JP6173665B2 - クランク式鍛造プレス - Google Patents

Description

本発明は、クランク式鍛造プレスに関し、特にそのバランサの改善に関する。

スライドをクランク軸の回転により上下動させて鍛造を行うプレスでは、クランク軸、コンロッド及びスライドの各回転部に動作確保のための隙間が必要となる。この隙間がスライドの上下動や鍛造時の反力によって上下方向の遊びになると、正常な鍛造を行うことができない。このため、常時スライドを持ち上げておくバランサを設け、鍛造時に悪影響が生じないようにすることが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２８３９４号公報

上記従来のようなバランサは、スライドの周囲数カ所を吊上可能なエアシリンダとエアタンク又は油圧シリンダとアキュムレータ等を備え、その一方側の圧力室の流体又は液体にはスライドを吊り上げるのに必要な圧力がかけられる。

このとき、スライドの上下動中間位置における圧力を、スライドを吊り上げておくのに必要な圧力としてもスライドの昇降運動に従って一方側圧力が変動し、吊上荷重が安定せず、スライド昇降時に余計なエネルギーを消費したり、上記隙間が変化したりする。

また、スライドの周囲の複数箇所に設けたバランサは、スライドの水平方向の傾きがないように、その吊上力が設定されるが、スライドの下降時にその力が強制的に変化するため、スライドの傾きを常に抑制するのが難しかった。

このスライドの下降による吊上力の上昇を抑えるために、各シリンダの一方側の圧力を一定にして変化しないようにする大型のエアタンクやアキュムレータを備えても、圧力変動をなくすことは現実的ではない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、安定した吊上荷重により、スライドを水平に吊り上げ可能にすることにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、サーボモータを用いてスライドを持ち上げるようにした。

具体的には、第１の発明では、クランク軸に、メインモータの回転を伝達して、スライドを昇降動作させて鍛造作業を行うと共に、該スライドを吊り下げるバランサを有するクランク式鍛造プレスを前提とし、
上記バランサは、
サーボモータと、
上記スライドに連結された吊下部材と、
上記サーボモータの回転を上記吊下部材の上下動に変換する変換機構とを有し、
上記スライドを下降させる方向のトルクを上記サーボモータで発生させて始動トルクを低減可能に構成されている。

上記の構成によると、トルク制御が容易なサーボモータによって吊下部材を昇降可能なため、スライドを安定して吊り上げて回転部の遊びをなくすことができる。このため、吊上荷重が安定するので、無駄なエネルギーを消費することなく、スライドの始動から下降を行えると共に、スライドの水平方向の傾きを確実に抑制できるような設定が可能となる。また、スライド始動時や鍛造時には、逆方向のトルクをサーボモータで発生させて始動トルクを低減させたり鍛造荷重を増大させたりすることができる。

第２の発明では、第１の発明において、
上記サーボモータにより、上記スライドを上下動させて金型を交換可能に構成されている。

上記の構成によると、従来のようにクランク軸を回転駆動したり、拘束したりせずに、サーボモータによりスライドを上下動させることにより、スライド下面に設置される上型を下型上へ降ろす作業を簡単かつ精度よく行うことができる。

なお、上記吊下部材は、上記スライドの両側にそれぞれ一対延び、該吊下部材の先端に雌ネジ部が形成され、
上記変換機構は、上記雌ネジ部にボールを介して噛み合うネジを備え、
上記サーボモータは、４つ設けられている。

上記の構成によると、スライドから延びる４つの吊下部材の先端の雌ネジ部にボールを介してネジを噛み合わせ、このネジをサーボモータで回転させるようにしているので、各サーボモータがスライドに取り付けた上型から離れた位置に配置され、油等がかかりにくいので、故障が発生しにくい。また、変換機構をネジとボールを介して噛み合わされる雌ネジ部（ボールネジ）とで構成しているので、滑りやガタがなく、スライドを精度よく水平に吊り上げることができる。

以上説明したように、本発明によれば、サーボモータを用いてスライドを常に吊上可能としたことにより、安定した吊上荷重により、回転部の遊びをなくして鍛造時の悪影響を防ぐことができる。

図２のＩ−Ｉ線拡大断面図である。 本発明の実施形態に係る鍛造プレスを示す正面図である。 図１のIII−III線断面図である。 ボールネジ及びその周辺を拡大して示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は本発明の実施形態に係るクランク式の鍛造プレス１０を示し、この鍛造プレス１０は、機械式の熱間鍛造プレスであり、上型Ａが取り付けられる箱形のスライド１と、下型Ｂが載置されるベッド２とが、フレーム３内の上下に対向するように設けられている。また、鍛造プレス１０は、回転駆動されるクランク軸４にコンロッド５で連結されたスライド１が昇降動作するように構成されている。そして、図２に示すように、メインモータ６でベルト７によって回転駆動されるフライホイール８が、クランク軸４の一端側にクラッチ９を介して接続されている。この鍛造プレス１０は、メインモータ６でフライホイール８を一定の速度で回転駆動し、クラッチ９を入として、フライホイール８の回転をクランク軸４に伝達することによってスライド１を昇降させて上型Ａと、ベッド２上の下型Ｂとで金属を挟み込んで鍛造するように構成されている。

鍛造プレス１０は、スライド１を所定の力で吊り下げ可能なバランサ１１を有する。具体的には、例えばスライド１の左右側壁上側から三角形状の吊下部材１２が前後に延びるようにそれぞれ形成されている。４つの吊下部材１２は、スライド１に一体に設けられている。図４にも示すように、各吊下部材１２は、左右外側に延びる延長板１３を有し、その延長板１３は、雌ネジ部１３ａを有する。

各雌ネジ部１３ａには、雌ネジ部１３ａ内で循環するボールを介してネジ１４が連結され、このネジ１４にカップリング１７を介してサーボモータ１５の出力軸１５ａが連結されている。各サーボモータ１５は、フレーム３の上下に延びる４本の主柱３ａの前後外側のネジ１４の真上にそれぞれ取り付けられている。サーボモータ１５の出力軸１５ａは、減速機１８で減速されている。上下に延びるネジ１４は、主柱３ａから延びる上側ガイド１９及び下側ガイド２０にそれぞれ上側軸受１９ａ及び下側軸受２０ａを介して回転可能に支持されている。これらネジ１４、雌ネジ部１３ａ内のボール、及び雌ネジ部１３ａは、サーボモータ１５の回転を吊下部材１２の上下動に変換するボールネジ（変換機構）１６を構成している。このため、滑りやガタがなく、スライド１を吊り上げ可能となっている。

また、本実施形態では、サーボモータ１５は、スライド１の下降時のエネルギーを回生可能に構成されている。サーボモータ１５で回生されたエネルギーは、例えば電源に送られ再利用されるようになっている。サーボモータ１５は、図示しない制御装置により、制御されている。

このように構成した鍛造プレス１０の作動について説明する。

ボールネジを用いたサーボモータを駆動源としたサーボシリンダでは、位置制御を行うのが通常であるが、本実施形態ではトルク制御を中心に行う。

まず始動時には、メインモータ６でフライホイール８を一定速度で回転駆動し、クラッチ９を入として、フライホイール８の回転をクランク軸４に伝達する。このとき、逆方向（スライドを下降させる方向）のトルクをサーボモータ１５で発生させて始動トルクを低減させることもできる。

スライド１の下降中には、回転部の遊びをなくすためにトルク制御されたサーボモータ１５によって吊下部材１２を介してスライド１を、安定して吊り上げる。このとき、その吊り上げ荷重はスライドが水平方向に傾きがないように予め設定されるため、スライド１の水平方向の傾きを効果的に抑制できる。また、下降中にはサーボモータ１５は変換機構１６を介してその制御されたトルクとは反対方向に強制的に回転させられ、そのエネルギーを回生することにより、電気ヒータ等の電力として使用できる。この回生エネルギーは、電気エネルギーとして取り出せるので、従来のような空圧又は液圧シリンダで行う場合よりも利用が容易である。

そして、鍛造時には、バランサ１１によりスライド１が吊り上げられて回転部の遊びがなくなっているので、遊びによる悪影響が発生しない。また、逆方向のトルクをサーボモータ１５で発生させて鍛造荷重を増大させることもできる。

作業中には、各サーボモータ１５がスライド１に取り付けた上型Ａから離れた主柱３ａの前後側面（主柱３ａの裏側）に配置されていることから油等がかかりにくいので、故障が発生しにくい。

一方、サーボモータ１５を出力の大きいものとすれば、金型の交換時には、従来のようにクランク軸４を回転駆動したり、拘束したりせずに、サーボモータ１５（バランサ１１）によりスライド１を上下動させることにより、スライド１下面に設置される上型Ａを下型Ｂ上へ降ろす作業を簡単かつ精度よく行うことができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、サーボモータ１５を４カ所設けたが、その個数は特に限定されず、例えば２カ所だけ設けてもよい。

上記実施形態では、変換機構をボールネジ１６で構成したが、これに限定されず、歯車機構等で構成してもよい。

上記実施形態では、鍛造プレス１０は、フライホイール８を有しているが、フライホイール８を有さない直動型のものでもよい。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、スライドを吊り下げるバランサを有するクランク式鍛造プレスについて有用である。

１ スライド
２ ベッド
３ フレーム
３ａ 主柱
４ クランク軸
５ コンロッド
６ メインモータ
７ ベルト
８ フライホイール
９ クラッチ
１０ 鍛造プレス
１１ バランサ
１２ 吊下部材
１３ 延長板
１３ａ 雌ネジ部
１４ ネジ
１５ サーボモータ
１５ａ 出力軸
１６ ボールネジ（変換機構）
１７ カップリング
１８ 減速機
１９ 上側ガイド
１９ａ 上側軸受
２０ 下側ガイド
２０ａ 下側軸受

Claims (2)

1. クランク軸に、メインモータの回転を伝達して、スライドを昇降動作させて鍛造作業を行うと共に、該スライドを吊り下げるバランサを有するクランク式鍛造プレスにおいて、
   上記バランサは、
   サーボモータと、
   上記スライドに連結された吊下部材と、
   上記サーボモータの回転を上記吊下部材の上下動に変換する変換機構とを有し、
   上記スライドを下降させる方向のトルクを上記サーボモータで発生させて始動トルクを低減可能に構成されている
   ことを特徴とするクランク式鍛造プレス。
2. 請求項１に記載のクランク式鍛造プレスにおいて、
   上記サーボモータにより、上記スライドを上下動させて金型を交換可能に構成されている
   ことを特徴とするクランク式鍛造プレス。

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