JP3298112B2 - 機械プレスの加圧力保持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、機械プレスのスライ
ドを下死点位置に維持して加圧力を保持する加圧力保持
装置に関し、スプリングバックの大きい材料のプレス成
形に用いて好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】駆動源として機械力を用いる機械プレス
は、多種多様の大量に製作される小物、中物部品の絞
り、鍛造などに使用されており、また、油圧や水圧など
を用いる液圧プレスに比べ、スライドの下死点位置を一
定にできるという特徴がある。このような機械プレスに
よる成形には、種々の材料が使用され、最近では、アル
ミニウムや高張力鋼のプレス加工も行われるようになっ
ている。このようなアルミニウムや高張力鋼は、通常の
鋼板に比べてスプリングバックが大きく、このため成形
後の製品形状にバラツキが多くなって品質の低下を招く
という問題がある。このようなスプリングバックの大き
い材料をプレス加工する場合の成形ムラを無くす方法と
してスライドの下死点付近において加圧力を保持するこ
とが有効であるが、通常の機械プレスにおいては、クラ
ンク軸とコンロッドなどの仕様によってスライドのスト
ローク曲線がサイン曲線などに決まり、スライドを一定
のストローク状態で保持したり、下死点付近で加圧力を
保持したまま運転することができない。

【０００３】そこで、機械プレスの構造に改良を加える
ことによってストローク曲線の形状を変えることができ
るプレス装置が開発されており、例えば特公昭５９−５
１３９６号公報にクランクプレスのクランク軸駆動装置
が開示されている。このクランクプレスのクランク軸駆
動装置は、図４に示すように、クランク軸１の端部に案
内溝２を備えたレバー３を取付け、このレバー３の案内
溝２内を往復動する摺動体４をクランク軸駆動用の駆動
ギヤ５の側面にピン６を介して取付け、この駆動ギヤ５
にモータ７で駆動されるピニオン８を噛み合わせて回転
するように構成されている。したがって、駆動ギヤ５の
中心からピン６までの距離Ｒと駆動ギヤ５の中心からク
ランク軸１の中心までの距離ｅとの比（ｅ／Ｒ）を変え
るなどすることにより、図５に示すように、クランクプ
レスのストローク曲線を破線ｄや実線ｅのように変える
ことができ、これによって、図示省略したが、クランク
軸１にコンロッドを介して連結されるスライドの下死点
付近の速度を遅くし、上昇速度を速くすることなどがで
きる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
クランクプレスのクランク軸駆動装置では、プレスの運
転中に駆動ギヤ５への摺動体４の取付位置を連続的に変
化しなければスライドを下死点付近に保持することは出
来ず、その機構上、スプリングバックの大きい材料に対
して加圧保持を行なって成形ムラをなくすことができな
いという問題がある。この発明は、かかる従来技術の問
題点に鑑みてなされたもので、機械プレスの特徴を生か
しながら、スプリングバックの大きい材料に対しては、
加圧保持力を与えることができ、成形ムラを無くすこと
ができる機械プレスの加圧力保持装置を提供しようとす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記従来技術が有する課
題を解決するため、この発明の機械プレスの加圧力保持
装置は、機械プレスのコンロッドとスライドとの間に流
体圧シリンダを介装するとともに、スライドの位置調整
機構および流体圧シリンダ内の流体圧力を制御する流体
圧制御機構を設け、この位置調整機構で、通常のストロ
ーク曲線に対して成形後の加圧力を保持するために必要
なスライドの下死点の移動量Ｓ1 を初期設定し、前記流
体圧制御機構で、前記スライドが上死点位置にあるとき
前記流体圧シリンダのシリンダ部分に対するピストンの
相対位置を変えて当該ピストンのストローク可能範囲
を、前記流体圧シリンダの過負荷防止のために必要なス
トロークと上死点からの前記スライドの下降開始から材
料に接するまでの想定したストローク曲線にするための
補正ストロークとを加えたストロークに制御し、前記ス
ライドの下降開始から上金型が材料に当たるまでの当該
スライドの下降中に前記想定ストローク曲線に合わせて
前記ピストンに対して前記流体圧シリンダの前記シリン
ダ部分を相対移動させて前記ピストンのストローク可能
範囲を過負荷防止のために必要なストロークと前記下死
点の移動のための移動量Ｓ1 となるように制御する一
方、前記上金型が材料に当たったのち過負荷防止に必要
なストローク以外のストロークにより前記スライドの下
死点位置を維持しつつ加圧力を保持するよう制御するこ
とを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】この機械プレスの加圧力保持装置によれば、コ
ンロッドとスライドとの間に流体圧シリンダとスライド
の位置調整機構を介装し、この位置調整機構で、通常の
ストローク曲線に対して成形後の加圧力を保持するため
に必要なスライドの下死点の移動量Ｓ1 を初期設定し、
流体圧シリンダに供給排出される作動流体を前記流体圧
制御機構で、前記スライドが上死点位置にあるとき前記
流体圧シリンダのシリンダ部分に対するピストンの相対
位置を変えて当該ピストンのストローク可能範囲を、前
記流体圧シリンダの過負荷防止のために必要なストロー
クと上死点からの前記スライドの下降開始から材料に接
するまでの想定したストローク曲線にするための補正ス
トロークとを加えたストロークに制御し、前記スライド
の下降開始から上金型が材料に当たるまでの当該スライ
ドの下降中に前記想定ストローク曲線に合わせて前記ピ
ストンに対して前記流体圧シリンダの前記シリンダ部分
を相対移動させて前記ピストンのストローク可能範囲を
過負荷防止のために必要なストロークと前記下死点の移
動のための移動量Ｓ1 となるように制御する一方、前記
上金型が材料に当たったのち過負荷防止に必要なストロ
ーク以外のストロークにより前記スライドの下死点位置
を維持しつつ加圧力を保持するよう制御しており、機械
プレスで決まるストローク曲線を位置調整機構で移動す
ること及びコンロッドとスライドの間の相対運動を制御
することによってコンロッドが移動するにも拘らず、ス
ライドを一定位置に維持して下死点付近での加圧力の保
持ができるようにしている。したがって、スプリングバ
ックの大きい材料に対しても成形ムラのない品質の良い
プレス加工製品を得ることができ、機械プレスのプレス
加工範囲を拡大することができる。

【０００７】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１はこの発明の機械プレスの加圧力保
持装置の一実施例にかかる概略構成図である。この機械
プレスの加圧力保持装置１０は、機械プレスの一つであ
るクランクプレス１１に適用したものであり、クランク
プレス１１では、図示しないクランク軸に一端部が連結
されたコンロッド１２の他端部（下端部）に上下方向に
往復駆動されるラム１３が連結されている。この機械プ
レスのラム１３の先端部には、流体圧シリンダを構成す
る油圧シリンダ１４が配置され、そのシリンダ部分１５
がスライド１６内に形成され、このシリンダ部分１５内
にピストン１７が装着されている。

【０００８】この油圧シリンダ１４のピストン１７とラ
ム１３との間には、スライド１６の初期位置を調整する
位置調整機構１８が介挿されて互いが連結されるように
なっており、ラム１３に雄ねじが形成された位置調整ロ
ッド１９が連結されている。そして、この位置調整機構
１８の駆動部として、位置調整ロッド１９の雄ねじの途
中に雌ねじが形成されたウォームホイール２０がねじ結
合され、このウォームホイール２０の外側を囲むように
リテーナ２０ａが設けられてボルトで油圧シリンダ１４
のピストン１７に固定され、リテーナ２０ａの内部でウ
ォームホイール２０が回転できるようになっている。

【０００９】また、ウォームホイール２０と噛み合うウ
ォーム２１が図示しないフレームに取付けられたモータ
で駆動されるようになっている。したがって、油圧シリ
ンダ１４のシリンダ部分１５に作動油を供給し封油した
状態として、ウォーム２１を図示しないモータで駆動す
ると、ウォームホイール２０がねじ結合された位置調整
ロッド１９に沿って上下動する。そして、このウォーム
ホイール２０の移動によってリテーナ２０ａを介して連
結されている油圧シリンダ１４のピストン１７とシリン
ダ部分１５が一体のまま移動され、シリンダ部分１５が
形成されたスライド１６の初期位置を変えることができ
る。

【００１０】このスライド１６に上金型２２が取付けら
れ、これと対向してボルスタ２３上に下金型２４が取付
けられ、上下金型２２，２４間に供給される材料２５を
所定の形状にプレス加工する。また、流体圧シリンダを
構成する油圧シリンダ１４には、供給排出する作動流体
を制御する流体圧制御機構としての油圧制御機構２６が
シリンダ部分１５に油圧配管２７を介して接続されてい
る。この油圧制御機構２６では、油圧シリンダ１４内の
圧力が異常に上昇する過負荷状態を防止するための安全
弁として機能するリリーフ弁２８が油圧配管２７の油圧
シリンダ１４に最も近い部分に分岐して設けられてお
り、予め設定した油圧以上にならないようにして過負荷
を防止するようになっている。

【００１１】また、この油圧制御機構２６では、油圧シ
リンダ１４に作動油の圧力及び量を制御して供給するた
めエアーで加圧される油タンク２９が設けられ、電磁制
御弁３０、絞り弁３１及び逆止弁３２を介して油圧配管
２７に接続されている。また、油圧シリンダ１４からの
作動油の排出を制御するため油圧配管２７に分岐して絞
り弁の機能を備えた電磁制御弁３３が介装されて油タン
ク２９と接続されている。したがって、油圧シリンダ１
４への作動油の供給排出を油圧制御機構２６で制御する
ことで、コンロッド１２を介して上下動するラム１３の
移動に対してスライド１６に相対移動を行わせることが
できる。

【００１２】このように構成された機械プレスの加圧力
保持装置１０での加圧力保持の制御について、図２及び
図３を参照しながら説明する。図２はこの機械プレスの
加圧力保持装置１０のストローク曲線であり、図３は油
圧シリンダの状態の説明図である。この機械プレスの加
圧力保持装置１０によって成形最後に加圧力を保持する
ためには、スライド１６を下死点に保持した状態を作る
ようにしなければならない。このため、図２中に実線Ａ
で示すようなストローク曲線に沿ったスライド１６の動
きにする。すなわち、通常のストローク曲線である破線
Ｂのサイン曲線に対して下死点位置をｓ1 （例えばｓ1
＝40mmとする）だけ位置調整機構１８で下げた状態に初
期設定した図中２点鎖線Ｃで示すストローク曲線の間に
入るストローク曲線Ａを用いる。

【００１３】 まず、位置調整機構１８のウォーム２
１を図示しないモータで駆動することで、ウォームホイ
ール２０を回転してねじ結合された位置調整ロッド１９
に沿って上下動し、リテーナ２０ａを介して油圧シリン
ダ１４のピストン１７とシリンダ部分１５を一体とした
状態でスライド１６の初期位置を通常のストローク曲線
Ｂに対して下死点位置をｓ1 だけ、例えばｓ1 ＝40mmだ
け下げた状態に初期設定する。さらに、このスライド１
６が上死点位置Ｈにある図３（ａ）の状態では、油圧制
御機構２６によって油圧シリンダ１４のシリンダ部分１
５内に作動油を供給して油圧シリンダ１４のシリンダ部
分１５に対するピストン１７の相対位置を変えてピスト
ン１７のストローク可能範囲をｓ2 にする。このピスト
ン１７のストローク可能範囲ｓ2 は油圧シリンダ１４の
過負荷防止のために必要なストロークｓ3 とスライド１
６の下降開始から材料２５の接触するまでのストローク
曲線を実線Ａにするための補正ストロークｓ4 を加えた
値であり、例えば、ｓ2 ＝ｓ3 ＋ｓ4 ＝25mm＋22mm＝47
mmとされる。すなわち、この運転開始前の状態では、ス
ライド１６は通常のストローク曲線Ｂに対して下死点を
22mm下げたストローク曲線に沿って下降を開始すること
になり、過負荷防止のため油圧シリンダ１４に25mmの余
裕が与えられた状態となっている。

【００１４】 この後、例えば上下金型２２，２４間
に材料２５が供給されてプレス加工を行うためクランク
プレス１１のクランク軸を回転すると、コンロッド１２
によってラム１３が下降され、位置調整ロッド１９、ウ
ォームホイール２０及びリテーナ２０ａ、油圧シリンダ
１４のピストン１７、シリンダ部分１５の作動油、シリ
ンダ部分１５を介してスライド１６に取付けられた上金
型２２が下降される。

【００１５】 そして、上金型２２が材料２５に当た
る図３（ｂ）の状態までのスライド１６の下降中に、油
圧制御機構２６によって油圧シリンダ１４のシリンダ部
分１５に作動油を供給し、２点鎖線Ｃで示すストローク
曲線にのるように、ピストン１７に対してシリンダ部分
１５を相対移動させてラム１３の下降速度以上に下降を
早める。この結果、このピストン１７のストローク可能
範囲がｓ2 からｓ5 となり、その値ｓ5 は油圧シリンダ
１４の過負荷防止のために必要なストロークｓ3 とスラ
イド１６の下死点位置ｓ1 を40mmだけ下げたストローク
曲線Ｃにのせるための補正ストロークｓ1 を加えた値
で、例えば、ｓ5 ＝ｓ3 ＋ｓ1 ＝25mm＋40mm＝65mmとな
る。したがって、この材料２５の上金型２２が当たった
後は、ストローク曲線Ｃに沿ったスライド１６の下降と
なり、クランク軸の回転角度が１８０度となる前にスラ
イド１６が下死点（ストロークが０の点）になり、この
ままスライド１６を下降すると、過負荷状態となり、機
械プレス１１の各部に損傷を招く恐れが生じるととも
に、材料２５の損傷を招く。

【００１６】 そこで、油圧制御機構２６の作動油排
出側の電磁制御弁３３を切り換えて油圧シリンダ１４の
シリンダ部分１５から作動油を絞り弁の機能で排出速度
を調整しながら油タンク２９に排出する。すると、クラ
ンク軸の回転によりラム１３が下降されるにも拘らず、
油圧シリンダ１４のシリンダ部分１５がピストン１７と
の間に形成されたストローク可能範囲ｓ5 のうち過負荷
防止のために必要なｓ3 ＝25mmを除く残りのｓ1 ＝40mm
の範囲を上昇し、これによってスライド１６が下死点位
置に保持され、同時に加圧力が加わった状態が保持され
る。そして、クランク軸が１８０度となる図３（ｃ）の
状態では、クランクプレス１１の各部の状態が通常のス
トローク曲線Ｂの下死点位置と合致した状態になってお
り、油圧シリンダ１４のピストン１７とシリンダ部分１
５の間には、過負荷防止のために必要なストロークｓ3
＝25mmが存在する状態になっている。

【００１７】 こうして加圧力を保持してプレス成形
を行った後、スライド１６の上昇行程では、油圧制御機
構２６から油圧シリンダ１４に作動油が供給され、クラ
ンク軸が３６０度となるときまでに、ピストン１７とシ
リンダ部分１５との間に運転開始前の状態と同一のス
トローク可能範囲ｓ2 が与えられ、例えば、ｓ2 ＝ｓ3
＋ｓ4 ＝25mm＋22mm＝47mmとされる。

【００１８】 この後、同一の制御が繰り返されてプ
レス加工が続けられる。

【００１９】このように機械プレス１１の絞り行程にお
いて、スライド１６とラム１３との間に設けた油圧シリ
ンダ１４に供給排出する作動油を油圧制御機構２６で制
御することで、成形最後の加圧保持（胴突き）が可能と
なり、製品に十分な成形保持力を与えることができ、材
料２５のスプリングバックによる成形ムラを無くすこと
ができる。したがって、特に最近プレス加工による精度
の要求が高いアルミニウムや高張力鋼などのスプリング
バックが大きい材料のプレスに有効である。

【００２０】なお、上記実施例では、油圧シリンダと油
圧制御機構によってスライドの相対移動を制御するよう
にしたが、他の作動流体を用いる流体圧シリンダや流体
圧制御機構で制御するように構成しても良い。また、加
圧力を保持するためのクランク軸の回転角度範囲や加圧
力の大きさなどは材料などプレス条件に応じて適宜定め
れば良い。さらに、この発明の要旨を逸脱しない範囲で
各構成要素を変更しても良いことは言うまでもない。

【００２１】

【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たようにこの発明の機械プレスの加圧力保持装置によれ
ば、コンロッドとスライドとの間に流体圧シリンダとス
ライドの位置調整機構を介装し、この位置調整機構で、
通常のストローク曲線に対して成形後の加圧力を保持す
るために必要なスライドの下死点の移動量Ｓ1 を初期設
定し、流体圧シリンダに供給排出される作動流体を前記
流体圧制御機構で、前記スライドが上死点位置にあると
き前記流体圧シリンダのシリンダ部分に対するピストン
の相対位置を変えて当該ピストンのストローク可能範囲
を、前記流体圧シリンダの過負荷防止のために必要なス
トロークと上死点からの前記スライドの下降開始から材
料に接するまでの想定したストローク曲線にするための
補正ストロークとを加えたストロークに制御し、前記ス
ライドの下降開始から上金型が材料に当たるまでの当該
スライドの下降中に前記想定ストローク曲線に合わせて
前記ピストンに対して前記流体圧シリンダの前記シリン
ダ部分を相対移動させて前記ピストンのストローク可能
範囲を過負荷防止のために必要なストロークと前記下死
点の移動のための移動量Ｓ1 となるように制御する一
方、前記上金型が材料に当たったのち過負荷防止に必要
なストローク以外のストロークにより前記スライドの下
死点位置を維持しつつ加圧力を保持するよう制御するの
で、コンロッドが移動するにも拘らず、スライドを一定
位置に維持して下死点付近での加圧力の保持ができる。
したがって、スプリングバックの大きい材料に対しても
成形ムラのない品質の良いプレス加工製品を得ることが
でき、機械プレスのプレス加工範囲を拡大することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の機械プレスの加圧力保持装置の一実
施例にかかる概略構成図である。

【図２】この発明の機械プレスの加圧力保持装置のスト
ローク曲線である。

【図３】この発明の機械プレスの加圧力保持装置の油圧
シリンダの状態の説明図である。

【図４】従来のクランクプレスの概略斜視図である。

【図５】従来のクランクプレスのストローク曲線であ
る。

【符号の説明】 １０ 機械プレスの加圧力保持装置 １１ クランクプレス １２ コンロッド １４ 油圧シリンダ １５ シリンダ部分 １６ スライド １７ ピストン １８ 位置調整機構 ２０ ウォームホイール ２０ａ リテーナ ２６ 油圧制御機構 ２７ 油圧配管 ２８ リリーフ弁 ３０ 電磁制御弁 ３３ 電磁制御弁 ｓ１〜ｓ５ ストローク範囲

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機械プレスのコンロッドとスライドとの
   間に流体圧シリンダを介装するとともに、スライドの位
   置調整機構および流体圧シリンダ内の流体圧力を制御す
   る流体圧制御機構を設け、 この位置調整機構で、通常のストローク曲線に対して成
   形後の加圧力を保持するために必要なスライドの下死点
   の移動量Ｓ1 を初期設定し、 前記流体圧制御機構で、前記スライドが上死点位置にあ
   るとき前記流体圧シリンダのシリンダ部分に対するピス
   トンの相対位置を変えて当該ピストンのストローク可能
   範囲を、前記流体圧シリンダの過負荷防止のために必要
   なストロークと上死点からの前記スライドの下降開始か
   ら材料に接するまでの想定したストローク曲線にするた
   めの補正ストロークとを加えたストロークに制御し、前
   記スライドの下降開始から上金型が材料に当たるまでの
   当該スライドの下降中に前記想定ストローク曲線に合わ
   せて前記ピストンに対して前記流体圧シリンダの前記シ
   リンダ部分を相対移動させて前記ピストンのストローク
   可能範囲を過負荷防止のために必要なストロークと前記
   下死点の移動のための移動量Ｓ1 となるように制御する
   一方、前記上金型が材料に当たったのち過負荷防止に必
   要なストローク以外のストロークにより前記スライドの
   下死点位置を維持しつつ加圧力を保持するよう制御する
   こと を特徴とする機械プレスの加圧力保持装置。