JPH01122700A - 偏心量可変装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、偏心量可変装置に関し、更に詳しくは、例
えば相対向した一対の金型の昇降および揺動を行なうコ
イニング装置に使用されるクランク軸において、該クラ
ンク軸の主回転軸に対する偏心量を所要の範囲で任意に
変化させて、昇降ストロークおよび揺動量を連続的に変
化させるのに好適に使用される偏心量可変装置に関する
ものである。

従来技術 貨幣やメダル等を製造するコイニング加工は、浮き彫り
模様を付した一対の金型（ダイス）により金属材質の被
加工物を両側から挟んで加圧し、被加工物の両面に前記
模様と対応する模様を浮き彫りさせるものであって、塑
性加工の一種である。

そして、前述の金型を加圧する手段として、クランク機
構により静的な機械的押圧力を与えるクランクプレスが
一般に知られている。

例えば、第９図は、従来実施されているコイニング用ク
ランクプレスの概略構成を示すものであって、所要の塑
性加工が施される被加工物８０をＪｉ！！置した下金型
８１と、上金型８２とが垂直方向に対向配置されている
。そして装置基台８３に垂設したボア８３ａの上方に、
前記上金型８２が摺動昇降自在に挿設され、この上金型
８２の頂部に揺動枠８４が揺動自在に枢支されている。

揺動枠８４の自由端は、前記ボア８３ａの上方の固定部
位に枢軸８５により枢支した連結棹８６に、ピン８７を
介して枢着されている。また、回転軸８８に固定したク
ランク８９の先端に設けた偏心ピン９０（回転中心Ｃに
対し、距離ｅだけ偏位している）に枢支した駆動枠９１
が、前記揺動枠８４と連結棹８６とを連着している前記
ピン８７に共通的に枢着されている。

また前記ボア８３ａの下方に、下金型８１を備えたスラ
イダ９２が昇降自在に挿設され、このスライダ９２はト
グルリンク機構９３と梃子クランク機構９４とからなる
下型運動機構により、垂直な昇降運動が与えられる。

従って、前記回転軸８８を回転させれば、クランク８９
と駆動枠９１とのクランク作用下に、前記揺動枠８４が
揺動角度Ｏで揺動して、上金型８２が前記ボア８３ａ中
で昇降動する。また、下金型８１も同期的に昇降動し、
これにより被加工物８０に所要の塑性加工が施される。

発明が解決しようとする問題点 前述したコイニング加工装置では、被加工物となる金属
素材のばらつき、温度状態その他加工装置が作動する際
の構造上の撓み等の諸原因により、正確な加工を行なう
のは一般に困難であるが、偽造貨幣の流通を阻止し、ま
た被加工製品の付加価値を高める上で、精度の優れた塑
性加工の実現に対しては大きな需要が存在する。そこで
、この要請に鑑み開発が進められた結果、一対の金型を
相対的に接近離隔運動させると共に、前記両金型の少な
くとも一方を前記接近運動中に揺動させ、その揺動運動
中に当該揺動振幅を変化させることにより、被加工物に
更に良好な塑性流動が得られることが本件出願人によっ
て知見され、これにつき特願昭６２−２２８９６２号と
して特許出願を行なった。

この新規技術では、揺動運動中に当該揺動振幅を変化さ
せることを要旨とする。しかるに前述したコイニング加
工装置のクランク機構では、回転軸８８の中心Ｃと偏心
ピン９０との偏心距離ｅは固定的に定まっており、従っ
て前記揺動枠８４の揺動振幅および上金型８２の昇降ス
トロークは一定となさざるを得ず、装置の運転中に揺動
振幅等を連続的に変化させることはできなかった。この
ため、揺動振幅や昇降ストロークを変化させるには、そ
の都度装置の運転を停止させて、前記クランク８９に対
する偏心ピン９０の取付位置を調節する煩雑な作業を要
していた。

発明の目的 この発明は、先に述べたコイニング加工装置の如き従来
公知に係る塑性加工装置に内在している欠点に鑑み、こ
れを解決するべく提案されたちのであって、主回転軸と
クランク軸との相対位置を変化させることによって、両
者間の偏心量を連続的に一定の範囲で任意に変化させる
ことのできる手段を提供することを目的とする。

ｒＪＪ題点を解決するための手段 前記問題点を克服し、所期の目的を達成するため本発明
に係る偏心量可変装置は、外部に設けた所要の回転源に
より回転される主回転軸と、その回転軸の回転数を検出
するための回転数検出手段と、前記主回転軸に回転自在
に挿通軸支され、その中心を主回転軸の中心に対し所定
量偏心させてなる従回転軸と、前記従回転軸の自由端に
形成され、その中心を従回転軸の中心に対し所定量偏心
させてなるクランク軸と、前記従回転軸に接続され、そ
の従回転軸を主回転軸に対し独立的に回転させて、前記
主回転軸の中心とクランク軸の中心との相対距離を変化
させる駆動手段と、前記回転数検出手段により検出され
た主回転軸の回転数に応じて、前記駆動手段の回転を任
意に制御する制御手段とから構成したことを特徴とする
特実施例 次に、本発明に係る偏心量可変装置につき、好適な実施
例を挙げて、添付図面を参照しながら以下説明する。第
１図は本発明の好適な実施例に係る偏心量可変装置の縦
断面図、第２図は第１図に示す装置を一部切欠いて示す
概略斜視図、第３図（ａ）〜（ｃ）は第１図のｍ　−ｍ
線方向からみた主回転軸、従回転軸およびクランク軸の
各中心の偏位関係を経時的に示す概略説明図である。

図において符号１０で示す主回転軸は、例えば前述した
コイニング加工装置の基台１１に取付けたハウジング３
０に水平に収納され、所定距離離間させて対向配置した
調心軸受３２，３４に回転自在に枢支されている。右方
に位置する調心軸受３４は、オイルシール３８を介して
押え蓋３６による防塵密閉がなされている。このハウジ
ング３０から延出する前記主回転軸１０の右側端部には
、外周にＶベルト巻掛は用のＶ溝を形成したはずみ車４
７が挿通され、ワッシャ４９およびナツト５０により脱
落不能に固定されている。このはずみ車４７には、電気
モータにより回転するＶプーリ（何れも図示せず）に接
続するＶベルト５２が巻掛けられて、該モータにより所
要の回転が前記主回転軸１０に与えられるようになって
いる。

前記主回転軸１０には、その中心線Ｏに対して距離ｅだ
け中心線を偏位させた段付挿通孔１３が穿設され、この
段付挿通孔］３に従回転軸１２が回転自在に挿通支持さ
れるようになっている。すなわち、段付挿通孔Ｊ３は、
同軸的に形成した大径の挿通孔１３ａと小径の挿通孔１
３ｂとからなり、この大径挿通孔１３　ａの両端部間に
対向的に配設した軸受４４，４６に、後述の如く主回転
軸１０とは独立して回転する従回転軸１２が回転自在に
枢支されている。この場合、段付挿通孔１３が主回転軸
１０の中心線Ｏに対し距離ｅだけ中心線が偏位している
結果として、従回転軸１２の中心線Ｏ，は、主回転軸］
−〇の中心線０に対し寸法ｅだけ軸心距離が偏位してい
る。

なお、小径挿通孔１３ｂには、小径シャフト４０が前記
従回転軸１２と同軸的に挿通され、前−７＝ 記軸受４６および主回転軸１０の右端部に取付けた軸受
４８に回転自在に枢支されている。この小径シャフト４
０の左端部は、前記従回転軸１２の右端部に嵌挿され、
ピン４２により固定されて両者一体的に回転可能となっ
ている。

前記主回転軸１０の左側端部は、半径方向に拡大するフ
ランジ１０ａが成形され、このフランジ１０ａに前記大
径挿通孔１３ａが開口している。

前記従回転軸１２のフランジ開口部から左側に延出する
部位には、従回転軸１２の中心線０．を中心とする大径
の平歯車１６が一体的に形成され、更に該平歯車１６の
軸線方向左側にクランク軸１４が一体形成されている。

このクランク軸１−４の中心線ｏ２は、従回転軸１２の
中心線Ｏ□に対して寸法ｅだけ偏位するよう予め設定さ
れている。なお、このクランク軸１４には、軸受１５を
介してクランクアーム１７の一端部が回転自在に枢支さ
れ、このアーム１７は、前述したコイニング加工装置の
如きクランク作動を伴う所要の塑性加工装置に接続され
ている。

第１図に示す如く、ハウジング３０の左側に延出する主
回転軸１０の外周にスリーブ２４が外挿され、外周にタ
イミング歯を形成した大径プーリ２６が、前記スリーブ
２４に回転自在に枢支されている。また、この大径プー
リ２６には、前記スリーブ２４の外周に位置する大径平
歯車２８が軸方向に一体形成され、後述するサーボモー
タ７２からの回転を、複数の歯車列を介して従回転軸１
２に伝達し得るようになっている。

主回転軸１０における前記フランジ１０ａの偏位位置に
一対の軸受２２，２２が配設され、この軸受２２，２２
に、前記主回転軸１０と平行に位置する回転軸１９が回
転自在に枢支されている。この回転軸１９には、その左
端部に前記大径平歯車１６と噛合い可能な小径平歯車１
８が固定されると共に、右端部に前記大径平歯車２８と
噛合い可能な小径平歯車２０が固定されている。

また、前記ハウジング３０の下方にモータベース６８が
固定され、このモータベース６８に取付板７０を介して
、ロータリーエンコーダ９６を有するサーボモータ７２
が取付けられている。サーボモータ７２の回転軸７４に
は、外周にタイミング歯を形成した小径プーリ７６が固
着され、この小径プーリ７６と前記大径プーリ２６との
間にタイミングベルト７８が巻掛けられている。従って
、このサーボモータ７２を駆動すれば、前記プーリ２６
．７６およびベルト７８を介して、前述した一連の歯車
列の噛合回転を経て前記従回転軸１２を主回転＄１０と
は独立して回転させるに至る。

なおこの装置には、主回転軸１０の回転数を検出して、
前記サーボモータ７２をその検出信号を基準として回転
制御するためのロータリーエンコーダ６４が配設されて
いる。例えば、第１図および第２図に示す如く、前記は
ずみ車４７の右端面に、平衡板５６がボルト５３および
カラー５４を介して直径方向に配設され、この平衡板５
６の中心にセンターピン５８が突設されている。また前
記基台１１に接続する取付基板６２にロータリーエンコ
ーダ６４が固着され、このロータリーエンコーダ６４の
回転軸が、前記センターピン５８にカップリング６６を
介して接続されている。従って、主回転軸１０が回転す
れば、平衝板５６のセンターピン５８およびカップリン
グ６６を介してロータリーエンコーダ６４が回転し、こ
れより得られる回転信号は、第６図の制御ブロック図に
示す中央処理ユニット（ＣＰＵ）９９に送られ、ここで
所要の演算がなされて前記サーボモータ７２の制御に供
される。

更に、第１図において、前記クランクアーム１７のフラ
ンジ部１７ａの左端面には、図示しないフレームに取付
けた近接センサ９８と対向するように遮蔽板１００が固
定されている。この近接センサ９８は、クランクアーム
１７が所定量以上揺動した時に、遮蔽板１００により遮
蔽されてオン・オフを反復し、またクランクアーム１７
の揺動量が所定量以下では、常にオフするように設定さ
れている。

この近接センサ９８からの信号は、中央処理ユニット（
ＣＰＵ）９９に送られ、後述するように、その信号に基
いて両口−タリーエンコーダ６４゜９６の位相をその中
央処理ユニット（ＣＰＵ）９９に接続されたメモリ１０
２の所定のエリアに記憶するようになっている。またそ
のメモリ１０２には、多種類の偏心量の変化モードがプ
ログラムとして記憶されてる。

次に、このように構成した偏心量可変装置の動作につき
説明する。図示しない電気モータを駆動し、■ベルト５
２を介してその動力をはずみ車４７に伝達することによ
り、主回転軸１０に対して一定の回転が与えられる。

次いで、サーボモータ７２を回転させれば、前記プーリ
２６，７６およびベルト７８を介して、大径平歯車２８
が主回転軸１０の外周で回転する。

この大径平歯車２８の回転は、これと噛合う小径平歯車
２０を介して、回転軸１９の他端部に設けた小径平歯車
１８に伝達され、更にこれと噛合う大径平歯車１６を介
して前記従回転軸１２を、主回転軸１０とは独立して回
転させるに至る。この場合に主回転軸１０の回転数は、
前記ロータリーエンコーダ６４により常時検出されてい
るので、その回転数を基準としてサーボモータ７２の回
転速度を制御することにより、主回転軸１０および従回
転軸１２は、一体内に完全に同期した形で回転したり、
相対的な速度差を有した形で回転したりすることが可能
となる。

先に説明した如く、主回転軸１０の中心線Ｏと従回転軸
１２の中心線Ｏ４とは距離ｅだけ偏位しており、また従
回転軸１２の中心線０１と該従回転軸１２に一体形成し
たクランク軸１４の中心線０２とは同じく距離ｅだけ偏
位している。従って、第３図（ａ）に示す如く、主回転
軸１０の中心線０とクランク軸１４の中心線０２とが２
０離れた位置にあるとき、クランク軸１４はこの主回転
軸１０に対し最大の偏心量をもって回転する。

次いでサーボモータ７２の回転を制御し、主回転軸１０
と従回転軸１２との相対速度を変化させれば、第３図（
ｂ）に示す如く、従回転軸１２は、第３図（ａ）に示す
位置から偏心角度θだけ回転する。この主回転軸１０と
従回転軸１２との相対速度を更に変化させると、第３図
（ｃ）に示すように、従回転軸１２は、第３図（ｂ）に
示す位置がら１８０°−θの角度だけ回転して、主回転
軸１゜の中心線○とクランク軸１４の中心線０２とが一
致するに至る。このとき、主回転軸１ｏとクランク軸１
４との偏心量は完全に零になる。

すなわち、前記サーボモータ７２を回転させて、従回転
軸１２と主回転軸１０との回転速度を相対的に変化させ
れば１両回転軸１０．１２の偏心角度θが、「零から１
８０°」の範囲で制御されることになる。このため、偏
心角度θの制御によりクランク軸１４の中心線ｏ２は、
従回転軸１２の中心線０１を中心として半径ｅの円弧を
描いて、最初の位置から主回転軸１ｏの中心線０まで移
動する。このとき偏心量は、予め指定された設定値２ｅ
がら最小値Ｏまで変化することになる。

例えば第４図（ａ）は、本発明に係る偏心量可変装置を
、第９図に示すコイニング加工装置に連結した状態を示
す概略図である。この場合に、第４図（ｂ）に示す如く
、主回転軸１ｏの中心線Ｏとクランク軸１４の中心線０
２とが最大の偏心量２ｅになるよう設定し、ロータリー
エンコーダにより検出される主回転＠ｌＯの回転数を前
記サーボモータ７２に依存させて、従回転軸１２の速度
を主回転軸」、０に同期させる。これによりクランク軸
１４は、主回転軸１０の中心線Ｏに対し最大の偏心量２
ｅを保持したまま回転することになり、従って上金型８
２には最大の昇降ストロークが与えられる。

また、主回転軸１０と従回転軸１２との偏心角度θが１
８０°になるよう、サーボモータ７２の回転を制御して
両回転軸１０．１２の回転速度を相対的に変化させれば
、第５図（ｂ）に示すように、クランク軸］４の中心線
０２は主回転軸１０の中心線０まで移動して合致する。

すなわち、偏心量は最小値の零となり、従って第５図（
ａ）に示すように、上金型８２の昇降ストロークは零と
なる。

実施例に係る偏心量可変装置により、偏心量を変化させ
るための機械的な動作は以上の通りである。次に、この
偏心量可変装置をコイニング加工装置に応用した場合に
、偏心量を零にする初期動作の設定モードを、第７図を
参照して段階的に説明する。なお、動作開始時の偏心量
は、全く不明な状態にあるものとする。

■この状態での主回転軸１０の回転数を、前記ロータリ
ーエンコーダ６４によって検出する。またサーボモータ
７２の回転数を、前記ロータリーエンコーダ９６により
検出し、両エンコーダ６４゜９６からの回転信号を、第
６図に示す中央処理ユニット（ＣＰＵ）９９で比較して
、前記クランク軸１４が主回転軸１０の中心線○に対し
て一定の偏心量になるように、主回転軸１０の回転数と
サーボモータ７２の回転数とを同期させる。

■サーボモータ７２の回転数を所定量だけ変化させ、第
８図に示すように、両エンコーダ６４．９６の位相を低
減させる。このとき、クランクアーム１７の揺動量が所
定量以下であれば、前記近接センサ９８はオフ状態を継
続するので、次の段階に進む（肯定）。また、クランク
アーム１７の揺動量が所定量を超過していれば、前記近
接センサ９８はオン・オフ動作を反復するので、再度と
の■の段階を実行させる（否定）。

■サーボモータ７２の回転数を更に所定量変化させて、
両エンコーダ６４．９６の位相を低減させる。

このときも、クランクアーム１７の揺動量を近接センサ
９８により監視し、該センサ９８がオン・オフ動作を反
復すれば１次の段階に進む（否定）。この状態の時点を
、第８図に（１）の点として示す。

またオフ状態を継続すれば、再度■の段階を実行させる
（肯定）。

■第８図に（１）の点として示された位相を、前記メモ
リ１０２に記憶させる。

■この状態から、サーボモータ７２の回転数を先とは逆
方向に変化させて、両エンコーダ６４．９６の位相を増
加させる。これによりクランクアーム１７の揺動量が増
大し、所定量に達すれば近接センサ９８がオン・オフ動
作を反復して、次の段階に進む（否定）。この状態の時
点を、第８図に（２）の点として示す。また、揺動量が
所定量に達していなければ、オフ状態を継続して再度■
の段階を実行させる（肯定）。

■第８図に（２）の点として示された位相を、前記メモ
リ１０２に記憶させる。

■中央処理ユニット（ＣＰＵ）９９において、前述の如
く、第８図に（」、）および（２）の点で示すメモリ１
０２に記憶された位相のデータを読み出し、その中間値
を演算する。すなわち、第８図の（１）から（２）に移
行する領域は、前記近接センサ９８がオフ作動している
期間と一致し、その間に偏心量が零となるモードがある
ものと見込まれる。そこで、（１）に示す位相および（
２）に示す位相を加え、これを２で除することにより、
第８図に（３）の点で示す零偏心量の位相が算出される
ものであるｒ（（１）＋（２））、’２＝（３））。

■この■での演算結果はサーボモータ７２に戻され、該
サーボモータ７２の回転数を変化させることにより、両
エンコーダ６４．９６の位相を低減させる。これにより
偏心量を最終的に零にまで近接させ、一連の制御を終了
する。

以上のようにして、偏心量を零にする初期動作の設定モ
ードが終了すると、中央処理ユニット（ＣＰＵ）９９は
、メモリ］−０２からオペレータにより設定された偏心
量のモードを読み出して一連の加工を実行する。

発明の詳細 な説明した如く、本発明に係る偏心量可変装置によれば
、主回転軸とクランク軸との偏心量を、所定の範囲で最
大量と最小量とに連続的に変化させることができる。従
って、従来一定の振幅または昇降ストロークしか得られ
なかったクランク機構を駆動源とする装置において、任
意に偏心量を連続変化させることにより、その振幅や昇
降ストローク等を運転中に変化させることが可能となる
。

このため、装置の運転中にその都度運転を停止して、ク
ランク機構における連結ピンを交換する等の煩雑な手間
を省くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な実施例に係る偏心量可変装置の
縦断面図、第２図は第１図に示す装置をツ 一部切欠いて示す概略斜視図、第３図（ａ）〜（ｂ）は
第１図の■−■線方向からみた主回転軸、軸回転軸およ
びクランク軸の各中心の偏位関係を経時的に示す概略説
明図、第４図（ａ）および第５図（、）は、実施例に係
る偏心量可変装置をコイニング加工装置に連結した状態
を示す概略図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）に示す装置
において、主回転軸の中心線とクランク軸の中心線とが
最大の偏心量になるよう設定した状態を概略的に示す説
明図、第５図（ｂ）は第５図（ａ）に示す装置において
、主回転軸の中心線とクランク軸の中心線とが最小の偏
心量になるよう設定した状態を概略的に示す説明図、第
６図は本実施例に係る偏心量可変装置を制御する回路の
概略構成を示すブロック図、第７図は実施例に係る偏心
量可変装置において、偏心量を零にするための初期動作
を段階的に説明するフローチャート図、第８図は主回転
軸の回転数を検出するロータリーエンコーダおよびサー
ボモータの回転数を検出するロータリーエンコーダの位
相と、偏心量との関係を示すグラフ図、第９図は従来技
術に係るコイニング加工装置の概略説明図である。 １０・・・主回転軸　　　１２・・・従回転軸１４・・
・クランク軸 １６．１８，２０，２８・・・平歯車 ６４・・・回転数検出手段（ロータリーエンコーダ）７
２・・・サーボモータ（駆動手段） ９６・・・回転数検出手段（ロータリーエンコーダ）９
９・・・制御手段（中央処理ユニット（ＣＰＵ））Ｏ・
・・主回転軸の中心線 Ｏ工・・・従回転軸の中心線 ０２・・・クランク軸の中心線 特許出願人　　　ブラザー工業株式会社ＦＩＧ、９ ８ζ １、事件の表示 昭和６２年特許願第２８１２８８号 ２、発明の名称 偏心量可変装置 ３、補正をする者 事件との間係　　特許出願人 住　所　　名古屋市瑞穂区堀田通９丁目３５番地４、代
理人 昭和６３年　２月２３日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 外部に設けた所要の回転源により回転される主回転軸（
   １０）と、 その回転軸（１０）の回転数を検出するための回転数検
   出手段（６４）と、 前記主回転軸（１０）に回転自在に挿通軸支され、その
   中心（Ｏ＿１）を主回転軸（１０）の中心（Ｏ）に対し
   所定量（ｅ）偏心させてなる従回転軸（１２）と、前記
   従回転軸（１２）の自由端に形成され、その中心（Ｏ＿
   ２）を従回転軸（１２）の中心（Ｏ＿１）に対し所定量
   （ｅ）偏心させてなるクランク軸（１４）と、 前記従回転軸（１２）に接続され、その従回転軸（１２
   ）を主回転軸（１０）に対し独立的に回転させて、前記
   主回転軸（１０）の中心（Ｏ）とクランク軸（１４）の
   中心（Ｏ＿２）との相対距離を変化させる駆動手段（７
   ２）と、前記回転数検出手段（６４）により検出された
   主回転軸（１０）の回転数に応じて、前記駆動手段（７
   ２）の回転を任意に制御する制御手段（９９）と、 から構成したことを特徴とする偏心量可変装置。