JPH0681679B2 - プレス機械のカウンタバランサ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プレス機械のスライド等の重量に関する静的
バランスと、スライドが上下動した際の慣性力に関する
動的バランスとを得るためのカウンタバランサ装置に係
り、高速プレス機械に特に有効に利用できるものであ
る。

〔従来の技術〕

プレス機械には、スライドの重量（スライドに取り付け
られた金型等の重量を含む。以下、同じ。）をバランス
させるために静的平衡装置が設けられ、このような装置
は例えば実開昭57−170898、実開昭59−140099に示され
ている。

またプレス機械にはスライドが上下動した場合の慣性力
をバランスさせるための動的平衡装置が設けられる。特
開昭60−231600では、クランク軸に角度位相が180度異
なる第１および第２偏心部を設け、第１偏心部にコンロ
ッドを介してスライドを連結するとともに、第２偏心部
に連結部材を介してカウンタウェイトを連結し、クラン
ク軸の回転によりスライドと対称的にカウンタウェイト
を上下動させて動的バランスを得ている。このようにプ
レス機械に動的平衡用のカウンタウェイトを設けた場
合、カウンタウェイトも大きな重量を有するため、プレ
ス機械にはスライドの重量をバランスさせるための静的
平衡装置の他、カウンタウェイトの重量をバランスさせ
るための静的平衡装置も設けられる。

特開昭60−180698では、スライドの重量およびカウンタ
ウェイトの重量をスライド、カウンタウェイト毎に設け
られたバランスシリンダのエア圧力でバランスさせると
ともに、両方のバランスシリンダの圧力室を連通状態と
し、これによりスライドおよびカウンタウェイトの上下
動によるバランスシリンダの圧力室容積変化を相殺し、
圧力変動をなくしてエアタンクを不要にできるようにし
ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開昭60−180698の従来技術では以上のような技術的長
所を有するものとなっているが、その一方でスライドお
よびカウンタウェイト毎にバランスシリンダを設けなけ
ればならないため、部品点数の増加による構造の複雑
化、それぞれのバランスシリンダを配置する場所を確保
しなければならないスペース上の問題等が残され、ま
た、それぞれのバランスシリンダにはスライド、カウン
タウェイトと共に上下動するピストンがあり、このピス
トンのパッキンがバランスシリンダに対するピストンの
相対移動による摩擦で損傷し、シール性が低下するとい
う問題もある。

特に、スライドの単位時間当りの上下動回数が多い高速
プレス機械では、ピストンのパッキンが摩擦によって著
しく損傷するため、この問題は無視できないものとな
る。

本発明の目的は、スライド用のバランスシリンダとカウ
ンタウェイト用のバランスシリンダとを１個のシリンダ
で兼用できるようになり、また、このシリンダ内のピス
トンがシリンダに対して相対的に移動する距離をできる
だけ小さくまたは零にできるようになるプレス機械のカ
ウンタバランサ装置を提供するところにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係るプレス機械のカウンタバランサ装置は、ク
ランク軸の回転により上下動するスライドと対称的に上
下動するカウンタウェイトを有するプレス機械におい
て、前記スライドと前記カウンタウェイトとの間に対称
運動機構を介入し、前記スライドもしくは前記カウンタ
ウェイトと前記対称運動機構との間または前記対称運動
機構中にシリンダを設け、このシリンダ内に前記スライ
ドと前記カウンタウェイトとに上向きに作用する流体圧
を供給したことを特徴とするものである。

前記対称運動機構は、一例として、長さ方向中間部に回
動中心部が設けられたレバーの両端にスライド側および
カウンタウェイト側に延びるロッドを連結して構成さ
れ、あるいは、直列に噛合された複数の歯車のうちの両
端の歯車にスライド側およびカウンタウェイト側に延び
るロッドを連結して構成される。

〔作用〕

クランク軸が回転してスライドが上下動すると、スライ
ドと対照的に上下動するカウンタウェイトにより動的バ
ランスが確保される。また、スライドの重量およびカウ
ンタウェイトの重量はシリンダに供給されてスライド、
カウンタウェイトに上向きに作用する流体圧によってバ
ランスされ、静的バランスが確保される。

スライドが上下動し、これとは対称的にカウンタウェイ
トが上下動すると、シリンダおよびこのシリンダ内のピ
ストンは対称運動機構により同一方向へ上下動すること
になり、従ってシリンダに対するピストンの相対移動量
を小さくまたは零にできることになる。

〔実施例〕

第１図は本発明の一実施例に係る装置が適用されたプレ
ス機械のクラウン内部のクランク軸周辺を示す断面図で
ある。フレーム１には軸受２により水平なクランク軸３
が回転自在に軸承され、クランク軸３に複数設けられて
いる第１偏心部４にコンロッド５の上端5Aが回転自在に
嵌合され、コンロッド５を介して第１偏心部４にスライ
ド６が連結される。第１偏心部４の偏心量はe₁であり、
クランク軸３が図示しないメインモータからの駆動力で
回転すると、e₁の２倍のストロークでスライド６は上下
動する。

クランク軸３には第２偏心部７も設けられ、第２偏心部
７に連結部材８の基端8Aが回転自在に嵌合され、連結部
材８の先端8Bにピン９でカウンタウェイト10が連結され
る。このように連結部材８で第２偏心部７に連結された
カウンタウェイト10は、第２図の通りガイドバー11およ
びフレーム１のガイド面12に沿って上下動自在となって
おり、クランク軸３が回転すると、第１図で示す第２偏
心部７の偏心量e₂の２倍のストロークでカウンタウェイ
ト10は上下動する。

第１偏心部４と第２偏心部７とはクランク軸３に角度位
相が180度異なって設けられており、従ってクランク軸
３の回転に伴うスライド６の上下動とカウンタウェイト
10の上下動とは対称的な運動となる。

フレーム１内におけるカウンタウェイト10の下方空間部
には第１図の通り２本のレバー13が平行に配置され、こ
れらのレバー13は第２図の通り長手方向中間部において
支点軸14を中心に回動自在となっており、またそれぞれ
のレバー13の両端部には第２図中左右方向だけについて
逆構造となった機構が設けられている。

すなわち、それぞれのレバー13の一方の端部には下方へ
延びるロッド15の上端がピン16で連結され、他方の端部
には上方へ延びるロッド17の下端がピン18で連結され
る。ロッド15はスライド６に固設されたボックス19内に
挿入され、ロッド15の下端に形成された膨大部15Aはボ
ックス19内に組み込まれた受け部材20と球面接触し、レ
バー13はスライド６にロッド15を介して連結されてい
る。ロッド17はカウンタウェイト10に上下に形成された
通孔21内に挿入され、通孔21の上端はカウンタウェイト
10の上部内部に形成されたシリンダ22と連通し、シリン
ダ22内にロッド17の上端に固設されたピストン23が配置
される。ピストン23はシリンダ22の内壁と気密状態で接
するパッキン24を有し、パッキン24が取り付けられたピ
ストン23の外周面23Aは球面形状に形成されている。

シリンダ22内のピストン23上面側は圧力室25となってお
り、圧力室25にエア供給具26からエアが供給される。エ
ア供給具26は圧力室25の上面を密閉する蓋部材27に気密
状態で摺動自在に挿通されている。

以上において、レバー13によりロッド15が上昇すればロ
ッド17は下降し、ロッド15が下降すればロッド17は上昇
するため、レバー13、ロッド15,17により対称運動機構2
8が構成され、対称運動機構28はスライド６とカウンタ
ウェイト10との間に介入されている。また、本実施例で
はカウンタウェイト10と対称運動機構28との間にシリン
ダ22が設けられている。

次に作用について説明する。

圧力室25にエア圧力を供給すると、このエア圧力はカウ
ンタウェイト10に上向きに作用し、またスライド６にも
ピストン23、ロッド17、レバー13、ロッド15を介して上
向きに作用し、従ってカウンタウェイト10の重量および
スライド６の重量はバランスされ、静的バランスが確保
される。

ここで、シリンダ22はカウンタウェイト10用のバランス
シリンダになっているとともに、スライド６用のバラン
スシリンダともなっており、従ってシリンダ22は２個の
バランスシリンダを兼用しており、その分だけ部品点数
の減少による構造の簡単化、および配置スペースの省略
化が達成されている。特に、本実施例ではシリンダ22は
カウンタウェイト10の内部に形成されているため、シリ
ンダ22を配置するための特別のスペースをプレス機械内
に用意する必要がない。

クランク軸３が回転すると前述の通りスライド６と対称
的にカウンタウェイト10が上下動するため、スライド６
の上下動の慣性力はカウンタウェイト10によってバラン
スされ、動的バランスが確保される。

このようにプレス運転が行われているとき、カウンタウ
ェイト10が上昇するとスライド６は下降するが、スライ
ド６が下降しても対称運動機構28によりピストン23は上
昇するため、カウンタウェイト10と同一運動を行ってい
るシリンダ22とピストン23とは常に同一方向へ上下動す
ることになる。

以上において、シリンダ22の上下動ストロークは第２偏
心部７の偏心量e₂で定まり、またピストン23の上下動ス
トロークは第１偏心部４の偏心量e₁とレバー13の長さ方
向における支点軸14の位置（レバー13のレバー比）とで
定まる。前述のようにピストン23は常にシリンダ22と同
一方向へ上下動するため、シリンダ22に対するピストン
23の相対移動量を小さくでき、特に、e₁とe₂とを同じと
し、かつレバー比を１対１とすれば、シリンダ22に対す
るピストン23の相対移動量を零にできる。従ってプレス
機械が高速プレス機械の場合であっても、ピストン23を
シリンダ22の内壁に気密状態で接触させるパッキン24に
は摩擦による損傷は発生せず、高速プレス機械を長期間
使用しても圧力室25の気密性は確保される。

また、プレス運転を行うためにスライド６を上下動させ
た場合に、圧力室25のエア圧力の変動を小さくまたは零
にできるため、エア圧力変動を吸収するためのエアタン
クをプレス機械に設置する必要がなく、この点でも部品
点数の削減、エア配管の不要による構造の簡単化を達成
できる。さらに、エアシリンダ22の上下長さは、ピスト
ン23がシリンダ22に対して相対移動する場合にはこの相
対移動長さ、スライド６がスライドアジャスト装置によ
りコンロッド５に対して高さ位置調整される場合には、
この相対移動長さにおけるスライドアジャスト量を加え
た長さとしておけばよく、いずれにしてもシリンダ22の
長さは短くてよいため、装置のコンパクト化を図ること
ができる。

さらにまた、圧力室25のエア圧力によってスライド６の
重量およびカウンタウェイト10の重量の全部はクランク
軸３に作用しないため、クランク軸３を回転させるトル
クは軽減される。

なお、スライド６、カウンタウェイト10の上下動に伴い
レバー13の両方の端部は円弧軌跡を描くが、この両方の
端部の運動は、ロッド15の膨大部15Aと受け部材20との
球面接触による滑動およびシリンダ22の内壁に対するピ
ストン23の球面状の外周面23Aの滑動によって保証され
る。

第３図は以上説明した実施例の概略構造を線図で示した
図であり、第４図〜第６図はシリンダ22の配置位置に関
する別実施例を示す。

第４図ではシリンダ22はスライド６に配置され、従って
シリンダ22はスライド６と対称運動機構28との間に設け
られている。第５図、第６図ではシリンダ22はロッド1
7、ロッド15に設けられ、従ってこれらの実施例ではシ
リンダ22は対称運動機構28中に設けられている。

第７図は対称運動機構28の別実施例を示す。この実施例
では対称運動機構28は直列に噛合された３個の歯車29,3
0,31を用いて構成され、右端の歯車31の中心部より右側
面部にスライド６側に延びるロッド15の上端がピン32で
連結され、左端の歯車29の中心部より左側面部にカウン
タウェイト10側に延びるロッド17の下端がピン33で連結
される。このように対称運動機構28を構成しても、ロッ
ド15,17は上下に対称運動を行うことになる。歯車の数
は３個に限らず、５個、７個等の奇数としてもよく、ま
た偶数としても、両端の歯車の中心部より左右いずれか
の同じ方向の側面部にロッド15,17の端部を連結するこ
とにより、奇数の場合と同じ作動を行わせることができ
る。

このように対称運動機構28の構造はレバーを用いたもの
に限られるものではない。

また以上の各実施例ではシリンダをカウンタウェイトま
たはスライドと対称運動機構との間に設ける場合、シリ
ンダをカウンタウェイト、スライドの内部に形成した
が、シリンダを通常の筒状部材からなるものとし、この
筒状部材をカウンタウェイト、スライドに固設した構造
としてもよい。

さらに前記実施例ではクランク軸に第１偏心部の他に第
２偏心部を設け、この第２偏心部に連結部材を介してカ
ウンタウェイトを連結し、これによってクランク軸の回
転によりスライドと対称的にカウンタウェイトを上下動
させるようにしたが、スライドと対称的にカウンタウェ
イトを上下動させる機構はこれに限られるものではな
く、例えばクランク軸に歯車で偏心部材を連結し、この
偏心部材の回転でカウンタウェイトを上下動させる場合
にも本発明に係る装置は適用できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、スライド用のバランスシリンダとカウ
ンタウェイト用のバランスシリンダとを１個のシリンダ
で兼用できる構造となり、また、シリンダ内のピストン
がシリンダに対して相対的に移動する距離をできるだけ
小さくまたは零にできるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図はクランク軸周辺の構造を示す断面図、第２図は
第１図のII−II線断面図、第３図は第２図で示された構
造を線図で示した概略図、第４図、第５図、第６図はそ
れぞれシリンダの配置位置に関する別実施例を示す第３
図と同様の図、第７図は対称運動機構の別実施例を示す
要部正面図である。 ３……クランク軸、４……第１偏心部、５……コンロッ
ド、６……スライド、７……第２偏心部、８……連結部
材、10……カウンタウェイト、13……レバー、15,17…
…ロッド、22……シリンダ、23……ピストン、25……圧
力室、28……対称運動機構、29,30,31……歯車。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】クランク軸の回転により上下動するスライ
   ドと対称的に上下動するカウンタウェイトを有するプレ
   ス機械において、前記スライドと前記カウンタウェイト
   との間に対称運動機構を介入し、前記スライドもしくは
   前記カウンタウェイトと前記対称運動機構との間または
   前記対称運動機構中にシリンダを設け、このシリンダ内
   に前記スライドと前記カウンタウェイトとに上向きに作
   用する流体圧を供給したことを特徴とするプレス機械の
   カウンタバランス装置。