JP6301545B1 - プレス機械のダイクッション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クッションピンに伝達するクッション力を均一にして成形精度を高めることができるプレス機械のダイクッション装置を提供する。【解決手段】プレス機械のダイクッション装置１０は、クッション力を発生するクッション装置１００と、クッション力を伝達する複数のクッションピン１２０と、複数のクッションピンと接続してクッション力を伝達する接続構造３０と、を有し、この接続構造３０は、凸球面と凹球面が組み合わされて形成される球面座構造３５を備える。【選択図】 図１

Description

本発明は、プレス機械のダイクッション装置に関する。

従来から、プレス機械により絞り加工を行う際に、例えばカップ状に絞る加工において、フランジ部に圧縮応力が生じてしわが形成されることを防止するためのダイクッション装置が提案されている。そして、精度の高い絞り加工を提供するダイクッション装置として、特許文献１では、金型の中心線を挟む左右両側に、ボルスタを介してクッションパッドから立ち上げられる下当て部と、スライドから立ち下げられる上当て部を備える装置が提案されている。

特許文献１のダイクッション装置を備えるプレス機械によれば、スライドに偏心荷重が掛かった場合であっても、下当て部と上当て部が当接することにより、ダイクッション装置のクッションパットの傾きを抑制することができる。これにより、成形品のフランジ部を押えるしわ押えの平行を維持することができる。

特開２０１０−２３４３８６号公報

しかしながら、金型に対して左右に配置された下当て部及び上当て部のうち、一方の下当て部及び上当て部が当接する場合には、他方の下当て部及び上当て部が当接していない状態となる。このとき、下当て部と上当て部が当接している箇所に近いクッションパッドは、この当接により上下方向の動作が規制される。一方、下当て部と上当て部が当接していない箇所に近いクッションパッドは、上下方向の動作が当接している箇所に近い箇所よりも動作し易い。すると、クッションシリンダから発生するクッション力のクッションピンに伝達される力は、下当て部と上当て部が当接している箇所付近としていない箇所付近によって伝わり方が異なってくる場合があり、絞り加工のフランジ部の成形精度に影響を与える場合があった。

本発明は、クッションピンに伝達するクッション力を均一にして成形精度を高めることができるプレス機械のダイクッション装置を提供することを目的とする。

プレス機械のダイクッション装置は、クッション力を発生するクッション装置と、前記クッション力を伝達する複数のクッションピンと、複数の前記クッションピンと接続して前記クッション力を伝達する接続構造と、を有し、前記接続構造は、凸球面と凹球面が組み合わされて形成される球面座構造を備える。

本発明によれば、クッションピンに伝達するクッション力を均一にして、絞り加工の成形精度を高めるプレス機械のダイクッション装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るダイクッション装置を備えるプレス機械の一部を断面として示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係るダイクッション装置及び金型を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係るダイクッション装置を拡大して示し、（ａ）は平面図であり、（ｂ）は正面図である。 本発明の第２実施形態に係るダイクッション装置の一部及び金型を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係るダイクッション装置のブランクホルダを示す斜視図であり、（ａ）は上ブランクホルダを下方から見た斜視図であり、（ｂ）は下ブランクホルダを上方から見た斜視図である。 本発明の第１及び第２実施形態に係るダイクッション装置のクッションピンの配置の変形例を示す平面図である。

（第１実施形態）
図１乃至図３に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。図１はダイクッション装置１０を備えるプレス機械１の正面図である。プレス機械１は、ベッド２、コラム３、スライド４、クラウン（不図示）を備える。ベッド２の上面にはボルスタ５が固定される。スライド４とボルスタ５との間には、各プレート（下プレート６ａ、上プレート６ｂ）を介して４個の金型２０ａ〜２０ｄが取り付けられる。ダイクッション装置１０は、各金型２０ａ〜２０ｄに対応してそれぞれに設けられる。以下の説明では、金型２０ａに対応して設けられるダイクッション装置１０について説明する。

図２に拡大して示すように、ベッド２の内部には、クッション力を発生する、ダイクッション装置１０のクッション装置１００が設けられる。クッション装置１００は、ベッド２の内部における底板２ａ上に設けられる油圧シリンダ１０１を備える。油圧シリンダ１０１は、ピストン１０１ａとシリンダ１０１ｂを備える。油圧シリンダ１０１のピストン１０１ａのピストンロッド１０１ａ１は上方に向けて突出して、ジョイント部材１０２が接続して固定される。ジョイント部材１０２は、略円筒状に形成されて、両端に雌ねじ部が形成される。一方、ベッド２の内部で横板状に設けられるフレーム２ｂには、ブッシュ１０３が設けられる。ジョイント部材１０２の外周面は、ブッシュ１０３により上下方向に摺動してガイドされる。

なお、本実施形態においては、クッション装置１００に油圧シリンダ１０１を設けたが、これに限られず、空圧シリンダや他のクッション力を発生する構成とすることもできる。

クッション装置１００は、フレーム２ｂ上に配置され、略円柱状に形成されるクッション軸１０４を備える。クッション軸１０４は、下クッション軸１０４ａと上クッション軸１０４ｂを備える。下クッション軸１０４ａと上クッション軸１０４ｂは、中心軸周りに複数配置されるボルト１０４ｃにより連結して固定される。一方、下クッション軸１０４ａは、ボルト１０４ｄにより、ジョイント部材１０２と連結して固定される。このようにして、クッション軸１０４は、ピストン１０１ａと共に上下動可能に形成される。

更に拡大して示す図３（ｂ）に示すように、クッション軸１０４の上クッション軸１０４ｂの上端１０４ｂ１は、凸球面に形成される。図３（ａ）にも示すように、上クッション軸１０４ｂの上端１０４ｂ１には、略円盤状に形成されるクッションパッド１１０が取り付けられる。クッションパッド１１０の下面には、凹球面の凹部１１０ａが形成される。この凹部１１０ａの凹球面と上端１０４ｂ１の凸球面は、同じ曲率で形成される。従って、クッションパッド１１０は、凹部１１０ａが上端１０４ｂ１に合致するようにして、上クッション軸１０４ｂの上端１０４ｂ１に設けられる。このようにして、クッション軸１０４（上クッション軸１０４ｂ）の上端１０４ｂ１の凸球面と、クッションパッド１１０の凹部１１０ａの凹球面が組み合わされて球面座構造３５が形成される。

そして、クッションパッド１１０の中心には、座繰り状の貫通孔１１０ｂが形成される。上クッション軸１０４ｂの上端１０４ｂ１における、貫通孔１１０ｂに対応する位置には、上面視円形の平坦部１０４ｂ２が形成される。平坦部１０４ｂ２には、雌ねじ部が形成される。貫通孔１１０ｂ及び平坦部１０４ｂ２には、スプールリテーナ１１１が設けられ、このスプールリテーナ１１１により、クッションパッド１１０とクッション軸１０４（上クッション軸１０４ｂ）が連結される。

ここで、スプールリテーナ１１１は、ボルト１１１ａ及び略円筒状のカラー１１１ｂを備える。そして、ボルト１１１ａは、ボルト１１１ａのヘッドと平坦部１０４ｂ２との間でカラー１１１ｂを挟んで固定するようにして平坦部１０４ｂ２の雌ねじ部に螺合する。このとき、カラー１１１ｂの鍔部１１１ｂ１の下面と、クッションパッド１１０の貫通孔１１０ｂの段部との間には、隙間Ｓ１が形成され、カラー１１１ｂの軸部１１１ｂ２の外周と貫通孔１１０ｂとの間には、隙間Ｓ２が形成される。ここで、隙間Ｓ１よりも隙間Ｓ２は大きく設定される。このようにして、クッションパッド１１０は、クッション軸１０４からの脱落が防止されつつ、隙間Ｓ２の所定範囲分だけ、上クッション軸１０４ｂの上端１０４ｂ１上を摺動する。

クッションパッド１１０は、その上面で複数のクッションピン１２０の下端が当接して、各クッションピン１２０と接続する。本実施形態においては、クッションピン１２０は、クッションパッド１１０上で円環状に６本配置される。ここで、クッション軸１０４（上クッション軸１０４ｂ）の直径（外径）は、複数のクッションピン１２０の中心を結ぶ円（符号Ｋ）の直径（ピッチ円直径）よりも小さい。これにより、クッションピン１２０の直下に空間が形成されるので、クッションパッド１１０の傾斜動作（すなわち、クッションパッド１１０の、上クッション軸１０４ｂの上端１０４ｂ１上の摺動動作）がスムーズに行われる。そして、クッション装置１００で発生したクッション力は、クッションパッド１１０及びクッション軸１０４を接続構造３０として、クッションパッド１１０を介して複数のクッションピン１２０に伝達される。

クッションピン１２０は、ベッド２の上面板２ｃやボルスタ５、下プレート６ａ、後述の下ダイプレート２１を挿通して、上下動可能に設けられる。クッションピン１２０の上端は、ブランクホルダ１３０の下面と当接してブランクホルダ１３０を支持する。

金型２０ａは、下プレート６ａの上面に設けられる下ダイプレート２１から立設する下パンチ２２を備える。ブランクホルダ１３０は、下パンチ２２の外周を囲うように環状に形成される。金型２０ａは、スライド４の下面に固定して設けられる上型２５を備える。上型２５は、スライド４に固定される上プレート６ｂを介して上プレート６ｂに固定されるブロック２５ａと、後述する上ノックアウト２６の下方への移動を規制する規制プレート２５ｂと、ブランクホルダ１３０と対向して形成されるダイ２５ｃとを備える。上プレート６ｂ、ブロック２５ａ、規制プレート２５ｂ、ダイ２５ｃは、この順でスライド４から下方に積層するように固定される。ブロック２５ａ、規制プレート２５ｂ、ダイ２５ｃには、下パンチ２２の中心軸に沿って、下パンチ２２が挿通可能な貫通孔２２ｅが形成される。

貫通孔２２ｅには、上ノックアウト２６が配置される。上ノックアウト２６には、上ノックアウト２６と上プレート６ｂの下面との間にスプリング２５ｄが弾発して設けられる。従って、上ノックアウト２６は、下方に向けて付勢される。ここで、規制プレート２５ｂ及びダイ２５ｃは、内径がブロックの内径よりも小さく形成される。従って、上ノックアウト２６は、後端の鍔部２６ａと規制プレート２５ｂが当接して、上ノックアウト２６の下方への移動が規制される。

このように形成される金型２０ａを備えるプレス機械１において、円形のブランク材をカップ状とする絞り加工は以下のように行われる。先ず、初期状態では、ブランクホルダ１３０は、ブランクホルダ１３０の上面が下パンチ２２の上面より高い位置に設定される。このような状態で、下パンチ２２の上方であるブランクホルダ１３０の上面に円形のブランク材を載置する。そして、スライド４が下降すると、ブランク材は、ブランクホルダ１３０の上面とダイ２５ｃの下面とによりブランク材の縁部が押えられつつ、下パンチ２２の外周とダイ２５ｃの内径部との間で製品Ｐの絞り加工が開始する。開始後間もなく、上ノックアウト２６と下パンチ２２で材料（ブランク材）の中央部分が挟持されながら絞り加工が進行する。

ブランクホルダ１３０は、クッション装置１００の油圧シリンダ１０１で発生した上方に向けてのクッション力を、クッションピン１２０を介して受けながら、スライド４の下降と共に下降する。このようにして、製品Ｐの絞り加工におけるしわ押えが行われる。ここで、ダイ２５ｃとブランクホルダ１３０で製品Ｐの縁部を押える力は、ブランク材の材質やプレス機械１のスライド４の下降時の精度等の影響により、製品Ｐの縁部の場所によって異なることがある。この場合、ダイ２５ｃとブランクホルダ１３０による板押さえの最中にプレス機械１のスライド４の傾きに伴いブランクホルダ１３０が傾く場合がある。すると、クッションピン１２０を介してクッションパッド１１０も傾くこととなる。しかしながら、そのような場合であっても、クッションパッド１１０は、クッション軸１０４の上クッション軸１０４ｂの上端１０４ｂ１を摺動してブランクホルダ１３０と同様に傾くので、クッション装置１００から各クッションピン１２０に伝達されるクッション力はそれぞれ略同一とすることができる。従って、製品Ｐのフランジ部に対するクッション力を均一とすることができるので、高精度な絞り加工を行うことができる。

また、従来は、クッションピン１２０の長さを調整して、板押さえ時のブランクホルダ１３０の傾きに対応することも行われていたが、クッションピン１２０の長さの微調整は難しい。しかしながら、本構成によれば、クッションピン１２０の長さを全て同一に揃えておくことができる。

ここで、従来の一般的なダイクッション装置と本実施形態を比較すると、丸絞り製品のフランジ部の板厚ばらつきは１５％が８％に改善し、精度が向上した。板厚ばらつきの精度向上効果は板厚が薄いほど顕著に確認された。さらに、クッション力は、従来に比べて１３％減少し、ダイクッション装置の簡素化と高寿命化を達成することができた。

（第２実施形態）
次に、図４及び図５に基づいて、本発明の第２実施形態を説明する。第１実施形態では、複数のクッションピン１２０と接続（当接）してクッション力を伝達する接続構造３０をクッション軸１０４及びクッションパッド１１０により構成したが、本実施形態においては、ブランクホルダに球面座構造３５Ａを形成して接続構造３０Ａとした。ここで、図示しないが、本実施形態においては、クッション軸とクッションパッドは球面構造を備えず、一体に形成される。なお、以下の説明においては、第１実施形態と同じ部材や箇所には同じ符号を付して、その説明は省略又は簡略化する。

図４に示すように、本実施形態におけるダイクッション装置１０Ａでは、第１実施形態のブランクホルダ１３０に代えて、２部品からなるブランクホルダ２３０を備える。ブランクホルダ２３０は、下面がクッションピン１２０の上端と当接する下ブランクホルダ２３１と、上面がダイ２５ｃの下面と当接する上ブランクホルダ２３２とを備える。

上ブランクホルダ２３２は、上面が平坦に形成される。そして、図５（ａ）に示すように、上ブランクホルダ２３２の下面は、凸球面に形成される。一方、図５（ｂ）に示すように、下ブランクホルダ２３１は、上面に凹球面とされる凹部が形成される。上ブランクホルダ２３２の凸球面と下ブランクホルダ２３１の凹球面が組み合わされて、球面座構造３５Ａが形成される。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に、絞り加工においてプレス機械１のスライド４の傾きに伴い、ブランクホルダ２３０が傾くように作用しても、下ブランクホルダ２３１に対して上ブランクホルダ２３２が摺動して傾くので、各クッションピン１２０からブランクホルダ２３０（下ブランクホルダ２３１）が受けるクッション力は均一なものとすることができる。

なお、本実施形態と第１の実施形態を組み合わせて、クッションパッド１１０及びクッション軸１０４と、ブランクホルダ２３０のそれぞれに球面座構造３５，３５Ａを設けた接続構造３０，３０Ａとすることもできる。また、接続構造３０，３０Ａ（球面座構造３５，３５Ａ）の何れの構成を選択するかは、プレス加工製品の形態やプレス機械の構造等に合わせて、適宜選択することができる。

次に、本発明の実施形態（第１の実施形態及び第２の実施形態）における変形例を図６に基づいて説明する。第１の実施形態及び第２の実施形態では、クッションピン１２０の配列は円環状としたが、これに限られず、図６のように下パンチ２２Ｂに対応する位置の外周に四角環状にクッションピン１２０を配置することができる。すなわち、その絞り加工の形態や要求される精度等に応じて、複数のクッションピン１２０の配列は適宜選択することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態によって限定されることは無く、適宜変更して実施することができる。例えば、球面座構造３５，３５ａの凸球面、凹球面の関係を逆にすることもできる。

１ プレス機械 ２ ベッド
２ａ 底板 ２ｂ フレーム
２ｃ 上面板 ３ コラム
４ スライド ５ ボルスタ
６ａ 下プレート ６ｂ 上プレート
１０，１０Ａ ダイクッション装置
２０ａ〜２０ｄ 金型
２１ 下ダイプレート ２２ 下パンチ
２２Ｂ 下パンチ ２２ｅ 貫通孔
２５ 上型
２５ａ ブロック ２５ｂ 規制プレート
２５ｃ ダイ ２５ｄ スプリング
２６ ノックアウト ２６ａ 鍔部
３０，３０Ａ 接続構造
３５，３５Ａ 球面座構造
１００ クッション装置 １０１ 油圧シリンダ
１０１ａ ピストン １０１ａ１ ピストンロッド
１０１ｂ シリンダ １０２ ジョイント部材
１０３ ブッシュ １０４ クッション軸
１０４ａ 下クッション軸 １０４ｂ 上クッション軸
１０４ｂ１ 上端 １０４ｂ２ 平坦部
１０４ｃ ボルト １０４ｄ ボルト
１１０ クッションパッド １１０ａ 凹部
１１０ｂ 貫通孔 １１１ スプールリテーナ
１１１ａ ストリッパボルト １１１ｂ カラー
１１１ｂ１ 鍔部 １１１ｂ２ 軸部
１２０ クッションピン １３０ ブランクホルダ
２０１ ジョイント部材 ２３０ ブランクホルダ
２３１ 下ブランクホルダ ２３２ 上ブランクホルダ

Claims (5)

1. クッション力を発生するクッション装置と、
   ブランク材の縁部を押えるためのブランクホルダを上端で支持して前記クッション力を前記ブランクホルダに伝達する複数のクッションピンと、
   複数の前記クッションピンの下端が当接して接続されるクッションパッドと、前記クッションパッドの下面に連結されて前記クッション装置と接続されるクッション軸を備えて前記クッション力を前記クッションピンに伝達する接続構造と、
   を有し、
   前記接続構造は、凸球面と凹球面が組み合わされて形成される球面座構造を備え、前記球面座構造により前記クッションパッドが前記クッション軸に対して所定範囲で傾くように摺動することを特徴とするプレス機械のダイクッション装置。
2. 前記クッション軸の外径は、複数の前記クッションピンのピッチ円直径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のプレス機械のダイクッション装置。
3. 前記クッションパッドと前記クッション軸は、スプールリテーナにより連結されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレス機械のダイクッション装置。
4. クッション力を発生するクッション装置と、
   ブランク材の縁部を押えるためのブランクホルダを上端で支持して前記クッション力を前記ブランクホルダに伝達する複数のクッションピンと、
   前記ブランクホルダの下ブランクホルダが複数の前記クッションピンと接続して前記ブランクホルダの上ブランクホルダに前記クッション力を伝達する接続構造と、
   を有し、
   前記接続構造は、前記上ブランクホルダと前記下ブランクホルダの接続が凸球面と凹球面が組み合わされて形成される球面座構造とされて、前記球面座構造により前記上ブランクホルダが前記下ブランクホルダに対して所定範囲で傾くように摺動することを特徴とするプレス機械のダイクッション装置。
5. 複数の前記クッションピンの長さは、全て同一とされることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載のプレス機械のダイクッション装置。

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