JP2009195956A - Wrinkle holding mechanism that can achieve dynamic control in drawing - Google Patents
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Description
本発明は、金属板のプレス加工(絞り加工)装置に関し、詳しくはポンチとダイスによる絞り加工動作とは独立に、ブランクのフランジ部分のしわ押さえ力を絞り加工中に制御することができる、絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構に関する。 The present invention relates to a press working (drawing) apparatus for a metal plate, and in particular, a drawing operation in which the wrinkle pressing force of a blank flange portion can be controlled during the drawing independently of the drawing operation by a punch and a die. The present invention relates to a wrinkle pressing mechanism capable of dynamic control in processing.
絞り加工は平らな板金(ブランク)から継目のない底付筒形を得る作業であるが、その中の1つにプレス機械を用いて板金をポンチとダイスとによって変形させる方法がある。この方法による場合、ブランクの直径をD、ポンチの直径をdpとするとき、m=dp/Dを絞り率といい、その逆数β=D/dpを絞り比という。而して、材料或いは半製品にしわ或いは破断を生ずることなしに、平板から1回で絞り得る絞り比の最大値を限界絞り比(L.D.R.)という。この限界絞り比(L.D.R.)には、材料、絞り型の形状、寸法、潤滑条件等が影響する。 Drawing is an operation for obtaining a seamless bottomed cylindrical shape from a flat sheet metal (blank), and one of them is a method of deforming a sheet metal by a punch and a die using a press machine. In this method, when the diameter of the blank is D and the diameter of the punch is d p , m = d p / D is called the aperture ratio, and its inverse β = D / d p is called the aperture ratio. Thus, the maximum value of the drawing ratio that can be drawn from the flat plate at one time without causing wrinkling or breakage of the material or the semi-finished product is called a limit drawing ratio (LDR). The limit drawing ratio (LDR) is affected by the material, the shape of the drawing die, dimensions, lubrication conditions, and the like.
プレス機械を用いての絞り加工にあっては、加工はポンチとダイスによって遂行される。比較的厚い板(t/D>0.04〜0.05、t:板厚、D:ブランクの直径)や比較的浅い絞り(dp/D≒20/21)に対してはしわ押さえはいらないが、薄い板を深絞りする際にはしわ押さえが必要である。しわ押さえ力が大きくなると絞り力が増大し所要エネルギが増大するから、一般に、しわを発生させない限り、しわ押さえ力はできるだけ小さくする必要がある。しわ押さえ力は、薄い板ほど、変形抵抗の大きい材料ほど、また絞り比が高いほど高い値を選ぶ。而して、プレス機械を用いての絞り加工にあっては、限界絞り比(L.D.R.)を如何に高め得るかが、工程を短くし生産性を高くするための要諦である。 In the drawing process using a press machine, the process is performed by a punch and a die. For a relatively thick plate (t / D> 0.04-0.05, t: plate thickness, D: blank diameter) and a relatively shallow aperture (d p / D≈20 / 21) It is not necessary, but wrinkle holding is necessary when deep drawing thin plates. When the wrinkle holding force increases, the squeezing force increases and the required energy increases. Generally, therefore, it is necessary to make the wrinkle holding force as small as possible unless wrinkles are generated. The wrinkle holding force is selected to be higher for thinner plates, for materials with higher deformation resistance, and for higher drawing ratios. Thus, in drawing using a press machine, how to increase the limit drawing ratio (LDR) is the key to shortening the process and increasing productivity. .
絞り加工装置(プレス機械)による金属薄板の絞り加工においては、加工の進行即ちポンチのストロークの進行に伴って、メタルの流動に起因してブランクのフランジ部分(しわ押さえ部分)の面積が変化する。このブランクのフランジ部分の面積の変化(減少)に対応したしわ押さえ力の制御を高い精度で行うことが必要である。しわ押さえ力が不足するとブランクにしわを生じ、しわ押さえ力が過大であると絞り加工品に破断を招く。 In drawing processing of a thin metal plate by a drawing machine (press machine), the area of the blank flange portion (wrinkle holding portion) changes due to the flow of metal as the processing progresses, that is, the punch stroke progresses. . It is necessary to control the wrinkle holding force corresponding to the change (decrease) in the area of the flange portion of the blank with high accuracy. If the wrinkle holding force is insufficient, the blank is wrinkled. If the wrinkle holding force is excessive, the drawn product is broken.
従来、航空機部品、自動車部品、電気機器部品、器物などを得るプレス機械による絞り加工において、アルミニウム合金等成形性に劣る材料を対象とする場合、限界絞り比(L.D.R.)が低く、プレス工程を複数に分けて加工する必要があり、生産性、コスト面で問題があった。 Conventionally, in drawing processing by a press machine that obtains aircraft parts, automobile parts, electrical equipment parts, equipment, etc., when a material that is inferior in formability, such as an aluminum alloy, is targeted, the limit drawing ratio (LDR) is low. It is necessary to divide the pressing process into a plurality of processes, and there are problems in productivity and cost.
而して、限界絞り比(L.D.R.)を高くするには、絞り加工の進行に対応するブランクのフランジ部分の面積の変化(減少)に応じてしわ押さえ力を変化させる必要がある。 Thus, in order to increase the limit drawing ratio (LDR), it is necessary to change the wrinkle holding force in accordance with the change (decrease) in the area of the flange portion of the blank corresponding to the progress of drawing. is there.
然る処、従来の、スプリングをしわ押さえの背面に装着する構成では、ポンチのストロークの進行に伴ってスプリングが圧縮され、ブランクのフランジ部分の面積の変化(減少)に伴ってしわ押さえ力が増大し加工品に破断を招きやすい問題がある。また、スプリングをダイ側に装着する場合、従来の金型構成では、ポンチの押圧力から独立してしわ押さえ力をダイナミックに制御することがきわめて困難である。 However, in the conventional configuration in which the spring is mounted on the back surface of the wrinkle presser, the spring is compressed as the punch stroke progresses, and the wrinkle presser force is increased as the area of the blank flange changes (decreases). There is a problem that it tends to increase and break the processed product easily. Further, when the spring is mounted on the die side, it is very difficult to dynamically control the wrinkle pressing force independently of the pressing force of the punch in the conventional mold configuration.
さらに、流体圧機構によってしわ押さえ力をブランクのフランジ部分に適用する場合、流体圧機構は一定の圧力で迅速な変位を得るには適しているが、シンプルな装置構成で高い精度下にしわ押さえ力をダイナミックに変化させる制御には適していない。 In addition, when the wrinkle holding force is applied to the flange portion of the blank by the fluid pressure mechanism, the fluid pressure mechanism is suitable for obtaining quick displacement at a constant pressure, but the wrinkle holding force can be reduced with high accuracy with a simple device configuration. It is not suitable for control that changes force dynamically.
一方、絞り加工において、ブランクのフンジ部分のしわ押さえ力をダイナミックに変化させる金属薄板のプレス金型及びプレス成形方法が提案されている(特許文献1参照)。
上記特許文献1に開示の先行技術にあっては、しわ押さえ荷重調整手段はポンチと同一基台上にあり、而してこの先行技術は、絞り加工の進行に伴ってブランクのフランジ部分としわ押さえ金型間に負荷されるしわ押さえ荷重をポンチによる加工過程とは独立に変化させる構成ではない。
In the prior art disclosed in the above-mentioned
また、特許文献1に開示の先行技術は、同文献における図17の態様からみて油圧機構によるものであると考えられるが、油圧機構による場合、一定の圧力で迅速な変位を得るには適しているが、シンプルな装置構成で高い精度下に圧力を変化させてしわ押さえ力をダイナミックに変化させるには適していない。また、4基〜8基の油圧シリンダを装着するしわ押さえ荷重調整機構は、別途油圧源を必要とするなど装置が大掛かりかつ複雑となるのみならずコスト高となる問題がある。さらに、4基〜8基の油圧シリンダを要する装置は、プレス機械の小型化に限界がある。
In addition, the prior art disclosed in
本発明は、構造がシンプルで、ポンチによる絞り加工とは独立にブランクのフランジ部分のしわ押さえ力を変化させ得るとともに、絞り加工工程におけるブランクのフランジ部分の面積の変化(減少)に応じてしわ押さえ力のダイナミック制御が可能なまた、装置の小型化にも適したしわ押さえ機構を提供することを目的とする。 The present invention has a simple structure and can change the wrinkle holding force of the blank flange portion independently of the punching drawing process, and also wrinkles according to the change (reduction) of the blank flange area in the drawing process. An object of the present invention is to provide a wrinkle pressing mechanism capable of dynamic control of the pressing force and also suitable for downsizing of the apparatus.
上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、ダイブロックにその頭頂部上下方向位置を固定されるスプリングと、該スプリング下端面を固定するとともに昇降自在なスプリング受けと、該スプリング受けを昇降せしめるスプリング受け昇降手段と、該スプリング昇降手段を載置するとともにポストの下端部を固設し前記スプリングによる下方向への力を前記ポストに伝達する調整プレートと、前記ポストの上端部を固設するとともにしわ押さえ力をしわ押さえを介してブランクのフランジ部分に付与するしわ押さえホルダとを有することを特徴とする絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構である。
The invention according to
請求項2に記載の発明は、スプリング受け昇降手段が、調整プレートに回転自在に支承され、スプリング受けと螺合する調整スクリューである請求項1に記載の絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構である。
The invention according to
本発明によれば、きわめてシンプルな構造で、ブランクのフランジ部分のしわ押さえ力をポンチによる加工とは独立にダイナミックに変化させ得るから、絞り加工過程におけるブランクのフランジ部分の面積の変化に応じてしわ押さえ力をダイナミックに制御でき、高い限界絞り比(L.D.R.)で絞り加工できて絞り深さを大きく増加させ得、高い生産性下に低コストの絞り加工品を提供できる。 According to the present invention, the wrinkle holding force of the blank flange portion can be dynamically changed independently of the punching process with an extremely simple structure. The wrinkle holding force can be dynamically controlled, the drawing can be performed with a high limit drawing ratio (LDR), the drawing depth can be greatly increased, and a low-cost drawing product can be provided with high productivity.
また、本発明の絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構は構造がシンプルであり、プレス機械の小型化を可能ならしめるとともに、安価なプレス機械を提供できる。さらに、しわ押さえ力をポンチによる加工とは独立にダイナミックに変化させ得るから、ポンチの押し込み力との交絡関係のない、しわ押さえ力を独立したパラメータとすることができ、より高度の絞り加工(塑性加工)の制御系の構築に資する。 In addition, the wrinkle holding mechanism capable of dynamic control in the drawing process of the present invention has a simple structure, which enables downsizing of the press machine and provides an inexpensive press machine. Furthermore, since the wrinkle holding force can be changed dynamically independently of punching, the wrinkle holding force that is not entangled with the punch pushing force can be set as an independent parameter, and a higher degree of drawing ( Contributes to the construction of a control system for plastic working.
本発明の絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構は、プレス機械のダイス下部のスペースに装着され、圧縮ばねの高さ(軸方向寸法)を変化させることによって、正確なしわ押さえ力をブランクのフランジ部分に適用するものである。 The wrinkle holding mechanism capable of dynamic control in the drawing process of the present invention is mounted in a space below a die of a press machine, and by changing the height (axial dimension) of a compression spring, an accurate wrinkle holding force can be obtained. Applies to the flange part.
図1乃至図5に、本発明の絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構の構成を示す。図1は、本発明の絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構の要部縦断面を示す斜視図、図2は、本発明の絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構の全体を示す斜視図、図3は、本発明の絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構の全体を示す縦断面図、図4は、スプリング(圧縮ばね)によるしわ押さえ力の伝達に関与する部材を示す斜視図、図5は、スプリング、ポストの配置を示す斜視図である。 1 to 5 show the structure of a wrinkle holding mechanism capable of dynamic control in the drawing process of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing a longitudinal section of a main part of a wrinkle pressing mechanism capable of dynamic control in drawing processing according to the present invention, and FIG. 2 is a perspective view showing an entire wrinkle pressing mechanism capable of dynamic control in drawing processing of the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the entire wrinkle pressing mechanism capable of dynamic control in drawing processing of the present invention, and FIG. 4 is a perspective view showing members involved in transmission of wrinkle pressing force by a spring (compression spring). FIG. 5 is a perspective view showing the arrangement of springs and posts.
図1乃至図5において、1はポンチであって、図示しない駆動機構によって上下方向に変位せしめられ、ダイス2と協働してブランク3を継目のない底付筒形に絞り加工する。3−1はブランク3のフランジ部分である。4は上ダイブロック、5は下ダイブロックであって、上ダイブロック4は、図3に示すように、下ダイブロック5と相俟ってダイス2を固設、支承している。下ダイブロック5は、図3に示すように、その下部に空腔部を有し、そこに、スプリング6、スプリング受け7、調整スクリュー8を収蔵している。
In FIG. 1 to FIG. 5,
スプリング6(圧縮ばね)は、この実施例においては、図5に示すように、4箇所に配設されている。スプリング6は、下ダイブロック5下部における空腔部の天井にその頂部位置を固定され、スプリング受け7にその下端部を固定されている。スプリング受け7は、図1および図3に示すように、スプリング受け昇降手段の一実施例である調整スクリュー8と螺合部8−1で螺合している。調整スクリュー8の下部は、図1および図3に示すように、この実施例においては、断面六角形のホロー14となっており、図示しない駆動源たとえばパルスモータによって回転制御下に駆動される前記ホロー14に嵌合する断面六角形のステムによって回転せしめられ得る。
In this embodiment, the springs 6 (compression springs) are arranged at four locations as shown in FIG. The top position of the
調整スクリュー8が回転すると、これと螺合しているスプリング受け7が昇降し、スプリング6の軸方向寸法を変化させる。スプリング6の軸方向寸法の変化とそれによって発生する力の間には線形的な関係があるから、調整スクリュー8の回転数を操作パラメータとしてスプリング6が発生する力を高い精度下に制御することができる。一方、調整スクリュー8は、図1および図3に示すように、調整プレート9の段付部に回転自在に嵌装され、上下方向に固定されており、スプリング6の軸方向寸法の変化に対応する力をスプリング受け7を介して調整プレート9に伝達する。また、調整スクリュー8下部と調整プレート9との衝合部にはスラストベアリングを介挿し、摩擦を軽減するようにしてもよい。
When the adjusting
スプリング受け7の昇降手段としては、この実施例における調整スクリュー8のほかスプリング受け7の下面を傾斜面とし、この傾斜面と摺動自在な傾斜ブロック7を配設し、この傾斜ブロックを水平方向に変位させてスプリング受け7を昇降させる手段や、リンク機構、ラック・ピニオンの組合せ、油圧シリンダ等の手段を採ることもできる。
As the lifting means for the
この実施例においては、構造の簡潔さ、昇降精度、操作の容易性等からスプリング受け7と螺合する調整スクリュー8をスプリング受け昇降手段とした。
In this embodiment, the
調整プレート9には、図1および図4、図5に示すように、この実施例においては、4本のポスト10の下端部が固着されており、ポスト10は、調整プレート9の下方向に作用する力を上部に伝達する。ポスト10の上端部は、図1および図4、図5に示すように、しわ押さえホルダ11に固着されている。12はしわ押さえであって、図1乃至図5に示すように、しわ押さえホルダ11と上ダイブロック4、ダイス2間に出し入れ自在に介挿されている。而して、スプリング6の軸方向寸法の変化に対応する下方向への力は、スプリング受け7→調整スクリュー8→調整プレート9→ポスト10→しわ押さえホルダ11→しわ押さえ12と伝達される。かくして、ブランク3のフランジ部3−1は、図1および図3に示すように、しわ押さえ12およびダイス2頂部間で、スプリング6の軸方向寸法の変化に対応する下方向への力によって押圧される。
図2および図3において、13はポンチブロックであり、ポンチ1を固設している。しわ押さえ力の検出手段として、たとえばしわ押さえホルダ11としわ押さえ12間にストレインゲージを介挿する手段を採ることができる。
As shown in FIGS. 1, 4, and 5, in this embodiment, the lower ends of the four
In FIGS. 2 and 3,
次に、本発明の絞り加工におけるダイナミック制御可能なしわ押さえ機構を装着されたプレス機械によって、ブランク3を絞り加工するときの動作を説明する。
先ず、図7に示すように、プレス(ポンチ1)が上死点に位置せしめられる。このとき、図7に示すように、しわ押さえ12は水平方向に移動せしめられ取り除かれている。次いで、図6に示すように、上ダイブロック4の上面にブランクガイド16がブランク3の外径に合わせてセットされ、このブランクガイド16に合致するようにブランク3が載置される。ブランクガイド16は、図6に示すように、ガイド押さえ17の長手方向に沿って変位し得る、ブランク3よりも若干薄い2枚の金属板からなっており、ブランク3の外径に合わせて相対向するV字状部の間隔を調整される。ブランクガイド16によってブランク3の平面の中心点がポンチ1およびダイス2の軸心と一致せしめられる。
Next, an operation when the blank 3 is drawn by a press machine equipped with a wrinkle pressing mechanism capable of dynamic control in the drawing process of the present invention will be described.
First, as shown in FIG. 7, the press (punch 1) is positioned at the top dead center. At this time, as shown in FIG. 7, the
次いで、図8に示すように、しわ押さえホルダ11下面とブランク3上面間にしわ押さえ12が水平方向に挿通され、然る後、図9、図10に示すように、ポンチブロック13におけるドライブバー15が降下し、ドライブバー15の斜面18によってスライドブロック19が水平方向に変位せしめられてブランク3を挟む。この状態で、図示しないモータによって調整スクリュー8を回転させ、スプリング6の軸方向寸法を所期の値にセットする。或いは、予め所期の値にセットしておき、ドライブバー15の下降とともに所期のしわ押さえ力をブランク3に適用するようにすることもできる。これによって、しわ押さえ12下面とダイス2頂部間でブランク3が所定の力で押圧される。絞り加工の進行に伴って、しわ押さえ力はダイナミックに制御される。
Next, as shown in FIG. 8, the
然る後、所定のアルゴリズムに従って、所期の力および速度でポンチ1が下降し、図1および図3に示す状態となる。ポンチ1の下降量に対応してフランジ部3−1のメタルはダイス2の方へ流動し、フランジ部3−1の面積が減少していく。プレスが下死点まで達した後、調整スクリュー8によるしわ押さえ力が解除され、図11、図12に示すように、ドライブバー15が上昇し、ドライブバー15の反対側の斜面によってスライドブロック19が上記とは逆方向に水平変位せしめられ、しわ押さえ12を上昇させる。ドライブバー15の上昇によるしわ押さえ12の上昇は、しわ押さえ力がフランジ部3−1に適用された状態で行うこともできる。
Thereafter, according to a predetermined algorithm, the
ポンチ1の下降量に対応するフランジ部3−1の面積の減少量は、事前の実験によって対応関係を予定できるから、ポンチ1の下降量に対応させてフランジ部3−1に対するしわ押さえ力の調整操作を、調整スクリュー8の回転数を操作パラメータとして、スプリング6(圧縮ばね)の軸方向寸法を変化させることによって行う。このようにして、ポンチ1の下降によるブランク3に対する絞り加工の進行に応じたしわ押さえ力を制御する。
Since the amount of decrease in the area of the flange portion 3-1 corresponding to the amount of lowering of the
1 ポンチ
2 ダイス
3 ブランク
3−1 ブランクのフランジ部
4 上ダイブロック
5 下ダイブロック
6 スプリング
7 スプリング受け
8 調整スクリュー(スプリング受け昇降手段)
8−1 螺合部
9 調整プレート
10 ポスト
11 しわ押さえホルダ
12 しわ押さえ
13 ポンチブロック
14 ホロー
15 ドライブバー
16 ブランクガイド
17 ガイド押さえ
18 ドライブバーにおける斜面
19 スライドブロック
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8-1 Screwing
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