JP6581165B2 - Sliding friction force generation mechanism by fitting and die cushion of press machine - Google Patents
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Description
本発明は嵌め合いによる摺動摩擦力発生機構およびそれを用いたプレス機械のダイクッションに関する。 The present invention relates to a sliding frictional force generating mechanism by fitting and a die cushion of a press machine using the same.
軸と穴の嵌め合いには、摺動自在な嵌合を得る「隙間嵌め」と、軸を穴に固定する「締まり嵌め」と、両者の間の中間的な嵌合となる「中間嵌め」が知られている。これらは穴径と軸径の寸法公差を指定して選択する。これらはたとえば非特許文献1などで知られており、非特許文献1の「4.10.2」によれば、「しまりばめ (interference fit): 穴と軸とを組み立てたときに,常にしめしろができる嵌め合い」とされている。このような締まり嵌めは、組み立てた後は基本的に動かさず、分解しないときに使用される。組み立てには、圧入、焼き嵌め、冷やし嵌めの必要がある。 To fit the shaft and hole, there is a “gap fit” that provides a slidable fit, “an interference fit” that secures the shaft to the hole, and an “intermediate fit” that is an intermediate fit between the two. It has been known. These are selected by specifying the dimensional tolerance of the hole diameter and shaft diameter. These are known, for example, in Non-Patent Document 1, etc., and according to “4.10.2” of Non-Patent Document 1, “interference fit: always when a hole and a shaft are assembled. It is said that it is a "fit that can be tightened". Such an interference fit is used when it does not basically move after assembly and does not disassemble. Assembling requires press fitting, shrink fitting, and cold fitting.
他方、摺動摩擦力を利用する機器として、全自動洗濯機の脱水時の振動を減衰する摩擦ダンパ(特許文献1)や、地震の際に建物の揺れを減衰させる摩擦ダンパ(特許文献2)が知られている。これらの摩擦ダンパは、シリンダの中にピストンを摺動自在に収容したものであり、ピストンの外周に摩擦材を設けて所定の摩擦力を得るようにしている。 On the other hand, as a device that uses sliding friction force, there is a friction damper (Patent Document 1) that attenuates vibration during dehydration of a fully automatic washing machine, and a friction damper (Patent Document 2) that attenuates shaking of a building during an earthquake. Are known. These friction dampers are such that a piston is slidably accommodated in a cylinder, and a friction material is provided on the outer periphery of the piston so as to obtain a predetermined friction force.
なお、特許文献1では摩擦材の材質に言及せず、適宜選択するものとしている。特許文献2は、摩擦材として合成樹脂、焼結金属、エキスパンドメタルや金網からなる金属シートや多孔質焼結金属にポリイミド樹脂もしくはPTFEを充填したものを用いることを開示している。これらの摩擦ダンパでは、摺動摩擦抵抗を利用するが、高い回転域の振動エネルギを吸収し、熱エネルギとして発散するだけである。そのためプレス機械の駆動周期で高い摩擦力を安定して発生させることはできない。 In Patent Document 1, the material of the friction material is not referred to, and is appropriately selected. Patent Document 2 discloses using a synthetic resin, a sintered metal, a metal sheet made of expanded metal or a wire mesh, or a porous sintered metal filled with polyimide resin or PTFE as a friction material. These friction dampers use sliding frictional resistance, but only absorb vibration energy in a high rotation range and radiate it as heat energy. Therefore, a high frictional force cannot be stably generated in the driving cycle of the press machine.
特許文献3には、磁気を制御することにより、締め代を制御できる磁気制御摩擦ダンパが開示されている。特許文献3の段落[0013]には、摩擦ダンパの多様な用途が例示されている。摩擦材料としては、ポリエチレン、ナイロンなどの合成樹脂が例示されている。 Patent Document 3 discloses a magnetically controlled friction damper that can control a tightening margin by controlling magnetism. In paragraph [0013] of Patent Document 3, various uses of the friction damper are exemplified. Examples of the friction material include synthetic resins such as polyethylene and nylon.
特許文献4では、射出成形型において、上型を一体で製作すると射出圧で金型が撓み、下型と上型の隙間にバリが形成されるので、それを回避するために、上型内に第1の入り駒と第2の入り駒を分割して嵌合する技術を教えている。そのため、上型に撓みが発生しても、それぞれの入り駒が上型が押される材料圧で下型に密着する。このとき、割面からの材料侵入でバリが発生しないよう、入り駒を上型に対し、摺動自在に、締まり嵌合するようにしている。ただし締め代は僅かである。この技術はむしろシール構造に関するもので、摩擦力を利用することは教えていない。 In Patent Document 4, when an upper mold is manufactured integrally with an injection mold, the mold is bent by the injection pressure, and a burr is formed in the gap between the lower mold and the upper mold. Teaches the technique of dividing and fitting the first entering piece and the second entering piece. For this reason, even if the upper die is bent, each entering piece comes into close contact with the lower die by the material pressure with which the upper die is pressed. At this time, the entering piece is slidably fitted to the upper die so as not to generate burrs due to material intrusion from the split surface. However, the margin is small. This technique is rather about the seal structure and does not teach the use of frictional forces.
プレス機械で金属板からなるワークを抜き加工をする場合、パンチと共にワークを挟圧するカウンターパンチを用い、パンチの下降に追従させてダイとパンチによるワークの精密な剪断を補助させることがある。このようなカウンターパンチの支える力を発生させるには、エア圧や油圧、あるいはバネを利用したダイクッションを用いる。ワークを絞り加工する場合にダイと共にワークの周縁を挟み込むしわ押さえに背圧を与えるときにもダイクッションを用いる。 When a workpiece made of a metal plate is punched by a press machine, a counter punch that clamps the workpiece together with the punch may be used to assist the precise shearing of the workpiece by the die and the punch by following the lowering of the punch. In order to generate such a force supported by the counter punch, a die cushion using air pressure, hydraulic pressure, or a spring is used. The die cushion is also used when back pressure is applied to the wrinkle presser that sandwiches the periphery of the workpiece together with the die when drawing the workpiece.
このようなダイクッションは、プレス機械のフレーム内やスライドに設備されている。このため、大エリアのクッション仕様の場合、プレス機械のフレーム剛性が下がり、超ハイテン材のような高張力材の成形では剛性不足によるしわや割れが生じたり、成形精度が不足したりすることがある。また、金型設計時のクッションピンの位置は、プレス機械で決められたクッションピン位置の仕様に制限され、最適な金型設計を阻害する要因にもなっている。 Such a die cushion is installed in a frame of a press machine or a slide. For this reason, in the case of a large area cushion specification, the frame rigidity of the press machine decreases, and when molding a high-tensile material such as ultra-high tensile material, wrinkles or cracks may occur due to insufficient rigidity, or molding accuracy may be insufficient. is there. In addition, the position of the cushion pin at the time of mold design is limited to the specification of the cushion pin position determined by the press machine, which is a factor that hinders optimal mold design.
また、エア圧やコイルスプリング、エラストマーのバネ性を利用するダイクッションでは、押し込み量が増大するに従って負荷も増大していく。そのため、負荷の設計が煩雑であり、均一な負荷を要する場合は他のダイクッションと組み合わせる必要がある。他方、油圧のリリーフ圧をクッション圧に利用する場合は、クッション圧が速度に依存するので、プレス機械の下死点のように速度が減速するときはクッション圧が低下する問題がある。 In addition, in a die cushion that uses air pressure, a coil spring, or a spring property of an elastomer, the load increases as the pushing amount increases. Therefore, the design of the load is complicated, and when a uniform load is required, it is necessary to combine with other die cushions. On the other hand, when the hydraulic relief pressure is used as the cushion pressure, the cushion pressure depends on the speed. Therefore, when the speed is reduced like the bottom dead center of the press machine, the cushion pressure is lowered.
他方、従来の洗濯機などに用いる摩擦ダンパは、ゴムや合成樹脂、銅やアルミニウム系の合金など、摩耗を前提とした摩擦材を用いており、それにより鋼材などからなる主材を保護している。そのためこれらをプレス機械のダイクッションなどの大きい力に耐える装置に使用することはできない。他方、建物の制震に用いる摩擦ダンパは、強い力に耐えうる反面、精密な作動は困難であり、長期にわたって繰り返し使用する場合、耐久性が低い。 On the other hand, friction dampers used in conventional washing machines, etc., use friction materials based on wear, such as rubber, synthetic resin, copper and aluminum alloys, thereby protecting the main material made of steel. Yes. For this reason, they cannot be used in a device that can withstand a large force such as a die cushion of a press machine. On the other hand, friction dampers used for vibration control of buildings can withstand strong forces, but are difficult to operate precisely and have low durability when used repeatedly over a long period of time.
本発明は大きな負荷力を安定して発揮することができ、耐久性が高く、焼き付きやかじりの発生を抑制することができ、それによりプレス機械のダイクッションやノックアウト過負荷防止装置、プレスのオーバーロードプロテクタ装置などの高い負荷を要する機械に用いることができる摺動摩擦力発生機構を提供することを技術課題としている。 The present invention can stably exert a large load force, has high durability, and can suppress the occurrence of seizure or galling, thereby enabling the press machine die cushion, knockout overload prevention device, press overload. An object of the present invention is to provide a sliding frictional force generating mechanism that can be used in a machine that requires a high load such as a load protector device.
本発明の摺動摩擦力発生機構は、穴を有する金属製の穴部材と、その穴部材の穴に軸方向摺動自在に嵌合された金属製の軸部材と、それらの間に冷却媒体を兼ねる潤滑油を供給する給油機構とからなり、前記穴と軸部材とが締まり嵌め状態で嵌合していることを特徴としている。 The sliding frictional force generating mechanism of the present invention includes a metal hole member having a hole, a metal shaft member fitted in the hole of the hole member so as to be axially slidable, and a cooling medium between them. It comprises an oil supply mechanism that supplies lubricating oil that also serves as a feature, and the hole and the shaft member are fitted in an interference fit state.
このような摺動摩擦力発生機構においては、前記穴部材及び軸部材の少なくとも一方に、前記潤滑油または他の冷却媒体を流す通路が形成されているものが好ましい。また、前記穴部材と軸部材がいずれも炭素鋼によって形成されており、少なくとも一方あるいは両方の摺動面に硬化表面処理が施されているものが好ましい。穴と軸部材の表面粗さはRa0.2μm以下とするのが好ましく、Ra0.01〜0.2μmのものが好ましい。またRa0.08〜0.2μmのものがさらに好ましい。 In such a sliding frictional force generating mechanism, it is preferable that at least one of the hole member and the shaft member is formed with a passage through which the lubricating oil or other cooling medium flows. Moreover, it is preferable that both the hole member and the shaft member are made of carbon steel, and at least one or both sliding surfaces are subjected to a hardened surface treatment. The surface roughness of the hole and the shaft member is preferably Ra 0.2 μm or less, and Ra 0.01 to 0.2 μm is preferable. Further, Ra of 0.08 to 0.2 μm is more preferable.
本発明のプレス機械用のダイクッション装置は、前記いずれかの摺動摩擦力発生機構と、押し込まれた前記軸部材を押し込み前の状態に戻す戻し機構とを備え、前記摺動摩擦力発生機構をプレス加工の反力ないし抵抗力発生源としてワークの挟圧に利用することを特徴としている。本発明のプレス機械用の金型は、前記いずれかの摺動摩擦力発生機構を金型に加えられる加工圧力の反力ないし抵抗力発生源とすることを特徴としている。 A die cushion device for a press machine according to the present invention includes any one of the sliding frictional force generation mechanisms and a return mechanism that returns the pushed-in shaft member to a state before being pushed, and presses the sliding frictional force generation mechanism. It is characterized by being used for workpiece clamping as a source of machining reaction force or resistance force. The die for a press machine according to the present invention is characterized in that any one of the sliding frictional force generating mechanisms is used as a reaction force or resistance generating source of a processing pressure applied to the die.
本発明のダイクッション装置の他の態様は、前記いずれかの摺動摩擦力発生機構と、その摺動摩擦力発生機構を反転させる反転機構とを備え、前記摺動摩擦力発生機構の穴部材の穴が貫通穴であって、軸部材の長さが穴より長くされ、前記反転機構が、プレス機械の1回の加圧ごとに摺動摩擦力発生機構を反転するものであり、それにより反転機構が前記戻し機構となっていることを特徴としている。 Another aspect of the die cushion device of the present invention includes any one of the sliding frictional force generation mechanisms and a reversing mechanism that reverses the sliding frictional force generation mechanism, and the hole of the hole member of the sliding frictional force generation mechanism is provided. A through hole in which the length of the shaft member is longer than the hole, and the reversing mechanism reverses the sliding frictional force generating mechanism for each press of the press machine, whereby the reversing mechanism is It is characterized by a return mechanism.
本発明のリリーフ型ダイクッション装置は、シリンダとピストンとからなる油圧シリンダを備え、その油圧シリンダから出てくる作動油の抵抗によりクッション力を発揮するリリーフ型ダイクッション装置であって、前記のシリンダの内面とピストンの外面のうち、プレス機械の下死点近辺で摺接する部位同士で前記いずれかの摺動摩擦力発生機構を構成していることを特徴としている。 A relief type die cushion device according to the present invention is a relief type die cushion device that includes a hydraulic cylinder composed of a cylinder and a piston, and that exerts a cushioning force due to the resistance of hydraulic oil coming out of the hydraulic cylinder. One of the sliding frictional force generating mechanisms is constituted by the portions that are in sliding contact with each other in the vicinity of the bottom dead center of the press machine, of the inner surface of the piston and the outer surface of the piston.
本発明の摺動摩擦力発生機構の製造法は、前記穴部材と軸部材を冷やし嵌めにより嵌合させることを特徴としている。 The manufacturing method of the sliding frictional force generating mechanism according to the present invention is characterized in that the hole member and the shaft member are fitted by cold fitting.
本発明の摺動摩擦力発生機構は、軸部材の一端と他端に、交互に押圧力を受ける外力受け部を設け、あるいは軸部材の一端に押圧力および引っ張り力を交互に受ける外力受け部を設け、外力による移動方向と逆向きの摩擦力を発生するように用いる。このとき、軸部材と穴部材がいずれも金属であり、穴と軸部材とが締まり嵌め状態で軸方向に相対的に摺動できるので、締め代に応じた高い摩擦力(動摩擦)が発生する。この摩擦力は摺動部の長さ(図12では摩擦穴36の長さ)が一定ならば、軸部材の押し込み量によってほとんど変化せず、安定した負荷能力を発揮する。また、速度依存性も低い。 In the sliding frictional force generating mechanism of the present invention, an external force receiving portion that alternately receives pressing force is provided at one end and the other end of the shaft member, or an external force receiving portion that alternately receives pressing force and tensile force is provided at one end of the shaft member. It is used to generate a frictional force that is opposite to the direction of movement due to external force. At this time, since both the shaft member and the hole member are metal, and the hole and the shaft member can be slid relative to each other in the axial direction with a tight fit, a high frictional force (dynamic friction) corresponding to the tightening margin is generated. . If the length of the sliding portion (the length of the friction hole 36 in FIG. 12) is constant, this frictional force hardly changes depending on the amount of pressing of the shaft member, and exhibits a stable load capability. Also, the speed dependency is low.
また、合成樹脂や軟質金属などの摩耗しやすい摩擦部材を介在させず、潤滑油を介在するだけで金属同士が摺動するので、強い加圧力に対応でき、耐久性が高い。そして軸部材と穴とは給油機構から供給される潤滑油を介して摺動し、摺動に伴う摩擦熱が潤滑油によって冷却されるので、焼き付きやかじりを生じにくく、長期に亘って均一な摩擦力を発揮する。 Further, since the metal slides only by interposing the lubricating oil without interposing a friction member which is easily worn such as a synthetic resin or a soft metal, it can cope with a strong pressure and has high durability. The shaft member and the hole slide through the lubricating oil supplied from the oil supply mechanism, and the frictional heat caused by the sliding is cooled by the lubricating oil, so that seizure and galling are unlikely to occur and uniform over a long period of time. Demonstrate frictional force.
前記穴部材及び軸部材の少なくとも一方に、前記潤滑油または他の冷却媒体を流す通路が形成されている場合は、通路断面積を大きくして冷却媒体の流量を多くできるので、冷却効率を高くすることができる。前記穴部材と軸部材がいずれも炭素鋼によって形成されており、少なくとも一方あるいは両方の摺動面に硬化処理が施されている場合は、焼き付きやかじりの防止効果が高い。穴と軸部材の表面粗さがRa0.2μm以下の場合、とくにRa0.01〜0.2μmの場合、さらにRa0.08〜0.2μmである場合は、潤滑油の油膜維持作用が高く、焼き付きやかじりの発生が一層抑制される。 When a passage for flowing the lubricating oil or other cooling medium is formed in at least one of the hole member and the shaft member, the flow rate of the cooling medium can be increased by increasing the passage cross-sectional area. can do. When both the hole member and the shaft member are made of carbon steel and at least one or both sliding surfaces are hardened, the effect of preventing seizure and galling is high. When the surface roughness of the hole and the shaft member is Ra 0.2 μm or less, especially when Ra is 0.01 to 0.2 μm, and further Ra is 0.08 to 0.2 μm, the oil film maintaining action of the lubricating oil is high and seizure occurs. The occurrence of galling is further suppressed.
本発明のダイクッション装置は、軸部材が穴部材の穴に押し込まれるとき、前述の摩擦力発生作用を奏する。そして戻し機構によって軸部材を元の状態に戻すので、繰り返し摩擦力を発生させることができる。さらに従来のエア圧や油圧を用いるダイクッションに比してコンパクトであるので、大きいクッション力を発揮させる場合でも、フレームやスライドの剛性を大きく損なうことがない。また、軸部材と穴部材の簡単な構造であるから、金型の形態や成形状態に合わせて適切な位置に配置することができる。戻し機構としては、エア式ダイクッション、油圧式ダイクッション、カム駆動のノックアウト装置などを用いることができる。本発明の金型は摺動摩擦力発生機構を備えているので、それ自体でクッション力を発揮しうる。 When the shaft member is pushed into the hole of the hole member, the die cushion device of the present invention exhibits the above-described frictional force generating action. Since the shaft member is returned to the original state by the return mechanism, the frictional force can be repeatedly generated. Furthermore, since it is more compact than a conventional die cushion that uses air pressure or hydraulic pressure, the rigidity of the frame or slide is not greatly impaired even when a large cushion force is exerted. Moreover, since it is a simple structure of a shaft member and a hole member, it can arrange | position in a suitable position according to the form and molding state of a metal mold | die. As the return mechanism, an air die cushion, a hydraulic die cushion, a cam-driven knockout device, or the like can be used. Since the metal mold | die of this invention is provided with the sliding frictional force generation | occurrence | production mechanism, it can exhibit cushioning force by itself.
前述の反転機構を備えたダイクッション装置は、反転装置によって摺動摩擦力発生機構を反転することにより、軸部材を元の位置、すなわち穴の中に深く嵌合させる前の状態に戻すことができる。したがってエア式ダイクッションや油圧式ダイクッションなどのように外部の装置を使用する必要がないので、コンパクトにすることができる。また、軸部材を元の位置に戻す工程がないので、摩擦による発熱を減少させることができる。 The die cushion device provided with the above-described reversing mechanism can return the shaft member to the original position, that is, the state before being fitted deeply into the hole, by reversing the sliding frictional force generating mechanism with the reversing device. . Therefore, it is not necessary to use an external device like a pneumatic die cushion or a hydraulic die cushion, so that it can be made compact. Further, since there is no step of returning the shaft member to the original position, heat generation due to friction can be reduced.
本発明のリリーフ型ダイクッションは、下死点近辺に来るまでは通常のリリーフ背圧によってクッション力を発生させる。そして下死点近辺ではシリンダの内面とピストンの外周面の所定の範囲が互いに摺接し、大きい摺動摩擦抵抗を生ずる。したがって下死点で抵抗力が小さくなるリリーフ型ダイクッションを補完することができる。 The relief type die cushion of the present invention generates a cushioning force by a normal relief back pressure until it reaches the vicinity of the bottom dead center. In the vicinity of the bottom dead center, a predetermined range between the inner surface of the cylinder and the outer peripheral surface of the piston is in sliding contact with each other, resulting in a large sliding frictional resistance. Therefore, it is possible to supplement a relief die cushion whose resistance is reduced at the bottom dead center.
本発明の摩擦力発生機構の製造法は、穴部材と軸部材を冷やし嵌めにより嵌合するので、焼き嵌めや圧入に比して部材の損傷が少ない。さらに冷やした軸部材を穴部材の穴に嵌合させるときに潤滑油などを充分に付着させておくことにより、焼き付けやかじりを一層抑制することができる。 In the manufacturing method of the frictional force generating mechanism of the present invention, the hole member and the shaft member are fitted by cold fitting, so that the member is less damaged than shrink fitting or press fitting. Further, when the cooled shaft member is fitted into the hole of the hole member, the lubricant or the like can be sufficiently adhered to further suppress the burning or galling.
図1、図2a及び図2bに示すダイクッション装置10は、プレス機械11に取り付けられ、ボルスタ13の下に配置される常圧式のエアクッション装置12と、ボルスタ13の上に設置される下型14の下部に結合された摩擦ダイクッション15とからなる。符号16は摩擦ダイクッション15に対し、冷却媒体を兼ねる潤滑油を供給循環する供給系統である。図1の左側はプレス機械11のスライドが上昇している状態で、右側は下降している状態である。図3、図4aにおいても同様である。プレス機械11はフレーム18と、前述のボルスタ13と、上下動するスライド19と、スライドを上下に駆動する公知のスライド駆動機構(図示省略)とからなる。 A die cushion device 10 shown in FIGS. 1, 2 a, and 2 b is attached to a press machine 11 and is a normal pressure type air cushion device 12 disposed below the bolster 13, and a lower mold installed on the bolster 13. 14 and a friction die cushion 15 joined to the lower part of the friction die cushion 15. Reference numeral 16 denotes a supply system that supplies and circulates lubricating oil that also serves as a cooling medium to the friction die cushion 15. The left side of FIG. 1 is a state where the slide of the press machine 11 is raised, and the right side is a lowered state. The same applies to FIGS. 3 and 4a. The press machine 11 includes a frame 18, the bolster 13 described above, a slide 19 that moves up and down, and a known slide drive mechanism (not shown) that drives the slide up and down.
エアクッション装置12は、複数段のベローズ20と、その内部に充填されたエア(加圧空気)と、ベローズの下部を支持するベースプレート21と、ベースプレートをボルスタ13に吊り下げて固定するボルト22及びパイプ23と、ベローズ20の上端に固定されたクッションパッド24とを備えている。クッションパッド24はパイプ23によって上下に摺動自在にガイドされている。ベローズ20にエアを供給するエア管路は図示を省略している。 The air cushion device 12 includes a plurality of bellows 20, air (pressurized air) filled therein, a base plate 21 that supports the lower portion of the bellows, a bolt 22 that suspends and fixes the base plate to the bolster 13, and A pipe 23 and a cushion pad 24 fixed to the upper end of the bellows 20 are provided. The cushion pad 24 is guided by a pipe 23 so as to be slidable up and down. The illustration of an air pipe for supplying air to the bellows 20 is omitted.
この実施形態ではボルスタ13の中央に貫通孔26が形成され、その貫通孔にクッションピン27が摺動自在に通されている。貫通孔26及びクッションピン27は複数であってもよい(図4a、図4b参照)。クッションピン27はボルスタ13を貫通してクッション力を伝える部品であり、通常は円柱状である。クッションピン27は種々の金型(下型14)に使用するものであり、金型とは当接するだけで結合していない。クッションパッド24に対しても当接させるだけである。ただし必要に応じて金型あるいはクッションパッドに結合させてもよい。 In this embodiment, a through hole 26 is formed in the center of the bolster 13, and a cushion pin 27 is slidably passed through the through hole. There may be a plurality of through holes 26 and cushion pins 27 (see FIGS. 4a and 4b). The cushion pin 27 is a component that transmits the cushion force through the bolster 13 and is generally cylindrical. The cushion pin 27 is used for various molds (lower mold 14), and is in contact with the mold but is not coupled. It is only brought into contact with the cushion pad 24. However, you may couple | bond with a metal mold | die or a cushion pad as needed.
下型14は、図2bの上部に示すように、所定形状の抜き穴28を備えたダイ29と、抜き穴28内に微小なクリアランスを介して摺動自在に収容されるカウンタ(カウンターパンチ)30とを備えている。そして下型14の下方に摩擦ダイクッション15が配置され、その摩擦ダイクッションはボルトなどでボルスタ13に固定されている(図1参照)。摩擦ダイクッション15は、カウンタ30の下方に設けられるフリクションピン31と、そのフリクションピンを上下移動自在に支持するホルダ32とを有する。フリクションピン31はカウンタ30より小さい輪郭を備え、通常は円柱状である(図2a参照)。カウンタ30はフリクションピン31の上端にボルトなどで締結され、ダイ29はホルダ32に対しボルトなどで固定される。フリクションピン31の上部31a及び下部31bは中間部31cに比していくらか小径にされている。ホルダ32は、フリクションピン31の中間部31cと対応するハブ(ハブプレート)33と、その上側および下側にそれぞれ配置されるスペーサ34、35とからなる。潤滑油のシールのため、ハブ33とスペーサ34、35の当接面はシールリングやガスケットでシールし、スペーサ34、35をボルトなどでハブ33に固定するのが好ましい。 As shown in the upper part of FIG. 2b, the lower die 14 includes a die 29 having a predetermined shape of a punch hole 28 and a counter (counter punch) that is slidably accommodated in the punch hole 28 through a minute clearance. 30. A friction die cushion 15 is disposed below the lower mold 14, and the friction die cushion is fixed to the bolster 13 with a bolt or the like (see FIG. 1). The friction die cushion 15 includes a friction pin 31 provided below the counter 30 and a holder 32 that supports the friction pin so as to be movable up and down. The friction pin 31 has a smaller profile than the counter 30 and is usually cylindrical (see FIG. 2a). The counter 30 is fastened to the upper end of the friction pin 31 with a bolt or the like, and the die 29 is fixed to the holder 32 with a bolt or the like. The upper part 31a and the lower part 31b of the friction pin 31 are somewhat smaller in diameter than the intermediate part 31c. The holder 32 includes a hub (hub plate) 33 corresponding to the intermediate portion 31 c of the friction pin 31, and spacers 34 and 35 disposed on the upper side and the lower side, respectively. In order to seal the lubricating oil, it is preferable that the contact surfaces of the hub 33 and the spacers 34 and 35 are sealed with a seal ring or gasket, and the spacers 34 and 35 are fixed to the hub 33 with bolts or the like.
ハブ33には、フリクションピン31の中間部31cと摺動自在、かつ、締まり嵌め状態で嵌合する摩擦穴36が形成されている。これらのフリクションピン31の中間部31cと摩擦穴36は、本願発明の摺動摩擦力発生機構を構成している。中間部31cの外周面または摩擦穴36の内面あるいはその両方に環状ないし螺旋状の油溝37が形成されている。上側のスペーサ34には、フリクションピン31の上部31aと摺動自在に嵌合するガイド孔34aと、中間部31cとは摺接せず、フリクションピン31の上部31aとの間に油溜まり38を形成する拡径部34bとが形成されている。同様に、下側のスペーサ35には、フリクションピン31の下部31bと摺動自在に嵌合するガイド孔35aと、フリクションピンの中間部31cとは摺接せず、下部31bとの間に油溜まり38を形成する拡径部35bとが形成されている。ガイド孔34a、35aの内面にはOリング溝が形成されており、その中にOリング39が収容されている。上下のスペーサ34、35には、油溜まり38、38と外部を連通する通路40、41が形成されている。 The hub 33 is formed with a friction hole 36 that is slidable with the intermediate portion 31c of the friction pin 31 and fits in an interference fit state. The intermediate portion 31c of the friction pin 31 and the friction hole 36 constitute a sliding frictional force generating mechanism according to the present invention. An annular or spiral oil groove 37 is formed on the outer peripheral surface of the intermediate portion 31c, the inner surface of the friction hole 36, or both. In the upper spacer 34, an oil reservoir 38 is formed between the guide hole 34 a slidably fitted to the upper portion 31 a of the friction pin 31 and the intermediate portion 31 c and not between the upper portion 31 a of the friction pin 31. An enlarged diameter portion 34b to be formed is formed. Similarly, in the lower spacer 35, the guide hole 35a that is slidably fitted to the lower portion 31b of the friction pin 31 and the intermediate portion 31c of the friction pin are not slidably contacted, and the oil is provided between the lower portion 31b. An enlarged diameter portion 35b that forms the pool 38 is formed. O-ring grooves are formed in the inner surfaces of the guide holes 34a and 35a, and an O-ring 39 is accommodated therein. The upper and lower spacers 34 and 35 are formed with passages 40 and 41 communicating with the oil reservoirs 38 and 38, respectively.
フリクションピン31の中間部31cと摩擦穴36は、締まり嵌め状態で嵌合している。すなわち嵌合していない自然な状態では、フリクションピン31の中間部31cの径が摩擦穴36の径より締め代分だけ大きい。そして嵌合によって弾力的に収縮し、それに対応して摩擦穴36が弾力的に拡径する。いわゆるマイナス公差の嵌め合いである。たとえば中間部31c及び摩擦穴36の径が30〜50mmのとき、締め代が0.02〜0.04mm程度、とくに0.03mm程度とするのが好ましい。フリクションピン31をハブ33の摩擦穴36に嵌合させるとき、あらかじめフリクションピン31を冷却して摩擦穴36の径より小さくなるまで熱収縮させ、その状態で摩擦穴36に挿入し、ついで常温に戻して強く嵌合させる「冷やし嵌め」の手法を用いる。それによりハブ33の材質を損なわずに締まり嵌めを行うことができる。ただし焼き嵌めや圧入などによってもよい。圧入のときは嵌合させる前に摩擦面に潤滑剤、とくに潤滑油を塗布しておく。 The intermediate portion 31c of the friction pin 31 and the friction hole 36 are fitted in an interference fit state. That is, in a natural state where the friction pins 31 are not fitted, the diameter of the intermediate portion 31c of the friction pin 31 is larger than the diameter of the friction hole 36 by the tightening allowance. And it shrinks elastically by fitting, and the friction hole 36 expands elastically correspondingly. This is a so-called negative tolerance fit. For example, when the diameter of the intermediate portion 31c and the friction hole 36 is 30 to 50 mm, the tightening margin is preferably about 0.02 to 0.04 mm, particularly about 0.03 mm. When the friction pin 31 is fitted into the friction hole 36 of the hub 33, the friction pin 31 is cooled in advance and thermally contracted until it becomes smaller than the diameter of the friction hole 36, and inserted into the friction hole 36 in that state, and then at room temperature. A “cold fitting” method is used in which it is returned and strongly fitted. Thereby, an interference fit can be performed without damaging the material of the hub 33. However, shrink fitting or press fitting may be used. When press-fitting, a lubricant, particularly lubricating oil, is applied to the friction surface before fitting.
フリクションピン31は炭素鋼、とくにJIS規格のDC53などの冷間ダイス鋼から形成するのが好ましい。そして表面に研磨及びラッピング加工を施し、油溝がある場合は油溝を除いて算術平均粗さRa0.2μm以下と、きわめて平滑に仕上げるのが好ましい。また、下限については、油膜の維持などのため、算術平均粗さRa0.01μm以上とするのが好ましく、加工の容易さからとくに0.08μm以上とするのが好ましい。したがってRa0.01〜0.2μmの範囲、とくにRa0.08〜0.2μmの範囲が好ましい。さらに表面に低温TiC処理などの硬化処理を施すのが好ましい。表面硬さはロックウエルCスケール(HRC)で55〜65程度とする。同様にハブ33はJIS規格のSKD61などの合金工具鋼から形成され、研磨及びラッピング加工が施されて算術平均粗さRa0.01〜0.2μm、とくにRa0.08〜0.2μmときわめて平滑にされているのが好ましい。さらに表面にラジカル窒化処理などの硬化処理を施すのが好ましい。表面硬さはロックウエルCスケール(HRC)で45〜49程度とする。フリクションピン31とハブ33は、熱膨張係数ができるだけ近く、とくに同一のものを組み合わせるのが好ましい。それによりフリクションピンとハブが熱膨張しても、同様に膨張するので、摺動摩擦力の変化を抑制することができる。 The friction pin 31 is preferably formed of carbon steel, particularly cold die steel such as JIS standard DC53. The polishing and lapping subjected to the surface, and the following arithmetic mean roughness Ra0.2μm except oil groove if there is an oil groove, preferably it finished to come Wamete smooth. Further, the lower limit is preferably set to arithmetic mean roughness Ra of 0.01 μm or more in order to maintain an oil film, and more preferably set to 0.08 μm or more from the viewpoint of ease of processing. Therefore, a range of Ra 0.01 to 0.2 μm, particularly a range of Ra 0.08 to 0.2 μm is preferable. Further, it is preferable to subject the surface to a curing treatment such as a low temperature TiC treatment. The surface hardness is about 55 to 65 on Rockwell C scale (HRC). Similarly, the hub 33 is made of an alloy tool steel such as JIS standard SKD61, and is subjected to polishing and lapping to make the arithmetic average roughness Ra 0.01 to 0.2 μm, particularly Ra 0.08 to 0.2 μm extremely smooth. It is preferable. Furthermore, it is preferable to subject the surface to a curing treatment such as radical nitriding treatment. The surface hardness is about 45 to 49 on the Rockwell C scale (HRC). It is preferable that the friction pin 31 and the hub 33 have a thermal expansion coefficient as close as possible, and in particular, the same ones are combined. As a result, even if the friction pin and the hub are thermally expanded, the friction pin and the hub are similarly expanded, so that the change in the sliding frictional force can be suppressed.
前記上側および下側のスペーサ34、35の通路40、41には、図1に示すように、潤滑油の供給系統16が接続されている。供給系統16は、オイルタンクOTから下側のスペーサの通路41まで延びる供給管路41aと、上側のスペーサの通路40からオイルタンクOTまで連結する戻り管路40aとを備えている。上側に供給管路を接続することもできる。供給管路41aの途中にサクションフィルタSF、オイルポンプOP、オイルクーラーOCが介在されている。オイルクーラーOCによって潤滑油を冷却し、摩擦熱を除去・放熱する。 As shown in FIG. 1, a lubricating oil supply system 16 is connected to the passages 40 and 41 of the upper and lower spacers 34 and 35. The supply system 16 includes a supply pipeline 41a extending from the oil tank OT to the lower spacer passage 41, and a return pipeline 40a connected from the upper spacer passage 40 to the oil tank OT. A supply line can be connected to the upper side. Middle suction-filter SF of the supply pipe 41a, the oil pump OP, the oil cooler OC is interposed. The lubricating oil is cooled by the oil cooler OC, and the frictional heat is removed and radiated.
プレス機械11のスライド19には、下型14と協働してワークWを抜き加工する上型45が取り付けられている。上型45は、先端がダイ29の抜き穴28に嵌入されるパンチ46と、パンチの周囲に摺動自在に配置される板押さえ47と、板押さえを下向きに付勢するバネ(上クッション)48と、板押さえの上下動の下限を規制するダイホルダ49とからなる公知のものである。 On the slide 19 of the press machine 11, an upper die 45 for cutting the workpiece W in cooperation with the lower die 14 is attached. The upper die 45 has a punch 46 whose tip is inserted into the punch hole 28 of the die 29, a plate presser 47 that is slidably disposed around the punch, and a spring (upper cushion) that urges the plate presser downward. 48 and a die holder 49 that regulates the lower limit of the vertical movement of the plate presser.
上記のごとく構成されるダイクッション装置10は、下型14の上にワークWを載せた後、スライド19を下降させて抜き加工を行うときに機能する。すなわちスライド19が下降すると板押さえ47がワークWの周囲を押さえ、パンチ46がワークWを下方に加圧する。そのとき、カウンタ30に、エアクッション装置12の付勢力F1と摩擦ダイクッション15の摩擦抵抗F2を加えた力(F1+F2)が上向きに加わる。そのため、ワークWはパンチ46とカウンタ30で強く挟まれた状態で下向きに押される。さらにワークWの周囲も板押さえ47とダイ29に強く挟まれている。それによりワークWの中央部Waが周囲Wbから抜き加工される。 The die cushion device 10 configured as described above functions when the workpiece W is placed on the lower mold 14 and then the slide 19 is lowered to perform the punching process. That is, when the slide 19 is lowered, the plate presser 47 presses the periphery of the work W, and the punch 46 pressurizes the work W downward. At that time, a force (F1 + F2) obtained by adding the urging force F1 of the air cushion device 12 and the frictional resistance F2 of the friction die cushion 15 is applied to the counter 30 upward. Therefore, the workpiece W is pushed downward while being strongly sandwiched between the punch 46 and the counter 30. Furthermore, the periphery of the workpiece W is also strongly sandwiched between the plate presser 47 and the die 29. Thereby, the central portion Wa of the workpiece W is punched from the surrounding Wb.
ワークWの中央部Waおよび周囲Wbは、いずれも上下から挟圧されているので、ワークWの上面から下面までのほぼ全体の領域で剪断される(全剪断加工)。したがって図5bに示すように、角が丸みを帯びるダレ50やダイとパンチのクリアランスに基づくカエリ(バリ)51が少ないきれいな剪断面52が得られる。そして抜かれた部位および残った穴の寸法精度が高い。また抜かれた製品は強い曲げ力を受けないので平坦度が高い。 Since the central portion Wa and the surrounding Wb of the workpiece W are both pinched from above and below, they are sheared in almost the entire region from the upper surface to the lower surface of the workpiece W (total shearing process). Therefore, as shown in FIG. 5b, a clean shear surface 52 with few sagging (burrs) 51 based on the sag 50 having rounded corners and the clearance between the die and the punch is obtained. And the dimensional accuracy of the extracted part and the remaining hole is high. In addition, the removed product does not receive a strong bending force, so the flatness is high.
スライド19が上昇してパンチ46が上昇すると、カウンタ30はクッションピン27及びフリクションピン31を介してエアクッション装置12に加わっている上向きの付勢力F1により上昇しようとする。他方、摩擦ダイクッション15の摩擦抵抗Fはフリクションピン31の上方向の移動を妨げるように働く。したがってカウンタ30は、「F1−F」の上向きのリフト力で上昇する。すなわちこの実施形態では、スライドの下降時にはエアクッション装置12と摩擦ダイクッション15がクッション作用を奏し、スライドの上昇時にはエアクッション装置12がフリクションピン31を元に戻す「戻し機構」として作用する。 When the slide 19 is raised and the punch 46 is raised, the counter 30 tends to be raised by the upward biasing force F1 applied to the air cushion device 12 via the cushion pin 27 and the friction pin 31. On the other hand, the frictional resistance F of the friction die cushion 15 acts to prevent the upward movement of the friction pin 31. Therefore, the counter 30 is increased by the upward lift force of “F1-F”. That is, in this embodiment, the air cushion device 12 and the friction die cushion 15 have a cushioning action when the slide is lowered, and the air cushion device 12 acts as a “return mechanism” for returning the friction pin 31 when the slide is raised.
摩擦クッション能力(摩擦抵抗)Fは、締り嵌めにて金属間(摺動面)に発生する面圧pと、面圧が作用する面積と、摩擦係数μの積により算出される。嵌め合いにおける締め代δと、発生面圧pの関係は数1で示される。
[数2]
F=p×μ×(π×D1×L)
摩擦係数μはフリクションピン31が動いているときは動摩擦係数が採用され、静止している状態から動き出すまでは静止摩擦係数が採用される。ここでδ:締め代、ν1:フリクションピンのポアソン比、ν2:ハブのポアソン比、E1:フリクションピンのヤング率、D1:フリクションピンの嵌め合い径、E2:ハブのヤング率、D2:ハブの外径である。
The friction cushion capacity (friction resistance) F is calculated by the product of the surface pressure p generated between the metals (sliding surfaces) by interference fit, the area where the surface pressure acts, and the friction coefficient μ. The relationship between the tightening allowance δ in the fitting and the generated surface pressure p is expressed by Equation 1.
[Equation 2]
F = p × μ × (π × D 1 × L)
As the friction coefficient μ, a dynamic friction coefficient is employed when the friction pin 31 is moving, and a static friction coefficient is employed until the friction pin 31 starts moving from a stationary state. Where δ: interference, ν 1 : Poisson's ratio of friction pin, ν 2 : Poisson's ratio of hub, E 1 : Young's modulus of friction pin, D 1 : fitting diameter of friction pin, E 2 : Young's modulus of hub , D 2 : the outer diameter of the hub.
摩擦係数μは潤滑油の粘性抵抗によって変化し、粘性抵抗は温度によって変化する。さらに摩擦穴やフリクションピンの径も温度によって熱膨張する。しかし図1の摩擦ダイクッション15は、オイルクーラーOCで冷却された潤滑油で常時冷却されているので、いずれも変化が少なく、そのため摩擦抵抗も大きく変動しない。そして平滑な面同士の摺動であって、潤滑油で常時潤滑されていることから、摩擦面の焼き付きやかじりを防止することができる。なお、潤滑油とは別に、ハブ33の内部に冷却媒体となる冷却油の通路を形成し、ハブ33を冷却してもよい。その場合は冷却油の通路断面積を大きくすることができるので、効率的にハブを冷却することができる。ハブ33の内部の通路としては、隙間を空けて同心状に配置される二重の筒体でハブを構成し、その隙間を流路とするのが好ましい。その場合は通路断面積が大きいだけでなく、冷却油(冷却媒体)との接触面積が大きいので熱伝達効率が高い。 The friction coefficient μ varies depending on the viscosity resistance of the lubricating oil, and the viscosity resistance varies depending on the temperature. Furthermore, the diameters of the friction holes and friction pins also thermally expand with temperature. However, since the friction die cushion 15 of FIG. 1 is constantly cooled by the lubricating oil cooled by the oil cooler OC, there is little change, and therefore the frictional resistance does not fluctuate greatly. And since it is sliding of smooth surfaces and is always lubricated with the lubricating oil, seizure and galling of the friction surface can be prevented. In addition to the lubricating oil, the hub 33 may be cooled by forming a cooling oil passage serving as a cooling medium inside the hub 33. In that case, since the passage sectional area of the cooling oil can be increased, the hub can be efficiently cooled. As a passage inside the hub 33, it is preferable that a hub is constituted by a double cylindrical body arranged concentrically with a gap, and the gap is used as a flow path. In that case, not only the passage cross-sectional area is large, but also the contact area with the cooling oil (cooling medium) is large, so the heat transfer efficiency is high.
図3に示すダイクッション装置55は、図2bの摩擦ダイクッション15とほぼ同様の摩擦ダイクッション56と、フリクションピン31を突き上げるためのノックアウト機構57とを備えている。エアクッション装置は備えていない。摩擦ダイクッション56に潤滑油を供給する給油回路は図示を省略している。 Die cushion apparatus 55 shown in FIG. 3 includes a friction die cushion 56 substantially the same as the friction die cushion 15 of FIG. 2b, and a knockout mechanism 57 for pushing up the friction pin 31. No air cushion device is provided. An oil supply circuit for supplying lubricating oil to the friction die cushion 56 is not shown.
この実施形態の摩擦ダイクッション56は、フリクションピン31の上部31aがカウンタを兼ねており、ハブ33の上にスペーサを兼ねるダイ58を配置している。他の点、とくにフリクションピン31の中間部31cとハブ33の摩擦穴36の構成は図2bの摩擦ダイクッション15と同様である。上型45は図1の上型と同様である。上型45のパンチ46の輪郭及びカウンタを兼ねるフリクションピンの上部31aの輪郭はいずれも円であり、ダイ58に形成されたガイド孔58aも円形である。そのため、ガイド孔58aの内周面にOリング溝を形成して、その中にOリングを収容し、フリクションピン31の上部31aとの間をシールすることができる。 In the friction die cushion 56 of this embodiment, the upper part 31 a of the friction pin 31 also serves as a counter, and a die 58 that serves also as a spacer is disposed on the hub 33. In other respects, in particular, the configuration of the intermediate portion 31c of the friction pin 31 and the friction hole 36 of the hub 33 is the same as that of the friction die cushion 15 of FIG. The upper mold 45 is the same as the upper mold in FIG. The contour of the punch 46 of the upper die 45 and the contour of the upper portion 31a of the friction pin that also serves as a counter are both circular, and the guide hole 58a formed in the die 58 is also circular. Therefore, it is possible to form an O-ring groove on the inner peripheral surface of the guide hole 58a, accommodate the O-ring therein, and seal between the upper portion 31a of the friction pin 31.
ノックアウト機構57は、ボルスタ13の下方に回転自在に配置されるカム59と、そのカムをスライドの上下動と同調して回転させるカム駆動機構(図示省略)と、カム59の外周面と接触して上下動するカムフォロワー60と、カムフォロワーの上下動をフリクションピン31に伝えるノックアウトピン61とを備えている。カム59としては円板の一部に滑らかに突出した突出部62を設けた板カムを採用している。溝カムなど他の形態のカムであってもよい。ノックアウトピン61はボルスタ13に形成した貫通孔26内に摺動自在に設けられている。カム59は、たとえばプレス機械11のスライドを駆動するクランクシャフトの回転運動を連結軸を介して伝達することにより、回転駆動することができる。 The knockout mechanism 57 is in contact with a cam 59 rotatably disposed below the bolster 13, a cam drive mechanism (not shown) that rotates the cam in synchronization with the vertical movement of the slide, and an outer peripheral surface of the cam 59. A cam follower 60 that moves up and down, and a knockout pin 61 that transmits the up and down movement of the cam follower to the friction pin 31. As the cam 59, a plate cam provided with a projecting portion 62 projecting smoothly on a part of a disc is employed. Another form of cam such as a groove cam may be used. The knockout pin 61 is slidably provided in the through hole 26 formed in the bolster 13. The cam 59 can be rotationally driven by transmitting the rotational motion of the crankshaft that drives the slide of the press machine 11 through the connecting shaft, for example.
また、カム59は、クランクシャフトとは別個に設けたモータによって独立して回転駆動することもできる。そのときはプレス機械11の作動状態を検出してモータを制御する制御装置を設ける。モータとしてはサーボモータを採用するとノックアウトピン61の上下動のタイミングを自由に設定できるので好ましい。カム機構に代えて、ネジ機構あるいはラック−ピニオン機構など、回転を往復直進運動に変換する他の機構を採用することもできる。これらのフリクションピンを元の位置に戻す機構は、図1、図2bのように金型から独立した摩擦ダイクッション15や、図3の金型と一体になった摩擦ダイクッション56、図4a、図4bの絞り型に用いる摩擦ダイクッションに適用することもできる。 Further, the cam 59 can be driven to rotate independently by a motor provided separately from the crankshaft. At that time, a control device for detecting the operating state of the press machine 11 and controlling the motor is provided. The use of a servo motor as the motor is preferable because the timing of the vertical movement of the knockout pin 61 can be set freely. Instead of the cam mechanism, other mechanisms such as a screw mechanism or a rack-pinion mechanism that convert rotation into a reciprocating linear motion can be employed. The mechanism for returning these friction pins to their original positions includes the friction die cushion 15 independent of the mold as shown in FIGS. 1 and 2b, the friction die cushion 56 integrated with the mold of FIG. 3, FIG. 4a, It can also be applied to the friction die cushion used in the drawing die of FIG. 4b.
図3のダイクッション装置56は、エアクッション装置を備えていないので、スライド19が下降するとき、パンチ46とカウンターパンチ(ここではフリクションピンの上部31a)の間にワークWを挟み込む力は摩擦ダイクッション56のみが担う。また、摩擦力が強くない場合でも、上昇する付勢力がないため、いわばロッキング機構を備えたクッションとして使用でき、抜き製品をダイから取り出すタイミングは自由に設定できる。 Since the die cushion device 56 of FIG. 3 does not include an air cushion device, when the slide 19 descends, the force that sandwiches the workpiece W between the punch 46 and the counter punch (here, the upper portion 31a of the friction pin) is a friction die. Only the cushion 56 bears. Further, even when the frictional force is not strong, there is no urging force to rise, so that it can be used as a cushion having a locking mechanism, and the timing for taking out the punched product from the die can be freely set.
図4a、図4bに示すダイクッション装置63は、エアクッション装置12と摩擦ダイクッション64とを備えている。そして金型としては絞り型(深絞り型)を採用しており、ダイクッション装置の上向きの付勢力はワークの皺押さえに利用している。下型65はベース66と、その中央に上部が突出するように配置されるパンチ67と、パンチを囲むようにベース66に対して上下移動自在に設けられるクッションリング68と、そのクッションリングの下方に配置され、クッションリングを支える4本のスペーサピン69とを備えている。この下型65と協働する上型70は、ワークWを挟んでパンチ67と嵌合するダイ71と、そのダイを保持するダイプレート72を備えている The die cushion device 63 shown in FIGS. 4 a and 4 b includes an air cushion device 12 and a friction die cushion 64. A die-type (deep-draw type) is used as the mold, and the upward biasing force of the die cushion device is used for holding the workpiece against the heel. The lower die 65 has a base 66, a punch 67 arranged so that the upper part protrudes at the center thereof, a cushion ring 68 provided so as to be movable up and down with respect to the base 66 so as to surround the punch, and below the cushion ring. And four spacer pins 69 that support the cushion ring. The upper die 70 that cooperates with the lower die 65 includes a die 71 that fits the punch 67 with the workpiece W interposed therebetween, and a die plate 72 that holds the die.
下型65のクッションリング68はベース66の上面に設けた環状溝73内に上下に摺動自在に収容されており、スペーサピン69は環状溝73の底部からベース66の下面まで貫通する4本の孔66a内に摺動自在に収容されている。図4bに示すように、スペーサピン69は4本、円周方向に等間隔で配置している。 The cushion ring 68 of the lower die 65 is slidably accommodated in an annular groove 73 provided on the upper surface of the base 66, and four spacer pins 69 penetrate from the bottom of the annular groove 73 to the lower surface of the base 66. Is slidably accommodated in the hole 66a. As shown in FIG. 4b, four spacer pins 69 are arranged at equal intervals in the circumferential direction.
摩擦ダイクッション64は、各スペーサピン69の下方に同心状に配置される4本のフリクションピン31と、それらのフリクションピンを摺動自在に、かつ、締まり嵌合状態で保持するハブ33と、ハブの上下に配置されるスペーサ34、35とを備えている。フリクションピン31、ハブ33及び上下のスペーサ34、35は、フリクションピン31が4本で、摩擦穴が4個であることを除けば図1、図2bに示す摩擦ダイクッション15と同様である。 The friction die cushion 64 includes four friction pins 31 arranged concentrically below each spacer pin 69, a hub 33 that holds the friction pins in a slidable and tightly fitted state, and And spacers 34 and 35 disposed above and below the hub. The friction pin 31, the hub 33, and the upper and lower spacers 34 and 35 are the same as the friction die cushion 15 shown in FIGS. 1 and 2b except that the friction pin 31 is four and the friction holes are four.
また、フリクションピン31の上部31aおよび下部31bは小径とし、中間部31cの外周面とハブ33の摩擦穴36の内面との摺動摩擦によって摩擦抵抗を生じさせる点でも、図2bの摩擦ダイクッション15と同様である。ボルスタ13には、中央の前後と左右の4個所に貫通孔26が形成され、それぞれの貫通孔26にクッションピン27が上下移動自在に収容されている。なお、ボルスタ13に形成する貫通孔26は、クッションピンの位置の汎用性を考慮して、碁盤目状に多数個形成することがあり、さらに貫通孔に代えて大きい矩形状の開口を設けることがある。 Further, the friction die cushion 15 shown in FIG. 2B also has a small diameter at the upper part 31a and the lower part 31b of the friction pin 31 and generates frictional resistance by sliding friction between the outer peripheral surface of the intermediate part 31c and the inner surface of the friction hole 36 of the hub 33. It is the same. The bolster 13 is formed with through holes 26 at the center front and rear, and at the left and right, and a cushion pin 27 is accommodated in each through hole 26 so as to be vertically movable. In addition, in consideration of the versatility of the position of the cushion pin, a large number of through holes 26 formed in the bolster 13 may be formed in a grid pattern, and a large rectangular opening may be provided instead of the through hole. There is.
図5aは図1とほぼ同様の抜き型75の作動状態、とくにワークWの抜き加工の開始の時点で示している。この状態では、板押さえ47とダイ29の上面との間にワークWを挟圧し、パンチ46の下端がワークWの上面にいくらか食い込んでいる。同様に、ダイ29の抜き穴28の角がワークWの下面に食い込んでいる。抜き穴28とパンチ46のクリアランスは0.01mm 〜 0.03mm程度と狭い。この状態からパンチ46がさらに下降すると、ワークWは、パンチ46の下面周囲と対応する部位とダイの抜き穴28の角に対応する部位との間で、ほぼワークと直角に剪断される。そのためダレやカエリが少ない精密剪断(ファインブランキング)が行われる(図5b参照)。 FIG. 5a shows the operating state of the punching die 75 which is almost the same as that in FIG. 1, particularly at the start of the punching of the workpiece W. In this state, the workpiece W is sandwiched between the plate presser 47 and the upper surface of the die 29, and the lower end of the punch 46 bites into the upper surface of the workpiece W somewhat. Similarly, the corner of the punched hole 28 of the die 29 bites into the lower surface of the workpiece W. The clearance between the punch hole 28 and the punch 46 is as narrow as about 0.01 mm to 0.03 mm. When the punch 46 is further lowered from this state, the workpiece W is sheared substantially at a right angle to the workpiece between a portion corresponding to the periphery of the lower surface of the punch 46 and a portion corresponding to the corner of the punch hole 28 of the die. Therefore, precision shearing (fine blanking) with less sagging and burrs is performed (see FIG. 5b).
図6aに示すダイクッション装置76は、摩擦ダイクッション77と、加工のたびに摩擦ダイクッション77全体を反転させる反転機構78とを備えている。摩擦ダイクッション77は、ハウジング79と、そのハウジング内に左右方向に延びるように配置され、自軸回りに回転自在に支持される円筒状のハブ80と、そのハブの直径方向に形成された摩擦穴81に摺動自在に、かつ、締まり嵌めの状態で嵌合されたフリクションピン82とからなる。ハウジング79にはフリクションピン82のハブ80から突出している部分との干渉を避けるため、円筒状ないし半円状または扇状の空所83が形成されている(図7a、図7b参照)。ハブ80とフリクションピン82の材質、摩擦穴81とフリクションピン82の寸法関係は、図2aの摩擦ダイクッション15と同様である。 The die cushion device 76 shown in FIG. 6a includes a friction die cushion 77 and a reversing mechanism 78 that reverses the entire friction die cushion 77 every time it is processed. The friction die cushion 77 is disposed so as to extend in the left-right direction in the housing 79, and a cylindrical hub 80 that is rotatably supported around its own axis, and friction formed in the diameter direction of the hub. A friction pin 82 is slidably fitted in the hole 81 and fitted in an interference fit state. The housing 79 is formed with a cylindrical, semicircular or fan-shaped space 83 (see FIGS. 7a and 7b) in order to avoid interference with the portion of the friction pin 82 protruding from the hub 80. The material of the hub 80 and the friction pin 82 and the dimensional relationship between the friction hole 81 and the friction pin 82 are the same as those of the friction die cushion 15 of FIG.
前記ハブ80の中心には冷却媒体を兼ねる潤滑油を循環させる流路ないし油溜まり84が形成されている。油溜まり84はハブ80の両端で開口し、それぞれキャップ85で閉じられている。油溜まり84はさらにキャップ85に取り付けたロータリジョイント86を介してそれぞれ潤滑油の給油系統の供給管路41aおよび戻り管路40aに接続される。ハブ80の一方の端部(図6aでは右側)はハウジング79から大きく突出し、その周囲に反転機構78が設けられている。この実施形態では、ハブ80の周囲にギヤまたはピニオン87が固定され、図示しないモータ、減速機によって往復回転駆動する。同方向に半回転ずつ回転させてもよい。エアシリンダやプレスのスライド駆動機構を駆動源とするラックによって往復反転駆動することもできる。 At the center of the hub 80, a flow path or oil reservoir 84 for circulating lubricating oil that also serves as a cooling medium is formed. The oil reservoirs 84 open at both ends of the hub 80 and are closed by caps 85, respectively. The oil reservoir 84 is further connected to the supply pipeline 41a and the return pipeline 40a of the lubricating oil supply system via a rotary joint 86 attached to the cap 85, respectively. One end of the hub 80 (on the right side in FIG. 6a) protrudes greatly from the housing 79, and a reversing mechanism 78 is provided around it. In this embodiment, a gear or pinion 87 is fixed around the hub 80, and is driven to reciprocate by a motor and a speed reducer (not shown). You may rotate by half rotation in the same direction. Reciprocating reversal driving can also be performed by a rack using a slide driving mechanism of an air cylinder or a press as a driving source.
図6aに示すダイクッション装置76は、図4aの実施形態と同様の絞り成形用の金型に用いることができる。ハウジング79の上に下型65が配置され、プレス機械のスライドに上型70が取り付けられている。ハウジング79には前記空所83から上向きに延びる孔74が形成されている。下型65はベース66と、パンチ67と、クッションリング68とを有し、クッションリング68は4本のクッションピン68aで支持されている。クッションピン68aはリフトバネ68bによって常時上向きに付勢されている(図7a参照)。クッションピン68aは下型65のベース66に形成された孔66a内に上下移動自在に収容されている。それらの孔は前記ハウジング79の孔74と対応する部位に設けられており、通常は円周方向均等に配置されている。上型70は図5aの上型と同様であり、ダイ71を備えている。 The die cushion device 76 shown in FIG. 6a can be used in a drawing mold similar to the embodiment of FIG. 4a. The lower die 65 is disposed on the housing 79, and the upper die 70 is attached to the slide of the press machine. A hole 74 extending upward from the space 83 is formed in the housing 79. The lower die 65 has a base 66, a punch 67, and a cushion ring 68, and the cushion ring 68 is supported by four cushion pins 68a. The cushion pin 68a is constantly biased upward by a lift spring 68b (see FIG. 7a). The cushion pin 68a is accommodated in a hole 66a formed in the base 66 of the lower mold 65 so as to be movable up and down. These holes are provided at portions corresponding to the holes 74 of the housing 79, and are usually arranged evenly in the circumferential direction. The upper mold 70 is similar to the upper mold of FIG.
図6bに示すように、前記ハブ80は前後に2本、互いに平行に、左右方向に延びるように設けられている。そしてそれぞれのハブ80に支持されたフリクションピン82と前述のクッションピン68aとは同心状に上下に配列されている。フリクションピン82の両端は略凸球面状に形成されており、クッションピン68aの下端はその球面に対応する略凹球面にされている。それによりクッションピン68aの逃げを最小にすることができ、また、クッションピン68aの位置が安定する。 As shown in FIG. 6b, two hubs 80 are provided so as to extend in the left-right direction in parallel with each other. The friction pins 82 supported by the hubs 80 and the cushion pins 68a are arranged concentrically up and down. Both ends of the friction pin 82 are formed in a substantially convex spherical shape, and the lower end of the cushion pin 68a is formed in a substantially concave spherical surface corresponding to the spherical surface. Thereby, the escape of the cushion pin 68a can be minimized, and the position of the cushion pin 68a is stabilized.
上記のように構成されるダイクッション装置76では、フリクションピン82は、その上端がハブ80から突出している状態(図8のS1、左上参照)でワークおよびクッションピン68aを介してダイ(図6aの符号71)で打ち込まれ、下方にずれる(図8のS2、右上参照)。それによりフリクションピン82の下端がハブ80の下面から下方に突出する。つぎにプレス機械のスライドが上昇し、ダイ71が上昇した後(S3)、ハブ80が180度回転する(S4、S5)。それによりハブ80の上面からフリクションピン82の端部が突出した状態に戻る。そのため、再びダイ71でクッション力を受けながらワークを加工することができる。 In the die cushion device 76 configured as described above, the friction pin 82 has a die (see FIG. 6a) through the workpiece and the cushion pin 68a in a state where the upper end protrudes from the hub 80 (see S1, FIG. 8, upper left). 71) and shift downward (see S2 in FIG. 8, upper right). As a result, the lower end of the friction pin 82 protrudes downward from the lower surface of the hub 80. Next, after the slide of the press machine is raised and the die 71 is raised (S3), the hub 80 rotates 180 degrees (S4, S5). As a result, the end of the friction pin 82 protrudes from the upper surface of the hub 80. Therefore, the workpiece can be processed while receiving the cushioning force by the die 71 again.
この状態から反転する場合、同じ方向に回転してもよく、逆方向に回転するようにしてもよい。突出した側を、もう一方のハブ80に対しで逆方向に回転するようにすることで、芯間を狭くすることが可能となる。ハブ80の駆動源としては前述のモータのほか、気体・液体シリンダ、スライドの上下動、クランクシャフトの回転などを利用してもよい。フリクションピン82とハブ80の隙間には、ハブ80の中心に設けた油溜まり84から潤滑油が補給される。油溜まり84には、供給管路41aから潤滑油が供給され、戻り管路40aから出て行く。供給管路41aには低温の潤滑油が充填されているので、潤滑油によって潤滑と冷却を同時に行うことができる。 When reversing from this state, it may be rotated in the same direction or in the opposite direction. By causing the protruding side to rotate in the opposite direction with respect to the other hub 80, it is possible to narrow the space between the cores. As a driving source of the hub 80, in addition to the motor described above, a gas / liquid cylinder, a vertical movement of a slide, a rotation of a crankshaft, or the like may be used. Lubricating oil is supplied to the gap between the friction pin 82 and the hub 80 from an oil reservoir 84 provided at the center of the hub 80. Lubricating oil is supplied to the oil reservoir 84 from the supply pipe 41a and goes out from the return pipe 40a. Since the supply pipe 41a is filled with low-temperature lubricating oil, lubrication and cooling can be performed simultaneously with the lubricating oil.
図1〜5などの実施形態では、次の加工に備えて、エアクッション装置の付勢力を利用したり(図1、図4a)、ノックアウト機構を利用してフリクションピンを元の位置に戻すようにしている。これに対し、図6aのダイクッション装置76では、摩擦ダイクッション77全体を反転させることにより、フリクションピン82とハブ80の相対的な位置関係を変えることなく、フリクションピン82を元の状態に戻すことができる。そのため、エネルギ効率が高い。図6aでは絞り金型に用いる摩擦ダイクッションを用いたダイクッション装置を説明したが、図1と同様の精密切断金型に用いることもできる。その場合はクッシンピンは1本でよい。 In embodiments such as FIGS. 1-5, the urging force of the air cushion device is used in preparation for the next processing (FIGS. 1 and 4a), or the friction pin is returned to the original position using a knockout mechanism. I have to. On the other hand, in the die cushion device 76 of FIG. 6a, the friction die cushion 77 is reversed so that the friction pin 82 is returned to the original state without changing the relative positional relationship between the friction pin 82 and the hub 80. be able to. Therefore, energy efficiency is high. Although FIG. 6a demonstrated the die-cushion apparatus using the friction die cushion used for a drawing die , it can also be used for the precision cutting die similar to FIG. In that case, one cushion pin is sufficient.
図9aに示すダイクッション装置90は、プレス機械11の下部に配置されるシリンダ91と、そのシリンダ内に上下移動自在に収容されるピストン92と、シリンダ91内の作動油に圧力を加えると共に、ピストン92が下降してきたとき、作動油を外部に導く連通経路93と、外部に吐出される作動油に背圧を与えてクッション力を発揮させる油圧回路94とを備えたいわゆるリリーフ型クッション装置である。連通経路93は、シリンダ91の下部外周に形成した環状の空所93aと、シリンダ内と環状の空所を連通する複数本の連通孔93bと、プレス機械のフレーム18またはボルスタに設けた連通路93cとからなる。油圧回路94は、シリンダ91に作動油を供給するオイルポンプOPと、シリンダ91内が一定圧力を超えたとき、作動油を逃がすリリーフバルブLVが設けられている。 The die cushion device 90 shown in FIG. 9a applies pressure to the cylinder 91 disposed in the lower part of the press machine 11, the piston 92 accommodated in the cylinder so as to be movable up and down, and the hydraulic oil in the cylinder 91, A so-called relief-type cushion device comprising a communication path 93 for guiding hydraulic oil to the outside when the piston 92 descends, and a hydraulic circuit 94 that exerts back pressure on the hydraulic oil discharged to the outside to exert a cushioning force. is there. The communication path 93 includes an annular space 93a formed on the outer periphery of the lower portion of the cylinder 91, a plurality of communication holes 93b communicating with the inside of the cylinder and the annular space, and a communication path provided in the frame 18 or the bolster of the press machine. 93c. The hydraulic circuit 94 is provided with an oil pump OP that supplies hydraulic oil to the cylinder 91 and a relief valve LV that releases the hydraulic oil when the inside of the cylinder 91 exceeds a certain pressure.
このダイクッション装置90は、さらにシリンダ91の内面でピストン92の下降端近辺の外周と摺動自在に、かつ、締まり嵌めの状態で嵌合する摩擦力クッション部95が、環状に、かつ帯状に設けられている。摩擦力クッション部95は他の部位に比して内径が締め代分だけ小さい。この摩擦力クッション部95とピストン92とは、プレス機械の下死点近辺という特定の位置のみでクッション力を発揮する摩擦ダイクッションとなっている。 The die cushion device 90 further includes a frictional force cushion portion 95 that is slidable on the inner surface of the cylinder 91 with the outer periphery near the lower end of the piston 92 and that is fitted in an interference fit. Is provided. The frictional force cushion part 95 has an inner diameter smaller than that of the other parts by the tightening allowance. The frictional force cushion portion 95 and the piston 92 are friction die cushions that exert a cushioning force only at a specific position near the bottom dead center of the press machine.
このリリーフ型クッション装置90では、カウンタやクッションリングが上型によって下方に押されてワークを加工するとき、シリンダ91内の作動油が連通経路93を経由して油圧回路94側に逃げる(図9b参照)。そのとき、連通経路93を通る作動油の管路抵抗と、リリーフバルブLVを通るときの抵抗がクッション力となる。抵抗力は油圧回路94のリリーフバルブLVによってあらかじめ設定することができる。ピストン92が摩擦力クッション部95に達する前は上記のリリーフ圧のみでクッション作用が行われ、摩擦力クッション部95に達すると、リリーフ圧と摩擦力を合わせたクッション作用が奏される。 In this relief type cushion device 90, when the counter or cushion ring is pushed downward by the upper die to process the workpiece, the hydraulic oil in the cylinder 91 escapes to the hydraulic circuit 94 side via the communication path 93 (FIG. 9b). reference). At that time, the resistance of the hydraulic oil passing through the communication path 93 and the resistance when passing through the relief valve LV are cushioning forces. The resistance force can be preset by the relief valve LV of the hydraulic circuit 94. Before the piston 92 reaches the frictional force cushion part 95, the cushioning action is performed only with the relief pressure, and when the piston 92 reaches the frictional force cushioning part 95, a cushioning action combining the relief pressure and the frictional force is achieved.
スライドが上昇するとき(図10の一点鎖線参照)は、油圧回路94からシリンダ91内に作動油が供給され、ピストン92を上昇させる。このときは摩擦力はピストン92を上昇させるのを邪魔する抵抗となるが、摩擦力クッション部95を抜けると不要な摩擦抵抗がなくなる。 When the slide moves up (see the one-dot chain line in FIG. 10), hydraulic oil is supplied from the hydraulic circuit 94 into the cylinder 91, and the piston 92 is raised. Frictional force at this time is the resistance to hinder raise the piston 92, unnecessary frictional resistance is eliminated when leaves the frictional force cushion unit 95.
ところでリリーフ型クッション装置90では、流速が速いほど粘性抵抗が大きくなり、流速が遅いと小さくなるので、クッション能力に速度依存性がある。そのため、図10の実線および一点鎖線で示すようにストローク速度が低下する下死点付近でクッション能力が低下する圧力オーバーライド特性がある。また、リリーフ弁の流路面積をサーボバルブなどで小さくするとオーバーライド特性は緩和されるが、下死点過ぎにクッション残圧で製品をプッシュバックしてしまう現象が発生する。 By the way, in the relief-type cushion device 90, the viscosity resistance increases as the flow velocity increases, and decreases as the flow velocity decreases, so that the cushioning capability has speed dependency. Therefore, as shown by the solid line and the alternate long and short dash line in FIG. 10, there is a pressure override characteristic in which the cushioning ability is reduced near the bottom dead center where the stroke speed is reduced. In addition, if the relief valve passage area is reduced by a servo valve or the like, the override characteristic is eased, but a phenomenon occurs in which the product is pushed back by the cushion residual pressure after the bottom dead center.
図9a、図9bのダイクッション装置90では、これらの現象の対応としてシリンダ91とピストン92からなる油圧シリンダ装置に摩擦ダイクッションを併用したので、下死点近辺のオーバーライド特性によるクッション力の低下を補い、下死点まで安定したクッション能力を維持することができる(図10の破線参照)。 Figure 9a, the die cushion apparatus 90 in FIG. 9b, since the combination of friction die cushion to the hydraulic cylinder apparatus comprising a cylinder 91 and a piston 92 as corresponding of these phenomena, a decrease in the cushioning force by overriding characteristic near the bottom dead center It is possible to compensate and maintain a stable cushioning ability to the bottom dead center (see the broken line in FIG. 10).
前述の実施形態では、摩擦力発生機構はいずれもプレス機械のダイクッションに使用されているが、本発明の摩擦力発生機構はこれらに限定されず、摺動摩擦抵抗によって振動を減衰させる摩擦ダンパや、ノックアウト過負荷防止装置、プレスのオーバーロードプロテクタ装置など、種々の装置に適用することができる。前記実施形態ではハブを潤滑油や冷却油で冷却する場合を説明したが、水や空気などの他の冷却媒体で冷却することもできる。 In the above-described embodiment, the frictional force generating mechanism is used for a die cushion of a press machine. However, the frictional force generating mechanism of the present invention is not limited to these, and a friction damper that attenuates vibration by sliding frictional resistance, It can be applied to various devices such as a knockout overload prevention device and a press overload protector device. In the above-described embodiment, the case where the hub is cooled with the lubricating oil or the cooling oil has been described. However, the hub may be cooled with another cooling medium such as water or air.
[テスト1:締まり嵌め摺動:要素テスト]
つぎに本発明の摺動摩擦力発生機構の実用性および効果を検証するために行った締り嵌め摺動の要素テストについて説明する。このテストに用いた第1実施例のフリクションピン(軸部材)96、98は、図11a、図11bに示す概略形状を有する。具体的には図11cの形状および寸法を有する。数字の単位はmmである。図面の「Φ」は直径を示す符号である。フリクションピン96、98の材質はS45C(JIS)で、焼き入れ、焼き戻しの調質によりHs35±3とした。他方、ハブ97の材質はS45Cの生材(基本的に熱処理なし)とした。ハブ(穴部材)97の内径はフリクションピン96、98の外径よりわずかに(0.03mm程度)小さい。ハブの外径は64mmで、高さは51mmである。ハブ97には油溝を設けていない。
[Test 1: interference fit sliding: element test]
Next, an element test of interference fit sliding performed to verify the practicality and effect of the sliding frictional force generating mechanism of the present invention will be described. The friction pins (shaft members) 96 and 98 of the first embodiment used for this test have a schematic shape shown in FIGS. 11a and 11b. Specifically, it has the shape and dimensions of FIG. The unit of the number is mm. “Φ” in the drawing is a symbol indicating a diameter. The material of the friction pins 96 and 98 is S45C (JIS), and Hs is 35 ± 3 due to tempering during quenching and tempering. On the other hand, the material of the hub 97 was S45C raw material (basically no heat treatment). The inner diameter of the hub (hole member) 97 is slightly smaller (about 0.03 mm) than the outer diameter of the friction pins 96 and 98 . The outer diameter of the hub is 64 mm and the height is 51 mm. The hub 97 is not provided with an oil groove.
フリクションピン96、98を液体窒素に入れて冷却し、沸騰が収まってからハブ97の穴97aに挿入し、常温に戻して締まり嵌めの状態にした。ついでプレス機械によってフリクションピンを軸方向に加圧してハブ97から引き抜き、表面の状態を観察した。サンプルは5種類用意し、それぞれについて上記の締まり嵌めと引き抜きを6回繰り返した。なお1回目のテストでは、図11aの油溝を有しないフリクションピン96を用い、2回目以降は図11bに示すように、油溝(図11dの符号98a)を追加工したフリクションピン98を用いた。 The friction pins 96 and 98 were put in liquid nitrogen and cooled, and after boiling stopped , the friction pins 96 and 98 were inserted into the hole 97a of the hub 97, returned to room temperature, and brought into an interference fit state. Then, the friction pin was pressed in the axial direction by a press machine and pulled out from the hub 97, and the surface condition was observed. Five types of samples were prepared, and the above-mentioned interference fit and withdrawal were repeated 6 times for each sample. In the first test, the friction pin 96 having no oil groove of FIG. 11a is used, and the friction pin 98 having an oil groove ( reference numeral 98a in FIG. 11d) is additionally used as shown in FIG. It was.
油溝98aは図11dに示すように、断面形状が半径0.2mmの円弧状で、深さ0.03mmである。図11cに示すように、油溝98aは軸方向に1.2mm間隔(Lead)で螺旋状に形成されている。環状の油溝を多数本配列し、軸に平行な方向の油溝で連結してもよい。いずれの場合も油溝98a同士の間の円筒面が摺動面98bである。 As shown in FIG. 11d, the oil groove 98a has an arc shape with a radius of 0.2 mm and a depth of 0.03 mm. As shown in FIG. 11c, the oil grooves 98a are formed in a spiral shape at intervals of 1.2 mm (Lead) in the axial direction. A large number of annular oil grooves may be arranged and connected by oil grooves in a direction parallel to the axis. In either case, the cylindrical surface between the oil grooves 98a is the sliding surface 98b.
テストのサンプル数は試料No.1〜No.5の5種類である。これらのうち、No.1、No.3、No.5はフリクションピン96、98を液体窒素で約−180℃に冷やしてからハブ97に挿入する冷やし嵌めを行った。No.2、No.4はハブ97を150℃に加熱してから常温のフリクションピン96を挿入する焼き嵌めの方法を採用した。 The number of samples in the test is the sample number. 1-No. There are 5 types. Of these, No. 1, no. 3, no. In No. 5, the friction pins 96 and 98 were cooled with liquid nitrogen to about −180 ° C., and then inserted into the hub 97. No. 2, No. No. 4 employs a shrink fitting method in which the hub 97 is heated to 150 ° C. and then the friction pins 96 at room temperature are inserted.
テストでは6回の冷やし嵌め/抜き取り(引き抜き)テストを行い、テストの前後の面粗さRaを測定した。さらに各冷やし嵌め/抜き取りの時の負荷荷重を測定した。テストの前後のフリクションピン96、98およびハブ97の面粗度Raを表1に示す。表1では、引き抜き時の負荷荷重と締め代により発生面圧を逆算し、これより1回〜6回の抜き取り時の逆算した静止摩擦係数μを合わせて記載している。面粗度の測定器は株式会社ミツトヨ製の粗さ測定器サーフテストSJ301である。面粗度Raの単位はμmである。 In the test, six cold fitting / extraction (extraction) tests were performed, and the surface roughness Ra before and after the test was measured. Furthermore, the load at the time of each cold fitting / extraction was measured. Table 1 shows the surface roughness Ra of the friction pins 96 and 98 and the hub 97 before and after the test. In Table 1, the generated surface pressure is reversely calculated based on the load applied at the time of drawing and the tightening allowance, and the static friction coefficient μ calculated reversely at the time of extraction 1 to 6 times is also described. The surface roughness measuring instrument is a roughness measuring instrument Surf Test SJ301 manufactured by Mitutoyo Corporation. The unit of the surface roughness Ra is μm.
表1から分かるように、サンプルNo.1 面粗度Ra (ピン:0.12μm、ハブ:0.18μm)とサンプルNo.5 面粗度Ra(ピン:0.19μm、ハブ:0.20μm)の場合は、テスト回数が多くなるにつれて摩擦係数が減少していき、6回のテスト後は、表面粗さがテスト前より低い値となっていた。すなわち、摺動テストにより表面が滑らかになっていた。 As can be seen from Table 1, sample no. 1 surface roughness Ra (pin: 0.12μm, hub:. 0 18μm) and sample No. 5. In the case of surface roughness Ra (pin: 0.19 μm, hub: 0.20 μm), the coefficient of friction decreases as the number of tests increases, and after six tests, the surface roughness is higher than before the test. It was a low value. That is, the surface was smooth by the sliding test.
他方、フリクションピン96、98の表面粗さRaが0.13μm、ハブ97の穴97aの表面粗さRaが0.21μmのサンプルNo.3の場合は、摺動回数が増加すると摩擦係数μが増大していき、4回目の摺動テスト時にフリクションピン98にかじりが発生したため、テストを中止した(***)。理由は明確ではないが、表面粗さが大きい場合は部分的に強く当たる部位があり、潤滑油が充分に回らなかった可能性がある。サンプルNo.2(*)、No.4(**)の焼き嵌めによるサンプルの場合は、テスト開始の直後に焼き付きが発生したので、実質的にテストができなかった。焼き嵌めによる場合は、均一な締まり嵌めができなかったか、表面の潤滑膜が破壊された可能性がある。 On the other hand, sample Nos. 1 and 2 having a surface roughness Ra of the friction pins 96 and 98 of 0.13 μm and a surface roughness Ra of the hole 97a of the hub 97 of 0.21 μm. In the case of 3, the friction coefficient μ increased as the number of sliding operations increased, and the friction pin 98 was galling during the fourth sliding test, so the test was stopped (***). The reason is not clear, but when the surface roughness is large, there is a part that hits partly strongly, and there is a possibility that the lubricating oil did not rotate sufficiently. Sample No. 2 (*), No. 2 In the case of the sample with 4 (**) shrink-fit, since the seizure occurred immediately after the start of the test, the test could not be performed substantially. In the case of shrink fitting, there is a possibility that a uniform interference fit has not been achieved or the surface lubricating film has been destroyed.
[テスト2:径寸法、表面粗度測定]
つぎに図12、図13に示す第2実施例のフリクションピン99とハブ100を準備し、作成時とテスト後の面粗度と外径を測定した。フリクションピン99の摺動部の外径は約35.035mmであり、長さは64mmである。摺動部には図14cに示す半径0.4mmの断面半円状の油溝99aを螺旋状に設けた。油溝99a同士の間が摺動面99bである。摺動面99bの油溝99aに近い領域では、緩いテーパー状の逃げ面99cを形成した。
[Test 2: Measurement of diameter and surface roughness]
Next, the friction pin 99 and the hub 100 of the second embodiment shown in FIGS. 12 and 13 were prepared, and the surface roughness and the outer diameter at the time of preparation and after the test were measured. The outer diameter of the sliding portion of the friction pin 99 is about 35.035 mm and the length is 64 mm. The sliding portion was provided with a semicircular oil groove 99a having a radius of 0.4 mm shown in FIG. Between the oil grooves 99a is a sliding surface 99b. In the region near the oil groove 99a of the sliding surface 99b, a loose tapered flank 99c was formed.
ハブ100の穴100aの内面の表面硬度はフリクションピン99の表面硬度より低い。具体的には、フリクションピン99は外径が35.035(表2参照であり、材質はDC53(大同製鋼株式会社製のダイス鋼、SKD11(JIS)同等品)である。焼き入れ、高温焼き戻しにより、表面の硬度HRC(ロックウエル硬度Cスケール)=60±2にした。さらに低温TiC処理(チタンカーバイド皮膜処理)を行った。 The surface hardness of the inner surface of the hole 100 a of the hub 100 is lower than the surface hardness of the friction pin 99. Specifically, the friction pin 99 has an outer diameter of 35.035 (see Table 2), and the material is DC53 (die steel manufactured by Daido Steel Co., Ltd., SKD11 (JIS) equivalent). By returning, the surface hardness was set to HRC (Rockwell hardness C scale) = 60 ± 2. Further, low-temperature TiC treatment (titanium carbide coating treatment) was performed.
ハブ100は、内径が約34.998mmであり、材質はSKD61で、焼き入れ、高温焼き戻しにより、硬度HRC=47±2にしている。さらにラジカル窒化処理を行った。ハブ100の穴100aは、図13a、図13bに示す形状および寸法を有する。油溝は有しない。 The hub 100 has an inner diameter of about 34.998 mm, and is made of SKD61. The hardness is HRC = 47 ± 2 by quenching and high-temperature tempering. Furthermore, radical nitriding treatment was performed. The hole 100a of the hub 100 has the shape and dimensions shown in FIGS. 13a and 13b. There is no oil groove.
フリクションピンの作成時の面粗度と外径の測定値を表2に示す。面粗度の測定箇所は図12aの円周方向の位置A、Bについて、図12bの軸方向の位置I、II、IIIであり、全体として6か所である。測定器は株式会社ミツトヨ製の面粗度測定器SurftestSJ−301である。外径の測定個所は図13aのA−C間およびB−D間について、図13bの軸方向の位置I、II、IIIであり、全体として6か所である。測定器は株式会社ミツトヨ製のマイクロゲージであり、単位はμmである。 Table 2 shows the measured values of the surface roughness and the outer diameter when the friction pin was created. The measurement points of the surface roughness are the positions I, II, and III in the axial direction of FIG. 12b with respect to the positions A and B in the circumferential direction of FIG. The measuring instrument is a surface roughness measuring instrument Surftest SJ-301 manufactured by Mitutoyo Corporation. The measurement points of the outer diameter are the positions I, II, and III in the axial direction of FIG. 13b between A and C and B and D in FIG. 13a, and there are six places as a whole. The measuring instrument is a micro gauge manufactured by Mitutoyo Corporation, and its unit is μm.
ハブ100の作成時の穴100aの内面の面粗度の測定結果を表3の左側に示す。測定箇所は図13aの円周方向の位置AおよびBのそれぞれについて、図13bの軸方向の位置I、II、IIIの全体として6カ所とした。また、ハブ100の作成時の内径の測定結果を表3の右側に示す。測定箇所は円周方向の位置A−C、およびB−Dについて、軸方向の位置I、II、IIIであり、全体として6カ所である。穴100aの内面は図15aの顕微鏡写真で示すように、ざらついていた。 The measurement results of the surface roughness of the inner surface of the hole 100a when the hub 100 is created are shown on the left side of Table 3. The number of measurement positions was 6 in total in the axial positions I, II, and III in FIG. 13b for each of the circumferential positions A and B in FIG. 13a. The measurement result of the inner diameter when the hub 100 is created is shown on the right side of Table 3. The measurement points are the axial positions I, II, and III with respect to the circumferential positions AC and BD, and there are six positions as a whole. The inner surface of the hole 100a was rough as shown in the micrograph of FIG. 15a.
上記のフリクションピン99を液体窒素に入れて −180℃に冷却し、ハブ100の穴100aに挿入し、常温に戻すことにより冷やし嵌めを行った。その後、潤滑油を供給しながらフリクションピン99に軸方向の加圧力および引き抜き力を加えて往復摺動させた。潤滑油の温度は20℃に維持し、流量100cc/min、圧力0.5MPaで潤滑した。摺動回数が60万回を超えてもかじりや焼き付きは生じなかった。本寸法での摺動摩擦抵抗は62kN 〜64kNで、平均63kNで、ばらつきが少ないことが分かった。 The friction pin 99 was put in liquid nitrogen, cooled to −180 ° C., inserted into the hole 100 a of the hub 100, and cooled to fit at room temperature. Thereafter, while supplying lubricating oil, the friction pin 99 was reciprocally slid by applying axial pressure and pulling force. The temperature of the lubricating oil was maintained at 20 ° C., and lubrication was performed at a flow rate of 100 cc / min and a pressure of 0.5 MPa. Even when the number of sliding operations exceeded 600,000, no galling or seizure occurred. It was found that the sliding friction resistance in this dimension was 62 kN to 64 kN, with an average of 63 kN, and less variation.
テスト後、フリクションピン99をハブ100から抜き取り、フリクションピン99の表面およびハブの穴100aの内面の面粗度と嵌め合い径を測定した。測定結果を表4および表5に示す。 After the test, the friction pin 99 was removed from the hub 100, and the surface roughness and the fitting diameter of the surface of the friction pin 99 and the inner surface of the hole 100a of the hub were measured. The measurement results are shown in Tables 4 and 5.
表2と表4、および表3と表5をそれぞれ比較すると分かるように、フリクョンピン99もハブ100も60万回の摺動テスト前とテスト後の面粗度および摺動部径はほとんど変化がなかった。すなわち、テストの前後でフリクションピン99の面粗度Raは、測定点B、IIIで0.01μm増加した以外は変化がなく、実質的には摩耗が生じていないと判断できる。また、外径は、B−D間、IIで0.001mm減少し、B−D間、IIIで0.001mm増加した以外は変化がなく、実質的に摩耗が生じていないと判断できる。 As can be seen by comparing Tables 2 and 4 and Tables 3 and 5, respectively, the surface roughness and sliding part diameter of the friction pin 99 and the hub 100 are almost the same before and after the 600,000 sliding tests. There wasn't. That is, the surface roughness Ra of the friction pin 99 before and after the test is not changed except that the surface roughness Ra is increased by 0.01 μm at the measurement points B and III, and it can be determined that there is substantially no wear. Further, the outer diameter does not change except that it decreases by 0.001 mm between BD and II and increases by 0.001 mm between BD and III, and it can be determined that there is substantially no wear.
ハブ100の場合は、面粗度Raは測定点A、Iで0.01μm低下し、内径がA−C間でIおよびIIIの位置でそれぞれ0.001mm増加した以外は変化していない。これは高い面圧で摺動を繰り返しても、初期の面粗度や摺動部径の仕上げ精度が充分に高い場合は、耐久性が充分に高く、実用性があることを示している。 In the case of the hub 100, the surface roughness Ra is not changed except that the surface roughness Ra is decreased by 0.01 μm at the measurement points A and I, and the inner diameter is increased by 0.001 mm at positions I and III between AC. This indicates that even if sliding is repeated at a high surface pressure, if the initial surface roughness and the finishing accuracy of the sliding part diameter are sufficiently high, the durability is sufficiently high and practical.
[ピン表面状態の観察]
実施例2のフリクションピン99の60万回の摺動テスト後の摺動面99bおよび逃げ面99cの顕微鏡写真をそれぞれ図14a、図14bに示す。倍率は3000倍である。同様に実施例2のハブ100の初期および60万回の摺動テスト後の顕微鏡写真をそれぞれ図15aおよび図15bに示す。倍率は5000倍である。これらの顕微鏡写真からわかるように、フリクションピン99およびハブ100は60万回の摺動テスト後も表面にかじりが生じていない。
[Observation of pin surface condition]
FIGS. 14a and 14b show micrographs of the sliding surface 99b and the flank 99c after the 600,000 sliding tests of the friction pin 99 of Example 2, respectively. The magnification is 3000 times. Similarly, micrographs of the hub 100 of Example 2 at the initial stage and after 600,000 sliding tests are shown in FIGS. 15a and 15b, respectively. The magnification is 5000 times. As can be seen from these micrographs, the friction pin 99 and the hub 100 have no galling on the surface even after 600,000 sliding tests.
さらに図14aと図14bを比較すれば分かるように、フリクションピン99の摺動面99bは逃げ面99cよりざらつきや凹凸が減少している。同様に、図15aと図15bを比較すれば分かるように、ハブ100の摺動テスト後の表面状態(面粗度)は初期と同等か、逆に向上(平滑化)していることが分かる。これは充分な潤滑の下で摺動を繰り返したことにより、表面がラッピング加工されて平滑になったと考えられる。 Further, as can be seen by comparing FIG. 14a and FIG. 14b, the sliding surface 99b of the friction pin 99 has less roughness and unevenness than the flank 99c. Similarly, as can be seen by comparing FIG. 15a and FIG. 15b, it can be seen that the surface condition (surface roughness) after the sliding test of the hub 100 is equal to the initial value or is improved (smoothed). . This is considered that the surface was lapped and smoothed by repeated sliding under sufficient lubrication.
10 ダイクッション装置
11 プレス機械
12 エアクッション装置
13 ボルスタ
14 下型
15 摩擦ダイクッション
16 潤滑油の供給系統
18 フレーム
19 スライド
20 ベローズ
21 ベースプレート
22 ボルト
23 パイプ
24 クッションパッド
26 (ボルスタの)貫通孔
27 クッションピン
28 抜き穴
29 ダイ
30 カウンタ
31 フリクションピン
31a 上部
31b 下部
31c 中間部
32 ホルダ
33 ハブ
34、35 スペーサ
34a、35a (スペーサの)ガイド孔
34b、35b 拡径部
36 摩擦穴
37 油溝
38 油溜まり
39 Oリング
40、41 通路
41a 供給管路
40a 戻り管路
OT オイルタンク
SF サクションフィルタ
OP オイルポンプ
OC オイルクーラー
45 上型
W ワーク
46 パンチ
47 板押さえ
48 バネ
49 ダイホルダ
F1 エアクッション装置の付勢力
F2 摩擦ダイクッションの摩擦抵抗
50 ダレ
51 カエリ
52 剪断面
55 ダイクッション装置
56 摩擦ダイクッション
57 ノックアウト機構
58 ダイ
58a(ダイの)ガイド孔
59 カム
60 カムフォロワー
61 ノックアウトピン
63 ダイクッション装置
64 摩擦ダイクッション
65 下型
66 ベース
66a(ベースの)孔
67 パンチ
68 クッションリング
68a クッションピン
69 スペーサピン
70 上型
71 ダイ
72 ダイプレート
73 環状溝
74(ハウジングの)孔
75 抜き型
76 ダイクッション装置
77 摩擦ダイクッション
78 反転機構
79 ハウジング
80 ハブ
81 摩擦穴
82 フリクションピン
83 空所
84 油溜まり
85 キャップ
86 ロータリジョイント
87 ピニオン
68a クッションピン
68b リフトバネ
90 ダイクッション装置
91 シリンダ
92 ピストン
93 連通経路
93a 環状の空所
93b 連通孔
93c 連通路
94 油圧回路
95 摩擦力クッション部
96 フリクションピン(第1実施例)
97 ハブ
97a 穴
98 フリクションピン(油溝加工後)
98a 油溝
98b 摺動面
99 フリクションピン(第2実施例)
99a 油溝
99b 摺動面
99c 逃げ面
100 ハブ
100a 穴
A、B、C、D 周方向の位置
I、II、III 軸方向の位置
10 Die cushion device 11 Press machine 12 Air cushion device 13 Bolster 14 Lower mold 15 Friction die cushion 16 Lubricating oil supply system 18 Frame 19 Slide 20 Bellows 21 Base plate 22 Bolt 23 Pipe 24 Cushion pad 26 Through hole 27 Cushion Pin 28 Punching hole 29 Die 30 Counter 31 Friction pin 31a Upper part 31b Lower part 31c Intermediate part 32 Holder 33 Hub 34, 35 Spacer 34a, 35a (Spacer) Guide hole 34b, 35b Expanded part 36 Friction hole 37 Oil groove 38 Oil reservoir 38 39 O-ring 40 and 41 passages 41a supply line 40a return line OT oil tank SF suction-filter OP oil pump OC oil cooler 45 upper die W workpiece 46 punch 47 blank holder 48 spring 49 Ihoruda F1 air cushion frictional resistance 50 sag 51 burr 52 shearing surface 55 a die cushion device of the apparatus force F2 friction die cushion force of 56 Friction die cushion 57 knockout mechanism 58 die 58a (dies) guide holes 59 cam 60 the cam follower 61 knockout pin 63 Die cushion device 64 Friction die cushion 65 Lower die 66 Base 66a (base) hole 67 Punch 68 Cushion ring 68a Cushion pin 69 Spacer pin 70 Upper die 71 Die 72 Die plate 73 Annular groove 74 (housing) hole 75 Die 76 die cushion device 77 friction die cushion 78 reversing mechanism 79 housing 80 hub 81 frictional openings 82 the friction pin 83 cavity 84 oil reservoir 85 cap 86 rotary joint 87 pinion 68 Cushion pins 68b lift spring 90 die cushion apparatus 91 cylinder 92 piston 93 communicating path 93a annular space 93b communicating hole 93c communicating passage 94 hydraulic circuit 95 friction cushioning portion 96 the friction pin (first embodiment)
97 Hub 97a Hole 98 Friction pin (after oil groove processing)
98a Oil groove 98b Sliding surface 99 Friction pin (second embodiment)
99a Oil groove 99b Sliding surface 99c Flank 100 Hub 100a Holes A, B, C, D Circumferential positions I, II, III Axial positions
Claims (9)
その穴部材の穴に軸方向摺動自在に嵌合され、締まり嵌め状態で繰り返し交互に軸方向に摺動する金属製の軸部材と、
それらの間に、摺動による摩擦熱を冷却する冷却媒体を兼ねる潤滑油を供給する給油機構とからなり、
前記穴と軸部材とが締まり嵌め状態で嵌合しており、
前記穴の内面と軸部材の表面の表面粗さがRa0.01〜0.2μmであり、
前記穴部材の穴の内面および軸部材の外面のうち、少なくとも一方に前記潤滑油を通す油溝が形成されており、
前記給油機構が、油溝の一端側に潤滑油を供給する供給管路と、油溝の他端側から潤滑油を戻す戻り管路とを備えている、摺動摩擦力発生機構。 A metal hole member having a hole;
A metal shaft member that is axially slidably fitted into the hole of the hole member and repeatedly and axially slides in an interference fit state ;
Between them, it consists of an oil supply mechanism that supplies lubricating oil that also serves as a cooling medium that cools frictional heat due to sliding ,
And fitted in a state interference fit with said bore and the shaft member,
The surface roughness of the inner surface of the hole and the surface of the shaft member is Ra 0.01 to 0.2 μm,
An oil groove for passing the lubricating oil is formed in at least one of the inner surface of the hole of the hole member and the outer surface of the shaft member,
A sliding frictional force generating mechanism , wherein the oil supply mechanism includes a supply pipe for supplying lubricating oil to one end of the oil groove and a return pipe for returning the lubricating oil from the other end of the oil groove .
押し込まれた前記軸部材を押し込み前の状態に戻す戻し機構とを備え、
前記摺動摩擦力発生機構をプレス加工の反力ないし抵抗力発生源としてワークの挟圧に利用するプレス機械用のダイクッション装置。 A metal hole member having a hole, a metal shaft member fitted in the hole of the hole member so as to be axially slidable, and an oil supply mechanism for supplying a lubricating oil serving as a cooling medium therebetween A sliding frictional force generating mechanism in which the hole and the shaft member are fitted in an interference fit state ,
A return mechanism for returning the pushed-in shaft member to a state before being pushed,
A die cushion device for a press machine that uses the sliding frictional force generation mechanism as a reaction force or resistance force generation source for press working to clamp a workpiece.
ベースと、
そのベースの中央に配置されるパンチと、
前記ベースを囲むように上下自動自在に配置されるクッションリングと、
そのクッションリングを支える複数本のスペーサピンとからなり、
前記スペーサピンが摺動摩擦力発生機構の軸部材によって支持されている、
プレス機械用の金型。 A metal hole member having a hole, a metal shaft member fitted in the hole of the hole member so as to be freely slidable in the axial direction, and an oil supply mechanism for supplying lubricating oil serving as a cooling medium between them; A sliding frictional force generating mechanism in which the hole and the shaft member are fitted in an interference fit state ;
Base and
A punch placed in the center of the base,
A cushion ring that is automatically and vertically arranged to surround the base;
It consists of multiple spacer pins that support the cushion ring,
The spacer pin is supported by the shaft member of the sliding frictional force generating mechanism,
Mold for press machine.
その摺動摩擦力発生機構を反転させる反転機構とを備え、
前記摺動摩擦力発生機構の穴部材の穴が貫通穴であって、軸部材の長さが穴より長くされ、
前記反転機構が、プレス機械の1回の加圧ごとに摺動摩擦力発生機構を反転することにより、押し込まれた軸が押し込み前の位置に戻った状態になり、
前記摺動摩擦力発生機構をプレス加工の反力ないし抵抗力発生源としてワークの挟圧に利用するダイクッション装置。 A metal hole member having a hole, a metal shaft member fitted in the hole of the hole member so as to be axially slidable, and an oil supply mechanism for supplying a lubricating oil serving as a cooling medium therebetween A sliding frictional force generating mechanism in which the hole and the shaft member are fitted in an interference fit state ,
A reversing mechanism that reverses the sliding frictional force generating mechanism,
The hole of the hole member of the sliding frictional force generation mechanism is a through hole, and the length of the shaft member is longer than the hole,
When the reversing mechanism reverses the sliding frictional force generating mechanism for each press of the press machine, the pushed shaft returns to the position before pushing,
A die cushion device using the sliding frictional force generating mechanism as a reaction force or resistance generating source for press working for clamping a workpiece.
穴を有する金属製の穴部材、その穴部材の穴に軸方向摺動自在に嵌合された金属製の軸部材、およびそれらの間に冷却媒体を兼ねる潤滑油を供給する給油機構からなり、前記穴と軸部材とが締まり嵌め状態で嵌合している摺動摩擦力発生機構を有し、
前記シリンダの内面とピストンの外面のうち、プレス機械の下死点近辺で摺接する部位同士で前記摺動摩擦力発生機構を構成しているリリーフ型ダイクッション装置。 A relief type die cushion device that includes a hydraulic cylinder composed of a cylinder and a piston, and that exerts a cushioning force due to the resistance of hydraulic oil coming out of the hydraulic cylinder,
A metal hole member having a hole, a metal shaft member fitted in the hole of the hole member so as to be freely slidable in the axial direction, and an oil supply mechanism for supplying lubricating oil serving as a cooling medium between them; A sliding frictional force generating mechanism in which the hole and the shaft member are fitted in an interference fit state;
Before one of the outer surface of the carboxymethyl Linda inner surface and the piston, a press machine configured to have a relief-type die cushion apparatus of the sliding frictional force generating mechanism in the sliding contact portion between at around the bottom dead center of the.
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