JPH06505438A - 揺動式プレス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 揺動式プレス ［技術分野］ 本発明は、駆動装置によってプレス軸線に関して揺動可能に旋回支点を中心とし て駆動される第１ダイ半部と、該第１ダイ半部に対して軸平行に運動する第２ダ イ半部とを備え、揺動駆動装置が油圧式の作業ピストンを有し、該作業ピストン には、油圧媒体の所定の規則的な脈動流が供給され、かつ前記作業ピストン自体 が揺動運動発生のために前記第１ダイ半部と連結されている形式の揺動式プレス に関するものである。

［背景技術］ 前記形式の揺動式プレスは例えば、スイス国特許第６６２９８３号、スイス国特 許第６６６８５７号又はドイツ連邦共和国特許第１６５２６５３号の各明細書に 基づいて公知になっておりかつ金属又はその他の固相材料から中実部品を製造す るために使用され、その場合該中実部品又は加工材は、２つの変形加工用の工具 半部間又は２つのダイ半部間で成形され、しかも慣用の軸平行のプレス法とは異 なって、一方の工具半部は他方の工具半部に対して転圧・揺動運動を行なう。

上部の工具半部は素材と部分的にしか接触しないため、揺動運動時に素材は著し く小さなプレス力でもって塑性変形されるので、１つの工程で著しく大きな変形 度とダイ輪郭に倣ったより正確な成形が得られる。揺動工具の巡回毎に可能な送 りは、揺動工具の傾斜角に基づいて生じ、それ相応に制限されている。その場合 この送り量は、総作業ストロークのために、つまり所望の据込み高さのために必 要な揺動巡回の回数を決定し、かつ揺動周波数に応じて変形加工時間を決定する 。

機械式の揺動運動用駆動装置を装備した公知の揺動式プレスでは、巡回周波数又 は揺動周波数は一連のファクタによって制限される。すなわち：揺動工具が外向 きに旋回した位置では、有害な遠心力が発生し、この遠心力は特に、偏心盤軸及 び偏心的な駆動部品の大きな質量に起因している。この自由な遠心力は、揺動周 波数が比較的高い場合には、両工具半部間に許容不能の振動を発生させ、それ故 に公知の揺動式プレスでは、揺動周波数を比較的低い値に制限する必要があった 。

更にまた揺動する工具のための球面状支承部は全プレス圧を吸収せねばならない 、上部の圧力支承部を球面状に構成したことに基づいて、単位面積当りの支承圧 が増大し、ひいては発生摩擦作用が著しく高くなる。

その支承部で発生する摩擦熱は薄い油膜によって支承ギャップから導出されねば ならない。揺動周波数の増加に伴って同様に、潤滑剤によって導出されねばなら ない摩擦熱は高くなる。これとは逆に狭い支承ギヤツブは潤滑・冷却剤の通流量 を制限する。

公知の構造では、不充分な熱導出と偏心的な質量体の遠心力とが約６０Ｏｒ、ｐ 、ｍ以上の揺動周波数での操業を妨害する。揺動巡凹当りの許容送り量を上回る ことが許されない以上、平均的寸法の加工材の場合、約４〜５秒の変形加工時間 が生じ、従って毎分当り僅か１０〜１２個品という低い生産力しか得られない。

この制限された揺動周波数においてプレスのダイス閉鎖速度を高めることによっ て変形加工時間を短縮しようとする場合、材料と揺動工具との間の接触面が増大 することになる。この場合、総プレス圧が必要であり。

該総ブレス圧は、軸平行なプレスの場合と同じ値にまで上昇することがあるので 、このような揺動式プレスは実質的な利点を提供することにはならない。

［発明の構成］ 本発明の課題は、背景技術の前記欠点を排除し、高い揺動周波数による連続稼働 と、冷間加工・熱間加工のいずれの加工領域においても加工材の変形加工時間の 短縮を可能にするような揺動式プレスを提供することである。

前記課題を解決するための本発明の構成手段は、揺動駆動される第１ダイ半部に はカウンターウェイト質量体が連結されており、該カウンターウェイト質量体は 、該カウンターウェイト質量体の重心点が、第１ダイ半部の重心点とは反対の、 揺動運動旋回支点側に１８０６ずらして位置するように配置されており、かつ、 前記カウンターウェイト質量体の質量と、前記揺動運動旋回支点からの前記カウ ンターウェイト質量体の重心点距離との積が、第１ダイ半部の質量と、前記揺動 運動旋回支点からの第１ダイ半部の重心点距離との積にほぼ等しくなるように構 成されている点にある。

従ってカウンターウェイト質量体の重心点が揺動工具の重心点に対して１８０＠ ずらされており、かつ質量と重心点距離との積が互いに相殺し合うので、前記揺 動工具の偏心位置に基づく遠心力は発生せず、しかもいかなる揺動周波数、いか なる揺動振幅及びいかなる傾斜角においても遠心力は消去される。

別の変化実施態様によれば、前記揺動工具の重心点の同じ側にシフト可能なカウ ンターウェイト質量体を設けることによって、揺動工具の慣性力を相殺させるこ とも可能である。揺動工具の偏心振れ量の範囲内でカウンターウェイト質量体を 中心軸線の反対側ヘシフトさせることによって、所要反力が発生され、この場合 、該カウンターウェイト質量体のシフトはレバーリンクを介して偏心振れ量に関 連して行なうことができる。

本発明は、公知の揺動式プレスでは明らかに考慮されていなかった認識、つまり 従来技術の欠点の大部分は、揺動するダイ半部の遠心力の相殺によって除くこと ができ、従って揺動式プレスを、より高い揺動周波数で稼働させることができる という認識に基づいている。

本発明による揺動式プレスを実際に構成した場合、連続操業において有害な振動 なしに約２４０Ｏｒ、ｐ。

ｍ、の揺動周波数が得られ、かつ変形加工時間を約１〜１．５秒に短縮すること が可能になった。この短い変形加工時間は、熱間変形加工の領域に揺動式プレス の採用を敷桁することを可能にし、しかもその場合、プレス工具と過熱された材 料との接触時間が過度に長いためにプレス工具が不経済に摩耗しかつ同時に材料 が変形加工中に早期に冷却することを気遣う必要もなくなる。

材料分布が偏心している場合でも２つのダイ半部の正確なガイドを保証するため に、第１ダイ半部には、センタリングプレートが伝力結合式に連結されており、 該センタリングプレートが第２ダイ半部と共に１つの事実上遊びのないセンタリ ングを形成するようにするのが特に有利である。

本発明の特に有利な実施態様では、第１ダイ半部の揺動駆動装置が、揺動軸線を めぐっていてダイ半部に作用する少なくとも３つの揺動用作業ピストンを有し、 該揺動用作業ピストンが、マルチピストン型油圧ポンプから、周期的に変化する 圧力媒体量を、周期的に受け取るようになっている。この圧力媒体量の周期的な 変化は、回転する斜板を夫々備えた２つの互いに協働し合うアキシャルピストン ポンプによって発生されるのが有利であり、該アキシャルピストンポンプは所定 数のポンプピストンに作用し、該ポンプピストンは圧力媒体管路を介して夫々１ つの揺動用作業ピストンと接続されている。

［図面の簡単な説明コ 図１は揺動軸線に沿って断面した揺動式プレスの縦断面図である。

図２は図１の平面ＩＩに沿った揺動式プレスの横断面図である。

図３は揺動式プレス部分の縦断面図である。

図４は遠心力相殺手段の詳細図である。

図５は工具ガイド機構の詳細図である。

図６ａ、図６ｂ、図６ｃ、図６ｄ、は種々の可能な揺動運動形状の概略図である 。

［発明を実施するための最良の形態１ 次に図面に基づいて本発明の実施例を詳説する。

図１において揺動駆動される上部ダイ半部１と、軸平行に可動の下部ダイ半部２ と、両ダイ半部１と２間に配置された変形加工すべき加工材ｌＯと共に示されて いる揺動式プレスは、送り台ガイド機構１５の組込まれたプレス架台１２、プレ ス送り台８並びに、油圧ピストン９によって可動の送り台駆動装置を備えている 。プレス架台１２は、プレス送り台８又は油圧ピストン９によって発生されたプ レス力に対する反力を吸収する。プレス架台１２又は送り台ガイド機構１５は、 上部横桁７、下部横桁１４及びプレス軸線Ａを中心として回転対称に配置された 所定本数のコラム１３によって構成される６図２に示したように例えば４本の前 記のようなコラム１３を設けることが可能である。コラム型架台の代わりに箱型 架台を採用することも可能であるが、この場合は角柱状のベッド成形材が有利で ある。プレス送り台８は、固定的な下部工具又は下部ダイ半部２を担持しかつ油 圧ピストン９によって、工具ホルダー４内に固定された揺動運動を行なう上部ダ イ半部１に向かってプレスされる。

上部ダイ半部ｌの揺動運動は、球面支承部３内で可動の工具ホルダー４の外縁部 に係合している複数の、少なくとも３本の、作業ピストン５．６によって発生さ れ、該作業ピストンは、周期的に正弦曲線状に脈動する油量によって負荷され、 該油量は所定数のポンプピストン２５．２６を有するマルチピストン型油圧ポン プ２０によって発生される。該マルチピストン型油圧ポンプ２０は揺動軸線に対 して直角な横方向の同一軸線位置に配置された２つのアキシャルピストンポンプ ２１．２２から成り、各アキシャルピストンポンプはそれぞれ１つの電動モータ ３１，３２によって調速可能な回転数で駆動される。両アキシャルピストンポン プ２１．２２は、遠心力を避けるために、駆動軸線Ｂ、Ｃに対して固定傾度を有 しかつ角度位置を相対的に調整可能な動的にバランスされた夫々１つの回転する 斜板２３，２４によって稼働する。斜板２３，２４は周期的にポンプピストン２ ５．２６を動かし、該ポンプピストンの本数は作業ピストン５．６の本数に等し い。一方のアキシャルピストンポンプ２１の、所定の順序で配列された各ポンプ ピストン２５は、油圧連絡管路２７．２８によって、他方のアキシャルピストン ポンプ２２の、同じ配列順序の各ポンプピストン２６と固定的に接続されており 、かつ前記油圧連絡管路２７．２８は所属の作業ピストン５．６の圧力管路２９ ．３０とやはり固定的に接続されている。

ポンプ駆動軸又は斜板２３．２４の各回転当り、各対のポンプピストン２５．２ ６の吐出流量は角度Ｏ″における零値から角度１８００における最大値へ増大し 、そこから流量は角度３６０″まで再び減少させられる。油圧連絡管路２７．２ ８及び圧力管路２９．３０を介してポンプピストン２５．２６と直接接続された 作業ピストン５はこの正弦曲線状運動に倣って該運動を揺動工具に伝達し、この 場合のストローク量はポンプピストンの横断面積と揺動用作業ピストンの横断面 積との比に関連している。ポンプ駆動用電動モータを適正に制御することによっ て、斜板相互の位相位置をずらす場合には、両アキシャルピストンポンプの相互 位相差Ｏ０における最大値から相互位相差１８０６における零値にまで上部工具 の揺動ストロークを無段調節することが可能である。斜板２３，２４の駆動軸は 別個の電動モータ３１，３２によって駆動することができるので、両電動モータ の回転数を互いに変化することによって、上部工具つまり上部ダイ半部１の種々 異なった揺動経過線形状を発生させることが可能である。

この場合、ポンプ駆動用電動モータ３１，３２の回転数と回転方向とを違えるこ とによって、揺動運動の所望の形状をすべて発生させることが可能である０図６ ａには星形状運動、図６ｂには螺旋状運動、図６０には選択可能な方向における ほぼ直線運動が図示されており、また図６ｄには揺動軸線Ａに対して円形状の揺 動運動Ｔが例示されている。僅かな回転質量と、ポンプ駆動用電動モータ３１， ３２の電子制御とに基づいて、前記のような種々異なったバリエーションをプロ グラミングして、同一の変形加工操作中に異なった稼働態様を実施することが可 能である。

前記構造型式のアキシャルピストンポンプでは、高い軸方向応力が発生し、該軸 方向応力は通常、アキシャル転がり軸受によって吸収されねばならない０回転数 が２００Ｏｒ、ｐ、ｍ、以上の場合には、このような軸受の耐用寿命は制限され ている。本発明の構成では、この高い軸方向応力はポンプ軸の端部で互いに支持 され、万−両ボンブ軸に回転数差がある場合には、スラスト軸受３３が支持作用 を引き受ける。

特表平６−５０５４３８　（５） 工具ホルダー４は、特に図３の拡大図から判るように、球面僧帽状に構成されて おり、従って揺動するダイ半部１は固定的なダイ半部２に対してセンタリングさ れている。この場合下部ダイ半部２の逆圧は球面僧帽状の工具ホルダー４又は該 工具ホルダーのガイド機構３によって吸収されるのではなくて、作業ピストン５ ．６に所属の作業シリンダ内の圧力媒体によって吸収される。

下部ダイ半部２は、油圧ピストン９によって可動なプレス送り台８内に配置され ている。また油圧ピストン９内には、加工材ＩＯ用の油圧作動式エゼクタピスト ン１１が設けられている。

図４及び図５では、揺動する上部ダイ半部ｌにおいて、稼働中に生じる遠心力を 相殺する構成手段の詳細が図示されている。上部ダイ半部１における該遠心力Ｚ ｏの大きさは、プレス軸線Ａに対する重心点Ｓｏの偏心距離Ｅｏによって決定さ れる。該遠心力を相殺するために揺動する上部ダイ半部ｌの下位で、１８ｏ０ず らされた重心点Ｓｕを有するカウンターウェイト質量体Ｇが装着されている。カ ウンターウェイト質量体Ｇの偏心距離Ｅｕと重心点Ｓｕの位置は、上部ダイ半部 ｌの遠心力Ｚｏと同じ大きさの遠心力Ｚｕが生じるように選ばれている。このた めにカウンターウェイト質量体Ｇの質量と、揺動運動旋回支点Ｍからの前記カウ ンターウェイト質量体Ｇの重心点Ｓｕの距離Ｅｕとの積は、揺動駆動される上部 ダイ半部ｌの質量と、前記揺動運動旋回支点Ｍからの前記上部ダイ半部の重心点 Ｓｏの距離Ｅｏとの積にできるだけ等しくなるように遺ばれている。この場合プ レス軸線Ａに対して垂直方向の間遠心力ＺｏとＺｕの合力は、上部工具の傾斜角 及び揺動周波数には無関係に、はぼ零になる０両遠心力の軸方向距離ａによって 生じるモーメントは、揺動運動の駆動装置によって問題なく吸収することができ る。

別の変化態様によれば揺動する工具の慣性力の相殺は、シフト可能なカウンター ウェイト質量体を工具の重心点と同じ側に設けることによって得ることもできる 。この場合は工具の偏心的な振れ度の範囲内で前記カウンターウェイト質量体を 中心軸線の反対側ヘシフトさせることによって、所要の反力を生ぜしめることが 可能であり、その場合カウンターウェイト質量体のシフトは偏心振れ量に関連し てレバーリンクを介して行なうことができる。

前記遠心力相殺手段は、すでに述べたその他の構成手段と相俟って、揺動周波数 を約２４０Ｏｒ、ｐ、ｍ。

の値にまで著しく高めることを可能にし、ひいては加工材の変形加工時間を、機 械的なプレスにおける型鍛造時に消費される通常の時間値に短縮することができ 、つまり生産力の著しい向上を可能にすると共に約８００乃至１１００℃の高い 温度の場合でも、工具を過熱することなく、かつ加工材を早期に冷却することも なしに適用することを可能にする。

カウンターウェイト質量体Ｇができるだけ僅かな空間を占め容易に機械内の所定 位置に収容できるようにするために、該カウンターウェイト質量体Ｇは、高い比 重の材料、例えば鉛、他の重金属又は炭化タングステンから構成されているのが 有利である。

著しく非対称的な材料分布を有する加工材の場合でも両方のダイ半部の中央位置 を得るために、相互ガイドが固定していることが極めて重要である。プレス送り 台８のガイド機構内の遊びを減少し、できるだけ排除するために図５に示した例 では、直接的なセンタリング手段が設けられている。このために円板状のセンタ リングプレート１７が上部ダイ半部Ｉの工具ホルダー４と直結されており、該セ ンタリングプレートは下部ダイ半部２の外周に事実上遊びなく嵌合しかつ変形加 工操作中、該下部ダイ半部と相俟フて固定的な継手を形成している。変形加工行 程の最終部分においては下部大半部２はセンタリングプレート１７内へ侵入し、 かつ、材料分布が偏心している場合でも、軸線ずれに関して極めて狭い公差を維 持することを保証し、つまり材料横断面の材料分布が非回転対称形である場合で も直接的な工具ガイドによって、２つの工具の軸線を正確に合致させて維持する ことが保証される。

遠心力相殺のために使用されるカウンターウェイト質量体Ｇはこの場合、リング として構成されておりかつ所定本数のスペーサボルト１６を介して、揺動する上 部ダイ半部ｌと固定的に結合されている。この場合センタリングプレート１７内 に適当な形状の開口又はスロット１８を設けることによって前記スペーサボルト １６の揺振運動が可能になる。

油圧式の駆動装置を装備した前記実施例が特に有利であるのは、高い回転数の場 合には短い耐用寿命しか有することができないような高負荷のアキシャル軸受の 必要がなくなるからである。ノイズのない回転安定性の改善が顕著であるばかり でなく、連続稼働での高い回転数が達成される。２つのアキシャルピストンポン プの回転数、回転方向又は位相ずれを変化することによって画工具の相互運動を テクノロジカルな要求に容易に適合させることが可能になり、かつ、必要に応じ て円運動、螺旋運動、揺動運動又は旋回運動を苦労なく実現することが可能であ り、その場合、揺動傾斜量並びに種々異なった運動プログラムの導入を共に予め プログラミングして、遅滞なく制御することが可能である。この場合、据込み操 作は例えば上部工具を静止した状態で開始し、次いで遅滞なく所望の揺動ストロ ークへ移ることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．駆動装置によってブレス軸線（Ａ）に関して揺動可能に旋回支点（Ｍ）を中 心として駆動される第１ダイ半部（１）と、該第１ダイ半部（１）に対して軸平 行に運動する第２ダイ半部（２）とを備え、揺動駆動装置が油圧式の作業ピスト ン（５）を有し、該作業ピストンには、油圧媒体の所定の規則的な脈動流が供給 され、かつ前記作業ピストン自体が揺動連動発生のために前記第１ダイ半部（１ ）と連結されている形式の揺動式ブレスにおいて、揺動駆動される第１ダイ半部 （１）にはカウンターウェイト質量体（Ｇ）が連結されており、該カウンターウ ェイト質量体（Ｇ）は、カウンターウェイト質量体（Ｇ）の質量と、ブレス軸線 （Ａ）からの前記カウンターウェイト質量体の重心点距離（Ｅｕ）との積が、前 記第１ダイ半部（１）の質量と、前記ブレス軸線からの第１ダイ半部の重心点距 離（Ｅｏ）との積に少なくともほぼ等しくて、前記のカウンターウェイト質量体 （Ｇ）と第１ダイ半部（１）との遠心力が少なくともほぼ互いに相殺し合うよう に構成・配置されていることを特徴とする、揺動式ブレス。 ２．カウンターウェイト質量体（Ｇ）は、該カウンターウェイト質量体の重心点 （Ｓｕ）が、第１ダイ半部（１）の重心点（Ｓｏ）とは反対の、揺動運動旋回支 点（Ｍ）側に位置するように配置されており、かつ、前記カウンターウェイト質 量体の質量と、前記揺動運動旋回支点（Ｍ）からの前記カウンターウェイト質量 体の重心点距離（Ｅｕ）との積が、第１ダイ半部（１）の質量と、前記揺動運動 旋回支点（Ｍ）からの第１ダイ半部の重心点距離（Ｅｏ）との積に少なくともほ ぼ等しい、請求項１記載の揺動式ブレス。 ３．カウンターウェイト質量体（Ｇ）が、上部の第１ダイ半部（１）の同じ揺動 運動旋回支点（Ｍ）側に位置し、かつ、前記カウンターウェイト質量体（Ｇ）が 前記上部ダイ半部（１）の偏心振れ量の範囲内で、ブレス軸線（Ａ）の反対側へ シフト可能である、請求項１記載の揺動式ブレス。 ４．カウンターウェイト質量体（Ｇ）が、特に１０ｇ／ｃｍ２以上の高比重の、 鉛又は炭化タングステンのような材料から成っている、請求項１から３までのい ずれか１項記載の揺動式ブレス。 ５．揺動ずる第１ダイ半部（１）の前に、該第１ダイ半部（１）を第２ダイ半部 （２）に対して伝力結合式にセンタリングするセンタリングブレート（１７）が 配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の揺動式ブレス。 ６．カウンターウェイト質量体（Ｇ）がセンタリングブレート（１７）の外側に 配置されておりかつ該センタリングブレートの開口（１８）を介して第１ダイ半 部（１）と連結されている、請求項５記載の揺動式ブレス。 ７．カウンターウェイト質量体（Ｇ）が第２ダイ半部（２）をリング状に包囲し ている、請求項６記載の揺動式ブレス。 ８．第１ダイ半部（１）の揺動駆動装置が、ブレス軸線（Ａ）をめぐる少なくと も３つのポンプ−作業ビストン系（５）を有し、該ポンプ−作業ピストン系には 、マルチピストン型油圧ポンプ（２０）によって周期的に変化する油量が供給さ れる、請求項１から７までのいずれか１項記載の揺動式ブレス。 ９．マルチピストン型油圧ポンプ（２０）が同一軸線位置で２つの互いに逆向き に作用するアキシャルビストンポンプ（２１，２２）を有している、請求項８記 載の揺動式ブレス。 １０．両アキシャルピストンポンプ（２１，２２）が夫々、固定傾度の斜板（２ ３，２４）並びに、作業ビストン（５）の数に等しい所定数のポンプピストン（ ２５，２６）を有し、前記の両アキシャルビストンポンプの圧力管路（２７，２ ８）が１対ずつ互いに、かつ夫々所属の作業ピストン（５）の圧力管路（２９） と接続されている、請求項８記載の揺動式ブレス。 １１．同期的に回転する両アキシャルピストンポンプ（２１，２２）の位相位置 をずらすことによって第１ダイ半部（１）の揺動ストロークを変化させる手段が 設けられている、請求項１０記載の揺動式ブレス。 １２．第１ダイ半部（１）の種々異なった揺動運動形を得るために両アキシャル ピストンポンプ（２１，２２）の回転数及び／又は回転方向を変化する手段が設 けられている、請求項１０記載の揺動式ブレス。