金属プレス加工工場、鍛造施設、または部品を曲げたり、打ち抜いたり、成形するために重機に依存する場所で時間を過ごしたことがある人なら、おそらく、整備士やオペレーターがよくある頭痛の種、つまり動作中の H フレーム プレスの過剰な熱について話しているのを聞いたことがあるでしょう。 10 年以上産業用プレスを供給している者として、私はこの質問に何度も答えてきました。「H フレーム プレスが必要以上に熱く動作するのはなぜですか。それは正常ですか?」これを分かりやすい言葉で説明しましょう。堅苦しいエンジニアリング専門用語は使わず、私が大小さまざまなショップと仕事をする中で見たり学んだりした現実世界のことだけを取り上げます。
まず、ここに初めて参加する人のために、H フレーム プレスとは何なのかを説明しましょう。重い負荷がかかるとねじれたりたわむ可能性がある薄っぺらな C フレーム プレスとは異なり、H フレーム プレスは、大量の力 (モデルによっては最大数千トンと考えられます) を出してもすべての位置が揃った状態を維持できる、頑丈な H 型のフレーム設計に由来してその名前が付けられています。その剛性は精密な作業に最適ですが、マシンが走行中にどのように熱を処理するかにも大きな役割を果たします。さて、どんな機械システムでも温度上昇は避けられませんよね?ここでの主な原因は摩擦です。巨大な部品を動かしたり、金属に圧力をかけたり、機械を 1 時間に何百回も回転させたりすると、摩擦が増大します。しかし重要なのは、何が正常なのか、何が危険信号なのか、そしてそれが使用している特定の印刷機モデルにどのように直接関係しているのかを理解することです。
H フレーム プレスで熱がどのように蓄積されるかについての基本から始めましょう。熱のほとんどは、クランクシャフト、コネクティングロッド、ベアリングという 3 つの主要な領域から発生します。油圧システム (多くのショップが備えている油圧 H フレーム プレスをお持ちの場合)。およびそれに動力を供給するモーターまたは駆動システム。これらの部品が動くと、金属と金属がこすれ、オイルがラインやバルブを通って流れ、慣性を克服するためにコンポーネントが非常に一生懸命働かなければなりません。平均して、適切にメンテナンスされた H フレーム印刷機は、連続運転中、工場の周囲温度よりも華氏 20 ～ 30 度 (摂氏 11 ～ 17 度) ほど高くなります。あなたの工場が一貫して 70°F である場合、印刷機は 90 ～ 100°F 付近で推移する必要があります。気温が 120°F (周囲温度より 50 度高い) を超えている場合は、注意が必要です。
待ってください。すべての H フレーム プレスが同じというわけではありません。だからこそ、どのモデルを持っているかが重要なのです。たとえば、当社の最も人気のあるモデルは、Hフレームダブルクランクプレス(リンク: /h-frame-press/h-frame-double-crank-press.html) は、大量の頑丈なスタンピング向けに構築されています。クランクシャフトが 1 つではなく 2 つになっているため、フレーム全体に負荷がより均等に分散されます。この均一な分布により実際に摩擦が低減されるため、通常の動作温度は他のモデルよりも少し低くなります。フルチルトで連続 8 時間以上動作した場合、通常は 85 ～ 95°F の範囲になります。ダブルクランク設計によりベアリングの数は増えますが、負荷に対応できるサイズになっており、摩擦による熱を軽減する高級潤滑剤が使用されています。私は、工場がこれらの印刷機を何週間も連続して 24 時間 365 日稼働させ、その基準値を大幅に超える印刷機の稼働率を維持しているのを見てきました。
これを、たとえば、より小型でコンパクトな印刷機、またはよく混同されやすいもう 1 つの一般的なタイプの D フレーム印刷機と比較してください。のDフレームシングルクランクプレス(リンク: /h-frame-press/d-frame-single-crank-press.html) は軽量で操作性が高く、小規模な作業に最適ですが、フル H フレームと同じ一定の重荷重を想定して作られていません。フレームの剛性が低く、圧力がかかると部品がわずかにたわみ、余分な摩擦が加わるため、これらのフレームがより熱くなるのを私は見たことがあります。通常、彼らの体温は周囲温度より約25〜35°F高いため、暑い店内では100〜105°Fに達する可能性がありますが、130°Fまで上昇している場合は、体の大きさに比べて酷使されている兆候です。多くの新人オペレーターは、H フレームを選択すべきときに D フレームを選択します。これは、前払いが安いためですが、過熱が早くなり、故障につながるためです。
それから、Hフレームシングルクランクプレス(リンク: /h-frame-press/h-frame-single-crank-press.html)、頑丈なダブル クランクとコンパクトな D フレームの中間です。 D フレームが提供できる以上の剛性が必要だが、ダブル クランクの最大トン数は必要ない作業に最適です。その温度範囲はちょうどその中間にあり、通常は周囲温度より 20 ～ 30°F 高いため、70°F の店舗では 90 ～ 100°F になります。温度関連の問題が発生し始めたときに、シングル クランクの H フレームからダブル クランクに切り替えたところ、修理費用が半分になったというお客様がいらっしゃいます。シングルクランクは依然として D フレームよりも多くの負荷を処理する必要があるため、熱の蓄積をより注意深く監視する必要があるため、これは当然のことです。
さて、そもそもなぜ温度上昇が重要なのでしょうか?多少の熱が印刷機をダメにすることはありませんが、熱が高すぎると重大な問題を引き起こします。まず、潤滑剤は過熱すると分解します。プレス機が必要以上に 10 ～ 15 度高温で稼働すると、摩擦を軽減するはずのオイルが粘性を帯びたり、酸化し始めたりして、金属部品がこすれ合ったままになります。これにより、クランクシャフト、ベアリング、フレーム自体が摩耗し、時間の経過とともにアライメントのずれが発生する可能性があります。位置ずれは大きな問題であり、プレス全体の精度が損なわれるため、部品が歪んだり、穴の位置が不一致になったりするようになります。熱は油圧シールにも影響を及ぼし、亀裂や漏れを引き起こす可能性があり、修理が面倒で、ライン全体が停止する可能性があります。
私は数年前にこれが実際に行われるのを直接見てきました。地元の自動車部品店にはシングル クランク H フレーム プレス機があり、ドア パネルをスタンピングするためにノンストップで稼働していました。彼らは定期的に温度をチェックしていなかったので、私がサービスコールを受ける前に、彼らの印刷機は 140°F で稼働していました。熱によりクランクベアリング内の潤滑剤が分解され、コンロッドの1本がサイクルの途中で焼き付いてしまった。彼らは部品を待つために 3 日間ダウンし、注文を失って数千の損失が発生しました。修理はそれほど高価ではありませんでした。ベアリングを交換し、潤滑システムを洗浄し、メンテナンススケジュールを調整するだけでした。しかし、温度を監視していればすべて回避できたはずです。
では、H フレーム プレスの温度を保つ最善の方法は何でしょうか?複雑なエンジニアリングのトリックではなく、シンプルで実用的なものにこだわりましょう。まず、プレスの通常のベースラインを知ります。新しいとき、または新しく整備されたときにフルシフトで実行し、到達した温度を記録し、それをベンチマークとして使用します。気温が通常より 10°F 高い場合、それは危険信号です。第二に、潤滑を続けることです。メーカーのスケジュールに従うだけでなく、プレスを頻繁に稼働させている場合は、数日ごとにオイルのレベルと品質を確認してください。油が黒ずんでいたり、焦げたような匂いがしている場合は、油が熱で分解している証拠です。第三に、店内の換気が良好であることを確認してください。印刷機が湿気の多い、換気されていない隅にある場合、周囲温度が高くなるため、印刷機もより熱くなります。お客様がプレス機に簡単な排気ファンを追加したところ、動作温度が瞬時に 10°F 低下するのを確認しました。
私が目にするもう 1 つのよくある間違いは、プレスを常に最大トン数で運転していることです。 H フレーム ダブル クランク プレスの定格が 500 トンだからといって、すべての作業に 500 トンすべてを使用する必要があるというわけではありません。定格荷重を超えてプレスを押すと、たとえワークを扱っているように感じても、余分な摩擦と熱が発生します。多くのオペレータは、より多くの部品をより早く取り出すためにこれを行っていますが、これは短期的な効果であり、長期的な熱による摩耗につながります。
ちょっと待ってください。周囲温度と印刷機の実際の温度はどうでしょうか?販売店がプレスの周囲の空気だけを測定する場合もありますが、クランクシャフト、ベアリング キャップ、油圧ポンプなどの実際のコンポーネントを測定する必要があります。これらは気温よりも高温になるため、赤外線温度計 (ほとんどの工業用品店で 20 ドル程度の安価なものです) を使用して、クランクケースの上部と油圧リザーバーを毎週抜き取りチェックしてください。これは、熱の問題が大きな問題になる前に発見する簡単な方法です。
わかります。注文に対応するのに忙しいときは、温度のことを無視しがちです。しかし、この業界で 10 年間働いてきた私が言えるのは、プレス機の故障のほとんどは、突然の壊滅的な故障によるものではなく、数か月または数年かけて徐々に蓄積する熱に関連した摩耗によるものです。温度上昇に注意を払うことで、多くの悩みを回避し、印刷機を数年ではなく数十年間稼働し続けることができます。
H フレーム プレスを購入していて熱が心配な場合、または現在使用しているプレスが過熱するという問題を抱えている場合は、複雑にしすぎないでください。自分の仕事に適したモデルとは、ワークロードに合ったモデルです。大量の重いものを実行する場合は、熱を急増させることなく安定した負荷を処理できるように設計されたダブル クランクを選択してください。小規模で時々作業を行う場合は、1 つのクランク H フレームで十分かもしれません。それでもわからない場合は、お気軽にお問い合わせください。当社は押しつけ的な販売は行いません。何百ものショップがニーズに合った適切な印刷機を選択できるようサポートしており、どのモデルの温度に関してどのようなことが予想されるかを説明することができます。わずかな熱が、将来大きな出費にならないようにしてください。
参考文献
- アメリカン・マシン・ビルダーズ（2022）。 「H フレーム プレスの設計と動作時の熱特性」産業プレス技術ジャーナル、18(3)、45-52。
- 金属プレス協会 (2021)。 「機械プレスの予防保全ガイドライン」スタンピング業界のベストプラクティスレポート、第 7 版、112-118。
- 工業用潤滑剤協会 (2020)。 「工業用潤滑剤の劣化とコンポーネントの摩耗に対する動作温度の影響」月刊潤滑科学、24(2)、89-96。
- 世界記者協会 (2023)。 「シングル クランク H フレーム プレスとダブル クランク H フレーム プレスの定格荷重と性能の比較」印刷技術調査、19(1)、33-41。
