JP3445988B2 - 逐次張出し成形用工具ユニットおよび逐次張出し成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術の分野】本発明は、成形型を用いず
に薄板のワークをシェル状に張出し成形する逐次張出し
成形用工具ユニットおよび該工具ユニットを装着した逐
次張出し成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄鋼板や銅板、アルミ板等の平薄板から
プレス加工によってシェル状の製品を得る場合、製品シ
ェル形状と同じ形状をした一対の専用金型を用いるのが
一般的であるが、この方法は製品の大きさに限界があ
り、また少量生産に不向きである。これを解決するた
め、棒状の形状付与工具、特に先端がボール状となった
ボールエンド工具を、例えば数値制御により、薄板をし
ごくように所望方向に移動させ、各位置における工具先
端の包絡面によって製品形状を与える逐次成形法が知ら
れている。

【０００３】図６はこの逐次成形法の一例を原理的に示
し、図７は皿状に中央が窪んだ製品の張出し成形例を示
したものである。図６のように成形素材である薄板３１
の一端を固定し、一対のボールエンド工具３２，３３で
薄板３１を挟み付けて所定の方向へ逐次移動させること
により、最初の破線状態にあった薄板３１´を実線の曲
面形状に成形する。図７の例では、薄板３１の周縁を固
定し、薄板３１の下側に成形製品の凹形部の上端内径を
規制する下側ボールエンド工具３３を固定配置し、薄板
上側に配置した上側ボールエンド工具３２で薄板３１を
しごくように該上側工具３２の動作を制御し、皿状のシ
ェル形製品を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述の逐次成形方法
は、金型が節約できるのでコスト上有利であるほかに、
コンピュータ技術の進展により工具運動経路の設定が迅
速かつ容易であって、種々形状のシェル状製品の成形が
可能となる等多くの利点がある。しかし、成形品のシェ
ル形状つまり窪み部の形状が開口側へ向けて一様な先拡
り状になっている場合は、窪み部へ出入するボールエン
ド工具の動作も比較的単純であるが、窪み箇所に中膨み
部があるような場合、例えば図８に示すような開口部３
４が狭くなった形状のものに対しては、ボールエンド工
具３２の軸線を鉛直状態に保ったまま該工具を上下およ
び前後、左右に移動させて中膨み部３５に工具先端を圧
接することができず、図示のように中膨み部３５で工具
３２の支持軸を傾斜させた状態で上下および前後、左右
の３次元運動を行わせなければならない。工具支持軸を
保持した工具ヘッド（図示省略）を傾斜させると下側ボ
ールエンド工具３３に対して上側工具３２の位置関係に
狂いが生じ易く、工具ヘッドの支持機構および傾動機構
が複雑化するという問題があった。

【０００５】本発明は、ボールエンド工具の支持軸の傾
斜角度を簡単な手段で変化させることができ、かつ、こ
の工具支持軸の角度を変えても該工具のボールエンド中
心位置が常に工具ヘッドの中心軸線上にあり、これによ
って側面に中膨み部のあるシェル状製品を前記ボールエ
ンド工具で逐次成形できるようにした逐次張出し成形用
工具ユニットおよび逐次張出し成形機を提供することに
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、薄板に
ボールエンド工具を押し当てながら移動させて該薄板を
シェル状に成形する逐次張出し成形機の工具ユニットに
おいて、ユニット本体部（工具ヘッド）に枢着された傾
動レバーと、該傾動レバーの傾動駆動手段と、一対の平
行縦リンクおよび一対の平行横連結リンクによって構成
された平行四辺形リンク機構と、前記一対の平行横連結
リンクの一方のリンクから該リンクに沿って前記ユニッ
ト本体部から突出するように伸長したボールエンド工具
とを有し、前記一対の平行横連結リンクの他方のリンク
の一端部が前記ユニット本体部に枢着され、前記一対の
平行縦リンクの少なくとも一方のリンクの伸長端が前記
傾動レバーに枢着され、前記ユニット本体部に対する前
記平行四辺形リンク機構の枢着点と前記ボールエンド工
具のボールエンド中心とが前記平行縦リンクと平行な同
一線上に配置された逐次張出し成形用工具ユニットが提
供される。

【０００７】また本発明によれば、薄板にボールエンド
工具を押し当てながら移動させて該薄板をシェル状に成
形する逐次張出し成形機において、成形機本体上に水平
方向に摺動可能に保持され、かつ、被成形物の縁部を把
持するスライドユニットと、該スライドユニットの上下
に配置され、かつ、上下動および鉛直軸線まわりに旋回
可能に前記成形機本体に保持された逐次張出し成形用工
具ユニットとを有し、前記逐次張出し成形用工具ユニッ
トは、ユニット本体部に枢着された傾動レバーと、該傾
動レバーの傾動駆動手段と、一対の平行縦リンクおよび
一対の平行横連結リンクによって構成された平行四辺形
リンク機構と、前記一対の平行横連結リンクの一方のリ
ンクから該リンクに沿って前記ユニット本体部から突出
するように伸長したボールエンド工具とを備え、かつ、
前記一対の平行横連結リンクの他方のリンクの一端部が
前記ユニット本体部に枢着され、前記一対の平行縦リン
クの少なくとも一方のリンクの伸長端が前記傾動レバー
に枢着され、前記ユニット本体部に対する前記平行四辺
形リンク機構の枢着点と前記ボールエンド工具のボール
エンド中心とが前記平行縦リンクと平行な同一線上に配
置されている逐次張出し成形機成形機が提供される。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明を好適な実施形態に
ついて図面を参照して説明する。図１は本発明の１実施
形態による逐次張出し成形用工具ユニットの正面図であ
る。ユニット本体部である工具ヘッド１０の縦中心線Ｃ
上の中央からやや下方へ寄った位置に扇形傾動レバー５
の基部（扇の要に相当する部分）が枢軸６を介して軸支
されている。扇形傾動レバー５の円弧部分にはウオーム
歯車１１が形成され、このウオーム歯車１１が工具ヘッ
ド（ユニット本体部）１０に軸支されたウオーム８と噛
合して該ウオーム８の回転により扇形傾動レバー５が枢
軸６のまわりに旋回し、工具ヘッド１０の前記縦中心線
Ｃに対する扇形傾動レバー５の傾斜角度が変えられるよ
うになっている。１２はウオーム８の回転駆動用サーボ
モータであり、工具ヘッド１０に保持されている。

【０００９】扇形傾動レバー５には、そのほぼ基部近く
に第１の平行縦リンク２の先端が枢着され、また同様に
該レバー５の外周近くに第２の平行縦リンク３の先端が
枢着されている。そして両縦リンク２，３を互いに平行
に保つように該両縦リンク２，３のほぼ中間位置が第１
の平行横連結リンク４で連結されている。前記第１，第
２の平行縦リンク２，３の下端は前記第１の平行横連結
リンク４と平行な第２の平行横連結リンク１によって連
結されている。また、第１の平行横連結リンク４の一端
４ａは第１の平行縦リンク２の外側へ伸び、この部分が
扇形傾動レバー５の枢軸６を通る工具ヘッド１０の縦中
心線Ｃ上の位置で該工具ヘッド１０に枢軸７を介して枢
着されている。第１，第２の平行縦リンク２，３および
第１，第２の平行横連結リンク４，１によって本発明に
係る平行４辺形リンク機構を構成している。なお第１の
平行縦リンク２の下半分は図１に示すように縦中心線Ｃ
側に凹形となるようにその片側部２ａが湾曲しており、
またその下端２ｂは工具ヘッド１０から下方へ突出して
いる。

【００１０】前記平行４辺形リンク機構の第２の平行横
連結リンク１の一端部は、第１の平行縦リンク２との枢
着点から更に該第１の平行横連結リンク１の延長上に伸
び、この伸長部分が工具支持軸１３となり、該工具支持
軸１３の先端にボールエンド工具１４が固着されてい
る。ボールエンド工具１４のボールエンド中心（球中
心）は工具ヘッド１０の縦中心線Ｃ上に位置するように
配置されており、これによって扇形傾動レバー５の枢軸
６と第１の平行横連結リンク４の枢軸７とボールエンド
工具１４の中心は同一の軸線上に整合している。ユニッ
ト本体部となる工具ヘッド１０の全体は、その縦中心線
Ｃのまわりの旋回動と上下方向および前後、左右方向に
移動可能となっている。被成形品の形状に応じて傾動レ
バー５の旋回角度を変えると、ボールエンド工具１４の
ボールエンド中心の位置が変わることなく、工具ヘッド
縦中心線Ｃに対する工具支持軸１３の傾斜角度αを変え
ることができる。

【００１１】図２は図１に示す実施例の変形例であり、
この場合は第１の平行横連結リンク４と扇形傾動レバー
５とが第２の平行縦リンク３のみでリンク連結されてお
り、第１の平行縦リンク１５は第１，第２の平行横連結
リンク４，１のみとリンク連結され、扇形傾動レバー５
とは連結されていない。その他の部分は図１の例と同様
であり、同じ部材には同じ符号を付してある。扇形傾動
レバー５の傾動動作により、第２の平行縦リンク３を介
して第１，第２の平行縦リンク１５，３および第１，第
２の平行横連結リンク４，１からなる平行４辺形リンク
機構が平行運動動作を行い、図１の場合と同様に機能す
る。なお図示は省略しているが、この変形例とは逆に、
第１の平行縦リンク１５を扇形傾動レバー５および第
１，第２の平行横連結リンク４，１と連結し、第２の平
行縦リンク３を扇形傾動レバー５に連結せずに第１，第
２の平行横連結リンク４，１にのみリンク連結するよう
にしてもよい。この場合は、扇形傾動レバー５の傾動動
作により、第１の平行縦リンク１５を介して第１，第２
の平行縦リンク１５，３および第１，第２の平行横連結
リンク４，１からなる平行４辺形リンク機構が平行運動
動作を行う。

【００１２】図３ないし図５は、上述の逐次張出し成形
用工具ユニットを用いて本発明に係る逐次張出し成形機
を構成した実施例を示したものである。成形機本体はＣ
形のコラム１６を有し、このコラム１６の上部前面に上
側プレスヘッド１７が、また該ヘッド１７に対峙してコ
ラム１６の下部前面に下側プレス台１８が設けられてい
る。上側プレスヘッド１７には、図１または図２に示し
たものと略同様の上側工具ヘッド１０ａが上下動および
鉛直軸線まわりに回転可能に保持されている。上側工具
ヘッド１０ａの回転駆動用サーボモータ１９および上下
動用サーボモータ２０（図５）は上側プレスヘッド１７
内に収容されている。上側工具ヘッド１０ａには図１ま
たは図２に示したような扇形傾動レバー５およびボール
エンド工具１４を含む平行４辺形リンク機構２１が装着
されている。

【００１３】下側プレス台１８には、上側プレスヘッド
１７の逐次張出し成形用工具ユニットと対峙するよう
に、同様に扇形傾動レバー５およびボールエンド工具１
４を含む下側平行４辺形リンク機構３６，３７を装着し
た下側工具ヘッド１０ｂ，１０ｃが上下動および前後移
動および鉛直軸線まわりに回転可能に保持されている。
この実施例では下側フレス台１８には図３および図５に
明示するように前後に並設された２体の逐次張出し成形
用工具ユニットが設けられている。なお上側プレスヘッ
ド１７と同様に下側プレス台１８内にも下側工具ヘッド
１０ｂ，１０ｃの回転駆動用サーボモータ２４および上
下動用サーボモータ２５および前後移動用サーボモータ
３８（図５）が収容されている。なお、図５からも明ら
かな如く、この下側平行４辺形リンク機構３６，３７を
含む下側工具ヘッド１０ｂ，１０ｃは、図１に示すよう
な工具ヘッド１０を上下逆にしたような構成となってい
る。

【００１４】上側のプレスヘッド１７と下側プレス台１
８との間を横断し、かつ、成形機本体の両側に立設され
た支柱２６を有する門形テーブル架台２７が設けられて
おり、該架台２７上にＸ，Ｙワークテーブル２８が搭載
されている。ワークテーブル２８上には薄板等の被成形
素材３０の縁部を固定するクランパ２９が設けられてい
る。Ｘ，Ｙワークテーブル２８は門形テーブル架台２７
に保持された２体のサーボモータによってそれぞれＸ方
向（左右方向）およびＹ方向（前後方向）にスライドす
るようになっている。

【００１５】上述の成形機で平坦な薄板素材から図８に
示すような開口部が狭く中膨み部のあるシェル状製品を
成形加工するには、素材の縁部をワークテーブル２８上
のクランパ２９で把持固定し、上側工具ヘッド１０ａお
よび下側工具ヘッド１０ｂ，１０ｃを下降および上昇さ
せ、それぞれのボールエンド工具１４を被成形素材３０
に接触させ、ＮＣ装置にて該工具１４の動作を制御して
該工具１４で被成形素材３０をしごきつつ図３のように
３体のボールエンド工具１４の共働によってシェル状に
成形する。中膨み部においては逐次張出し成形用工具ユ
ニットの扇形傾動レバー５を旋回させ、平行４辺形リン
ク機構を例えば横側へ平行移動動作させてボールエンド
工具１４の工具支持軸１３（図１，図２）が素材３０の
中膨み部周囲に接当しないようにする。この際、それぞ
れのボールエンド工具１４のボールエンド中心位置はそ
の対応する上側および下側の工具ヘッド１０ａ，１０
ｂ，１０ｃの縦中心線上にあり、上下のボールエンド工
具１４の相対位置が狂うことはない。また、図１に明示
する如く工具支持軸１３に隣接した第１の平行縦リンク
２の片側部２ａが凹形に湾曲しているので、この第１の
平行縦リンク２が成形素材３０の開口部あるいは中膨み
部の外側部に接当することはない。

【００１６】図３の状態から成形品を取り出すときは、
まず下側の成形用工具ユニットの一方の下側工具ヘッド
１０ｂを成形品から離れるように後方向へ移動させると
ともに他方の下側工具ヘッド１０ｃを下降させ、次いで
ワークテーブル２８をＹ方向の後方向へ移動せしめ、上
側成形用ユニットの上側工具ヘッド１０ａを上昇させる
ことにより、成形品を取り出す。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、傾
動レバーの旋回制御でボールエンド工具のボールエンド
中心を変えずに工具支持軸の傾斜角度と方向を被成形素
材に干渉しないように変えることができ、中膨み部のあ
るシェル状製品のＮＣ制御による有効な成形加工が可能
になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による逐次張出し成形用工具ユ
ニットの側面図である。

【図２】図１に示す実施例の変形形態を示す図である。

【図３】本発明の実施例による逐次張出し成形機の側面
図である。

【図４】図３の正面図である。

【図５】本発明の実施例による逐次張出し成形機におけ
る上下の成形用工具ユニットの拡大側面図である。

【図６】逐次成形法の一例を原理的に示した図である。

【図７】皿状に窪んだ製品の逐次張出し成形例を示す図
である。

【図８】中膨み部のあるシェル状製品の例を示す図であ
る。 １ 第２の平行横連結リンク ２，１５ 第１の平行縦リンク ３ 第２の平行縦リンク ４ 第１の平行横連結リンク ５ 扇形傾動レバー ６ 傾動レバーの枢軸 ７ 第１の平行横連結リンクの枢軸 ８ ウオーム １０ 工具ヘッド １０ａ 上側工具ヘッド １０ｂ，１０ｃ 下側工具ヘッド １１ ウオーム歯車 １２ 回転駆動用サーボモータ １３ 工具支持軸 １４ ボールエンド工具 １７ 上側プレスヘッド １８ 下側プレス台 １９，２４ 回転駆動用サーボモータ ２０，２５ 上下動用サーボモータ ２１，３６，３７ 平行４辺形リンク機構 ３８ 前後移動用サーボモータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−85871（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−10855（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−10854（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−132329（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 22/00 - 26/14 B30B 1/26

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄板にボールエンド工具を押し当てながら
   移動させて該薄板をシェル状に成形する逐次張出し成形
   機の工具ユニットにおいて、ユニット本体部に枢着され
   た傾動レバーと、該傾動レバーの傾動駆動手段と、一対
   の平行縦リンクおよび一対の平行横連結リンクによって
   構成された平行四辺形リンク機構と、前記一対の平行横
   連結リンクの一方のリンクから該リンクに沿って前記ユ
   ニット本体部から突出するように伸長したボールエンド
   工具とを有し、前記一対の平行横連結リンクの他方のリ
   ンクの一端部が前記ユニット本体部に枢着され、前記一
   対の平行縦リンクの少なくとも一方のリンクの伸長端が
   前記傾動レバーに枢着され、前記ユニット本体部に対す
   る前記平行四辺形リンク機構の枢着点と前記ボールエン
   ド工具のボールエンド中心とが前記平行縦リンクと平行
   な同一線上に配置されることを特徴とする逐次張出し成
   形用工具ユニット。
2. 【請求項２】前記傾動レバーは外周円弧部分にウオーム
   歯車が形成された扇形部材で構成され、前記傾動レバー
   の傾動駆動手段は、前記ユニット本体部に軸支されたウ
   オームと、該ウオームの回転駆動装置とを有することを
   特徴とする請求項第１項に記載の逐次張出し成形用工具
   ユニット。
3. 【請求項３】薄板にボールエンド工具を押し当てながら
   移動させて該薄板をシェル状に成形する逐次張出し成形
   機において、成形機本体上に水平方向に摺動可能に保持
   され、かつ、被成形物の縁部を把持するスライドユニッ
   トと、該スライドユニットの上下に配置され、かつ、上
   下動および鉛直軸線まわりに旋回可能に前記成形機本体
   に保持された逐次張出し成形用工具ユニットとを有し、
   前記逐次張出し成形用工具ユニットは、ユニット本体部
   に枢着された傾動レバーと、該傾動レバーの傾動駆動手
   段と、一対の平行縦リンクおよび一対の平行横連結リン
   クによって構成された平行四辺形リンク機構と、前記一
   対の平行横連結リンクの一方のリンクから該リンクに沿
   って前記ユニット本体部から突出するように伸長したボ
   ールエンド工具とを備え、かつ、前記一対の平行横連結
   リンクの他方のリンクの一端部が前記ユニット本体部に
   枢着され、前記一対の平行縦リンクの少なくとも一方の
   リンクの伸長端が前記傾動レバーに枢着され、前記ユニ
   ット本体部に対する前記平行四辺形リンク機構の枢着点
   と前記ボールエンド工具のボールエン ド中心とが前記平
   行縦リンクと平行な同一線上に配置されていることを特
   徴とする逐次張出し成形機。