JP6351664B2 - プレス機械 - Google Patents

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Description

本発明は、プレス機械に関する。さらに詳しくは、プログレッシブ加工に用いるプレス機械に関する。
プログレッシブ加工は、コイル状の材料を最終工程まで切り離すことなくプレス加工する方法である。生産数の多い部品において最も有効な工法であるため、生産性向上と省人化を実現すべく、積極的に用いられている。
一般にプログレッシブ加工は、ロールフィーダー等で材料が送られる。近年では、CNCで制御されたロールフィーダー等を用い、プレス機械に設備されたロータリーカムやエンコーダでスライド位置を検知し、タイミングを合わせてロールフィーダーの駆動をオンオフするシステムが取り入れられている。そのシステムは、材料に金型のパンチやガイドピンが入っている状態では、その材料をフィーダーからリリースしておき、抜けた状態の時間の中で材料をクランプし、フィードをスタートし、次いでストップさせる、というものである。
プログレッシブ加工ではないが、特許文献1には、ピンチロールで移送する被圧延材を上下のスライダーの間に配置し、その被圧延材の厚み圧下を行う圧下プレスが記載されている。その圧下プレスの上下のスライダーには、180°位相がずれて回転するクランク軸がそれぞれ摺動自在に嵌合している。このため、それら上下のスライダーは偏心回動する。そのスライダーの偏心回動により、圧延材は圧下されながら、流れ方向に移動される。
さらにプログレッシブ加工ではないが、特許文献2には、圧延スタンプ装置が記載されている。このものは、対称的に相反して移動する揺動挟み板を有していることを特徴としている。それらの挟み板は、相接近する間、装置の出口側へ移動し、圧延品を変形させ、前に移動させる、一方で離れる間は圧延品から離れて揺れ戻る。
特開平11−169901号公報 特公昭46−5044号公報
プログレッシブ加工では、システム全体の設備、プレス機械、金型の他に、ロールフィーダーやこれを制御するための制御盤、操作盤、ロータリーエンコーダー等が必要であり、設備の設置面積が大きくなり、設備が高価になる傾向にあった。
また、プレスの1サイクルの成形時間と材料フィード時間のうち、材料フィード時間に専用のロールフィーダー等を個別に駆動させているから、設備・システムが複雑であった。
そこで本発明は、簡易な構成でプログレッシブ加工を行うことができるプレス機械を提供することを課題とする。
(1)本発明のプレス装置は、プログレッシブ加工に用いるプレス機械であって、同偏心量で、180°位相をずらして、逆向きに駆動される上下のクランク軸と、それら上下のクランク軸の偏心部にそれぞれ回動自在に連結されるスライドおよびボルスタと、それらスライドとボルスタの平行を維持する平行維持機構と、前記スライドに設けられる上側クランプおよびボルスタに設けられる下側クランプからなる、前記スライドおよびボルスタの相対的な上下運動とこれと同期した左右運動とを利用したクランプ機構とからなり、前記スライドおよびボルスタが、上下のクランク軸の回転駆動に基づいて、互いに接近・離間すると共に、材料の送り方向に一緒に前進・後退するものであり、前記クランプ機構が、前記スライドおよびボルスタが互いに接近するのに基づいて加工の開始前から加工すべき材料をクランプし、クランプしたまま前進させられた材料をスライドおよびボルスタが互いに離間するのに基づいて加工の終了後にアンクランプする、ことを特徴としている。ここでスライドとボルスタの平行とは、上型取り付け面であるスライド下面と下型取り付け面であるボルスタ上面との平行のことである。
(2)このようなプレス機械において、前記クランク軸がスライドとボルスタにそれぞれ1本ずつ設けられており、前記平行維持機構がガイドポストであり、そのガイドポストが、スライドとボルスタを連結すると共に、それらの一方に設けられ、他方に対してスライドとボルスタとの平行面と直交方向にのみ摺動自在である、ものが好ましい。
(3)また、前記クランプ機構に、加工すべき材料をクランプする高さ位置を調節するための調節機構が設けられているものが好ましい。
(4)さらに、アンクランプされた材料を仮保持するための仮保持機構をさらに備えているものが好ましい。
(1)本発明のプレス機械は、上下に位相を180°ずらし、同偏心量のクランク軸を設けて、それぞれその偏心部をスライドおよびボルスタに回動自在に連結している。その上で、スライドとボルスタは、常時平行になるように、平行維持機構にて、上下運動が自在にできるように拘束されている。
このため、スライドとボルスタは、相対的には上下運動となるが、左右方向には、例えば上クランクが反時計回転とした場合、下死点手前90°から下死点を通り下死点後90°(クランク角度270°)までスライドとボルスタは、同期して右に移動する。次に下死点後90°(クランク角度270°)から上死点を通り、再び下死点手前90°までスライドとボルスタは、同期して左に移動する。この往復運動を繰り返す。
このスライドとボルスタの上下運動と同期した左右運動を利用したクランプ機構をプレス機械に具備させることで、プレス機械単独で材料クランプと材料フィードと材料リリースをプレス成形1サイクル中に行うことが可能となり、専用のフィーダーやそのための制御やロータリーカム等をなくすことができる。
そして、上下のクランク軸にスライドおよびボルスタを回動自在に連結しているから、コンロッドを用いていなくてよい。このためプレス機械の高さを低くできる。
(2)このようなプレス機械において、前記平行維持機構がガイドポストであり、そのガイドポストが、スライドとボルスタを連結すると共に、それらの一方に設けられ、他方に対してスライドとボルスタとの平行面と直交方向にのみ摺動自在である場合は、簡易な構成で平行を維持できると共に、上下の金型の相対的な位置を確保できる。
(3)また、前記クランプ機構に、加工すべき材料をクランプする高さ位置を調節するための調節機構が設けられている場合は、高さ調節をすることにより材料の送りピッチを任意に調節することができる。
(4)さらに、アンクランプされた材料を仮保持するための仮保持機構をさらに備えてい
る場合は、アンクランプされた後も、材料を材料保持機構により、その位置で待機させることができる。このため、多工程の順送金型においてピッチずれを起こすのを防止できる。
図1は本発明のプレス機械の一実施形態の要部を示す部分断面図である。 図2は図1のA−A線概略部分断面図である。 図3aはスライドおよびボルスタの作動(位相0−90°)する様子を示す概略工程図である。 図3bはスライドおよびボルスタの作動(位相90−180°)する様子を示す概略工程図である。 図3cはスライドおよびボルスタの作動(位相180−270°)する様子を示す概略工程図である。 図3dはスライドおよびボルスタの作動(位相270−0°)する様子を示す概略工程図である。 図4はスライドおよびボルスタのモーション曲線を示す図である。 図5aは他の実施形態を示す正面図、図5bはさらに他の実施形態を示す正面図である。
<第1実施形態>
「1.プレス機械の概略」
図1に本発明のプレス機械の一例を示す。図では、金型が閉じた状態を示している。そして、正面に設けられるフレームを省略している。なお、正面フレーム4aは図2に示している。
前記プレス機械1は、プログレッシブ加工に用いるものであり、フレーム部材2からなる枠体を備えている。そのフレーム部材2は、例えば、ベッド3と、そのベッド3の上に設けられる正面フレーム4a(図2参照)と、背面フレーム4b(図2参照)と、左右面上部フレーム4c、4cと、左右面下部フレーム4d、4dと、それらのフレーム4a、4b、4c、4dの上端に設けられる上部5とからなる。なお、正面フレーム4aと背面フレーム4bの中央付近には、窓2a(図2参照)が形成されており、その窓2aからプレスの様子を視認したり、装置のメンテナンスをすることができる。
前記フレーム部材2の上下には、ダイハイト調節機構6、7がそれぞれ設けられている。それらのダイハイト調節機構6、7の先端には、それぞれ上下の軸受ブロック8、9が連結されている。
図1に戻って、それらの軸受ブロック8、9には、180°位相をずらして反対向きに駆動される上下のクランク軸10、11の両端部(ジャーナル部)がそれぞれ枢支されている。それらのクランク軸10、11はエキセン部を備えたエキセン軸である。それらのエキセン部(偏心部)10a、11aの偏心量は同じである。
それら上下のクランク軸の偏心部10a、11aには、それぞれスライド12、ボルスタ13が回動自在に連結されている。そのスライド12の下面には上型12aが取付けられており、前記ボルスタ13の上面には下型13aが取り付けられている。
前述のダイハイト調節機構6、7は、軸受ブロック8、9の間隔を調節し、スライド12とボルスタ13の間隔を調節する。
それらスライド12およびボルスタ13には、それらの平行な位置関係を維持するガイドポスト(平行維持機構)14が設けられている。そのガイドポスト14は、スライド12、ボルスタ13がそれぞれ上下のクランク軸10、11の軸周りに回動するのを規制している。
前記スライド12およびボルスタ13には、それぞれクランプ機構15が設けられてい
る。そのクランプ機構15は上下に配置された一対の部材からなり、上クランク軸10の位相で90°から270°の間、加工すべき材料W(図3参照)を挟持する。そのクランプ機構15は、スライド12およびボルスタ13の両サイド(材料Wが延びている前後方向)に設けられている。
それらのクランプ機構15のさらに外側で、前記正面フレーム4a、背面フレーム4bの左右端面には、それぞれ仮保持機構16、16が設けられている。その仮保持機構16はクランプ機構がリリース(アンクランプ)した材料を動かないように仮保持するものである。その仮保持機構16は上下に配置された一対の部材からなる。
「2.各部の詳細」
上軸受ブロック8は左右面上部フレーム4c、4cによって左右方向の移動が規制されている。上軸受ブロック8は、正面フレーム4a、背面フレーム4bおよび左右面上部フレーム4c、4c、の内面に摺動することによって、その上下動がガイドされる。
上ダイハイト調節機構6としては、例えばネジ−ナット機構が用いられる。その機構のネジ部材6aはフレーム部材2の上部5を貫通しており、その下端付近が前記上軸受ブロック8に固定されている。従ってネジ部材6aは回転できない。また、ネジ部材6aには、アジャストナット6dが螺合している。このアジャストナット6dは上部5を貫通して、その上部の外ネジ部がナット部材6bと螺合し、さらにナット部材6bをアジャストナット6dに固定するロックナット6cと螺合している。そしてアジャストナット6dの、フレーム部材2の上部5を貫通する部分より径が大きい下部の顎と、ナット部材6b及びロックナット6cとで上部5を回転自在に挟み込んでいる。これによりアジャストナット6d、ナット部材6b及びロックナット6cは一体となり、上部5に対し上下方向に拘束され、且つ回転自在となる。ナット部材6bを回転させることにより、ナット部材6bと一体となったアジャストナット6dを回転できるので、ネジ部材6aを上下動させることが出来る。これにより、ダイハイトの高さ調節が可能となる。高さ調節後、ネジ部材6aの上方からロックナット6eを螺合し、ネジ部材6aの高さ位置をロックする。
なお、下軸受ブロック9および下ダイハイト調節機構7は、上軸受ブロック8および上ダイハイト調節機構6と同じ構造であるので、その説明を省略する。
図2に示すように、前記上下のクランク軸10、11にはそれぞれカップリング17、17を介して上下のサーボモータ18、18が連結されている。その上下のサーボモータ18、18は、それぞれ上軸受ブラケット8a、下軸受ブラケット9aを介して上軸受ブロック8、下軸受ブロック9に固定されている。それらのカップリング17、17とサーボモータ18、18との間にはそれぞれ減速機19、19が設けられている。なお、前記減速機19は必要に応じて、図示しないブラケットを用いて固定してもよい。また減速機19を設けないで前記サーボモータ18をクランク軸に直結する場合においても、サーボモータをブラケットを用いて固定してもよい。
図1に戻って、前記クランプ機構15は、スライド12に設けた上側クランプ15aと、ボルスタ13に設けた下側クランプ15bとからなり、上下一対で用いられる。このため、上側クランプ15aを説明し、下側クランプ15bの説明は省略する。
前記上側クランプ15aは、スライド12に空けられたガイド孔15gを貫通し、ガイド孔15g内を軸方向に摺動自在な棒状部材15cと、その棒状部材の下端付近に被せられた押さえ15dと、その押さえ15dを材料側へ付勢するバネ15eと、前記棒状部材15cのスライド12に対する高さ位置を固定するために棒状部材15cの雄ねじと噛み合う対のナット15fとからなる。前記対のナット15fを互いに緩めて、棒状部材15cをスライド12に対し上下動し、その後、対のナット15fを互いに締め付けることで対のナット15fの棒状部材15bに対する位置が固定され、押さえ15dのスライド12からの最大の突出量(押さえ15dの下面の高さ位置)を調節することができる。なお前記押さえ15dの材質としては、例えば、炭素鋼鋼材(SC材)の焼き入れ鋼などが用
いられる。
前記仮保持機構16は、上下一対の部材からなる。前記正面フレーム4a、背面フレーム4bの左右端面にブラケットを介して設けられた上下の支持部16a、16aと、それらの支持部16a、16aの先端付近にそれぞれ回動自在に設けられたローラ16b、16bとからなる。それらのローラ16b、16bで、材料Wを材料の送り線L上で挟み込んでいる。それにより材料Wがずれないように挟持し、かつ、材料Wの加工方向への流れをガイドしている。
前記ガイドポスト14の長手方向の中央よりいくらか下方の部位の周面には、鍔状の部位14aが設けられている。そのガイドポスト14の下方の部分は、前記ボルスタ13に形成された嵌合孔13bに打ち込まれ、前記鍔状の部位14aの裏面はボルスタ13の上面に当接して、固定される。一方で、そのガイドポスト14の上方の部分はスライド12に形成されたガイド孔12bに下面側から通され、摺動自在に嵌合し、上方に抜けている。
前記スライド12は上クランク軸10の偏心部10aによって吊られ、そして前記ボルスタ13は下のクランク軸11の偏心部11aによって支持される。それぞれのクランク軸10、11にそれぞれ連結部12c、13cが設けられている。
「3.動作」
次に、図3aを参照して本発明のプレス機械が作動する様子の一例を説明する。
(S1):上クランク軸10の位相が0°である。スライド12およびボルスタ13は左右方向の中間位置にある。さらに、スライド12およびボルスタ13は離間しており、材料Wの送り線Lを挟んで上下に最も離れた位置にある。即ち材料Wの送り線Lから上下にクランク軸の偏心量の2倍だけそれぞれ離れている。また、クランプ機構15の上下の押さえ15d、15dは材料Wをクランプしていない。仮保持機構16は上下のローラ16b、16bで材料Wを送り高さ位置で挟持している。
(S1→S2):上クランク軸10の位相が0°→90°である。スライド12およびボルスタ13は共に図の左方(材料Wの進行方向の後側)に移動する。そして、スライド12およびボルスタ13は接近する。
(S2):図3bに示すように、上クランク軸10の位相が90°である。スライド12およびボルスタ13は左方の移動端にあり、偏心量の分だけ中間位置から左方に移動している。スライド12およびボルスタ13はさらに接近しているが、上下の金型12a、13aは当接するまでには至っていない。一方、前記クランプ機構15の上下の押さえ15d、15dは材料Wをクランプしている。位相が90°であるから、スライド12およびボルスタ13の左右方向の移動の加速度が0である。このため材料Wのクランプが確実である。後で詳述するが、いつクランプするかで送りピッチを変更できる。
(S2→S3):上クランク軸10の位相が90°→180°である。材料Wはクランプ機構15によりクランプされている。スライド12およびボルスタ13は共に図の右方(材料Wの進行方向の前側)に移動する。このため、クランプされている材料Wも一緒に前進する。スライド12およびボルスタ13はさらに接近するが、クランプ機構15の押さえ15d、15dは材料Wをクランプしているのでそれ以上接近することはない。従ってスライド12とボルスタ13がさらに接近する分だけバネ15e、15eが弾性変形する。
(S3):図3cに示すように、上クランク軸10の位相が180°である。スライド12およびボルスタ13は左右方向の中間位置にある。上下方向においては、スライド12およびボルスタ13は下死点(上死点)にあり、上下の金型12a、13aは材料Wを挟
んで当接している。前記クランプ機構15の上下の押さえ15d、15dは材料Wをクランプしている。
(S3→S4):上クランク軸10の位相が180°→270°である。材料Wはクランプ機構15によりクランプされている。スライド12およびボルスタ13は共に図の右方(材料Wの進行方向の前側)にさらに移動する。このため、クランプされている材料Wは前進する。そして、スライド12およびボルスタ13は離間する。クランプ機構15では、バネ15e、15eの縮んでいた分が次第に元に戻る。
(S4):図3dに示すように、上クランク軸10の位相が270°である。スライド12およびボルスタ13は右方の移動端にあり、偏心量の分だけ中間位置から右方に移動している。スライド12およびボルスタ13はさらに離間している。前記クランプ機構15の上下の押さえ15d、15dは材料Wをアンクランプするところである。位相が270°であるから、スライド12およびボルスタ13の左右方向の移動の加速度が0である。このため材料Wのアンクランプが確実である。
(S4→S1):上クランク軸10の位相が270°→0°である。材料Wはクランプされていない。スライド12およびボルスタ13は離間しながら、共に図の左方(材料Wの進行方向の後側)に移動する。スライド12およびボルスタ13の離間に伴い、クランプ機構15の押さえ15d、15dはさらに離間する。仮保持機構16は、クランプ機構15がアンクランプ状態の間、材料Wを挟持しており、材料Wが移動するのを防止している。
本実施形態では、材料Wが送られるのは、クランプ機構15の押さえ15d、15dが材料Wをクランプしている上クランク軸10の位相が90°〜270°までの間である。この送り量はクランプ機構15の棒状部材15cの高さ位置を変更してクランプを開始するクランク軸の位相を変更することにより、変更することができる。例えば、材料送り線Lに対し上下の押さえ15d、15dの間隔を大きくすると、クランプ機構15の押さえ15d、15dが材料Wをクランプしている上クランク軸10の位相を135°〜225°にすることができる。これにより送り量を小さくすることができる。
また、本実施形態では前記クランプ機構15は上クランク軸10の位相が90°の際に、材料Wに当接しているが、位相が90°になる前から上下の押さえ15d、15dで材料Wを当接するようにし、予めバネを変位させ、位相が90°になるときにバネ15eを十分に変位させ、材料Wを確実に保持できる付勢力(クランプ力)を与えるようにしてもよい。反対に、小さな変位で大きなクランプ力を与えるべく、付勢力の大きいバネを用いて、位相が90°付近で十分なクランプ力が発揮できるようにしてもよい。
<実施例>
図4は上下のクランク軸の偏心量を7.5mmにした場合の実施例のスライド及びボルスタのモーションを示している。横軸は上クランク軸10の位相(°)、縦軸は上下方向のストローク(mm)を示している。図中のシンボルの丸印はスライド12を示し、四角印はボルスタ13を示し、三角印はスライドとボルスタのストローク(符号を反対向きしたもの)の和、即ちボルスタに対するスライドの相対的なストロークを示している。
「4.その他」
<他の実施形態>
前述の実施形態では上下別個のモータを用いたが、図5aに示すプレス機械20では、1台のモータで上下のクランク軸10、11を同期駆動させるものである。そのモータ21はフレームの上部5の上面に設けられている。そのモータ21にはプーリ21aが設けられている。また上クランク軸10の一端には図示しないフライホイールが設けられている。そのフライホイールと前記プーリ21aとの間にベルト22が掛けられている。一方
で、上下のクランク軸10、11には、それぞれ同じギヤ23、23が設けられている。それらのギヤ23、23により上下のクランク軸10、11の駆動力の伝達と同期が得られる。それらのギヤ23、23は反対方向に回動する。なお、符号14はガイドポストである。
また、図5bのプレス機械24は、ボルスタ13を二本の下クランク軸11、11で駆動させている。これらのクランク軸11、11は同じ方向に回転する。そして、上下のクランク軸10、11、11には、同じギヤ23、23、23が設けられている。上クランク軸10のギヤ23は下クランク軸11、11のそれぞれのギヤ23、23に噛合っている。このため、上下のクランク軸10、11、11は同期して駆動する。
前記ダイハイト調節機構6、7はスライド12あるいはボルスタ13のどちらか一方にあればよい。
前記平行維持機構14として、スライド12あるいはボルスタ13を2本のクランク軸で駆動させて、クランク軸周りの回転を規制するようにしてもよい。
本実施形態では、クランプ機構15として、コイルバネ15eを用いたが、板バネ、エアダンパなどを用いてもよい。
1 プレス機械
2 フレーム部材
2a 窓
3 ベッド
4a 正面フレーム
4b 背面フレーム
4c、4c 左右面上部フレーム
4d、4d 左右面下部フレーム
5 上部
6 上ダイハイト調節機構
6a ネジ部材
6b ナット部材
6c ロックナット
6d アジャストナット
6e ロックナット
7 下ダイハイト調節機構
7a ネジ部材
7b ナット部材
7c ロックナット
7d アジャストナット
7e ロックナット
8 上軸受ブロック
8a 上軸受ブラケット
9 下軸受ブロック
9a 下軸受ブラケット
10 上クランク軸
10a 偏心部
11 下クランク軸
11a 偏心部
12 スライド
12a 上型
12b ガイド孔
12c 連結部
13 ボルスタ
13a 下型
13b 嵌合孔
13c 連結部
13d スクラップ排出孔
14 ガイドポスト(平行維持機構)
14a 鍔状の部位
15 クランプ機構
15a 上側クランプ
15b 下側クランプ
15c 棒状部材
15d 押さえ
15e バネ
15f ナット
15g ガイド孔
16 仮保持機構
17 カップリング
18 サーボモータ
19 減速機
20 プレス機械
21 モータ
21a プーリ
22 ベルト
23 ギヤ
24 プレス機械
L 材料送り線
W 材料

Claims (6)

  1. プログレッシブ加工に用いるプレス機械であって、
    同偏心量で、180°位相をずらして、逆向きに駆動される上下のクランク軸と、
    それら上下のクランク軸の偏心部にそれぞれ回動自在に連結されるスライドおよびボルスタと、
    それらスライドとボルスタの平行を維持する平行維持機構と、
    前記スライドに設けられる上側クランプおよびボルスタに設けられる下側クランプからなる、前記スライドおよびボルスタの相対的な上下運動とこれと同期した左右運動とを利用したクランプ機構とからなり、
    前記スライドおよびボルスタが、上下のクランク軸の回転駆動に基づいて、互いに接近・離間すると共に、材料の送り方向に一緒に前進・後退するものであり、
    前記クランプ機構が、前記スライドおよびボルスタが互いに接近するのに基づいて、加工の開始前から加工すべき材料をクランプし、クランプしたまま前進させられた材料をスライドおよびボルスタが互いに離間するのに基づいて加工の終了後にアンクランプする、プレス機械。
  2. 前記クランク軸がスライドとボルスタにそれぞれ1本ずつ設けられており、
    前記平行維持機構がガイドポストであり、
    そのガイドポストが、スライドとボルスタを連結すると共に、それらの一方に設けられ、他方に摺動自在である、請求項1記載のプレス機械。
  3. 前記クランプ機構に、加工すべき材料をクランプする高さ位置を調節するための調節機構が設けられている、請求項1または2記載のプレス機械。
  4. アンクランプされた材料を仮保持するための仮保持機構をさらに備えている、請求項1、2あるいは3記載のプレス機械。
  5. 前記上側クランプが、スライドに対して上下動自在に設けられた棒状部材と、その棒状部材の下端に設けられた押さえと、その押さえを材料側に付勢するバネとからなり、
    前記下側クランプが、ボルスタに対して上下動自在に設けられた棒状部材と、その棒状部材の上端に設けられた押さえと、その押さえを材料側に付勢するバネとからなる、請求項1〜4のいずれかに記載のプレス機械。
  6. 前記クランプ機構がスライドおよびボルスタの左右に設けられている請求項1〜5のいずれかに記載のプレス機械。
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