JP4648253B2 - 鍛造プレス - Google Patents

Description

本発明は、鍛造プレスに関する。

図４に示すように、鍛造プレスにおいて、大きな鍛造エネルギーを維持しつつ高速鍛造を実現するために、エキセンシャフトＥの他に一段軸と呼ばれる高速回転軸ＨＳをプレス後面に設けることが行われている。この高速回転軸ＨＳは、一端には高速回転する小径のフライホイールＦＷが設けられ、他端にはピニオンギアＰを設けている。そして、ピニオンギアＰをエキセンシャフトＥの一端に設けられたメインギアＧと噛み合わせ、エキセンシャフトＥにトルクを伝達するように構成されている。

しかし、上記のごとき構造を有する鍛造プレスでは、一対のピニオンギアＰとメインギアＧによって高速回転軸ＨＳの回転を減速してエキセンシャフトＥに伝達している。すると、高速回転軸ＨＳとエキセンシャフトとの間で、１：５程度の適切な減速比を得ようした場合、歯の強度を確保するためにメインギアＧは大型化せざるを得ず、その重量が非常に大きくなるのでメンテナンス性が非常に悪く製作に時間がかかる等の問題がある。
また、エキセンシャフトＥには、メインギアＧが設けられている端部と反対に位置する端部にブレーキＢが設けられているが、メインギアＧの重量が非常に大きいので、エキセンシャフトＥにおけるメインギアＧ側の端部の重量がブレーキＢ側の端部の重量に比べて非常に重くなり、エキセンシャフトＥの重量バランスが悪くなる。このため、鍛造時に発生する振動や騒音等が大きくなるし、エキセンシャフトＥをサポートするブシュが発熱するという問題が生じる。
しかも、エキセンシャフトＥの他に高速回転軸ＨＳが設けられているので、プレスが大型化するという問題も生じる。

鍛造プレスの大型化を防ぐ技術として、特許文献１記載の技術がある。
図５に示すように、特許文献１の技術では、モータＭ、クラッチＣ、ブレーキＢおよびフライホイールＦＷを一体化した駆動機器100を、減速機Ｄを介してエキセンシャフトＥの一端部に取り付けることによって、鍛造プレスをコンパクトにする構成が開示されている。

しかるに、特許文献１の技術の場合、エキセンシャフトＥを駆動する駆動系が、全てエキセンシャフトＥの一端部に設けられている。このため、エキセンシャフトＥの重量バランスが悪くなり、鍛造時に発生する振動が大きくなるという問題は改善することが困難である。しかも、プレスを設置するスペースが大きくなるという問題が生じる。
また、駆動機器100はモータＭ、クラッチＣ、ブレーキＢおよびフライホイールＦＷが一体となっており、減速機Ｄは駆動機器100とエキセンシャフトＥとの間に設けられている。このため、モータＭだけをメンテナンスする場合でもクラッチＣ等の分解等が必要となるし、減速機Ｄをメンテナンスするためには駆動機器100を取り外さなければならず、メンテナンス性が悪いという問題も生じる。
さらに、駆動機器100および減速機Ｄの両方がエキセンシャフトＥの一方の端部に取り付けられているので、メンテナンス性等により、次工程の設備は駆動機器100よりも外方に設置せざるを得ない。このため、鍛造プレスから次工程設備までの搬送機器が長くなるし、搬送機器上に駆動機器があるため、搬送装置の設置が非常に制約されるという問題も生じる。

特開昭６１−２７６７９７号

本発明は上記事情に鑑み、鍛造時に発生する振動を低減でき、プレスの小型化も実現できる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、スライドを作動させるエキセンシャフトを備えた鍛造プレスであって、前記エキセンシャフトが、その軸方向を貫通する貫通孔であって、かつ、その中心軸が該エキセンシャフトにおいて鍛造プレスのフレームに回転自在に支持される両端部の中心軸と同軸となるように形成された軸配置孔を備えており、該エキセンシャフトの軸配置孔内に、該エキセンシャフトに対して回転自在かつ該エキセンシャフトの軸配置孔の中心軸と同軸となるように配設された伝動軸が設けられており、該伝動軸は、その一端に、該伝動軸を回転させる駆動手段が接続されており、その他端に、該伝動軸の回転を前記エキセンシャフトに伝達する伝達手段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、前記駆動手段が、前記伝動軸の一端に設けられた、フライホイールを備えたクラッチブレーキと、該クラッチブレーキのフライホイールに連結された駆動源とからなることを特徴とする。
第３発明の鍛造プレスは、第１発明において、前記駆動手段が、前記伝動軸の一端に設けられたメインギアと、該メインギアの周囲に配設された、該メインギアと噛み合う複数の駆動ギアと、該複数の駆動ギアに主軸が連結された複数のＡＣサーボモータとからなることを特徴とする。
第４発明の鍛造プレスは、第１発明において、前記駆動手段が、ＡＣサーボモータであり、該ＡＣサーボモータは、その主軸が前記伝動軸の一端に直結されていることを特徴とする。
第５発明の鍛造プレスは、第１、第２または第３発明において、前記伝達手段が、前記伝動軸の回転を減速して前記エキセンシャフトに伝達する減速機であることを特徴とする。

第１発明によれば、エキセンシャフト内に伝動軸が配設されているので、伝動軸を設けるたことによるプレスの大型化を防ぐことができる。そして、伝動軸の両端、つまり、エキセンシャフトの両端に駆動手段、伝達手段を分離して配置しているので、重量バランスが良くなり、鍛造時に発生する振動を低減でき、振動や騒音等の問題を改善することできる。また、駆動手段、伝達手段がそれぞれ独立して存在しているので、各手段のメンテナンス性を向上させることができる。さらに、エキセンシャフトの各端部において、プレスフレームから突出している部分の長さを短くできるので、搬送装置等のプレス周辺機器のレイアウトの自由度を高くすることができる。
第２発明によれば、クラッチ・ブレーキおよびフライホイールを減速機から分離設置できるので、クラッチ・ブレーキおよびフライホイールのメンテナンス性を向上させることができる。
第３発明によれば、ＡＣサーボモータにより伝動軸を駆動するので、ブレーキやクラッチを設けなくてもよく、プレスをよりコンパクトな構成とすることができる。しかも、ＡＣサーボモータから伝動軸への減速比を大きくすることができるので、大きな鍛造エネルギーを要求されるプレスであっても、高速低トルクのＡＣサーボモータによって駆動することができる。そして、１つのメインギアに複数のＡＣサーボモータから駆動力を供給できるので、１つのＡＣサーボモータが発生するトルクが小さくても、伝動軸に大きなトルクを発生させることができる。さらに、複数のＡＣサーボモータのうち、いずれかのＡＣサーボモータをブレーキとして機能させれば、プレスの安全性を高くすることができる。
第４発明によれば、ＡＣサーボモータにより伝動軸を駆動するので、ブレーキやクラッチを設けなくてもよく、プレスをよりコンパクトな構成とすることができる。
第５発明によれば、エキセンシャフトに対し、伝動軸から駆動力を減速して伝達することができるので、エキセンシャフトに対し大きなトルクを発生させることができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本実施形態の鍛造プレスＰの概略正面図である。本実施形態の鍛造プレスＰは、スライドＳを作動させるエキセンシャフトＥＳに対して駆動力を供給する駆動機構に特徴があるのであるが、まず、本実施形態の鍛造プレスＰの全体構造を簡単に説明する。

図１において、符号Ｂは鍛造プレスＰのベッドを示しており、このベッドＢの上面に設けられた下ダイホルダーＤＨの上面に金型Ｃの下型が取り付けられている。金型Ｃの上型は、スライドＳの下面に設けられた上ダイホルダーＤＨの下面に取り付けられている。
スライドＳは、コンロッドＣＲを介してエキセンシャフトＥＳの偏心部Ｈに連結されている。このエキセンシャフトＥＳは、そのジャーナル部ＪがクラウンＣＷに回転可能に支持されている。このエキセンシャフトＥＳは、いわゆるフルエキセン形のクランク軸であり、偏心部Ｈを挟むように、同軸かつ同軸径の一対のジャーナル部Jを有している。そして、エキセンシャフトＥＳは、その一対のジャーナル部Ｊ，Ｊが、ブシュなどからなるクラウンＣＷのサポート部SPによって回転可能に支持されており、その一端部（図１では右端部）において後述する駆動機構に連結されている。
このため、駆動機構によってエキセンシャフトＥＳが回転されることにより、スライドＳが上下に移動し、このスライドが下方に移動したときに、金型Ｃの上型下型に素材が挟まれて鍛造されるのである。

つぎに、本発明の特徴である駆動機構を説明する。
図１に示すように、エキセンシャフトＥＳには、その軸端間を貫通する貫通孔である軸配置孔ｈが形成されている。この軸配置孔ｈは、一対のジャーナル部Ｊ，Ｊ、偏心部Ｈを貫通しており、その中心軸がエキセンシャフトＥＳの一対のジャーナル部Ｊ，Ｊと同軸となるように形成されている。
そして、この軸配置孔ｈ内には、伝動軸１１が配設されている。この伝動軸１１は、その軸径が軸配置孔ｈの内径よりも若干細く形成されたものである。そして、この伝動軸１１は、後述する伝達手段２０のケース20cおよびクラッチブレーキ３０の本体部分によって、その中心軸が軸配置孔ｈの中心軸と同軸、言い換えれば、エキセンシャフトＥＳの一対のジャーナル部Ｊ，Ｊの中心軸と同軸となり、しかも、エキセンシャフトＥＳに対して回転自在となるように保持されている。

また、伝動軸１１は、エキセンシャフトＥＳの軸配置孔ｈ内に配置された状態において、その両端がエキセンシャフトＥＳの両端から突出する長さに形成されている。そして、伝動軸１１の一端（図１では右端）は公知の遊星減速機である伝達手段２０に連結されている。
図１に示すように、伝動軸１１の右端におけるエキセンシャフトＥＳの端部から突出した部分には、伝達手段２０の太陽歯車２１が固定されている。この太陽歯車２１には複数の遊星歯車２２が噛み合っており、この複数の遊星歯車２２は伝達手段２０のケース20cの内面に設けられた歯と噛み合っている。複数の遊星歯車２２は、各歯車の中心軸が伝動軸１１の中心軸から全て同じ距離となるように回転部材２３に取付られている。この回転部材２３は、伝動軸１１に軸受等を介して回転自在に支持されている。また、回転部材２３は、エキセンシャフトＥＳの右端に固定された従動部材２４とギアカップリングで結合されている。

このため、伝動軸１１が回転すると、複数の遊星歯車２２が自転しながら太陽歯車２１のまわりを公転するので、回転部材２３が伝動軸１１の中心軸まわりに回転する。そして、回転部材２３と従動部材２４とがギアカップリングで結合された状態で回転するから、従動部材２４とともにエキセンシャフトＥＳがその中心軸まわりに回転するのである。
そして、太陽歯車２１と遊星歯車２２の歯数を調整すれば、エキセンシャフトＥＳの回転数を伝動軸１１の回転数に対して所定の割合に減速することができるので、エキセンシャフトＥＳに対し大きなトルクを発生させることができる。

図１に示すように、伝動軸１１の左端において、エキセンシャフトＥＳから突出している部分には、フライホール３１を備えたクラッチブレーキ３０が取り付けられている。このクラッチブレーキ３０は、その本体部分がクラウンＣＷに固定されており、クラッチがＯＮになると、フライホイール３１と伝動軸１１とが連結されるように構成されている。そして、このクラッチブレーキ３０のフライホイール３１は、Ｖベルト３２を介して動力源となるメインモータ３５の主軸に連結されている。
このため、メインモータ３５を作動させた状態においてクラッチＯＮにすれば、メインモータ３５の駆動をフライホール３１を介して伝動軸１１に供給することができる。
上記のフライホール３１を備えたクラッチブレーキ３０、Ｖベルト３２およびメインモータ３５が、特許請求の範囲にいう駆動手段である。

そして、本実施形態の鍛造プレスＰは、上記のごとく、駆動手段の発生した駆動力を伝達手段２０を介してエキセンシャフトＥＳに伝達する伝動軸１１が設けられているのであるが、この伝動軸１１はエキセンシャフトＥＳ内に配設されている。このため、伝動軸１１を配設するための特別なスペースを鍛造プレスＰに設ける必要がないから、伝動軸１１を設けたことによるプレスの大型化を防ぐことができる。
しかも、伝動軸１１の両端、つまり、エキセンシャフトＥＳの両端にクラッチブレーキ３０、伝達手段２０をそれぞれ分離して配置しているから、エキセンシャフトＥＳの両端の重量の差を小さくすることができる。よって、エキセンシャフトＥＳの重量バランスが良くなり、鍛造時に発生する振動や騒音を低減でき、重量アンバランスに起因するクラウンＣＷのサポート部SPにおける発熱等の問題を改善することできる。

また、クラッチブレーキ３０、伝達手段２０が独立に存在しているので、クラッチブレーキ３０だけ、または、伝達手段２０だけを分解することができる。すると、クラッチブレーキ３０だけ、または、伝達手段２０だけをメンテナンスすることが可能となるので、メンテナンス性を向上させることができる。
さらに、エキセンシャフトＥＳの各端部には、クラッチブレーキ３０または伝達手段２０のいずれか一方だけが設けられている。このため、エキセンシャフトＥＳの一端にクラッチブレーキ３０および伝達手段２０の両方が設けられている場合に比べて、鍛造プレスＰのクラウンＣＷから突出している部分の長さが短くなる。すると、鍛造プレスＰ近傍に配置する、搬送装置や入出側設置等から鍛造プレスまでの距離を短くすることができるので、プレス周辺機器のレイアウトの自由度を高くすることができる。

さらに、エキセンシャフトＥＳの各端部には、クラッチブレーキ３０または伝達手段２０のいずれか一方だけが設けられているから、エキセンシャフトＥＳの各端部に設けられている部材の構成を調整すれば、エキセンシャフトＥＳの両端部の重量がほぼ同じになるようにすることも可能である。すると、エキセンシャフトＥＳの軸方向における重量バランスが良くなるから、鍛造時に発生する振動や騒音等も低減することができる。
しかも、エキセンシャフトＥＳは、そのジャーナル部JとクラウンＣＷのサポート部SPとの間の隙間が小さくなるように、その両端部がそれぞれバランサシリンダ等によって吊上げられているのであるが、エキセンシャフトＥＳの両端部の重量がほぼ同じになれば、エキセンシャフトＥＳを含む従動系を同一のバランサによって吊上げることが可能となる。すると、吊上げによる各部の面圧差を小さくすることができるため、エキセンシャフトＥＳのジャーナル部JとクラウンＣＷのサポート部SPとの間の隙間を効率よく０に近づけることができる。

また、本実施形態の鍛造プレスＰにおいて、伝動軸１１に駆動力を供給する駆動手段は上記のごとき構成に限られず、以下のような構成としてもよい。
図２において、符号35BはＡＣサーボモータを示している。このＡＣサーボモータ35Bは、主軸の中心軸が伝動軸１１の中心軸と同軸となるように、その本体部がクラウンＣＷに固定されている。そして、ＡＣサーボモータ35Bの主軸は伝動軸１１に直結されている。
このため、伝動軸１１の回転をＡＣサーボモータ35Bの回転停止のみで制御することができるから、ブレーキやクラッチを設けなくてもよくなり、プレスをよりコンパクトな構成とすることができる。

また、図３に示すように、伝動軸１１の左端にメインギア４１を固定し、このメインギア４１と噛み合う複数の駆動ギア４２を設け、各駆動ギア４２を、フレームなどよってクラウンＣＷに固定された複数のＡＣサーボモータ35Cの主軸にそれぞれ固定するようにしてもよい。
すると、小径の駆動ギア４２から大径のメインギア４１に駆動力が伝達されるので、ＡＣサーボモータ35Cの回転数を、伝動軸１１に対して減速して伝達することができる。しかも、駆動ギア４２とメインギア４１の径を調整すれば減速比を大きくすることができるので、大きな鍛造エネルギーを要求されるプレスであっても、高速低トルクのＡＣサーボモータ35Cによって駆動することができる。しかも、高速低トルクのＡＣサーボモータ35Cは、低速高トルクのＡＣサーボモータに比べて小さいので、ＡＣサーボモータ35Cの配置の自由度が大きくなるし、駆動手段を小型化することもできる。
そして、複数のＡＣサーボモータ35Cのうち、いずれかのＡＣサーボモータ35Cをブレーキとして機能させれば、プレスの安全性を高くすることができる。

なお、複数のＡＣサーボモータ35Cは、その主軸の中心軸が伝動軸１１の中心軸から同一の距離になるように配設するのは、いうまでもない。
さらになお、駆動ギア４２とメインギア４１の間に中間ギアを設ければ、さらに減速比を大きくすることができる。すると、高速低トルクのＡＣサーボモータ35Cを使用してもより大きなトルクを発生させることも可能であるから、より大きな鍛造エネルギーを必要とするプレスにも採用することができる。具体的には、ＡＣサーボモータ35Cの主軸に固定されたピニオンと、このピニオンと噛み合う中間ギアとを設け、この中間ギアと駆動ギア４２と連結する回転軸を設ければ、ＡＣサーボモータ35Cの回転をさらに減速してメインギア４１に伝達することができる。

また、１つのメインギア４１に対して複数のＡＣサーボモータ35Cから駆動力を供給できるので、１つのＡＣサーボモータ35Cが発生するトルクが小さくても、伝動軸１１に大きなトルクを発生させることも可能である。そして、ＡＣサーボモータ35Cを設ける数を調整するだけで、エキセンシャフトＥに発生させるトルクを調整できるから、プレスを多用途化することができる。

なお、プレスを多用途化した場合、ＡＣサーボモータ35Cの回転数を制御すれば、鍛造する製品に係わらずＡＣサーボモータ35Cに加わる負荷をほぼ一定にすることができる。例えば、負荷が小さく鍛造エネルギーも小さい小物を鍛造する場合には、ＡＣサーボモータ35Cの回転数を高回転とし、負荷が大きく鍛造エネルギーも大きい大物を鍛造する場合には、ＡＣサーボモータ35Cの回転数を低回転とすれば、ＡＣサーボモータ35Cに加わる負荷をほぼ一定にすることができるのである。

本発明は鍛造プレスは、スライドを作動させるエキセンシャフト等のクランク軸を備えた鍛造プレスであって、自動車用部品や建設機械用部品の鍛造に適している。

本実施形態の鍛造プレスＰの概略説明図である。 他の実施形態の鍛造プレスＰの概略説明図である。 他の実施形態の鍛造プレスＰの概略説明図である。 従来の鍛造プレスの要部概略説明図である。 従来の鍛造プレスの要部概略説明図である。

符号の説明

１１ 伝動軸
２０ 伝達手段
３５ ＡＣサーボモータ
４１ メインギア
４２ 駆動ギア
２０ 制御部
Ｐ 鍛造プレス
ＥＳ エキセンシャフト
ｈ 軸配置孔

Claims (5)

1. スライドを作動させるエキセンシャフトを備えた鍛造プレスであって、
   前記エキセンシャフトが、
   その軸方向を貫通する貫通孔であって、かつ、その中心軸が該エキセンシャフトにおいて鍛造プレスのフレームに回転自在に支持される両端部の中心軸と同軸となるように形成された軸配置孔を備えており、
   該エキセンシャフトの軸配置孔内に、該エキセンシャフトに対して回転自在かつ該エキセンシャフトの軸配置孔の中心軸と同軸となるように配設された伝動軸が設けられており、
   該伝動軸は、
   その一端に、該伝動軸を回転させる駆動手段が接続されており、
   その他端に、該伝動軸の回転を前記エキセンシャフトに伝達する伝達手段が接続されている
   ことを特徴とする鍛造プレス。
2. 前記駆動手段が、
   前記伝動軸の一端に設けられた、フライホイールを備えたクラッチブレーキと、
   該クラッチブレーキのフライホイールに連結された駆動源とからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス。
3. 前記駆動手段が、
   前記伝動軸の一端に設けられたメインギアと、
   該メインギアの周囲に配設された、該メインギアと噛み合う複数の駆動ギアと、
   該複数の駆動ギアに主軸が連結された複数のＡＣサーボモータとからなる
   ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス。
4. 前記駆動手段が、ＡＣサーボモータであり、
   該ＡＣサーボモータは、その主軸が前記伝動軸の一端に直結されている
   ことを特徴とする請求項１記載の鍛造プレス。
5. 前記伝達手段が、前記伝動軸の回転を減速して前記エキセンシャフトに伝達する減速機である
   ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の鍛造プレス。

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