JP6710405B2 - ダイクッション装置の加圧力の均等化装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス機械のダイクッション装置の加圧力の均等化に関する。

プレス機械のダイクッション装置を用いる成形では、一般に、ブランクホルダと上型との間で被成形物である材料を拘束して材料の流入量を調整する。流入量が多すぎると皺、少なすぎると亀裂や薄板化等、何れも品質不良となる。この流入量は、成形解析結果である拘束形状面により決定されるが、成形解析では、ブランクホルダはダイクッション装置からクッションピンを介して均等な加圧力を受けることを前提としている。

ダイクッション装置の機構を説明する。ダイクッション装置は、プレス機械のベッドに組込まれた巨大な空圧シリンダであり、垂直に可動する。ダイクッション装置の上方には、金型を取付けるボルスタプレートが存在し、ボルスタプレートには、クッションピンと呼ぶ金属棒用の貫通穴が設けられている。ダイクッション装置は、その上面はクッションパッドと呼ぶプレートであり、このクッションパッド上に配置したクッションピンを介し、ボルスタプレートの貫通穴を通して下型のブランクホルダを下から支えている。上型が下降してブランクホルダを押下すると、クッションピンを介してダイクッション装置も押下され、ダイクッション装置内の圧縮エアの反力が、ダイクッション装置によるブランクホルダへの加圧力となる。

ダイクッション装置は、狭隘な設置場所で加圧能力を最大限にするため、可動部の軽量化が図られ、またクッションピンの寸法精度のばらつきもあり、成形に影響する剛性差や精度差が大きい。加えて、自動車用プレス部品の場合は、機械中心に対しての非対称部品が多く、この偏荷重も影響し、多くの場合、成形解析の前提であるブランクホルダへの均等加圧が実現されていない。

ダイクッション装置の使用形態を説明する。一般に、プレス機械は汎用設備との位置付けであり、不特定多数の専用要具である金型に対応するために、クッションピンの使用が可能な箇所として、ボルスタプレートに一定間隔で多数のクッションピン用の貫通穴が設けられている。一方、専用要具である金型は、大多数の金型が、プレス機械の汎用性である多数のクッションピンの使用が可能な箇所に対して、その１０〜３０％程度しか使用しない。

クッションピンを介するブランクホルダへの加圧の均等化については、油圧ダンパー（油圧スプリング）を用いた均圧化装置（特許文献１および特許文献２）が発明されている。両発明とも、油圧ダンパーを、クッションパッド上の全てのクッションピンの使用可能箇所に配置し、かつそれら全ての油圧ダンパーの油圧室を油圧配管に接続し、かつ、油圧装置にも接続して均圧化を図っている。後者の発明（特許文献２）は、ダイクッション装置可動部の外部に油圧装置を設けており、狭隘な空間に可動部への高圧油圧配管を必要とする。前者の発明（特許文献１）は、油圧ポンプを含め油圧機器をダイクッション装置可動部内に配置し、狭隘な空間での可動部への高圧油圧配管は不要であるが、代わりに油圧ポンプの駆動用動力の供給を必要とする。

ＷＯ２００４／０６５１１２ 特開２００５−２９７０２１号公報

プレス機械のダイクッション装置を用いた成形において、クッションピンを含めたダイクッション装置の精度差や変形に起因して、成形解析の前提条件であるダイクッション装置によるブランクホルダへの均等加圧が実現できない。従って、ブランクホルダへの加圧力を均等化し、成形解析の前提条件を実現し、成形解析と一致した成形結果を得ることを課題とする。

本発明のダイクッション圧均等化装置は、流体ダンパーとリリーフ弁を対として構成するダイクッション装置の加圧力の均等化装置であって、全ての流体ダンパーをその対とするリリーフ弁を介して流体配管に接続し、流体ダンパーが圧縮された際に発生する当該流体ダンパーの内部圧力の上昇を以て、その対とするリリーフ弁が作動し、圧縮された流体ダンパーに限り、流体配管への管路を開くことを特徴とする。

本発明のダイクッション圧均等化装置は、前項記載のリリーフ弁にパイロット機構を付加したパイロット付リリーフ弁を用いることにより、接続する流体配管への管路を開く圧力を、任意にかつ遠隔から制御することを特徴とする。

本発明のダイクッション圧均等化装置は、前項記載のパイロット付リリーフ弁のパイロット圧の設定において、駆動源のエア圧力に比例した油圧出力が得られる形態のエア駆動油圧ポンプを用い、当該エア駆動油圧ポンプの駆動源にダイクッション装置の空圧室から分岐した圧縮エアを用い、かつ、当該エア駆動油圧ポンプの油圧出力を前項記載のパイロット付リリーフ弁のパイロット入力に用いることにより、前項記載のパイロット付リリーフ弁の作動圧力をダイクッション加圧力に自動的に追従することを可能とし、かつ、省スペースを特徴とするエア駆動油圧ポンプをダイクッション装置可動部に配置することにより、狭隘な空間での可動部への配管も配線も必要としないことを特徴とする。

成形解析の前提条件である、ダイクッション装置のブランクホルダへの加圧力の均等化を実現し、成形結果を成形解析結果と一致させることが可能となる。

リリーフ弁による圧縮された流体ダンパーを自動的に選択する機能を有し、長ストローク化による機器の大型化や補償用油圧装置を必要としない。

圧縮された流体ダンパーを選択するリリーフ弁に、パイロット機能を付加したパイロット付リリーフ弁を用いることにより、リリーフ弁の作動時機を任意に、かつ遠隔から制御し、汎用性が拡大する。

リリーフ弁の作動設定として、ダイクッション装置の空圧室内の圧縮エアを駆動源としたエア駆動油圧ポンプの出力油圧を用いることにより、リリーフ弁の作動時機をダイクッション装置の加圧出力に自動的に追従させることが可能となる。また、エア駆動油圧ポンプ装置は、一次入力源である圧縮エア以外の動力源を必要とせず、かつ小型、省スペースであるため、狭隘な空間での可動部への配線、配管を必要としない。

ダイクッション圧均等化装置単品の機構説明図である。 ダイクッション圧均等化装置の組付時の機構説明図である。

図１に、ダイクッション圧均等化装置の単品の機構説明図を示す。ダイクッション圧均等化装置（１０）は、基本構成として、流体ダンパー（１１）（もしくは流体スプリング、以下、ダンパーと呼ぶ）とリリーフ弁（１２）とを対として構成する。図１はパイロット付リリーフ弁で記述しているが、同パイロット機能（１２ａ）は汎用性を広げるためのものであり、先ず、リリーフ弁（１２）で基本機能を説明し、パイロット機能（１２ａ）については後述する。ダンパー（１１）は、ダイクッション装置とクッションピンの間に位置し、ブランクホルダと共にクッションピンが押下されるとダンパー（１１）が圧縮され、この時、他のダンパー（１１）と相互に接続することにより内部圧を均等化する主要構成物である。リリーフ弁（１２）は、その対となるダンパー（１１）が圧縮された際に発生するダンパー内部圧の上昇を以て作動し、対となる圧縮されたダンパー（１１）に限り、相互接続する流体配管への管路を開く。逆に圧縮されないダンパー（１１）に対しては、対となるリリーフ弁（１２）が作動せず管路は開かない。従って、リリーフ弁（１２）は、使用するダンパーを選択する機能を有す。

図２に、ダイクッション圧均等化装置（１０）の組付け時の機構説明図を示す。ダイクッション圧均等化装置（１０）は、ダイクッション装置の上面のクッションパッド上の、全てのクッションピン使用可能箇所に配置し、かつ流体配管（２０）で接続する。上型（２６）が下降し、ブランクホルダ（２５）と共にクッションピン（２４）を押下すると、クッションピン（２４）を介してダイクッション機能を使用する箇所のダンパー（１１）が圧縮されてダンパーの内部圧が上昇する。リリーフ弁（１２）は、あらかじめ若干の圧力上昇で作動するよう設定し、圧縮されたダンパー（１１）の対であるリリーフ弁（１２）のみが作動し、ダイクッション機能を使用しない箇所のダンパー（１１）は内部圧が上昇せずリリーフ弁（１２）は作動しない。以上により、ダイクッション装置を使用する箇所の圧縮されたダンパー（１１）のみが、対となるリリーフ弁（１２）を介して、流体配管（２０）への管路が開かれ、管路が開かれた箇所のダンパー（１１）の内部圧すなわち反力が均等化される。

前述のダイクッション装置の使用形態で説明したとおり、大多数の金型はダンパーの使用率が極めて低く、使用するダンパーは、使用しない大多数のダンパーの影響を受け、ダンパー内部の油の圧縮率すなわち油圧の上昇に、長いストロークと時間を必要とする。ダイクッション装置の使用形態からすると、上型によるブランクホルダの押下直後からダイクッション圧均等化装置が効果を発揮することが理想であり、長ストローク化は、機能面で不十分である。また、長ストローク化は、ダンパー機器が大型化し、かつ流動油量が増大するため、場合によっては油用の冷却装置を必要とする。長ストローク化を避ける方法として、外部の油圧装置を用いて油圧を補償する方法があり、前述の両発明（特許文献１および特許文献２）でも用いられている。しかし、流体（油圧）ダンパー毎に使用するか否かの選択機能を付加すれば、使用しない流体ダンパーの影響を排除でき、前述の両発明（特許文献１および特許文献２）で用いる補償用油圧装置も長ストローク化も必要としない。本発明は、リリーフ弁を用いた簡易な機構で流体ダンパーを選択し、長ストローク化や補償用油圧装置を設けることなく、ダイクッション圧の均等化を実現する。

選択用リリーフ弁（１２）にパイロット機能（１２ａ）を付加したパイロット付リリーフ弁を用いることにより、リリーフ弁（１２）が作動し、流体配管（２０）へ管路を開く時機を任意に、かつ遠隔より制御する。一般に、ダイクッションの加圧力は、被成形物の応力特性（引張り強さ）と面積と板厚にそれぞれ比例し、使用クッションピン数は面積に比例する。しかし近年、車体の剛性向上のための被成形物の高張力化や軽量化のための材質の拡大に伴い、小面積でありながら高加圧力が必要となる場合、もしくはその逆の場合に対応する必要がある。この様に汎用性を拡大するに当り、本発明のパイロット機能（１２ａ）を用いて、リリーフ弁（１２）の作動時機を任意にかつ遠隔より制御する。

前項記載のパイロット付リリーフ弁（１２）のパイロット圧の設定において、駆動源のエア圧力に比例した油圧出力が得られる形態のエア駆動油圧ポンプ装置（２１）を用いる。当該エア駆動油圧ポンプ（２１）は、市販のパスカルポンプ（商品名、駆動源に圧縮エアを用い、空圧ピストンと油圧ピストンの面積比を増圧比として、駆動源のエア圧力に比例した油圧出力が得られる小型のポンプ）と同様の機能と形態を有する、一次入力である圧縮エアを駆動源とし、二次出力に一次入力圧に比例した油圧出力が得られる形態の小型のポンプを指す。エア駆動油圧ポンプ装置（２１）の駆動源にダイクッション装置の空圧室（２７）から分岐した圧縮エア（２３）を接続し、かつ、エア駆動油圧ポンプ装置（２１）の出力（２２）を、パイロット（１２ａ）作動圧として用いる。これにより、前項記載のパイロット付リリーフ弁（１２）の作動時機をダイクッション装置の加圧出力に自動的に追従させる。また、エア駆動油圧ポンプ装置（２１）は圧縮エア以外の動力源を必要とせず、かつ小型のため、ダイクッション装置の可動部に取付け可能であり、狭隘な空間での可動部への配管も配線も不要である。

ダイクッション圧均等化装置は、プレス機械の空圧式ダイクッション装置に適用できる。

１０ ダイクッション圧均等化装置
１１ 流体ダンパー
１２ リリーフ弁
１２ａ リリーフ弁用パイロット機構（機能）
２０ ダイクッション圧均等化装置間接続用流体配管
２１ エア駆動油圧ポンプ
２２ パイロット配管（エア駆動油圧ポンプ出力）
２３ 空圧室分岐配管（エア駆動油圧ポンプ一次入力）
２４ クッションピン
２５ ブランクホルダ（金型）
２６ 上型（金型）
２７ ダイクッション空圧室
２８ ボルスタプレート
２８ａ クッションピン用貫通穴

Claims (3)

1. 一個の流体ダンパーと一個のリリーフ弁を一対として構成し、これらを用い、全ての流体ダンパーをその対のリリーフ弁を介して流体配管に接続し、使用する流体ダンパーが圧縮された際に発生する当該ダンパーの内部圧力の上昇を以て流体ダンパーが使用されていることを特定すなわち選択し、かつ対となるリリーフ弁が作動して流体管路が開き、使用する流体ダンパー同士が相互に流体配管を介して接続され、また、使用しない流体ダンパーは、圧縮されないため当該ダンパーの内部の圧力が上昇せず、当該ダンパーの対となるリリーフ弁が開かずに流体管路と使用する流体ダンパーから遮断され、使用する圧縮された流体ダンパーに限り選択され、流体配管への管路を開くことを特徴とするダイクッション圧均等化装置。
2. 前記リリーフ弁にパイロット機構を付加したパイロット付リリーフ弁を用いることにより、接続する流体配管へ管路を開く圧力を、任意にかつ遠隔から制御することを特徴とする請求項１記載のダイクッション圧均等化装置。
3. 前記パイロット付リリーフ弁のパイロット圧設定において、駆動源のエア圧力に比例した油圧出力が得られる形態のエア駆動油圧ポンプを用い、当該エア駆動油圧ポンプの駆動源にダイクッション装置の空圧室から分岐した圧縮エアを用い、かつ、当該エア駆動油圧ポンプの油圧出力を前記パイロット付リリーフ弁のパイロット入力に用いることにより、前記パイロット付リリーフ弁の作動圧力をダイクッション加圧力に自動的に追従することを特徴とする請求項２記載のダイクッション圧均等化装置。

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