JP4729322B2 - プレス成型方法及びプレス成型装置 - Google Patents

Description

本発明は、クロージング加工が施されて有底筒状をしたワークの底部をプレス成型するプレス成型方法及びプレス成型装置の改良に関するものである。

金属パイプ材の端部を閉塞するクロージング加工方法はスピニング加工方法の一つである（特許文献１参照）。

このクロージング加工方法は金属パイプ材からなるワークを回転させ、ワークを加熱しながらワークに金型を押し当て、徐々に金型に近づけて塑性変形させる。これにより、ワークの端部を閉塞した底部が形成される。

クロージング加工が施された有底筒状となるワークは、プレス成型装置にてプレス成型される。従来のプレス成型装置は、有底筒状をしたワークの内奥に挿入される内金型と、ワークの外側に配置される外金型を備え、内金型を油圧シリンダによって駆動して内金型と外金型の間でワークの底部を圧縮するようになっている。
特開２００２−１５３９３０号公報

しかしながら、従来のプレス成型装置は、内金型をワークの内奥に挿入するとき、ワークが動くと、内金型がワークの内周面に当たって傷を付ける可能性があった。

この対策して、内金型をワークの内奥に挿入する際にワークが動かないようにワークの外周面を把持することが考えられる。しかし、ワークが動かないようにワークの外周面を把持すると、内金型と外金型の間でワークを圧縮する過程でワークがその軸方向に移動できないため、ワークのプレス成型が円滑に行われないという問題点があった。

また、従来のプレス成型装置は、油圧シリンダが内金型を駆動してワークの内奥に挿入する構造となっていたため、内金型を速やかに移動することができず、１本のワークをプレス成型するタクト時間が長くなるという問題点があった。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、有底筒状をしたワークの内周面を傷つけることなく円滑にプレス成型するプレス成型方法及びプレス成型装置を提供することを目的とする。

本発明は、有底筒状をしたワークの内奥に挿入される内金型と、ワークの外側に配置される外金型との間でワークの底部をプレス成型するプレス成型方法において、調芯チャック機構を介してワークをその軸方向に移動可能に把持する工程と、内金型移動機構を介して内金型を軸方向に移動してワークの内奥に挿入する工程と、ストッパ機構を介して内金型の移動を規制して内金型を加工位置に支持する工程と、外金型移動機構を介して外金型をワークの軸方向に移動して内金型との間でワークの底部をプレス成型する工程とを有することを特徴とするものとした。

本発明は、有底筒状をしたワークの内奥に挿入される内金型と、ワークの外側に配置される外金型との間でワークの底部をプレス成型するプレス成型装置において、ワークをその軸方向に移動可能に把持する調芯チャック機構と、内金型を軸方向に移動してワークの内奥に挿入する内金型移動機構と、内金型の移動を規制して内金型を加工位置に支持するストッパ機構と、外金型を軸方向に移動して内金型との間でワークの底部をプレス成型する外金型移動機構とを備えることを特徴とするものとした。

本発明は、ワークが外金型と内金型の間で圧縮されるプレス成型時、調芯チャック機構が各ローラを介してワークがその軸方向に移動することを許容するため、内金型移動機構が内金型を移動してワークの内奥に挿入するとき、調芯チャック機構がワークを把持することが可能となり、内金型がワークの内周面に当たって傷を付けることを防止できる。

外金型移動機構が外金型を移動してワークを押圧するとき、ワークは調芯チャック機構に対して軸方向に移動し、ストッパ機構が内金型の移動を規制して内金型を加工位置に支持する。外金型がワークをさらに押圧すると、ワークが外金型と内金型との間で円滑に圧縮され、ワークが所定の形状にプレス成型される。

内金型移動機構はプレス成型時の荷重を受けないため、例えばエアシリンダを介して内金型をワークの内奥に挿入することが可能となる。このため、内金型を速やかに移動することにより、１本のワークをプレス成型するタクト時間を短縮し、生産効率の向上がはかられる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図４に示すプレス成型装置８０は、クロージング加工が施されたワーク９の底部９ｃをプレス成型するものである。

なお、クロージング加工機は、金属パイプ材からなるワーク９を回転させ、ワーク９を加熱しながらワーク９に金型を押し当て、ワーク９の先端部を徐々に金型に近づけて塑性変形させることにより、完全に閉塞した底部９ｃを形成するようになっている。

クロージング加工機にてクロージング加工を終えて１０００℃以上に高温となったワーク９は、図示しない冷却装置にて１００℃程度に冷却された後にプレス成型装置８０に搬送され、プレス成型装置８０にてプレス成型される。

図１〜図４において、互いに直交するＸ、Ｙ、Ｚの３軸を設定し、Ｘ軸が略水平横方向に延び、Ｙ軸が略水平前後方向に延び、Ｚ軸が略垂直方向に延びるものとして、プレス成型装置８０の構成について説明する。

図３において、プレス成型装置８０には、搬入台８１とプレス成型機８２と搬出台８３がＸ軸方向に並んで設けられる。搬出台８３に並んで不良品となったワーク９を搬出するシュート８４が設けられる。

図１に示すように、プレス成型装置８０の上部には搬送装置８４が設けられる。この搬送装置８４がワーク９を搬入台８１、プレス成型機８２、搬出台８３の順に搬送する。

プレス成型機８２は、ワーク９の内奥に挿入される内金型５２１と、ワーク９の外側に配置される外金型５５１との間で、ワーク９の底部をプレス成型するものである。

プレス成型装置８０は、ワーク９をＹ軸方向に移動可能に把持する調芯チャック機構５０１と、エアシリンダ５２４を介して内金型５２１をＹ軸方向に移動してワーク９の内奥に挿入する内金型移動機構５２２と、内金型５２１の移動を規制して内金型５２１を加工位置に支持するストッパ機構５３１と、油圧シリンダ５５４を介して外金型５５１をＹ軸方向に移動して内金型５２１との間でワーク９の底部をプレス成型する外金型移動機構５５２とを備える。内金型５２１と外金型５５１はワーク９と同一軸上に配置されている。

内金型移動機構５２２は、架台５７１上に設けられてＹ軸方向に延びる２本のガイドレール５７２と、各ガイドレール５７２を介して移動可能に支持されるスライド台５２３と、このスライド台５２３を移動するエアシリンダ５２４とを備え、スライド台５２３に内金型５２１が連結される。

棒状をした内金型５２１は、その基端部がスライド台５２３の前部に連結され、その途中がガイド台５２５を挿通し、ワーク９と同軸上を移動するようになっている。

ガイド台５２５は各ガイドレール５７２を介してＹ軸方向に移動可能に支持される。ワーク９の長さの変更等に対応して架台５７１に対するガイド台５２５の位置を調整機構５２６を介して変えられる。

図２に示すように、エアシリンダ５２４が収縮作動した状態では、スライド台５２３が内金型５２１と共にＹ軸方向について後退し、調芯チャック機構５０１に搬入出されるワーク９に対して内金型５２１が干渉しない。

エアシリンダ５２４が伸張作動すると、スライド台５２３が内金型５２１と共にＹ軸方向について前進し、調芯チャック機構５０１に把持されたワーク９の内奥に内金型５２１を挿入する。

スライド台５２３の後部には位置決めシャフト５２７が連結される。すなわち、架台５７１の前後端部から内金型５２１と位置決めシャフト５２７がそれぞれ突出している。この位置決めシャフト５２７は内金型５２１と同一軸上に延び、その先端部５２７ａがストッパ機構５３１によって支持される。

図４に示すように、架台５７１の後端部には支持台５７４が立設される。この支持台５７４にストッパ機構５３１が設けられる。エアシリンダ５２４と位置決めシャフト５２７は支持台５７４を貫通して設けられる。

ストッパ機構５３１は位置決めシャフト５２７が挿通する経路に差し込まれるストッパプレート５３２と、ストッパプレート５３２を駆動するエアシリンダ５３３とを備える。ストッパプレート５３２は支持台５７４に対して昇降可能に支持される。

エアシリンダ５３３が収縮作動している状態では、ストッパプレート５３２が支持台５７４に対して上昇した位置に保持され、位置決めシャフト５２７がストッパプレート５３２の下方を挿通して自由に移動する。

エアシリンダ５３３が伸張作動すると、ストッパプレート５３２が支持台５７４に対して下降し、ストッパプレート５３２に位置決めシャフト５２７の後先端部５２７ａを当接させる。これにより、ストッパ機構５３１は内金型５２１の移動を規制して内金型５２１を加工位置に支持する。

外金型移動機構５５２は、外金型５５１をＹ軸方向に移動可能に支持するガイド機構５５３と、外金型５５１を駆動する油圧シリンダ５５４とを備える。

架台５７１の前端部には支持台５７５が立設される。この支持台５７５の前後部に対して油圧シリンダ５５４とガイド機構５５３がそれぞれ連結される。

前後の支持台５７４，５７５は２本のビーム５７６を介して互いに連結され、支持台５７４，５７５の前後方向の倒れに対する剛性が確保される。

図５に示すように、調芯チャック機構５０１は前後に並んでそれぞれ対で設けられる左右のチャック５０２，５０３を備え、このチャック５０２，５０３を開閉してワーク９の外周面を把持する。

右のチャック５０２はチャック台５０４に対して固定される。左のチャック５０３はチャック台５０４に対してＸ軸方向に移動可能に支持される。左のチャック５０３は図示しないエアシリンダによって駆動され、左右のチャック５０２，５０３を開閉作動させる。

左右のチャック５０２，５０３にはそれぞれ対のローラ５０５が設けられる。各ローラ５０５は、左右のチャック５０２，５０３に対して、Ｙ軸に直交する軸回りに回転可能に支持される。左右のチャック５０２，５０３に４つのローラ５０５を介して把持されたワーク９は、各ローラ５０５に転接してＹ軸方向に移動することができる。

調芯チャック機構５０１の位置をＹ軸方向について切り換えるチャック位置切り換え機構５１２が設けられる。チャック位置切り換え機構５１２は、左右のガイドレール５７２を介してＹ軸方向に移動可能に支持される前後のスライド台５０７，５０８と、前後のスライド台５０７，５０８を２位置に駆動するエアシリンダ５１０とを備える。前後に対で設けられるチャック台５０４は、前後のスライド台５０７，５０８にそれぞれ固定される。

前後のスライド台５０７，５０８は調整機構５０９を介してＹ軸方向の間隔を調整できるように連結される。これにより、ワーク９の長さの変更等に対応して前後の各チャック５０２，５０３の間隔を容易に調整することが可能となる。

図示しないコントローラは位置センサ９１〜９７等からの信号に応じて搬送装置８４、調芯チャック機構５０１、内金型移動機構５２２、ストッパ機構５３１、外金型移動機構５５２を所定の手順で作動させ、ワーク９を自動的にプレス成型する。

プレス成型装置８０は自動的に作動し、通常の作動中に作業者７９がプレス成型装置８０を操作する必要がない。

以上のようにプレス成型装置８０は構成されて、以下に説明する各工程を順に行い、ワーク９をプレス成型する。

図６の（ａ）に示すように、搬送装置８４によって搬送されたワーク９を調芯チャック機構５０１に把持する。

図６の（ｂ）に示すように、内金型移動機構５２２が内金型５２１を前方に移動してワーク９の内奥に挿入する。

図６の（ｃ）に示すように、ストッパ機構５３１がストッパプレート５３２を下降させる。

図６の（ｄ）に示すように、外金型移動機構５５２の油圧シリンダ５５４が外金型５５１を後方に移動して内金型５２１との間でワーク９の底部をプレス成型する。

図６の（ｅ）に示すように、外金型移動機構５５２の油圧シリンダ５５４が外金型５５１を前方に移動する。これと並行して、ストッパ機構５３１がストッパプレート５３２を上昇させた後、 内金型移動機構５２２が内金型５２１を後方に移動してワーク９から抜き取る。

図６の（ｆ）に示すように、調芯チャック機構５０１を開いた後、搬送装置８４によってプレス成型済みのワーク９を取り出す。

再び、図６の（ａ）に示すように、搬送装置８４によって搬送された次のワーク９を調芯チャック機構５０１に把持する。そして、上記各工程を繰り返すことにより、次々にワーク９をプレス成型する。

以上のように構成されて、次に作用について説明する。

ワーク９が外金型５５１と内金型５２１との間で圧縮されるプレス成型時、調芯チャック機構５０１が各ローラ５０５を介してワーク９がＹ軸方向に移動することを許容するため、内金型移動機構５２２が内金型５２１を前方に移動してワーク９の内奥に挿入するとき、調芯チャック機構５０１がワーク９の外周面を把持することが可能となり、内金型５２１がワーク９の内周面に当たって傷を付けることを防止できる。

外金型移動機構５５２の油圧シリンダ５５４が外金型５５１をＹ軸方向に移動してワーク９を押圧するとき、ワーク９はその外周面を各ローラ５０５に転接させながらわずかに後退すると、ストッパプレート５３２に位置決めシャフト５２７の後先端部５２７ａが当接することにより、ストッパ機構５３１が内金型５２１の移動を規制して内金型５２１を加工位置に支持する。これにより、外金型５５１がワーク９をさらに押圧すると、ワーク９が外金型５５１と内金型５２１との間で円滑に圧縮され、所定の形状にプレス成型される。

調芯チャック機構５０１はワーク９の外周面に転接する複数のローラ５０５を介してワーク９を把持するため、ワーク９の調芯精度を確保するとともに、ワーク９をＹ軸方向に円滑に移動させることができる。

外金型移動機構５５２の油圧シリンダ５５４が外金型５５１を移動するストロークを、内金型移動機構５２２のエアシリンダ５２４が内金型５２１を移動するストロークに比べて大幅に小さいため、油圧シリンダ５５４の小型化及び省力化がはかれる。

内金型移動機構５２２はエアシリンダ５２４の伸縮作動によって内金型５２１をワーク９の内奥に挿入するため、内金型５２１を速やかに移動することが可能なり、１本のワーク９をプレス成型するタクト時間を短縮し、生産効率の向上がはかられる。

内金型移動機構５２２は、Ｙ軸方向に移動するスライド台５２３を備え、スライド台５２３の前部に内金型５２１を突出させ、スライド台５２３の後部に位置決めシャフト５２７を突出させ、ストッパ機構５３１は位置決めシャフト５２７が挿通する経路にストッパプレート５３２を差し込む構成としたため、内金型５２１を加工位置に支持することが確実に行われる。

チャック位置切り換え機構５１２は、ワーク９の長さの変更等に対応して調芯チャック機構５０１の位置をＹ軸方向について切り換えることができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明のプレス成型方法及びプレス成型装置は、有底筒状をしたワークの底部を内金型と外金型の間でプレス成型することに利用できる。

本発明の実施の形態を示すプレス成型装置の側面図。 同じくプレス成型装置の断面図。 同じくプレス成型装置の平面図。 同じくプレス成型装置の正面図。 同じく調芯チャック機構等の断面図。 同じくワークをプレス成型する工程を示す図。

符号の説明

９ ワーク
８０ プレス成型装置
５０１ 調芯チャック機構
５０５ ローラ
５１２ チャック位置切り換え機構
５２１ 内金型
５２２ 内金型移動機構
５２３ スライド台
５２７ 位置決めシャフト
５３１ ストッパ機構
５３２ ストッパプレート
５５１ 外金型
５５２ 外金型移動機構

Claims (5)

1. 有底筒状をしたワークの内奥に挿入される内金型とワークの外側に配置される外金型との間でワークの底部をプレス成型するプレス成型方法において、
   調芯チャック機構を介してワークをその軸方向に移動可能に把持する工程と、
   内金型移動機構を介して前記内金型を軸方向に移動してワークの内奥に挿入する工程と、
   ストッパ機構を介して前記内金型の移動を規制して前記内金型を加工位置に支持する工程と、
   外金型移動機構を介して前記外金型をワークの軸方向に移動して前記内金型との間でワークの底部をプレス成型する工程とを有することを特徴とするプレス成型方法。
2. 有底筒状をしたワークの内奥に挿入される内金型とワークの外側に配置される外金型との間でワークの底部をプレス成型するプレス成型装置において、
   ワークをその軸方向に移動可能に把持する調芯チャック機構と、
   前記内金型を軸方向に移動してワークの内奥に挿入する内金型移動機構と、
   前記内金型の移動を規制して前記内金型を加工位置に支持するストッパ機構と、
   前記外金型を軸方向に移動して前記内金型との間でワークの底部をプレス成型する外金型移動機構とを備えたことを特徴とするプレス成型装置。
3. 前記調芯チャック機構はワークの外周面に転接する複数のローラを介してワークを把持することを特徴とする請求項２に記載のプレス成型装置。
4. 前記内金型移動機構はワークの軸方向に移動するスライド台を備え、
   このスライド台の前部に前記内金型を突出させ、
   前記スライド台の後部から突出する位置決めシャフトを備え、
   前記ストッパ機構は前記位置決めシャフトが挿通する経路にストッパプレートを差し込むことを特徴とする請求項２または３に記載のプレス成型装置。
5. 前記調芯チャック機構の位置をワークの軸方向について切り換えるチャック位置切り換え機構を備えたことを特徴とする請求項２から４のいずれか一つに記載のプレス成型装置。

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