JPH02175100A - ダイスプリング - 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、プレス加工機等に用いるガス封入式のダイス
プリングに関する。

［従来の技術〕 プレス加工には様々な種類があるが、例えば周知の深絞
りを例にとると第３図に示されるような工程ａ−ｅを経
てプレスが遂行される。すなわち工程ａにおいては１Ａ
Ｎ（ブランク）１がダイ２に乗せられるとともに、ダイ
２の図示上面側に皺押えパッド３とポンチ４が配置され
る。工程すでは皺押えバッド３が降下することにより、
素板１の周縁部が押圧される。工程Ｃにおいてポンチ４
が降下することにより、所望深さまで絞られた製品１′
がｉすられる。その後、工程ｄでバッド３とポンチ４が
上昇され、■程ｅにおいて製品１′がノックアウト部材
５によってダイ２から取出される。

上記皺押えバッド３に加えられる荷重か弱過ぎると加工
後の製品１′に皺が発生する。逆に荷重が強過ぎると、
加工時に素板１が破断するなどの欠陥が生じるため、完
全な製品１′を得るには適切な皺押え力を与える必要が
ある。

この皺押え力を発生させるための機構として、大型のプ
レス加工機では対向液圧プレスのように油圧によって皺
押え力を発生させるものが知られているが、通常のプレ
ス加工ではダイスプリングが使われている。ダイスプリ
ングとしては巻ばねが一般的であるか、特に重荷重が必
要な場合には硬質ウレタン等の弾性ブロックが用いられ
ることもある。しかしながら、特に深絞りのように加エ
ストロークの大きなプレス加工機においては、撓みスト
ロークの小さい硬質ウレタンを用いることは実際上不可
能である。また、巻ばねを用いる場合はその寸法が大き
くなる等の欠点があった。また、硬質ウレタンおよび巻
ばねのいずれの場合もばね定数が大きくなり、必然的に
プレス加工時の皺押え力が大きく変化するようになるか
ら、素数１の破断を引起こす可能性が大である。

このような従来のダイスプリングの欠点を解決するもの
として、第４図に例示したガスばね式のダイスプリング
６が提供されている。このダイスプリング６は、シリン
ダ７の内部に数１０気圧以上の高圧窒素ガスを封入する
とともに、シリンダ７に対してロッド８を移動自在に挿
入したものである。シリンダ７内のガスの圧力はロッド
８を押出す方向に作用する。シリンダ７とロッド８との
摺動部分にはシール部９が設けられている。

このガスばね式のダイスプリング６において、プレス加
工初期の皺押え力はシリンダ７内部のガス封入圧力に応
じた大きさに設定することができるとともに、シリンダ
７の内容積を大きくすることでばね定数を低く設定する
ことが可能である。

従って、巻ばね等を用いた場合と比較して、プレス時の
皺押え力の変化を小さくてきるといった利点がある。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら第４図に示されたダイスプリング６の場合
、シリンダ７内の１５圧ガスをロッド８の摺動部分にあ
るシール部９によって直接シールしているため、このシ
ール部９からガスが住かずつ漏れることが避けられない
。従って皺押え力（設定荷重）が比較的短期間のうちに
低下するといった欠点がある。

ガスは液体よりも粘性が小さいため、液体をシールする
場合に比較してガスをシールする場合の方かシールしに
くい。特に、ダイスプリング６のようにロッド８が１侍
速で往復連動するとともに、シリンダ７の内部に高圧ガ
スが封入されている場合には、一般のシール部９ではど
うしてもガスが漏れてしまう。

そこで、第５図に示されるようにシリンダ７の内部にフ
リーピストン１０を設けることによって、シリンダ７の
内部を気室１１と液室１２とに仕切り、液室１２側にシ
ール部９が位置するようにしたものや、第６図に示され
るように袋状の仕切膜１３によって気室１１と液室１２
を仕切り、液室１２側にシール部９を位置させることが
考えられた。仕［；ＩＪＭ、１３の材料には例えばウレ
タンエラストマ等の高分子弾性体が使われる。これらの
構造によれば、シール部９は液体をシールすればよいか
らガスをシールする場合に比較してシールが容品になる
はずである。

しかしながらこれらのものも、下記の点において改滲の
余地があった。

すなわち第５図に示されたダイスプリングにおいて、気
室１１内の高圧ガスはフリーピストン１０の摺動部分に
設けられたシール部１４を通じて徐々に液室１２内の浦
に溶は込んでゆき、更にこの液室１２内の浦に溶は込ん
だガスはシール部９を通じてシリンダ７の外に出てゆく
。このため、最終的には気室１１内のガスが大気に逃げ
ることになる。

一方、第６図に示されたダイスプリングの場合、気室１
１内の高圧ガスは、高分子弾性体の仕切膜１３を透過し
て徐々に液室１２内の油に溶は込んでゆき、浦に溶は込
んだガスはシール部９を通じて結局は大気中に逃げてし
まう。

従って本発明の目的は、シリンダ内部のガスが大気中に
逃げることを完全に防止でき、長寿命なダイスプリング
を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 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
ングは、中空のシリンダと、このシリンダに軸線方向に
移動自在に挿入されたロッドと、上記シリンダに対して
ロッドが貫通する箇所の内周部に配置されていてロッド
に対する摺動部分をシールする密封手段と、上記シリン
ダの内部に収容されていてしかもシリンダの軸線方向に
伸縮自在な金属製ベローズボディを有しているベローズ
と、このベローズによって仕切られるシリンダ内部の空
間のうち上記密封手段が設けられている側にあって液体
が満たされる液室と、上記ベローズによって仕切られる
シリンダ内部の空間のうち上記密封手段が設けられてい
ない側にあって大気圧以上の圧力のガスが封入される気
室と、を備えている。

［作用］ 上記シリンダ内の気室に封入されたガスの圧力は、金属
ベローズを介して液室内の液に作用するため、ロッドは
シリンダから押出される方向の荷重を受ける。この荷重
は、プレス加工時における素板の皺伸え力に利用される
。プレス加工時の金型の降下によって上記ロッドがシリ
ンダに対して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
ることによりベローズが軸方向に撓む。このため気室内
のガスの反発力が高まる。金型のオーブン時において、
ロッドがシリンダに対して抜ける方向に移動する時には
、ロッドの移動に伴い上記気室の容積が拡大することに
より、ベローズが上記とは逆方向に撓む。

気室内のガスの圧力は液室にも作用するから、ガスの圧
力は液体を介してシリンダとロッドとの摺動部分に作用
する。この摺動部分に設けられている密封手段は液室内
の液をシールすればよいから、高圧ガスを直接シールす
る場合に比較して確実にシールすることができる。気室
と液室とは金属ベローズによって完全に仕切られている
から、気室内の高圧ガスか液室内の液体に漏れ出ること
はない。

［実施例］ 以下に本発明の一実施例について、第１図と第２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は２
０は、中空のシリンダ２１と口、ノド２２を備えている
。シリンダ２１の内部には、シリンダ２１と同心状に内
筒部２３が設けられている。内筒部２３の図示下端に位
置する端部材２４に流通口２５が開口している。

ロッド２２は、シリンダ２１に対してその軸線方向に移
動自在に挿入されており、口・ラド２２の内端にピスト
ン状の部分３０が設けられている。

このピストン部分３０は、滑り軸受３１を介して内筒部
２３の内周面に摺接する。

シリンダ２１の図示上端部において、口、ラド２２が貫
通する部位の内周部に、滑り軸受３４と、ロッド２２に
対する摺動部分をシールするための密封手段３５が設け
られている。この密封手段３５は、高圧シール部材３６
と、このシール部月３６よりも低圧側すなわち大気側に
設けられている低圧シール部祠３７と、ダストシール３
８などからなる。リバウンドストッパ３９はウレタンエ
ラストマ等のような弾性材料からなる。このストッパ３
９は、ロッド２２がシリンダ２１から突出する方向に移
動する際に、この方向へのストローク終端を規定する。

シリンダ２１の内部に、金属ベローズ４５が収容されて
いる。このベローズ４５は、シリンダ２１の軸線方向に
伸縮自在なベローズボディ４６と、このベローズボディ
４６の一端を閉塞するベローズキャップ４７を備えてい
る。ベローズボディ４６は、厚みが０．１ないし０．３
ｍｍ前後のステンレス鋼の板からなる。但しステンレス
鋼以外の金属が用いられてもよい。ベローズボディ４６
の他端４８はシリンダ２１の端壁４９に固定されている
。

ベローズキャップ４７の内面側に弁体５０が設けられて
いる。この弁体５０はウレタンエラストマあるいはシリ
コン樹脂のようにゴム状弾性をもつ材料からなり、前述
した流通口２５の周りに形成された環状の弁座５１に対
向している。これら弁体５０と弁座５１は、後述するご
とく、ベローズ４５が所定量以上縮んだ時に内筒部２３
とベローズボディ４６との間に浦を閉込めるための自己
シール手段５２を構成する。

ベローズボディ４６の外周部に、ベローズガイド部材５
５．５６が設けられている。これらのガイド部材５５．
５６は、ベローズボディ４６とシリンダ２１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４
６とシリンダ２１との間のＩｔ１動抵抗を減らすために
使われる。

上記ベローズ４５によって仕切られるシリンダ２１の内
部空間のうち、上記密封手段３５が設けられている側、
すなわちベローズ４５の内面側に液室６０が規定されて
いる。この液室６０には液体の例として油が満たされる
。液室６０の上部に、ボール６１とねじ６２によって閉
塞可能な孔６３が設けられている。

シリンダ２１の内部空間のうち上記密封手段３５が設け
られていない側、すなわちベローズ４５の外面とシリン
ダ２１の内面壁とによって規定される側に、気室６５が
設けられている。この気室６５には、例えば窒素などの
不活性ガスが封入されている。ガスの封入圧力はこのダ
イスプリング２０に必要とされる皺押え力に応じて決定
されるが、例えば数１０ｋｇ／ｃｄ以上の高い圧力で封
入される。このガスの圧力は、ベローズ４５を縮める方
向、すなわちロッド２２をシリンダ２１から押出す方向
に作用する。シリンダ２１の端壁６６に設けられたガス
供給口６７は、栓６８によって閉塞可能である。なお、
本実施例のダイスプリング２０の適当な位置に、気室６
５の圧力が所定値以上に上昇した時に開弁する安全弁が
設けられている。

気室６５にガスを供給する工程は次の通りである。

ガスを供給する際に、予め液室６０に浦を満たしておく
。第２図に示されるように、ガス０（給口６７に加圧ガ
ス倶給源７０が接続される。供給源７０と供給口６７と
の間にバルブ７１がある。バルブ７１を開けることによ
って気室６５内にガスが供給される。気室６５内のガス
の量が増えるにつれて、ベローズボディ４６が軸線方向
に縮んでゆく。従って、液室６０内の油が孔６３を通っ
て外部に排出される。

ベローズ４５が所定のストロークまで撓むと、自己シー
ル手段５２の弁体５０が弁座５１に密接することにより
流通口２５が閉塞される。このため、ベローズボディ４
６は軸方向にそれ以上撓めなくなるとともに、内筒部２
３の外周面とベローズボディ４６の内面との間の隙間７
２に油が閉込められる。

弁体５０が弁座５１に密接したのちも気室６５にガスが
供給され続けるから、気室６５の圧力は次第に高くなっ
てゆく。油は実質的に非圧縮性である。従って、ベロー
ズボディ４６の内面は、上記隙間７２に閉込められた油
によって全面が均等に支えられる。このため、高い圧力
でガスが供給され続けても、ベローズ４５が過度に撓む
おそれがない。気室６５の圧力が所定の値に達したとこ
ろで、ガスの供給がストップされ、供給口６７が栓６８
によって塞がれる。

上記のようにして気室６５に所定圧力のガスが封入され
たダイスプリング２０は、図示しないプレス加工機の皺
押えパッドを抑圧可能な位置に組付けられる。そしてプ
レス時に、ロッド２２がシリンダ２１に押込まれる方向
に移動する。この時には、シリンダ２１に対するロッド
２２の挿入量が増大する。このため、ロッド２２が移動
した分だけ気室６５が圧縮され、ベローズ４５が伸びる
とともに、気室６５の圧力が増大する。プレスが終って
ダイか開放されると、シリンダ２１に対してロッド２２
が突出する方向に移動する。この時には、ロッド２２が
移動した分だけ気室６５の容積が増加するため、ベロー
ズ４５が元の撓みに戻る。このように、シリンダ２１に
対するロッド２２の相対運動に伴ってベローズ４５が伸
縮を繰返スとともに、ベローズ４５の伸縮運動に伴って
流通口２５に油が出入りする。

気室６５内のガスは、金属ベローズ４５によって液室６
０内の浦と仕切られている。金属ベロズ４５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。こ
のため、気室６５内のガスが液室６０の油に溶は込むこ
とはない。気室６５には大気側に通じるような摺動部分
が存在しないから、高速でロッド２２の往復運動が繰返
されても、ロッド２２の摺動部を通じて気室６５内のガ
スが大気側に直接逃げることは有りえない。

ロッド２２の摺動部分を封じる密封手段３５は液室６５
側に設けられているから、この密閉手段３５は浦をシー
ルできればよい。ガスに比べて粘性の大きい浦をシール
することは比較的容易である。

気室６５にはガス供給口６７か存在するが、この供給口
６７は摺動を生じる箇所ではないから、通常のＯリング
等の固定シール部材７３によって容易にシールすること
ができる。この供給口６７のシール性を更に完壁なもの
にするために、気室６５の内部に若干量の油を入れてお
くのも有効である。

また本実施例のダイスプリング２０は、ベローズ４５の
撓みが所定のストロークを越えた時にベローズボディ４
６の内面側に油を閉込める自己シール手段５２を備えて
いる。このため、万−何らかの原因によって液室６０内
の油が抜けてしまうことによって高圧ガスの圧力がベロ
ーズ５０を撓ませる方向に作用しても、弁体５０が弁座
５１に密接する位置までベローズ４５が撓むことで隙間
７２に油が閉込められる。そしてこの油によってベロー
ズボディ４６を内面側から均等に支えることができるよ
うになる。このためベローズボディ４６が過度に撓むこ
とを防止でき、ベローズ４５を保護する上で有効である
。

［発明の効果］ 本発明によれば、気室内のガスがシリンダとロッドとの
摺動部を通じて大気側に抜けてしまうことがなくなるか
ら、いわゆるメインテナンスフリーのガスばね式ダイス
プリングが得られる。そしてシリンダとロッドとの摺動
部はガスをシールする場合に比較してシールの容易な液
体をシールすればよいから、この摺動部からの漏れをき
わめて小さく押えることができることにより、このダイ
スプリングのばね定数および設定荷重を長期間にわたっ
て同一に維持できる。

【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の縦断
面図、第２図は第１図に示されたダイスプリングのガス
供給時の様子を示す断面図、第３図は深絞りの工程説明
図、第４図ないし第６図はそれぞれ従来のダイスプリン
グを示す縦断面図である。 ２０・・・ダイスプリング、２１・・・シリンダ、２２
・・・ロッド、２５・・・流通口、３５・・・密封手段
、４５・・・金属ベローズ、４６・・・ベローズボディ
、５０・・・弁体、５１・・・弁座、５２・・・自己シ
ール手段、６０・・・液室、６５・・・気室、６７・・
・ガス（ｊｌｉ給口。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第５図 第６図 １、事件の表示 特願昭６３−３２６１７７号 ２、発明の名称 ダイスプリング ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （４６４）日本発条株式会社 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号 〒１００　　電話　０３　（５０２）３１８１　（大代
表）（５８４７）　　弁理士　　鈴　　江　　武　　彦
５、自発補正 ７゜補正の内容 （１）　　明細書中、第１３頁１２行目から１８行目に
わたり、「ベローズ４５が所定の・・・・・・浦が閉込
められる。」とあるを下記文章に訂正する。 記 ガスは二段階に分けて封入される。すなわち、最初は上
記ガスが低圧で気室６５に供給される。 ベローズ４５が所定のストロークまで撓むと、自己シー
ル手段５２の弁体５０が弁座５１に密接することにより
流通口２５が閉塞される。このため、ベローズボディ４
６は軸方向にそれ以上撓めなくなる。こうして弁体５０
が弁座５１に密接したのち、孔６３がボール６１および
ねじ６２によって閉じられることにより、内筒部２３の
外周面とベローズボディ４６の内面との間の隙間７２に
油が閉込められる。そののち高圧のガスが気室６５に供
給される。 （２）図面中、第２図を別紙の通り訂正する。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）中空のシリンダと、このシリンダに軸線方向に移
   動自在に挿入されたロッドと、上記シリンダに対してロ
   ッドが貫通する箇所の内周部に配置されていてロッドに
   対する摺動部分をシールする密封手段と、上記シリンダ
   の内部に収容されていてしかもシリンダの軸線方向に伸
   縮自在な金属製ベローズボディを有しているベローズと
   、このベローズによって仕切られるシリンダ内部の空間
   のうち上記密封手段が設けられている側にあって液体が
   満たされる液室と、上記ベローズによって仕切られるシ
   リンダ内部の空間のうち上記密封手段が設けられていな
   い側にあって大気圧以上の圧力のガスが封入される気室
   と、を具備したことを特徴とするダイスプリング。
2. （２）上記シリンダの内部には上記ベローズが伸縮する
   際に上記液室内の液が出入りする流通口が設けられてお
   り、しかもこのシリンダ内には上記ベローズが所定のス
   トローク以上軸方向に撓んだ状態においてこのベローズ
   の端面が突き当ることによってベローズがそれ以上撓む
   ことを阻止するとともに上記流通口を塞ぐことによりベ
   ローズボディとの間に液の一部を閉込める自己シール手
   段が設けられている請求項１記載のダイスプリング。