プレス用ダイクッション装置
【課題】プレスと金型の撓みに関係なく均一なしわ押え力を創成することができ、また、ダイクッション圧力の安定性が高く、ダイクッション力の制御精度も大幅に向上して製品精度の向上に寄与することができ、しかも構造が簡単で、据付けも容易であると共に、耐久性、耐荷重性を高くすることができる実用的なピンレス均圧型のダイクッション装置を提供する。
【解決手段】プレスの片側の金型と対向する位置において他方の金型の周囲に配されるダイクッション装置であって、平面環枠状の基体と、該基体に内蔵され外部の圧力発生・制御手段と接続された加圧部と、しわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部にリフト部材と、前記しわ押えよりも外側の基体上またはこれと対向する金型側に配されたディスタンスブロックを備えている。
【解決手段】プレスの片側の金型と対向する位置において他方の金型の周囲に配されるダイクッション装置であって、平面環枠状の基体と、該基体に内蔵され外部の圧力発生・制御手段と接続された加圧部と、しわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部にリフト部材と、前記しわ押えよりも外側の基体上またはこれと対向する金型側に配されたディスタンスブロックを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属及び非金属材の塑性加工に用いられるプレスのダイクッション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属及び非金属材を塑性加工する方法、たとえば絞り加工や張り出し成形などにおいては一般的にプレス装置が使用されている。かかるプレス装置（単動式プレスが多い）においては、しわの発生の防止、絞込み量のコントロールなどのために一方の金型と対向する側にブランクホルダを装備させ、これと対向する側の金型の周囲でワーク周縁部を厚さ方向で挟持し、ダイクッションを行うようにしている。
【０００３】
かかるダイクッションのための装置として、一般に、先行技術１のように、ボルスタを貫通して上方に延びる多数本ピンの先端にしわ押えリングを固定し、ピンの下端を植え立てたプレッシャパッドをエアシリンダと油圧シリンダで支えた油空圧式のものが汎用されている。
また、これに代わるものとして、先行技術２のように、下方からピンを介して下型を支持するパッドにラック杆を接続し、このラック杆とサーボモータの間を減速ギヤ列を介して接続した機械式のものがある。
【０００４】
しかし、各先行技術は、いずれもしわ押えリングを多数本のピンを介して下方から支持し、そのピンをベッド側の下方のクッション手段で間接的に支える形式であるため、構造が複雑かつ大型化することを避けられず、組立て、据付けも大掛かりな作業になる。また、成形加工中に、ダイクッション力が発生するため、リリーフ弁を使用しているが、当該弁により油の温度が高くなり、エネルギの消耗が多くなる。また、先行技術２は耐久性、耐荷重性も不十分となりやすい。
しかも、いずれの先行技術も、しわ押えリングを間隔的な配置のピンで支持するので、ピンとピンの間でしわ押えにたわみが生ずることを避けられず、またピンがボルスタの下方からボルスタを貫通して延びる長いものであるのでプレススライドによる圧縮荷重でたわみが生じ、さらにはプレススライドやベッドのたわみに対応が困難である。これによりしわ押え力の不均一化が生じ、製品の精度不良につながる問題があった。また、先行技術ではしわ押え力をワークの全体に対して一様にしかできないので、製品のある部分について局部的にしわ押え力を加減することが困難であった。
このようなことから、新素材や新成形法の開発ととともにダイクッション性能の向上が要望されているが、従来のこの種装置では、これに的確に対応することが困難であった。
【特許文献１】実公平２−２５５３８号公報
【特許文献２】特許第３２１１９０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、プレスと金型の撓みに関係なく均一なしわ押え力を創成することができ、また、ダイクッション圧力の安定性が高く、ダイクッション力の制御精度も大幅に向上して製品精度の向上に寄与することができ、しかも構造が簡単かつ高さ方向での形状がコンパクトで、据付けが容易であると共に耐久性、耐荷重性を高くすることができる実用的なピンレス均圧型の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】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明は従来のダイクッション装置の発想を転換し、根本的に異なるシステムとしたもので、プレスの片側の金型と対向する位置において他方の金型の周囲に配されるダイクッション装置であって、平面環枠状の基体と、該基体に内蔵され外部の圧力発生・制御手段と接続された加圧部と、しわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に望むリフト部材と、前記しわ押えよりも外側の基体上またはこれと対向する金型側に配されたディスタンスブロックを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、しわ押えにワークを配し、この状態で金型を移動させれば、ディスタンスブロックで片側の金型（たとえば上型）が一旦受け止められ、その状態で圧力発生・制御手段からの圧力が加圧部に導入されることによりリフト部材の全体が所定の距離たとえば２〜３mm上昇し、それによりしわ押えがディスタンスブロックよりもレベルが高くなる。前記しわ押えは加圧部とリフト部材により全面的、均一的に力が作用するので、上型としわ押えの間で挟持されているワークに全面的、均一的なしわ押え力を与えることができる。
本発明はピンを介してしわ押えを上昇するのでなく、リフト部材を基体内の面状加圧部の圧力でリフトするので、ピン式の場合のピンの間隔によるたわみ、ピンの長さに起因するたわみが解消され、均一なしわ押え力を創成できるので、加工精度を著しく向上することができる。
【０００８】
また、リフト部材と加圧部を備えた基体により偏平状のユニットないしアッセンブリが構成され、構造が簡単でであるので、設置も容易で、ダイクッション圧力の安定性が高く、しかもしわ押えの直近にある加圧部への圧力媒体の導出入でダイクッション力を自在に高い精度で制御することができる。
片側の型はストローク時にいったんディスタンスブロックで受け止められ、直接しわ押えに衝突しないので、加圧室とこれに対する圧力発生・制御手段のサージ圧を低くすることができる。
本発明によるダイクッション装置は、プレスのタイプを問わず適用でき、本出願人の開発したリンク式サーボプレスはもとより、汎用のメカニカルプレス、油圧プレスなどにも適用可能であり、駆動形式による分類において、単動式プレスはもとより複動式プレスにも適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
前記加圧部がリング状をなし、プレートの全周にわたって設けられている。
これによれば、リフト部材の全体を均一にリフトすることができ、しわ押えに全面的、均一的なしわ押え力を作用させることができる。
また、これに代えて、加圧部が複数に分割され、複数の加圧部が幾つかの組をなすように連結され、それぞれの組に圧力発生・制御手段が接続されていてもよい。
これによれば、全周の複数部分でしわ押え力を調整したり、局部しわ押え力を制御することができるので、たとえば、製品のコーナーに相当する部分のしわ押え力を弱くなり、又は増強することなどを容易に行え、成形精度を高くすることができる。
【００１０】
加圧部は室本体とこれに内装された弾性体からなっているか、室本体とこれを満たす流体からなっている。
前者によれば加圧媒体で弾性体を膨張させてリフト部材を上昇させるので、加圧部を複数に分割してしわ押え力を多点制御することも容易に行え、また、弾性体として袋を採用すればこの中に圧力媒体が給排されるので加圧部のシールが容易である。また、後者によればリフト部材にダイレクトに加圧が行われるので感度がよくなり、圧力制御も容易である。
本発明は、基体が下型側に設置される場合に限らず、上型側に設置され、ディスタンスブロックが下型側に配される態様を含んでいる。
これによれば、プレスが複動式の場合に容易に適用することができる。
好適には、圧力発生・制御手段がサーボモータを駆動源としている。
これによれば、リフト部材を持ち上げる加圧部の圧力を精度よく自在に制御することができ、ワークの材質特性、板厚などに即した最適なダイクッション効果を得ることができる。
本発明は場合によっては、加圧部としわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に望むリフト部材がシリンダチューブとピストンであり、これが多数隣接して配されている形態を含んでいる。
これによれば、基体内に小型のピストンシリンダいいかえると流体圧アクチュエータを配列すればよいので、ダイクッション装置の製作が容易であり、ピストン同士の間隔は小さく、ストロークが２〜５ｍｍ程度と短いので圧縮荷重によるたわみは無視できる大きさとなる。また、ピストンシリンダを室本体に幅方向で複数配設すれば、よりきめ細かにリフト部材によるリフト圧したがってしわ押え力を調整することができる。
【実施例１】
【００１１】
以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明にかかるダイクッション装置を使用したデジタル駆動式のリンクプレスを示しており、１はプレスフレームで、ベッド１aとコラム１bとクラウン１cを有し、ベッド１aの中央には下成形プレス部２が、クラウン側には上型締めプレス部（上プレス部）３が装備されており、ベッド上面にはボルスタ４が固定されている。
下成形プレス部（下プレス部）２は、ベッド内の穴部に配されたスライド３aと、これを昇降するための左右一対のリンク機構３ｂおよびデジタル系のモータ（サーボモータ、ＣＮＣモータ）３ｃを備えており、前記ボルスタ４の上面側には下型（この例ではパンチ）Ａが位置され、スライド３aは前記ボルスタ４の開口を介して下型と連結されている。前記リンク機構３bは、モータ３ｃで回動されるねじ軸に螺合したナット３００に一端が連結された第１リンク３０１と、ベッドに一端が連結された第２リンク３０２と、スライドに一端が連結された第３リンク３０３の各他端を集合させて枢軸にて連結している。
【００１２】
上型締めプレス部３は、下面側に上型（この例ではダイ）Ｂを固定したスライド３ｄと、これを昇降するための左右１対のリンク機構３ｅおよびデジタル系のモータ（たとえばＡＣサーボモータ等）３fを備えており、リンク機構３ｅは前記下成形プレス部２のそれと構成は同じであり、モータ３eで回動されるねじ軸に螺合したナット３００に一端が連結された第１リンク３０１と、クラウンに一端が連結された第２リンク３０２と、スライドに一端が連結された第３リンク３０３の各他端を集合させて枢軸にて連結している。
【００１３】
５は本発明にかかるダイクッション装置であり、前記ボルスタ４の上面側でかつ下型Ａの成形用部よりも下方の柱状部周囲に配されている。
ダイクッション装置５は、図２ないし図４に示されており、環枠状をなした基体５ａと、この基体５ａに内蔵された加圧部５ｂと、これに圧力媒体を給排する圧力発生・制御手段５ｃと、基体５ａの上面側に配される環状のしわ押え５ｄと、前記しわ押え５ｄの底面に対する押圧面を上端に有し、それ以降が前記加圧部に昇降可能に内装されたリフト部材５eとを備えている。また、前記しわ押え５dよりも外側の基体の上には、上型Ｂの下降時にこれをいったん受け止めることによりストロークを規制するディスタンスブロック５ｆをさらに備えている。ディスタンスブロック５ｆは全体で枠状をなしていてもよいし、複数の分割された単体(柱、壁体)であってもよいが、いずれの場合にも、その高さは、加工開始前の状態において、しわ押え５dの上にワークＷを配置した状態でのレベルと同等かあるいは適度に高い寸法が設定される。
【００１４】
前記基体５ａはボルスタやスライドに据付けるベースとして機能するので、強度と剛性が高く作られている。
前記加圧部５ｂは、この例では基体５ａの内部に帯環状に形成されている。詳しくは、図３のように、基体５ａは本体５０と蓋体５１を固定要素で締結するなどして一体化してなり、本体５０に溝５００を形成し、蓋体５１には溝５００と対向状の溝５１０を形成し、かつ、蓋体５１には溝５１０と連通するがこれより幅が小さい周口５１１を形成している。
前記リフト部材５ｅは剛体からなり、この例ではプレート形態をなし、押圧面５２０よりも下の部分が周口５１１に嵌められて溝内に延び、下端側部には前記溝５１０の天壁に当接可能なつば５２１、５２１を有し、このつばと天壁とでリフトストロークＳＴを２〜４ｍｍの範囲で規定するようになっている。なお、しわ押さえ５ｄのたとえば側部と基体５ａ間には、非接触式あるいは接触式の位置センサー５８が設けられている。
【００１５】
前記加圧部５ｂは、図３（a）のように溝５００、５１０で画成される室５b１と、これに内装された弾性体５b２とで構成されていてもよい。弾性体５b２はゴムなどの可縮・膨張材質からなり、全体がエンドレス状をなしているか，長手方向の両端が近接するように数個で構成される。弾性体５b２の上面はリフト部材５eに接合していてもよい。なお、弾性体５b２はこの例では、比較的偏平な袋（チューブ）が用いられているが、流体の圧力で膨張して圧力を発生するものであれば限定はなく、液状あるいはペースト状のゴムなどでもよいし、固体のゴム類などでもよい。
そして、基体５ａの適所には、一端が加圧部５bに通じ他端が外方に到る導路５２が設けられており、この例では導路５２にジョイントを介して前記弾性体５b２の一部が接続している。
【００１６】
図３（ｂ）は加圧室５ｂの別の例を示しており、溝５００、５１０で画成される室本体５ｂ１からなり、前記導路５２を通して直接、加圧用媒体（液体，気体など）が導出入されるようになっている。このため、周口５１１の内壁面に沿ってリフト部材５eの周壁部に接するシール部材５b３が取付けられている。
【００１７】
前記圧力発生・制御手段５ｃは前記加圧部５bを駆動する手段であり、好適にはデジタル制御可能な形式のものが用いられる。図４は圧力発生・制御手段の例を示しており、図４（a）はデジタルシリンダタイプであり、ポンプ５３とチェック弁を介して前記導路５２に接続される配管５４に、シリンダ５５の加圧側出口と接続した分岐配管５４０を接続し、シリンダ５５に挿入されるピストンロッド５５０のねじ５５０１にナット５６を螺合させ、このナット５６そのものまたはナット外周に固定した減速用回転部材（プーリあるいは歯車）５６０を、サーボモータ５７の出力部の回転部材（小プーリあるいは小歯車）５７１と伝導手段で連絡している。
この形式においては、サーボモータ５７の出力を減速してナットに伝達し、ナットの回転によりピストンロッド５５０を動かし、それにより予めポンプ５３で送られた流体が満たされた分岐配管５４０と配管５４からなる系の圧力を増加側あるいは低減側に制御される。すなわちサーボモータ５７の回転方向と回転数あるいはさらにトルクによりピストンロッド５５０の移動方向、速度が変化して、圧力部５bの圧力が変えられるので、リフト部材５eの突出力が変化し、これに支えられているしわ押え５dの力が変化する。
【００１８】
（ｂ）はデジタルポンプタイプであり、ポンプ５３をサーボモータ５７で駆動することにより、配管５４の系内圧力を増加側あるいは低減側に制御させるようにしている。言い換えると、配管５４に介在され回転方向に応じてタンクから加圧部５ｂへと圧油を供給し逆に加圧部５bからタンクへ油圧を戻すポンプ５３と、該ポンプを正逆駆動し、回転方向とトルクおよび速度制御により加圧部３bに創成されるクッション力を制御するするサーボモータ５７を備えている。
この形式においては、サーボモータ５７の正方向駆動によりタンクの油はポンプから配管５４を経て加圧部５bに送られることで、リフト部材５eは上昇する。また、サーボモータ５７を逆方向に駆動すれば、加圧部５bと配管５４にある油がポンプからタンクに戻されるのでリフト部材５eは下降する。
【００１９】
そして、プレス加工時には、リフト部材５eが押圧されて加圧部室内で移動するので、ポンプにいたる系の圧力が増加し、この系内圧力がカウンター圧としてリフト部材５eに作用する。サーボモータ５７を逆方向に駆動すれば、ポンプ５３は配管の圧油を吸い込んでタンクに戻すので、サーボモータ５７のトルクと速度のコントロールによってダイクッション力を任意に精度よく制御することができるのである。
いずれのタイプにおいても、流体のクッションを利用するので、スライドとしわ押えの衝突時のショックを低くすることができ、また、切換え弁を使用しないので回路内に発熱が生じない。しかも機械的構造が簡単であり、回路も単純であるため耐久性がよく、耐荷重性もよいものにすることができる。なお、５９は安全用のリリーフ弁である。
【００２０】
前記配管５４には圧力センサー６０が設けられており、圧力センサー６０と前記位置センサー５８の出力系は、前記サーボモータ５７の速度、トルクの出力ともども図６のようにコントローラに接続されている。詳しくは、前記サーボモータ５７はアンプを介してＣＮＣコントローラに電気的に接続されており、材料の種類、特性、加工条件などをコンピュータに入力記憶させ、演算した好適なダイクッション条件に呼応してコントローラから回転方向、速度、トルクの指令が発せられるようになっている。
そして、サーボモータ５７の出力系から配置、回転数、トルクがコントローラにフィードバックされ、また、実際のリフト部材５ｅの位置が前記位置センサー５８により、速度が前記位置センサー６０の検出値を微分することにより、クッション圧力が圧力センサー６０によりそれぞれ検出され、コントローラにフィードバックされ、それらに応じて適正かどうかが逐次比較演算され、差異があれば補正された回転方向、速度、トルクがコントローラからサーボモータ５７に指令されるようになっている。
【００２１】
前記加圧部５ｂは、図５（ａ）のように、基体５ａの全周にわたって連続したものであってもよい。この場合は、リフト部材５ｅに対して全体に一様な力が付加され、均一なしわ押え力が創成されることになる。
また、加圧部は、図５（ｂ）のように複数組５ｂ、５ｂ´に分割され、それぞれが個別に圧力制御されてもよい。
この例では、製品の各辺に対応する比較的大きな第１加圧部５ｂと、製品の隅角部に対応する比較的小さな第２加圧部５ｂ´に分割され、それぞれの組は別々の連絡路５４１，５４２によって相互につながれ、導路５４,５４´を介して第１、第２の圧力発生・制御手段５ｃ１,５ｃ２に接続されている。
【００２２】
この場合、加圧部形式は、前記図３のいずれの構造でもよいが、図３（ｂ）の構造とする場合には、室本体を個別的に形成する。図３（ａ）のように室本体とこれに内装された弾性体５b２を用いた場合には、室本体を基体の全周に形成しておいてもよくなる。通常、リフト部材５ｅは環状に構成され、したがって、蓋体５１には周溝５１１が形成されるが、場合によってはリフト部材５ｅも分割されていてもよい。
図５（ｂ）の態様においては、第１加圧部５ｂと第２加圧部５ｂ´の圧力条件を相違させることができるので、クッション圧を多点制御して局部的にしわ押え力を制御することができる。たとえば、ワークＷが大きいような場合には、直線部を構成している第１加圧部５ｂの圧力を相対的に高くして強いしわ押え力を得、コーナー部である第２加圧部５ｂ´の圧力を相対的にやや低くさせ、しわ押え力をやや弱くすることを簡単に実現できる。
【００２３】
図７は図１に示すプレスの動作を段階的に示しており、図７（ａ）は加工開始前の状態であり、上型Ｂと下型Ａはそれぞれ後退限にあり、本発明のダイクッション装置５における加圧部５ｂは圧力がゼロないし低圧とされるためリフト部材５ｅは下降しており、しわ押え５ｄは基体上面に接している。ワークＷをしわ押え５ｄの上に取付ければ準備完了となるが、このときには、ディスタンスブロック５ｆの上端はワークＷの上面と同等かわずかに高いレベルにある。
【００２４】
つぎにモータ３ｆを駆動して上型締めプレス部３を作動させ、スライド３ｄと上型Ｂを下降すれば、図７（ｂ）のように上型Ｂがディスタンスブロック5ｆに当接され、圧力保持される。この状態で圧力発生・制御手段５ｃを作動すれば、加圧媒体が配管５４と導路５２を介して加圧部５ｂに送給されて増圧されるので、図４（ａ）では弾性体５ｂ１が膨張し、図４（ｂ）では室内の圧が高くなって、リフト部材５ｅが強圧され、押圧面５２０が基体上面レベルより規定高さたとえば２〜４ｍｍ上昇する。これにより、しわ押え５ｄに全面的、均一なしわ押え力が作用し、上型Ｂとしわ押え５ｄ間のワークＷに全面的、均一なしわ押え力が作用させられる。
【００２５】
この状態で、図７（ｃ）のように下成形プレス部２を上昇すれば、下型Ａが上型Ｂに進入して、絞り加工などが行われる。このときに、しわ押え５ｄとリフト部材５ｅを介して加圧部５ｂに力が加えられ、プレス力が加圧部５ｂの内圧に勝ると、しわ押え５ｄとリフト部材５ｅは所定のストロークと速度で押し下げられ、これにより加圧部５ｂの内圧が増加し、圧力媒体は配管５４を介してシリンダ５５（図４（ａ）またはポンプ５３（図４（ｂ））にいたる。サーボモータ５７が作動を停止している間は、系の圧力が高まるので、リフト部材５ｅとしわ押え５ｄにはカウンター圧力が創成され、その結果、しわ押え力は高いものとなる。
【００２６】
以後は、図６に示すようなデジタル制御系とサーボモータのトルクと速度制御により、加圧部５ｂ内の圧力をプレスの任意の位置で自由自在に制御できる。たとえば、設定したダイクッション力に対応するコントローラからの指令で、サーボモータ５７の回転方向を逆転しかつ加工条件に応じたトルクと回転数にてサーボモータ５７を駆動すれば、図４（ａ）ではピストン５５０が後退してシリンダ容積が拡大する。図４（ｂ）では、ポンプ５３が逆回転して吸込みと吐出が切り替えられ、配管５４内の圧力媒体はトルクと回転数に応じてタンクに戻される。これにより、加圧部５ｂの圧力すなわちダイクッション圧力が設定した力に保持されつつリフト部材５ｅとしわ押え５ｄが下降し、その結果、しわ押え力は緩められ、絞りに適したクッション作用が発揮されて材料流動がなされる。
【００２７】
前記ダイクッション圧力は、サーボモータ５７のトルクと回転数により無段階に連続して制御することができる。すなわち、サーボモータのトルクを低下させれば減速し、トルクを増せば増速する。回転数が少なければシリンダまたはタンクへ戻される圧力媒体の量が少なくなるので、加圧部５ｂの系内圧の低下は少なく、したがってダイクッション圧はサーボモータの回転数が多い場合よりも相対的に高くなる。
したがって、この特性に即して適当な値でサーボモータ５７を駆動させることにより、ダイクッション圧力をスムーズかつ高精度に制御することができ、加工条件にマッチしたしわ押えを実現することができる。また、しわ押え５ｄのロッキングも自在に行うことができる。
【００２８】
成形完了後は、７（ｄ）のように、下成形プレス部２を下降し、圧力発生・制御手段５ｃを減圧側に作動させれば、加圧部５ｂが減圧するためリフト部材５ｅが下降し、しわ押え５ｆは前記のように基体上面に接する当初位置に戻る。そこで、上型締プレス部３を上昇させ、上死点に停止したならば、成形品を取外し、加工工程が加工を完了する。
【００２９】
本発明は従来のようなダイクッションパッド、シリンダ、ダイクッションピンを使用せず、加圧部５ｂでリフト部材５ｅに面圧を加えてしわ押えを働かせるので、プレスと金型の撓みに関係なく、全面でしわ押え力が均一となる。また、ＣＮＣデジタル技術によりプレスのストロークに応じてダイクッション圧力を自由自在に制御でき、ダイクッション力が均一のため、成形品の精度も大幅に向上できる。
【００３０】
本発明は種々の形式のプレス装置に適用される。図８は汎用プレスに適用した例を示しており、わずかな変更にて既存のプレスで使用できる。３０は上プレス部であり、油圧などで昇降されるスライド３０ｄと上型Ｂを有している。ベッド１ａにはボルスタ４が据付けられ、これに下型Ａが固定されている。また、ボルスタ４よりも下方に流体アクチュエータにより駆動されるプッシャパッド８０が配され、これからボルスタ４を貫いてピン８１が突出している。本発明を適用するには、ピン８１で支持されていたプッシャリングを本発明装置５と交換すればよい。すなわち、基体５ａの下部をピン８１で支持すればよい。
【００３１】
図８（ａ）のプレス加工前の状態では、プッシャパッド８０が上昇され、本発明装置５は所要高さに保持される。この状態でワークＷをしわ押え５ｄの上に載置し、スライド３０ｄを下降すれば、上型Ｂがディタンスブロック５ｆに当たり、しわ押え５ｄと上型ＢでワークＷをサンドイッチしながら、汎用のダイクッション装置を押圧下降させる。この時に汎用のダイクッション装置の設定圧力は本発明クッション装置５よりも設定圧力が大きくなっている。
つぎに圧力発生・制御手段５ｃのサーボモータを駆動すれば、前述のように配管５４を介して加圧部５ｂが増圧され、リフト部材５ｅの上昇により、しわ押え５ｄに全面的、均一なしわ押え力が作用する。即ち、上型Ｂとしわ押え５ｄの間のワークＷに全面的、均一なしわ押え力が作用させられる。
【００３２】
この状態で、スライド３０ｄを下降させることで図８（ｃ）のように絞り加工が行われ、成形完了後、圧力発生・制御手段５ｃを減圧側に駆動し、加圧部５ｂを減圧させれば、リフト部材５ｅが下降し、当初位置を戻る。そして、スライド３０ｄを上昇させ、上死点に停止したところで成形品を取外せば、加工が完了する。
この成形加工時の加圧部５ｂの制御と動作は記述したとおりであり、プッシャパッド８０とピン８１を用いてはいるものの、ピン相互の間隔と長さによる従来問題であったたわみ、プレススライドのたわみ、ベッドのたわみによる問題は、本発明装置の加圧部５ｂとリフト部材５ｅおよび加圧部５ｂに対する圧力発生・制御手段５ｃの圧力制御でキャンセルし、補正することができるので精度の高い成形を容易、確実に行える。
【００３３】
また、本発明はメカニカルプレスにも適用できる。図９と図１０図は、本発明装置をダブルアクション式のプレスに適用した例を示しており、図９（ａ）はアウターがクランク駆動、インナーがリンク式駆動の例を示している。すなわち、上プレス部３０は、インナースライド３０ｄとアウタースライド３０ｄ´を有し、インナースライド３０ｄは図１の駆動形式と同じであるので、説明は援用する。
アウタースライド３０ｄ´はモータにより駆動されるクランク機構３１で昇降されるようになっており、インナースライド３０ｄは下面に上型Ｂを固定していて、アウタースライド３０ｄ´の開口を貫いて昇降されるようになっている。
【００３４】
本発明装置５の基体５ａはアウタースライド３０ｄ´の下面にリフト部材５ｅが下方に向くように固定され、しわ押え５ｄは上型Ｂの肩後部の段部に支持される。下型Ａはベッド１ａのボルスタ４上に固定されており、下型Ａの上部周辺部分に前記基体５ａと対向するようにディスタンスブロック５ｆが据えられている。前記下型Ａには成形品を取り出すためのエジェクター３３が装備されている。
図９（ｂ）はアウタースライド３０ｄ´をクランクで、インナースライド３０ｄをクランクに連結したリンク機構で駆動するようにしている。その他の構成は図９（ａ）と同様である。
【００３５】
図１０は前記ダブルアクションプレスにおける動作を示しており、（ａ）は加工開始前の状態であり、インナースライド３０ｄとアウタースライド３０ｄ´は上昇限にあり、上型Ｂの先端はしわ押え５ｆの先端とほぼ面一のレベルにある。ワークＷは下型Ａに取付けられる。
ついで、インナースライド３０ｄとアウタースライド３０ｄ´は（ａ）と同じ関係を保ちつつ下降され、それによりアウタースライド３０ｄ´に固定されている基体５ａが下型Ｂ上のディスタンスブロック５ｆに当接し、位置保持される。このときにしわ押え５ｆはディスタンスブロック５ｆ内に進入し、下型ＡとでワークＷを挟み込む。この状態で圧力発生・制御手段５ｃのサーボモータを駆動すれば、前述のように配管５４を介して加圧部５ｂが増圧され、リフト部材５ｅの下降により、しわ押え５ｄに全面的、均一なしわ押え力が作用する。即ち、下型Ａとしわ押え５ｄの間のワークＷに全面的、均一なしわ押え力が作用させられる。
【００３６】
この状態でインナースライド３０ｄを下降させれば上型Ｂが進出し、図９（ｃ）のように下型Ａとで絞り等の加工が行われる。成形完了後、圧力発生・制御手段５ｃを減圧側に駆動し、加圧部５ｂを減圧させれば、リフト部材５ｅの押圧力が喪失し、インナースライド３０ｄを上昇させればしわ押え５ｄが持ち上げられ、図１０（ｄ）のようにアウタースライド３０ｄ´を上昇させることで当初位置を戻る。その間にエジェクター３３を作動させれば成形品が持ち上げられ、加工が完了する。
【００３７】
図１１は本発明装置を回転式のシングルアクションプレスに適用した例を示しており、上型締めプレス部３は、回転型リンク機構により昇降されるスライド３０ｄを有している。図１２はその回転型リンク機構を拡大して示している。
下成形プレス部２の下型Ａは同様に回転型リンク機構により昇降されるようになっている。本発明装置５はベッド１ａ上のボルスタ４に据付けられ、ディスタンスブロック５ｆは基体５ａの上に据えられている。駆動系の動作を除いてプレス動作とダイクッション作用は第１実施例と同様であるから説明は援用する。
図１３は、かかる回転駆動式プレスにおける運動曲線を示している。
【００３８】
以上のように本発明のダイクッション装置は、プレスの形式を問わず使用可能であり、ダイクッションは均圧効果が高く、プレスと金型の撓みに関係なく、しわ押え力が均一となるため、製品精度が向上する。また、省エネ効果が大きく、ダイクッション力をブランクホルダ部位で任意的に制御でき、圧力発生・制御手段も実施例のような構成とすれば、リリーフ弁を使用しないので、油圧回路内の発熱が発生せず、スライドとダイクッションが衝突時のサージ圧が低い。しかも、ダイクッション圧力の安定性が高く、ダイクッション力の制御精度も大幅に向上することができ、ダイクッション装置が簡単な機械構造で、高さも低いコンパクトなものとなるので、耐久性、耐荷重性が高い。
【００３９】
なお、プレスが図１や図１１のようなアンダードライブ型である場合、下型Ａは下スライド３ａにより昇降されるが、下型Ａが大型である場合には、図１４のような構造が好適である。
すなわち、ボルスタ４の中央ボス部を下型Ａの下面ボス部と結合すると共に、ボルスタ４に配設されている縦孔４０のうち下型Ａの底面域に対応する縦孔群にリフトピン４１を挿入し、スライド３ａには各リフトピン４１に対応する位置にプッシャーピン３４を配設固定している。なお、下型Ａの底面域外に相当するボルスタ４の縦孔群はリフトピンが挿入されない。スライド３ａにはこれらの縦孔群に挿入されるピンを有していてもよいし、有していなくてもよい。
この構造においては、下型Ａを上昇させるべくスライド３ａを上昇させると、各プッシャーピン３４でボルスタ４の各リフトピン４１が軸方向に押圧されてボルスタ上方に突き出すので、下型Ａが大型大重量であっても安定してリフトされる。
【００４０】
本発明におけるダイクッション装置の加圧部とリフト部材は必ずしも図５の態様に限られず個別的なものであってもよい。図１５はその例を示しており、基体５ａの内部に形成された室５b１に、加圧部５ｂとしてのシリンダチューブとリフト部材5ｅとしてのピストンを備えた多数本の流体圧シリンダ５Ｂを配列して構成されている。流体圧シリンダ群５Ｂは室５ｂ１の幅方向にも数列配されることが好ましい。ピストンは基体の上面にむき出しでもよいし、各ピストンごとに穴のあいた蓋体やカバーを装着してもよい。
前記流体圧シリンダ５Ｂ群の各シリンダチューブはそれぞれが導路（導管）により連絡され、圧力発生・制御手段５ｃに接続されている。しかし、図５（ｂ）のような多点での制御が望まれる場合には、流体圧シリンダ群を幾つかのグループに分け、それぞれのグループを導管で接続するとともに各グループごとに対応する圧力発生・制御手段と接続してもよい。また、場合によっては、ピストンの上に図５（ａ）のようなリングプレート状の上部リフト部材を装着してもよい。
また、図１５の構成に代えて、図５（ｂ）におけるリフト部材５ｅを多数に分割してもよい。
作用については、記述したものと同様であり、各シリンダチューブに加圧媒体を送給することにより各ピストンが上昇してしわ押さえ５ｄをリフトし、しわ押え力を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のダイクッション装置を適用したプレス装置の一例を示す縦断正面図である。
【図２】本発明装置の斜視図である。
【図３】（ａ）は図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｂ）は異なるタイプの部分的断面図である。
【図４】（ａ）は本発明における圧力発生・制御手段の一例を示す説明図、（ｂ）は他例を示す説明図である。
【図５】（ａ）は本発明における加圧部の一例を示す平面図、（ｂ）は他の例を示す平面図である。
【図６】本発明におけるダイクッション制御系を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は第１実施例の動作を段階的に示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明装置を汎用のプレスに適用した例を、加工の段階を追って示す断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は本発明をダブルアクションプレスに適用した例を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は（図９（ａ）のプレスの動作を段階的に示す断面図である。
【図１１】本発明装置を回転駆動式のシングルアクションプレスに適用した例を示す断面図である。
【図１２】図１１の駆動機構部分の拡大図である。
【図１３】図１１のプレスの運動曲線図である。
【図１４】図１や図１１のプレスにおける下型昇降機構の他の例を示す断面図である。
【図１５】本発明におけるダイクッション装置の別の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ａ ベッド
４ ボルスタ
５ 本発明のダイクッション装置
５ａ 基体
５ｂ 加圧部
５ｂ１ 室本体
５ｂ２ 弾性体
５ｃ 圧力発生・制御手段
５ｄ しわ押え
５ｅ リフト部材
５ｆ ディスタンスブロック
５２ 導路
５４ 配管
５７ サーボモータ
５２０ 押圧面
Ａ 下型
Ｂ 上型
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属及び非金属材の塑性加工に用いられるプレスのダイクッション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属及び非金属材を塑性加工する方法、たとえば絞り加工や張り出し成形などにおいては一般的にプレス装置が使用されている。かかるプレス装置（単動式プレスが多い）においては、しわの発生の防止、絞込み量のコントロールなどのために一方の金型と対向する側にブランクホルダを装備させ、これと対向する側の金型の周囲でワーク周縁部を厚さ方向で挟持し、ダイクッションを行うようにしている。
【０００３】
かかるダイクッションのための装置として、一般に、先行技術１のように、ボルスタを貫通して上方に延びる多数本ピンの先端にしわ押えリングを固定し、ピンの下端を植え立てたプレッシャパッドをエアシリンダと油圧シリンダで支えた油空圧式のものが汎用されている。
また、これに代わるものとして、先行技術２のように、下方からピンを介して下型を支持するパッドにラック杆を接続し、このラック杆とサーボモータの間を減速ギヤ列を介して接続した機械式のものがある。
【０００４】
しかし、各先行技術は、いずれもしわ押えリングを多数本のピンを介して下方から支持し、そのピンをベッド側の下方のクッション手段で間接的に支える形式であるため、構造が複雑かつ大型化することを避けられず、組立て、据付けも大掛かりな作業になる。また、成形加工中に、ダイクッション力が発生するため、リリーフ弁を使用しているが、当該弁により油の温度が高くなり、エネルギの消耗が多くなる。また、先行技術２は耐久性、耐荷重性も不十分となりやすい。
しかも、いずれの先行技術も、しわ押えリングを間隔的な配置のピンで支持するので、ピンとピンの間でしわ押えにたわみが生ずることを避けられず、またピンがボルスタの下方からボルスタを貫通して延びる長いものであるのでプレススライドによる圧縮荷重でたわみが生じ、さらにはプレススライドやベッドのたわみに対応が困難である。これによりしわ押え力の不均一化が生じ、製品の精度不良につながる問題があった。また、先行技術ではしわ押え力をワークの全体に対して一様にしかできないので、製品のある部分について局部的にしわ押え力を加減することが困難であった。
このようなことから、新素材や新成形法の開発ととともにダイクッション性能の向上が要望されているが、従来のこの種装置では、これに的確に対応することが困難であった。
【特許文献１】実公平２−２５５３８号公報
【特許文献２】特許第３２１１９０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、プレスと金型の撓みに関係なく均一なしわ押え力を創成することができ、また、ダイクッション圧力の安定性が高く、ダイクッション力の制御精度も大幅に向上して製品精度の向上に寄与することができ、しかも構造が簡単かつ高さ方向での形状がコンパクトで、据付けが容易であると共に耐久性、耐荷重性を高くすることができる実用的なピンレス均圧型の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】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明は従来のダイクッション装置の発想を転換し、根本的に異なるシステムとしたもので、プレスの片側の金型と対向する位置において他方の金型の周囲に配されるダイクッション装置であって、平面環枠状の基体と、該基体に内蔵され外部の圧力発生・制御手段と接続された加圧部と、しわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に望むリフト部材と、前記しわ押えよりも外側の基体上またはこれと対向する金型側に配されたディスタンスブロックを備えていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、しわ押えにワークを配し、この状態で金型を移動させれば、ディスタンスブロックで片側の金型（たとえば上型）が一旦受け止められ、その状態で圧力発生・制御手段からの圧力が加圧部に導入されることによりリフト部材の全体が所定の距離たとえば２〜３mm上昇し、それによりしわ押えがディスタンスブロックよりもレベルが高くなる。前記しわ押えは加圧部とリフト部材により全面的、均一的に力が作用するので、上型としわ押えの間で挟持されているワークに全面的、均一的なしわ押え力を与えることができる。
本発明はピンを介してしわ押えを上昇するのでなく、リフト部材を基体内の面状加圧部の圧力でリフトするので、ピン式の場合のピンの間隔によるたわみ、ピンの長さに起因するたわみが解消され、均一なしわ押え力を創成できるので、加工精度を著しく向上することができる。
【０００８】
また、リフト部材と加圧部を備えた基体により偏平状のユニットないしアッセンブリが構成され、構造が簡単でであるので、設置も容易で、ダイクッション圧力の安定性が高く、しかもしわ押えの直近にある加圧部への圧力媒体の導出入でダイクッション力を自在に高い精度で制御することができる。
片側の型はストローク時にいったんディスタンスブロックで受け止められ、直接しわ押えに衝突しないので、加圧室とこれに対する圧力発生・制御手段のサージ圧を低くすることができる。
本発明によるダイクッション装置は、プレスのタイプを問わず適用でき、本出願人の開発したリンク式サーボプレスはもとより、汎用のメカニカルプレス、油圧プレスなどにも適用可能であり、駆動形式による分類において、単動式プレスはもとより複動式プレスにも適用される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
前記加圧部がリング状をなし、プレートの全周にわたって設けられている。
これによれば、リフト部材の全体を均一にリフトすることができ、しわ押えに全面的、均一的なしわ押え力を作用させることができる。
また、これに代えて、加圧部が複数に分割され、複数の加圧部が幾つかの組をなすように連結され、それぞれの組に圧力発生・制御手段が接続されていてもよい。
これによれば、全周の複数部分でしわ押え力を調整したり、局部しわ押え力を制御することができるので、たとえば、製品のコーナーに相当する部分のしわ押え力を弱くなり、又は増強することなどを容易に行え、成形精度を高くすることができる。
【００１０】
加圧部は室本体とこれに内装された弾性体からなっているか、室本体とこれを満たす流体からなっている。
前者によれば加圧媒体で弾性体を膨張させてリフト部材を上昇させるので、加圧部を複数に分割してしわ押え力を多点制御することも容易に行え、また、弾性体として袋を採用すればこの中に圧力媒体が給排されるので加圧部のシールが容易である。また、後者によればリフト部材にダイレクトに加圧が行われるので感度がよくなり、圧力制御も容易である。
本発明は、基体が下型側に設置される場合に限らず、上型側に設置され、ディスタンスブロックが下型側に配される態様を含んでいる。
これによれば、プレスが複動式の場合に容易に適用することができる。
好適には、圧力発生・制御手段がサーボモータを駆動源としている。
これによれば、リフト部材を持ち上げる加圧部の圧力を精度よく自在に制御することができ、ワークの材質特性、板厚などに即した最適なダイクッション効果を得ることができる。
本発明は場合によっては、加圧部としわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に望むリフト部材がシリンダチューブとピストンであり、これが多数隣接して配されている形態を含んでいる。
これによれば、基体内に小型のピストンシリンダいいかえると流体圧アクチュエータを配列すればよいので、ダイクッション装置の製作が容易であり、ピストン同士の間隔は小さく、ストロークが２〜５ｍｍ程度と短いので圧縮荷重によるたわみは無視できる大きさとなる。また、ピストンシリンダを室本体に幅方向で複数配設すれば、よりきめ細かにリフト部材によるリフト圧したがってしわ押え力を調整することができる。
【実施例１】
【００１１】
以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明にかかるダイクッション装置を使用したデジタル駆動式のリンクプレスを示しており、１はプレスフレームで、ベッド１aとコラム１bとクラウン１cを有し、ベッド１aの中央には下成形プレス部２が、クラウン側には上型締めプレス部（上プレス部）３が装備されており、ベッド上面にはボルスタ４が固定されている。
下成形プレス部（下プレス部）２は、ベッド内の穴部に配されたスライド３aと、これを昇降するための左右一対のリンク機構３ｂおよびデジタル系のモータ（サーボモータ、ＣＮＣモータ）３ｃを備えており、前記ボルスタ４の上面側には下型（この例ではパンチ）Ａが位置され、スライド３aは前記ボルスタ４の開口を介して下型と連結されている。前記リンク機構３bは、モータ３ｃで回動されるねじ軸に螺合したナット３００に一端が連結された第１リンク３０１と、ベッドに一端が連結された第２リンク３０２と、スライドに一端が連結された第３リンク３０３の各他端を集合させて枢軸にて連結している。
【００１２】
上型締めプレス部３は、下面側に上型（この例ではダイ）Ｂを固定したスライド３ｄと、これを昇降するための左右１対のリンク機構３ｅおよびデジタル系のモータ（たとえばＡＣサーボモータ等）３fを備えており、リンク機構３ｅは前記下成形プレス部２のそれと構成は同じであり、モータ３eで回動されるねじ軸に螺合したナット３００に一端が連結された第１リンク３０１と、クラウンに一端が連結された第２リンク３０２と、スライドに一端が連結された第３リンク３０３の各他端を集合させて枢軸にて連結している。
【００１３】
５は本発明にかかるダイクッション装置であり、前記ボルスタ４の上面側でかつ下型Ａの成形用部よりも下方の柱状部周囲に配されている。
ダイクッション装置５は、図２ないし図４に示されており、環枠状をなした基体５ａと、この基体５ａに内蔵された加圧部５ｂと、これに圧力媒体を給排する圧力発生・制御手段５ｃと、基体５ａの上面側に配される環状のしわ押え５ｄと、前記しわ押え５ｄの底面に対する押圧面を上端に有し、それ以降が前記加圧部に昇降可能に内装されたリフト部材５eとを備えている。また、前記しわ押え５dよりも外側の基体の上には、上型Ｂの下降時にこれをいったん受け止めることによりストロークを規制するディスタンスブロック５ｆをさらに備えている。ディスタンスブロック５ｆは全体で枠状をなしていてもよいし、複数の分割された単体(柱、壁体)であってもよいが、いずれの場合にも、その高さは、加工開始前の状態において、しわ押え５dの上にワークＷを配置した状態でのレベルと同等かあるいは適度に高い寸法が設定される。
【００１４】
前記基体５ａはボルスタやスライドに据付けるベースとして機能するので、強度と剛性が高く作られている。
前記加圧部５ｂは、この例では基体５ａの内部に帯環状に形成されている。詳しくは、図３のように、基体５ａは本体５０と蓋体５１を固定要素で締結するなどして一体化してなり、本体５０に溝５００を形成し、蓋体５１には溝５００と対向状の溝５１０を形成し、かつ、蓋体５１には溝５１０と連通するがこれより幅が小さい周口５１１を形成している。
前記リフト部材５ｅは剛体からなり、この例ではプレート形態をなし、押圧面５２０よりも下の部分が周口５１１に嵌められて溝内に延び、下端側部には前記溝５１０の天壁に当接可能なつば５２１、５２１を有し、このつばと天壁とでリフトストロークＳＴを２〜４ｍｍの範囲で規定するようになっている。なお、しわ押さえ５ｄのたとえば側部と基体５ａ間には、非接触式あるいは接触式の位置センサー５８が設けられている。
【００１５】
前記加圧部５ｂは、図３（a）のように溝５００、５１０で画成される室５b１と、これに内装された弾性体５b２とで構成されていてもよい。弾性体５b２はゴムなどの可縮・膨張材質からなり、全体がエンドレス状をなしているか，長手方向の両端が近接するように数個で構成される。弾性体５b２の上面はリフト部材５eに接合していてもよい。なお、弾性体５b２はこの例では、比較的偏平な袋（チューブ）が用いられているが、流体の圧力で膨張して圧力を発生するものであれば限定はなく、液状あるいはペースト状のゴムなどでもよいし、固体のゴム類などでもよい。
そして、基体５ａの適所には、一端が加圧部５bに通じ他端が外方に到る導路５２が設けられており、この例では導路５２にジョイントを介して前記弾性体５b２の一部が接続している。
【００１６】
図３（ｂ）は加圧室５ｂの別の例を示しており、溝５００、５１０で画成される室本体５ｂ１からなり、前記導路５２を通して直接、加圧用媒体（液体，気体など）が導出入されるようになっている。このため、周口５１１の内壁面に沿ってリフト部材５eの周壁部に接するシール部材５b３が取付けられている。
【００１７】
前記圧力発生・制御手段５ｃは前記加圧部５bを駆動する手段であり、好適にはデジタル制御可能な形式のものが用いられる。図４は圧力発生・制御手段の例を示しており、図４（a）はデジタルシリンダタイプであり、ポンプ５３とチェック弁を介して前記導路５２に接続される配管５４に、シリンダ５５の加圧側出口と接続した分岐配管５４０を接続し、シリンダ５５に挿入されるピストンロッド５５０のねじ５５０１にナット５６を螺合させ、このナット５６そのものまたはナット外周に固定した減速用回転部材（プーリあるいは歯車）５６０を、サーボモータ５７の出力部の回転部材（小プーリあるいは小歯車）５７１と伝導手段で連絡している。
この形式においては、サーボモータ５７の出力を減速してナットに伝達し、ナットの回転によりピストンロッド５５０を動かし、それにより予めポンプ５３で送られた流体が満たされた分岐配管５４０と配管５４からなる系の圧力を増加側あるいは低減側に制御される。すなわちサーボモータ５７の回転方向と回転数あるいはさらにトルクによりピストンロッド５５０の移動方向、速度が変化して、圧力部５bの圧力が変えられるので、リフト部材５eの突出力が変化し、これに支えられているしわ押え５dの力が変化する。
【００１８】
（ｂ）はデジタルポンプタイプであり、ポンプ５３をサーボモータ５７で駆動することにより、配管５４の系内圧力を増加側あるいは低減側に制御させるようにしている。言い換えると、配管５４に介在され回転方向に応じてタンクから加圧部５ｂへと圧油を供給し逆に加圧部５bからタンクへ油圧を戻すポンプ５３と、該ポンプを正逆駆動し、回転方向とトルクおよび速度制御により加圧部３bに創成されるクッション力を制御するするサーボモータ５７を備えている。
この形式においては、サーボモータ５７の正方向駆動によりタンクの油はポンプから配管５４を経て加圧部５bに送られることで、リフト部材５eは上昇する。また、サーボモータ５７を逆方向に駆動すれば、加圧部５bと配管５４にある油がポンプからタンクに戻されるのでリフト部材５eは下降する。
【００１９】
そして、プレス加工時には、リフト部材５eが押圧されて加圧部室内で移動するので、ポンプにいたる系の圧力が増加し、この系内圧力がカウンター圧としてリフト部材５eに作用する。サーボモータ５７を逆方向に駆動すれば、ポンプ５３は配管の圧油を吸い込んでタンクに戻すので、サーボモータ５７のトルクと速度のコントロールによってダイクッション力を任意に精度よく制御することができるのである。
いずれのタイプにおいても、流体のクッションを利用するので、スライドとしわ押えの衝突時のショックを低くすることができ、また、切換え弁を使用しないので回路内に発熱が生じない。しかも機械的構造が簡単であり、回路も単純であるため耐久性がよく、耐荷重性もよいものにすることができる。なお、５９は安全用のリリーフ弁である。
【００２０】
前記配管５４には圧力センサー６０が設けられており、圧力センサー６０と前記位置センサー５８の出力系は、前記サーボモータ５７の速度、トルクの出力ともども図６のようにコントローラに接続されている。詳しくは、前記サーボモータ５７はアンプを介してＣＮＣコントローラに電気的に接続されており、材料の種類、特性、加工条件などをコンピュータに入力記憶させ、演算した好適なダイクッション条件に呼応してコントローラから回転方向、速度、トルクの指令が発せられるようになっている。
そして、サーボモータ５７の出力系から配置、回転数、トルクがコントローラにフィードバックされ、また、実際のリフト部材５ｅの位置が前記位置センサー５８により、速度が前記位置センサー６０の検出値を微分することにより、クッション圧力が圧力センサー６０によりそれぞれ検出され、コントローラにフィードバックされ、それらに応じて適正かどうかが逐次比較演算され、差異があれば補正された回転方向、速度、トルクがコントローラからサーボモータ５７に指令されるようになっている。
【００２１】
前記加圧部５ｂは、図５（ａ）のように、基体５ａの全周にわたって連続したものであってもよい。この場合は、リフト部材５ｅに対して全体に一様な力が付加され、均一なしわ押え力が創成されることになる。
また、加圧部は、図５（ｂ）のように複数組５ｂ、５ｂ´に分割され、それぞれが個別に圧力制御されてもよい。
この例では、製品の各辺に対応する比較的大きな第１加圧部５ｂと、製品の隅角部に対応する比較的小さな第２加圧部５ｂ´に分割され、それぞれの組は別々の連絡路５４１，５４２によって相互につながれ、導路５４,５４´を介して第１、第２の圧力発生・制御手段５ｃ１,５ｃ２に接続されている。
【００２２】
この場合、加圧部形式は、前記図３のいずれの構造でもよいが、図３（ｂ）の構造とする場合には、室本体を個別的に形成する。図３（ａ）のように室本体とこれに内装された弾性体５b２を用いた場合には、室本体を基体の全周に形成しておいてもよくなる。通常、リフト部材５ｅは環状に構成され、したがって、蓋体５１には周溝５１１が形成されるが、場合によってはリフト部材５ｅも分割されていてもよい。
図５（ｂ）の態様においては、第１加圧部５ｂと第２加圧部５ｂ´の圧力条件を相違させることができるので、クッション圧を多点制御して局部的にしわ押え力を制御することができる。たとえば、ワークＷが大きいような場合には、直線部を構成している第１加圧部５ｂの圧力を相対的に高くして強いしわ押え力を得、コーナー部である第２加圧部５ｂ´の圧力を相対的にやや低くさせ、しわ押え力をやや弱くすることを簡単に実現できる。
【００２３】
図７は図１に示すプレスの動作を段階的に示しており、図７（ａ）は加工開始前の状態であり、上型Ｂと下型Ａはそれぞれ後退限にあり、本発明のダイクッション装置５における加圧部５ｂは圧力がゼロないし低圧とされるためリフト部材５ｅは下降しており、しわ押え５ｄは基体上面に接している。ワークＷをしわ押え５ｄの上に取付ければ準備完了となるが、このときには、ディスタンスブロック５ｆの上端はワークＷの上面と同等かわずかに高いレベルにある。
【００２４】
つぎにモータ３ｆを駆動して上型締めプレス部３を作動させ、スライド３ｄと上型Ｂを下降すれば、図７（ｂ）のように上型Ｂがディスタンスブロック5ｆに当接され、圧力保持される。この状態で圧力発生・制御手段５ｃを作動すれば、加圧媒体が配管５４と導路５２を介して加圧部５ｂに送給されて増圧されるので、図４（ａ）では弾性体５ｂ１が膨張し、図４（ｂ）では室内の圧が高くなって、リフト部材５ｅが強圧され、押圧面５２０が基体上面レベルより規定高さたとえば２〜４ｍｍ上昇する。これにより、しわ押え５ｄに全面的、均一なしわ押え力が作用し、上型Ｂとしわ押え５ｄ間のワークＷに全面的、均一なしわ押え力が作用させられる。
【００２５】
この状態で、図７（ｃ）のように下成形プレス部２を上昇すれば、下型Ａが上型Ｂに進入して、絞り加工などが行われる。このときに、しわ押え５ｄとリフト部材５ｅを介して加圧部５ｂに力が加えられ、プレス力が加圧部５ｂの内圧に勝ると、しわ押え５ｄとリフト部材５ｅは所定のストロークと速度で押し下げられ、これにより加圧部５ｂの内圧が増加し、圧力媒体は配管５４を介してシリンダ５５（図４（ａ）またはポンプ５３（図４（ｂ））にいたる。サーボモータ５７が作動を停止している間は、系の圧力が高まるので、リフト部材５ｅとしわ押え５ｄにはカウンター圧力が創成され、その結果、しわ押え力は高いものとなる。
【００２６】
以後は、図６に示すようなデジタル制御系とサーボモータのトルクと速度制御により、加圧部５ｂ内の圧力をプレスの任意の位置で自由自在に制御できる。たとえば、設定したダイクッション力に対応するコントローラからの指令で、サーボモータ５７の回転方向を逆転しかつ加工条件に応じたトルクと回転数にてサーボモータ５７を駆動すれば、図４（ａ）ではピストン５５０が後退してシリンダ容積が拡大する。図４（ｂ）では、ポンプ５３が逆回転して吸込みと吐出が切り替えられ、配管５４内の圧力媒体はトルクと回転数に応じてタンクに戻される。これにより、加圧部５ｂの圧力すなわちダイクッション圧力が設定した力に保持されつつリフト部材５ｅとしわ押え５ｄが下降し、その結果、しわ押え力は緩められ、絞りに適したクッション作用が発揮されて材料流動がなされる。
【００２７】
前記ダイクッション圧力は、サーボモータ５７のトルクと回転数により無段階に連続して制御することができる。すなわち、サーボモータのトルクを低下させれば減速し、トルクを増せば増速する。回転数が少なければシリンダまたはタンクへ戻される圧力媒体の量が少なくなるので、加圧部５ｂの系内圧の低下は少なく、したがってダイクッション圧はサーボモータの回転数が多い場合よりも相対的に高くなる。
したがって、この特性に即して適当な値でサーボモータ５７を駆動させることにより、ダイクッション圧力をスムーズかつ高精度に制御することができ、加工条件にマッチしたしわ押えを実現することができる。また、しわ押え５ｄのロッキングも自在に行うことができる。
【００２８】
成形完了後は、７（ｄ）のように、下成形プレス部２を下降し、圧力発生・制御手段５ｃを減圧側に作動させれば、加圧部５ｂが減圧するためリフト部材５ｅが下降し、しわ押え５ｆは前記のように基体上面に接する当初位置に戻る。そこで、上型締プレス部３を上昇させ、上死点に停止したならば、成形品を取外し、加工工程が加工を完了する。
【００２９】
本発明は従来のようなダイクッションパッド、シリンダ、ダイクッションピンを使用せず、加圧部５ｂでリフト部材５ｅに面圧を加えてしわ押えを働かせるので、プレスと金型の撓みに関係なく、全面でしわ押え力が均一となる。また、ＣＮＣデジタル技術によりプレスのストロークに応じてダイクッション圧力を自由自在に制御でき、ダイクッション力が均一のため、成形品の精度も大幅に向上できる。
【００３０】
本発明は種々の形式のプレス装置に適用される。図８は汎用プレスに適用した例を示しており、わずかな変更にて既存のプレスで使用できる。３０は上プレス部であり、油圧などで昇降されるスライド３０ｄと上型Ｂを有している。ベッド１ａにはボルスタ４が据付けられ、これに下型Ａが固定されている。また、ボルスタ４よりも下方に流体アクチュエータにより駆動されるプッシャパッド８０が配され、これからボルスタ４を貫いてピン８１が突出している。本発明を適用するには、ピン８１で支持されていたプッシャリングを本発明装置５と交換すればよい。すなわち、基体５ａの下部をピン８１で支持すればよい。
【００３１】
図８（ａ）のプレス加工前の状態では、プッシャパッド８０が上昇され、本発明装置５は所要高さに保持される。この状態でワークＷをしわ押え５ｄの上に載置し、スライド３０ｄを下降すれば、上型Ｂがディタンスブロック５ｆに当たり、しわ押え５ｄと上型ＢでワークＷをサンドイッチしながら、汎用のダイクッション装置を押圧下降させる。この時に汎用のダイクッション装置の設定圧力は本発明クッション装置５よりも設定圧力が大きくなっている。
つぎに圧力発生・制御手段５ｃのサーボモータを駆動すれば、前述のように配管５４を介して加圧部５ｂが増圧され、リフト部材５ｅの上昇により、しわ押え５ｄに全面的、均一なしわ押え力が作用する。即ち、上型Ｂとしわ押え５ｄの間のワークＷに全面的、均一なしわ押え力が作用させられる。
【００３２】
この状態で、スライド３０ｄを下降させることで図８（ｃ）のように絞り加工が行われ、成形完了後、圧力発生・制御手段５ｃを減圧側に駆動し、加圧部５ｂを減圧させれば、リフト部材５ｅが下降し、当初位置を戻る。そして、スライド３０ｄを上昇させ、上死点に停止したところで成形品を取外せば、加工が完了する。
この成形加工時の加圧部５ｂの制御と動作は記述したとおりであり、プッシャパッド８０とピン８１を用いてはいるものの、ピン相互の間隔と長さによる従来問題であったたわみ、プレススライドのたわみ、ベッドのたわみによる問題は、本発明装置の加圧部５ｂとリフト部材５ｅおよび加圧部５ｂに対する圧力発生・制御手段５ｃの圧力制御でキャンセルし、補正することができるので精度の高い成形を容易、確実に行える。
【００３３】
また、本発明はメカニカルプレスにも適用できる。図９と図１０図は、本発明装置をダブルアクション式のプレスに適用した例を示しており、図９（ａ）はアウターがクランク駆動、インナーがリンク式駆動の例を示している。すなわち、上プレス部３０は、インナースライド３０ｄとアウタースライド３０ｄ´を有し、インナースライド３０ｄは図１の駆動形式と同じであるので、説明は援用する。
アウタースライド３０ｄ´はモータにより駆動されるクランク機構３１で昇降されるようになっており、インナースライド３０ｄは下面に上型Ｂを固定していて、アウタースライド３０ｄ´の開口を貫いて昇降されるようになっている。
【００３４】
本発明装置５の基体５ａはアウタースライド３０ｄ´の下面にリフト部材５ｅが下方に向くように固定され、しわ押え５ｄは上型Ｂの肩後部の段部に支持される。下型Ａはベッド１ａのボルスタ４上に固定されており、下型Ａの上部周辺部分に前記基体５ａと対向するようにディスタンスブロック５ｆが据えられている。前記下型Ａには成形品を取り出すためのエジェクター３３が装備されている。
図９（ｂ）はアウタースライド３０ｄ´をクランクで、インナースライド３０ｄをクランクに連結したリンク機構で駆動するようにしている。その他の構成は図９（ａ）と同様である。
【００３５】
図１０は前記ダブルアクションプレスにおける動作を示しており、（ａ）は加工開始前の状態であり、インナースライド３０ｄとアウタースライド３０ｄ´は上昇限にあり、上型Ｂの先端はしわ押え５ｆの先端とほぼ面一のレベルにある。ワークＷは下型Ａに取付けられる。
ついで、インナースライド３０ｄとアウタースライド３０ｄ´は（ａ）と同じ関係を保ちつつ下降され、それによりアウタースライド３０ｄ´に固定されている基体５ａが下型Ｂ上のディスタンスブロック５ｆに当接し、位置保持される。このときにしわ押え５ｆはディスタンスブロック５ｆ内に進入し、下型ＡとでワークＷを挟み込む。この状態で圧力発生・制御手段５ｃのサーボモータを駆動すれば、前述のように配管５４を介して加圧部５ｂが増圧され、リフト部材５ｅの下降により、しわ押え５ｄに全面的、均一なしわ押え力が作用する。即ち、下型Ａとしわ押え５ｄの間のワークＷに全面的、均一なしわ押え力が作用させられる。
【００３６】
この状態でインナースライド３０ｄを下降させれば上型Ｂが進出し、図９（ｃ）のように下型Ａとで絞り等の加工が行われる。成形完了後、圧力発生・制御手段５ｃを減圧側に駆動し、加圧部５ｂを減圧させれば、リフト部材５ｅの押圧力が喪失し、インナースライド３０ｄを上昇させればしわ押え５ｄが持ち上げられ、図１０（ｄ）のようにアウタースライド３０ｄ´を上昇させることで当初位置を戻る。その間にエジェクター３３を作動させれば成形品が持ち上げられ、加工が完了する。
【００３７】
図１１は本発明装置を回転式のシングルアクションプレスに適用した例を示しており、上型締めプレス部３は、回転型リンク機構により昇降されるスライド３０ｄを有している。図１２はその回転型リンク機構を拡大して示している。
下成形プレス部２の下型Ａは同様に回転型リンク機構により昇降されるようになっている。本発明装置５はベッド１ａ上のボルスタ４に据付けられ、ディスタンスブロック５ｆは基体５ａの上に据えられている。駆動系の動作を除いてプレス動作とダイクッション作用は第１実施例と同様であるから説明は援用する。
図１３は、かかる回転駆動式プレスにおける運動曲線を示している。
【００３８】
以上のように本発明のダイクッション装置は、プレスの形式を問わず使用可能であり、ダイクッションは均圧効果が高く、プレスと金型の撓みに関係なく、しわ押え力が均一となるため、製品精度が向上する。また、省エネ効果が大きく、ダイクッション力をブランクホルダ部位で任意的に制御でき、圧力発生・制御手段も実施例のような構成とすれば、リリーフ弁を使用しないので、油圧回路内の発熱が発生せず、スライドとダイクッションが衝突時のサージ圧が低い。しかも、ダイクッション圧力の安定性が高く、ダイクッション力の制御精度も大幅に向上することができ、ダイクッション装置が簡単な機械構造で、高さも低いコンパクトなものとなるので、耐久性、耐荷重性が高い。
【００３９】
なお、プレスが図１や図１１のようなアンダードライブ型である場合、下型Ａは下スライド３ａにより昇降されるが、下型Ａが大型である場合には、図１４のような構造が好適である。
すなわち、ボルスタ４の中央ボス部を下型Ａの下面ボス部と結合すると共に、ボルスタ４に配設されている縦孔４０のうち下型Ａの底面域に対応する縦孔群にリフトピン４１を挿入し、スライド３ａには各リフトピン４１に対応する位置にプッシャーピン３４を配設固定している。なお、下型Ａの底面域外に相当するボルスタ４の縦孔群はリフトピンが挿入されない。スライド３ａにはこれらの縦孔群に挿入されるピンを有していてもよいし、有していなくてもよい。
この構造においては、下型Ａを上昇させるべくスライド３ａを上昇させると、各プッシャーピン３４でボルスタ４の各リフトピン４１が軸方向に押圧されてボルスタ上方に突き出すので、下型Ａが大型大重量であっても安定してリフトされる。
【００４０】
本発明におけるダイクッション装置の加圧部とリフト部材は必ずしも図５の態様に限られず個別的なものであってもよい。図１５はその例を示しており、基体５ａの内部に形成された室５b１に、加圧部５ｂとしてのシリンダチューブとリフト部材5ｅとしてのピストンを備えた多数本の流体圧シリンダ５Ｂを配列して構成されている。流体圧シリンダ群５Ｂは室５ｂ１の幅方向にも数列配されることが好ましい。ピストンは基体の上面にむき出しでもよいし、各ピストンごとに穴のあいた蓋体やカバーを装着してもよい。
前記流体圧シリンダ５Ｂ群の各シリンダチューブはそれぞれが導路（導管）により連絡され、圧力発生・制御手段５ｃに接続されている。しかし、図５（ｂ）のような多点での制御が望まれる場合には、流体圧シリンダ群を幾つかのグループに分け、それぞれのグループを導管で接続するとともに各グループごとに対応する圧力発生・制御手段と接続してもよい。また、場合によっては、ピストンの上に図５（ａ）のようなリングプレート状の上部リフト部材を装着してもよい。
また、図１５の構成に代えて、図５（ｂ）におけるリフト部材５ｅを多数に分割してもよい。
作用については、記述したものと同様であり、各シリンダチューブに加圧媒体を送給することにより各ピストンが上昇してしわ押さえ５ｄをリフトし、しわ押え力を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明のダイクッション装置を適用したプレス装置の一例を示す縦断正面図である。
【図２】本発明装置の斜視図である。
【図３】（ａ）は図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｂ）は異なるタイプの部分的断面図である。
【図４】（ａ）は本発明における圧力発生・制御手段の一例を示す説明図、（ｂ）は他例を示す説明図である。
【図５】（ａ）は本発明における加圧部の一例を示す平面図、（ｂ）は他の例を示す平面図である。
【図６】本発明におけるダイクッション制御系を示す説明図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は第１実施例の動作を段階的に示す断面図である。
【図８】（ａ）〜（ｃ）は本発明装置を汎用のプレスに適用した例を、加工の段階を追って示す断面図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は本発明をダブルアクションプレスに適用した例を示す断面図である。
【図１０】（ａ）〜（ｄ）は（図９（ａ）のプレスの動作を段階的に示す断面図である。
【図１１】本発明装置を回転駆動式のシングルアクションプレスに適用した例を示す断面図である。
【図１２】図１１の駆動機構部分の拡大図である。
【図１３】図１１のプレスの運動曲線図である。
【図１４】図１や図１１のプレスにおける下型昇降機構の他の例を示す断面図である。
【図１５】本発明におけるダイクッション装置の別の例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ａ ベッド
４ ボルスタ
５ 本発明のダイクッション装置
５ａ 基体
５ｂ 加圧部
５ｂ１ 室本体
５ｂ２ 弾性体
５ｃ 圧力発生・制御手段
５ｄ しわ押え
５ｅ リフト部材
５ｆ ディスタンスブロック
５２ 導路
５４ 配管
５７ サーボモータ
５２０ 押圧面
Ａ 下型
Ｂ 上型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレスの片側の金型と対向する位置において他方の金型の周囲に配されるダイクッション装置であって、平面環枠状の基体と、該基体に内蔵され外部の圧力発生・制御手段と接続された加圧部と、しわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に望むリフト部材と、前記しわ押えよりも外側の基体上またはこれと対向する金型側に配されたディスタンスブロックを備えていることを特徴とするプレス用ダイクッション装置。
【請求項２】
前記加圧部がリング状をなし、基体の全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項３】
加圧部が複数に分割され、複数の加圧部が幾つかの組をなすように連結され、それぞれの組に圧力発生・制御手段が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項４】
前記加圧部が、室本体とこれに内装された弾性体からなっている請求項1ないし３のいずれかに記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項５】
加圧部が室本体とこれを満たす流体からなっている請求項1ないし３のいずれかに記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項６】
基体が上型側に固定され、ディスタンスブロックが下型側に配されている請求項1に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項７】
圧力発生・制御手段がサーボモータを駆動源としている請求項1に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項８】
加圧部としわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に望むリフト部材がシリンダチューブとピストンであり、これが多数隣接して配されている請求項１に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項１】
プレスの片側の金型と対向する位置において他方の金型の周囲に配されるダイクッション装置であって、平面環枠状の基体と、該基体に内蔵され外部の圧力発生・制御手段と接続された加圧部と、しわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に望むリフト部材と、前記しわ押えよりも外側の基体上またはこれと対向する金型側に配されたディスタンスブロックを備えていることを特徴とするプレス用ダイクッション装置。
【請求項２】
前記加圧部がリング状をなし、基体の全周にわたって設けられていることを特徴とする請求項１に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項３】
加圧部が複数に分割され、複数の加圧部が幾つかの組をなすように連結され、それぞれの組に圧力発生・制御手段が接続されていることを特徴とする請求項1に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項４】
前記加圧部が、室本体とこれに内装された弾性体からなっている請求項1ないし３のいずれかに記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項５】
加圧部が室本体とこれを満たす流体からなっている請求項1ないし３のいずれかに記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項６】
基体が上型側に固定され、ディスタンスブロックが下型側に配されている請求項1に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項７】
圧力発生・制御手段がサーボモータを駆動源としている請求項1に記載のプレス用ダイクッション装置。
【請求項８】
加圧部としわ押えに対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に望むリフト部材がシリンダチューブとピストンであり、これが多数隣接して配されている請求項１に記載のプレス用ダイクッション装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００７−１６０３１９（Ｐ２００７−１６０３１９Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３５７０１９（Ｐ２００５−３５７０１９）
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００１２６８９４）株式会社アミノ (16)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月９日（２００５．１２．９）
【出願人】（０００１２６８９４）株式会社アミノ (16)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]