JP2009233696A - 鍛造プレス - Google Patents

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【課題】シャットハイト調整機構をコンパクト化した鍛造プレスを提供する。
【解決手段】シャットハイト調整機構として、リストピン3におけるコンロッド2と連結されるコンロッド連結部とスライド4と連結されるスライド連結部の中心を互いに偏心させており、リストピン3を回転させるリストピン駆動装置6を備えている。リストピン駆動装置6は、リストピン3に取付けられたウォームホイール5に噛み合うウォーム軸7と、ウォーム軸7の一端に接続され、ウォーム軸7を軸方向に往復動させる油圧モータ8と、ウォーム軸7の他端に接続されたピストン15およびピストン15が油密に挿入されたシリンダ16からなる油圧シリンダ17とを備えており、油圧シリンダ17と油圧源18の間にはリリーフ弁20が介装されており、リリーフ弁20はプレス負荷が過大値のとき開弁するように設定されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、鍛造プレスに関する。鍛造プレスは、スライドの下死点位置を鍛造素材の形状や大きさに合わせて自在に調整するシャットハイト調整機構を備えている。本発明は、そのシャットハイト調整機構を改良して、プレス構造をコンパクト化した鍛造プレスに関する。
シャットハイト調整機構に関する従来技術としては、特許文献1〜3がある。
特許文献1の従来技術を、図6に基づき説明する。プレスの基本構造として、クランク軸101の偏心部に連結されたコンロッド102とスライド104とをリストピン103で連結しており、リストピン103は偏心軸131を有している。この偏心軸131はコンロッド102に連結されており、リストピン103の両端はスライド104に連結されているので、リストピン103を回転させると、スライド104の下死点位置を調整することができる。
上記のリストピン103を回転させるシャットハイト調整機構は、つぎのように構成されている。
前記リストピン103を回転させるために、傾動ロッド107が設けられており、この傾動ロッド107の先端は回動ブロック105でリストピン103に結合され、傾動ロッド107の基端は油圧シリンダ106に結合されている。この油圧シリンダ106は、油圧ポンプや油圧切換弁とパイロットチェック弁を内蔵する油圧制御部108に接続されている。
シャットハイトを調整するには、油圧制御部108内の油圧切換弁を切り換えて、傾動ロッド107を押し引きすると、リストピン103を正逆両方向に回転させることができる。
そして、プレス作業時の反力は、油圧制御部108内のパイロットチェック弁によって油圧シリンダ106を閉塞することによって受止め、リストピン103が逆転しないように拘束している。
また、プレスに異常な外力が加わってスライド104が下死点付近で停止して動かなくなったとき(スティック状態)は、油圧制御部108内の油圧ポンプの油圧を昇圧することによって、油圧シリンダ106を動かし、スティック状態を解消することができる。
上記特許文献1の従来技術において、傾動ロッド107や回動ブロック105はリストピン103の上方、すなわち、リストピン103とクランク軸101との間に設けられている。
このため、コンロッド102の長さ、すなわちクランク軸101とリストピン103との間の芯間距離を短くすることができず、プレスのコンパクト化を困難とする原因となっている。
特許文献2の従来技術は、特許文献1の改良技術である。図7に示すように、リストピン204から突出した突部208の両側に作動杆206a,206bを取付け、各作動杆206a,206bにそれぞれ油圧シリンダ213a,213bを取付けている。そして、各油圧シリンダ213a,213bには、油圧切換弁215を介して油圧ポンプ216が接続されている。
この従来技術では、油圧シリンダ213a,213bを作動させて突部208を左右に揺動させて、リストピン204を回転させることができる。また、一方の油圧シリンダ213aにアキュムレータ217から圧力供給し、他方の油圧シリンダ213bへはポンプ216からの圧油を供給すると、両作動杆206a,206bをロック状態に拘束するので、プレス負荷が作用してもリストピン204の回転を阻止することができる。
上記特許文献2の従来技術において、突起部208や両作動杆206a,206bはリストピン204の上方に設けられているので、コンロッド203の長さは、やはり長くなり、プレスのコンパクト化を困難とする原因となっている。
つぎに、特許文献3の従来技術を説明する。この従来技術では、リストピンの回転用ロッドをリストピンの下方に配置したが、プレス作業時の負荷によるリストピンの回転を防止するホールド機構は、回転用ロッドとは別に設けている。そして、ホールド機構を構成するホールドアームやホールドシリンダはリストピンの上方に配置している。
このため、やはりコンロッドの長さを短くすることができず、プレスのコンパクト化を困難とする原因となっている。
特開平8−332600号 特開平10−305398号 特開2001−300797
本発明は上記事情に鑑み、シャットハイト調整機構を工夫してプレス構造をコンパクト化した鍛造プレスを提供することを目的とする。
第1発明の鍛造プレスは、クランク軸とスライドに連結したリストピンをコンロッドで連結した鍛造プレスであって、シャットハイト調整機構として、前記リストピンにおけるコンロッドと連結されるコンロッド連結部とスライドと連結されるスライド連結部の中心を互いに偏心させており、該リストピンを回転させるロッド状部材を有するリストピン駆動装置を備えており、該リストピン駆動装置における前記ロッド状部材の一端には、駆動源が接続され、他端には、プレス負荷が正常値のときプレス負荷によってロッド状部材が移動しないように拘束する拘束機能を有し、かつプレス負荷が過大値のときプレス負荷を吸収する過負荷吸収機能を有する保持機構が接続されていることを特徴とする。
第2発明の鍛造プレスは、第1発明において、前記リストピン駆動装置が、前記リストピンに取付けられたウォームホイールに噛み合うウォーム軸と、該ウォーム軸の一端に接続され、該ウォーム軸を軸方向に往復動させる油圧モータと、前記ウォーム軸の他端に接続されたピストンおよび該ピストンが油密に挿入されたシリンダからなる油圧シリンダとを備えており、前記油圧シリンダと油圧源の間にはリリーフ弁が介装されており、該リリーフ弁はプレス負荷が過大値のとき開弁するように設定されていることを特徴とする。
第3発明の鍛造プレスは、第2発明において、前記リストピン駆動装置が、前記リストピンの下方に配置されていることを特徴とする。
第4発明の鍛造プレスは、第2発明において、前記ウォーム軸の一端にスプライン軸が接続され、前記油圧モータの出力軸には駆動筒が接続され、前記スプライン軸と前記駆動筒とはスプライン結合されていることを特徴とする。
第1発明によれば、リストピンの両端に駆動源と保持機構を分けて配置しており、保持機構によって、プレス作業時のロッド状部材の保持も過負荷時の負荷吸収も行わせるので、特別の拘束機構や過負荷吸収機構をリストピンまわりに設ける必要がない。このため、クランク軸とリストピンの芯間距離を短くでき、コンロッドの長さも短くできる。よって、鍛造プレスのコンパクト化が可能である。
第2発明によれば、ウォーム軸の両端に油圧モータと油圧シリンダを接続することで基本構造が作られており、上下寸法の小さな装置となっている。このため、鍛造プレスの高さ方向のコンパクト化が可能となる。また、油圧シリンダは作動油を媒介としてウォーム軸に作用するプレス負荷を支えるので、ウォーム軸を移動不能に拘束する拘束機能が高い。また、リリーフ弁は設定圧を超えると開弁して高圧油を逃がすので、プレス過負荷が作用しても確実にこれを吸収できる。
第3発明によれば、リストピン駆動装置がリストピンより下方に配置されているので、コンロッドの長さを短くすることができる。
第4発明によれば、プレス過負荷時にはウォーム軸が軸方向に移動するが、この軸方向移動はスプラインによって吸収できるので、リストピン駆動装置の損傷を防止することができる。
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図1は本発明の一実施形態に係る鍛造プレスのリストピンまわりを示す要部断面図である。図2は図1におけるII−II線断面図である。
図1および図2において、1はクランク軸で両端の軸部1bと偏心部1aとからなる。
2はコンロッド(コネクティングロッドともいう)で、大頭部2aと小頭部2bを有している。このコンロッド2は2本で一組に構成されている。そして、コンロッド2の大頭部2aには、クランク軸1の偏心部1aが通され、小頭部2bには、リストピン3が通されている。
このリストピン3は、スライド4に連結されて、スライド4を昇降自在に支持している。
図2に示すように、前記リストピン3は、両端部と中央部がスライド4を連結するスライド連結部3aであり、前記コンロッド2の小頭部2bに通された部分がコンロッド連結部3bである。このスライド連結部3aの中心とコンロッド連結部3bの中心は、偏心量eだけ、互いに偏心している。
前記リストピン3のスライド連結部3aにおける中央位置には、ウォームホイール5が取付けられている。このウォームホイール5は側面視で円弧状の部材であって、その外周面に歯が形成されている。
そして、図1に示すように、前記スライド4におけるリストピン3の下方には、リストピン駆動装置6が取付けられている。このリストピン駆動装置6は前記ウォームホイール5に噛み合うウォーム軸7と、このウォーム軸7を回転させる油圧モータ8とを備えている。
このため、油圧モータ8によってウォーム軸6を回転させると、ウォームホイール5と共にリストピン3が回転するので、偏心量eと回転角θに対応した距離だけスライド4が上下して、シャットハイトを調整することができる。
上記リストピン駆動装置6の詳細を図3に基づき説明する。
前記ウォーム軸7は歯部7aを有する基軸7bと、基軸7bの両端にそれぞれ結合されたスプライン軸7c,7dとからなるロッド状部材である。
前記スプライン軸7c,7dの外周面には雄スプラインが形成されている。
前記ウォーム軸7の一端、すなわち、右側のスプライン軸7cの外周には、駆動筒9が外挿されている。この駆動筒9には軸方向の凹所9cが形成されており、その内周面には雌スプラインが形成されている。
また、駆動筒9はベアリング10,10によって、ハウジング11に回転自在に支持されている。
前記油圧モータ8はハウジング11に取付けられており、その出力軸8aはキー等で前記駆動筒9に接続されている。
したがって、油圧モータ8が正逆両方向に回転すると、駆動筒9も正逆両方向に回転し、ウォーム軸7を正逆両方向に回転させることができる。そして、ウォーム軸7の回転によりウォームホイール5を正逆両方向に揺動させることができる。なお、21はエンコーダ等の回転数検出器であり、油圧モータ8に取付けられている。
前記ウォーム軸7の他端、すなわち、左側のスプライン軸7dの外周には従動筒12が外挿されている。この従動筒12には軸方向の凹所12dが形成されており、その内周面には雌スプラインが形成されている。
また、この従動筒12はベアリング13によってハウジング11に回転自在に支持されている。したがって、ウォーム軸7の回転は従動筒12が回転することによって許容され、その軸方向の前後進はスプラインによって吸収される。
前記左側のスプライン軸7bには、連結ロッド14を介してピストン15が接続されている。このピストン15の外側にはシリンダ16が外挿され、ハウジング11に固定されている。このピストン15とシリンダ16で油圧シリンダ17が構成されている。この油圧シリンダ17は、特許請求の範囲にいう保持機構を構成している。
そして、図1に示すように、油圧シリンダ17の油室17aには、油圧源18が油路19で接続されている。そして、油圧源18の作動油圧力は図示しない圧力制御回路を経て、油圧シリンダ17の油室17aに供給されて、ピストン15ひいてはウォーム軸17を図中右側へ押す方向の予圧をかけるようになっている。
また、前記油路19には、リリーフ弁20が介装されている。このリリーフ弁20にはパイロット回路21が接続されており、油圧シリンダ17内の圧力をパイロット圧として利用している。そして、油圧シリンダ17内の圧力が正常範囲の場合はリリーフ弁20が閉弁しており、正常範囲を越えた過大値となったときは開弁するように設定されている。
つぎに、リストピン駆動装置6の作用を説明する。
図4はリストピン駆動装置6の正常運転時の状態説明図である。
同図に示すように、油圧モータ8を正逆両方向に回転させて、ウォーム軸7を正逆両方向(矢印aで示す)に回転させると、ウォームホイール5が矢印b方向に揺動し、リストピンも矢印b方向に揺動する。なお、このときの回転は、駆動筒9も従動筒12もベアリング10,13によって支持されていることによって可能である。
このリストピン3の揺動によってシャットハイト量が調整できることは、既述のとおりである。
シャットハイト調整を終えてプレス作業するときは、リストピン3は矢印c方向の回転トルクを受ける。この回転トルクによって、ウォーム軸7は矢印d方向(図中左方向)へ移動しようとするが、この動きはピストン15を介して油圧シリンダ17内の作動油に圧力を加えることになり、油圧シリンダ17がこの動きを受け止めることによって、ウォーム軸7の左方向移動は阻止される。このように、プレス負荷によるウォーム軸7の移動を不能に拘束する拘束機能を有しているので、調整したシャットハイト量を狂わせることなく正確に維持できる。
図5はリストピン駆動装置6の過負荷時の状態説明図である。
プレス作業中にプレス負荷が過大となったときは、その反力でリストピン3は矢印f方向に大きく回転しようとする。このため、ウォーム軸7は矢印g方向、つまり図中左方向へ動かされる。この結果、ピストン15が油圧シリンダ17内に深く進入し、油室内の作動油圧力を高めるので、リリーフ弁20は設定圧を越える過負荷がパイロット圧として作用しリリーフ弁20が開弁する。このようにして、油圧シリンダ17内の過大圧力を逃がして、過負荷を吸収するので、リストピン駆動装置6を損傷させることはない。
上記のように過負荷を逃がした後は、再び油圧源18から油圧シリンダ17に作動油を供給することで、ウォーム軸7に予圧をかけ元の状態に復帰させることができる。
本発明の鍛造プレスにおいて、過負荷時にリストピン3が回転するためには下記の条件が成立すればよい。
F:過負荷、e:リストピン3の偏心量、D:リストピン3の外径、μ:リストピン部摩擦係数、A:油圧シリンダ17の断面積、P:リリーフ弁20の設定圧力、Lg:ウォームホイール5のピッチ円直径とすると、下記式(1)が成立する。
F×e(過負荷時リストピン回転トルク)≧F×μ×D/2(リストピン部摩擦による回転防止トルク)+A×P×Lg・・・式(1)
上記式(1)のように、リストピン3の回転トルクや回転防止トルクは、偏心量eとリストピン3の外径Dの関数となるから、リストピン3の偏心量eや外形Dを適切な寸法にすることで、油圧シリンダ17の寸法やリリーフ弁20の設定圧力を小さくすることができ、コンパクトな設備にすることが可能である。
つぎに、本発明の他の実施形態を説明する。
前記実施形態では、リストピン3を揺動させる機構として、ウォームホイール5とウォーム軸7を用いたが、リストピン3にピニオンを取付け、ラックで動かすようにしてもよい。また、ラックの他端には上記油圧シリンダ17を接続すれば、保持機構として機能する。ここでいうウォーム軸7やラックは特許請求の範囲にいうロッド状部材に該当する。
また、ウォーム軸7やラック等のロッド状部材の駆動源としては、油圧モータ8以外に、電動モータ等の回転アクチュエータや油圧シリンダ等の直線アクチュエータを用いてもよい。
前記実施形態においてウォーム軸7の保持機構として油圧シリンダ17を用いたが、ウォーム軸7を含む全てのロッド状部材の保持機構として、サーボモータで駆動するネジ棒も例示できる。
たとえば、ネジ棒のリードを大きくしておけば、ロッド状部材からの押付け圧力によって回転させることが可能であり、サーボモータはネジ棒の回転を受けると、内蔵のセンサで負荷の大きさを検知することができる。よって、検知した負荷が設定値以下のとき、サーボモータを停止させておき、検知した負荷が設定値を越えるとサーボモータも回転させることによって、過負荷を吸収することが可能となる。
前記実施形態においては、駆動筒9とスプライン軸7cとの結合、および従動筒12とスプライン軸7dとの結合は、スプラインを用いたが、その代りに、スベリキーやセレーション、ボールスプライン等を用いてもよい。
また、従動筒12を用いる代りに、ウォーム軸7の他端側を滑り軸受等で支持して、回転と摺動を行わせてもよい。
本発明の上記各実施形態は、いずれも鍛造プレスのコンロッドを短くしてコンパクト化する効果が大きいが、さらに過負荷を効果的に吸収することもできるので、安全性も高いものである。
本発明の一実施形態に係る鍛造プレスのリストピンまわりを示す要部断面図である。 図1におけるII−II線断面図である。 リストピン駆動装置の拡大要部断面図である。 リストピン駆動装置の正常運転時の状態説明図である。 リストピン駆動装置の過負荷時の状態説明図である。 特許文献1の従来技術の説明図である。 特許文献2の従来技術の説明図である。
符号の説明
1 クランク軸
2 コンロッド
3 リストピン
4 スライド
5 ウォームホイール
6 リストピン駆動装置
7 ウォーム軸
8 油圧モータ
17 油圧シリンダ
18 油圧源
20 リリーフ弁

Claims (4)

  1. クランク軸とスライドに連結したリストピンをコンロッドで連結した鍛造プレスであって、
    シャットハイト調整機構として、
    前記リストピンにおけるコンロッドと連結されるコンロッド連結部とスライドと連結されるスライド連結部の中心を互いに偏心させており、該リストピンを回転させるロッド状部材を有するリストピン駆動装置を備えており、
    該リストピン駆動装置における前記ロッド状部材の一端には、駆動源が接続され、他端には、プレス負荷が正常値のときプレス負荷によってロッド状部材が移動しないように拘束する拘束機能を有し、かつプレス負荷が過大値のときプレス負荷を吸収する過負荷吸収機能を有する保持機構が接続されている
    ことを特徴とする鍛造プレス。
  2. 前記リストピン駆動装置が、
    前記リストピンに取付けられたウォームホイールに噛み合うウォーム軸と、
    該ウォーム軸の一端に接続され、該ウォーム軸を軸方向に往復動させる油圧モータと、
    前記ウォーム軸の他端に接続されたピストンおよび該ピストンが油密に挿入されたシリンダからなる油圧シリンダとを備えており、
    前記油圧シリンダと油圧源の間にはリリーフ弁が介装されており、
    該リリーフ弁はプレス負荷が過大値のとき開弁するように設定されている
    ことを特徴とする請求項1記載の鍛造プレス。
  3. 前記リストピン駆動装置が、前記リストピンの下方に配置されている
    ことを特徴とする請求項2記載の鍛造プレス。
  4. 前記ウォーム軸の一端にスプライン軸が接続され、
    前記油圧モータの出力軸には駆動筒が接続され、
    前記スプライン軸と前記駆動筒とはスプライン結合されている
    ことを特徴とする請求項2記載の鍛造プレス。
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