JP4416987B2

JP4416987B2 - 絞り用プレス

Info

Publication number: JP4416987B2
Application number: JP2002162662A
Authority: JP
Inventors: 廣之網野
Original assignee: Amino Corp
Current assignee: Amino Corp
Priority date: 2002-06-04
Filing date: 2002-06-04
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2022-06-04
Also published as: JP2004009066A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は絞り用プレスとりわけたわみ補正機能付き絞り用精密プレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
金属板や金属と他の材料の複合板などの加工法としてプレスによる絞り成形が汎用されている。
かかるプレスによる絞り成形は、縦型である場合、一般に、コラムを立設したハウジングにスライドとその周りにしわ押さえを配し、スライドに金型を固定して油圧やクランクなどでスライドとしわ押さえを昇降させ、しわ押さえで板のフランジ部分を押えつつ、金型で成形する方法がとられる。
【０００３】
しかし、このような慣用法では、成形品が自動車のルーフやドアなどで見られるように大型、長尺製品である場合に、十分な成形精度を得ることが困難であり、ことに材料がハイテン材やアルミ合金である場合にはその傾向が著しかった。
その理由は、長尺ワークを対象としたプレスは、図２のように、スライドＳの左右寸法が長くなるため、中央部ＳＣにたわみｈが発生しやすいからであり、こうしたスライドの中央部のたわみｈが発生すると、金型Ｋの中央部を正規の荷重で加圧できなくなったり、正規の位置まで金型の中央部が下降されないため、図１（ａ）（ｂ）のように、製品Ｗの断面形状が本来予定していた断面形状にならなくなるからである。
【０００４】
また、正規の位置まで金型の中央部が下降されないことにより、成形時に形状凍結がされず、スプリングバックにより断面形状のずれなどが発生しやすかったのである。これらは特に材料がハイテン材やアルミ合金である場合に顕著で、従来では、スライド下死点においてのスライドたわみを補正すること困難であったため、下死点での形状固定を行いにくかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
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、スライドの中央部のたわみの発生を防止し、長尺大型製品などを能率よくしかも高精度に絞り成形することができる精密絞りプレス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は、ベッドに対峙するスライドを有し該スライドを上部の駆動機構で昇降させる形式のメカニカルプレスであって、スライドの中央部と両側にそれぞれ対応する複数の駆動軸と、各駆動軸を回転させるサーボ系モータを備えた駆動機構と、駆動軸に螺合されたナットに上端が連結された中央と両側の多リンク機構と、スライド中央部にたわみが発生したときにこれを補正すべくスライドの中央部を強制的に押圧変位させる前後２個のたわみ補正機構を備えており、前記中央と両側の多リンク機構は、それぞれ各自由端側が集合枢着された第１リンクと第２リンクおよび第３リンクを、駆動軸の軸線を境として前後一対配してなり、第１リンクは基端部が前記駆動軸に螺合されたナットに枢着され、第２リンクは基端部がクラウン部位又はコラムに設けた軸受けに枢着されており、第１リンクと第２リンクおよび第３リンクは、第１リンクの長さをＬ１とし、第２リンクの長さをＬ２とし、第３リンクの長さをＬ３とした場合、Ｌ３＞Ｌ２≧Ｌ１の関係を有し、前記両側の多リンク機構は第３リンクの下端をスライドに連結しており、たわみ補正機構は、スライドの中央部に対する中央多リンク機構の第３リンクの下端を枢支し下部にねじ軸を設けた前後２個の受け部材と、前記ねじ軸と螺合するナットを一体化した減速機を回転可能に保持し、スライドに結合された前後２個の軸受と、スライドの中央部のたわみ量を検出する制御手段と、スライドに搭載され、たわみ量の検出結果に応じて前記ナットを一体化した減速機を駆動するたわみ補正用のモータを備えていることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明による精密加工用絞りプレスの実施例を添付図面を参照して説明する。
図３ないし図７は本発明による精密加工用絞りプレスの第１実施例を示しており、１はプレスフレームであり、ボルスタ１ｄを取り付けるベッド１ａに複数組のコラム１ｂを立設し、コラム１ｂの上部にクラウン（コラムヘッド）１ｃを剛結し、コラム１ｂ，１ｂにはギブ１ｆ，１ｆを設け、これに上型を取り付けるスライド１ｅを摺動可能に取り付けている。
【０００８】
前記ボルスタ１ｄとスライド１ｅには、絞りプレス用の金型としわ押えが配置ないし搭載されている。この例では、図５で代表して示す（図３、図９では省略）ように、スライド１ｅの下部にダイ８が取り付けられ、ボルスタ１ｄにはダイ８に対応するパンチ９が固定されるとともに、パンチの周囲にはクッションピン１１によって支えられたしわ押え板１０が配され、ベッド１ａには、クッションピン１１を固定したパッド１２を昇降するアクチュエータ１３が配されている。
これに代えて、ボルスタ１ｄにダイを固定し、スライド１ｅにパンチを固定し、スライド１ｅにはパンチを囲むしわ押え板を吊持するアクチュエータを内蔵させた形式としてもよい。
なお、図５では左半部に加工前の状態を、右半部に加工後の状態を示している。
【０００９】
２Ａは中央スライド駆動機構、２Ｂ，２Ｂは両側スライド駆動機構であり、それぞれがクラウン１ｃの頂部に等間隔で配された減速機２１ａ、２１ｂ、２１ｂにより回転自在に支持されたボールスクリューなどからなる駆動軸２０ａ、２０ｂ、２０ｂと、前記減速機２１ａ、２１ｂ、２１ｂを駆動するモータ２２、２２とをそなえ、モータ２２、２２は同期用の連結シャフト２２０によって各減速機２１ａ、２１ｂ、２１ｂに駆動力を伝達するようになっている。減速機２１ａ、２１ｂ、２１ｂは、たとえばウォーム・ウォームホイール式で代表される歯車減速機が用いられる。
【００１０】
前記駆動軸２０ａ、２０ｂ、２０ｂはクラウン１ｃより下の空間に延び、それぞれ先端にナット２３ａ、２３ｂ、２３ｂが螺通されており、それら各ナット２３ａ、２３ｂ、２３ｂにそれぞれ多リンク機構３Ａ，３Ｂ，３Ｃの一端が連結されている。
【００１１】
多リンク機構３Ａ，３Ｂ，３Ｂは、この例では中央多リンク機構３Ａと、両側多リンク機構３Ｂ，３Ｂの３つからなっており、それぞれ各自由端側が集合枢着された第１リンク３０，３０´と第２リンク３１，３１´および第３リンク３２，３２´を、駆動軸２０ａ、２０ｂ、２０ｂの軸線を境として前後一対配してなる。
【００１２】
第１リンク３０，３０´はこの例ではそれぞれ２枚１組のレバーからなり、各レバーの基端部は前記ナット２３ａ、２３ｂ、２３ｂの外部ブラケットに設けた第１支軸３００，３００に屈伸自在に枢着されている。そして第１リンク３０，３０´の自由端はそれぞれクラウン１ｃとスライド１ｅ間の空隙に常時位置する集合用支軸３０１，３０１に枢着されている。
【００１３】
第２リンク３１，３１´もこの例ではそれぞれ２枚１組のレバーからなり、前記集合用支軸３０１，３０１よりもプレスフレーム幅方向外方のクラウン部位またはコラムに設けた軸受３０５，３０５に支持された第２支軸３０２，３０２に基端部が枢着され、自由端が前記集合用支軸３０１，３０１に枢着されている。
【００１４】
第３リンク３２，３２´はこの例ではそれぞれ１枚のレバーからなり、前記第２支軸３０２，３０２の鉛直線上ないしこれに近い線上の第３支軸３０３，３０３に基端部が枢着され、自由端が前記集合用支軸３０１，３０１に枢着されている。
【００１５】
両側多リンク機構３Ｂ，３Ｂにおいては、第３支軸３０３，３０３は図３と図５のように、基部がスライド１ｅの上部に直接固定されている受部材３０６、３０６に支持されている。
これに対して、中央多リンク機構３Ａにおいては、第３支軸３０３，３０３は上下方向に可動な受部材３０６´、３０６´に支持されており、受部材３０６´、３０６´はスライドの中央部を強制的に変位させる独立駆動型のたわみ補正機構（手段）４，４の一部をなしている。
【００１６】
詳しくは、中央多リンク機構３Ａの左右の受部材３０６´、３０６´は、それぞれ図６のように、下部にねじ軸３０８を有している。１方、スライド１ｅには軸受３０９、３０９、が結合されており、それら軸受３０９、３０９には、それぞれ雌ねじ３１１を一体化した減速機３１０が回転可能に保持され、前記ねじ軸３０８は、前記雌ねじに螺通している。そして、前記ナット３１１を一体化した減速機３１０は、スライド１ｅに搭載したたわみ調整用モータ７によって可逆回転されるようになっている。減速機３１０はたとえばウォーム・ウォームホイール式で代表される歯車減速機が用いられる。３１０´は駆動側の歯車である。
【００１７】
また、スライド１ｅの中央部と両側とのたわみ量ｈを検出してたわみ量ｈに応じてモータ７の駆動を制御する手段５が設けられている。該手段５は任意であるが、例を挙げると、スライド１ｅの金型取り付け面付近の中央部と両側に加圧支点での中央部と両側の位置の誤差を検知する可動側センサー５０ａ、５０ｂ、５０ｂが設置され、対応するプレスフレーム側には、可動側センサー５０ａ、５０ｂ、５０ｂと組をなす固定側センサー５１ａ、５１ｂ、５１ｂが設置され、これらがコントローラ６に接続され、ドライバ６０を介してたわみ調整用モータ７を必要量駆動させるようになっている。コントローラ６はＣＰＵを有し、たわみ量に対応する駆動量を演算する機構を有している。可動側センサー５０ａ、５０ｂ、５０ｂは図３のように、中央多リンク機構３Ａと、両側多リンク機構３Ｂ，３Ｂに対応する位置に配される。
前記センサーはたとえば鉄片と磁石の組み合わせ、発光素子と受光素子の組み合わせ、リニアスケールなど任意である。
【００１８】
なお、前記第１リンク３０，３０´と第２リンク３１，３１´および第３リンク３２，３２´は、第１リンク３０，３０´の長さをＬ１とし、第２リンク３１，３１´の長さをＬ２とし、第３リンク３２，３２´の長さをＬ３とした場合、一般に、Ｌ３＞Ｌ２≧Ｌ１の関係とすることが好ましい。
これはプレスの高ストローク数と最適な出力を達成するためである。この条件内で前記Ｌ１とＬ３とＬ２の長さ比率を適宜設定することにより、プレスの全荷重ストローク範囲内でモータ２２，２２のストローク（出力）ＳＬとスライド１ｅのストローク（出力）ＳＰの関係すなわち、ＳＬ／ＳＰを拡大、縮小することができる。Ｌ１とＬ２とＬ３の長さ比率は、Ｌ１を１とした場合、１：（１〜２）：（１．２〜３）が実用的な範囲である。
【００１９】
【実施例の作用】
本発明による絞りプレスは、モータを駆動源として減速機およびボールスクリューのごとき駆動軸を使用し、リンク機構を介して出力を増幅しスライドに伝達する構造のプレスである。
上死点位置においては、駆動軸に対してナットが深く螺合しているため、各多リンク機構３Ａ，３Ｂ，３Ｂの前後の第１リンク３０，３０´はそれぞれ引き上げられ、これらの自由端と他のリンクをつないでいる集合用支軸３０１，３０１はクラウン１ｃの下面に近づくように持ち上げられる。
このとき、ブランクＷは図５の左半部のように、アクチュエータ１３で上昇されたしわ押え１０上に配されており、スライド１ｅとこれに固定されたダイ８は上限位置にある。
【００２０】
下降行程においては、中央スライド駆動機構２Ａと両側スライド駆動機構２Ｂ，２Ｂのサーボモータを駆動すれば、駆動軸２０ａ、２０ｂ、２０ｂが回転することによりナット２３ａ、２３ｂ、２３ｂが非回転の状態で駆動軸２０ａ、２０ｂ、２０ｂに沿って下降し、各多リンク機構３Ａ，３Ｂ，３Ｃが状態変化する。
すなわち、第１リンク３０，３０’は駆動軸軸線となす角度が小さく、第２リンク３１，３１´は駆動軸軸線と平行な軸線となす角度が大きく（水平に近い角度）、第３リンク３２，３２´は駆動軸軸線と平行な軸線となす角度が大きくなるように保持されているが、下降行程では第１リンク３０，３０´は左右に広がりつつ集合用支軸３０３，３０３を押し下げる。この時の各リンクの状態は、上死点位置のときよりも第１リンク３０，３０´の角度は大きくなり、第２リンク３１，３１´の角度は小さくなり、第３リンク３２，３２´の角度は小さくなる。したがってスライド１ｅは高速下降され、ダイ８の外周端面としわ押え１０でブランクＷを挟んでしわ押えが開始されるのに続いて、ダイ８とパンチ９とで絞りが開始される。
【００２１】
絞り行程においては、行程開始位置から全荷重の開始位置までの間、第１リンク３０，３０´はさらに左右に広がりつつ集合用支軸３０１，３０１を押し下げる。この時の各リンクの状態は、下降完了位置のときよりも第１リンク３０，３０´の角度は大きくなり、第２リンク３１，３１´の角度は小さくなり、第３リンク３２，３２´の角度は小さくなる。
そして、全荷重の開始位置から下死点位置に達するストロークにおいて第２リンク３１，３１´の角度と第３リンク３２，３２´の角度はさらに小さくなり、下死点において垂直線に最も近い状態となる。
【００２２】
かくして絞りプレス加工が完了した後、モータ２２，２２を駆動すれば、駆動軸２０ａ、２０ｂ、２０ｂが回転することにより各多リンク機構３Ａ，３Ｂ，３Ｂのナット２３ａ、２３ｂ、２３ｂが非回転の状態で駆動軸２０ａ、２０ｂ、２０ｂに沿って上昇し、集合用支軸３０３，３０３が第１リンク３０ｂ，３０´を介して牽引されるため、前記した状態から逆に作動され、スライド１ｅが上死点位置に戻る。以下前述した操作の繰返しにより、スライド１ｅは中央と両側の多リンク機構３Ａ，３Ｂ，３Ｂを介して連続直線往復運動し、絞りプレス加工が行われる。
【００２３】
一般にプレス加工においては、加圧ストロークはプレスの全ストロークの１／３以内で使用することが多いが、モータと多リンク機構を併用するため、小さい容量のモータで大きな加工能力を得ることができるとともに、スライド１ｅを高速駆動することができる。
すなわち、加圧ストローク前では、モータの回転によるナット２３ａ、２３ｂ、２３ｂのストロークが拡大され、スライド１ｅのストロークがナットのそれよりも大きく、したがって、スライド１ｅの速度がナットの速度よりも早くなる。そして次の加圧ストロークでは、多リンク機構３Ａ，３Ｂ，３Ｂによりモータのストロークが縮小され、スライド１ｅのストロークがナットのストロークよりも小さくなり、従って加圧力が増大するのである。
【００２４】
第１実施例においては、スライド１ｅは中央リンク機構３Ａ、両側リンク機構３Ｂ，３Ｂが加圧支点になって加圧を行うが、この加圧時に図８（ｂ）の仮想線のように、スライド１ｅが、左右部分に対し中央部にｈの量のたわみが発生した場合には、スライド１ｅに配置されている可動側センサー５０ａ、５０ｂ、５０ｂがプレスフレーム側の固定センサー５１ａ、５１ｂ、５１ｃで検出される。
その信号がコントローラ６に送られて補正量とそれに見合った駆動量が決定され、ドライバを介してたわみ調整用モータ７に信号が送られ、中央多リンク機構３Ａのスライドの加圧ポイント部をｈの量を追い込むように駆動される。
【００２５】
すなわち、中央多リンク機構３Ａでは、減速機構３１０、３１０を介してナット３１１、３１１が回転され、非回転のねじ軸３０８に対して下降してゆく。ナット３１１は軸受３０９によりスライド１ｅに連結しているため、ナット３１１の下降した量だけスライド１ｅの中央部分は両側部分よりも相対的に下げられる（図８（ａ）参照）。
【００２６】
中央多リンク機構３Ａは駆動軸２０ａに対して対称形状を成し、前後２個の受部材３０６´、３０６´と軸受３０９、３０９があるため、駆動軸をスライドに結合して加圧ポイントを形成した場合にくらべてたわみ補正域を拡大することができ、前後２個の受部材３０６´、３０６´と軸受３０９、３０９の調整量を等しくすることで前後方向のたわみ補正量を容易に等しくすることができ、スライドの中央部分のたわみをなくし両側と同等のフラットな状態にして加圧を行うことができる。このため絞り製品Ｗは図８（ｃ）のように精度のよいものとなる。
【００２７】
【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、ベッドに対峙するスライドを有し該スライドを上部の駆動機構で昇降させる形式のメカニカルプレスであって、スライドの中央部と両側にそれぞれ対応する複数の駆動軸と、各駆動軸を回転させるサーボ系モータを備えた駆動機構と、駆動軸に螺合されたナットに上端が連結された中央と両側の多リンク機構と、スライド中央部にたわみが発生したときにこれを補正すべくスライドの中央部を強制的に押圧変位させる前後２個のたわみ補正機構を備えており、前記中央と両側の多リンク機構は、それぞれ各自由端側が集合枢着された第１リンクと第２リンクおよび第３リンクを、駆動軸の軸線を境として前後一対配してなり、第１リンクは基端部が前記駆動軸に螺合されたナットに枢着され、第２リンクは基端部がクラウン部位又はコラムに設けた軸受けに枢着されており、第１リンクと第２リンクおよび第３リンクは、第１リンクの長さをＬ１とし、第２リンクの長さをＬ２とし、第３リンクの長さをＬ３とした場合、Ｌ３＞Ｌ２≧Ｌ１の関係を有し、前記両側の多リンク機構は第３リンクの下端をスライドに連結しており、たわみ補正機構は、スライドの中央部に対する中央多リンク機構の第３リンクの下端を枢支し下部にねじ軸を設けた前後２個の受け部材と、前記ねじ軸と螺合するナットを一体化した減速機を回転可能に保持し、スライドに結合された前後２個の軸受と、スライドの中央部のたわみ量を検出する制御手段と、スライドに搭載され、たわみ量の検出結果に応じて前記ナットを一体化した減速機を駆動するたわみ補正用のモータを備えているので、スライドの中央部のたわみの発生を防止し、長尺大型製品などを能率よくしかも高精度に絞り成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の成形対象例を示す斜視図、（ｂ）はスライドにたわみが発生した場合と発生しない場合の断面形状を示す説明図である。
【図２】（ａ）は従来のプレスの加圧状態図、（ｂ）絞り製品の断面図である。
【図３】本発明による絞り用プレスの第１実施例を示す正面図である。
【図４】第１実施例の平面図である。
【図５】第１実施例の側面図である。
【図６】（ａ）は図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図、（ｂ）は好ましい態様の平面図である。
【図７】図６の多リンク機構の詳細を示す正面断面図である。
【図８】（ａ）は中央多リンク機構のたわみ補正状態の説明図、（ｂ）はたわみ補正状態での絞りの説明図、（ｃ）は絞り製品の断面図である。
【符号の説明】
１ｅスライド
２Ａ中央駆動機構
２Ｂ，２Ｂ両側駆動機構
３Ａ中央多リンク機構
３Ｂ，３Ｂ両側多リンク機構
４たわみ補正機構
７たわみ補正用のモータ
２０ａ、２０ｂ、２０ｂ駆動軸
２２、２２ａ、２２ｂ、２２ｂモータ
２３ａ、２３ｂ、２３ｂナット
３０８，３０８ねじ軸
３０６´、３０６´ 受け部材
３１０減速機
３１１ナット

Claims

ベッドに対峙するスライドを有し該スライドを上部の駆動機構で昇降させる形式のメカニカルプレスであって、スライドの中央部と両側にそれぞれ対応する複数の駆動軸と、各駆動軸を回転させるサーボ系モータを備えた駆動機構と、駆動軸に螺合されたナットに上端が連結された中央と両側の多リンク機構と、スライド中央部にたわみが発生したときにこれを補正すべくスライドの中央部を強制的に押圧変位させる前後２個のたわみ補正機構を備えており、前記中央と両側の多リンク機構は、それぞれ各自由端側が集合枢着された第１リンクと第２リンクおよび第３リンクを、駆動軸の軸線を境として前後一対配してなり、第１リンクは基端部が前記駆動軸に螺合されたナットに枢着され、第２リンクは基端部がクラウン部位又はコラムに設けた軸受けに枢着されており、第１リンクと第２リンクおよび第３リンクは、第１リンクの長さをＬ１とし、第２リンクの長さをＬ２とし、第３リンクの長さをＬ３とした場合、Ｌ３＞Ｌ２≧Ｌ１の関係を有し、前記両側の多リンク機構は第３リンクの下端をスライドに連結しており、たわみ補正機構は、スライドの中央部に対する中央多リンク機構の第３リンクの下端を枢支し下部にねじ軸を設けた前後２個の受け部材と、前記ねじ軸と螺合するナットを一体化した減速機を回転可能に保持し、スライドに結合された前後２個の軸受と、スライドの中央部のたわみ量を検出する制御手段と、スライドに搭載され、たわみ量の検出結果に応じて前記ナットを一体化した減速機を駆動するたわみ補正用のモータを備えていることを特徴とする絞り用プレス。