JP6550481B2 - プレス機械及びプレス加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、偏心軸（クランク軸）の回転によってラムが上下動されるプレス機械及びこのプレス機械によるプレス加工方法に関する。さらに詳細には、偏心軸の回転角が９０°付近又は２７０°付近においてプレス加工を高速に行うことができるプレス機械及びプレス加工方法に関する。

プレス機械は、偏心軸（クランク軸）が回転すると、ラムが上死点位置から下死点位置へ下降し、その後に、下死点位置から上死点位置へ上昇復帰される構成である。そして、上型としてのパンチと、下型としてのダイとによって、板状のワークの、例えば打抜き加工等のプレス加工を行う場合、偏心軸の回転角は９０°〜１８０°範囲（逆回転の場合は２７０°〜１８０°の範囲）が一般的である（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第３８０２５１３号公報 特開２００７−１８５６６７号公報

前記特許文献１，２に記載の構成は、偏心軸を回転するための駆動源としてサーボモータを使用して、偏心軸を正回転、逆回転することが記載されている。そして、特許文献１においての図４及びその対応本文には、偏心軸を約４０°〜６０°程度の回転角でもって正逆回転を繰り返して、ラムを上下動することが記載されている。

上記構成によれば、ラムを上下動する際に、偏心軸を一方向の回転による（上死点から下死点を通過して上死点に戻る３６０°の回転）一回転をすることなく、所定の角度範囲で往復回動すればよいものである。したがって、ラムの上下動の高速化が可能なものである。

ところで、特許文献１，２に記載の構成においては、偏心軸の回転角が９０°〜１８０°の範囲、或は１８０°〜２７０°の範囲において偏心軸を正逆回転することによってラムの上下動を行っている。したがって、例えば偏心軸の回転角が１８０°付近の所定の角度θでもって正逆回転する際のラムの上下ストローク長は、偏心軸の回転角が９０°（２７０°）付近の位置において同じ所定の角度θで、正逆回転する場合の上下ストローク長よりも小さくなる。

換言すれば、ラムの上下方向のストローク長が一定の場合には、偏心軸の回転角が９０°（２７０°）付近の場合には、回転角をより小さくでき、高速化を図れることになる。しかし、この場合、ラムが上下動するストローク位置はより高くなり、場合によっては、打抜き加工が不可能になることがある。

本発明は、上述のごとき問題に鑑みてなされたもので、偏心軸の往復回動が、偏心軸の９０°付近を中心として、又は２７０°付近を中心として行われる場合であっても、プレス加工を行うことができるプレス機械を提供しようとするものである。

すなわち、本発明は、偏心軸の回転によってラムが上下動されるプレス機械であって、前記ラムの下部に備えたストライカハウジングに、ストライカを上下動可能に備え、前記ストライカを、上昇位置及び下降位置に固定自在に備えていることを特徴とするものである。

また、前記プレス機械によるプレス加工方法であって、前記偏心軸の回転位置が９０°付近又は２７０°付近において前記偏心軸を、予め設定した角度範囲において正回転、逆回転を繰り返して、前記ラムの上下動を繰り返し、このラムの上下動によってプレス機械に備えたパンチの打圧を繰り返すことを特徴とするものである。

本発明によれば、偏心軸の回転によって上下動されるラムに、このラムに対して上下動可能なストライカを備えている。そして、ストライカは上昇位置及び下降位置に固定自在に備えられている。

したがって、偏心軸の回転角が９０°〜１８０°の範囲の場合である一般的な場合や、回転角が９０°付近、２７０°付近の場合であっても対応可能なものである。よって、より高速なプレス加工が可能なものである。

プレス機械における偏心軸の回転角が異なる位置でのラムの上下ストロークが異なることの説明図である。 ラムに備えたストライカハウジングに対してストライカを上下動するための構成を示す説明図である。 ラムに備えたストライカハウジングに対してストライカを上下動するための構成を示す説明図である。 ストライカハウジングに対してストライカを上下動可能な構成を示す正断面説明図である。 ストライカハウジングに対してストライカを上下動可能な構成を示す正断面説明図である。 ストライカハウジングに対してストライカを上下動可能な構成を示す平断面説明図である。 斜視図である。

プレス機械において、駆動源としてのサーボモータによって偏心軸（クランク軸）を回転する構成は、例えば、前記特許文献１，２に記載されているように、既によく知られている。サーボモータを駆動源としたプレス機械においては、偏心軸の回転制御を行うことができる。したがって、前記特許文献１の図４に記載されているように、所望範囲において、偏心軸を往復回動することができる。よって、偏心軸の回転角０°の位置を上死点とし、回転角１８０°の位置を下死点として、特許文献１の図４（ｂ）、（ｃ）に記載されているように、偏心軸の回転角が９０°〜１８０°の範囲内、１８０°〜２７０°の範囲内において偏心軸の正回転、逆回転すなわち正逆回転を繰り返すことが行われている。

上記構成によれば、偏心軸を３６０°回転することがないので、より高速のプレス加工、例えば打抜き加工が可能である。

ところで、プレス機械（図示省略）に備えた上下動自在なラム１と偏心軸（図示省略）の回転角との関係を概略的に示すと、図１に示すごとき関係になる。すなわち、偏心軸の回転角が１８０°の近傍範囲内において、前記ラム１に備えたストライカ３でもって、プレス機械に備えた上型としてのパンチ５を打圧して、板状のワークＷの打抜き加工を行うストロークＳを得るには、偏心軸の回転角はθ１となる。

しかし、図１に示すように、偏心軸の回転角が９０°付近（９０°の位置を含んだ範囲）においては、前記ストロークＳを得るには、偏心軸の回転角はθ２となる。ここで、回転角θ１と回転角θ２とを比較すると、θ１＞θ２となる。したがって、偏心軸を往復回転（正逆回転）してラム１の上下動をより高速に繰り返して、作業能率向上を図るには、偏心軸の回転角が９０°付近又は２７０°付近において正逆回転を行うことが望ましいものである。

ところが、偏心軸の回転角が９０°付近においては、図１に概略的に示すように、ラム１の上下動を高位置において上下動することとなる。したがって、パンチ５を打圧するには、ラム１に備えたストライカ３の寸法がＬだけ不足することになる。また、偏心軸の回転角が９０°付近又は２７０°付近においての、ストライカ３の打圧力は小さくなる。したがって、打抜き可能なワークＷの板厚は薄くなる。

したがって、ストライカ３としては、偏心軸の回転角が９０°〜１８０°又は１８０°〜２７０°の範囲の場合、回転角が９０°付近又は２７０°付近の場合の両方に対応することが望まれるものである。そこで、本実施形態においては、上述した両方の場合に対応可能に構成してある。

すなわち、プレス機械において、偏心軸の回転によって上下動されるラム１の下面には、図２に示すように、Ｙ軸方向（図２においては紙面に対して垂直な方向）に対向した一対のブラケット６が対向して備えられている。そして、一対のブラケット６は、Ｙ軸方向の連結部材７を介して一体的に連結してある。上記連結部材７には、箱状のストライカハウジング９が一体的に取付けてある。このストライカハウジング９には、ストライカ３が上下動可能に備えられている。

図２においては、ストライカハウジング９に対してストライカ３が下降した状態が示してある。そして、図３には、ストライカハウジング９に対してストライカ３が上昇し、ストライカ３の上面３Ｕが前記ラム１の下面１Ｌに当接した状態が示してある。

既に理解されるように、ストライカ３は、ラム１の下面１Ｌに当接することにより、ストライカハウジング９に対して上昇した状態に固定保持されるものである。そして、ストライカハウジング９に対してストライカ３が下降した状態のときには、ストライカ３の上面３Ｕとラム１の下面との間に、Ｘ軸方向に対向した一対の受圧プレート１１，１３が入り込み、ストライカ３を、下降した状態に固定するものである。

ストライカハウジング９に対するストライカ３の上下動と、ストライカ３の上面３Ｕとラム１の下面１Ｌとの間への受圧プレート１１，１３の出入動作とを連動するための連動機構１５が備えられている。

より詳細には、図４に示すように、前記ストライカハウジング９に形成した上下貫通孔１７内に前記ストライカ３が上下動自在に嵌合してある。そして、前記ストライカハウジング９の一側（Ｘ軸方向の一側）には、前記連動機構１５を作動するためのアクチュエータ１９が備えられている。このアクチュエータ１９は、本実施形態においては、エアシリンダ等のごとき流体圧シリンダでもって例示してある。

前記アクチュエータ１９には、Ｘ軸方向へ往復動自在なピストンロッド２１が備えられている。このピストンロッド２１には、連結ネジなどのごとき連結部材２３を介してスライドロッド２５の一端部が一体的に連結してある。前記スライドロッド２５は、前記ストライカ３に形成した上下方向の長孔２７を摺動自在に貫通してある。そして、スライドロッド２５の他端部は、前記ストライカハウジング９に形成したＸ軸方向の貫通孔（ガイド孔）２９に摺動自在に嵌合支持されている。したがって、ストライカ３は、スライドロッド２５の存在に拘わらず、ストライカハウジング９に対して上下動自在なものである。

前記スライドロッド２５の先端部には、前記ストライカハウジング９をＹ軸方向に貫通した連動部材３１が一体的に取付けてある。前記連動部材３１がＸ軸方向に移動自在であるように、前記ストライカハウジング９には、前記貫通孔２９に直交するＹ軸方向の貫通孔３３がＸ軸方向に長く形成してある。そして、ストライカハウジング９を貫通した連動部材３１のＹ軸方向の両端部には、連動リンク３５Ａ，３５Ｂ（図２，３，６参照）の一端部が枢支連結してある。

前記ストライカ３のＹ軸方向の両側には、前記ストライカハウジング９を貫通したＹ軸方向のヒンジピン３７Ａ，３７Ｂの基端部がネジなどで螺合してそれぞれ一体的に備えられている。上記ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂは、前記ストライカハウジング９における上下貫通孔１７のＹ軸方向の両側にＹ軸方向に形成した、上下方向に長い貫通孔３９Ａ，３９Ｂを上下動可能に貫通してある。そして、前記ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂには、リンク４１Ａ，４１Ｂの中間部が回動自在に枢支されている。

前記リンク４１Ａ，４１Ｂの一端部には中間リンク４３Ａ，４３Ｂの一端部がヒンジピン４５Ａ，４５Ｂを介して枢支連結してある。そして、前記中間リンク４３Ａ，４３Ｂの他端部は、ヒンジピン４７Ａ，４７Ｂを介して前記連動リンク３５Ａ，３５Ｂの他端部と枢支連結してある。前記リンク４１Ａ，４１Ｂの他端部にはヒンジピン４９Ａ，４９Ｂ（図２，３参照）を介して連結ブラケット５１Ａ，５１Ｂが枢支連結してある。この連結ブラケット５１Ａ，５１Ｂは、前記ストライカハウジング９のＹ軸方向の両側において、前記受圧プレート１１の下面に一体的に取付けてある。

さらに、前記リンク４１Ａ，４１ＢのＹ軸方向の内側には、リンク５３Ａ，５３Ｂが配置してある。このリンク５３Ａ，５３Ｂの基端部は、前記ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂに枢支されている。そして、前記リンク５３Ａ，５３Ｂの先端部には、ヒンジピン５５Ａ，５５Ｂを介して連結ブラケット５７Ａ，５７Ｂが枢支連結してある。前記連結ブラケット５７Ａ，５７Ｂは、前記ストライカハウジング９のＹ軸方向の両側において、前記受圧プレート１３に一体的に取付けてある。

そして、前記ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂからヒンジピン４５Ａ，４５Ｂまで、および前記ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂから４９Ａ，４９Ｂまでの寸法と、前記ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂからヒンジピン５５Ａ，５５Ｂまでの寸法は等しい寸法に形成してある。また、前記ヒンジピン４７Ａ，４７Ｂとヒンジピン５５Ａ，５５Ｂとの間には、両端部をヒンジピン４７Ａ，４７Ｂ，５５Ａ，５５Ｂに枢支連結した中間リンク５９Ａ，５９Ｂ（図３，７参照）が備えられている。

なお、ヒンジピン４５Ａ，４５Ｂとヒンジピン４７Ａ，４７Ｂ間の寸法は、ヒンジピン４７Ａ，４７Ｂとヒンジピン５５Ａ，５５Ｂとの間の寸法と等しく設定してある。

以上のごとき構成において、図３，４に示すように、ストライカ３の上面３Ｕがラム１の下面１Ｌに当接した上昇位置にあるときには、一対の受圧プレート１１，１３は、ストライカ３からＸ軸方向に離隔した状態にある。この場合、アクチュエータ１９におけるピストンロッド２１は、図４において右方向に移動された状態にある。換言すれば、ストライカ３は、上昇位置に固定された状態にある。

図３，４に示したごとき状態において、アクチュエータ１９におけるピストンロッド２１を突出作動して、左方向に移動すると、連動部材３１も一体的に同方向に移動される。連動部材３１が図３において左方向に移動されると、連動リンク３５Ａ，３５Ｂが、図３において左方向へ移動される。

図３において、連動リンク３５Ａ，３５Ｂが左方向に移動されると、リンク４１Ａ，４１Ｂは、中間リンク４３Ａ，４３Ｂを介して，ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂを中心として、図３において、時計回り方向に回動されることになる。リンク４１Ａ，４１Ｂが図３において時計回り方向に回動されると、受圧プレート１１は、右方向に移動される。前記受圧プレート１１は、ストライカハウジング９の上面とラム１の下面１Ｌとによって上下方向への移動は規制された状態にある。

したがって、受圧プレート１１が図３において右方向へ移動されるとき、ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂは上下方向の貫通孔３９Ａ，３９Ｂに案内されて次第に下降する（図２）。ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂが、図３において次第に下降されると、受圧プレート１３は、リンク５３Ａ，５３Ｂ及び中間リンク５９Ａ，５９Ｂを介して、次第に左方向に移動される。

すなわち、一対の受圧プレート１１，１３は、Ｘ軸方向の両側から互に接近するように移動し、ストライカ３の上部に形成した傾斜面３Ｓに次第に乗り上げる。したがって、ストライカ３の上部に受圧プレート１１，１３を迅速に位置決めすることができる。そして、一対の受圧プレート１１，１３は、図２，５に示すように、ストライカ３の上面３Ｕとラム１の下面１Ｌとの間に位置して、ストライカ３を下降した状態に固定することになる。なお、図５に示すように、ピストンロッド２１が突出した状態にあるときに、図５においてピストンロッド２１を右方向に移動すると（引込み作動すると）、ピン３７Ａ，３７Ｂが貫通孔３９Ａ，３９Ｂの上端側へ移動して、図４に示した元の状態に復帰するものである。

既に理解されるように、リンク４１Ａ，４１Ｂとリンク５３Ａ，５３Ｂとは一種のクロスリンクを構成するもので、ヒンジピン３７Ａ，３７Ｂを中心として互に逆方向に回動すると、一対の受圧プレート１１，１３は、互に接近離反する方向へ連動して移動する。そして、連動リンク３５Ａ，３５Ｂ及び中間リンク４３Ａ，４３Ｂ等は、前記ピストンロッド（作動ロッド）２１の往復動を前記クロスリンクへ伝達する伝達リンクを構成するものである。

以上のごとき説明から理解されるように、ラム１に備えたストライカ３は、ラム１に備えたストライカハウジング９に対して上昇した位置と、下降した位置の２位置に位置決めすることができる。この上昇した位置と下降した位置の高さの差が受圧プレート１１、１３の高さによって実現されることとなり、例えば図１における寸法Ｌに相当することになる。また各プレス加工機の仕様によって、また加工対象ワークの打ち抜き力によってＬ寸法は適宜選択される。したがって、偏心軸の回転角が９０°〜１８０°の範囲、又は１８０°〜２７０°の範囲において正逆回転しプレス加工を行う場合に対応できる。また、偏心軸の回転角が９０°又は２７０°付近（９０°を含む範囲、又は２７０°を含む範囲）において正逆回転してプレス加工を行う場合と対応することができる。

よって、例えば打抜き加工の負荷が小さな薄い板材の打抜き加工を行う場合、偏心軸の回転角が９０°付近、又は２７０°付近において正逆回転してのプレス加工が可能である。したがって、プレス加工をより高速に行うことができるものである。

１ ラム
１Ｌ 下面
３ ストライカ
３Ｕ 上面
９ ストライカハウジング
１１，１３ 受圧プレート
１５ 連動機構
１７ 上下貫通孔
１９ アクチュエータ
２１ ピストンロッド
２７ 長孔
３１ 連動部材
３３ 貫通孔
３５Ａ，３５Ｂ 連動リンク

Claims (5)

1. 偏心軸の回転によってラムが上下動されるプレス機械であって、前記ラムの下部に備えたストライカハウジングに、ストライカを上下動可能に備え、前記ストライカを、上昇位置及び下降位置に固定自在に備えていることを特徴とするプレス機械。
2. 請求項１に記載のプレス機械において、前記ラムの下面と前記ストライカの上面との間へ対向する両側から出入自在な一対の受圧プレートを備えていることを特徴とするプレス機械。
3. 請求項２に記載のプレス機械において、前記受圧プレートの出入動作と前記ストライカハウジングに対するストライカの上下動とを連動するための連動機構を備えていることを特徴とするプレス機械。
4. 請求項３に記載のプレス機械において、前記連動機構は、前記ストライカに備えた上下方向の長孔内をストライカの径方向に往復動自在に貫通した作動ロッドと、この作動ロッドを往復動するためのアクチュエータと、前記ラムの下面とストライカの上面との間へ対向する両側から一対の受圧プレートを出入するために、一対の受圧プレートに一端側を枢支連結したクロスリンクと、一端が前記ストライカに固定されると共に他端が前記クロスリンクに枢支連結されたヒンジピンと、前記作動ロッドの往復動を前記クロスリンクに伝達するための伝達リンクと、を備えていることを特徴とするプレス機械。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のプレス機械によるプレス加工方法であって、前記偏心軸の回転位置が９０°付近又は２７０°付近において前記偏心軸を、予め設定した角度範囲において正回転、逆回転を繰り返して、前記ラムの上下動を繰り返し、このラムの上下動によってプレス機械に備えたパンチの打圧を繰り返すことを特徴とするプレス加工方法。

Images