JP3039863B1 - ロッキングプレス装置 - Google Patents
ロッキングプレス装置Info
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B30—PRESSES
- B30B—PRESSES IN GENERAL
- B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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Abstract
とを可能とするロッキングプレス装置。 【解決手段】揺動する金型2の上部で、中心軸の偏心角
度・公転角速度を調節自在とした状態で金型に揺動運動
を伝達するロッキング主軸1と金型の間に摩擦板3を介
在させ、金型に固着した周囲枠20の周囲に、ジャイロ
部4、固定部5を設け、金型又は周囲枠とジャイロ部と
の間の第1突出柱61及び第1支持嵌合部71との回転
自在の嵌合関係、ジャイロ部と固定部との間の第2突出
部62と第2支持嵌合部72との回転自在の嵌合関係に
基づいて、金型に対し、二次元の自由度をもって所望の
揺動を行わせ、かつ金型の転がり運動による自転を防止
し、ひいては正確に所望の模様を形成することができ
る。
Description
な揺動運動を行わせることを可能とするロッキングプレ
ス装置に関するものである。
(揺動)運動を行うロッキング主軸及び金型によって、
金属の鍛造を行う装置であり、金型の下方には、ロッキ
ング主軸の押圧力を支え、かつ鍛造にかかる金属を載置
する液圧プレス装置などを含む下方部分を備えている。
に、ロッキング主軸1における中心軸の偏心角度及び公
転角速度を調節自在とした状態にて揺動させ、これによ
ってロッキング主軸1と一体をなしている金型2を揺動
させ、当該金型2の下部に位置している金属を順次変形
して鍛造を行っている。
中心軸の偏心角度、及び公転角速度を随時選択すること
によって、様々な揺動運動を形成し、これによって金型
2に押圧されている被加工物に多様な模様を形成させて
いた。
ング主軸1とその下側の金型2とが一体をなして形成さ
れており、しかも金型2は、図1に示すように、下方端
に頂点Oを有する略円錐台形を呈している。
1に示すように、金型2の下側の加工面がライン状に被
加工物と接している場合、即ちロッキング主軸1の中心
軸の偏心角度θが、略円錐台の傾斜角度であるαと等し
い場合には、金型はロッキング主軸1の中心軸の公転運
動に伴って、必然的に被加工物面上を、頂点Oを中心と
して、転がりながら移動することになる。
ング主軸1の中心軸の公転による角速度をωとし、金型
2の前記転がり運動による中心軸の自転による角速度を
ω’としたばあい、角速度ω’の垂直方向性分は、ω’
cosαであり、水平方向成分は、ω’sinαである。
触し、かつ転がり運動を行っている特定の点Pと、頂点
Oとの距離をrとし、点Pにおける水平面と直交する線
と金型2の中心軸の交点をSとした場合、SP=rcotαが
成立する。
金型2が前記のように転がり運動を行うことによって、
頂点Oを中心とする自転運動が行われている場合には、
当該公転速度と点Sにおいて、SPを半径とし、角速度
ω’の水平方向成分ω’sinαによる回転速度、即ち
SPω’sinα=rω’cosαが、前記ωrと等し
いことを意味している。
/cosαが成立する。
因として、自転運動を行うことは、多様な揺動運動を行
うことによって、被加工物に所望の模様を形成すること
に、相当の支障を来すことになる。
一般化し、中心軸の偏心角度θと略円錐台形の傾斜角度
αとが、必ずしも等しいとは限らない場合、即ち金型の
略円錐形上部分が被加工面に接触しているとは限らない
場合を示す図2において、金型の下方の円錐形状をなす
表面の特定の点Pから中心軸に対する垂直線との交点を
Qとし、OQ=aとし、PQ=bとする(図2は、特に
図1と異なり、金型の円錐形状を呈する部分が、水平面
から離れている場合を示す。)。
は、必然的に点Pは、加工物の表面から離れる場合も生
ずるが、頂点Oを中心とする水平面のx、y座標におい
て、図2及び図3に示すように、点P及び点Qから夫々
射影した位置を夫々P’、Q’とし、OP’及びOQ’
を求めた場合、 OQ'=asinθ(t)、P'Q'=bcosθ(t) が成立する(尚θ(t)と関数形状によって表示したの
は、θが時間によって変動し得るからである。)。
垂直線を中心として角速度ωにて回転しているが、点P
は、前記角速度ωによる回転だけでなく、更に点Qを通
過する垂直線を中心として、中心軸の自転による角速度
ω’の垂直方向成分の角速度にて反対方向に回転するこ
とになる。
に、θ=αの場合には、前述した通り、ω/cosαであ
るが、図2に示すように、略円錐台形状を呈する金型の
傾斜面が、被加工物の表面から離れている場合には、転
がり運動を行った後の慣性によって自転しており、必ず
しもω/cosαに等しいとは限らない。
方向成分は、図2からも明らかなように、ω’cosθ
(t)である。
動の速度は、公転によるωから前記自転による垂直方向
性分であるω'cosθ(t)を差し引いた値を示すことにな
る。
(x、y)は以下の式によって表現することができる。 x=asinθ(t)cosωt+bcosθ(t)cos(ω-ω'cosθ(t))t y=asinθ(t)sinωt+bcosθ(t)sin(ω-ω'cosθ(t))t …(1)
(ω−ω’cosθ(t))t …(2) が成立する。
っても、cos(ω-ω'cosθ(t))tは順次変化することか
ら、x2+y2を一定とすることはできない。
な運動である円運動を形成する為に正確なコントロール
を行うことができないことを意味している。
ーシー運動を正確に形成する為に正確なコントロールを
行うことは不可能である。
加工物の面と接触した状態にて転がり運動を行っている
場合において、点Pが被加工物に接触した状態から、転
がり運動を行った後、再び被加工物に接触するに至る時
間をt0とした場合、ω’t0 =2πが成立するが、この
場合点Pの水平面における回転角度は、ωt0=2πcosα
であり、被加工物の面を2πによる角度範囲、即ち1回
転を実現することは不可能であって、2π(1-cosα)のズ
レが必然的に生ずることになる。
面に時間t0ごとに、被加工物の面を押圧し所望の模様
を得ようとしても、前記のずれによって、正確な模様を
形成することができない。
に金型の自転に伴う従来技術の欠点を克服し、金型の自
転が生じないロッキングプレス装置の構成を提供するこ
とを目的とするものである。
本願発明の構成は、 (1).下端の頂点を中心として揺動する金型、該金型
の上部にて、中心軸の偏心角度を調整自在とすると共
に、該中心軸の公転角速度を調節自在とした状態にて、
該金型に揺動運動を伝達するロッキング主軸を有してい
るロッキングプレス装置において、金型とロッキング主
軸との間に摩擦板を介在させ、かつ金型の外側周囲に位
置しているジャイロ部、更にその外側に位置している固
定部を設け、該金型から外側に突出した2個の第1突出
柱及び該2個の第1突出柱を回転自在な状態にて支持す
る2個の第1支持嵌合部をジャイロ部に設け、ジャイロ
部及び固定部において、内側又は外側に突出した2個の
第2突出柱、及び該2個の第2突出柱を回転自在な状態
にて支持する2個の第2支持嵌合部の何れか一方を夫々
設け、しかも2個の第1突出柱及び2個の第2突出柱
は、夫々2個の第1支持嵌合部及び2個の第2支持嵌合
部と嵌合している領域の各中心軸が同一直線上にあり、
当該同一直線が、金型の下端の頂点を通過する状態にて
2個設けられ、かつ2個の第1突出柱の中心軸を結ぶ直
線と、2個の第2突出柱の中心軸を結ぶ直線とが、水平
方向にて異なる角度に配置されていることに基づくロッ
キングプレス装置、 (2).下端の頂点を中心として揺動する金型、該金型
の上部にて、中心軸の偏心角度を調整自在とすると共
に、該中心軸中の公転角速度を調節自在とした状態に
て、該金型に揺動運動を伝達するロッキング主軸を有し
ているロッキングプレス装置において、金型とロッキン
グ主軸との間に摩擦板を介在させ、かつ金型に固着した
周囲枠、該周囲枠の外側を囲むジャイロ部、該ジャイロ
部の外側に位置している固定部を設け、該周囲枠及び該
ジャイロ部において、内側又は外側に突出した2個の第
1突出柱、及び該2個の第1突出柱を回転自在な状態に
て支持する2個の第1支持嵌合部の何れか一方を夫々設
け、ジャイロ部及び固定部とにおいて、外側又は内側に
突出した2個の第2突出柱、及び該2個の第2突出柱を
回転自在な状態にて支持する2個の第2支持嵌合部の何
れか一方を夫々設け、しかも2個の第1突出柱及び2個
の第2突出柱は、夫々2個の第1支持嵌合部及び2 個の
第2支持嵌合部と嵌合している領域の各中心軸が同一直
線上にあり、当該同一直線が、金型の下端の頂点を通過
する状態にて2個設けられ、かつ2個の第1突出柱の中
心軸を結ぶ直線と、2個の第2突出柱の中心軸を結ぶ直
線とが、水平方向にて異なる角度に配置されていること
に基づくロッキングプレス装置、からなる。
固着されている周囲枠の存否において相違しているが、
他の構成は基本的に共通している。
基本構成を示すが、これらの図面からも明らかなよう
に、本願発明では、ロッキング主軸1と金型2との間
に、摩擦板3が介在している(尚前記(2)の基本構成
は、実施例に即して具体的に説明する。)。
転運動と一体となって回転する訳ではなく、摩擦板3を
介して、当該公転運動によって生じたロッキング主軸1
の下側面の立体的な角度変化と同様の角度変化を行うこ
とになる。
因とする、金型2の自転を防止する機構を設けている。
るに、図5に示すように、金型2の中心軸が水平方向の
角度φ及び垂直方向の角度βに沿って自由に変動し得る
場合には、角度につき二次元の自由度を有することを意
味しているが、このような中心軸が二次元の自由度を有
することは、必然的に金型2全体が角度につき二次元の
自由度を有することになる。
的に金型2の中心軸を中心とした回転を阻止しながら、
二次元の自由度による角度変化が可能であることを不可
欠とする。
4(a)、(b)に示すように、金型2から外側に突出
する第1突出柱61を設け、該第1突出柱61がジャイ
ロ部4に設けられている第1支持嵌合部によって、回転
自在な状態にて支持されており、ジャイロ部4及び固定
部5において外側又は内側に突出している第2突出柱6
2、及び該第2突出柱62を回転自在な状態にて支持す
る第2支持嵌合部72の何れか一方を夫々設けている
(尚、図4(a)、(b)は、第2突出柱62が外側に
突出した状態にてジャイロ部4に設けられ、固定部に第
2支持嵌合部72を設けた場合を示している。)。
嵌合部との回転自在な嵌合関係に基づいて、特定の方向
に回転自在である為には、第2突出柱62は2個設け、
しかも第2支持嵌合部72によって、回転自在な状態に
て支持されている領域の中心軸が同一直線上にあり、し
かも金型2の頂点を通過する状態となっていることが不
可欠となる(このような状態による、第2突出柱62を
2個設けることによって、初めてジャイロ4は、金型2
の頂点を中心とする揺動に対応した回転を実現すること
が可能となるから)。
2を介して、ジャイロ部4は、固定部5に対し、一次元
の自由度による揺動変化が可能である。
いて論じた場合と同様の理由に基づき、第1突出柱61
もまた2個設け、しかも各第1支持嵌合部71によって
回転自在に支持されている領域の中心軸が同一直線上に
あり、当該同一直線が金型2の頂点を通過する状態とな
っていることが不可欠である。そして、このような第1
突出柱61及び第1支持嵌合部71を設けることによっ
て、金型2はジャイロ部4に対し、一次元の自由度によ
る揺動変化が可能となる。
線と、第2突出柱62の各中心軸を結ぶ直線とが、同一
直線上に存在するのであれば、ジャイロ部4が既に有し
ている前記の一次元の自由度に加えて、金型2が二次元
の自由度による揺動運動を行うことはできない(このよ
うな場合には、金型2及びジャイロ部4は共に同一方向
の中心軸において、一次元の自由度による揺動変化を行
うに過ぎない。)。
構成)においては、第1突出柱61と第2突出柱62の
各中心軸を結ぶ直線(金型2の頂点Oを通過する直線)
が、水平方向において異なる角度となるように設計して
おり、このような設計に基づいて、金型2はジャイロ部
4に対して有している一次元の自由度による揺動変化に
加えて、ジャイロ部4が既に有している一次元の自由度
による揺動変化の双方により、合計二次元の自由度によ
る揺動変化を実現することが可能となる。
と第2支持嵌合部72の何れか一方が固定部5に位置し
ている為、前記一次元の自由度による揺動運動以外の運
動を行うことは不可能であり、それ故に、金型2の頂点
Oを通過する中心軸を中心とする自転運動を行うことが
できない(図4(a)、(b)においては、固定部5に
第2支持嵌合部72が位置している。)。
1支持嵌合部71もまた、前記一次元の自由度による揺
動運動以外の運動を行うことは不可能であり、それ故
に、金型2もまた、第1突出柱61によって頂点Oを通
過する中心軸を中心とする自転運動を行うことが防止さ
れ、これによって金型2は、専ら頂点Oを中心とする二
次元の自由度による揺動運動を行うことになる。尚、第
1突出柱61に対する第1支持嵌合部71による回転自
在な支持嵌合状態、及び第2突出柱62に対する第2支
持嵌合部72の回転自在な支持嵌合状態は、各突出柱を
円柱状とし、各支持嵌合部を当該円柱を支持嵌合するこ
とが可能な円筒状とする場合、各突出柱を円錐台形状と
し、各支持嵌合部を当該円錐台を支持嵌合可能な円錐台
筒とする場合、各突出柱を半球状とし、各支持嵌合部を
当該半球を支持嵌合可能とする球面状とする場合など、
色々な構成が可能であるが、要するに支持嵌合部位にお
いて、各突出柱の中心軸と直交する断面が円形を呈して
おり、各支持嵌合部が当該断面において前記円形を囲む
状態の円周を形成していればよい。そして、前者と後者
との間に、滑らかな支持嵌合関係を実現する為に、潤滑
油を介在させる構成、又はボールベアリングを介在させ
る構成の何れをも採用し得るが、これらは本願発明の不
可欠な要件に該当する訳ではない。
きない為、前記(1)式において、自転による角速度
ω’は0となる。
容することになる。 x={asinθ(t)+bcosθ(t)}cosωt y={asinθ(t)+bcosθ(t)}sinωt …(3)
式は以下のように変形される。 x=a/2(sin{θ(t)+ωt}+sin{θ(t)-ωt}) +b/2(cos{θ(t)+ωt}+cos{θ(t)-ωt}) y=a/2(cos{θ(t)-ωt}-cos{θ(t)+ωt}) +b/2(sin{θ(t)+ωt}-sin{θ(t)-ωt}) …(3)’
る為 θ(t)+ωt=θ1(t), θ(t)−ωt=θ2
(t) とした場合、前記(3)’式は、以下のように表現でき
る。 x=a/2{sinθ1(t)+sinθ2(t)}+
b/2{cosθ1(t)+cosθ2(t)} y=a/2{cosθ2(t)−cosθ1(t)}+
b/2{sinθ1(t)−sinθ2(t)} …
(3)”)
in{θ1(t)+θ2(t)} が得られる。
場合には、ωの値如何に拘らず、点Pは、図7(a)に
示すように、円運動を描くことになる。
場合、即ちωt=0の場合には、 x=asinθ1(t)+bcosθ1(t) y=0 であって、点Pは、図7(b)に示すように、直線によ
る軌跡を描くことになる。
は、前記(3)式から、 (x-b/2)2+(y-a/2)2=1/4(a2+b2) 即ち点Pは、図7(c)に示すように、半径を{(a2+
b2)/2}1/2とし、中心位置を(b/2,a/2)とする円運動
の軌跡を描き、それ故に、これに沿った模様を形成する
ことができる。
場合)には、前記(3)式から、 (x-b/2)2+(y+a/2)2=1/4(a2+b2) 即ち点Pは、図7(c)に示すように、半径を{(a2+
b2)/2}1/2とし、中心位置を(b/2,a/2)とする円運動
の軌跡を描き、それ故に、これに沿った模様を形成する
ことができる。
することによって選られる座標を(X、Y)とした場
合、X=xcosr+ysinrY=-xsinr+ycosrが成立する。
5℃だけ回転した座標を(X、Y)とした場合、 X=(a/√2){sinθ1(t)+sinθ2(t)} Y=(a/√2){cosθ1(t)+cosθ2(t)} …(5)
2(t)(但しnは1より大きい有理数)が成立する場
合には、前記(5)式から点Pは、図7(e)に示すよ
うなスパイラル状の軌跡を描くことになり(但し、図7
(e)はn=11の場合を示す)、これは円板外周部に
おける非対称の模様のある品物や歯車などの製造に適合
する。
目の粗いスパイラル線から木目の細かいスパイラル線ま
で、任意の範囲にて設定し、かつこのような設定をロッ
キング主軸1の動作中に固定させるだけでなく、変化す
るように調節することも可能である。
1より大きい有理数であり、マイナスの記号はθ
1(t)とθ2(t)の回転方向が反対方向であること
を表す)が成立する場合には、点Pは図7(f)に示す
ような、デージー(菊の花状)の軌跡を描き(但し図7
(f)はn=21の場合を示す)、これは歯車など半径
方向に模様のある品物の鍛造に適合する。
目の粗いデージー線から木目の細かいデージー線まで、
任意の範囲にて設定し、かつこのような設定をロッキン
グ主軸1 の動作中に固定させるだけでなく、変化する
ように調節することも可能である。
に対し、単に円運動及び直線運動だけでなく、スパイラ
ル運動及びデージー運動を正確に実現し、かつこれに基
づく模様を正確に形成することができる。
示すように、前記(2)の構成において、第1突出柱及び
第2突出柱の各中心位置を、金型の中心軸を基準として
夫々対称に2個設けた場合を示す。
内側に突出しており、それ故に、第1突出柱61はジャ
イロ部4に位置し、金型2の周囲にある周囲枠20の第
1支持嵌合部71と回転自在に嵌合し、第2突出柱62
はリング状の固定部5に設けられ、ジャイロ部4に設け
られている第2支持嵌合部72と回転自在に嵌合してい
る。
出柱61の中心位置を結ぶ直線を水平面に射影した直線
と、第2突出柱62の中心位置を結ぶ直線を水平面に射
影した直線とは、図7(a)に示すように、直交状態を
呈している。
4の揺動面と金型2及び周囲枠20の揺動面とは、水平
方向において直交した状態を呈することになるが、この
ような直交状態によって、金型2の二次元の自由度を効
率的に実現することができる。
第7図に示す各模様を描くような揺動運動が実現できる
ことは、改めて説明するまでもない。
て、第1突出柱及び第2突出柱が外側に突出した場合を
示し、実施例においては、第1突出柱及び第2突出柱が
内側に突出した場合を示した。
2突出柱の方向を逆転させること、及び前記(2)の構
成において、第1突出柱及び第2突出柱の方向を逆転さ
せることもまた当然可能である。
突出柱の突出方向と第2突出柱の突出方向とを逆転する
こと、即ち第1突出柱を外側に突出させ、第2突出柱を
内側に突出させること、又はその逆方向の突出構成を採
用することも当然に採用可能であり、前記の如き所望の
揺動運動及び模様の形成を実現することができる。
のような摩擦板及び第1突出柱、第2突出柱及びこれら
と夫々回転自在に嵌合する第1支持嵌合部及び第2支持
嵌合部に基づくジャイロ機構の採用によって、金型を頂
点Oを中心として二次元の自由度を以って所望の揺動を
行わせると共に、金型の中心軸を中心とする自転を防止
し、これによって正確な模様を実現できるので、本願発
明の価値は絶大である。
合関係を示し、かつ金型が転がり運動を行った場合の中
心軸の自転の角速度の大きさを説明する為の側面図
て、金型の傾斜面が必ずしも被加工物に接していないに
も拘らず、自転を行っている場合に、傾斜面における特
定の点P配置関係及び、頂点Oからの水平方向における
距離を説明する為の側面図
式によって表現されることを説明する為のグラフ
は金型及びロッキング主軸が垂直方向である場合の平面
図を示し、(b)は(a)のA−A方向の縦断面を基準
として、第2突出柱と第2支持嵌合部との係合関係を示
す側断面図を示し、(c)は(a)のB−B方向の縦断
面を基準として、第1突出柱と第1支持嵌合部との係合
関係を示す側断面図を示す。
二次元の自由度を伴う角運動が不可欠であることを示す
立体グラフ。
ロッキング主軸の中心軸が垂直方向である場合の平面図
であり、(b)は(a)のA−A方向の縦断面を基準と
して、第2突出柱と第2支持嵌合部との係合関係を示す
側断面図を示し、(c)は(a)のB−B方向の縦断面
を基準として、第1突出柱と第1支持嵌合部との係合関
係を示す側断面図を示す。
描く軌跡による模様を示す図面であり、(a)は円運動
の場合を、(b)は直線運動の場合を、(c)、(d)
は円運動の場合を、(e)はスパイラル運動の場合を、
(f)はデージー運動の場合を夫々示す。
Claims (3)
- 【請求項1】下端の頂点を中心として揺動する金型、該
金型の上部にて、中心軸の偏心角度を調整自在とすると
共に、該中心軸の公転角速度を調節自在とした状態に
て、該金型に揺動運動を伝達するロッキング主軸を有し
ているロッキングプレス装置において、金型とロッキン
グ主軸との間に摩擦板を介在させ、かつ金型の外側周囲
に位置しているジャイロ部、更にその外側に位置してい
る固定部を設け、該金型から外側に突出した2個の第1
突出柱及び該2個の第1突出柱を回転自在な状態にて支
持する2個の第1支持嵌合部をジャイロ部に設け、ジャ
イロ部及び固定部において、内側又は外側に突出した2
個の第2突出柱、及び該2個の第2突出柱を回転自在な
状態にて支持する2個の第2支持嵌合部の何れか一方を
夫々設け、しかも2個の第1突出柱及び2個の第2突出
柱は、夫々2個の第1支持嵌合部及び2個の第2支持嵌
合部と嵌合している領域の各中心軸が同一直線上にあ
り、当該同一直線が、金型の下端の頂点を通過する状態
にて2個設けられ、かつ2個の第1突出柱の中心軸を結
ぶ直線と、2個の第2突出柱の中心軸を結ぶ直線とが、
水平方向にて異なる角度に配置されていることに基づく
ロッキングプレス装置。 - 【請求項2】下端の頂点を中心として揺動する金型、該
金型の上部にて、中心軸の偏心角度を調整自在とすると
共に、該中心軸中の公転角速度を調節自在とした状態に
て、該金型に揺動運動を伝達するロッキング主軸を有し
ているロッキングプレス装置において、金型とロッキン
グ主軸との間に摩擦板を介在させ、かつ金型に固着した
周囲枠、該周囲枠の外側を囲むジャイロ部、該ジャイロ
部の外側に位置している固定部を設け、該周囲枠及び該
ジャイロ部において、内側又は外側に突出した2個の第
1突出柱、及び該2個の第1突出柱を回転自在な状態に
て支持する2個の第1支持嵌合部の何れか一方を夫々設
け、ジャイロ部及び固定部とにおいて、外側又は内側に
突出した2個の第2突出柱、及び該2個の第2突出柱を
回転自在な状態にて支持する2個の第2支持嵌合部の何
れか一方を夫々設け、しかも2個の第1突出柱及び2個
の第2突出柱は、夫々2個の第1支持嵌合部及び2個の
第2支持嵌合部と嵌合している領域の各中心軸が同一直
線上にあり、当該同一直線が、金型の下端の頂点を通過
する状態にて2個設けられ、かつ2個の第1突出柱の中
心軸を結ぶ直線と、2個の第2突出柱の中心軸を結ぶ直
線とが、水平方向にて異なる角度に配置されていること
に基づくロッキングプレス装置。 - 【請求項3】固定枠及びジャイロ部を夫々リング状に形
成し、かつ2個の第1突出柱及び2個の第2突出柱を、
夫々金型の中心軸に関し対称の位置に設け、かつ2個の
第1突出柱の中心軸同士を結ぶ直線と2個の第2突出柱
の中心軸同士を結ぶ各直線とが、水平面において直交状
態にあることを特徴とする請求項1、2記載のロッキン
グプレス装置。
Priority Applications (6)
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---|---|---|---|
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