JP2004098086A - ３点駆動プレス機械 - Google Patents

Abstract

【課題】３点駆動プレス機械におけるスライド下面の平坦性と平行度の維持およびそれによる加工精度の向上を図る。
【解決手段】クラウン１４と、そのクラウン１４に回転自在に設けられる第１のクランク軸１６と、第１のクランク軸１６と平行にクラウン１４に対して回転自在に設けられる第２のクランク軸１７と、一端が第１のクランク軸１６に連結される第１のコンロッド２０および第２のコンロッド２１と、一端が第２のクランク軸１７に連結される第３のコンロッド２２と、それらのコンロッドの他端が連結され、ポストガイド２７によって上下動自在にガイドされるスライド３０とを有している３点駆動プレス機械。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３点（ポイント）駆動プレス機械に関する。さらに詳しくは、クランク軸とスライドを連結するコンロッドが３本のプレス機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス機械のスライドは、プレス作業時に位置精度と平行精度の二つの機能を求められる。ここでいう位置精度は、上型と下型の上から見た時のお互いの位置関係を正しく保持する機能を意味する。たとえばスライドはギブやポストガイドにより上下方向の運動をガイドされており、位置精度はそのガイド能力により左右される。また平行精度は、上型と下型を常に平行に保持する機能を意味する。そして前述のギブやポストガイドより駆動系の方が剛性が高いので、平行精度はポイント数により左右される。
【０００３】
通常、プレス機械のスライドはクランク軸偏心部とコンロッドで連結されて駆動される。その時、１つのスライドに対して、コンロッドが１個なら１点（ポイント）駆動プレス、２個なら２点（ポイント）駆動プレス、４個なら４点（ポイント）駆動プレスとなる。そして１点駆動プレスの場合は、駆動系ではスライドの向きは特定されず、前後・左右平行度共にギブまたはポストガイドの能力に左右される。また、２点駆動プレスの場合は、左右方向の平行度は駆動系によるが、前後方向の平行度はガイド能力による。他方、４点駆動プレスの場合は、前後・左右平行度共に駆動系剛性に左右される。ただしポイント数とコストは比例するので、スライドの大きさと要求される精度でポイント数が選択される。
【０００４】
近年、高度なプログレッシブ加工で、多工程となり、決め押しの必要なものがある。当然、プレス機械のスライドは前後寸法に比し、左右寸法が大なるものとなる。従って、２点駆動プレスとした場合には、ポイント間ピッチが大となり、プレス作業荷重により、スライドが撓んで、決め押しが安定しない等の不具合がある。スライド剛性を高くするには、重量を増大するか、全高を増大するかになる。しかし、これらは稼動部重量が増大することになるので、振動対策・高ＳＰＭ化が困難になり、あるいはプレス機械全高が大きくなる等、好ましくない。これに鑑み発明されたのが、本発明が関連する従来のプレス機械（特開平８−１１８０８４号公報）である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来のプレス機械は左右寸法が大きいスライドに対して、３点駆動プレスとする事により、スライド下面の平坦度を保てる様にしている。しかし、ポイントが直線上に配置されているため、ポイント数の増加は、ポイント間ピッチの撓みを防止するに留まり、前記した平行精度の向上という、大きな効果を発揮していない。
【０００６】
たとえば、前記従来のプレス機械は、ポイント数を１つ増加したにもかかわらず、ポイント間ピッチの撓み防止の効果を付与した２点駆動プレスと考えることができるため、前記した、２点駆動プレス機械と同様な特徴が考えられる。つまり、前後方向の平行度はガイド能力により定まり、左右方向の平行度は駆動系によって定まる。
【０００７】
また前後方向の平行度を駆動系でなく、ギブやポストが保持しているため、当然ギブやポストに平行度と位置精度を保証できる相応の精度が要求されることになる。また、スライドに前後方向に偏心荷重が加わった時、前後方向の平坦度に寄与できず、精度維持への充分な効果が期待できない。
【０００８】
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたものであり、簡易なギブやポストを用いても平行度や位置精度を向上させることができ、しかも前後方向の平坦度を維持することができる３点駆動プレス機械を提供することを技術課題とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の３点駆動プレス機械（請求項１）は、フレームと、そのフレームの上方に回転自在に支持された第１のクランク軸と、その第１のクランク軸にそれぞれ、一端が回転自在に連結される第１のコンロッドおよび第２のコンロッドと、前記第１のコンロッドの他端および第２のコンロッドの他端に連結されるスライドと、前記第１のクランク軸とは別に前記フレーム上方に回転自在に支持された第２のクランク軸と、一端が第２のクランク軸に連結され、他端が前記スライドに連結されている第３のコンロッドとを備え、前記第３のコンロッドの他端と、前記第１のコンロッドの他端および前記第２のコンロッドの他端が、スライド上面で三角形を形成するよう配置されることを特徴としている。
【００１０】
このようなプレス機械は、前記第１のコンロッドの他端、第２のコンロッドの他端および第３のコンロッドの他端を頂点とする前記スライド平面上に形成される三角形内にスライド中心があるものが好ましい（請求項２）。
【００１１】
また、本発明のプレス機械は、前記第１のクランク軸と前記第２のクランク軸が平行に配置され、反対に回転させるものが好ましい（請求項３）。
【００１２】
【作用および発明の効果】
本発明のプレス機械（請求項１）は、第２のクランク軸とそれに連結した第３のコンロッドを備え、スライド上面で三本のコンロッドの連結部を三角形の頂点となるよう配置している。これにより、スライドを平面的な３点で支持できるため、平行度と位置精度をギブやポストだけに頼ることなく、駆動系で保持することができる。そのため、簡易なギブやポストでもスライドの平行度や位置精度を向上させることができる。また、前後偏心荷重に対する前後方向の撓みを、平面的な３点で押さえることができるため、スライド平坦度をスライド重量及び全高増加などの剛性を高くすることなく、充分に保つことができる。さらに、スライドのバタツキ現象にも、前後左右とも２点ピッチで受けることができ、多列取りにも好ましい。
【００１３】
３本のコンロッドとスライドの連結部で作る三角形の内側に、スライド中心がある場合（請求項２）は、前後に偏心荷重となっても、ギブやポストに余分な加重をかけることなく、剛性の高い駆動系で加重を受けることができ、平行精度上好ましいものとなる。
【００１４】
２本のクランク軸を平行に配置し、かつ反対向きに回転させる場合（請求項３）は、第１のコンロッド及び第２のコンロッドと第３のコンロッドの回転方向は逆向きになるため、第１のコンロッド及び第２のコンロッドと第３のコンロッドのスライド平面上での前後方向の分力は同等で反対向きの力となる。その結果、スライドは駆動系により前後方向に位置を維持でき、ギブやポストも従来に比し、簡易なものとなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
つぎに図面を参照しながら本発明のプレス機械の実施の形態を説明する。図１は、本発明のプレス機械の一実施形態を示す側面図、図２、図３および図４はそれぞれ図１のＡ−Ａ線断面図、Ｂ−Ｂ線断面図およびＣ−Ｃ線断面図、図５ａ、図５ｂ、図５ｃおよび図５ｄはそれぞれ図３のＥ−Ｅ線断面図、Ｄ−Ｄ線断面図、Ｆ−Ｆ線断面図およびＧ−Ｇ線断面図、図６ａおよび図６ｂはそれぞれ本発明のプレス機械のスライド上でのコンロッドの配置の実施形態を示す概略平面図、図７ａ、図７ｂ、図７ｃはそれぞれ本発明のプレス機械の駆動部の３種類の実施形態を示す概略図である。
【００１６】
始めに図１および図２を参照して、本発明が適用されるプレス機械の部分的な構成を簡単に説明する。図１および図２に示すプレス機械１０は、ベッド１２と、そのベッドの前後左右４箇所から立ち上がる４本のコラム１３と、それらのコラムの上端に設けられるクラウン１４とから構成される枠状のフレームを備えている。また、ベッド１２の上部にはボルスタ３３が設けられている。
【００１７】
クラウン１４には、図３に示すようにクランク軸１６の一端には、左右２箇所のジャーナル軸受け部１５により回転自在に支持されている第１のクランク軸１６が左右方向に向けて配置されている。その第１のクランク軸１６の一端には、モータ３１とベルトで連結されたフライホイール３２がクラッチを介して連結されている。また、クラウン１４には、第１のクランク軸１６の他に第２のクランク軸１７が第１のクランク軸１６と平行に配置され、左右の軸受けブロック１８により回転自在に支持されている。第１のクランク軸１６には締結具３４により第１歯車１９ａが固定され、第２のクランク軸１７にはその第１歯車１９ａと噛み合う歯数の等しい第２歯車１９ｂが固定されている。
【００１８】
第１のクランク軸１６は２箇所の偏心部を有し、それぞれの偏心部には第１のコンロッド２０および第２のコンロッド２１の一端が、回転自在に連結されている（図５ｂ参照）。第２のクランク軸１７は１箇所の偏心部を有し、その偏心部には第３のコンロッド２２の一端が回転自在に連結されている（図５ｃ参照）。前記３本のコンロッド２０、２１、２２の他端は、それぞれボールジョイント２９を介してスライド３０に連結される。なおクラウン１４に支持されるガイドによって上下に案内されるプランジャを介在させてもよい。スライド３０はスライドに設けたポスト２６とベッド１２の前後左右の４箇所に設けられたポストガイド２７とによって上下動自在にガイドされている。
【００１９】
なお、図４および図５ａに示すようにダイナミックバランスウエイト（以下、ＤＢウェイトという）２３はクラウン１４に設けられる支点ピン２５により揺動自在に支持されており、その先端と第１のクランク軸１６とはＤＢコンロッド２４により連結されている。
【００２０】
モータ３１が駆動すると、ベルトで連結されたフライホイール３２が回転する。そしてクラッチがＯＮになると、第１のクランク軸１６が回転する。そして、第１のクランク軸１６が回転すると、第１歯車１９ａおよび第２歯車１９ｂの噛み合いによって第２のクランク軸１７が逆方向に回転する。第１のクランク軸１６と第２のクランク軸１７の偏心部に回転自在に連結された３本のコンロッド２０、２１、２２が上下動することにより、それらのコンロッドの下端に連結されたスライド３０とポスト２６が、ポストガイド２７に沿って上下動する。
【００２１】
この実施形態の場合、第１のクランク軸１６に連結された第１のコンロッド２０と第２のコンロッド２１の他に第２のクランク軸１７に連結された第３のコンロッド２２が設けられているので、図２に示す平面的な３点でスライド３０に荷重を加えることができる。そして図１からわかるように、第１および第２のコンロッド２０、２１と、第３のコンロッド２２とは対称的に運動し、クランク軸の角度に対するコンロッド下端のストロークも等しいので、スライドは水平状態を維持しながら上下に並行運動を行なう。そして平面的な３点でスライド３０に荷重を与えることができるため、スライド３０の前後・左右方向の両方の撓みを防止することができる。さらに図２に示すように、スライド中心２８が３点を頂点とする三角形の重心付近にある場合は、第１および第２のクランク軸１６、１７に均等に力を伝えるので、クランク軸１６、１７の撓みが少ない。
【００２２】
前記３本のコンロッドの両端は回転自在に連結されているため、コンロッドに加わる力は、コンロッド長手方向の引張力と圧縮力である。図６ａに示すように前記２本のクランク軸が平行に配置され、その２本のクランク軸を反対向きに回転させると、前記第１と第２のコンロッドがスライド３０の平面上に発生させる前方向の分力と、前記第３のコンロッドが発生する後方向の分力は互いに反対向きになるので、それら分力の大きさの差分は相殺され、残った分力のみが前記スライド３０の平面上の前後方向の分力となる。そのため、スライド３０の平面上の前後方向の分力は小さくなり、スライド位置精度は簡易なギブやポストで安定する。
【００２３】
なお、図４に示すように、スライド中心の位置が、前記第１のコンロッド、第２のコンロッドと第３のコンロッドのスライド３０への連結部を頂点とする三角形内にある場合は、スライドへの偏心荷重は、ギブやポストへ余分な荷重をかけることなく剛性の高い駆動系により受けることができ、平行精度上好ましいものとなる。
【００２４】
また、あらかじめ作業時の偏心荷重の位置や大きさが明らかな場合は、スライド中心２８は前記三角形の外に位置することもある。その場合は偏心荷重が一番大きくなる位置が前記三角形の内部にくるよう配置される。
【００２５】
スライド３０平面上の前記三角形は図６ａに示すような二等辺三角形だけでなく、スライド３０上に形成される３点の配置により、様々な三角形を形成することができる。たとえば図６ｂに示すように第２のクランク軸１７の長さを変更し、第３のコンロッド２２の位置を移動させる、または第１のクランク軸１６と第２のクランク軸１７の角度を鋭角（図７ｂ参照）あるいは直角（図７ｃ参照）に変更するなどして構成される。
【００２６】
その場合の実施形態を図７に示す。前記２本のクランク軸を平行に配置した場合を図７ａに、斜めに配置した場合を図７ｂに、直角に配置した場合を図７ｃに示す。作業荷重やスライド中心２８の位置により前記２本のクランク軸は上記のような実施形態をとり、前記３本のコンロッドは前記２本のクランク軸上を移動して回転自在に連結され様々な三角形を形成することができる。
【００２７】
前記の実施形態ではコンロッドを３本とし、３点駆動としているが、第２のクランク軸を延ばして第４のコンロッドを設け、平行四辺形の頂点に位置する４点でスライドを駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明のプレス機械の一実施形態を示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線断面図である。
【図５】図５ａ、図５ｂ、図５ｃおよび図５ｄはそれぞれ図３のＥ−Ｅ線断面図、Ｄ−Ｄ線断面図、Ｆ−Ｆ線断面図およびＧ−Ｇ線断面図である。
【図６】図６ａおよび図６ｂはそれぞれ本発明のプレス機械のスライド上でのコンロッドの配置の実施形態を示す概略平面図である。
【図７】図７ａ、図７ｂ、図７ｃはそれぞれ本発明のプレス機械の駆動部の３種類の実施形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１０　　プレス機械
１２　　ベッド
１３　　コラム
１４　　クラウン
１５　　軸受け
１６　　第１のクランク軸
１７　　第２のクランク軸
１８　　軸受けブロック
１９ａ　第１歯車
１９ｂ　第２歯車
２０　　第１のコンロッド
２１　　第２のコンロッド
２２　　第３のコンロッド
２３　　ＤＢウェイト
２４　　ＤＢコンロッド
２５　　支点ピン
２６　　ポスト
２７　　ポストガイド
２８　　スライド中心
２９　　ボールジョイント
３０　　スライド
３１　　モータ
３２　　フライホイール
３３　　ボルスタ
３４　　締結具

Claims (3)

1. フレームと、そのフレームの上方に回転自在に支持された第１のクランク軸と、その第１のクランク軸にそれぞれ、一端が回転自在に連結される第１のコンロッドおよび第２のコンロッドと、前記第１のコンロッドの他端および第２のコンロッドの他端に連結されるスライドと、前記第１のクランク軸とは別に前記フレーム上方に回転自在に支持された第２のクランク軸と、一端が第２のクランク軸に連結され、他端が前記スライドに連結されている第３のコンロッドとを備え、前記第３のコンロッドの他端と、前記第１のコンロッドの他端および前記第２のコンロッドの他端が、スライド上面で三角形を形成するよう配置されているプレス機械。
2. 前記第１のコンロッドの他端、第２のコンロッドの他端および第３のコンロッドの他端を頂点とする前記スライド平面上に形成される三角形内にスライド中心がある、請求項記載１記載のプレス機械。
3. 前記第１のクランク軸と前記第２のクランク軸が平行に配置され、回転方向が反対向きの請求項１または請求項２記載のプレス機械。

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