JP4603194B2 - ストレッチ成形装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺状の素材に軸方向の張力を付与しながら、素材を金型に押し付けて成形するストレッチ成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来より、自動車の窓枠等は、薄板の鋼板をロール成形、切断、曲げ加工の工程を経て、所定の形状に成形している。素材を自動車の外形形状に沿った3次元形状に成形するために、3次元加工を行う必要があり、曲げ加工ではストレッチ成形を行っている。ストレッチ成形では、長尺状の素材の両端をチャック機構により把持し、素材の軸方向に張力を付与しながら金型に押し付けて成形を行っている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来のものでは、自動車のバンパー等の大きな部品をストレッチ成形しようとすると、装置剛性が十分ではなく、装置の変形により精度のよい成形が行えない場合があるという問題があった。
【0004】
本発明の課題は、大型の部品でも精度よく成形できるストレッチ成形装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
長尺状の素材を把持するチャック機構を前記素材と直交する案内部材に沿って移動する移動機構を備え、アーム部材に前記案内部材を移動可能に支持すると共に、前記案内部材を移動して前記素材に軸方向の張力を付与するテンション機構を備え、また、前記アーム部材を前記素材と直交する揺動軸の廻りに揺動可能に支持すると共に、前記アーム部材を揺動させ前記素材を金型に押し付けて成形するラップ機構を備えたストレッチ成形装置において、
前記テンション機構は、前記素材を間にして設けられた一対のアーム部材に前記案内部材の両端を移動可能に支持すると共に、前記案内部材を前記アーム部材に沿って移動させる第1及び第2駆動源を備え、かつ、前記素材に加わる張力を検出する張力センサと前記案内部材の位置を検出する位置センサとを設け、
更に、前記張力センサにより検出される張力に基づいて前記テンション機構の前記第1駆動源のトルクを制御すると共に、前記テンション機構の前記第2駆動源を前記位置センサにより検出される位置に基づいて制御する制御手段を備えたことを特徴とするストレッチ成形装置がそれである。
【0006】
前記制御手段は、前記張力センサにより検出される張力に基づいて前記テンション機構の前記第1駆動源のトルクを予め設定された目標トルクに制御するようにしてもよい。また、前記制御手段は、更に、前記位置センサにより検出される前記案内部材の位置と前記第1駆動源の制御値とを記憶するようにしてもよい。更に、1つの前記素材をストレッチ成形した後に、前記制御手段による制御に代えて、前記制御手段により記憶された前記制御値に応じて前記第1駆動源を制御する位置制御手段を備えた構成としてもよい。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図1に示すように、1は機枠で、機枠1には金型2が載置されており、金型2には、溝4が形成されている。この溝4に挿入されて成形される長尺状の素材6の両端を把持する右側及び左側チャック機構8,10が、金型2の左右両側に配置されている。
【0008】
両チャック機構8,10は、素材6と直交する柱状の一対の案内部材12,14に沿って摺動可能に支持された昇降台16,18に配置され、両チャック機構8,10は揺動軸20,22の廻りに揺動可能に支持されている。昇降台16,18には、それぞれモータ24,26が搭載されており、モータ24,26を駆動して昇降台16,18を案内部材12,14に沿って昇降させることができるように構成されている。尚、本実施形態では、昇降台16、揺動軸20、モータ24により右側移動機構27が構成され、昇降台18、揺動軸22、モータ26により左側移動機構29が構成されている。
【0009】
また、右側移動機構27の案内部材12の両端は、図3に示すように、素材6を間にして素材6の長手方向に沿って設けられた一対のアーム部材28,30に敷設されたレール32〜35に摺動可能に支持されている。一対のアーム部材28,30の一端は、図1に示すように、機枠1に回転可能に支持された一対の回転軸36,38に一体的に取り付けられている。一対のアーム部材28,30の他端側には、連結部材40が取り付けられて、一対のアーム部材28,30と連結部材40とによりいわゆる門型のフレームが形成されて、剛性の向上が図られている。
【0010】
一対のアーム部材28,30には、レール32〜35と平行に配置されたボールねじ42,44が回転可能に支持されており、ボールねじ42,44にはそれぞれプーリ46,48が取り付けられている。一対のアーム部材28,30の側面には、モータを用いた一対の第1及び第2駆動源50,52が取り付けられており、プーリ46,48と第1及び第2駆動源50,52の回転軸に取り付けられたプーリ54,56との間にベルト58,60が張設されている。
【0011】
本実施形態では、一対のアーム部材28,30、レール32〜35、回転軸36,38、連結部材40、ボールねじ42,44、プーリ46,48,54,56、第1及び第2駆動源50,52、ベルト58,60により、右側テンション機構62が構成されている。
【0012】
一対の回転軸36,38には、大歯車64,66が取り付けられており、大歯車64,66には小歯車68,70が噛合されている。小歯車68,70はそれぞれモータを用いた一対の上下側駆動源72,74の回転軸に取り付けられている。本実施形態では、大歯車64,66、小歯車68,70、駆動源72,74により右側ラップ機構76が構成されている。
【0013】
一方、左側移動機構29の案内部材14も同様に、左側テンション機構77の一対の第1及び第2駆動源78,79の駆動により、一対のアーム部材80,82に沿って左側チャック機構10を移動できるように構成されており、また、左側ラップ機構84により、一対のアーム部材80,82が回転軸86,88の廻りに上下側駆動源90,92により回転されるように構成されている。
【0014】
図4に示すように、一対のアーム部材28,30,80,82に沿った両案内部材12,14の位置を検出する第1及び第2位置センサ96a,96b,97a,97bが設けられている。また、素材6に加わる張力を検出するロードセルを用いた張力センサ98,99が設けられている。
【0015】
モータ24,26、右側・左側テンション機構62,77の第1及び第2駆動源50,52,78,79、右側・左側ラップ機構76,86の各上下側駆動源72,74,90,92、第1及び第2位置センサ96a,96b,97a,97b、張力センサ98,99は電子制御回路100に接続されている。
【0016】
電子制御回路100は、周知のCPU102,ROM104,RAM106等を中心に論理演算回路として構成され、モータ24,26、第1及び第2駆動源50,52,78,79、上下側駆動源72,74,90,92等と入出力を行う入出力回路108をコモンバス110を介して相互に接続されている。
【0017】
CPU102は、第1及び第2位置センサ96a,96b,97a,97bや張力センサ98,99からのデータを入出力回路108を介して入力し、ROM104、RAM106内のデータや予め記憶された制御プログラムに基づいて、CPU102は、入出力回路108を介してモータ24,26、第1及び第2駆動源50,52,78,79、上下側駆動源72,74,90,92等に駆動信号を出力する。
【0018】
ストレッチ成形に際しては、右側・左側テンション機構62,77の第1及び第2駆動源50,52,78,79を駆動して、チャック機構8,10に把持された素材6に張力を付与する。そして、モータ24,26を駆動してチャック機構8,10を金型2の溝4の形状に応じて昇降させながら、右側・左側ラップ機構76,84の上下側駆動源72,74,90,92を駆動して、アーム部材28,30,80,82を回転軸36,38,86,88の廻りに揺動させる。これにより、素材6は張力が付与された状態で、金型2の溝4に挿入されながら押し付けられて、ストレッチ成形される。
【0019】
次に、前述した電子制御回路100において行われる制御処理について、図5のフローチャートと共に説明する。尚、以下、右側テンション機構62における制御処理を中心に説明し、左側テンション機構77の作動については同様であるので詳細な説明を省略する。
【0020】
まず、位置モードか否かを判断する(ステップ200)。本実施形態では、張力検出モードと位置モードとを備えており、張力検出モードを実行した後、位置モードを実行する。張力検出モードを実行する前であれば、位置モードではないと判断して、第1駆動源50の目標トルクを読み込む(ステップ210)。
【0021】
第1駆動源50の目標トルクは予め設定されて記憶されており、素材6をストレッチ成形する際に必要とされる張力を付与するためのトルクである。目標トルクはストレッチ成形の進行に応じて、複数の段階でそれぞれ異なる目標トルクが設定されている。
【0022】
次に、張力センサ98により検出される張力から、第1駆動源50の現トルクを読み込む(ステップ220)。この現トルクと目標トルクとに基づいて算出した制御値を第1駆動源50に出力する(ステップ230)。続いて、第1位置センサ96aにより検出される案内部材12の位置を読み出す(ステップ240)。尚、本実施形態では、第1位置センサ96aは、ボールねじ42の回転又は第1駆動源50の回転に基づいて案内部材12の位置を検出している。
【0023】
検出した案内部材12の位置に基づいて、第2駆動源52に目標位置を指令する(ステップ250)。次に、第2駆動源52側の案内部材12の現位置を第2位置センサ96bにより検出し(ステップ260)、現位置と目標位置とに基づいて、第2駆動源52に制御値を出力する(ステップ270)。尚、本実施形態では、第2位置センサ96bは、ボールねじ44の回転又は第2駆動源52の回転に基づいて案内部材12の位置を検出している。
【0024】
こうして、素材1をストレッチ成形し、成形中の第1駆動源50への制御値と案内部材12の位置とを関係付けて記憶する(ステップ280)。1本の素材6をストレッチ成形した後は、新たな素材6を装着して、再びストレッチ成形を実行する。そして、ステップ200の処理の実行により、位置モードであると判断されると、第1駆動源50にステップ280の処理により記憶された目標位置を出力する(ステップ290)。
【0025】
次に、第1位置センサ96aにより検出される案内部材12の現位置を読み込み(ステップ300)、現位置と目標位置とに基づいて、第1駆動源50に速度指令値を出力する(ステップ310)。その後、前述したステップ240以下の処理を実行して、ストレッチ成形を行う。尚、本実施形態では、ステップ210〜270の処理の実行が制御手段として働き、ステップ290〜310の処理の実行が位置制御手段として働く。
【0026】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【0027】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明のストレッチ成形装置は、案内部材の両端を一対のアーム部材に支持したので、機械的な剛性が向上すると共に、テンション機構の第1駆動源を張力に応じて制御し、第2駆動源を位置に基づいて制御するので、一対の駆動源で駆動しても精度よく移動できるという効果を奏する。従って、大型の部品でも精度よくストレッチ成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態としてのストレッチ成形装置の一部を断面で示す正面図である。
【図2】本実施形態のストレッチ成形装置の平面図である。
【図3】図1のAA矢視拡大図である。
【図4】本実施形態の電気系統のブロック図である。
【図5】本実施形態の電子制御回路において行われる制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
1…機枠 2…金型
4…溝 6…素材
8…右側チャック機構 10…左側チャック機構
12,14…案内部材 16,18…昇降台
27…右側移動機構
28,30,80,82…アーム部材
29…左側移動機構
36,38,86,88…回転軸
50,78…第1駆動源 72,90…上側駆動源
52,79…第2駆動源 74,92…下側駆動源
62…右側テンション機構
76…右側ラップ機構 77…左側テンション機構
84…左側ラップ機構
Claims (4)
- 長尺状の素材を把持するチャック機構を前記素材と直交する案内部材に沿って移動する移動機構を備え、アーム部材に前記案内部材を移動可能に支持すると共に、前記案内部材を移動して前記素材に軸方向の張力を付与するテンション機構を備え、また、前記アーム部材を前記素材と直交する揺動軸の廻りに揺動可能に支持すると共に、前記アーム部材を揺動させ前記素材を金型に押し付けて成形するラップ機構を備えたストレッチ成形装置において、
前記テンション機構は、前記素材を間にして設けられた一対のアーム部材に前記案内部材の両端を移動可能に支持すると共に、前記案内部材を前記アーム部材に沿って移動させる第1及び第2駆動源を備え、かつ、前記素材に加わる張力を検出する張力センサと前記案内部材の位置を検出する位置センサとを設け、
更に、前記張力センサにより検出される張力に基づいて前記テンション機構の前記第1駆動源のトルクを制御すると共に、前記テンション機構の前記第2駆動源を前記位置センサにより検出される位置に基づいて制御する制御手段を備えたことを特徴とするストレッチ成形装置。 - 前記制御手段は、前記張力センサにより検出される張力に基づいて前記テンション機構の前記第1駆動源のトルクを予め設定された目標トルクに制御することを特徴とする請求項1記載のストレッチ成形装置。
- 前記制御手段は、更に、前記位置センサにより検出される前記案内部材の位置と前記第1駆動源の制御値とを記憶することを特徴とする請求項1ないし請求項2記載のストレッチ成形装置。
- 更に、1つの前記素材をストレッチ成形した後に、前記制御手段による制御に代えて、前記制御手段により記憶された前記制御値に応じて前記第1駆動源を制御する位置制御手段を備えたことを特徴とする請求項3記載のストレッチ成形装置。
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