JP2010012491A - ダイクッション装置及びそれを備えるプレス機械 - Google Patents

Abstract

【課題】サージ圧力を十分に抑制でき、サージ圧力に伴うプレス機械の故障を確実に防止できるダイクッション装置及びそれを備えるプレス機械を提供すること。
【解決手段】本発明は、プレス機械でワークをプレスする際のワークに伝わる下方への押圧力に対応してワークを上方に付勢するクッション力をワークの周縁に付加するためのダイクッション装置１００において、クッションパッド１１と、該クッションパッド１１の下面に設けられた油圧室１６と、該油圧室１６に連結された支柱１２を介してクッションパット１１にクッション力を付勢する付勢装置と、油圧室１６に充填された油Ｌが流出入可能となるように連通された緩衝装置２０と、を備え、緩衝装置２０が、ワークをプレスする際に生じるサージ圧力を吸収するダイクッション装置１００である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイクッション装置及びそれを備えるプレス機械に関する。

一般にワークをプレス加工するプレス機械においては、プレス中、ワークにシワが発生しないように、ダイクッション装置が設けられる。
かかるダイクッション装置は、プレス機械でワークをプレスする際のワークに伝わる下方への押圧力に対応してワークを上方に付勢するクッション力をワークの周縁に付加するものである。

ところで、プレス機械のプレス時においては、押圧力に対応してクッション力が発揮される際に、瞬間的に押圧力がクッション力を超えたサージ圧力が生じる。
図７は、従来のダイクッション装置におけるサージ圧力の発生状態を示すグラフである。
図７に示すように、プレス機械がブランクホルダにタッチした時刻Ｔ１から押圧力が発生し、静定時間経過後の時刻Ｔ２に解消する。
このとき、押圧力に対応するようにクッション力が設定されているものの、押圧力がかかる瞬間においては、クッション力Ｆを超えたサージ圧力Ｓ１が生じることになる。
また、これを正のサージ圧力Ｓ１とすると、正のサージ圧力Ｓ１の反動で、負のサージ圧力Ｓ２も生じる。
このため、プレス機械には大きな負担がかかり、場合によっては、プレス機械が故障する恐れがある。また、ワークの成形に悪影響を及ぼすことがある。

これに対し、上記サージ圧力Ｓ１及びＳ２を軽減するために、クッションパッドと支持手段との間で油が充填された油圧室を備えたダイクッション装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−１５４０７号公報

しかしながら、上記特許文献１記載のダイクッション装置では、サージ圧力を十分に抑制できない。すなわち、油が充填された油圧室によるサージ圧力の緩和のみでは、十分とはいえない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、サージ圧力を十分に抑制でき、サージ圧力に伴うプレス機械の故障を確実に防止できるダイクッション装置及びそれを備えるプレス機械を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、クッションパッドと付勢装置との間に油圧室を設け、かかる油圧室に充填された油を油圧室から流出可能、及び、油を油圧室に流入可能とすることで、意外にも、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（１）プレス機械でワークをプレスする際のワークに伝わる下方への押圧力に対応してワークを上方に付勢するクッション力をワークの周縁に付加するためのダイクッション装置において、クッションパッドと、該クッションパッドの下面に設けられた油圧室と、該油圧室に連結された支柱を介してクッションパッドにクッション力を付勢する付勢装置と、油圧室に充填された油が流出入可能となるように連通された緩衝装置と、を備え、緩衝装置が、ワークをプレスする際に生じるサージ圧力を吸収するダイクッション装置に存する。

本発明は、（２）緩衝装置が、油を収容可能な油貯留室と、該油貯留室を付勢可能な緩衝用エアーシリンダと、を備え、緩衝用エアーシリンダが、緩衝用シリンダと、該緩衝用シリンダの側壁に沿ってスライド可能な緩衝用ピストンと、からなる上記（１）記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（３）緩衝装置が、油を収容可能な油貯留室と、該油貯留室を付勢可能な緩衝用エアーシリンダと、を備え、緩衝用エアーシリンダが、緩衝用シリンダと、該緩衝用シリンダの側壁に沿ってスライド可能な緩衝用ピストンと、該緩衝用ピストンに連結された直動機構と、からなる上記（１）記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（４）緩衝用エアーシリンダのエアー圧が、下記式で表される値に設定されている上記（２）又は（３）に記載のダイクッション装置に存する。
Ｐ２＝（Ｆ１×Ａ２）／（Ａ１×Ａ３）
［式中、Ｐ２はエアー圧を示し、Ｆ１は押圧力を示し、Ａ１は油圧室が油圧を受ける面の面積を示し、Ａ２は油貯留室が油圧を受ける面の面積を示し、Ａ３は緩衝用ピストンがエアー圧を受ける面の面積を示す。］

本発明は、（５）緩衝用ピストンの過下降を防止するための下限ストッパーが緩衝用シリンダの下底に立設されている上記（２）又は（３）に記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（６）緩衝装置が、緩衝用エアーシリンダのエアー圧を一定にするエアー圧設定装置を更に備える上記（２）又は（３）に記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（７）付勢装置が、付勢用エアーシリンダ及びラックピニオン機構であり、付勢用エアーシリンダが支柱の中腹に設けられ、ラックピニオン機構が支柱の下端に設けられている上記（１）記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（８）上記（１）〜（７）のいずれか一つに記載のダイクッション装置を備えるプレス機械に存する。

なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記（１）〜（８）を適宜組み合わせた構成も採用可能である。

本発明のダイクッション装置は、油圧室を備えるので、サージ圧力が緩和される。
これに加え、上記ダイクッション装置には、油圧室に緩衝装置が設けられており、かかる油圧室と緩衝装置とにより、油圧室に充填された油を油圧室から流出可能、及び、油を油圧室に流入可能とすることで、油圧室の体積変化を大きくできる。
これにより、サージ圧力が緩衝装置に伝達され、かかる緩衝装置により確実に吸収される。
したがって、上記ダイクッション装置によれば、サージ圧力に伴うプレス機械の故障を防止できる。

このとき、上記緩衝装置が、油を収容可能な油貯留室と、該油貯留室を付勢可能な緩衝用エアーシリンダと、を備えると、油を確実に収容できると共に、油が過剰に油貯留室に流出入することが抑制される。

また、かかる緩衝用エアーシリンダは、緩衝用シリンダと、該緩衝用シリンダの側壁に沿ってスライド可能な緩衝用ピストンとを備えているものであることが好ましく、緩衝用ピストンに連結された直動機構を更に備えているものであることがより好ましい。
この場合、簡単な装置でサージ圧力を十分に抑制できる。特に、直動機構を備えていると、緩衝用ピストンの昇降移動を微調整することができる。

上記ダイクッション装置においては、緩衝装置である緩衝用エアーシリンダのエアー圧が、上記式で表される値に設定されていると、瞬間的に生じる正のサージ圧力のみならず、その反動で生じる負のサージ圧力も防止できる。なお、緩衝装置に、かかるエアー圧を一定にするためのエアー圧設定装置が設けられていることが好ましい。

上記ダイクッション装置においては、緩衝用ピストンの過下降を防止するための下限ストッパーが緩衝用シリンダの下底に立設されていると、サージ圧力が大きすぎる場合に、緩衝装置が破損することが抑制される。

上記ダイクッション装置においては、付勢装置が、付勢用エアーシリンダ及びラックピニオン機構であり、付勢用エアーシリンダが支柱の中腹に設けられ、ラックピニオン機構が支柱の下端に設けられていると、付勢用エアーシリンダにクッション力の一部を発揮させ、付勢装置に残りのクッション力を発揮させることにより、プレス時のワークに伝わる下方への押圧力に対応させる。
このため、上記ダイクッション装置においては、付勢装置に必要なクッション力が小さくなるので、十分なクッション力を発揮できる。なお、この場合、付勢装置や駆動源の小型化が可能となり、メンテナンスも容易となる。

本発明のプレス機械は、上述したダイクッション装置を備えているので、サージ圧力を十分に抑制でき、サージ圧力に伴う故障が確実に防止される。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

［第１実施形態］
まず、本発明のダイクッション装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るダイクッション装置の一例を概略的に示す正面図である。
図１に示すように、本実施形態に係るダイクッション装置１００は、クッションパッド１１と、該クッションパッド１１の下面に設けられた油圧室１６と、該油圧室１６に連結された支柱１２を介してクッションパット１１にクッション力を付勢する付勢装置と、油圧室１６に連通され、押圧力がクッション力を瞬間的に超えたときに生じるサージ圧力を吸収する緩衝装置（以下便宜的に「第１緩衝装置」という。）２０と、を備える。

ここで、本発明において、「押圧力」とは、プレス機械でワークをプレスする際のワークに伝わる下方への力を意味する。
また、「クッション力」とは、プレス機械でワークをプレスする際のワークに伝わる下方への押圧力に対応してワークを上方に付勢する力を意味する。
さらに、「サージ圧力」とは、プレス機械でワークをプレスする際、押圧力がクッション力を瞬間的に超える現象が生じ、この超えた分の力を意味する。

本実施形態に係るダイクッション装置に１００において、油圧室１６は、クッションパッド１１の下面に設けられる。換言すると、上記ダイクッション装置１００においては、クッションパッド１１と支柱１２との間に、油圧室１６が設けられている。

かかる油圧室１６は、下方に開放された中空円筒状の油圧室用シリンダ１５ａと、油圧室用シリンダ１５ａ内を摺動可能となるように支柱１２の上端に設けられ、球面座となっている油圧室用ピストン１５ｂと、の間に形成されている。

上記ダイクッション装置１００においては、油圧室１６が設けられているので、クッションパッド１１と支柱１２との動きの自由度が担保され、プレス時の下方への押圧力が支柱１２に正確に伝達される。
このため、付勢装置によるクッション力がより確実に発揮される。

また、油が緩衝材としても機能するので、プレス時の押圧力によるクッションパッド１１と支柱１２との衝突を防止する。
さらに、支柱１２の上端の形状が球面座であるので、金型の偏心配置などによりクッションパッド１１に傾きが生じた場合でも問題なく支柱１２の軸方向に押圧力を伝達することができる。

本実施形態に係るダイクッション装置１００において、付勢装置は、油圧室１６に連結された支柱１２を介してクッションパット１１にクッション力を付勢するものである。
かかる付勢装置としては、支柱１２の中腹に設けられた付勢用エアーシリンダ１３及び支柱１２の下端に設けられたラックピニオン機構１４が用いられる。なお、ラックピニオン機構１４とは、上下移動する平板状のラック杆に回転するピニオン軸である歯車を噛み合わせて力を伝達する機構である。

上記ダイクッション装置１００においては、付勢用エアーシリンダ１３を用いるので、ダイクッション装置１００（例えば、ラックピニオン機構１４、サーボモータ１７、減速機１８）を小型化できる。すなわち、付勢用エアーシリンダ１３は、単に、シリンダとピストンとからなる構造であるので、油圧シリンダのような大型の装置が不要である。なお、付勢用エアーシリンダ１３は構造が簡便であるので、メンテナンスが容易である。

付勢用エアーシリンダ１３のシリンダの内部は、空気が充填され、密閉された状態となっており、内部の空気が、流出入可能となるように図示しないエアータンクが設けられている。
これにより、付勢用エアーシリンダ１３のシリンダクッション力が略一定に調整される。

上記ダイクッション装置１００においては、ラックピニオン機構１４を用いるので、ボールネジのように軸が回転せず、回転慣性力が小さくて済む。
また、加減速性能に優れるので、正確なクッション力を瞬間的に発揮できる。
さらに、この場合、支柱と駆動源を兼ねているボールネジとは異なり、支柱と減速機等を分離できるので、各々最適な構造にできるという利点もある。

上記ダイクッション装置１００においては、付勢用エアーシリンダ１３及びラックピニオン機構１４が支柱に設けられているので、付勢用エアーシリンダ１３によるクッション力（以下「シリンダクッション力」という。）と、ラックピニオン機構１４によるクッション力（以下「ラックピニオンクッション力」という。）と、が同一軸上に発生する。
このため、付勢用エアーシリンダ１３にクッション力の一部を発揮させ、ラックピニオン機構１４に残りのクッション力を発揮させることにより、それぞれの付勢装置の負担を軽減できる。なお、この場合、ラックピニオン機構１４や後述する駆動源の小型化が可能となり、メンテナンスも容易となる。

また、シリンダクッション力及びラックピニオンクッション力から実際のプレス時の押圧力を検出することができる。
これにより、上記ダイクッション装置においては、正確なフルクローズトループ制御が可能となるので、ダイクッション装置の応答性が向上する。

上記ダイクッション装置１００においては、付勢用エアーシリンダ１３が、支柱から上方の可動部の重量に対応するクッション力を発揮することが好ましい。
この場合、支柱から上方の可動部の重量に伴う慣性モーメントが小さくなるので、ダイクッション装置１００の応答性がより向上する。
ここで、「支柱から上方の可動部」とは、例えば、クッションパッド及び支柱が挙げられる。

上記ラックピニオン機構１４は、駆動源がサーボモータ１７である。
このため、ラックピニオンクッション力の大きさをサーボモータ１７により適宜コントロールすることが可能である。

かかるサーボモータには、減速機１８が取り付けられている。
このため、モータ等の駆動源の回転速度または回転トルクをダイクッション装置１００にとって必要な範囲に入るように変換することができる。

本実施形態に係るクッション装置１００において、第１緩衝装置２０は、油圧室１６に連通され、押圧力がクッション力を瞬間的に超えたときに生じるサージ圧力を吸収する。
図２は、本実施形態に係るダイクッション装置に設けられた第１緩衝装置を示す断面図である。
図２に示すように、第１緩衝装置２０は、油を収容可能な油貯留室２１と、該油貯留室２１を付勢可能な緩衝用エアーシリンダ２２と、を備える。

上記緩衝用エアーシリンダ２２は、緩衝用シリンダ２２ａと、該緩衝用シリンダ２２ａの側壁Ｈに沿ってスライド可能な緩衝用ピストン２２ｂと、を備える。

上記第１緩衝装置２０において、緩衝用エアーシリンダ２２には、緩衝用ピストン２２ｂの過上昇を防止するための上限ストッパー２４が緩衝用シリンダ２２ａの上底Ｘに設けられており、緩衝用ピストン２２ｂの過下降を防止するための下限ストッパー２３が緩衝用シリンダ２２ａの下底Ｙに立設されている。なお、かかる上限ストッパー２４は中空円筒状であり、下限ストッパー２３は棒状になっている。

上記第１緩衝装置２０において、緩衝用シリンダ２２ａと緩衝用ピストン２２ｂとにより形成される上側の上側空間Ａ１は、外気に通じており、大気圧となっている。
一方、緩衝用シリンダ２２ａと緩衝用ピストン２２ｂとにより形成される下側の下側空間Ａ２には、エアー圧設定装置２５が設けられており、緩衝用エアーシリンダ２２のエアー圧が一定に維持されている。

上記ダイクッション装置１００においては、上記緩衝用エアーシリンダ２２が所定のエアー圧で油貯留室２１を付勢している。
ここで、上記エアー圧は、押圧力又はクッション力に対応する圧力に設定される。
具体的には、下記式で表される値に設定される。
Ｐ２＝（Ｆ１×Ａ２）／（Ａ１×Ａ３）
式中、Ｐ２はエアー圧を示し、Ｆ１は押圧力を示し、Ａ１は油圧室１６が油圧（押圧力）を受ける面３６の面積を示し、Ａ２は油貯留室２１が油圧を受ける面３１の面積を示し、Ａ３は緩衝用ピストン２２ｂがエアー圧を受ける面３２の面積を示す。

すなわち、エアー圧は、押圧力を、油圧を受ける面３１，３６及びエアー圧を受ける面３２の面積比で割った値に調整される。
この場合、第１緩衝装置２０は、正のサージ圧力のみならず、その反動で生じる負のサージ圧力も確実に吸収できる。

次に、本実施形態に係るダイクッション装置１００をプレス機械に用いた場合の作用について説明する。
図１に戻り、まず、図示しないワークがプレスされる。
その時の押圧力がダイクッション装置１００に伝わると、ダイクッション装置１００の可動部であるクッションパッド１１及び支柱１２が下方に移動しようとする。

このとき、上記プレス機械においては、クッションパッド１１と支柱１２との間に油が充填された油圧室１６が設けられているので、押圧力は、クッションパッド１１から油圧室１６内の油に伝わり、油圧に変換され、次いで、この油圧が支柱１２に伝わることになる。なお、かかる油圧を測定することにより、押圧力を求めることができる。また、押圧力の測定は、ひずみセンサー等の圧力センサーを用いればよい。

一方、ダイクッション装置１００においては、支柱１２に設けられた付勢用エアーシリンダ１３及びラックピニオン機構１４により、プレス時の下方への押圧力に対応して、上方にクッション力が発揮される。すなわち、付勢用エアーシリンダ１３においては、支柱１２から上方の重量に対応する上向きのシリンダクッション力が働き、ラックピニオン機構１４においては、油圧の測定値に基づいて、上向きのラックピニオンクッション力が働く。なお、サーボモータ１７が、ラックピニオン機構１４を駆動させるときの上方付勢クッション力の設定は、油圧の測定値から導かれる押圧力の値から、付勢用エアーシリンダ１３のシリンダクッション力の値を引いた値である。

このとき、ダイクッション装置１００においては、押圧力に対応してクッション力が発揮される際に、瞬間的に押圧力がクッション力を超えたサージ圧力が生じる。
そして、（正の）サージ圧力が生じると、油圧室１６に充填された油が、図２に示す第１緩衝装置２０に流出する。すなわち、上記ダイクッション装置１００においては、緩衝用エアーシリンダ２２が所定のエアー圧で油貯留室２１を付勢しており、この状態から、油貯留室２１に油Ｌが流入されると、緩衝用ピストン２２ｂがスライドし、緩衝用エアーシリンダ２２のエアー圧が徐々に高くなる。

そして、その後、高くなったエアー圧を解消するために、緩衝用ピストン２２ｂが元の位置に戻ろうとし、それに伴って、油Ｌが油貯留室２１から流出される。

この作用により、正のサージ圧力が第１緩衝装置２０に伝達され、第１緩衝装置２０において正のサージ圧力が吸収されると共に、正のサージ圧力が吸収された後、第１緩衝装置２０から油が油圧室１６に流入されることにより、負のサージ圧力が解消されることになる。
したがって、上記ダイクッション装置１００によれば、サージ圧力が確実に吸収されるので、サージ圧力に伴うプレス機械の故障を防止できる。

なお、たとえサージ圧力が大きすぎて流入される油Ｌの量が過剰であっても、下限ストッパー２３が緩衝用シリンダ２２ａの下底Ｙに立設されているので、緩衝用ピストン２２ｂの急激な降下により第１緩衝装置２０が破損することが防止される。
また、その反動で緩衝用ピストン２２ｂが急激に上昇した場合であっても、上限ストッパー２４が緩衝用シリンダ２２ａの上底Ｘに設けられているので、上述したことと同様に、第１緩衝装置２０が破損することが防止される。

こうして、上記ダイクッション装置１００においては、ワークがプレスされる度に、これらの作用が繰り返される。

次に、上記ダイクッション装置１００を備えるプレス機械１０１について説明する。
図３は、本実施形態に係るプレス機械の一例を示す部分断面図である。
図３に示すように、本実施形態に係るプレス機械１０１は、上述したダイクッション装置１００と、該ダイクッション装置１００のクッションパッド１１の上にクッションピン４を介して設けられたブランクホルダ３と、クッションパッド１１の上にライナ６を介して固定されたボルスタ７と、ボルスタ７上に載置された下型２と、該下型２に対応する形状を有する上型１と、上型１が支持されたスライド５とを備える。なお、上述したクッションピン４は、ボルスタ７の内部を貫通している。

上記プレス機械１０１においては、下型２上にワークＷが載置され、プレス加工が行われる。
このとき、ダイクッション装置１００は、ワークＷの周縁部にブランクホルダ３が接するように配置される。

そして、ワークＷが上型１と下型２との間でプレスされると、押圧力がダイクッション装置１００に伝達し、ダイクッション装置１００は、上述したように、その押圧力に対応して、上方に付勢するクッション力を発揮する。

このように、本実施形態に係るプレス機械１０１は、上述したダイクッション装置１００を備えるので、サージ圧力を十分に抑制でき、サージ圧力に伴う故障が確実に防止される。

［第２実施形態］
次に、本発明のダイクッション装置の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係るダイクッション装置は、緩衝装置（以下便宜的に「第２緩衝装置」という。）５０の構造が異なること以外は、第１実施形態に係るダイクッション装置１００と同様である。

図４は、本実施形態に係るダイクッション装置に設けられた第２緩衝装置を示す断面図である。
図４に示すように、第２緩衝装置５０は、油を収容可能な油貯留室５１と、該油貯留室５１を付勢可能な緩衝用エアーシリンダ５２と、を備える。

上記緩衝用エアーシリンダ５２は、緩衝用シリンダ５２ａと、該緩衝用シリンダ５２ａの側壁Ｈに沿ってスライド可能な緩衝用ピストン５２ｂと、該緩衝用ピストン５２ｂに連結された直動機構であるラックピニオン機構５６と、を備える。なお、かかるラックピニオン機構は、サーボモータで付勢力が制御されている。

上記第２緩衝装置５０において、緩衝用エアーシリンダ５２には、緩衝用ピストン５２ｂの過上昇を防止するための上限ストッパー５４が緩衝用シリンダ５２ａの上底Ｘに設けられており、緩衝用ピストン５２ｂの過下降を防止するための下限ストッパー５３が緩衝用シリンダ５２ａの下底Ｙに立設されている。なお、かかる上限ストッパー５４及び加減ストッパー５３はいずれも中空円筒状になっている。

上記第２緩衝装置５０において、緩衝用シリンダ５２ａと緩衝用ピストン５２ｂとにより形成される上側の上側空間Ｂ１は、外気に通じており、大気圧となっている。
一方、緩衝用シリンダ５２ａと緩衝用ピストン５２ｂとにより形成される下側の下側空間Ｂ２には、エアー圧設定装置５５が設けられており、緩衝用エアーシリンダ５２のエアー圧が一定に維持されている。なお、上記エアー圧は、押圧力又はクッション力に対応する圧力に設定され、具体的には、上述した式で表される値に設定される。

本実施形態に係るダイクッション装置においては、（正の）サージ圧力が生じると、油圧室に充填された油が、図４に示す第２緩衝装置５０に流出する。すなわち、上記ダイクッション装置においては、緩衝用エアーシリンダ５２及びラックピニオン機構５６が所定のエアー圧で油貯留室５１を付勢しており、この状態から、油貯留室５１に油が流入されると、緩衝用ピストン５２ｂがスライドし、緩衝用エアーシリンダ５２のエアー圧が徐々に高くなる。

このとき、上記第２緩衝装置５０においては、ラックピニオン機構５６を更に備えているので、押圧力がクッション力を瞬間的に超えたときに生じるサージ圧力を確実に吸収すると共に、緩衝用ピストン５２ｂの昇降移動を微調整することも可能である。

そして、その後、高くなったエアー圧を解消するために、緩衝用ピストン５２ｂが元の位置に戻ろうとし、それに伴って、油が油貯留室５１から流出される。

この作用により、正のサージ圧力が第２緩衝装置５０に伝達され、第２緩衝装置５０において正のサージ圧力が吸収されると共に、正のサージ圧力が吸収された後、第２緩衝装置５０から油が油圧室に流入されることにより、負のサージ圧力が解消される。
したがって、上記ダイクッション装置によれば、サージ圧力が確実に吸収されるので、サージ圧力に伴うプレス機械の故障を防止できる。

なお、たとえサージ圧力が大きすぎて流入される油の量が過剰であっても、下限ストッパー５３が緩衝用シリンダ５２ａの下底Ｙに立設されているので、緩衝用ピストン５２ｂの急激な降下により第２緩衝装置５０が破損することが防止される。
また、その反動で緩衝用ピストン５２ｂが急激に上昇した場合であっても、上限ストッパー５４が緩衝用シリンダ５２ａの上底Ｘに設けられているので、上述したことと同様に、第２緩衝装置５０が破損することが防止される。

こうして、上記ダイクッション装置においては、ワークがプレスされる度に、これらの作用が繰り返される。

［第３実施形態］
次に、本発明のダイクッション装置の第３実施形態について説明する。
図５は、本実施形態に係るダイクッション装置の一例を概略的に示す正面図である。
図５に示すように、本実施形態に係るダイクッション装置２００は、クッションパッド１１と、クッションパッド１１の下面に取り付けられた２つの上方付勢機構１０とを備える。なお、２つの上方付勢機構１０は、クッションパッド１１の中心線に対して、左右対称に同じものが取り付けられている。

ここで、上記上方付勢機構１０は、クッションパット１１の下面に設けられた油圧室１６と、該油圧室１６に連結された支柱１２を介してクッションパット１１にクッション力を付勢する付勢装置である付勢用エアーシリンダ１３及びラックピニオン機構１４と、油圧室１６に連通され、押圧力がクッション力を瞬間的に超えたときに生じるサージ圧力を吸収する第１緩衝装置２０と、を備える。すなわち、上方付勢機構１０は、ダイクッション装置１００からクッションパット１１を除いたものを意味する。

本実施形態に係るダイクッション装置２００は、クッションパット１１の下面に、上方付勢機構１０を２つ備える点で、第１実施形態に係るダイクッション装置１００と異なる。なお、第１緩衝装置２０は、上方付勢機構１０同士の間に配置すると、コンパクトになる。

ダイクッション装置２００においては、上方付勢機構１０を備えるので、上述した第１実施形態に係るダイクッション装置１００と同様に、サージ圧力を十分に抑制でき、サージ圧力に伴う故障が確実に防止される。
また、上記ダイクッション装置２００は、上方付勢機構１０がクッションパッド１１の中心線に対応して、左右対称に設けられているので、上述した第１実施形態に係るダイクッション装置１００の場合よりも、バランスよく上方に付勢することができ、更には大きなクッション力を発揮することができる。

次に、上記ダイクッション装置２００を備えるプレス機械２０１について説明する。
図６は、本実施形態に係るプレス機械の一例を示す部分断面図である。
図６に示すように、本実施形態に係るプレス機械２０１は、上述したダイクッション装置２００と、該ダイクッション装置２００のクッションパッド１１の上にクッションピン４を介して設けられたブランクホルダ３と、クッションパッド１１の上にライナ６を介して固定されたボルスタ７と、ボルスタ７上に載置された下型２と、該下型２に対応する形状を有する上型１と、上型１が支持されたスライド５とを備える。なお、上述したクッションピン４は、ボルスタ７の内部を貫通している。

上記プレス機械２０１においては、下型２上にワークＷが載置され、プレス加工が行われる。
このとき、ダイクッション装置２００は、ワークＷの周縁部にブランクホルダ３が接するように配置される。

そして、ワークＷが上型１と下型２との間でプレスされると、押圧力がダイクッション装置２００に伝達し、ダイクッション装置２００は、上述したように、その押圧力に対応して、上方に付勢するクッション力を発揮する。

このように、本実施形態に係るプレス機械２０１は、上述したダイクッション装置２００を備えるので、サージ圧力を十分に抑制でき、サージ圧力に伴う故障が確実に防止される。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、第１及び第３実施形態に係るダイクッション装置１００，２００においては、付勢装置として、付勢用エアーシリンダ１３及びラックピニオン機構１４を用いているが、これらに限定されるものではない。
これらの代わりに、ボールネジ、リニアモータ、油圧シリンダ等を用いてもよく、付勢用エアーシリンダ１３又はラックピニオン機構１４を単独で用いてもよい。

第１及び第３実施形態に係るダイクッション装置１００，２００を備えるプレス機械１０１，２０１においては、第１緩衝装置２０を用いているが、第２緩衝装置５０を用いてもよい。

第１及び第３実施形態に係るダイクッション装置１００，２００においては、駆動源として、サーボモータ１７を用いているが、ＤＣモータ、ＡＣインバータモータ又は油圧モータ等であってもよい。

第１及び第３実施形態に係るダイクッション装置１００，２００においては、サーボモータ１７に減速機１８が取り付けられているが、モータ軸のトルクを増幅するため、モータ軸上に保持用ブレーキを備えていてもよい。
この場合、重量の大きいダイクッション装置の可動部を安全に保持する力を得るのに、一般的なトルクのブレーキを用いることができる。

また、減速機１８の代わりに、変速機が取り付けられていても良い。この場合、プレス時の下方への押圧力の大きさが変わる場合であっても、変速機の変速比を切り替えることにより、クッション力を該押圧力に対応した大きさにすることができる。

第１及び第３実施形態に係るダイクッション装置１００，２００において、第１緩衝装置２０には、上限ストッパー２４及び下限ストッパー２３が設けられているが、必ずしも必須ではない。また、第２実施形態に係るダイクッション装置において、第２緩衝装置５０には、上限ストッパー５４及び下限ストッパー５３が設けられているが、必ずしも必須ではない。
また、第１及び第２緩衝装置２０,５０には、エアー圧設定装置２５,５５が設けられているが、必ずしも必須ではない。

第２実施形態に係るダイクッション装置において、第２緩衝装置５０には、直動機構として、ラックピニオン５６を用いているが、ボールネジ、リニアモータであってもよい。

第３実施形態に係るダイクッション装置２００においては、２つの上方付勢機構１０を備えているが、４つの上方付勢機構１０を備えていてもよい。
この場合、よりクッション力が大きくなり、クッション力が発揮されるバランスにも特に優れる。

第１及び第３実施形態に係るダイクッション装置１００，２００において、予め、付勢用エアーシリンダ１３に、必要なクッション力よりも大きなクッション力を付加させ、且つ、ラックピニオン機構１４に支柱１２を引き下げる方向に力を発生させておいてもよい。
この場合、必要なクッション力を得ることができるのみならず、ラックピニオン機構１４にはバックラッシュは一切発生せず、更に超寿命化が可能となる。また、ダイクッション装置が上昇する過程で電力回生を行うことができる。

図１は、本実施形態に係るダイクッション装置の一例を概略的に示す正面図である。 図２は、本実施形態に係るダイクッション装置に設けられた緩衝装置を示す断面図である。 図３は、本実施形態に係るプレス機械の一例を示す部分断面図である。 図４は、本実施形態に係るダイクッション装置に設けられた緩衝装置を示す断面図である。 図５は、本実施形態に係るダイクッション装置の一例を概略的に示す正面図である。 図６は、本実施形態に係るプレス機械の一例を示す部分断面図である。 図７は、従来のダイクッション装置におけるサージ圧力の発生状態を示すグラフである。

符号の説明

１・・・上型
２・・・下型
３・・・ブランクホルダ
４・・・クッションピン
５・・・スライド
６・・・ライナ
７・・・ボルスタ
１０・・・上方付勢機構
１１・・・クッションパッド
１２・・・支柱
１３・・・付勢用エアーシリンダ
１４,５６・・・ラックピニオン機構
１５ａ・・・油圧室用シリンダ
１５ｂ・・・油圧室用ピストン
１６・・・油圧室
１７・・・サーボモータ
１８・・・減速機
２０,５０・・・緩衝装置
２１,５１・・・油貯留室
２２,５２・・・緩衝用エアーシリンダ
２２ａ,５２ａ・・・緩衝用シリンダ
２２ｂ,５２ｂ・・・緩衝用ピストン
２３,５３・・・下限ストッパー
２４,５４・・・上限ストッパー
２５,５５・・・エアー圧設定装置
３１，３２，３６・・・面
１００，２００・・・ダイクッション装置
１０１，２０１・・・プレス機械
Ａ１，Ｂ１・・・上側空間
Ａ２，Ｂ２・・・下側空間
Ｈ・・・側壁
Ｌ・・・油
Ｓ１・・・（正の）サージ圧力
Ｓ２・・・負のサージ圧力
Ｔ１，Ｔ２・・・時刻
Ｗ・・・ワーク
Ｘ・・・上底

Claims (8)

1. プレス機械でワークをプレスする際の前記ワークに伝わる下方への押圧力に対応して前記ワークを上方に付勢するクッション力を前記ワークの周縁に付加するためのダイクッション装置において、
   クッションパッドと、
   該クッションパッドの下面に設けられた油圧室と、
   該油圧室に連結された支柱を介して前記クッションパッドに前記クッション力を付勢する付勢装置と、
   前記油圧室に充填された油が流出入可能となるように連通された緩衝装置と、
   を備え、
   前記緩衝装置が、ワークをプレスする際に生じるサージ圧力を吸収することを特徴とするダイクッション装置。
2. 前記緩衝装置が、
   前記油を収容可能な油貯留室と、
   該油貯留室を付勢可能な緩衝用エアーシリンダと、
   を備え、
   前記緩衝用エアーシリンダが、緩衝用シリンダと、該緩衝用シリンダの側壁に沿ってスライド可能な緩衝用ピストンと、からなることを特徴とする請求項１記載のダイクッション装置。
3. 前記緩衝装置が、
   前記油を収容可能な油貯留室と、
   該油貯留室を付勢可能な緩衝用エアーシリンダと、
   を備え、
   前記緩衝用エアーシリンダが、緩衝用シリンダと、該緩衝用シリンダの側壁に沿ってスライド可能な緩衝用ピストンと、該緩衝用ピストンに連結された直動機構と、からなることを特徴とする請求項１記載のダイクッション装置。
4. 前記緩衝用エアーシリンダのエアー圧が、下記式で表される値に設定されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のダイクッション装置。
   Ｐ２＝（Ｆ１×Ａ２）／（Ａ１×Ａ３）
   ［式中、Ｐ２はエアー圧を示し、Ｆ１は押圧力を示し、Ａ１は油圧室が油圧を受ける面の面積を示し、Ａ２は油貯留室が油圧を受ける面の面積を示し、Ａ３は緩衝用ピストンがエアー圧を受ける面の面積を示す。］
5. 前記緩衝用ピストンの過下降を防止するための下限ストッパーが前記緩衝用シリンダの下底に立設されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のダイクッション装置。
6. 前記緩衝装置が、前記緩衝用エアーシリンダのエアー圧を一定にするエアー圧設定装置を更に備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のダイクッション装置。
7. 前記付勢装置が、付勢用エアーシリンダ及びラックピニオン機構であり、
   前記付勢用エアーシリンダが前記支柱の中腹に設けられ、
   前記ラックピニオン機構が前記支柱の下端に設けられていることを特徴とする請求項１記載のダイクッション装置。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のダイクッション装置を備えることを特徴とするプレス機械。

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