JP5412326B2

JP5412326B2 - プレス機

Info

Publication number: JP5412326B2
Application number: JP2010045063A
Authority: JP
Inventors: 晶洋吉田
Original assignee: Yamada Dobby Co Ltd
Current assignee: Yamada Dobby Co Ltd
Priority date: 2010-03-02
Filing date: 2010-03-02
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2030-03-02
Also published as: JP2011177756A

Description

本発明は、クランク軸の回転運動に伴って往復移動するスライドの下死点位置が調整可能のプレス機に関し、特に、耐久性に優れ、構成の簡素が図られたプレス機に関する。

プレス機では、運転中の発熱やクランク軸の回転数の変更などが原因で、プレス型の上型が取り付けられたスライドの下死点が、その適正位置から上方又は下方へずれることがある。このような下死点位置のずれは、製品の精度に大きな影響を与える。

この下死点位置のずれによる製品精度の低下を防止するために、スライドの下死点位置を調整可能とするプレス機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

従来の前記プレス機では、クランク軸と、上型が取り付けられるスライドとの間に、クランク軸の偏心軸部の偏心運動をスライドの往復直線運動に変換するためのコネクティングロッドが設けられている。このコネクティングロッドは、ピンを介して相互に直列的に接続された両分割部分からなる。前記ピンは、揺動可能のシリンダ装置からの横方向作用力を受ける。前記プレス機によれば、その作動中に拘わらず、前記シリンダ装置の作動によってコネクティングロッドの両分割部分がなす屈曲角を変更することができるので、構成の複雑化を招くことなく、またプレス動作を中断することなく、スライドの下死点位置を調整することができる。

特開平５−１１１８００号公報

しかしながら、従来の前記プレス機では、シリンダ装置が作用するコネクティングロッドの前記ピンは、プレス機の作動中は静止せず、クランク軸の回転に伴って複雑な運動軌跡を描く動点となる。そのため、このピンに作用力を及ぼす前記シリンダ装置には、比較的複雑な外力が作用することから、該シリンダ装置を含むプレス機の耐久性に問題があった。

したがって、本発明の目的は、耐久性に優れ、構成の複雑化を招くことなくスライドの下死点位置を調整することのできるプレス機を提供することにある。

本発明に係るプレス機は、フレームと、該フレームに回転可能に支持される主軸部及び該主軸部に偏心する偏心軸部を有するクランク軸と、前記偏心軸部に回転可能に結合されたコネクション部材と、前記クランク軸の回転を許すように該クランク軸を受け入れ、前記クランク軸と平行に配置される第１の枢軸を介して前記コネクション部材に連結されたリンク部材と、上下方向へ移動可能に案内され、また金型が保持されるスライドであって前記第１の枢軸から間隔をおきかつ該第１の枢軸と平行に配置される第２の枢軸を介して前記リンク部材に連結されるスライドと、前記第１の枢軸と平行に配置される第３の枢軸を介して前記コネクション部材に連結された揺動アームと、前記第１の枢軸と平行に配置され、前記第３の枢軸から間隔をおいて前記揺動アームに結合される第４の枢軸と、該第４の枢軸を変位可能に位置決める位置決め機構とを含む。

本発明に係る前記プレス機では、前記クランク軸の回転に伴って偏心運動を生じようとする前記コネクション部材には、前記第３の枢軸を介して前記揺動アームが連結されている。この揺動アームは、前記第４の枢軸を支点とした揺動運動が許されている。したがって、前記クランク軸が回転すると、前記コネクション部材及び前記揺動アームは、前記第４の枢軸を支点としたリンク運動を生じ、前記コネクション部材の運動は、前記一対の揺動アームの規制を受ける。

この揺動アームによって運動を規制された前記コネクション部材の運動は、前記第１の枢軸及び前記リンク部材を経て、前記スライドに直線往復運動として伝えられることから、該スライドは直線往復運動する。

また、前記位置決め機構の操作によって、前記コネクション部材及び前記揺動アームのリンク運動の支点となる前記第４の枢軸の位置が変更されると、前記リンク運動の変化に伴って、前記コネクション部材の揺動角が変わる。これによって、該コネクション部材及び前記リンク部材の連結点となる第１の枢軸の高さ方向の変位成分に変化が生じることから、往復運動での上死点及び下死点位置に変更がもたらされる。その結果、前記位置決め機構によって前記スライドの下死点位置が変わる。

このように、スライドの直線往復運動に関して静止点となる前記第４の枢軸位置を変更することにより、前記スライドの下死点位置を変更することができる。したがって、前記位置決め機構に従来のような負担をかけることなく、また比較的単純なリンク機構によって、前記プレス機の作動中であっても前記スライドの下死点位置を調整することができる。

前記第１の枢軸を前記第２の枢軸よりも上方に配置することが望ましく、前記第２の枢軸は前記スライドの垂直中心線上に配置することが望ましい。前記第３の枢軸を前記第１の枢軸１と共通とすることにより、前記第３の枢軸を不要とすることができる。この場合、前記揺動アームは前記第１の枢軸で前記コネクション部材に枢着され、前記第４の枢軸は前記第１及び第２の枢軸を結ぶ仮想線から外れた位置に配置される。

また、前記第１の枢軸が前記クランク軸よりも上方に位置し、前記第２の枢軸が前記クランク軸よりも下方に位置するように、両枢軸を配置することが望ましい。このような配置を採用することにより、前記クランク軸から前記第１の枢軸を見た前記コネクション部材の膨張による伸長方向は、前記クランク軸から前記第２の枢軸を見た前記リンク部材の膨張による伸長方向と逆になる。したがって、前記コネクション部材の熱膨張が前記リンク部材の熱膨張による下死点位置のずれを打ち消す方向に作用することから、熱膨張による下死点位置のずれを抑制することができる。

前記クランク軸の前記主軸部の回りの回転に伴う前記偏心軸部の偏心運動を許す開口を前記コネクション部材の前記第１及び第２の枢軸間に形成し、該開口内に前記偏心軸部が受け入れられるように、前記コネクション部材を配置することができる。

前記コネクション部材に前記した開口を形成する場合、前記開口の上方で前記第１の枢軸を前記リンク部材に結合し、前記開口の下方で前記第２の枢軸を前記リンク部材に結合することが望ましい。

前記位置決め機構は、前記フレームの外方からその内方へ突出して配置される軸部材を含むことができる。該軸部材は前記フレームに関して軸線方向に移動可能であり、また位置決め可能である。前記軸部材の前記フレーム内への突出端に前記第４の枢軸が支持される。

前記軸部材の位置決めのために、該軸部材の前記フレームの外方に位置する部分に雄ねじ溝を形成することができ、また、前記位置決め機構は、前記軸部材の前記雄ねじ溝に螺合する内ねじ溝及び外歯を有し前記フレームに定位置で回転可能に支持されたウオームホイールと、該ウオームホイールの前記外歯に噛合するウオームと、該ウオームを介して前記ウオームホイールを回転させることにより、前記軸部材の軸線方向位置を調整すべく前記ウオームを回転させる駆動装置とを備えることができる。

本発明によれば、前記したように、前記スライドの直線往復運動に関して静止点となる前記第４の枢軸位置を変更することにより、前記スライドの下死点位置を変更することができる。これにより、比較的単純なリンク機構によって、作動中であっても前記スライドの下死点位置を調整することができるプレス機の耐久性の向上が図られる。

本発明に係るプレス機の一部を破断して示す正面図である。図１に示すプレス機の主要部を断面で示す側面図であり、（ａ）はスライドの下死点位置が最上方にある状態を示し、（ｂ）はスライドの下死点位置が最下方にある状態を示す。図２（ａ）のIII-III線に沿って得られた断面図である。

本発明に係るプレス機１０は、図１に示されているように、フレーム１２を含む。フレーム１２は、図示しないプレス型の下型が配置される下部フレーム１２ａと、柱部１２ｂを介して下部フレーム１２ａに間隔をおいて支持された上部フレーム１２ｃとを備える。上部フレーム１２ｃは、図示の例では、全体に矩形の筐体からなるクラウン部であり、このクラウン部１２ｃの一側には、図２に示されているように、位置決め機構１４のためのハウジング１６が設けられている。

クラウン部１２ｃには、クランク軸１８が水平方向に配置されている。クランク軸１８は、図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示されているように、一対の主軸部１８ａと、両主軸部１８ａ間に設けられた偏心軸部１８ｂとを有する。クランク軸１８は、軸受け２０（図１参照）により、各主軸部１８ａで、該主軸部の軸線の回りすなわちクランク軸１８の軸線の回りに回転可能に、上部フレーム１２ｃに支持されている。

前記金型の上型が組み付けられるスライド２２は、上部フレーム１２ｃの下端部を上下方向に貫通する連結ロッド２４の下端に一体的に取り付けられている。連結ロッド２４は、上部フレーム１２ｃの軸受け２６により、該連結ロッドの軸線方向に沿った上下方向への往復運動を案内される。

クランク軸１８の一端に位置する一方の主軸部１８ａには、図１に示すように、電動機のような主電動モータＭ１の駆動力を受けるフライホイール２８が設けられている。クランク軸１８は、フライホイール２８を経て受ける回転駆動力により、安定した速度で回転する。フライホイール２８には、図示しないが、従来よく知られたクラッチ及びブレーキが組み込まれている。クランク軸１８の回転運動は、運動変換機構であるリンク機構３０により、上下方向への運動に変換されてスライド２２に伝達される。

リンク機構３０は、図２（ａ）、（ｂ）に明確に示されているように、クランク軸１８の偏心軸部１８ｂに回転可能に結合されたコネクション部材３２と、主軸部１８ａに平行な第１の枢軸３４を介してコネクション部材３２に連結されたリンク部材３６とを含み、該リンク部材が、後述するように、主軸部１８ａに平行な第２の枢軸３８を介して、スライド２２の連結ロッド２４に連結されている。

コネクション部材３２は、図２（ａ）、（ｂ）に明確に示されているように、全体に四辺形の平面形状を有し、一辺がクランク軸１８の偏心軸部１８ｂに沿った曲線で構成されている。コネクション部材３２は、前記曲線の辺に近接した部分に形成された開口３２ａで偏心軸部１８ｂに回転可能に嵌合されている。また、コネクション部材３２には、前記曲線で構成された一辺と対向する直線の一辺に沿って互いに間隔をおいて配置された第１の枢軸３４と、該第１の枢軸に平行な後述する第３の枢軸４０とが支持されている。

リンク部材３６は、図１及び図３に示されているように、互いに間隔をおいて平行に配置される一対の板状部材からなる。各リンク部材３６は、図示の例では、長径及び短径を有する全体にひし形の平面形状を有し、各角が丸められている。各リンク部材３６の中央部には、偏心軸部１８ｂの偏心運動を許すに充分な直径を有する開口３６ａが形成されている。一対のリンク部材３６は、それぞれの開口３６ａに偏心軸部１８ｂを受け入れるように、また一対のリンク部材３６間にコネクション部材３２を介在させるように、相互に間隔をおいて配置されている。一対のリンク部材３６は、その長径方向の一端で、第１の枢軸３４を介してコネクション部材３２に連結されている。

また一対のリンク部材３６は、図１に示すように、一対のリンク部材３６間に連結ロッド２４の上端を介在させるように、相互に間隔をおいて配置されている。一対のリンク部材３６は、その長径方向の他端で第２の枢軸３８を介して連結ロッド２４に連結されており、これにより、リンク部材３６は、第２の枢軸３８を介してスライド２２に連結されている。

図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すクランク軸１８の回転姿勢では、主軸部１８ａの中心線Ｏ１が偏心軸部１８ｂの中心線Ｏ２の直上に位置するように、両中心線Ｏ１及びＯ２が垂直線上に整列する。また、クランク軸１８がこの回転姿勢にあるとき、図２（ａ）に示す例では、第３の枢軸４０は第１の枢軸３４と同一高さ位置にある。さらに、両中心線Ｏ１及びＯ２、リンク部材３６の長径がスライド２２の中心線に一致するプレス機１０の垂直中心線Ｌ上にあり、このリンク部材３６の長径上に第１の枢軸３４及び第２の枢軸３８が整列する。このような垂直中心線Ｌ上に整列可能となる配置は、プレス機１０の動作中でのバランスを確保する上で有利である。

また、プレス機１０のコンパクト化の点で、第１の枢軸３４よりも下方に第２の枢軸３８が位置するように、図示のとおり、第１の枢軸３４をリンク部材３６の開口３６ａよりも上方に配置し、また第２の枢軸３８をリンク部材３６の開口３６ａよりも下方に配置することが望ましい。この配置は、後述する熱膨張対策の点でも有利である。

第３の枢軸４０は、前記中心線Ｌから一側にずれた位置で、偏心軸部１８ｂに平行となるように、コネクション部材３２に設けられている。第３の枢軸４０の両端は、図３に示されているように、互いに平行に配置された一対の揺動アーム４２の一端に結合されている。この一対の揺動アーム４２の他端には、偏心軸部１８ｂに平行な第４の枢軸４４が結合されており、該枢軸４４に関連して位置決め機構１４が設けられている。

位置決め機構１４は、図示の例では、一端に雄ねじ溝４６ａを有し、ハウジング１６からクラウン部１２ｃ内に他端が突出可能に配置された軸部材４６と、該軸部材の雄ねじ溝４６ａに螺合するウオームホイール４８と、ウオーム５０とを備える。

ハウジング１６には、軸部材４６を突出可能に受け入れるクラウン部１２ｃの開口５２に整合して形成された案内穴５４が形成されている。軸部材４６は、該軸部材の軸線方向へ移動可能に、雄ねじ溝４６ａが設けられた雄ねじ部（４６ａ）が案内穴５４に受け入れらており、その突出端に第４の枢軸４４が支持されている。

ハウジング１６には、案内穴５４に関連して拡径部５４ａが形成されている。この拡径部５４ａに、ウオームホイール４８が回転可能に保持されている。ウオームホイール４８は、雄ねじ部４６ａに螺合する内ねじ溝４８ａを有し、また外歯４８ｂを有する。ウオームホイール４８は、拡径部５４ａの肩によって軸部材４６の軸線方向への移動を阻止されている。このウオームホイール４８の外歯４８ｂには、ハウジング１６内で回転可能に支承されたウオーム５０が噛合する。

ウオーム５０は、例えば調整用サーボ電動モータＭ２のような駆動源により、回転可能である。したがって、サーボ電動モータＭ２を作動させることにより、ウオーム５０を回転させ、該ウオームに噛合するウオームホイール４８を定位置で回転することにより、該ウオームホイール４８に螺合する軸部材４６を該軸部材の軸線方向に変位させることができる。

図２（ａ）は、ウオーム５０の回転操作によって、軸部材４６が案内穴５４の最も奥にある後退位置に在る状態を示す。また、図２（ｂ）は、ウオーム５０の逆回転操作によって、案内穴５４から最も突出した突出位置に在る状態を示す。

この軸部材４６の前記後退位置では、軸部材４６に支持された第４の枢軸４４は、図２（ａ）で見て最も左方に位置する後退位置に保持され、また前記突出位置では、第４の枢軸４４は、図２（ｂ）で見て最も右方に位置する突出位置に保持される。また、図２（ａ）及び図２（ｂ）のいずれも、主軸部１８ａの中心線Ｏ１が偏心軸部１８ｂの中心線Ｏ２の直上に位置することから、このクランク軸１８の回転姿勢では、スライド２２は下死点位置にある。

本発明に係るプレス機１０では、調整用サーボ電動モータＭ２の操作によって、第４の枢軸４４の位置を例えば図２（ａ）に示す位置から図２（ｂ）に示す位置に変更することができる。このとき、図示の例では、コネクション部材３２は、一対の揺動アーム４２を介して、図２（ａ）に示された姿勢から図２（ｂ）に示された姿勢へ向けて偏心軸部１８ｂの回りに時計方向へ回転される。このコネクション部材３２の回転姿勢の変化に伴ってリンク部材３６を支持する第１の枢軸３４の高さ位置が降下する。この降下分の一部はリンク部材３６の傾斜によって吸収されるが、コネクション部材３２の回転姿勢の変化に伴って、スライド２２の下死点位置は、図２（ａ）に示す位置から図２（ｂ）に示す下死点位置へＳ分が降下する。

したがって、前記調整用サーボ電動モータＭ２の操作によって、スライド２２の下死点位置を最適値に調整することができる。

下死点位置の調整後、主電動モータＭ１を作動させた状態で前記クラッチを繋ぐことにより、クランク軸１８を回転させることができる。このクランク軸１８の回転によって、その偏心軸部１８ｂは偏心運動する。このとき、コネクション部材３２に連結された一対の揺動アーム４２は、第４の枢軸４４を中心とした揺動運動が許されている。したがって、クランク軸１８が回転すると、コネクション部材３２及び揺動アーム４２は、第４の枢軸４４を支点としたリンク運動を生じ、コネクション部材３２の運動は、一対の揺動アーム４２の規制を受ける。

この揺動アーム４２によって運動を規制されたコネクション部材３２の運動は、第１の枢軸３４及び該枢軸に連結されたリンク部材３６を経て、スライド２２に直線往復運動として伝えられることから、該スライドは直線往復運動する。

このスライド２２の作動中に拘わらず、前記した第４の枢軸４４は静止状態におかれる。また、前記したように、静止状態にある第４の枢軸４４の位置を調整用サーボ電動モータＭ２の操作によって、前記後退位置と突出位置との間で調整することができる。この調整によって、コネクション部材３２の第３の枢軸４０の回りの揺動角を変えることができ、したがって、このコネクション部材３２にリンク部材３６を介して連結されたスライド２２の下死点位置を調整することができる。したがって、位置決め機構１４に複雑な外力が作用することはなく、該位置決め機構の耐久性が高められることから、プレス機１０の耐久性が向上する。

スライド２２の下死点位置の調整のための調整用サーボ電動モータＭ２は、手動によってその作動をオンオフすることができる。しかしながら、従来よく知られているように、スライド２２の下死点位置を検知する検出手段を設け、該検出手段からの検出信号に基づいて、下死点位置のずれを自動的に補正すべく制御回路によって調整用サーボ電動モータＭ２の作動を制御することが望ましい。

前記したところでは、第３の枢軸４０を第１の枢軸３４と別個に設けた例を示したが、第３の枢軸４０を不要とし、一対の揺動アーム４２の他端を第１の枢軸３４に連結することができる。この場合、第４の枢軸４４は第１及び第２の枢軸３４及び３８を結ぶ仮想線から外れた位置に配置される。

また、第１の枢軸３４と第２の枢軸３８の配置関係を適宜変更することができる。しかしながら、前記したように、第１の枢軸３４がクランク軸１８よりも上方に位置し、第２の枢軸３８がクランク軸１８よりも下方に位置するように、両枢軸３４、３８を配置することにより、クランク軸１８から第１の枢軸３４を見たコネクション部材３２の膨張による伸長方向は、クランク軸１８から第２の枢軸３８を見たリンク部材３６の膨張による伸長方向と逆になる。

そのため、前記コネクション部材の熱膨張が前記リンク部材の熱膨張による下死点位置のずれを打ち消す方向に作用することから、熱膨張による下死点位置のずれを抑制することができるので、図示の配置例が望ましい。

位置決め機構１４として、シリンダ装置のような駆動源を利用した位置決め機構を適宜採用することができる。また、一対の揺動アーム４２の前記一端を第１の枢軸３４の連結することにより、第３の枢軸４０を不要とすることができる。

前記した下死点位置の調整に伴って、スライド２２の工程曲線及びスライド２２のストローク長も変化する。したがって、工程曲線及びスライド２２のストローク長の変更のために、位置決め機構１４を作動させることができる。

本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲内で、例えば各枢軸の配置を種々に変更することができる。

１０プレス機
１２フレーム
１４位置決め機構
１８クランク軸
１８ａ主軸部
１８ｂ偏心軸部
２２スライド
３２コネクション部材
３４第１の枢軸
３６リンク部材
３６ａリンク部材の開口
３８第２の枢軸
４０第３の枢軸
４２揺動アーム
４４第４の枢軸
４６軸部材
４６ａ雄ねじ部
４８ウオームホイール
５０ウオーム

Claims

フレームと、該フレームに回転可能に支持される主軸部及び該主軸部に偏心する偏心軸部を有するクランク軸と、前記偏心軸部に回転可能に結合されたコネクション部材と、前記クランク軸の回転を許すように該クランク軸を受け入れ、前記クランク軸と平行に配置される第１の枢軸を介して前記コネクション部材に連結されたリンク部材と、上下方向へ移動可能に案内され、また金型が保持されるスライドであって前記第１の枢軸から間隔をおきかつ該第１の枢軸と平行に配置される第２の枢軸を介して前記リンク部材に連結されるスライドと、前記第１の枢軸と平行に配置される第３の枢軸を介して前記コネクション部材に連結された揺動アームと、前記第１の枢軸と平行に配置され、前記第３の枢軸から間隔をおいて前記揺動アームに結合される第４の枢軸と、該第４の枢軸を変位可能に位置決める位置決め機構とを含むプレス機。
前記第１の枢軸は前記クランク軸よりも上方に位置し、前記第２の枢軸は前記クランク軸よりも下方に位置する、請求項１に記載のプレス機。
前記コネクション部材は、前記第１及び第２の枢軸間に、前記クランク軸の前記主軸部の回りの回転に伴う前記偏心軸部の偏心運動を許す開口を有し、該開口内に前記偏心軸部が受け入れられている、請求項１に記載のプレス機。
前記第１の枢軸は前記開口の上方で前記リンク部材に結合され、前記第２の枢軸は前記開口の下方で前記リンク部材に結合されている、請求項３に記載のプレス機。
前記位置決め機構は、前記フレームの外方からその内方へ突出して配置される軸部材であって前記フレームに関して軸線方向に移動可能な軸部材を含み、該軸部材の前記フレーム内への突出端に前記第４の枢軸が支持されており、前記軸部材は、その軸線方向へ移動可能であり、前記フレームに関して移動可能に位置決められる、請求項１に記載のプレス機。
前記軸部材の前記フレームの外方に部分する部分に雄ねじ溝が形成され、前記位置決め機構は、さらに、前記軸部の前記雄ねじ溝に螺合する内ねじ溝及び外歯を有し前記フレームに定位置で回転可能に支持されたウオームホイールと、該ウオームホイールの前記外歯に噛合するウオームと、該ウオームを介して前記ウオームホイールを回転させることにより、前記軸部材の軸線方向位置を調整すべく前記ウオームを回転させる駆動装置とを備える、請求項５に記載のプレス機。