(57)【要約】【課題】従来より耐久性が高いクランクシャフト及びプレス機を提供する。【解決手段】本発明のクランクシャフト３０には、第１と第２のクランクウェブ３１，３２の間にクランクピン３３が差し渡されている。また、クランクピン３３の一端部は、第１のクランクウェブ３１に形成されたピン孔４１に嵌合されるようになっている。さらに、第１のクランクウェブ３１の中心部には、ピン孔４１と部分的に重なり、軸受２４が嵌合されるセンター孔４０が形成されている。そして、その軸受２４のうちピン孔４１側に張り出す部分の形状に合わせて、クランクピン３３の一端部の外周面に円弧溝部４３が陥没形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１と第２のクランクウェブの間に差し渡されたクランクピンの一端部が、前記第１のクランクウェブに形成されたピン孔に嵌合されるクランクシャフトにおいて、
前記第１のクランクウェブの中心部に形成されて、前記ピン孔と部分的に重なり、軸受が嵌合されるセンター孔と、
前記軸受のうち前記センター孔から前記ピン孔側に張り出す部分の形状に合わせて、前記クランクピンの前記一端部の外周面に陥没形成される円弧溝部と、
を備えるクランクシャフト。
【請求項２】
前記クランクピンは、前記第２のクランクウェブと一体に形成され、
前記第２のクランクウェブに、駆動源又は負荷が連結されるトルク伝達部が備えられている請求項１に記載のクランクシャフト。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のクランクシャフトと、
前記クランクシャフトにコンロッドを介して連結されるラムとを備えるプレス機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、１対のクランクウェブの間にクランクピンが差し渡されているクランクシャフト及びそのようなクランクシャフトを備えるプレス機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のクランクシャフトとして、クランクピンをコンロッドの貫通孔に通すためにクランクピンをクランクウェブに形成されたピン孔に嵌合して、クランクウェブとクランクピンとを分離可能としたものが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実用新案登録公報第２５７０２８１号（図１，図２）
【特許文献２】特許第５１３８４２６号（図１，図５）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記した従来のクランクシャフトのようにクランクピンとクランクウェブとが別体になっているものは、一体になっているものに比べて耐久性が問題になり得る。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より耐久性が高いクランクシャフト及びプレス機の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、第１と第２のクランクウェブの間に差し渡されたクランクピンの一端部が、前記第１のクランクウェブに形成されたピン孔に嵌合されるクランクシャフトにおいて、前記第１のクランクウェブの中心部に形成されて、前記ピン孔と部分的に重なり、軸受が嵌合されるセンター孔と、前記軸受のうち前記センター孔から前記ピン孔側に張り出す部分の形状に合わせて、前記クランクピンの前記一端部の外周面に陥没形成される円弧溝部と、を備えるクランクシャフトである。
【０００７】
請求項２の発明は、前記クランクピンは、前記第２のクランクウェブと一体に形成され、前記第２のクランクウェブに、駆動源又は負荷が連結されるトルク伝達部が備えられている請求項１に記載のクランクシャフトである。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のクランクシャフトと、前記クランクシャフトにコンロッドを介して連結されるラムとを備えるプレス機である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１のクランクシャフトは、第１のクランクウェブに形成されたピン孔にクランクピンの一端部が嵌合される構造になっている。これにより、第１のクランクウェブとクランクピンとを分離した状態で、クランクピンをコンロッドの一端部に回転可能に連結することができる。ここで、クランクシャフトを回転可能に支持する軸受は、通常は、クランクウェブから突出するクランクジャーナルに嵌合されるが、本発明では、軸受が第１のクランクウェブのセンター孔に嵌合され、クランクピンの一端部に対して径方向で重なる位置に配置される。即ち、本発明によれば、クランクシャフトがコンロッドから荷重を受ける部位（クランクピン）と、クランクシャフトを回転可能に支持する部位（軸受が嵌合する部分）とを通常の構造に比べて接近させることができる。これにより、クランクシャフトが受ける曲げ応力が抑えられ、耐久性が向上すると共に、クランクシャフトを軸方向でコンパクトな構成にすることができる。しかも、クランクピンに円弧溝部を設けたことで、軸受を大きくすることができ、この点においても耐久性が向上する。
【００１０】
請求項２のクランクシャフトのように、トルク伝達部は、クランクピンが一体に形成された第２のクランクウェブに配置することが好ましい。
【００１１】
請求項３のプレス機は、上記本発明のクランクシャフトを備えたことで、耐久性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプレス機の側断面図
【図２】図１のＡ−Ａ切断面におけるプレス機の断面図
【図３】クランクシャフトの斜視図
【図４】第２実施形態に係るプレス機の側断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。図１には、本発明に係るプレス機１０の主要部が示されている。このプレス機１０は、垂直に起立する支持板１１を備え、その支持板１１の表側面１１Ａには、上下方向に延びるスライドレール１２が取り付けられている。そして、スライドレール１２にラム１３がスライド可能に取り付けられ、そのラム１３から１つ又は複数のパンチ１３Ｐが垂下している。また、ラム１３の下方には、図示しないダイホルダが設けられて、その上面にパンチ１３Ｐに対応するダイが取り付けられている。なお、ダイホルダは支持板１１に固定されている。そして、ラム１３が上下動することで、パンチ１３Ｐとダイとが協働してワークを板金から曲げ成形したり切断したりする。
【００１４】
支持板１１の上端部には、支持ボックス１５が備えられている。支持ボックス１５は、支持板１１の表側面１１Ａから突出して水平方向で対向する１対の支持突壁１６，１６と、それら支持突壁１６，１６（図２参照）の先端部間に差し渡されて支持板１１と対向する支持対向壁１７とで構成され、上面と下面とが開放している。また、支持対向壁１７は、図示しない位置決めピンによって支持突壁１６，１６に対して位置決めされかつ、図示しないボルトにて支持突壁１６，１６に着脱可能に固定されている。
【００１５】
そして、支持対向壁１７と支持板１１との間に、本発明に係るクランクシャフト３０が差し渡され、そのクランクシャフト３０とラム１３との間がコンロッド２０で連結されている。また、クランクシャフト３０は、駆動源２２によって回転駆動され、これによりラム１３が上下動する。
【００１６】
具体的には、支持板１１には、支持対向壁１７と対向する位置に貫通孔１８が形成されている。貫通孔１８には、支持スリーブ１９が支持板１１の表側面１１Ａ側から嵌合されて固定され、支持スリーブ１９の一部が支持対向壁１７側に突出している。また、駆動源２２は、モータの一端部に減速機を連結してなる。そして、駆動源２２の減速機側の一端面が支持スリーブ１９の裏側面１９Ｂに宛がわれた状態に固定され、駆動源２２の出力軸２２Ｊが、中心孔１９Ｃ内の中心に配置されている。
【００１７】
クランクシャフト３０は、コンロッド２０が連結されるクランクピン３３の両側に第１と第２のクランクウェブ３１，３２を備えている。図３（Ａ）に示すように、第１と第２のクランクウェブ３１，３２は、互いに同軸上に配置された円板状をなしている。
【００１８】
第２のクランクウェブ３２の中心部からは、第１のクランクウェブ３１とは反対側にクランクジャーナル３４（本発明における「トルク伝達部」に相当する。）が突出している。そして、図１に示すように、クランクジャーナル３４が支持スリーブ１９の中心孔１９Ｃ内に位置し、そのクランクジャーナル３４と中心孔１９Ｃの内周面との間に軸受２３が嵌合されている。また、クランクジャーナル３４の中心部には連結孔３４Ａが形成され、そこに駆動源２２の出力軸２２Ｊが嵌合されてキー結合されている。なお、軸受２３は、例えば、ベアリングでもメタル軸受でもよく、後述の他の軸受２１Ａ，２１Ｂ，２４に関しても同様である。
【００１９】
第１のクランクウェブ３１の中心部には、センター孔４０が形成されている。また、支持対向壁１７には、センター孔４０の同軸上にセンター孔４０より小径の貫通孔１７Ａが形成されている。さらに、貫通孔１７Ａには、第１のクランクウェブ３１の反対側から支持シャフト２９が挿入され、支持シャフト２９の基端側のフランジ２９Ｆが支持対向壁１７に固定されている。そして、支持シャフト２９の先端部がセンター孔４０内に受容されて、その支持シャフト２９の外周面とセンター孔４０の内周面との間に軸受２４が嵌合されている。
【００２０】
また、センター孔４０は、第２のクランクウェブ３２側の端部寄り位置から第２のクランクウェブ３２側が段付き状に縮径し、第２のクランクウェブ３２側の端部寄り位置に段差面４０Ｄを備えている。そして、その段差面４０Ｄに軸受２４の一端面が突き当てられる。具体的には、軸受２４が、ベアリングの場合には、そのアウターがセンター孔４０に嵌合されて段差面４０Ｄに突き当てられ、軸受２４が、メタル軸受である場合には、摺動メタルを内面に有するスリーブが、センター孔４０に嵌合されて段差面４０Ｄに突き当てられる。また、軸受２４は、第１のクランクウェブ３１における第２のクランクウェブ３２と反対側の面（以下、「外面３１Ｇ」という）より僅かに突出している。そして、第１のクランクウェブ３１の外面３１Ｇと支持対向壁１７との間に配置された軸受押え４９によって軸受２４がセンター孔４０内に対して抜け止めされている。
【００２１】
以上のようにしてクランクシャフト３０は、両端部を軸受２３，２４によって回転可能に支持されている。
【００２２】
図１に示すように、コンロッド２０は、上下方向に延びる帯板状をなし、その上下の両端部を、貫通孔２０Ａ，２０Ｂが、クランクシャフト３０の回転軸３０Ｊの軸方向（以下、単にクランクシャフト３０の回転軸方向Ｈ１という）に貫通している。また、各貫通孔２０Ａ，２０Ｂ内には、軸受２１Ａ，２１Ｂが嵌合している。さらに、コンロッド２０の上端部の軸受２１Ａの内側をカラー３３Ｙが貫通していて、そのカラー３３Ｙが軸受２１Ａの両端部から外側に突出している。
【００２３】
コンロッド２０の下端部をラム１３に連結するために、ラム１３には、クランクシャフト３０の回転軸方向Ｈ１で対向する１対の対向壁１３Ａ，１３Ｂが備えられ、それら両対向壁１３Ａ，１３Ｂをピン孔１３Ｃが貫通している。そして、コンロッド２０の下端部が、対向壁１３Ａ，１３Ｂの間に配置され、連結ピン２８が、ピン孔１３Ｃ及びコンロッド２０の軸受２１Ｂ内を貫通している。これにより、コンロッド２０の下端部がラム１３に回動可能に連結されている。
【００２４】
一方、コンロッド２０の上端部をクランクシャフト３０に連結するために、図３（Ｂ）に示すように、クランクシャフト３０は、クランクピン３３と第１のクランクウェブ３１との間で分離可能となっている。即ち、クランクシャフト３０は、第２のクランクウェブ３２とクランクピン３３とクランクジャーナル３４とを一体に備えた本体部３０Ａと、第１のクランクウェブ３１との２部品を合体させてなる。
【００２５】
第１のクランクウェブ３１の中心部には、前述のセンター孔４０が貫通形成され、第１のクランクウェブ３１の中心から偏心した位置には、ピン孔４１が貫通形成されている。そして、本体部３０Ａと第１のクランクウェブ３１とに分離した状態で、コンロッド２０の上端側のカラー３３Ｙに本体部３０Ａのクランクピン３３が通される。そして、そのクランクピン３３の先端部を第１のクランクウェブ３１のピン孔４１に嵌合して、本体部３０Ａと第１のクランクウェブ３１とを合体させる。このようにして、コンロッド２０の上端部がクランクシャフト３０に回動可能に連結されている。
【００２６】
さて、第１のクランクウェブ３１のセンター孔４０とピン孔４１とは、互いに部分的に重なっている。そして、図２に示すように、センター孔４０に嵌合した軸受２４がピン孔４１側に張り出している。これに対し、クランクピン３３の先端部の外周面には、軸受２４のうちのピン孔４１側に張り出している部分の形状に合わせて円弧溝部４３が陥没形成されている。そして、図３（Ａ）に示すように、クランクピン３３がピン孔４１に嵌合されると、円弧溝部４３の凹状の円弧面４３Ａとセンター孔４０の内周面４０Ａとが面一になって１つの円筒面を構成する。
【００２７】
クランクピン３３がピン孔４１に嵌合されると、カラー３３Ｙが第１と第２のクランクウェブ３１，３２の間に挟まれてクランクピン３３の先端面がピン孔４１内に僅かに引っ込んだ位置に配置される。また、クランクピン３３の先端面の中心には螺子部３３Ｎが形成され、第１のクランクウェブ３１の外面３１Ｇに重ねられた抜止板４８の貫通孔４８Ａに通したボルトが螺子部３３Ｎに締め付けられる。これにより、第１と第２のクランクウェブ３１，３２との間にカラー３３Ｙが挟まれ、第１のクランクウェブ３１が第２のクランクウェブ３２に対してカラー３３Ｙの軸長分だけ離れた位置に位置決めされる。
【００２８】
なお、抜止板４８は、図３（Ａ）に示すように、ピン孔４１より大きくかつピン孔４１と同心の円板から、センター孔４０と重なる部分を切除した形状をなし、中心に貫通孔４８Ａを備えている。また、図３（Ｂ）に示すように、円弧溝部４３の端面は、クランクピン３３の軸方向と直交する段差面４３Ｄになっていて、その段差面４３Ｄはセンター孔４０内の軸受２４の端面に対して隙間を介して対向する。さらに、その軸受２４は、支持シャフト２９に嵌合して支持対向壁１７と第１のクランクウェブ３１との間に挟まれる軸受け押え４９によってセンター孔４０内に抜け止めされる。その軸受押え４９は、センター孔４０の開口縁に重なりセンター孔４０側に張り出す円環状の板から、抜止板４８と重なる部分を切除した形状をなしている。
【００２９】
なお、センター孔４０内の軸受２４以外の他の軸受２１Ａ，２１Ｂ，２３の位置決め構造に関しては、公知であるのでそれらの説明は省略する。
【００３０】
本実施形態のクランクシャフト３０及びプレス機１０の構成に関する説明は以上である。次に、このクランクシャフト３０及びプレス機１０の作用効果について説明する。
【００３１】
プレス機１０を組み付ける作業は、以下のようにして行われる。図１に示されたプレス機１０に対し、支持対向壁１７及び第１のクランクウェブ３１が組み付けられる前の状態で、コンロッド２０の上端部がクランクピン３３に連結され、その後、コンロッド２０の下端部がラム１３に連結される。一方、第１のクランクウェブ３１に対しては、センター孔４０内に軸受２４を嵌合して軸受押え４９にて抜け止めしておく。そして、第１のクランクウェブ３１のピン孔４１にクランクピン３３を嵌合し、抜止板４８をクランクピン３３に螺子止めする。すると、第１のクランクウェブ３１のセンター孔４０内の軸受２４とクランクピン３３の円弧溝部４３との係合により、第１のクランクウェブ３１が、クランクピン３３に対して回り止めされ、センター孔４０とクランクジャーナル３４とが芯出しされた状態に保持される。また、第１のクランクウェブ３１は、クランクシャフト３０の本体部３０Ａに対して軸受２４を介して回転軸方向Ｈ１で固定された状態になる。これらにより、その後、支持対向壁１７を支持突壁１６に組み付け、支持シャフト２９を第１のクランクウェブ３１の軸受２４内に嵌合する作業を容易に行うことができる。そして、支持シャフト２９が支持対向壁１７に固定されてプレス機１０に組み付けが完了する。
【００３２】
ところで、一般的なクランクシャフトは、両端部にクランクジャーナルを備えて、それら両クランクジャーナルが軸受で回転可能に支持されている。これに対し、本実施形態のクランクシャフト３０は、軸受２４が第１のクランクウェブ３１のセンター孔４０に備えられ、クランクピン３３の一端部に対して径方向で重なる位置に配置される。即ち、クランクシャフト３０のうちコンロッド２０から荷重を受ける部位（クランクピン３３）と、回転可能に支持される部位（軸受２４が嵌合する部分）とが一般的なクランクシャフトに比べて接近している。これにより、クランクシャフト３０が受ける曲げ応力が抑えられて、耐久性が向上すると共に、クランクシャフト３０を軸方向でコンパクトな構成にすることができる。そして、プレス機１０も耐久性が向上し、コンパクトになる。しかも、クランクピン３３に円弧溝部４３を設けたことで、軸受２４を大きくすることができ、この点においても耐久性が向上する。さらには、上記したようにクランクシャフト３０をプレス機１０に組み付ける過程で、第１のクランクウェブ３１が本体部３０Ａに対して回り止め等されるので、組み付け作業を容易に行うことができる。
【００３３】
なお、クランクシャフト３０の本体部３０Ａは、以下のようにして製造することができる。即ち、例えば、円柱状の母材を用意して旋盤に取り付け、その母材の一端面の中心部にクランクジャーナル３４と連結孔３４Ａを加工する。次いで、嵌合孔を備えた第１のアダプタを用意して、その嵌合孔に母材のクランクジャーナル３４を嵌合して回り止めする。次いで、旋盤に第１のアダプタを取り付けて母材と共に回転させて、クランクジャーナル３４を基準にして母材の他端面の中心部に第１円形孔を加工する。次いで、母材を第１のアダプタから外し、外面円形の部材の偏心した位置に嵌合孔を備えた第２のアダプタを用意して、その嵌合孔に母材のクランクジャーナル３４を嵌合して回り止めする。そして、旋盤に第２のアダプタを取り付けて母材と共に回転させてクランクピン３３を母材から削り出すと共に、第２のクランクウェブ３２を加工する。これにより、母材からクランクシャフト３０の本体部３０Ａを加工することができ、前述の第１円形孔の一部が円弧溝部４３の円弧面４３Ａとしてクランクピン３３の外周面に残される。
【００３４】
［第２実施形態］
本実施形態のプレス機１０Ｖのクランクシャフト３０Ｖは、図４に示されており、別部品である第１本体部５０、中間クランクウェブ５１、第２本体部５２、末端クランクウェブ５３を駆動源２２側に順番に組み付けてなり、クランクピン３３及びコンロッド２０を２つ有する所謂ダブルクランクになっている。その第１本体部５０は、第１実施形態の本体部３０Ａに対し、クランクピン３３が円弧溝部４３を有しない点以外は同じ構造になっている。また、中間クランクウェブ５１は、第１実施形態の第１のクランクウェブ３１と同様に一部が重なり合うセンター孔４０とピン孔４１とを有する。そして、そのピン孔４１に第１本体部５０のクランクピン３３が嵌合して、クランクピン３３の一部がセンター孔４０側に張り出している。
【００３５】
第２本体部５２は、第１実施形態の本体部３０Ａに対し、クランクジャーナル３４の形状のみが異なる。即ち、そのクランクジャーナル３４は、基端部が支持ボックス１５に設けられた支持対向壁１７Ｖを貫通して軸受２６によって回転可能に支持されている。また、クランクジャーナル３４の先端部が中間クランクウェブ５１のセンター孔４０に嵌合されている。そして、そのクランクジャーナル３４の先端部の外周面に円弧溝部４３Ｖが形成され、その円弧溝部４３Ｖに第１本体部５０のクランクピン３３が係合し、これにより、第２本体部５２と中間クランクウェブ５１とが一体回転可能に連結されている。また、末端クランクウェブ５３は、第１実施形態の第１のクランクウェブ３１と同じ形状をなしている。
【００３６】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００３７】
（１）前記実施形態では、第２のクランクウェブ３２にクランクピン３３が一体に形成されていたが、第２のクランクウェブ３２にもピン孔を設けて、そのピン孔にクランクピン３３を嵌合して抜け止めした構成としてもよい。
【００３８】
（２）前記実施形態では、コンロッド２０に対して動力を付与するクランクシャフト３０に本発明が適用されていたが、コンロッド側から動力を受けるクランクシャフトに本発明を適用してもよい。
【００３９】
（３）本発明のクランクシャフト３０は、プレス機１０に備えられるものに限定されるものではなく、例えば、ばね機械に用いてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１０    プレス機
１３    ラム
２４    軸受
３０，３０Ｖ    クランクシャフト
３１    第１のクランクウェブ
３２    第２のクランクウェブ
３３    クランクピン
３４    クランクジャーナル（トルク伝達部）
４０    センター孔
４１    ピン孔
４３    円弧溝部
【図１】
2018130740.tif 000003
【図２】
2018130740.tif 000004
【図３】
2018130740.tif 000005
【図４】
2018130740.tif 000006