JP2002361499A - プレス機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 打ち抜き、絞り成形、型鍛造などに用いるプ
レス機で、可動金型を支えている加圧面に生じる回転モ
ーメントを小さくして、細い支柱を用いることができる
ようにして、安価なプレス機を提供する。 【解決手段】 プレス機の加圧面を構成する加圧プレー
トを複数の領域に分けて、各加圧領域を押し圧する加圧
プレートユニット毎に駆動源と変位測定手段を持つ。成
形時に加圧プレートユニットの変位が均一になるように
駆動源への駆動信号を調整することができるようにした
プレスである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属板などの成形に
用いるプレス機、特に可動金型を取り付けている加圧面
の水平を保つことができるようにしたプレス機に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】打ち抜きプレス、絞り成形、型鍛造、射
出成形などにプレス機が用いられる。プレス機では一方
の金型を固定として、他方の金型を可動としたものが一
般であり、縦型プレス機においては、下部支持台と、下
部支持台で支持された複数の支柱と、支柱によって保持
されている上部固定プレートと、下部支持台と上部固定
プレートとの間で支柱にガイドされてそれに沿って往復
動することができ下部支持台との間に成形空間を持つ加
圧プレートとを持っている。成形空間で、下部支持台上
に固定金型が、また加圧プレートの下面にある加圧面に
は可動金型が設けられていて、固定金型と可動金型との
間でワークが成形される。加圧プレートは通常水平にな
っていて、駆動機構によって上下に動かされる。加圧面
は水平に維持されながら動かされるが、成形時に加圧面
が傾くのを防ぐために支柱を太く剛性のあるように作ら
れて、加圧プレートを支柱に沿って摺動させるガイド機
構も剛性のある構造となっている。

【０００３】駆動機構は上部固定プレートに取り付けら
れていて、そこから駆動軸が出ていてその先端が加圧プ
レートと係合するようになっている。駆動機構の駆動源
としてはモータや油圧シリンダーが用いられている。モ
ータの場合、モータの回転がクランク軸やカムによって
上下動に変換されたり、軸の回転をボールねじによって
上下動に変換されたりしている。上下位置を精密に調整
する必要がある場合はサーボモータなどが用いられる。

【０００４】プレス成形で作られるワークは三次元形状
をしているために、成形時加圧プレートに掛かる力の大
きさが成形の進行とともに変化するだけでなく、力の掛
かる位置が成形とともに動くことがわかった。

【０００５】例えば、自動車用のオイルパンを絞り成形
する場合の加圧プレートに掛かる反力の様子を模式的に
図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示している。これらの図で加
圧プレートの加圧面をｘｙ座標として示している。例え
ば成形が開始されると、まず上型がオイルパンのドレイ
ン部に達して、ドレイン部を成形するのでその部分で発
生した力がｘｙ座標の第４象限に掛かる。成形が進んで
いくとオイル皿部を成形するようになるので、座標の第
２象限と第３象限からの大きな力ｗ2 とｗ3 を受ける。
そのときには当初からあったｗ1 の力は小さくなり、第
１象限の大きな力ｗ4 も加わるので、これらの合成力と
してＷが第４象限に掛かることになる。更に成形が進ん
でいくとｗ2 〜ｗ4 の力は小さくなりｗ5 の力が加わっ
て、合成力はほぼｘ軸上にあってｙ軸よりも右に働く。

【０００６】ここで説明した力及び合成力の掛かり方、
大きさ、その変化はワークの形状や金型の進む速さによ
って変わってくるが、加圧面に働く合成力の位置とその
大きさはプレスの進行とともに変わってくるということ
は一般にいえることである。この説明でも明らかなよう
に合成力の掛かる位置は直線方向に動くだけではなく、
三次元形状をしたワークを成形する際には二軸方向にす
なわち平面上を動く。なお、二次元形状をしたワークを
成形する際には合成力の掛かる位置が直線方向に移動す
る。このように三次元形状をしていても二次元形状をし
ていても、合成力の働く位置が移動する。

【０００７】加圧プレートに働く合成力が加圧プレート
の中央位置から縦方向に掛かると加圧プレートに回転モ
ーメントを加えないが、合成力の働く位置が上に述べた
ように変わってくるので、加圧プレートに回転モーメン
トを与える。従って、プレス機では加圧プレートに常に
偏荷重が加わるので、その偏荷重による回転モーメント
に耐えて、加圧プレートを正確にガイドするだけの剛性
が支柱に必要である。また、支柱と加圧プレートとのガ
イド機構を高精度にする必要があった。例えば本願出願
人が先に提出したところの本願発明の前提となった発明
（特願２００１−７３４１９号）においては、合成力の
掛かる位置が変化しても加圧プレートを水平に保ちつつ
支柱に沿って駆動させるようにしている。加圧プレート
を水平に維持することで回転モーメントを小さくして、
支柱に加わる曲げ力を小さくしているが、それでもある
程度の大きさの曲げ力が作用するので、反力による伸び
に耐えるとともに回転モーメントにも耐えなければなら
ない。支柱を太くして剛性を持たせるとともに支柱とガ
イド機構を高精度に加工する必要があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
とするところは、成形時に加圧面に生じる反力の場所と
その大きさに応じて、加圧力を調節することができて、
大きな回転モーメントが加圧面に生じないようにしてい
るので、加圧プレートを支柱で支える必要のない構造と
したプレス機を提供するものである。

【０００９】また、本発明の他の目的とするところは、
細い支柱を用いることができるとともに、小さな駆動源
を用いることのできるプレス機を提供するものである。

【００１０】更に、本発明の別な目的は成形ワークが加
圧プレートに比べて小さい場合には一部分の加圧プレー
トのみを駆動させることのできるプレス機を提供するも
のである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のプレス機は、下
部支持台と、下部支持台で支持された複数の支柱によっ
て保持されている上部固定プレートと、上部固定プレー
トに保持されている複数の加圧ユニットとを有し、前記
各加圧ユニットは、下部支持台と上部固定プレートとの
間を上下動することのできる各加圧プレートユニット
と、上部固定プレートに保持されていて加圧プレートユ
ニットそれぞれを係合部を介して駆動させる駆動源と、
加圧プレートユニットの変位を測定するための変位測定
手段と、加圧プレートユニットの傾きを防ぐためのガイ
ド機構とを持っているとともに、前記複数の加圧プレー
トユニットによってプレス機の加圧面を構成しているこ
とを特徴とする。

【００１２】前記プレス機は、各加圧ユニットの駆動源
を個々に駆動するための制御手段を更に有していること
が好ましい。

【００１３】その制御手段は各加圧プレートユニットに
付けられている各変位測定手段の変位測定値と、各駆動
源の出力に基づいて、その変位測定値を実質的に同じに
するように各駆動源を制御することが好ましい。

【００１４】また、各変位測定手段は基準プレートに対
する変位を測定するようになっていることが好ましいも
のである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明を
実施例について詳しく説明する。図１は本発明の実施例
によるプレス機の正面図で図２の１−１矢視における断
面をも併せて示している。その平面図を示すものが図２
で、３−３断面を示すものが図３である。図４は本発明
のプレス機の制御系統を示すブロック図である。

【００１６】まず図１〜３を参照して本発明の実施例に
よるプレス機を説明する。プレス機は下部支持台１０が
床面上に固定されていて、下部支持台に立てられた複数
本の支柱２０によって上部固定プレート３０が保持され
ている。下部支持台１０と上部固定プレート３０の間に
往復動することができる複数の加圧プレートユニット５
５ａ〜５５ｉが設けられており、加圧プレートユニット
と下部支持台との間が成形空間８５となっている。この
成形空間８５では、下部支持台上にプレス用の固定金型
（下型）８１が、加圧プレートユニットの下側に固定金
型に対応する可動金型（上型）８２が取り付けられてお
り、これら両金型の間に例えば被成形板を入れて成形す
るようになっている。

【００１７】ここで上部固定プレートに複数（ここでは
９個）の加圧ユニット５０ａ〜５０ｉが取り付けられて
いる。各加圧ユニットはサーボモータなどからなる駆動
源５１ａ〜５１ｉをその上部に有しており、駆動源の駆
動軸の回転を必要により減速するための減速機５２を介
して、回転運動を上下運動に変換するためのねじ機構５
３につながれている。ねじ機構としては例えばボールね
じが用いられている。ねじ機構の軸は係合部５４を介し
て加圧プレートユニット５５ａ〜５５ｉを上下動させる
ようになっている。係合部５４は例えばボールジョイン
トとなっている。各加圧プレートユニット５５ａ〜５５
ｉには、その変位を測定するための変位測定手段６０ａ
〜６０ｉ及び加圧プレートユニット５５ａ〜５５ｉの個
々の傾きを防ぐためにガイド機構７０ａ〜７０ｉが設け
られている。この図では各加圧プレートユニット５５ａ
〜５５ｉの４隅にそれぞれガイドピン７１ａ〜７１ｉが
設けられていて、各加圧プレートユニットには４本のガ
イドピンを持っている。ガイドピンの傾きを防ぐための
ガイド７２が上部固定プレート３０の開口に設けられて
おり、加圧プレートユニットが上下動するとガイドピン
はガイドに沿って摺動して、加圧プレートユニットが傾
かないように支持されている。ガイドピン７１ａ〜７１
ｉとガイド７２によってガイド機構７０ａ〜７０ｉが構
成されている。

【００１８】変位測定手段６０ａ〜６０ｉとしては磁気
目盛の付けられた磁気スケール６１と、その磁気スケー
ルに対して小さな間隙を持って対向して設けられた磁気
ヘッドなどの磁気センサ６２からできたものを用いるこ
とができる。磁気センサは各加圧プレートユニット５５
ａ〜５５ｉに立てられた小さな支柱で加圧プレートユニ
ットに保持されているので、加圧プレートユニットが上
下動するとそれとともに上下動させられる。固定した磁
気スケール６１に対して、磁気センサ６２を摺動させる
ことで、その絶対位置及び変位速度などを測定すること
ができる。このような変位測定手段はリニア磁気エンコ
ーダとして当業者によく知られたものなのでこれ以上の
説明は省略する。

【００１９】図１において、変位測定手段の各磁気スケ
ール６１は、プレス機の支柱２０間に渡されている基準
プレート４０に取り付けられている。上部固定プレート
３０に磁気スケールを取り付けておくこともできるが、
基準プレートに取り付けている方が好ましいものであ
る。上部固定プレート３０には複数の加圧ユニットが取
り付けられているので、ワークを成形するときに加圧ユ
ニットに上向きの力が働く、そのために上部固定プレー
ト３０が上向きに撓ることがある。磁気スケールが上部
固定プレートに取り付けられていると、このように上部
固定プレートが撓ったときに磁気スケールの基準点が変
わってくる。基準プレート４０はその周辺を支柱で保持
されていて、磁気スケールが付いているだけで、加圧ユ
ニットのねじ機構やガイドピンは基準プレートに開けら
れた大きな通孔中を基準プレートと接触しないで通って
いる。この実施例では成形時に変形を受けない基準プレ
ート４０に磁気スケールを取り付けているので大きな荷
重が掛かってもそれとは関係なく変位測定ができる。

【００２０】９個の加圧ユニット５０ａ〜５０ｉそれぞ
れの下部に設けられた加圧プレートユニット５５ａ〜５
５ｉによって加圧プレートを構成している。各加圧プレ
ートユニットは他の加圧プレートユニットから独立して
上下動することができる。加圧プレートユニットの下部
には連結プレート８０があり、各加圧プレートユニット
は連結プレート８０の上面に取り付けられていて、加圧
プレートユニットの個々の動きを全体としての上下動と
するようになっている。連結プレートと下部支持台の間
にダイセットが取り付けられていて、ダイセットの間に
金型が取り付けられている。

【００２１】ここで加圧プレートユニットの動きを説明
する。各加圧ユニット５０ａ〜５０ｉの各加圧プレート
ユニット５５ａ〜５５ｉは図３のように縦横にそれぞれ
３個ずつの合計９個が平面状に並べられているとする。
その中央にｘ軸とｙ軸を想定して成形を開始したとき
に、図５を参照しながらすでに説明したような不均等な
反力が連結プレートを介して加圧プレートユニットに掛
かったとする。成形が開始されたときには図５（Ａ）の
ように第４象限の力が上向きに掛かるので、加圧プレー
トユニット５５ｃが主に力を受ける。他の加圧プレート
ユニット５５ａ、５５ｂ、５５ｄ〜５５ｉは力を受けな
いので、加圧プレートユニット５５ｃよりも前に進もう
とする。加圧プレートユニットのこのような不均等な動
きは、変位測定手段及び各駆動源によって検出されて、
後で説明するように各駆動源への駆動信号を調整してす
べての加圧プレートユニットの変位を同じになるように
する。

【００２２】成形が進んでいって図５（Ｂ）のような反
力が掛かるようになったときには、加圧プレートユニッ
ト５５ａ、５５ｇも遅れてくる。そこで、駆動信号を調
整してすべての加圧プレートユニットの変位を同じにす
る。

【００２３】更に成形が進んでいって図５（Ｃ）のよう
な反力が掛かるようになったときには、加圧プレートユ
ニット５５ｆ、５５ｈも遅れてくる。そこで駆動信号を
調整してすべての加圧プレートユニットの変位を同じよ
うにする。

【００２４】プレス機の制御系統図を図４に示してい
る。加圧ユニット毎に駆動源と変位測定手段が設けられ
ているので、図４においてもそれぞれの駆動源と変位測
定手段を示している。成形する際に、あらかじめ入力手
段９１から制御手段９２に例えば成形する品名や、成形
形状、成形圧力、成形速度などを必要に応じて入力す
る。これらの情報はメモリー９３に記憶される。制御手
段９２はインターフェース９４を介して駆動源５１ａ〜
５１ｉを駆動して成形する。成形の進行とともに、各駆
動源５１ａ〜５１ｉから電流、速度信号、トルクなどが
インターフェース９４を通して制御手段９２に送られる
とともに、変位測定手段６０ａ〜６０ｉから各加圧プレ
ートユニットの変位測定値が制御手段９２に送られる。
成形の進行とともに、前に説明したように加圧面に働く
力が変化するので、その変化に伴って駆動源５１ａ〜５
１ｉの抵抗が変わってくる。そのうちのあるものは早く
なり、またあるものは遅れるようになる。その進みと遅
れを変位測定手段６０ａ〜６０ｉで測定するとともに、
各駆動源５１ａ〜５１ｉからのトルク（あるいは電流）
信号によって成形抵抗を測定して、それらを制御手段９
２へ送って、変位測定手段６０ａ〜６０ｉの変位が同じ
になるように駆動源５１ａ〜５１ｉへの駆動信号を変化
させる。

【００２５】このように加圧プレートをプレス機の支柱
で支えていなくても、加圧面を水平に維持しながら成形
できるので、大きな回転モーメントが生じないで、均一
な成形ができる。各加圧プレートユニットの小さな領域
内での圧力分布の不均等が生じることがあるが、加圧プ
レートユニットの面積を小さくしておくと、不均一な圧
力分布による回転モーメントも小さくなるので、各加圧
プレートユニットに設けられているガイドピンとガイド
とによるガイド機構によって十分に回転モーメントに耐
えることができる。

【００２６】本発明のプレス機を用いて、小さなワーク
を成形する場合、例えば中央にある１個の加圧ユニット
だけを働かせて、周囲の加圧ユニットを停止させて稼働
させることができる。また、左側にある３個の加圧ユニ
ットで予備成形を行い、中央の３個の加圧ユニットで２
次成形を行い、右側の３個の加圧ユニットで仕上げ成形
をすることもできる。

【００２７】

【発明の効果】本発明のプレス機は加圧プレートを複数
に分割して加圧プレートユニットとし、その各加圧プレ
ートユニットを独立して稼働させるように加圧ユニット
が設けられているので、全体として均一な成形が可能で
ある。そのために支柱に回転モーメントが働かないの
で、加工による反力に耐えるだけのものとすればよく、
従来必要としていたような支柱を高精度に仕上げる必要
がなくなった。また駆動源は各加圧ユニットを働かすだ
けの出力があればよいので小型の駆動源を用いればよ
い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるプレス機の正面図であ
る。

【図２】図１のプレス機の平面図を示す。

【図３】図１のプレス機を３−３面で切断した断面図を
示す。

【図４】本発明のプレス機における制御系統図である。

【図５】プレス機の加圧板に作用する反力の例を示す図
である。

【符号の説明】

１０ 下部支持台 ２０ 支柱 ３０ 上部固定プレート ４０ 基準プレート ５０ａ〜５０ｉ 加圧ユニット ５１ａ〜５１ｉ 駆動源 ５２ 減速機 ５３ ねじ機構 ５４ 係合部 ５５ａ〜５５ｉ 加圧プレートユニット ６０ａ〜６０ｉ 変位測定手段 ６１ 磁気スケール ６２ 磁気センサ ７０ａ〜７０ｉ ガイド機構 ７１ａ〜７１ｉ ガイドピン ７２ ガイド ８０ 連結プレート ８１ 固定金型 ８２ 可動金型 ８５ 成形空間 ９１ 入力手段 ９２ 制御手段 ９３ メモリー ９４ インターフェース

フロントページの続き Ｆターム(参考） 4E088 JJ02 4E089 EA01 EB05 EC01 ED02 EE01 FC03 4E090 AA01 AB01 AB06 BA02 CC04 EB06 GA02

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部支持台と、 下部支持台で支持された複数の支柱によって保持されて
   いる上部固定プレートと、 上部固定プレートに保持されている複数の加圧ユニット
   とを有し、 前記各加圧ユニットは、 下部支持台と上部固定プレートとの間を上下動すること
   のできる各加圧プレートユニットと、 上部固定プレートに保持されていて加圧プレートユニッ
   トそれぞれを係合部を介して駆動させる駆動源と、 加圧プレートユニットの変位を測定するための変位測定
   手段と、 加圧プレートユニットの傾きを防ぐためのガイド機構と
   を持っているとともに、 前記複数の加圧プレートユニットによってプレス機の加
   圧面を構成していることを特徴とするプレス機。
2. 【請求項２】 各加圧ユニットの駆動源を個々に駆動す
   るための制御手段を更に有していることを特徴とする請
   求項１記載のプレス機。
3. 【請求項３】 前記制御手段は各加圧プレートユニット
   に付けられている各変位測定手段の変位測定値と、各駆
   動源の出力に基づいて、その変位測定値を実質的に同じ
   にするように各駆動源を制御することを特徴とする請求
   項２記載のプレス機。