１７ａ，１７ｂ プーリ
１８ タイミングベルト
７１ ステム上下動支持体
７２，７２ａ，７２ｂ スライドガイド部材
７３ ステムスライド台
７４，７４ａ，７４ｂ ステムクランプ部材
７７ａ，７７ｂ ロック手段
Ｂ ビレット
ＢＬ ビレットローダ

次に、図１及び図２を参照しながら、本発明のステムスライド装置の実施形態について説明する。本発明のステムスライド装置は、前述したリアローディング型ショートストロークプレス方式による押出プレス装置に適用されることを基礎とする。
図１に、本発明のステムスライド装置の実施形態が示されている。図１に示された実施形態のステムスライド装置は、図３に示された押出プレス装置のステム先端部の位置における縦断面で表わされている。図２は、ステム上昇位置を説明する図で、図１に示されたステムスライド装置のステム軸の位置における横断面で表わされている。
図１に示されたステムスライド装置は、ステム上下動支持体７１、スライドガイド部材７２ａ及び７２ｂ、ステムスライド台７３、そして、ステムクランプ部材７４ａ及び７４ｂで基本構成される。スライドガイド部材７２ａ及び７２ｂが、ステム上下動支持体７１に固定され、スライドガイド部材７２ａ及び７２ｂと、ステム上下動支持体７１に施された図示しないライナとの間に、スライド溝が形成されている。このスライド溝内を、ステムスライド台７３の両側端部が各々上下に摺動できるようになっている。符号７７ａ及び７７ｂはステムスライド台の側端部を押圧するロック手段である。
ステム６のステム基部が、ステムスライド台７３にステムクランプ部材７４ａ及び７４ｂによりクランプされ、ステム６が水平に保たれて支持される。さらに、ステムスライド台７３は、ステム上下動の駆動機構１０の作動により上下動される。
ここで、図１に示す実施形態のステム上下動の駆動機構１０は、電動モータ１１、ボールナット１２、ボールネジ１３、ボールナット支持体１４、軸受１５、軸受支持体１６、プーリ１７ａ及び１７ｂ、タイミングベルト１８などで基本構成される。
図１に示すように、ステム上下動支持体７１の下方には出力軸にプーリ１７ａが取り付けられた電動モータ１１が固定して配設されている。さらに、ステム上下動支持体７１の下方には電動モータ１１の軸線上に並列に軸受支持体１６に固定された軸受１５が配設され、ボールネジ１３は軸受１５に回転自在に支持されている。ボールネジ１３の入力軸にはプーリ１７ｂが取り付けられており、タイミングベルト１８を介して電動モータ１１に連結されている。
ネジ軸１３にはボールナット１２が螺合しており、ボールナット１２はステムスライド台７３の下端に固定されたボールナット支持体１４内にその回転方向及び軸方向への移動が規制されて取り付けられている。このような構成において、電動モータ１１が回転するとネジ軸１３が回転しボールナット１３を介してステムスライド台７３は直線運動するようになっている。
図２は、図５Ａに示されたビレット供給時に、ビレット供給用スペースを確保するため、当初のステム位置からステムを上方に移動させ、ステムの下方において、コンテナのステム側にビレット供給用のスペースを設けた状態を示している。このスペースにビレットが供給される。Ｘで示す軸線が当初のステム位置を表わしている。
そして、図１に示す実施形態では、ステムスライド台７３が下降限位置に達し、図示しないメカストッパが作用したとき、ステムスライド台７３をステム上下動支持体７１側に押圧することにより、摺動ライナ等の摩耗によりステム６の中心軸がコンテナのビレット収容部Ｃの軸Ｘからのズレを修正できるようにした。このズレの修正は、ステムスライド台７３の側端部に対向するスライドガイド部材７２ａ及び７２ｂに、油圧で駆動するロック手段７７ａ及び７７ｂを設け、ステムスライド台７３が下降限位置に達したことが検知されたとき、ロック手段７７ａ及び７７ｂを作用させステムスライド台７３の側端部を押圧することによって行なうこととした。
さらに、電動モータ１１を電動サーボモータに置き換えると、モータ部の小型化によりステムスライド装置全体のコンパクト化と、制御性及び操作性が向上する効果を有する。
上記の実施形態において、電動モータ１１とボールネジ１３とを並列に配設する構成としたが、ボールナット支持体１４を設けることなくボールナット１２をステムスライド台７３内にその回転方向及び軸方向への移動が規制するように取り付け、ボールネジ１３の入力軸端と電動モータ１１の出力軸端をカップリングなどで連結され、電動モータ１１とボールネジ１３が直列で同芯上に配設された構成であっても良い。また、上記実施形態においては、電動モータ１１がステムスライド台７３の下方に配置された構成で説明しているが、電動モータ１１をステムスライド台７３の上方に配置しても良い。
更に、インバータ及びインバータモータを用いてステムの上下動の速度調整制御を行なう構成であっても良い。

Claims (4)

1. コンテナに装着したビレットを押圧するステムが水平に取り付けられたステムスライド台と、ステム上下動支持体に取り付けられ、前記ステムスライド台の側端部が嵌合し上下に摺動されるガイド溝を形成したスライドガイド部材と、前記スライドガイド部材に設けられ、前記ステムスライド台の側端部を押圧するロック手段とを備えたステムスライド装置において、
   前記スライド台を摺動方向に動かすための電動モータを有する駆動機構を設けたことを特徴とするステムスライド装置。
2. 前記駆動機構は、電動モータと、電動モータの出力軸の回転を直線運動に変換するネジ軸及びボールナットからなるボールネジ変換装置とを備えたことを特徴とする請求項１に記載のステムスライド装置。
3. 前記駆動機構は、前記電動モータが前記ボールネジ変換装置の軸線上に並列に配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のステムスライド装置。
4. 前記電動モータを電動サーボモータに置き換えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のステムスライド装置。

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