JP2003053436A - 薄板のダイレス成形方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】量産用プレス成形のための試作品など立体形状
製品を、精度よく、成形形状の制限なしにしかも短時間
で成形することができるダイレス複合成形方法を提供す
る。 【解決手段】ブランク材の縁部を挟持した状態で板厚方
向から成形形状を有する型パンチを押し込んでラフフォ
ーミングを行い、ついで、型パンチの押込み状態のまま
型パンチと板厚を挟んで反対側から、棒状工具により形
状成形を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は金属薄板のダイレス
成形方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属薄板を立体形状に加工する方法や手
段として、Ｘ−Ｙテーブル上に薄板を固定し、その薄板
を上方のＺ軸方向に移動可能な工具により下方に押し付
けながら棒状工具の移動により順次塑性変形させて成形
を行なうフォーミング方法が知られており、金型を使用
せずに済むことから、試作品の製作等に好適であるとさ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記方
法は、形状の成形全体を棒状工具により等高線軌跡を描
かせて逐次成形するため、成形が完了するまでに時間が
かかり、たとえば５００個／月以上といった量産のため
の成形は困難である。また、実際には縦壁の角度部分な
ど成形は難しく、成形できる形状や大きさに制限があ
る。さらに、先行技術はもっぱら材料の「伸び」を利用
した成形方法であるため、出来上がった製品をプレス成
形品と比較すると板厚減少の点や寸法精度などで劣る面
があり、このため量産用プレス成形のための試作やトラ
イ製品としては適切なものとするのが困難である場合が
あった。

【０００４】本発明は前記のような問題点を解消するた
めになされたもので、その目的とするところは、量産用
プレス成形のための試作品など立体形状製品を、精度よ
く、成形形状の制限なしにしかも短時間で成形すること
ができるダイレス複合成形方法を提供することにある。

【０００５】また本発明の他の目的は、量産用プレス成
形のための試作品など立体形状製品を、精度よく、成形
形状の制限なしにしかも短時間で成形することができる
構造の簡単な装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の薄板のダイレス成形方法は、ブランク材の縁部
を挟持した状態で板厚方向から成形形状を有する型パン
チを押し込んでラフフォーミングを行い、ついで、型パ
ンチの押込み状態のまま型パンチと板厚を挟んで反対側
から、棒状工具により形状成形を行なうことを基本的特
徴としている。

【０００７】本発明は、型パンチの押込み状態のまま型
パンチと板厚を挟んで反対側から、型パンチと協働して
弾性工具により局部圧縮成形を行い、その後に、棒状工
具により形状成形を行なう場合を含んでいる。

【０００８】また、本発明の薄板のダイレス成形装置
は、ベッド上に間隔的に配されブランク材の縁部を板厚
方向で挟持する複数のしわ押え装置と、前記しわ押え装
置よりも内側のベッドに配置され、所望の形状の型パン
チを、前記しわ押え装置により支持された素板に突入さ
せてラフフォーミングを行なうための型パンチ昇降装置
と、前記ベッドに設けられた架構フレームに３軸方向移
動可能に装備され、前記型パンチによりラフフォーミン
グされた素板に対して型パンチと協働して成形を行なう
ための工具を取り付ける二次成形装置を備えたことを基
本的特徴としている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
を参照して説明する。図１ないし図７は本発明による薄
板のダイレス成形装置の第１実施例を示している。１は
ベッドないしフレーム（以下、ベッドという）であり、
周縁より内側に、上面１０に開口する凹室１１が形成さ
れており、該凹室１１の下部には油圧シリンダなどの昇
降用アクチュエータ２が固置され、該昇降用アクチュエ
ータ２の出力部には型取り付け盤３が連結されている。
前記型取り付け盤３には、成形すべき製品に即応する立
体形状に仕上げられた型パンチ４が交換可能に取り付け
られている。

【００１０】型パンチ４は、総型やマスター型と称され
るものを意味しており、通常、金属材料で作られるが、
場合によっては硬質プラスチック、あるいはＦＲＰなど
でつくられていてもよい。型パンチ４は後述する図９な
いし図１１に示すような凹凸型部４０を局部的に有して
いるものを含んでおり、凹凸型部４０には、突起部、突
条、凹み、溝などを含んでいる。

【００１１】５は前記凹室１１よりも外側のベッド上に
凹室１１の開口を囲むように所要間隔で配置された複数
のしわ押え装置であり、図４のように、薄板Ｗの縁部を
載置するダイス５０と、これと対向する押え盤５１と、
前記押え盤５１を加力する押え用アクチュエータ５２を
備えたブロック状の本体５ａと、該本体５ａの背方のベ
ッド上に固定され出力部が本体５ａに連結された移動用
アクチュエータ５ｂとを有している。これら各しわ押え
装置５は各別に作動可能であり、薄板形状、機械的性
質、成形形状などにより作動するしわ押え装置５と作動
形態（押え用アクチュエータ５２のみまたは押え用アク
チュエータ５２と移動用アクチュエータ５ｂ）が選択さ
れる。

【００１２】６は前記ベッド１の上方において移動自在
な二次成形用装置であり、前記しわ押え装置６を避けて
ベッド１に設けられた架構フレーム６ａと、該架構フレ
ーム６ａに搭載された主軸体６ｂを備え、主軸体６ｂは
後述する局部圧縮成形用と形状成形用の各工具７，８を
交換可能に取り付ける工具ホルダ６ｃを備えている。

【００１３】詳しくは、前記架構フレーム６ａはベッド
に固定されたコラムと、これ頂部に横架された平行な１
組のＸ軸レール６０と、それらＸ軸レール６０，６０に
装架されたＹ軸レール（移動テーブル）６１を有してお
り、Ｙ軸レール６１にはこれをＸ軸レール６０，６０に
沿って移動するための数値制御型の駆動機構６２が搭載
されている。

【００１４】前記主軸体６ｂはＹ軸レール６１に搭載さ
れ、かつＹ軸レール６１に沿って移動するための数値制
御型の駆動機構６３を備えている。主軸体６ｂはベッド
方向に向かって伸びる工具ホルダ６ｃを下部に有してお
り、頂部には前記工具ホルダ６ｃまたはこれを取り付け
たスライドをＺ軸方向に移動するための数値制御型の駆
動機構６４が搭載されている。前記各駆動機構６２，６
３，６４は図示しないコントローラに電気的に接続さ
れ、これからの制御信号により工具ホルダ６ｃに取り付
けた工具７，８の位置制御を自在に行なえるようになっ
ている。

【００１５】７は局部圧縮成形用の工具であり、図４の
ように工具ホルダ６ｃに対する取り付け部７０と、前記
型パンチ４の凹凸型部４０と協働して薄板Ｗに局部的に
強圧を与えて成形するための弾性体（可縮体）７１たと
えばウレタンゴムとを備えている。８は形状成形用の工
具であり、図５のように、工具ホルダ６ｃに対する取り
付け部８０と前記型パンチ４と協働して薄板Ｗの細部形
状を成形したり、全体を仕上げたりするための押圧部８
１を有している。

【００１６】図示するものは本発明の一つの例であり、
他の構成を採用してもよい。たとえば、二次成形用装置
６の移動機構としてはＡＣサーボモータを使用している
が、これに代えて図６のようにリニアモータを使用して
もよい。６５はガイドレール、６６は磁石板、６７はコ
イルスライダ、６８はリニアスケールである。

【００１７】また、形状成形用の工具８は、図７（ａ）
のように先端に一体の押圧部８１を有していてもよい
が、同図（ｂ）のように先端に曲率状の凹部８２を設
け、ここに硬質球８１’を自由回転可能に取り付けてい
てもよい。あるいは同図（ｃ）のように凹部８２に通じ
る注液孔８３を設けてここに潤滑剤を供給するようにし
てもよい。

【００１８】さらに、形状成形用の工具８は、工具ホル
ダ６ｃに対して回転可能であってもよい。図８はこの例
を示しており、工具ホルダ６ｃの下部に回転軸６ｄを相
対回転可能に設け、これに形状成形用の工具８を回転軸
６ｄの軸心と偏心させて取り付けている。可転手段は任
意であり、この例では工具ホルダ６ｃに駆動モータ６ｅ
を搭載させ、これの出力を回転軸６ｄにプーリや歯車な
どの伝動要素６ｆによって伝えるようにしている。

【００１９】次に本発明による薄板のダイレス成形方法
を説明すると、成形に当たっては、成形形状に仕上げた
型パンチ４を型取り付け盤３にボルトナット等によって
固定する。これで準備が整うので、ベッド１上にマグネ
ットチャックなどの搬送装置により成形すべき薄板Ｗを
搬入する。このとき好ましくは、しわ押え装置５の移動
用アクチュエータ５ｂを作動して本体５ａを後退させて
おき、しわ押え装置５の各押え用アクチュエータ５２に
よって押え盤５１を開放側に移動されておく、そして、
薄板Ｗの搬入とともに本体５ａを前進させ、ダイス５０
との間に薄板Ｗの縁部を挿入し、必要な押え用アクチュ
エータ５２を作動して押え盤５１を降下させ、ダイス５
０との間で薄板Ｗの縁部を挟持する。

【００２０】この状態が図９（ａ）であり、薄板Ｗは凹
室１１の上に張られており、型パンチ４は薄板Ｗの下方
に位置している。二次成形用装置は側方に退避した位置
におかれる。このときには、工具ホルダ６ｃに対して局
部圧縮成形用の工具７を装着しておく。

【００２１】ついで、昇降用アクチュエータ２を作動
し、型パンチ４を凹室１１内で上昇する。型パンチ４は
薄板Ｗの下面に強接し、引き続く型パンチ４の上昇によ
り、薄板Ｗは型パンチ４の形状に沿うように板厚方向に
塑性変形させられ、ラフフォーミングされる。このとき
には素板Ｗの形状、材質、板厚、伸びなどの特性に応
じ、必要なしわ押え装置５の押え用アクチュエータ５２
の加力をゆるめて材料の流れを促進する。これでも不足
な場合には、移動用アクチュエータ５ｂを作動して本体
５ａを前進させることができるため、材料切れが防止さ
れ、図９（ｂ）のように型パンチ局部（この例では突
部）４０を除いてほぼ全体形状が成形される。

【００２２】ついで、型パンチ４を上昇位置に保持させ
たまま、局部圧縮成形用の工具７を移動して型パンチ局
部４０の直上に臨ませる。これは、駆動機構６２による
Ｘ軸レール６０に対するＹ軸レール６１の移動と、駆動
機構６３による主軸体６ａのＹ軸レール６１に対する移
動によって行われる。ついで、型パンチ局部４０の直上
にある局部圧縮成形用の工具７を駆動装置６４によりＺ
軸方向に動かす。これにより型パンチ局部４０と非接触
ないし軽く接触していただけの素板部分ｗを弾性体７１
が型パンチ局部４０に押し付けるため、素板部分ｗは圧
縮成形され、図９（ｃ）のように型パンチ局部４０にな
じむように塑性変形される。

【００２３】ついで、主軸体６ａを側方へと移動させ、
局部圧縮成形用の工具７を工具ホルダ６ｃから取外し、
形状成形用の工具８と交換する。そして、主軸体６ａを
駆動機構６２，６３，６４によりＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に動
かし、型パンチ局部４０の領域で最終形状成形用の工具
８の押圧部８１（８１’）を素板部分ｗに強接させて、
型パンチ局部４０に押し付け、局部塑性変形させる。
このようにすることで図９（ｄ）のように細部の精密な
形状を成形することができ、また、主軸体６ａを駆動機
構６２，６３，６４によりＸ，Ｙ，Ｚ軸方向に動かすこ
とにより、型パンチ局部４０以外の部分についても最終
プロフィールの仕上げを行なうことができる。本発明は
あらかじめ型パンチ４で素板Ｗをラフフォーミングして
おくため、形状成形用の工具８は等高線軌跡で移動させ
ることは要しない。すなわち、製品形状に則して３次元
移動させながら押し続けて成形すればよい。

【００２４】以上で成形が完了し、主軸体６ａを駆動機
構６２，６３，６４により側方の待機位置に移動させ、
型パンチ４を下降限に移動させる。これにより型パンチ
４は成形品Ｗ’から抜き取られ、成形品Ｗ’はしわ押え
装置５に保持されたまま残る。あとはしわ押え装置５に
よる挟持を解除し、成形品Ｗ’を取り出せばよい。

【００２５】図１０は局部圧縮成形と最終形状成形の一
例を示しており、型パンチ４は凹状の局部（くぼみまた
は溝）４０を有し、しかも局部の底には突部４００を有
している。この場合、（ａ）のように型パンチ４でラフ
フォーミングした状態で、局部圧縮成形用の工具７を少
なくともＺ軸方向に、あるいは順次Ｘ軸方向及び／また
はＹ軸方向に移動してＺ軸方向に移動させる。これを１
回以上行なうことにより、同図（ｂ）のように弾性体７
１の強圧により素板部分ｗが凹状の局部４０に押込み強
接させられる。このときに底突部４００にはまだ素板部
分ｗが十分に接触されないので、最終形状成形用の工具
８を順次数値制御により移動して同図（ｃ）のように素
板部分ｗを底突部４００に強接させる。これらにより、
精度の高い成形を行なうことができる。

【００２６】図１１は型パンチ４が凸状の局部（突起ま
たは突条）４０を有し、しかも局部の頂部には凹部４０
１を有している場合であり、この場合も（ａ）のように
局部圧縮成形用の工具７で局部を成形し、細部や仕上げ
を形状成形用の工具８による接触移動で行なうことで精
度の高い成形を行なうことができる。

【００２７】上記説明は本発明方法の一例であり、これ
に限定されない。 １）本発明は複数のしわ押え装置５の一部だけを作動さ
せて、局部固定や局部挟持を行なうことを含む。すなわ
ち、必要なしわ押え装置５の押え用アクチュエータ５２
の加力をゆるめずにしておいたり、必要なしわ押え装置
５の押え用アクチュエータ５２の加力をやめてフリーに
しておくことを含んでいる。 ２）成形形状によって、たとえばフードのようになだら
かなものである場合には、局部圧縮成形工程を省略し、
ラフフォーミングに続いて形状成形用の工具８による接
触移動でスプリングバックを殺して形状固定を行なった
り、細部成形、仕上げ成形を行ってもよい。

【００２８】本発明は各種の大型立体形状製品の試作作
業に好適であり、たとえば、図１２のようなフェンダや
フードアウターなどで代表される自動車の外板パネルな
どを簡単にかつ精度よく作ることができる。

【００２９】なお、最終形状成形用の工具８として図７
（ｂ）のように自由回転できる硬質球８１’を用いたと
きには、材料との接触が滑り接触から転がり接触となる
ので、摩擦による発熱を防止することができ、また、成
形品の加工痕の発生を減少させたり、スプリングバック
を防止することが可能となる。また、最終形状成形用の
工具８を図８のように回転可能としたときには、押圧だ
けでなく、偏心関係により成形領域を叩くことになるの
で、成形精度が向上する。

【００３０】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によると
きには、量産用プレス成形のための試作品などの立体形
状製品を、精度よく、成形形状の制限なしに、しかも短
時間で成形することができというすぐれた効果が得られ
る。

【００３１】請求項２によれば、局部に突部や凹部など
を有するなど形状が複雑である場合にも、高精度に成形
することができというすぐれた効果が得られる。請求項
３によれば、量産用プレス成形のための試作品など立体
形状製品を、精度よく、成形形状の制限なしに、しかも
短時間で成形することができる構造の簡単な装置を提供
できるというすぐれた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄板のダイレス成形装置の一実施
例を示す縦断側面図である。

【図２】同じく本発明装置の平面図である。

【図３】同じく本発明装置の縦断正面図である。

【図４】本発明装置により第２工程を行なっている状態
の部分的拡大側面図である。

【図５】本発明装置により第３工程を行なっている状態
の部分的拡大側面図である。

【図６】（ａ）は本発明装置の二次成形装置の他の例を
示す部分的斜視図、（ｂ）は部分的断面図である。

【図７】（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明装置における最終
形状成形用工具の例を示す説明図である。

【図８】（ａ）（ｂ）は本発明装置における最終形状成
形用工具の例を示す説明図である。

【図９】（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は本発明による薄板
のダイレス成形方法を段階的に示す断面図である。

【図１０】（ａ）（ｂ）（ｃ）は第２工程と第３工程の
例を示す部分拡大断面図である。

【図１１】（ａ）（ｂ）は第２工程と第３工程の他の例
を示す部分拡大断面図である。

【図１２】（ａ）（ｂ）は本発明を適用した成形品の例
を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ ベッド ２ 型パンチ昇降装置 ４ 型パンチ ５ しわ押え装置 ６ 二次成形装置 ７ 局部圧縮成形用の工具 ８ 形状成形用の工具

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 呂 言 静岡県富士宮市三園平555番地 株式会社 アミノ内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ブランク材の縁部を挟持した状態で板厚方
   向から成形形状を有する型パンチを押し込んでラフフォ
   ーミングを行い、ついで、型パンチの押込み状態のまま
   型パンチと板厚を挟んで反対側から、棒状工具により形
   状成形を行なうことを特徴とする薄板のダイレス成形方
   法。
2. 【請求項２】型パンチの押込み状態のまま型パンチと板
   厚を挟んで反対側から、型パンチと協働して弾性工具に
   より局部圧縮成形を行い、その後に、棒状工具により最
   終形状成形を行なう請求項１に記載の薄板のダイレス成
   形方法。
3. 【請求項３】ベッド上に間隔的に配されブランク材の縁
   部を板厚方向で挟持する複数のしわ押え装置と、前記し
   わ押え装置よりも内側のベッドに配置され、所望の形状
   の型パンチを、前記しわ押え装置により支持された素板
   に突入させてラフフォーミングを行なうための型パンチ
   昇降装置と、前記ベッドに設けられた架構フレームに３
   軸方向移動可能に装備され、前記型パンチによりラフフ
   ォーミングされた素板に対して型パンチと協働して成形
   を行なうための工具を取り付ける二次成形装置を備えた
   ことを特徴とする薄板のダイレス成形装置。
4. 【請求項４】工具が局部圧縮成形用と最終形状成形用の
   いずれかであり、局部圧縮成形用工具が弾性体である請
   求項３に記載の薄板のダイレス成形装置。