JPH084859B2 - トランスファープレスのオーバーロード防止装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高速に連続自動運転する
トランスファープレスにおいて、トランスファーが停止
した非常時において、カム機構へかかるオーバーロード
のために各部所の破損する危険性を取り除く技術に係
る。

【０００２】

【従来の技術】トランスファープレスのトランスファー
フィーダーは両側から水平にプレスの中心へ向けて延び
た一対のフィードバーによって材料を把持し、三次元の
運動によって材料を所望の金型位置へ搬送して連続的に
プレス成形を受けた後、成形品を開放する作動を繰り返
してきわめて高能率に成形を量産するシステムである。
フィードバーの駆動には油圧シリンダーや歯車伝達もあ
るが、カムとリンク機構とを組み合わせて駆動源の回転
運動を所望の直線運動に変換する構成が多く採用されて
いる。すなわち、１ケの回転軸に１枚のカムを固着した
ものを３セット具えそれぞれ単一の運動を分担する構成
から、１ケの回転軸に２枚１組のカム３セットを位相を
変えて固定し、所望の動きに変換するように揺動アーム
と組み合わせたものまで、種々の機械的な構成が実施さ
れている。

【０００３】回転軸の回転を受けて回転するカムの外周
曲面の変化を受けてこれを直線的な運動に変換するため
には、一般的にカム外周の転送面上を転動しつつ圧接し
て位相の変化を受けるローラを一端に具えた揺動アーム
を、回動自在に取り付けるのが通常の機構である。たと
えば図３に示すようにカム１２ａの外周面上を転動する
ローラ２１ａを一端に具えた揺動アーム２ａの他端が、
リンク１０１を介してフィードバー接続部６７ａに固定
している。先端が揺動アーム２ａの上を圧接するエアシ
リンダ４ａを取り付け、このピストン側室４２ａへ図示
しない圧気源から圧縮空気を供給し、ピストンロッド４
１ａの先端で常に揺動アームをカム側へ付勢して両者が
圧接するように図っているのである。

【０００４】トランスファーフィーダの三次元的な直線
運動を駆動するカムの回転とフィードバーの動きが、同
調して正常に運動しているときには特に問題はないが、
プレスの成形作業は種々の要素が複雑に絡んでいるの
で、必ずしも常に正常な運動を続けることは保証でき
ず、フィードバーが何かの原因によって動きを阻まれ停
止することがある。このとき駆動源からの駆動力を受け
ているカムは瞬時に回転を停止することができないか
ら、このままでは一方が停止し他方が回転を続けるため
両者を繋ぐ部材、たとえば揺動アームやリンク、ピンの
何処かに無理な力が加わって破損することが避けられな
い。

【０００５】このトラブルを防止するために、従来から
もいくつかの提案が示されている。たとえば図３の場合
には、揺動アーム２ａとリンク１０１を回動自在に連結
しているピン１０２を、ブレーカーピンとしてあらかじ
め設定しておき、フィードバーが停止したときには優先
的にここで切断して装置全体の破損を防止するものであ
る。

【０００６】図４に示す実開平４−４３２号公報（同旨
の実開平４−４３１号公報もある）もフィードバー停止
の非常時におけるオーバーロード防止装置の一例であ
り、回転軸１ｂによって回転するリフト系のカム１２ｂ
の外周面へ転動自在に圧接するローラ２１ｂを一端に具
えた揺動アーム２ｂの他端は、係合ピン１０３、垂直軸
１０４を介してフィードバー６ｂを昇降する基本的な構
成を採る。揺動アームを支持する支点軸２２ｂは、フィ
ードバーボックス内に固定立設されたオーバーロード用
シリンダ装置４ｂに昇降可能に支持されているから、フ
ィードバー６ｂの運動に何か異常が発生して停止した
ら、シリンダ内の作動油に過大な圧力が加わりシリンダ
外で連通するリリーフ弁（図示せず）が開いて作動油を
一旦逃して支点軸２２ｂを下げ、カム外周面との圧接を
解いて破損を未然に防止するものである。その他、フィ
ードバー側に何かの原因で異状な過負荷が発生したとき
に、直ちに駆動側からの駆動力の伝達を断ち切って装置
の破損や故障を未然に防ぐ提案は多数見出すことがで
き、たとえば、実公平２−３０１０６号公報ではプレス
の回転軸と連動する駆動軸とトランスファー伝導軸の間
に、介装したトルクリミッタと係脱自在に第二のトルク
リミッタを設け、このトルクリミッタは独立した駆動モ
ータと連結している。従来のトルクリミッタは過負荷の
ために噛み合いが外れたときには、手動で噛み合わせを
復帰していたのを、第二のトルクリミッタを駆動して機
械的に復帰できると謳っている。実開昭５７−１５６２
４１号では、トランスファー駆動軸１が駆動軸側と被駆
動軸側との間にトルク緩衝装置が介装されて過負荷が掛
かると、作動時に掛かる衝撃トルクを緩衝する構成であ
る。トルク緩衝装置は、駆動軸に連結する差動歯車機構
よりなり、装置全体を包むケースが油圧シリンダーの付
勢力によって定位置に維持されるが、過負荷においては
回転してこれを吸収する構成としている。さらに実公昭
６２−１３７０４号公報ではプレス側駆動軸とフィーダ
側駆動軸との間に連結部分を介在させ、カムとリンクを
組合わせた伝達機構を介してフィーダを作動するが、こ
の連結部分には、フィーダ側駆動軸に過負荷が掛かれば
噛み合いが外れるクラッチを主体とするオーバーロード
防止機構が内蔵されている 。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】トランスファーバーの
オーバーロード防止装置のうち、図３に示す構成では、
１回トラブルが発生する度に複雑に構成されたカム駆動
装置内へ手を差し入れてピンを取り替えなければなら
ず、フィードバーの停止事故が金型やダイホルダーとの
取り合せが悪くて停止が頻発すればまことに煩瑣に堪え
ないし、労働安全上もきわめて好ましくないという課題
がある。また、図４に示す従来技術は、単なる付勢のた
めに流体圧シリンダを適用するならばともかく、フィー
ドバーの運動の基点を決定する重要なポイントである揺
動アームの支点の位置を、流体圧シリンダを介し直接外
部の負荷に応じて変動することとなり、作動軌跡の精度
上、決して好ましいとは言い難く課題を残す。また、実
公平２−３０１０６号公報、実開昭５７−１５６２４１
号公報、実公昭６２−１３７０４号公報に係る従来技術
は、すべてそれぞれの構成においてトランスファーの作
動中に異状な過負荷が発生したとき、装置の破損を防止
するために駆動力の伝達を断ち切るオーバーロード防止
部（トルクリミッタ）が、すべて駆動軸と伝導軸との連
結点に設けられている点で共通する。フィードバーは言
うまでもなくクランプ、リフト、フィードの三次元運動
であり、その何れの運動においても過負荷の発生する可
能性は否定できない。したがって各次元毎のオーバーロ
ードに対応しなければならないが、その発生が単一的に
生じる保証はないから、結局、すべての従来技術のよう
にオーバーロード防止装置を直接伝導軸自体に取り付け
る方式であれば、保全を完壁に徹底する意図から言え
ば、各単次元毎の駆動トルクの総計を越える設定としな
ければ万全とは言えないことになる。または、過負荷の
発生が相互に重ならないと仮定して防止装置を設計した
としても、各次元の中で最高値を示すトルクを下回るト
ルク設定は、目的を達成する上では無意味であるという
謗りから免れないから、構造体の強度上の要請はきわめ
て高く、設計、製造におけるコスト負担は無視できない
程度まで影響を与えるという課題が残る。

【０００８】これとは別にトランスファープレス全体に
課せられた課題として、プレス作業の高速運転化があ
る。すなわち、１枚のカムに１本の揺動アームのローラ
を転動させてカムの回転運動を直線運動に変換しフィー
ドバーへ伝えるには、回転速度上の限界があり、限界を
越えた高速回転ではローラがカム外周の転送面から離れ
て躍動を始め、正確に外周曲面の変動に追随することが
できなくなるのである。トランスファープレスについて
も、作業能率の向上を求めて機械の運転が高速化し、カ
ムからローラへの作動の伝達時の騒音、振動の原因とし
てローラのカム転動面上の躍動が注目されるようになっ
た。

【０００９】この課題に対しては、たとえば図５に示す
特開昭６３−４１３０４号公報のように、フィードバー
６ｃを前進または後退するためにリンク１０１と連結し
た２本のアドバンス揺動アーム２ｃ、３ｃを共通の支点
軸２２ｃで軸支し、この両揺動アームの一端にローラ２
１ｃ、３１ｃを具え、この両ローラが回転軸１ｃによっ
て回転する２ケのカム１１ｃ、１２ｃの外周面上を転動
する。この場合、カムの位相の変動を正確に伝えるため
には両ローラがカムの外周面上へ常に圧接しつつ転動す
る必要があり、押圧する付勢力を発揮するために皿ばね
１０５を取り付けている。すなわち、この皿ばね１０５
が図３の従来技術におけるエアシリンダ４ａの役割を果
すもので、高速回転するカムの外周の転送面から遠心力
と慣性のために、ローラが離れカムの位相の変動が正確
にローラへ伝わらなくなるのを防ぐのである。

【００１０】しかし、この従来技術はトランスファープ
レスの高速運転という要請に適切に応えたとしても、別
の大きな課題であるフィードバーの停止による過負荷の
処理に関しては全く対応できず、器材の破損などの危険
性に対する防備が考慮されていないと言わざるを得な
い。このことはトランスファープレスのように大型で駆
動力の大きい重機械における作動変換の機構としては、
きわめて懸念される不安定要素である。

【００１１】本発明は以上に述べた二つの課題を同時に
解決するために、いわゆる確動カムと呼ばれる２枚のカ
ムと２本の揺動アームで構成する高速運転用のカム機構
でありながら、フィードバーの異常停止が突発したとき
直ちに対応し、異常原因の解除とともに直ちにもとの設
定条件へ容易に復帰できるトランスファープレスのオー
バーロード装置の提供を目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るトランスフ
ァープレスのオーバーロード防止装置は、駆動源の回転
運動をフィードバーの直線運動に変換するカム機構が、
材料の把持と前後、左右、上下の三次元運動の各単一運
動毎にそれぞれ同一の回転軸１へ位相をずらして取り付
けられた従カム１１と主カム１２の２枚のカムと、それ
ぞれのカムに接触して揺動する従揺動アーム２と主揺動
アーム３の２本の揺動アームからなり、２本の該揺動ア
ームは同一の支点軸２２を中心として開閉するハサミ様
体を形成し、従揺動アーム２および主揺動アーム３の一
端にはそれぞれカムの転走面と接触するローラ２１およ
び３１を回転自在に軸支し、前記支点軸２２を隔てた他
方には両揺動アーム間へ伸縮自在に流体圧シリンダ４を
介装し、該流体圧シリンダ４の流体駆動制御装置５から
カム回転の駆動制御装置へ情報伝達経路が形成されてい
ることによって前記の課題を解決した。

【００１３】

【作用】本発明のトランスファー装置のカム機構におい
ては、各単一運動ごとに共通するカム軸に固定するカム
が相互に位相を変えて組み合わせた２枚づつであり、こ
のカムの外周転送面に圧接して転動するローラを具えた
揺動アームもそれぞれ２本づつ共通する支点軸２２へ回
動自在に取り付けられハサミ様体を形成している。２本
の揺動アームの間には、ローラと支点軸とを隔てた逆方
向に流体圧シリンダが挾在しているから、揺動アームの
１本は該ローラと支点軸を隔てた逆方向の端部へ流体圧
シリンダのロッド先端から付勢を受け、挺子の原理でロ
ーラ面がカムを押圧している。また、この流体圧シリン
ダの本体は、もう１本の揺動アームのローラと逆方向に
固定されている。すなわち２ケの揺動アームは共通する
支点軸で軸支され、それぞれの一端においてカムの外周
面を挟むように流体圧シリンダからの圧力によって付勢
され押圧しつつカムの運動をフィードバー６の接続部６
７に伝達する。両揺動アームの相対的な位置関係は定常
的には、流体圧シリンダの圧力に拘束されて一定状態を
保ち、両者は恰も１ケの揺動アームのように一体となっ
て揺動運動を繰り返し、この揺動運動がフィードバー接
続部６７の直線運動へ変換されてフィードバー６へ伝え
られる。この間、両揺動アームに介在する流体圧シリン
ダのピストンは正常な作動時では殆ど動くことがなく、
両揺動アーム外周面上にある微妙な加工誤差を吸収する
ような微作動を行なう程度に過ぎない。

【００１４】フィードバー６が何かのトラブルによって
その動きを阻止されたとき、カムの回転軸は直ちに回転
を停止できないからフィードバー接続部６７をさらに動
かそうとするが、カムと揺動アームは２枚づつを組み合
せたダブルカム機構であり、２本の揺動アームでカムを
挟んでいるから、２本の揺動アームの固定した位置関係
が崩れて流体圧シリンダ内のピストンで仕切られた何れ
かの室内の流体圧に変化が生じ、この異変は直ちに流体
駆動制御装置５に検知されてカム駆動源の停止を命令す
ると同時に、カムを挾圧している２本の揺動アームの拘
束を解く。トラブルの原因が取り除かれると、流体駆動
装置を作動させて直ちに現状復帰しトランスファープレ
スを再運転させることができる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明実施例のオーバーロード装置の
要部を示し、前後、左右、上下の三次元運動のうちの任
意の単一運動毎（たとえば上下運動）だけを取り出した
要部である。図２（Ａ）（Ｂ）は揺動アームの回動から
フィードバー接続部の直線運動への変換を例示した縦断
正面図と平面図である。その他のトランスファー自体の
全体図は省略しているが、本発明はカムと揺動アームを
組み合わせた作動原理に基ずく限り、どのようなトラン
スファー装置にも適用可能である。図１においてカムは
図示しない駆動源の駆動を受ける回転軸１と、回転軸へ
組み合わせて固定した２枚の従カム１１、主カム１２か
らなる。従揺動アーム２の先端で軸支するローラ２１が
従カム１１の小径から大径に沿うとき、主揺動アーム３
の先端で軸支するローラ３１は主カム１２の大径から小
径に沿い、従揺動アーム２のローラ２１が従カム１１の
大径から小径に沿うとき主揺動アーム３のローラ３１は
主カム１２の小径から大径に沿うように主カム１２と従
カム１１の位相をずらしているから、主揺動アーム３と
従揺動アーム２とが協動するのである。装置が正常に運
転している間は、流体圧シリンダ４の各室の圧力変動は
なく、両揺動アームの両ローラが両カムの転送面に密着
してカムの回転を完全に追随して直線運動に変換する。

【００１６】この実施例における流体駆動制御装置５
は、図のように圧力検知器５１、過負荷弁５２、ポンプ
５３、作動検知器５４、ノンリークバルブ５５などの部
材と、これらを連繋する配管によって組み立てられてい
る。いま、従揺動アーム２のローラ２１が従カム１１の
小径から大径に沿っているときに、フィードバー６が何
かのトラブルによって停止したとすると、従揺動アーム
２のローラ２１は従カム１１から押圧力を受けるが、主
揺動アーム３は主カム１２から押圧力を受けることなく
フィードバー６と共にほとんど動かないから従揺動アー
ム２が支点軸２２の回りに回転して流体圧シリンダ４の
ロッド４１を圧縮方向に押圧する。すなわち、従揺動ア
ーム２へ支点軸２２を中心とした屈折力が働くから、シ
リンダ側室内の圧力が増大し過負荷弁５２が作動してシ
リンダ側室の圧力を排除して、従揺動アーム２に加わる
屈折力も消滅する。過負荷弁５２が作動すると、過負荷
弁５２の作動検知器５４から異常信号が発信されてカム
の回転が緊急停止する。

【００１７】主揺動アーム３のローラ３１が主カム１２
の小径から大径に沿っているときに、フィードバー６に
何かのトラブルが生じて停止すると、従揺動アーム２の
ローラ２１が従カム１１の大径から小径に沿いながら主
揺動アーム３はほとんど動かないから、流体圧シリンダ
４のロッド４１が伸張し、ローラを介してカムを挾むよ
うに押圧していた流体圧力が開放されて減少する。この
ために圧力検知器５１が作動して異常信号を発信しカム
回転が緊急停止する。この場合には、従揺動アーム２を
屈折させる力が働かないから、流体圧力を開放する過負
荷弁を設ける必要はないのである。

【００１８】また、流体圧シリンダ４の圧力を流体駆動
制御装置５によって０にすると、両揺動アーム２、３を
自由に回動できるからローラ２１、３１や流体圧シリン
ダ４を交換したり補修するなどのメンテナンス上に優れ
た利点がある。

【００１９】本発明の実施例においてはカムの回転運動
をフィードバーの直線運動に変換する機構について、特
別の構成を適用している。すなわち、主揺動アーム３は
ローラ３１と支点軸２２を隔てた反対側の端部に連結輪
６１を形成し、該連結輪６１の内側へ円板６２を回転自
在に嵌入し、円板の中心から偏心した位置に設けた円孔
へ回転自在に嵌入したピン６３は両端面を挾む箱体６０
の側面に設けた孔へ嵌合し、該箱体６０の直線方向へ延
出する脚部６４がガイド６５に穿孔した案内孔６６へ摺
動自在に嵌入し、箱体の反対側がフィードバー６の接続
部６７と固定しているのが特徴である。

【００２０】図２（Ａ）（Ｂ）に示すように主揺動アー
ム３は支点軸２２を中心として距離Ｒの位置でフィード
バーの接続部６７と接続し、フィードバー６にストロー
クＳの垂直運動を与える。連結輪６１の中心Ｑは半径Ｒ
の円弧に沿って運動するから、垂直線に対しては円弧の
高さＦだけのずれが生じる。中心Ｑが点Ｐ１にあるとき
に中心Ｑから距離Ｅだけ偏心したピン６３の中心とＰ１
とはθ１の角度を形成しているが、中心Ｑが点Ｐ２へ移
動したときにはピン６３の中心と点Ｐ２との形成する角
度はθ２となりピン６３が連結輪内で中心Ｑの回りを回
動する。したがってＥ＞Ｆの条件さえ満たされれば揺動
アーム３の端部を構成する連結輪６１が揺動すれば、フ
ィードバー６に接続する箱体６０はガイド６５に案内さ
れて直線往復運動に変換する作用を発揮するのである。

【００２１】図４、図５にも示したように、従来のトラ
ンスファープレスにおいては、揺動アーム先端の円弧運
動を直線に修正するために、主としてリンク機構を適用
しているが、がたつきの生じる要素を余分に加える結果
となるので製品の精度を維持する上で問題があり、また
従来多用されてきた平面同士間の摺動によるときは機械
仕上げの点で難があってやはり製品の精度維持の上で難
点となりやすい。その点、本実施例のような全面円周面
上の回転摺動によって運動を伝達する方式は、加工の容
易さ、精度の確保とその持続に有利である。

【００２２】

【発明の効果】本発明は以上に述べたように２枚のカム
に２本の揺動アームを接触し、高速運転時においても必
ずカムの回転運動を追随して正確な直線運動に変換して
フィードバーへ伝達する。この機能に加え、フィードバ
ー側に何らかのトラブルの生じたとき、直ちに異常に対
応してカム駆動源へ緊急遮断信号を発すると同時に、カ
ムを挾圧していた２本の揺動アームの相互の拘束を開放
するから、作動を伝える全ての部材の何れに対しても無
理な負荷が集中せず、機構が破損される懸念がない。し
かもこの異常時におけるカム停止が２本の揺動アーム間
の圧力バランスによってのみ作動し、基本的な位置であ
る支点軸の位置変動を要件とするものではないから、カ
ム、揺動アーム間の運動の伝達に精度低下に関する不安
定な要素がなく、製品精度の維持の上で従来技術のどの
方式よりも優れている。また、異常発生の検知とともに
停止信号を駆動装置に発し、その原因を除去すれば作動
再開の命令を得て容易に元通りの運転に戻るから、作業
員による手仕事が軽減し、作業能率の向上、安全作業の
確立にもよい結果をもたらす。

【００２３】その他、流体圧シリンダが２ケのカム外周
面の微細な加工誤差を吸収しフィードバー接続部６７へ
の微振動を消滅したこと、流体圧シリンダの流体圧を０
とすることによって各カム、揺動アームを自由に動か
し、手入れや取り替えなどが簡単に実施できること、運
動の変換にリンク機構や平面摺動を採らず円周面同士の
回転摺動としたから、振動やがたつきのない円滑な伝達
となり、メンテナンスと製品精度の上で従来の同種装置
を凌駕する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す正面図である。

【図２】同じ実施例の一部詳細を示す縦断正面図（Ａ）
と平面図（Ｂ）である。

【図３】従来技術を示す正面図である。

【図４】別の従来技術を示す正面図である。

【図５】さらに別の従来技術を示す正面図である。

【符号の説明】

１ 回転軸 ２ 従揺動アーム ３ 主揺動アーム ４ 流体圧シリンダ ５ 流体駆動制御装置 ６ フィードバー 11 従カム 12 主カム 21 従ローラ 22 支点軸 31 主ローラ 41 ロッド（流体圧シリンダ） 60 箱体 61 連結輪 62 円板 63 ピン 64 脚部 65 ガイド 66 案内孔 67 フィードバー接続部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料の把持と前後、左右、上下の三次元
   運動と開放とを組み合わせたトランスファープレスにお
   いて、駆動源の回転運動をフィードバーの直線運動に変
   換するカム機構が、前記三次元運動の各単一運動毎にそ
   れぞれ同一の回転軸１へ位相をずらして取り付けられた
   従カム１１と主カム１２の２枚のカムと、それぞれのカ
   ムに接触して揺動する従揺動アーム２と主揺動アーム３
   の２本の揺動アームからなり、２本の該揺動アームは同
   一の支点軸２２を中心として開閉するハサミ様体を形成
   し、従揺動アーム２および主揺動アーム３の一端にはそ
   れぞれカムの転走面と接触するローラ２１および３１を
   回転自在に軸支し、前記支点軸２２を隔てた他方には両
   揺動アーム間へ伸縮自在に流体圧シリンダ４を介装し、
   該流体圧シリンダ４の流体駆動制御装置５からカム回転
   の駆動制御装置へ情報伝達経路が形成されていることを
   特徴とするトランスファープレスのオーバーロード防止
   装置。