JP2008307547A - ダイクッション装置及びプレス機械 - Google Patents

Abstract

【課題】上金型がワークに接触する際のワークへの衝撃を緩和させることができ、さらに、これまで利用されていたエア式のクッションシリンダを利用して、設置コストを安価とすることができる。
【解決手段】
上金型との間でワークを挟持するブランクホルダ１１と、クッションピン１２を介してブランクホルダ１１を支持するダイクッションパッド１３と、ワークが上金型と下金型とに挟み込まれ絞り加工されている際にダイクッションパッド１３を弾性的に支持するエア式のクッションシリンダ１４と、ダイクッションパッド１３を昇降自在に支持するラックアンドピニオン機構２０とを備え、ダイクッションパッド１３とエア式のクッションシリンダ１４との間には、上金型がワークに接触する寸前にダイクッションパッド１３をラックアンドピニオン機構２０にて降下させる降下用空間Ｃが設けられている。
【選択図】図２

Description

本発明は、ダイクッション装置及びプレス機械に関する。

従来、プレス機械により絞り加工を行う場合、その加工時におけるワークのしわ発生を抑止することを目的として、ダイクッション装置を備えたものが提供されている（特許文献１参照）。
このダイクッション装置は、上金型との間でワークを挟持するブランクホルダと、クッションピンを介してブランクホルダを支持するダイクッションパッドと、ワークが絞り加工されている際にダイクッションパッドを弾性的に支持するエア式のクッションシリンダとを備える。

一方、開示されるダイクッション装置では、上金型とブランクホルダとによりワークを挟み込む際、上金型がブランクホルダ上のワークに勢いよく接触するようになっている。このように上金型がワークに勢いよく接触すると、ブランクホルダに急激的な衝撃が加わることとなるので、装置全体に大きな振動を発生させてしまい、加工精度を悪化させてしまうという問題があった。また、金型自体にも大きな負荷がかかるので、金型の劣化にも繋がったりしていた。さらに、接触した際の衝撃音の音量も、非常に大きなものとなってしまって、騒音問題として指摘されていた。

そこで、このような問題を解消するために、上金型がワークに接触する寸前に、ブランクホルダを所定速度で降下（予備加速）させて、上金型がワークに接触する際のワークへの衝撃を緩和させる技術が知られている。

特開２００６−２７２４５６号公報

ところが、上述したような上金型のワークへの衝撃を緩和させる技術にあっては、ダイクッションパッドと接続されたクッションシリンダを、油圧サーボ機構を用いて一緒に降下させることを必要とする。つまり、ワークへの衝撃を緩和させる技術を利用しようとすると、これまで利用されていたダイクッション装置を備えたプレス機械を、丸ごと入れ換える必要があり、導入するコストが高価なものになってしまうという問題が指摘されていた。

本発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、その目的は、上金型がワークに接触する寸前にブランクホルダを所定速度で降下させ、上金型がワークに接触する際のワークへの衝撃を緩和させることができ、さらに、これまで利用されていたエア式のクッションシリンダを利用して、設置コストを安価とすることができるダイクッション装置及びプレス機械を提供することにある。

上述した課題を解決するための手段として、本発明は、次のようなダイクッション装置及びプレス機械を提供する。
すなわち、請求項１に係るダイクッション装置は、プレス機械のベッドに設置されるダイクッション装置であって、上金型との間でワークを挟持するブランクホルダと、クッションピンを介して前記ブランクホルダを支持するダイクッションパッドと、前記ワークが前記上金型と下金型とに挟み込まれ絞り加工されている際に前記ダイクッションパッドを弾性的に支持するエア式のクッションシリンダと、前記ダイクッションパッドを昇降自在に支持する昇降装置とを備え、前記ダイクッションパッドと前記エア式のクッションシリンダとの間には、前記上金型が前記ワークに接触する寸前に前記ダイクッションパッドを前記昇降装置にて降下させる降下用空間が設けられていることを特徴とする。

請求項２に係るダイクッション装置は、請求項１に記載のダイクッション装置において、前記昇降装置は、前記ベッド側に軸支されて回転駆動するピニオンギアと、前記ダイクッションパッドに固定され、前記ピニオンギアと歯合して昇降方向に移動するラックとを備えていることを特徴とする。
請求項３に係るダイクッション装置は、請求項１に記載のダイクッション装置において、前記昇降装置は、前記ベッド側に軸支されて回転駆動する、ナット部材もしくはボールねじの一方と、前記ダイクッションパッドに固定され前記ナット部材もしくは前記ボールねじの一方と歯合し、かつ前記ナット部材もしくは前記ボールねじの一方に対して昇降する前記ナット部材もしくは前記ボールねじの他方とを備えていることを特徴とする。

請求項４に係るプレス機械は、上金型と下金型とによりワークを絞り成形するプレス機械であって、前記ベッドには、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のダイクッション装置が設置されていることを特徴とする。

請求項１に係るダイクッション装置および請求項４に係るプレス機械によれば、ダイクッションパッドを昇降自在に支持する昇降装置を備え、ダイクッションパッドとエア式のクッションシリンダとの間には、上金型がワークに接触する寸前にダイクッションパッドを昇降装置にて降下させる降下用空間が設けられているので、上金型がワークに接触する寸前に、昇降装置にてダイクッションパッドを降下させることができる。
これによって、上金型がワークに接触する寸前に、ダイクッションパッドに支持されるブランクホルダも降下させ、ブランクホルダに載置されたワークも一緒に降下する。つまり、上金型がワークに接触する寸前に、ワークを上金型に対して逃げるように予備加速させることができ、上金型がワークに接触した際のワークの衝撃を緩和することができる。

もって、請求項１に係るダイクッション装置および請求項４に係るプレス機械によれば、上金型が、ブランクホルダに載置されるワークに接触する際の、ワークへの衝撃を緩和することにより、発生する振動を低減し、金型の寿命の向上を図り、さらに騒音となる衝撃音の音を小さくすることができる。

さらに、請求項１に係るダイクッション装置および請求項４に係るプレス機械によれば、従来から利用されているエア式のダイクッション装置を備えたプレス機械に対して、新たに昇降装置を加えるだけで、予備加速の機能を付加することができ、従来の金型および従来のエア式のクッションシリンダをそのまま利用することができて、簡単かつ設置コストを安価とすることができる。

また、請求項１に係るダイクッション装置および請求項４に係るプレス機械によれば、ダイクッションパッドおよびクッションシリンダを一緒に降下させる技術に比して、クッションシリンダの弾性力に抗する力を必要とすることがない。これによって、予備加速の機能を得るにあたっての昇降装置の駆動力も小さなトルクとすることができ、ひいては、消費エネルギーの削減、昇降装置の小型化においても有利となる。
なお、このような昇降装置としては、請求項２および請求項３に記載のように、ラックとピニオンギアとによる構成、あるいは、ナット部材とボールねじとによる構成を、採用することができる。

［第１実施形態］
以下、本発明に係るダイクッション装置及びプレス機械の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るプレス機械１の実施形態を示す概略構成図である。
プレス機械１は、ワークＷを絞り成形するために利用するものであって、図１に示すように、ベッド６と、ベッド６から上方に延びるアプライト２と、アプライト２を介してベッド６に支持されたクラウン３と、クラウン３から４本（図示では２本）のプランジャ４を介して連結されたスライド５と、ベッド６上に載置されたムービングボルスタ７とを備えて大略構成される。なお、スライド５の下面側には、上金型８が取り付けられ、ムービングボルスタ７の上面側には、下金型９が取り付けられる。

これらのうち、クラウン３は、クランク機構、エキセン機構、またはリンク機構等の駆動力伝達機構が内蔵されており、プランジャ４を昇降する。プランジャ４は、クラウン３に内蔵される駆動力伝達機構に連結され、駆動力により昇降する。スライド５は、上金型８をワークＷに接近離間させるように、プランジャ４からの昇降駆動により昇降する。

ベッド６は、図１に示すように、地盤に掘られたピット内に設置されるものであって、略箱状に構成される。また、このプレス機械１では、ベッド６の内部空間６１に、ダイクッション装置１０が配置されている。

ムービングボルスタ７は、特に図示しないが、定盤状のボルスタ７１と、ボルスタ７１を支持しベッド６に載置されるキャリア７２とを備える。
ボルスタ７１は、下金型９が取り付けられるものであって、特に図示しないが、ダイクッション装置１０を構成するクッションピン１２を挿通自在とした、上面と下面とを貫通された貫通孔を多数備える。
キャリア７２は、特に図示しないが、金型８，９を交換するためにボルスタ７１をプレス機械１の外部へ移動させる移動手段を備え、適宜に設けられたリブにてボルスタ７１を支持している。

図２は、ダイクッション装置１０の実施形態を示す概略構成図である。図３は、図２の視点方向と直交する方向から視たダイクッション装置１０の概略構成図である。
図示するダイクッション装置１０は、エア式のクッションシリンダ１４を有しながら、ラックアンドピニオン機構２０によりダイクッションパッド１３を昇降させて予備加速機能を付加させた、いわゆるハイブリッド式のダイクッション装置１０である。

ダイクッション装置１０は、図１〜図３に示すように、上金型８との間でワークＷを挟持するブランクホルダ１１と、クッションピン１２を介してブランクホルダ１１を支持するダイクッションパッド１３と、ダイクッションパッド１３を弾性的に支持するエア式のクッションシリンダ１４と、ダイクッションパッド１３を昇降自在に支持する昇降装置としてのラックアンドピニオン機構２０とを備えて大略構成される。

ブランクホルダ１１は、図示するように、下金型９の外周を囲うようにした略筒状に構成される。ブランクホルダ１１の上端には、ワークＷを好適に載置し保持する上側外フランジ１１１が設けられている。ブランクホルダ１１の下端には、クッションピン１２が好適に当接して支持する下側外フランジ１１２が設けられている。
クッションピン１２は、ダイクッションパッド１３から上方に延出するように設けられるものであって、下端がダイクッションパッド１３に当接し、上端がブランクホルダ１１の下側外フランジ１１２に当接して、ブランクホルダ１１を支持する。

ダイクッションパッド１３は、ベッド６の内部空間６１に略収まる金属製で、中空の矩形箱状に構成される。本実施形態のベッド６の内部空間６１には、ダイクッションパッド１３が１つ設けられている。

このダイクッションパッド１３の上部内面側には、ラックアンドピニオン機構２０を構成するラック２４の上端を固定するラック上端固定部１３１が設けられている。また、このラック上端固定部１３１の鉛直下方のベッド６においては、ラック２４の下端を挿通可能に支持するラック下端挿通孔部１３２が設けられている。このラック上端固定部１３１およびラック下端挿通孔部１３２により、ラック２４は、昇降方向を保持した状態で設置されて、ダイクッションパッド１３を昇降自在に支持する。

また、特に図示しないが、ダイクッションパッド１３の四周の側面には、ベッド６の内壁面に設けられた案内プレートと対向配置された昇降用の案内プレートが設けられ、これらの案内プレートの接触摺動により、ダイクッションパッド１３は好適に案内されて昇降する。

エア式のクッションシリンダ１４は、降下してきたダイクッションパッド１３を弾性的に支持するものであって、適宜のエアシリンダ機構を備えて構成される。なお、このエアシリンダ機構は、広く用いられる公知のエアシリンダ機構であるため、具体的な構成の説明については省略する。また、エア式のクッションシリンダ１４のうち、降下したダイクッションパッド１３が当接する当接上面には、上面が僅かに突出した状態で埋め込まれたウレタンパッドＰが設けられている。

また、このダイクッションパッド１３と、エア式のクッションシリンダ１４との間には、上金型８がワークＷに接触する寸前にダイクッションパッド１３を降下させるための、降下用空間Ｃが設けられている。この降下用空間Ｃは、ブランクホルダ１１を降下方向に予備加速させるために設けられるものであって、この予備加速のストローク長に対応した長さに設定されている。

ラックアンドピニオン機構２０は、ベッド６に設けられた駆動装置２１と、ベッド６に軸支され駆動装置２１からの駆動力により回転する回転シャフト２２と、回転シャフト２２に設けられたピニオンギア２３と、ダイクッションパッド１３のラック上端固定部１３１に固定され且つピニオンギア２３と歯合して昇降方向に移動する上述したラック２４とを備えて大略構成される。

駆動装置２１は、サーボモータと減速機とを備え、減速機を介してサーボモータにより回転シャフト２２を回転駆動させる。なお、駆動装置２１は、図示するように、ベッド６の対向位置に２つ設置されており、この２つの駆動装置２１により、１つの回転シャフト２２を回転させている。

図４は、駆動装置２１の制御ブロック図である。
すなわち、駆動装置２１は、図４に示すように、外部制御装置２１１に電気的に接続されている。外部制御装置２１１は、スライド５の位置を検出するスライド位置検出装置２１２と電気的に接続されており、このスライド位置検出装置２１２の検出信号にしたがって駆動装置２１の駆動を制御している。

回転シャフト２２は、対向位置に配された駆動装置２１同士からベッド６の内部空間６１に亘って設置されている。この回転シャフト２２には、上述したラック２４の位置にそって、２つのピニオンギア２３が設けられている。このピニオンギア２３は、ラック２４と歯合し、回転シャフト２２の回転によりラック２４を昇降させる役割を果たしている。つまり、このプレス機械１により絞り加工が行われる前においては、ダイクッションパッド１３は、ラックアンドピニオン機構２０により、エア式のクッションシリンダ１４から降下用空間Ｃを保持した状態で支持される。

符号１５は、ダイクッションパッド１３のストロークアジャスト機構であり、クッションシリンダ１４の上限位置を上下方向に調整するものである。このストロークアジャスト機構１５にて、クッションシリンダ１４の上限位置を調整することにより、降下用空間Ｃを所望の空間に自由に設定することができる。
なお、降下用空間Ｃ＝０となるように設定した場合、つまり、ダイクッションパッド１３の下面と、クッションシリンダ１４の上面とが当接する状態に設定した場合には、従来のエア式のダイクッションとして機能させて使用することができる。

以上のように構成されたダイクッション装置１０を備えたプレス機械１は、次のような作用効果を奏する。なお、図５は、スライド５が降下して上金型８と下金型９とによりワークＷを絞り加工している際の、ダイクッション装置１０を示す概略構成図である。

すなわち、ダイクッション装置１０によれば、ダイクッションパッド１３とエア式のクッションシリンダ１４との間には、上金型８がワークＷに接触する寸前にダイクッションパッド１３を降下させる降下用空間Ｃが設けられ、さらに、ベッド６に支持され降下用空間Ｃを保持した状態でダイクッションパッド１３を昇降自在に支持する昇降装置としてのラックアンドピニオン機構２０を備えているので、ラックアンドピニオン機構２０にてダイクッションパッド１３を降下させることができる。

これによって、上金型８がワークＷに接触する寸前に、ダイクッションパッド１３に支持されるブランクホルダ１１も降下させ、ブランクホルダ１１に載置されたワークＷも一緒に降下する。つまり、ワークＷを上金型８に対して逃げるように予備加速させることができ、上金型８がワークＷに接触した際のワークＷの衝撃を緩和することができる。

より具体的には、スライド位置検出装置２１２は、スライド５の位置が予め設定された予備加速開始位置に達したことを検出すると、外部制御装置２１１にその旨の検出信号を送信する。次いで、その検出信号を受信した外部制御装置２１１は、駆動装置２１のサーボモータを回転させるように制御する。これにより、サーボモータは回転シャフト２２を回転させ、ピニオンギア２３は回転して、ピニオンギア２３と歯合するラック２４を降下させる。降下するラック２４により、ダイクッションパッド１３は、図５に示すように、上金型８がワークＷに接触する寸前に降下用空間Ｃを埋めるように降下する。

これによって、上金型８がワークＷに接触する寸前に、ダイクッションパッド１３に支持されるブランクホルダ１１も降下させ、ブランクホルダ１１に載置されたワークＷも一緒に降下する。そうすると、上金型８がワークＷに接触する寸前に、ワークＷは、上金型８に対して逃げるように予備加速して降下することとなり、上金型８とワークＷとの相対速度を減少させて、上金型８がワークＷに接触する際の衝撃を緩和することができる。
また、エア式のクッションシリンダ１４のうち、降下したダイクッションパッド１３が当接する当接上面には、ウレタンパッドＰが設けられているので、ダイクッションパッド１３がエア式のクッションシリンダ１４に当接した際の衝撃は、緩和されたものとなる。

なお、ワークＷを予備加速して降下させるためのストローク長は、降下用空間Ｃで設定されており、上金型８がワークＷに接触した後は、図５に示すように、降下用空間Ｃは無くなっており、ダイクッションパッド１３は、エア式のクッションシリンダ１４に当接する。つまり、ダイクッションパッド１３が、エア式のクッションシリンダ１４に当接して弾性的に支持されるようになった場合には、上金型８及び下金型９によるワークＷの絞り加工が開始する。

また、ダイクッション装置１０によれば、ダイクッションパッド１３およびクッションシリンダ１４を一緒に降下させる技術に比して、クッションシリンダ１４の弾性力に抗する力を必要とすることがない。これによって、予備加速の機能を得るにあたっての駆動装置２１の駆動力も小さなトルクとすることができ、ひいては、消費エネルギーの削減、装置の小型化においても有利となる。

［第２実施形態］
次に、上述の第１実施形態のダイクッション装置１０とは昇降装置（ラックアンドピニオン機構２０）に関してのみについて異なる構成を有する、第２実施形態のダイクッション装置について説明する。
第２実施形態の昇降装置は、図示は省略するが、第１実施形態のラックアンドピニオン機構２０に代え、ボールねじ機構が採用されて構成される。具体的には、第１実施形態のピニオンギア２３が、ボールねじ用ナット部材で構成され、第１実施形態のラック２４が、ボールねじで構成される。
なお、ボールねじ用ナット部材は、上述したような適宜の駆動力伝達機構を介して、サーボモータにより回転する。このボールねじ用ナット部材の回転により、ボールねじは昇降する。

以上のように構成されたボールねじ機構を採用した昇降装置にあっても、上述の第１実施形態のラックアンドピニオン機構２０と同様に、上金型８がワークＷに接触する寸前に、ボールねじを降下させ、この降下するボールねじによりダイクッションパッド１３を降下させ、上述の第１実施形態のダイクッション装置１０と同様の作用を奏することができる。

なお、本発明に係るダイクッション装置及びプレス機械は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に選択変更して構成されるものであってもよい。
例えば、上述の実施形態のダイクッション装置の昇降装置は、ラックアンドピニオン機構、あるいは、ボールねじ機構が採用されて構成されるものであったが、これに限定されることなく、油圧で昇降する油圧式機構が採用されるものであってもよい。なお、ラックアンドピニオン機構、あるいは、ボールねじ機構が採用される場合には、簡単かつ安価に設置することができて有利である。
また、ボールねじ機構に関しては、ボールねじがベッド側に軸支されて回転駆動し、これと相対的に昇降するボールねじ用ナット部材が、ダイクッションパッド側に固定されるように構成されるものであっってもよい。

また、上述の実施形態の駆動装置には、適宜の駆動力伝達機構が設けられるものであってもよい。例えば、サーボモータの回転により回転する駆動プーリと、回転シャフトを回転させる従動プーリと、この駆動プーリと従動プーリとに巻回され連動させるタイミングベルトとを備えて構成されたもの等が挙げられる。

上述のダイクッション装置及びプレス機械は、ワークへの衝撃を緩和することにより、発生する振動を低減し、金型の寿命の向上を図り、さらに騒音となる衝撃音の音を小さくすることができるダイクッション装置及びプレス機械として利用することができる。また、上述のダイクッション装置及びプレス機械は、従来の金型および従来のエア式のクッションシリンダを利用することができるので、簡単かつ設置コストを安価とすることができる。

本発明に係るプレス機械の実施形態を示す概略構成図である。 ダイクッション装置の実施形態を示す概略構成図である。 図２の視点方向と直交する方向から視た、ダイクッション装置の概略構成図である。 駆動装置の制御ブロック図である。 上金型と下金型とによりワークを絞り加工している際の、ダイクッション装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１…プレス機械、６…ベッド、１０…ダイクッション装置、１１…ブランクホルダ、１２…クッションピン、１３…ダイクッションパッド、１４…エア式のクッションシリンダ、１５…ストロークアジャスト機構、２０…ラックアンドピニオン機構（昇降装置）、２３…ピニオンギア、２４…ラック、Ｃ…降下用空間、Ｗ…ワーク

Claims (4)

1. プレス機械のベッドに設置されるダイクッション装置であって、
   上金型との間でワークを挟持するブランクホルダと、
   クッションピンを介して前記ブランクホルダを支持するダイクッションパッドと、
   前記ワークが前記上金型と下金型とに挟み込まれ絞り加工されている際に前記ダイクッションパッドを弾性的に支持するエア式のクッションシリンダと、
   前記ダイクッションパッドを昇降自在に支持する昇降装置とを備え、
   前記ダイクッションパッドと前記エア式のクッションシリンダとの間には、前記上金型が前記ワークに接触する寸前に前記ダイクッションパッドを前記昇降装置にて降下させる降下用空間が設けられている
   ことを特徴とするダイクッション装置。
2. 請求項１に記載のダイクッション装置において、
   前記昇降装置は、前記ベッド側に軸支されて回転駆動するピニオンギアと、
   前記ダイクッションパッドに固定され、前記ピニオンギアと歯合して昇降方向に移動するラックとを備えている
   ことを特徴とするダイクッション装置。
3. 請求項１に記載のダイクッション装置において、
   前記昇降装置は、前記ベッド側に軸支されて回転駆動する、ナット部材もしくはボールねじの一方と、
   前記ダイクッションパッドに固定され前記ナット部材もしくは前記ボールねじの一方と歯合し、かつ前記ナット部材もしくは前記ボールねじの一方に対して昇降する前記ナット部材もしくは前記ボールねじの他方とを備えている
   ことを特徴とするダイクッション装置。
4. 上金型と下金型とによりワークを絞り成形するプレス機械であって、
   前記ベッドには、請求項１〜請求項３のうち何れか一項に記載のダイクッション装置が設置されている
   ことを特徴とするプレス機械。

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