JPH11290981A - 鍛造ハンマー駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】高速で強く叩くことができ、冷めた金属材も発
熱して鍛造可能にする鍛造ハンマー駆動装置を提供す
る。 【解決手段】Ｖベルト２で回転するＶプーリー３を軸着
した水平軸４の先端に取り付けられた偏心輪５を備えた
クランクシャフト６と、該偏心輪に嵌合する上下スライ
ド可動部材７と、これに連係して上下往復動する垂直シ
ャフト８と、その下方に連結したハンマー９とを備え、
垂直シャフトの連係部分Ｍの下方と上方にスプリング１
１、１２を嵌装するとともに垂直シャフトの上端にスプ
リング押さえ１０を配し、且つ弾力性と伸縮性を有する
略円筒形の弾性部材１４、１４が垂直シャフトとスプリ
ングの内側との間隙を充填するように嵌装されている構
造で、垂直シャフトはスプリング及び弾性部材の相互作
用の圧縮反発力を伴いながら上下に往復動し、結果、ハ
ンマーが金敷２２上に載置された鍛造対象の金属を大き
な加速度を持って高速で連打する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鍛造で使用される
モータ駆動の偏心機構の鍛造ハンマー駆動装置に関し、
特にそのハンマーに加わる力加減を調整して高速連打を
可能にする構造の鍛造ハンマー駆動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】「鍛造（forging）」は塑性加工法の一
種で、金属材料を加熱してハンマーやプレス等で打ち延
ばし、必要な形状と靭性を与えるものである。

【０００３】従来のモータ駆動の鍛造ハンマー駆動装置
は、単にスプリングや板バネによって付勢されつつ垂直
に保持されたハンマーを、回転軸とアームによって回転
動を垂直往復動に変換する機構によって上下に強制的に
スプリングや板バネを引っ張るようにしてその弾性反発
力にてハンマーを上下に往復動させて叩くように構成さ
れていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
上記鍛造ハンマー駆動装置では、駆動モータの回転を大
きくして高速でハンマーを連打しようとすると（１０〜
１５回／秒程度）、慣性による反動が大きくなってしま
い、スプリングや板バネだけが上下に動いてハンマーは
それに追随することができずに殆ど動かずに停まってし
まうという問題点があった。

【０００５】また、鍛造のためのハンマーへ加える力の
伝達は、１回叩く際の一瞬を分析すると、スプリングの
反発力について、始め弱く終わりに急激に強くすること
が高速で連打する際にハンマーを追随させるために望ま
しいことが判っている。換言すれば、ハンマーの叩き始
めは柔らかく最後に固く押圧するように叩く殴打力が実
現されることが望まれるのである。

【０００６】仮に上記高速連打を実現すれば、比較的小
さな金属材であれば冷めた状態でも高速連打による発熱
を生じさせて鍛造加工が可能になるであろう。

【０００７】本発明は上記問題点と望ましいハンマーへ
の駆動力伝達に鑑みてなされたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、 （１）駆動モータと、該駆動モータにて回転する水平軸
の先端に取り付けられた偏心輪を備えたクランクシャフ
トと、該クランクシャフトの偏心輪に連係することによ
って上下往復動するようにした垂直シャフトと、該垂直
シャフトの下方に連結したハンマーと、を少なくとも備
え、前記垂直シャフトの前記クランクシャフトとの連係
部分の下方または下方と上方にスプリングを嵌装すると
ともに垂直シャフトの上端にスプリング押さえを配し、
且つ弾力性と伸縮性を有する略円筒形の弾性部材が前記
垂直シャフトとスプリングの内側との間隙を充填するよ
うに嵌装されていることを特徴とする鍛造ハンマー駆動
装置を提供する。

【０００９】（２）また、スプリングが非駆動状態で弾
性部材の上に高さ５ｍｍ〜３０ｍｍの遊びの間隙が設け
られていることを特徴とする上記（１）記載の鍛造ハン
マー駆動装置を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。

【００１１】図１は本発明に係る鍛造ハンマー駆動装置
の全体構成を示す一部断面図であり、図２は上記装置に
おける偏心クランクシャフトの回転動を垂直往復動に変
換する連係部分の動き（偏心機構）を説明する図であ
る。

【００１２】また、図３は本発明に係る鍛造ハンマー駆
動装置に配したスプリングと弾性部材の圧縮反発力Ｆと
変位Ｓとの種々の場合の関係を比較説明するための図で
あり、図４は圧縮されたスプリングと弾性部材の状態を
表す図である。

【００１３】図１において、鍛造ハンマー駆動装置３０
は、駆動モータ（図示略）と、該駆動モータで駆動され
るＶベルト２で回転するＶプーリー３を軸着した水平軸
４の先端に取り付けられた偏心輪５を備えたクランクシ
ャフト６と、該クランクシャフト６の偏心輪５に嵌合す
る上下スライド可動部材７と、該上下スライド可動部材
７に連係することによって上下往復動するようにした垂
直シャフト８と、該垂直シャフト８の下方に連結したハ
ンマー９と、を備え、前記垂直シャフト８の前記クラン
クシャフト６との連係部分Ｍの下方と上方にスプリング
１１、１２を嵌装するとともに垂直シャフト８の上端に
スプリング押さえ１０を配し、且つ弾力性と伸縮性を有
する略円筒形の弾性部材１４、１４が前記垂直シャフト
８とスプリング１１、１２の内側との間隙を充填するよ
うに嵌装されている構造である。

【００１４】そして、図２の（ａ）〜（ｄ）に示される
偏心機構（水平軸の中心はＣ点）によって上記クランク
シャフト６の偏心輪５に嵌合する上下スライド可動部材
７（断面が凹形状で偏心輪５の直径と略同寸法幅の窪み
に偏心輪５が嵌挿されている）は上下往復動を行い、こ
れに連係部分Ｍにて連係された垂直シャフト８はスプリ
ング１１、１２及び弾性部材１４の圧縮反発力（弾性
力）を伴いながら上下に往復動することになり、その結
果ハンマー９が金敷２２上に載置された鍛造対象の金属
材を大きな加速度（ハンマー９の自重以上の荷重、例え
ば５０Ｋｇ重程度）を持って連打することになる。

【００１５】ここに、図１中の符号１は水平軸４に軸着
されたフライホイール、符号１７は矢印方向に水平移動
して回転するＶプーリー３と水平軸４との連結の入切を
行うクラッチ（該クラッチが離れた状態ではＶプーリー
３の回転は偏心クランクシャフト６には伝達されず、ハ
ンマー９は動作しない。）、符号１８は前記クラッチ１
７と連結されたクラッチ操作を行うクラッチペダル、符
号１９は前記クラッチペダル１８を切の状態に付勢する
コイルバネ、符号２０は垂直方向のみにハンマー９が可
動となるように支持するスライド、符号２２は金敷、符
号２３は垂直ガイドフレーム、符号２４は基台、符号２
５はフレームである。

【００１６】なお、上記弾性部材１４としては、垂直シ
ャフト８を通す貫通孔が空いた円筒形状のエラストマ
ー、例えばウレタン樹脂や合成ゴムであり、垂直シャフ
ト８に挿通しつつスプリング１１、１２の内径に概ね合
致する外径寸法で垂直シャフト８とスプリング１１、１
２との間隙を埋めるように殆ど隙間なく充填するもので
ある。但し、後述するように、スプリング１１、１２が
非駆動状態で弾性部材１４の上には高さｈ＝５ｍｍ〜３
０ｍｍの遊びの間隙Ｋが設けられていることが望ましい
（図１参照）。

【００１７】また、スプリング１１、１２は前記垂直シ
ャフト８の前記クランクシャフト６との連係部分Ｍの下
方のスプリング１１のみでもよいが、図１のようにハン
マー上昇の際にも圧縮反発力を得て、結果的にハンマー
９がより強い圧縮反発力を得るように連係部分Ｍの下方
と上方にスプリング１１、１２を２個嵌装することが好
ましいであろう。

【００１８】本発明で特徴的なのは、上記垂直シャフト
８に嵌装されたスプリング１１、１２（スプリング自体
は従来のハンマー駆動装置やプレス装置でも使用されて
いた。）と新たに垂直シャフト８に嵌装付加された弾性
部材１４とが、圧縮される際に生じる圧縮相互作用であ
る。

【００１９】即ち、図３の（ｄ）に示される場合のよう
に、スプリング１１の圧縮時には、先ず上記遊びの間隙
Ｋ分のスプリングの圧縮時にはスプリング１１のみの弾
性反発力が付加されて弾性部材１４が圧縮されないので
リニアな関係（図３の（ａ）の状態）と同様の変化とな
り、弾性部材１４も圧縮され始めると該弾性部材１４の
弾性反発力が加わり（図３の（ｂ）の状態に近い）、さ
らに圧縮されてくると図４の（ａ）に示されるように上
下方向に圧縮された前記弾性部材１４が横方向に徐々に
膨出してその側面がスプリング１１のピッチ間の隙間か
ら張り出して、終には図４の（ｂ）に示されるように、
はみ出す程度にスプリング１１のピッチ間に入り込んで
スプリング１１のさらなる圧縮を妨げるように作用す
る。したがって、圧縮の変位Ｓが大きくなるとスプリン
グ１１の弾性応力と弾性部材１４の弾性変形応力とが合
成された圧縮反発力Ｆは図３の（ｄ）に示されるように
急激に増大する。念の為に付言すれば、上記圧縮反発力
Ｆの変位Ｓに対する変化は、図３の（ｂ）の場合のよう
に単にスプリング１１と弾性部材１４の各々単独での弾
性変形の反発力の合成力とは異なり、図３の（ｄ）のよ
うに指数関数的に増大するもので、リニアでない関係を
意味する。

【００２０】最終的にはスプリング１１の圧縮はほぼ止
まり、偏心機構の上下往復動の力がおよそダイレクトに
ハンマー９に伝わって大きな圧力でハンマー９は金属材
を押圧するようになる。

【００２１】畢竟、目的とするハンマー９の叩き始めは
柔らかく最後に固く強い圧縮反発力Ｆでもって押圧する
ように叩くことになり、ハンマー９は上下スライド可動
部材７の高速の上下往復動にも正しく追随するという理
想の鍛造の殴打力が実現されるのである。

【００２２】結果としてハンマー９を高速で連打させる
ことができるようになり、比較的小さな金属材であれば
高温に加熱せずとも冷めた状態から高速連打による発熱
を生じさせて鍛造加工が可能になるのである。

【００２３】なお、仮に図３の（ｃ）の場合のようにス
プリング１１の内側と弾性部材１４との間に過度の隙間
ｐが有ると、スプリング１１と弾性部材１４の弾性変形
は独立してしまい、上記図３の（ｄ）の場合のような相
互作用は実現できないのである。したがって、弾性部材
１４はスプリング１１の内径に丁度収まり且つ隙間ｐが
殆どない状態の大きさに設計することが肝要である。

【００２４】

【発明の効果】本発明の鍛造ハンマー駆動装置は上記の
如く構成されているため、叩き始めは柔らかく最後に固
く強いスプリングと弾性部材の圧縮反発力でもって押圧
するように叩き、延いては高速連打が実現されるという
優れた効果が得られる。

【００２５】また、高速連打が可能になることによって
冷めた金属材でも高速連打に伴う発熱によって鍛造加工
が可能になるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る鍛造ハンマー駆動装置の全体構成
を示す一部断面図である。

【図２】本発明に係る鍛造ハンマー駆動装置における偏
心クランクシャフトの回転動を垂直往復動に変換する連
係部分の動き（偏心機構）を説明する図である。

【図３】本発明に係る鍛造ハンマー駆動装置に配したス
プリングと弾性部材の圧縮反発力Ｆと変位Ｓとの種々の
場合の関係を比較説明するための図である。

【図４】圧縮されたスプリングと弾性部材の状態を表す
図である。

【符号の説明】

１ フライホイール ２ Ｖベルト ３ Ｖプーリー ４ 水平軸 ５ 偏心輪 ６ クランクシャフト ７ 上下スライド可動部材 ８ 垂直シャフト ９ ハンマー １０ スプリング押さえ １１、１２ スプリング １４ 弾性部材 １７ クラッチ １８ クラッチペダル １９ コイルバネ ２０ スライド ２２ 金敷 ２３ 垂直ガイドフレーム ２４ 基台 ２５ フレーム ３０ 鍛造ハンマー駆動装置 ｐ 隙間 ｈ 高さ Ｋ 遊びの間隙 Ｍ 連係部分 Ｆ 圧縮反発力 Ｓ 変位

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】駆動モータと、該駆動モータにて回転する
   水平軸の先端に取り付けられた偏心輪を備えたクランク
   シャフトと、該クランクシャフトの偏心輪に連係するこ
   とによって上下往復動するようにした垂直シャフトと、
   該垂直シャフトの下方に連結したハンマーと、を少なく
   とも備え、前記垂直シャフトの前記クランクシャフトと
   の連係部分の下方または下方と上方にスプリングを嵌装
   するとともに垂直シャフトの上端にスプリング押さえを
   配し、且つ弾力性と伸縮性を有する略円筒形の弾性部材
   が前記垂直シャフトとスプリングの内側との間隙を充填
   するように嵌装されていることを特徴とする鍛造ハンマ
   ー駆動装置。
2. 【請求項２】スプリングが非駆動状態で弾性部材の上に
   高さ５ｍｍ〜３０ｍｍの遊びの間隙が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載の鍛造ハンマー駆動装置。