JP2011230169A - ダイクッション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クッションパッドの上下移動を制御することにより、良質なプレス製品を製造することができ、且つコンパクトな構造とすることができるダイクッション装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、ブランクの下方に設けられたクッションパッド１０と、該クッションパッド１０をエアー圧で支持するエアシリンダ２０と、クッションパッド１０の上下移動を制御する油圧シリンダ３０と、該油圧シリンダ３０内の油圧を調整可能な第１油圧調整装置３１ａと、を備えるダイクッション装置１００において、油圧シリンダ３０と第１油圧調整装置３１ａとの間に、油圧シリンダ３０内の油圧を調整可能な第２油圧調整装置３１ｂを備え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に関し、クッションパッドの上下移動を制御することにより、良質なプレス製品を製造することができ、且つコンパクトな構造とすることができるダイクッション装置に関する。

一般にブランクをプレスするプレス機械においては、プレスの際、ブラン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、プレスの際の下方への加工圧に対して上方に付勢する圧力（以下「クッション圧」という。）をブランクの周縁に付加するものである。

このようなダイクッション装置においては、通常時（非プレス時）にクッション圧によりブランクが浮き上がるのを防止するため、一般にロッキング装置が設けられる。
例えば、プレッシャパッドを上方に付勢するとともに、プレッシャパッドの上昇を停止可能な押圧・ロック兼用シリンダを設けたダイクッション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。かかるダイクッション装置においては、ロジック弁及びサーボ弁の開閉により、プレッシャパッドの上昇を停止、又は、プレッシャパッドの上昇速度を制御している。

特開２０００−２７１６６３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においては、ロッキング装置がクッション圧に基づくプレッシャパッド（クッションパッド）の上昇を抑制できるものの、プレッシャパッドの上下移動を積極的には制御できない。
また、より大きなクッション圧を必要とする場合、ダイクッション装置にクッション圧を増大させる装置を更に追加するのは、スペース等の問題から実質的に困難である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、クッションパッドの上下移動を制御することにより、良質なプレス製品を製造することができ、且つコンパクトな構造とすることができるダイクッション装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、第２油圧調整装置を更に備えることにより、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）ブランクの下方に設けられたクッションパッドと、該クッションパッドをエアー圧で支持するエアシリンダと、クッションパッドの上下移動を制御する油圧シリンダと、該油圧シリンダ内の油圧を調整可能な第１油圧調整装置と、を備えるダイクッション装置において、油圧シリンダと第１油圧調整装置との間に、油圧シリンダ内の油圧を調整可能な第２油圧調整装置を備えるダイクッション装置に存する。

本発明は、（２）第１油圧調整装置が、油圧シリンダの上部と下部とを連絡する回路となっており、第２油圧調整装置が、第１油圧調整装置のバイパス回路となっている上記（１）記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（３）バイパス回路には、直動機構が設けられており、該直動機構がサーボモータにより駆動される上記（２）記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（４）直動機構がラックピニオン機構である上記（３）記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（５）ラックピニオン機構のラック杆がバイパス回路内を摺動するピストンとなっており、ピニオン軸がサーボモータにより駆動される上記（４）記載のダイクッション装置に存する。

本発明のダイクッション装置においては、油圧シリンダと第１油圧調整装置との間に、油圧シリンダ内の油圧を調整可能な第２油圧調整装置を備えることにより、クッションパッドの上下移動の的確な制御が可能となる。すなわち、下方への加工圧に対して油圧シリンダを上方に付勢すること、及び、上方へのエアシリンダクッション圧に対して油圧シリンダを下方に付勢することができる。

上記ダイクッション装置においては、エアシリンダによるエアシリンダクッション圧に上述した上方に付勢する上方付勢圧を付加することで、クッション圧を大きくすることができる。このため、プレス装置が大型化し、加工圧が大きくなった場合であっても、十分なクッション圧を発揮できる。この場合、クッション圧を増大させる装置を追加する必要がなく、ダイクッション装置自体をコンパクトな構造とすることができる。
また、エアシリンダクッション圧に下方に付勢する下方付勢圧を付加することで、通常時のクッション圧を小さくすることができる。これにより、クッションパッドの上昇を防止できる。

これらのことにより、上記ダイクッション装置によれば、第２油圧調整装置がクッションパッドの上下移動を制御することにより、良質なプレス製品を製造することができることになる。また、コンパクトな構造とすることができる。

上記ダイクッション装置においては、第１油圧調整装置が、油圧シリンダの上部と下部とを連絡する回路となっており、第２油圧調整装置が、第１油圧調整装置のバイパス回路となっているので、回路を切り替えることにより、第１油圧調整装置及び第２油圧調整装置の両方を用いることができる。

上記ダイクッション装置においては、バイパス回路に設けられた直動機構をサーボモータで駆動させることにより、第２油圧調整装置内の油圧を自在に変化させることができる。
これにより、クッションパッドがプレス時の反動により上方に戻る瞬間に、油圧シリンダが下方付勢圧を付与し、クッション圧を小さくすることができる。
また、プレスする際にクッションパッドが下方に加速され始める瞬間に発生する過大なサージ圧に合わせて、油圧シリンダが下方付勢圧を付与し、サージ圧を相殺させることも可能である。

本発明のダイクッション装置においては、直動機構がラックピニオン機構である場合、第２油圧調整装置内の油圧をより正確に制御することが可能となる。

図１は、本実施形態に係るダイクッション装置の一例を示す概略断面図である。 図２は、本実施形態に係るダイクッション装置において第１油圧調整装置を用いた場合のクッションパッドが上下移動可能範囲における上限に位置した状態を示す概略断面図である。 図３は、本実施形態に係るダイクッション装置において第２油圧調整装置を用いた場合のクッションパッドが上下移動可能範囲における上限に位置した状態を示す概略断面図である。 図４は、本実施形態に係るダイクッション装置において第２油圧調整装置を用いた場合のクッションパッドが上下移動可能範囲における下限に位置した状態を示す概略断面図である。 図５は、本実施形態に係るダイクッション装置におけるクッション圧とプレス時間との関係を示すグラフである。

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。

本発明のダイクッション装置は、プレス機械の下に配置され、プレス機械がワークであるブランクをプレスする際に、ブランクの周縁を上方に付勢するための装置である。
図１は、本実施形態に係るダイクッション装置の一例を示す概略断面図である。
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、ブランクの下方に設けられたクッションパッド１０と、該クッションパッド１０をエアー圧で支持するエアシリンダ２０と、クッションパッド１０の上下移動を制御する油圧シリンダ３０と、該油圧シリンダ３０内の油圧を調整可能な第１油圧調整装置３１ａと、油圧シリンダ３０及び第１油圧調整装置３１ａの間に、油圧シリンダ３０内の油圧を調整可能な第２油圧調整装置３１ｂとを備える。

ここで、本発明において、「加工圧」とは、プレス機械でブランクをプレスする際のブランクに伝わる下方への圧力を意味する。なお、加工圧はブランクの形状、プレスの速さによって適宜決定される。
また、「クッション圧」とは、加工圧に対応してブランクを上方に付勢する圧力を意味する。

クッションパッド１０は、図示しないブランクの下方に位置し、プレス時の加工圧やクッション圧が伝わる部分である。
プレス時の加工圧がクッションパッド１０に伝わると、クッションパッド１０は下降する。このとき、クッションパッド１０には、クッション圧がかけられているので、クッションパッド１０は、加工終了後、上昇する。

ダイクッション装置１００においては、クッションパッド１０の下面に、油圧シリンダ３０が設けられた付勢用支軸１１と、ストローク調整装置４０が設けられた調整用支軸１２とが並列に接続されている。このため、油圧シリンダ３０とストローク調整装置４０とがコンパクトに配置されている。

エアシリンダ２０は、付勢用支軸１１の中腹に位置し、クッションパッド１０をエアー圧で支持している。
かかるエアシリンダ２０は、クッションパッド１０に内装されたエアシリンダ用シリンダ２０ａの内壁及び付勢用支軸１１を摺動可能となるように設けられたエアシリンダ用ピストン２０ｂからなる。

エアシリンダ２０は、クッションパッド等の自重に対し、エアー圧で上方に付勢するエアシリンダクッション圧を発生させている。
そして、プレス時に加工圧がかかると、クッションパッド１０と共にエアシリンダ用シリンダ２０ａが下降する。そうすると、エアシリンダ２０内の気圧がより大きくなるので、エアシリンダ２０は、エアシリンダ用シリンダ２０ａを上方に付勢するエアシリンダクッション圧がそれに対応して大きくなる。なお、後述する油圧シリンダ３０を機能させない場合、エアシリンダクッション圧がダイクッション装置１００のクッション圧となる。

エアシリンダ用ピストン２０ｂにはエアタンク２１が設けられている。これにより、エアシリンダ２０内の圧変動が抑制される。なお、図示しない圧力調整装置をエアシリンダ２０又はエアタンク２１に設けることにより、エアシリンダ２０内の圧力調整が行われる。

エアシリンダ用シリンダ２０ａとエアタンク２１とを繋ぐエアー管２１ａには、図示しないバルブが取り付けられている。バルブを開くことにより、空気の体積をかせいでエアシリンダ２０が押し縮められたときの圧変動(上昇)を抑制でき、バルブを閉じることにより、空気の体積を小さくし、エアシリンダ２０が押し縮められたときに圧変動(上昇)をさせることができる。
また、加工終期（図５参照）において、増圧が必要な場合、例えば、バルブを閉じることにより、同じサーボモータ負担でより大きなクッション圧を発生できる。逆に、クッション圧を漸減させたい場合、バルブを開くことにより、同じモーター負担でより大きなクッション圧の下げ幅を得ることができる。

ダイクッション装置１００においては、付勢用支軸１１の端部にロッキングピストン３０ｂが設けられており、該ロッキングピストン３０ｂは、油圧シリンダ３０の内壁を摺動可能となっている。
したがって、ダイクッション装置１００においては、クッションパッド１０の下面に付勢用支軸１１が接続されており、該付勢用支軸１１に、油圧シリンダ３０のロッキングピストン３０ｂが取り付けられているので、エアシリンダ２０によるエアシリンダクッション圧と、油圧シリンダ３０による上方付勢圧とを同軸上に発生させることができる。このため、効率よく加工圧に対抗させることができる。
また、ダイクッション装置１００をよりコンパクトにすることができる。

上記油圧シリンダ３０においては、油圧シリンダ３０内に油が充填されており、該油は、第１油圧調整装置３１ａと第２油圧調整装置３１ｂを循環するようになっている。

第１油圧調整装置３１ａは、油圧シリンダ３０の上部と下部とを連絡する回路となっており、第２油圧調整装置３１ｂが、第１油圧調整装置３１ａのバイパス回路となっている。すなわち、第１油圧調整装置３１ａは、上流路３３ａと下流路３３ｂと、これらを連絡する側流路３３ｃと、を有し、第２油圧調整装置３１ｂは、上流路３３ａの中間と下流路３３ｂの中間とを連絡するバイパス流路３３ｄを有する。なお、油圧シリンダ３０、上流路３３ａ、下流路３３ｂ、側流路３３ｃ及びバイパス流路３３ｄは、いずれも油が充填されており、該油が流通するようになっている。

第１油圧調整装置３１ａにおいては、側回路３３ｃにバルブ３６及びしぼり３７が取り付けられている。
バルブ３６は、エアーの流出入に基づいて、側回路３３ｃを開閉する機能を有する。一方、しぼり３７は、側回路３３ｃの流路内に突出させることにより、流通する油の量を減らす機能を有する。

第２油圧調整装置３１ｂにおいては、バイパス流路３３ｄ（バイパス回路）に、直動機構であるラックピニオン機構３２が取り付けられている。具体的には、ラックピニオン機構３２のラック杆３２ａがバイパス流路３３ｄ内を摺動するピストンとなっており、ピニオン軸３２ｂの回動により該ラック杆３２ａが上下移動するようになっている。
そして、ピニオン軸３２ｂは、サーボモータ３５によって駆動するようになっている。このため、ダイクッション装置１００においては、第２油圧調整装置３１ｂ内の油圧をより正確に制御することが可能となる。

上記ダイクッション装置１００においては、第１油圧調整装置３１ａと第２油圧調整装置３１ｂとの回路を切り替えることにより、第１油圧調整装置３１ａ及び第２油圧調整装置３１ｂの両方を用いることができる。

次に、本実施形態に係るダイクッション装置１００の作用について説明する。
上記ダイクッション装置１００において、第１油圧調整装置３１ａのバルブ３６を開いた場合、しぼり３７のしぼり具合を調整することにより、通常のロッキング装置としての機能を発揮する。具体的には、しぼり３７をしぼって側回路３３ｃの油の流量を減らすことにより、油圧シリンダ３０全体の油の流量が減るので、ロッキングピストン３０ｂの上昇移動が抑制される。

図２は、本実施形態に係るダイクッション装置において第１油圧調整装置を用いた場合のクッションパッドが上下移動可能範囲における上限に位置した状態を示す概略断面図である。なお、上述した図１は、本実施形態に係るダイクッション装置において第１油圧調整装置を用いた場合のクッションパッドが上下移動可能範囲における下限に位置した状態を示している。
図２に示すように、非プレス時において、クッションパッド１０は、クッションパッド１０の上下移動可能範囲における上限に位置する。このとき、ダイクッション装置１００は、第１油圧調整装置３１ａのしぼり３７をしぼることによって、油の流れにくくなるので、ロッキングピストン３０ｂと一体となっているクッションパッド１０の更なる上昇を抑制できる。

そして、プレス時において、下方に加工圧が及ぶと、クッションパッド１０が図１に示すクッションパッド１０の上下移動可能範囲における下限の位置まで下方に移動する。
ダイクッション装置１００においては、エアシリンダ用シリンダ２０ａが下降することにより、エアシリンダ用シリンダ２０ａを上方に付勢するエアシリンダクッション圧がそれに対応して大きくなると共に、油圧シリンダ３０のロッキングピストン３０ｂが下降する。
その後、上述したことと同様に、第１油圧調整装置３１ａのしぼり３７をしぼることによって、油が流れにくくなるので、その後のクッションパッド１０の上昇速度を制御できる。

一方、ダイクッション装置１００において、第１油圧調整装置３１ａのバルブ３６を閉じた場合、油圧シリンダ３０の油圧は、第２油圧調整装置３１ｂにより制御される。すなわち、第２油圧調整装置３１ｂは、ラックピニオン機構３２を駆動するサーボモータ３５を備えるので、サーボモータ３５によりコントロールされる。具体的には、バイパス流路３３ｄにおいて、ラック杆３２ａを上昇させることにより、ロッキングピストン３０ｂの上方の上方空間３７ａ及び上流路３３ａの油圧を高くすることができ、ラック杆３２ａを下降させることにより、ロッキングピストン３０ｂの下方の下方空間３７ｂ及び下流路３３ｂの油圧を高くすることができる。

図３は、本実施形態に係るダイクッション装置において第２油圧調整装置を用いた場合のクッションパッドが上下移動可能範囲における上限に位置した状態を示す概略断面図であり、図４は、本実施形態に係るダイクッション装置において第２油圧調整装置を用いた場合のクッションパッドが上下移動可能範囲における下限に位置した状態を示す概略断面図である。
図３に示すように、非プレス時においては、クッションパッド１０は、クッションパッド１０の上下移動可能範囲における上限に位置し、バイパス流路３３ｄにおいて、第２油圧調整装置３１ｂのラック杆３２ａは、ラック杆３２ａの上下移動可能範囲における下限に位置する。この場合、第２油圧調整装置３１ｂは、サーボモータ３５でラックピニオン機構３２のラック杆３２ａの位置をコントロールすることができる。例えば、ラック杆３２ａを上下移動可能範囲における下限の位置で固定することにより、ロッキングピストン３０ｂと一体となっているクッションパッド１０の更なる上昇を確実に抑制でき、また、クッションパッド１０の下降も抑制できる。

そして、プレス時に下方に加工圧が及ぶと、クッションパッド１０が図４に示すクッションパッド１０の上下移動可能範囲における下限の位置まで下方に移動し、ラック杆３２ａが、ラック杆３２ａの上下移動可能範囲における上限の位置まで上方に移動する。
ダイクッション装置１００においては、上述したことと同様に、エアシリンダ用シリンダ２０ａを上方に付勢するエアシリンダクッション圧がより大きくなり、これに加えて、ロッキングピストン３０ｂの下方の下方空間３７ｂの油圧が高まる。このとき、サーボモータ３５でラックピニオン機構３２のラック杆３２ａの位置をコントロールすることにより、油圧の上昇具合を調整できる。このように、下方空間３７ｂの油圧を更に高めることにより、加工圧に対する上方付勢圧をロッキングピストン３０ｂに付与できる。すなわち、エアシリンダクッション圧に上方付勢圧を付加したものクッション圧とすることができる。なお、プレス時に生じるサージ圧に対しても、サーボモータ３５でラックピニオン機構３２のラック杆３２ａの位置をコントロールすることにより、瞬間的にサージ圧を相殺する付勢圧をロッキングピストン３０ｂに付加することが可能である。

また、図４に示すように、クッションパッド１０がクッションパッド１０の上下移動可能範囲における下方に移動した後、反動で上昇する時、上方空間３７ａの油圧が高まる。この場合、同様にしてサーボモータ３５でラックピニオン機構３２のラック杆３２ａの位置を制御することにより、油圧の上昇具合を調整できる。すなわち、上方空間３７ａの油圧を更に高めることにより、上昇に対する下方付勢圧をロッキングピストン３０ｂに付与できる。なお、プレスしていない通常時においては、上方へのエアシリンダクッション圧に対してロッキングピストン３０ｂを下方に付勢することができる。

ダイクッション装置１００において、第１油圧調整装置３１ａと第２油圧調整装置３１ｂとのいずれを用いるかは、対象となるブランクのサイズや加工圧の大きさにより、適宜選択できる。なお、かかる選択は、バルブ３６の開閉のみで行うことができるので極めて簡便である。ちなみに、第１油圧調整装置３１ａと第２油圧調整装置３１ｂとの両方を用いてもかまわない。

図５は、本実施形態に係るダイクッション装置におけるクッション圧とプレス時間との関係を示すグラフである。
図５に示すように、ダイクッション装置１００においては、エアシリンダ２０によって一定のエアシリンダクッション圧Ａが発生している。
これに対し、第２油圧調整装置３１ｂのサーボモータ３５により、油圧シリンダ３０の油圧を調整することにより、正又は負の付勢圧Ｐを付与することができる。

これにより、必要なクッション圧の大半をエアシリンダクッション圧Ａでまかない、プレス時の加工圧、サージ圧等の変化に対応して付勢圧Ｐを変化させることにより、必要なクッション圧Ｂを正確に発揮することができる。

これらのことにより、上記ダイクッション装置１００によれば、第２油圧調整装置３１ｂがクッションパッド１０の上下移動を制御することにより、良質なプレス製品を製造することができることになる。また、コンパクトな構造とすることができる。

また、上記ダイクッション装置１００においては、プレス装置が大型化し、加工圧が大きくなった場合であっても、十分なクッション圧を発揮できる。この場合、クッション圧を増大させる装置を追加する必要がなく、ダイクッション装置自体をコンパクトな構造とすることができる。

図１に戻り、本実施形態に係るダイクッション装置１００において、ストローク調整装置４０は、加工圧が生じていない時のクッション圧を受け止める機能を果たす。これにより、サーボモータ３５への負担が軽減される。

ストローク調整装置４０は、調整用支軸１２の端部に設けられたリング４１と、該リング４１を受け止めるメカストッパー４２とを備える。

上記ストローク調整装置４０においては、リング４１がメカストッパー４２に当接されることにより、クッションパッド１０の過上昇が抑制される。
メカストッパー４２にはモーター４３が取り付けられており、メカストッパー４２の位置を上下方向に調整することが可能となっている。

ダイクッション装置１００においては、クッションパッド１０の下方にストローク調整装置４０が設けられていると、ダイクッション装置１００をよりコンパクトにすることができる。

以上、本発明の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、本実施形態に係るダイクッション装置１００においては、第１油圧調整装置３１ａ及び第２油圧調整装置３１ｂを備えるが、第２油圧調整装置３１ｂのみであってもよい。
また、第２油圧調整装置３１ｂには、ラックピニオン機構３２が設けられているが、駆動源はラックピニオン機構に限定されない。

本発明のダイクッション装置は、ブランクをプレスするプレス機械に用いられる。ダイクッション装置を用いることにより、プレスの際、ブランクにシワが発生しないようにすることができ、且つクッションパッドの上下移動を制御することにより、良質なプレス製品を製造することができる。

１０・・・クッションパッド
１１・・・付勢用支軸
１２・・・調整用支軸
１３・・・油室
２０・・・エアシリンダ
２０ａ・・・エアシリンダ用シリンダ
２０ｂ・・・エアシリンダ用ピストン
２１・・・エアタンク
２１ａ・・・エアー管
３０・・・油圧シリンダ
３０ｂ・・・ロッキングピストン
３１ａ・・・第１油圧調整装置
３１ｂ・・・第２油圧調整装置
３２・・・ラックピニオン機構
３２ａ・・・ラック杆
３２ｂ・・・ピニオン軸
３３ａ・・・上流路
３３ｂ・・・下流路
３３ｃ・・・側流路
３３ｄ・・・バイパス流路
３５・・・サーボモータ
３６・・・バルブ
３７・・・しぼり
３７ａ・・・上方空間
３７ｂ・・・下方空間
４０・・・ストローク調整装置
４１・・・リング
４２・・・メカストッパー
４３・・・モーター
１００・・・ダイクッション装置
Ａ・・・エアシリンダクッション圧
Ｂ・・・クッション圧
Ｐ・・・付勢圧

Claims (5)

1. 前記ブランクの下方に設けられたクッションパッドと、該クッションパッドをエアー圧で支持するエアシリンダと、前記クッションパッドの上下移動を制御する油圧シリンダと、該油圧シリンダ内の油圧を調整可能な第１油圧調整装置と、を備えるダイクッション装置において、
   前記油圧シリンダと前記第１油圧調整装置との間に、前記油圧シリンダ内の油圧を調整可能な第２油圧調整装置を備えるダイクッション装置。
2. 前記第１油圧調整装置が、前記油圧シリンダの上部と下部とを連絡する回路となっており、
   前記第２油圧調整装置が、前記第１油圧調整装置のバイパス回路となっている請求項１記載のダイクッション装置。
3. 前記バイパス回路には、直動機構が設けられており、
   該直動機構がサーボモータにより駆動される請求項２記載のダイクッション装置。
4. 前記直動機構がラックピニオン機構である請求項３記載のダイクッション装置。
5. 前記ラックピニオン機構のラック杆が前記バイパス回路内を摺動するピストンとなっており、ピニオン軸が前記サーボモータにより駆動される請求項４記載のダイクッション装置。

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