JPH069760B2 - 往復動機械のバランサ - Google Patents

往復動機械のバランサ

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JPH069760B2
JPH069760B2 JP61030936A JP3093686A JPH069760B2 JP H069760 B2 JPH069760 B2 JP H069760B2 JP 61030936 A JP61030936 A JP 61030936A JP 3093686 A JP3093686 A JP 3093686A JP H069760 B2 JPH069760 B2 JP H069760B2
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哲 坂根
壽郎 森田
浩 塩田
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明はクランクプレス等のクランクを使用した往復動
機械における不平衡慣性力をバランスさせるための往復
動機械のバランサに関する。
<従来の技術> 一般に、クランク機構にはクランク軸に対して偏心させ
たクランクピンをクランクアームによつて支持させた形
式のものやクランク軸の一部を偏心させた偏心軸部を設
けた形式のものがあり、これらのクランク機構の偏心回
転部分に連接棒を介して往復動部材連結し、回転運動を
往復運動に変換させるようにしている。
このようなクランク機構を用いた往復動機械の代表的な
ものとしてクランクプレスがあるがこれらの機械を高速
運転すると不平衡慣性力に起因する振動が生じ、その防
止対策として通常、バランサが使用される。これを、バ
ランサを使用した従来の代表的なクランクプレスの略示
的構成図である第5図及び運動機構図である第6図によ
つて説明する。
図中、1は駆動モータ、2はベルト、3はプーリー、4
はクランク軸、5a,5bはクランクアーム、6a,6
bは連接棒、7はバランサ、8は上金型9を固着したス
ライダ、10は下金型、11a,11bはジヤーナル軸
受、12は上部ケーシング、13は機械本体フレーム、
14a,14bは往復動体のガイドを示している。モー
タ1の回転運動はベルト2、プーリ3を介してクランク
軸4に伝わり、クランクアーム5a,5bが回転し、バ
ランサ7とスライダ8が矢印Z方向の往復運動に変換さ
れる。
ここで、r1 :スライダ用クランク半径、 r1 :バランサ用クランク半径、 l1,l2:連接棒の長さ、 λ1=r1/l1,λ2=r2/l2 ω :回転角速度、 t :時間、 θ =ωt m1 :スライダの質量、 m2 :上金型の質量、 M1=m1+m2:往復動部質量の合計、 M2 :バランサ7の合計質量、 α1 :スライダ8及び上金型9の合成した重心の加速
度 とすると、クランクプレスの不平衡慣性力(起振力)に
は、スライダ8等の往復動部質量M1と、クランクアーム
r1,r2等の回転質量の不釣合いによるものがある。この
うち、回転質量の不釣合は、クランクアームr1,r2の反
対側に取付けたバランスウエート(図示せず)でバラン
スさせており、ここでは説明の対象外とする。
一方、上金型9を含むスライダ8と往復動部質量M1によ
る起振力Fは、 F1=-M1α1≒-M1r1ω2(cosθ+λ1cos2θ) …(1) となる。これに対しバランサ7、スライダ8のクランク
アーム5aと180度位相をずらしたクランクアーム5
b連結しているから、バランサ7の起振力(F)は、 F2=M2r2ω2(cosθ−λ2cos2θ) …(2) となる。上記(1),(2)式中、第2項の二次起振力につい
ては第1項の一次起振力にくらべてかなり小さな値であ
るため、ここでは説明を省略することとする。
従つて、一次起振力F1及びFのつり合い式は、式
(1),(2)から、 -M1r1ω2cosθ+M2r2ω2cosθ=0 …(3) 両辺をω2cosθで割ると、 -M1r1+M2r2=0 …(4) 従つて、バランサ7の調整ウエイトが受持つアンバラン
ス量fは f=M2r2=M1r1 …(5) となり、上式(5)からクランク半径r1,r2の大きさを決定
すればバランサ7の重量(質量)が容易に決定でき、一
次起振力を完全にバランスさせることができる。
<発明が解決しようとする問題点> しかし、一般にプレスにおいて金型9,10は成品の仕
様に応じて多種多様であり、その重量も変化するため、
前記プレスにおいては、バランサ7の重量(あるいはス
ライダ8の重量)を上金型9の重量(又は質量)に合わ
せて、そのつど人手によつて調整する必要がある。
しかしながら、バランス7は機械本体フレーム13の上
部ケーシング12内に収納されているので、バランスウ
エートの取付あるいは取外し作業には多大の労力と時間
を必要とし、生産能率を低下させるという問題があつ
た。
本発明は、このような問題に鑑みて提案されたものであ
つて、金型の変更によるスライダ等の往復動部質量の変
動に対しては、作業員によるワンタツチ動作で、極めて
短時間内に、かつ確実にバランサのウエートを増減させ
ることにより、安定的に一次振動を防止可能なバランサ
を提供せんとするものである。
<問題点を解決するための手段> 上述の如き従来の問題点を解決し、所期の目的を達成す
るための本発明の特徴とするところは、前述の如きクラ
ンク機構を用いた往復動機械において、バランサ用クラ
ンク機構の往復動部分に一端が支持された調整ウエイト
と、該調整ウエイトの他単側を本体フレームの固定部分
に対して回動自在に支持させる調整ウエイト支持手段と
を備え、該調整ウエイト支持手段には前記ウエイトの支
持位置を前記往復動部分の往復動方向と交差する方向に
変更自在にしたウエイト支持位置変更機械を備えたこと
にある。
<作 用> このように構成される往復動機械のバランサは、バラン
サ用クランク機構の往復動部分と本体フレームの固定部
分とによつて調整ウエイトの支持を互いに分担して受け
持つた状態で動作されることとなり、支持位置変更機構
によつて調整ウエイトの機械固定部分側の支持位置を前
記往復動部分の往復動方向と交差する方向に変更するこ
とによつて分担割合が変化し、往復動部分にかかる調整
ウエイト重量が変化される。
<実 施 例> 次に本発明の実施の一例を第1図〜第4図について詳細
に説明する。
第1図には本発明の一実施例に係るバランサを備えるク
ランク式プレスの略示的全体構成を示してあり、第2図
には第1図中M部の一部断面を含む側面を示してあり、
第3図には第2図中A−A矢視、第4図には作用原理を
示してある。尚、前述した従来装置(第5図)と同じ部
分は同一符号を付し、重複する構成説明は省略する。
この実施例の装置は、図示の如く、クランク軸4と、往
復動体であるスライダ8とのほぼ中央部に、スライダ8
用のクランクアーム5aに対して回転方向に180度位
相をなすクランクピン15およびクランクアーム5cか
らなる主バランサ用クランク機構と、クランクピン15
に回転自在に取付けた連接棒16と、その先端に回転自
在に取付けた固定ウエイト17と、連接棒16に一端が
支持され他端が本体フレーム13に対して調整ウエイト
支持手段18を介して支持された一対の調整ウエイト1
9とからなる不平衡慣性力の主バランス20が備えら
れ、またクランク軸4の両端部位置に、主バランサ20
と同一位相のクランクアーム5bのクランクピン15に
回転自在に取付けた連接棒6bと、該連接棒の先端に回
転自在にピン連結した固定ウエイト7aからなる一対の
副バランサ7が備えられている。連接棒16の反クラン
クピン側の先端部には、連接棒16の軸線と直交する連
接ピン21が回転自在にその両端部を張り出す如く取付
けてあり、該ピン21の両端には、断面がほぼU字状の
固定ウエイト17の両側壁17a中央部を固定してあ
り、ウエイト17の底板面17bは連接ピン21の軸線
に対し平行となつている(第3図)。さらに、固定ウエ
イト17の両側壁17aの両端面には、往復動方向(例
示の場合は上下方向:Z方向)に向けて案内溝17cが
設けてあり、この案内溝17cは本体フレーム13の上
部ケーシング12内面に突設したガイド板12aに摺動自
在に係合している。
一方、一対の調整ウエイト19は、前記連接ピン21の
張り出し部に、連接棒16を挾んで両側に対称形に配列
されると共に、その一端が、前記連接ピン21に、それ
ぞれ、個々に回転自在に支持されており、反対側端部
は、それぞれ、連接ピン21の軸線にたいし直角方向
(矢印X方向)に設けたガイド穴22を介して、前記ケー
シング12に取付けた調整ウエイト支持手段18のピス
トン23に摺動自在に支持されている。ここで、ピスト
ン23の摺動範囲が少なくとも、調整ウエイト19の重
心位置と調整ウエイト19端縁間を移動して該調整ウエ
イトを支持できる如く穴22を設ける。
調整ウエイト支持手段18は前記ピストン23と該ピス
トン23に取付けたピストンピン23aに回転自在に連
接するピストンロツド24及びピストンを移動させるウ
エイト支持位置変換機構25で構成されている。ウエイ
ト支持位置変換機構25は本実施例では、ピストンロツ
ド24の中空穴部のねじに係合するねじ軸26をケーシ
ング12外部のハンドル27で駆動する構造となつてい
る。なお、この機構は、この実施例のものの他ピストン
23を矢印X方向に移動させ、かつ、任意の移動位置に
固定保持できる機構であれば良い。
一方、副バランサの構成は、前述の如く、通常公知のも
のと同様である。
なお、図中、28はクランクピン軸受、29はピストンロ
ツド24の回転防止用キー、30,31は軸受を示す。
以上の構成において、副バランサ7の受持つバランス量
は、スライダー8の一次起振力を吸収し、主バランサ2
0のバランス量は上金型9の一次起振力を吸収する如
く、それぞれのウエイト7a,17,19ならびに、ク
ランク半径r2,r3が設定されている。さらに、主バラ
ンス20のうち固定ウエイト17は、最小重量の上金型
9による一次起振力を吸収する如く設定されており、金
型の仕様変更による上金型9の重量変動分に起因する一
次起振力を調整ウエイト19で吸収する如く構成してい
る。
ここで、金型変動に伴う一次起振力を吸収せんとするに
は、上金型9の重量の増減量に対応して、ピストン23
の位置、つまり、調整ウエイト19の支持点23aの連
接ピン21の軸心からの距離b(第4図参照)をハンド
ル27を駆動して、矢印X方向に前後進させて所定の設
定値にセツトすることにより、容易に実施可能である。
これを、第4図の原理図によつてさらに具体的に説明す
る。
ここで、図中、 r3 :主バランサのクランク半径、 l3 :同上連接棒長さ、 λ3 :r3/l3 M2′ :副バランサの質量、 M3 :主バランサの固定ウエイト質量、 M4 :主バランサ調整ウエイトの質量、 △m :上金型の最大変動質量、 △mx:上金型の任意の変動質量、 F4 :主バランサ調整ウエイトによる起振力、 △Fx:上型の変動質量による起振力、 G :調整ウエイトの重心点、 α3 :主バランサ連接棒先端部の往復動方向の加速
度、 α4 :調整ウエイト重心における往復動方向の加速
度、 a :主バランサの連接棒軸心と調整ウエート重心間
距離、 b :主バランサ20の連接ピン軸心から、ウエイト
調整装置のピストンピン23a中心点(ウエイト支持
点)までの距離、 c=b−a とすると上金型重量変動
に伴う起振力の釣合い条件から F4=△Fx …(6) ここで、調整ウエイト19の重心Gにおける加速度α4
となるから、前式(3),(4)における考え方に準じる式
(6),(7)から、 を得る。ここで△mx=0〜△mであるから、 式(8)は、 となる。従つて、上式(9)中、a,M4,r3をあらかじめ
適当に設定しておけば、調整ウエイト19の支持点位置
bをb≧aの範囲内で変動させることにより、調整ウエ
イト19の主バランサ連接棒16端部へのバランス量を
上金型9の重量変動に対応して増減できることになり、
容易に起振力を吸収させることができる。例えば、支持
位置が重心G位置に対し反連接ピン側へ移動するほど調
整ウエイト19の連接棒端におけるバランス量が増大す
る。
ここで、前記支持点の位置bの設定に関しては、例え
ば、ピストン23移動用ハンドル27の回転数等から容
易にデジタル表示化が可能であるから、あらかじめ、上
金型重量とbの関係を求めて置けば、表示目盛に合わせ
てハンドル27を回すだけで極めて短時間内に、かつ、
容易に実施することができる。
以上、この実施例の装置では、主バランサ20の調整ウ
エイト19を左右一対としたが片側設置とすることも可
能である。また、副バランサ7を2個設置したが、1個
あるいは2個以上複数個設置しても差し支えない。ま
た、主バンラサ及び副バランサの設置場所は必ずしも、
例示の位置に限定されるものではない。さらに、状況に
よつては主バランサ20のみで副バランサを設置しない場
合もある。また、主バランサを調整ウエイトのみとし、
副バランサとの併用を行うことも可能である。
また、ウエイト調整装置18による調整ウエイトの支持
方法としてピストン方式を使用したが、本形式に限定す
るものではなく、要は調整ウエイト19の往復動時に、
該ウエイト19を、その支持部材に対して往復動方向Z
の移動を拘束した状態で支持位置が変動できる構造であ
ればよい。
<発明の効果> 本発明の往復動機械のバランサは上述の如く構成され、
バランサ用クランク機構の往復動部分に調整ウエイトの
一端側を回動自在に支持させるとともにその調整ウエイ
トの他端側を本体フレームの固定部分に対して回動自在
に支持させ、これによつて調整ウエイトの重量を本体フ
レームとバランサ用クランク機構とによつて分担させる
ようにし、調整ウエイトに対する本体フレーム側の支持
位置をウエイト支持位置変更機構によつて変更させるこ
とによつて前述した分担割合を変化させ、バランサ用ク
ランク機構にかかるバランスウエイトの重量を調節でき
るようにしたことにより、従来装置のようにプレス金型
の交換等のように往復運動部の重量が変化する度にバラ
ンスウイトの脱着を行う手間がなく、作業労力の削減と
生産能率の向上に寄与する点が多大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るプレスの略示的全体構
成図、第2図は第1図中M部の一部断面を含む側面図、
第3図は第2図中A−A矢視図、第4図は本発明装置の
作用原理図、第5図は従来のプレスの略示的全体構成
図、第6図は運動機構図である。 図 面 中、 4はクランク軸、 5a,5b,5cはクランクアーム、 6a,6b,16は連接棒、 7は副バランサ、 7a,17は固定ウエイト、 18は調整ウエイト支持手段、 23はピストン、 23aはピストンピン、 25はウエイト支持位置変更機構を示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 壽郎 広島県広島市西区観音新町4丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島造船所内 (72)発明者 塩田 浩 広島県広島市西区観音新町4丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 六角 正 広島県広島市西区観音新町4丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 片山 圭一 広島県広島市西区観音新町4丁目6番22号 三菱重工業株式会社広島研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】クランク機構によって回転運動から往復運
    動に転換される往復動体の不平衡慣性力を前記クランク
    機構の偏心角度に対して180度位相をずらせた偏心取
    付角をなすバランサ用クランク機構の往復動部分にバラ
    ンスウエイトを支持させてバランスさせる如く構成した
    往復動機械のバランサにおいて、前記バランサ用クラン
    ク機構の往復動部分に一端が支持された調整ウエイト
    と、該調整ウエイトの他端側を本体フレームの固定部分
    に対して回動自在に支持させる調整ウエイト支持手段と
    を備え、該調整ウエイト支持手段には前記調整ウエイト
    の支持位置を前記往復動部分の往復動方向と交差する方
    向に変更自在にしたウエイト支持位置変更機構を備えた
    ことを特徴としてなる往復動機械のバランサ。
JP61030936A 1986-02-17 1986-02-17 往復動機械のバランサ Expired - Lifetime JPH069760B2 (ja)

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KR1019870000927A KR900000337B1 (ko) 1986-02-17 1987-02-05 왕복동기계의 밸런서

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