JP5462029B2 - プレス機 - Google Patents

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、前記偏心軸部に回動可能に連結されたコネクション部材と、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一端が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の他端に連結されるスライドと、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の枢軸を前記クランク軸よりも下方に配置することが望ましい。また、前記第１の枢軸を前記第３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の枢軸は、前記第１の枢軸及び前記偏心軸部を結ぶ仮想線から外れた位置に配置される。

前記第１の枢軸の中心線、前記偏心軸部の中心線及び前記第３の枢軸の中心線を結ぶ仮想線は、前記第１の枢軸の中心線及び前記偏心軸部の中心線を結ぶ辺と該偏心軸部の中心線及び前記第３の枢軸の中心線を結ぶ辺とで直角が形成される直角三角形を描くように、配置することができる。

前記コネクション部材は、前記偏心軸部を回転可能に受け入れる開口が設けられた中央部分と、該中央部分から下方に張り出す第１の張出部と、前記中央部分から前記第１の張出方向と直角な横方向へ張り出す第２の張出部とを備える板状部材で構成することができる。この場合、前記第１の張出部及び第２の張出部に前記第１の枢軸及び前記第３の枢軸をそれぞれ設けることができる。

前記コネクション部材に前記した開口を形成する場合、前記開口の下方で前記第１の枢軸を前記リンク部材に配置し、前記開口の側方で前記第３の枢軸を前記リンク部材に配置することができる。

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、偏心軸部１８ｂを回転可能に受け入れる開口３２ａが設けられた中央部分３２−１と、該中央部から図２（ａ）で見て下方に張り出す第１の張出部分３２−２と、中央部分３２−１から第１の張出部分３２−２の張出方向と直角な横方向へ張り出す第２の張出部分３２−３とを備える。第１の張出部分３２−２に第１の枢軸３４が支持されており、第２の張出部分３２−３に第１の枢軸３４に平行な後述する第３の枢軸４０が支持されている。

リンク部材３６は、図１に示すように、対をなして設けられている。一対のリンク部材３６は、その上端間にコネクション部材３２の第１の張出部分３２−２を介在させ、下端間に連結ロッド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、その上端で第１の枢軸３４を介してコネクション部材３２に連結されており、またその下段で第２の枢軸３８を介して連結ロッド２４に連結されている。これにより、コネクション部材３２は、リンク部材３６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）に示されているように、第１の枢軸３４はクランク軸１８の下方に位置し、第１の枢軸３４の下方に第２の枢軸３８が位置する。また、第１の枢軸３４の中心線、偏心軸部１８ｂの中心線Ｏ２及び第３の枢軸４０の中心線を結ぶ仮想線は、第１の枢軸３４の中心線及び偏心軸部１８ｂの中心線Ｏ２を結ぶ辺と、該偏心軸部の中心線Ｏ２及び第３の枢軸４０の中心線を結ぶ辺とで直角が形成される直角三角形を描く。

また、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、両中心線Ｏ１及びＯ２、中央部分３２−１から第１の張出部分３２−２に伸びる中心軸線（中心線Ｏ２と第１の枢軸３４の中心を結ぶ線）、リンク部材３６の中心軸線（第１の枢軸３４の中心と第２の枢軸３８の中心を結ぶ線）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上にあることから、この垂直中心線Ｌ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、図２（ａ）に示すように、垂直中心線Ｌ上に第１の枢軸３４及び第２の枢軸３８が整列するとき、第３の枢軸４０は、偏心軸部１８ｂの中心線Ｏ２と同一高さ位置になるように設定されている。

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。また、第３の枢軸４０は、垂直中心線Ｌ上に第１の枢軸３４及び第２の枢軸３８が整列するとき、主軸部１８ａの中心線Ｏ１とほぼ同一高さ位置にある。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の回りに反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の高さ位置が上昇すると、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分が上昇する。

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、これによってスライド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。

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
３２−１ コネクション部材の中央部分
３２−２ コネクション部材の第１の張出部分
３２−３ コネクション部材の第２の張出部分
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 (7)

1. 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連結されたコネクション部材と、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一端が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の他端に連結されるスライドと、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。
2. 前記リンク部材は、前記クランク軸よりも下方で前記第１の枢軸を介して前記コネクション部材に連結されている、請求項１に記載のプレス機。
3. 前記第３の枢軸は、前記第１の枢軸及び前記偏心軸部の中心を結ぶ仮想線よりよりも外れた位置で前記コネクション部材に設けられている、請求項１に記載のプレス機。
4. 前記第１の枢軸の中心線、前記偏心軸部の中心線及び前記第３の枢軸の中心線を結ぶ仮想線は、前記第１の枢軸の中心線及び前記偏心軸部の中心線を結ぶ辺と該偏心軸部の中心線及び前記第３の枢軸の中心線を結ぶ辺とで直角が形成される直角三角形を描く、請求項１に記載のプレス機。
5. 前記コネクション部材は、前記偏心軸部を回動可能に受け入れる開口が設けられた中央部分と、該中央部分から下方に張り出す第１の張出部分と、前記中央部分から前記第１の張出方向と直角な横方向へ張り出す第２の張出部分とを備え、前記第１の張出部分及び第２の張出部分に前記第１の枢軸及び前記第３の枢軸がそれぞれ設けられている、請求項１に記載のプレス機。
6. 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。
7. 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６に記載のプレス機。

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