JP2010005630A - ダイクッション装置 - Google Patents

Abstract

【課題】クッションピンが独立に伸縮する機構を備えることなく、クッションピン毎のクッション力を個別に制御することができるダイクッション装置を提供する。
【解決手段】ダイクッション装置１０は、複数のクッションピン１１ａ〜１１ｄと、複数のクッションピンの下端を昇降可能に支持するクッションパッド１４と、クッションパッドを所定のクッション力で上方に付勢可能なクッション装置と、各クッションピンに個別に補助クッション力（磁力）を付加する複数の励磁コイル１３ａ〜１３ｄとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス装置のダイクッション装置に関する。

従来、深絞り加工等のプレス加工を行う際には、加工されるパネルの周辺部をプレス上金型とブランクホルダとで挟むことで、しわ押さえを行っている。このようなしわ押さえ力（クッション力）を発生するため、プレス装置にはダイクッション装置が備えられている。ダイクッション装置は、複数の上下に延びる複数のクッションピンが上面に立設されたクッションパッドを、空圧シリンダや油圧シリンダで昇降させる構成である。そのためクッション力はクッションパッド単位での調整となっており、そのため、加工形状によっては、しわ、割れの発生の防止が困難な場合があった。

このような問題に対処するため、クッションピンごとにクッション力を調整する手段がすでに提案されている（例えば特許文献１、２）。

特開平６−１９０４６４号公報 特開２００７−３０１６１２号公報

しかし、上記従来のクッション装置には、以下のような問題点があった。
特許文献１では、クッションピンそれぞれのクッション力を調整するためにクッションピンそれぞれに油圧装置を組み込み、それらの油圧回路を複数設けるなど大型かつ非常に高価な装置となっていた。

また、特許文献２では、クッションピンそれぞれにボールねじとサーボモーターやリニアモーター等の長さを変える機構を組み込んでいる。それぞれにボールねじとサーボモーターなどの調節機構を設けることは、特許文献１と同様に、装置の大型化を招いていた。またそれらを駆動制御するためのサーボ駆動回路もそれぞれのサーボモーターの数に対応するだけ必要であり、結果的に非常に高価な設備となっていた。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、クッションピンが独立に伸縮する機構を備えることなく、クッションピン毎のクッション力を個別に制御することができるダイクッション装置を提供すること課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明のダイクッション装置は、以下の技術的手段を採用する。
（１）本発明は、ブランクホルダを上方に付勢し、該ブランクホルダとプレス上金型との間にパネル周縁部を保持するダイクッション装置であって、上端が前記ブランクホルダに当接し、上下に伸びる複数のクッションピンと、該複数のクッションピンの下端を昇降可能に支持するクッションパッドと、該クッションパッドを所定のクッション力で上方に付勢可能なクッション装置と、前記各クッションピンに個別に補助クッション力を付加する複数の励磁コイルとを備えた、ことを特徴とする。

（２）また、上記のダイクッション装置において、前記複数の励磁コイルは前記クッションパッドに固定されている。

（３）また、上記のダイクッション装置において、前記複数の励磁コイルはプレス下金型を保持するボルスタ下面に固定されている。

（４）また、上記のダイクッション装置において、前記複数の励磁コイルは互いに相隣り合う励磁コイルの励磁方向が互いに反対方向となるように設定されている。

上記の本発明の構成によれば、従来良く用いられているように単一のクッションパッドで上方に付勢される複数のクッションピンにより、ブランクホルダが上方に付勢される。
また、各クッションピンの周りに配置された励磁コイルで発生する磁界によりクッションピンとパネルの間、あるいはクッションピンと上金型との間で吸着力を発生させるように構成したので、各クッションピンのクッション力を個別に増加させることができる。これにより、それぞれのクッションピンの励磁コイルごとに個別に電流調整を行い、必要なクッション力を得ることが可能となる。

上述した本発明によると、非常に簡易で安価な励磁コイルと通電コントロール装置を付加するのみで、クッションピン毎のクッション力を調整することが可能なダイクッション装置を実現できる。

電磁力を応用しているので油圧を使ったものや、機構的に長さを調節するものに比較して大掛かりにならず、例えば従来クッション力をクッションパッド毎での調節しかできなかったダイクッション装置を、僅かな改造でクッションピン毎に調節可能にすることができ、より高い性能のプレス装置に作り変えることを実現できる。

本発明の更なる効果として、従来の油圧や機構的に調節するものに比較して非常に高速でクッション力をコントロールすることが可能となっており、高速のプレス成形加工中にもクッション力を個別に変化可能となっている。
例えば、プレスの成形開始時には励磁コイルにフルに通電してしっかりパネルを保持するように設定し、ある程度成形が進んだところで通電をオフしてクッション力を抑え、割れを抑えるなどの調節がプレススピードを落とすことなく容易に実現できる。

また、本発明のさらに別の効用として、加工するパネルが強磁性体であればブランクホルダにパネルを乗せた段階で磁力による吸着力を発生させ、プレス上金型が下降してきてパネルに当接する前にパネルを平面に保持することができ、パネルが浮き上がってプレス上金型でキズがつくことを防ぐこともできる。また、加工完了時には通電を切ることで吸着力を解除できるので作業の妨げになることは無い。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

図１は本発明のダイクッション装置１０の主要部の断面図である。この図においてパネル１はプレス加工の被加工物である。
図１に示すように、ダイクッション装置１０は、複数のクッションピン１１ａ〜１１ｄと、クッションパッド１４と、クッション装置１４と、複数の励磁コイルと、クッション制御装置１６とを備える。

ブランクホルダ３はパネル１を所定位置に保持し、加工時には後述のプレス上金型２と協働してパネル１を所定のクッション力で挟み込みプレス加工時のしわの発生を防ぐ役割を持っている。また、プレス加工中所定のクッション力を保持するため、図示しない機構により上下方向に移動可動にガイドされている。ブランクホルダ３の下面にはクッションピン１１ａ〜１１ｄの上端が当接しクッション力が伝達されている。

クッションピン１１ａ〜１１ｄはボルスタ１２に設けられた穴部を上下方向に貫通して上下移動可能となっており、上端部がブランクホルダ３に接し、下端部がクッションパッド１４に接しておりクッション力を伝達する役目を果たしている。なお、クッションピンは実際には二次元的に配置され数十本使用されるが図では簡略化のため４本としている。

ボルスタ１２は図示しないサポート部分を介してプレス機本体にしっかり固定されている。ボルスタ１２の上面には図示しないプレス下金型が固定されている。上金型２は、図示しないクランク装置等の昇降機構によって昇降運動するスライドの下面に取り付けられている。

スライドが下降することで、下金型と上金型２との間でパネル１を挟み込むとともに、クッションピン１１ａ〜１１ｄとブランクホルダ３を介して伝達されるクッション力によりブランクホルダ３と上金型２との間でパネル１の周辺部を押さえることにより、しわ押さえをしながらパネル１が所定形状にプレス加工される。

励磁コイル１３ａ〜１３ｄはそれぞれ対応するクッションピン１１ａ〜１１ｄの周囲に巻回されており、下端部を後述のクッションパッド１４に接着剤等で固着されている。なお、励磁コイル１３ａ〜１３ｄの内径は通常はクッションピン１１ａ〜１１ｄの外形に対して余裕を持たせて大きめに作られており、必要に応じてクッションピン１１ａ〜１１ｄの抜き差しが容易にできるように形成してある。

励磁コイル１３ａ〜１３ｄには、クッション制御装置１６によってそれぞれ独立に励磁電流の大きさを調整できるようになっている。

クッションパッド１４はクッション装置１５によって昇降駆動され、複数のクッションピン１１ａ〜１１ｄにクッション装置１５のクッション力を伝達する役割を果たしている。クッション装置１５は、クッション制御装置１６によって、その動作が制御される。本実施形態においてクッション装置１５は、流体圧シリンダ装置として構成されている。流体圧シリンダ装置としては、空圧式シリンダ装置、油圧式シリンダ装置がある。

例えば、空圧式シリンダ装置の場合、図示しないエアタンクに接続され、エアレギュレーター等で必要な圧力に保持するように構成され、そのエアー圧で上述のクッションパッド１４、クッションピン１１ａ〜１１ｄを介してブランクホルダを上方に押し上げ、プレス加工時のパネル１のしわ押さえの効果を得るクッション力を発生させる。

また、上金型２の下降に伴い、所定以上のクッション力が加わったときにピストンが下方に移動して所要のクッション動作をする。なお、クッション装置１５は、クッション圧を発生させることが可能なその他のアクチュエータ（モータと動力変換機構を備えたものなど）で構成することも可能である。

次に、上記のように構成されたダイクッション装置の動作、作用、効果を説明する。

図１において、まず、図示しないパネル供給装置、または人手等によって被加工物のパネル１が所定の位置にセットされ、プレスの加工がスタートする。

図示しないクランク装置等によりプレス上金型２が下降を開始するとほぼ同時に励磁コイル１３ａ〜１３ｄにあらかじめ設定した電流が流され、発生した磁力がクッションピン１１ａ〜１１ｄ、ブランクホルダ３を介してパネル１に作用し、パネル１がブランクホルダ３に吸着される。

さらに、プレス上金型２が下降し、パネル１を押し始める。この段階でブランクホルダ３にはクッションピン１１ａ〜１１ｄ、クッションパッド１４を介してクッション装置１５からのクッション力が伝えられているので、パネル１には先ほどの磁力による吸着力とこのエアシリンダー１５のクッション力の両方が作用し、パネル１のしわ押さえ力となっている。

さらに、上金型２が下降すると、しわ押さえ力が作用した状態で、パネル１、ブランクホルダ３、クッションピン１１ａ〜１１ｄ、クッションパッド１４、励磁コイル１３ａ〜１３ｄおよびクッション装置１５のピストン部が下降し、ボルスタ１２に固定された図示しない下金型にパネル１が当接しパネルが変形をはじめる。

プレス上金型２の下降が下死点に達するとパネル１は完全に加工されて、所望の形状となる。この工程の途中で、パネル周辺部の各位置において所望のクッション力が得られるように、クッション制御装置１６により励磁コイル１３ａ〜１３ｄへの通電量を個別に調整する。これにより、クッションピン１１ａ〜１１ｄの上端位置での吸着力を個別に調整し、しわ押さえ力を局所的に強くするなど、場所に応じた適切なクッション力の調整が可能となるので、パネル１のしわ、割れ等の発生を効果的に防ぐことができる。図２は上金型２が下死点に達した状態を示す。

その後、励磁コイル１３ａ〜１３ｄへの通電を解除するとともに、プレス上金型２は所定の位置まで上昇し、それに伴い、加工終了したパネル１、ブランクホルダ３、クッションピン１１ａ〜１１ｄ、クッションパッド１４、励磁コイル１３ａ〜１３ｄ、クッション装置１５のピストン部も初期状態に復帰してプレス加工の全工程が終了となる。

本発明で使用している励磁コイル１３ａ〜１３ｄについて一般的にはクッションピン１１ａ〜１１ｄのそれぞれについてしわ押さえ力を個別に調整するよう、個々の励磁コイル１３ａ〜１３ｄで発生する磁力は同方向で磁気回路は開いた回路となっている。しかし、磁気力をより有効に利用するための第２実施形態を説明する。

図３は本発明の第２実施形態のクッションピン１１ａ〜１１ｈと励磁コイル１３ａ〜１３ｈの配置を上から見た図である。

図でわかるように相隣り合う励磁コイルへの通電方向、あるいは励磁コイルの巻き方向を反転させ発生する磁力を反転するように形成してある。例えばクッションピン１１ａ、１１ｃ、１１ｅ、１１ｇは上端部がＳ極、クッションピン１１ｂ、１１ｄ、１１ｆ、１１ｈは上端部がＮ極となるように通電方向を設定する。

このような構成をとることで、相隣り合うクッションピンで閉じた磁気回路が形成されるので飛躍的に磁気の利用効率が上がる。このとき必ずしもペアで考える必要は無いが、ペアを設定し、ペアごとに電流量を同じにした場合が効率的である。

図１でクッションピン１１ａと１１ｂを例にとり、隣り合うクッションピンがペアであるとしたときの磁気回路の説明をする。

励磁コイル１３ａでクッションピン１１ａの上端がＳ極、下端がＮ極となるように磁気が発生したとすると、相隣り合う励磁コイル１３ｂでクッションピン１１ｂの上端はＮ極、下端がＳ極となっている。励磁コイル１３ａで発生した磁力線はクッションピンの下端から出てクッションパッド１４を通ってクッションピン１１ｂの下端に入り、励磁コイル１３ｂで発生した磁力線と合流しクッションピン１１ｂの上端から出てブランクホルダ３に入る。ブランクホルダ３に入った磁力線の一部はブランクホルダ内を通ってクッションピン１１ａの上端に達し、残りはパネル１に入りその後、またブランクホルダ３に入りクッションピン１１ａの上端に達する。

以上のようにクッションピン１１ａ、クッションパッド１４、クッションピン１１ｂ、ブランクホルダ３、パネル１を磁力線が一回りし、閉じた磁気回路を形成する。このパネル１への出入りする磁力線によってパネル１がブランクホルダ３に吸着され、クッション力に加算され、しわ押さえ力となる。

閉じた磁気回路にすることで、励磁コイル各々で発生した磁力に対しての磁気抵抗が減るため、各クッションピンを通る磁力線が増加し、結果的に吸着力が増加する。

なお、クッションピンをペアとして考える場合にはクッションピンのペアごとのしわ押さえ力の調整となる。磁力を有効利用しなおかつ、しわ押さえ力を局所的に変えたいときには、隣り合うクッションピンの磁極を同方向にするものと反転させるものを混在させることで実現可能である。また、クッションピンは二次元的に配列されているのでどのようなペアを組むのかは二次元的にどちらでも良い。

図４は本発明の第３実施形態の主要部断面である。図１との違いだけを説明すると励磁コイル１３ａ〜１３ｄがクッションパッド１４に固定されるのでは無く、ボルスタ１２に固定されている。このような構成によれば、移動しないボルスタに固定するので、配線が固定できる利点がある。

ここで、本発明を実施したプレス装置の各主要部の磁気特性について補足する。まず、クッションピン１１ａ〜１１ｄ、ブランクホルダ３は強磁性体であることが必須である。ワーク１も基本的には強磁性体を前提とする。第２実施形態のように閉じた磁気回路とするためにはクッションパッド１４も強磁性体であることが必須となる。ボルスタについては磁力が無駄に消費されることを防ぐには強磁性体でないことが望ましいが、注意して設計すれば強磁性体でも可能である。また、プレス上金型２についてはどちらでも可であるが、例えばパネル１が非磁性体の薄板である場合にはプレス上金型２が強磁性体であれば磁力線がパネル１を透過してプレス上金型２を通って磁気回路が形成され、プレス上金型２とブランクホルダ３の間に吸着力が発生し、しわ押さえ力を補助する効果が得られる。但し、パネル１で磁気抵抗が増えるため、パネル１が強磁性体である場合よりは効果は減少する。

本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば励磁コイルへの通電のタイミング、あるいは通電量のコントロールはさまざまな形態が考えられる。コイルの巻き数、形状等は本実施形態に限定されるものでは無いことは勿論である。

本発明の第１実施形態の主要部の横断面図である。 本発明の第１実施形態のプレス上金型が下死点に達したときの主要部の横断面図である。 本発明の第２実施形態を説明するためのクッションピン部の上方からの平面図である。 本発明の第３実施形態の主要断面図である。

符号の説明

１ パネル
２ 上金型
３ ブランクホルダ
１０ ダイクッション装置
１１ａ〜１１ｄ クッションピン
１２ ボルスタ
１３ａ〜１３ｄ 励磁コイル
１４ クッションパッド
１５ クッション装置
１６ クッション制御装置

Claims (4)

1. ブランクホルダを上方に付勢し、該ブランクホルダとプレス上金型との間にパネル周縁部を保持するダイクッション装置であって、
   上端が前記ブランクホルダに当接し、上下に伸びる複数のクッションピンと、
   該複数のクッションピンの下端を昇降可能に支持するクッションパッドと、
   該クッションパッドを所定のクッション力で上方に付勢可能なクッション装置と、
   前記各クッションピンに個別に補助クッション力を付加する複数の励磁コイルとを備えた、ことを特徴とするダイクッション装置。
2. 前記複数の励磁コイルは前記クッションパッドに固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のダイクッション装置。
3. 前記複数の励磁コイルはプレス下金型を保持するボルスタ下面に固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のダイクッション装置。
4. 前記複数の励磁コイルは互いに相隣り合う励磁コイルの励磁方向が互いに反対方向となるように設定されている、ことを特徴とする請求項１に記載のダイクッション装置。

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