(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し前記スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心としてスクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させることにより前記ナットを上死点にまで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式機械において、
前記スクリュー軸反転機構は、
前記スクリュー軸に同軸に固定されているピニオンと、
前記ピニオンに螺合しており、後退移動することにより前記ピニオンを正回転させ前進移動することにより前記ピニオンを逆回転させるラックと、
前記ラックに連結されており、前記ラックを前進移動させる方向の油圧力を常に発生している油圧シリンダとで構成されると共に、
前記ナットを常に上方に付勢する油圧力を常に発生している油圧シリンダと、
保守・点検時にのみ前記ナットを上方に付勢する油圧力を発生する補助油圧シリンダとが配置されていることを特徴とするスクリュー式機械。
【請求項２】
請求項１のスクリュー式機械において、
モータにより回転するプーリを有しており、前記フライホイールと前記プーリとの間に巻き掛けているベルトにより回転力を前記フライホイールに伝達するフライホイール駆動機構を有し、
前記ベルトは、複数枚のベルトとなっていることを特徴とするスクリュー式機械。
【請求項３】
請求項１または請求項２のスクリュー式機械において、
前記プーリには、前記モータから回転力が伝達されてくるクラッチが連結されており、前記ナットが上死点から下死点に降下するまでの間は前記クラッチを開放状態としておき、他の時には前記クラッチを接続状態とすることを特徴とするスクリュー式機械。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一項のスクリュー式機械において、
前記フライホイール駆動機構では、前記モータが水平配置されており、前記モータから前記プーリに動力を伝達する動力伝達系統には水平配置した自在継手が介装されていることを特徴とするスクリュー式機械。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４の何れか一項のスクリュー式機械において、
前記フライホイール駆動機構には、前記モータから前記プーリに動力を伝達する動力伝達系統に、クラッチを内蔵したトルクコンバータが配置されており、前記モータの起動時には前記クラッチを開放状態としておき、起動から一定時間が経過したら前記クラッチを接続状態とすることを特徴とするスクリュー式機械。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスクリュー式機械に関し、稼働率が高く、しかも、鍛造品質を向上することができるようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】
鍛造加工をする大型のプレス機械として、スクリュー式プレス機械がある。このスクリュー式プレス機械では、回転自在に立設されたスクリュー軸にナットが螺合されている。ナットは回転が拘束されると共に、スクリュー軸の回転に伴いスクリュー軸に沿い上下方向にスライド移動可能に配置されている。このため、ナットは、スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し、スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇する。ナットにはラム及び上ダイホルダー等を介して上側の金型が取り付けられる。上側の金型の下方には下側の金型が配置される。
【０００３】
また、フライホイールがフライホイール駆動機構により回転されており、このフライホイールの回転力をスクリュー軸に伝達してスクリュー軸を正回転させると、ナットが降下して、上側の金型が下側の金型に向かって降下し、上下の金型の間でワークをプレスすることにより鍛造加工ができる。
【０００４】
上側の金型が下死点に達してプレス加工が完了したら、今度は、スクリュー軸反転機構により、スクリュー軸を逆回転させる。スクリュー軸が逆回転することにより、ナットならびに上側の金型が上昇する。
【０００５】
従来のスクリュー式プレス機械としては、フライホイール駆動機構やスクリュー軸反転機構を次のようにして構成した例がある。
【０００６】
第１の従来のスクリュー式プレス機械では、電動モータの回転力をプーリを介してフライホイールにベルト伝達する機構によりフライホイール駆動機構を構成し、油圧モータによりスクリュー軸反転機構を構成していた。なお、スクリュー軸を逆回転させるときには、フライホイールからスクリュー軸への動力伝達を解除し、フライホイールの正回転を維持している。
【０００７】
第２の従来のスクリュー式プレス機械では、フライホイールに正転用モータを歯車連結してフライホイール駆動機構を構成し、また、フライホイールに逆転用モータを歯車連結してスクリュー軸反転機構を構成していた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで第１の従来技術では、油圧モータによりスクリュー軸反転機構を構成しているが、油圧モータの一般的な性能として、油圧モータは鍛造時の衝撃ならびに逆転時の高速回転に追従できないことにより稼働率が低かった。
【０００９】
無理に油圧モータを高速回転しようとすると、今度は、油圧モータが短時間で故障してしまう。これは、油圧モータの一般的な性能として、高速回転には不向きなためである。
【００１０】
また第２の従来技術では、正転用モータによりフライホイールひいてはスクリュー軸を正回転させて鍛造を行い、上側の金型が下死点に達して鍛造加工が完了したら、フライホイールの回転速度が一旦ゼロになり、この回転速度ゼロの状態から、逆転用モータによりフライホイールを逆回転させる。このように、鍛造の度にフライホイールの回転速度がゼロになるため鍛造インターバル時間が長くなり、第１の従来技術と同様に、稼働率が低いと共に、鍛造品質の低下をきたしていた。
【００１１】
さらに本願発明者は、従来のスクリュー式プレス機械に比べて極めて大型のスクリュー式プレス機械を設計・製造することにした。この場合、稼働率の向上と共にフライホイール駆動機構を振動から保護したり、ベルト損傷を回避したり、保守・点検時に保守等をし易くしたりする工夫が必要であることがわかった。かかる工夫は、従来のスクリュー式プレス機械では留意する必要の無い事項であったが、超大型のスクリュー式プレス機械を製造する場合には、大きな問題となることが判明した。
【００１２】
本発明は、上記従来技術に鑑み、稼働率が高く、しかも、鍛造品質の良いスクリュー式プレス機械を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の構成は、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し前記スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心としてスクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させることにより前記ナットを上死点にまで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式機械において、
前記スクリュー軸反転機構は、
前記スクリュー軸に同軸に固定されているピニオンと、
前記ピニオンに螺合しており、後退移動することにより前記ピニオンを正回転させ前進移動することにより前記ピニオンを逆回転させるラックと、
前記ラックに連結されており、前記ラックを前進移動させる方向の油圧力を常に発生している油圧シリンダとで構成されると共に、
前記ナットを常に上方に付勢する油圧力を常に発生している油圧シリンダと、
保守・点検時にのみ前記ナットを上方に付勢する油圧力を発生する補助油圧シリンダとが配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また本発明の構成は、前記のスクリュー式機械において、
モータにより回転するプーリを有しており、前記フライホイールと前記プーリとの間に巻き掛けているベルトにより回転力を前記フライホイールに伝達するフライホイール駆動機構を有し、
前記ベルトは、複数枚のベルトとなっていることを特徴とする。
【００１５】
また本発明の構成は、前記のスクリュー式機械において、
前記プーリには、前記モータから回転力が伝達されてくるクラッチが連結されており、前記ナットが上死点から下死点に降下するまでの間は前記クラッチを開放状態としておき、他の時には前記クラッチを接続状態とすることを特徴とする。
【００１６】
また本発明の構成は、前記のスクリュー式機械において、
前記フライホイール駆動機構では、前記モータが水平配置されており、前記モータから前記プーリに動力を伝達する動力伝達系統には水平配置した自在継手が介装されていることを特徴とする。
【００１７】
また本発明の構成は、前記のスクリュー式機械において、
前記フライホイール駆動機構には、前記モータから前記プーリに動力を伝達する動力伝達系統に、クラッチを内蔵したトルクコンバータが配置されており、前記モータの起動時には前記クラッチを開放状態としておき、起動から一定時間が経過したら前記クラッチを接続状態とすることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２０】
＜スクリュー式プレス機械の全体の概要＞
まず初めに、本発明の実施の形態に係るスクリュー式プレス機械の全体の概要を、図１を参照しつつ説明する。図１に示すように、スクリュー軸１は、プレスケーシング２に回転自在に取り付けられて立設している。このスクリュー軸１の下部の周面には、ネジ１ａが形成されている。
【００２１】
ナット３はスクリュー軸１のネジ１ａに螺合しており、ナット３にはナット外筒４が固定され、ナット外筒４にはラム５が固定されている。ラム５は、回転が拘束された状態で、プレスケーシング２に沿い上下方向にスライド移動できるように配置されている。このため、ラム５に連結しているナット３も回転が拘束され、スクリュー軸１の回転に応じて上下方向に移動する。つまり、ナット３は、スクリュー軸１が正回転するとスクリュー軸１に沿って降下し、スクリュー軸１が逆回転するとスクリュー軸１に沿って上昇する。
【００２２】
ラム５の下端には、上ダイホルダー６が備えられ、上ダイホルダー６には上側の金型７が取付けられる。また上側の金型７の下方には、下ダイホルダー８に取付けられた金型９が配置されている。
【００２３】
また、ラム５にはブラケット１０が設置されており、ブラケット１０には、油圧式のラムバランスシリンダ１１が連結されている。ラムバランスシリンダ１１は、ラム５を常に上方に付勢する力を、ラム５に付与している。このラムバランスシリンダ１１は、ラム５の重量の約９０％程度の油圧力により、ラム５を常に上方に付勢している。
【００２４】
一方、円環状のフライホイール１２は、スクリュー軸１を中心としてこのスクリュー軸１の外周側に位置するように、プレスケーシング２に回転自在に配置されている。このフライホイール１２は、フライホイール駆動機構１００からベルト伝達により動力伝達されて一方向（正回転方向）に回転する。なお、フライホイール駆動機構１００は電動機を駆動源とした駆動機構であり、その詳細については後述する。
【００２５】
また、スクリュー軸１の上部には、クラッチディスク１３が固定されており、このクラッチディスク１３の円盤面には、周方向に亘る複数箇所にクラッチシュー１４が挿入・配置されている。このクラッチシュー１４を間に挟む状態でトップディスク１５とボトムディスク１６が配置されている。トップディスク１５はバネ１７により上方に付勢されており、ボトムディスク１６はフライホイール１２に固定されている。
【００２６】
トップディスク１５の上面にはプランジャ１８が配置されている。プランジャ１８に対して上方から圧油を供給すると、プランジャ１８は下方に移動し、バネ１７のバネ力に抗してトップディスク１５を下方に押し込む。このようにしてトップディスク１５が下方に押し込まれると、トップディスク１５とボトムディスク１６とによりクラッチシュー１４を挟むことになり、クラッチＯＮ状態となる。このようなクラッチＯＮ状態になると、フライホイール１２の正回転力がクラッチディスク１３ひいてはスクリュー軸１に伝達される。
【００２７】
プランジャ１８への圧油の供給を停止すると、バネ１７によりトップディスク１５が上方に移動してクラッチシュー１４から離れ、クラッチＯＦＦ状態となる。クラッチＯＦＦ状態となると、フライホイール１２からスクリュー軸１への  正回転動力の伝達が遮断される。
【００２８】
スクリュー軸１のうち、クラッチディスク１３よりも上方位置には、ブレーキディスク１９が固定されており、このブレーキディスク１９を挟む状態で油圧ブレーキ２０が配置されている。油圧ブレーキ２０に圧油を供給すると、油圧ブレーキ２０がブレーキディスク１９を挟み、ブレーキディスク１９ひいてはスクリュー軸１の回転にブレーキを掛けることができる。
【００２９】
スクリュー軸１の頂部には、スクリュー軸反転機構２００が配置されている。スクリュー軸反転機構２００は、詳細構造は後述するが、ラックとピニオンと油圧シリンダを用いた機構となっている。このスクリュー軸反転機構２００は、金型７が下死点に達してワークのプレス加工が完了した後に、スクリュー軸１を逆回転させる機構である。
【００３０】
次に上記構成となっているスクリュー式プレス機械のプレス動作の概要について説明する。フライホイール駆動機構１００によりフライホイール１２を正回転方向に規定速度で回転させておく。この状態でプランジャ１８に圧油を供給してトップディスク１５とボトムディスク１６によりクラッチシュー１４を挟んでクラッチＯＮ状態とする。そうすると、フライホイール１２の正回転力がスクリュー軸１に伝達してスクリュー軸１が正回転する。
【００３１】
スクリュー軸１が正回転すると、ナット３が降下してくる。つまり、ナット３に連結されている上側の金型７が下側の金型９に向かって降下してくる。金型７が下死点に達すると、金型７と金型９の間にセットしていたワークがプレス加工される。
【００３２】
なお、ラムバランスシリンダ１１はラム５を常に上方に付勢しているが、フライホイール１２の慣性力によりナット３を下方に押しつける力に比べると、ラムバランスシリンダ１１の力は極めて小さいため、ナット３の降下はスムーズに行われる。
【００３３】
金型７が下死点に達したとき、つまり、プレス加工が完了すると、スクリュー軸１の正回転速度が急減速するのに対して、フライホイール１２の正回転速度は略規定速度のままとなっているため、クラッチシュー１４と上下のディスク１５，１６との間でスリップが発生する。このスリップの発生をスリップセンサにより検出することにより、金型７が下死点に達したこと、つまり、プレス加工が完了したことを検出している。
【００３４】
金型７が下死点に達したとき、つまり、プレス加工が完了したことを検出したら、プランジャ１８への圧油の供給を停止して、クラッチシュー１４をクラッチＯＦＦ状態とする。金型７が下死点に達した時点、つまり、プレス加工が完了した時点では、ラム５が下方に向かう力によりプレスケーシング２は縦方向に最大に延ばされた状態となっている。このため、クラッチシュー１４をクラッチＯＦＦ状態にすると、延びたプレスケーシング２が縮もうとする力と、ラムバランスシリンダ１１による上方への付勢力が、ラム５やナット３に加わる。この時点で、スクリュー軸反転機構２００によりスクリュー軸１を逆回転させる。
【００３５】
このようにすると、スクリュー軸１が逆回転して、ナット３（ラム５や金型７等も）が上方に移動していく。この場合、延びたプレスケーシング２が縮もうとする力と、ラムバランスシリンダ１１による上方への付勢力が、ラム５やナット３に加わり、ナット３の上方移動がスムーズに行われる。ナット３が上方に移動していく際に、ナット３が上限位置で停止するように、油圧ブレーキ２０により、スクリュー軸１にブレーキを掛ける。
【００３６】
再度のプレス加工をするときには、上記と同様にして、クラッチシュー１４をクラッチＯＮ状態として、上記動作を行う。
【００３７】
かかる動作を複数回行うことによって、ワークに対して連続的な鍛造加工ができる。
【００３８】
＜スクリュー軸反転機構の説明＞
ここで、スクリュー軸反転機構２００について、図１及び図２を参照して説明する。
【００３９】
図１及び図２に示すように、スクリュー軸反転機構２００のピニオン２０１は、スクリュー軸１の頂部に同軸に固定設置されている。このピニオン２０１には、一対のラック２０２ａ，２０２ｂが螺合している。一対のラック２０２ａ，２０２ｂは、ピニオン２０１を間に挟む状態で配置されており、上下に配設されたガイドローラＲにより支持されて水平方向に移動できるようになっている。
【００４０】
ラック２０２ａ，２０２ｂにはそれぞれ油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂが連結されている。両油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂには、油圧源２０４から圧油が常時供給されている。また、油圧配管系には、アキュムレータ２０５や逆止弁２０６等が配置されている。
【００４１】
フライホイール１２による大きな慣性力がスクリュー軸１に伝達されていない時には、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂが伸びてラック２０２ａ，２０２ｂが前進移動Ｆし、ピニオン２０１が逆回転する。ピニオン２０１の逆回転によりスクリュー軸１も逆回転する。
【００４２】
フライホイール１２による大きな慣性力によりスクリュー軸１が正回転してピニオン２０１が正回転すると、ラック２０２ａ，２０２ｂは後退移動Ｂし、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂは縮んでいく。つまり、フライホイール１２による慣性力は、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂにより伸びようとする力に比べて極めて大きいため、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂに常に圧油を供給していても、フライホイール１２による大きな慣性力によりスクリュー軸１が正回転している時には、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂは縮むのである。
【００４３】
このような構成となっているスクリュー軸反転機構２００では、フライホイール１２による大きな慣性力によりスクリュー軸１が正回転してラム５（ナット３）が上死点から下死点に向かう場合には、ピニオン２０１が正回転しラック２０２ａ，２０２ｂの先端はラム上死点位置Ｐ１からラム下死点位置Ｐ２に向かって後退移動Ｂしていく。このため油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂは縮んでいく。この場合、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂは、圧油により伸びる方向の力が与えられているが、フライホイール１２による大きな慣性力に負けて、縮んでいく。
【００４４】
ラム５（ナット３）が下死点に達してプレス加工が完了すると、プランジャ１８への圧油の供給が停止され、クラッチシュー１４がクラッチＯＦＦ状態となり、フライホイール１２からスクリュー軸１への回転力の伝達が解除される。そうすると、縮められていた油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂが直ちに伸びだし、ラック２０２ａ，２０２ｂが直ちに前進移動Ｆしていく。つまり、油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂには、圧油により伸びる方向の力が常に与えられているため、フライホイール１２による大きな慣性力が伝達されなくなったら、直ちに油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂが伸びだし、ラック２０２ａ，２０２ｂが直ちに前進移動Ｆしていくのである。
【００４５】
ラック２０２ａ，２０２ｂが前進移動していくと、ピニオン２０１が逆回転し、このピニオン２０１の逆回転によりスクリュー軸１も逆回転する。スクリュー軸１が逆回転することにより、ナット３（ラム５等も）が上昇してくる。ラム５（ナット３）が上死点に達して、ラック２０２ａ，２０２ｂの先端がラム上死点位置Ｐ１に達したら、油圧ブレーキによりスクリュー軸１の逆回転が停止され、ラック２０２ａ，２０２ｂの前進移動Ｆが停止する。
【００４６】
このようなスクリュー軸反転機構２００では、プレス完了後に直ちにスクリュー軸１を逆回転してナット３（ラム５等）を上昇移動させることができる。このため鍛造インターバル時間が短くなり、鍛造品質が向上すると共に、稼働率が高まる。
また、構造が簡単で保守の容易な油圧シリンダ２０３ａ，２０３ｂを用いているので、故障が少なく信頼性が高い。
【００４７】
＜フライホイール駆動機構の説明＞
次に、フライホイール駆動機構１００について、図１及び図３を参照して説明する。
【００４８】
図１及び図３に示すように、フライホイール駆動機構１００の駆動源であるモータ１０１の動力（回転力）は、クラッチを内蔵したトルクコンバータ１０２に伝達される。トルクコンバータ１０２から出力された動力は、自在継手１０３を介してベベル減速器１０４に伝達される。ベベル減速器１０４から出力された動力は、スラスト方向に伸縮する機能をも有している自在継手１０５を介してプーリ装置１０６に伝達される。このプーリ装置１０６はプーリ１０６ａを有すると共にエアークラッチが内蔵されている。そして、プーリ装置１０６のプーリ１０６ａとフライホイール１２との間に、３枚のベルト１０７が巻き掛けられている。
【００４９】
なお、水平方向に配置しているモータ１０１及びトルクコンバータ１０２を設置している架台と、垂直方向に配置しているベベル減速器１０４及びプーリ装置１０６を設置している架台とは、別の部材となっている。
【００５０】
このフライホイール駆動機構１００では、複数枚（本例では３枚）のベルト１０７を用いることと、プーリ装置１０６にエアークラッチを内蔵することにより、ベルト１０７とプーリ１０６ａとの間でスリップが発生することを防止している。仮にスリップが発生すると、ベルトのうちスリップが発生した部分で偏磨耗が発生し、この偏磨耗部分の強度が低下してベルト破断が生じ易くなるため、スリップの発生を防止しようとしているのである。かかるスリップの発生を防止する機構及び理由を以下に順次説明していく。
【００５１】
プーリ装置１０６のプーリ１０６ａからフライホイール１２に伝達する動力を、３枚のベルト１０７により伝達するようにしているため、１枚のベルトで伝達しようとした場合に比べて、ベルト１０７の厚さを薄くでき、幅を広く（プーリ１０６ａとの接触面積を広く）することができる。
【００５２】
つまり、３枚のベルト１０７により伝達する動力を、１枚のベルトにより伝達しようとした場合には、図４に示すように、３枚のベルト１０７の総断面積（３×Ｓ１）と、１枚のベルト１０７−１の断面積（Ｓ２）とを略等しくする必要がある。このような関係があるため、同一の動力を伝達する場合に、ベルトを複数枚にすると、各ベルト１０７の厚さを薄くでき、ベルト１０７全体の幅を広く（プーリ１０６ａとの接触面積を広く）することができるのである。
【００５３】
このように、３枚のベルト１０７の全体の幅が広く、プーリ１０６ａとの接触面積が広くなるため、スリップの発生を防止できるのである。
【００５４】
また、各ベルト１０７を薄くすることができるため、ベルト１０７の曲げ半径を小さくでき、プーリ１０６ａとして小径のプーリを採用することができ、プーリ装置１０６のイナーシャを小さくすることができる。このようにプーリ装置１０６のイナーシャを小さくできるため、フライホイール１２の速度、即ち、フライホイール１２に巻き付いているベルト１０７の速度が急変しても、プーリ１０６ａの周速度も対応して急変でき、この点からもスリップの発生を防止することができる。
【００５５】
なお、ベルト１０７を３枚としたため、仮にそのうちの１枚が破損しても、交換を容易に行うことができる。また、各ベルト１０７が薄いため、各ベルト１０７をプーリ装置１０６とフライホイール１２との間に巻き掛ける作業が簡単になる。
【００５６】
一方、プーリ装置１０６には、図５に示すように、エアークラッチ１０６ｂを内蔵している。更に説明すると、プーリ装置１０６の回転軸１０６ｃには、自在継手１０５を介してベベル減速器１０４から動力（回転力）が伝達される。この回転軸１０６ｃの上部にエアークラッチ１０６ｂが配置されている。回転軸１０６ｃの外周には円筒形のプーリ１０６ａが回転自在に配置されており、このプーリ１０６ａの周面に、３本のベルト１０７が巻き付けられている。
【００５７】
エアークラッチ１０６ｂにエアーを供給して、エアークラッチＯＮ状態とすると、回転軸１０６ｃの回転力が、エアークラッチ１０６ｂを介して、プーリ１０６ａに伝達される。このとき、ベルト１０７を介してフライホイール駆動機構１００からフライホイール１２に動力（回転力）が伝達される。
【００５８】
エアークラッチ１０６ｂのエアーを抜いて、エアークラッチＯＦＦ状態とすると、ベルト１０７が巻き付けられているプーリ１０６ａと、回転軸１０６ｃとの回転が独立となる。
【００５９】
エアークラッチ１０６ｂのエアークラッチＯＮ動作とエアークラッチＯＦＦ動作は、次のタイミングにより行われる。
【００６０】
即ち、クラッチシュー１４をクラッチＯＮ状態としたと同時に、エアークラッチ１０６ｂをエアークラッチＯＦＦ状態とする。つまり、プレス加工を開始すべくスクリュー軸１を正回転させ始めるため、プランジャ１８に圧油を供給してクラッチシュー１４をクラッチＯＮ状態としてフライホイール１２からスクリュー軸１に回転動力が伝達され始めた時点において、エアークラッチ１０６ｂをエアークラッチＯＦＦとする。
【００６１】
ナット３（ラム５）が下死点に達してプレス加工が完了した時点で、エアークラッチ１０６ｂをエアークラッチＯＮ状態とする。
【００６２】
結局、スクリュー軸１が正回転を開始した時点（ナット３が上死点から降下し始めた時点）から、プレス加工が完了する時点（ナット３が下死点に達した時点）までの間は、エアークラッチ１０６ｂがエアークラッチＯＦＦ状態となる。
【００６３】
なお、モータ１０１が定常運転をしている時（起動時を除き運転をしている時）には、エアークラッチ１０６ｂのＯＮタイミングとトルクコンバータ１０２に内蔵したクラッチのＯＮタイミング、並びに、エアークラッチ１０６ｂのＯＦＦタイミングとトルクコンバータ１０２に内蔵したクラッチのＯＦＦタイミングは同期して行う。
【００６４】
スクリュー軸１が正回転を開始した時点（ナット３が上死点から降下し始めた時点）から、プレス加工が完了する時点（ナット３が下死点に達した時点）までの間、特に、ワークを押しつぶしている間では、フライホイール１２の回転速度が減速する。しかし、この間では、エアークラッチ１０６ｂをエアークラッチＯＦＦ状態としていると共に、トルクコンバータ１０２に内蔵したクラッチもＯＦＦ状態としているため、フライホイール１２，ベルト１０７及びプーリ装置１０６のプーリ１０６ａの慣性系と、プーリ装置１０６の回転軸１０６ｃ，自在継手１０５，ベベル減速器１０４，自在継手１０３及びトルクコンバータ１０２の慣性系とが切り離される。また、モータ１０１はトルクコンバータ１０２から切り離される。
【００６５】
このように、フライホイール１２，ベルト１０７及びプーリ１０６ａの慣性系が、回転軸１０６ｃ，自在継手１０５，ベベル減速器１０４，自在継手１０３及びトルクコンバータ１０２の慣性系から切り離されるため、フライホイール１２の回転速度が減速しても、ベルト１０７はフライホイール１２の周面およびプーリ装置１０６のプーリ１０６ａの表面に対して、スリップすることなく接触して巻き付いている。このため、フライホイール１２の回転速度が減速してしまう期間である、スクリュー軸１が正回転を開始した時点（ナット３が上死点から降下し始めた時点）から、プレス加工が完了する時点（ナット３が下死点に達した時点）までの期間であっても、ベルト１０７がスリップすることはない。
【００６６】
なお、エアークラッチ１０６ｂをエアークラッチＯＦＦ状態からエアークラッチＯＮ状態に戻した当初では、エアークラッチ１０６ｂは半クラッチ状態となり、ベルト１０７のスリップを防止している。エアークラッチ１０６ｂが半クラッチ状態となっている間に、フライホイール１２，ベルト１０７及びプーリ１０６ａの慣性系と、回転軸１０６ｃ，自在継手１０５，ベベル減速器１０４，自在継手１０３及びトルクコンバータ１０２の慣性系との回転速度が近づいていき、回転速度が等しくなった時点で、エアークラッチ１０６ｂは全クラッチ状態となる。
【００６７】
また、このフライホイール駆動機構１００では、自在継手１０３を用いることにより、モータ１０１へ入力する縦振動を低減している。
【００６８】
つまり、スクリュー式プレス機械によりプレス加工をする度に、縦方向の大きな振動が発生する。この縦方向の振動は、フライホイール１２、ベルト１０７を介してフライホイール駆動機構１００に侵入してくる。縦方向の振動は、ベベル減速器１０４までは侵入してくるが、横方向（水平方向）に伸びる自在継手１０３により吸収され、トルクコンバータ１０２やモータ１０１に伝わることは無い。
【００６９】
このように、モータ１０１にプレス加工に伴う縦振動が伝わらないので、モータ１０１は小型なものを採用することができる。仮に、モータを縦置き配置して縦振動がモータに直接伝達するようになっている場合には、モータとしてはスラスト方向の振動に耐えられるような大型のモータが必要となってしまう。
【００７０】
また、このフライホイール駆動機構１００では、クラッチを内蔵したトルクコンバータ１０２を用いているため、モータ１０１の起動電流を小さくすることができる。
【００７１】
つまり、モータ１０１の起動時には、トルクコンバータ１０２に内蔵したクラッチをＯＦＦにしておく。このようにすると、モータ１０１の負荷が小さいため、モータ１０１の起動電流が小さくて済む。モータ１０１の起動から一定時間（数秒間）経過したら、トルクコンバータ１０２に内蔵したクラッチをＯＮ状態とすると共に、トルクコンバータ１０２の動力伝達効率を最低効率から最高効率に向けて徐々に上昇させていく。
【００７２】
このような動作をすることにより、モータ１０１の起動電流を抑えることができる。また、このように起動電流を小さくすることができるので、モータ１０１として小型のモータを採用することができる。仮に、上述したような工夫をすることなく、全負荷を繋いだままモータ１０１を直入れ起動したとすると、極めて大きな起動電流が流れ、場合によっては、スクリュー式プレス機械を設置した工場全体の停電になる恐れもある。
【００７３】
＜補助バランスシリンダの説明＞
図１にはラムバランスシリンダ１１を図示したが、このラムバランスシリンダ１１に並んで、補助バランスシリンダを設置することがある。この例を、図６を参照して説明する。
【００７４】
図６に示すように、ラムバランスシリンダ１１に並んで、補助バランスシリンダ３００を設置してもよい。両シリンダ１１，３００には、同一の油圧源から圧油が供給される。ラムバランスシリンダ１１には常時圧油が供給されるが、補助バランスシリンダ３００には、保守・点検時などに圧油が供給される。ラムバランスシリンダ１１は、ラム５の重量の約９０％程度の油圧力を発生し、補助バランスシリンダ３００は、ラム５の重量の約１０数パーセント程度の油圧力を発生する。
【００７５】
プレス加工を停止して、スクリュー軸１のネジ１ａの状態を点検するときや、ダイホルダー６，８を交換するときには、両油圧シリンダ１１，３００に圧油を供給して、ラム５を上方に移動させる。
【００７６】
なお、ダイホルダー６，８の交換をするときには、ロープにより下ダイホルダー８を上ダイホルダー６に一体に緊縛しておき、両ダイホルダー６，８をラム５と共に上方に移動させるようにしている。
【００７７】
このようにしてラム５を上方に移動させておけば、ネジ１ａの点検が容易にできる。また、上方に移動させたダイホルダー６，８の下方に台車を入れた後に、ダイホルダー６，８をラム５から外して台車に移載することができる。そして、新たなダイホルダーをラム５の下にセットしてラム５に取り付けることにより、ダイホルダーの交換ができる。
【００７８】
このように、補助バランスシリンダ３００を設けておけば、保守・点検時等にラム５を容易に上方に移動させることができ、保守・点検等が簡単にできる。
【００７９】
【発明の効果】
以上実施の形態と共に具体的に説明したように、本発明では、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し前記スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心としてスクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させることにより前記ナットを上死点にまで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式機械において、
前記スクリュー軸反転機構は、
前記スクリュー軸に同軸に固定されているピニオンと、
前記ピニオンに螺合しており、後退移動することにより前記ピニオンを正回転させ前進移動することにより前記ピニオンを逆回転させるラックと、
前記ラックに連結されており、前記ラックを前進移動させる方向の油圧力を常に発生している油圧シリンダとで構成されているようにした。
【００８０】
かかる構成としたため、スクリュー軸反転機構により、プレス完了後に直ちにスクリュー軸を逆回転してナットを上昇移動させることができる。このため鍛造インターバル時間が短くなり、鍛造品質が向上すると共に、稼働率が高まる。
また、構造が簡単で保守の容易な油圧シリンダを用いているので、故障が少なく信頼性が高い。
【００８１】
また本発明では、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し前記スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心としてスクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
モータにより回転するプーリを有しており、前記フライホイールと前記プーリとの間に巻き掛けているベルトにより回転力を前記フライホイールに伝達するフライホイール駆動機構と、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させることにより前記ナットを上死点にまで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式機械において、
前記ベルトは、複数枚のベルトとなっている構成とした。
【００８２】
かかる構成としたため、１枚のベルトで伝達しようとした場合に比べて、ベルトの厚さを薄くでき、ベルト全体の幅を広く（プーリとの接触面積を広く）することができる。このように、複数枚のベルトの全体の幅が広く、プーリとの接触面積が広くなるため、スリップの発生を防止できるのである。
【００８３】
また、各ベルトを薄くすることができるため、ベルトの曲げ半径を小さくでき、プーリとして小径のプーリを採用することができイナーシャを小さくすることができる。このようにプーリのイナーシャを小さくできるため、フライホイールの速度、即ち、フライホイールに巻き付いているベルトの速度が急変しても、プーリの周速度も対応して急変でき、この点からもスリップの発生を防止することができる。
【００８４】
また本発明では、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し前記スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心としてスクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
モータにより回転するプーリを有しており、前記フライホイールと前記プーリとの間に巻き掛けているベルトにより回転力を前記フライホイールに伝達するフライホイール駆動機構と、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させることにより前記ナットを上死点にまで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式機械において、
前記プーリには、前記モータから回転力が伝達されてくるクラッチが連結されており、前記ナットが上死点から下死点に降下するまでの間は前記クラッチを開放状態としておき、他の時には前記クラッチを接続状態とする構成とした。
【００８５】
かかる構成としたため、フライホイールの慣性系が、フライホイール駆動機構の慣性系から切り離されるため、フライホイールの回転速度が減速しても、ベルトはフライホイールの周面およびプーリの表面に対して、スリップすることなく接触して巻き付いている。このため、フライホイールの回転速度が減速してしまう期間である、スクリュー軸が正回転を開始した時点（ナットが上死点から降下し始めた時点）から、プレス加工が完了する時点（ナットが下死点に達した時点）までの期間であっても、ベルトがスリップすることはない。
【００８６】
また本発明では、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し前記スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心としてスクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
モータにより回転するプーリを有しており、前記フライホイールと前記プーリとの間に巻き掛けているベルトにより回転力を前記フライホイールに伝達するフライホイール駆動機構と、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させることにより前記ナットを上死点にまで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式機械において、
前記フライホイール駆動機構では、前記モータが水平配置されており、前記モータから前記プーリに動力を伝達する動力伝達系統には水平配置した自在継手が介装されている構成とした。
【００８７】
かかる構成としたため、縦振動は水平配置した自在継手により吸収され、モータにはプレス加工に伴う縦振動が伝わらないので、モータは小型なものを採用することができる。
【００８８】
また本発明では、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し前記スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心としてスクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
モータにより回転するプーリを有しており、前記フライホイールと前記プーリとの間に巻き掛けているベルトにより回転力を前記フライホイールに伝達するフライホイール駆動機構と、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させることにより前記ナットを上死点にまで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式機械において、
前記フライホイール駆動機構には、前記モータから前記プーリに動力を伝達する動力伝達系統に、クラッチを内蔵したトルクコンバータが配置されており、前記モータの起動時には前記クラッチを開放状態としておき、起動から一定時間が経過したら前記クラッチを接続状態とする構成とした。
【００８９】
かかる構成としたため、モータの起動電流を抑えることができる。また、このように起動電流を小さくすることができるので、モータとして小型のモータを採用することができる。
【００９０】
また本発明では、周面にネジが形成されて回転自在に立設されたスクリュー軸と、
前記スクリュー軸の前記ネジに螺合しており、前記スクリュー軸が正回転するとスクリュー軸に沿って降下し前記スクリュー軸が逆回転するとスクリュー軸に沿って上昇するナットと、
前記スクリュー軸を中心としてスクリュー軸の外周側に位置して正回転し、前記ナットが上死点から下死点に降下するまで前記スクリュー軸に回転力を伝達するフライホイールと、
前記ナットが下死点に達したら、前記スクリュー軸を逆回転させることにより前記ナットを上死点にまで上昇させるスクリュー軸反転機構とを有するスクリュー式機械において、
前記ナットを常に上方に付勢する油圧力を常に発生している油圧シリンダと、
保守・点検時にのみ前記ナットを上方に付勢する油圧力を発生する補助油圧シリンダとが配置されている構成とした。
【００９１】
かかる構成としたため、保守・点検時等にラムを容易に上方に移動させることができ、保守・点検等が簡単にできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スクリュー式プレス機械を示す全体構成図。
【図２】スクリュー軸反転機構を示す構成図。
【図３】フライホイール駆動機構を示す構成図。
【図４】ベルトの断面積の状態を示す説明図。
【図５】プーリ装置を示す構成図。
【図６】補助バランスシリンダを備えた例を示す構成図。
【符号の説明】
１  スクリュー軸
１ａ  ネジ
２  プレスケーシング
３  ナット
４  ナット外筒
５  ラム
６  上ダイホルダー
７  金型
８  下ダイホルダー
９  金型
１０  ブラケット
１１  ラムバランスシリンダ
１２  フライホイール
１３  クラッチディスク
１４  クラッチシュー
１５  トップディスク
１６  ボトムディスク
１７  バネ
１８  プランジャ
１９  ブレーキディスク
２０  油圧ブレーキ
１００  フライホイール駆動機構
１０１  モータ
１０２  トルクコンバータ
１０３  自在継手
１０４  ベベル減速器
１０５  自在継手
１０６  プーリ装置
１０６ａ  プーリ
１０６ｂ  エアークラッチ
１０６ｃ  回転軸
２００  スクリュー軸反転機構
２０１  ピニオン
２０２ａ，２０２ｂ  ラック
２０３ａ，２０３ｂ  油圧シリンダ
２０４  油圧源
２０５  アキュムレータ
２０６  逆止弁
３００  補助バランスシリンダ
【図１】
0004126120.tif 000002
【図２】
0004126120.tif 000003
【図３】
0004126120.tif 000004
【図４】
0004126120.tif 000005
【図５】
0004126120.tif 000006
【図６】
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