JP2540450B2 - Ｃ形フレ―ム構造のプレス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｃ形フレーム構造のプ
レス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プレス装置は、機械式プレス、油圧プレ
スを問わず、フレームの形状から門形プレスとＣ形プレ
スに大きく分類される。

【０００３】門形フレーム（ストレートサイドプレスあ
るいはＯ形フレームとも称される）構造のプレス装置を
図１０に示す。この装置の門形フレーム１は、上フレー
ム１ａと下フレーム１ｂが右フレーム１ｃと左フレーム
１ｄでバランス良く結合されており、上フレーム１０の
中央に配した油圧シリンダー２によって、ラム３を下方
に加圧しながら、金型４の上型４ａから偏心荷重を含む
反力を受けるようになっている。ラム３は、その反力を
上フレーム１ａに伝えなが左右のフレーム１ｃ、１ｄに
設けたガイド５、５に沿って上下方向に摺動するように
駆動される。このとき、右フレーム１ｃと左フレーム１
ｄは、上フレーム１ａから反力とモーメントを受けて変
形するが、同じ程度に相反する方向へ変形して、横方同
（左右方向）の変形を相殺する形となり、上型４ａと下
型４ｂを水平面内で横方向にずらす変形を起こさない。

【０００４】このため門形フレーム構造のプレス装置で
は精度よく加工でき、高付加価値のプレスで例えば順送
やトランスファーなどの自動化されているもの、高い加
圧力を用いる鍛造プレスあるいは高速プレスなどでは門
形フレームが標準的に使われている。即ち、少し製品精
度を要求されると、この門形方式のフレームを使わざる
を得ないが、金型への接近性が悪く、金型交換やメンテ
ナンス等の作業性が悪く、設備コストも高いという欠点
がある。

【０００５】代表的なＣ形フレーム構造のプレス装置の
例を図１１に示す。フレーム１１は、上フレーム１１ａ
と下フレーム１１ｂの一端側を横断面積（Ｓ）の中央フ
レーム１１ｃで連結してＣ形をなす構造となっており、
開口部に配した金型４を前方及び左右方向の３方向から
接近させることができる構造となっている。このような
構造は、金型４への接近性と作業性が良いが、フレーム
１１がプレス加圧力Ｆｌと反力Ｆ２を金型４から受けた
ときに、中央フレーム１１ｃでモーメントＭ（Ｆ２×
ａ：但しａは中央フレーム１１ｃの中心軸と反力Ｆ２の
作用点の距離）が発生してしまう。即ち、このモーメン
トＭにより、フレーム１１は口開き状態（図中２点鎖線
で示す）になってしまい、上下方向だけでなく、縦フレ
ーム１１ｃ側が後方に逃げる動きをする。このため金型
４の上型４ａと下型４ｂの中心が狂いやすく、精度が期
待できない。従って一般的には、高精度の加工にはＣ形
フレーム構造のプレス装置は適さないとされている。

【０００６】換言すれば加工品に精度が期待されないた
めに装置の製作精度がラフでよいことから、簡単にかつ
安価に製造でき、従って製造される台数も多くなってお
り、現在のところ台数的にはＣ形フレーム構造のプレス
装置が主流となっている。但し小物であまり精度を必要
としないか、あるいは付加価値の低いプレス加工に限っ
て使われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述したＣ
形、門形両フレームの長所、具体的にはＣ形フレームの
作業性が良いという長所を持ちながら、門形フレームと
同様に精度を高めるために口開きを防止できるＣ形フレ
ーム構造のプレス装置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】本発明に係るＣ形フレー
ム構造のプレス装置は上記目的を達成するために、上フ
レームと下フレームの一端側を中央フレームにより連結
してＣ形フレームを構成し、開口側にプレス加工用機構
を有するプレス装置において、上記中央フレームに、上
記プレス加工用シリンダーの加圧力と平行に力を発生
し、上記プレス加工用機構の加圧力の反力によるモーメ
ントを相殺する加圧力を生じさせる液圧シリンダーを配
置してなる構成としてある。

【０００９】本発明に係るＣ形フレーム構造のプレス装
置は上記目的を達成するために、上フレームと下フレー
ムの一端側を中央フレームにより連結してＣ形フレーム
を構成し、開口側にプレス加工用機構を有するプレス装
置において、上記したフレームの一部を上記上フレーム
の上方側へ逆Ｌ字形となるように延設し、該延設部分と
上記上フレームとの間に、上記プレス加工用シリンダー
の加圧力と平行に力を発生し、上記プレス加工用機構の
加圧力反力によるモーメントを相殺する加圧力を生じさ
せる液圧シリンダーを配置してなる構成としてある。

【００１０】本発明に係るＣ形フレーム構造のプレス装
置は、油圧式の過負荷安全装置を備え、該付加安全装置
に発生した油圧を、上記液圧シリンダーに導くようにし
た構成とすることができる。

【００１１】本発明に係るＣ形フレーム構造のプレス装
置は、上記液圧シリンダーの加圧力を、上記プレス加工
用機構の加圧力より格段に大きくした構成とすることも
できる。

【００１２】即ち、従来のＣ形フレームの設計では、フ
レーム剛性を高めて変形量を少なくすることしか考えら
れていなかったが、これでは門形フレームと同等の変形
に抑えることは不可能であり、門形フレームでは、理想
的な偏心荷重の無い負荷に対して変形を相殺して横方同
の変形をゼロにでき、これによって高精度を実現してい
る点に鑑み、Ｃ形フレームにも、横方向の変形を相殺す
る手段を付加して同程度の精度を実現しようとするもの
である。

【００１３】もっとも、横方向の変形を相殺する手段と
して門形フレームのように逆方向のモーメントを受ける
構造材を対称に配置すると、Ｃ形フレームではなくなっ
てしまうので、本発明は、加圧源を左右対称に設けてフ
レームにモーメントを加えないようににしたものであ
る。

【００１４】本発明の原理を図５及び図６を参照して説
明する。図５の装置のフレーム２１は、上フレーム２１
ａと下フレーム２１ｂとの中間位置を中央フレーム２１
ｃで連結し、金型４を油圧により加圧する加圧用シリン
ダー２２と対称位置にバランス用シリンダー２３を設
け、両シリンダー２２、２３に同じ加圧力を働かせて、
同じ距離だけ離して、口開きの無いフレームとするもの
である。ところが、図５の装置では従来のＣ形フレーム
に比べて後方（バランス用シリンダー２３側）への飛び
だしが大きくその分、フロアスペースを広くとってしま
う。そこで本発明では、図６のような構造とし、バラン
ス用シリンダー２３をフレーム３１の中央フレーム３１
ｃ内部に収納している。図６の装置では、図５の装置に
比べバランス用シリンダー２３とフレーム３１の中心軸
との距離が近付くことになり、バランス用シリンダー２
３は大きな加圧力を必要とし、大きなシリンダー径とな
る。即ち、上部フレーム３１ａ内の加圧用シリンダー２
２のピストン面積Ａ１と加圧用シリンダー２２から中心
軸までの距離Ｌ１の積が、バランス用シリンダー２３の
ピストン面積Ａ２とバランス用シリンダー２３から中心
軸までの距離Ｌ２の積を等しくしてＡ１×Ｌ１＝Ａ２×
Ｌ２となったときに、中央フレーム３１ｃにモーメント
が加わらなくなる。なお図６中の３１ａはフレーム３１
を構成する下フレームである。

【００１５】ところで、上記の式Ａ１×Ｌ１＝Ａ２×Ｌ
２の関係が成り立つようにすれば、変形についてＣ形フ
レームと門形フレームが同等になると考えられるが、実
際の設計に際しては、Ａ１×Ｌ１＜Ａ２×Ｌ２とする必
要がある。

【００１６】これを図７〜図９を参照して説明する。図
７は、門形フレーム１の変形を誇張して描いた概念図で
ある。ここで、加圧点の中心Ｐ１で傾きは垂直になって
いる。図８は、上述したＡ１×Ｌ１＝Ａ２×Ｌ２の関係
が成り立つようにしたときのＣ形フレーム３１の変形を
誇張して描いた概念図である。加圧点の中心Ｐ２で少し
傾いている。中央部フレーム３１ｃの変形はなくなり曲
がっていないが、上フレーム３１ａと下フレーム３１ｂ
の梁の曲げによる変形により傾いている。この傾きを、
図９に示すように加圧点の中心Ｐ３での傾きを無くすに
は、Ａ１×Ｌ１＜Ａ２×Ｌ２と関係が成り立つように
て、中央フレーム３１ｃを、図中２点鎖線で示すように
少し曲げてやる必要がある。

【００１７】なお、本発明は油圧プレスだけでなく、機
械式プレスでも採用できる。即ち、多くの機械式プレス
が油圧式過負荷装置を持ち、クランクシャフトなどで発
生した機械的な力を一旦油圧に変換し、過大な力が働い
た時に油圧的にリリーフ弁を解放して逃げるために、油
圧シリンダーを備えており、これをフレームの変形防止
に利用できる。

【００１８】

【実施例】図１は本発明の第１実施例を示す断面図であ
る。この実施例装置の基本的構成は図６の装置と同一で
あるので共通する部分には共通する符号を付して説明す
る。本実施例のバランス用シリンダー２３は、下フレー
ム３１ｂから突出形成したフレームの一部３１ｄは、下
フレーム３１ｂに溶接して固定してあり、上面を機械加
工して、ピストン４１をシール付きのボルト４２で固定
してある。このピストン４１上にシリンダーチュープ４
３が設けてあり、これらの間に形成する液室４４をピス
トン４１に装着した接触シール用のパッキン４５を液密
にしてある。この液室４４は、加圧用シリンダー２２の
液室に対すると同じ液圧を加え、シリンダーチューブ４
３の上部に固定されたスライド４６を上フレーム３１ａ
に固定したプレート４７に押し付け、上フレーム３１ａ
に加圧力を加えるようになっている。図１中の４８は圧
油配管口で、図示せぬ油圧ユニットに接続するようにな
っている。

【００１９】この構造では、加圧用シリンダー２２に比
べて大口径のピストン４１を使うので、ストロークその
ものは数ｍｍ程度しか必要でなく、シリンダーチューブ
として一般に求められる精度に比べれば、はるかに機械
加工は単純なものでよい。スライド４６とプレート４７
の摺動についても、ストロークが小さいので大きな移動
がなく、傾きもピストン４１とシリンダーチューブ４３
の間で吸収出来る程度となる。

【００２０】図２は本発明の第２実施例を示す断面図で
ある。この実施例は、機械式プレス装置への応用を示す
が、基本的構成はやはり図６の装置と同じであるので、
共通する部分には共通する符号を付して説明する。バラ
ンスシリンダー２３の構造は、図１の装置と同様である
ので、同一部分に同一符号を付すにとどめる。

【００２１】本装置のプレス機構は、クランクシャフト
５１を図示せぬモーターからの動力で回転運動し、コン
ロッド５２を介してブロック５３に上下運動として伝
え、ラム５４を上下に駆動し、金型４の間で加工を行な
わせるものである。加圧力は、ブロック５３とラム５４
の間の液室５５内に貯められた作動油を介してラム５４
に伝えらる。この機構は、金型４の上型４ａと下型４ｂ
の間に異物等があってクランクシャフト５１の回転を止
めるような非常事態が起きた時に、高速で回転している
フライホイール（図示せず）を瞬間的に停止させて、全
エネルギーが放出させ、過大な力の発生によって、機械
が破損するのを防ぐ安全弁の役割を果すもので、過負荷
安全装置として周知である。

【００２２】そして本実施例の装置では、プレス機構側
の液室５５にバランスシリンダー２３の圧油配管口４８
を接続している。このため上記のプレス機構は、過大な
圧力が生ずるようになれば、過負荷安全装置として機能
し、過負荷安全装置として機能しない低い圧力では、液
室５５とバランスシリンダー２３の液室４４に加圧力を
発生させるポンプの役割を果たす。

【００２３】図３は本発明の第３実施例を示す断面図で
ある。本実施例装置は、下フレーム３１ｂの一部を上方
へ延設し、かつ上フレーム３１の上へ被さるように逆Ｌ
字形とし、延設部分６０と上フレーム３１ａの間にバラ
ンス用シリンダー２３を配したものである。また図４
は、本発明の第４実施例を示す断面図である。本実施例
装置は、下フレーム３１ｂの一部を中央フレーム３１ｃ
内を貫通するようにして上方へ延設し、延設部６１の頂
部にサポート６２を逆Ｌ字形となるようにボルト６３で
固定し、延設部６１と上フレーム３１ａの間にバランス
用シリンダー２３を配したものである。この構造は、図
３の構造より機械加工や組立が容易になっている。なお
その他の構成は図１の装置と同様であるので、共通する
部分には共通する符号を付して説明は省略する。

【００２４】バランス用シリンダー２３のピストン面積
をＡ３、中心軸までの距離をＬ３とし、既に述べてきた
ように図３上でＡ１×Ｌ１＝Ａ３×Ｌ３の関係が成り立
つようにすれば、モーメントは相殺しあって、口開きは
発生しない。ここで、Ｌ３は、これら図３、図４の装置
構造では、バランス用シリンダー２３を設けた部位の状
態、位置等が大きくは変動しないので、換言すれば中心
軸までの距離Ｌ３が変化しにくいので、安定したモーメ
ントを逆方向に発生させることができる。もちろん、モ
ーメントを相殺すればよいのでＡ３×Ｌ３の値が一定に
なるようにすれば、Ａ３、Ｌ３のそれぞれの値がどのよ
うな値であってもよい。ただし、極端にＬ３の値は、加
圧用シリンダー２２における中心軸までの距離Ｌ１より
も小さく、例えば半分程度にするとよい。

【００２５】

【発明の効果】本発明に係るＣ形フレーム構造のプレス
装置は以上説明してきたようなものなので、Ｃ形フレー
ムであるにもかかわらず大幅に精度が向上し、門形フレ
ーム並みの精度が保証できるようになり、従来門形フレ
ームのプレスで行っていた加工が可能になり、作業性が
良くなり、生産性が向上し、また精度が高いために金型
の寿命が伸び、金型側に要求されていた厳しい精度も不
要になり、金型費用が安くなる等の効果が得られる。

【００２６】また従来、Ｃ形フレームに大きな口開きを
許さないために必要以上の剛性を与えていたが、本発明
では口開きをなくすことができるので、強度面からだけ
の最適な設計ができ、これによってフレーム単体のコス
トを下げることができるという効果もある。

【００２７】さらに従来のＣ形フレーム構造のプレス装
置では、口開きによって重心が後方に移動すると言う意
味で水平面内の重心移動があり、その動きが振動の要因
となっていたが、口開きがなくなって重心移動がなくな
るので、振動が少なくなるという効果もある。

【００２８】そして、金型への接近性の良さについて
は、従来と同様に良好に保つことができ、メンテナンス
や金型交換作業のしやすさも同等なものとすることがで
きるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例１の断面図である。

【図２】本発明の第２実施例の断面図である。

【図３】本発明の第３実施例の断面図である。

【図４】本発明の第４実施例の断面図である。

【図５】本発明の原理を示す側面図である。

【図６】本発明の原理的構成例の斜視図である。

【図７】門形フレームの変形状態を示す側面図である。

【図８】Ｃ形フレームの中央フレームにおける変形を抑
えたときの変形状態を示す側面図である。

【図９】Ｃ形フレームの中央フレームを開口側へ湾曲す
るように変形させたときの変形状態を示す側面図であ
る。

【図１０】門形フレーム構造のプレス装置の斜視図であ
る。

【図１１】従来のＣ形フレーム構造のプレス装置の変形
状態を示す斜視図である。

【符号の説明】

４ 金型 ４ａ 上型 ４ｂ 下型 ２２ 加圧用シリンダー ２３ バランス用シリンダー ３１ Ｃ形フレーム ３１ａ 上フレーム ３１ｂ 下フレーム ３１ｃ 中央フレーム ３１ｄ 下フレームからの突き出し部分 ４１ ピストン ４２ 固定ボルト（シール付き） ４３ シリンダーチューブ ４４ 液室 ４５ パッキン ４６ スライド ４７ プレート ４８ 圧油配管口 ５１ クランクシヤフト ５２ コンロッド ５３ ブロック ５４ ラム ５５ 液室 ６０、６１ 延設部 ６２ サポート ６３ 固定ボルト ａ 加圧点から中心軸までの距離 ｃ 中心軸 Ａ１ 加圧用シリンダーのピストン面積 Ａ２、Ａ３ バランス用シリンダーのピストン面積 Ｌ１ 加圧用シリンダーから中心軸までの距離 Ｌ２、Ｌ３ バランス用シリンダーから中心軸までの距
離

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上フレームと下フレームの一端側を中央
   フレームにより連結してＣ形フレームを構成し、開口側
   にプレス加工用機構を有するプレス装置において、上記
   中央フレームに、上記プレス加工用シリンダーの加圧力
   と平行に力を発生し、上記プレス加工用機構の加圧力の
   反力によるモーメントを相殺する加圧力を生じさせる液
   圧シリンダーを配置してなるＣ形フレーム構造のプレス
   装置。
2. 【請求項２】 上フレームと下フレームの一端側を中央
   フレームにより連結してＣ形フレームを構成し、開口側
   にプレス加工用機構を有するプレス装置において、上記
   したフレームの一部を上記上フレームの上方側へ逆Ｌ字
   形となるように延設し、該延設部分と上記上フレームと
   の間に、上記プレス加工用シリンダーの加圧力と平行に
   力を発生し、上記プレス加工用機構の加圧力反力による
   モーメントを相殺する加圧力を生じさせる液圧シリンダ
   ーを配置してなるＣ形フレーム構造のプレス装置。
3. 【請求項３】 油圧式の過負荷安全装置を備え、該付加
   安全装置に発生した油圧を、上記液圧シリンダーに導く
   ようにした請求項１または２のＣ形フレーム構造のプレ
   ス装置。
4. 【請求項４】 上記液圧シリンダーの加圧力を、上記プ
   レス加工用機構の加圧力より格段に大きくしたことを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれかのＣ形フレーム構
   造のプレス装置。