JPH04228295A

JPH04228295A - プレス機械

Info

Publication number: JPH04228295A
Application number: JP3111925A
Authority: JP
Inventors: Paul Porucznik; ポール　ポルクジニック; Christopher F Cheers; クリストファー　フランシス　チアーズ; Brian Hill; ブライアン　ヒル
Original assignee: CMB Foodcan PLC
Current assignee: Crown Packaging UK Ltd
Priority date: 1990-05-16
Filing date: 1991-05-16
Publication date: 1992-08-18
Also published as: EP0457466A1; CA2042101C; GB9010918D0; ATE116038T1; CA2042101A1; DE69106040D1; GB2244116B; DE69106040T2; US5201267A; EP0457466B1; GB2244116A

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプレス機械用のバランス
機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】生産性と投資効率を改善するために、他
の機械でも同様であるが、プレス機械の作動速度が、数
年間にわたって着々と増大させられて来た。速度が増大
するにつれて、可動部分の加速度がより大きくなるので
、だんだんと、より大きな起振力が発生するようになる
。このような起振力は作動速度の自乗に比例する。起振
力を減らすために可動部分の質量を減らすことがある程
度はできるが、強度と剛性が低下することにより、生産
される部品の品質が損なわれることになり得る。また、
非常に高速度である場合には、起振力が大きくなること
による余分の荷重に耐えるために、余分の強度と剛性が
要求される。

【０００３】起振力が、工具の設定の正確さを低減させ
、工具の摩耗や、場合によっては疲労による工具の損傷
を起させ、それにより製品品質の低下を招く、というこ
とがあり得る。振動は機械の部品が共振する原因になり
得る。さらに、地面に伝達された振動が、基礎を損傷し
、それにより近傍の機械を狂わせるということもあり得
る。

【０００４】もし、速度をさらに増大させることが達成
されるべきであるならば、起振力を減少させることが極
めて重要である。起振力は動的バランシングによって減
少させられ得るので、そのようなバランシングの従来技
術によるいくつかの取り上げ方をここで説明しておこう
。一般に、振動する部材を有する機械においては、起振
力と起振モーメントが存在することとなる。機械の各サ
イクルの間に起振力では大きさと方向が変化し、起振モ
ーメントでは大きさが変化することになる。起振力は、
水平方向の起振力と垂直方向の起振力に分解され得る。

【０００５】水平方向の起振力は正弦波の起振力のフー
リエ級数として表現され得る。この級数の中には、振動
部材の振動周波数に等しい周波数を有する基本的成分が
存在するはずである。そこではまた、振動の周期の整数
倍に等しい周波数の高周波成分も存在するはずである。同様に、垂直方向の起振力も、正弦波の起振力のフーリ
エ級数として表現され得る。

【０００６】フーリエ級数の基本的成分は１次起振力と
して知られている。このような１次起振力は、普通の場
合、起振力での目立った成分である。第１の高周波成分
は２次起振力として知られている。この２次起振力は、
普通には大きさにおいて１次起振力よりもはるかに小さ
いのではあるが、やはり目立つことがある。より高次の
高周波成分は普通には目立たない。しかし、ある種の機
械は、１次起振力よりも大きい２次（またはより高次の
）起振力を発生する。

【０００７】バランス機構を設計する際には、往々、１
次起振力のつりあいをとることが必須である。ある場合
には、２次起振力または起振モーメントのつりあいがと
られずに残っていても容認される。しかし、ある種の機
械では、１次起振力のつりあいをとることなしに２次（
またはより高次の）起振力のつりあいをとることが有用
であり得る。

【０００８】缶本体を製造するためのプレス機械におけ
る起振力の解析については、アスカリ／デービス両氏に
よる“金属缶本体製造機械における起振力を減らすため
の１つの改造工事の計算機支援による設計”という課題
の論文の中で論じられている。この論文は、機械学会に
よって１９８８年９月２４日ロンドンにおいて開催され
た“高速機械”というタイトルでの会議において発表さ
れた。

【０００９】ここで図１を見るならば、そこでは、滑り
動くように取付けられた往復動部材１０と、クランク軸
１１と、連接棒１２を有する簡単な機械が示されている
。簡単にするために、連接棒１２は軽量であると仮定さ
れている。部材１０の往復運動によって水平方向の起振
力が発生する。往復する部材１０の運動は、単振動から
はある程度逸脱しており、その逸脱は以下の説明から理
解され得る。部材１０がその行程の最右端にあるときに
は、クランク軸１１と連接棒１２は互いに逆の方向に回
転している。それに反し、部材１０がそれの動きの最左
端にあるときには、クランク軸１１と連接棒１２は同じ
方向に回転している。したがって、部材１０の加速度の
大きさは、それが動きの最左端にあるときよりも最右端
にあるときの方が少しく大きいことになる。もし、そう
ではなくて、部材１０が純粋な単振動をしているのであ
れば、加速度の大きさは、動きの両側の端において相等
しいこととなるはずである。２次起振力やより高次の高
調波成分を生じさせているのは、この単振動からの逸脱
なのである。

【００１０】ここで図２を見るならば、そこでは、部材
１０のつりあいをとるためのバランス機構１５が示され
ている。このバランス機構１５は、クランク軸に関して
部材１０とは反対の側において滑って往復運動するよう
に取付けられた部材１６を含んで成っている。部材１６
は、さらにある軽量の連接棒１７によってクランク軸１
１に結合されている。連接棒１７は、連接棒１２からは
軸方向に離れた位置においてクランク軸１１に取付けら
れている。往復する部材１６は、部材１０の動きによっ
て生ずる１次の起振力のほか、２次の起振力およびより
高次の高調波成分のつりあいをとる。しかし、連接棒１
２と１７が相互に軸方向に離れているから、このバラン
ス機構は起振モーメントを発生させる。

【００１１】ここで図３を見るならば、そこでは、部材
１０の動きのつりあいをとるための別のバランス機構２
０が示されている。バランス機構２０は、クランク軸１
１に関して部材１０と同じ側において滑って往復運動す
るように取付けられたつりあいおもり２１を含んで成っ
ている。つりあいおもり２１は、軽量の連接棒２２によ
ってクランク軸１１に結合されており、連接棒１２と２
２は相互に軸方向に離れている。バランス機構２０にお
いては、つりあいおもり２１が部材１０の運動による１
次起振力のつりあいをとる。しかし、部材１０とつりあ
いおもり２１の両者がクランク軸１１に関して同じ側に
ある故に、それらは、互いに同位相にある２次起振力を
発生させる。つまり、バランス機構２０は、２次起振力
を倍増させる。さらに、連接棒１２と２２が軸方向に離
れている故に、バランス機構２０は起振モーメントを発
生させる。もし、部材１０とつりあいおもり２１が互い
に一直線上に揃うように連接棒１２，２２の形を変える
ならば、その結果として起振モーメントは減るであろう
が、連接棒において曲げモーメントが生じることとなる
。

【００１２】ランチェスターバランス機構として知られ
ている方式のバランス機構においては、互いに歯車で係
合している軸上に、２つまたは３つのつりあいおもりが
偏心して取付けられている。ここで、この形式のバラン
ス機構の３つの例を、図４から図６までを用いて説明し
よう。さて図４を見るならば、そこでは、往復運動する
ように取付けられてクランク軸３１から軽量の連接棒３
２を経て駆動されている部材３０を有する１つの機械が
示されている。この機械は、クランク軸３１上に偏心し
て取付けられたつりあいおもり３４と、さらにある軸３
６上に偏心して取付けられたつりあいおもり３５を含ん
で成るバランス機構３３を有している。クランク軸３１
と軸３６は、それらが互いに逆方向に同じ速度をもって
回転するように、歯車３７と３８によって互いに結合さ
れている。つりあいおもり３４と３５は相等しい。つり
あいおもり３４と３５は、部材３０の運動によって生成
される１次起振力のつりあいをとる。しかし、部材３０
によって生成される２次起振力のつりあいはとられず、
つりあいおもり３４と３５は起振モーメントを発生させ
る。

【００１３】ここで図５を見るならば、そこでは、往復
運動するように取付けられてクランク軸４１によって軽
量の連接棒４２を経て駆動されている部材４０を有する
１つの機械が示されている。この機械は、クランク軸４
１上に偏心して取付けられた第１のつりあいおもり４４
と、１つの軸４７と４８上に偏心して取付けられた第２
と第３のつりあいおもり４５，４６を含んで成るバラン
ス機構４３を有している。クランク軸４１と、軸４７，
４８とは、軸４７，４８がクランク軸４１とは逆の方向
に回転するように、歯車４９，５０，５１のセットによ
って互いに結合されている。各つりあいおもり４５，４
６は、つりあいおもり４４の質量の半分の質量を有して
いる。バランス機構４３は、部材４０の動きによって生
成する１次起振力のつりあいを、起振モーメントを生成
することなくとる。２次起振力はつりあいをとられずに
残る。

【００１４】ここで図６を見るならば、そこでは、往復
運動するように取付けられてクランク軸５３によって連
接棒５４を経て駆動されている部材５２を有する１つの
機械が示されている。この機械は、バランス機構５５を
有している。バランス機構５５は、クランク軸５３上に
偏心して取付けられたつりあいおもり５６と、１対の軸
５９，６０上に偏心して取付けられた１対のつりあいお
もり５７，５８と、さらに１対の軸６３，６４上に偏心
して取付けられた１対のつりあいおもり６１，６２を含
んで成っている。クランク軸５３と軸５９，６０には歯
車６５，６６，６７が設けられている。それら歯車６５
，６６，６７があることにより、軸５９と６０は、クラ
ンク軸５３と方向は逆であるが同じ速度で回転する。軸６３，６４には歯車６９，７０が設けられている。歯
車６９，７０が歯車６５，６６と共にあることによって
、軸６３と６４は相互に反対方向に、そしてクランク軸
５３の２倍の速度で回転する。各つりあいおもり５７，
５８は、つりあいおもり５６の質量の半分の質量を有し
ている。つりあいおもり６１と６２の質量は相等しく、
つりあいおもり５６の質量よりもずっと小さい。

【００１５】つりあいおもり５６，５７，５８は一緒に
なって、部材５２の動きの結果として生ずる１次起振力
のつりあいをとる。そこで、１次起振モーメントを生成
することはない。つりあいおもり６１と６２は、部材５
２の動きの結果として生ずる２次起振力のつりあいをと
る。つりあいおもり６１と６２が非対称に配置されてい
ることの故に、２次起振モーメントが生成する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】図２および図３に示し
た形式のバランス機構は種々の不利益をこうむる。追加
された可動部材の質量が、機械の全体的慣性と摩擦損失
の両者を増大させる。このことは、駆動用電動機、伝動
機構、クラッチ、ブレーキおよびはずみ車の所要の容量
を増大させる。これらのうちで、普通には、ブレーキに
おける要求の増大が、最も重大である。例えば、高速の
プレスは、被加工物が引掛かったときには、工具の損傷
を防止するために、普通には機械のサイクルの半分の時
間内に停止され得るようでなければならない。なお、図
２または図３に示されている形式のバランス機構を設計
するときには、バランス機構の構成部分のための適当な
場所を見出すことが往々困難である。

【００１７】図４から図６までで例示されているような
ランチェスター型のバランス機構には、図２および図３
のバランス機構における欠点と似た欠点がつきまとう。つりあいおもり（複数）があることによって、機械の中
に設けられているその機械の主電動機、伝動機構、クラ
ッチおよびブレーキの所要の能力を増大させる。また、
つりあいおもりを担持する回転軸の利用的な場所が都合
の悪い場所であり得るし、それら軸をクランク軸から駆
動するために一連の歯車を設けることが必要な場合もあ
り得る。さらにある欠点として、歯車伝導は騒音があり
、バックラッシュや摩耗が生じやすい。

【００１８】したがって、本発明の目的は、プレス機械
のための新しい、つまり改善されたバランス機構を提供
することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、フレー
ムと、１つの作動軸線に沿って往復運動するようにその
フレーム上に取付けられたラムと、クランク軸と、その
クランク軸を回転させる手段と、クランク軸とラムの間
に結合されている伝動機構を含んで成るプレス機械であ
って、前記伝動機構が、少なくとも１つの連接棒と、前
記プレス機械で発生する起振力の少なくとも幾らかの分
のつりあいをとるためのバランス機構を含んでおり、前
記バランス機構は、クランク軸からは離れて回転可能に
取付けられているバランス機構軸と、クランク軸に偏心
して取付けられた第１のつりあいおもりと、前記バラン
ス機構軸に偏心して取付けられた第２のつりあいおもり
と、バランス機構軸を回転させる電動機と、前記バラン
ス機構軸がクランク軸と同じ速度で回転するように前記
電動機を制御する手段を含んでいるプレス機械が提供さ
れる。

【００２０】本発明の他の局面によれば、フレームと、
１つの作動軸線に沿って往復運動するようにそのフレー
ム上に取付けられたラムと、クランク軸と、そのクラン
ク軸を回転させる手段と、クランク軸とラムの間に結合
されている伝動機構を含んで成るプレス機械であって、
前記伝動機構が、少なくとも１つの連接棒と、前記プレ
ス機械で発生する起振力の少なくとも幾らかの分のつり
あいをとるためのバランス機構を含んでおり、前記バラ
ンス機構は、クランク軸からは離れて回転可能に取付け
られている１対のバランス機構軸と、それぞれが前記の
バランス機構軸のそれぞれ一方のものに偏心して取付け
られている１対のつりあいおもりと、前記バランス機構
軸を回転させる手段と、前記バランス機構軸がクランク
軸と同じ速度で回転するように前記バランス機構軸を回
転させる前記手段を制御する手段を含んでいるプレス機
械が提供される。

【００２１】本発明のバランス機構を用いるならば、バ
ランス機構軸とクランク軸の間に機械的伝達機構を設け
る必要がないので、これらの軸が便利な、そして往々に
理想的である場所に置かれ得る。つりあいおもりを担持
する軸のうちの少なくとも１つのものが、主駆動電動機
に関係なく駆動され制動されるので、そのような軸がつ
りあいおもりを担持することの故に主駆動電動機、主伝
動機構、クラッチまたはブレーキの応力を高めるという
必要はない。

【００２２】

【実施例】以降では、実施例を取上げ、添付の図面を用
いて本発明をさらに詳しく説明する。ここで図７を見る
と、そこでは、プレス加工によって被加工物を所望の形
に成形するためのプレス機械８０が示されている。よく
知られた構造のものであるプレス機械８０は、使用のと
きにはダイスが取付けられるところのテーブル８２が設
けられているフレーム８１を有している。プレス機械８
０は、なお、作動軸線８４に滑って往復運動するように
取付けられているラム８３を有している。ラム８３は、
使用のときにはポンチを担持するホルダープレート８５
を有している。ラム８３は、クランク軸８６から連接棒
８７を経て駆動される。つまり、連接棒８７は、クラン
ク軸８６をラム８３に結合する伝動機構を形成している
。連接棒８７はクランク軸８６に、軸線８８の回りで回
転するようにピボット式に取付けられている。図８で示
されているように、クランク軸８６は、主駆動電動機１
００によって、プーリとベルトで成る伝動システム１０
１を経て駆動されている。

【００２３】プレス機械８０の各サイクルにおいて、テ
ーブル８２上に位置しているダイスの上に被加工物が置
かれる。ラム８３が動くことの結果として、その被加工
物は、ダイスと、ホルダープレート８５上に取付けられ
たポンチの間で所望の形にプレスされる。プレス機械８
０の作動の間には、主としてはラム８３の往復運動の故
に、起振力が発生する。このような起振力の一部分のつ
りあいをとるためにバランス機構９０が設けられていて
、それは、クランク軸８６上に偏心して取付けられたつ
りあいおもり９１を含んでいる。さらに具体的には、つ
りあいおもり９１は、連接棒８７のピボット軸線８８と
は直径上反対側になる位置に取付けられている。バラン
ス機構９０は、なお、軸９３上に偏心して取付けられた
つりあいおもり９２を含んでいる。軸９３は、作動軸線
８４上、そしてクランク軸８６に関してはラム８３と反
対の側に位置している。軸９３自身は、プレス機械に固
定されているブラケット８９に、回転可能に取付けられ
ている。図７には示されていないが、軸９３は電動機に
よって駆動されている。

【００２４】ここで図８を見るならば、そこでは、軸９
３を回転させる電動機のための制御システムが示されて
いる。図８において、電動機が参照番号９５で示してあ
る。この制御システムは、電動機９５に電流を供給する
ドライバー９６と、ドライバー９６に制御信号を供給す
るコントローラ９７を含んで成っている。電動機９５に
は、軸９３の回転位置を検出してコントローラ９７にフ
ィードバック信号を供給するトランスデューサ９８が設
けられている。また、クランク軸８６には、それの回転
位置を検出してもう１つのフィードバック信号をコント
ローラ９７に供給するトランスデューサ９９が設けられ
ている。

【００２５】作動の際には、コントローラ９７は、軸９
３がクランク軸８６と同じ速度で、しかし方向は反対に
回転するように、電動機９５を制御する。コントローラ
９７は、なお、つりあいおもり９２が、つりあいおもり
９１と同時にラム８３の軸線８４を切るように電動機９
５のタイミングを制御する。したがって、つりあいおも
り９１と９２は、軸線８４に沿って相互に同相である正
弦波起振力を発生する。つりあいおもり９１と９２によ
って発生される起振力は、ラム８３、クランク軸８６、
および連接棒８７によって発生される起振力に反抗する
。つりあいおもり９１，９２の質量は、ラム８３、クラ
ンク軸８６、および連接棒８７によって軸線８４に沿っ
て発生させられる１次起振力のつりあいをとるように選
定される。ラム８３と連接棒８７によって軸線８４に沿
って発生させられる２次起振力のつりあいはとられない
。しかし、それら２次起振力は１次起振力に比べれば小
さいので、それのつりあいがとられていないことは容認
される。

【００２６】つりあいおもり９１と９２は、なお、軸線
８４に対して垂直の方向に正弦波の起振力を発生させる
。これらの起振力は、軸線８４に対して垂直の方向にお
いては、互いに逆方向になるので、全体的には目立った
起振力にならないはずである。しかし、クランク軸８６
と軸９３の両者の軸線は相互に軸線８４の方向に離れて
いるので、つりあいおもり９１，９２によって発生させ
られる全体的起振モーメントは存在することになる。クランク軸８６と軸９３の両者の軸線は相互に近接して
いるので、作動速度が極めて高い場合は別であるが、こ
の起振モーメントは容認されることになる。

【００２７】つりあいおもり９１と９２の質量は相異っ
ており、その理由は３つある。第１に、つりあいおもり
９１は、クランク軸８６と連接棒８７の一部のつりあい
をとらなければならない。第２に、つりあいおもり９１
と９２では、形状したがって偏心度が相異る。偏心度が
違えば質量が違わねばならない。第３に、軸線８４に対
して垂直の方向において連接棒８７によって発生された
小さい起振力が存在するはずである。この起振力は無視
され得る。無視する代りとして、つりあいおもり９１の
質量を増す一方でつりあいおもり９２の質量を減らすこ
とによって補償を行うこともできる。

【００２８】ここで図９を見るならば、そこでは、プレ
ス機械８０のための別のバランス機構１１０が示されて
いる。以降に説明するが、バランス機構１１０は、バラ
ンス機構９０と比べるならば、起振モーメントを発生さ
せないし、伝動機構やブレーキの能力増加を必要としな
い、という利点を提供する。バランス機構１１０は、１
対の軸１１３，１１４上に偏心して取付けられた１対の
つりあいおもり１１１，１１２を含んで成っている。軸
１１３，１１４は、プレス機構８０に固定されているブ
ラケット１１５に、回転可能に取付けられている。軸１
１３と１１４は、クランク軸８６に関してはラム８３と
反対の側にあり、相互には作動軸線８４の相反する側に
ある。軸１１３，１１４には、噛合う歯車１１７，１１
８が設けられている。軸１１３が電動機（図示せず）に
よって駆動されており、歯車１１７，１１８があるので
、軸１１４は軸１１３とは反対の方向に回転する。

【００２９】軸１１３を回転させる電動機は、図８に示
したものと同様の制御システムによって制御されている
。この制御システムの働きによって、軸１１３，１１４
は、クランク軸８６と同じ速度で回転する。この制御シ
ステムは、なお、ラム８３がそれの行程の端位置にある
ときに、つりあいおもり１１１と１１２が、軸線８４に
平行な軸線を切ることを確実にしているので、つりあい
おもり１１１，１１２によって発生させられる起振力が
、ラム８３によって軸線８４に沿って発生させられる起
振力に反抗する。もっとはっきり言うならば、ラム８３
、クランク軸８６および連接棒８７によって軸線８４に
沿って発生させられる１次起振力のつりあいがとれるよ
うに、つりあいおもり１１１，１１２の質量が選定され
る。つりあいおもり１１１と１１２の質量を違えること
によって、連接棒８７によって軸線８４に対して垂直の
方向に発生させられる１次起振力のつりあいもとられ得
る。軸１１３，１１４の両者の軸線が軸線８４に対して
垂直な１つの線上にあるので、起振モーメントは存在し
ないことになる。

【００３０】バランス機構１１０の変形として、歯車１
１７を除去し、回転軸１１４に第２の駆動電動機を設け
てよい。この変形の場合には、制御システムは、軸１１
４が軸１１３と同じ速度で、ただし方向は逆で回転する
ことが確実であるように軸１１４を回転させる電動機を
制御するような構造にされることとなる。図７に示した
バランス機構９０においては、軸９３は、それ自身の電
動機によって回転させられ、クランク軸８６と軸９３の
間に伝動機構が存在しない。このことにより、軸９３の
場所のために、かなりの自由度が提供される。起振モー
メントを最小にするためには、軸９３は、軸線８４上で
、可能な限りクランク軸８６に近接して位置させられる
べきである。図から知られるように、プレス機械の上部
左端にブラケット８９が位置していて、そこではスペー
スが利用可能であり、そこではプレス機械の可動部分の
作動を妨害することがない。このことは、なお、軸９３
が軸線８４上でクランク軸８６の近くに来る、という結
果を生む。同様に、図９のバランス機構１１０において
は、軸１１３と１１４の場所のために、かなりの自由度
がある。しかし、軸１１３と１１４は、軸線８４から相
等しく離隔しているべきである。図から知られるように
、ブラケット１１５が、やはりプレス機械の上部左端に
位置している。この場所は、便利であり、軸１１３，１
１４の軸線８４からの正確な離隔距離を提供する。

【００３１】図９で示したバランス機構１１０において
は、軸１１３と１１４はそれぞれ自身の電動機によって
回転させられるし、もし必要なら自身のブレーキで制動
され得るので、クランク軸８６のための主電動機、また
は組合っている伝動システム、またはどのような組合っ
ているブレーキの能力をも増大させる必要がない。図７
で示したバランス機構９０の場合には、つりあいおもり
９１があることの故に、クランク軸８６のための主電動
機、組合っている伝動機構、およびブレーキだけが容量
を増大させられればよい。

【００３２】プレス機械の最大作動速度は、普通には、
それが発生させる起振力によって制限される。バランス
機構９０と１１０は、起振力を減らすので、プレス機械
８０の最大作動速度を増大させることを許すことになる
。バランス機構１１０の場合においては、最大作動速度
が５０％増大させられ得る。バランス機構９０の場合に
は、起振モーメントの発生があるので、最大作動速度の
増大は５０％より幾分少ないこととなる。

【００３３】ここで図１０と図１１を見るならば、そこ
では、缶本体製造用であって、バランス機構が設けられ
ている１つのプレス機械１３０が示されている。この缶
本体製造のためのプレス機械はよく知られた構造のもの
であるので、簡単に説明するに止める。プレス機械１３
０は、各缶本体が一体のドーム形の端部（底）によって
一端が閉じられた円筒形の側壁を含んで成るという形式
の金属の缶本体を製造する。その側壁には、他の機械に
よってフランジが設けられる。よく知られれているよう
に、缶本体は、その中に内容物が入れられた後にふた板
によって閉じられるが、そのふた板は、二重継目形成に
よって缶本体に結合される。

【００３４】プレス機械１３０の中において、各缶本体
は、浅いカップの形の被加工物から、深しぼり加工と、
一連の壁アイアニング加工とドーム形成加工によって成
形される。プレス機械１３０の成形用部品としては、工
具パック１３１、ドーム形成ステーション１３２および
ピストン１３３がある。工具パック１３１は１つの深し
ぼりと３つの壁アイアニングリングの加工を含んでいる
。被加工物は、ラム１２９上に取付けられたポンチ１２
８によって工具パック１３１を通して押し進められる。ラム１２９は、作動軸線１７８に沿って滑って動くよう
に、１対の支持体１３４，１３５上に取付けられている
。支持体１３４，１３５はフレーム１７９上に取付けら
れている。被加工物は、送入コンベヤ１３６によって機
械１３０に供給され、送出コンベヤ１３７によってそこ
から排除される。各缶本体は、ポンチ１２８からストリ
ッパ・フィンガー１３８によって抜出される。各カップ
は最初にピストン１３３によって定位置に保持されるが
、このピストン１３３は、上記目的のために、図１０で
の左側へと動く。ピストン１３３は深しぼりの工具の一
部分を担持している。

【００３５】ラム１２９はクランク軸１４０に、一次連
接棒１４１、スイングレバー１４２、二次連接棒１４３
、およびスライド・ブロック１４４を経て結合されてい
る。クランク軸１４０は主電動機１７７（図１２中に示
す）によって、伝動機構とはずみ車１４７を経て回転さ
せられる。連接棒１４１は、クランク軸１４０に、軸線
１４５の回りで回転するようにピボット結合されている
。スイングレバーは、機械１３０のフレームに、軸線１
４６の回りで回転するようにピボット結合されている。連接棒１４１は、スイングレバー１４２上の自由端とピ
ボット軸線１４６の中間の位置とクランク軸１４０の間
に結合されている。連接棒１４３は、スイングレバー１
４２の自由端とスライド・ブロック１４４の間に結合さ
れており、スライド・ブロック１４４はラムに結合され
ている。クランク軸１４０が回転すると、ラム１２９は
往復運動をさせられる。したがって、連接棒１４１，１
４３、スイングレバー１４２、およびスライド・ブロッ
ク１４４は、クランク軸１４０をラム１２９に結合させ
る伝動機構を形成している。

【００３６】ピストン１３３は、クランク軸１４０から
、クランク軸１４０上のカム１５０、レバー１５１、シ
リンダ１５２、リンク１５４、および押棒１５５を含ん
で成る１つの機構を経て駆動される。プレス機械１３０
のためのバランス機構は、１次起振力と１次起振モーメ
ントに対してつりあいをとるための１次構造部１６０と
、２次起振力と２次起振モーメントに対してつりあいを
とるための２次構造部１６１を含んで成っている。

【００３７】１次構造部１６０は、クランク軸１４０上
に偏心して取付けられたつりあいおもり１６２と、さら
に別の、軸１６４上に偏心して取付けられたつりあいお
もり１６３を含んで成っている。軸１６４とクランク軸
１４０は、作動軸線に関しては互いに相反する側に位置
している。軸１６４は、プレス機械１３０のフレーム１
７９上に回転可能に取付けられている。軸１６４は電動
機１６５によって回転させられる。

【００３８】２次構造部１６１は、１対の軸１７２，１
７３のそれぞれにそれぞれが偏心して取付けられている
１対のつりあいおもり１７０，１７１を含んでいる。軸
１７２，１７３は、作動軸線に関してはクランク軸１４
０と同じ側、クランク軸に関してはラム１２９と同じ側
に位置している。軸１７２，１７３はプレス機械１３０
のフレーム１７９上に回転可能に取付けられている。軸
１７２，１７３には、互いに噛合った歯車１７４，１７
５が設けられている。軸１７２は電動機１７６によって
回転させられる。

【００３９】ここで図１２を見るならば、そこでは電動
機１６５と１７６のための制御システムが示されている
。この制御システムは、１対のドライバー１８１，１８
２に制御信号を供給するコントローラ１８０を含んでい
る。ドライバー１８１，１８２は、電動機１６５，１７
６に駆動電流を供給する。電動機１６５，１７６には、
軸１６４，１７２の回転位置を検出するトランスデュー
サ１８３，１８４が設けられている。トランスデューサ
１８３，１８４はコントローラ１８０にフィードバック
信号を供給する。なお、クランク軸１４０に、それの回
転位置を検出するトランスデューサ１８５が設けられて
いる。トランスデューサ１８５も、コントローラ１８０
にフィードバック信号を供給する。

【００４０】作動のときには、コントローラ１８０の働
きによって、軸１６４は、クランク軸１４０と同じ速度
で、ただし方向は逆に回転する。コントローラ１８０の
働きによって、なお、軸１７２がクランク軸１４０の２
倍の速度で回転する。歯車１７４，１７５があることに
よって、軸１７３は、軸１７２と同じ速度で、ただし方
向は逆に回転する。コントローラ１８０は、なお、軸１
６４と１７２の回転のタイミングを制御する。

【００４１】バランス機構１６０，１６１を設計する場
合、それのパラメータは下記のように計算されればよい
。プレス機械１３０の種々の運動部分が、全体の起振力
と全体の起振モーメントを発生させる。起振力の大きさ
と方向、そしてまた起振モーメントの大きさは、機械の
各サイクルの間において、周期的に変化することになる
。全体の起振力の大きさと方向、そしてまた全体の起振
モーメントの大きさが、機械サイクルの全体について求
まる。それからは、全体の起振力が、水平方向の起振力
と垂直方向の起振力に分解される。

【００４２】フーリエ解析によって、水平方向の起振力
は、プレス機械１３０の作動サイクル周波数に等しい周
波数での基本正弦波の起振力成分と、サイクル周波数の
２倍の第１高周波の正弦波の起振力成分で表現される。より高次の高調波成分は無視される。同様にして、垂直
方向の起振力が、基本正弦波の起振力成分と、第１高周
波の起振力成分で表現される。同様に、起振モーメント
は、基本正弦波の起振モーメント成分と、第１高周波の
正弦波の起振モーメント成分で表現される。一般には、
より高次の高調波成分も計算されるべきであり、目立た
ないと判断した場合にのみ無視されるべきである。

【００４３】前述したように、起振力と起振モーメント
の基本波成分は、１次の起振力と１次の起振モーメント
に対応する。これらの基本波成分は、つりあいおもり１
６２と１６３の質量と偏心度、軸１６４のタイミング、
そしてなお軸１６４の軸線の位置の価を計算するために
用いられる。同様に、起振力と起振モーメントの第１高
調波成分は、２次の起振力と起振モーメントに対応する
。起振力と起振モーメントの第１高調波成分を用いるこ
とにより、つりあいおもり１７０と１７１の質量と偏心
度、軸１７２と１７３の軸線の位置、および軸１７２の
タイミングの計算された価が得られる。ここにおいて、
特に述べておきたいことは、つりあいおもり１６２と１
６３の質量が必ずしも相等しくなくてもよいことである
。同様に、つりあいおもり１７０と１７１の質量も、必
ずしも相等しくなくてもよい。

【００４４】図１０において見られるように、クランク
軸１４０と軸１６４の両者の軸線は水平方向にも垂直方
向にも離れている。１次構造部１６０が、水平方向およ
び垂直方向の両方の１次起振力と１次の起振モーメント
に対してのつりあいをとり得るのは、つりあいおもり１
６２，１６３の相対的質量関係と、軸１６４のタイミン
グによっているほか、上記の水平方向と垂直方向の組合
わせの離隔によっているのである。軸１７２と１７３の
両者の軸線も、同様の理由により、同様に離れている。

【００４５】作動時には、バランス機構１６０，１６１
は、機械１３０において発生する起振力と起振モーメン
トの主たる部分のつりあいをとる。バランス機構１６０
，１６１の有効さは、図１３から図１６までに示されて
いるグラフを検討することによって評価され得る。これ
ら各グラフは、機械１３０が毎分３００サイクルで作動
させられたときに、そこで発生する起振力に関している
。

【００４６】図１３と図１４のグラフは、バランス機構
１６０，１６１がない場合の、それぞれ水平方向と垂直
方向の起振力を示している。それとは対照的に、図１５
と図１６のグラフは、バランス機構１６０，１６１が働
いている場合の、それぞれ水平方向と垂直方向の起振力
を示している。そこで見られるように起振力のかなりの
減少がある。

【００４７】機械１３０が作動させられ得る最大の速度
は起振力によって制限される。起振力を減少させるため
にバランス機構１６０，１６１を用いるならば、最大速
度が増大させられ得る。推測によれば、速度は５０％程
度増大させられ得る。軸１６４と１７２は個々に電動機
で駆動されているので、これら軸をクランク軸１４０に
結合させる何らの機械的な伝動機構も存在しない。した
がって、軸１６４，１７２および１７３は、それぞれ便
利な場所に位置させられ得る。また、つりあいおもり１
６３，１７０および１７１は電動機で駆動されているの
で、それらが機械１３０の中に設けられることによって
、クランク軸１４０のための電動機１７７の能力の増大
が必要になることはない。

【００４８】ここで図１２に戻るならば、コントローラ
１８０、ドライバー１８１，１８２、電動機１６５，１
７６、およびトランスジューサ１８３，１８４，１８５
としては、標準的構造部分が用いられ得る。例えばコン
トローラ１８０は英国のクインシステム社で製造される
ＰＴＳ−０３型の３チャンネルコントローラで成ってい
ればよい。２つのドライバー１８１，１８２は、英国の
Ｇ．Ｌ．レクスロス社から入手され得る２軸サーボドラ
イブで成っていればよい。電動機１６５とトランスデュ
ーサ１８３は一緒に見て、レクスロス社から入手され得
るＭＡＣ１１２Ｄ型のブラシレスサーボモータに７：１
の減速ギヤボックスおよびエンコーダがついているもの
で成っていればよい。電動機１７６とトランスデューサ
１８４は一緒に見て、レクスロス社から入手され得るＭ
ＡＣ１１２Ｄ型のブラシレスサーボモータに３：１の減
速ギヤボックスとエンコーダがついているもので成って
いればよい。トランスデューサ１８５はレクスロス社か
ら入手され得るＲＯＤ４２６型のエンコーダで成ってい
ればよい。ここで図１０と１１に戻ることとして、２次
構造部１６１の変形について言うならば、歯車１７４と
１７５をなくして、軸１７３を回転させるために別個の
電動機を設ける、ということができる。この変形の場合
、その追加された電動機のために、図１２の制御システ
ムにおいては、追加のドライバーが設けられる。

【００４９】上述においては、本発明による３つの相異
るバランス機械を説明した。本発明の範囲内で、その他
の多くの実施態様があり得る。バランス機構の設計は、
それを必要としている個々の場合に依存することになる
。例えば、図９で示したバランス機構１１０においては
２次起振力のつりあいをとる算段はなされていない。もし２次起振力のつりあいをとることが望まれるならば
、それは、図１０で示した２次構造部１６１に類似の構
造を追加することによって達成されよう。

【００５０】ここで特に注意すべきことは、図７と図１
０で示したバランス機構の形式と図９で示したバランス
機構の形式の間には違いがある。図７で示したバランス
機構においては、つりあいおもり９１は、プレス機械の
既存の軸すなわちクランク軸８６上に取付けられている
。同様に、図１０においては、つりあいおもり１６２は
、既存の軸すなわちクランク軸１４０上に取付けられて
いる。つまり、図７と図１０の両方の場合の機械におい
ては、つりあいおもりの一方のものを回転させるために
既存の軸が用いられている。それとは対照的に、図９で
示したバランス機構においては、つりあいおもり１１１
，１１２の両方のために新たな軸、すなわち軸１１３，
１１４が設けられている。つまり、プレス機械８０の既
存の軸は、つりあいおもりを回転させるために用いられ
ていない。

【図面の簡単な説明】

【図１】往復運動するおもりを有する機械の略図である
。

【図２】公知のバランス機構が設けられた図１の機械の
略図である。

【図３】他の公知のバランス機構が設けられた図１の別
の機械の略図である。

【図４】往復運動するおもりを有する機械であってラン
チェスター型のバランス機構が設けられている機械の略
図である。

【図５】ランチェスター型のバランス機構が設けられて
いる別の機械の略図である。

【図６】ランチェスター型のバランス機構が設けられて
いるさらに別の機械の略図である。

【図７】本発明によるバランス機構の一実施例が設けら
れているプレス機械の立面図である。

【図８】図７に示したバランス機構のための制御システ
ムのブロック線図である。

【図９】本発明によるバランス機構の他の実施例が設け
られている図７のプレス機械の立面図である。

【図１０】本発明によるバランス機構の実施例が設けら
れている缶本体を製造するためのプレス機械の立面断面
図である。

【図１１】図１０のプレス機械の平面図である。

【図１２】図１０のプレス機械のバランス機構のための
制御システムのブロック線図である。

【図１３】図１０のプレス機械においてバランス機構が
ないときに生ずる水平方向の起振力のグラフである。

【図１４】図１０のプレス機械においてバランス機構が
ないときに生ずる垂直方向の起振力のグラフである。

【図１５】図１０のプレス機械においてバランス機構が
働いているときに生ずる水平方向の起振力のグラフであ
る。

【図１６】図１０のプレス機械においてバランス機構が
働いているときに生ずる垂直方向の起振力のグラフであ
る。

【符号の説明】

１０　　　　往復動部材１１　　　　クランク軸１２　　　　連接棒１５　　　　バランス機構１６　　　　往復運動する部材１７　　　　連接棒２０　　　　バランス機構２１　　　　往復運動する部材２２　　　　連接棒３０　　　　往復動部材３１　　　　クランク軸３２　　　　連接棒３３　　　　バランス機構３４，３５　　　　つりあいおもり３６　　　　軸３７，３８　　　　歯車４０　　　　往復動部材４１　　　　クランク軸４２　　　　連接棒４３　　　　バランス機構４４，４５，４６　　　　つりあいおもり４７，４８　
　　　軸４９，５０，５１　　歯車５２　　　　往復動部材５３　　　　クランク軸５４　　　　連接棒５５　　　　バランス機構５６，５７，５８　　　　つりあいおもり５９，６０　
　　　軸６１，６２　　　　つりあいおもり６３，６４　　　　軸６５，６６，６７，６９，７０　　　　歯車８０　　　
　プレス機械８１　　　　フレーム８２　　　　テーブル８３　　　　ラム８４　　　　作動軸線８５　　　　ホルダープレート８６　　　　クランク軸８７　　　　連接棒８８　　　　軸線８９　　　　ブラケット９０　　　　バランス機構９１，９２　　　　つりあいおもり９３　　　　軸９５　　　　電動機９６　　　　ドライバー９７　　　　コントローラ９８，９９　　　　トランスデューサ１００　　　　電動機１０１　　　　伝動機構１１０　　　　バランス機構１１１，１１２　　　　つりあいおもり１１３，１１４
　　　　軸１１５　　　　ブラケット１１７，１１８　　　　歯車１２８　　　　ポンチ１２９　　　　ラム１３０　　　　プレス機械１３１　　　　工具パック１３２　　　　ドーム形成ステーション１３３　　　　
ピストン１３４，１３５　　　　支持体１３６　　　　送入コンベヤ１３７　　　　送出コンベヤ１３８　　　　ストリッパ・フィンガー１４０　　　　
クランク軸１４１　　　　連接棒１４２　　　　スイングレバー１４３　　　　連接棒１４４　　　　スライド・ブロック１４５　　　　軸線１４０　　　　ピボット軸線１４７　　　　はずみ車１５０　　　　カム１５１　　　　レバー１５２　　　　シリンダ１５４　　　　リンク１５５　　　　押棒１６０　　　　バランス機構１６１　　　　バランス機構１６２，１６３　　　　つりあいおもり１６４　　　　
軸１６５　　　　電動機１７０，１７１　　　　つりあいおもり１７２，１７３
　　　　軸１７４，１７５　　　　歯車１７６，１７７　　　　電動機１７８　　　　作動軸線１７９　　　　フレーム１８０　　　　コントローラ１８１，１８２　　　　ドライバー

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　フレームと、１つの作動軸線に沿って
往復運動するようにそのフレーム上に取付けられたラム
と、クランク軸と、そのクランク軸を回転させる手段と
、クランク軸とラムの間に結合されている伝動機構を含
んで成るプレス機械であって、前記伝動機構が、少なく
とも１つの連接棒と、前記プレス機械で発生する起振力
の少なくとも幾らかの分のつりあいをとるためのバラン
ス機構を含んでおり、前記バランス機構は、クランク軸
からは離れて回転可能に取付けられているバランス機構
軸と、クランク軸に偏心して取付けられた第１のつりあ
いおもりと、前記バランス機構軸に偏心して取付けられ
た第２のつりあいおもりと、バランス機構軸を回転させ
る電動機と、前記バランス機構軸がクランク軸と同じ速
度で回転するように前記電動機を制御する手段を含んで
いるプレス機械。
【請求項２】　　前記伝動機構は、１つの単一の連接棒
を含んで成っており、前記バランス機構軸は、クランク
軸に関してラムとは反対側において、前記作動軸線上に
位置している請求項１記載のプレス機械。
【請求項３】　　前記プレス機械が缶の本体を製造する
ためのものであり、前記伝動機構は、第１の連接棒と、
１つのピボット軸の回りで旋回運動をするようにフレー
ム上に取付けられたスイングレバーと、第２の連接棒と
を含んで成っていて、前記第１の連接棒は、スイングレ
バー上のピボット軸と自由端との中間の位置とクランク
軸との間に結合されており、第２の連接棒は、スイング
レバーの自由端とラムの間に結合されている請求項１記
載のプレス機械。
【請求項４】　　前記バランス機構軸とクランク軸が、
作動軸線に関して互いに反対側に位置している請求項３
記載のプレス機械。
【請求項５】　　前記つりあいおもりと、前記バランス
機構軸と、前記電動機とが一緒になって、１次起振力の
少なくとも幾らかの分のつりあいをとるための１次構造
部を形成しており、前記バランス機構は、前記機械で発
生する２次起振力の少なくとも幾らかの分のつりあいを
とるための２次構造部を含んでいて、前記２次構造部は
、それぞれが前記フレーム上に回転可能に取付けられて
いる１対の２次バランス機構軸と、それぞれが前記２次
バランス機構軸のそれぞれに偏心して取付けられている
１対の２次つりあいおもりと、前記２次バランス機構軸
を回転させる手段を含んで成っており、前記制御手段は
、前記２次バランス機構軸がクランク軸の速度の２倍の
速度で回転するように、前記２次バランス機構軸を回転
させる前記手段を制御するように構成されている請求項
３または４記載のプレス機械。
【請求項６】　　前記２次バランス機構軸が、作動軸線
に関してクランク軸と同じ側に、また、クランク軸に関
してはラムと同じ側に位置している請求項５記載のプレ
ス機械。
【請求項７】　　前記２次バランス機構軸を回転させる
前記手段が、前記２次バランス機構軸の一つを回転させ
る２次電動機と、前記２次バランス機構軸を相互に結合
させる歯車機構を含んで成っている請求項５記載のプレ
ス機械。
【請求項８】　　フレームと、１つの作動軸線に沿って
往復運動するようにそのフレーム上に取付けられたラム
と、クランク軸と、そのクランク軸を回転させる手段と
、クランク軸とラムの間に結合されている伝動機構を含
んで成るプレス機械であって、前記伝動機構が、少なく
とも１つの連接棒と、前記プレス機械で発生する起振力
の少なくとも幾らかの分のつりあいをとるためのバラン
ス機構を含んでおり、前記バランス機構は、クランウ軸
からは離れて回転可能に取付けられている１対のバラン
ス機構軸と、それぞれが前記バランス機構軸のそれぞれ
に偏心して取付けられている１対のつりあいおもりと、
前記バランス機構軸を回転させる手段と、前記バランス
機構軸がクランク軸と同じ速度で回転するように前記バ
ランス機構軸を回転させる前記手段を制御する手段とを
含んでいるプレス機械。
【請求項９】　　前記バランス機構軸を回転させる前記
手段が、前記バランス機構軸の一つを回転させる電動機
と、前記バランス機構軸を一緒に結合させる歯車機構と
を含んで成っている請求項８記載のプレス機械。
【請求項１０】　　前記バランス機構軸を回転させる前
記手段が、それぞれが前記バランス機構軸のそれぞれを
回転させるように設けられた１対の電動機を含んで成っ
ている請求項８記載のプレス機械。
【請求項１１】　　前記伝動機構が１つの連接棒を含ん
でおり、前記バランス機構軸は両方ともクランク軸に関
してラムとは反対側にあり、また、前記バランス機構軸
は前記作動軸線に関しては互いに反対側にある請求項８
ないし１０のいずれか１項に記載のプレス機械。