JP2014140902A - ダイクッション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイクッション装置のクッション圧の応答性が優れると同時に、ダイクッション装置への衝撃を十分に緩和させることができるダイクッション装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、プレス時の下方への加工圧に対抗してクッション圧を発揮するダイクッション装置１００であって、クッションパッド１１と、該クッションパッド１１に設けられた油圧室１６と、該油圧室１６の壁面を摺動可能なピストン１５ｂと、該ピストン１５ｂに当接された支柱ロッド１２と、該支柱ロッド１２に設けられ前記クッションパッドを上方に付勢する上方付勢装置と、該上方付勢装置を駆動させるための駆動源と、を備え、油圧室の容積が変動可能となっているダイクッション装置において、前記ピストンには液量調整用ブロックを取付けるための取付け部が設けられており、液量調整用ブロック２２を複数枚、前記取付け部にピンにより重ねて取付けることにより、油圧室１６の容積が変動可能となっているダイクッション装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダイクッション装置に関し、クッション圧の精度を向上させると同時に、ダイクッション装置への衝撃を十分に緩和させることができるダイクッション装置に関する。

一般にシートをプレスするプレス機械においては、プレス時に、シートにシワが発生しないように、ダイクッション装置が設けられる。
ダイクッション装置は、プレス時の下方への加工圧に対抗して上方に付勢する圧力（以下「クッション圧」という。）をシートの周縁に付加するものである。

このようなダイクッション装置においては、ダイクッション装置への衝撃を緩和するため及び衝撃時の圧力を測定するために油圧室が設けられる。
例えば、クッションパッドの下部にシリンダが形成され、シリンダの内部にロッドの上端に連結されたピストンが摺動自在に収容され、シリンダの内壁面及びピストンの壁面で形成された油圧室を備えるダイクッション装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、クッションパッドと、該クッションパッドの下面に取り付けられた支柱と、該支柱に設けられ、クッションパッドを上方に付勢する流体圧シリンダと、支柱に取り付けられ、クッションパッドを上方に付勢する上方付勢装置と、該上方付勢装置を駆動させるための駆動源と、クッションパッド及び支柱の間に設けられた油圧室と、を備えるダイクッション装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−１５４０７号公報 特開２００９−１４２８９４号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に記載のダイクッション装置においては、プレス機械の応答性を調整することができないので、十分なクッション圧の精度が得られない。
このため、これらのダイクッション装置においては、例えば、プレス機械及びダイクッション装置の固有振動数が変化した場合、シートの成形性が悪くなる欠点がある。

また、油圧室内の圧力調整でプレス機械の応答性を向上させる方法も考えられるが、プレス機械及びダイクッション装置の構造や能力、加工速度等の仕様によって、固有振動数は多様に変化するので、油圧室の圧力調整のみでは限界がある。
なお、一般に油圧室を設けることにより、ダイクッション装置への衝撃は緩和されるが、ダイクッション装置のクッション圧の応答性は低下する傾向にある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、プレス機械の応答性を調整することにより、ダイクッション装置のクッション圧の精度を向上させると同時に、ダイクッション装置への衝撃を十分に緩和させることができるダイクッション装置を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、油圧室の容積を変動可能とすることで、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、（１）プレス時の下方への加工圧に対抗してクッション圧を発揮するダイクッション装置であって、クッションパッドと、該クッションパッドに設けられた油圧室と、該油圧室の壁面を摺動可能なピストンと、該ピストンに当接された支柱ロッドと、該支柱ロッドに設けられ前記クッションパッドを上方に付勢する上方付勢装置と、該上方付勢装置を駆動させるための駆動源と、を備え、油圧室の容積が変動可能となっているダイクッション装置において、ピストンには液量調整用ブロックを取付けるための取付け部が設けられており、液量調整用ブロックを複数枚、取付け部にピンにより重ねて取付けることにより、油圧室の容積が変動可能となっているダイクッション装置に存する。

本発明は、（２）油圧室には調圧用の油圧ポンプユニットが設けられている上記（１）に記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（３）油圧室には該油圧室内に連通する過負荷防止弁が設けられている上記（１）に記載のダイクッション装置に存する。

本発明は、（４）上方付勢装置がエアーシリンダ及びラックピニオン機構であり、駆動源がサーボモータである上記（１）に記載のダイクッション装置に存する。

本発明のダイクッション装置においては、油圧室の容積を変動させることにより、プレス時のプレス機械及びダイクッション装置の固有振動数を調整することで、ダイクッション装置のクッション圧の応答性が優れると同時に、ダイクッション装置への衝撃を十分に緩和させることができる。
また、かかる固有振動数は、一般にプレス機械及びダイクッション装置の構造、大きさ、油圧室の油の性状等によって変動するが、上記ダイクッション装置は、油圧室の容積を変動可能としているので、適宜、固有振動数が特定の値となるように調整できる。すなわち、プレス機械及びダイクッション装置の構造が変わった場合のみならず、経時的に油圧室の油の清浄度や空気の溶け込み具合に変化が生じた場合にも、固有振動数が変化することがあるが、上記ダイクッション装置においては、設計段階後（機械組み立て後）であっても油圧室の容積が変動させることにより固有振動数を調整できるので、適宜、固有振動数が特定の値となるように調整できる。

本発明のダイクッション装置においては、ピストンに液量調整用ブロックを取付けるための取付け部が設けられており、液量調整用ブロックを取付け部に取付けることにより、油圧室の容積の調整を容易に行うことができる。

本発明のダイクッション装置において、油圧室に調圧用の油圧ポンプユニットが設けられている場合、油圧室の油圧を調整できる。これにより、固有振動数の微調整が可能である。

本発明のダイクッション装置において、油圧室に該油圧室内に連通する過負荷防止弁が設けられていると、加工圧に基づく過負荷が生じた場合、油圧室に充填された液を過負荷防止弁から流出させることにより、例えば、プレス機械の駆動を停止させることでプレス機械の故障を抑制することができる。また、加工圧に基づく過負荷が収束した場合、過負荷防止弁から液を油圧室に流入させることにより、液が油圧室に容易に復帰するので、再びプレス機械を駆動させることが容易となる。

本発明のダイクッション装置においては、上方付勢装置がエアーシリンダ及びラックピニオン機構であり、駆動源がサーボモータである場合、如何なる仕様、条件においても最適な機械特性を実現することが可能となる。すなわち、サーボモータを用いたサーボダイクッション装置において、プレス時のプレス機械及びサーボダイクッション装置の固有振動数を調整することにより、制御精度及び成形性が向上し、対応可能な成形条件の拡大を図ることが可能となる。

図１は、第１実施形態に係るダイクッション装置を示す概略断面図である。 図２は、第１実施形態に係るダイクッション装置の油圧室を示す部分拡大図である。 図３は、第２実施形態に係るダイクッション装置の油圧室を示す部分拡大図である。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

本発明に係るダイクッション装置は、シートをプレスする時の下方への加工圧に対抗して、クッション圧をシートの周縁に付勢するための装置である。なお、本発明において、「加工圧」とは、プレス機械でシートをプレスする際のシートに伝わる下方への圧力を意味する。かかる加工圧はシートの形状、プレスの速さによって適宜決定される。また、「クッション圧」とは、加工圧に対応してシートを上方に付勢する圧力を意味する。

また、本発明において、「固有振動数」とは、プレス時の振動により検出される特定の振動を意味し、具体的には、プレス機械及びダイクッション装置による固有の振動数を意味する。

［第１実施形態］
まず、本発明のダイクッション装置の第１実施形態について説明する。
図１は、第１実施形態に係るダイクッション装置を示す概略断面図である。
図１に示すように、第１実施形態に係るダイクッション装置１００は、クッションパッド１１と、該クッションパッド１１に設けられた油圧室１６と、該油圧室１６の壁面を摺動可能なピストン１５ｂと、該ピストン１５ｂに当接された支柱ロッド１２と、該支柱ロッド１２の中腹部に設けられクッションパッド１１を上方に付勢する上方付勢装置であるエアーシリンダ１３と、支柱ロッド１２の下部に設けられクッションパット１１を上方に付勢する上方付勢装置であるラックピニオン機構１４と、ラックピニオン機構１４を駆動させるための駆動源であるサーボモータ１７と、を備える。
また、油圧室１６には、油圧室１６内に連通する過負荷防止弁２０と、調圧用の油圧ポンプユニット２１とが設けられている。

ダイクッション装置１００においては、後述する油圧室１６の容積を変動可能なものとし、これにより、プレス時の固有振動数を調整可能としたものである。
プレス時の固有振動数は、例えば３〜９Ｈｚとすることが好ましい。この場合、ダイクッション装置のクッション圧の応答性が優れると同時に、ダイクッション装置への衝撃を十分に緩和させることができる。
また、かかる固有振動数は、プレス機械及びダイクッション装置の構造、大きさ、油圧室の油の性状等によって変動するが、ダイクッション装置１００は、油圧室１６の容積を変動可能としているので、適宜、固有振動数が上記範囲内となるように調整することが可能である。

図２は、第１実施形態に係るダイクッション装置の油圧室を示す部分拡大図である。
図２に示すように、第１実施形態に係るダイクッション装置１００においては、クッションパッド１１に設けられた油圧室１６と、油圧室１６の上面を封止するキャップ１５ａと、油圧室１６の壁面を摺動するピストン１５ｂと、を備える。なお、油圧室１６には油が充填されている。

ここで、ピストン１５ｂには液量調整用ブロック２２を取付けるための取付け部２２ａがピストン１５ｂの上端に設けられており、液量調整用ブロック２２を取付け部２２ａに取付けることにより、油圧室１６の容積が変動するようになっている。なお、液量調整用ブロック２２を取り付ける際には、キャップ１５ａが外され、上方から液量調整用ブロック２２が取付け部２２ａに挿入される。
また、液量調整用ブロック２２を取付け部２２ａに取付ける枚数を増やすことにより、油圧室１６の容積を徐々に小さくすることができる。

液量調整用ブロック２２は、ピンＰでピストン１５ｂの取付け部２２ａに固定される。なお、液量調整用ブロック２２が複数積層されている場合は、それぞれの液量調整用ブロック２２をピンＰで貫通させ、ピストン１５ｂに同時に固定される。

これにより、油圧室１６に充填された油の特性（硬さ）による固有振動数の調整だけでなく、油圧室１６自体の容積の変動による固有振動数の調整をすることが可能となる。例えば、液量調整用ブロック２２を取付けた場合は、液量調整用ブロック２２を取付けない場合と比較して、油圧室１６内の液量が少なくなる（油圧室１６内の容積が小さくなる）ので、固有振動数が上昇する。したがって、固有振動数を大きくしたい場合は、液量調整用ブロック２２の取り付け枚数を増やせばよい。

図１に戻り、ダイクッション装置１００は、上方付勢装置としてエアーシリンダ１３及びラックピニオン機構１４を備えている。このため、プレス時に下方への加工圧が生じると、これらの上方付勢装置によるクッション圧が加工圧に対抗することになる。
このとき、ダイクッション装置１００においては、エアーシリンダ１３を備えている分だけラックピニオン機構１４に必要なクッション圧が小さくなるので、ラックピニオン機構１４やサーボモータ１７の小型化又はラックピニオン機構１４や減速機１８の長寿命化が可能となり、メンテナンスも容易となる。
また、エアーシリンダ１３とラックピニオン機構１４とが同一軸上にクッション圧を発生させるようになっているので、正確なフルクローズトループ制御が可能であり、ダイクッション装置１００のクッション圧の精度が向上することになる。

エアーシリンダ１３は、支柱ロッド１２の中腹に位置し、内部には空気が充填され密閉された状態となっている。これにより、クッションパッド１１をエアー圧で支持している。
また、エアーシリンダ１３内部の空気が、流出入可能となるようにエアータンク１９が設けられている。すなわち、エアータンク１９からの空気の流出入によって、エアーシリンダ１３のクッション圧が略一定に調整される。

ここで、エアーシリンダ１３によるクッション圧は、加工の進行とともに押下されるに従い、内部の空気圧の上昇に伴って高くなる。
そうすると、支柱ロッド１２から上部の可動部の重量に伴う慣性力と、空気圧の上昇によるクッション力の増加分が相殺されるので、加工の終末段階において、可動部の慣性力によるクッション力の低下を防止することができる。更に、エアーシリンダ１３にエアータンク１９からの空気が流出入することによって、支柱ロッド１２から上部の可動部の重量に対抗して作用するクッション力の増加が過度にならないようにしている。なお、支柱１２から上部の可動部の重量をシリンダクッション圧に負担させると、上方付勢装置には、プレス時の下方への変動加工圧が加わるだけとなる。

ラックピニオン機構１４は、ラック杵１４ａと、該ラック杵１４ａに噛合されるピニオン軸１４ｂとからなる。
ラック杵１４ａは、支柱１２の下端に接続されており、支柱１２と共に上下移動するようになっている。
一方、ピニオン軸１４ｂは、ラック杵１４ａに噛合されると共に、サーボモータ１７に接続されている。すなわち、ラックピニオン機構１４は、サーボモータ１７により駆動される。

ラックピニオン機構１４は、ボールネジのように軸が回転しないので、回転慣性力が小さくて済み、さらに、加減速性能に優れるので、正確なクッション力を瞬時に発揮できる。
また、ダイクッション装置１００においては、エアーシリンダ１３を備えているので、ラックピニオン機構１４のラック杆１４ａとピニオン軸１４ｂとの噛み合わせ位置に加わる加工圧が小さくなる。このため、歯間の摩耗が少なくなり、ラックピニオン機構１４のガタ付きも生じ難く、ラックピニオン機構１４の寿命が長くなる。

本実施形態に係るダイクッション装置１００においては、上方付勢装置がエアーシリンダ１３及びラックピニオン機構１４であり、駆動源がサーボモータ１７であるので、如何なる仕様、条件においても最適な機械特性を実現することが可能となる。すなわち、サーボモータ１７を用いたサーボダイクッション装置において、プレス時の固有振動数を制御することにより、制御精度及び成形性が向上し、対応可能な成形条件の拡大を図ることが可能となる。

ダイクッション装置１００は、油圧室１６に調圧用の油圧ポンプユニット２１が設けられている。このため、油圧室１６の油圧を調整できる。これにより、上述した油圧室１６の容積によるダイクッション装置の固有振動数の調整に加え、油圧ポンプユニット２１によるダイクッション装置の固有振動数の微調整が可能となる。

ダイクッション装置１００は、油圧室１６に該油圧室１６内に連通する過負荷防止弁２０が設けられている。このため、加工圧に基づく過負荷が生じた場合、油圧室に充填された液を過負荷防止弁から流出させることにより、例えば、プレス機械の駆動を停止させることでプレス機械の故障を抑制することができる。また、加工圧に基づく過負荷が収束した場合、過負荷防止弁から液を油圧室に流入させることにより、液が油圧室に容易に復帰するので、再びプレス機械を駆動させることが容易となる。

本実施形態に係るダイクッション装置１００においては、まず、図示しないワークがプレスされる。
その時の加工圧がダイクッション装置１００に伝わると、ダイクッション装置１００の可動部であるクッションパッド１１及び支柱ロッド１２が下方に移動する。

ここで、クッションパッド１１と支柱ロッド１２との間には、油圧室１６が設けられているので、上記加工圧は、クッションパッド１１から油圧室１６に伝わる。このとき、ダイクッション装置１００においては、油圧室１６の容積を変動させることによってダイクッション装置の固有振動数が調整されているので、油圧室１６の下方の支柱ロッド１２、エアーシリンダ１３、ラックピニオン機構１４及びサーボモータ１７への加工圧による衝撃を十分に緩和させることができる。

一方、ダイクッション装置１００においては、エアーシリンダ１３とラックピニオン機構１４とによるクッション圧が油圧室１６に伝わる。このとき、ダイクッション装置１００においては、油圧室１６の容積を変動させることにより固有振動数が調整されているので、上述した正確なフルクローズトループ制御によりクッション圧の精度をより確実に向上させることができる。

したがって、ダイクッション装置１００においては、ワークへのプレスが連続して繰り返されたとしても、ダイクッション装置のクッション圧の精度が優れると同時に、ダイクッション装置への衝撃を十分に緩和させることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明のダイクッション装置の第２実施形態について説明する。
第２実施形態に係るダイクッション装置は、油圧室の構造が異なること以外は、第１実施形態に係るダイクッション装置１００と同じである。

図３は、第２実施形態に係るダイクッション装置の油圧室を示す部分拡大図である。
図３に示すように、第２実施形態に係るダイクッション装置においては、クッションパッド１１に設けられた油圧室１６と、油圧室１６の壁面を摺動するピストン１５ｂと、油圧室１６内の油が流出入可能となるように連通された外部チャンバー３０と、を備える。なお、油圧室１６には油が充填されている。

外部チャンバー３０は、チャンバー用シリンダ３０ａと、チャンバー用ピストン３０ｂと、該チャンバー用ピストン３０ｂに当接され、チャンバー用シリンダ３０ａに螺合されたボールネジ３０ｃと、からなる。
外部チャンバー３０においては、ボールネジ３０ｃを回転させることにより、チャンバー用ピストン３０ｂが、チャンバー用シリンダ３０ａの壁面を摺動可能となっている。なお、ボールネジ３０ｃの回転は、手動であっても電動であってもよい。

外部チャンバー３０のチャンバー用シリンダ３０ａとチャンバー用ピストン３０ｂとにより形成される外部油圧室３６には、油が充填されており、配管３１を通じて油圧室１６に連通されている。すなわち、油圧室１６には該油圧室１６内に連通する外部チャンバー３０が取付けられており、該外部チャンバー３０のチャンバー用ピストン３０ｂを摺動させることにより、油圧室１６と配管３１と外部油圧室３６との合計の容積が変動可能となっている。

これにより、油圧室１６に充填された油の特性（硬さ）による固有振動数の調整だけでなく、油圧室１６自体の容積の変動による固有振動数の調整をすることが可能となる。例えば、外部チャンバー３０の外部油圧室３６を小さくした場合、油圧室１６と配管３１と外部油圧室３６との合計の液量が少なくなる（油圧室１６内と配管３１と外部油圧室３６内との合計の容積が小さくなる）ので、ダイクッション装置１００の固有振動数が上昇する。したがって、ダイクッション装置１００の固有振動数を大きくしたい場合は、外部チャンバー３０の外部油圧室３６の容積を小さくすればよい。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。

例えば、本実施形態に係るダイクッション装置１００においては、上方付勢装置として、エアーシリンダ１３及びラックピニオン機構１４の２種類を用いているが、これらの代わりにボールネジ等を用いてもよく、上方付勢装置の種類や数は限定されない。

第１実施形態に係るダイクッション装置１００において、液量調整用ブロック２２の形状（大きさ）、材質は、圧力に耐えうるものであれば特に限定されない。

第２実施形態に係るダイクッション装置において、チャンバー用ピストン３０ｂは、ボールネジ３０ｃによって、移動するようになっているが、ボールネジ３０ｃに限定されず、ラックピニオン機構やエアーシリンダ等であってもよい。

本発明のダイクッション装置は、シートをプレスするプレス機械に用いられる。本発明のダイクッション装置を用いることにより、クッション圧の応答性が優れると同時に、ダイクッション装置への衝撃を十分に緩和させることができる。

１１・・・クッションパッド
１２・・・支柱ロッド
１３・・・エアーシリンダ
１４・・・ラックピニオン機構
１４ａ・・・ラック杵
１４ｂ・・・ピニオン軸
１５ａ・・・キャップ
１５ｂ・・・ピストン
１６・・・油圧室
１７・・・サーボモータ
１８・・・減速機
１９・・・エアータンク
２０・・・過負荷防止弁
２１・・・油圧ポンプユニット
２２・・・液量調整用ブロック
２２ａ・・・取付け部
３０・・・外部チャンバー
３０ａ・・・チャンバー用シリンダ
３０ｂ・・・チャンバー用ピストン
３０ｃ・・・ボールネジ
３１・・・配管
３６・・・外部油圧室
１００・・・ダイクッション装置

Claims (4)

1. プレス時の下方への加工圧に対抗してクッション圧を発揮するダイクッション装置であって、
   クッションパッドと、
   該クッションパッドに設けられた油圧室と、
   該油圧室の壁面を摺動可能なピストンと、
   該ピストンに当接された支柱ロッドと、
   該支柱ロッドに設けられ前記クッションパッドを上方に付勢する上方付勢装置と、
   該上方付勢装置を駆動させるための駆動源と、
   を備え、
   前記油圧室の容積が変動可能となっているダイクッション装置において、
   前記ピストンには液量調整用ブロックを取付けるための取付け部が設けられており、
   前記液量調整用ブロックを複数枚、前記取付け部にピンにより重ねて取付けることにより、前記油圧室の容積が変動可能となっているダイクッション装置。
2. 前記油圧室には調圧用の油圧ポンプユニットが設けられている、請求項１記載のダイクッション装置。
3. 前記油圧室には該油圧室内に連通する過負荷防止弁が設けられている、請求項１記載のダイクッション装置。
4. リンダ及びラックピニオン機構であり、
   前記駆動源がサーボモータである、請求項１記載のダイクッション装置。

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