JP3664944B2 - プレス成形装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属板などのワークに対して絞り加工を含む各種の加工を行うためのプレス成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス成形装置は少なくとも一対の成形型（上型および下型）を備え、一般的には下型が固定で、上型が油圧シリンダなどによって上下に駆動する構造になっている。この装置によるプレス成形の手順としては、上型を上昇させた型開き状態でワークを下型にセットした後、上型を下降させてプレス成形を行い、再び上型を上昇させてワーク（成形品）を取り出す。
【０００３】
前記ワークをプレス成形する瞬間においては、前記油圧シリンダの出力に基づく主加圧力が重要であり、この主加圧力が不足すると適正なプレス成形は期待できない。また前記のように型開き状態でワークをセットしたり取り出したりする際は、上型と下型との間に所定の距離が確保されていないと作業がしづらい。このため前記油圧シリンダには、前記の距離を確保するだけの駆動ストロークが必要である。したがって前記油圧シリンダには、前記の主加圧力が得られる高出力（大経）のもので、かつ長ストローク（通常30cm以上）のものが使用される。
【０００４】
またプレス成形装置による絞り加工には、例えば特開平１１−１５１５３１号公報で開示されているようなクッション機構が必要である。このクッション機構は、ワークの絞り加工部周辺にしわが生じるのを防ぐためのものであり、その概要は前記下型の周りに設けられているしわ押さえ部材が前記の主加圧力を受けてクッションバネ（ガスクッションやコイルスプリングなど）を圧縮しながら移動する構造になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記油圧シリンダの能力については、プレスの瞬間だけをみると長いストロークは不要であり、また型開きのためだけをみれば高出力は不要である。つまりプレス成形において、ある瞬間だけをみると必要以上に高出力または長ストロークの油圧シリンダを用いていることになる。また前記の絞り加工を行う場合には、前記クッション機構のガスクッションやコイルスプリングなどを組み付けるためのスペースを確保しなければならない。
なおプレス成形のサイクルタイムを短縮するためには、プレスの瞬間を除いて前記上型を高速で移動させる必要があり、結果として油圧シリンダには高速かつ高出力で、しかも長ストロークといった能力が要求される。そしてこの場合の油圧シリンダの駆動速度に関しては上型の位置に応じてきめ細かな制御が必要である。
【０００６】
本発明は前記課題を解決しようとするもので、その目的は、絞り加工が可能な少なくとも一対の成形型を駆動させるための流体圧シリンダの能力を、プレス成形のいかなる瞬間をみても常に適正な出力またはストロークとなるようにして無駄のない駆動を可能とし、また絞り加工に必要なクッション機構のクッションバネを組み込むスペースの配慮も不要とすることである。
本発明の他の目的は、プレス成形のサイクルタイムを短縮する上での流体圧シリンダの速度制御を単純化することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するためのもので、請求項１に記載の発明は、絞り加工が可能な少なくとも一対の成形型を備えているプレス成形装置であって、前記一対の成形型をそれぞれ個別の流体圧シリンダによって型締め・型開き方向に駆動するように構成されている。これらの両成形型のうち、ワークがセットされる側の第１成形型を駆動する第１流体圧シリンダは、型締め・型開きに必要なストロークに対応可能なストロ−ク優先の能力に設定されている。また他方の第２成形型を駆動する第２流体圧シリンダはプレス成形の瞬間に必要な主加圧力に対応可能な加圧力優先の能力に設定されている。そして前記の第１流体圧シリンダに、絞り加工のためのクッション機構におけるクッションバネの役割を兼用させている。
【０００８】
この構成によれば、前記第１流体圧シリンダと第２流体圧シリンダとにより、プレス成形のためのストロークと主加圧力とを分担しているので、プレス成形のいかなる瞬間をみても常に適正な出力またはストロークで成形型を無駄なく駆動できる。そして、このようにプレス成形に必要な能力を分担することにより、結果として前記のようにストローク優先の第１流体圧シリンダに前記クッション機構のクッションバネの役割をもたせることが可能となり、プレス成形装置にクッションバネとしての特別な部材を組み込む必要がない。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載のプレス成形装置であって、前記の型締め時において前記第１成形型に作用する前記第２流体圧シリンダによる主加圧力を受け止めるロック機構を備えているとともに、この第１成形型の周りに配置されている前記クッション機構のしわ押さえ部材が、前記の主加圧力により前記第１流体圧シリンダをクッションバネとして所定の距離だけ移動するように構成されている。
このように前記ロック機構によって前記の主加圧力を受け止めることにより、前記第１流体圧シリンダは、専ら前記第１成形型をストロークさせることと、前記しわ押さえ部材が主加圧力を受けて移動するときのクッションバネの働きをすればよい。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載のプレス成形装置であって、前記第１流体圧シリンダが前記第２流体圧シリンダに比較して高速駆動可能に設定されている。
この場合は、前記の型締め・型開きに際して前記の第１成形型を高速で駆動させることにより、プレス成形のサイクルタイムを短縮できる。またこの駆動速度の制御は単純で、第１成形型のストローク位置に応じて細かく制御する必要もない。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１記載のプレス成形装置であって、前記第１成形型が下型で、かつ第２成形型が上型であるとともに、これらの成形型を最下段に配して複数対の成形型が上下方向に直列に連なり、前記第１流体圧シリンダは最下段の成形型の下側に配置され、前記第２流体圧シリンダは最上段の成形型の上側に配置されている。
この構成により、複数対の成形型を用いて一度に複数種のプレス成形を行う形式の装置に対して容易に絞り加工をとり入れることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は複数対（3組）の成形型を上下に連ねた形式のプレス成形型装置を型開き状態で表した正面図、図２は図１の一部を表した拡大図、図３は図２の側面図、図４は図３のIV−IV矢視方向の断面図である。これらの図面に示されているようにこの装置における基部フレーム１０の上面には、その四隅から上方に延びる案内軸１２がそれぞれ配置されており、各案内軸１２の上部には上部フレーム１４が固定されている。そして基部フレーム１０には上向きの第１油圧シリンダ１６が設けられ、上部フレーム１４には第１油圧シリンダ１６と同軸線上において下向きの第２油圧シリンダ１８が設けられている。
【００１３】
このように本実施の形態のプレス成形装置においては、これまで一つであった油圧シリンダを敢えて二つに増やし、これらによってプレス成形に必要な能力を分担している。すなわち第１油圧シリンダ１６は低出力（小径）で、かつ長ストロークのものが使用され、第２油圧シリンダ１８は高出力（大経）で、かつ短ストロークのものが使用されている。したがって第１油圧シリンダ１６は型締め・型開きに必要なストロークに対応可能なストロ−ク優先の能力を有し、第２油圧シリンダ１８はプレス成形の瞬間に必要な主加圧力に対応可能な加圧力優先の能力を有する。
ちなみに本実施の形態では、第１油圧シリンダ１６の出力が約3トンであるのに対し、第２油圧シリンダ１８の出力は約300トンである。
【００１４】
前記の各案内軸１２（計4本）に案内されて昇降できるように組み付けられた4枚のダイプレート２０〜２３の間に、それぞれ上下で対をなす計3組の成形型２６〜２８が縦方向に連なって配置されている。これらのダイプレート２０〜２３のうち、最下段に位置する駆動ダイプレート２０は前記第１油圧シリンダ１６によって昇降駆動され、また最上段の駆動ダイプレート２３は前記第２油圧シリンダ１８によって昇降駆動される。これらの両駆動ダイプレート２０，２３の間に位置している2枚の従動ダイプレート２１，２２は、駆動ダイプレート２０，２３のいずれかの昇降駆動に追従して移動する。ただし、これらの両従動ダイプレート２１，２２の下降位置については、所定のストッパー手段（図示外）により図１で示す位置に規制されている。
【００１５】
前記の各成形型２６〜２８は、金属板などのワークに対してそれぞれ個別のプレス成形を行うための金型である。これらのうちの最下段の成形型２６が絞り加工用のもので、その下型２６Ａが駆動ダイプレート２０の上面に固定され、上型２６Ｂが従動ダイプレート２１の下面に固定されている。また中段の成形型２７は例えば孔抜き加工用で、その下型２７Ａが従動ダイプレート２１の上面に、かつ上型２７Ｂが従動ダイプレート２２の下面にそれぞれ固定されている。最上段の成形型２８は例えばフランジ曲げ加工用で、その下型２８Ａが従動ダイプレート２２の上面に、かつ上型２８Ｂが駆動ダイプレート２３の下面に固定されている。なお各成形型２６〜２８は、それぞれの交換や点検のために個々のダイプレート２０〜２３に対して脱着可能となっている。
【００１６】
つづいて絞り加工用の前記成形型２６における各種の補助機構について説明する。まず絞り加工に必要なクッション機構３０については、前記駆動ダイプレート２０の上面において前記下型２６Ａの周りに配置されたしわ押さえ部材３２を備えている。このしわ押さえ部材３２は駆動ダイプレート２０の上面にのせてあるだけで、下型２６Ａに対して上下動可能である。また駆動ダイプレート２０の下部には所定の距離を隔ててクッションプレート３４が配置されており、このクッションプレート３４の下面には前記第１油圧シリンダ１６のシリンダロッド１６ａが固定されている。なおこのシリンダロッド１６ａは、つぎに説明するロック機構４０のロックプレート４２に対して図３，４の左右方向に長く形成された孔４２ａを貫通している。
【００１７】
すなわち前記クッションプレート３４は、前記第１油圧シリンダ１６の駆動により、まず前記ロックプレート４２の上面に接した位置から前記駆動ダイプレート２０の下面に接するまで上昇し、その後に駆動ダイプレート２０とともに上昇する。そしてこのクッションプレート３４の上面には両サイドに3本ずつ計6本のクッションピン３６が固定されており、これらのクッションピン３６の先端面は前記駆動ダイプレート２０の孔を貫通して前記しわ押さえ部材３２の下面にそれぞれ接している。したがって前記のようにクッションプレート３４が駆動ダイプレート２０の下面に接するまで上昇することで、各クッションピン３６を通じて前記しわ押さえ部材３２が前記下型２６Ａに対して相対的に押し上げられる。
【００１８】
さて絞り加工用の成形型２６においては、その下型２６Ａがストロ−ク優先の前記第１油圧シリンダ１６によって駆動される「第１成形型」であり、上型２６Ｂが加圧力優先の前記第２油圧シリンダ１８の駆動力を間接的に受ける「第２成形型」である。この「第１成形型」である下型２６Ａ、つまり前記駆動ダイプレート２０は、「第２成形型」である上型２６Ｂを通じて作用する第２油圧シリンダ１８による主加圧力を最下段において受け止める必要がある。そこでこの主加圧力を受け止めるためのロック機構４０について説明する。
【００１９】
前記駆動ダイプレート２０の下部に位置しているロックプレート４２は、この駆動ダイプレート２０の下面に固定された一対のガイド４４によって図３，４の左右方向へ移動可能に支持されている。このロックプレート４２の下面には、両サイドに2本ずつ計4本のロックピン４６が固定されている。これらのロックピン４６は前記基部フレーム１０の上板にあけられている孔に対して上下にスライドできるように貫通しており、この状態でのロックプレート４２は基部フレーム１０によって前記移動が拘束されている。
また駆動ダイプレート２０の側部には、ロックプレート４２を移動させるための横向きのシリンダ４８（油圧シリンダなど）が設けられている。なお前記のように第１油圧シリンダ１６のシリンダロッド１６ａが貫通しているロックプレート４２の前記孔４２ａは、このロックプレート４２の移動方向に長く、その移動によってもシリンダロッド１６ａと干渉しないようになっている。
【００２０】
つぎに前記プレス成形装置の作動について説明する。
このプレス成形装置の非作動状態においては、図１で示すように第１油圧シリンダ１６はおよび第２油圧シリンダ１８におけるそれぞれのシリンダロッド１６ａ，１８ａは最も後退している。この状態での前記クッション機構３０およびロック機構４０をみてみると、図２〜４から明らかなように前記クッションプレート３４はロックプレート４２の上面に接した位置にあり、前記シリンダ４８のシリンダロッド４８ａ は後退している。
【００２１】
そこでプレス成形装置を作動状態にすると、第１油圧シリンダ１６のシリンダロッド１６ａが突出して前記のようにクッションプレート３４が駆動ダイプレート２０の下面に接する位置まで上昇し、各クッションピン３６を通じて前記しわ押さえ部材３２が押し上げられた初期状態となる。この初期状態が図５，６に示されており、ここで第１油圧シリンダ１６の駆動は一旦停止し、前記しわ押さえ部材３２の上に金属板などのワーク（図示外）をのせる。なお残る二つの成形型２７，２８についても個々の下型２７Ａ，２８Ａの上にそれぞれ所定のワークをのせる。
【００２２】
前記の初期状態から始動スイッチを入れることにより、プレス成形がスタートする。まず第１油圧シリンダ１６のシリンダロッド１６ａが全ストローク突出する。これにより、最初に前記駆動ダイプレート２０が前記クッションプレート３４を通じて押し上げられ、結果として成形型２６の下型２６Ａおよびしわ押さえ部材３２が上昇して上型２６Ｂにワークを挟んだ状態で当接する。その後、前記駆動ダイプレート２０により従動ダイプレート２１が押し上げられて成形型２７の下型２７Ａが上型２７Ｂに当接し、つづいて従動ダイプレート２２が押し上げられて成形型２８の下型２８Ａが上型２８Ｂに当接する。この状態が図７に示されている。
【００２３】
前記ロック機構４０については、そのロックプレート４２およびロックピン４６が前記駆動ダイプレート２０とともに上昇するので、図８，９から明らかなように各ロックピン４６が基部フレーム１０の孔から抜け出てロックプレート４２の移動に対する前記の拘束が解除された格好になる。ここで前記シリンダ４８ののシリンダロッド４８ａが突出し、ロックプレート４２が各ロックピン４６とともに図１０で示す位置に移動する。これによって各ロックピン４６の下端が前記基部フレーム１０の上面に設けられているストッパー４７の上に位置し、ロック機構４０を含む駆動ダイプレート２０の下降が基部フレーム１０で受け止められた状態となる。
【００２４】
この後、前記第２油圧シリンダ１８のシリンダロッド１８ａが突出し、図７の状態にある前記駆動ダイプレート２３を主加圧力によって押し下げ、これに連動して従動ダイプレート２１，２２を上段から順に押し下げる。この状態が図１１に示されている。このときの前記駆動ダイプレート２０は、前記ロック機構４０によって下降できないように支えられているので、第２油圧シリンダ１８による主加圧力を受け止めることができる。ただし前記しわ押さえ部材３２については、図１１で示すように前記上型２６Ｂの側に固定されている複数本のしわ押さえピン３３を通じて主加圧力を受けることにより、図１２，１３からも明らかなようにクッションプレート３４とともに押し下げられる。
【００２５】
すなわち前記クッションプレート３４は、第２油圧シリンダ１８に比べて出力の小さい第１油圧シリンダ１６のシリンダロッド１６ａで支えられているので、この第１油圧シリンダ１６がクッション機構３０のクッションバネとして機能する。したがって前記しわ押さえ部材３２は、図１２，１３で示すように前記ロックプレート４２の上面に当たり、結果的には前記ガイド４４を介して前記駆動ダイプレート２０で支えられるまで下降する。これにより前記の主加圧力に基づいて成形型２６においてはワークに対する絞り加工が行われ、残る二つの成形型２７，２８においてもそれぞれのプレス成形が行われる。
【００２６】
つぎにプレス成形後の作動を、主として絞り加工用の前記成形型２６およびその補助機構について説明する。まず最初に前記第２油圧シリンダ１８のシリンダロッド１８ａが後退して前記の主加圧力が解除されると、それに伴う第１油圧シリンダ１６のシリンダロッド１６ａの突出によってクッションプレート３４が押し上げられる。このため各クッションピン３６を通じて前記しわ押さえ部材３２が図１０の位置に押し上げられる。ついで前記ロック機構４０が、そのシリンダ４８の作動によって図１０の状態から図９の状態に復帰し、前記ロックプレート４２の各ロックピン４６が前記基部フレーム１０の各貫通孔と対向したロック解除位置に戻る。
【００２７】
ここで前記第１油圧シリンダ１６のシリンダロッド１６ａが後退し、前記駆動ダイプレート２０が図５，６で示す位置に下降し、プレス成形装置としては前記の初期状態となる。このとき、前記従動ダイプレート２１，２２も図７の位置から前記の規制位置まで下降している。この状態において各成形型２６，２７，２８から成形後のワークを取り出すとともに、新しいワークをセットして始動スイッチを入れることにより、つぎのプレス成形がスタートする。
【００２８】
以上のように本実施の形態では、前記第１油圧シリンダ１６と第２油圧シリンダ１８とによってプレス成形に必要な能力を分担することで、常に適正な出力またはストロークでプレス成形を行うことができるとともに、ストローク優先の第１油圧シリンダ１６に前記クッション機構３０のクッションバネの役割をもたせることが可能となる。
また前記第１油圧シリンダ１６を第２油圧シリンダ１８と比較して高速駆動タイプとすることにより、図１および図７で示すプレス成形装置の型締め・型開きに要する時間が短縮され、その結果としてプレス成形のサイクルタイムが短縮される。
【００２９】
以上は本発明の好ましい実施の形態を図面に関連して説明したが、この実施の形態については本発明の趣旨から逸脱しない範囲で容易に変更または変形できるものである。
例えばプレス成形装置については、複数対の成形型を上下に連ねた形式に代えて、ストロ−ク優先の第１油圧シリンダ１６によって駆動される下型２６Ａ（第１成形型）と、加圧力優先の第２油圧シリンダ１８の駆動力を受ける上型２６Ｂ（第２成形型）とからなる絞り加工用の成形型２６のみを備えた形式であってもよい。なお第１油圧シリンダ１６および第２油圧シリンダ１８は、ワークの材質などによりエアシリンダなどの流体圧シリンダに代えることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】プレス成形型装置を型開き状態で表した正面図。
【図２】図１の一部を拡大して表した構成図。
【図３】図２の側面を表した構成図。
【図４】図３のIV−IV矢視方向の断面図。
【図５】プレス成形装置の初期状態を図２と対応させて表した構成図。
【図６】図５の側面を表した構成図。
【図７】プレス成形型装置を型締め状態で表した正面図。
【図８】図７の一部を拡大して表した構成図。
【図９】図８の側面を表した構成図。
【図１０】ロック機構のロック状態を図９と対応させて表した構成図。
【図１１】プレス成形型装置を加圧（成形）状態で表した正面図。
【図１２】図１１の一部を拡大して表した構成図。
【図１３】図１２の側面を表した構成図。
【符号の説明】
１６ 第１油圧シリンダ（第１流体圧シリンダ）
１８ 第２油圧シリンダ（第２流体圧シリンダ）
２６ 絞り加工用の成形型
２６Ａ 下型（第１成形型）
２６Ｂ 上型（第２成形型）
３０ クッション機構

Claims (4)

1. 絞り加工が可能な少なくとも一対の成形型を備えているプレス成形装置であって、
   前記一対の成形型をそれぞれ個別の流体圧シリンダによって型締め・型開き方向に駆動するように構成され、両成形型のうち、ワークがセットされる側の第１成形型を駆動する第１流体圧シリンダは、型締め・型開きに必要なストロークに対応可能なストロ−ク優先の能力に設定され、他方の第２成形型を駆動する第２流体圧シリンダはプレス成形の瞬間に必要な主加圧力に対応可能な加圧力優先の能力に設定され、前記の第１流体圧シリンダに、絞り加工のためのクッション機構におけるクッションバネの役割を兼用させているプレス成形装置。
2. 請求項１記載のプレス成形装置であって、
   前記の型締め時において前記第１成形型に作用する前記第２流体圧シリンダによる主加圧力を受け止めるロック機構を備えているとともに、この第１成形型の周りに配置されている前記クッション機構のしわ押さえ部材が、前記の主加圧力により前記第１流体圧シリンダをクッションバネとして所定の距離だけ移動するように構成されているプレス成形装置。
3. 請求項１記載のプレス成形装置であって、
   前記第１流体圧シリンダが前記第２流体圧シリンダに比較して高速駆動可能に設定されているプレス成形装置。
4. 請求項１記載のプレス成形装置であって、
   前記第１成形型が下型で、かつ第２成形型が上型であるとともに、これらの成形型を最下段に配して複数対の成形型が上下方向に直列に連なり、前記第１流体圧シリンダは最下段の成形型の下側に配置され、前記第２流体圧シリンダは最上段の成形型の上側に配置されているプレス成形装置。

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