JPH1110399A - プレス機械の動的バランス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回転バランスと上下動バランスだけでなく、ス
ライド及び上下動バランスウエイトの運動エネルギを回
転軸上で平準化出来るプレス機械の動的バランス装置を
提供する。 【解決手段】高速回転するプレス機械１の動的バランス
装置において、往復運動するスライド４と、第１バラン
スウエイト１２を往復運動させる第１動的バランス装置
１１と、第２バランスウエイト１５を往復運動させる第
２動的バランス装置１４とを設け、各々の運動方向と慣
性質量とをそろえ、さらに各々の運動周期が１２０°ず
つの位相差をもって往復運動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高速回転するプレ
ス機械に設けられ、プレス運転により生ずる動的アンバ
ランスを解消するプレス機械の動的バランス装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】プレス機械には、上型等を含むスライド
の質量を、エアシリンダのエア圧力でバランスさせるた
めの静的バランス装置の他に、プレス機械を運転するこ
とにより生ずるスライドの動的アンバランスを解消し、
振動の発生を防止するための動的バランス装置が設けら
れている。特に、高速回転するプレス機械においては、
完全に動的バランスを取ることが望ましく、上下運動エ
ネルギの平準化を必要とされている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常、プレス機械の動
的バランス装置は、クランク軸回りの回転バランスと、
上型を取り付けたスライドの上下動による慣性を打ち消
す上下動バランスとが考慮され、プレス機械を一定回転
数で運転した場合、回転バランスに関してはエネルギの
移動なしに運転されるが、上下動バランスに関してはエ
ネルギの移動が必要となる。スライドでもバランスウエ
イトでも上下運動する場合の運動エネルギは、上死点
（クランク角度０°）及び下死点（クランク角度１８０
°）で最小（０）となり、ストロークの中点（クランク
角度９０°と２７０°）で最大となる。つまり、スライ
ドやバランスウエイトの運動エネルギは、クランク角度
０°〜３６０°間刻々と変化している。

【０００４】この運動エネルギの変化に呼応しているの
が、クランク軸の回転エネルギである。つまり、スライ
ドやバランスウエイトの上下動に伴ってクランク軸の角
速度も変化しているのである。変化量は、機械効率や部
品の変形等に左右される。また、クラッチのトルク容量
に応じてフライホイールの回転数にも影響する。従っ
て、上下動バランス装置を有するプレス機械では、スラ
イドとバランスウエイトの位相が１８０°ずれている
が、上下動運動エネルギとしては相乗されるので、クラ
ンク軸の角速度の変化への影響は、スライドのみの場合
の２倍となってしまう。

【０００５】反面、回転バランス装置を有するプレス機
械では、上下動しているのはスライドだけで、クランク
軸及びバランスウエイトの回転慣性モーメント（ＧＤ
2）が大きくなっている分、角速度の変化は小さくな
る。但し、回転バランス装置では、スライドの上下動に
よる運動エネルギを平準化することは出来ない。上下動
運動エネルギの平準化を必要とするのは、回転バランス
や上下動バランスがとれないと、プレス機械が前後、ま
たは左右に揺れたり、上下に揺れて、プレス加工精度の
悪化を招いたり、作業環境の悪化を招く。なお、厳密に
は、回転アンバランスは上下振れも招く。

【０００６】これに対して、上下動運動エネルギの移動
は、プレス機械自体に影響する。クランク軸の角速度の
変化は、クラッチを介してフライホイールの回転数を変
化しようとするが、フライホイールの回転慣性モーメン
ト（ＧＤ2）が大きいので、クラッチディスクのハブを
損傷したり、クラッチライニングが角速度の変化に伴っ
て異常摩耗する。クランク軸の角速度の変化は、クラン
ク軸中心にプレス機械全体をクランク軸の角速度の変化
と逆の加減速による回転力が出るので、小さいとは言
え、振動の元になることに変わりはなく、機械効率的に
も好ましいものではない。

【０００７】本発明は、上述の課題を解決し、回転バラ
ンスと上下動バランスだけでなく、スライド及び上下動
バランスウエイトの運動エネルギを回転軸上で平準化出
来るプレス機械の動的バランス装置を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、本発明は、高速回転するプレス機械の動的バラン
ス装置において、往復運動するスライドと、第１バラン
スウエイトを往復運動させる第１動的バランス装置と、
第２バランスウエイトを往復運動させる第２動的バラン
ス装置とを設け、各々の運動方向と慣性質量とをそろ
え、さらに各々の運動周期が１２０°ずつの位相差をも
って往復運動する。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１から図３には、クランク駆動
のプレス機械における本発明の第１実施例を示す。図１
に示すように、プレス機械１のクラウン２には、クラン
ク軸３がフレーム２Ａに回転自在に支持され、このクラ
ンク軸３の第１偏心部３Ａ、３Ａとスライド４間はコネ
クチングロッド５、５により連結され、クランク軸３の
回転によりスライド４は上下動する。クランク軸３の一
端には、メインモータ６の動力によりベルト７を介して
回転するフライホイール８が設けられ、フライホイール
８の側面には、この動力の伝達・遮断を行うクラッチ９
が設けられている。また、クランク軸３の他端には、こ
れを制動するブレーキ１０が設けられている。

【００１０】クランク軸３の中央部には、第１動的バラ
ンス装置１１の第１バランスウエイト１２と連結するコ
ネクチングロッド１３を回転自在に嵌合する第２偏心部
３Ｂが設けられている。図２及び図３に示すように、第
２偏心部３Ｂは、第１偏心部３Ａ、３Ａに対して１２０
°の位相差をもって、コネクチングロッド１３を介して
第１バランスウエイト１２を上下動する。

【００１１】さらに、コネクチングロッド１３を連結す
るクランク軸３の第１偏心部３Ａ、３Ａとクラッチ９及
びブレーキ１０を連結するクランク軸３の右端部と左端
部との間には、第２動的バランス装置１４の第２バラン
スウエイト１５、１５と連結するコネクチングロッド１
６、１６を回転自在に嵌合する第３偏心部３Ｃ、３Ｃが
設けられている。第３偏心部３Ｃ、３Ｃは、第１偏心部
３Ａ、３Ａに対して２４０°の位相差をもって、コネク
チングロッド１６、１６を介して第２バランスウエイト
１５、１５を上下動する。

【００１２】ここで、Ｗ１：上型を含むスライドの質量 Ｗ２：第１バランスウエイトの質量 Ｗ３：第２バランスウエイトの質量 Ｓ１：スライドのストローク長さ Ｓ２：第１バランスウエイトのストローク長さ Ｓ３：第２バランスウエイトのストローク長さ として、Ｗ１＝Ｗ２＝Ｗ３×２ 但し、Ｓ１＝Ｓ２＝
Ｓ３ または、Ｗ１×Ｓ１＝Ｗ２×Ｓ２＝Ｗ３×Ｓ３×２ スライド４と第１バランスウエイト１２と第２バランス
ウエイト１５の質量は同じであるから、スライド４と第
１バランスウエイト１２と第２バランスウエイト１５の
慣性力の釣り合いは、スライド４と第１バランスウエイ
ト１２と第２バランスウエイト１５の加速度だけを考慮
すればよい。すなわち、クランク角度０°〜３６０°間
において、スライド４と第１バランスウエイト１２と第
２バランスウエイト１５の加速度を表示すると、図３の
ようになる。クランク角度０°〜３６０°間において、
スライド４と第１バランスウエイト１２と第２バランス
ウエイト１５の加速度を合成すると０になる。従って、
バランスはとれる。また、上下動バランスも３つの合成
が０となり、やはりクランク角度０°〜３６０°間のど
の位置においても、バランスはとれる。上下動運動エネ
ルギは、変位曲線と９０°位相がずれるが、他の曲線も
９０°位相がずれるので、結局３つの曲線の合成は、０
となる。従って、運動エネルギは、スライド４と２つの
バランスウエイトＷ２、Ｗ３の間で、クランク軸３を介
して、行ったり来りするだけで、他に影響しない。な
お、実用上問題がないので、クランク軸３の偏心量ｅ
１、ｅ２、ｅ３とコネクチングロッド５、１３、１６の
長さＬ１、Ｌ２、Ｌ３との連杆比は、∞としている。

【００１３】以上により、回転バランスと上下動バラン
スだけでなく、スライド４及び第１バランスウエイト１
２と第２バランスウエイト１５の運動エネルギをクラン
ク軸３上で平準化出来る。

【００１４】図４から図７に、カム式プレス機械におけ
る本発明の第２実施例を示す。図４から図６に示すよう
に、２ポイントのカム式プレス機械２１のフレーム２２
は、上フレーム２２Ａと下フレーム２２Ｂとを、下フレ
ーム２２Ｂに立設するタイロッド２３とナット２４Ａ、
２４Ｂで締結して構成する。上フレーム２２Ａと下フレ
ーム２２Ｂとの間には、第１バランスウエイト２５と第
２バランスウエイト２６及びスライド２７とを、タイロ
ッド２３、２３のガイドロッド部２３Ａ、２３Ａに設け
たガイド２８、２８に上下動自在に嵌合して設ける。

【００１５】上フレーム２２Ａ上にはサーボモータ２９
を直立して設け、上フレーム２２Ａ内のサーボモータ２
９の軸端部２９Ａには駆動ギヤ３０を設ける。駆動ギヤ
３０は、上フレーム２２Ａの軸受け３１、３１に回転自
在に嵌合する軸３２Ａ上のメインギヤ３３Ａと噛合す
る。さらに、メインギヤ３３Ａは、上フレーム２２Ａの
軸受け３１、３１に回転自在に嵌合する軸３２Ｂ上のメ
インギヤ３３Ｂと噛合する。

【００１６】メインギヤ３３Ａの軸端部３２Ａとメイン
ギヤ３３Ｂの軸端部３２Ｂには、第２バランスウエイト
２６とスライド２７間にあって、それぞれ上下面の外周
部に２つの凹凸部を有する円盤形状の第１カム３４Ａと
第２カム３４Ｂを固設する。

【００１７】スライド２７上には、前後に２つずつ第１
スタンド３５Ａ、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｂを立設し、第
１スタンド３５Ａ、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｂには、第１
カム３４Ａと第２カム３４Ｂを回転自在に挟持する一対
ずつの第１カムフォロア３６Ａ、３６Ａ、３６Ｂ、３６
Ｂが設けられている。第２バランスウエイト２６の下面
には、一対ずつの第３カムフォロア４０Ａ、４０Ｂ、４
０Ｂを設けた第３スタンド３９Ａ、３９Ｂ、３９Ｂが第
１スタンド３５Ａ、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｂと６０°位
相をずらして固設し、第３カムフォロア４０Ａ、４０
Ｂ、４０Ｂは、第１カム３４Ａと第２カム３４Ｂを回転
自在に挟持する。

【００１８】さらに、第１バランスウエイト２５の下面
には、一対ずつの第２カムフォロア３８Ａ、３８Ａ、３
８Ｂを設けた第２スタンド３７Ａ、３７Ａ、３７Ｂが第
１スタンド３５Ａ、３５Ａ、３５Ｂ、３５Ｂと１２０°
位相をずらして第２バランスウエイト２６に設けた穴を
貫通して固設し、第２カムフォロア３８Ａ、３８Ａ、３
８Ｂは、第１カム３４Ａと第２カム３４Ｂを回転自在に
挟持する。

【００１９】なお、本実施例においては、各スタンド３
５Ａ、３５Ｂ、３７Ａ、３７Ｂ、３９Ａ、３９Ｂの取り
付けに当たり、位相差による都合上、第１カム３４Ａ側
には第１スタンド３５Ａ、３５Ｂ及び第２スタンド３７
Ａ、３Ａをそれぞれ２基と第３スタンド３９Ａを１基設
け、第２カム３４Ｂ側には第２スタンド３７Ｂを１基と
第１スタンド３５Ａ、３５Ｂ及び第３スタンド３９Ｂ、
３９Ｂをそれぞれ２基設けたが、それぞれのスタンド３
５Ａ、３５Ｂ、３７Ａ、３７Ｂ、３９Ａ、３９Ｂの取り
付けの位相差が確保出来れば、これに限定するものでは
ない。

【００２０】サーボモータ２９により駆動ギヤ３０を駆
動して、メインギヤ３３Ａ、３３Ｂを回転すると、それ
ぞれの軸３２Ａ、３２Ｂを介して第１カム３４Ａと第２
カム３４Ｂが回転する。第１カム３４Ａと第２カム３４
Ｂの回転により、スライド２７は、第１カム３４Ａと第
２カム３４Ｂを挟持する第１カムフォロア３６Ａ、３６
Ａ、３６Ｂ、３６Ｂを有する第１スタンド３５Ａ、３５
Ａ、３５Ｂ、３５Ｂを介して、第１カム３４Ａと第２カ
ム３４Ｂの一回転に対して、図７に示すように、二往復
の上下動を繰り返す。

【００２１】また、第１バランスウエイト２５は、第１
カム３４Ａと第２カム３４Ｂを挟持する第２カムフォロ
ア３８Ａ、３８Ａ、３８Ｂを有する第２スタンド３７
Ａ、３７Ａ、３７Ｂを介して、第１カム３４Ａと第２カ
ム３４Ｂの一回転に対して二往復の上下動を、図７に示
すように、スライド２７に対して６０°（一回転で一往
復の場合の１２０°相当）の位相差をもって繰り返す。
さらには、第２バランスウエイトは、第１カム３４Ａと
第２カム３４Ｂを挟持する第３カムフォロア４０Ａ、４
０Ｂ、４０Ｂを有する第３スタンド３９Ａ、３９Ｂ、３
９Ｂを介して、第１カム３４Ａと第２カム３４Ｂの一回
転に対して二往復の上下動を、図７に示すように、スラ
イド２７に対して１２０°（一回転で一往復の場合の２
４０°相当）の位相差をもって繰り返す。

【００２２】スライドとバランスウエイトを対向して上
下動するようにカムの回りにカムフォロアを配置した従
来のカム式プレス機械では、スライドとバランスウエイ
トの上下動運動エネルギは、スライドとバランスウエイ
ト２つ分の変化が軸の回転エネルギとして移動を繰り返
し、これが軸のトルク変動として現れる。第２実施例に
示すように、スライド２７に対して第１バランスウエイ
ト２５と第２バランスウエイト２６が位相差をもって上
下動することで、上述の第１実施例のクランク駆動のプ
レス機械の場合と同様に、スライド２７及び第１バラン
スウエイト２５と第２バランスウエイト２６の運動エネ
ルギは、第１カム３４Ａと第２カム３４Ｂを介して合成
され、総和して０となり、軸３２Ａ、３２Ｂのトルク変
動をなくし、動的にバランスしながら下フレーム２２Ｂ
とスライド２７間に設けた金型（図示せず）により材料
がプレス加工される。

【００２３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、回転バランスと上下動バランスだけでなく、
スライド及び上下動バランスウエイトの運動エネルギを
回転軸上で平準化出来るプレス機械の動的バランス装置
を提供することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例におけるプレス機械の正面
図

【図２】同じく、動的バランス装置の説明図

【図３】同じく、スライド及びバランスウエイトの加速
度線図

【図４】本発明の第２実施例におけるカム式プレス機械
の正面図

【図５】同じく、カム式プレス機械の側面図

【図６】同じく、動的バランス装置の要部の上面図

【図７】同じく、スライド及びバランスウエイトの加速
度線図

【符号の説明】

１はプレス機械、２はクラウン、３はクランク軸、３Ａ
は第１偏心部、３Ｂは第２偏心部、３Ｃは第３偏心部、
４はスライド、５、１３、１６はコネクチングロッド、
６はメインモータ、７はベルト、８はフライホイール、
９はクラッチ、１０はブレーキ、１１は第１動的バラン
ス装置、１２は第１バランスウエイト、１４は第２動的
バランス装置、１５は第２バランスウエイト、Ｗ１は上
型を含むスライドの質量、Ｗ２は第１バランスウエイト
の質量、Ｗ３は第２バランスウエイトの質量、Ｓ１はス
ライドのストローク長さ、Ｓ２は第１バランスウエイト
のストローク長さ、Ｓ３は第２バランスウエイトのスト
ローク長さ、ｅ１、ｅ２、ｅ３はクランク軸３の偏心部
３Ａ、３Ｂ、３Ｃの偏心量、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３はコネク
チングロッド５、１３、１６の長さ、２１はカム式プレ
ス機械、２２はフレーム、２２Ａは上フレーム、２２Ｂ
は下フレーム、２３はタイロッド、２３Ａはガイドロッ
ド部、２４Ａ、２４Ｂはナット、２５は第１バランスウ
エイト、２６は第２バランスウエイト、２７はスライ
ド、２８はガイド、２９はサーボモータ、２９Ａは軸端
部、３０は駆動ギヤ、３１は軸受け、３２Ａ、３２Ｂは
軸、３３Ａ、３３Ｂはメインギヤ、３４Ａは第１カム、
３４Ｂは第２カム、３５Ａ、３５Ｂは第１スタンド、３
６Ａ、３６Ｂは第１カムフォロア、３７Ａ、３７Ｂは第
２スタンド、３８Ａ、３８Ｂは第２カムフォロア、３９
Ａ、３９Ｂは第３スタンド、４０Ａ、４０Ｂは第３カム
フォロア、である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高速回転するプレス機械の動的バランス装
   置において、往復運動するスライドと、第１バランスウ
   エイトを往復運動させる第１動的バランス装置と、第２
   バランスウエイトを往復運動させる第２動的バランス装
   置とを設け、各々の運動方向と慣性質量とをそろえ、さ
   らに各々の運動周期が１２０°ずつの位相差をもって往
   復運動することを特徴とするプレス機械の動的バランス
   装置。