KR900000337B1

KR900000337B1 - 왕복동기계의 밸런서

Info

Publication number: KR900000337B1
Application number: KR1019870000927A
Authority: KR
Inventors: 미찌노리 야마모도; 쇼오조오 다시로; 사도시 사까네; 도시로오 모리다; 히로시 시오다; 타다시 록카꾸; 게이이찌 가다야마
Original assignee: 미쯔비시주우고오교오 가부시기가이샤; 아까즈 노부아끼
Priority date: 1986-02-17
Filing date: 1987-02-05
Publication date: 1990-01-25
Also published as: JPH069760B2; US4791830A; KR870007783A; JPS62192298A

Abstract

내용 없음.

Description

왕복동기계의 밸런서

제1도는 본 발명의 일실시예에 관한 프레스의 약시적으로 도시한 전체구성도.

제2도는 제1도중 M부의 일부단면을 포함하는 측면도.

제3도는 제2중 A-A선의 단면도.

제4도는 본 발명장치의 작용원리도.

제5도는 종래의 프레스의 약시적으로 도시한 전체구성도.

제6도는 운동기구도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

4 : 크랭크축 5a, 5b, 5c : 크랭크아암.

6a,6b6c : 연접봉 7 : 보조밸런서.

7a,17 : 고정웨이트 18 : 조정웨이트 지지수단.

13 : 피스톤 23a :피스톤핀.

25 : 웨이트 지지위치변경기구.

본 발명은 크랭크프레스등의 크랭크를 사용한 왕복동기계에 있어서의 불평형 관성력을 밸런스시키기 위한 왕복등 기계의 밸런서에 관한 것이다.

일반적으로, 크랭크 기구에는 크랭크축에 대해서 편심시킴 크랭크핀을 크랭크 아암으로 지지시킨 것이나 크랭크축의 일부를 편심시킨 편심축부를 착설한 형식의 것이 있으며, 이들 크랭크 기구의 편심회전 부분에 연접봉을 개재해서 왕복동부재를 연결하여, 회전운동을 왕복운동으로 변환시키도록 하고 있다.

이와같은 클랭크기구를 사용한 왕복동기계의 대표적인 것으로서 크랭크프레스가 있으나, 이들 기계를 고속운전하면 불평형관성력에 기인하는 진공이 발생하며, 그 방지대책으로서 통상, 밸런서가 사용된다. 이것을, 밸런서를 사용한 종래의 대표적인 크랭크프레스의 약시적으로 도시한 구성도인 제5도 및 운동기구 도면인 제6도에 의해서 설명한다.

도면에서,(1)은 구동모니터,(2)는 벨트,(3)은 폴리, (4)는 크랭크축, (5a)(5b)는 크랭크아암, (6a)(6b)는 연접봉, (7)은 밸런서, (8)은 상부금형(9)을 고착한 슬라이더, (10)은 하부금형, (11a)(11b)는 저어널베어링(12)는 상부 케이스, (13)은 기계본체프레임, (14a)(14b)는 왕복동체의 안내부재를 표시하고 있다. 모우터(1)의 회전운동은 벨트(2), 풀리(3)를 개재해서 크랭크축(4)에 전달되고, 크랭크아암(5a)(5b)이 회전하여 밸런서(7)와 슬라이더(8)가 화살표(z)방향의 왕복운동으로 전환된다.

여기에서, γ₁: 슬라이더용 크랭크 반경

γ₂: 밸런서용 크랭크 반경

l₁·l₂: 접속봉의 길이

λ₁=γ₁/ l₁, λ₂=γ₂/ l₂

ω : 회전각속도

t : 시간

θ : ωt

m₁: 슬라이더의 질량

m₂: 상부금형의 질량

M₁=m₁+m₂: 왕복동부 질량의 합계

M₂=밸런서(7)의 합계질량

α₁: 슬라이더(8) 및 상부금형(9)의 합성중심(重心)의 가속도

라고하면, 크랭크프레스의 불평형관석력(기진력)에는 슬라이더(8)등의 왕복동부질량(M₁)과,크랭크아암(γ₁)(γ₂)등의 회전질량의 불평형에 의한 것이있다. 이 중에서, 회전질량의 불평형은,크랭크 아암(γ₁)(γ₂)의 반대쪽에 부착된 밸런스웨이트(도시하지 않음)로 밸런스 시키고 있으며, 여기에서는 설명을 생략한다.

한편, 상부금형(9)을 포함하는 슬라이더(8)의 왕복동부질량(M₁)에 의한 기동력(F₁)은,

가 된다. 이에 대하여 밸런서(7)는, 슬라이더(8)의 크랭크아암(5a)와 180도 위상차를 가진 크랭크아암(5b)에 연결되어 있기 때문에, 밸런서(7)의 기진력(F₂)은,

가 된다. 상기[1],[2]식 중에서, 제2항의 2차 기진력에 대해서는 제1항의 1차 기진력에 비해서 매우 작은 값이기 때문에, 여기에서는 설명을 생략하기로 한다.

따라서, 1차 기진력(F₁) 및 (F₂)의 평형식은, 식[1],[2]로부터,

양변을ω²COSθ로 나누면,

따라서, 밸런스(7)의 조정웨이트가 받는 언밸런스량(f)은,

이 되어, 상기 식[5]으로부터 크랭크반경(γ₁)(γ₂)의 크기를 결정하면, 밸런서(7)의 중량(질량)을 용이하게 결정할 수 있어, 1차 기진력을 완전히 밸런스시킬 수 있다.

그러나, 일반적으로 프레스에서 금형(9)(10)은 완성품의 사양에 따라서 다종다양하며, 그 중량도 변화하기 때문에, 상기 프레스에 있어서는 밸런서(7)의 중량(혹은 슬라이더(8)의 중량)을 상부금형(9)의 중량(또는 질량)에 맞추어 그때마다 작업원이 조정할 필요가 있다.

그러나, 밸런서(7)는 기계본체프레임(13)의 상부케이스(12)내에 수납되어 있으므로, 밸런스웨이트의 부착 혹은 제거작업에는 많은 노력과 시간을 필요로 하여, 생산능률을 저하시킨다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 이와같은 문제를 감안해서 제안된 것으로서, 금형의 변경에 의한 슬라이더 등의 왕복동부 질량의 변동에 대해서는 작업원에 의한 원·터치 동작으로, 매우 짧은 시간내에, 또한 확실하게 밸런서의 웨이트를 증감시킴으로서, 안정적으로 1차 진동을 방지가능한 밸런서를 제공할려고 하는 것이다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고, 소기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징으로 하는 점은, 상술한 바와 같은 크랭크 기구를 사용한 왕복동기계에 있어서, 밸런서용 크랭크기구의 왕복동부분에 일단부가 지지된 조정웨이트와, 이 조정웨이트의 타단부쪽을 본체 프레임의 고정부분에 대해서 회동자재케 지지시킨 고정웨이트지지수단을 갖추고, 이 조정웨이트지지수단에는 웨이트의 지지위치를 변경자재케한 웨이트지지위치 변경기구를 갖춘 것에 있다.

이와같이 구성되는 왕복동기계의 밸런서는 밸런서용크랭크기구의 왕복동부분과 본체프레임의 고정부분에 의해서 조정웨이트의 지지를 서로 분담해서 가진 상태로 동작하게 되어, 지지위치변경기구에 의해서 조정웨이트의 기체고정 부분쪽의 지지위치를 변경함으로서 분담비율이 변화하고, 왕복동 부분에 걸리는 조정웨이트 중량이 변화한다.

다음에 본 발명의 실시예의 일례를 제1도∼제4도에 대해서 상세히 설명한다.

제1도에는 본 발명의 일실시예에 관한 밸런서를 갖춘 크랭크식 프레임의 약시적으로 도시한 구성도이며, 제2도에는 제1도에서 M부의 일부단면을 포함하는 측면을 도시하고 있으며, 제3도에는 제2도에서 A-A선의 단면도, 제4도에는 작용원리를 도시하고 있다. 또한, 상술한 종래장치(제5도)와 같은 부분은 같은 부호를 붙이고, 중복되는 구성설명은 생략한다.

이 실시예의 장치는, 도시한 바와 같이, 크랭크축(4)과, 왕복동체인 슬라이더(8)의 대체로 중앙부에 슬라이더(8)용의 크랭크아암(5a)에 대해서 회전방향으로 180도 위상을 이루는 크랭크핀(15) 및 크랭크아암(5c)으로 이루어진 주밸런서용 크랭크기구와, 크랭크핀(15)에 회전자재케 부착된 연접봉(16)과, 그 선단부에 회전자재케 부착된 고정웨이트(17)와, 연접봉(16)에 일단부가 지지되고 타단부가 본체프레임(13)에 대해서 조정웨이트 지지수단(18)을 개재해서 지지된 1쌍의 조정웨이트(19)로 이루어진 불평형관성력용의 주밸런서(20)를 갖추고, 또 크랭크축(4)의 양단부 위치에, 주밸런서(20)와 동일한 위상의 크랭크아암(5b)의 크랭크핀(15)에 회전자재케 부착된 연접봉(6b)과, 이 연접봉의 선단부에 회전자재케 핀을 연결한 고정웨이트(7a)로 이루어진 1쌍의 보조밸런서(7)를 갖추고 있다. 연접봉(16)의 반(反) 크랭크핀쪽의 선단부에는, 연접봉(16)의 축선과 직교하는 연접핀(21)이 회전자재하게 그 양단부가 돌촐되게 부착되어 있으며, 이 핀(21)의 양단부에는, 단면이 대체로U자형상의 고정웨이트(17)의 양쪽벽(!7a) 중앙부를 고정하고 있으며, 웨이트(17)의 바닥판면(17b)은 연접핀(21)의 축선에 대하여 평행하게 되어 있다(제3도). 또, 고정웨이트(17)의 양쪽별(17a)의 양단면에는,왕복동방향(예시의 경우는 상하방향 : Z방향)을 향해서 안내홈(17c)이 형성되어 있으며, 이 안내홈(17c)은 본체프레임(13)의 상부케이스(12)내면에 돌설한 안내판(12a)에 접동자재하게 결합되어 있다.

한편, 한쌍의 조정웨이트(19)는, 상기 연접핀(21)의 돌출부에, 연접봉(16)을 사이에 두고 양쪽에 대칭형으로 배열됨과 동시에, 그 일단부가 상기 연접핀(21)에 각각, 개개로 회전자재케 지지되어 있으며, 반대쪽단부는, 각각 연접핀(21)에 각각, 개개로 회전자재케 지지되어 있으며, 반대쪽단부는, 각각 연접핀(21)의 축선에 대하여 직각방향(화살표 × 방향)에 형성된 안내구멍(22)을 개재해서, 상기 케이스(12)에 부착된 조정웨이트 지지수단(18)의 피스톤(23)에 접동자재케 지지되어 있다. 여기에서, 피스톤(23)의 이동범위가 적어도 조정웨이트(19)의 중심위치와 조정웨이트(19)단부 가장자리 사이를 이동해서, 이 조정웨이트를 지지할 수 있게 구멍(22)을 형성한다.

조정웨이트지지수단(18)은 상기 피스톤(23)과 이 피스톤(23)에 부착된 피스톤핀(23a)에 회동자재하게 연접한 피스톤로드(24) 및 피스톤을 이동시키는 웨이트지지위치변경기구(25)로 구성되어 있다. 웨이트지지위치 변경기구(25)는 본 실시예에서는 피스톤로드(24)의 중공구멍부에 나사로 결합하는 나사축(26)을 케이스(12)외부의 핸들(27)로 구동하는 고조로 되어 있다. 또한 이 기구는, 이 실시예의 것외에 피스톤(23)을 화살표(×)방향으로 이동시키고, 또한, 임의의 이동위치에 고정 지지할 수 있는 기구이면된다.

한편, 보조밸런서(7)의 구성은, 상술한 바와 같이 통상공지의 것과 마찬가지이다.

또한, 도면에서, (28)은 크랭크핀베어링, (29)는 피스톤로드(24)의 회전방지용 키이, (30)(31)은 베어링을 표시한다.

이상의 구성에 있어서, 보조밸런서(7)가 받는 밸런스량은, 슬라이더(8)의 1차 기진력을 흡수하고, 주밸런서(20)의 밸런스량은 상부금형(9)의 1차 기진력을 흡수하도록, 각각의 웨이트(7a)(17)(19) 및 크랭크반경(γ₂)(γ₃)이 설정되어 있다. 또한, 주밸런서(20)중에서 고정웨이트(17)는 최소중량의 상부금형(9)에 의한 1차 기진력을 흡수하도록 설정되어 있으며, 금형의 사양변경에 의한 상부금형(9)의 중량변동분에 기인하는 1차 기진력을 조정웨이트(19)로 흡수하도록 구성되어 있다.

여기에서, 금형변공에 따른 1차 기진력을 흡수할려고 하면, 상부금형(9)의 중량의 증감량에 대응해서, 피스톤(23)의 위치, 즉 조정웨이트(19)의 지지점(23a)의 연접핀(21)의 축심으로부터 거리(b)(제4도 참조)를 핸들(27)로 구동해서 화살표(×)방향으로 전후진시켜서 소정의 설정치에 세트함으로서, 용이하게 실시가능하다. 이것을 제4도의 원리도에 따라서 더욱 구체적으로 설명한다.

여기에서, 도면중

γ₂: 주밸런서의 크랭크 반경

l₃: 주밸런서의 연접봉의 길이

λ₃=γ₃/ l₃

: 보조밸런서의 질량

M₃: 주밸런서의 고정웨이트 질량

M₄: 주밸런서의 고정웨이트의 질량

m : 상부금형의 최대변동질량

mx : 상부금형의 임의의 변동질량

F₄: 주밸런서의 조정웨이트에 의한 기진력

FX : 상부금형의 변동질량에 의한 기진력

G : 조정웨이트의 중심점

α₃: 주밸런서 연접봉선단부의 왕복동방향의 가속도

α₄: 조정웨이트 중심에 있어서의 왕복동방향의 가속도

a : 주밸런서의 연접봉축심과 조정웨이트 중심 사이의 거리

b : 주밸런서(20)의 연접핀 중심으로부터, 웨이트 조정장치의 피스톤핀(23a) 중심점(中心點)(웨이트 지지점)까지의 거리

c=b-a,

라고하면, 상부금형 중량변동에 따른 기진력의 평형조건으로부터,

여기에서, 조정웨이트(19)의 중심(G)에 있어서의 가속도(α4)

가 되므로, 상기식[3],[4]에 있어서의 생각방식과 비교하면 식[6][7]로부터

을 얻는다. 여기에서 △mx=0~△m이기 때문에 식[8]은,

가 된다. 따라서, 상기식[9]중에서, a, M₄, γ₃를 미리 적당하게 설정해 놓으면, 조정웨이트(19)의 지지점위치(b)를 b

a의 범위내에서 변동시킴으로서, 조정웨이트(19)의 주밸런서 연접봉(16)단부에의 밸런스량을 상부금형(9)의 중량변동에 대응해서 증감할 수 있게 되어, 용이하게 기진력을 흡수시킬 수 있다. 예를들어, 지지위치가 중심(G)위치에 대하여 반연접핀 쪽으로 이동할수록 조정웨이트(19)의 연접봉 단부에 있어서의 밸런스량의 증대한다.

여기에서, 상기 지지점의 위치(b)의 설정에 관해서는, 예를들면 피스톤(23) 이동용핸들(27)의 회전수등으로부터 용이하게 디지탈표시화가 가능하므로, 미리 상부금형주량과(b)의 관계를 구해 놓으면, 표시눈금에 맞추어서 핸들(27)을 돌리는 것만으로 매우 짧은 시간내에, 또한 용이하게 실시할 수 있다.

이상, 이 실시예의 장치에서는, 주밸런서(20)의 조정웨이트(19)를 좌우한쌍으로 하였으나, 한쪽설치로 하는 것도 가능하다. 또, 보조밸런서(7)를 2개 설치하였으나, 1개 혹은 2개이상의 복수개 설치하여도 지장이 없다. 또, 주밸런서 및 보조밸런서의 설치장소는 반드시 예시한 위치에 한정되는 것은 아니다. 또, 상황에 따라서는 주밸런서(20)만으로 보조배런서를 설치하지 않을 경우도 있다. 또, 밸런서를 조정웨이트 만으로 하고, 보조밸런서와의 병용을 하는 일도 가능하다.

또, 웨이트조정장치(18)에 의한 조정웨이트의 지지방법으로서 피스톤방식을 사용하였으나, 본 형식에 한정되는 것은 아니며, 요는 조정웨이트(19)의 왕복동시에 이 웨이트(19)를, 그 지지부재에 대해서 왕복동방향(Z)의 이동을 구속한 상태에서 지지위치를 변동할 수 있는 구조라면 된다.

본 발명의 왕복운동기계의 밸런서는 상술한 바와 같이 구성되고, 밸런서용 크랭크기구의 왕복동부분에 조정웨이트의 일단부쪽을 회동자재하게 지지시킴과 동시에 그 조정웨이트의 타단부쪽을 본체프레임의 고정부분에 대해서 회동자재하게 지지시켜, 이것에 의해서 조정웨이트의 중량을 본체프레임과 밸런서용 크랭크기구에의해서 분담시키도록 하고, 조정웨이트에 대한 본체프레임쪽의 지지위치를 웨이트지지위치변경기구에 의해서 변경시킴으로서 상술한 분담비율을 변화시키고, 밸런서용크랭크기구에 관한 밸런스웨이트의 중량을 조절할 수 있도록 하였음으로, 종래 장치와 같은 프레임금형의 교환등과 같이 왕복운동부의 중량이 변화할 때 마다 밸런스웨이트의 탈착을 행하는 수고가 없어져, 작업노력의 삭감과 생산능률의 향상에 기여하는 점이 많다.

Claims

크랭크 기구에 의해서 회전운동으로부터 왕복운동으로 전환되는 왕복동체의 불평형 관성력을 상기 크랭크기구의 편심각도에 대해서 180도 위상을 어긋나게 한 편심부착각을 이루는 밸런서용 크랭크기구의 왕복동부분에 밸런스웨이트를 지지시켜서 밸런스시키도록 구성한 왕복동기계의 밸런서에 있어서, 상기 밸런서용 크랭크기구의 왕복동부분에 일단부가지지된 조정웨이트와, 이 조정웨이트의 타단부쪽을 본체프레임의 고정부분에 대해서 회동자재하게 지지시키는 조정웨이트지지수단을 갖추고, 이 조정웨이트 지지수단에는 상기 조정웨이트의 지지위치를 변경자재하게 한 웨이트 지지위치변경기구를 갖춘 것을 특징으로 하여 이루어진 왕복동기계의 밸런서.