JP2703024B2 - ダイスプリング - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、プレス加工機等に使用されるガス封入式の
ダイスプリングに関する。

［従来の技術］ プレス加工には様々な種類があるが、例えば周知の深
絞りを例にとると第４図に示されるような工程ａ〜ｅを
経てプレスが遂行される。すなわち工程ａにおいては素
板（ブランク）１がダイ２に乗せられるとともに、ダイ
２の図示上面側に皺押えパッド３とポンチ４が配置され
る。工程ｂでは皺押えパッド３が降下することにより、
素板１の周縁部が押圧される。工程ｃにおいてポンチ４
が降下することにより、所望深さまで絞られた製品１′
が得られる。その後、工程ｄでパッド３とポンチ４が上
昇され、工程ｅにおいて製品１′がノックアウト部材５
によってダイ２から取出される。

上記皺押えパッド３に加えられる荷重が弱過ぎると加
工後の製品１′に皺が発生する。逆に荷重が強過ぎる
と、加工時に素板１が破断するなどの欠陥が生じるた
め、完全な製品１′を得るには適切な皺押え力を与える
必要がある。

この皺押え力を発生させるための機構として、大型の
プレス加工機では対向液圧プレスのように油圧によって
皺押え力を発生させるものが知られているが、通常のプ
レス加工ではダイスプリングが使われている。ダイスプ
リングとしては巻ばねが一般的であるが、特に重荷重が
必要な場合には硬質ウレタン等の弾性ブロックが用いら
れることもある。

また、第５図に例示したガスばね式のダイスプリング
６が知られている。このダイスプリング６は、シリンダ
７の内部に高圧ガスを封入するとともに、シリンダ７の
軸線方向にロッド８を移動自在に挿入したものである。
シリンダ７内のガスの圧力はロッド８を押出す方向に作
用する。

あるいは第６図に示されるように、シリンダ７の内部
にフリーピストン10を設けることによって、シリンダ７
の内部を気室11と液室12とに仕切ったものも知られてい
る。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したプレス工程において、例えば第７図に示され
るような状態で化工が終了した場合、製品１″がポンチ
４にくい込んだ状態になるため、ポンチ４が上昇する際
に製品１″もポンチ４と一緒に上昇してしまい、製品
１″に傷等がつく原因になる。

この不具合を防止するためには、ポンチ４の上昇時に
皺押えパッド３によって製品１″を押え付ければよい
が、加工に要する時間が短くなるにしたがって皺押えパ
ッド３の上昇速度も速くなるため、製品１″を充分に押
え付けることができなくなる。

このような問題に対し、前述した従来のダイスプリン
グでは対処不可能であった。

従って本発明の目的は、プレス加工後のポンチ復帰工
程において製品に傷がつくことを防止できるとともに、
単位時間当りのプレス処理量を高めることができるよう
なダイスプリングを提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を果たすために開発された本発明のダイスプ
リングは、中空のシリンダと、このシリンダに軸線方向
に移動自在に挿入されたロッドと、上記シリンダの内部
に収容かれかつシリンダの軸線方向に伸縮自在な金属製
ベローズボディを有しているベローズと、このベローズ
によって仕切られるシリンダ内部の空間のうち一方の側
にあって液体が満たされる液室と、上記ベローズによっ
て仕切られるシリンダ内部の空間のうち他方の側にあっ
て大気圧以上のガスが封入されかつガスの圧力が上記ロ
ッドをシリンダから押出す方向に作用する気室と、上記
シリンダに対してロッドが伸び側と縮み側に相対移動す
る際に上記液体が流動する箇所に設けられている減衰力
発生手段とを具備し、上記ガスの圧力によって伸び側に
付勢されることにより皺押えパッドを素板に押付けるよ
うにしたプレス加工機用のダイスプリングであって、し
かも上記減衰力発生手段は、上記ロッドが伸び側に移動
する際に閉弁しかつ上記ロッドが縮み側に移動する際に
開弁する一方向弁を備え、ポンチがダイに挿入される際
の上記ロッドの縮み側の減衰力よりもポンチが復帰する
際の上記ロッドの伸び側の減衰力の方が大きくなるよう
に構成することにより、ポンチの復帰時に上記皺押えパ
ッドがプレス後の製品を押えるようにしたことを特徴と
するものである。

［作用］ 上記気室に封入されたガスの圧力は、金属ベローズを
介して液室内の液に作用するため、ロッドはシリンダか
ら押出される方向の荷重を受ける。この荷重は、プレス
加工時において素板を押える力として利用される。金型
が降下することによって上記ロッドがシリンダに対して
押込まれる方向（縮み側）に動くと、シリンダ内へのロ
ッドの押込み量の増加に伴い上記気室が更に圧縮される
ことによりベローズが軸方向に撓む。こうしてロッドが
縮み側に移動する時には減衰力発生手段に生じる減衰力
が小さいため、適正な皺押え力が発揮される。

金型オープン時すなわちポンチの復帰時において、ロ
ッドがシリンダから突出する方向（伸び側）に移動する
時には、ロッドの移動に伴い上記気室の容積が拡大す
る。この伸び側への移動時には減衰力発生手段に大きな
減衰力が生じ、ロッドの伸び側への移動速度が抑制され
るため、皺押えパッドの急速な上昇が阻止され、加工後
の製品が一定時間所定の位置に保持され続ける。このた
め、製品が型と一緒に上昇してしまうといった不具合が
解消される。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例について、第１図ないし第３
図を参照して説明する。第１図に示されたダイスプリン
グは20は、中空のシリンダ21とロッド22を備えている。
シリンダ21の内部には、シリンダ21と同心状に内筒部23
が設けられている。内筒部23の図示下端に位置する端部
材24に流通口25が開口している。

ロッド22は、シリンダ21に対してその軸線方向に移動
自在に挿入されており、ロッド22の内端にピストン状の
部分30が設けられている。このピストン部分30は、滑り
軸受31を介して内筒部23の内周面に摺接する。

シリンダ21の図示上端部において、ロッド22が貫通す
る部位の内周部に、滑り軸受34と、ロッド22に対する摺
動部分をシールするための密封手段35が設けられてい
る。この密封手段35は、高圧シール部材36と、このシー
ル部材36よりも低圧側すなわち大気側に設けられている
低圧シール部材37と、ダストシール38などからなる。リ
バウンドストッパ39はウレタンエラストマ等のような弾
性材料からなる。このストッパ39は、ロッド22が伸び側
に移動する際に、この方向へのストローク終端を規定す
る。

シリンダ21の内部に、金属ベローズ45が収容されてい
る。このベローズ45は、シリンダ21の軸線方向に伸縮自
在なベローズボディ46と、このベローズボディ46の一端
を閉塞するペローズキャップ47を備えている。ベローズ
ボディ46は、厚みが0.1ないし0.3mm前後のステンレス鋼
の板からなる。但しステンレス鋼以外の金属が用いられ
てもよいし、上記板圧以外であってもかまわない。ベロ
ーズボディ46の他端48はシリンダ21の端壁49に固定され
ている。

ベローズキャップ47の内面側に弁体50が設けられてい
る。この弁体50はウレタンエラストマあるいはシリコン
樹脂のようにゴム状弾性をもつ材料からなり、前述した
流通口25の周りに形成された環状の弁座51に対向してい
る。これら弁体50と弁座51は、後述するごとく、ベロー
ズ45が所定量以上絡んだ時に内筒部23とベローズボディ
46との間に油を閉込めるための自己シール手段52を構成
する。

ベローズボディ46の外周部に、ベローズガイド部材5
5,56が設けられている。これらのガイド部材55,56は、
ベローズボディ46とシリンダ21との間に所定のクリアラ
ンスを確保するためと、ベローズボディ46とシリンダ21
との間の摺動抵抗を減らすために使われる。

上記ベローズ45によって仕切られるシリンダ21の内部
空間のうち、上記密手段35が設けられている側、すなわ
ちベローズ45の内面側に液室60が規定されている。この
液室60には液体の例として油が満たされる。液室60の上
部に、ボール61とねじ62によって閉塞可能な孔63が設け
られている。

上記液室60は、前述したピストン部分30によって、図
示上側の第１液室60aと図示下側の第２液室60bとに仕切
られている。

そして上記ピストン部分30に、減衰力発生手段70とし
ての、第１オリフィス71と第２オリフィス72と第３オリ
フィス73が設けられている。第１オリフィス71はピスト
ン部分30の軸線方向に貫通していて、第１液室60aと第
２液室60bとに連通している。第２オリフィス72は、ロ
ッド22の径方向に貫通しており、第１液室60aに連通し
ている。

第３オリフィス73は、ポペット弁タイプの一方向弁75
によって開閉させられるようになっている。すなわち、
この一方向弁75は、第２オリフィス72側つまり第１液室
60aと連通する側に収容されていて、圧縮ばね76によっ
て第３オリフィス73を閉じる方向に付勢されている。そ
してこの一方向弁75は、第２液室60bの圧力が第１液室6
0aの圧力よりも一定値以上大きくなった時に、ばね76の
反力に抗して開弁するようになっている。

シリンダ21の内部空間のうち上記密封手段35が設けら
れていない間、すなわちベローズ45の外面とシリンダ21
の内面とによって規定される側に、気室80が設けられて
いる。この気室80には、例えば窒素などの不活性ガスが
封入されている。ガスの封入圧力はこのダイスプリング
20に必要とされる皺押え力に応じて決定されるが、例え
ば数10kg/cm²以上の高い圧力で封入される。このガスの
圧力は、ベローズ45を縮める方向、すなわちロッド22を
シリンダ21から押出す方向に作用する。シリンダ21の端
壁81に設けられたガス供給口82は、栓83によって閉塞可
能である。なお、本実施例のダイスプリング20の適当な
位置に、気室80の圧力が所定値以上に上昇した時に開弁
する安全弁が設けられている。

気室80にガスを供給する工程は次の通りである。

ガスを供給する際に、予め液室60に油を満たしてお
く。第２図に示されるように、ガス供給口82に加圧ガス
供給源90が接続される。供給源90と供給口82との間にバ
ルブ91がある。バルブ91を開けることによって気室80内
にガスが供給される。気室80内のガスの量が増えるにつ
れて、ベローズボディ46が軸線方向に縮んでゆく。従っ
て、液室60内の一部が孔63を通って外部に排出される。

ガスは二段階に分けて封入される。すなわち、最初は
上記ガスが低圧で気室80に供給される。ベローズ45が所
定のストロークまで撓むと、自己シール手段52の弁体50
が弁座51に密接することにより流通口25が閉塞される。
このため、ベローズボディ46は軸方向にそれ以上撓めな
くなる。こうして弁体50が弁座51に密接したのち、孔63
がボール61およびねじ62（第１図参照）によって閉じら
れることにより、内筒部23の外周面とベローズボディ46
の内面との間の隙間92に油が閉込められる。そののち高
圧のガスが気室80に供給される。

弁体50が弁座51に密接したのちも気室80にガスが供給
され続けるから、気室80の圧力は次第に高くなってゆ
く。油は実質的に非圧縮性である。従って、、ベローズ
ボディ46の内面は、上記隙間92に閉込められた油によっ
て全面が均等に支えられる。このため、高い圧力でガス
が供給され続けても、ベローズ45が過度に撓むおそれが
ない。気室80の圧力が所定の値に達したところで、ガス
の供給がストップされ、供給口82が線83によって塞がれ
る。

上記のようにして気室80に所定圧力のガスが封入され
たダイスプリング20は、図示しないプレス加工機の皺押
えパッドを押圧可能な位置に組付けられる。そしてプレ
ス時に、ロッド22がシリンダ21に押込まれる方向に移動
する。この時には、シリンダ21に対するロッド22の挿入
量が増大する。このため、ロッド22が移動した分だけ気
室80が圧縮され、ベローズ45が伸びるとともに、気室80
の圧力が増大する。

このようにロッド22が縮み側に移動する時には、第２
液室60bの圧力が第１液室60aの圧力よりも高くなるか
ら、第３図に示されるように一方向弁75が開弁すること
により第２液室60b内の油の一部が第２オリフィス72と
第３オリフィス73を通って第１液室60a側に流れる。こ
れと同時に、第２液室60b内の油の一部が第１オリフィ
ス71を通って第１液室60aに流れ込む。このようにロッ
ド22の縮み側には流路数が多くなるため比較的小さな減
衰力を生じる。従って適正な皺押え力が発揮される。

プレスが終ってダイがオープン方向に駆動されると、
シリンダ21に対してロッド22が伸び側に移動する。この
時には、第１液室60aの圧力が第２液室60bよりも高くな
るため、一方向弁75が閉じる。従って第１オリフィス71
のみを通じて油が流れるようになり、大きな減衰力が生
じる。こうしてロッド22の伸び側の速度が低く押えられ
るから、このダイスプリング20に連結されている皺押え
パッドが急速に上昇してしまうようなことがなくなり、
プレス後の製品を一定時間押えておくことができる。こ
のため、製品がポンチと一緒に上昇することが阻止され
る。

このようにロッド22が伸び側に移動する時には、ロッ
ド22が移動した分だけ気室80の容積が増加するため、ベ
ローズ45が元の撓みに戻る。こうしてシリンダ21に対す
るロッド22の相対運動に伴ってベローズ45が伸縮を繰返
すとともに、ベローズ45の伸縮運動に伴って減衰力発生
手段７に油が出入りする。

気室80内のガスは、金属ベローズ45によって液室60内
の油と完全に仕切られている。金属ベローズ45はその板
厚が薄くてもきわめて良好なガスバリヤ性を発揮する。
このため、気室80内のガスが液室60の油に溶け込むこと
はない。気室80には大気側に通じるような摺動部分が存
在しないから、高速でロッド22の往復運動が繰返されて
も、ロッド22の摺動部を通じて気室80内のガスが大気側
に直接逃げることは有りえない。ロッド22の摺動部分を
封じる密封手段35は液室60側に設けられているから、こ
の密閉手段35は油をシールできればよい。ガスに比べて
粘性の大きい油をシールすることは比較的容易である。

気室80にはガス供給口82が存在するが、この供給口82
は摺動を生じる箇所ではないから、通常のＯリング等の
固定シール部材93によって容易にシールすることができ
る。この供給口82のシール性を更に完壁なものにするた
めに、気室80の内部に若干量の油を入れておくのも有効
である。

また本実施例のダイスプリング20は、ベローズ45の撓
みが所定のストロークを越えた時にベローズボディ46の
内面側に油を閉込める自己シール手段52を備えている。
このため、万一何らかの原因によって液室60内の油が抜
けてしまうことによって高圧ガスの圧力がベローズ45を
撓ませる方向に作用しても、弁体50が弁座51に密接する
位置までベローズ45が撓むことで隙間92に油が閉込めら
れる。そしてこの油によってベローズボディ46を内面側
から均等に支えることができるようになる。このためベ
ローズボディ46が過度に撓むことを防止でき、ベローズ
45を保護する上で有効である。

なお、減衰力発生手段70は前記実施例のようなピスト
ン部分30に設ける代りに、例えば端部材24の流通口25に
設けてもよく、要するにロッド22が相対移動する際に液
室60内の液が流動する箇所に設けられていればよい。ま
た、減衰力発生手段70はロッド22の伸び側の減衰力を２
段階以上に調整できるようにしたり、あるいは伸び側の
減衰力を無段階に連続的に調整できるようにしてあって
もよい。また、減衰力発生手段70は前記実施例で述べた
ようなポペット弁タイプに限らず、例えば複数のプレー
ト弁を組合わせることによって、ロッドの伸び側の減衰
力を縮み側よりも大きくするように構成されていてもよ
い。

［発明の効果］ 本発明によれば、金型オープン時にロッドの伸び側の
動きを抑制できることにより、皺押えパッドが加工後の
製品から急速に離れることが抑制されて製品が所定位置
に保持されるようになる。従ってポンチが復帰する際に
製品がポンチと一緒に上昇して傷がついてしまうなどの
不具合が解消される。このためプレス速度を早めること
が可能となり、単位時間当たりのプレス処理量を上げる
ことができ生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すダイスプリングの縦断
面図、第２図は第１図に示されたダイスプリングのガス
供給時の様子を示す断面図、第３図は第１図中の一方向
弁が開弁した状態を示す拡大図、第４図は深絞りの工程
説明図、第５図および第６図はそれぞれ従来のダイスプ
リングを示す縦断面図、第７図は製品と型との関係を示
す断面図である。 20……ダイスプリング、21……シリンダ、22……ロッ
ド、35……密封手段、45……金属ベローズ、46……ベロ
ーズボディ、60……液室、60a……第１液室、60b……第
２液室、70……減衰力発生手段、71,72,73……オリフィ
ス、75……一方向弁、80……気室。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空のシリンダと、このシリンダに軸線方
   向に移動自在に挿入されたロッドと、上記シリンダの内
   部に収容されかつシリンダの軸線方向に伸縮自在な金属
   製ベローズボディを有しているベローズと、このベロー
   ズによって仕切られるシリンダ内部の空間のうち一方の
   側にあって液体が満たされる液室と、上記ベローズによ
   って仕切られるシリンダ内部の空間のうち他方の側にあ
   って大気圧以上の圧力のガスが封入されかつガスの圧力
   が上記ロッドをシリンダから押出す方向に作用する気室
   と、上記シリンダに対してロッドが伸び側と縮み側に相
   対移動する際に上記液体が流動する箇所に設けられてい
   る減衰力発生手段とを具備し、 上記ガスの圧力によって伸び側に付勢されることにより
   皺押えパッドを素板に押付けるようにしたプレス加工機
   用のダイスプリングであって、 上記減衰力発生手段は、上記ロッドが伸び側に移動する
   際に閉弁しかつ上記ロッドが縮み側に移動する際に開弁
   する一方向弁を備え、ポンチがダイに挿入される際の上
   記ロッドの縮み側の減衰力よりもポンチが復帰する際の
   上記ロッドの伸び側の減衰力が大きくなるように構成す
   ることにより、ポンチの復帰時に上記皺押えパッドがプ
   レス後の製品を押えるようにしたことを特徴とするダイ
   スプリング。
2. 【請求項２】上記減衰力発生手段は、ロッドが伸び側に
   移動する時の減衰力の大きさを２段階以上あるいは無段
   階的に調整可能としてある請求項１記載のダイスプリン
   グ。