JP2017225976A - 鍛造プレスのダイハイト測定器およびトランスファビーム位置測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】鍛造プレスのダイハイトの測定を悪環境下でも精度よく行うことができ、取付位置の制約も少ないダイハイト測定器を提供する。【解決手段】ダイハイト測定器として、上下方向に延びるシリンダチューブ２１ａをスライド１２に固定され、ボルスタ１３の上面に対向する位置でピストンロッド２１ｂを昇降させる油圧サーボシリンダ２１を備え、そのピストンロッド２１ｂを下降させてボルスタ１３の上面に接触させた状態で、スライド１２がその昇降ストロークの下限位置に達したときのピストンロッド２１ｂの進退方向位置を、油圧サーボシリンダ２１に内蔵されるセンサで測定するものを採用し、その測定を行うときだけピストンロッド２１ｂをシリンダチューブ２１ａから突出させるようにすることにより、取付位置の制約を少なくでき、悪環境下でも精度よく測定を行えるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、鍛造プレスのダイハイトを測定する測定器およびトランスファ装置のうちのトランスファビームの位置を測定する測定器に関する。

鍛造プレスは、スライドを所定の昇降ストロークで往復動させ、そのスライドの下面側に取り付けた上金型とスライドの下方に設置されるボルスタの上面側に取り付けた下金型とでワーク（被成形材料）の鍛造加工を行うものである。この鍛造プレスでは、製品（成形品）の厚み（プレス高さ方向の寸法）等の品質の安定性を確保するうえで、加工時における上下金型等の挙動の変化に適切に対応することが重要である。

例えば、熱間鍛造を行う鍛造プレスでは、上下金型、スライドおよびボルスタがワークから伝わる熱や加工時に発生する熱によって膨張したり、加工時の反力によって弾性変形したりすることにより製品の厚みが変動する。したがって、製品厚の目標値からの偏差が大きくなったときは、スライドがその昇降ストロークの下限位置（下死点）にあるときのスライド下面とボルスタ上面との間の寸法、すなわちダイハイトを調整することになる。そして、その調整を精度よく行うためには、実際のダイハイトを測定し、加工条件等を考慮して調整量を決定する必要がある。

実際のダイハイトを測定するには、スライド下面に固定した検出部材に検出針を取り付けるとともに、検出針と対向する位置にリニアゲージを固定配置したリニアスケールを用いて、スライドが下死点にあるときの検出部材の位置をリニアゲージで検出する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。また、このようなリニアスケールに代えて光学式の非接触式センサを用いる方法もある。

ところで、鍛造プレスには、複数組の上下金型を水平方向の一方向に配列し、その金型の並ぶ方向へのワークの搬送とワークの加工を繰り返して、１台で複数工程の加工を行えるようにしたトランスファプレスがある。トランスファプレスでは、ワークの搬送方向に沿って左右一対で延び、ワークを左右方向から挟持するトランスファビームを、ワークの搬送方向、左右方向および上下方向に移動させてワークの搬送を行うトランスファ装置を備えている。

上記のトランスファ装置は、トランスファビームが各部のガタ等により使用中にワーク搬送方向に対して水平面内で傾きを生じ、トランスファビームどうしの間隔が広がった側でワークを挟持できなくなって、ワークの搬送を行えなくなるおそれがある。このため、適切な頻度でトランスファビームの左右方向位置を測定して、その傾きが大きくならないように管理することが望ましい。

実公昭６２−４３５５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されているようなリニアスケールや光学式の非接触式センサ等の測定器を用いてダイハイトやトランスファビームの左右方向位置の測定を行ったとしても、その周囲は熱間鍛造される金属製ワークの表面から剥離した酸化被膜（スケール）が堆積したり、金型の加工面に噴き付けられる潤滑剤が飛散したりして測定環境が悪いため、ダイハイトやトランスファビーム位置を精密に調整するのに必要な測定精度を得ることは難しく、測定器が早期に故障してしまうおそれもある。

また、上記のような測定器は、金型等と干渉せず、測定を行わないときに他の工程の邪魔にならない位置に取り付ける必要があり、取付位置の制約が多いという問題もある。

そこで、本発明は、鍛造プレスのダイハイトやトランスファビームの左右方向位置の測定を悪環境下でも精度よく行うことができ、取付位置の制約も少ない測定器を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するために、本願の第１の発明は、鍛造プレスのスライドがその昇降ストロークの下限位置にあるときの、スライドの下面とスライドの下方に設置されるボルスタの上面との間の寸法であるダイハイトを測定する鍛造プレスのダイハイト測定器において、前記スライドに固定され、前記ボルスタの上面に対向する位置でピストンロッドを昇降させる動力シリンダと、前記動力シリンダのピストンロッドの進退方向位置を測定するセンサとからなり、前記動力シリンダのピストンロッドを下降させて前記ボルスタの上面に接触させた状態で、前記スライドがその昇降ストロークの下限位置に達したときのピストンロッドの進退方向位置を前記センサで測定し、このピストンロッドの進退方向位置の測定結果からダイハイトを求める構成を採用した。

上記構成のダイハイト測定器では、通常は動力シリンダのピストンロッドをシリンダチューブ内に収納しておき、ダイハイトの測定を行うときだけピストンロッドを下降させるようにすることにより、取付位置の制約が少なくなるし、環境の影響による測定精度の低下や耐久性の低下を抑えることができる。

ここで、前記動力シリンダが平面視で四角形の各頂点の位置に設けられており、これらの各動力シリンダのピストンロッドの進退方向位置の測定結果の平均値を用いてダイハイトを求めるようにすることにより、スライドに若干の傾きが生じている場合でも、ダイハイトを精度よく測定できるようになる。

また、本願の第２の発明は、鍛造プレスで加工されるワークを搬送するトランスファ装置のうち、前記ワークの搬送方向に沿って左右一対で延び、前記ワークの搬送方向、左右方向および上下方向に移動するトランスファビームの左右方向位置を測定する鍛造プレスのトランスファビーム位置測定器において、前記トランスファビームの左右方向の外側に固定配置され、前記トランスファビームの外側面に対向する位置でピストンロッドを水平方向に進退させる動力シリンダと、前記動力シリンダのピストンロッドの進退方向位置を測定するセンサとからなり、前記動力シリンダのピストンロッドを前進させて前記トランスファビームの外側面に接触させた状態で、前記トランスファビームが所定位置に達したときのピストンロッドの進退方向位置を前記センサで測定し、このピストンロッドの進退方向位置の測定結果からトランスファビームの左右方向位置を求める構成を採用した。

上記構成のトランスファビーム位置測定器も、第１の発明のダイハイト測定器と同様、通常は動力シリンダのピストンロッドをシリンダチューブ内に収納しておき、トランスファビームの左右方向位置の測定を行うときだけピストンロッドを前進させるようにすることにより、取付位置の制約が少なくなるし、環境の影響による測定精度の低下や耐久性の低下を抑えることができる。

本発明の鍛造プレスのダイハイト測定器およびトランスファビーム位置測定器は、上述したように、動力シリンダとそのピストンロッドの進退方向位置を測定するセンサとからなるものであるから、通常はピストンロッドをシリンダチューブ内に収納しておき、測定を行うときだけピストンロッドを突出させるようにすることにより、取付位置の制約を少なくできるし、悪環境下でも精度よく測定を行うことができる。

そして、本発明のダイハイト測定器の測定結果に基づいてダイハイトを調整することによって、品質の安定した製品を製造することができる。また、本発明のトランスファビーム位置測定器の測定結果に基づいてトランスファビームのワーク搬送方向に対する傾きを小さくすることによって、ワーク搬送におけるトラブルを防止することができる。

実施形態のダイハイト測定器を組み込んだ鍛造プレスの縦断正面図 図１のII−II線に沿った断面図 図１のIII−III線に沿った断面図 実施形態のトランスファビーム位置測定器を組み込んだ鍛造プレスの要部の横断平面図

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。図１および図２は、実施形態のダイハイト測定器を組み込んだ鍛造プレスを示す。この鍛造プレスは、床Ｆに固定設置されるプレス本体１と、プレス本体１の両側のサイドフレーム２に両端部を回転自在に支持されたクランク軸３と、クランク軸３を回転駆動するサーボモータ４と、サーボモータ４の回転を減速してクランク軸３に伝達する減速機構５と、クランク軸３を停止状態に保持するブレーキ６とを備えたクランクプレスである。そのサーボモータ４と減速機構５はプレス本体１の一側のサイドフレーム２の外側に配され、ブレーキ６はプレス本体１の他側のサイドフレーム２の外側に配されている。

前記プレス本体１は、上部フレーム７と下部フレーム８とが、両側のサイドフレーム２を挟んだ状態でタイロッド９とナット１０によって連結されている。また、前記クランク軸３の軸方向中央部にはコネクティングロッド（コンロッド）１１を介して略直方体状のスライド１２が連結され、下部フレーム８の上面にはボルスタ１３が固定されている。そして、クランク軸３の回転に伴ってスライド１２が上下に一定のストロークで往復動し、スライド１２の下面側に取り付けた上金型１４とボルスタ１３に取り付けた下金型１５とでワークの加工を行うようになっている。なお、プレス本体１の高さ方向中央付近には、スライド１２の上下方向位置を微調整するための油圧式スライド位置調整装置１６が設けられている。

また、図３に示すように、プレス本体１の両側のサイドフレーム２には、平面視でスライド１２の四隅と対向する位置に、平板状のガイドギブ１７が上下方向に延びる状態で合計８枚取り付けられており、これらの各ガイドギブ１７でスライド１２の上下動を案内するようになっている。

また、図２に示すように、鍛造プレスの上部には、スライド１２を吊った状態で保持するバランサ１８が設けられている。バランサ１８は、平面視で四角形の頂点の位置に上下方向に延びる状態で配される４本の油圧シリンダ１９で構成されている。各油圧シリンダ１９は、シリンダチューブ１９ａがプレス本体１に固定され、ピストンロッド１９ｂが連結部材２０を介してスライド１２に固定され、４本でコンロッド１１およびスライド１２の重量と釣り合う吊上げ力を生じるようになっている。

また、図１乃至図３に示すように、スライド１２の下面の四隅（平面視で四角形の各頂点の位置）には、それぞれ動力シリンダとしての油圧サーボシリンダ２１が取り付けられている。各油圧サーボシリンダ２１は、上下方向に延びるシリンダチューブ２１ａの上端部をスライド１２に固定され、ボルスタ１３の上面に対向する位置でピストンロッド２１ｂを昇降させるようになっている。

上記の４つの油圧サーボシリンダ２１と、各油圧サーボシリンダ２１に内蔵され、それぞれのピストンロッド２１ｂの進退方向位置を測定するセンサ（図示省略）とにより、実施形態のダイハイト測定器が構成されている。なお、センサは、シリンダチューブにマグネットで取り付けられるものを採用してもよい。

この実施形態のダイハイト測定器は、４つの油圧サーボシリンダ２１のピストンロッド２１ｂを下降させてボルスタ１３の上面に接触させた状態で、スライド１２がその昇降ストロークの下限位置（下死点）に達したときの各ピストンロッド２１ｂの進退方向位置を前記センサで測定する。そして、各ピストンロッド２１ｂの進退方向位置の測定結果の平均値と、予め設定されたピストンロッドの基準位置（ダイハイトの基準値に対応する位置）との差をダイハイトの基準値からの変化量として、ダイハイトの測定値を求めている。したがって、鍛造プレスの運転中にスライドやボルスタが熱膨張や摩耗を生じたり、加工時の反力によって弾性変形したりしても、実際のダイハイトを随時正確に把握することができる。また、一つのワークの加工時とその加工前あるいは加工後にダイハイト測定を行うことにより、加工時の反力によるスライドやボルスタの伸びを知ることもできる。

このダイハイト測定器は、上記の構成であり、通常は各油圧サーボシリンダ２１のピストンロッド２１ｂをそれぞれシリンダチューブ２１ａ内に収納しておき、ダイハイトの測定を行うときだけピストンロッド２１ｂを下降させればよい。したがって、取付位置の制約が少ないし、環境の影響による測定精度の低下や耐久性の低下が少なく、悪環境下でも長期間にわたって精度よくダイハイトの測定を行うことができる。

また、平面視で四角形の各頂点の位置に設けた４つの油圧サーボシリンダ２１についての測定結果の平均値を用いてダイハイトの測定値を求めているので、スライド１２に若干の傾きが生じている場合でも精度よく測定ができるという利点もある。

そして、このダイハイト測定器を組み込んだ鍛造プレスでは、ダイハイト測定器の測定結果に基づいて前記油圧式スライド位置調整装置１６等でダイハイトを調整することにより、品質の安定した製品を製造することができる。

図４は実施形態のトランスファビーム位置測定器を組み込んだ鍛造プレスを示す。この鍛造プレスは、複数組の上下金型（図示省略した上金型と下金型２２）を水平方向の一方向に配列し、その金型の並ぶ方向へのワークの搬送とワークの加工を繰り返して、１台で複数工程の加工を行えるようにしたトランスファプレスであり、ワークの搬送はトランスファ装置２３で行っている。そのトランスファ装置２３は、ワークの搬送方向（図中の矢印方向）に沿って左右一対で延びるトランスファビーム２４を、図示省略したビーム駆動装置でワークの搬送方向、左右方向および上下方向に移動させることにより、ワークを左右方向から挟持して搬送するものである。

前記トランスファ装置２３の各トランスファビーム２４の左右方向の外側には、ワーク搬送方向の上流側と下流側に１つずつ油圧サーボシリンダ２１が配置されている。各油圧サーボシリンダ２１は、左右方向に延びるシリンダチューブ２１ａの一端部をプレス本体１のサイドフレーム２に固定され、トランスファビーム２４の外側面に対向する位置でピストンロッド２１ｂを水平方向に進退させるようになっている。

そして、上記各油圧サーボシリンダ２１が、その油圧サーボシリンダ２１に内蔵され、ピストンロッド２１ｂの進退方向位置を測定するセンサ（図示省略）とともに、それぞれ実施形態のトランスファビーム位置測定器を構成している。

この実施形態の各トランスファビーム位置測定器は、油圧サーボシリンダ２１のピストンロッド２１ｂを前進させてトランスファビーム２４の外側面に接触させた状態で、トランスファビーム２４が所定位置に達したときのピストンロッド２１ｂの進退方向位置を前記センサで測定する。そして、このピストンロッド２１ｂの進退方向位置の測定結果と、予め設定されたピストンロッドの基準位置（トランスファビーム２４の基準位置に対応する位置）との差をトランスファビーム２４の基準位置からの変化量として、トランスファビーム２４の左右方向位置の測定値を求めている。

このトランスファビーム位置測定器も、前述のダイハイト測定器と同様、測定を行うときだけピストンロッド２１ｂを進退させればよいので、取付位置の制約が少なく、長期間にわたって精度よくトランスファビーム２４の左右方向位置の測定を行うことができる。

そして、このトランスファビーム位置測定器を組み込んだ鍛造プレスでは、各トランスファビーム位置測定器の測定結果に基づいて、トランスファビーム２４をワーク搬送方向に対する傾きが小さくなるように位置調整することにより、ワーク搬送におけるトラブルを防止することができる。

なお、図４に示した鍛造プレスではトランスファビーム２４の左右方向位置をトランスファビーム位置測定器で測定しているが、トランスファビーム位置測定器は、油圧サーボシリンダが上下方向に延びる状態で配され、トランスファビームの上下方向位置の測定を行うものに変形して、その上下方向位置調整に用いることもできる。

また、上述した実施形態では、ダイハイト測定器またはトランスファビーム位置測定器を構成する動力シリンダに高精度の制御が可能な油圧サーボシリンダを用いたが、このほか電動シリンダや空圧シリンダ等も用いることができる。

１ プレス本体
２ サイドフレーム
３ クランク軸
４ サーボモータ
１２ スライド
１３ ボルスタ
２１ 油圧サーボシリンダ（動力シリンダ）
２１ａ シリンダチューブ
２１ｂ ピストンロッド
２３ トランスファ装置
２４ トランスファビーム

Claims (3)

1. 鍛造プレスのスライドがその昇降ストロークの下限位置にあるときの、スライドの下面とスライドの下方に設置されるボルスタの上面との間の寸法であるダイハイトを測定する鍛造プレスのダイハイト測定器において、
   前記スライドに固定され、前記ボルスタの上面に対向する位置でピストンロッドを昇降させる動力シリンダと、前記動力シリンダのピストンロッドの進退方向位置を測定するセンサとからなり、
   前記動力シリンダのピストンロッドを下降させて前記ボルスタの上面に接触させた状態で、前記スライドがその昇降ストロークの下限位置に達したときのピストンロッドの進退方向位置を前記センサで測定し、このピストンロッドの進退方向位置の測定結果からダイハイトを求めることを特徴とする鍛造プレスのダイハイト測定器。
2. 前記動力シリンダが平面視で四角形の各頂点の位置に設けられており、これらの各動力シリンダのピストンロッドの進退方向位置の測定結果の平均値を用いてダイハイトを求めることを特徴とする請求項１に記載の鍛造プレスのダイハイト測定器。
3. 鍛造プレスで加工されるワークを搬送するトランスファ装置のうち、前記ワークの搬送方向に沿って左右一対で延び、前記ワークの搬送方向、左右方向および上下方向に移動するトランスファビームの左右方向位置を測定する鍛造プレスのトランスファビーム位置測定器において、
   前記トランスファビームの左右方向の外側に固定配置され、前記トランスファビームの外側面に対向する位置でピストンロッドを水平方向に進退させる動力シリンダと、前記動力シリンダのピストンロッドの進退方向位置を測定するセンサとからなり、
   前記動力シリンダのピストンロッドを前進させて前記トランスファビームの外側面に接触させた状態で、前記トランスファビームが所定位置に達したときのピストンロッドの進退方向位置を前記センサで測定し、このピストンロッドの進退方向位置の測定結果からトランスファビームの左右方向位置を求めることを特徴とする鍛造プレスのトランスファビーム位置測定器。

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