JP5503962B2 - プレス機械 - Google Patents

Description

本発明は、プレス機械に関する。

従来のプレス機械として、スライドを上下動させるためのスライド駆動機構を該スライド内に設けたものが知られている（例えば、特許文献１）。このスライド駆動機構は、メインシャフトの偏心部分が摺動自在に挿通されたスライダブロックを備えており、メインシャフトの回転によるスライドの水平方向の変位をスライダブロックの揺動により吸収することで、スライドを上下方向にのみ駆動するように構成されている。

このようなプレス機械は、上記のスライド駆動機構がスライド内に収容されているため、スライド上方のクラウン内にスライド駆動機構を備えたプレス機械に比して全高を小さくでき、例えば天井高さに制限のある工場建屋でも容易に設置可能であり、また、プレス能力が小さな機種に好適である。

特開昭５５−４８５００号公報

しかしながら、特許文献１に記載のプレス機械においては、プレス加工中にスライダブロックが左右に振れるため、スライドの下面に取り付けられる上金型が左右に振れたり、傾いたりして上下の金型のかみ合わせが悪化し、金型の寿命が短くなるという問題がある。特に、打抜き加工の際生じるブレークスルー現象（ワークが破断した瞬間スライドへの反力が一気に抜ける現象）時に上金型が顕著に左右に振れたり、傾いたりする。従って、そのような上金型の傾きを極力抑制し、金型の寿命を延ばすことが望まれている。

特許文献１には、スライダブロックが矩形のもの（第４図）、上に向かって凸状の扇形のもの（第５図Ａ）、下に向かって凸状の扇形のもの（第５図Ｂ）というように、スライダブロックの形状のバリエーションが示されているが、スライドや上金型の揺れや傾きについての記載も、それを防止する技術も示されていない。

本発明の目的は、スライダブロックを備えたプレス機械において、スライド下部側の振れを確実に抑制できるプレス機械を提供することにある。

本発明のプレス機械は、左右側方に立設された一対の金属プレートを有するフレームと、前記フレームに支持され、駆動源の回転動力によって回転駆動されるメインシャフトと、前記メインシャフトの回転がスライド駆動機構を介して伝達されて上下に動くスライドとを備え、前記フレームの対向し合う左右の内壁面には、上下方向に沿ったスライドギブが設けられ、前記スライドには、前記スライドギブに対して左右方向の所定の隙間を介して嵌め込まれるガイドが設けられたプレス機械であって、前記スライド駆動機構は、前記メインシャフトの偏心部が摺動自在に挿通される挿通孔を有するスライダブロックと、前記スライドに設けられて前記スライダブロックが摺動自在に収容される収容部とを備え、前記スライダブロックおよび収容部は、上方に向かって凸状とされた扇形であるとともに、曲率中心が同一とされた上側円弧面および下側円弧面をそれぞれ備え、前記曲率中心の上下方向の位置は、スライドの下面と、該スライドの下面から下方へダイハイトの半分の距離下がった位置との間に設定されていることを特徴とする。
ここで、「ダイハイト」とは、スライドモーションの下死点におけるボルスタの上面からスライドの下面までの距離をいう。つまり、下型と上型を合せた高さのことである。

本発明によれば、スライド駆動用機構の一部として形成される円弧面の曲率中心の位置をスライドの下部側で、特にスライドの下面と、スライドの下面から下方へダイハイトの半分の距離下がった位置との間に設定している。このため、例えばプレス加工中にブレークスルー現象が生じた場合には、スライドの下面に取り付けられる上金型側での振れを抑制でき、上下の金型でのかみ合わせを良好にできて、金型寿命を延ばすことができる。

本発明の第１実施形態に係るプレス機械を示す正面図。 本発明の第１実施形態に係るプレス機械を示す断面図。 ギブ部分の平面視した詳細図。 プレス機械の要部の動きを説明するための拡大図。 スライダブロックの動きを説明するための詳細図。 スライダブロックの動きを説明するための別の詳細図。 本発明の第２実施形態に係るプレス機械を示す正面図。

〔第１実施形態〕
以下には、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
図１および図２において、プレス機械１は、図１中の左右側方に立設された一対の金属プレートからなるフレーム２と、フレーム２の下部側に跨設された前後の金属プレートからなる箱状のベッド３と、フレーム２の上部側に跨設された前後の金属プレートからなるシャフト支持部２１と、シャフト支持部２１にブッシュ２２を介して挿通されたメインシャフト４と、メインシャフト４の回転によって駆動されるスライド５と、ベッド３の上部に配置されたボルスタ６とを備え、メインシャフト４の回転がスライド駆動機構７を介してスライド５に伝達される。

フレーム２の上部側において、対向し合う左右の内壁面には、上下方向に沿った所定長さのスライドギブ８が設けられている。スライドギブ８は、図３にも示すように、中央に向けて開口した断面コ字形とされ、この開口部分にスライド５のガイド５０が嵌め込まれ、スライドギブ８に案内支持されている。

ここで、図３および図４に拡大して示すように、ガイド５０とこれに対向したスライドギブ８の案内面８０との間には、左右方向に僅かな隙間δ（図３、図４では、見易くするために隙間幅を誇張して大きく描いてある）が形成されており、スライド５に偏心荷重が作用した場合でも、スライド５が隙間δ分だけ傾くのを許容し、スライド５の上下動作時の摺動抵抗を小さくしてスムーズな動きを実現させている。

スライド５の左右両側には、空気圧シリンダを有するバランサ９が設けられ、これら一対のバランサ９によりスライド５が吊設されている。スライド５の下面５１には図示しない上金型が取り付けられ、ボルスタ６の上面６１には図示しない下金型が取り付けられる。スライド５を上下動作させ、板金等のワークを上下の金型の間に挟み込むことにより、該ワークにプレス加工を施している。なお、バランサ９は、スライド５と上金型を合わせた重量と釣り合う力でスライド５を引き上げることで、スライド５の上下動作をスムーズに行えるようにしている。

また、図２において、フレーム２の背面側には、メインシャフト４を回転駆動する電動モータや油圧モータ等の駆動源２３（本実施形態では、電動サーボモータが採用されている）が設けられ、フレーム２の側面には、駆動源を制御するためのコントローラなどが設けられる。ただし、そのような駆動源やコントローラとしては、同クラスのプレス能力を有した一般的なプレス機械に用いられるものと略同じであり、既知であるため、ここでのそれらの図示および説明については省略する。駆動源２３の駆動力は、カップリング２４を介して減速機２５に伝達され、さらに、一対のベベルギヤが収容されたギヤボックス２６を介して９０°方向転換され、メインシャフト４に伝達される。

続いて、図１ないし図４を参照し、スライド５を駆動するスライド駆動機構７について詳説する。
スライド駆動機構７は、挿通孔１１を有するスライダブロック１０と、スライド５に設けられてスライダブロック１０を摺動自在に収容する収容部５２とを備えている。挿通孔１１には、メインシャフト４の偏心部４０が摺動自在に挿通されている。前記スライド５の左右方向（図１の左右方向）の中心に前記メインシャフト４および前記挿通孔１１が配置されている。

スライダブロック１０および収容部５２は、正面視において扇形とされている。収容部５２の上下の円弧面５３，５４とスライダブロック１０の上下の円弧面１３，１４はそれぞれ互いに摺接し、メインシャフト４の回転によりスライダブロック１０が上下しながら左右に揺動する。

この際、各円弧面１３，１４，５３，５４は、上方に向かって凸状となるように形成されており、それぞれの曲率中心Ｏｓがスライド５の下部側に設定されている。より詳細には、各円弧面１３，１４，５３，５４は、共通の曲率中心Ｏｓを有しているのであり、上側円弧面１３，５３の曲率半径はＲ１とされ、下側円弧面１４，５４の曲率半径はＲ２である。

図４において、曲率中心Ｏｓの左右方向（メインシャフト４の軸方向に対して直交する水平な方向）の位置は、メインシャフト４の回転中心Ｏｍの直下に設定され、上下方向の位置は、スライド５の下面５１に設定されている。

このようなスライド駆動機構７では、曲率中心Ｏｓから偏心部４０の中心Ｏｈまでの距離Ｌが小さいほど、スライド５が上死点から緩やかに下降し、下死点に近づくと下降速度が急に上がる。そして下死点通過後は上昇速度を急に早め、上死点に近づくと上昇速度が緩やかになる。つまり、下死点近傍に達してから下死点を通過し、上昇に転じるまでのプレス角度範囲が狭くなる。このように、スライド５の下死点近傍にとどまっている時間が短いプレス機械１は、ファインブランキング加工や熱間鍛造に好適とされ、また、サイクルタイムの短縮が求められるトランスファプレスへの応用も可能である。

反対に、距離Ｌが大きいほど、スライド５のモーションとしては、サインカーブに近づく。このようなプレス機械１は、加工に必要な回転トルクも小さくなるから、駆動源での発生トルクに余裕ができて高荷重に対応させることができ、絞り加工、コイニング、板鍛造、その他の高精度成形に好適である。

次いで、スライド５の動きについて説明する。
図１、図２および図４では、スライド５が下死点に位置している状態が示されているが、プレス加工前は当然に、スライド５は上死点に位置しているため、図５（Ａ）に示すように、実際には上死点に位置している状態からメインシャフト４を矢印ＣＣＷ方向に回転させ、プレス加工を開始することになる。スライド５が上死点にある状態からメインシャフト４を回転させると、この回転に伴ってスライダブロック１０が矢印Ａ方向に揺動し始め、これと同時にスライド５が下降を開始する。

メインシャフト４が９０°に達した後であって（図５（Ｂ））、メインシャフト４の回転角度が１８０°に達するまでは（図５（Ｂ）〜（Ｃ））、今度はスライダブロック１０が矢印Ｂ方向に揺動し、スライド５は下降し続ける。回転角度が１８０°に達した時点でスライダブロック１０はもとの位置に戻り、スライド５は下死点に達する（図５（Ｃ））。この位置が図１、図２に示されている。

スライド５が下死点に達した状態からさらに、メインシャフト４を連続的に矢印ＣＣＷ方向に回転させると、この回転に伴ってスライダブロック１０がもとの位置を通り越して引き続き矢印Ｂ方向に揺動し続け、これと同時にスライド５が上昇に転じる。メインシャフト４が２７０°（図５（Ｄ））に達した後であって、回転角度が３６０°（０°）に達するまでは（図５（Ｄ）〜（Ａ））、スライダブロック１０が矢印Ａ方向に揺動して戻り、スライド５は上昇し続ける。回転角度が３６０°に達した時点でスライダブロック１０はもとの位置に戻り、スライド５は上死点に戻る（図５（Ａ））。

ところで、スライド５の下死点近傍では、スライダブロック１０の揺動速度は速い。これは、下死点近傍で偏心部４０にかかる力Ｆの水平方向の分力Ｆｈが、鉛直方向の分力Ｆｖに対して極めて大きくなるからである（図６）。
スライド５に作用する反力が大きい下死点近傍でブレークスルー現象が生じた場合、曲率中心Ｏｓがスライド５の下面に設定されている本実施形態では、スライド５が曲率中心Ｏｓ周りに振れることから、曲率中心Ｏｓから遠いスライド５の上部側において、ガイド５０とスライドギブ８の案内面８０との隙間δが詰まる（図２中の実線参照）。

しかし、本実施形態では、曲率中心Ｏｓの上下方向の位置がスライド５の下面５１に設定されているため、スライド５の下面位置での振れが殆ど発生せず、極めて小さく抑えられる。従って、スライド５の下面５１に取り付けられる上金型の振れを小さくでき、上下の金型のかみ合いを良好にできて金型寿命を延ばすことができる。

スライダブロック１０および収容部５２の上側円弧面１３，５３および下側円弧面１４，５４の曲率半径Ｒ１，Ｒ２を小さくするほど、下死点近傍にとどまっている時間がより短いスライドモーションを得ることができる。しかし、短すぎるとスライドの揺れがより大きくなる。金型が取り付くスライド５の下面５１の揺れを抑制するには、上側円弧面１３，５３および下側円弧面１４，５４の曲率中心Ｏｓの上下方向の位置は、スライド５の下面５１に持ってくるとよい。

また、本実施形態では、スライダブロック１０および収容部５２は、上方に向かって凸状とされた扇形であることから、偏心荷重がかかっても、スライダブロック１０にスライド中心に戻ろうとする力が働き、求心性がよいという効果もある。

〔第２実施形態〕
図７には、本発明の第２実施形態に係るプレス機械１が示されている。図７において、第１実施形態で説明した同一の構成については、第１実施形態と同じ符号を付してそれらの説明を省略する。

本実施形態では、円弧面１３，１４，５３，５４の曲率中心Ｏｓの上下方向の位置が、スライド５の下面５１から下方へダイハイトＨの半分の距離（Ｈ／２）下がった位置に設定されている。ここで、「ダイハイト」とは、スライドモーションの下死点におけるボルスタ６の上面６１からスライド５の下面５１までの距離をいう。つまり、下型３１と上型３２を合せた高さのことである。

上下の金型３１，３２の互いの分割位置は、金型３１，３２の設計仕様により様々であるが、おおよそ、スライドモーションの下死点における、ボルスタ６の上面６１からスライド５の下面５１までの距離の半分の位置近傍である場合が多い。このため、下型３１と上型３２を合せた高さであるダイハイトＨの半分は、上型３２の高さと想定できる。本実施形態のような位置に曲率中心Ｏｓが設定されることで、ブレークスルー現象が生じた場合には、上下の金型３１，３２の分割位置近傍での振れが最も小さく、殆ど振れが生じない。従って、上下の金型３１，３２のかみ合いをより良好にでき、やはり金型寿命をのばすことができる。また、求心性に関しても、第１実施形態と同様な効果を得ることができる。なお、図７中の符号Ｗは、板金等のワークである。

スライダブロック１０および収容部５２の上側円弧面１３，５３および下側円弧面１４，５４の曲率半径Ｒ１，Ｒ２を大きくするほど、よりサインカーブに近いスライドモーションを得ることができる。しかし、長すぎると、上下の金型３１，３２の分割位置近傍での振れがより大きくなる。上型が取り付くスライド５の分割位置近傍の揺れを抑制するには、上側円弧面１３，５３および下側円弧面１４，５４の曲率中心Ｏｓの上下方向の位置は、スライド５の下面５１から下方へダイハイトＨの半分の距離下がった位置に持ってくるとよい。

なお、本発明は、以上に説明した各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形例は含まれる。
例えば、前記第１実施形態では、円弧面１３，１４，５３，５４の曲率中心Ｏｓの上下方向の位置がスライド５の下面５１に設定され、第２実施形態では、スライド５の下面５１から下方へダイハイトＨの半分の距離下がった位置設定されていたが、本発明では、スライド５の下面５１と、スライド５の下面５１から下方へダイハイトＨの半分の距離下がった位置との間の任意の位置に曲率中心Ｏｓを設定すればよい。そうすることで、ブレークスルー現象が生じた場合でも、スライド５の下面５１に取り付けられた上金型の振れを十分に抑制でき、下金型との噛み合わせを良好にできて、金型寿命を延ばすことができる。

また、各実施形態には金型の高さに合わせてスライドの位置を調整するスライド位置調整装置は付属していない。スライド位置調整装置が付属したプレス機械の場合、「ダイハイト」の定義は、通常「スライドモーションの下死点において、スライド高さを最も高く調整した場合の、ボルスタの上面からスライドの下面までの距離」とされている。つまり、下型と上型を合せた高さの最大許容値である。従って、前記第２実施形態でダイハイトＨの半分の距離とは上型の最大高さのことになる。

本発明は、板金の成形加工用から板鍛造、熱間鍛造の分野で用いられるプレス機械に利用できる。

１…プレス機械、４…メインシャフト、５…スライド、７…スライド駆動機構、８…スライドギブ、１０…スライダブロック、１３，５３…上側円弧面、１４，５４…下側円弧面、４０…偏心部、５１…下面、５２…収容部、Ｈ…ダイハイト、Ｏｓ…曲率中心。

Claims (1)

1. 左右側方に立設された一対の金属プレートを有するフレームと、
   前記フレームに支持され、駆動源の回転動力によって回転駆動されるメインシャフトと、
   前記メインシャフトの回転がスライド駆動機構を介して伝達されて上下に動くスライドとを備え、
   前記フレームの対向し合う左右の内壁面には、上下方向に沿ったスライドギブが設けられ、
   前記スライドには、前記スライドギブに対して左右方向の所定の隙間を介して嵌め込まれるガイドが設けられたプレス機械であって、
   前記スライド駆動機構は、
   前記メインシャフトの偏心部が摺動自在に挿通される挿通孔を有するスライダブロックと、
   前記スライドに設けられて前記スライダブロックが摺動自在に収容される収容部とを備え、
   前記スライダブロックおよび収容部は、上方に向かって凸状とされた扇形であるとともに、曲率中心が同一とされた上側円弧面および下側円弧面をそれぞれ備え、
   前記曲率中心の上下方向の位置は、スライドの下面と、該スライドの下面から下方へダイハイトの半分の距離下がった位置との間に設定されている
   ことを特徴とするプレス機械。

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