JP6895059B2 - 押出プレスのシャー装置及びその装置による引き上げ方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金等の金属押出成形用の押出プレスにおいて、押出成形後に
コンテナをダイスより離間させてビレットの残部であるディスカードをダイスの前面で切
断して押出製品部より切り離す押出プレスのシャー装置及びその装置による引き上げ方法に関する。

従来の押出プレスのシャー装置では、ダイスを保持しているエンドプラテンの上部のコ
ンテナ側に設けたフレームに、ディスカード切断用のシャーシリンダが下方に向けて取り
付けられていて、シャーシリンダのピストンロッド下端部にシャースライドを介してシ
ャー刃が設けられた構成となっている。

従来の押出プレスでは、電動式のシャー装置は駆動手段に長い１本のボールねじが使用されており、さらにボールねじを駆動するモータはボールねじの上側に配置されていた。
そのためシャー装置全体の高さが高くなり、建屋の高さ等を高くする必要があった。
さらに駆動装置が油圧シリンダの押出プレスではシャー刃がついたシャースライドとシャーガイドとシャーフレームの上に更に油圧シリンダが取り付けられており、シリンダロッドの長さを含めると相当な高さになっていた。

国際公開ＷＯ２０１６／１１７１４６号公報

従来型の押出プレスでは以下のような課題があった。
（１）従来の押出プレスのシャー装置では、リンク部品がハの字形になっていたので、リンク部品が、シャーフレーム内に挿入できないため、シャー装置が高くなっていた。
（２）従来の押出プレスのシャー装置では、リンク部品がハの字形になっていたので、第２の駆動装置ディスカードを押しても力が十分伝わらなかった。
（３）従来の押出プレスのシャー装置では、油圧とモータを同調してスライド駆動フレームを上昇させていたのでエネルギーが余計にかかっていた。

先端にシャー刃が固定されたシャースライド、シャースライドが嵌挿されてスライドし直線移動するシャーフレーム、シャースライドの後端に連結されたシャースライド駆動フレーム、シャースライド駆動フレームにリンク機構を介して連結されたスライド部品、を備えて、
シャースライド駆動フレームを直線移動させて、スライド部品とシャースライド駆動フレームを連結したリンク機構を屈曲延伸させる第１の駆動装置と、
スライド部品を直線移動させて、スライド部品にリンク機構を介して連結したシャースライド駆動フレームを直線移動させる第２の駆動装置、
を具備した押出プレスのシャー装置において、
リンク機構は、上部アームと下部アームで形成されて、
スライド部品と上部アームの上端、上部アームの下端と下部アームの上端、及び、下部アームの下端とシャースライド駆動フレームが、回転自在に軸支されることにより、屈曲又延伸自在に連結されて、
リンク機構が直線状に延伸した際に、下部アームの一部がシャーフレームの中に挿入されるようにした。

前記リンク機構を少なくとも２機備えて、屈曲した際に、上部アームと下部アームの軸支部分が、それぞれ左右異なる方向に張り出して、パンタグラフ状になるようにした。

前記リンク機構の軸支部分の少なくとも１箇所に、リンク機構を屈曲させる方向に力を作用させる弾性体を配するようにした。

前記スライド部品に、リンク機構が屈曲した際に上部アームが当接する受け座を配した。

前記シャーフレームに形成されたシャースライドを挿入するガイド溝に、リンク機構側に向かって溝幅が拡大するテーパ部を形成した。

先端にシャー刃が固定されたシャースライド、シャースライドが嵌挿されてスライドし直線移動するシャーフレーム、シャースライドの後端に連結されたシャースライド駆動フレーム、シャースライド駆動フレームにリンク機構を介して連結されたスライド部品、を備えて、
シャースライド駆動フレームを直線移動させて、スライド部品とシャースライド駆動フレームを連結したリンク機構を屈曲延伸させる第１の駆動装置と、
スライド部品を直線移動させて、スライド部品にリンク機構を介して連結したシャースライド駆動フレームを直線移動させる第２の駆動装置、
を具備した押出プレスのシャー装置において、
リンク機構は、上部アームと下部アームで形成されて、
スライド部品と上部アームの上端、上部アームの下端と下部アームの上端、及び、下部アームの下端とシャースライド駆動フレームが、回転自在に軸支されることにより、屈曲又延伸自在に連結されて、
リンク機構が直線状に延伸した際に、下部アームの一部がシャーフレームの中に挿入される押出プレスのシャー装置によるシャースライドの引き上げ方法であって、リンク機構が直線状に延伸して下方側に移動したシャースライドについて、
第１の駆動装置を駆動させてリンク機構を屈曲させることによって、シャースライド駆動フレームを上方に移動させて、シャースライドを引き上げた後、
第２の駆動装置を駆動させてスライド部品を上方に移動させることにより、スライド部品にリンク機構を介して連結したシャースライド駆動フレームを上方に移動させて、さらに、シャースライドを引き上げるようにした。

１．高速低出力用と低速高出力用にモータを各々装備するため、各モータ容量を最小限に設計することができるため、さらにシャー上昇時においては第２の駆動装置をフリー状態にしておけば、第１の駆動装置だけで高速動作可能としたのでさらなる省エネ・省資源とアイドル時間の短縮が図れる。
２．従来のシャー装置よりも装置の高さをリンク機構がシャースライド内部にまで侵入可能になるように低く構成できるため、さらに大幅に低くすることができるため省スペースが実現できる。
３．油圧式駆動をやめて、電動で駆動するため、油漏れの心配がなく、運転時、メンテナンス時の火災リスクを軽減することができる。
４．油圧機器と油の量を削減することができ、省資源、省エネに寄与する。

本発明のシャー装置の正面図と側面図と立面図である。 本発明の第１の実施形態のシャー装置の動作図を正面図で表したものである。 リンク機構の詳細を表した図である。 本発明の基本のリンク機構を表した図である。 本発明の第２の実施形態のシャー装置の動作図を正面図で表したものである。

本発明に係るシャー装置の実施形態を、図面を参照しながら以下詳細に説明する。

図１〜５によって、本発明の実施形態を説明する。図１において、１１はエンドプラテ
ン、１２はダイスタック、１３はダイブロック、１４はダイブロック１３の背面と直角な
水平方向への移動をガイドするガイド部材、１５はダイスタック１２からの押圧力を受け
るエンドプラテン内のプレッシャーリングである。プレッシャーリング１５とエンドプラ
テン１１の中心部には、ダイスタック１２から押出される製品が通る穴が設けられている
。なお、ダイスタック１２は図示しない複数の部品で構成されている。

ダイスタック１２を前面側に保持しているエンドプラテン１１の上部コンテナ側にはシ
ャーフレーム２７を取り付け、シャーフレーム２７の一部には軸１９によって、シャーガイド９に内蔵されたシャースライド１８を、押出及び反押出方向に回転自在に取り付けた。符号７はディスカードを切断するシャー刃で、符号１８はシャースライドである。シャー刃７はシャースライド１８に取り付けられ、シャー刃７とシャースライド１８との間には、ダイスタック１２の切断面とシャー刃７との隙間を調整する図示はしていないが、シムがある。また、符号１０はビレットを挿入するコンテナである。

ダイスタック１２はダイブロック１３に納められ、ダイスタック１２及びダイブロック
１３により構成されるダイカセットをプラテン方向に押し付けることにより、プレッシャ
ーリング１５とホースシュー１７とで水平方向の移動が規制される。前記機構では、図示しない水平方向アームを介してダイスタック水平固定用シリンダでダイスタック１２をエンドプラテン１１に固定する。
又、同時に図示しない垂直ダイクランプの押し付けによりダイスタック１２を垂直方向にも固定することができる。垂直ダイクランプはダイスタック垂直固定用シリンダにより動作する。

図１に示すように、シャーガイド９の下端ダイスタック側面は、図示しないシャースライドの揺動シリンダによりホースシュー１７のコンテナ側端面を押圧する。
この固定により、ホースシュー１７とダイスタック１２のシャー面側の相対位置は常に
一定にすることができると共に、押出後のディスカード切断中でもこの水平方向の押し付
けると垂直方向の押し付けによりダイスタック１２は動くことなく常に同じ位置を維持できる。

シャースライド１８はシャーガイド９の中に納められており、図示しないピンを支点として図示しないシャースライド搖動シリンダが搖動することによりシャーガイド９はピンを中心にして搖動し、モータが駆動することによりシャースライド１８はシャーガイド９の内部を上下に摺動することになる。
これによりシャー刃７はダイスタック１２との距離を適正にとれるものである。

第１の実施形態について図１、２を使って説明する。
まず第１に本発明のシャー装置は、図２からわかるように、シャースライド１８に取り付けられたシャー刃７がディスカード８に接触するまで下降する第１の工程（図２ではＡの範囲）とディスカード８を切断する第２の工程（図２ではＢの範囲）の２つの工程があり、第２の工程には第１と第２の駆動装置が同時に作用する構成になっている。

第１の工程ではシャーフレーム２７に取り付けられたモータ２１の出力軸とボールねじ２３の端部とはタイミングベルトで繋がれている。モータ２１は、例えばサーボモータのようなものでよい。モータ２１によりボールねじ２３が回転すると、ボールナット２４と一体となったシャースライド駆動フレーム２６が下降する。シャースライド駆動フレーム２６が下降すると軸６６とリンク機構２５が連結されているので、リンク機構２５は延伸して直線状になる。
シャースライド駆動フレーム２６の一方はピン１９でシャースライド１８と連結していると同時に、他端はリンク機構２５と連結されており、更には、リンク機構２５の他端はスライド部品ａ３１に連結している構成になっている。
本実施例では回転運動を直線運動に変換する変換手段をボールねじとして説明したが、ラックとピニオンのようなものでもよい。

シャー装置の中心ライン上には、上方からスライド部品ａ３１、リンク機構２５（リンク機構２５パンタグラフ状になっている）、シャースライド駆動フレーム２６、ピン１９、ピン１９によりシャースライド１８がシャースライド駆動フレーム２６と回転自在に軸支されている。シャースライド１８の下端にはシャー刃７が取り付けられている。リンク機構２５が直線状になると、第２の駆動装置により、スライド部品ａ３１、リンク機構２５、シャースライド駆動フレーム２６、シャーフレーム１８の順番に力がかかり、シャー刃７が下降することにより、ディスカード８を切断する構成になっている。

図３でリンク機構２５を説明する。リンク機構２５は、上部アーム６１、６３と下部アーム６２、６４と軸６５、６６、６７、６８と弾性体６９で形成されている。
スライド部品３１と上部アーム６１、６３の上端が軸で回転自在に軸支されている。上部アーム６１、６３の下端と下部アーム６２、６４の上端とは軸６７、６８とで回転自在に軸支されている。また、下部アーム６２、６４の下端とシャースライド駆動フレーム２６が、軸６６によって回転自在に軸支されている。
また、弾性体６９が上部アーム６１、６３と軸６５の部分に取り付けられている。この弾性体はリンク機構２５が延伸して直線状になった状態から図示した屈曲した状態に戻るときに上部アーム６１、６３を開こうとする方向に力が掛かるようになっている。この弾性体はバネのような物でも良いし、望ましくはねじりバネがよい。
また、弾性体の取り付ける位置は図示した以外でも軸６６、軸６７、軸６８の位置でもよい。
このように、屈曲又延伸自在に連結されて、リンク機構２５はボールねじ２３の駆動によって、屈曲、延伸をする。
また、リンク機構２５が直線状に延伸した際に、下部アーム６２、６４の一部がシャーフレーム２７の中に挿入されることにより、シャー装置の高さを低く維持できるような構成になっている。

図２（ｃ）の状態でシャー刃７がディスカード８を切断した後は、第１の駆動装置のボールねじ２３を駆動する。駆動すると同時にシャースライド駆動フレーム２６が上昇を開始する。シャースライド駆動フレーム２６が上昇を開始するとリンク機構２５は屈曲、すなわちパンタグラフ状に戻ろうとする。リンク機構２５が最下点でパンタグラフ状になってもシャーフレーム２７にはテーパ状の逃げがあるためリンク機構２５とシャーフレーム２７が干渉することはない。

前記の位置から第１の駆動装置のボールねじ２３を駆動することによって、リンク機構２５は上昇を開始するが、このときパンタグラフ状のリンク機構２５は上昇するときに上部アーム６１、６３でスライド部品３１に備えられたストッパー２、を上方に押すことになる。その結果スライド部品３１が第１の駆動装置のボールねじ２３の力だけで上昇することになる。よって第２の駆動装置のボールねじを使わなくてもよいという場合もありえ、省エネになる。

シャー動作開始の時点ではリンク機構２５はパンタグラフ状になっている。シャースライド駆動フレーム２６が下降開始すると、リンク機構２５が閉じていき、直線状の状態になるまでシャースライド駆動フレーム２６が下降するとシャースライド駆動フレーム２６は速度を落とす構成になっている。

図３に前記、基本のリンク機構を２組、組み合わせてパンタグラフ状にしたものを示す。
このパンタグラフ状のリンク機構２５は鉛直方向に直線状になるので元のパンタグラフ状に戻るときには、２本の上部アームが軸支されているところには、２本のアームを開かせるような部品が必要である。それは弾性体やバネのようなもので、望ましくは、ねじりバネが良い。

図４にリンク機構２５の基本形を示す。パンタグラフ状の形状をしたリンク機構のうち半分の２本のアーム（上部アーム６１と下部アーム６２）で構成されたものが、リンク機構の基本形である。１本が上部アーム６１でもう１本が下部アーム６２である。シャースライド駆動フレーム２６でこの２本のアームを上下させる構成になっている。

第２の駆動装置ではモータ３３が鉛直下向きにシャーフレーム２７に取り付けられている。モータ３３は例えばサーボモータのようなものであってよい。また取付方法は鉛直下向きとは限らない。
モータ３３の出力軸のプーリａ３４と２個のプーリｃ３８はベルト３６で繋がれている。さらには、２個のプーリｃ３８と２本のボールねじ３２の２個のプーリｂ３５はそれぞれ、ベルト４１で繋がれている。ベルトは例えばタイミングベルトのようなものでよい。このような構成でサーボモータ３３は２本のボールねじ３２の同期を取って駆動することができる。

モータ３３の駆動によって、２本のボールねじ３２は回転し、ボールナット４２と繋がれたスライド部品３１を下降させる構成になっている。図２（ｂ）が、シャー刃７がディスカード８に接触した状態である。この状態からモータ３３を駆動してスライド部品３１を下降させると、シャー刃７にかかる力はスライド部品３１から、リンク機構２５を介し、さらにシャースライド１８を介して伝わることとなり、さらにスライド部品ａ３１を下降させると、図２（ｃ）の状態になるとディスカード８が切断されたことになる。
さらに直線状に延伸されたリンク機構２５は、シャーフレーム２７のなかに挿入されている。
尚、第１の駆動装置で駆動したモータ２１は第２の駆動装置においても引き続きモータ３３と同時に駆動させて第２の駆動装置に追従させる。ディスカード切断終了後、第１と第２の駆動モータ２１と３３を下降方向とは同時に逆回転させて元の位置へ高速で復帰させる。

図２のなかでＡはシャー刃７に負荷がかからないストロークで高速で低出力でシャー刃７が移動できる工程であり、Ｂはシャー刃７に負荷がかかるストロークで低速で高出力でシャー刃７が移動できる工程である。全ストロークはＣ＝Ａ＋Ｂである。

ベルト３６およびベルト４１の破断、ゆるみを図示しない近接センサーによって検知するか、あるいはモータ３３の負荷電流を検知するかして検出し、ベルト３３およびベルト４１の破断、ゆるみが発生した場合には、ボールねじ端面に取り付けた図示しない電磁ブレーキを働かせて、スライドブロックが下方に落下するのを未然に防止する。
電磁ブレーキは電気によって作動し、電気が入ったときは開放で、電気が切れた場合にブレーキがかかるようになっている。

第２の実施形態について図１、図５を使って説明する。
第１の駆動装置ではシャーフレーム２７に取り付けられたモータ２１の出力軸とボールねじ２３の端部とはベルトで繋がれている。モータ２１は、例えばサーボモータのようなものでよい。モータ２１によりボールねじ２３が回転すると、ボールナット２４と一体となったシャースライド駆動フレーム２６が下降する。
シャースライド駆動フレーム２６の一方はピン１９でシャースライド１８と連結していると同時に、他端はリンク部品２５と連結されており、更には、リンク機構２５の他端はスライド部品３１に連結している構成になっている。

シャー動作開始の時点ではリンク部品２５は折りたたんだ状態になっている。シャースライド駆動フレーム２６が下降開始すると、リンク機構２５が開いていき、直線の状態になるまでシャースライド駆動フレーム２６が下降するとシャースライド駆動フレーム２６は速度を落とす構成になっている。

第２駆動装置では２本の油圧シリンダ５１がスライド部品ｂ５３を下降させる構成になっている。図５（ｂ）が、シャー刃７がディスカード８に接触した状態である。この状態から油圧シリンダを駆動してスライド部品ｂ５３を下降させると、シャー刃７にかかる力はスライド部品ｂ５３から、リンク機構２５を介し、さらにシャースライド８を介して伝わることとなり、さらにスライド部品ｂ５３を下降させると、図５（ｃ）の状態になるとディスカード８が切断されたことになる。
尚、モータ２１は第２の行程中駆動させてシャースライド駆動フレーム２６を追従させる。
スライド部品ｂ５３のために図示しないパイプ状のガイドをつけてもよい。
また、油圧シリンダの作動油は可燃性でない水を含んだ、例えば水―グリが望ましい。

図５のなかでＤはシャー刃７に負荷がかからないストロークで高速で低出力でシャー刃７が移動できる工程であり、Ｅはシャー刃７に負荷がかかるストロークで低速で高出力でシャー刃７が移動できる工程である。全ストロークはＦ＝Ｄ＋Ｅである。
ディスカード切断後、第１と第２の駆動モータ２１と３３を下降方向とは同時に逆回転させて元の位置へ高速で復帰させる。

次に、リンク機構２５が直線状に延伸した際に、下部アーム６２、６４の一部がシャーフレーム２７の中に挿入されるシャー装置の引き上げ方法について以下に述べる。
リンク機構２５が延伸して下方側にシャースライド１８が移動している場合、まず、第１の駆動装置を駆動させて、リンク機構２５を弾性体６９の力により屈曲させて、パンタグラフ状にしてボールねじ２３を駆動させることによって、シャースライド駆動フレーム２６を上方に移動させて、シャースライド１８を引き上げる。
次に第２の駆動装置を駆動させてスライド部品ａ３１を上方に移動させることにより、スライド部品ａ３１にリンク機構２５を介して連結したシャースライド駆動フレーム２６を上方に移動させて、さらに、シャースライド１８を引き上げる構成になっている。

本発明は、以上の構成であるから以下の効果が得られる。
１．高速低出力用と低速高出力用にモータを各々装備するため、各モータ容量を最小限に設計することができるため、さらにシャー上昇時においては第２の駆動装置をフリー状態にしておけば、第１の駆動装置だけで高速動作可能としたのでさらなる省エネ・省資源とアイドル時間の短縮が図れる。
２．従来のシャー装置よりも装置の高さをリンク機構がシャースライド内部にまで侵入可能になるように低く構成できるため、さらに大幅に低くすることができるため省スペースが実現できる。
３．油圧式駆動をやめて、電動で駆動するため、油漏れの心配がなく、運転時、メンテナンス時の火災リスクを軽減することができる。
４．油圧機器と油の量を削減することができ、省資源、省エネに寄与する。

２ ストッパー
３ ストッパー
７ シャー刃
８ ディスカード
９ シャーガイド
１１ エンドプラテン
１２ ダイスタック
１３ ダイブロック
１４ ガイド部材
１７ ホースシュー
１８ シャースライド
２０ シャー装置
２１ サーボモータ
２２ ベルト
２３ ボールねじ
２４ ボールナット
２５ リンク部品
２６ シャースライド駆動フレーム
２７ シャーフレーム
３１ スライド部品ａ
３２ ボールねじ
３３ サーボモータ
３４ プーリａ
３５ プーリｂ
３６ ベルト
３８ プーリｃ
４１ ベルト
４２ ボールナット
５１ 油圧シリンダ
５２ シリンダロッド
５３ スライド部品ｂ
６１ ６３ 上部アーム
６２ ６４ 下部アーム
６５ ６６ ６７ ６８ 軸
６９ 弾性体

Claims (5)

1. 先端にシャー刃が固定されたシャースライド、シャースライドが嵌挿されてスライドし直線移動するシャーフレーム、シャースライドの後端に連結されたシャースライド駆動フレーム、シャースライド駆動フレームにリンク機構を介して連結されたスライド部品、を備えて、
   シャースライド駆動フレームを直線移動させて、スライド部品とシャースライド駆動フレームを連結したリンク機構を屈曲延伸させる第１の駆動装置と、
   スライド部品を直線移動させて、スライド部品にリンク機構を介して連結したシャースライド駆動フレームを直線移動させる第２の駆動装置、
   を具備した押出プレスのシャー装置において、
   リンク機構は、上部アームと下部アームで形成されて、
   スライド部品と上部アームの上端、上部アームの下端と下部アームの上端、及び、下部アームの下端とシャースライド駆動フレームが、回転自在に軸支されることにより、屈曲又延伸自在に連結されて、
   リンク機構が直線状に延伸した際に、下部アームの一部がシャーフレームの中に挿入され、
   前記リンク機構の軸支部分の少なくとも１箇所に、リンク機構を屈曲させる方向に力を作用させる弾性体を配したことを特徴とする押出プレスのシャー装置。
2. 前記リンク機構を少なくとも２機備えて、屈曲した際に、上部アームと下部アームの軸支部分が、それぞれ左右異なる方向に張り出して、パンタグラフ状になることを特徴とした請求項１に記載の押出プレスのシャー装置。
3. 前記スライド部品に、リンク機構が屈曲した際に上部アームが当接する受け座を配したことを特徴とした請求項１または請求項２に記載の押出プレスのシャー装置。
4. 前記シャーフレームに形成されたシャースライドを挿入するガイド溝に、リンク機構側に向かって溝幅が拡大するテーパ部を形成したことを特徴とした請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の押出プレスのシャー装置。
5. 先端にシャー刃が固定されたシャースライド、シャースライドが嵌挿されてスライドし直線移動するシャーフレーム、シャースライドの後端に連結されたシャースライド駆動フレーム、シャースライド駆動フレームにリンク機構を介して連結されたスライド部品、を備えて、
   シャースライド駆動フレームを直線移動させて、スライド部品とシャースライド駆動フレームを連結したリンク機構を屈曲延伸させる第１の駆動装置と、
   スライド部品を直線移動させて、スライド部品にリンク機構を介して連結したシャースライド駆動フレームを直線移動させる第２の駆動装置、
   を具備した押出プレスのシャー装置において、
   リンク機構は、上部アームと下部アームで形成されて、
   スライド部品と上部アームの上端、上部アームの下端と下部アームの上端、及び、下部アームの下端とシャースライド駆動フレームが、回転自在に軸支されることにより、屈曲又延伸自在に連結されて、
   リンク機構が直線状に延伸した際に、下部アームの一部がシャーフレームの中に挿入され、前記リンク機構の軸支部分の少なくとも１箇所に、リンク機構を屈曲させる方向に力を作用させる弾性体を配した押出プレスのシャー装置によるシャースライドの引き上げ方法であって、リンク機構が直線状に延伸して下方側に移動したシャースライドについて、
   第１の駆動装置を駆動させてリンク機構を屈曲させることによって、シャースライド駆動フレームを上方に移動させて、シャースライドを引き上げた後、
   第２の駆動装置を駆動させてスライド部品を上方に移動させることにより、スライド部品にリンク機構を介して連結したシャースライド駆動フレームを上方に移動させて、さらに、シャースライドを引き上げる押出プレスのシャー装置によるシャースライドの引き上げ方法。

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