(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランクシャフトの回転運動を鉛直方向の直線運動に変換する変換機構と、一端が前記変換機構に枢着された第１のリンクと、一端が前記第１のリンクの他端に枢着された第２および第３のリンクと、前記第２のリンクの他端を枢着して横方向の運動に案内するガイド機構と、スライドと、前記スライドと前記ガイド機構とを連結するリンク機構とを備え、前記第３のリンクの他端を前記スライドの所定の位置時の第１、第２および第３のリンクの枢着位置と同一軸心位置のフレームに枢着された可変リンクに枢着し、前記可変リンクの回動位置の設定によりスライドのストロークを設定してなることを特徴とするプレス機械。
【請求項２】
スライドとガイド機構とを連結するリンク機構がフレームに枢着されたベルリンクを有し、前記ベルリンクと前記スライドおよび前記ベルリンクと前記ガイド機構とを連結するリンクを備えてなる請求項１に記載のプレス機械。
【請求項３】
スライドとガイド機構とを連結するリンク機構がフレームに枢着された第１のベルリンクを有し、前記ベルリンクと前記スライドおよび前記ベルリンクと前記ガイド機構とを連結するリンクを備えるとともに、バランサと、フレームに枢着された第２のベルリンクとを有し、前記ガイド機構と前記第２のベルリンクおよび前記第２のベルリンクと前記バランサとを連結するリンク機構とを備えてなる請求項１に記載のプレス機械。
【請求項４】
クランクシャフトの回転運動を鉛直方向の直線運動に変換する変換機構と、一端が前記変換機構に枢着された第１のリンクと、一端が前記第１のリンクの他端に枢着された第２および第３のリンクと、前記第２のリンクの他端を枢着して横方向の運動に案内するガイド機構と、フレームに枢着されたベルリンクと、スライドと、前記ベルリンクと前記スライドおよび前記ベルリンクと前記ガイド機構とを連結するリンクを備え前記第３のリンクの端部をフレームに枢着してなることを特徴とするプレス機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸の回転運動をリンク機構等により往復運動に変換してスライドに伝達するプレス機械に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クランク軸の回転運動をナックル機構やリンク機構等のリンク機構により往復運動に変換してスライドに伝達するプレス機械でスライドのストローク長さを変更することのできるものが知られている。この場合のスライドのストローク長さの変更は、クランク軸の偏心量を変えるもの、リンクの角度を変えるものの２通りある。
【０００３】
しかし、いずれにしてもストローク長さを変更するとスライドの下死点が変わる、つまりダイハイト（スライドの下死点位置でのスライドとボルスタの距離）の基準位置が変わる構造となっていて、新たにその基準位置を設けなければならない。これはプレス作業者を混乱させダイハイトの基準位置を間違える可能性があり、場合によっては金型を破損させる危険もある。
【０００４】
これをなくすためにダイハイトアジャスト機構を設けダイハイトが変化した量を自動で補正する構造のプレス機械も考えられている。しかしこの場合ストローク長さを変更し、かつダイハイト位置を設定し直すという複雑な制御が必要であり、設定にも時間がかかる。そのために数種類の決められたストローク長さにしか設定できない有段式になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように有段式であるとストローク長さを決め細かく変更することができず、その取り扱いには依然として不便さがある。また、リンク機構によってストローク長さを変える構造のプレス機械では、下死点において力を受けるリンクの角度がストローク長さによって変わりプレスの剛性が変わるという問題もある。
【０００６】
さらに、この種のプレス機械でたとえばコイニング加工やスプリングバックの大きい曲げ加工を行うような場合には、被加工材をより長く押さえられ形状を安定させる等のことからスライドの特に下死点位置でスライドの速度が遅いことが望まれている。
【０００７】
本発明は、上記に事情に鑑みなされたもので、ダイハイトを一定のままスライドのストローク長さを無段階に変更することができ、またスライドの上・下死点位置付近でスライドの速度を遅くすることのできるプレス機械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】
請求項１に係る本発明は、クランクシャフトの回転運動を鉛直方向の直線運動に変換する変換機構と、一端が前記変換機構に枢着された第１のリンクと、一端が前記第１のリンクの他端に枢着された第２および第３のリンクと、前記第２のリンクの他端を枢着して横方向の運動に案内するガイド機構と、スライドと、前記スライドと前記ガイド機構とを連結するリンク機構とを備え、前記第３のリンクの他端を前記スライドの所定の位置時の第１、第２および第３のリンクの枢着位置と同一軸心位置のフレームに枢着された可変リンクに枢着し、前記可変リンクの回動位置の設定によりスライドのストロークを設定してなることを特徴とすることを特徴とする。
【０００９】
クランクシャフトの回転運動はコンロッドにより例えば直線ガイドに嵌められた滑子からなる直線運動に変換する変換機構の滑子に伝達される。この伝達を受けた滑子は鉛直方向に直線往復運動し、この運動は第１のリンク、第２のリンクに伝達される。第２のリンクの端部は直線ガイドに嵌められた滑子あるいはリンクからなる横方向の運動に案内するガイド機構にしたがい横方向に往復運動する。つまり第２のリンクは第１、第２のリンクの枢着点を支点にして揺動運動する。この運動はスライドとガイド機構とを連結するリンク機構を介してスライドを鉛直方向に往復運動させる。すなわちスライドはクランクシャフトのクランク運動に応じて鉛直方向に往復運動する。
【００１０】
第１、第２のリンクの枢着点には第３のリンクを枢着しており、この第３のリンクの端部は、スライドが所定の位置にあるとき第１、第２のリンクの枢着位置と同一軸心位置のフレームに枢着した可変リンクに枢着している。したがって、スライドの所定の位置を下死点位置に設定すると、スライドの下死点位置は可変リンクを回動しても第１、第２のリンクの枢着点の位置は変化しないので常に一定位置を維持するが、可変リンクを回動するとその回動位置に応じて第２のリンクの揺動運動曲線が変化する。つまり横方向の往復運動巾が変化する。この変化はスライドの往復運動巾、すなわちストローク長さを変化させる。
【００１１】
請求項２に係る本発明は、請求項１に係る発明において、スライドとガイド機構とを連結するリンク機構がフレームに枢着されたベルリンクを有し、前記ベルリンクと前記スライドおよび前記ベルリンクと前記ガイド機構とを連結するリンクを備えてなることを特徴とする。
【００１２】
ガイド機構による横方向の往復運動は、ベルリンクに伝達されてベルリンクを揺動運動させ、その運動はリンクを介してスライドに伝達し、スライドを鉛直方向に往復運動させる。このベルリンクの揺動運動は運動の折り返し部分で鉛直方向の速度を遅くし、スライドの上・下死点近傍の速度を減少させる。
【００１３】
請求項３に係る本発明は、請求項１に係る発明において、スライドとガイド機構とを連結するリンク機構がフレームに枢着された第１のベルリンクを有し、前記ベルリンクと前記スライドおよび前記ベルリンクと前記ガイド機構とを連結するリンクを備えるとともに、バランサと、フレームに枢着された第２のベルリンクとを有し、前記ガイド機構と前記第２のベルリンクおよび前記第２のベルリンクと前記バランサとを連結するリンク機構とを備えてなることを特徴とする。
【００１４】
ガイド機構にバランサをスライドと対抗させ、バランサとガイド機構とをスライドとガイド機構とを連結するリンク機構と同様のリンク機構で連結して配置しているので、振動が抑えられとともに、スライドの慣性力による上・下死点位置の変動も抑制される。
【００１５】
請求項４に係る本発明は、クランクシャフトの回転運動を鉛直方向の直線運動に変換する変換機構と、一端が前記変換機構に枢着された第１のリンクと、一端が前記第１のリンクの他端に枢着された第２および第３のリンクと、前記第２のリンクの他端を枢着して横方向の運動に案内するガイド機構と、フレームに枢着されたベルリンクと、スライドと、前記ベルリンクと前記スライドおよび前記ベルリンクと前記ガイド機構とを連結するリンクを備え前記第３のリンクの端部をフレームに枢着してなることを特徴とする。
【００１６】
第３のリンクの端部のフレームに枢着する位置を設定することにより、請求項１に記載の発明と同様にスライドのストローク長さを変化させることができ、また請求項２の発明と同様にスライドの上・下死点近傍の速度を減少させることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は第１の実施の形態の縦断面図、図２は同実施の形態の横断面図、図３は同実施の形態の鉛直スライド機構部の断面図、図４は同実施の形態の可変リンク部の断面図、図５は同実施の形態のクランクの下死点位置時の動作説明図、図６は同実施の形態のクランクの上死点位置時の動作説明図、図７は他の実施の形態の縦断面図、図８はさらに他の実施の形態の縦断面図、図９は動作特性を示す波形図である。なお、全図を通して同一部分には同一の符号を付している。また、符号は片側のみに付している。
【００１８】
図１において、１はフレーム、２はボルスタ、３はスライド、４はバランサ、５はクランクシャフト、６はコンロッド、７は鉛直方向直線状ガイド溝、８は第１の滑子、９は第１のリンク、１０は第２のリンク、１１は第３のリンク、１２は横方向直線状ガイド溝、１３は第２の滑子、１４，１６，１９，２４はリンク、１５，１８はベルリンク、１７はプランジャ、２０は可変リンク、２１はウォームギア、２２はプレート、２３はバランサ４のガイドピン、３１，３３，３４は支持ピンである。また、図３に示す２５はフライホィール、２６はクラッチブレーキでクランクシャフト５に連結されている。
【００１９】
スライド３には両側にプランジャ１７が固着され、両側のプランジャ１７間にまたがってプレート２２が固定されている。第１の滑子８と鉛直方向直線状ガイド溝７は鉛直方向の直線運動に変換する変換機構をなし、第１の滑子８は直線状ガイド溝７に嵌められて鉛直方向に移動する。この第１の滑子８にクランクシャフト５に連結されたコンロッド６が連結されていて、クランクシャフト５の回転運動を鉛直方向の直線運動に変換する。そしてこれらの構造やフレーム１、ボルスタ２は従来周知のプレス機械と同様に配置して構成されている。
【００２０】
第１の滑子８には第１のリンク９の一端が回転可能に軸支（以下、枢着という）され、その他端には第２のリンク１０と第３のリンク１１の一端が枢着されている。第２のリンク１０の他端は横方向直線状ガイド溝１２に嵌められて横方向に直線移動する第２の滑子１３に枢着されている。第３のリンク１１の他端は平面視扇状をなした可変リンク２０の外周縁近傍に枢着されている。
【００２１】
可変リンク２０は、図４に示すように、第１、第２および第３のリンクの枢着位置と同一軸心位置のフレーム１にピン３２により枢着され、また外周縁にはギヤが形成されていて、そのギヤはウォームギヤ２１と噛合しておりウォームギヤ２１を回転することにより回動する。
【００２２】
第２の滑子１３には、リンク１４とリンク２４の一端が枢着されている。リンク１４の他端はフレーム１に枢着されたベルリンク１５の一端に枢着されている。ベルリンク１５の他端にはリンク１６の一端が枢着され、リンク１６の他端はプランジャ１７に枢着されている。また、リンク２４の他端はフレーム１に枢着されたベルリンク１８の一端に枢着されている。ベルリンク１８の他端にはリンク１９の一端が枢着され、リンク１９の他端はバランサ４に枢着されている。
【００２３】
なお、第２の滑子１３と横方向直線状ガイド溝１２からなる横方向の運動に案内するガイド機構、および各リンクは図１において左右対称に配置されており、また、リンク１４、ベルリンク１５、リンク１６からなる第２の滑子１３の横方向の運動をスライド３に伝達するリンク機構とリンク２４、ベルリンク１８、リンク１９からなる第２の滑子１３の横方向の運動をバランサ４に伝達するリンク機構は同一構成とされている。
【００２４】
図５および図６を参照して動作について説明すると、この例ではクランクシャフト５のクランク位置が上死点（スライド３は下死点位置）にある時、可変リンク２０のフレーム１の枢着位置は、第１、第２および第３のリンクの枢着位置と同一軸心となる位置に設定している。そこでまずウォームギヤ２１を図示しない駆動源により回転し、図５に示すように、両側の可変リンク２０を内側に向けて固定する。つまり可変リンク２０を回動（図示右側を時計方向に、左側を反時計方向に回動）して第３のリンクの他端の枢着位置を設定（最小ストローク長）する。この回動を行っても第１、第２および第３のリンクの枢着位置との同一軸心状態は維持される。
【００２５】
この状態でクランクシャフト５が回転すると、第１の滑子８は下方に移動し、第１のリンク９は第１の滑子８の枢着点を支点にして外側へ揺動し、第２および第３のリンク１０，１１の枢着点を支点にして第２および第３のリンク１０，１１を外側へ揺動し、第２のリンク１０の他端に枢着された第２の滑子１３を外側に移動させる。第２の滑子１３の移動はリンク１４を介してベルリンク１５を、またリンク２４を介してベルリンク１８を回動し、ベルリンク１５の回動はリンク１６を介してスライド３を上昇させる。同様にベルリンク１８の回動はリンク１９を介してバランサ４を下降させる。
【００２６】
クランクシャフト５が回転してクランク位置が下死点に達すると、図６に示すように、スライド３は上死点に、バランサ４は下死点に達する。さらにクランクシャフト５が回転すると、各リンクは先とは逆方向の動作をなし、図５に示す状態、つまりスライド３は下死点に、バランサ４は上死点に戻る。
【００２７】
スライド３のストローク長さを長く変更するとき、ウォームギヤ２１を図示しない駆動源により回転し、両側の可変リンク２０を回動（図示右側を反時計方向に、右側を時計方向に回動）して第３のリンクの他端の枢着位置を先程よりも外側の位置に設定する。その設定後、クランクシャフト５を回転すると前述と同様に各リンクが作動してスライド３を上昇させて上死点に、バランサ４を下降させて下死点に達する。このとき第２のリンク１０の揺動運動曲線が先程とは異なり、第２の滑子１３はより多く外方向へ移動する。この移動によりスライド３の上死点位置は高くなり、バランサ４の下死点位置は低くなる。
【００２８】
クランクシャフト５が回転を続けると、各リンクは先とは逆方向の動作をなし、スライド３は下死点に、バランサ４は上死点に戻る。この場合のスライド３の下死点位置、バランサ４の上死点位置は、可変リンク２０の回動を行っても第１、第２および第３のリンクの枢着位置との同一軸心状態は維持されているので、変化しない。すなわち、スライド３の上死点は変化してストローク長さは長くなるが、下死点位置は変化しない。
【００２９】
つまり、可変リンク２０の回動位置の設定によりスライド３のストローク長さが設定され、その設定は連続的にできる。この例は、クランクシャフト５のクランク位置が上死点（スライド３は下死点位置）にある時、可変リンク２０のフレーム１の枢着位置と第１、第２および第３のリンクの枢着位置とを同一軸心として設定しているが、クランクシャフト５のクランク位置が下死点（スライド３は上死点位置）にある時、可変リンク２０のフレーム１の枢着位置と第１、第２および第３のリンクの枢着位置とを同一軸心として設定すると、スライド３の上死点位置を常に一定にして下死点位置を変化してストローク長さを変更することができる。
【００３０】
また、この実施の形態では、第２の滑子１３の横方向の往復運動は、リンク１４，２４によりベルリンク１５，１８に伝達されて揺動運動させ、その運動はリンク１６を介してスライド３に、リンク１９を介してバランサ４に伝達し、スライド３およびバランサ４を鉛直方向に往復運動させている。このベルリンク１５の揺動運動は運動の折り返し部分で鉛直方向の速度を遅くし、スライド３の下死点近傍の速度を、図９に示すように、通常のクランクプレスやナックルプレスに比較して減少させ、上死点近傍の速度を通常のナックルプレスに比較して減少させている。
【００３１】
スライド３の下死点近傍の速度の減少は、コイニング加工やスプリングバックの大きい曲げ加工を行うような場合の被加工材をより長く押さえられ形状を安定させるだけでなく、加工時の衝撃が軽減され、加工音や金型寿命、プレス機械の寿命を延ばすことができる。また、スライド３の上死点近傍の速度の減少は、急激な速度変動が減少し、プレス機械にかかる負荷が軽減され音や振動が軽減されるため、より高速に適用することができる。
【００３２】
一方、バランサ４もスライド３と対向、すなわちスライド３と逆方向に同一の運動をなし、スライド３で発生する機械的振動を相殺してプレス機械から発する音や振動を軽減する。
【００３３】
なお、この実施の形態では、可変リンクの位置をウォームギヤを用いて変更するようにしているが、平歯車や他のリンク構造を用いることもできる。また可変リンクを扇状にして、外周にギヤを設けているが、通常のリンク構造とし、支持ピンを直接回転するようにしてもよい。
【００３４】
図７に示す実施の形態は、前記第１の実施の形態では、横方向の運動に案内するガイド機構が第２の滑子１３と横方向直線状ガイド溝１２により構成されているのに対して、フレーム１に枢着したリンク４１により形成した横方向の運動に案内するガイド機構としたもので、このように構成しても前記の実施の形態と同様にスライド３の上死点あるいは下死点を一定にしたまま、スライド３のストローク長さを連続的に変更することができる。この場合の動作は前記第１の実施の形態と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００３５】
なお、この実施の形態では、ガイド機構とスライド３を連結するリンク機構にベルリンクが除いているが、このリンク機構にベルリンクを挿入しても良い。またバランサをリンク４１に連結するようにしてもよい。
【００３６】
図８に示す実施の形態は、前記の第１の実施の形態では、第３のリンク１１の他端を可変リンク２０に枢着しているのに対して、第３のリンク１１の他端をフレーム１に直接枢着するようにし、スライド３のストローク長さの変更は第３のリンク１１の他端のフレーム１の枢着位置を変更して行う。この実施の形態の動作は前記第１の実施の形態の可変リンク２０を回動して位置設定した後と同様であるので詳細な説明は省略する。なお、この実施の形態では、バランサを除いているが、前記の第１の実施の形態と同様にしてバランサを設けてもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明によればスライドの下死点の位置を一定にしたままスライドのストローク長さを変更することができ、またその変更を行っても、スライドの下死点におけるナックル角度が常に一定のため、下死点における剛性の変化もなくなる。また、ガイド機構とスライドとを連結するリンク機構にベルリンクを設置することにより、スライドの上・下死点近傍の速度を減少させることができ、高速処理に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の縦断面図である。
【図２】図１の実施の形態の横断面図である。
【図３】図１の実施の形態の鉛直直線変換機構部の断面図である。
【図４】図１の実施の形態の可変リンク部の断面図である。
【図５】図１の実施の形態のクランクの上死点位置時の動作説明図である。
【図６】図１の実施の形態のクランクの下死点位置時の動作説明図である。
【図７】他の実施の形態の縦断面図である。
【図８】さらに他の実施の形態の縦断面図である。
【図９】スライドの動作特性を示す変位曲線図である。
【符号の説明】
１    フレーム
２    ボルスタ
３    スライド
４    バランサ
５    クランクシャフト
６    コンロッド
７    鉛直方向直線状ガイド溝
８    第１の滑子
９    第１のリンク
１０  第２のリンク
１１  第３のリンク
１２  横方向直線状ガイド溝
１３  第２の滑子
１４、１６、１９、２４、４１  リンク
１５、１８  ベルリンク
１７  プランジャ
２０  可変リンク
２１  ウォームギア
２５  フライホィール
２６  クラッチブレーキ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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