プレス機械
【課題】連接具とスライドとの間に介在する圧力室に作動流体を含む流体圧シリンダを有し、スライドの偏芯荷重に応じてその圧力室が減容することにより、荷重を緩和する偏芯荷重の緩和機構に関し、応答速度を向上させる。
【解決手段】駆動機構との連接具１０，２０が第１流体圧シリンダ３０，４０を介してスライド５と連結され、第１流体圧シリンダは、連接具とスライドとの間に介在する圧力室３１，４１に作動流体を含むと共に該圧力室が第２流体圧シリンダ１００，２００と連通する。第２流体圧シリンダは、前記圧力室と連通した受圧室と、受圧室の圧力を受けるピストンと、ピストンの受圧室とは反対側を作動流体で加圧する加圧室と、加圧室に作動流体を送り込む加圧装置Ｐａと、前記圧力室の圧力が所定値以上になるときに、加圧室から作動流体を排出する減圧装置Ｖと、を含んで構成される。
【解決手段】駆動機構との連接具１０，２０が第１流体圧シリンダ３０，４０を介してスライド５と連結され、第１流体圧シリンダは、連接具とスライドとの間に介在する圧力室３１，４１に作動流体を含むと共に該圧力室が第２流体圧シリンダ１００，２００と連通する。第２流体圧シリンダは、前記圧力室と連通した受圧室と、受圧室の圧力を受けるピストンと、ピストンの受圧室とは反対側を作動流体で加圧する加圧室と、加圧室に作動流体を送り込む加圧装置Ｐａと、前記圧力室の圧力が所定値以上になるときに、加圧室から作動流体を排出する減圧装置Ｖと、を含んで構成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
プレス機械におけるスライドの偏芯荷重対策に関する技術が以下に開示される。
【背景技術】
【０００２】
ベッドに立設したコラムの間にスライドを上下往復運動可能に摺動支持すると共に、コラム上に設置したクラウン内の駆動機構によりスライドを駆動して上下動させるプレス機械が、金属薄板等のワークの成形加工に使用される。加工のための上下金型は、下金型がベッド上のボルスタに固定され、上金型がスライド下に固定される。機械式のプレス機械の場合、スライドは、クランクシャフト式やエキセントリックシャフト式等の駆動機構により駆動される。
【０００３】
このようなプレス機械において、スライドは、コンロッド（駆動機構の運動を伝達する部材）を有する複数の連接具によって駆動機構に連接される。この連接具は、スライドとの連結部分に、特許文献１に開示されるようなダイハイト調整機構をそれぞれ含んでいる。特許文献１に示されるように各ダイハイト調整機構は、コンロッドの端部に接続された連結ネジ部材と、この連結ネジ部材をねじ込んで連結する連結ネジ穴部材と、を含んで構成される。その連結ネジ穴部材の雌ネジ部を、ウォームギヤ及びモータによって回転制御することにより、連結ネジ部材の上下位置が変わり、ダイハイトが調整される。
【０００４】
また、特許文献１に開示されるように、各連接具は、それぞれ油圧シリンダを介してスライドに連結される。この油圧シリンダは、スライドにかかる過大荷重を逃がすために設けられている。すなわち、油圧シリンダは、連接具とスライドとの間に介在する圧力室に作動油を含み、該圧力室がエアシリンダと連通している。そして、スライドに下死点域で過大荷重がかかったときに、圧力室の作動油がエアシリンダの空気圧に抗してエアシリンダ側へ流れることにより、過大な荷重を逃がすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１２２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スライドにかかった過大荷重に応じて上記連接具の油圧シリンダが作動するとき、当該油圧シリンダは、上述のように圧力室からエアシリンダへ作動油を追い出し、圧力室の減容によって荷重を逃がす。この圧力室からエアシリンダへの作動油の流動はエアシリンダの空気圧に逆らって生じるので、空気圧の抵抗がある分、応答速度は遅い（油圧が逃げ難い）。
【０００７】
応答速度を大幅に速めることが可能であれば、稼働中のスライドに動的に偏芯荷重がかかったときに、対応する油圧シリンダの圧力室減容でスライドを一時的に傾けることにより偏芯荷重を緩和することも考えられる。応答速度を速めるには、上記特許文献１の機構の場合、エアシリンダの空気圧を予め低く設定するしかないが、エアシリンダの空気圧を低くすると、過大な荷重でなくても油圧シリンダが作動し得る状態になるので、エアシリンダの空気圧を低い設定にするのは難しい。
【０００８】
この点に着目すると、上記のような第１流体圧シリンダ（上記油圧シリンダ等）と第２流体圧シリンダ（上記エアシリンダ等）とを利用した偏芯荷重の緩和機構を実現するために、第１流体圧シリンダの圧力室減容にかかる応答速度を速める工夫が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に対して次のプレス機械を提案する。
本提案に係るプレス機械は、ベッドに立設したコラムの間にスライドを上下往復運動可能に摺動支持すると共に、前記コラムに固定したクラウン内の駆動機構により前記スライドを上下動させるプレス機械であって、前記スライドと前記駆動機構とを連接する連接具が、第１流体圧シリンダを介して前記スライドと連結され、該第１流体圧シリンダは、前記連接具と前記スライドとの間に介在する圧力室に第１作動流体を含むと共に該圧力室が第２流体圧シリンダと連通している。
その第２流体圧シリンダは、前記第１流体圧シリンダの圧力室と連通した受圧室と、該受圧室の圧力を受けるピストンと、該ピストンの前記受圧室とは反対側を第２作動流体で加圧する加圧室と、該加圧室に前記第２作動流体を送り込む加圧装置と、前記第１流体圧シリンダの圧力室の圧力が所定値以上になるときに、前記加圧室から前記第２作動流体を排出する減圧装置と、を含んで構成される。
【発明の効果】
【００１０】
上記提案に係るプレス機械の第２流体圧シリンダは、第１流体圧シリンダの圧力室の圧力が所定値以上になるときに加圧室を減圧する減圧装置を備える。減圧装置が加圧室を減圧することにより、受圧室の圧力で移動するピストンの抵抗になる圧力が小さくなる。したがって、加圧室が減圧されない場合に比べて、受圧室の圧力に対するピストンの応答速度は速くなる。すなわち、第２流体圧シリンダの加圧室の圧力を予め低く設定する必要はなく、当該加圧室圧力が高く設定してあったとしても、減圧装置の存在により、第１流体圧シリンダの圧力室減容にかかる応答速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プレス機械の全体を概略的に示した図。
【図２】第１流体圧シリンダ及び第２流体圧シリンダを含む、スライドと連接具の連結部分に関し、断面を含めて示した図。
【図３】第２流体圧シリンダの実施形態を示した断面図。
【図４】図３の第２流体圧シリンダについて、第１流体圧シリンダが作動したときの状態を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に側方から見て示すように、本実施形態のプレス機械は、ベッド１にコラム２を立設し、該コラム２の上にクラウン３を設置したフレーム構造を有する。ベッド１の上には、下金型を固定するボルスタ４が載置される。コラム２は、ベッド１の上面四隅に４本立設されており、このコラム２の間にスライド５が摺動支持される。すなわち、各コラム２の内側には摺動面となるギブ６が設けられており、スライド５の角部がギブ６に当接して案内され、スライド５が上下に摺動する。クラウン３の内部には、クランクシャフト式、エキセントリックシャフト式などの図示せぬ駆動機構が設けられ、スライド５を上下に往復運動させる。本実施形態のプレス機械は、長尺のワークを成形加工するもので、横に長く（長手方向）、奥行きは短い。
【００１３】
スライド５を駆動機構に連接する２つの連接具１０，２０が、スライド５の長手方向に互いに離れた２箇所に設けられている。なお、連接具が２つの例を示すが、３個以上の連接具を採用し得る。この連接具１０，２０の詳細について、断面で図２に示す。
【００１４】
連接具１０，２０はそれぞれ、駆動機構の運動、例えばクランクシャフトの回転運動を往復運動にして伝達する部材であるコンロッド（コネクティングロッド）１１，２１と、ダイハイト調整機構として、コンロッド１１，２１の端部に接続された連結ネジ部材１２，２２と、スライド５に固定された連結ネジ穴部材１３，２３と、を含んで構成される。連結ネジ部材１２，２２が連結ネジ穴部材１３，２３にねじ込まれることで両者が連結され、ダイハイトの調整を可能として駆動機構とスライド５とが連接される。
【００１５】
連結ネジ部材１２，２２は、コンロッド１１，２１を接続する頭部１２ａ，２２ａと、連結ネジ穴部材１３，２３にねじ込まれるネジ部１２ｂ，２２ｂと、を有する。頭部１２ａ，２２ａは、コンロッド１１，２１の端部を軸１２ｃ，２２ｃにより軸支し、回動可能にコンロッド１１，２１と接続される。また、接続したコンロッド１１，２１の端面との間に油圧室１２ｄ，２２ｄが形成される。ネジ部１２ｂ，２２ｂは、周設されたフランジ１２ｅ，２２ｅを介して頭部１２ａ，２２ａにボルト止めされ、その胴部周面にねじ切りが施され、雄ねじが形成されている。
【００１６】
連結ネジ穴部材１３，２３は、スライド５にボルト止め等で固定された油圧シリンダ３０，４０の上に、ボルト止め等で固定してある。連結ネジ穴部材１３，２３は、円筒形の雌ネジ部１３ａ，２３ａを、枠部１３ｂ，２３ｂによって回転可能に且つ上下方向へ摺動可能に保持して構成される。雌ネジ部１３ａ，２３ａは、その内周面にねじ切りが施され、連結ネジ部材１２，２２のネジ部１２ｂ，２２ｂがねじ込まれる。この雌ネジ部１３ａ，２３ａの外周面には、ウォームホイール１３ｃ，２３ｃが、雌ネジ部１３ａ，２３ａ側に固定のキー１３ｄ，２３ｄとウォームホイール１３ｃ，２３ｃ側に凹設のキー溝１３ｅ，２３ｅとの係合により上下摺動可能にして、周設される。そして、当該ウォームホイール１３ｃ，２３ｃを回転させるウォーム１３ｆ，２３ｆが枠部１３ｂ，２３ｂに軸支されており、それぞれのモータＭにより回転制御される。これらモータ及びウォームギヤによる回転制御で、雌ネジ部１３ａ，２３ａをそれぞれ回転させて連結ネジ部材１２，２２の上下位置を調整することができる。すなわち、２つの連接具１０，２０にそれぞれかかる負荷に応じて各モータ及びウォームギヤを作動させると、連結ネジ部材１２，２２の位置がそれぞれ別個に調節されて、スライド５の高さと平行度が調整される。なお、モータＭを個別に設ける他に、モータＭは１つとし、該１つのモータＭにより回転する共通の駆動軸を介して、両方のウォーム１３ｆ，２３ｆを同時に回転制御する構成とすることもできる。
【００１７】
上記連接具１０，２０は、第１流体圧シリンダとしての油圧シリンダ３０，４０を介してスライド５に連結されている。なお、油圧を例にして説明するが、第１流体圧シリンダとしては、水圧等の他の液圧シリンダを使用することもできる。
油圧シリンダ３０，４０は、連接具１０，２０とスライド５との間に介在する圧力室３１，４１を有し、この圧力室３１，４１に、第１作動流体としての作動油が充填される。圧力室３１，４１の油圧に従って上下動するピストン３２，４２は、連結ネジ穴部材１３，２３の雌ネジ部１３ａ，２３ａの下面に当接する。したがって、圧力室３１，４１が減容すると、ピストン３２，４２の移動に伴って雌ネジ部１３ａ，２３ａが移動することができる。つまり、逆に言うと、圧力室３１，４１の減容に従って、雌ネジ部１３ａ，２３ａに対し、枠部１３ｂ，２３ｂ及び油圧シリンダ３０，４０が上方へ移動することができる。このように、圧力室３１，４１が連接具１０，２０とスライド５との間に介在することによって、スライド５に動的に偏芯荷重がかかったときに、圧力室３１，４１の減容でスライド５の逃げが可能とされ、荷重が緩和される。
【００１８】
油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１には、油路３３，４３を通して、オイルポンプＰｏから作動油が送り込まれ、所定の油圧がかけられる。この油圧は、圧力センサＳによって測定される。また、圧力室３１，４１は、油路３４，４４を通して第２流体圧シリンダとしての空気圧シリンダ１００，２００と連通する。なお、第２流体圧シリンダとしては空気圧シリンダが最適であるが、他の気体又は液体を作動流体としたシリンダを使用することもできる。
【００１９】
空気圧シリンダ１００，２００は、スライド５内に立設された支柱１０１，２０１上に固定され、可撓性のチューブ等により油路３４，４４につながる。この空気圧シリンダ１００，２００の内部構造が図３及び図４に示されている。
【００２０】
空気圧シリンダ１００，２００において、シリンダチューブ１０２，２０２から突出するケース１０３，２０３内に受圧室１０４，２０４が形成され、該受圧室１０４，２０４が、油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１に連通する。したがって、受圧室１０４，２０４には、圧力室３１，４１の作動油が流入し、油圧がかかる。この受圧室１０４，２０４内に、プランジャ１０５，２０６の先端部分が臨んでおり、該プランジャ１０５，２０５が受圧室１０４，２０４の油圧を受けることになる。プランジャ１０５，２０５は、ケース１０３，２０３内を通して、シリンダチューブ１０２，２０２内のピストン１０６，２０６に接続しており、したがってピストン１０６，２０６が、受圧室１０４，２０４の油圧を受ける。
【００２１】
ケース１０３，２０３はパッキンケース１０７，２０７を介在させてシリンダチューブ１０２，２０２に固定され、円柱状のプランジャ１０５，２０５に対し、ウェアリング１０８，２０８、ピストンシール１０９，２０９、スクレーパ１１０，２１０、Ｏリング１１１，２１１、ＰＮＹパッキン１１２，２１２の各シール材が設けられる。これらシール材を通じてシリンダチューブ１０２，２０２内へ延びたプランジャ１０５，２０５は径が太くなって、ピストン１０６，２０６の中心部位を貫通し、ベアリングナット１１３，２１３を使用してピストン１０６，２０６に固定される。このプランジャ１０５，２０５とピストン１０６，２０６との当接面には、Ｏリング１１４，２１４が設けられる。
【００２２】
プランジャ１０５，２０５が中心部位に固定された円盤状のピストン１０６，２０６は、シリンダチューブ１０２，２０２の周壁に対するシール材としてウェアリング１１５，２１５及びＰＧＹパッキン１１６，２１６を有する。このピストン１０６，２０６でシリンダチューブ１０２，２０２内が仕切られることにより受圧室１０４，２０４側に形成される空気室１１７，２１７は、サイレンサ１１８，２１８を通して外気と通じている。したがって、空気室１１７，２１７には、ピストン１０６，２０６の動作に応じて外気が入出する。また、この空気室１１７，２１７に、検知装置として近接スイッチ１１９，２１９が設けられており、ピストン１０６，２０６の位置が検知される。すなわち、図３に示すように、ピストン１０６，２０６が最も受圧室１０４，２０４の側に寄った基準位置にあるか否かが検知される。近接スイッチ１１９，２１９によりピストン１０６，２０６の近接が検知されない状態が継続する場合は、何らかの異常が発生しいていると判断することができる。
【００２３】
ピストン１０６，２０６でシリンダチューブ１０２，２０２内が仕切られることにより受圧室１０４，２０４とは反対側に形成される加圧室１２０，２２０には、加圧装置であるエアポンプ（エアコンプレッサ）Ｐａから第２作動流体として圧縮空気が送り込まれ、ピストン１０６，２０６を受圧室１０４，２０４の方へ加圧する。この加圧室１２０，２２０の圧力は、受圧室１０４，２０４の油圧に勝る圧力で、正常時（偏芯荷重がないとき）のピストン１０６，２０６は常に図３の基準位置に付勢される。したがって正常時、受圧室１０４，２０４の容積は固定されている。このように、加圧室１２０，２２０の圧力は、正常時に想定される受圧室１０４，２０４の油圧よりも高い値を単純に設定すればよい。
【００２４】
加圧室１２０，２２０には、減圧装置として電磁弁Ｖが接続される。電磁弁Ｖは、制御装置Ｃｎｔからの電気信号に従って開閉し、開となったときに加圧室１２０，２２０から空気を排出する。制御装置Ｃｎｔは、圧力センサＳにより測定される圧力室３１，４１の油圧を監視しており、該油圧が所定値（正常値として予め設定された油圧範囲の上限）以上になるときに、電磁弁Ｖを開ける信号を出す。つまり、電磁弁Ｖは圧力室３１，４１の圧力に従って開閉し、開いたときに加圧室１２０，２２０から空気を排出する。なお、制御装置Ｃｎｔにより制御される電磁弁Ｖを実施形態として示すが、これに限らず、加圧室１２０，２２０の圧力が所定値以上に上昇するときに自動開放するリリーフ弁などを使用することも可能である。
【００２５】
本実施形態の空気圧シリンダ１００，２００は、加圧室１２０，２２０内に突出可能で且つその突出量Ｄを調節可能な受圧室容積決定装置であるストッパ１２１，２２１をさらに含む。このストッパ１２１，２２１の突出量Ｄにより、電磁弁Ｖが開いて加圧室１２０，２２０が減圧されたときに、受圧室１０４，２０４の油圧によって移動するピストン１０６，２０６の移動量ｄが決定される。すなわち、減容する圧力室３１，４１から受圧室１０４，２０４へ流入可能な作動油の量が、突出量Ｄによって決められる。これにより、圧力室３１，４１の減容量が決定され、偏芯荷重が発生したときのスライド５の逃げ量（圧力室減容により持ち上がる量）を、ミリ単位又は１ミリ以下の単位で設定することができる。
【００２６】
円柱状のストッパ１２１，２２１は、シリンダチューブ１０２，２０２に設けられたブッシュ１２２，２２２内を摺動する。ブッシュ１２２，２２２は、外周面にＯリング１２３，２２３、内周面にＯリング１２４，２２４が設けられている。ストッパ１２１，２２１の頭部に、円筒状の調整ネジ１２５，２２５が、座金１２６，２２６によって取り付けられる。調整ネジ１２５，２２５は、その外周面がねじ切りされており、ブッシュ１２２，２２２上に固定された調整ナット１２７，２２７に螺合している。調整ナット１２７，２２７は、内周面にねじ切りが施されており、調整ネジ１２５，２２５が回転すると、当該調整ネジ１２５，２２５が上下に移動する。
【００２７】
調整ナット１２７，２２７にはモータ取付板１２８，２２８が固定され、このモータ取付板１２８，２２８の上にステッピングモータ１２９，２２９が固定される。ステッピングモータ１２９，２２９の出力軸１３０，２３０はモータ取付板１２８，２２８を貫通して調整ナット１２７，２２７内へ突出し、該出力軸１３０，２３０に、駆動軸１３１，２３１が固定されている。駆動軸１３１，２３１は、調整ネジ１２５，２２５内へ挿入され、該調整ネジ１２５，２２５を回転させる。駆動軸１３１，２３１の外周面にはキー１３２，２３２が固定される一方、調整ネジ１２５，２２５の内周面には軸方向へキー溝１３３，２３３が凹設され、該キー１３２，２３２及びキー溝１３３，２３３の係合により、調整ネジ１２５，２２５が回転し且つ回転に伴って上下に移動する。
【００２８】
ステッピングモータ１２９，２２９は、制御装置Ｃｎｔにより制御されて回転し、ストッパ１２２，２２２を突出させる。その突出量Ｄは、ワーク、金型等の状態に応じて、試し打ち等を通じ設定される。
【００２９】
上記の油圧シリンダ３０，４０及び空気圧シリンダ１００，２００を備えたスライド５において、加工中に偏芯荷重がかかると、いずれか一方の油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１で油圧が異常上昇する。該油圧異常が圧力センサＳにより検出されると、制御装置Ｃｎｔは、該当する油圧シリンダ３０，４０と連通した空気圧シリンダ１００，２００において、電磁弁Ｖを開にする。これにより、電磁弁Ｖを通して空気が抜け、加圧室１２０，２２０が減圧される。その結果、受圧室１０４，２０４の油圧で移動するピストン１０６，２０６の抵抗になる加圧室１２０，２２０の圧力が大幅に小さくなる。したがって、受圧室１０４，２０４の油圧によってピストン１０６，２０６が迅速に移動し、これに伴ってプランジャ１０５，２０５が後退するので受圧室１０４，２０４の容積が増加する（図４）。受圧室１０４，２０４の容積が増加する分、油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１から作動油が流入するので、圧力室３１，４１が減容し、スライド５の逃げにより偏芯荷重が緩和される。
【００３０】
このように、本実施形態の空気圧シリンダ１００，２００によれば、偏芯荷重に対する応答速度を上げるために加圧室１２０，２２０の圧力を予め低く設定する必要はない。加圧室１２０，２２０の圧力が高く設定してあっても、減圧装置である電磁弁Ｖの存在により、油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１の減容にかかる応答速度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１ ベッド
２ コラム
３ クラウン
４ ボルスタ
５ スライド
６ ギブ
１０，２０ 連接具
１１，２１ コンロッド
１２，２２ 連結ネジ部材
１３，２３ 連結ネジ穴部材
３０，４０ 油圧シリンダ（第１流体シリンダ）
３１，４１ 圧力室
３２，４２ ピストン
１００，２００ 空気圧シリンダ（第２流体シリンダ）
１０２，２０２ シリンダチューブ
１０３，２０３ ケース
１０４，２０４ 受圧室
１０５，２０５ プランジャ
１０６，２０６ ピストン
１０７，２０７ パッキンケース
１１３，２１３ ベアリングナット
１１７，２１７ 空気室
１１８，２１８ サイレンサ
１１９，２１９ 近接センサ（検知装置）
１２０，２２０ 加圧室
１２１，２２１ ストッパ（受圧室容積決定装置）
１２２，２２２ ブッシュ
１２５，２２５ 調整ネジ
１２６，２２６ 座金
１２７，２２７ 調整ナット
１２８，２２８ モータ取付板
１２９，２２９ ステッピングモータ
１３０，２３０ 出力軸
１３１，２３１ 駆動軸
１３２，２３２ キー
１３３，２３３ キー溝
Ｐａ エアポンプ（加圧装置）
Ｖ 電磁弁（減圧装置）
【技術分野】
【０００１】
プレス機械におけるスライドの偏芯荷重対策に関する技術が以下に開示される。
【背景技術】
【０００２】
ベッドに立設したコラムの間にスライドを上下往復運動可能に摺動支持すると共に、コラム上に設置したクラウン内の駆動機構によりスライドを駆動して上下動させるプレス機械が、金属薄板等のワークの成形加工に使用される。加工のための上下金型は、下金型がベッド上のボルスタに固定され、上金型がスライド下に固定される。機械式のプレス機械の場合、スライドは、クランクシャフト式やエキセントリックシャフト式等の駆動機構により駆動される。
【０００３】
このようなプレス機械において、スライドは、コンロッド（駆動機構の運動を伝達する部材）を有する複数の連接具によって駆動機構に連接される。この連接具は、スライドとの連結部分に、特許文献１に開示されるようなダイハイト調整機構をそれぞれ含んでいる。特許文献１に示されるように各ダイハイト調整機構は、コンロッドの端部に接続された連結ネジ部材と、この連結ネジ部材をねじ込んで連結する連結ネジ穴部材と、を含んで構成される。その連結ネジ穴部材の雌ネジ部を、ウォームギヤ及びモータによって回転制御することにより、連結ネジ部材の上下位置が変わり、ダイハイトが調整される。
【０００４】
また、特許文献１に開示されるように、各連接具は、それぞれ油圧シリンダを介してスライドに連結される。この油圧シリンダは、スライドにかかる過大荷重を逃がすために設けられている。すなわち、油圧シリンダは、連接具とスライドとの間に介在する圧力室に作動油を含み、該圧力室がエアシリンダと連通している。そして、スライドに下死点域で過大荷重がかかったときに、圧力室の作動油がエアシリンダの空気圧に抗してエアシリンダ側へ流れることにより、過大な荷重を逃がすことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３１２２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スライドにかかった過大荷重に応じて上記連接具の油圧シリンダが作動するとき、当該油圧シリンダは、上述のように圧力室からエアシリンダへ作動油を追い出し、圧力室の減容によって荷重を逃がす。この圧力室からエアシリンダへの作動油の流動はエアシリンダの空気圧に逆らって生じるので、空気圧の抵抗がある分、応答速度は遅い（油圧が逃げ難い）。
【０００７】
応答速度を大幅に速めることが可能であれば、稼働中のスライドに動的に偏芯荷重がかかったときに、対応する油圧シリンダの圧力室減容でスライドを一時的に傾けることにより偏芯荷重を緩和することも考えられる。応答速度を速めるには、上記特許文献１の機構の場合、エアシリンダの空気圧を予め低く設定するしかないが、エアシリンダの空気圧を低くすると、過大な荷重でなくても油圧シリンダが作動し得る状態になるので、エアシリンダの空気圧を低い設定にするのは難しい。
【０００８】
この点に着目すると、上記のような第１流体圧シリンダ（上記油圧シリンダ等）と第２流体圧シリンダ（上記エアシリンダ等）とを利用した偏芯荷重の緩和機構を実現するために、第１流体圧シリンダの圧力室減容にかかる応答速度を速める工夫が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題に対して次のプレス機械を提案する。
本提案に係るプレス機械は、ベッドに立設したコラムの間にスライドを上下往復運動可能に摺動支持すると共に、前記コラムに固定したクラウン内の駆動機構により前記スライドを上下動させるプレス機械であって、前記スライドと前記駆動機構とを連接する連接具が、第１流体圧シリンダを介して前記スライドと連結され、該第１流体圧シリンダは、前記連接具と前記スライドとの間に介在する圧力室に第１作動流体を含むと共に該圧力室が第２流体圧シリンダと連通している。
その第２流体圧シリンダは、前記第１流体圧シリンダの圧力室と連通した受圧室と、該受圧室の圧力を受けるピストンと、該ピストンの前記受圧室とは反対側を第２作動流体で加圧する加圧室と、該加圧室に前記第２作動流体を送り込む加圧装置と、前記第１流体圧シリンダの圧力室の圧力が所定値以上になるときに、前記加圧室から前記第２作動流体を排出する減圧装置と、を含んで構成される。
【発明の効果】
【００１０】
上記提案に係るプレス機械の第２流体圧シリンダは、第１流体圧シリンダの圧力室の圧力が所定値以上になるときに加圧室を減圧する減圧装置を備える。減圧装置が加圧室を減圧することにより、受圧室の圧力で移動するピストンの抵抗になる圧力が小さくなる。したがって、加圧室が減圧されない場合に比べて、受圧室の圧力に対するピストンの応答速度は速くなる。すなわち、第２流体圧シリンダの加圧室の圧力を予め低く設定する必要はなく、当該加圧室圧力が高く設定してあったとしても、減圧装置の存在により、第１流体圧シリンダの圧力室減容にかかる応答速度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】プレス機械の全体を概略的に示した図。
【図２】第１流体圧シリンダ及び第２流体圧シリンダを含む、スライドと連接具の連結部分に関し、断面を含めて示した図。
【図３】第２流体圧シリンダの実施形態を示した断面図。
【図４】図３の第２流体圧シリンダについて、第１流体圧シリンダが作動したときの状態を示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１に側方から見て示すように、本実施形態のプレス機械は、ベッド１にコラム２を立設し、該コラム２の上にクラウン３を設置したフレーム構造を有する。ベッド１の上には、下金型を固定するボルスタ４が載置される。コラム２は、ベッド１の上面四隅に４本立設されており、このコラム２の間にスライド５が摺動支持される。すなわち、各コラム２の内側には摺動面となるギブ６が設けられており、スライド５の角部がギブ６に当接して案内され、スライド５が上下に摺動する。クラウン３の内部には、クランクシャフト式、エキセントリックシャフト式などの図示せぬ駆動機構が設けられ、スライド５を上下に往復運動させる。本実施形態のプレス機械は、長尺のワークを成形加工するもので、横に長く（長手方向）、奥行きは短い。
【００１３】
スライド５を駆動機構に連接する２つの連接具１０，２０が、スライド５の長手方向に互いに離れた２箇所に設けられている。なお、連接具が２つの例を示すが、３個以上の連接具を採用し得る。この連接具１０，２０の詳細について、断面で図２に示す。
【００１４】
連接具１０，２０はそれぞれ、駆動機構の運動、例えばクランクシャフトの回転運動を往復運動にして伝達する部材であるコンロッド（コネクティングロッド）１１，２１と、ダイハイト調整機構として、コンロッド１１，２１の端部に接続された連結ネジ部材１２，２２と、スライド５に固定された連結ネジ穴部材１３，２３と、を含んで構成される。連結ネジ部材１２，２２が連結ネジ穴部材１３，２３にねじ込まれることで両者が連結され、ダイハイトの調整を可能として駆動機構とスライド５とが連接される。
【００１５】
連結ネジ部材１２，２２は、コンロッド１１，２１を接続する頭部１２ａ，２２ａと、連結ネジ穴部材１３，２３にねじ込まれるネジ部１２ｂ，２２ｂと、を有する。頭部１２ａ，２２ａは、コンロッド１１，２１の端部を軸１２ｃ，２２ｃにより軸支し、回動可能にコンロッド１１，２１と接続される。また、接続したコンロッド１１，２１の端面との間に油圧室１２ｄ，２２ｄが形成される。ネジ部１２ｂ，２２ｂは、周設されたフランジ１２ｅ，２２ｅを介して頭部１２ａ，２２ａにボルト止めされ、その胴部周面にねじ切りが施され、雄ねじが形成されている。
【００１６】
連結ネジ穴部材１３，２３は、スライド５にボルト止め等で固定された油圧シリンダ３０，４０の上に、ボルト止め等で固定してある。連結ネジ穴部材１３，２３は、円筒形の雌ネジ部１３ａ，２３ａを、枠部１３ｂ，２３ｂによって回転可能に且つ上下方向へ摺動可能に保持して構成される。雌ネジ部１３ａ，２３ａは、その内周面にねじ切りが施され、連結ネジ部材１２，２２のネジ部１２ｂ，２２ｂがねじ込まれる。この雌ネジ部１３ａ，２３ａの外周面には、ウォームホイール１３ｃ，２３ｃが、雌ネジ部１３ａ，２３ａ側に固定のキー１３ｄ，２３ｄとウォームホイール１３ｃ，２３ｃ側に凹設のキー溝１３ｅ，２３ｅとの係合により上下摺動可能にして、周設される。そして、当該ウォームホイール１３ｃ，２３ｃを回転させるウォーム１３ｆ，２３ｆが枠部１３ｂ，２３ｂに軸支されており、それぞれのモータＭにより回転制御される。これらモータ及びウォームギヤによる回転制御で、雌ネジ部１３ａ，２３ａをそれぞれ回転させて連結ネジ部材１２，２２の上下位置を調整することができる。すなわち、２つの連接具１０，２０にそれぞれかかる負荷に応じて各モータ及びウォームギヤを作動させると、連結ネジ部材１２，２２の位置がそれぞれ別個に調節されて、スライド５の高さと平行度が調整される。なお、モータＭを個別に設ける他に、モータＭは１つとし、該１つのモータＭにより回転する共通の駆動軸を介して、両方のウォーム１３ｆ，２３ｆを同時に回転制御する構成とすることもできる。
【００１７】
上記連接具１０，２０は、第１流体圧シリンダとしての油圧シリンダ３０，４０を介してスライド５に連結されている。なお、油圧を例にして説明するが、第１流体圧シリンダとしては、水圧等の他の液圧シリンダを使用することもできる。
油圧シリンダ３０，４０は、連接具１０，２０とスライド５との間に介在する圧力室３１，４１を有し、この圧力室３１，４１に、第１作動流体としての作動油が充填される。圧力室３１，４１の油圧に従って上下動するピストン３２，４２は、連結ネジ穴部材１３，２３の雌ネジ部１３ａ，２３ａの下面に当接する。したがって、圧力室３１，４１が減容すると、ピストン３２，４２の移動に伴って雌ネジ部１３ａ，２３ａが移動することができる。つまり、逆に言うと、圧力室３１，４１の減容に従って、雌ネジ部１３ａ，２３ａに対し、枠部１３ｂ，２３ｂ及び油圧シリンダ３０，４０が上方へ移動することができる。このように、圧力室３１，４１が連接具１０，２０とスライド５との間に介在することによって、スライド５に動的に偏芯荷重がかかったときに、圧力室３１，４１の減容でスライド５の逃げが可能とされ、荷重が緩和される。
【００１８】
油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１には、油路３３，４３を通して、オイルポンプＰｏから作動油が送り込まれ、所定の油圧がかけられる。この油圧は、圧力センサＳによって測定される。また、圧力室３１，４１は、油路３４，４４を通して第２流体圧シリンダとしての空気圧シリンダ１００，２００と連通する。なお、第２流体圧シリンダとしては空気圧シリンダが最適であるが、他の気体又は液体を作動流体としたシリンダを使用することもできる。
【００１９】
空気圧シリンダ１００，２００は、スライド５内に立設された支柱１０１，２０１上に固定され、可撓性のチューブ等により油路３４，４４につながる。この空気圧シリンダ１００，２００の内部構造が図３及び図４に示されている。
【００２０】
空気圧シリンダ１００，２００において、シリンダチューブ１０２，２０２から突出するケース１０３，２０３内に受圧室１０４，２０４が形成され、該受圧室１０４，２０４が、油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１に連通する。したがって、受圧室１０４，２０４には、圧力室３１，４１の作動油が流入し、油圧がかかる。この受圧室１０４，２０４内に、プランジャ１０５，２０６の先端部分が臨んでおり、該プランジャ１０５，２０５が受圧室１０４，２０４の油圧を受けることになる。プランジャ１０５，２０５は、ケース１０３，２０３内を通して、シリンダチューブ１０２，２０２内のピストン１０６，２０６に接続しており、したがってピストン１０６，２０６が、受圧室１０４，２０４の油圧を受ける。
【００２１】
ケース１０３，２０３はパッキンケース１０７，２０７を介在させてシリンダチューブ１０２，２０２に固定され、円柱状のプランジャ１０５，２０５に対し、ウェアリング１０８，２０８、ピストンシール１０９，２０９、スクレーパ１１０，２１０、Ｏリング１１１，２１１、ＰＮＹパッキン１１２，２１２の各シール材が設けられる。これらシール材を通じてシリンダチューブ１０２，２０２内へ延びたプランジャ１０５，２０５は径が太くなって、ピストン１０６，２０６の中心部位を貫通し、ベアリングナット１１３，２１３を使用してピストン１０６，２０６に固定される。このプランジャ１０５，２０５とピストン１０６，２０６との当接面には、Ｏリング１１４，２１４が設けられる。
【００２２】
プランジャ１０５，２０５が中心部位に固定された円盤状のピストン１０６，２０６は、シリンダチューブ１０２，２０２の周壁に対するシール材としてウェアリング１１５，２１５及びＰＧＹパッキン１１６，２１６を有する。このピストン１０６，２０６でシリンダチューブ１０２，２０２内が仕切られることにより受圧室１０４，２０４側に形成される空気室１１７，２１７は、サイレンサ１１８，２１８を通して外気と通じている。したがって、空気室１１７，２１７には、ピストン１０６，２０６の動作に応じて外気が入出する。また、この空気室１１７，２１７に、検知装置として近接スイッチ１１９，２１９が設けられており、ピストン１０６，２０６の位置が検知される。すなわち、図３に示すように、ピストン１０６，２０６が最も受圧室１０４，２０４の側に寄った基準位置にあるか否かが検知される。近接スイッチ１１９，２１９によりピストン１０６，２０６の近接が検知されない状態が継続する場合は、何らかの異常が発生しいていると判断することができる。
【００２３】
ピストン１０６，２０６でシリンダチューブ１０２，２０２内が仕切られることにより受圧室１０４，２０４とは反対側に形成される加圧室１２０，２２０には、加圧装置であるエアポンプ（エアコンプレッサ）Ｐａから第２作動流体として圧縮空気が送り込まれ、ピストン１０６，２０６を受圧室１０４，２０４の方へ加圧する。この加圧室１２０，２２０の圧力は、受圧室１０４，２０４の油圧に勝る圧力で、正常時（偏芯荷重がないとき）のピストン１０６，２０６は常に図３の基準位置に付勢される。したがって正常時、受圧室１０４，２０４の容積は固定されている。このように、加圧室１２０，２２０の圧力は、正常時に想定される受圧室１０４，２０４の油圧よりも高い値を単純に設定すればよい。
【００２４】
加圧室１２０，２２０には、減圧装置として電磁弁Ｖが接続される。電磁弁Ｖは、制御装置Ｃｎｔからの電気信号に従って開閉し、開となったときに加圧室１２０，２２０から空気を排出する。制御装置Ｃｎｔは、圧力センサＳにより測定される圧力室３１，４１の油圧を監視しており、該油圧が所定値（正常値として予め設定された油圧範囲の上限）以上になるときに、電磁弁Ｖを開ける信号を出す。つまり、電磁弁Ｖは圧力室３１，４１の圧力に従って開閉し、開いたときに加圧室１２０，２２０から空気を排出する。なお、制御装置Ｃｎｔにより制御される電磁弁Ｖを実施形態として示すが、これに限らず、加圧室１２０，２２０の圧力が所定値以上に上昇するときに自動開放するリリーフ弁などを使用することも可能である。
【００２５】
本実施形態の空気圧シリンダ１００，２００は、加圧室１２０，２２０内に突出可能で且つその突出量Ｄを調節可能な受圧室容積決定装置であるストッパ１２１，２２１をさらに含む。このストッパ１２１，２２１の突出量Ｄにより、電磁弁Ｖが開いて加圧室１２０，２２０が減圧されたときに、受圧室１０４，２０４の油圧によって移動するピストン１０６，２０６の移動量ｄが決定される。すなわち、減容する圧力室３１，４１から受圧室１０４，２０４へ流入可能な作動油の量が、突出量Ｄによって決められる。これにより、圧力室３１，４１の減容量が決定され、偏芯荷重が発生したときのスライド５の逃げ量（圧力室減容により持ち上がる量）を、ミリ単位又は１ミリ以下の単位で設定することができる。
【００２６】
円柱状のストッパ１２１，２２１は、シリンダチューブ１０２，２０２に設けられたブッシュ１２２，２２２内を摺動する。ブッシュ１２２，２２２は、外周面にＯリング１２３，２２３、内周面にＯリング１２４，２２４が設けられている。ストッパ１２１，２２１の頭部に、円筒状の調整ネジ１２５，２２５が、座金１２６，２２６によって取り付けられる。調整ネジ１２５，２２５は、その外周面がねじ切りされており、ブッシュ１２２，２２２上に固定された調整ナット１２７，２２７に螺合している。調整ナット１２７，２２７は、内周面にねじ切りが施されており、調整ネジ１２５，２２５が回転すると、当該調整ネジ１２５，２２５が上下に移動する。
【００２７】
調整ナット１２７，２２７にはモータ取付板１２８，２２８が固定され、このモータ取付板１２８，２２８の上にステッピングモータ１２９，２２９が固定される。ステッピングモータ１２９，２２９の出力軸１３０，２３０はモータ取付板１２８，２２８を貫通して調整ナット１２７，２２７内へ突出し、該出力軸１３０，２３０に、駆動軸１３１，２３１が固定されている。駆動軸１３１，２３１は、調整ネジ１２５，２２５内へ挿入され、該調整ネジ１２５，２２５を回転させる。駆動軸１３１，２３１の外周面にはキー１３２，２３２が固定される一方、調整ネジ１２５，２２５の内周面には軸方向へキー溝１３３，２３３が凹設され、該キー１３２，２３２及びキー溝１３３，２３３の係合により、調整ネジ１２５，２２５が回転し且つ回転に伴って上下に移動する。
【００２８】
ステッピングモータ１２９，２２９は、制御装置Ｃｎｔにより制御されて回転し、ストッパ１２２，２２２を突出させる。その突出量Ｄは、ワーク、金型等の状態に応じて、試し打ち等を通じ設定される。
【００２９】
上記の油圧シリンダ３０，４０及び空気圧シリンダ１００，２００を備えたスライド５において、加工中に偏芯荷重がかかると、いずれか一方の油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１で油圧が異常上昇する。該油圧異常が圧力センサＳにより検出されると、制御装置Ｃｎｔは、該当する油圧シリンダ３０，４０と連通した空気圧シリンダ１００，２００において、電磁弁Ｖを開にする。これにより、電磁弁Ｖを通して空気が抜け、加圧室１２０，２２０が減圧される。その結果、受圧室１０４，２０４の油圧で移動するピストン１０６，２０６の抵抗になる加圧室１２０，２２０の圧力が大幅に小さくなる。したがって、受圧室１０４，２０４の油圧によってピストン１０６，２０６が迅速に移動し、これに伴ってプランジャ１０５，２０５が後退するので受圧室１０４，２０４の容積が増加する（図４）。受圧室１０４，２０４の容積が増加する分、油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１から作動油が流入するので、圧力室３１，４１が減容し、スライド５の逃げにより偏芯荷重が緩和される。
【００３０】
このように、本実施形態の空気圧シリンダ１００，２００によれば、偏芯荷重に対する応答速度を上げるために加圧室１２０，２２０の圧力を予め低く設定する必要はない。加圧室１２０，２２０の圧力が高く設定してあっても、減圧装置である電磁弁Ｖの存在により、油圧シリンダ３０，４０の圧力室３１，４１の減容にかかる応答速度を向上させることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１ ベッド
２ コラム
３ クラウン
４ ボルスタ
５ スライド
６ ギブ
１０，２０ 連接具
１１，２１ コンロッド
１２，２２ 連結ネジ部材
１３，２３ 連結ネジ穴部材
３０，４０ 油圧シリンダ（第１流体シリンダ）
３１，４１ 圧力室
３２，４２ ピストン
１００，２００ 空気圧シリンダ（第２流体シリンダ）
１０２，２０２ シリンダチューブ
１０３，２０３ ケース
１０４，２０４ 受圧室
１０５，２０５ プランジャ
１０６，２０６ ピストン
１０７，２０７ パッキンケース
１１３，２１３ ベアリングナット
１１７，２１７ 空気室
１１８，２１８ サイレンサ
１１９，２１９ 近接センサ（検知装置）
１２０，２２０ 加圧室
１２１，２２１ ストッパ（受圧室容積決定装置）
１２２，２２２ ブッシュ
１２５，２２５ 調整ネジ
１２６，２２６ 座金
１２７，２２７ 調整ナット
１２８，２２８ モータ取付板
１２９，２２９ ステッピングモータ
１３０，２３０ 出力軸
１３１，２３１ 駆動軸
１３２，２３２ キー
１３３，２３３ キー溝
Ｐａ エアポンプ（加圧装置）
Ｖ 電磁弁（減圧装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベッドに立設したコラムの間にスライドを上下往復運動可能に摺動支持すると共に、前記コラムに固定したクラウン内の駆動機構により前記スライドを上下動させるプレス機械であって、
前記スライドと前記駆動機構とを連接する連接具が、第１流体圧シリンダを介して前記スライドと連結され、該第１流体圧シリンダは、前記連接具と前記スライドとの間に介在する圧力室に第１作動流体を含むと共に該圧力室が第２流体圧シリンダと連通しており、
当該第２流体圧シリンダは、
前記第１流体圧シリンダの圧力室と連通した受圧室と、
該受圧室の圧力を受けるピストンと、
該ピストンの前記受圧室とは反対側を第２作動流体で加圧する加圧室と、
該加圧室に前記第２作動流体を送り込む加圧装置と、
前記第１流体圧シリンダの圧力室の圧力が所定値以上になるときに、前記加圧室から前記第２作動流体を排出する減圧装置と、
を含んで構成される、
プレス機械。
【請求項２】
前記第２流体圧シリンダは、
前記加圧室内に突出可能で且つその突出量を調節可能な受圧室容積決定装置をさらに含み、
前記減圧装置による前記第２作動流体の排出に応じて前記受圧室の圧力により移動する前記ピストンの移動量が、前記受圧室容積決定装置の突出量によって決定される、
請求項１記載のプレス機械。
【請求項３】
前記減圧装置は、
前記第１流体圧シリンダの圧力室の圧力に従って開閉する電磁弁を含んで構成される、
請求項１又は請求項２記載のプレス機械。
【請求項４】
前記第２流体圧シリンダは、
前記ピストンの位置を検知する検知装置をさらに含む、
請求項１〜３のいずれかに記載のプレス機械。
【請求項１】
ベッドに立設したコラムの間にスライドを上下往復運動可能に摺動支持すると共に、前記コラムに固定したクラウン内の駆動機構により前記スライドを上下動させるプレス機械であって、
前記スライドと前記駆動機構とを連接する連接具が、第１流体圧シリンダを介して前記スライドと連結され、該第１流体圧シリンダは、前記連接具と前記スライドとの間に介在する圧力室に第１作動流体を含むと共に該圧力室が第２流体圧シリンダと連通しており、
当該第２流体圧シリンダは、
前記第１流体圧シリンダの圧力室と連通した受圧室と、
該受圧室の圧力を受けるピストンと、
該ピストンの前記受圧室とは反対側を第２作動流体で加圧する加圧室と、
該加圧室に前記第２作動流体を送り込む加圧装置と、
前記第１流体圧シリンダの圧力室の圧力が所定値以上になるときに、前記加圧室から前記第２作動流体を排出する減圧装置と、
を含んで構成される、
プレス機械。
【請求項２】
前記第２流体圧シリンダは、
前記加圧室内に突出可能で且つその突出量を調節可能な受圧室容積決定装置をさらに含み、
前記減圧装置による前記第２作動流体の排出に応じて前記受圧室の圧力により移動する前記ピストンの移動量が、前記受圧室容積決定装置の突出量によって決定される、
請求項１記載のプレス機械。
【請求項３】
前記減圧装置は、
前記第１流体圧シリンダの圧力室の圧力に従って開閉する電磁弁を含んで構成される、
請求項１又は請求項２記載のプレス機械。
【請求項４】
前記第２流体圧シリンダは、
前記ピストンの位置を検知する検知装置をさらに含む、
請求項１〜３のいずれかに記載のプレス機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１６７２８（Ｐ２０１２−１６７２８Ａ）
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５５９４５（Ｐ２０１０−１５５９４５）
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００１０５３９４）コータキ精機株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１月２６日（２０１２．１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月８日（２０１０．７．８）
【出願人】（０００１０５３９４）コータキ精機株式会社 (16)
【Ｆターム（参考）】
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