JPH02192829A - ダイスプリングシステム - 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、プレス加工機等に使用される複数のガス封入
式ダイスブリングを備えたダイスプリングシステムに関
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６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においては素板
（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用の圧力パッド３とポンチ４が配
置される。工程すでは圧力バッド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′が得られる。その後、工程ｄでパッド３とポンチ４
が上昇し、工程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。

上記パッド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、通常のプ
レス加工ではダイスブリングが使われている。ダイスブ
リングとしては巻ばねが一般的であるが、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
工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、巻ばねおよび硬質ウ
レタンはいずれ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から、素板１の破
断を引起こしやすい。

そこで、従来の巻ばねや硬質ウレタンに代るものとして
、ガスばねタイプのダイスブリングが用いられる傾向が
ある。例えば第７図に例示されたダイスブリング６は、
シリンダ７の内部に高圧ガスを封入するとともに、シリ
ンダ、７にロッド８を移動自在に挿入しており、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
。あるいは第８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とに仕切ったダイスブリ
ングも提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前述したプレス工程（第６図参照）において、製品１′
によっては圧力バッド３の面圧を均一に保つことが要求
される。ところが従来のガスばね式ダイスブリングのよ
うにガスがリークしやすい構造であると、複数のダイス
ブリングによって１つのパッド３を押圧している場合に
、各ダイスブリングにおけるガスのリークあるいは油漏
れの程度がばらつくことにより、圧力バッド３に均一な
面圧を与えることができない。

従って本発明の目的は、複数のガスばね式ダイスプリン
グが使用されるものにあって、いずれかのダイスブリン
グから漏れを生じても、圧力バッドに均一な面圧を与え
ることができるようなダイスプリングシステムを提供す
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
ングシステムは、複数の中空のシリンダと、各シリンダ
にそれぞれ軸線方向に移動自在に挿入されたロッドと、
上記各シリンダの内部にそれぞれ収容されかつシリンダ
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一方の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
部の空間のうち他方の側にあって大気圧以上の圧力のガ
スが封入されかつガスの圧力が上記ロッドをシリンダか
ら押出す方向に作用する気室と、これら複数のシリンダ
の各気室を相互に連通させるガス通路とを具備したこと
を特徴とするものである。

［作用］ シリンダ内の気室に封入されたガスの圧力は、金属ベロ
ーズを介して液室に作用し、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
において素板を押える力として利用される。プレス加工
時に金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（縮み側）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。金型オーブン時
において、ロッドがシリンダから突出する方向（伸び側
）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。

各シリンダの気室はガス通路を介して互いに連通し合っ
ているから、何らかの原因によりいずれかのシリンダの
液室から液が漏れることにより液量にアンバランスが生
じても、上記ガス通路を介して各シリンダの圧力が同じ
に保たれるから、圧力パッド等に均等な面圧を作用させ
ることができる。

［実施例］ 以下に本発明の第１実施例について、第１図ないし第４
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システム１９は、複数
（図示例は２つ）のダイスブリング２０゜２０を備えて
いる。第３図に例示したように、ダイスブリング２０．
２０はポンチ４側のホルダに設けられており、ポンチ４
が降下した時に皺伸えとしての圧力バッド３をダイ２上
の素板１に向って押圧するようになっている。各ダイス
ブリング２０．２’０は互いに同一の構成であるから、
以下に一方のダイスブリング２０を代表して説明する。

第２図に拡大して示すように、ダイスブリング２０は、
中空のシリンダ２１とロッド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、ロッド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、ロッド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
、このシール部材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材３７と、ダストシール３８
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３９
は、ロッド２２が伸び側に移動する際に、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
鰭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し、上記板厚以外であっ
てもかまわない。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との間に油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との間の摺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６ダによって閉
塞可能な孔６３が設けられている。

上記液室６０は、前述したピストン部分３０によって、
図示上側の第１液室６０ａと図示下側の第２液室６０ｂ
とに仕切られている。

そして上記ピストン部分３０に、減衰力発生手段７０と
しての、第１オリフイス７１と第２オリフイス７２と第
３オリフイス７３が設けられている。第１オリフイス７
１はピストン部分３０の軸線方向に貫通していて、第１
液室６０ａと第２液室６０ｂとに連通している。第２オ
リフイス７２は、ロッド２２の径方向に貫通しており、
第１液室６０ａに連通している。

第３オリフイス７３は、ポペット弁タイプの一方向弁７
５によって開閉させられるようになっている。すなわち
、この一方向弁７５は、第２オリフイス７２側つまり第
１液室６０ａと連通ずる側に収容されていて、圧縮ばね
７６によって第３オリフイス７３を閉じる方向に付勢さ
れている。そしてこの一方向弁７５は、第２液室６０ｂ
の圧力が第１液室６０ａの圧力よりも一定値以上大きく
なった時に、ばね７６の反力に抗して開弁するようにな
っている。

なお、減衰力発生手段７０は前記実施例のようなピスト
ン部分３０に設ける代りに、例えば端部材２４の流通口
２５に設けてもよく、要するにロッド２２が相対移動す
る際に液室６０内の液が流動する箇所に設けられていれ
ばよい。また、減衰力発生手段７０はロッド２２の伸び
側の減衰力を２段階以上に調整できるようにしたり、あ
るいは伸び側の減衰力を無段階に連続的に調整できるよ
うにしてあってもよい。また、減衰力発生手段７０は本
実施例のようなポペット弁タイプに限らず、例えば複数
のプレート弁を組合わせることによって、ロッド２２の
伸び側の減衰力を縮み側よりも大きくするように構成さ
れていてもよい。

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囲まれる側に、気室８０が設
けられている。この気室８０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
スブリング２０に必要とされる皺伸え力に応じて決定さ
れるが、例えば数１０ｋｇ／ｃ−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８１に設けられたガス供
給口８２は、栓８３によって閉塞可能である。なお、本
実施例のダイスブリング２０の適当な位置に、気室８０
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。

以上のごとく構成された複数のダイスブリング２’０．
２０の気室８０，８０は、ガス通路９５によって相互に
連通させられている。ガス通路９５の端９５ａ側は閉塞
されている。但し、必要に応じてガス通路９５に他のシ
リンダやアキュムレータ、あるいは別のガス供給口等を
接続するようにしてもよい。

気室８０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に油を満たしておく
。孔６３は開口させておく。ガス供給口８２を通じて加
圧ガス供給源を接続し、気室８０内にガスを供給する。

気室８０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
油の一部が孔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５
２の弁体５０が弁座５１に密接することにより流通口２
５が閉塞される。このため、ベローズボディ４６は軸方
向にそれ以上撓めなくなるとともに、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９２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８０にガスが
供給され続けるから、気室８０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９２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８０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８２が栓８３
によって塞がれる。また、孔６３がねじ６２によって塞
がれる。

上記のようにして気室８０に所定圧力のガスが封入され
たダイスブリング２０．２０は、プレス加工機の圧力バ
ッド３を押圧可能な位置に組付けられる。プレス加工時
に、ポンチ４が降下することに伴い、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８０が圧縮され
、ベローズ４５が伸びるとともに、気室８０の圧力が増
大する。

このようにロッド２２が縮み側に移動する時には、第２
液室、６０ｂの圧力が第１液室６０ａの圧力よりも高く
なるから、第４図に示されるように一方向弁７５が開弁
することにより第２液室６０ｂ内の油の一部が第２オリ
フイス７２と第３オリフイス７３を通って第１液室６０
ａ側に流れる。

これと同時に、第２液室６０ｂ内の油の一部が第１オリ
フイス７１を通って第１液室６０ａに流れ込む。このよ
うにロッド２２の縮み側には流路数が多くなるため比較
的小さな減衰力を生じる。従って適正な皺伸え力が発揮
される。

プレスが終ってダイかオーブン方向に駆動されると、シ
リンダ２１に対してロッド２２が伸び側に移動する。こ
の時には、第１液室６０ａの圧力が第２液室６０ｂより
も高くなるため、一方向弁７５が閉じる。従って第１オ
リフイス７１のみを通じて浦が流れるようになり、大き
な減衰力が生じる。こうしてロッド２２の伸び側の速度
が低く押えられるから、圧力バッド３が急速に上昇して
しまうようなことがなくなり、プレス後の製品を一定時
間押えておくことができる。ロッド２２が伸び側に移動
する時には、ロッド２２が移動した分だけ気室８０の容
積が増加するため、ベローズ４５が元の撓みに戻る。

気室８０内のガスは、金属ベローズ４５によって液室６
０内の油と完全に仕切られている。金属ベローズ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８０内のガスが液室６０の油に溶
は込むことはない。

気室８０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８０内のガスが大気側
に直接逃げることはをりえない。ロッド２２の摺動部分
を封じる密封手段３５は液室６０側に設けられているか
ら、この密閉手段３５は油をシールできればよい。ガス
に比べて粘性の大きい油をシールすることは比較的容易
である。

もし、何らかの原因によって密封手段３５から油が漏れ
た場合、液室６０の液量が減ることにより、相対的に気
室８０の容積が増大する。本実施例のダイスブリング２
０．２０の気室８０，８０は、ガス通路９５によって互
いに連通し合っているから、一方のダイスブリング２０
から浦が漏れたり、各スプリング２０．２０の油漏れの
量にばらつきがあっても、気室８０，８０間の圧力が等
しくなる。このため、常に均等な血圧で圧力バッド３を
抑圧できる。

また本実施例のダイスブリング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４５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
９２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
。

第５図に本発明の第２実施例を示す。この実施例におい
ては、各スプリング２０．２０の液室６０．６０に、液
通路１００を介して送液手段の一例としての油圧回路１
０１が接続されている。この油圧回路１０１は、第１の
圧力調整弁１０２と、第２の圧力調整弁１０３と、アキ
ュムレータ１０４と、逆止弁１０５と、送油ポンプ１０
６と、油タンク１０７などからなる。ポンプ１０Ｂから
第１の圧力調整弁１０２までの管路の油圧は、第２の圧
力調整弁１０３の作用によって一定に保たれる。また、
ガス通路９５にバルブ１０８と圧力計１０９が設けられ
ている。

ガス通路９５には、他のシリンダあるいはアキュムレー
タ、ガス共給源等が接続されてもよい。

上記第２実施例において、密封手段３５のところで液室
６０内の油が漏れてシリンダ２１内の圧力が低下すると
、圧力調整弁１０２が作動することによって一定の圧力
になるまで油が液室６０に送り込まれる。そしてシリン
ダ２１内の圧力が設定値に達すると、圧力調整弁１０２
が閉じる。このため油漏れによるばね定数および設定荷
重（皺伸え力）の低下が防止され、常に一定のばね定数
が確保される。ポンプ１０６は電動モータによって駆動
してもよいが、密封手段３５からの油漏れはきわめて僅
かであるから、小容量の手動ポンプでも充分間にあう。

［発明の効果］ 本発明によれば、複数のガスばね式ダイスブリングが用
いられている場合に、いずれかのスプリングに液漏れを
生じたり、あるいは各スプリングごとの漏れ量にばらつ
きがあっても、常に均等な面圧を発生させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示すダイスプリングシス
テムの縦断面図、第２図は第１図に示されたダイスプリ
ングシステムにおける一方のスプリングの断面図、第３
図はダイスブリングの使用態様の一例を示すプレス加工
機の側面図、第４図は第１図中の一方向弁が開弁した状
態を示す拡大図、第５図は本発明の第２実施例を示すダ
イスプリングシステムの断面図、第６図は深絞りの工程
説明図、第７図および第８図はそれぞれ従来のダイスブ
リングを示す縦断面図である。 ２０・・・ダイスブリング、２１・・・シリンダ、２２
・・・ロッド、３５・・・密封手段、４５・・・金属ベ
ローズ、４６・・・ベローズボディ、６０・・・液室、
７０・・・減衰力発生手段、８０・・・気室、９５・・
・ガス通路、１００・・・液通路、ｔｏｉ・・・送液手
段。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 寥１図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 手 続 梢ｊ 正 書 特許庁長官　吉　１）文　毅　殿 平成元年８．Ａ４ 第 図 １、事件の表示 特願平１−１３３５２号 ２、発明の名称 グイスプリングシステム ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 （４０４）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 ７、補正の内容 明細書中、第１４頁１２行目から１８行目にわたり、「
ベローズ４５が所定の・・・・・・油が閉込められる。 」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８０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９２に
油が閉込められる。そののち高圧のガスが気室８０に供
給される。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数の中空のシリンダと、各シリンダにそれぞれ
   軸線方向に移動自在に挿入されたロッドと、上記各シリ
   ンダに対し各ロッドが貫通する箇所に配置されていてロ
   ッドの摺動部分をシールする密封手段と、各シリンダの
   内部にそれぞれ収容されかつ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
   うち一方の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他
   方の側にあって大気圧以上の圧力のガスが封入されかつ
   ガスの圧力が上記ロッドをシリンダから押出す方向に作
   用する気室と、これら複数のシリンダの各気室を相互に
   連通させるガス通路とを具備したことを特徴とするダイ
   スプリングシステム。
2. （２）複数の中空のシリンダと、各シリンダにそれぞれ
   軸線方向に移動自在に挿入されたロッドと、上記各シリ
   ンダに対し各ロッドが貫通する箇所に配置されていてロ
   ッドの摺動部分をシールする密封手段と、各シリンダの
   内部にそれぞれ収容されかつ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かつガス
   の圧力が上記ロッドをシリンダから押出す方向に作用す
   る気室と、これら複数のシリンダの各気室を相互に連通
   させるガス通路とを具備したことを特徴とするダイスプ
   リングシステム。
3. （３）上記複数のシリンダの各液室にそれぞれ連通する
   液通路を備え、この液通路には上記液室に上記液体を補
   給可能な送液手段が接続されている請求項１または２記
   載のダイスプリングシステム。