JPH07195129A - ダイクッション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダイクッションによって蓄積されるエネルギ
を有効に回収することができ、構造も簡単なダイクッシ
ョン装置を提供すること。 【構成】 プレスの動きにともなって空気圧クッション
シリンダ２１が連結されたクッション台１１の往復動を
変換機構４１で回転運動に変えて遊星歯車機構５３の１
つの太陽歯車５４に伝達し、キャリア５６にはフライホ
イール６３および発電機６５を連結し、もう１つの太陽
歯車５５にサーボモータ６１を連結する。そして、サー
ボモータ６１のトルク制御発電によって任意のクッショ
ン力を与えるとともに、この時プレス側からなされる仕
事を同時に回収し、また、フライホイール６３にエネル
ギとして蓄積する。クッション上昇工程においては空気
圧クッションによるクッション台１１の押し上げ力によ
る運動エネルギをサーボモータ６１の回転数制御発電に
より回収するとともにフライホイール６３に蓄積し、次
工程スタートまでに蓄積したエネルギをフライホイール
６３に接続した発電機６５で回収する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属材料をプレス成
形するために使用されるダイクッション装置に関し、成
形時のクッション力に対してプレスが行う仕事量及びク
ッション上昇時クッションが行う仕事量を熱に変換して
放出すること無く、発電により回収できるようにしたも
のである。

【０００２】

【従来の技術】プレス成形に使用されるプレスの一例
は、図４に示すように、ポンチ１がボルスタープレート
２を介してボルスタ３に固定されており、ボルスタ３が
ボルスターベッド５に固定されている。また、このポン
チ１と対向して上方には、ダイ６が配置されてスライド
７に取付けられており、図示しない駆動機構で上下動さ
れるようになっている。

【０００３】このようなプレスで、例えば円筒状容器な
どを絞る場合には、ブランク８の周縁部のしわの発生を
防止するため周縁部を押える必要がある。

【０００４】このためプレスには、ポンチ１の外側にブ
ランク８の周縁部を支持するプレッシャリング９が設け
られ、このプレッシャリング９にボルスタ３及びボルス
タープレート２を貫通するクッションピン１０を介して
プレッシャパッド１１が取付けられている。

【０００５】このプレッシャパッド１１には、ダイクッ
ション装置２０が連結され、上向きの支持力を発生する
ようにしている。

【０００６】従来、ダイクッション装置２０としてはベ
ッド５上に空気圧クッションシリンダ２１が取付けら
れ、そのロッドをプレッシャパッド１１に連結して構成
される空圧クッション機構２２が使用され、一定の力で
ブランク８の周縁部を押えるようにしている。

【０００７】さらに、プレスすべき材料や形状によって
は、ダイクッション装置２０による押え力を一定とせず
に制御する必要がある場合もあり、このような場合のダ
イクッション装置２０として、図４中に実開昭６０−１
８６９２３号（実公平２−２５５３８号）公報に開示さ
れた装置を示すように、空気圧クッションシリンダ２１
による空圧クション機構２２に加え、ベッド５の下側に
油圧シリンダ２３を取付け、そのロッドを空気圧シリン
ダ２１のピストンと連結して構成される油圧クッション
機構２４を設けるようにしている。

【０００８】この油圧クッション機構２４の油圧シリン
ダ２３には、油圧回路２５によって作動油が給排される
ようになっている。この油圧回路２５は、油タンク２６
の上流に作動油を加圧する油ポンプ２７が配置され、こ
の油ポンプ２７に加圧タンク２８が接続されており、加
圧タンク２８にサーボ弁２９を介して油圧シリンダ２３
の下側の油圧室が接続されている。そして、サーボ弁２
９に付設された制御器３０によって油圧クッション機構
２４の油圧が制御されるようになっている。

【０００９】したがって、制御器３０を介してサーボ弁
２９により油圧クッション機構２４の油圧シリンダ２３
の油圧を制御することで、プレッシャリング９とダイ６
とで挾まれたブランク８の周縁部の保持力、すなわちク
ッション圧力をプレス行程中に変更することができる。

【００１０】このようなダイクッション装置２０を備え
たプレスでは、プレスの下降工程においてクッション力
の発生にともなって空気圧クッションシリンダにエネル
ギが蓄積されるとともに、油圧シリンダの油圧回路のサ
ーボ弁の開度を調整して絞り抵抗を変えることで任意の
クッション力を得るようにしている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】このようなダイクッシ
ョン装置２０では、ダイクッション力を変えるために油
圧シリンダの油圧回路のサーボ弁の開度を調整して絞り
抵抗を変える場合、油圧シリンダに蓄えられたエネルギ
を熱に変換している。

【００１２】また、上昇時には、空気圧クッションシリ
ンダによる押し上げ力を吸収するため油圧シリンダ上室
の油を絞り、熱エネルギに変換する必要がある。

【００１３】このため油の冷却装置が必要となるなど装
置の構成が複雑になるとともに、エネルギの無駄が多い
という問題がある。

【００１４】この発明は、かかる従来技術の問題点に鑑
みてなされたもので、ダイクッションによって蓄積され
るエネルギを有効に回収することができ、しかも構造も
簡単なダイクッション装置を提供しようとするものであ
る。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するため、この発明のダイクッション装置は、
ダイとの間でブランク周縁部を押えるクッションが取付
けられるクッション台に連結されてクッションをダイ方
向に付勢する空気圧クッションシリンダを有するダイク
ッション装置において、前記クッション台の往復動を回
転運動に変換する変換機構を設ける一方、３軸からなる
遊星歯車機構を設け、これら３軸に前記変換機構の出力
回転が伝達されるクッション回転入力軸、エネルギ吸収
放出用フライホイール及び発電機を具備する軸，クッシ
ョン力コントロール及びクッションエネルギの吸収を制
御するサーボモータ軸を連結したことを特徴とするもの
である。

【００１６】

【作用】このダイクッション装置によれば、プレスにと
もなってクッション力を発生させる空気圧クッションシ
リンダが連結されたクッション台の往復動を変換機構で
回転運動に変えて３軸を有する遊星歯車機構の１つ軸に
伝達し、２つ目の軸にはフライホイールおよび発電機を
連結し、３つ目の軸にサーボモータを連結するようにし
ており、成形行程においては、サーボモータのトルク制
御によってエネルギを吸収し、エアクッション力に任意
のクッション力を加え得ることができるようにするとと
もに、上昇工程においては、フライホイールに蓄積され
たエネルギを次工程スタートまでに電気エネルギとして
回収する。

【００１７】空気圧クッションシリンダが発生する押し
上げ力によるクッション台の運動エネルギをフライホイ
ールに蓄積する一方、サーボモータのスピード制御で発
電に利用してエネルギを回収するようにしている。

【００１８】これにより、エネルギの無駄を無くし、従
来の油圧回路に比べ装置構成も簡単になる。

【００１９】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面に基づき詳
細に説明する。図１はこの発明のダイクッション装置の
一実施例にかかる構成図である。このダイクッション装
置４０は、空気圧クッションシリンダによる空圧クッシ
ョン機構に加え、遊星歯車機構を設けてクッション台の
往復動を変換機構で回転運動に変換して伝達するととも
に、フライホイールと発電機を連結し、さらにサーボモ
ータによるトルク制御及び回転速度制御によって任意の
クッション力を得るようにするともに、発電機により電
気エネルギとして回収するようにするものである。な
お、このダイクッション装置４０が設けられる機械プレ
スの構成の一例は既に説明した図４のものと同一である
ので、同一部分に同一番号を記し、その説明は省略す
る。

【００２０】このダイクッション装置４０では、クッシ
ョンピン１０が取付けられるとともに、クッション力を
発生する空気圧クッションシリンダ２１が連結されたク
ッション台（プレッシャパッド）１１の下側に、このク
ッション台１１の往復動を回転運動に変換する変換機構
４１として２つの油圧シリンダ４２が配置されてピスト
ンロッド４３が連結してある。そして、２つの油圧シリ
ンダ４２の両端部に接続した油圧配管４４が水平方向に
配置された変換シリンダ４５の両端部に接続してあり、
変換シリンダ４５のピストンロッド４６には、回動軸４
７に固定された回動アーム４８の先端部が連結してあ
る。なお、これら油圧配管４４は常時リーク保償され、
両シリンダ４２，４５間で力の伝達ができるようになっ
ている。

【００２１】したがって、クッション台１１が上下に往
復動すると、油圧シリンダ４２のピストンロッド４３が
往復動され、これによって油圧配管４４で接続された変
換シリンダ４５のピストンロッド４６が水平方向に往復
動されることになり、回動アーム４８を回動することで
回動軸４７が回動され、この回動軸４７で回転運動とし
て取り出すことができる。

【００２２】なお、クッション台１１の往復動を回転運
動に変換する変換機構４１としては、図２に示すよう
に、クッション台１１に連結したロッド４９にラック５
０を一体または別体に設け、このラック５０をセクタギ
ア５１に噛み合わせるようにし、セクタギア５１が取付
けられた回動軸５２で回転運動を取り出すように構成す
ることもできる。

【００２３】こうして回転運動に変換して回動軸４７，
５２（以下、単に回動軸４７とした場合には、特に指定
しない場合には回動軸５２も含むものとする。）に伝達
されるクッション力を制御したり、クッションエネルギ
を回収するため、遊星歯車機構５３が設けられる。

【００２４】この遊星歯車機構５３は、２つの太陽歯車
５４，５５とキャリア５６とを主構成要素としており、
キャリア５６には、２つの太陽歯車５４，５５にそれぞ
れ噛み合う２段の遊星歯車５７，５８が回転可能に支持
されて構成されている。

【００２５】そして、２つの太陽歯車５４，５５のうち
一方の太陽歯車５４には、同軸上に歯車５９が取付けら
れ、歯車増速機６０を介して回動軸４７の回転が伝達さ
れるようになっている。また、もう１つの太陽歯車５５
の軸端には、サーボモータ６１が連結されるが、この実
施例の場合には、２台のサーボモータ６１が分配歯車装
置６２を介して連結してある。さらに、キャリア５６に
は、同軸上にフライホイル６３が連結してある。このフ
ライホイール６３には、ベルトまたはチェーン等の動力
伝達機構６４を介して発電機６５が連結される一方、キ
ャリア５６には、ブレーキ装置６６が設けられ、キャリ
ア５６を固定することができるようになっている。

【００２６】なお、この実施例の遊星歯車機構５３で
は、プレスからの入力による太陽歯車５４の回転数（＝
歯車５９の回転数）ｎp とサーボモータ６１の回転数
（＝太陽歯車５５の回転数）ｎd とキャリア５６の回転
数（＝フライホイール６３の回転数）ｎs との間に次式
(1) の関係を満たすように各歯車の歯数が定められてい
る。

【００２７】ｎp ＝５／６・ｎs ＋１／６・ｎd ……
(1) なお、負荷トルクＴp に対して次式(2) の関係がある Ｔd ＝−１／６／・Ｔp ……(2) Ｔs ＝−５／６・Ｔp ……(2) 次に、このように構成したダイクッション装置４０の動
作についてプレス工程にしたがって図３を参照しながら
説明する。

【００２８】 プレスが開始される前は、ダイクッシ
ョン装置４０のプレッシャリング９が上限に保持された
状態となっており、遊星歯車機構５３の３つの回転軸の
回転数ｎd ，ｎs ，ｎp はいずれも０である。

【００２９】 この状態でプレスが開始されるが、プ
レッシャリング９がブランク８を介してダイ６と接触す
る位置のわずか手前まで下降したところで、ダイクッシ
ョン装置４０（プレッシャリング９）の予備加速を開始
する。

【００３０】すなわち、プレッシャリング９がブランク
８を介してダイ６と接触する位置のわずか手前までスラ
イド７が下降したところで、サーボモータ６１をモータ
として駆動して遊星歯車機構５３を介して回動アーム４
８を回動し、変換シリンダ４５および油圧シリンダ４２
を介してクッション台１１をある速度をもって下降させ
る。この場合のサーボモータ６１の回転数ｎd は、たと
えば５００rpm とされ、フライホイール６３はブレーキ
装置６６によって固定状態にしておくことから、ｎs ＝
０、太陽歯車５４の回転数ｎp は前記(1) 式により、約
８３rpm となってクッション台１１はある速度をもって
下降する。

【００３１】 予備加速されたダイクッション装置４
０にダイ６およびスライド７が追いついて接触した後
は、プレス側の力によってダイクッション装置４０が駆
動され、ブランク８の成形が開始される。

【００３２】この成形状態になると、クッション台１１
がスライド７側から押し下げられ、クッション力は空気
圧クッションシリンダ２１の空気を圧縮すると同時に、
遊星歯車機構５３の太陽歯車５４に回転運動に変換され
て回転駆動力として伝達される。

【００３３】そして、この状態で、キャリア５６を固定
しているブレーキ装置６６を解放状態にすると、キャリ
ア５６に連結されたフライホイール６３が回転されてエ
ネルギが蓄積されると同時に、サーボモータ６１の発電
力として回収されるが、これらはサーボモータ６１によ
ってその蓄積状態や回収状態を変えることができる。

【００３４】すなわち、サーボモータ６１をトルク制御
（サーボモータの界磁電流を変えて発電電流制御を行
う）することによって抵抗力を０からある範囲まで変え
ることができ、これによってクッション力をプレス角度
の関数として成形一工程中任意に変化させて設定するこ
とができる。

【００３５】この成形状態では、サーボモータ６１の回
転数ｎd は、プレススピードによって決まる入力軸回転
数ｎp 及びフライホイール回転数ｎs によって決定され
る。

【００３６】フライホイール６３の回転数ｎs はエネル
ギの吸収によって増加し、プレスからの入力回転数ｎp
は成形に伴ってスライド７が停止するため下死点にいた
って０まで減少する。すなわち、クッション力はエアシ
リンダ２１の力及びフライホイール６３を加速する力、
サーボモータ６１で発電する力によって発生することに
なる。

【００３７】 ダイ６およびスライド７が下死点まで
下降して成形が完了すると、ダイクッション装置４０の
プレッシャリング９を下死点より僅かに下降させた状態
とするロッキングを行う。ロッキング中、上昇していた
フライホイール回転数ｎs は下降するよう制御され（エ
ネルギ回収）、それにともなって入力回転数ｎp ＝０に
なるように前記(1) 式を満足するよう、サーボモータ６
１によるｎd の回転速度制御が行われ、逆転状態のサー
ボモータ６１の回転数ｎd を減少する。すなわち、ロッ
キングでは、フライホイール６３の回転数ｎs が減少し
て行く分のエネルギの回収が行われる。

【００３８】 ダイクッション装置４０のプレッシャ
リング９のリフト（わずかな上昇）が行われれる。上昇
力はクッションエアシリンダ２１が発生するためサーボ
モータ６１はフライホイールスプピードｎs を見ながら
決められたｎp の変化量を守るべく前記(1) 式の関係を
保って回転速度制御が行われる。リフト力による発生エ
ネルギはサーボモータ６１によって吸収される。

【００３９】 ダイクッション装置４０のプレッシャ
リング９がリフト状態で保持される。サーボモータ６１
は回転速度制御が行われ、このときのフライホイールス
ピードを見ながらｎp ＝０にコントロールする。

【００４０】ここまでで、成形工程でフライホイール６
３に蓄えられたエネルギがほとんど放出された状態にな
る。

【００４１】 次に、ダイクッション装置４０のプレ
ッシャリング９を成形前の状態に戻すため上昇が行われ
る。

【００４２】この上昇では、空気圧クッションシリンダ
２１がクッション台１１を押し上げるが、この運動エネ
ルギをフライホイール６３に吸収するとともに、サーボ
モータ６１で回収する。

【００４３】サーボモータ６１はフライホイール６３の
スピードｎs を見ながら決められたｎp の変化量を守る
べく前記(1) 式の関係を保って発電力による回転速度制
御が行われ、一方フライホイール軸に伝わった押し上げ
力の一部はフライホイール６３の回転を上昇させエネル
ギとして蓄えられる。

【００４４】 最後に、上昇状態のプレッシャリング
９を成形前の状態に保持する（上昇保持）。

【００４５】フライホイール６３は次の一行程が開始す
るまでに速度を０に戻し、蓄えられたエネルギを放出す
る一方、サーボモータ６１はｎp 回転を０に保持すべく
フライホイールスピードｎs を見ながら前記(1) 式の関
係を保って速度コントロールされる。

【００４６】このようにしてプレスの１サイクルが完了
するまでの間にダイクッション装置４０の空気圧クッシ
ョンシリンダ２１より発生する運動エネルギの全てをフ
ライホイール６３で蓄積して発電機６５の発電及びサー
ボモータ６１の発電により回収することができ、従来の
熱にして放出する場合に比べてエネルギを有効に利用す
ることができる。

【００４７】また、このようなエネルギの回収のための
制御をサーボモータ６１の回転速度制御で行うことがで
き、油圧制御を行う場合に比べ、構成を簡素化すること
ができる。

【００４８】さらに、サーボモータ６１のトルク制御を
行うことで、成形時のクッション力を任意に変えること
もできる。

【００４９】なお、上記実施例では、この発明を単動プ
レスに適用した場合で説明したが、これに限らず、他の
形式のプレスに適用することも可能である。

【００５０】

【発明の効果】以上、一実施例とともに具体的に説明し
たようにこの発明のダイクッション装置によれば、プレ
スの動きにともなって空気圧クッションシリンダが連結
されたクッション台の往復動を変換機構で回転運動に変
えて遊星歯車機構の１つの軸に伝達し、もう１つの軸に
フライホイールおよび発電機を連結し、３つ目の軸にサ
ーボモータを連結するようにしたので、サーボモータの
トルク制御発電によって任意のクッション力を得ること
とエネルギ回収が同時にできるとともに、フライホイー
ルに蓄積した分の回収もでき、また、空気圧クッション
シリンダによるクッション押し上げ力による運動エネル
ギをフライホイールに蓄積し、これを発電に利用してエ
ネルギを回収することができる。

【００５１】これにより、エネルギの無駄を無くし、従
来の油圧回路に比べ装置構成も簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のダイクッション装置の一実施例にか
かる構成図である。

【図２】この発明のダイクッション装置の他の一実施例
にかかる変換機構の構成図である。

【図３】この発明のダイクッション装置の一実施例にか
かる各部の動作説明図である。

【図４】従来のダイクッション装置の構成図である。

【符号の説明】

１ ポンチ ２ ボルスタプレート ３ ボルスタ ５ ベッド ６ ダイ ７ スライド ８ ブランク ９ プレッシャリング １０ クッションピン １１ プレッシャパッド ２１ 空気圧クッションシリンダ ２４ 油圧クッション機構 ２５ 油圧回路 ２９ サーボ弁 ４０ ダイクッション装置 ４１ 変換機構 ４２ 油圧シリンダ ４３ ピストンロッド ４４ 油圧配管 ４５ 変換シリンダ ４６ ピストンロッド ４７ 回動軸 ４８ 回動アーム ５３ 遊星歯車機構 ５４ 太陽歯車 ５５ 太陽歯車 ５６ キャリア ５７ 遊星歯車 ５８ 遊星歯車 ６１ サーボモータ ６３ フライホイール ６５ 発電機 ６６ ブレーキ装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイとの間でブランク周縁部を押えるク
   ッションが取付けられるクッション台に連結されてクッ
   ションをダイ方向に付勢する空気圧クッションシリンダ
   を有するダイクッション装置において、前記クッション
   台の往復動を回転運動に変換する変換機構を設ける一
   方、３軸からなる遊星歯車機構を設け、これら３軸に前
   記変換機構の出力回転が伝達されるクッション回転入力
   軸、エネルギ吸収放出用フライホイール及び発電機を具
   備する軸，クッション力コントロール及びクッションエ
   ネルギの吸収を制御するサーボモータ軸を連結したこと
   を特徴とするダイクッション装置。