JPH0747237B2 - 空圧式ダイクッション装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はプレスの空圧式ダイクッション装置に関する。

［従来の技術］ 第４図に従来の空圧式ダイクッション装置を示す。図に
おいて、１は、エアシリンダでピストン２によって上室
1Uと下室1Lとに隔離されている。上室1Uは、開口５によ
り大気に開放する。４は、ピストンロッド３の上端に固
着されたウェアプレートで図示しないクッションピンを
受ける。また、６は、バッファタンクで連結管７を介し
て下室1Lに連通されている。

かかる構成のダイクッション装置は、上室1Uが大気開放
であるから上室内圧力PUは大気圧に等しく一定である。
したがって、ダイクッション能力Ｆは、下室内圧力ＰL
とピストン２の断面積A1とから求（Ｆ＝ＰL・A1）。し
かし、ピストン２が下降する、つまり下室1Lの容積が減
少するほどに下室内圧力ＰLが高まるのでダイクッショ
ン能力は増大する。一方、ダイクッション能力すなわち
プレス加工に必要な適正なしわ押え力（Ｆ）は、素材の
材質等から定められるので能力過大化は不都合である。

ここに、従来は、下室1Lの見掛容積を大きくしてダイク
ッション能力Ｆの変動過大化を抑制するために、下室1L
にシリンダ１の容積に比較して５〜８倍の容積を持つバ
ッファタンク６を設けているのである。

したがって、第２図に２点鎖線で示す如く、ダイクッシ
ョン能力（適正しわ押え力）Fpを得るために必要な初期
圧力ＰLSを下室1Lおよびバッファタンク６内に確立して
おけば、ピストン２が上限ULから加工し始めると同時に
必要しわ押え力Fpが確立される。その後は、同図に１点
鎖線で示したように徐々に増大する。ピストン２が下限
LLに到達したときのダイクッション能力はFpeとなる。

［発明が解決しようとする課題］ このように従来のダイクッション装置は、大容量のバッ
ファタンク６を導入して下室1Lの見掛容積の増大を図
り、適正しわ押え力を一定化しようとする構成であっ
た。

したがって、プレスの大型化、トランスファプレスに見
られるような自動化、さらには高品質と生産性向上が求
められる現在では、次のような問題が許され難くなって
きた。

バッファタンク６の設置スペースが大きく不経済で
あるばかりか、プレスの大型化はもとより他の機能品の
レイアウトを制限することになる。特に、多くの金型を
有するトランスファプレス等においては影響過大であ
る。

初期圧力ＰLSの確立あるいはダイクッション能力を
増大させる調整作業に長時間を必要とし、他の初期条件
が短時間で確立されているにも拘らず、プレス運転がで
きないという事態を招来させていた。一方、急速な初期
圧力ＰLSを確立するには、さらに高圧大容量のコンプレ
ッサを設置しなければならず設備経済および設置スペー
ス等が一層不利となる。

また、しわ押え力を減少させる調整作業に際しては、急
速作動の大型排気弁を設けなければならず、この点から
も経済的負担が大きい。しかも調整毎に大量の高圧空気
を大気放出あるいは供給することになるので、運用経済
も不利である。

さらに、上記、の犠牲を受入れたとしてもバッ
ファタンク６の容量を無限大とすることは不可能であ
る。したがって、ピストン２の下降に伴ってダイクッシ
ョン能力は程度の差はあるものの増大してしまう。

しかし、究極の高品質とコスト低減が求められる今日で
は、多くの製品加工においてダイクッション能力の増大
変動そのものが許されなくなってきた。

ここに、本発明の目的は、従来の大容量バッファタン
ク、大型コンプレッサ、急速大型排気弁等の一掃とダイ
クッション能力の一定保持とを達成することができる構
造簡単・取扱容易で低コストかつ小型軽量な空圧式ダイ
クッション装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、従来装置が大気開放型シリンダ装置からなる
のに対して、密閉型シリンダ装置から形成し、かつ密閉
型シリンダ装置によるダイクッション能力は下室内圧力
と上室内圧力との差圧によって定まるという原理原則に
立却り、下室と上室を連通しつつ差圧コントロールする
ように形成したものである。

詳しくは、本発明に係る空圧式ダイクッション装置は、
シリンダのピストンを挟む下室と上室とを、ピストン下
降に伴って変化する下室内圧力と上室内圧力との差圧が
設定差圧値以上となったときに開放する逆止弁を介して
連通させ、かつピストン上昇時に開閉制御手段によって
開閉制御されて上室内圧力の高圧化を阻止しかつピスト
ンの上限への復帰速度を調整可能な開閉弁を介して連通
させ、前記設定差圧値を設定変更可能な差圧設定手段を
設けたことを特徴とする。

［作用］ 上記構成の本発明では、荷重によりピストンが上限から
下降すると、下室内圧力が高まりつつ下室内圧力と上室
内圧力との差圧が急速に大きくなり、設定差圧値に相当
するダイクッション能力が確立される。なお、この設定
差圧値は差圧設定手段によって変更可能である。

さらに、ピストンが下降しようとすると、両室内圧力間
の差圧が設定差圧値以上となるから逆止弁が開き、下室
と上室とが当該逆止弁を介して連通される。したがっ
て、下室内圧力は減圧され差圧が設定差圧値以下に下が
る、と同時に逆止弁が閉じる。

以下、ピストンの下降に伴って逆止弁の開閉が繰返さ
れ、両室内圧力間の差圧は適正なしわ押え力の許容範囲
内での微小範囲で変動されるが、ピストンが下限に至る
までダイクッション能力を実質的一定に保持できる。

一方、スライドが上昇し始めると、両室内圧力間の差圧
によりピストンは下限から上限に向かって上昇する。こ
れに伴って上室内圧力が徐々に高まり両室内圧力がほぼ
等しくなったところで、開閉制御手段によって開閉弁が
開かれ上室と下室とが連通する。したがって、上室内圧
力の高圧化は阻止され、両室内圧力は等しくなる。

この状態にあっても、ピストンロッド（断面積）の有無
による有効面積差から、ピストンの押上力が生じるの
で、ピストンは比較的緩やかに上昇する。

また、開閉制御手段によって、ピストンが大きな衝撃力
を発生することなく上限に至るように、開閉弁が所定の
タイミングで閉じられる。このように、ピストンの上限
への復帰速度が調整されるので、上限ダンパー効果を強
化することができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。

（第１実施例） 第１図は全体構成図、第２図は動作説明をするための図
である。

なお、前出第４図に示した従来ダイクッション装置の構
成要素と同一または共通する部分については、同一の符
号を付して、その説明を簡略または省略するものとす
る。

本第１実施例のダイクッション装置は、第１図に示す如
く、シリンダ装置（シリンダ１、ピストン２）、クラッ
キング圧力可変型の逆止弁10、差圧設定手段としての差
圧設定器12および開閉弁20等から構成されている。

シリンダ装置には、小型コンプレッサーからなる空気源
15、圧力調整弁16、逆止弁17を介して加圧空気が供給さ
れる。ピストン２が上限ULにある初期状態において、シ
リンダ１内のピストン２を挟んだ下方に形成される下室
1Lに初期圧力ＰLSを確立しておく。この初期圧力ＰLS
は、圧力調整弁16で設定される。ピストン２の可動スト
ローク（ST）は、シリンダ１内の上限ULと下限LLとの間
である。また、1Uは、ピストン２の上方側に形成される
上室である。

したがって、密閉型シリンダ装置からなる本装置のダイ
クッション能力は、ピストンロッド３の断面積A2を無視
すれば、下室内圧力ＰLと上室内圧力ＰUとの差圧で決ま
る。

逆止弁10は、下室1Lと上室1Uとを連通させる手段であ
り、ピストン２が下降するに伴って変化する下室内圧力
ＰLと上室内圧力ＰUの差圧△（＝ＰL−ＰU）が設定差圧
値（クラッキング圧力）△Ｓ（例えば、3Kg f/cm²）と
なったときに開くように形成されている。逆止弁10は、
両室内1L,LUを結ぶ配管11の途中に設けられている。

この実施例の逆止弁10は、適正しわ押え力に見合うダイ
クッション能力の大きさを変更調整できるように形成さ
れている。

すなわち、逆止弁10は、差圧設定器12からの設定信号を
受けて、当該設定差圧値△Ｓ（例えば、2.8Kg f/cm²、
3.0Kg f/cm²、3.2Kg f/cm²、…）となったときに開放す
るように形成されている。

一方、開閉弁20は、上室1Uと下室1Lとを連通する配管21
の途中に設けられ、上室1Uと下室1Lとを適時に連通する
手段である。すなわち、ピストン２の上昇時における上
室内圧力Puの高圧化を阻止するものである。ピストン２
が下降するときには閉塞され、上昇過程の適時において
開放される。

ここに、本発明における高圧化とは、上室内圧力Puが下
室内圧力ＰLよりも高くなること又はピストンロッド３
の断面積A2を考慮する場合には、ピストン２が上昇不能
となる値に上室内圧力Puが高まることをいうものとす
る。

具体的には、開閉制御手段22によって開閉制御される。
本実施例における開閉制御手段22は、第２図に示す如
く、ピストン２が下限LLから上昇するに伴って、下室内
圧力ＰLが下り、上室内圧力ＰUが上って両室内圧力Ｐ
L、ＰUがほぼ等しく（下室内圧力ＰLが僅かに高い状
態）なったときに開閉弁20に開信号を出力し、また、ピ
ストン２が上限ULに到達する直前に閉信号を出力するも
のと形成されている。

なお、開信号の出力タイミングは、ピストン２の上昇速
度を規定する観点から定めればよく、ストローク（ST）
中のどこで出力してもよい。また、閉信号はピストン２
が上限ULに到達できる限度内において、上限ダンピング
効果をより大くできるタイミングとするのが望ましい。

また、これらタイミングは、図示しない位置検出器で検
出したピストン２（ピストンロッド３）の現在位置をも
って規定するものとされている。但し、上室内圧力Ｐ
U、下室内圧力ＰLと上室内圧力との差圧、あるいはクラ
ンク軸角度を検出して規定するように構成してもよい。

なお、開閉弁20,開閉制御手段22は上記構造に限定され
ず、例えばパイロットチェック弁から構成して配管21等
を省略するように構成することもできる。

また、19はしわ押え力を手動で低下させる場合に使用す
る排気弁である。

次に作用を説明する。

ピストン２が上限ULにあるときは、ピストン２の断面積
がA1であるとすると、ダイクッション能力Ｆは、次式で
決まる。

Ｆ＝ＰL・A1−ＰU・（A1−A2） この実施例では、第２図に示す如く、上限ULにおいて、
上室内圧力ＰLと下室内圧力ＰUとが等しいものとされて
いるので、差圧△はピストンロッド３の断面積A2の有無
による有効面積差に基づく分が生じる。

前出第４図に示す従来構造では、上室1Uが大気開放であ
るから、第２図に一点鎖線で示す如く、ダイクッション
能力は徐々に増大し下限LLにおいてはFpeとなり、所定
のダイクッション能力Fpを一定に保持することができな
い。下限LLにおいて、しわ押え力は20〜25％過大となっ
てしまう。

ここに、本実施例では、予め差圧設定器12に下室1Lと上
室1Uとを連通するための差圧値△Ｓを設定しておけば、
ピストン２が下方に変位すると下室内圧力ＰLが高まり
上室内圧力ＰUとの差圧△が増大するので、急速に所定
のダイクッション能力F1を確立することができる。そし
て、差圧△が設定差圧値△Ｓと等しくなると逆止弁10が
開き両室1L,1Uを連通する。その結果、下室内圧力ＰLは
低下し上室内圧力ＰUは高くなり、差圧△は設定差圧値
△Ｓより小さくなり、逆止弁10は再び閉じる。このよう
に逆止弁10は、差圧△に基づいてピストン２が下限LLに
到達するまで開閉動作が繰返される。

したがって、逆止弁10の開閉動作に伴う微小な差圧変動
はあるもののダイクッション能力F1は一定バンドＢ内に
コントロールされる。

バンドＢの幅は、適正しわ押え力の許容範囲内とされて
いる。なお、バンドＢの幅は、シリンダ１の容積に対す
る逆止弁10、配管10の口径および流路抵抗等を適宜とす
ることにより選択することができる。

また、ダイクッション能力は、差圧設定器12の設定差圧
値△Ｓによって可変できる。第２図に示す能力F2とする
ときには、能力F1の場合よりも設定差圧値△Ｓを小さく
設定すればよい。

一方、ピストン２の下限LLからの上昇作動は、両室内圧
力ＰL,PU間の差圧△に基づき、当初はスライドの上昇に
適合し、その後は無負荷状態で円滑に行われる。下室内
圧力ＰLは低くなり上室内圧力ＰUは高くなるので、差圧
△は急速に低下する。

すると開閉制御手段22の信号によって開閉弁20が開放さ
れ、両室1U,1Lは連通される。したがって、両室内圧力
ＰL,PUは等しくなるが、ピストンロッド３の断面積A2の
有無による有効面積差に基づき生成される押上力によっ
てピストン２はさらに上昇する。

そして、上限UL直前において開閉弁20が再び閉塞され
る。したがって、上室内圧力ＰUが僅かに高まりピスト
ン２の押上力を急速に低下させるから、上限ULでのダン
パー効果を高めることができる。

ピストン２が上限ULに極接近した場合に、一瞬だけ開閉
弁20を再度開閉するように形成して実施することも有効
である。

しかして、この実施例によれば、下室1Lと上室1Uとを、
両室内圧力ＰL,PU間の差圧△が設定差圧値（クラッキン
グ圧力）△Ｓになったときに開く逆止弁10を介して連通
した構成とされているので、上室内圧力ＰUと下室内圧
力ＰLとの差圧が一定となりダイクッション能力をプレ
ス作業中一定に保持することができる。

また、上室1Uと下室1Lとを逆止弁10、配管11および開閉
弁20、配管21で連通した密閉構造であり、かつピストン
２が下降するときには下室1L内の空気が上室1U内に放出
される構造であるから、従来装置における過大バッファ
タンク（６）を設ける必要がなく、経済的、設置スペー
ス的、空気消費的にも非常に有利である。

また、ダイクッション能力は、差圧設定器12によって逆
止弁11のクラッキング圧力（差圧）を調整することによ
り行われるので、従来の高圧大容量コンプレッサや大型
排気弁を設ける必要がなく大幅に小型化できる、ととも
に迅速な調整作業を達成できる。したがって、待期時間
が短くプレス生産能率を高めることができる。大量の高
圧空気を大気に放出することもないので運転経済も有利
となる。

また、ピストン２の上限UL近傍において、上室内圧力Ｐ
Uを残すことができる、すなわち開閉弁20の閉塞時期を
適宜とすることにより差圧を小さくすることができるか
ら、上限ULにおける衝撃力を大幅に低下させることがで
きる。

さらに、逆止弁11のクラッキング圧力は、差圧設定器12
によって簡単に設定変更できるので、必要なしわ押え力
を迅速かつ正確に確立できる。しかも、しわ押え力はピ
ストン２の下降変位に拘らず一定であるから、フランジ
部にしわを発生させたり、破損させるという不都合が回
避でき、高品質製品を安定して生産することが可能とな
る。

さらにまた、開閉弁20は、開閉制御手段22によって適宜
に開閉制御される。構成であるから、ピストン２の上限
ULへの復帰速度、上限ダンピング効果等を所望の特性に
設定して運転することができる。

（第２実施例） この実施例は、第３図に示される如く、第１実施例が差
圧設定手段としての差圧設定器12によってクラッキング
圧力を設定変更できる逆止弁10とされていたのに対し
て、クラッキング圧力の異なる逆止弁10（10A,10B,10
C）を並列配設し、対応配設された電磁弁からなる切替
弁13（13A,13B,13C）を選択切替手段14によって切替え
ることにより、１つの逆止弁を選択するように構成した
ものである。つまり、上記切替弁13（13A,13B,13C）と
選択切替手段14とから差圧設定手段を形成したものであ
る。その他の構成は第１実施例の場合と同一につき、そ
の説明を省略する。

したがって、第１実施例の場合と同様な作用、効果を奏
するほか、さらに各逆止弁11のクラッキング圧力が一定
であるからダイクッション能力を一段と正確に設定でき
る、とともに切替弁を閉塞するだけであるから設定切替
作業を一層迅速に行える。

なお、以上の実施例では、完全な密閉型シリンダ装置
（シリンダ１、ピストン２）から構成されていたが、第
３図に２点鎖線で示す如く、適時かつ一時的に上室1Uを
大気開放する開放弁25を設けても実施できる。例えば、
ピストン２が上限ULから下降する瞬時だけ、開閉制御手
段22によって開放すれば設定ダイクッション能力［F,
（F2）］を一段と急速に立上げることができる等々、本
発明の作用、効果を一層助長することが可能となる。

［発明の効果］ 本発明は、シリンダの上下室を逆止弁を介して連通する
とともに上下室内圧力の差圧が設定差圧値となったとき
に逆止弁を開き、かつピストン上昇時には開閉弁によっ
て上室内圧力の高圧化を阻止しかつピストンの上限への
復帰速度を調整する構成であるから、従来の大型バッフ
ァタンク，高圧大容量コンプレッサー，大型急速作動排
気弁等を一掃でき小型軽量で運用コストも小さく、ダイ
クッション能力を一定に保持できる空圧式ダイクッショ
ン装置を提供できる。また、差圧設定手段によって設定
差圧値を適宜変更して、必要なしわ押え力を迅速かつ正
確に確立できるとともに、開閉制御手段で開閉弁を開閉
制御してピストンの上限への復帰速度を調整することに
より上限ダンピング効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す全体構成図、第２図
は同じく従来構造の動作と比較して動作説明をするため
の図、第３図は第２実施例を示す全体構成図、および第
４図は従来のダイクッション装置の全体構成図である。 １……シリンダ、1U……上室、1L……下室、 ２……ピストン、 10……逆止弁、 11……配管、 12……差圧設定器（差圧設定手段） 13……切替弁（差圧設定手段） 14……選択切替手段（差圧設定手段） 20……開閉弁、 21……配管、 22……開閉制御手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダのピストンを挟む下室と上室と
   を、ピストン下降に伴って変化する下室内圧力と上室内
   圧力との差圧が設定差圧値以上となったときに開放する
   逆止弁を介して連通させ、かつピストン上昇時に開閉制
   御手段によって開閉制御されて上室内圧力の高圧化を阻
   止しかつピストンの上限への復帰速度を調整可能な開閉
   弁を介して連通させ、前記設定差圧値を設定変更可能な
   差圧設定手段を設けたことを特徴とする空圧式ダイクッ
   ション装置。