JP5806032B2 - Forging press method - Google Patents
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Description
本発明は、鍛造プレス機を用いた鍛造プレス方法に関する。 The present invention relates to a forging press method using a forging press machine.
特許文献1に開示されているように、鍛造プレス機として、クランク軸を回転駆動して金型を取り付けたスライドを昇降動作させる、いわゆる機械式のものが知られている。
As disclosed in
図1を参照して、この種の鍛造プレス機では、フライホイール12がメインモータ11により回転させられて回転エネルギーを蓄積可能となっており、クラッチ14を介してクランク軸13への回転動力の伝達状態と遮断状態を切り替え可能となっている。
クランク軸13は、コンロッド(コネクティングロッド)17を介してスライド16に連結され、その回転動がスライド16の往復昇降動に変換される。クランク軸13の回転はブレーキ15により停止または減速できるようになっている。
フレーム16a内に配置されたスライド16の下面には金型が取り付けられ、スライド16の下方に対向して配置されたボルスタ18の上面にも金型が取り付けられて、スライド16の昇降動にともないワークが上下の金型によって鍛造プレスされるようになっている。
Referring to FIG. 1, in this type of forging press, the
The
A mold is attached to the lower surface of the
従来のこの種の鍛造プレス機では、GD2(GDスクウェア)の大きなフライホイールが用いられ、また高出力のモータが用いられており、これによりフライホイールの回転数をほぼ一定に保ったままでプレスがおこなわれていた。
このような設計思想から、鍛造プレス機全体が大型化する問題があった。
In this type of conventional forging press machine, a flywheel with a large GD2 (GD square) is used and a high-power motor is used, so that the press can be performed while maintaining the rotation speed of the flywheel substantially constant. It was done.
From such a design concept, there has been a problem that the forging press machine as a whole becomes larger.
いっぽう特許文献2には、フライホイールを回転させるメインモータには汎用モータを用い、これとは別にサブモータとして、サーボモータをクランク軸にフライホイールとクラッチを介在させることなく直接かつ常時連結した鍛造プレス機が開示されている。 On the other hand, Patent Document 2 discloses a forging press in which a general-purpose motor is used as a main motor for rotating a flywheel, and a servo motor is directly and constantly connected to a crankshaft without interposing a flywheel and a clutch. A machine is disclosed.
このような鍛造プレス機では、フライホイールとサーボモータのいずれか一方の回転をクランク軸に切り替えて伝達できるようになっている。
そして、量産加工中はフライホイールによりクランク軸を回転させ、所定の鍛造速度で効率よく鍛造し、試作時にはサーボモータによりクランク軸を回転させ、最適な鍛造速度を容易に短時間で選定できるようにしている。
In such a forging press, the rotation of either the flywheel or the servomotor can be switched to the crankshaft and transmitted.
During mass production, the crankshaft is rotated by a flywheel and efficiently forged at a predetermined forging speed. During trial production, the crankshaft is rotated by a servo motor so that the optimum forging speed can be selected easily in a short time. ing.
ここでサーボモータは応答性、停止精度等に優れ、回転速度の微妙な調整等が可能ではあるが、特許文献2の鍛造プレス機では、サーボモータはクランク軸に直接かつ常時連結されており、回転エネルギーを十分に蓄積した状態でクランク軸を駆動させることができない。
このため、高価な高出力サーボモータなしには、高負荷のプレス加工を行うことができない問題がある。
Here, the servo motor is excellent in responsiveness, stop accuracy, etc., and fine adjustment of the rotational speed is possible, but in the forging press machine of Patent Document 2, the servo motor is directly and constantly connected to the crankshaft, The crankshaft cannot be driven with sufficient rotational energy.
For this reason, there is a problem that high-load press working cannot be performed without an expensive high-power servomotor.
そこで本発明の解決すべき課題は、鍛造プレス方法において、比較的低出力のモータを用いて高負荷のプレス加工をおこなえるようにすることである。 Therefore, a problem to be solved by the present invention is to enable high-load press processing using a relatively low output motor in a forging press method.
上記した課題を解決するため、本発明の鍛造プレス方法に用いる鍛造プレス機として、駆動状態と空転停止状態とを切り替え可能なメインモータと、前記メインモータにより回転させられて回転エネルギーを蓄積可能なフライホイールと、前記フライホイールにより回転させられるクランク軸と、前記フライホイールからクランク軸への回転動力を伝達状態または遮断状態に切り替え可能なクラッチと、前記クランク軸の回転を減速または停止させるブレーキと、前記クランク軸の回転動に連動して上側の待機位置と下側のプレス位置との間で往復昇降動する、下面に鍛造プレスのための金型を取り付け可能なスライドと、前記スライドの下方に対向して配置され上面に鍛造プレスのための金型を取り付け可能なボルスタと、を備える構成を採用したのである。
そして本発明の鍛造プレス方法として、前記スライドが待機位置にあり、かつ前記クラッチを切って前記フライホイールから前記クランク軸への回転動力を遮断した状態で、駆動する前記メインモータにより前記フライホイールを予め設定された回転数になるまで回転させる蓄積ステップと、前記予め設定された回転数となったフライホイールの回転を前記クラッチを入れることで前記クランク軸に伝達し前記スライドをプレス位置まで下降させる下降ステップと、前記スライドがワークのプレス時に要するエネルギーの放出により減速を許容しながらプレス作業をおこなう加圧ステップと、を含む構成を採用したのである。
ここで加圧ステップでは、メインメータを駆動させても空転させてもよい。
In order to solve the above-described problems, as a forging press used in the forging press method of the present invention, a main motor that can be switched between a driving state and an idling stop state, and rotation energy that can be accumulated by being rotated by the main motor. A flywheel, a crankshaft rotated by the flywheel, a clutch capable of switching the rotational power from the flywheel to the crankshaft to a transmission state or a cutoff state, and a brake for decelerating or stopping the rotation of the crankshaft A slide capable of reciprocating up and down between the upper standby position and the lower press position in conjunction with the rotational movement of the crankshaft, and a lower surface of the slide on which a die for forging press can be attached And a bolster that can be mounted on the upper surface to which a die for a forging press can be attached. It was to use.
In the forging press method of the present invention, the flywheel is driven by the main motor that is driven in a state where the slide is in the standby position and the clutch is disengaged to cut off the rotational power from the flywheel to the crankshaft. The accumulation step of rotating until reaching a preset number of revolutions, and the rotation of the flywheel having reached the preset number of revolutions are transmitted to the crankshaft by engaging the clutch, and the slide is lowered to the press position. A structure including a descending step and a pressurizing step in which the slide performs a pressing operation while allowing a deceleration by releasing energy required for pressing the workpiece is adopted.
Here, in the pressurizing step, the main meter may be driven or idled.
前記メインモータとして、サーボモータを用いるのが好ましい。 A servo motor is preferably used as the main motor.
また、前記加圧ステップと次回の前記蓄積ステップとの間に、前記メインモータを空転させながら、前記フライホイールに残存する回転エネルギーにより前記スライドを待機位置まで上昇させるとともに、前記クラッチを切って前記フライホイールから前記クランク軸への回転動力を遮断し、前記ブレーキにより前記クランク軸を停止させる上昇ステップをさらに含むのが好ましい。 Further, while the main motor is idling between the pressurizing step and the next accumulating step, the slide is raised to a standby position by the rotational energy remaining in the flywheel, and the clutch is disengaged to release the clutch. It is preferable to further include an ascending step of interrupting the rotational power from the flywheel to the crankshaft and stopping the crankshaft by the brake.
蓄積ステップでフライホイールに十分に回転エネルギーを蓄積したうえで、加圧ステップで高負荷のプレス加工をおこなう瞬間にそのフライホイールに蓄積された回転エネルギーを消費させ、スライドの速度が自動的に減速するのを許容したため、スライドを一定速度に維持しようとする従来の設計思想と異なり、メインモータとして比較的低出力で低容量のものを用い、またGD2の小さい小型のフライホイールを用いることができ、鍛造プレス機全体の小型化および低廉化を図ることができる。 Accumulated rotational energy in the flywheel during the accumulation step, and then the rotational energy accumulated in the flywheel is consumed at the moment of high-load press processing in the pressurization step, and the slide speed is automatically reduced. Unlike the conventional design philosophy that tries to maintain the slide at a constant speed, a main motor with a relatively low output and low capacity can be used, and a small flywheel with a small GD2 can be used. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the forging press machine as a whole.
ここでメインモータがサーボモータとすると、その駆動状態と空転停止状態の調整等を素早くかつ精度高くおこなうことが低出力で実現できる。特にフライホイールの回転数が増減しながら空転、駆動が繰り返されるときに、その回転数制御、トルク制御等を好適におこなうことができる。
容量の小さなサーボモータを用いることができるため、鍛造プレス機全体の小型化と低廉化を図ることができる。
Here, if the main motor is a servo motor, it is possible to quickly and accurately adjust the driving state and idling stop state with low output. In particular, when idling and driving are repeated while increasing or decreasing the rotational speed of the flywheel, the rotational speed control, torque control, and the like can be suitably performed.
Since a servo motor having a small capacity can be used, the entire forging press can be reduced in size and cost.
上昇ステップでメインモータを空転させてフライホイールに残存する回転エネルギーだけでスライドを上昇させると、メインモータを駆動させる場合に比べて、エネルギーコストを低減することができる。
また、スライドの待機位置で残存するエネルギーが小さいため、ブレーキによりクランク軸を停止させる際に要する力が小さくすむことになり、ブレーキの容量設計の低減化およびブレーキライニングの高寿命化が図られる。
When the main motor is idled in the ascending step and the slide is raised only by the rotational energy remaining in the flywheel, the energy cost can be reduced as compared with the case where the main motor is driven.
Further, since the energy remaining at the slide standby position is small, the force required to stop the crankshaft by the brake is reduced, so that the brake capacity design can be reduced and the life of the brake lining can be extended.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1のように、実施形態の鍛造プレス方法に用いられる鍛造プレス機10は、メインモータ11と、フライホイール12と、クランク軸13と、クラッチ14と、ブレーキ15と、スライド16と、コンロッド17と、ボルスタ18と、を備える。
As shown in FIG. 1, the forging
この鍛造プレス機10では、メインモータ11にサーボモータを用いている。サーボモータは、応答性、停止精度等に優れており、過渡状態における制御を、素早く精度が高く実現するのに適している。ここでは、比較的低出力の廉価なサーボモータを用いる。当然ながら駆動状態と空転停止状態を自由に切り替えられるようになっているものとする。
In the forging
図示のように、メインモータ11とフライホイール12とは、Vベルト11aを介して連結され、メインモータ11の回転動力が、フライホイール12に伝達され、回転エネルギーが蓄積されるようになっている。
フライホイール12は、サーボモータの容量と要求されるプレス能力に応じて、その回転速度を制御しやすい大きさのGD2(GDスクウェア)を有するものが適宜選択される。
すなわち、GD2が大きくなると速度変化率が小さくなり制御が困難となり、GD2が小さくなると速度変化率が大きくなって制御が容易となる一方で、GD2が小さすぎると蓄積可能な回転エネルギーが小さくなってしまうため、その均衡から決定される。
As shown in the figure, the
The
That is, when GD2 becomes large, the speed change rate becomes small and control becomes difficult. When GD2 becomes small, the speed change rate becomes large and control becomes easy. On the other hand, when GD2 is too small, the rotational energy that can be accumulated becomes small. Therefore, it is determined from the equilibrium.
フライホイール12とクランク軸13の一端とは、クラッチ14を介して連結され、そのクラッチ14の入り切りによって、フライホイール12からクランク軸13へ回転が伝達される状態と回転が遮断される状態とに切り替え可能となっている。
屈曲するクランク軸13は、主軸受13aに回転可能に支持されている。
一方、クランク軸13の他端には、ブレーキ(ディスク型)15が連結され、そのブレーキ15の操作により回転するクランク軸13を減速または停止できるようになっている。
The
The
On the other hand, a brake (disk type) 15 is connected to the other end of the
クランク軸13とスライド16とは、コンロッド17を介して連結されている。このスライド16は、直立する複数のフレーム(ストレートサイドフレーム)16a内に昇降可能に収められている。
このためクランク軸13の回転は、コンロッド17を介してスライド16の昇降往復動に変換されるようになっている。スライド16は、上方の待機位置(上死点付近)と下方のプレス位置(下死点付近)との間で昇降する。
またスライド16の下面には、鍛造プレスする際に用いられる金型の上型が取り付け可能となっており、この上型はワークの種類に応じて取り換え可能となっている。
The
For this reason, the rotation of the
Further, an upper mold of a mold used for forging press can be attached to the lower surface of the
さらにスライド16の下方には、ボルスタ18がスライド16と上下に対向するように配置されている。
ボルスタ18の上面には、金型の下型が取り付け可能となっており、かつワークの種類に応じて取り換え可能となっている。
Further, a
A lower mold can be attached to the upper surface of the
鍛造プレス機10の構成は、以上のようであり、つぎに図2を参照しつつ第1実施形態の鍛造プレス方法について説明する。
The configuration of the forging
(蓄積ステップS1)
いまスライドが待機位置にありクラッチ14が切られた状態で、メインモータ11を規定トルクで駆動させながら、その回転数を所定の回転数まで増加させてゆくと、これに伴いVベルト11aを介してフライホイール12の回転数が増加する(図2では45SPM→70SPM)。
図2のステップS1に示すように、フライホイールが予め定められた回転数になり、所定の回転エネルギーが蓄積されるまでこの状態が継続される。メインモータ11にサーボモータを使用していることから、回転数やトルクの調整が容易となっている。
このフライホイール12の加速は、たとえばワークの順送りまたはセッティングの際におこなう。
(Accumulation step S 1 )
Now, when the
As shown in step S 1 in FIG. 2, now rotational speed flywheel predetermined prescribed rotational energy in this state is continued until the accumulation. Since the servomotor is used for the
The acceleration of the
(下降ステップS2)
フライホイール12に所定の回転エネルギーが蓄積された状態で、クラッチ14を入れてフライホイール12とクランク軸13を接続する。
これによりクランク軸13の回転が開始され、図2のステップS2に示すように、コンロッド17を介して動力が伝達されてスライド16が待機位置から下降をはじめる。
この間、メインモータ11は駆動状態を継続させておく。
(Descending step S 2)
With the predetermined rotational energy accumulated in the
Thereby the rotation of the
During this time, the
(加圧ステップS3)
スライド16がプレス位置まで下降すると、メインモータ11の駆動を停止しそのまま空転状態とする。
プレス位置においてワークはスライド16の上型とボルスタ18の下型によりプレス加工され、これに伴いフライホイール12の回転エネルギーが消費される。メインモータ11が空転状態にあるため、メインモータ11からフライホイール12にエネルギーが補充されることはない。
そのため図2のステップS3に示すように、エネルギーの消費によりフライホイール12の回転数が減少しながらプレス作業がおこなわれる。ちなみに、フライホイール12のGD2が小さいほど、この減少量は大きなものとなる。
ここで、プレス加工時のスライドの速度を比較的遅くするほうが、成型品にしわや亀裂が発生しにくく成型の精度が高まるという知見もあることから、実施形態のようにスライド16が自動的に減速することで、成型精度の向上が期待できる。
この実施形態では、加圧ステップS3でメインモータ11を空転させているため、メインモータ11の制御が容易になっている。
(Pressurization step S 3 )
When the
At the pressing position, the work is pressed by the upper mold of the
Therefore, as shown in step S 3 in FIG. 2, the rotational speed of the
Here, since there is a knowledge that wrinkles and cracks are less likely to occur in the molded product when the speed of the slide at the time of press processing is relatively slow, the accuracy of molding is increased. Decreasing the speed can be expected to improve molding accuracy.
In this embodiment, since the idly rotating the
(上昇ステップS4)
プレス作業が終了すると、図2に示すように、メインモータ11を空転させたままで、フライホイール12に残存する回転エネルギーを利用してスライド16を待機位置まで上昇させる。
スライド16が待機位置まで上昇すると、クラッチ14を切ってフライホイール12からクランク軸13への回転動力を遮断する。そしてブレーキ15によりクランク軸13を停止させる。
待機位置において残存するスライド16のエネルギーが小さいため、ブレーキ15によりクランク軸13を停止させる際に要する力が小さくすむことになり、ブレーキ15の容量設計の低減化およびブレーキライニングの高寿命化が図られる。
このステップS1〜S4が繰り返されることで、プレス作業が連続的におこなわれることになる。
(Rising step S 4)
When the pressing operation is completed, as shown in FIG. 2, the
When the
Since the energy of the
By repeating these steps S 1 to S 4 , the press work is continuously performed.
つぎに図3を参照して、第2実施形態の鍛造プレス方法を説明する。第1実施形態の鍛造プレス方法と同様の構成については、説明を省略する。
図示のように、この実施形態では、第1実施形態と異なり、加圧ステップS3においてメインモータ11を駆動させて、その出力の範囲でフライホイール12の回転数の減少量を適宜増減させている。フライホイール12の回転数の減少量をメインモータ11によりさらに大きくしたり、逆にメインモータ11により回転数の減少量を小さくしたりして、成形精度の向上を図ることが可能である。
これにより、低出力のモータを用いた場合でも、ワークの種類に応じて最適のプレス速度に調節することができる。
Next, a forging press method according to the second embodiment will be described with reference to FIG. The description of the same configuration as the forging press method of the first embodiment is omitted.
As shown, in this embodiment, unlike the first embodiment, by driving the
Thereby, even when a low-output motor is used, the optimum pressing speed can be adjusted according to the type of workpiece.
たとえば、鍛造プレス機のプレス能力を1600tで設計する場合、従来の鍛造プレス機では、クランク軸の減速を10%以内に留める設計とし、これにより150kw程度の比較的高出力のメインモータを必要としていた。
これに対して、上記各実施形態の鍛造プレス機10の場合、クランク軸13の減速を50%程度まで許容する設計とし、これにより100kw程度の比較的低出力のメインモータ11が採用可能である。
For example, when designing the press capacity of a forging press machine at 1600t, the conventional forging press machine is designed to keep the crankshaft deceleration within 10%, thereby requiring a relatively high-power main motor of about 150 kw. It was.
On the other hand, in the case of the forging
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。
本発明の範囲は以上の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
It should be considered that the embodiments disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect.
The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the embodiments described above, and is intended to include any modifications and variations within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
たとえば実施形態の鍛造プレス方法では、下降ステップS2においてメインモータ11を駆動させているが、空転させてもよい。
また上昇ステップS4においてメインモータ11を空転させているが、駆動させてもよい。
実施形態では、メインモータ11にサーボモータを用いているが、他の汎用モータを用いることもできる。
なお第2実施形態の加圧ステップS3における減速量の調整度合いは、図3に示されるものに限定されない。
For example, in the forging press method embodiments, although drives the
Also although idly rotating the
In the embodiment, a servo motor is used as the
Note adjusting the degree of deceleration amount of pressure step S 3 of the second embodiment is not limited to that shown in Figure 3.
鍛造プレス方法に用いる鍛造プレス機10の構成も実施形態に限定されない。
たとえば鍛造プレス機10では、Vベルト11aを用いてメインモータ11の回転をフライホイール12に伝達しているが、回転伝達機構はこれに限定されず、ギヤを用いたり、タイミングベルトを用いたりしてもよい。
また、フレーム16aをストレートサイドフレーム(門型フレーム)としているが、フレーム16aの構造はこれに限定されず、ギャップフレーム(C型フレーム)としてもよい。ブレーキ15をディスク型ブレーキとしているが、これに限定されない。
フライホイール12の回転動をスライド16の昇降動に変換する機構は、コンロッド17に限定されない。
また本明細書でいうクランク軸13には、エキセン軸も含まれるものとする。
The configuration of the forging
For example, in the forging
The
The mechanism for converting the rotational movement of the
The
10 鍛造プレス機
11 メインモータ(サーボモータ)
11a Vベルト
12 フライホイール
13 クランク軸
13a 主軸受
14 クラッチ
15 ブレーキ
16 スライド
16a フレーム
17 コンロッド
18 ボルスタ
S1 蓄積ステップ
S2 下降ステップ
S3 加圧ステップ
S4 上昇ステップ
10 Forging
Claims (2)
前記メインモータ11により回転させられて回転エネルギーを蓄積可能なフライホイール12と、
前記フライホイール12により回転させられるクランク軸13と、
前記フライホイール12からクランク軸13への回転動力を伝達状態または遮断状態に切り替え可能なクラッチ14と、
前記クランク軸13の回転を減速または停止させるブレーキ15と、
前記クランク軸13の回転動に連動して上側の待機位置と下側のプレス位置との間で往復昇降動する、下面に鍛造プレスのための金型を取り付け可能なスライド16と、
前記スライド16の下方に対向して配置され、その上面に鍛造プレスのための金型を取り付け可能なボルスタ18と、を備える鍛造プレス機を用い、
前記スライド16が待機位置にあり、かつ前記クラッチ14を切って前記フライホイール12から前記クランク軸13への回転動力を遮断した状態で、駆動する前記メインモータ11により前記フライホイール12を予め設定された回転数になるまで回転させる蓄積ステップS1と、
前記予め設定された回転数となったフライホイール12の回転を前記クラッチ14を入れることで前記クランク軸13に伝達し前記スライド16をプレス位置まで下降させる下降ステップS2と、
前記スライド16がワークのプレス時に要するエネルギーの放出による減速を許容しながらプレス作業をおこなう加圧ステップS3と、
前記メインモータ11を空転させながら、前記フライホイール12に残存する回転エネルギーにより前記スライド16を待機位置まで上昇させるとともに、前記クラッチ14を切って前記フライホイール12から前記クランク軸13への回転動力を遮断し、前記ブレーキ15により前記クランク軸13を停止させる上昇ステップS 4 と、を含む鍛造プレス方法。 A main motor 11 capable of switching between a driving state and an idling stop state;
A flywheel 12 rotated by the main motor 11 and capable of storing rotational energy;
A crankshaft 13 rotated by the flywheel 12,
A clutch 14 capable of switching the rotational power from the flywheel 12 to the crankshaft 13 between a transmission state and a cutoff state;
A brake 15 for decelerating or stopping the rotation of the crankshaft 13;
A slide 16 that can reciprocate up and down between the upper standby position and the lower press position in conjunction with the rotational movement of the crankshaft 13, and can attach a die for forging press to the lower surface;
Using a forging press machine provided with a bolster 18 disposed on the upper surface of the slide 16 and facing a lower surface of the slide 16 to which a die for forging press can be attached.
The flywheel 12 is preset by the main motor 11 to be driven in a state where the slide 16 is in the standby position and the clutch 14 is disengaged to cut off the rotational power from the flywheel 12 to the crankshaft 13. a storage step S 1 rotating until a becomes the rotational speed,
And the descending step S 2 lowering the slide 16 is transmitted to the crankshaft 13 to rotate by putting the clutch 14 of the flywheel 12 which was the number of rotation of the preset to the pressing position,
A pressurizing step S 3 the slide 16 performs a pressing operation while permitting reduction due to the release of the energy required when the workpiece pressing,
While the main motor 11 is idling, the slide 16 is raised to the standby position by the rotational energy remaining in the flywheel 12, and the clutch 14 is disengaged to generate rotational power from the flywheel 12 to the crankshaft 13. blocked, forging press method comprising, a rise step S 4 to stop the crank shaft 13 by the brake 15.
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JP2013027910A (en) | 2013-02-07 |
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