JP2000301248A - 逐次絞り成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 下型として機能する治具に汎用性を持たせ
る。 【解決手段】 三次元方向に移動可能なスタイラス８と
組み合わされて下型として機能する治具２を、上下方向
に変位可能な多数のピン４の集合からなるピン集合体１
４をもって形成する。各ピン４は任意の高さ位置を自己
保持することが可能である。実際の成形品Ｐの成形に先
立ち、逐次成形用ＮＣデータに基づいてそれぞれのピン
４の高さ位置を調整することにより、そのピン集合体１
４の先端面に、各ピン４の先端面の包絡面に相当する任
意の三次元形状の成形面１４ａを創成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対となった雌雄の
プレス成形型を用いることなく板金素材を所定の三次元
成形品形状に張り出し成形もしくは絞り成形成形するた
めの逐次絞り成形装置に関し、さらに詳しくは、下型側
については該下型に相当する治具を使用しつつも、上型
に代わる棒状のスタイラスを治具上の板金素材に当接さ
せた状態で前記治具の形状に倣って略等高線状に繰り返
し移動させることにより、前記板金素材を所定の三次元
成形品形状に成形するようにした逐次絞り成形装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種の逐次絞り成形装置としては、例
えば図７に示すように、下型に相当する治具５１の上に
所定のフラットな板金素材（ブランク材）Ｗをセットす
るとともにその周縁部をテーブル５２上の押さえ板５３
にて加圧拘束し、ＮＣ制御にて駆動制御される棒状のス
タイラス５４を板金素材Ｗに当接させた状態で前記治具
５１の形状に倣って略等高線状に繰り返し移動させる一
方、上記スタイラス５４の動きに同期して所定のピッチ
にて板金素材Ｗを順次下降させることにより、該板金素
材Ｗを所定の三次元成形品Ｐの形状に絞り成形するよう
にしたものが知られている（類似構造が例えば特開平１
０−７６３２１号公報に記載されている）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の逐次
絞り成形装置の構造では、治具５１自体に汎用性がな
く、成形すべき成形品Ｐの形状が変わるとその都度治具
５１を造り直さなければならずコストアップが余儀なく
されるほか、治具５１の形状修正にも柔軟に対応するこ
とができない。

【０００４】また、図８に示すように、成形すべき成形
品Ｐの形状が複雑になるとその治具５５の製作もＮＣ加
工に頼らざるを得なくなるため、必然的に治具５５の製
作のためのＮＣ加工データが必要となり、逐次成形装置
の主たる目的である型製作工数の削減効果にもおのずと
限界がある。

【０００５】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、とりわけ下型に相当する治具の使用を前提
としつつも、その治具自体に汎用性を持たせることであ
らゆる断面形状の成形品の成形に対応できるようにした
逐次絞り成形装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、下型として機能する治具と、この治具と対向するよ
うに配置されるとともにその位置が三次元方向に駆動制
御される棒状のスタイラスとを備え、前記治具上に板金
素材を位置決め載置した状態で、その板金素材に当接さ
せたスタイラスを治具の形状に倣って略等高線状に繰り
返し移動させつつ前記板金素材を所定量ずつ下降させる
ことにより、該板金素材を所定の三次元成形品形状に成
形するようにした逐次絞り成形装置において、前記治具
は、一つ一つが独立して上下移動可能な多数のピンの集
合体により形成されているとともに、成形すべき成形品
形状に応じて上記各ピンをスタイラスの動きにて変位さ
せることにより、上記ピン集合体の上端面には各ピンの
先端面の包絡面に相当する任意の成形面が創成可能とな
っていることを特徴としている。

【０００７】請求項２に記載の発明は、前記請求項１に
記載の発明におけるピン集合体を形成している各ピン
は、スタイラスによって上下方向に変位させた場合にそ
の上下方向位置を自己保持する機能を有していることを
特徴としている。

【０００８】請求項３に記載の発明は、前記請求項２に
記載の発明におけるピン集合体を形成している各ピン
は、液圧的にロックが可能な液体封入シリンダのピスト
ンに連結されていて、この液体封入シリンダは液圧ロッ
ク状態が解除されたときにピンを初期状態に復帰させる
復帰手段を有していることを特徴としている。

【０００９】請求項４に記載の発明は、前記請求項１〜
３のずれかに記載の発明におけるスタイラスは、板金素
材を所定の成形品形状に成形する際に、予め設定された
逐次成形用ＮＣデータに基づいて三次元方向に駆動制御
されるようになっている一方、前記ピン集合体の上端面
に任意の成形面を創成する際にも上記逐次成形用ＮＣデ
ータに基づいてスタイラスが変位駆動されるものである
ことを特徴としている。

【００１０】したがって、請求項１に記載の発明では、
所定の三次元形状の成形品を成形する際に必要な治具側
の二次元成形面形状を各ピンの太さに相当する幅でマト
リクス状に細分割した場合を想定し、成形すべき成形品
の断面形状に応じて、治具たるピン集合体を形成してい
る各ピンを一つずつ上下方向に変位させると、全てのピ
ンの上下方向の位置決めが完了した段階では、ピン集合
体の上端面には、各ピンの先端面の包絡面に相当する面
をもって所定形状の成形面が創成され、この成形面は上
記成形品の断面形状を忠実に反映したものとなる。

【００１１】この場合、請求項２に記載の発明のよう
に、ピン集合体を形成している各ピンがその上下方向位
置を自己保持する機能を有していると、特定のピンを上
下に動かしてもそれに隣接する他のピンが同時に動いて
しまうようなことがなく、成形面の創成精度が高いもの
となる。しかも、請求項３に記載の発明のように、各ピ
ンがオイルのごとき非圧縮性流体をもって液圧的にロッ
クされるようになっていて、しかもそのロック状態を解
除されたときには各ピンが復帰手段にて自律的に初期状
態に復帰するようになっていると、別の成形面を創成す
る際の作業がきわめて容易となる。

【００１２】そして、上記ピン集合体を形成している各
ピンの相対位置関係を保つべく各ピンを拘束すると、上
記成形品形状に応じた成形面が確定され、このピン集合
体をもって形成される治具を用いて従来と同様にスタイ
ラスを動かしながら成形を行うと、板金素材がその成形
面形状に応じた所定の三次元成形品形状に成形される。

【００１３】特に、請求項４に記載の発明のように、板
金素材を所定の成形品形状に成形するにあたり、予め設
定された逐次成形用ＮＣデータに基づいてスタイラスを
三次元方向に動かすことを前提とした装置では、上記の
ピン集合体の上端面に任意の成形面を創成する際にも上
記逐次成形用ＮＣデータを用いてスタイラスを動かすよ
うにすると、治具成形面を創成するための専用のＮＣデ
ータを必要としない。

【００１４】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、下型と
して機能する治具を多数のピンの集合体によって形成
し、各ピンを上下方向に変位させることでそのピン集合
体の上端面に任意の成形面を創成するようにしたことか
ら、あらゆる形状の成形面を創成することが可能であ
り、治具自体の汎用性が高く、治具の製造コストを著し
く低減できるほか、特に多品種少量生産用の成形装置と
してきわめて効果的である。

【００１５】また、請求項２に記載の発明によれば、ピ
ン集合体を形成している各ピンがその上下方向位置を自
己保持する機能を有していることから、請求項１に記載
の発明と同様の効果のほかに、特定のピンを動かした場
合にそれに隣接する他のピンが同時に動いてしまうよう
なことがなくなり、各ピンの位置精度ひいては創成すべ
き成形面の形状精度が大幅に向上する効果がある。

【００１６】請求項３に記載の発明によれば、ピン集合
体を形成している各ピンは、液圧的にロックが可能とな
っている一方、液圧ロック状態が解除されたときには各
ピンが復帰手段のはたらきにより自律的に初期状態に復
帰するようになっているため、請求項１〜３のいずれか
に記載の発明と同様の効果のほかに、治具を繰り返し使
用するべく新たな成形面を創成する場合の操作が容易と
なる効果がある。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１〜６は本発明に係る逐次絞り
成形装置の好ましい実施の形態を示す図であって、特に
図１は装置全体の構成説明図を示している。

【００１８】図１に示すように、ベース１上には下型と
して機能する汎用性のある治具２が設けられているほ
か、ベース１の四隅にはガイドポスト３が立設されてい
る。治具２は、図２にも示すように、先端が丸められた
多数の円柱状のピン４，４…を互いに隣接するように、
全体として平面視で略矩形状の配置となるように治具本
体部５に立設させて集合配置したもので、後述するよう
にピン集合体１４を形成している各ピン４を上下方向に
変位させることにより、このピン集合体１４の先端面側
に各ピン４の先端面の包絡面に相当するところの任意の
成形面１４ａを創成することができるようになってい
る。

【００１９】前記ガイドポスト３にはアップダウンが可
能な例えば枠状のテーブル６が案内支持されているほ
か、テーブル６の上面には四隅あるいは四辺ごとに独立
した押さえ板７が配設されている。テーブル６は図示し
ないボールスクリューその他の駆動機構のはたらきによ
り昇降駆動されるようになっている一方、押さえ板７は
図示しない油圧シリンダ等にてクランプ，アンクランプ
駆動されて、成形対象となる板金素材Ｗを前記テーブル
６との間に加圧拘束するようになっている。

【００２０】一方、治具２の上方には該治具２と協働し
て板金素材Ｗの成形を司る三次元方向に移動可能な棒状
のスタイラス８が配設されている。このスタイラス８は
キャリッジ９に上下動可能（Ｚ方向に移動可能）に支持
されているとともに、キャリッジ９はビーム１０に対し
て図１の左右方向（Ｘ方向）にスライド可能に案内支持
されていて、さらにビーム１０は図示しない案内部材に
図１の紙面と直交方向（Ｙ方向）にスライド可能に支持
されている。すなわち、スタイラス８はキャリッジ９に
内蔵されたＺ方向駆動機構のはたらきにより上下方向に
変位駆動されるようになっているとともに、キャリッジ
は９ビーム１０に内蔵されたＸ方向駆動機構のはたらき
によりＸ方向にスライド駆動されるようになっていて、
さらにビーム１０は図示外の案内部材に内蔵されたＹ方
向駆動機構のはたらきによりＹ方向にスライド駆動され
るようになっている。上記の各駆動機構は例えばサーボ
モータとボールスクリュー等の動力伝達機構とをもって
構成され、予め設定されたＮＣデータをもとに駆動制御
されるようになっている。

【００２１】前記汎用治具２としてのピン集合体１４を
形成している各ピン４は、図３に示すように、非圧縮性
流体である所定のオイルが封入された液体封入シリンダ
１１のピストン１２にそれぞれ直結されていて、各液体
封入シリンダ１１の液室１３ａ，１３ｂは治具本体部５
に直接形成されているものである。上記各液体封入シリ
ンダ１１の上側の液室１３ａと下側の液室１３ｂとは、
互いに並列関係にある逆止弁１５と開閉弁１６とを介し
て相互に接続されていて、その開閉弁１６の遠隔操作に
よる開閉切り換えに応じて双方の液室１３ａ，１３ｂ相
互間での封入オイルの通流方向が切り換えられるように
なっているとともに、下側の液室１３ｂにはピン４を常
時上方に付勢する復帰手段たるリターンスプリング１７
が設けられている。

【００２２】そして、図４に示すように、各ピン４を初
期状態に保持するべく各ピン４に付帯している開閉弁１
６を開状態にした場合には、リターンスプリング１７の
力Ｒがピン４の自重Ｇに打ち勝つ大きさに予め設定され
ていることから、封入オイルが上側の液室１３ａから下
側の液室１３ｂに移動して各ピン４が最上昇位置まで押
し上げられ、それによって各ピン４の上端面の高さが全
て同じ高さに揃えられるようになっている（図６の
（Ａ）に示す状態）。これとは逆に、図５に示すよう
に、ピン４の高さを調整するべく開閉弁１６を閉状態と
した上でリターンスプリング１７の力Ｒに打ち勝つ得る
大きさの外力Ｆをもってピン４を押し下げると、下側の
液室１３ｂの封入オイルが逆止弁１５を通して上側の液
室１３ａに流れ、ピン４が任意の位置となった時点で外
力Ｆを解除すれば逆止弁１５の機能により封入オイルの
通流が阻止され、結果としてピン４が任意の高さ位置に
液圧的にロックされるようになっている。

【００２３】ここで、上記逐次絞り成形装置にてその汎
用治具２の上端面に任意の成形面１４ａを創成する場合
の手順について説明する。

【００２４】先ず、上記絞り成形装置にて成形すべき成
形品Ｐの形状が例えば図１に示す形状であるとすると、
成形品Ｐそのものの成形に先立って、汎用治具２たるピ
ン集合体１４の上端面にその成形品Ｐの形状に対応する
三次元形状の成形面１４ａを創成する必要がある。

【００２５】そこで、図６の（Ａ）に示すように、ピン
集合体１４を形成している各ピン４が初期状態にあって
全てのピン４の先端面の高さが最上昇位置に揃っている
状態で、同図（Ｂ）に示すようにあたかも所定形状に絞
り成形された後の成形品Ｐたる成形品形状データＤをピ
ン集合体１４の上に載置した状態、すなわち、少なくと
もその成形品Ｐの最下部Ｑがピン集合体１４の上面に接
触するような状態を想定し、この状態に相当するところ
の逐次成形用ＮＣデータを呼び出して、該逐次成形用Ｎ
Ｃデータに基づく軌跡でスタイラス８を三次元方向に動
かして、各ピン４を順次押し下げる。

【００２６】なお、上記のように、少なくともその成形
品Ｐの最下部Ｑがピン集合体１４の上面に接触するよう
な状態をつくり出しているのは、その後のスタイラス８
の動きにより各ピン４を押し下げた場合に、ピン４との
干渉によりスタイラス８が破損することがなく、かつ各
ピン４が押し下げ可能なストロークを確実に残している
状態を担保するためで、これにより、正規の成形面１４
ａを創成するにあたって少なくとも成形品Ｐの最下部Ｑ
が接しているピン４Ａを押し下げるべきストロークＳが
特定される。同時に、そのストロークＳから、同図
（Ｃ）〜（Ｆ）に示すように、ピン集合体１４上に置か
れた成形品Ｐたる成形面データＤをそのまま何段階かに
分けて下降させるべきオフセット量、すなわち逐次成形
用ＮＣデータを何段階かに分けて下降させるべきオフセ
ット量Ｈが特定される。

【００２７】先に説明した図６の（Ｂ）の状態は、成形
品Ｐの最下部Ｑに接触しているピン４Ａが同図（Ｆ）の
正規位置よりも該ピン４Ａの押し下げストロークＳだけ
上方にオフセットしている状態にほかならないから、上
記のように逐次成形用ＮＣデータに基づいてスタイラス
８を動かすと、そのスタイラス８は成形品Ｐ形状に倣っ
てこれを忠実に再現するような移動軌跡のもとで略等高
線状にトレースし、押し下げるべきストロークＳが大き
なピン４から順にこれを所定量ずつ押し下げる。これに
より、同図（Ｃ）〜（Ｅ）に示すように、ピン集合体１
４を形成している各ピン４の先端面位置と正規位置との
差が次第に小さくなり、結果として、そのピン集合体１
４の先端面側に各ピン４の先端の包絡面をもって形成さ
れるところの成形面の形状が正規の成形面１４ａの形状
に徐々に近付くことになる。

【００２８】すなわち、上記のスタイラス８の三次元的
な動きに同期して、上記逐次成形用ＮＣデータそのもの
が適宜のタイミングで所定のオフセット量Ｈのもとで何
段階かに分けて下方にオフセットされることから、ピン
集合体１４の先端面に形成される成形途中の成形面と正
規の成形面１４ａとの誤差が次第に小さくなる。

【００２９】ここで、上記ピン集合体１４を形成してい
る各ピン４は、図４に示したような初期状態にあって、
かつそれぞれのピン４に付帯している開閉弁１６が閉状
態にあることから、図４ほか図５に示すように、リター
ンスプリング１７の力に打ち勝つだけの押し下げ力Ｆを
もって各ピン４を押し下げると、液体封入シリンダ１１
における下側の液室１３ｂのオイルが逆止弁１５を通し
て上側の液室１３ａに流れ込んでそのピン４の下降を許
容する一方、ピン４の押し下げ力Ｆを解除すれば直ちに
逆止弁１５が閉じて油圧ロック状態となり、これにより
ピン４をその位置に自己保持することができる。

【００３０】そして、上記のような逐次成形用ＮＣデー
タに基づくスタイラス８の三次元的な動きとオフセット
量Ｈのもとでのその逐次成形用ＮＣデータのオフセット
動作とを繰り返すことにより、図６の（Ｆ）のほか図１
に示すように、ピン集合体１４の先端面には成形すべき
成形品Ｐの形状に忠実な三次元形状の先端面１４ａが創
成されることになる。

【００３１】ここで、上記のような成形面１４ａが創成
された逐次絞り成形装置を用いて実際の加工を行う場合
の手順は基本的には従来のものと同様であって、図１に
示すように、下型に相当する治具２の上に所定の板金素
材Ｗをセットするとともにその周縁部を押さえ板７にて
加圧拘束し、逐次成形用ＮＣデータに基づき駆動制御さ
れる棒状のスタイラス８を板金素材Ｗに当接させた状態
で前記治具２の形状に倣って略等高線状に繰り返し移動
させる一方、上記スタイラス８の動きに同期して所定の
オフセット量Ｈにて板金素材Ｗを順次下降させることに
より、該板金素材Ｗが所定の三次元成形品形状に絞り成
形されることになる。

【００３２】また、図５に示すような各ピン４の自己保
持状態においても各ピン４にはリターンスプリング１７
の力Ｒが作用していることから、例えば別の成形品形状
の成形面１４ａを創成するにあたって各ピン４を一旦初
期状態に戻すには、各開閉弁１６を開状態とすれば上記
リターンスプリング１７の復帰力Ｒのために各ピン４が
一斉に上昇して図４の初期状態に復帰する。

【００３３】このように本実施の形態によれば、ピン集
合体１４からなる治具２を汎用治具として使用すること
が可能であり、この治具２を繰り返し使用しつつ任意の
成形面１４ａを創成することができ、特に多品種少量生
産用の逐次絞り成形装置としてはきわめて有効なものと
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る逐次絞り成形装置の好ましい実施
の形態を示す図であって、その概略構成を示す側面説明
図。

【図２】図１のＢ方向矢視図。

【図３】図１に示すピン集合体を形成している各ピンの
Ａ部の拡大断面図。

【図４】上記ピンが初期状態にあるときの作動説明図。

【図５】上記ピンが任意の高さ位置にて自己保持状態に
あるときの作動説明図。

【図６】図１に示すピン集合体に任意の成形面を創成す
る際の手順を示す工程説明図。

【図７】従来の逐次絞り成形装置の一例を示す構成説明
図。

【図８】従来の他の逐次絞り成形装置の構成を示す説明
図。

【符号の説明】

２…治具 ４，４Ａ…ピン ５…治具本体部 ８…スタイラス １１…液体封入シリンダ １４…ピン集合体 １４ａ…成形面 １５…逆止弁 １６…開閉弁 Ｐ…成形品 Ｗ…板金素材

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下型として機能する治具と、この治具と
   対向するように配置されるとともにその位置が三次元方
   向に駆動制御される棒状のスタイラスとを備え、 前記治具上に板金素材を位置決め載置した状態で、その
   板金素材に当接させたスタイラスを治具の形状に倣って
   略等高線状に繰り返し移動させつつ前記板金素材を所定
   量ずつ下降させることにより、該板金素材を所定の三次
   元成形品形状に成形するようにした逐次絞り成形装置に
   おいて、 前記治具は、一つ一つが独立して上下移動可能な多数の
   ピンの集合体により形成されているとともに、 成形すべき成形品形状に応じて上記各ピンをスタイラス
   の動きにて変位させることにより、上記ピン集合体の上
   端面には各ピンの先端面の包絡面に相当する任意の成形
   面が創成可能となっていることを特徴とする逐次絞り成
   形装置。
2. 【請求項２】 前記ピン集合体を形成している各ピン
   は、スタイラスによって上下方向に変位させた場合にそ
   の上下方向位置を自己保持する機能を有していることを
   特徴とする請求項１に記載の逐次絞り成形装置。
3. 【請求項３】 前記ピン集合体を形成している各ピン
   は、液圧的にロックが可能な液体封入シリンダのピスト
   ンに連結されていて、この液体封入シリンダは液圧ロッ
   ク状態が解除されたときにピンを初期状態に復帰させる
   復帰手段を有していることを特徴とする請求項２に記載
   の逐次絞り成形装置。
4. 【請求項４】 前記スタイラスは、板金素材を所定の成
   形品形状に成形する際に、予め設定された逐次成形用Ｎ
   Ｃデータに基づいて三次元方向に駆動制御されるように
   なっている一方、前記ピン集合体の上端面に任意の成形
   面を創成する際にも上記逐次成形用ＮＣデータに基づい
   てスタイラスが変位駆動されるものであることを特徴と
   する請求項１〜３のいずれかに記載の逐次絞り成形装
   置。