特許 7401693 プレス機において上側ビームとして使用するためのクロスヘッド

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-12-11

(45)【発行日】2023-12-19

(54)【発明の名称】プレス機において上側ビームとして使用するためのクロスヘッド

(51)【国際特許分類】

   B21J 13/04 20060101AFI20231212BHJP

   B30B 15/04 20060101ALI20231212BHJP

【ＦＩ】

B21J13/04

B30B15/04 B

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022570322

(86)(22)【出願日】2021-05-14

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-07-21

(86)【国際出願番号】 EP2021062817

(87)【国際公開番号】W WO2021233779

(87)【国際公開日】2021-11-25

【審査請求日】2023-01-17

(31)【優先権主張番号】102020206223.4

(32)【優先日】2020-05-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】390035426

【氏名又は名称】エス・エム・エス・グループ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100098501

【弁理士】

【氏名又は名称】森田 拓

(74)【代理人】

【識別番号】100116403

【弁理士】

【氏名又は名称】前川 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100162880

【弁理士】

【氏名又は名称】上島 類

(72)【発明者】

【氏名】ダーフィト ヒュースゲン

(72)【発明者】

【氏名】ミヒャエル ビュッシュ

(72)【発明者】

【氏名】モハメッド ウアリ

(72)【発明者】

【氏名】フレデリック クナウフ

【審査官】黒石 孝志

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－８９６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２２３６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５５－５４２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００４／０１８１９３６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｊ １３／０４

Ｂ３０Ｂ １５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

プレス機（１００）、特に自由鍛造プレスまたは型鍛造プレスで上側ビーム（５０）および／または下側ビーム（６０）として使用するためのクロスヘッド（１）であって、上側フランジ（２）、ならびに前記上側フランジ（２）に第１の側方スタンド（３）および第２の側方スタンド（４）を介して結合されている下側フランジ（５）を有しており、前記第１の側方スタンド（３）は、前記クロスヘッド（１）の第１の遠位端部（６）の領域に配置されていて、前記第２の側方スタンド（４）は、前記クロスヘッド（１）の第２の遠位端部（７）の領域に配置されている、クロスヘッド（１）において、
前記クロスヘッド（１，５０）は、前記両側方スタンド（３，４）の間にフレーム支持構造（８）を有していて、前記フレーム支持構造を介して、前記上側フランジ（２）と前記下側フランジ（５）とが付加的に互いに結合されており、
前記上側フランジ（２）と前記下側フランジ（５）とは、それぞれ中央に配置されていて互いに整列して位置している開口（９，１０）を有しており、前記開口は、前記クロスヘッド（１）の中央領域（１１）を画定しており、前記プレス機（１００）のメインシリンダ（１１０）に結合するために設けられており、
前記上側フランジ（２）および前記下側フランジ（５）は、前記中央開口（９，１０）のそれぞれ両側に、前記プレス機（１００）の第１および第２のプレスシリンダ（１１１，１１２）に結合するための、互いに整列して位置する別の開口（１２，１３，１４，１５）を有しており、
前記フレーム支持構造（８）は、前記下側フランジ（５）の前記中央領域（１１）から前記上側フランジ（２）の端面（２４，２５）の方向に延在していて前記側方スタンド（３，４）に堅固に結合されている、横方向に延在する複数の応力リブ（２０，２１，２２，２３）を有しており、
互いに平行に配置されたそれぞれ２つの応力リブ（２０，２１，２２，２３）が、平坦なエレメント（２６，２７）を介して互いに結合されていて、前記平坦なエレメント（２６，２７）のそれぞれは、前記プレスシリンダ開口（１２，１３，１４，１５）に整列して位置している開口（２８，２９）を有している、クロスヘッド（１）。

【請求項2】

前記第１の側方スタンド（３）および前記第２の側方スタンド（４）は、別のフレーム支持構造（３０，３１）を有している、請求項１記載のクロスヘッド（１）。

【請求項3】

前記フレーム支持構造（８）は、前記両中央開口（９，１０）の周囲に配置された複数の補強リブ（１６，１７，１８，１９，３８）を有しており、前記補強リブは、前記上側フランジ（２）と前記下側フランジ（５）とを、前記クロスヘッド（１，５０）の前記中央領域（１１）で互いに結合させている、請求項１または２記載のクロスヘッド（１）。

【請求項4】

前記上側フランジ（２）はアーチ状に形成されていて、前記両中央開口（９，１０）の周囲に配置された前記複数の補強リブ（１６，１７，１８，１９）はＶ字形に形成されている、請求項３記載のクロスヘッド（１）。

【請求項5】

前記上側フランジ（２）は平坦に形成されていて、前記両中央開口（９，１０）の周囲に配置された前記複数の補強リブ（３８）は鉛直に形成されている、請求項３記載のクロスヘッド（１）。

【請求項6】

前記クロスヘッド（１，５０）は、一次成形法、特に鋳造法により製造されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のクロスヘッド（１）。

【請求項7】

前記クロスヘッド（１，５０）は、３Ｄプリント法により製造されている、請求項１から５までのいずれか１項記載のクロスヘッド（１）。

【請求項8】

請求項１から７までのいずれか１項記載の少なくとも１つのクロスヘッド（１）を有しているプレス機（１００）、特に自由鍛造プレスまたは型鍛造プレス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プレス機、特に自由鍛造プレスまたは型鍛造プレスで上側ビームとして使用するためのクロスヘッド、ならびに本発明によるクロスヘッドを備えたプレス機、特に自由鍛造プレスまたは型鍛造プレスに関する。

【0002】

このような形式のクロスヘッドは、多様な構成形式の構成部分を形成する。プレス機内で負荷される際にクロスヘッドにかけられる１ＭＮ～２００ＭＮの甚大なプレス力に基づき、クロスヘッドは中実で重量感のある構成形式で形成される。したがって、従来技術により公知のクロスヘッドは通常、数１００ｔの重量を有している。

【0003】

比較的大きな装置および機械に向かう傾向は依然として続くので、鋳造品は、重量および材料使用の問題のもと、ゆくゆくは鋳造技術的な限界に達してしまう。さらに、このような構成部分においては、取り扱いのみならず搬送も極めて複雑化されているので、物流に関する問題も生じる。

【0004】

中実で重量感のある構成形式で形成されたクロスヘッドは、例えば、独国特許出願公開第１０２０１３１０８２９９号明細書から公知である。上側ビームとして形成されたクロスヘッドは、鍛造プレスで使用するために設けられており、上側フランジと、この上側フランジに、中実材料から成る第１および第２の側方スタンドを介して結合させられた下側フランジとを含む。上側フランジは、この場合、側方スタンドの間に軸方向で延在する中実の側壁を介して付加的に支持されている。
独国特許出願公開第１０３４４６３５号明細書は、工作機械、特に変形機械に関し、この工作機械は、機械フレームと、この機械フレームに支持されている少なくとも１つの工具支持体またはワークピース支持体とを備えており、この場合、機械フレームは、複数のステーを備えた少なくとも１つの支持構造アセンブリを有しており、これらのステーの個々は、結合点で互いに結合されており、工具支持体またはワークピース支持体は、支持構造アセンブリの結合点のうちの少なくとも１つに支持されている。
中国特許出願公開第１０４９９９６９３号明細書によりさらに、プレス機ベースが公知であり、このプレス機ベースは、２つの上方外側フレームと下方外側フレームとを含んでおり、両上方外側フレームと下方外側フレームとは平行に配置されており、２つの側方のサイドプレートと２つの側方の長手方向支持体とが、両上方外側フレームと下方外側フレームとの間に配置されており、両側方のサイドプレートと両側方の長手方向支持体とは、両上方外側フレームと下方外側フレームとに対して垂直に配置されており、中央の管体が、両上方外側フレームと下方外側フレームとの中心に配置されており、中央の管体および両上方外側フレームと下方外側フレームとは垂直であって、中央の管体は円形の貫通孔である。

【0005】

このような背景から、本発明の課題は、従来技術に対して改善されたクロスヘッド、ならびに改善されたプレス機、特に改善された自由鍛造プレスまたは型鍛造プレスを提供することである。

【0006】

この課題は、独立請求項１の特徴によるクロスヘッド、ならびに独立請求項８の特徴を備えたプレス機により解決される。

【0007】

このクロスヘッドは、プレス機、特に自由鍛造プレスまたは型鍛造プレスで上側ビームとして使用するために設けられていて、上側フランジ、ならびに上側フランジに第１の側方スタンドおよび第２の側方スタンドを介して結合されている下側フランジを有しており、この場合、第１の側方スタンドは、クロスヘッドの第１の遠位端部の領域に配置されていて、第２の側方スタンドは、クロスヘッドの第２の遠位端部の領域に配置されている。

【0008】

本発明によれば、クロスヘッドは、両側方スタンドの間にフレーム支持構造を有していて、このフレーム支持構造を介して、上側フランジと下側フランジとは付加的に互いに結合されている。この場合、本発明によるフレーム支持構造は、総重量および機械的パラメータ間の構造設計の際に、完全なフレキシビリティを可能にする。したがって総重量は、機械的なパラメータを維持しながら、例えば剛性および／または負荷の際に生じる応力を維持しながら、２０％まで減じることができる。総重量が数トンであることにより、このことは、製造コストにとってのみならず、特にこのような形式のクロスヘッドの搬送にとっても有利に作用する。重量低減が重要でない場合には、代替的に、総重量を維持しながら機械的な特性を有意に改善することができる。

【0009】

さらなる利点は、このフレーム支持構造によって、クロスヘッドの組込み状態において組み付けられた構成要素、例えばプレスシリンダおよび／または当接シリンダのような構成要素に対する改善されたアクセス性が得られることにある。

【0010】

本発明のさらなる有利な構成は、従属請求項に記載されている。従属請求項で個別に記載された特徴は、技術的に有意義である形式で互いに組み合わせることができ、本発明のさらなる構成を定義することができる。さらに、請求項に記載した特徴は、明細書中に詳しく規定され、説明されており、本発明のさらなる好適な構成が示される。

【0011】

有利には、両側方スタンドもフレーム支持構造を有していて、これによりさらなる重量削減が得られることが想定されている。

【0012】

本発明によれば、上側フランジと下側フランジとは、それぞれ中央に配置されていて互いに整列して位置している開口を有しており、これらの開口は、クロスヘッドの中央領域を画定しており、プレス機のメインシリンダにクロスヘッドを結合するために設けられている。このように形成されたクロスヘッドは、好ましくは、上側ビームとして使用するために設けられている。

【0013】

本発明によれば、上側フランジおよび下側フランジはさらに、中央開口のそれぞれ両側に、プレス機の第１および第２のプレスシリンダに結合するための、互いに整列して位置している別の開口を有している。

【0014】

有利には、フレーム支持構造はこの場合、各シリンダをクロスヘッドに配置し、クロスヘッドに固定するために円筒状のスリーブは必要とされないように形成されている。

【0015】

さらに好ましくは、フレーム支持構造は、両中央開口の周囲に配置された複数の補強リブを有しており、これらの補強リブは、上側フランジと下側フランジとを、クロスヘッドの中央領域で互いに結合させていることが想定されている。この場合、補強リブは、主として、中央に配置されたメインシリンダのプレス力により負荷される際に、曲げられる上側フランジを支持するために用いられる。

【0016】

１つの実施態様では、クロスヘッドの、特に上側ビームの上側フランジは、アーチ状に形成されている。このように形成された上側フランジの屈曲は、上側フランジの両遠位端部に比較的高い負荷を加えるので、補強リブは、この比較的高い負荷に抗して作用するために、Ｖ字形に形成されていることが好ましい。

【0017】

代替的な実施態様では、クロスヘッドの、特に上側ビームの上側フランジは、平坦に形成されている。このように形成された上側フランジの屈曲は、上側フランジの両遠位端部に比較的高い負荷を加えないので、補強リブは鉛直に形成されていることが好ましい。

【0018】

本発明によればさらに、フレーム支持構造は、下側フランジの中央領域から上側フランジの端面の方向に延在していて側方スタンドに堅固に結合されている、横方向に延在する複数の応力リブを有していることが想定されている。これらの応力リブを介して、鍛造プロセス中に生じる応力が、応力中心から目標に合わせて外側に向かってタイロッドへと、次いでプレス機の側方スタンドへと伝えられる。

【0019】

さらに本発明によれば、互いに平行に配置されたそれぞれ２つの応力リブが、平坦なエレメントを介して互いに結合されていて、平坦なエレメントのそれぞれは付加的に、両プレスシリンダ開口に整列して位置している開口を有していることが想定されている。これにより各応力リブの間に付加的に提供された面により、改善された力の流れが可能となり、したがって鍛造プロセス中に生じる応力の改善された導出が可能となる。

【0020】

好ましくは、クロスヘッドは、一次成形法により、特に鋳造法により製造されている。これにより極めて複雑な構造が造形可能であるので、このような成形法は特に有利に適している。代替的な実施態様では、クロスヘッドは３Ｄプリント法によって製造されている。

【0021】

さらなる態様では、本発明は、本発明によるクロスヘッドを備えたプレス機、特に自由鍛造プレスまたは型鍛造プレスに関する。このようなプレス機は、大型の構成形式で形成されており、少なくとも１ＭＮ～１００ＭＮの、より好適には８ＭＮ～２００ＭＮのプレス力による鍛造部品の加工を可能にする。

【0022】

本発明ならびに周辺技術は、図面につき以下に詳しく説明する。本発明は図示の実施例により限定されるべきではないことを指摘しておく。特に、別途明確に示さない限り、図面で説明している事例の一部態様を抜き出して、本願の明細書および／または図面のうちの別の構成要素および知見と組み合わせることも可能である。図面および特に図示したサイズ比率は概略的でしかないことを特に指摘しておく。同じ符号は同じ対象物を示すので、場合によっては他の図面からの説明を補足的に引用することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明によるクロスヘッドの第１の実施態様を示す斜視図である。

【図2】図１による実施態様を示す側面図である。

【図3】本発明によるクロスヘッドの第２の実施態様を示す斜視図である。

【図4】図３による実施態様を示す側面図である。

【図5】第２の実施態様によるクロスヘッドを備えたプレス機の実施態様を示す図である。

【0024】

図１は、ここに図示した実施態様において、自由鍛造プレス１００（図５参照）のようなプレス機で上側ビーム５０として使用するために設けられている本発明によるクロスヘッド１の第１の実施態様を示している。クロスヘッド１は、上側フランジ２と、この上側フランジ２に第１および第２の側方スタンド３，４を介して結合させられた下側フランジ５とを含む。第１の側方スタンド３は、クロスヘッド１の第１の遠位端部６の領域に配置されていて、第２の側方スタンド４は、クロスヘッド１の第２の遠位端部７の領域に配置されている。図１の図により明らかであるように、クロスヘッド１は、両側方スタンド３，４の間にフレーム支持構造８を有していて、このフレーム支持構造を介して、上側フランジ２と下側フランジ５とは付加的に互いに結合されている。

【0025】

図５に示されたようにメインシリンダ１１０を配置するために、上側フランジ２と下側フランジ５とは、それぞれ中央に配置されていて、互いに整列して位置している開口９，１０を有している。中央開口９，１０の周囲の領域は、この場合、クロスヘッド１の中央領域１１を形成している。両中央開口９，１０の両側で、上側フランジ２および下側フランジ５は、それぞれ１つの互いに整列して位置している別の開口１２，１３，１４，１５を有しており、これらの開口は、上側ビーム５０の形態のクロスヘッド１を、プレス機１００の第１および第２のプレスシリンダ１１１，１１２に結合するために用いられる。

【0026】

フレーム支持構造８は、ここに図示した実施態様では、両中央開口９，１０の周囲に配置された４つの補強リブ１６，１７，１８，１９を有しており、これらの補強リブは、上側フランジ２と下側フランジ５とを、クロスヘッド１の中央領域１１で互いに結合させている。図１からわかるように、上側フランジ２は、図示した実施態様ではアーチ状に形成されていて、これに対して下側フランジ５は平坦に形成されている。上側フランジ２のこのようなアーチ状の構成により、補強リブ１６，１７もしくは１８，１９はそれぞれＶ字形に互いに配置されている。

【0027】

さらに、フレーム支持構造８はここに図示した実施態様では、横方向に延在する４つの応力リブ２０，２１，２２，２３を有しており、これらの応力リブは、それぞれ、下側フランジ５の中央領域１１から、上側フランジ２の端面２４，２５の方向に延在しており、各側方スタンド３，４に堅固に結合されている。応力リブ２０，２２ならびに２１，２３はそれぞれ平坦なエレメント２６，２７を介して互いに堅固に結合されている。両平坦なエレメント２６，２７のそれぞれは、付加的に開口２８，２９を有している。この場合、開口２８はプレスシリンダ開口１４，１５に整列して位置しているのに対し、開口２９は両プレスシリンダ開口１２，１３に整列して位置している。

【0028】

さらに、図１からわかるように、ここに図示した実施態様では、両側方スタンド３，４も、それぞれ複数の支持リブ３２，３３から形成されているフレーム支持構造３０，３１を有している。両側方スタンド３，４を介して、クロスヘッド１のタイロッド開口３４，３５，３６，３７を貫通して延在するタイロッド１１３，１１４，１１５，１１６によって、クロスヘッド１はプレス機１００の側方スタンド１２０，１２１に接続させられている（図５）。

【0029】

図２は、図１に示された実施態様によるクロスヘッド１を、再度、側面図で示している。

【0030】

図３には、本発明によるクロスヘッド１の第２の実施態様が示されていて、このクロスヘッドも、上側フランジ２と、この上側フランジ２に第１および第２の側方スタンド３，４を介して結合させられた下側フランジ５とを含む。

【0031】

第１の側方スタンド３は、クロスヘッド１の第１の遠位端部６の領域に配置されていて、第２の側方スタンド４は、クロスヘッド１の第２の遠位端部７の領域に配置されている。ここに図示されたクロスヘッド１も、両側方スタンド３，４の間にフレーム支持構造８を有していて、このフレーム支持構造を介して、上側フランジ２と下側フランジ５とは付加的に互いに結合させられている。

【0032】

図５に示されたようにメインシリンダ１１０を配置するために、上側フランジ２と下側フランジ５とは、それぞれ中央に配置されていて、互いに整列して位置している開口９，１０を有している。中央開口９，１０の周囲の領域は、この場合、クロスヘッド１の中央領域１１を形成している。両中央開口９，１０の両側で、上側フランジ２および下側フランジ５は、それぞれ１つの互いに整列して位置している別の開口１２，１３，１４，１５を有しており、これらの開口は、上側ビーム５０の形態のクロスヘッド１を、プレス機１００の第１および第２のプレスシリンダ１１１，１１２に結合するために用いられる。

【0033】

フレーム支持構造８は、ここに図示した実施態様では、鉛直に延在する複数の補強リブ３８を有しており、この補強リブは、クロスヘッド１の中央領域１１で上側フランジ２と下側フランジ５とを互いに結合している。図面により認められるように、複数の補強リブ３８は、両中央開口９，１０の周面側に配置されている。したがって、図１および図２に示された実施態様とは異なり、上側フランジ２および下側フランジ５も平坦に形成されている。

【0034】

さらに、フレーム支持構造８はここに図示した実施態様では、横方向に延在する４つの応力リブ２０，２１，２２，２３を有しており、これらの応力リブは、それぞれ、下側フランジ５の中央領域１１から、上側フランジ２の端面２４，２５の方向に延在しており、各側方スタンド３，４に堅固に結合されている。応力リブ２０，２２ならびに２１，２３もそれぞれ、平坦なエレメント２６，２７を介して互いに堅固に結合されており、両平坦なエレメント２６，２７のそれぞれは付加的に開口２８，２９を有している。この場合、開口２８はプレスシリンダ開口１４，１５に整列して位置しているのに対し、開口２９は両プレスシリンダ開口１２，１３に整列して位置している。

【0035】

さらに図３により明らかであるように、両側方スタンド３，４は、ここに図示した実施態様では、それぞれ１つの凹部３９を有している。両側方スタンド３，４を介して、クロスヘッド１のタイロッド開口３４，３５，３６，３７を貫通して延在するタイロッド１１３，１１４，１１５，１１６によって、クロスヘッド１は、プレス機１００の側方スタンド１２０，１２１に接続させられている（図５）。

【0036】

図４は、図３に示された実施態様によるクロスヘッド１を、再度、側面図で示している。

【0037】

図５には、上側ビーム５０および下側ビーム６０を備えたプレス機１００の実施態様が示されており、このプレス機は、実質的に、クロスヘッド１の第２の実施態様に相当する。ここに図示したプレス機１００は、当業者には従来技術により公知であるような自由鍛造プレスである。

【0038】

本発明は、独立請求項で定義される特徴の組合せに限定されるものではなく、全体として開示された全ての個別の特徴のうちの所定の特徴の各々の任意の別の組合せにより定義されてもよい。これは、基本的に実際には独立請求項の各個別の特徴を省くことができることを、もしくは本願の別の個所に開示された少なくとも１つの個別の特徴によって置き換えることができることを意味している。その点では、独立請求項は、本発明のための単なる第１の定式化の試みとして理解されるべきである。

【符号の説明】

【0039】

１ クロスヘッド
２ 上側フランジ
３ 側方スタンド
４ 側方スタンド
５ 下側フランジ
６ 遠位端部
７ 遠位端部
８ フレーム支持構造
９ 開口
１０ 開口
１１ 中央領域
１２ プレスシリンダ開口
１３ プレスシリンダ開口
１４ プレスシリンダ開口
１５ プレスシリンダ開口
１６ 補強リブ
１７ 補強リブ
１８ 補強リブ
１９ 補強リブ
２０ 応力リブ
２１ 応力リブ
２２ 応力リブ
２３ 応力リブ
２４ 端面
２５ 端面
２６ 平坦なエレメント
２７ 平坦なエレメント
２８ 開口
２９ 開口
３０ フレーム支持構造
３１ フレーム支持構造
３２ 支持リブ
３３ 支持リブ
３４ タイロッド開口
３５ タイロッド開口
３６ タイロッド開口
３７ タイロッド開口
３８ 補強リブ
３９ 凹部
５０ 上側ビーム
６０ 下側ビーム
１００ プレス機
１１０ メインシリンダ
１１１ プレスシリンダ
１１２ プレスシリンダ
１１３ タイロッド
１１４ タイロッド
１１５ タイロッド
１１６ タイロッド
１２０ 側方スタンド
１２１ 側方スタンド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】