JP5422353B2 - パンチプレス - Google Patents

Description

本発明は、上金型としてのパンチ金型と下金型としてのダイ金型によって、板状のワークに穴明けなどの適宜のプレス加工を行うパンチプレスに係り、さらに詳細には、プレス加工時に、前記ワークをダイ金型へ押圧する板押えの押圧力を、圧痕を生じないように容易に調節することができるパンチプレスに関する。

一般に、タレットパンチプレスなどのパンチプレスにおいては、上金型に板押え（ストリッパープレート）を備えた構成が普通である。上記板押えがワークを押圧する押圧力は、上金型がラムによって打圧され、上金型に備えたストリッパースプリングが圧縮されることによって発生するものである。したがって、前記板押えがワークを押圧する押圧力は、各上金型によってそれぞれ予め設定された押圧力となるものであり、ワーク上面に圧痕を生じることは少ないものである。

ところが、パンチプレスには、パンチ金型におけるパンチと、パンチ金型に備えられた板押えとをそれぞれ別個にアクチュエータによって上下動する構成のパンチプレスがある（特許文献１、２参照）。

特開平７−２４６４３２号公報 特開２００２−１４３９４５号公報

前記特許文献１に記載の構成は、油圧シリンダによってストリッパ（板押え）を上下動する構成であって、上記油圧シリンダへ供給する圧油は、高圧減圧弁、低圧減圧弁によって選択する構成である。したがって、前記油圧シリンダへ高圧の圧油を供給したときに、ワークの上面に板押えによる圧痕が生じた場合、低圧の油圧を供給するように変更すると、板押えによるワークの押圧力が不充分になることがある。すなわち、特許文献１に記載の構成においては、油圧シリンダへ供給する圧油を調節して、板押えによる圧痕を生じることのない適正の押圧力でもってワークを押圧することが難しいという問題がある。

前記特許文献２に記載の構成は、板押え上下用シリンダによって上下動される板押え支持ブロックの下部に、当該板押え支持ブロックに対して板押えを上下動自在に備えた構成である。したがって、板押えによるワークの押圧力を調節するには、前記板押え上下用シリンダへ供給する作動流体の圧力を制御することになる。よって、例えば電磁比例弁などを採用して、シリンダへ供給する作動流体の圧力を制御することも可能である。しかし、この場合には、パンチによるワークの打抜き加工の繰り返し速度に対する板押えによる板押え速度の追従性に問題があり、ヒットレートを向上する上において問題がある。

そこで、板押えによってワークを押圧するとき、例えば、前記特許文献２に記載の板押えを、板押えブロックに対して上下動自在な構成とし、この上下動自在な板押えと板押えブロックとの間にスプリングなどの弾性部材を介装した構成とする。そして、板押え上下用シリンダによって前記板押えブロックを下降し、前記弾性部材の圧縮時の反力を板押えの押圧力として利用することも可能である。この場合、弾性部材の応答性（追従性）が良好であり、ヒットレートの向上を図ることができると共に、前記弾性部材の圧縮量（撓み量）を調節することにより、板押えの押圧力を調節できることとなる。

しかし、パンチ金型におけるパンチに対する板押えの相対的な上下動範囲は僅か（例えば２mm）であり、この僅かな範囲で前記弾性部材が圧縮されることにより、例えば１００kgf〜２１００kgfの範囲の板押え力を発生させる必要がある。したがって、前記弾性部材はばね定数が大きなものとなる。

ところで、板押えがワークを押圧する押圧力（板押え力）は、ワークの板厚、切断輪郭長さ、剪断応力によって定まる抜きトン数によって適正値に設定されるものである。そして、板押えによる圧痕は、板押えによる面圧が大きいことに起因するものである。したがって、例えば、パンチ金型におけるパンチの径が変化すると共に板押えの径が変化すると、抜きトン数が変化すると共に板押えがワークを押圧する押圧面の面積が変化することになる。

よって、パンチの抜きトン数及び板押えの押圧面積が変化するごとに、ワークに圧痕を生じることがない適正押圧力に調節する必要がある。この場合、ワークの材質、板厚ごとに対応して適正押圧力を予めデータ化しておくことも可能であるが、全てのワークに対して予めデータを作成することは困難である。

したがって、加工対象のワークに対して試し加工を行って、板押えの押圧力を適正の押圧力に設定することになる。この場合、パンチ金型において予め設定してある押圧力の初期設定に対して、例えば１０％の増減を行うように適数回繰り返し補正して、ワークに対応した適正の押圧力を設定するものである。

この場合、前述したごとく、板押えブロックと板押えとの間にスプリングなどの弾性部材を介装した構成において、例えば押圧力が小さな、例えば２００kgfの１０％とすると、２０kgfとなり、前記弾性部材の撓み量を例えば０．０３mm補正することになる。また押圧力が大きな、例えば１５００kgfの１０％となると、１５０kgfとなり、撓み量を例えば０．１３mm補正することになる。したがって、板押えの押圧力を、例えば１０％増減しようとする場合、板押えの押圧力が小さな範囲と大きな範囲においての、弾性部材の撓み量の補正量が大きく異なることとなり、弾性部材の撓み量の補正が仲々困難である。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、上下動用アクチュエータによって上下動されるラムの下端部にパンチ金型を着脱交換可能に備え、当該パンチ金型と対向したダイ金型と当該パンチ金型とによってプレス加工される板状のワークを前記ダイ金型に押圧するための板押えを上下動自在に備えたパンチプレスであって、前記ラムを囲繞して上下動自在に備えた環状の昇降部材の下側に、前記パンチ金型におけるパンチを囲繞した前記板押えを支持するための板押えホルダを上下動自在に備えると共に、前記昇降部材を上下動するためのアクチュエータを備え、前記昇降部材と前記板押えホルダとの間に、前記板押えがワークの押えを開始すると前記板押えに押圧力を付与するための第１の弾性部材と、前記昇降部材と前記板押えホルダとの間の間隙が所定値以下になると前記板押えに押圧力を付与するための第２の弾性部材とを備えていることを特徴とするものである。

また、前記パンチプレスにおいて、前記第１の弾性部材の両端部が前記昇降部材及び前記板押えホルダに当接する当接面間の間隔寸法よりも、前記第２の弾性部材の両端部が前記昇降部材及び前記板押えホルダに当接する当接面間の間隔寸法を大きく設けてあることを特徴とするものである。

また、前記パンチプレスにおいて、前記第１の弾性部材の長さよりも前記第２の弾性部材を短く形成してあることを特徴とするものである。

また、前記パンチプレスにおいて、第１の弾性部材と第２の弾性部材はそれぞれ発条であって、それぞれのばね定数が同一又は異なることを特徴とするものである。

本発明によれば、第１の弾性部材のみを圧縮したときの反力を利用して板押えに押圧力を付与する小さな押圧力の場合と、第１、第２の弾性部材を共に圧縮したときの反力を利用して板押えに大きな押圧力を付与する場合において、押圧力を１０％の増減を行おうとする場合、小さな押圧力のときにおける弾性部材の撓み量の補正と、大きな押圧力のときにおける弾性部材の撓み量の補正とを近似することができ、押圧力が小さな範囲及び押圧力が大きな範囲においての押圧力の増減の補正（弾性部材の撓み量の補正）が容易になるものである。

本発明の実施形態に係るパンチプレスの主要部分を示す断面説明図である。 本発明の実施形態に係る板押えホルダに押圧力を付与する構成の説明図である。 昇降部材の底面説明図である。 昇降部材の底面に形成した弾性部材係合孔の説明図である。 板押えに押圧力を付与するための弾性部材のたわみ量と推力との関係を示した説明図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態に係るパンチプレスについて説明するに、実施形態に係るパンチプレスの全体的構成は、前記特許文献２に記載のパンチプレスと同一であり、かつ使用されるパンチ金型の構成も同一である。さらに、実施形態に係るパンチプレスにおいて、ラムを上下動するための構成及びパンチ金型における板押えを上下動するための構成などは、前記特許文献２に記載のパンチプレスの構成とほぼ同様の構成であるから、本発明の実施形態における主要な部分の構成について説明する。

図１を参照するに、本発明の実施形態に係るパンチプレス（全体的構成は図示省略）における上部フレーム１には、油圧シリンダなどのごとき適宜の上下動用アクチュエータ（図示省略）によって上下動される大径のピストンロッドのごときラム３が上下動自在に備えられている。このラム３の下端部には、上金型としてのパンチ金型５が着脱交換可能に備えられている。このパンチ金型５は、前記特許文献２に記載のパンチ金型と同一の構成であって、パンチ７の上部にプルスタッド９を一体的に備えている。また、上記パンチ金型５には、下金型としてのダイ金型（図示省略）と協働して板状のワーク（図示省略）に打抜き加工などのプレス加工を行うときに、前記ワークをダイ金型におけるダイに押圧するための板押え１１が上下動自在に備えられている。

そして、前記ラム３内には、前記パンチ金型５を着脱交換自在なコレットチャック１３が備えられている。このコレットチャック１３は、前記ラム３の下端部に備えた外筒１５内に、前記パンチ金型５における前記プルスタッド９を把持自在なコレット１７を開閉自在に備えた構成である。このコレット１７は、前記ラム３内に上下動自在に備えられ、流体圧シリンダなどのごときアクチュエータ（図示省略）によって上下動されるピストンロッドなどのごとき上下動ロッド１９の下端部に備えられている。

なお、前記パンチ金型５及びコレットチャック１３の構成は、前記特許文献２によって既に公知であるから、より詳細な説明は省略する。

前記上部フレーム１の下部には、前記ラム３を囲繞した環状の昇降部材２１が上下動自在に備えられている。この昇降部材２１は、上部フレーム１の一部に装着した、例えば流体圧シリンダなどのごとき適宜の上下動用のアクチュエータ２３（図２参照）によって上下動されるものである。そして、この昇降部材２１の下側には、前記パンチ金型５における前記板押え１１を保持するための板押え保持部２５を備えた環状の板押えホルダ２７が上下動自在に支持されている。

より詳細には、前記板押えホルダ２７は、前記昇降部材２１を上下動自在に貫通した吊りボルトなどのごとき複数の吊り具２９を介して上下動自在に支持されており、この板押えホルダ２７の上面２７Ｕと前記昇降部材２１の下面２１Ｂとの間には、例えば２ｍｍ位の僅かな間隙３１が形成してある。したがって、前記板押えホルダ２７は、前記間隙３１の範囲において、前記昇降部材２１に対して上下動するものである。

前記パンチ金型５におけるパンチ７によって板状のワークに打抜き加工などのプレス加工を行うときに、前記板押え１１によってワークをダイに押圧固定するために、前記板押え１１に押圧力を付与するためのコイルスプリングなどのごとき複数の弾性部材３３が前記昇降部材２１と前記板押えホルダ２７との間に備えられている。より詳細には、前記昇降部材２１の下面には、コイルスプリングなどのごとき前記弾性部材３３の上端部側が係合した弾性部材係合孔３５が、図３に示すように、同一円上に適宜間隔に形成してある。

複数の前記弾性部材係合孔３５は、前記昇降部材２１の下面からの深さＨ１（図４（Ａ）参照）が浅い第１の弾性部材係合孔３５Ａと、深さＨ２（図４（Ｂ）参照）が深い第２の弾性部材係合孔３５Ｂとに分けてあり、深さが等しい弾性部材係合孔はそれぞれ対称位置に設けられている。なお、弾性部材係合孔３５Ａ，３５Ｂを、昇降部材２１の下面２１Ｂに形成するか、板押えホルダ２７の上面に形成するかは相対的なものであり、昇降部材２１又は板押えホルダ２７の適宜一方又は両方に弾性部材係合孔３５を設けてもよいものである。

前記第１、第２の弾性部材係合孔３５Ａ，３５Ｂに上端部側が係合した前記各弾性部材３３の上下方向の寸法は等しいものである。したがって、常態においては、前記第１の弾性部材係合孔３５Ａに係合した弾性部材（第１の弾性部材）３３の下端部は板押えホルダ２７の上面に当接し、かつ上端部は前記第１の弾性部材係合孔３５Ａにおける奥壁面（当接面）３７Ａに当接した状態にある。そして、第２の弾性部材係合孔３５Ｂに係合した弾性部材（第２の弾性部材）３３の下端部は、板押えホルダ２７の上面に当接した状態にあるが、上端部は第２弾性部材係合孔３５Ｂにおける奥壁面（当接面）３７Ｂから僅かに離れた状態にある。

換言すれば、第１弾性部材係合孔３５Ａに係合した第１の弾性部材３３の上端部が昇降部材２１の当接面３７Ａと下端部が当接する板押えホルダ２７の上面（当接面）との間隔寸法は、第２の弾性部材係合孔３５Ｂの当接面３７Ａと板押えホルダ２７の上面（当接面）との間隔寸法より小さな寸法である。したがって、前記アクチュエータ２３を作動して昇降部材２１を下降し、板押えホルダ２７に保持された板押え１１によってワークに対する押圧を開始すると、前記第１の弾性部材係合孔３５Ａに係合した第１の弾性部材３３が圧縮され、この第１の弾性部材３３の反力によって板押え１１に押圧力が付与されることになる。

そして、前記アクチュエータ２３による昇降部材２１の下降がさらに進行し、板押えホルダ２７が相対的に上昇されて第１の弾性部材３３が次第に圧縮されて、前記昇降部材２１と板押えホルダ２７との間隙３１が予め設定された所定値になると、第２の弾性部材係合孔３５Ｂに係合した第２の弾性部材３３の上端部が第２の弾性部材係合孔３５Ｂの当接面３７Ｂに当接する。したがって、前記間隙３１が所定値以下になると、第１、第２の弾性部材係合孔３５Ａ，３５Ｂが同時に（共に）圧縮されることになる。

したがって、第１の弾性部材３３のみを圧縮して板押え１１に押圧力を付与する際の反力Ｆ（推力）は、たわみ量ｘとの関係において、図５に示される一次関数Ａで表わされる。そして、前記間隙３１が所定値以下になると一次関数Ｂで表わされる。すなわち、板押え１１による押圧力が小さな範囲においては傾斜角の小さな一次関数Ａで表わされ、押圧力が大きな範囲においては傾斜角の大きな一次関数Ｂで表わされる。

よって、押圧力が小さな範囲において押圧力を例えば１０％増減する場合（一次関数Ａにおいて、例えば２００kgfの１０％として２０kgf変化される場合）に対する、図５においての水平方向（実際は上下方向）の変化量（第１の弾性部材の撓み量）と、押圧力が大きな範囲において押圧力を例えば１０％増減する場合（一次関数Ｂにおいて、例えば１５００kgfの１０％として１５０kgf変化させる場合）に対する変化量（第１、第２の弾性部材の撓み量）とを、大きく相違させることなく、例えば一次関数Ａにおいて１５０kgf変化させる場合の、図５においての水平方向の変化量に比較して、図５においての水平方向の変化量をより小さくして、近似させることができる。

したがって、板押え１１の押圧力が小さな範囲（一次関数Ａで表わされる範囲）での押圧力の数％の調節や、押圧力の大きな範囲（一次関数Ｂで表わされる範囲）での押圧力の数％の調節を容易に行い得ることになる。

前記板押え１１の押圧力が前記一次関数Ａで表わされる範囲にあるか、又は一次関数Ｂで表わされる範囲にあるかを検知し、かつ第１、第２の弾性部材の撓み量を制御するために、前記昇降部材２１と前記板押えホルダ２７との間の前記間隙３１の寸法を検出するための間隙検出手段３９が備えられている。上記間隙検出手段３９としては、昇降部材２１に対して板押えホルダ２７が吊り下げられた状態の初期状態の間隙３１の寸法に対して、板押えホルダ２７が相対的に上昇して間隙３１の寸法が次第に小さくなったことを、検知（検出）することができる構成であればよく、例えばポテンショメータや距離センサなど適宜のセンサを採用することができるものである。

したがって、上記間隙検出手段３９によって間隙３１の寸法を検出することにより、前記板押え１１による押圧力が前記一次関数Ａによって表わされる範囲にあるか、一次関数Ｂによって表わされる範囲にあるかを知ることができる。そして、一次関数Ａを基にして、又は一次関数Ｂを基にしての補正であるかを知り、第１、第２の弾性部材３３の撓み量を制御して、板押え１１による押圧力の補正を容易に行い得るものである。すなわち、前記間隙検出手段３９によって前記間隙３１の寸法を検知することにより、前記第１、第２の弾性部材３３の撓み量を検知できるものである。よって、間隙検出手段３９による検出値に基づいて前記アクチュエータ２３の作動を制御して、前記間隙３１の寸法を制御することにより、前記板押え１１による押圧力を適正値に制御することができるものである。

以上のごとき説明より理解されるように、ばね定数が大きな弾性部材を圧縮することによって板押え１１に押圧力を付与する構成において、上記弾性部材の圧縮量（撓み量）を調節することによって押圧力が大きく変化する場合であっても、弾性部材の撓み量が僅かな範囲において押圧力を大きく調節できる。

したがって、弾性部材を大きく撓ませる必要がなく、構成のコンパクト化を図ることができる。また、板押えの押圧力が小さな範囲及び大きな範囲において、押圧力を数％調節するような場合、両範囲においての弾性部材の撓み量の補正を近似させることができ、押圧力の調節（補正）を容易に行い得るものである。

なお、本発明は、前述したごとき実施形態に限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能である。例えば弾性部材係合孔３５の深さを、Ｈ１，Ｈ２に限ることなく、より多くの深さとすることにより、前記間隙３１が次第に小さくなると、圧縮される弾性部材３３の数が次第に増加する構成とすることも可能である。また、昇降部材２１の当接面と板押えホルダ２７の当接面との間隔寸法を等しくし、各弾性部材３３の長さ寸法を異にして、前記間隙３１の寸法が次第に小さくなると、長い弾性部材３３から順次圧縮される構成とすることも可能である。さらには、各弾性部材３３のばね定数を同一又はそれぞれ異なる構成とすることも可能である。

上記のごとき構成とすることにより、板押え１１による押圧力が小さな範囲及び押圧力が大きな範囲を、複数の一次関数を組合せて表わすことができる。したがって、板押え１１の押圧力を、例えば数％を補正する場合、押圧力が小さな範囲から大きな範囲においての補正がより容易になるものである。

３ ラム
５ パンチ金型
７ パンチ
１１ 板押え
１３ コレットチャック
２１ 昇降部材
２３ アクチュエータ
２５ 板押え保持部
２７ 板押えホルダ
３１ 間隙
３３ 弾性部材
３５ 弾性部材係合孔
３７Ａ，３７Ｂ 当接面
３９ 間隙検出手段

Claims (4)

1. 上下動用アクチュエータによって上下動されるラムの下端部にパンチ金型を着脱交換可能に備え、当該パンチ金型と対向したダイ金型と当該パンチ金型とによってプレス加工される板状のワークを前記ダイ金型に押圧するための板押えを上下動自在に備えたパンチプレスであって、前記ラムを囲繞して上下動自在に備えた環状の昇降部材の下側に、前記パンチ金型におけるパンチを囲繞した前記板押えを支持するための板押えホルダを上下動自在に備えると共に、前記昇降部材を上下動するためのアクチュエータを備え、前記昇降部材と前記板押えホルダとの間に、前記板押えがワークの押えを開始すると前記板押えに押圧力を付与するための第１の弾性部材と、前記昇降部材と前記板押えホルダとの間の間隙が所定値以下になると前記板押えに押圧力を付与するための第２の弾性部材とを備えていることを特徴とするパンチプレス。
2. 請求項１に記載のパンチプレスにおいて、前記第１の弾性部材の両端部が前記昇降部材及び前記板押えホルダに当接する当接面間の間隔寸法よりも、前記第２の弾性部材の両端部が前記昇降部材及び前記板押えホルダに当接する当接面間の間隔寸法を大きく設けてあることを特徴とするパンチプレス。
3. 請求項１に記載のパンチプレスにおいて、前記第１の弾性部材の長さよりも前記第２の弾性部材を短く形成してあることを特徴とするパンチプレス。
4. 請求項１、２又は３に記載のパンチプレスにおいて、第１の弾性部材と第２の弾性部材はそれぞれ発条であって、それぞれのばね定数が同一又は異なることを特徴とするパンチプレス。

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