JPH0386397A - ダイスプリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プレス設備等に使用されるガス封入式のダイ
スプリング装置に関する。

［従来の技術］ プレスによって素板（ブランク）を打抜いたり絞り加工
する場合、ブランクに皺が生じることを防ぐために加圧
パッドが用いられている。加圧パッドはダイスプリング
によって付勢される。従来のダイスプリングには巻ばね
あるいはウレタンばねが使われていたが、本発明者らは
、巻ばねあるいはウレタンばねに代わるものとして、ガ
スばねタイプのダイスプリング装置の開発を行ってきた
。

例えば第１０図に例示された従来のダイスプリング装置
１００は、シリンダ１０１の内部に気室１０２を設ける
とともに、シリンダ１０１にロッド１０３を軸線方向に
移動自在に挿入している。シリンダ１０１の基部１０５
は第１の支承部１０Ｂに支持され、ロッド１０３の外端
１０７は第２の支承部１０８に接している。気室１０２
に封じ込められた高圧ガスの圧力は、ロッド１０３をシ
リンダ１０１から押出す方向に作用する。

シリンダ１０１の開口端の内周部に設けられたベアリン
グ１１０は、ロッド１０３の外周面に接する。

ピストン部１１１の外周部に設けられたベアリング１１
２は、シリンダ１０１の内面に接している。これらベア
リング１１０　、１１２は、ロッド１０３がシリンダ１
０１の軸線方向に動くことは許容するが、ロッド１０３
が径方向に動くことは拘束している。プレス時に支承部
１０Ｂ　、　１０８が互いに接近する方向に移動すると
、ロッド１０３がシリンダ１０１内に押込まれる方向に
動く。

本発明者らの研究により、この種のダイスプリング装置
＋００において以下に述べるような問題のあることが判
明した。

［発明が解決しようとする課Ｋ］ 前述した従来のダイスプリング装置１００は、支承部１
０Ｂ　、　１０８に対して装置１００の軸線Ｘ。が完全
に垂直になっていれば、支承部１０６　、１０８が互い
に接近する方向に相対移動する際に、ロッド１０３がシ
リンダ１０１に対してまっすぐに挿入されるから、ベア
リング１１０　、１１２に過剰な横荷重（径方向の力）
は発生しない。

ところが実際には、支承部１０Ｂ　、　１０ｇに対して
ダイスプリング装置１００の軸線Ｘ。を完璧に垂直に設
置することは不可能である。しかも金型自体に横方向の
「かた」があるため、支承部１０６゜１０８が横方向に
ある程度変位することは避けられない。

第１１図に示されるように、支承部１０８に対してダイ
スプリング装置１００の軸線Ｘ。が角度θ１だけ傾いて
いるとする。なお、この図は傾斜角度θ１を理解しやす
いようにθ１を実際よりも誇張して描いである。このよ
うにダイスプリング装置１００が傾いていると、支承部
１０８がストロークＳだけ降下した時に、支承部１０Ｂ
に対するロッド１０３の接点１１５が横方向にΔＰだけ
変位する。このため、ロッド１０３と支承部１０８との
間に水平方向の摩擦力が生じ、ロッド１０３に横荷重が
作用する。

第１０図において、ロッドの外端１０７に横荷重Ｆが作
用した場合、第１のベアリング１１０には、第２のベア
リング１１２を支点とするモーメントにより、 Ｒｒ　−（（Ｌ　ｒ　＋　Ｌ２　）　　・Ｆ）　／Ｌ、
　　　・・・■で表される横荷重Ｒ１が発生する。

一方、第２のベアリング１１２には、第１のベアリング
１１０を支点とするモーメントによって、Ｒ２−（Ｌ２
　・Ｆ　）　／　Ｌ　＋　　・・・■で表される積荷ｆ
ｆｉ　Ｒ２が発生する。

従って、各ベアリング１１０　、１１２や、これらベア
リング１１０　、１１２を保持している部材等は、積荷
ｆｆ１Ｒ＋　、Ｒ２を支持するに足る強度を有していな
ければならない。ところがプレス時にダイスプリング装
置１００が受ける軸線方向の荷重はきわめて大きい。例
えば、ダイスプリング装置１００の受ける荷重がｌｏｏ
ｏｋｇ　ｆで、ロッド１０３と支承部１０８との間の摩
擦係数が０．２の場合、Ｆは２００ｋｇ　ｆにも達する
。従ってＲ，、Ｒ２も大きな値になる。

このような大きな横荷重Ｒ，，Ｒ２に耐えるようにする
には、強度の高いベアリングｔｔｏ　、　１１２を使用
しなければならず、コストが高くなる。ベアリング１１
０　、１１２間の距離Ｌ１を長くすれば、Ｒ，、Ｒ２を
小さくすることができる。しかしながらＬｌを長くする
と必然的に装置１００の軸方向寸法が長くなるため、金
型のように限られたスペス内に設置することが困難にな
る。

従って本発明の目的は、ベアリングに過剰な横Ｇ１重が
作用することを抑制でき、耐久性に優れ、しかも軸方向
長さを大きくせずにすむようなダイスプリング装置を提
供することにある。

［課題を角￥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
ング装置は、一端側が開口し他端側が閉塞されていて内
部に圧縮ガスが封入されるシリンダと、上記シリンダの
開口端側からシリンダの内部に挿入されかつシリンダに
対し軸線方向に移動自在であるとともにシリンダの内部
に位置する内端とシリンダの外部に位置する外端を有す
るロッドと、上記シリンダの開口端側に設けられていて
上記ロッドが挿通するロッド挿通孔を有する軸封アセン
ブリとを備えたダイスプリング装置であって、上記軸封
アセンブリのロッド挿通孔の内周部に、上記ロッドの外
周面に密接する弾性変形可能なシール部材を設けるとと
もに、上記ロッド挿通孔の内周部の軸線方向１箇所のみ
に、ロッドの径方向に加わる横荷重を支持するベアリン
グを設け、このベアリング以外にはウッドの径方向の動
きを拘束するベアリングを設けないようにすることによ
り、上記ベアリングを支点として上記ロッドがハウジン
グの軸線に対してある程度の角度範囲で傾くことができ
るようにしたことを特徴とする。

［作　用］ シリンダ内部の気室に封入されたガスの圧力は、ロッド
をシリンダから押出す方向に作用する。この力は、プレ
ス加工時においてブランクを押える力として利用される
。プレス加工時に型が降下することによって上記ロッド
がシリンダに押込まれる方向に動くと、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。型オーブン時において、ロッドがシリンダから抜は
出る方向（伸び側）に移動する時には、ウッドの移動に
伴い上記気室の容積が拡大する。

ロッドの横荷重を支えるベアリングは、軸封アセンブリ
の内周部に軸線方向の１箇所のみに設けられている。こ
の軸封アセンブリの内周部に配置されているシール部材
は、ロッドの径方向に加わる荷重に対して弾性変形可能
である。このため上記ロッドは、ベアリングを支点とし
て、ハウジングに対してある程度の角度範囲内で傾動可
能である。従って、このダイスプリング装置が多少類い
た姿勢で支承部間にセットされていたり、支承部が横方
向に多少変位したとしても、ロッドがシリンダに押込ま
れる際にベアリングを支点としてロッドが傾動できるこ
とにより、ダイスプリング装置と支承部との間に過剰な
摩擦力が生じることがない。

［実施例］ 以下にこの発明の一実施例について、第１図ないし第５
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装置１０は、中空のシ
リンダ１１と、このシリンダ１１に挿入されるロッド１
２を備えている。シリンダ１１は、円筒状のシリンダボ
ディ１３と、このシリンダボディ１３の開口端側に取付
けられた第１端部材１４と、シリンダボディ１３の閉塞
端側に取付けられた第２端部材１５とを備えて構成され
る。第１端部材１４にはロッド１２が通る孔１６が設け
られている。ロッド１２は、シリンダ１１の軸線方向に
移動自在である。

シリンダ１１の内部に、ベローズ２１が収容されている
。このベローズ２１は、シリンダ１１の軸線方向に伸縮
自在な金属製ベローズボディ２２を備えている。このベ
ローズボディ２２の固定端２３は、第１端部材１４に気
密に溶接されている。

ベローズボディ２２の他端２４は、金属製ベローズキャ
ップ２５によって気密に閉塞されている。

ベローズボディ２２は、厚みが０．ｌないし０．８■前
後のステンレス鋼の薄板からなる。但し、ステンレス鋼
以外の金属が用いられてもよいし、上記板厚以外であっ
てもかまわない。

ベローズボディ２２の外周部に、ベローズガイド部材２
６．２７が設けられている。これらのガイド部材２６．
２７は、ベローズボディ２２とシリンダ１１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２
２とシリンダ１１との間の摩擦抵抗を減らすために使わ
れる。

シリンダ１１の内面とベローズ２１の外面とによって規
定される気室３０に、不活性ガスが封入されている。不
活性ガスの一例は窒素である。ガスの封入圧力は、ダイ
スプリング装置１０に必要とされる被押え力に応じて決
定されるが、例えば数１０ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ　２ない
し１５０　ｋｇ　ｆ　／　ｃｍ　２位の高い圧力である
。シリンダ１１の第２端部材１５に設けられたガス供給
ボート３１は、気室３０に上記ガスを封入したのちに栓
３２によって閉塞される。

ベローズ２１の内面によって規定される液室３５に、作
動液の一例として油が満たされている。

この液室３５に連通するエア抜き用の孔３６は、栓３７
によって閉塞されている。このように、気室３０と液室
３５が金属ベローズ２１によって互いに完全に仕切られ
ている。金属ベローズ２１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から、気室３０内のガ
スが液室３５の油に溶は込むことはない。

ロッド１２は、円柱状のロッドボディ４０を有している
。ロッドボディ４０は、シリンダ１１の内部に位置する
内端４１と、シリンダ１１の外部に位置する外端４２を
有している。ロッドボディ４０の外端４２にヘッド部材
４３が固定されている。図示例のヘッド部材４３は、ロ
ッドボディ４０に設けられた軸線方向のねじ孔４４にね
じ込まれている。ヘッド部材４３の端面４５は、大きな
頂角をもつ円錐形状をなしている。端面４５の中央、す
なわちロッド１２の軸線上に、荷重受は部４６が突出し
ている。ヘッド部材４３は熱処理によって硬度が高めら
れている。

シリンダ１１の第１端部材１４に、軸封アセンブリ５０
が設けられている。この軸封アセンブリ５０は、ロッド
１２が挿通するロッド挿通孔５１、を有している。軸封
アセンブリ５０は、シールノ＼ウジング５２を備えてい
る。シールノ＼ウジング５２は、第１端部材１４に設け
られた雌ねじ５３にねじ込まれることによって、第１端
部材１４に固定される。シールハウジング５２の端面と
第１端部材１４との間に、ストッパプレート５７が設け
られている。ストッパプレート５７とシールノ＼ウジン
グ５２との間は、０リング５８によってシールされてい
る。

ロッド挿通孔５１の内周部に、第１のシールデイバイス
６１と、第２のシールデイバイス６２が設けられている
。第１のシールデイバイス６１は、シールハウジング５
２に設けられた第１の環状溝６３に収容されている。第
２のシールデイノくイス６２は、シールハウジング５２
に設けられた第２の環状溝６４に収容されている。

第２図に示されるように、第１のシールデイノくイス６
１の一例は、ポリウレタン等の合成樹脂からなる円環状
のシールボディ７０と、シールボディ７０の外周部に設
けられたエラストマ製のＯリング７２とからなる。シー
ルボディ７０の内周面は、ロッド１２に密接している。

０リング７２は、シールハウジング５２とシールボディ
７０との間に圧入されている。シールカバー７３は第１
のシールデイバイス６１の端面を押えている。シールカ
バー７３に開設されたロッド挿通孔７４の内径は、ロッ
ド１２の外径φｄよりも１■ないし数Ｉ程度大きくしで
ある。シールカバー７３はねじ７５によってシールハウ
ジング５２に固定される。

第１の環状溝６３と第２の環状溝６４との間に、中間壁
８０が設けられている。この中間壁８０に開設されたロ
ッド挿通用の孔８１の内径φＤは、ロッド１２の径およ
び使用圧力により異なるが、おおむねロッド１２の外径
φｄよりも０．２　ｍｎ＋ないし０．８■程度（好まし
くは０．４〜０．８＋ａａ＋位）大きくしである。しか
もこの孔８１の内周面８２は、第１の環状溝６３側に近
い部位ほど内径が大きくなるようなテーパ状に形成され
ている。このように、内周面８２をテーバ状にしたこと
により、後述するロッド１２の傾動角度θを大きくとる
ことができる。

第２のシールデイバイス６２の一例は、合成樹脂製シー
ルリング８５と、エラストマ製のＯリング８６とからな
る。Ｏリング８６は、シールリング８５の外周面と環状
溝６４の溝底との間に圧入されている。シールリング８
５の内周面はロッド１２の外周面に全周にわたって密接
している。シールリング８５は、摩擦係数の小さな樹脂
の一例として、グラファイトが混入されたポリ四ふっ化
エチレン樹脂が推奨される。但し、上記以外の樹脂でも
よいし、あるいは金属に低摩擦樹脂をコーティングした
ものが使われてもよい。

リング状のベアリング９０は、ベアリングホルダ９１の
内周側に保持されている。ベアリングホルダ９１はシー
ルハウジング５２に保持されている。ベアリング９０の
材質の一例は合成樹脂である。また、このベアリング９
０は、金属製のリングの内面に摩擦係数の小さな樹脂を
適切な厚さにコーティングしたものであってもよい。ベ
アリング９０は、軸封アセンブリ５０のロッド挿通孔５
１の内周部において、軸線方向のＩＩＩ所にのみ設けら
れている。

ロッド１２の内端４１はフランジ状に形成されている。

ロッド１２が伸び側に移動した時に所定のストロークに
至ると、このフランジ状のロッド内端４１がストッパプ
レート５７に接することにより、ロッド１２のストロー
ク終端が規定される。

ロッド内端４１の外周面４１ａは、シリンダボディ１３
や第１端部材１４には接していない。

従って、シリンダ１１に対するロッド１２の径方向の動
きは、実質的にベアリング９ｏのみによって拘束される
。しかもシールデイバイス６１゜６２はいずれも径方向
の荷重に対して弾性変形できる。このため、第３図に示
されるように、ロッド１２はベアリング９０を支点とし
て、シリンダ１１の軸線Ｘ。に対して全方向に片側θず
つの角度範囲で傾動可能である。θの一例は０．２＠で
ある。ロッド１２のストロークの一例は１００ａ＋ｓで
ある。

第４図にダイスプリング装置１ｏの使用態様の一例が示
されている。図示例のダイスプリング装置１０は第１の
金型ユニット９３側に設けられている。金型ユニット９
３の下部に、圧力パッド９５が設けられている。第２の
金型ユニット９６上にブランクＢがセットされる。ダイ
スプリング装置１０のロッド１２の荷重受は部４６は、
第１の金型ユニット９３の支承部９７に接するようにな
っている。シリンダ１１は、図示上側の支承部９８に支
持される。

プレス時に金型ユニット９３が降下すると、ロッド１２
がシリンダ１１に押込まれる方向に移動する。この時に
は、第５図に示されるようにシリンダ１１に対するロッ
ド１２の挿入量が増大する。

このためロッド１２が移動した分だけ気室３０が圧縮さ
れ、ベローズ２１が伸びるとともに、気室３０の圧力が
増大する。気室３０内のガスの圧力は、液室３５の油を
介してロッド１２をシリンダ１１から押出す方向に作用
する。従って、圧力パッド９５がブランクＢの縁部を押
圧することにより、プレス時にブランクＢに皺が生じる
ことが防止される。

プレスが終って金型ユニット９３がオーブン方向に駆動
されると、シリンダ１１に対してロッド１２が伸び側に
移動する。ロッド１２が伸び側に移動する時には、ロッ
ド１２が移動した分だけ気室３０の容積が増加するため
、ベローズ２１が元の撓みに戻る。

第６図に示されるように、支承部９７に対してダイスプ
リング装置１０の軸線Ｘ０が傾いていても、支承部９７
は荷重受は部４６に接する。このｆ＝メＲ重はロッド１
２の軸線上に負荷される。この状態で、支承部９７がス
トロークＳだけ降下することにより、ロッド１２がシリ
ンダ１１内に押込まれた場合、荷重受は部４６は支承部
９７が降下した方向にまっすぐに降下する。このため、
ロッド１２の軸線ｘ１はシリンダ１１の軸線Ｘ。に対し
て、ベアリング９０を支点としてθ２だけ傾く。つまり
、ロッド１２がストロークＳだけ変位しても荷重受は部
４６は横方向に変位しない。このため荷重受は部４６と
支承部９７との間に摩擦力が発生せず、ロッド１２に過
剰な横荷重が生じない。従って、ベアリング９０やベア
リングホルダ９１に過大な横荷重が加わることを防止で
きる。

なお、第７図に示されるように、ボルト状のヘッド部材
４３をロッド外端４２にねじ込んでもよいし、あるいは
第８図に示されるようにロッドボディ４０の外端４２を
円錐形状に成形してもよい。

いずれにしても、ロッド１２の軸ｖＡｘ　Ｈ上に荷重受
は部４６を突出させるようにする。

第９図は、前記金属ベローズ２１を内蔵した本実施例装
置ｔｉｏと、ベローズを内蔵しない比較装置の荷重低下
率を調べた耐久試験結果である。荷重低下率とは、耐久
試験前の荷重をＰ　ｌ　、耐久試験後の荷重をＰ２とし
た時、 （Ｐ＋　−Ｐ２　）　／Ｐ＋　Ｘ１００　　（％）で表
される値である。耐久試験に使われた本実施例装置１０
と比較装置の仕様は、ロッドのストロークが１００１、
封入ガス圧が１４１　ｋｇ　ｆ　／ｃｓａ２（１５℃）
であり、双方の装置とも横荷重を支えるベアリングはそ
れぞれ１個である。これら各装置を、軸の傾きθ、−０
．１７’で支承部間に取付け、ストローク９５ＩＩｌｆ
ｆｌ、周波数０．７５Ｈｚ　、ダスト雰囲気中で加振さ
せた。第９図中に実線ｍ、ｎで示される測定結果は、口
・ノドを圧縮しない状！３（初期荷重）で測定した時の
荷重低下率を示し、破線ｍ／、ｎ／で示される計１定結
果は、ロッドを９５ａ＋ａ圧縮した状態で測定した時の
荷重低下率を示している。

この耐久試験かられかるように、金属ベローズ２１を内
蔵しかつロッド１２が傾動可能な本実施例装置１０は、
ロッドが傾動可能であるが金属ベローズを内蔵しない比
較装置に比べて荷重低下率が少なく、耐久性に優れてい
ることが確認された。

［発明の効果］ 本発明によれば、ロッドがシリンダの軸線方向に相対移
動する時に過剰な横荷重がベアリングあるいはベアリン
グホルダ等に作用することを防止できる。このため、ベ
アリングやベアリングホルダ等の強度を特に高めたりシ
リンダの軸方向長さを大きくせずとも、ダイスプリング
装置の耐久性を高めることができる。

【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装置の
縦断面図、第２図は第１図に示されたダイスプリング装
置の軸封アセンブリ部分の拡大断面図、第３図は第１図
に示されたダイスプリング装置のロッドの傾動範囲を示
す側面図、第４図は第１図に示されたダイスプリング装
置の使用態様を一部断面で示すプレス設備の側面図、第
５図は第１図に示されたダイスプリング装置のロッドが
シリンダに押込まれた状態を示す断面図、第６図は第１
図に示されたダイスプリング装置が傾いている状態を示
す側面図、第７図はロッド端部の変形例を一部断面で示
す側面図、第８図はロッド端部の他の変形例を示す側面
図、第９図はダイスプリング装置の荷重低下率を示す図
、第１０図は従来のダイスプリング装置の縦断面図、第
１１図は従来のダイスプリング装置が傾いた状態を示す
側面図である。 １０・・・ダイスプリング装置、１１・・・シリンダ、
１２・・・ロッド、２１・・・金属ベローズ、３０・・
・気室、３５・・・液室、４１・・・ロッドの内端、４
２・・・ロッドの外端、４３・・・ヘッド部材、４６・
・・荷重受は部、５０・・・軸封アセンブリ、５１・・
・ロッド挿通孔、５２・・・シールハウジング、６１．
６２・・・シールデイバイス（シール部材）、８２・・
・テーパ状の内周面、９０・・・ベアリング。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）一端側が開口し他端側が閉塞されていて内部に圧
   縮ガスが封入されるシリンダと、上記シリンダの開口端
   側からシリンダの内部に挿入されかつシリンダに対し軸
   線方向に移動自在であるとともにシリンダの内部に位置
   する内端とシリンダの外部に位置する外端を有するロッ
   ドと、上記シリンダの開口端側に設けられていて上記ロ
   ッドが挿通するロッド挿通孔を有する軸封アセンブリと
   を備えたダイスプリング装置であって、 上記軸封アセンブリのロッド挿通孔の内周部に、上記ロ
   ッドの外周面に密接する弾性変形可能なシール部材を設
   けるとともに、上記ロッド挿通孔の内周部の軸線方向１
   箇所のみに、ロッドの径方向に加わる横荷重を支持する
   ベアリングを設け、このベアリング以外にはロッドの径
   方向の動きを拘束するベアリングを設けないようにする
   ことにより、上記ベアリングを支点として上記ロッドを
   ハウジングの軸線に対してある程度の角度範囲で傾動可
   能としたことを特徴とするダイスプリング装置。
2. （２）上記ロッドの外端の端面中央に、ロッドの軸線上
   に突出する荷重受け部が設けられている請求項１記載の
   ダイスプリング装置。
3. （３）上記軸封アセンブリは上記シール部材を保持する
   ためのシールハウジングを備えており、しかもこのシー
   ルハウジングに開設されているロッド挿通孔の内周部に
   、上記ベアリングから遠い　部位ほど内径が増大するよ
   うなテーパ状の内周面が設けられている請求項１記載の
   ダイスプリング装置。
4. （４）上記シリンダの内部にこのシリンダの軸線方向に
   伸縮自在な金属ベローズが収容されており、この金属ベ
   ローズによって、上記圧縮ガスが封入される気室と、液
   体が満たされる液室とが、互いに仕切られている請求項
   １記載のダイスプリ　ング装置。