JP6739620B2 - クッションピン - Google Patents

Description

本発明は、ワークにプレス成形を施すプレス成形装置に用いられるクッションピンに関する。

従来、プレス成形装置において、成形品に加工時のしわ等の発生を防止するため、上型とともにワークの非加工部分を挟み込むブランクホルダをその下方に配置した多数のクッションピンで支持し、（棒状の）クッションピンからブランクホルダに対して上型側へ押し付けるような支持力を加える構造のものが知られている。この種のプレス成形における圧力制御手法に関する技術を開示するものとして、例えば、特許文献１や特許文献２がある。

特許文献１には、プレス成形装置のダイクッションであり、筒状のケースの一方の開口部から弾性部材により突出するプランジャ部からなり、弾性部材は複数の同一種の（皿）バネを重合したものについて記載されている。特許文献２には、プレスの圧力制御を低圧から高圧まで広い範囲で行うもので、バネ定数の異なる複数のバネを、中間体（スリーブ）を介して直列に接続されたものについて記載されている。

実登２５１３７６８号公報 特開平２−９２４９９号公報

上述のようなクッションピンを用いたプレス成形装置では、設備・金型等の摩耗及び製作誤差、設備・金型の撓みが発生し、この摩耗・撓みが大きくなって全てのクッションピンがブランクホルダに当接していない状態になることがある。この状態を放置したまま加工を続けると適切な加工が行われないおそれがあり、さらにはクッションピンが破損するおそれがある。設備・金型等の摩耗及び製作誤差、設備・金型の撓みに影響されないように、荷重を均一化することが好ましい。

特許文献１や特許文献２では、少なくとも成形に入る前に複数（数十本）のクッションピンがブランクホルダに当接するように、クッションピン内部にバネ等の弾性部材を配置してクッションピンがブランクホルダに当接しない状態の発生を防止する方法を採っている。しかしながら、特許文献１の技術では、ストローク幅が広い場合、バネの耐久性が悪くなってしまう。また、特許文献２の技術では、異なる複数のバネを用いることにより広範囲のストローク幅を確保することができるが、各バネの製造バラツキによる荷重特性を含めた荷重の適切な管理が難しく、強いバネの初期設定ができなかった。

本発明は、プレス成形装置に用いられるクッションピンにおいて、複数のバネによりストローク幅を大きく確保するとともに、バネの製造誤差に起因する荷重特性を適切に管理できる構成を提供することを目的とする。

本発明は、プレス成形装置（例えば、後述のプレス成形装置１）のブランクホルダ（例えば、後述のブランクホルダ１２）を支持するクッションピン（例えば、後述のクッションピン２０）であって、筒状の本体部（例えば、後述の本体部２１）と、前記本体部の一側の端部に配置される底部材（例えば、後述の底キャップ２２）と、前記本体部の他側の端部に配置される蓋部材（例えば、後述のキャップネジ３０）と、前記蓋部材により前記本体部に保持されるピストン部材（例えば、後述のピストン部材２６）と、前記ピストン部材を介して受ける荷重を段階的に受け止めるように前記本体部の内部に直列配置される複数のバネ（例えば、後述の第１バネ５１，第２バネ５２、第１バネ２５１、第２バネ２５２、第３バネ２５３）と、を備え、前記複数のバネは、それぞれのバネの少なくとも一部が荷重を受けるタイミングが重なるように前記本体部に保持されるクッションピンに関する。
これにより、各バネの製造バラツキによる荷重特性がクッションピンの構造に加味されることになるので、各バネの荷重の引き継ぎを継ぎ目なくスムーズにすることができる。これによって長いストロークが必要な場合であっても、複数のバネで必要荷重を適切に分配できるので、単独のバネを用いる場合に比べて耐久性に優れたクッションピンを提供できる。

クッションピンは、前記本体部の内側に配置され、前記複数のバネのうち前記底部材側に位置する底部側バネ（例えば、後述の第２バネ５２、第３バネ２５３）を押圧可能な第１円筒部材（例えば、後述の第１スリーブ４１、第１スリーブ２４１、第２スリーブ２４２）と、前記第１円筒部材の内側に配置され、前記複数のバネのうち前記蓋部材側に位置するとともに前記底部側バネと直列状に配置される蓋部側バネ（例えば、後述の第１バネ５１、第１バネ２５１、第２バネ２５２）が内側に収容される第２円筒部材（例えば、後述の第２スリーブ４２、第３スリーブ２４３、第４スリーブ２４４）と、を更に備え、前記第２円筒部材の軸方向の長さが前記蓋部側バネより短く設定されており、前記蓋部材は、前記本体部に組付けられた状態で前記第１円筒部材に当接して前記底部側バネの縮み最小値を規制するとともに前記ピストン部材を介して前記蓋部側バネの縮み最小値を規制することが好ましい。
これにより、第２円筒部材の軸方向の長さにより蓋部側バネの縮み最大値を正確に調整することができるとともに、蓋部側バネ及び底部側バネの縮み最小値についても蓋部材及びピストン部材によって設定することができるので、複数のバネ間で荷重を引き継ぐタイミングを正確にコントロールすることができる。これによってプレス成形装置の仕様に応じた設計変更も容易となる。例えば、一定荷重ではストローク幅の長い弱いバネから収縮させることにより、スムーズに押圧力が上昇し、一定荷重を超えたときに強いバネの付勢力を作用させる構成も容易に実現できる。また、第２円筒部材の内側に弱いバネ（例えば小径のバネ）を配置することにより、クッションピン全体の径を小さくすることができ、レイアウトの自由度を向上させることもできる。

前記複数のバネは、同一種類のバネではなく荷重特性が異なるバネによって構成されることが好ましい。
これにより、装置構成やレイアウトに応じて荷重を受け持つ範囲をより精密に設計することができ、装置構成に応じて耐久性をより一層向上させることができる。

本発明のプレス成形装置に用いられるクッションピンによれば、複数のバネによりストローク幅を大きく確保するとともに、バネの製造誤差に起因する荷重特性を適切に管理できる。

本発明の一実施形態に係るクッションピンが適用されるプレス成形装置を模式的に示す図である。 本実施形態のクッションピンの内部構造を示す図である。 本実施形態の荷重を受けて第１バネとともに第２バネが弾性変形している状態のクッションピンの内部構造を示す図である。 クッションピンのストロークと発生荷重の関係の一例を示すグラフである。 クッションピンのストロークと発生荷重の関係において第１バネ及び第２バネのバラツキにより段差が生じたときの一例を示すグラフである。 バラツキを考慮した第１バネ及び第２バネそれぞれのストロークと発生荷重の関係を示すグラフである。 バラツキを考慮した第１バネ及び第２バネが内蔵される本実施形態のクッションピンのストロークと発生荷重の関係を示すグラフである。 キャップネジ取付前のクッションピンの内部構造を示す図である。 キャップネジ螺合開始時のクッションピンの内部構造を示す図である。 キャップネジ螺合途中のクッションピンの内部構造を示す図である。 キャップネジ取付後のクッションピンの内部構造を示す図である。 変形例のクッションピンの内部構造を示す図である。 変形例の荷重を受けて第１バネ及び第２バネとともに第３バネが弾性変形している状態のクッションピンの内部構造を示す図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るクッションピン２０が適用されるプレス成形装置１を模式的に示す図である。まず、プレス成形装置１の全体構成について説明する。

図１に示すプレス成形装置１は、ラム１１に固定される上型２と、ボルスタ１３に固定される下型３と、下型３の下方に配置されるダイクッション装置１４と、下型３の外周を囲うように構成されるブランクホルダ１２と、プレート１５を介してダイクッション装置１４に複数（数十本）配置され、下からのダイクッション荷重をブランクホルダ１２に伝達する複数のクッションピン２０と、を備える。

ダイクッション装置１４は、油圧シリンダによって構成されており、複数のクッションピン２０を介してワークＷを挟持する挟持位置までブランクホルダ１２を移動可能に構成される。また、上型２が固定されるラム１１は、リンク装置及びギブ（何れも図示省略）により下型３に対して上下方向に移動可能に構成されている。上型２とブランクホルダ１２によってワークＷの非加工部分を挟み込むように圧接保持した状態で、上型２の成形部分と下型３の成形部分によってワークＷの加工部分にプレス成形が施される。

次に、クッションピン２０の詳細な構成について説明する。図２Ａは、本実施形態のクッションピン２０の内部構造を示す図である。図２Ｂは、本実施形態の荷重を受けて第２バネ５２とともに第１バネ５１が弾性変形している状態のクッションピン２０の内部構造を示す図である。なお、以下の説明において単に軸方向といった場合はクッションピン２０の長手方向を意味し、本実施形態では上下方向と平行な方向である。

図２Ａに示すように、クッションピン２０は、本体部２１と、第１バネ５１と、第２バネ５２と、底キャップ２２と、環状部材２３と、第１スリーブ４１と、第２スリーブ４２と、ロッド２５と、ピストン部材２６と、キャップネジ３０と、を備える。

本体部２１は、その内側が中空に形成される筒状に構成される。本体部２１の上部の内側面にはキャップネジ３０を螺合するためのネジ溝（図示省略）が形成されている。また、本体部２１の下部の内側面にもネジ溝（図示省略）が形成されており、底キャップ２２が螺合可能になっている。

底キャップ２２は、本体部２１の下側の端部に配置され、本体部２１の底となる部材である。底キャップ２２は、ダイクッション装置１４の上方に位置するプレート１５上面に配置され、プレート１５上面と底キャップ２２の下面が当接している状態でクッションピン２０が機能する。底キャップ２２の上面にはロッド２５の下端を収容する収容孔４５が形成される。底キャップ２２の上方には第２バネ５２が配置される。

第２バネ５２は、本体部２１の内側で一側の端部が底キャップ２２に当接するように配置される。本実施形態の第２バネ５２は、複数の皿バネ５７を直列に配置して構成されており、その下端に位置する皿バネ５７が底キャップ２２の上面に当接している。また、皿バネ５７にはロッド２５が挿通される貫通孔５８が形成される。

環状部材２３は、本体部２１の内側で第２バネ５２の上端に当接するように配置される。環状部材２３は、本体部２１に対して軸方向で移動可能になっている。環状部材２３の内側の貫通孔２４にはロッド２５が挿通されている。

第１スリーブ４１は、本体部２１内部の環状部材２３の上方に配置される円筒状の部材である。第１スリーブ４１は、本体部２１に対して軸方向にスライド移動可能に構成されており、その下端が環状部材２３の上面に当接している。

第２スリーブ４２は、第１スリーブ４１の内側に配置される円筒状の部材である。第２スリーブ４２は、第１スリーブ４１に対して軸方向にスライド移動可能に構成されており、その下端が環状部材２３の上面に当接している。

第１バネ５１は、環状部材２３を挟んで第２バネ５２と同一軸線上に直列配置されるレイアウトになっている。第１バネ５１は、第２スリーブ４２の内側で一側の端部が環状部材２３に当接する。本実施形態の第１バネ５１は、複数の皿バネ５５を直列に配置して構成されており、その下端に位置する皿バネ５５が環状部材２３の上面に当接している。また、皿バネ５５にはロッド２５を挿通するための貫通孔５６が形成されている。第１バネ５１の縮み量の限界は、第２スリーブ４２の長さに略一致する構成となっている。なお、大きさ（直径）では、皿バネ５５＜皿バネ５７の関係となっている。

ロッド２５は、第２バネ５２、環状部材２３及び第１バネ５１を貫通した状態で、本体部２１内部の中心軸に沿って配置される。

ピストン部材２６は、第１スリーブ４１の内側にスライド移動可能且つ第２スリーブ４２の上方に配置される。ピストン部材２６は、下側に位置する大径部２７と、上側に位置する小径部２８と、からなる。

ピストン部材２６の大径部２７の外径は、第２スリーブ４２の上端の外径と略一致しており、ピストン部材２６による第２スリーブ４２の下方への押圧が可能になっている。なお、図２Ａに示すように、ピストン部材２６（大径部２７）の下面２７ａと第２スリーブ４２の上端面４２ａの間には隙間が生じる配置となっている。

ピストン部材２６（大径部２７）の下面２７ａには、ロッド２５の上端が収容される収容穴２９が形成される。ピストン部材２６の小径部２８は、大径部２７よりも小さい径で円柱状に形成されており、大径部２７の上面から上方に突出している。

キャップネジ３０は、本体部２１の上端に配置される蓋部材である。キャップネジ３０は、本体部２１の上部内側のネジ溝に螺合するネジ部３１と、ネジ部３１の上部にフランジ状に形成されるフランジ部３２と、を備える。ネジ部３１が本体部２１に螺合することでキャップネジ３０が本体部２１に固定される。フランジ部３２が本体部２１に接触するところでネジ部３１のそれ以上の締め込みが規制される。

キャップネジ３０にはピストン部材２６の小径部２８が挿入される挿入孔３５が中央に形成される。ピストン部材２６は、その大径部２７が第１バネ５１により付勢されており、挿入孔３５を通じて本体部２１から突出している。

キャップネジ３０の下面３１ａはピストン部材２６の大径部２７の上面に接触しつつ第１スリーブ４１の上端面４１ａに接触可能になっている。

次に、クッションピン２０が荷重を受けたときの内部の様子について説明する。図２Ｂは、本実施形態の荷重を受けて第１バネ５１とともに第２バネ５２が弾性変形している状態のクッションピン２０の内部構造を示す図である。

ピストン部材２６が下方に下がり始めると、ピストン部材２６の下面２７ａに接触する第１バネ５１が縮み始める。本実施形態では、ピストン部材２６の下面と第２スリーブ４２の上端面４２ａの間には隙間が形成されており、第１バネ５１よりも第２バネ５２の初期荷重を高く設定しているので、ピストン部材２６が下がり始めた時点では第１バネ５１のみが縮む挙動となる。このように、環状部材２３は、第２スリーブ４２の自重に加えて第２バネ５２の初期荷重によっても付勢されている。

ピストン部材２６が第２スリーブ４２に接触したときから第２スリーブ４２が下方に移動し始める。第２スリーブ４２の押圧力が環状部材２３に伝達され、第２バネ５２にも第２スリーブ４２の押圧力が伝達される。なお、本実施形態では、ピストン部材２６の上面がキャップネジ３０のフランジ部３２上面と一致するまで第１バネ５１は軸方向に縮み続けることが可能になっている。また、ピストン部材２６が第２スリーブ４２に接触した後は、第１バネ５１はそれ以上縮まない状態となる。

本実施形態では、ピストン部材２６（ブランクホルダ１２）からの荷重を受けた第１バネ５１が縮み最大値に達する前に第２バネ５２が縮み始めるように各部材の形状やバネ定数が設定される。次に、第１バネ５１及び第２バネ５２に設定される荷重特性について説明する。

図３は、クッションピン２０のストロークと発生荷重の関係の一例を示すグラフである。図３では、第１バネ５１が破線で示され、第１バネ５１の縮み最小値が破線の始端部に相当し、縮み最大値が破線の終端部に相当する。また、第２バネ５２が２点鎖線で示され、第２バネ５２の縮み最小値が２点鎖線の始端部に相当し、縮み最大値が２点鎖線の終端部に相当する。この図３に示す例では、クッションピン２０が受ける荷重は、当初は第１バネ５１のみに発生し、発生荷重が所定の範囲を超えたところで第２バネ５２にも荷重が発生し始める。この例では、第１バネ５１及び第２バネ５２にそれぞれ設定されるバネ定数が設定値であり、第２バネ５２による荷重の受け止めもスムーズに移行している。なお、縮み最小値及び縮み最大値は、いずれもバネの自然長に対する縮み量である。

しかしながら、工業製品にはバラツキが存在する。図４は、クッションピン２０のストロークと発生荷重の関係において第１バネ５１及び第２バネ５２のバラツキにより段差が生じたときの一例を示すグラフである。図４に示す例では、バラツキに起因して発生荷重に段差が生じている。プレス成形において、ダイクッション装置１４による圧力は基本的には一定であり、プレス成形初期の上型２とブランクホルダ１２でワークＷを挟み込む際にダイクッション圧力に応じてクッションピン２０が一定量ストロークする。このとき、摩耗・撓み等の影響で各クッションピン２０のストローク量が異なるため、一定量ストロークが上述段差部付近となると、摩耗・撓み影響で生じた各ストローク量の差による発生圧力差が大きくなる。従って、段差付近での荷重域では、安定した荷重特性が得られず、荷重の均一化を図ることができず、成形不良の原因ともなる。

そこで、バラツキを考慮して第１バネ５１及び第２バネ５２のバネ特性に基づいてクッションピン２０を構成することで、急激な荷重変化のない特性を実現した。図５は、バラツキを考慮した第１バネ５１及び第２バネ５２それぞれのストロークと発生荷重の関係を示すグラフである。図５では、傾きの異なる実線の始端部が縮み最小値に相当し、終端部が縮み最大値にそれぞれ相当する。図５に示すように、第２バネ５２に荷重が掛かるポイントを第１バネ５１が荷重を受け止めるポイントに重なるように第１バネ５１及び第２バネ５２のバネ特性を設定した。本実施形態では、一般的なバネのバラツキ幅に基づいて発生荷重の下方領域を±１０％とし、発生荷重の上方領域を±５％を製造誤差とし、第１バネ５１と第２バネ５２の受け持つ範囲が重なるようにバネ定数やクッションピン２０の構造等を調整した。

図６は、バラツキを考慮した第１バネ５１及び第２バネ５２が内蔵される本実施形態のクッションピン２０のストロークと発生荷重の関係を示すグラフである。図６では、一点鎖線が第１バネ５１及び第２バネ５２の両方で荷重が受け止められる範囲を示している。図６に示すように、バラツキを考慮して第１バネ５１及び第２バネ５２を設定することにより、発生荷重に大きな継ぎ目をなくすことができる。これにより、第１バネ５１及び第２バネ５２にバラツキがあっても、そのバラツキが吸収されるので、図４に示すような段差の発生を確実に防止することができるのである。本実施形態では、第１スリーブ４１、第２スリーブ４２、第１バネ５１及び第２バネ５２、ピストン部材２６及びキャップネジ３０の軸方向の長さ及び形状の設計によって製造誤差を考慮したクッションピン２０を実現した。

次に、図７Ａ〜図７Ｄを参照しながら上述の荷重特性を反映したクッションピン２０の組付工程について段階的に説明する。

図７Ａは、キャップネジ３０取付前のクッションピン２０の内部構造を示す図である。図７Ａに示すように、底キャップ２２、第２バネ５２、環状部材２３、第１スリーブ４１、第２スリーブ４２、第１バネ５１及びロッド２５を本体部２１に予め組付けた状態で、ピストン部材２６及びキャップネジ３０の取付作業を行う。ピストン部材２６の大径部２７を第１スリーブ４１の内側に挿入するとともに、小径部２８をキャップネジ３０の挿入孔３５に挿入する。

図７Ｂは、キャップネジ３０螺合開始時のクッションピン２０の内部構造を示す図である。本体部２１の上部の内側に形成されるネジ溝にキャップネジ３０のネジ部３１を螺合する。キャップネジ３０の下面３１ａがピストン部材２６の大径部２７の上面（小径部２８の周囲の面）に当接し、ピストン部材２６もキャップネジ３０と一体的に下方に移動する。

図７Ｃは、キャップネジ３０螺合途中のクッションピン２０の内部構造を示す図である。キャップネジ３０の締め込みにより、キャップネジ３０の下面３１ａが第１スリーブ４１の上端面４１ａに当接する。このとき、ピストン部材２６の大径部２７の上面と第１スリーブ４１の上端面４１ａが略面一となる。ピストン部材２６は、第１バネ５１の付勢力により上方に付勢されているので、これ以降はピストン部材２６と第１スリーブ４１は、キャップネジ３０の押圧力によって一体的に移動する状態となる。このように、ピストン部材２６の位置により、第１バネ５１の縮み最小値が決まることになる。

図７Ｄは、キャップネジ３０取付後のクッションピン２０の内部構造を示す図である。締め付けが更に進むと、第１スリーブ４１の上端面４１ａにキャップネジ３０の下面３１ａが当接する状態となる。これ以降はキャップネジ３０とともに第１スリーブ４１が下方に移動し、環状部材２３を介して第２バネ５２を押し込む状態となる。キャップネジ３０が第１スリーブ４１の上端面４２ａに接触した状態で最後まで締め付けられた位置で第１スリーブ４１の移動が止まり、第２バネ５２の押し込みも完了する。第１スリーブ４１の位置により、第２バネ５２の縮み最小値が決まることになる。

図７Ａ〜Ｄを参照して説明したように、キャップネジ３０が本体部２１に締め付け固定されることにより、ピストン部材２６が本体部２１の上端に保持される。そして、第１バネ５１及び第２バネ５２の縮み最小値が規制された状態となる。上述の通り、第１バネ５１及び第２バネ５２の縮み最大値（上限）及び縮み最小値（下限）は、バネ定数とともに各部材の軸方向の長さによって決まるので、各部材の長さや形状を調整することで、荷重特性を正確にコントロールできる。

以上説明した上記実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
クッションピン２０は、筒状の本体部２１と、本体部２１の一側の端部に配置される底キャップ（底部材）２２と、本体部２１の他側の端部に配置されるキャップネジ（蓋部材）３０と、キャップネジ３０により本体部２１に保持されるピストン部材２６と、ピストン部材２６を介して受ける荷重を段階的に受け止めるように本体部２１の内部に直列配置される第１バネ５１及び第２バネ５２（複数のバネ）と、を備える。第１バネ５１及び第２バネ５２は、各バネに設定される製造誤差（例えば、発生荷重の下方領域±１０％、上方領域±５％）に基づいて荷重を受けるタイミングが重なるように本体部２１に保持される。

これにより、第１バネ５１及び第２バネ５２の製造バラツキによる荷重特性がクッションピン２０の構造に加味されることになるので、各バネの荷重の引き継ぎを継ぎ目なくスムーズにすることができる。これによって長いストロークが必要な場合であっても、複数のバネで必要荷重を適切に分配できるので、単独のバネを用いる場合に比べて耐久性に優れたクッションピン２０を提供できる。

また、本実施形態のクッションピン２０は、本体部２１の内側に配置され、第２バネ５２を押圧可能な第１スリーブ（第１円筒部材）４１と、第１スリーブ４１の内側に配置され、第２バネ５２と直列状に配置される第１バネ５１が内側に収容される第２スリーブ（第２円筒部材）４２と、を更に備える。第２スリーブ４２の軸方向の長さが第１バネ５１より短く設定されており、キャップネジ３０は、本体部２１に組付けられた状態で第１スリーブ４１に当接して第２バネ５２の縮み最小値を規制するとともにピストン部材２６を介して第１バネ５１の縮み最小値を規制する。

これにより、第２スリーブ４２の軸方向の長さにより第１バネ５１の縮み最大値を正確に調整することができるとともに、第１バネ５１及び第２バネ５２の縮み最小値についてもキャップネジ３０及びピストン部材２６によって設定できるので、複数のバネ間で荷重を引き継ぐタイミングを正確にコントロールすることができる。これによってプレス成形装置１の仕様に応じた設計変更も容易となる。一定荷重ではストローク幅が長く付勢力が弱い第１バネ５１から収縮させることにより、スムーズに押圧力が上昇し、一定荷重を超えたときに強い第２バネ５２の付勢力を作用させる本実施形態の構成も容易に実現できる。また、本実施形態のように、第２スリーブ４２の内側に弱い第１バネ５１を配置することにより、クッションピン２０全体の径を小さくすることができ、レイアウトの自由度を向上させることもできる。

また、本実施形態の第１バネ５１と第２バネ５２は、同一種類のバネではなく荷重特性が異なる皿バネ５５、皿バネ５７によってそれぞれ構成される。

これにより、装置構成やレイアウトに応じて荷重を受け持つ範囲をより精密に設計することができ、装置構成に応じて耐久性をより一層向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

上記実施形態では、２種類のバネを用いた多重スリーブ構造を例として説明したがこの構成に限定されない。

次に、図８Ａ及び図８Ｂを参照して変形例のクッションピン２２０について説明する。なお、以下の説明において上記実施形態と共通又は同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する場合がある。

図８Ａは、変形例のクッションピン２２０の内部構造を示す図である。図８Ｂは、変形例の荷重を受けて第１バネ２５１及び第２バネ２５２とともに第３バネ２５３が弾性変形している状態のクッションピン２２０の内部構造を示す図である。

本変形例のクッションピン２２０は、上記実施形態のクッションピン２０とは異なる多重スリーブ構造となっている。以下、変形例の構成について説明する。

本体部２１の底キャップ２２の上方には第３バネ２５３が配置される。第３バネ２５３は、中央にロッド２５を挿通するための貫通孔２６０が形成された複数の皿バネ２５９が直列配置して構成される。この第３バネ２５３の上方にはロッド２５を挿通させるための貫通孔２２６が形成される第２環状部材２２５が配置される。

第２環状部材２２５の上方には、第１スリーブ２４１、第４スリーブ２４４及び第２バネ２５２が配置される。第４スリーブ２４４は、第１スリーブ２４１の内径に応じた外径で構成されており、その内側に第２バネ２５２が収容される。第２バネ２５２も中央にロッド２５を挿通するための貫通孔２５８が形成された複数の皿バネ２５７が直列配置して構成される。また、第２バネ２５２の軸方向の長さは、第４スリーブ２４４よりも長く構成されている。

第４スリーブ２４４及び第２バネ２５２の上方には、ロッド２５を挿通させるための貫通孔２２４が形成される第１環状部材２２３が配置される。第２バネ２５２の上端は、第１環状部材２２３の下面に当接している。一方、第４スリーブ２４４の上端面２４４ａは、荷重を受けていない状態では第１環状部材２２３との間に隙間が設けられるように配置されている。従って、第２バネ２５２の縮み最大値は、第４スリーブ２４４の軸方向の長さによって決まることになる。

第１スリーブ２４１の内側であって第１環状部材２２３の上方には、第１スリーブ２４１の内側に位置する第２スリーブ２４２と、第２スリーブ２４２の更に内側に位置する第３スリーブ２４３と、第３スリーブ２４３の内側に収容される第１バネ２５１と、が配置される。第１バネ２５１も、中央にロッド２５を挿通するための貫通孔２５６が形成された複数の皿バネ２５５が直列配置して構成される。なお、付勢力の強さ、大きさ（直径）では、皿バネ２５５＜皿バネ２５７＜皿バネ２５９の関係となっている。

第１バネ２５１の上端は、ピストン部材２６の下面２７ａに当接している。一方、第３スリーブ２４３の上端面２４３ａは、荷重を受けていない状態ではピストン部材２６の下面２７ａとの間に隙間が設けられるように配置されている。従って、第１バネ２５１の縮み最大値は、第３スリーブ２４３の軸方向の長さによって決まることになる。

一方、第１スリーブ２４１の上端面２４１ａ及び第２スリーブ２４２の上端面２４２ａは、何れもキャップネジ３０の下面３１ａに当接している。第１スリーブ２４１は、第２環状部材２２５を介して第３バネ２５３を押圧可能になっており、キャップネジ３０の締め込みの程度及び第１スリーブ２４１の軸方向の長さによって第３バネ２５３の縮み最小値が決まることになる。同様に、第２スリーブ２４２は、第１環状部材２２３を介して第２バネ２５２を押圧可能になっており、キャップネジ３０の締め込み量及び第２スリーブ２４２の軸方向の長さによって第２バネ２５２の縮み最小値が決まることになる。

図８Ｂに示すように、ピストン部材２６が荷重を受けると、まず第１バネ２５１が縮み始め、次に第２バネ２５２も縮み始め、最後に第３バネ２５３が縮み始めて最終的には第１バネ２５１、第２バネ２５２及び第３バネ２５３の全てが縮んだ状態となる。本変形例においても、第１バネ２５１が縮み最大値に達する前に第２バネ２５２が縮み始め、第２バネ２５２が縮み最大値に達する前に第３バネ２５３が縮み始めるように、第１バネ２５１、第２バネ２５２及び第３バネ２５３等に設定される製造誤差を考慮して第１スリーブ２４１、第２スリーブ２４２、第３スリーブ２４３、ピストン部材２６及びキャップネジ３０の軸方向の長さ、形状、バネ定数等が調整されており、継ぎ目のないスムーズな荷重の受け渡しが実現されている。この変形例においても上記実施形態と同様の効果を奏するのである。

上記実施形態及び変形例では、第１バネと第２バネに異なる種類の皿バネを用いた例を説明したが、この構成に限定されない。第１バネと第２バネを同じバネ定数のもので構成することもできる。この例においても、第１バネと第２バネの荷重の引き継ぎにおいて継ぎ目が生じないように第１スリーブ、第２スリーブ、ピストン部材及びキャップ部材等の各構成の軸方向の長さ等を設定することが好ましい。

上記実施形態及び変形例では、第１バネ、第２バネ及び第３バネを複数の皿バネによって構成される例を説明したが、皿バネ以外のものを用いることもできる。例えば、コイルバネを直列に配置して第１バネ、第２バネ及び第３バネを構成することもできる。

１ プレス成形装置
１２ ブランクホルダ
２０ クッションピン
２１ 本体部
２２ 底キャップ（底部材）
２６ ピストン部材
３０ キャップネジ（蓋部材）
４１ 第１スリーブ（第１円筒部材）
４２ 第２スリーブ（第２円筒部材）
５１ 第１バネ（複数のバネ、蓋部側バネ）
５２ 第２バネ（複数のバネ、底部側バネ）

Claims (3)

1. プレス成形装置のブランクホルダを支持するクッションピンであって、
   筒状の本体部と、
   前記本体部の一側の端部に配置される底部材と、
   前記本体部の他側の端部に配置される蓋部材と、
   前記蓋部材により前記本体部に保持されるピストン部材と、
   前記ピストン部材を介して受ける荷重を段階的に受け止めるように前記本体部の内部に直列配置される複数のバネと、を備え、
   前記複数のバネは、それぞれのバネの少なくとも一部が荷重を受けるタイミングが重なるように前記本体部に保持されるクッションピン。
2. 前記本体部の内側に配置され、前記複数のバネのうち前記底部材側に位置する底部側バネを押圧可能な第１円筒部材と、
   前記第１円筒部材の内側に配置され、前記複数のバネのうち前記蓋部材側に位置するとともに前記底部側バネと直列状に配置される蓋部側バネが内側に収容される第２円筒部材と、を更に備え、
   前記第２円筒部材の軸方向の長さが前記蓋部側バネより短く設定されており、
   前記蓋部材は、前記本体部に組付けられた状態で前記第１円筒部材に当接して前記底部側バネの縮み最小値を規制するとともに前記ピストン部材を介して前記蓋部側バネの縮み最小値を規制する請求項１に記載のクッションピン。
3. 前記複数のバネは、同一種類のバネではなく荷重特性が異なるバネによって構成される請求項１又は２に記載のクッションピン。

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