(57)【要約】      （修正有）【課題】加工物の加工後の寸法精度が安定しており、金型の調整作業ならびに調整時間を低減し、また加工速度が高速で小型かつ安価なプレス装置を提供する。【解決手段】フライホイル１の中心軸周りの第１の支点１０に端部が回転可能に配置されたコネクティングロッド２と、コネクティングロッド２の他の端部と第２の支点１１で回転可能に接続され、プレス装置１００の上端部に回転可能に配置された上部リンクロッド３と、コネクティングロッド１の他の端部と第２の支点１１で回転可能に接続され、プレス装置１００のスライダ６上に回転可能に配置された下部リンクロッド４と、スライダ６により上下に稼動するラム７とを有するプレス装置１００において、第１の支点１０が前記フライホイル１上を一回転する間に、ラム７の下死点が複数回発生する。【選択図】図２
2012066299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、前記駆動源に連結し、動力を伝えるクラッチブレーキユニットと、
前記クラッチブレーキユニットに連結され、回転可能に配置されたフライホイルと、
前記フライホイルの中心軸周りの第１の支点に端部が回転可能に配置されたコネクティングロッドと、
前記コネクティングロッドの他の端部と第２の支点で回転可能に接続され、プレス装置の上端部に回転可能に配置された上部リンクロッドと、
前記コネクティングロッドの他の端部と第２の支点で回転可能に接続され、プレス装置のスライド上に回転可能に配置された下部リンクロッドと、
前記スライダにより上下に稼動するラムと、
を有するプレス装置において、
前記第１の支点が前記フライホイル上を一回転する間に、前記ラムの下死点が複数回発生するプレス装置。
【請求項２】
前記フライホイルの第１の支点が上部リンクロッドと下部リンクロッドの鉛直一直線位置と最も近づいた第１の位置で、前記コネクティングロッドの第２の支点が、前記鉛直一直線位置を超えることを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記フライホイルの第１の支点が第１の位置より上方にある第２の位置で、前記コネクティングロッドの第２の支点が、前記鉛直一直線位置上にあり、
前記フライホイルの第１の支点が第１の位置より下方にある第３の位置で、前記コネクティングロッドの第２の支点が、前記鉛直一直線位置上にあることを特徴とする請求項２に記載のプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナックルリンク機構を用いたプレス装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来構造の機械式クランクプレス設備は図１に示すように、フライホイル１、クラッチブレーキユニット（図示せず）、コネクティングロッド２、スライダ６、スライドガイド５、ラム７、ボルスタ８、駆動源（図示せず）で構成されている。駆動源に連結したフライホイルに動力を連続的に蓄積し、クラッチブレーキユニットによりフライホイルのエネルギが１の回転軸周りの支点１０に回転可能に固定されているコネクティングロッド２を介して動力がスライダ６に伝わり、ラム７を上下に稼動させる。ボルスタ８上に取り付けた金型にラム７の力を加えて、塑性加工を行っている。
【０００３】
従来のラム７の運動曲線は図４の「クランクプレス」の線が示すように正弦波となり、ラム７が最も下降する下死点（最下点とも言う。）部分で加工のための最大荷重が瞬時に発生する機構となっている。
【０００４】
クランクプレス加工では、図４に示す正弦曲線の下死点前１０度前後（クランク角度）、すなわち、１７０度前後で材料を押さえ、打抜き、曲げ加工を行い、下死点で曲げ、潰しなど最終の形状とする加工を行う。下死点の±３度前後の領域、すなわち、１７７〜１８３度前後はプレス本来の仕上げの加工領域であるが、その付近での最大荷重が瞬時に発生する機構となっているため、加工時間が非常に短い。そのため、厚板材の曲げ、潰し加工において塑性加工をするためには、歪速度が追随できず、材料に施した変形が若干もとに戻るため、潰し量が狙いどおりに加工できず、安定性に欠け、製品の寸法精度上のばらつきが生じる場合が多くある。
【０００５】
クランクプレス加工の下死点における精度を高めるため、以下のような様々なプレス装置が提案されている。
【０００６】
特許文献１には、クランク軸の回転運動により屈伸するように相互に連結された一対のレバーを備えるリンク機構と、フレームに水平方向へ伸びる軸線の周りに回転可能に配置された偏心軸とを含み、偏心軸とリンク機構とを連結し、一方及び他方のレバーをそれぞれクランク軸及びスライドに連結し、クランク軸及び偏心軸を別個の駆動源により回転させるようにした装置が提供されている。
特許文献２には、２つの下死点を持つプレス装置が提案されている。絞り工程と胴突き成形工程を順に行うプレス加工方法において、絞り工程を絞り型により、第１の下死点まで加圧することにより成形を行い、胴突き成形工程を胴突き型に変更させ、第２の下死点まで加圧することにより成形する。
【０００７】
特許文献３には、プレス運転状態で、下死点におけるスライド下面とボルスタ上面の相対距離を検出する検出器と、その相対距離が所定範囲に入るように位置調整装置を制御するスライド下死点位置自動補正装置が提供されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００３−４８０９９号公報
【特許文献２】特開２００８−１０５０９４号公報
【特許文献３】特開昭６０−１４１３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のようにクランクプレス加工では、下死点付近のプレス本来の仕上げの加工領域における加工時間が非常に短い。そのため、厚板材の曲げ、潰し加工において塑性加工するためには、歪速度が追随できず、材料に施した変形が若干もとに戻るため、潰し量が狙いどおりに加工できず、安定性に欠け、製品の寸法精度上のばらつきが生じる場合が多くあり、要求精度の高い製品を加工するためには、クランクプレス加工は不向きである。
【００１０】
特許文献１では、下死点の位置を調整することは可能であるが、下死点付近の加工時間が非常に短い点は解消されていない。また、クランク軸及び偏心軸を別個の駆動源により回転させるようにした装置が提供されているが、別個の駆動源を用いることにより高価なものとなる。
【００１１】
特許文献２では２つの下死点が提案されているが、第１の下死点と第２の下死点とでは異なる工程を行っているため、下死点付近における加工時間が非常に短い点は解消されていない。
【００１２】
特許文献３では、下死点を位置調整装置により、位置の精度を高めることはできるが、下死点付近における加工時間が非常に短い点は解消されていない。
【００１３】
上記問題を解決するために、サーボプレスや、高性能ナックルリンクプレスなどが開発されている。
【００１４】
しかしながら、これらのプレス設備は高額であり、製品品質を維持するためにはプレス能力に尤度が必要である。また、大型の設備による対応が伴い、高速の加工の要求を満たせない場合があり、加工度の高い製品では材料の歪速度が追随できないこと、一回で強加工を行った場合、材料に割れや過度の歪が残り、経時変化や破壊に至る場合がある。この問題を回避するため、複数回に分けてプレス加工を行うことが考えられるが、時間がかかる。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みて、プレス装置の下死点付近における加工時間を長くし、被加工物の塑性変形を低減して加工後の寸法精度を安定化させ、また小型かつ安価なプレス装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の問題を解決するため、本発明は、駆動源と、前記駆動源に連結し、動力を伝えるクラッチブレーキユニットと、前記クラッチブレーキユニットに連結され、回転可能に配置されたフライホイルと、前記フライホイルの中心軸周りの第１の支点に端部が回転可能に配置されたコネクティングロッドと、前記コネクティングロッドの他の端部と第２の支点で回転可能に接続され、プレス装置の上端部に回転可能に配置された上部リンクロッドと、前記コネクティングロッドの他の端部と第２の支点で回転可能に接続され、プレス装置のスライド上に回転可能に配置された下部リンクロッドと、前記スライダにより上下に稼動するラムと、を有するプレス装置において、前記第１の支点が前記フライホイル上を一回転する間に前記ラムの下死点が複数回発生するプレス装置を提供する。
【００１７】
さらに、前記フライホイルの第１の支点が上部リンクロッドと下部リンクロッドの鉛直一直線位置と最も近づいた第１の位置で、前記コネクティングロッドの第２の支点が、前記鉛直一直線位置を超えることを特徴とすることができる。
【００１８】
また、さらに、前記フライホイルの第１の支点が第１の位置より上方にある第２の位置で、前記コネクティングロッドの第２の支点が、前記鉛直一直線位置上にあり、前記フライホイルの第１の支点が第１の位置より下方にある第３の位置で、前記コネクティングロッドの第２の支点が、前記鉛直一直線位置上にあることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、加圧の度合い、加圧時間を所望の値をすることができ、塑性変形を低減し、加工終点まで安定した加工ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一般的なクランクプレス装置。
【図２】本実施例のナックルリンクプレス装置。
【図３】本実施例のナックルリンクプレス装置のプレス工程。
【図４】本実施例および比較例のラムの下降曲線と一般的なクランクプレスのラム曲線。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
【実施例】
【００２２】
図２は、本実施例のナックルリンクプレス機構を用いたプレス装置を示す。プレス装置１００は、フライホイル１、クラッチブレーキユニット（図示せず）、コネクティングロッド２、上部リンクロッド３、下部リンクロッド４、スライドガイド５、スライダ６、ラム７、ボルスタ８、伸縮機構９、支持板１２、駆動源（図示せず）で構成されている。
【００２３】
コネクティングロッド２の端部はフライホイル１の回転軸周りにある第１の支点１０で、回転可能に設置され、コネクティングロッド２の他の端部は、上部リンクロッド３及び下部リンクロッド４の端部と第２の支点１１で接続されている。上部リンクロッド３の他の端部は、プレス装置１００の上端部の支点１２に回転可能に設置され、下部リンクロッド４の他の端部は、プレス装置１００のスライダ６上に回転可能に設置されている。
【００２４】
一般的なクランクプレスの構造と同様に、駆動源（図示せず）に連結し動力を伝えるクラッチブレーキユニット（図示せず）により、フライホイル１が時計方向に回転する。フライホイル１の回転運動が、コネクティングロッド２及びリンクロッド３、４を介して、スライダ６の上下運動に変換され、ラム７を上下に稼動させる。この様にして、ボルスタ８上に取り付けた金型にラム７の力を加えて、塑性加工を行っている。以上は通常のナックルリンクプレス機構の動作説明である。
【００２５】
フライホイルの中心を通り、かつ地表と水平な仮想線に対して、第１の支点１０と地表とフライホイルの中心を通る線の成す角をクランク角度θと定義する。
【００２６】
本実施例のナックルリンクプレス機構を用いたプレス装置では、コネクティングロッド２の長さをねじなどの伸縮機構９を用いて可変にすることができ、任意に設定できる。
【００２７】
実施例では、コネクティングロッド２の長さを上部リンクロッド３と下部リンクロッド４が下死点位置でリンクロッド３，４の連結部１１が鉛直一直線位置を越える位置まで到達する長さになるよう設定した。本実施例において、上部リンクロッド３と下部リンクロッド４の長さは等しいが、被成型物の材料や成型後の形状に応じて、リンクロッド３、４の長さをそれぞれ異なる長さとすることができる。この様に長さを設定することで、コネクティングロッド２がフライホイル１の回転軸周りを一回転する間（一工程間）に、ラム７が下死点に２回到着する構造とした。その構造の動作の詳細を通常のナックルリンクプレス装置と比較して、次に説明する。
【００２８】
図３は、本実施例によるプレス工程を示したものである。状態Ｓ１（図３（１）に示す状態）から、フライホイルの回転とともに、第１の支点１０が時計回りに回転し（逆回転でも良い。）、コネクティングロッド２とリンクロッド３、４を介してラム７を押し下げていく。状態Ｓ２（図３（２）に示す状態）では、プレス加工はまだ行われていないため、高速で下降する。
【００２９】
状態Ｓ３（図３（３）に示す状態）は、フライホイルの第１の支点１０がリンクロッド３、４の鉛直一直線位置１５と最も近づく手前（上方）の第２の位置、すなわち、主クランク角度θは、１８０度に到達していない状態にあり、リンクロッド３、４は鉛直一直線１５上にあり、コネクティングロッド２の第２の支点１１はその直線上にある。このとき、ラム７は下死点に到着し塑性加工を行う。塑性加工はこの付近のストローク位置で行うことになる。通常のナックルリンクプレス装置では、このとき、ラム７はまだ下死点に到着していない。
【００３０】
更に状態Ｓ４（図３（４）に示す状態）は、フライホイルの第１の支点１０がリンクロッド３、４の鉛直一直線位置１５と最も近づいた第１の位置、すなわち、主クランク角度θは、１８０度の状態にあり、コネクティングロッド２の第２の支点が、リンクロッド３、４の鉛直一直線位置１５を超えて移動する。このとき、ラム７は下死点よりわずかに上昇する。通常のナックルリンクプレス装置では、１工程間（すなわち、θが０度〜３６０度で一回転する１サイクルの間）でこのときのみラム７が下死点に到着する。
【００３１】
状態Ｓ４の後は、フライホイルの第１の支点１０が第１の位置よりも下方の第３の位置（図示せず）で、再びリンクロッド３、４は鉛直一直線位置１５上にあり、コネクティングロッド２の第２の支点１１はその直線上にくる。このときもラム７は下死点に到着し塑性加工を行う。通常のナックルリンクプレス装置では、このとき、ラム７はまだ下死点から離れている。
【００３２】
ラム７が下死点を通過した後、状態Ｓ５（図３（５）に示す状態）を経て、ラム７は上死点（最上点とも言う。）へ戻り、１工程の作業を終了する。
【００３３】
Ｓ４の状態で、支点１１がリンクロッド３、４の鉛直一直線位置１５を越える距離は、ラムストローク量１００ｍｍに対し５ｍｍ以上あれば有効にプレス２回押し効果が得られることを試算により確認した。これにより、塑性加工中の材料の圧縮ひずみは１０００×１０-６ひずみ程度緩和され、加工中の材料の流動変形を容易に抑制できることを確認している。
【００３４】
図４は、ラムの下降曲線を示したものである。縦軸はラム降下位置（ｍｍ）を表し、横軸はクランク角度を表す。クランク角度θ（度）は、フライホイルの中心を通り、かつ地表と水平な仮想線に対して、第１の支点１０と地表とフライホイルの中心を通る線の成す角である。ラム降下位置（ｍｍ）は、ラムの下死点を基準線とし、ラムの基準線から上方への距離を示している。
【００３５】
ラムストロークを１００ｍｍとし、リンクロッド３，４の長さを２００ｍｍとして、フライホイルの中心軸からリンクロッド３，４の鉛直一直線位置１５までの距離を１０５０ｍｍとし、コネクティングロッドの長さ（Ｌ）を１００５ｍｍ（実施例１）、１０１０ｍｍ（実施例２）、１０１５ｍｍ（実施例３）と変化させた場合の結果である。また、比較例１として、従来のナックルリンクプレス（コネクティングロッドの長さＬを１０００ｍｍとしたもの）を示した。
【００３６】
従来のクランクプレス加工（比較例２）では、横軸のクランク角度１８０度（第１の位置）でラム下死点となり、正弦曲線に従う動きとなるが、本実施例のナックルリンク機構ではラム下死点の位置がずれると同時に下死点近傍（１８０度±３０度）でのラム下降停止範囲が広くなる。特に、実施例２、実施例３のように、コネクティングロッド２の長さを長くした場合、ラム下死点が２箇所現れ、下死点間でプレス荷重が緩和されることがわかる。
【００３７】
また、実施例１の場合は、特に、ラム下死点付近の静止時間が長く取れるため、被加工物の変形速度に追随でき、塑性変形を低減し、加工終点まで安定した加工ができる。また、曲げ、潰しなどの加工において下死点での２度加工ができるため、完成形状の安定化が図れる。更に、コネクティングロッド２の長さを可変にすることにより、所望の値の加圧の度合いを得ることができ、最適プレス条件を定量的に決定できる。すなわち、加工条件をより厳しい範囲にまで広げることができる。
【００３８】
装置全体の高さに関してみると、従来構造のクランクプレス装置ではフライホイル１からボルスタ８までのレイアウトが鉛直方向に配置されるため設備の高さが高くなり、輸送や建屋内の制限を受ける場合が多かったが、本実施例の構造をとることにより、装置全体の高さを低くすることができ、上記制限を受けない。
【００３９】
本実施例の駆動源として、一般的には電動機が使用されるが、エアシリンダや油圧シリンダを用いても良い。
【００４０】
本実施例では、コネクティングロッド２の長さを可変にすることにより、ラム下死点を２箇所発生させたが、コネクティングロッド２の長さを変える方法以外にリンクロッド３，４の長さを変えても同じ効果が得られ、また、長さは変えずにリンクロッド２，３の上下の支点位置を変えても同じ効果が得られる。
【００４１】
また、機構的に過荷重を掛けないことを目的として、コネクティングロッドが、上部リンクロッド及び下部リンクロッドよりも長くすることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１…フライホイル、２…コネクティングロッド、３…上部リンクロッド、４…下部リンクロッド、５…スライドガイド、６…スライダ、７…ラム、８…ボルスタ、９…伸縮機構、１０…第１の支点、１１…第２の支点、１２…上部リンクロッドの支点、１３…下部リンクロッドの支点、１４…支持板、１５…上部リンクロッドと下部リンクロッドの鉛直一直線位置、１００…プレス装置。
【図１】
2012066299.tif 000003
【図２】
2012066299.tif 000004
【図３】
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【図４】
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