JP5113576B2 - 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した鍛造プレスに関する。

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６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、油圧制御部108内の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、油圧制御部108内の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、すなわちクランク軸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７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、プレス負荷が作用してもリストピン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を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とをコンロッドで連結した鍛造プレスであって、前記リストピンは、前記コンロッドと連結されるコンロッド連結部の中心と前記スライドと連結されるスライド連結部の中心を互いに偏心させており、シャットハイト量を調整するシャットハイト調整機構は、前記リストピンに取付けられたウォームホイールに噛み合うウォーム軸を有するリストピン駆動装置を備えており、該リストピン駆動装置におけるウォーム軸の一端には、該ウォーム軸を正逆回転させる油圧モータが接続され、前記ウォーム軸の他端には、プレス負荷が正常値のときプレス負荷によって該ウォーム軸が移動しないように拘束する拘束機能を有し、かつプレス負荷が過大値のときプレス負荷を吸収する過負荷吸収機能を有する保持機構が接続されており、該保持機構は、前記ウォーム軸の他端に接続されたピストンおよび該ピストンが油密に挿入されたシリンダからなる油圧シリンダとを備えており、前記油圧シリンダと油圧源の間にはリリーフ弁が介装されており、該リリーフ弁はプレス負荷が過大値のとき開弁するように設定されており、かつ前記リストピン駆動装置は、前記リストピンの下方に設置されてい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、前記ウォーム軸の一端にスプライン軸が接続され、前記油圧モータの出力軸には駆動筒が接続され、前記スプライン軸と前記駆動筒とはスプライン結合されていることを特徴とする。

第１発明によれば、つぎの効果を奏する。
ａ）リストピン駆動装置がリストピンより下方に配置されているので、コンロッドの長さを短くすることができる。よって、鍛造プレスのコンパクト化が可能である。
ｂ）ウォーム軸の両端に油圧モータと油圧シリンダを接続することで基本構造が作られており、上下寸法の小さな装置となっている。このため、鍛造プレスの高さ方向のコンパクト化が可能となる。また、油圧シリンダは作動油を媒介としてウォーム軸に作用するプレス負荷を支えるので、ウォーム軸を移動不能に拘束する拘束機能が高い。
ｃ）リリーフ弁は設定圧を超えると開弁して高圧油を逃がすので、プレス過負荷が作用しても確実にこれを吸収できる。
第２発明によれば、プレス過負荷時にはウォーム軸が軸方向に移動するが、この軸方向移動はスプラインによって吸収できるので、リストピン駆動装置の損傷を防止することができる。

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の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。

図２に示すように、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の中心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、図１に示すように、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とを備えている。

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。

上記リストピン駆動装置６の詳細を図３に基づき説明する。
前記ウォーム軸７は歯部７ａを有する基軸７ｂと、基軸７ｂの両端にそれぞれ結合されたスプライン軸７ｃ，７ｄとからなるロッド状部材である。
前記スプライン軸７ｃ，７ｄの外周面には雄スプラインが形成されている。

前記ウォーム軸７の一端、すなわち、右側のスプライン軸７ｃの外周には、駆動筒９が外挿されている。この駆動筒９には軸方向の凹所９ｃが形成されており、その内周面には雌スプラインが形成されている。
また、駆動筒９はベアリング１０，１０によって、ハウジング１１に回転自在に支持されている。

前記油圧モータ８はハウジング１１に取付けられており、その出力軸８ａはキー等で前記駆動筒９に接続されている。
したがって、油圧モータ８が正逆両方向に回転すると、駆動筒９も正逆両方向に回転し、ウォーム軸７を正逆両方向に回転させることができる。そして、ウォーム軸７の回転によりウォームホイール５を正逆両方向に揺動させることができる。なお、２１はエンコーダ等の回転数検出器であり、油圧モータ８に取付けられている。

前記ウォーム軸７の他端、すなわち、左側のスプライン軸７ｄの外周には従動筒１２が外挿されている。この従動筒１２には軸方向の凹所１２ｄが形成されており、その内周面には雌スプラインが形成されている。
また、この従動筒１２はベアリング１３によってハウジング１１に回転自在に支持されている。したがって、ウォーム軸７の回転は従動筒１２が回転することによって許容され、その軸方向の前後進はスプラインによって吸収される。

前記左側のスプライン軸７ｂには、連結ロッド１４を介してピストン１５が接続されている。このピストン１５の外側にはシリンダ１６が外挿され、ハウジング１１に固定されている。このピストン１５とシリンダ１６で油圧シリンダ１７が構成されている。この油圧シリンダ１７は、ウォーム軸７の保持機構である。

そして、図１に示すように、油圧シリンダ１７の油室17aには、油圧源１８が油路１９で接続されている。そして、油圧源１８の作動油圧力は図示しない圧力制御回路を経て、油圧シリンダ１７の油室17aに供給されて、ピストン１５ひいてはウォーム軸１７を図中右側へ押す方向の予圧をかけるようになっている。
また、前記油路１９には、リリーフ弁２０が介装されている。このリリーフ弁２０にはパイロット回路２１が接続されており、油圧シリンダ１７内の圧力をパイロット圧として利用している。そして、油圧シリンダ１７内の圧力が正常範囲の場合はリリーフ弁２０が閉弁しており、正常範囲を越えた過大値となったときは開弁するように設定されており、過負荷吸収機能を発揮する。

つぎに、リストピン駆動装置６の作用を説明する。
図４はリストピン駆動装置６の正常運転時の状態説明図である。
同図に示すように、油圧モータ８を正逆両方向に回転させて、ウォーム軸７を正逆両方向（矢印ａで示す）に回転させると、ウォームホイール５が矢印ｂ方向に揺動し、リストピンも矢印ｂ方向に揺動する。なお、このときの回転は、駆動筒９も従動筒１２もベアリング１０，１３によって支持されていることによって可能である。
このリストピン３の揺動によってシャットハイト量が調整できることは、既述のとおりである。

シャットハイト調整を終えてプレス作業するときは、リストピン３は矢印ｃ方向の回転トルクを受ける。この回転トルクによって、ウォーム軸７は矢印ｄ方向（図中左方向）へ移動しようとするが、この動きはピストン１５を介して油圧シリンダ１７内の作動油に圧力を加えることになり、油圧シリンダ１７がこの動きを受け止めることによって、ウォーム軸７の左方向移動は阻止される。このように、プレス負荷によるウォーム軸７の移動を不能に拘束する拘束機能を有しているので、調整したシャットハイト量を狂わせることなく正確に維持できる。

図５はリストピン駆動装置６の過負荷時の状態説明図である。
プレス作業中にプレス負荷が過大となったときは、その反力でリストピン３は矢印ｆ方向に大きく回転しようとする。このため、ウォーム軸７は矢印ｇ方向、つまり図中左方向へ動かされる。この結果、ピストン１５が油圧シリンダ１７内に深く進入し、油室内の作動油圧力を高めるので、リリーフ弁２０は設定圧を越える過負荷がパイロット圧として作用しリリーフ弁２０が開弁する。このようにして、油圧シリンダ１７内の過大圧力を逃がして、過負荷を吸収するので、リストピン駆動装置６を損傷させることはない。

上記のように過負荷を逃がした後は、再び油圧源１８から油圧シリンダ１７に作動油を供給することで、ウォーム軸７に予圧をかけ元の状態に復帰させることができる。

本発明の鍛造プレスにおいて、過負荷時にリストピン３が回転するためには下記の条件が成立すればよい。
Ｆ：過負荷、ｅ：リストピン３の偏心量、Ｄ：リストピン３の外径、μ：リストピン部摩擦係数、Ａ：油圧シリンダ１７の断面積、Ｐ：リリーフ弁２０の設定圧力、Ｌｇ：ウォームホイール５のピッチ円直径とすると、下記式（１）が成立する。
Ｆ×ｅ（過負荷時リストピン回転トルク）≧Ｆ×μ×Ｄ／２（リストピン部摩擦による回転防止トルク）＋Ａ×Ｐ×Ｌｇ・・・式（１）
上記式（１）のように、リストピン３の回転トルクや回転防止トルクは、偏心量ｅとリストピン３の外径Ｄの関数となるから、リストピン３の偏心量ｅや外形Ｄを適切な寸法にすることで、油圧シリンダ１７の寸法やリリーフ弁２０の設定圧力を小さくすることができ、コンパクトな設備にすることが可能である。

つぎに、本発明の他の実施形態を説明する。

前記実施形態においては、駆動筒９とスプライン軸７ｃとの結合、および従動筒１２とスプライン軸７ｄとの結合は、スプラインを用いたが、その代りに、スベリキーやセレーション、ボールスプライン等を用いてもよい。
また、従動筒１２を用いる代りに、ウォーム軸７の他端側を滑り軸受等で支持して、回転と摺動を行わせてもよい。

本発明の上記各実施形態は、いずれも鍛造プレスのコンロッドを短くしてコンパクト化する効果が大きいが、さらに過負荷を効果的に吸収することもできるので、安全性も高いものである。

本発明の一実施形態に係る鍛造プレスの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。 リストピン駆動装置の拡大要部断面図である。 リストピン駆動装置の正常運転時の状態説明図である。 リストピン駆動装置の過負荷時の状態説明図である。 特許文献１の従来技術の説明図である。 特許文献２の従来技術の説明図である。

１ クランク軸
２ コンロッド
３ リストピン
４ スライド
５ ウォームホイール
６ リストピン駆動装置
７ ウォーム軸
８ 油圧モータ
１７ 油圧シリンダ
１８ 油圧源
２０ リリーフ弁

Claims (2)

1. クランク軸とスライドに連結したリストピンとをコンロッドで連結した鍛造プレスであって、
   前記リストピンは、前記コンロッドと連結されるコンロッド連結部の中心と前記スライドと連結されるスライド連結部の中心を互いに偏心させており、
   シャットハイト量を調整するシャットハイト調整機構は、前記リストピンに取付けられたウォームホイールに噛み合うウォーム軸を有するリストピン駆動装置を備えており、
   該リストピン駆動装置におけるウォーム軸の一端には、該ウォーム軸を正逆回転させる油圧モータが接続され、
   前記ウォーム軸の他端には、プレス負荷が正常値のときプレス負荷によって該ウォーム軸が移動しないように拘束する拘束機能を有し、かつプレス負荷が過大値のときプレス負荷を吸収する過負荷吸収機能を有する保持機構が接続されており、
   該保持機構は、前記ウォーム軸の他端に接続されたピストンおよび該ピストンが油密に挿入されたシリンダからなる油圧シリンダとを備えており、
   前記油圧シリンダと油圧源の間にはリリーフ弁が介装されており、
   該リリーフ弁はプレス負荷が過大値のとき開弁するように設定されており、
   かつ前記リストピン駆動装置は、前記リストピンの下方に設置されている
   ことを特徴とする鍛造プレス。
2. 前記ウォーム軸の一端にスプライン軸が接続され、
   前記油圧モータの出力軸には駆動筒が接続され、
   前記スプライン軸と前記駆動筒とはスプライン結合されている
   ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス。

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