JP2012196683A - プレス機 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性やプレス精度を高め、しかもコンパクト化を図り得るプレス機を提供する。
【解決手段】プレス機は、フレームに回転可能に支持されるクランク軸１８の偏心軸部１８ｂを回転可能に受け入れるコネクション部材３２と、クランク軸１８と平行に配置される第１の枢軸３４を介してコネクション部材３２に連結されまた第１の枢軸３４に平行な第２の枢軸３８を介してフレームに支持された揺動アームと、上下方向へ移動可能に案内され、金型が保持されるスライド２２と、コネクション部材３２に形成され第１の枢軸３４と直角に横方向へ伸長する案内溝４４と、該案内溝４４内で横方向と直角方向への上下動を拘束され、案内溝４４の伸長方向へ摺動可能の摺動子４２とを含み、スライド２２は、第１の枢軸３４と平行に配置される第３の枢軸４６を介して摺動子４２に連結されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、クランク軸の回転運動をスライドの上下運動に変換する運動変換機構を有するプレス機に関し、特に、スライドに作用する横方向分力の削減を図り、コンパクト化を図り得るプレス機に関する。

プレス機では、金型が取り付けられるスライドは、一般的に、クランク軸の回転運動を運動変換機構により上下運動に変換される。この運動変換機構の一つに、クランク軸とほぼ直角にほぼ水平方向に配置された揺動リンクを用いたプレス機がある（例えば、特許文献１参照。）。

この従来のプレス機を示す図４を参照するに、その揺動リンク１は、フレーム２に支持されかつクランク軸３と平行に配置された揺動支点軸４の回りに揺動可能である。揺動リンク１には、その長手方向に伸びる案内溝５が形成されている。案内溝５には、該案内溝に沿ってスライダ６が摺動可能に受け入れられている。このスライダ６は、クランク軸３のクランクピン３ａを受け入れる。また揺動リンク１の下部は、連結リンク７を介してスライド８に連結されている。

従って、駆動装置９の作動によってクランク軸３が回転すると、そのクランクピン３ａを受け入れるスライダ６は案内溝５に沿った摺動を伴い、揺動リンク１が揺動する。この揺動リンク１の揺動は、金型（図示せず）が取り付けられるスライド８を連結リンク７を介して上下運動させる。前記したクランクピン３ａの偏心運動を揺動リンク１に伝えるスライダ６は、クランク軸３の回転に伴って、案内溝５内をその伸長方向である横方向に摺動することから、クランクピン３ａの偏心運動に伴う横方向運動分力が強く連結リンク７及びスライド８に作用することを防止することができる。その結果、耐久性やプレス精度が高められる。

特開平１１−２２６７８８号公報

しかしながら、従来の前記プレス機では、揺動アーム１がフレーム２内を横切ってクランク軸３と直角に配置されていることから、フレーム２、延いてはプレス機の大型化を招くという欠点があった。

したがって、本発明の目的は、耐久性やプレス精度を高め、しかもコンパクト化を図り得るプレス機を提供することにある。

本発明に係るプレス機は、フレームに回転可能に支持されるクランク軸の偏心軸部を回転可能に受け入れるコネクション部材と、前記クランク軸と平行に配置される第１の枢軸を介して前記コネクション部材に連結されまた前記第１の枢軸に平行な第２の枢軸を介して前記フレームに支持された揺動アームと、上下方向へ移動可能に案内され、金型が保持されるスライドと、前記コネクション部材に形成され前記第１の枢軸と直角に横方向へ伸長する案内溝と、該案内溝内で前記横方向と直角方向への上下動を拘束され、前記案内溝の伸長方向へ摺動可能の摺動子とを含み、前記スライドは、前記第１の枢軸と平行に配置される第３の枢軸を介して前記摺動子に連結されていることを特徴とする。

本発明に係る前記プレス機では、前記クランク軸の前記偏心軸部を回転可能に受け入れる前記コネクション部材は、前記クランク軸の回転に伴い揺動運動するように、前記コネクション部材に前記第１の枢軸を介して連結されまた前記第２の枢軸を介して前記フレームに支持された前記揺動アームにより、その運動を拘束されており、このコネクション部材に設けられた前記案内溝内に受け入れられた前記摺動子を介して前記スライドが連結されている。

そのため、前記クランク軸の回転に伴う前記摺動子の前記案内溝に沿った運動により、前記クランク軸の回転に伴う横方向分力が前記スライドに作用することを防止することができ、該スライドに作用する横方向分力による耐久性の低下及びプレス精度の低下を防止することができる。また、前記コネクション部材及び前記揺動アームは、前記第１の枢軸を介して連結されており、この両部材を従来の前記揺動アーム（１）のように、フレーム内を横切って剛的に一直線上に配置する必要はなく、フレームのコンパクト化、延いてはプレス機のコンパクト化が可能となる。

前記案内溝は、直線に沿って横方向に伸長するように形成することができる。これに代えて、前記案内溝は、上方に開放する弧状曲線に沿って横方向に伸長するように形成することができる。この弧状曲線を前記コネクション部材の揺動に伴う該コネクション部材上の仮想の前記第３のピン位置が描く弧状軌跡に沿って形成することにより、前記スライドの上下運動ストロークを僅かに小さくするが、直線に沿った案内溝に比較して前記スライドに作用する横方向分力をさらに小さくすることができる。

前記クランク軸の主軸部及び偏心軸部の中心軸線を結ぶ仮想直線が前記第３の枢軸の中心軸線を通るとき、前記摺動子は前記案内溝ほぼ中央位置に位置するように設定することが望ましい。これにより、前記コネクション部材における前記案内溝が形成された部分の機械的強度低下を招く不要な長さの前記案内溝の形成を防止し、前記コネクション部材の前記結合部の機械的強度の低下を防止することができる。

前記第２の枢軸は、前記第１の枢軸及び前記主軸部の中心を結ぶ仮想線よりも外れた位置に配置され、これにより前記コネクション部材に適正な揺動を生じさせることができる。

前記クランク軸の前記主軸部及び偏心軸部の中心軸線を結ぶ仮想直線が前記第３の枢軸の中心軸線を通るとき、前記第１の枢軸の中心軸線、前記偏心軸部の中心軸線及び前記第３の枢軸の中心軸線を結ぶ仮想直線は、前記第１の枢軸の中心軸線及び前記偏心軸部の中心軸線を結ぶ辺と該偏心軸部の中心軸線及び前記第３の枢軸の中心軸線を結ぶ辺とで直角が形成される直角三角形を描くように、第１及び第３の各枢軸を配置することができる。

さらに、前記プレス機は、前記第２の枢軸を前記フレームに調整可能に位置決めるための位置決め機構を含むことができる。

前記位置決め機構には、一端に雄ねじ部が設けられ前記フレームに線方向へ変位可能に支持される軸部材であって前記第２の枢軸を支持する軸部材と、前記雄ねじ部に螺合され、前記フレームに回転可能に支持された雌ねじ部材と、前記軸部材を軸線方向に変位すべく前記雌ねじ部材を回転する駆動装置とを含む位置決め機構を採用することができる。

前記駆動装置として、前記雌ねじ部材に形成された外歯に噛合するウォームと、該ウオームを回転させるための駆動源とを備える駆動装置を用いることができる。

本発明によれば、前記したように、前記クランク軸の回転に伴う前記摺動子の前記案内溝に沿った運動により、前記クランク軸の回転に伴う横方向分力が前記スライドに作用することを防止することができるので、耐久性の低下及びプレス精度の低下を防止することができる。また、前記コネクション部材及び前記揺動アームの両部材を前記フレーム内を横切って剛的に一直線上に配置する必要はないので、これらを覆うフレームのコンパクト化、延いてはプレス機のコンパクト化が可能となる。

本発明に係るプレス機の一部を破断して示す正面図であり、 図１に示すプレス機の主要部を断面で示す側面図であり、（ａ）は下死点位置が最下方に調整された図であり、（ｂ）は下死点位置をＳ分上方に調整した図であり、 図２（ａ）のIII-III線に沿って得られた断面図であり、 従来のプレス機の一部を破断して示す側面図である。

本発明に係るプレス機１０は、図１に示されているように、フレーム１２を含む。フレーム１２は、図示しないプレス型の下型が配置される下部フレーム１２ａと、柱部１２ｂを介して下部フレーム１２ａに間隔をおいて支持された上部フレーム１２ｃとを備える。上部フレーム１２ｃは、図示の例では、全体に矩形の筐体からなるクラウン部であり、このクラウン部１２ｃの上部には、図２（ａ）、図２（ｂ）及び図３に示されているように、位置決め機構１４のためのハウジング１６が設けられている。

再び図１を参照するに、クラウン部１２ｃには、クランク軸１８が水平方向に配置されている。クランク軸１８は、一対の主軸部１８ａと、両主軸部１８ａ間に設けられた偏心軸部１８ｂとを有する。クランク軸１８は、軸受け２０により、各主軸部１８ａで、該主軸部の軸線の回りすなわちクランク軸１８の軸線の回りに回転可能に、上部フレーム１２ｃに支持されている。

前記金型の上型が組み付けられるスライド２２は、上部フレーム１２ｃの下端部を上下方向に貫通する連結ロッド２４の下端に一体的に取り付けられている。連結ロッド２４は、上部フレーム１２ｃの軸受け２６により、該連結ロッドの軸線方向に沿った上下方向への往復運動を案内される。

クランク軸１８の一端に位置する一方の主軸部１８ａには、図１に示すように、電動機のような主電動モータＭ１の駆動力を受けるフライホイール２８が設けられている。クランク軸１８は、フライホイール２８を経て受ける回転駆動力により、安定した速度で回転する。フライホイール２８には、図示しないが、従来よく知られたクラッチ及びブレーキが組み込まれている。クランク軸１８の回転運動は、運動変換機構であるリンク機構３０により、上下方向への運動に変換されてスライド２２に伝達される。

リンク機構３０は、図２（ａ）、（ｂ）に明確に示されているように、クランク軸１８の偏心軸部１８ｂに回転可能に結合されたコネクション部材３２と、主軸部１８ａに平行な第１の枢軸３４を介してコネクション部材３２に連結された揺動部材３６とを含む。図示の例では、図３に示すように、互いに平行な一対の揺動部材３６が用いられており、該一対の揺動部材が、後述するように、主軸部１８ａに平行な第２の枢軸３８を介して、位置決め機構１４の駆動装置４０を介して上部フレーム１２ｃに支持されている。

コネクション部材３２は、図２（ａ）、（ｂ）に明確に示されているように、下部に摺動子４２を摺動可能に受け入れる案内溝４４が形成された全体に矩形の本体部３２ａと、該本体部の一側に張り出すアーム部３２ｂとを備え、本体部３２ａの上部に形成された円形開口３２ｃに偏心軸部１８ｂを回転可能に受け入れている。

コネクション部材３２の本体部３２ａの下部には、図１に示す例では、下方に向けて分岐する二股部が形成されており、該二股部のそれぞれに、一対の案内溝４４が互いに対応して形成されている。一対の案内溝４４は、図示の例では、その図２に示されるように、主軸部１８ａの中心軸線Ｏ１及び偏心軸部１８ｂの中心軸線Ｏ２を結ぶ仮想直線L１が垂直に保持されるとき、この仮想直線L1と直角に伸びる直線に沿って横方向へ形成されている。

各案内溝４４に、それぞれ摺動子４２が案内溝４４の伸長方向へ摺動可能に、またこの摺動方向と直角な方向への移動が拘束されるように、配置されている。この一対の摺動子４２間に連結ロッド２４の上部が挿入され、連結ロッド２４の該上部は、その両側で、主軸部１８ａに平行な第３の枢軸４６を介して一対の摺動子４２に支持されている。

また、コネクション部材３２のアーム部３２ｂの先端部に第１の枢軸３４を介して揺動部材３６の下部が枢着されている。図２に示すように、前記仮想直線L１が第３の枢軸４６の中心軸線Ｏ３を通るとき、前記中心軸線Ｏ２及び第１の枢軸３４の中心軸線Ｏ４を通る仮想直線L２は直角をなし、中心軸線Ｏ２、Ｏ３及びＯ４を結ぶ仮想直線は直角三角形を描くように、各中心軸線Ｏ２、Ｏ３及びＯ４が配置されている。

揺動部材３６の上端部を上部フレーム１２ｃに支持する第２の枢軸３８は、中心軸線Ｏ２及びＯ４を結ぶ仮想直線L２から一側へ外れた位置に配置されている。図２（ａ）に示す例では第２の枢軸３８は、仮想直線L２の上方で、位置決め機構１４を介して揺動部材３６を上部フレーム１２ｃに揺動可能に支持する。

すなわち、位置決め機構１４は、図示の例では、その図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、一端に雄ねじ溝４８ａを有し、ハウジング１６からクラウン部１２ｃ内に他端が突出可能に配置された軸部材４８と、該軸部材の雄ねじ溝４８ａに螺合するウオームホイール５０と、ウオーム５２とを備える。

ハウジング１６には、軸部材４８を突出可能に受け入れるクラウン部１２ｃの開口５４に整合して形成された案内穴５６が形成されている。軸部材４８は、該軸部材の軸線方向へ移動可能に、雄ねじ溝４８ａが設けられた雄ねじ部（４８ａ）が案内穴５６に受け入れらており、その突出端に第２の枢軸３８を介して揺動部材３６の上端部が支持されている。

ハウジング１６には、案内穴５６に関連して拡径部５６ａが形成されている。この拡径部５６ａに、ウオームホイール５０が回転可能に保持されている。ウオームホイール５０は、軸部材４８の雄ねじ部４８ａに螺合する内ねじ溝５０ａを有し、また外歯５０ｂを有する。ウオームホイール５０は、拡径部５６ａの肩によって軸部材４８の軸線方向への移動を阻止されている。このウオームホイール５０の外歯５０ｂには、ハウジング１６内で回転可能に支承されたウオーム５２が噛合する。

ウオーム５２は、例えば調整用サーボ電動モータ（図示せず）のような駆動源により、回転可能である。したがって、前記サーボ電動モータを作動させることにより、ウオーム５２を回転させ、該ウオームに噛合するウオームホイール５０を定位置で回転することにより、該ウオームホイール５０に螺合する軸部材４８を該軸部材の軸線方向に変位させることができる。したがって、雌ねじ部材であるウオームホイール５０の外歯５０ｂに噛合するウオーム５２と、該ウオームを回転させるための駆動源である前記サーボ電動モータは、位置決め機構１４の駆動装置４０を構成する。

前記主電動モータＭ１の駆動により、クランク軸１８がその主軸部１８ａの回わりに駆動回転されると、偏心軸部１８ｂは主軸部１８ａの回りに偏心運動する。この偏心軸部１８ｂの偏心運動に伴い、第２の枢軸３８を揺動中心とする一対の揺動部材３６の揺動を伴ってコネクション部材３２が偏心軸部１８ｂの回りに偏心運動する。この偏心運動によって、図２（ａ）に示すように、主軸部１８ａの中心軸線Ｏ１及び偏心軸部１８ｂの中心軸線Ｏ２及び第３の枢軸４６の中心軸線Ｏ３が垂直な仮想直線L１上に位置し、かつ中心軸線Ｏ１が中心軸線Ｏ２上に位置する姿勢での下死点位置と、前記仮想直線L１上で中心軸線Ｏ１が中心軸線Ｏ２下に位置する上死点位置（図示せず）との間でスライド２２が上下運動する。

図２（ａ）は、ウオーム５２の回転操作によって、軸部材４８が案内穴５６の最も奥にある後退位置に在る状態を示す。図２（ａ）では、第１の枢軸３４の中心軸線Ｏ４及び第２の枢軸３８の中心軸線Ｏ５を通る仮想直線L３は、中心軸線Ｏ１、Ｏ２及びＯを通る仮想直線L１に平行する。また、図２（ｂ）は、ウオーム５２の逆回転操作によって、案内穴５６から最も突出した突出位置に在る状態を示す。図２（ｂ）では、中心軸線Ｏ４及びＯ５を通る仮想直線L３は、中心軸線Ｏ１、Ｏ２及びＯを通る仮想直線L１との平行関係が崩れる。

図２（ａ）に示す軸部材４８の前記後退位置では、スライド２２は、前記した下死点位置にある。スライド２２が例えばこの下死点位置にある状態で、前記駆動装置の前記サーボ電動モータを駆動することにより、ウオーム５２を回転操作し、これにより第２の枢軸３８の高さ位置を下方に移動させると、図２（ｂ）に示すように、揺動部材３６が第２の枢軸３８の回りに僅かに反時計方向に揺動し、該揺動部材３６の揺動に伴い偏心軸部１８ｂの回りに僅かに反時計方向に揺動する。その結果、スライド２２の下死点位置が図２（ａ）に示す位置からＳ分降下する。

このことから明らかなように、スライド２２が下死点位置にあるか否かにかかわらず、位置決め機構１４の前記駆動装置を動作させることにより、スライド２２の下死点位置を調整することができる。

位置決め機構１４の軸部材４８は、上下方向に位置するように、アーム部３２ｂの上方に配置されているが、これに代えて、軸部材４８をアーム部３２ｂの下方に配置することができる。また、アーム部３２ｂの上方又は下方で軸部材４８を傾斜して配置することができ、またハウジング１６を上部フレーム１２ｃの図示の頂部に代えて図２（ａ）に仮想線で示すように、上部フレーム１２ｃの側部に設けることができる。

本発明に係るプレス機１０では、前記したように、クランク軸１８の回転に伴なうコネクション部材３２の揺動により、スライド２２が上死点と下死点との間で揺動する。このコネクション部材３２の揺動に伴い、スライド２２を摺動子４２に連結する第３の枢軸４６には、横方向分力が作用するが、この横方向分力の一部は、摺動子４２が案内溝４４に沿って移動可能に受け入れられていることから、摺動子４２の案内溝４４に沿った摺動によって吸収される。

したがって、この横方向分力が前記金型を支持するスライド２２に不要な姿勢変化や捩れを与えることを防止することができるので、この横方向分力による耐久性の低下及びプレス精度の低下を防止し、プレス機１０の耐久性の向上及びプレス精度の向上を図ることができる。

また、揺動部材３６及びコネクション部材３２は、従来の前記揺動部材１のようなに、単一部材としてフレーム１２内を横切ることがないので、揺動部材３６及びコネクション部材３２を角度的に、コンパクトに上部フレーム１２ｃ内に収容できる。したがって、フレーム１２の大型化を招くことなく、プレス機１０の大型化を招くことはない。

前記したところでは、図２（ａ）に示すように、直線L１が第３の枢軸４６の中心軸線Ｏ３を通るとき、摺動子４２が案内溝４４の中央部に位置するように構成された。これに代えて、直線L１が第３の枢軸４６の中心軸線Ｏ３を通るとき、摺動子４２が案内溝４４の中央部から該案内溝の一端に偏った位置にあるように案内溝４４を形成することができる。しかし、案内溝の不要な伸長を防止し、それによるコネクション部材３２と摺動子４２との結合部の不要な機械的強度の低下を防止する上で、図２（ａ）に示すように、直線L１が第３の枢軸４６の中心軸線Ｏ３を通るとき、摺動子４２が案内溝４４の中央部に位置するように構成することが好ましい。

また、前記したところでは、案内溝４４を直線の案内溝とした例を示したが、これに代えて、図２（ａ）又は（ｂ）で見て、前記案内溝を上方に開放する弧状曲線に沿って横方向に伸長するように形成することができる。この弧状曲線を前記コネクション部材３２の揺動に伴う該コネクション部材上の仮想の前記第３のピン位置Ｏ３が描く弧状軌跡に沿って形成することにより、前記スライド２２の上下運動ストロークが僅かに小さくなるが、直線に沿った案内溝４４に比較して第３の枢軸４６に作用する、すなわち前記スライド２２に作用する横方向分力を実質的に無くすことができる。

さらに、前記した例では、位置決め機構１４を設けた例を示したが、下死点位置の調整を不要とすべく、位置決め機構１４を不要とすることができる。この場合、揺動部材３６の第２の枢軸３８は、固定的に上部フレーム１２ｃに支持される。

本発明は、上記実施例に限定されず、特許請求の範囲内で、例えば各枢軸の配置を種々に変更することができる。

１０ プレス機
１２ フレーム
１４ 位置決め機構
１８ クランク軸
１８ａ 主軸部
１８ｂ 偏心軸部
２２ スライド
３２ コネクション部材
３４ 第１の枢軸
３６ 揺動部材
３８ 第２の枢軸
４０ 駆動装置
４２ 摺動子
４４ 案内溝
４６ 第３の枢軸
４８ 軸部材
５０ ウオームホイール（雌ねじ部材）
５０ｂ 外歯
５２ ウオーム（雄ねじ部材）

Claims (9)

1. フレームと、該フレームに回転可能に支持される主軸部及び該主軸部に偏心する偏心軸部を有するクランク軸と、前記偏心軸部を回転可能に受け入れるコネクション部材と、前記クランク軸と平行に配置される第１の枢軸を介して前記コネクション部材に連結されまた前記第１の枢軸に平行な第２の枢軸を介して前記フレームに支持された揺動アームと、上下方向へ移動可能に案内され、金型が保持されるスライドと、前記コネクション部材に形成され前記第１の枢軸と直角に横方向へ伸長する案内溝と、該案内溝内で前記横方向と直角方向への上下動を拘束され、前記案内溝の伸長方向へ摺動可能の摺動子とを含み、前記スライドは、前記第１の枢軸と平行に配置される第３の枢軸を介して前記摺動子に連結されている、プレス機。
2. 前記案内溝は、直線に沿って横方向に伸長する、請求項１に記載のプレス機。
3. 前記案内溝は、上方に開放する弧状曲線に沿って横方向に伸長する、請求項１に記載のプレス機。
4. 前記クランク軸の前記主軸部及び偏心軸部の中心軸線を結ぶ仮想直線が前記第３の枢軸の中心軸線を通るとき、前記摺動子は前記案内溝ほぼ中央位置に位置する、請求項１に記載のプレス機。
5. 前記第２の枢軸は、前記第１の枢軸及び前記主軸部の中心を結ぶ仮想線よりよりも外れた位置に配置されている、請求項１に記載のプレス機。
6. 前記クランク軸の前記主軸部及び偏心軸部の中心軸線を結ぶ仮想直線が前記第３の枢軸の中心軸線を通るとき、前記第１の枢軸の中心軸線、前記偏心軸部の中心軸線及び前記第３の枢軸の中心軸線を結ぶ仮想直線は、前記第１の枢軸の中心軸線及び前記偏心軸部の中心軸線を結ぶ辺と該偏心軸部の中心軸線及び前記第３の枢軸の中心軸線を結ぶ辺とで直角が形成される直角三角形を描く、請求項１に記載のプレス機。
7. さらに、前記第２の枢軸を前記フレームに調整可能に位置決めるための位置決め機構を含む、請求項１に記載のプレス機。
8. 前記位置決め機構は、一端に雄ねじ部が設けられ前記フレームに線方向へ変位可能に支持される軸部材であって前記第２の枢軸を支持する軸部材と、前記雄ねじ部に螺合され、前記フレームに回転可能に支持された雌ねじ部材と、前記軸部材を軸線方向に変位すべく前記雌ねじ部材を回転する駆動装置とを含む、請求項５に記載のプレス機。
9. 前記駆動装置は、前記雌ねじ部材に形成された外歯に噛合するウォームと、該ウオームを回転させるための駆動源とを備える、請求項８に記載のプレス機。

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