クランクプレス

【課題】ブレーキと電動モータの容量を小さくしたクランクプレスを提供する。
【解決手段】電動モータ９の動力をクラッチ７を介してクランク軸１に伝えて、スライド３を降下させ、クランク軸１に接続したブレーキ６でスライド３の上昇を減速させ、各サイクル毎に、上死点でスライド３を停止させるクランクプレスであって、クランク軸１にギヤを介して連結された油圧ポンプ・モータ１０と、油圧ポンプ・モータ１０に油圧回路ａ、ｂ、ｃで接続されたアキュムレータ１３と、作動油を油圧ポンプ・モータ１０を介してアキュムレータ１３へ送るエネルギー吸収状態と、作動油をアキュムレータ１３から油圧ポンプ・モータ１０へ送るエネルギー放出状態とを切り換える第１、第２切換弁ＳＶ３、ＳＶ４とからなる。

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、クランクプレスに関する。さらに詳しくは、鍛造あるいは板金加工に用いられるクランクプレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】図６はクランクプレスの基本構造図である。クランク軸１は電動モータ等で回転され、コンロッド２を介してスライド３が連結されている。このスライド３の下面に上金型を取り付け、図示しないベッド上の下金型との間に素材を入れ、スライド３を降下させることにより、鍛造あるいは成形するようになっている。また、スライド３には、バランスシリンダ４のピストンロッド４ａが連結され、バランスシリンダ４のシリンダ４ｂには、アキュムレータ５の圧縮空気が供給され、スライド３及びコンロッド２を介して偏心軸１を常時上方へ押圧した状態とされている。そして、この状態で偏心軸１が駆動回転され、コンロッド２を介してスライド３を下降操作するようにしている。
【０００３】汎用の熱間鍛造用クランクプレスにおいては、各サイクル毎に上死点で停止させる運転方法がとられるが、こうした運転を可能とするため、従来のクランクプレスは図７に示すような構成がとられている。前記クランク軸１の一端には、ブレーキ６が連結され、このブレーキ６はブレーキ制御弁SV1 を介して空圧により作動状態と非作動状態とに切り換え制御される。また、前記クランク軸１の他端には、クラッチ７とフライホイール８が連結され、フライホイール８はベルト等を介して電動モータ９で回転させられる。このクラッチ７は、クラッチ制御弁SV2 によって空圧により接続状態と切断状態とに切り換え制御される。
【０００４】上記クランクプレスの運転を図８を併せ参照して説明する。いま、スライド３が上死点に停止しており、プレス起動指令が発せられると、ブレーキ制御弁SV1によってブレーキ６が解放され、次にクラッチ制御弁SV2 によってクラッチ７が接続されると、電動モータ９の動力によってクランク軸１が回転し、スライド３が下降し始める。スライド３が下死点に達したときクラッチ制御弁SV2 によってクラッチ７が遮断され、スライド３は慣性によって上昇していく。スライド３の上昇途中において、ブレーキ制御弁SV1 によりブレーキ６が効かされ、スライド３が上死点に停止し、次のストローク開始まで停止状態を保つ。上記操作を繰り返すことによって、各サイクル毎に上死点でいったん停止するプレス動作が継続して行われる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来例のクランクプレスでは、スライド３を上死点に停止させる際には、バランスシリンダ４による引き上げ力も付加され、大きなエネルギーを瞬時に吸収し停止させなければならないので、大容量のブレーキ６が必要とされ、また逆に、起動時には大きな従動エネルギーをもつ偏心軸１を新たに回転させるため大容量の電動モータ９が必要である。そして大きなエネルギーの吸収と付加がプレス操作の停止・起動毎に繰り返され、その都度、大きなエネルギー消費が行われていた、という問題があった。
【０００６】本発明はかかる事情に鑑み、ブレーキにかかる負荷を少なくし、モータ容量の低減を可能とするクランクプレスを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１のクランクプレスは、電動モータの動力をクラッチを介してクランク軸に伝えてスライドを降下させ、前記クランク軸に接続したブレーキでスライドの上昇を停止させ、各サイクル毎に、上死点でスライドを停止させるクランクプレスであって、スライド上昇時の運動エネルギーの一部を油圧エネルギーに変換して吸収し、スライド下降時に前記油圧エネルギーをスライドの運動エネルギーに変換して放出するエネルギー吸収放出手段を設けたことを特徴とする。請求項２のクランクプレスは、前記エネルギー吸収放出手段が、クランク軸と共に回転するギヤに連結され、クランク軸から回転力を受け、またクランク軸に回転力を与える油圧ポンプ・モータと、前記油圧ポンプ・モータに油圧回路で接続されたアキュムレータと、前記油圧ポンプ・モータを介して前記アキュムレータへ送るエネルギー吸収状態と、作動油を前記アキュムレータから前記油圧ポンプ・モータを介して前記タンクへ送るエネルギー放出状態とを切り換える切換手段とからなることを特徴とする。請求項３のクランクプレスは、前記切換手段が、前記油圧回路に介装された第１切換弁、および第２切換弁からなり、前記第１切換弁および第２切換弁は、前記アキュムレータと前記油圧ポンプ・モータとを連通するＩ位置と、前記タンクと前記油圧ポンプ・モータとを連通するII位置との間で切り換え可能であることを特徴とする。請求項４のクランクプレスは、前記エネルギー吸収放出手段が、ピストンロッドがクランク軸のクランクピンあるいはその近傍またはコンロッドのクランクピン側近傍に連結され、クランク軸あるいはコンロッドから作動力を受け、またクランク軸あるいはコンロッドに作動力を与える油圧ポンプ・シリンダと、この油圧ポンプ・シリンダとバランスシリンダの反ロッド側室とに油圧回路で連結されたアキュムレータと、作動油を前記油圧ポンプ・シリンダを介して前記アキュムレータへ送るエネルギー吸収状態と、作動油を前記アキュムレータから前記油圧ポンプ・シリンダへ送るエネルギー放出状態とを切り換える切換手段とからなることを特徴とする。請求項５のクランクプレスは、電動モータの動力をクラッチを介してクランク軸に伝えてスライドを降下させ、前記クランク軸に接続したブレーキでスライドの上昇を減速させ、各サイクル毎に、上死点でスライドを停止させるクランクプレスであって、スライド上昇時の運動エネルギーの一部を油圧エネルギーに変換して吸収し、スライド下降時に前記油圧エネルギーをスライドの運動エネルギーに変換して放出するネルギー吸収放出手段を設け、前記エネルギー吸収放出手段を構成する油圧回路に、前記クラッチの作動回路を連結したことを特徴とする。請求項６のクランクプレスは、電動モータの動力をクラッチを介してクランク軸に伝えてスライドを降下させ、前記クランク軸に接続したブレーキでスライドの上昇を減速させ、各サイクル毎に、上死点でスライドを停止させるクランクプレスであって、スライド上昇時の運動エネルギーの一部を油圧エネルギーに変換して吸収し、スライド下降時に前記油圧エネルギをスライドの運動エネルギーに変換して放出するエネルギー吸収放出手段を設け、前記エネルギー吸収放出手段を構成する油圧回路に、ボトムノックアウトシリンダの作動回路を連結したことを特徴とする。
【０００８】請求項１の発明によれば、スライド上昇時の運動エネルギーを油圧エネルギーに変換して蓄えることにより運動エネルギーを消費するので、スライドを停止させるためのブレーキの容量を小さくでき、スライド下降時に蓄えていた油圧エネルギーをスライドの起動時の下降運動に利用できるので、電動モータの容量を小さくできる。請求項２の発明によれば、クランク軸と油圧ポンプ・モータがギヤによりトルク伝達可能に連結されているので、スライド上昇時に油圧ポンプ・モータがポンプとして機能して、作動油をアキュムレータに蓄圧でき、スライド下降時にはアキュムレータ内の圧油によって油圧ポンプ・モータをモータとして機能させてクランク軸を回転させ、スライド起動時に下降運動エネルギーを与える。このように、運動エネルギーと油圧エネルギーの相互変換が行われるので、偏心軸駆動回転用の電動モータおよびブレーキの容量を小さくすることができる。請求項３の発明によれば、第１切換弁と第２切換弁によって、油圧ポンプ・モータがポンプとして機能する場合の油路とモータとして機能する場合の油路を、タイミング良く切り換えることができるので、シンプルな油圧回路によって、エネルギーの吸収とエネルギーの放出ができ、しかもブレーキとクラッチとのタイミングを合わせることにより、プレスの振動や騒音を少なく、プレスを円滑に運転することができる。請求項４の発明によれば、スライド上昇時に油圧ポンプ・シリンダーがポンプとして機能して、作動油をアキュムレータに蓄圧でき、スライド下降時にはアキュムレータ内の圧油によって油圧ポンプ・シリンダーをシリンダーとして機能させてスライドに下降運動エネルギーを与える。このように、運動エネルギーと油圧エネルギーの相互変換が行われるので、偏心軸駆動回転用の電動モータおよびブレーキの容量を小さくできる。また、エネルギー吸収放出手段にシリンダーを用いているので、油圧ポンプ・モータよりも作動効率が向上する。請求項５の発明によれば、クラッチの作動油をエネルギー吸収放出手段の油圧回路からとるので、クラッチ作動用のコンプレッサが不要となりクランクプレスがコンパクトとなり、排気騒音も出なくなる。請求項６の発明によれば、ボトムノックアウトシリンダの作動油をエネルギー吸収放出手段の油圧油路からとるので、ボトムノックアウトシリンダ用の油圧源が不要となり、クランクプレスがコンパクトになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。図１は本発明の第１実施形態に係るクランクプレスの油圧回路図、図２は同クランクプレスにおける各制御弁のタイムチャートである。
【００１０】図１において、クランク軸１、コンロッド２、ブレーキ６、クラッチ７、フライホイール８、モータ９、ブレーキ制御弁SV1 、クラッチ制御弁SV2 は図６に示す従来例と同様である。また、図１に図示していないが、スライド３とバランスシリンダ４も図６に示す従来例と同様に備えている。
【００１１】本実施形態は上記の構成に以下の油圧回路部分を追加したことが特徴であるが、つぎにその追加部分を説明する。なお、この追加部分が、特許請求の範囲にいうエネルギー吸収放出手段を構成している。前記クランク軸１に結合したギヤ１１に、油圧ポンプ・モータ１０の駆動軸に結合したギヤ１２が噛み合っている。前記油圧ポンプ・モータ１０は、油圧ポンプとしても作用し油圧モータとしても作用する油圧機器であり、クランク軸１側から駆動力を受けると油圧ポンプとして作動し、圧油の供給を受けて回転すると、クランク軸１側に回転力を与える油圧モータとして作動する。この油圧ポンプ・モータ１０の具体例としては、ギヤポンプ型やベーンポンプ型、ピストンポンプ型などがある。
【００１２】この油圧ポンプ・モータ１０の作動油給排ポートには、油路ａ、ｂが接続され、さらに油路ａ、ｂに油路ｃを介してアキュムレータ１３が接続されている。そして、前記油路ａには第１切換弁SV3 が介装され、前記油路ｂには第２切換弁SV4 が介装されている。
【００１３】前記第１切換弁SV3 および第２切換弁SV4 は、いずれもソレノイド駆動の４ポート２位置切換弁であり、ソレノイドで切り換えたＩ位置では、油圧ポンプ・モータ１０とアキュムレータ１３が連通し、スプリング付勢のII位置では、アキュムレータ１３の油路ｃは油路ａ、ｂから遮断され、アキュムレータ１３内の圧油は保持された状態となっている。また、前記ソレノイドを消磁している間は常時スプリングでII位置に保たれる。
【００１４】そして、前記油路ｂには、逆止弁１５がアキュムレータ１３への圧油供給を許容し、アキュムレータ１３からの圧油排出を阻止する方向に介装されている。上記の第１切換弁SV3 および第２切換弁SV4 で、特許請求の範囲にいう切換手段が構成されている。
【００１５】なお、油路ｄの油圧ポンプ１６、開閉弁１７は運転頭初の作動油供給と油洩れ時の補給用であり、１８はアキュムレータ１３内の蓄圧確認用のプレッシャスイッチである。アキュムレータ１３内の圧力が規定値以下になると、プレッシャスイッチ１８が働いて、油圧ポンプ１６が起動し開閉弁１７が開いて、アキュムレータ１３および油路ｃ内に作動油を補給することができる。
【００１６】つぎに、上記クランクプレスの運転方法を、図２を併せ参照しながら説明する。
(1) まず、スライドを降下させる場合、ブレーキ制御弁SV1 によってブレーキ６を解放し、次いで第１切換弁SV3 をＩ位置に切り換える。すると、アキュムレータ１３内の圧油が油路ｃ→ａ→ｂと流れ、油圧ポンプ・モータ１０を回転させる。なお、逆止弁１５により、圧油が油路ｃから油路ｂへ流れ込むことはない。油圧ポンプ・モータ１０の回転トルクはギヤ１２、１１を介してクランク軸１に伝えられるので、プレスが起動する。つまり、アキュムレータ１３内の油圧エネルギーでプレスを起動するのである。第１切換弁SV3 と同時にクラッチ制御弁SV2 も入りクラッチ７を接続し、フライホイール８に蓄えたエネルギーおよび電動モータ９のエネルギーによりクランク軸１を回転させる。すなわち、クランク軸１の駆動はアキュムレータ１３の放出エネルギーと電動モータ９のエネルギーの両方が合わされて行うことになる。第１切換弁SV3 は定常回転が得られたところで消磁し、アキュムレータ１３の油路ｃは遮断される。この状態では油圧ポンプモータ１０はその各ポートがタンク１４に連絡され、追従回転する。このようにして、スライドを下死点まで降下させて型打ちを行う。なお、スライドが下死点に達した時点でクラッチ制御弁SV2によってクラッチ７を遮断する。
【００１７】(2) 型打ち後、スライドは上昇し始めるが、スライドの上昇途中で、第２切換弁SV4 をＩ位置に切り換える。この状態では、スライド３は慣性により上昇していくので、油圧ポンプ・モータ１０は偏心軸１によってギヤ１１、１２を介して回転させられ、タンク１４内の作動油を油路ａを介して吸い込み、油路ｂ、ｃを介してアキュムレータ１３に供給する。なお、油路ｂ中の逆止弁１５は順方向であるので作動油の流れを許容する。このようにして、スライドの運動エネルギーによって、アキュムレータ１３に作動油を供給する。つまり、運動エネルギーを油圧エネルギーに変換するよう蓄圧するのである。
【００１８】スライドが上死点に達する直前で、ブレーキ制御弁SV1 を切り換え第２切換弁SV4 を励磁すると同時にブレーキ制御弁SV1 も消磁してブレーキ６を効かし始め、スライドを上死点位置に停止させる。スライドが上死点に達した後も、ブレーキ６によって保持され所望の時間、スライドが上死点で停止した状態を保つ。つぎのサイクルは、前記(1) 、(2) を再び繰り返せばよい。
【００１９】本実施形態のクランクプレスにおいては、つぎの利点がある。
■プレスの停止前のスライド運動エネルギーを油圧エネルギーに変換してアキュムレータ１３に蓄えるため、それによる消費エネルギーが制動効果を伴うので、ブレーキの容量を小さくすることができる。
■プレスの起動時（降下開始時）に、スライド上昇時の運動エネルギーによって蓄えた油圧エネルギーを利用できるため、プレス駆動用の電動モータの容量を小さくすることができる。
■クラッチ接続時のクラッチ伝達が動摩擦から静摩擦近くになり、クラッチライニングの摩耗を抑制できる。
■プレスの起動と停止時のクラッチとブレーキの接続切断が円滑に行え、振動や騒音の発生が少なくなる。
【００２０】本発明の第２実施形態を図３に基づいて説明する。10A はピストンロッドを偏心軸１に連結した油圧ポンプ・シリンダである。ピストンロッドの連結部所は上記の偏心軸１の他にコンロッド２に連結することもできる。バランスシリンダ４の反ロッド側室４′には油路ｂの一端が連結されている。この第２実施形態のものは油路ａ、ｂの一端が油圧ポンプ・シリンダ10A とバランスシリンダ４とに分かれて連結している点が違っているだけで他の点は第１実施形態と同一の構成である。この第２実施形態のものでは、シリンダを構成要素とするエネルギー吸収放出手段としているので、第１実施形態の油圧ポンプ・モータに比べていっそう作動効率が向上できる効果がある。
【００２１】本発明の第３の実施形態を図４に基づいて説明する。アキュムレータ１３が連結された油路ｃから分岐した油路ｄをクラッチ作動用油圧供給路とした点が第１実施形態と相違するだけで他の点は第１実施形態と同一構成である。この第３実施形態のものでは、嵩の大きなコンプレッサが不要となるのでクランクプレスがコンパクトになり、また、排気騒音の出ないプレスとなる効果がある。
【００２２】本発明の第４実施形態を図５に基づいて説明する。アキュムレータ１３が連結された油路ｃから分岐した油路ｅをボトムノックアウトシリンダー２０の作動回路とした点が第２実施形態と相違するだけで他の点は第２実施形態と同一である。なお、２１はノックアウト操作用の電磁弁、２２は復帰動作用のエアー源である。この第４実施形態のものではアキュムレータ１３に蓄えられた圧油を利用するのでボトムノックアウトシリンダー作動用の専用の油圧源が不要になる。
【００２３】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、スライド停止用のブレーキと、スライド駆動用の電動モータの容量を小さくできる。請求項２の発明によれば、クランク軸と油圧ポンプ・モータのトルク伝達機構により、運動エネルギーと油圧エネルギーの相互変換が行われるので、クラッチと電動モータの容量を小さくすることができる。請求項３の発明によれば、第１切換弁と第２切換弁によって、シンプルな油圧回路によって、エネルギーの吸収とエネルギーの放出ができ、ブレーキとクラッチとのタイミングを合わせることにより、プレスを円滑に、振動や騒音を発生させることなく、運転することができる。請求項４の発明によれば、ブレーキと電動モータの容量を小さくでき、かつ油圧ポンプ・シリンダーにより作動効率を高くできる。請求項５の発明によれば、コンプレッサを不要にして、クランクプレスをコンパクトにし排気騒音もなくすることができる。請求項６の発明によれば、ボトムノックアウトシリンダーの油圧源を無くして、クランクプレスをコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るクランクプレスの油圧回路図である。
【図２】同クランクプレスにおける各制御弁のタイムチャートである。
【図３】本発明の第２実施形態に係るクランクプレスの油圧回路図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係るクランクプレスの油圧回路図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係わるクランクプレスの油圧回路図である。
【図６】クランクプレスの基本構造図である。
【図７】従来のクランクプレスのブレーキ・クラッチまわりの構成図である。
【図８】従来のクランクプレスの作動タイムチャートである。
【符号の説明】
１クランク軸
２コンロッド
６ブレーキ
７クラッチ
１０油圧ポンプ・モータ
１３アキュムレータ
１５逆止弁
ＳＶ１ブレーキ制御弁
ＳＶ２クラッチ制御弁
ＳＶ３第１切換弁
ＳＶ４第２切換弁

【特許請求の範囲】
【請求項１】電動モータの動力をクラッチを介してクランク軸に伝えてスライドを降下させ、前記クランク軸に接続したブレーキでスライドの上昇を減速させ、各サイクル毎に、上死点でスライドを停止させるクランクプレスであって、スライド上昇時の運動エネルギーの一部を油圧エネルギーに変換して吸収し、スライド下降時に前記油圧エネルギーをスライドの運動エネルギーに変換して放出するエネルギー吸収放出手段を設けたことを特徴とするクランクプレス。
【請求項２】前記エネルギー吸収放出手段が、クランク軸と共に回転するギヤに連結され、クランク軸から回転力を受け、またクランク軸に回転力を与える油圧ポンプ・モータと、前記油圧ポンプ・モータに油圧回路で接続されたアキュムレータと、作動油を前記油圧ポンプ・モータを介して前記アキュムレータへ送るエネルギー吸収状態と、作動油を前記アキュムレータから前記油圧ポンプ・モータへ送るエネルギー放出状態とを切り換える切換手段とからなることを特徴とする請求項１記載のクランクプレス。
【請求項３】前記切換手段が、前記油圧回路に介装された第１切換弁および、第２切換弁からなり、前記第１切換弁および第２切換弁は、前記アキュムレータと前記油圧ポンプ・モータとを連通するＩ位置と、タンクと前記油圧ポンプ・モータとを連通するII位置との間で切り換え可能であることを特徴とする請求項２記載のクランクプレス。
【請求項４】前記エネルギー吸収放出手段が、ピストンロッドがクランク軸のクランクピンあるいはその近傍またはコンロッドのクランクピン側近傍に連結され、クランク軸あるいはコンロッドから作動力を受け、またクランク軸あるいはコンロッドに作動力を与える油圧ポンプ・シリンダと、この油圧ポンプ・シリンダとバランスシリンダの反ロッド側室とに油圧回路で連結されたアキュムレータと、作動油を前記油圧ポンプ・シリンダを介して前記アキュムレータへ送るエネルギー吸収状態と、作動油を前記アキュムレータから前記油圧ポンプ・シリンダへ送るエネルギー放出状態とを切り換える切換手段とからなることを特徴とする請求項１記載のクランクプレス。
【請求項５】電動モータの動力をクラッチを介してクランク軸に伝えてスライドを降下させ、前記クランク軸に接続したブレーキでスライドの上昇を減速させ、各サイクル毎に、上死点でスライドを停止させるクランクプレスであって、スライド上昇時の運動エネルギーの一部を油圧エネルギーに変換して吸収し、スライド下降時に前記油圧エネルギーをスライドの運動エネルギーに変換して放出するネルギー吸収放出手段を設け、前記エネルギー吸収放出手段を構成する油圧回路に、前記クラッチの作動回路を連結したことを特徴とするクランクプレス。
【請求項６】電動モータの動力をクラッチを介してクランク軸に伝えてスライドを降下させ、前記クランク軸に接続したブレーキでスライドの上昇を減速させ、各サイクル毎に、上死点でスライドを停止させるクランクプレスであって、スライド上昇時の運動エネルギーの一部を油圧エネルギーに変換して吸収し、スライド下降時に前記油圧エネルギをスライドの運動エネルギーに変換して放出するエネルギー吸収放出手段を設け、前記エネルギー吸収放出手段を構成する油圧回路に、ボトムノックアウトシリンダの作動回路を連結したことを特徴とするクランクプレス。

【図１】