JP6144135B2 - 形材用牽引装置 - Google Patents

Description

本発明は、押出用ダイスを通過し押し出し成形されたアルミニウム等の長尺材である形材を牽引するための形材用牽引装置に関する。

従来、特許文献１に開示されているように、形材の端部を把持するプラージョーと、プラージョーを上端部で支持するプラー本体と、プラー本体の下側部分を牽引方向に案内するレールと、プラー本体をチェーン駆動により牽引方向に移動させる牽引駆動源とを備えた押出材用牽引装置があった。この押出材用牽引装置には、所定の流体シリンダと検出手段とが設けられ、プラー本体の走行抵抗の変動や大小、形材にかかる張力の如何にかかわらず、形材に常に一定の張力を掛けてこれを牽引できるように、牽引速度が自動制御されるものである。

また、押し出し機から押し出された形材の先端部を保持する構造として、特許文献２に開示されている押出用プラー装置があった。この装置は、アームの先端部に、形材の端部下面を受けるジョーが取り付けられると共に、該ジョーが受けた形材の端部をジョーとの協働によりチャックする爪を備え、アームは、後端部が枢支され、該枢支部を中心に上下方向に揺動し、ジョーの受け面の高さを調節することができるものである。この押出用プラー装置は、押出用ダイスの押出中心高さと、ジョーと爪でチャックされた形材の中心高さとを一致させる調節を行うことで、形材先端部の折れ曲がりが防止され、押出後の後面設備における形材の搬送やストレッチなどにおけるトラブルの発生を防止することができ、形材の断面形状を安定化することができる。

その他、形材を牽引する牽引装置の構造として、特許文献３に開示されているように、押出装置から押し出される形材の先端部をチャックして、押出方向前方に設けられたラックアンドピニンオン機構により、形材を牽引する装置もある。この牽引装置は、ラックアンドピニオン機構が、押し出される形材の中心方向前方に位置した簡易なものであり、形材をその長手方向の中心で牽引している。

特開平４−１１１９１９号公報 特開平７−８０５４１号公報 特開２００６−２８９４７０号公報

特許文献１の押出材用牽引装置の場合、形材を牽引するとき、プラー本体の上側部分に取り付けられたプラージョーには、押出機側に張力が掛かる。一方、プラー本体は、その下側部分に設けられたレールに沿って、プラー本体の下側部分に取り付けられたチェーンにより牽引方向に引っ張られる。従って、プラー本体には、牽引方向の前後に傾けるモーメントが作用する。これによって、プラー本体の下側部分のみに設けられた車輪には大きな走行抵抗が生じ、負荷の変動も生じ易く走行が不安定になり、大きな駆動力を要するものであった。さらに、プラー本体の牽引を、チェーンを介してモータ等の駆動源により行っているので、駆動機構が複雑化しエネルギーの損失も大きいものであり、細かい駆動制御を行うことができないものであった。そのため、所定の流体シリンダや検出手段を付設する等して、複雑な張力制御を行う必要があり、装置全体の構造も複雑なものとなっていた。また、形材を牽引した後に、次の牽引のためにプラー本体がレール上を戻る速度も、迅速性に欠け、生産効率の向上の妨げとなっていた。

特許文献２の押出用プラー装置は、形材の先端部のチャック部分の構造を開示するもので、牽引駆動装置については開示していない。さらに、ジョーの受け面の高さは、アームの揺動により変更するので、受け面の傾きが変化し、形材の端部を保持する面が牽引方向である水平方向に一致せず、ジョーと爪による把持強度も不安定になりやすいという問題があった。

特許文献３に開示された牽引装置のラックアンドピニオン機構の場合、形材の押出方向の中心にラックアンドピニオン機構を設けたものであり、大きな牽引力を必要とする形材の場合、牽引装置も大型となるため、牽引のための駆動機構を形材の中心に配置する構成を取ることが難しいという問題があった。

本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、形材を安定に水平方向に牽引することができ、牽引速度や張力を良好に制御でき、生産性の向上にも寄与する形材用牽引装置を提供することを目的とする。

本発明は、押出用ダイスを通過した形材を牽引するための形材用牽引装置であって、前記形材の端部を把持する把持部と、前記把持部を支持して前記形材の牽引方向に移動する本体部と、前記本体部の上側部分を前記牽引方向に案内する上側ガイドレールと、前記本体部の下側部分を前記牽引方向に案内する下側ガイドレールとを備え、前記把持部は、前記上側ガイドレールと前記下側ガイドレールの間の高さに位置して、前記本体部に支持されている形材用牽引装置である。

前記本体部には、上側ガイドレールの表面を前記牽引方向に転がる上側車輪と、下側ガイドレールの表面を前記牽引方向に転がる下側車輪と、前記本体部を前記上側及び下側ガイドレールに沿って駆動する駆動機構とを備え、前記駆動機構の駆動源は前記本体部に設けられたサーボモータであり、前記形材の牽引速度が、前記サーボモータによって制御される構成であるものである。この場合、前記上側車輪及び前記下側車輪は、それぞれ、前記本体部の前後方向に離れた位置に一対に設けられていることが好ましい。さらに、前記駆動機構は、前記サーボモータによって回転駆動されるピニオンと、前記下側ガイドレールに沿って設けられ、表面に前記ピニオンと噛み合う歯が形成されたラックとを有し、前記ピニオンの回転軸は、前後方向に一対に設けられた前記下側車輪の間の位置に設けられた構成にすることが好ましい。また、前記把持部は、位置調節機構を介して前記本体部に支持され、前記位置調節機構により前記本体部に対する高さ位置を調節可能に設けられている。

前記把持部には、前記形材の端部の下面を保持する下側ジョーと、前記下側ジョーの上方に配された上側ジョーとが設けられ、前記上側及び下側ジョーの間に前記形材の端部を挟むことによって前記形材を把持する構成にすることができる。この場合、前記把持部には、前記上側及び下側ジョーによる前記形材の把持を解除するとき、前記形材を上方から下方または下方から上方に向けて押圧する引き離し機構が設けられていることが好ましい。

本発明の形材用牽引装置によれば、本体部の上側部分が上側ガイドレールに案内され、下側部分が下側ガイドレールに案内されるので、本体部が移動して形材を牽引する際、本体部に掛かるモーメントを上下のガイドレールで受けて走行を安定化し、大きな牽引力が掛かっても走行抵抗が少ないものである。従って、所定の牽引速度や張力を維持する制御が容易である。また、駆動を本体部に設けたサーボモータにより行っているので、きめ細かな制御が可能であるとともに、牽引時の迅速な加速及び牽引後の迅速な戻りを可能とし、生産効率の向上に貢献する。

また、所定の位置調節機構を設けることにより、把持部の水平性を維持したままで把持部の高さを調節できるので、形材の端部を水平に把持し、正確に水平方向に牽引することができる。

本発明の形材用牽引装置の一実施形態を示す斜視図である。 この実施形態の形材用牽引装置の背面図である。 この実施形態の形材用牽引装置の右側面図である。 この実施形態の形材用牽引装置が有する把持部を示す正面図である。 図４の把持部の上側及び下側ジョーの部分を示す斜視図（ａ）、右側面図（ｂ）である。

以下、本発明の形材用牽引装置の一実施形態について、図面に基づいて説明する。この実施形態の形材用牽引装置１０は、図１〜図３に示すように、押出用ダイスを通過した形材Ｗの端部Ｗａを把持する把持部１２、把持部１２を支持して形材Ｗの牽引方向に移動する本体部１４、本体部１４の上側部分を牽引方向に案内する上側ガイドレール１６、及び本体部１４の下側部分を牽引方向に案内する下側ガイドレール１８を備えている。以下、水平面に対する鉛直方向を上方向または下方向とし、水平方向であって形材Ｗの牽引方向を前方向または後方向、上下方向及び前後方向に直交する方向を左方向または右方向とする。上下方向は高さ方向でもある。

把持部１２は、図３他に示すように、形材Ｗの端部Ｗａを把持するヘッド部分２０と、ヘッド部分１２を支持するフレーム体２２とで構成されている。把持部１２による形材（Ｗ）の把持を行う上下方向での位置は、安定な牽引を行うために、上側ガイドレール１６と下側ガイドレール１８との間に位置する。ここで、形材Ｗは、１本のみを牽引する場合の他、複数本を把持して牽引する場合もあり、形材Ｗの形状や大きさにより設定される押出用ダイスの形状により、牽引する形材Ｗの本数が決まる。

フレーム体２２は、牽引方向に略水平に配された主フレーム２２ａを有し、主フレーム２２ａの先端部にヘッド部分２０が取り付けられている。主フレーム２２ａの中央部は、図１、図４他に示すように、所定長さの横フレーム２２ｂを介して縦板２４ａに取り付けられ、主フレーム２２ａの基端部も同様に、横フレーム２２ｃを介して別の縦板２４ａに取り付けられている。２つの縦板２４ａのほぼ中間の位置に縦板２４ｂが配され、縦板２４ｂと両側の各縦板２４ａとが取付用フレーム２２ｅで連結されている。縦板２４ａは、後述する本体部１４の可動部材２６ｂに取り付けられ、縦板２４ｂは、後述する本体部１４のボールネジ装置２７に取り付けられる。主フレーム２２ａ、横フレーム２２ｂ，２２ｃ、２つの取付用フレーム２２ｅ、縦板２４ａ，２４ｂは、各部が複数の補強用フレーム２２ｄによってトラス状に連結され、強固なフレーム体２２を構成している。

ヘッド部２０には、形材Ｗの端部Ｗａの下面を保持する下側ジョー２８が設けられている。下側ジョー２８は、図５に示すように、左右に開閉する一対のＬ字状部材で構成され、閉じた状態で、内側の底面２８ａに形材Ｗの端部Ｗａの下面が当接する。下側ジョー２８の開閉動作は、フレーム体２２に取り付けられた電動シリンダ等の第一駆動装置３０によって駆動され、第一ロッド３２を介して歯車３４を回転させることによって行われる。

下側ジョー２８の底面２８ａの上方には、複数のノコギリ歯状の板部材を平行に並べ、下向きに広い凹凸面を形成した上側ジョー３６が設けられている。上側ジョー３６の基端部は、主フレーム２２ａの先端部に設けられた軸部３３に回動自在に軸支されている。上側ジョー３６の回動は、フレーム体２２に取り付けられた電動シリンダ等の第二駆動装置３８によって駆動され、第二ロッド４０を介してレバー４２を変位させることによって行われる。

さらに、軸部３３の下面側の位置に、上側ジョー３６の幅方向に配された棒状の押圧部材４４ａが設けられている。押圧部材４４ａは、両端部が一対の支持部材４４ｂの先端部に支持され、支持部材４４ｂの基端部が軸部３３に回動自在に軸支されている。押圧部材４４ａ及び支持部材４４ｂは、上側ジョー３６と同様に、第二駆動装置３８によって駆動され、形材Ｗを取り外す際の引き離し機構４４として働く。具体的には、上側及び下側ジョー３６，２８による形材Ｗの把持を解除するとき、押圧部材４４ａが形材Ｗを上方から下方に押圧し、上側ジョー３６の歯に食い込んだ形材Ｗを上側ジョー３６から引き離す動作を行う。

上側ガイドレール１６と下側ガイドレール１８は、ほぼ断面の輪郭が正方形の長いレールであり、形材Ｗの牽引方向に敷設されている。なお、図示しないが、引き離し機構４４による押圧が下方から上方に向けて行うものであってもよい。

本体部１４は、図２、図３に示すように、上側部分が上側ガイドレール１６に案内され、下側部分が下側ガイドレール１８に案内されて移動する。本体部１４の上側部分の側部に、ボールネジ装置２７が垂直に立設されている。ボールネジ装置２７を挟んで牽引方向の前後の２箇所には、ガイド用フレーム２６ａが垂直に立設され、各ガイド用フレーム２６ａの側面に、上下方向にスライドする可動部材２６ｂが取り付けられている。上記の把持部１２は、縦板２４ｂがボールネジ装置２７のナットに固定され、２つの縦板２４ａが可動部材２６ｂに固定されて、本体部１４に支持される。ボールネジ装置２７のネジ軸の回転は、ボールネジ装置２７の上端部に取り付けたサーボモータ４６によって駆動され、ナットの上下方向の位置を制御することによって、把持部１２の高さを調節することができる。すなわち、ボールネジ装置２７、ガイド用フレーム２６ａ、可動部材２６ｂが、把持部１２の位置調節機構４８として構成されている。この位置調節機構４８により、把持部１２は上下方向に平行に移動し、把持部１２の姿勢は、調節前と調節後で同じ姿勢のままの状態で高さ調節が可能である。

本体部１４の上側部分には、上側ガイドレール１６の下面を牽引方向に転がる前後２つの縦車輪５０と、上側ガイドレール１６の一方の側面であって、把持部１２が設けられた側とは反対の側面に接して、牽引方向に転がる前後２つの横車輪５２が設けられている。

本体部１４の下側部分にも、下側ガイドレール１８の上面を牽引方向に転がる前後２つの縦車輪５４と、下側ガイドレール１８の一方の側面であって把持部１２が設けられた側とは反対の側面に接して、牽引方向に転がる前後２つの横車輪５６と、下側ガイドレール１８の他方の側面であって把持部１２が設けられた側の側面に接して、牽引方向に転がる前後２つの横車輪５８とが設けられている。本体部１４の下側部分には、本体部１４を上下側ガイドレール１６，１８に沿って各車輪５０，５２，５４，５６，５８により走行するための大型のサーボモータ６０が設けられている。

サーボモータ６０の回転軸には、図示しない歯車機構を介して、本体部１４の駆動用のピニオン６２が回転可能に連結されている。ピニオン６２は、下側ガイドレール１８に沿って固定され背面側に歯が形成されたラック６４と噛み合い、本体部１４を上下側ガイドレール１６，１８に沿って移動させる。ラック６４を挟んでピニオン６２の反対側には、ラック６４の背面側に接して、ピニオン６２とラック６４の噛み合いを支持する支持ローラを内蔵した支持部材６５が設けられている。

本体部１４には、サーボモータ６０に隣接して、緊急時に本体部１４の移動を止める緊急ブレーキ装置６１が設けられている。緊急ブレーキ装置６１は、停電等でサーボモータ６０への給電が停止した場合に、下側ガイドレール１８やラック６４に接触して制動動作を行う装置である。

次に、形材用牽引装置１０が形材Ｗの端部Ｗａを把持して牽引する動作について説明する。まず、形材用牽引装置１０を押出用ダイスの近傍に配し、形材Ｗをヘッド部分２０で把持する前に、位置調節機構４８を駆動して把持部１２の高さ位置を調節し、ヘッド部分２０で把持した形材Ｗの中心高さが押出用ダイスの押出中心高さと一致するようにする。このとき、下側ジョー３６の底面２８ａの高さ底面２８ａの角度が水平に維持された状態で変更されるので、特許文献２に開示された従来の押出用プラー装置のように、保持する面が形材Ｗの押出方向と異なってしまう問題は生じない。

押出用ダイスを通過した複数の形材Ｗの端部Ｗａをヘッド部分２０で把持するとき、左右に開いている下側ジョー２８を閉じて内側の底面２８ａで形材Ｗの端部Ｗａの下面を保持し、その後、上側ジョー３６を回動させて凹凸面を端部Ｗａの上面に強く押し当てて挟むことによって、形材Ｗを把持する。

把持部１２が形材Ｗを把持すると、本体部１４のサーボモータ６０を駆動して形材Ｗを牽引する。本体部１４の上側部分は重い把持部１２を支持しているので、把持部１２と反対側にある横車輪５２が上側ガイドレール１６の側面に強く接触して本体部１４の姿勢を保持し、横車輪５２及び縦車輪５０が上側ガイドレール１６の表面から離れることなくスムーズに転がる。したがって、本体部１２の上側部分は、上側ガイドレール１６に沿って円滑に案内される。本体部１４の下側部分については、横車輪５８，５６が下側ガイドレール１８の左右側面をしっかり挟持し、横車輪５８，５６及び縦車輪５４が下側ガイドレール１８の表面から離れることなくスムーズに転がる。したがって、本体部１２の下側部分も、下側ガイドレール１８に沿って円滑に案内される。特に、上側及び下側部分がそれぞれ円滑に移動するので、本体部１４に掛かるモーメントに対して、各車輪５０，５２，５４，５６，５８が上側下側レール１６，１８に接して、姿勢を維持し、特許文献１に開示された従来の押出材用牽引装置のように本体部の傾きや、車輪への大きな負荷変動等の問題は発生しない。

ヘッド部２０は、把持を解除するとき、上側ジョー３６を下側ジョー２８から離す方向に移動させると共に、引き離し機構４４の押圧部材４４ａを下側ジョー２８の方向に移動させる。上側ジョー３６のノコギリ歯状の凹凸面は形材Ｗの表面に食い込むので、形材Ｗが凹凸面から離れにくいが、押圧部材４４ａが形材Ｗを下側ジョー２８の方向に押圧することで、形材Ｗの端部Ｗａが上側ジョー３６から確実に引き離される。そして、下側ジョー２８を左右に開くことによって、形材Ｗの端部Ｗａを開放する。

形材用牽引装置１０の移動は、サーボモータ６０を制御することによって自在に調節でき、往路の移動速度（牽引速度）は比較的低速に精密調整し、復路の移動速度（戻りの速度）は高速化することも容易である。戻りの速度を高速化すれば、次の形材Ｗの牽引作業を素早く開始できるので、複数回の牽引作業を効率よく行うことができる。

以上説明したように、この実施形態の形材用牽引装置１０によれば、本体部１４の上側部分が上側ガイドレール１６に案内され、下側部分が下側ガイドレール１８に案内されるので、形材Ｗを牽引するとき、本体部１４の姿勢が安定し、移動抵抗が小さく、牽引速度や張力の制御を精密行うことができ、制御も容易である。

また、位置調節機構４８が設けられ、把持部１２の水平性を維持したまま把持部１２の高さを調節することができ、形材Ｗの端部Ｗａを水平に把持し、正確に水平方向に牽引することができる。このため、異なる形状の形材Ｗを牽引する際に、牽引方向の中心位置の高さが変わっても、形材Ｗへの把持を行う姿勢は同じようにでき、高さ調節による牽引状態の変化が少ないものになる。

なお、本発明の形材用牽引装置は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、把持部のヘッド部分の構造は、上側及び下側ジョーの間に形材の端部を挟持する構造に限定されず、複数の形材を各々適宜ジョーと爪で把持する構造でも良く、複数本をまとめて保持する構造でも良い。

本体部の上側部分と下側部分に設ける車輪の数や取り付け位置は変更してもよい。例えば、本体部が前後方向に長い場合は、車輪の数を増やしたり、前後方向の取り付けピッチを広くしたりするとよい。また、上記実施形態が有する複数の動力源（電動シリンダ、サーボモータ等）や動力伝達機構（リンク機構等）は一例に過ぎず、形材用牽引装置の規模や必要なパワーに応じて自由に選択することができる。

上記実施形態の引き離し機構は、下側ジョーの表面に形材が食い込む場合は、引き離し機構は、下側ジョー側に設けられていても良く、両方に設けられていても良い。

１０ 形材用牽引装置
１２ 把持部
１４ 本体部
１６ 上側ガイドレール
１８ 下側ガイドレール
２０ ヘッド部分
２２ フレーム体
２８ 下側ジョー
３６ 上側ジョー
４４ 引き離し機構
４８ 位置調節機構
５０，５４ 縦車輪
５２，５６，５８ 横車輪
６０ サーボモータ
６２ ピニオン
６４ ラック
Ｗ 形材
Ｗａ 端部

Claims (7)

1. 押出用ダイスを通過した形材（Ｗ）を牽引するための形材用牽引装置（１０）において、
   前記形材（Ｗ）の端部（Ｗａ）を把持する把持部（１２）と、前記把持部（１２）を支持して前記形材（Ｗ）の牽引方向に移動する本体部（１４）と、
   前記本体部（１４）の上側部分を前記牽引方向に案内する上側ガイドレール（１６）と、前記本体部（１４）の下側部分を前記牽引方向に案内する下側ガイドレール（１８）とを備え、
   前記把持部（１２）は、前記上側ガイドレール（１６）と前記下側ガイドレール（１８）の間の高さに位置して、前記本体部（１４）に支持されていることを特徴とする形材用牽引装置。
2. 前記本体部（１４）には、上側ガイドレール（１６）の表面を前記牽引方向に転がる上側車輪（５０，５２）と、下側ガイドレール（１８）の表面を前記牽引方向に転がる下側車輪（５４，５６，５８）と、前記本体部（１４）を前記上側及び下側ガイドレール（１６，１８）に沿って駆動する駆動機構（６０，６２，６４）とを備え、
   前記駆動機構（６０，６２，６４）の駆動源が、前記本体部（１４）に設けられたサーボモータ（６０）であり、前記形材（Ｗ）の牽引速度が前記サーボモータ（６０）によって制御される請求項１記載の形材用牽引装置。
3. 前記上側車輪（５０，５２）及び前記下側車輪（５４，５６，５８）は、それぞれ、前記本体部（１４）の前後方向に離れた位置に一対に設けられている請求項２記載の形材用牽引装置。
4. 前記駆動機構（６０，６２，６４）は、前記サーボモータ（６０）によって回転駆動されるピニオン（６２）と、前記下側ガイドレール（１８）に沿って設けられ、表面に前記ピニオン（６２）と噛み合う歯が形成されたラック（６４）とを有し、
   前記ピニオン（６２）の回転軸は、前後方向に一対に設けられた前記下側車輪（５０，５２）の間の位置に設けられている請求項３記載の形材用牽引装置。
5. 前記把持部（１２）は、位置調節機構（４８）を介して前記本体部（１４）に支持され、前記位置調節機構（４８）により前記本体部（１４）に対する高さ位置を調節可能に設けられた請求項１乃至４のいずれか記載の形材用牽引装置
6. 前記把持部（１２）には、前記形材（Ｗ）の端部の下面を保持する下側ジョー（２８）と、前記下側ジョー（２８）の上方に配された上側ジョー（３６）とが設けられ、前記上側及び下側ジョー（２８，３６）の間に前記形材（Ｗ）の端部を挟むことによって前記形材（Ｗ）を把持する請求項５記載の形材用牽引装置。
7. 前記把持部（１２）には、前記上側及び下側ジョー（２８，３６）による前記形材（Ｗ）の把持を解除するとき、前記形材（Ｗ）を上方から下方または下方から上方に向けて押圧する引き離し機構（４４）が設けられている請求項６記載の形材用牽引装置。

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