JP2011143427A - 成形装置及び成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】上型の自重による撓みや落下を防止することができる成形装置及び成形方法を提供する。
【解決手段】成形装置１０は、下型１４に対して被成形部材である板状部材３６を介して上型１８を押圧させることにより、前記板状部材３６を所望の成形品に成形する成形装置において、前記成形品の成形形状が形成された下型１４と、弾性体から構成され、前記下型１４に形成された前記成形形状に倣って変形する上型１４と、前記上型１４を前記下型１８に対して押圧する押圧部と、前記上型１８に挿通され、所定の張力が付与されることで、前記上型１８を略平面形状に保持する保持部材１６と、前記下型１４に対して前記上型１８が離間している状態では、前記保持部材１６に対して所定の張力を付与し、前記下型１４に対して前記上型１８が押圧される状態では、前記保持部材１６に対する張力を解放側に調整する張力調整部２４、２６とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、上型及び下型間で板状部材を押圧成形する成形装置及び成形方法に関する。

金属板等の板状部材を所定の形状に成形する方法として、上型及び下型からなる一対の金型を用いて押圧成形するプレス成形が知られている。これらの金型を用いたプレス成形では、同一形状の成形品を短時間で大量に製造できるため、主として大量生産品の製造に用いられる。

しかしながら、成形品の形状を変更するためには、変更後の成形品に対応した金型が新たに必要であり、当該金型を作成するための時間及び費用を要する。このため、プレス成形は、少量多品種生産や一点物の作品の生産には不向きである。

上記のプレス成形の短所を解消するために、一対の金型のうち、上型を弾性体で構成した成形装置が知られている（特許文献１）。この成形装置は、成形品の形状を下型のみに加工形成しておき、弾性体からなる上型を前記下型に倣わせることにより、板状部材を成形するものである。

特開２００９−２６２２２９号公報

しかしながら、前記成形装置における弾性体で構成される上型の大きさは、成形品によって定まり、成形品が大型になれば上型も大きくなる。そのため、自重により上型が撓み、場合によっては、上型が支持機構から脱落してしまうおそれがある。また、上型が撓んでいると、成形開始前に上型が板状部材の一部に接し、上型が接した部分に加圧による成形不良が生じるおそれがある。

本発明は、前記の課題を解決するためになされたものであって、上型の自重による撓みや脱落を防止するとともに、成形不良が生じることのない成形装置及び成形方法を提供することを目的とする。

本発明に係る成形装置は、下型に対して被成形部材である板状部材を介して上型を押圧させることにより、前記板状部材を所望の成形品に成形する成形装置において、前記成形品の成形形状が形成された下型と、弾性体から構成され、前記下型に形成された前記成形形状に倣って変形する上型と、前記上型を前記下型に対して押圧する押圧部と、前記上型に挿通され、所定の張力が付与されることで、前記上型を略平面形状に保持する保持部材と、前記下型に対して前記上型が離間している状態では、前記保持部材に対して所定の張力を付与し、前記下型に対して前記上型が押圧される状態では、前記保持部材に対する張力を解放側に調整する張力調整部と、を備えることを特徴とする。

前記成形装置において、前記保持部材は、前記上型に対して格子状に配列される線状部材からなることを特徴とする。

本発明に係る成形方法は、下型に対して被成形部材である板状部材を介して上型を押圧させることにより、前記板状部材を所望の成形品に成形する成形方法において、前記下型に対して前記上型が離間している状態で、前記上型に挿通した保持部材に対して所定の張力を付与し、前記上型を略平面状態に保持するステップと、前記上型を前記略平面状態に保持した状態で前記下型に指向して移動させるステップと、前記下型に対して前記板状部材を介して前記上型が押圧されるとき、前記保持部材に対する張力を解放側に調整するステップと、前記保持部材に対する張力を解放側に調整した状態で、前記下型と前記上型との型締めを行うステップと、からなることを特徴とする。

本発明の成形装置及び成形方法では、弾性体からなる上型に保持部材を挿通し、前記保持部材の張力を張力調整部によって調整することにより、自重による上型の撓みを防止し、上型の脱落を防ぐことができる。また、成形開始前に上型が板状部材の一部に接することがないため、加圧による成形不良が生じるのを防ぐことができる。

本実施形態の成形装置の構成の説明図である。 本実施形態の成形装置における上型及び張力調整部の説明図である。 本実施形態の成形装置を構成する制御部の説明図である。 板状部材の成形手順のフローチャートである。 上型が板状部材に当接した状態を示す図である。 型締めをしている状態を示す図である。 スライドを上昇させ、保持部材に張力を付与した状態を示す図である。 本実施形態の変形例の成形装置の説明図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は本実施形態の成形装置の構成の説明図、図２は本実施形態の成形装置における上型及び張力調整部の説明図、図３は本実施形態の成形装置を構成する制御部の説明図である。

成形装置１０は、図示しない基台上に固定されたボルスタ１２と、前記ボルスタ１２に設けられた下型１４と、前記下型１４と対をなす型であって、複数本の保持部材１６が挿通された上型１８と、前記上型１８を支持する筐体２０と、筐体２０の上部に固定され、筐体２０を上下方向に移動させるスライド２２と、筐体２０に設けられ、保持部材１６の張力を調整する張力調整部２４、２６と、筐体２０に設けられ、ばね部材２８の弾発力により上型１８を下型１４に対して押圧する複数の押圧ピン３０と、張力調整部２４、２６を制御する制御部３２とを備える。

下型１４は金属製であって、上面部３４には、成形部材である板状部材３６から成形される所望の成形品の形状に応じた曲面が形成されている。

上型１８は、所定の反発力の弾性又は粘弾性を有するウレタンゴム等の樹脂材料から構成される。板状部材３６は、上型１８及び下型１４間で押圧されることで、下型１４に形成された成形品形状に倣って変形する。このとき、ばね部材２８と押圧ピン３０とから構成される押圧部が上型１８を押圧する。

図２に示すように、上型１８の各側面には、上型１８の平面に沿って矢印Ｘ方向及び矢印Ｙ方向にそれぞれ貫通する複数の貫通孔３８が形成される。各貫通孔３８には、ワイヤから構成される線状の保持部材１６が挿通される。隣接して配列される保持部材１６間の距離は、上型１８を所望の平面状態とするため各保持部材１６に付与する張力に従って定められる。なお、本実施形態では、保持部材１６はワイヤで構成しているが、所定の張力を付与することができるものであれば、これに限定されるものではない。

矢印Ｘ方向に延在する各保持部材１６は、各一端部が張力調整部２４に連結され、各他端部が固定部４０に固定される。張力調整部２４は、モータ４２ａ〜４２ｄと、各モータ４２ａ〜４２ｄの駆動軸に連結され、各保持部材１６を個別に巻き取るプーリ４４ａ〜４４ｄとを備える。また、矢印Ｙ方向に延在する各保持部材１６は、各一端部が張力調整部２６に連結され、各他端部が固定部４８に固定される。張力調整部２６は、張力調整部２４と同様に構成される。

制御部３２は、ＣＰＵ５０と、張力調整部２４、２６を構成する各モータ４２ａ〜４２ｄを制御する駆動制御部５２とを備える。ＣＰＵ５０には、スライド２２の矢印Ｚ方向に対する移動量を測定するセンサ５４が接続される。ＣＰＵ５０は、センサ５４によって測定されたスライド２２の移動量と、下型１４の形状を示す形状データとを対比し、その対比結果に基づき、上型１８が板状部材３６に当接したものと判定したとき、駆動制御部５２に対して、当接した部分に配設されている各保持部材１６の張力を解放する指示を行う。

本実施形態の成形装置１０は、基本的には以上のように構成される。次に成形装置１０による板状部材３６の成形手順につき、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、図５は、上型１８が板状部材３６に当接した状態、図６は、型締めをしている状態、図７はスライド２２を上昇させ、保持部材１６に張力を付与した状態を示す図である。

まず、スライド２２を矢印Ｚ方向に上昇させた状態において、制御部３２のＣＰＵ５０は、駆動制御部５２により張力調整部２４、２６を構成する各モータ４２ａ〜４２ｄを駆動し、各保持部材１６をプーリ４４ａ〜４４ｄで巻き取ることにより、各保持部材１６に所定の張力を付与する（ステップＳ１）。この結果、上型１８が保持部材１６によって支持され、略平面形状に維持される。なお、各保持部材１６に付与する張力は、上型１８の重量、撓み量を決定する物理特性に基づいて設定される。

次に、板状部材３６を下型１４と上型１８との間に搬送する（ステップＳ２、図１参照）。

板状部材３６が下型１４と上型１８との間に配置された後、スライド２２を矢印Ｚ方向に下降させる（ステップＳ３）。

一方、センサ５４は、スライド２２の移動量を測定し、測定結果をＣＰＵ５０に通知する。ＣＰＵ５０は、センサ５４によって測定されたスライド２２の移動量と、下型１４に形成された成形品の形状データとを比較し、上型１８が板状部材３６に当接したと判断したとき（ステップＳ４、図５参照）、駆動制御部５２に対して、当接した部分に対応する保持部材１６に付与している張力を解放するように指示する。

そこで、駆動制御部５２は、張力調整部２４、２６を構成する各モータ４２ａ〜４２ｄによる保持部材１６の巻き取り力を調整する。この結果、各保持部材１６に付与されている張力が適宜解放され、上型１８が変形可能な状態となる（ステップＳ５）。

次いで、スライド２２を矢印Ｚ方向にさらに下降させ、板状部材３６を下型１４と上型１８とで押圧して型締めする（ステップＳ６、図６参照）。この場合、上型１８は、ばね部材２８で付勢された複数の押圧ピン３０により下型１４に向かって押圧されることにより、下型１４の上面部３４に形成された成形品の形状に倣うように変形する。

板状部材３６の成形終了後、上型１８が板状部材３６から離間するまでスライド２２を上昇させる（ステップＳ７）。この間、センサ５４は、スライド２２の移動量を測定する。

ＣＰＵ５０は、センサ５４から通知されるスライド２２の移動量と、下型１４の形状データとを比較し、上型１８が板状部材３６から離間開始したと判定したとき（ステップＳ８）、駆動制御部５２を制御して各モータ４２ａ〜４２ｄを駆動し、各保持部材１６に所定の張力を適宜付与する（ステップＳ９）。この結果、上型１８が保持部材１６によって支持され、略平面形状に維持される。

スライド２２は、平面形状とされた上型１８を保持した状態でさらに上昇し、型開きされた後、成形品が取り出される（ステップＳ１０、図７）。

以上のように、成形装置１０では、板状部材３６を保持部材１６により略平面状に保持することにより、上型１８の筐体２０からの脱落を防止することができる。また、上型１８が板状部材３６の一部を成形開始前に押圧する事態を回避し、上型１８が接した部分に上型１８の自重による成形不良が生じるのを防ぐことができる。

次に、本実施形態の変形例について説明する。図８は、本実施形態の変形例に係る成形装置６０である。なお、上述した本実施形態と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。

この変形例は、ばね部材２８により付勢される押圧ピン３０を、油圧シリンダ６２により進退駆動されるピストンピン６４に代えたものである。なお、油圧シリンダ６２とピストンピン６４とは、押圧部を構成する。各油圧シリンダ６２は、制御部３２からの指示に従い、電空圧変換器６６により駆動制御されることで、ピストンピン６４の矢印Ｚ方向に対する移動量を制御し、上型１８を下型１４の形状に応じて押圧する。この結果、上型１８の形状が下型１４の形状に倣い、所望の成形品が形成されることになる。保持部材１６に対する張力の調整処理については、成形装置１０と同様にして行われる。

なお、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で変更することが可能である。

例えば、上型１８は、側面に貫通孔３８を形成し、当該貫通孔３８に保持部材１６を挿通して形成するものとしているが、上型１８の型内に予め保持部材１６を配設し、その中に溶融した樹脂を注入して固化させ、上型１８を形成するようにしてもよい。

また、上型１８を構成する材料は、所定の弾性を有すればウレタンゴム等の樹脂材料に限定されるものではない。例えば、ニトリルゴムやシリコーンゴムやプラスチック等の高分子材料で構成されてもよく、また、内部に空洞を有するいわゆる発砲体、多孔質体であってもよい。

また、上型１８には、Ｘ方向及びＹ方向に保持部材１６が挿通されているが、上型１８に所定の張力を付与することができるのであれば、保持部材１６の挿通の方向、本数は、限定されるものではない。例えば、Ｘ方向のみに保持部材１６を挿通する構成であってもよい。

さらに、上型１８の板状部材３６への当接状態及び離間状態は、センサ５４を用いてスライド２２の移動量の測定結果に基づいて判断するようにしているが、スライド２２の移動量の測定に基づく場合に限定されるものではない。例えば、保持部材１６の張力を測定することにより上型１８の板状部材３６への当接状態及び離間状態を判断してもよい。上型１８が板状部材３６へ当接する場合には、それまで一定だった保持部材１６の張力が大きくなることから判断することができる。また、上型１８が板状部材３６から離間する場合については、板状部材３６の成形後、上型１８が板状部材３６から離間する際に、上型１８の自重によって保持部材１６の張力が大きくなることを検出し、上型１８の板状部材３６からの離間を判断することができる。

１０、６０…成形装置
１２…ボルスタ
１４…下型
１６…保持部材
１８…上型
２０…筐体
２２…スライド
２４、２６…張力調整部
２８…ばね部材
３０…押圧ピン
３２…制御部
３４…上面部
３６…板状部材
３８…貫通孔
４０、４８…固定部
４２ａ〜４２ｄ…モータ
４４ａ〜４４ｄ…プーリ
５０…ＣＰＵ
５２…駆動制御部
５４…センサ
６２…油圧シリンダ
６４…ピストンピン
６６…電空圧変換器

Claims (3)

1. 下型に対して被成形部材である板状部材を介して上型を押圧させることにより、前記板状部材を所望の成形品に成形する成形装置において、
   前記成形品の成形形状が形成された下型と、
   弾性体から構成され、前記下型に形成された前記成形形状に倣って変形する上型と、
   前記上型を前記下型に対して押圧する押圧部と、
   前記上型に挿通され、所定の張力が付与されることで、前記上型を略平面形状に保持する保持部材と、
   前記下型に対して前記上型が離間している状態では、前記保持部材に対して所定の張力を付与し、前記下型に対して前記上型が押圧される状態では、前記保持部材に対する張力を解放側に調整する張力調整部と、
   を備えることを特徴とする成形装置。
2. 請求項１記載の成形装置において、
   前記保持部材は、前記上型に対して格子状に配列される線状部材からなることを特徴とする成形装置。
3. 下型に対して被成形部材である板状部材を介して上型を押圧させることにより、前記板状部材を所望の成形品に成形する成形方法において、
   前記下型に対して前記上型が離間している状態で、前記上型に挿通した保持部材に対して所定の張力を付与し、前記上型を略平面状態に保持するステップと、
   前記上型を前記略平面状態に保持した状態で前記下型に指向して移動させるステップと、
   前記下型に対して前記板状部材を介して前記上型が押圧されるとき、前記保持部材に対する張力を解放側に調整するステップと、
   前記保持部材に対する張力を解放側に調整した状態で、前記下型と前記上型との型締めを行うステップと、
   からなることを特徴とする成形方法。

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