JP5412732B2 - プレス機械およびプレス方法 - Google Patents

Description

本願発明は、プレス機械およびプレス方法に関する。

ワークを受ける下型と下型に対して近接離間する上型とがワークを挟み、ワークを塑性変形させて成形するプレス成形では、成形時に上型が押圧されてたわむと、角張った部分で上型がワークを押圧して、成形品を傷つける虞がある。

例えば特許文献１に記載の発明は、成形時のたわみによりワークに強く当たる部分の形状を、たわみを見込んで湾曲した形状にし、ワークに加わる荷重を分散させて成形品の損傷を防止している。
特開２００６−３１５０４９号公報

しかし、たわみにより強く当たる部分の形状を湾曲した形状としても、上型自体が傾いて下型に近接する場合、上型が押圧される前に上型とワークとが局所的に接触して荷重が集中し、成形品に傷が生ずる虞がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、ワークを成形する型の傾きによりワークと型とが局所的に接触することを防止し、成形品における傷の発生を抑制して品質の向上を図り得るプレス機械およびプレス方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明のプレス機械は、ワークを支持する第１の型と、第１の型に対して近接離間する第２の型と、第２の型の傾きを矯正する矯正手段と、を有し、第２の型がワークに当接する前に、矯正手段が第２の型の傾きを矯正し、矯正手段は、ガスシリンダであり、第２の型をガスシリンダで支持して第２の型を回転するように動かして第２の型の傾きを矯正することを特徴とする。

上記目的を達成するための本発明のプレス方法は、ワークを支持する第１の型に対して近接離間する第２の型が、第１の型とともにワークを挟んで成形するプレス工程を有し、プレス工程では、第２の型が、ガスシリンダによって支持されつつ回転するように動いてワークに当接する前に傾きを矯正されることを特徴とする。

本発明のプレス機械およびプレス方法では、第２の型がワークに当接する前に傾きを矯正されるため、第２の型はワークに対してまっすぐに当接し、ワークとの局所的な接触を防止できる。よって、本願発明のプレス機械およびプレス方法は、成形品における傷の発生を抑制して品質の向上を図り得る。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１はプレス機械の概略断面図、図２は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って示す下型の概略平面図、図３は下型用ガスシリンダとディスタンスピースとの概略断面図である。

図１において、実施形態のプレス機械１について概説すれば、プレス機械１は、ワーク６を支持する下型３と、下型３とともにワーク６を挟んで成形するパッド４と、パッド４を下型３に対して近接離間させる上型２と、を有する。ワーク６は、例えばアルミ合金の板である。

パッド４を下型３に対して近接離間させる上型２は、上型２から下型３に向かって伸びる複数のショックアブソーバ１４によりパッド４を吊っており、不図示の油圧シリンダに接続してパッド４を下型３に対して近接離間させる。

パッド４と上型２とを連結するショックアブソーバ１４は、上型２から下型３に向かって直線的に伸びる棒状のロッド１３と、ロッド１３の先端に固定されたピストン１２と、上型２から下型３に向かって伸びるシリンダ１１からなる。ロッド１３の一端は上型２に固定されており、シリンダ１１はパッド４に固定されている。ピストン１２の材質は、ウレタンゴムである。

上型２がショックアブソーバ１４によりパッド４を吊っているとき、ショックアブソーバ１４のピストン１２は、シリンダ１１における上型２側の端面に当接する。一方、パッド４が下型３とともにワーク６を挟み込んで成形するとき、ショックアブソーバ１４のピストン１２は、シリンダ１１における下型３側の端面に当接する。すなわち、プレス機械１がワーク６を成形する一連の過程において、ウレタンゴムから形成されるピストン１２は、シリンダ１１の一方の端面から他方の端面まで移動し、シリンダ１１の端面に当接するとき衝撃を吸収する。

実施形態のプレス機械１は、ワーク６を挟んで成形する下型３とパッド４、およびパッド４を下型３に近接離間させる上型２の他に、成形の際にパッド４を押圧する上型用ガスシリンダ５と、成形前にパッド４の傾きを矯正する下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと、を更に有する。

成形の際にパッド４を押圧する上型用ガスシリンダ５は、上型２の可動方向においてパッド４との間に隙間Ｄを設けてねじにより上型２に接続している。一方、パッド４の傾きを矯正する下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、円筒形状のブロックであるディスタンスピース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄと一体で下型３に接続している。ディスタンスピース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、パッド４と下型３との間に位置し、ねじにより下型３に接続している。

上型２が下死点に到達してパッド４がディスタンスピース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄと当接したとき、製品形状を成形するためのパッド４における成形面１６と下型３における成形面１７との距離は、成形品の肉厚の設計値となるか、または許容誤差の範囲内に入る。簡単のため、以下、このときのパッド４の姿勢を単に平行と称す。

図２に示すように、実施形態のプレス機械１では、４つの下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄおよびディスタンスピース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、ワーク６の平面方向において、四角形の頂点に位置するようにワーク６の周囲に配置されている。

図３に示すように、下型用ガスシリンダ１０Ａは、ガスを内部に封入する円筒形状の胴体部９Ａと、胴体部９Ａ内に押し込み可能な円筒形状の先端部８Ａを有する。下型用ガスシリンダ１０Ａと一体で下型３に接続するディスタンスピース７Ａは、軸方向に伸びる円筒形状の凹部を有し、凹部で下型用ガスシリンダ１０Ａの胴体部９Ａを収容している。下型用ガスシリンダ１０Ａは、底にねじ穴を有し、ねじ１５Ａによりディスタンスピース７Ａに接続してディスタンスピース７Ａと一体となっている。

他の３つの下型用ガスシリンダ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄおよびディスタンスピース７Ｂ、７Ｃ、７Ｄも、下型用ガスシリンダ１０Ａおよびディスタンスピース７Ａと同様の構成を有する。

また、上型２に接続した上型用ガスシリンダ５も下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄと同様の構成を有するが、上型用ガスシリンダ５の先端部を胴体部に押し込むために要する力は、下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄの先端部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを胴体部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄに押し込むために要する力よりも大きい。

次に本実施形態のプレス機械１の作用について説明する。

図４はピストンの塑性変形によりパッドが傾いたときのプレス機械の概略断面図、図５はパッドが下型用ガスシリンダに接触したときのプレス機械の概略断面図、図６はパッドの傾きが矯正されたときのプレス機械の概略断面図、図７は上型用ガスシリンダがパッドを押圧したときのプレス機械の概略断面図、図８はパッドと下型３とがワークを成形したときのプレス機械の概略断面図である。

ワーク６を成形するパッド４は、平行となるように、プレス機械１の稼働前に姿勢を調整される。しかし、パッド４は複雑な製品形状に対応した形状を有しており重量分布に偏りがあるため、経年時の塑性変形により、図４に示すようにパッド４を吊って支持するショックアブソーバ１４におけるピストン１２の厚みにバラつきが生じ、パッド４が平行からずれて傾く。

図５に示すように、本実施形態のプレス機械１では、パッド４が傾いた状態で上型２が下型３に向かって下降すると、パッド４は、まず、下型３に接続した複数の下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄのうち、パッド４に最も近い下型用ガスシリンダ１０Ａに当接する。なお、下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、パッド４の重量分布に基づいて予測される傾きに対応して配置されている。

パッド４が４つの下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄのうちの１つ１０Ａと当接したとき、上型２に接続した上型用ガスシリンダ５はパッド４に当接しておらず、パッド４と当接した下型用ガスシリンダ１０Ａの先端部８Ａは、胴体部９Ａに押し込まれずにパッド４を支持する。

下型用ガスシリンダ１０Ａがパッド４を支持した状態で、上型２が更に下型３に向かって下降すると、パッド４を支持する下型用ガスシリンダ１０Ａを支点としてパッド４は回転するように上型２の移動とともに動き、他の下型用ガスシリンダ１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに当接する。

図６に示すように、パッド４が下型３に接続した４つの下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに当接すると、下型用シリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄは、パッド４の傾きを矯正し、パッド４を平行にして支持する。このとき、上型２に接続した上型用ガスシリンダ５は、パッド４に当接していない。すなわち、上型用ガスシリンダ５がパッド４との隙間Ｄ（図１参照）を詰めてパッド４に当接するまでの間に、パッド４の傾きが矯正される。

下型３に接続した４つの下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄがパッド４を支持した後は、上型２がパッド４に向かって下降する。上型２の下降にともない、ショックアブソーバ１４のピストン１２は、シリンダ１１内を下型３の方に向かって移動する。

図７に示すように、上型２が下降して、下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄが支持するパッド４に上型用ガスシリンダ５が当接すると、上型用ガスシリンダ５はパッド４を押圧し、下型用ガスシリンダの先端部８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを胴体部９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ内に押し込みつつパッド４を下型３に向かって下降させる。パッド４は、下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄに支持されて平行のまま下型３に向かって下降する。

この後、図８に示すように、パッド４はワーク６に当接し、下型３とともにワーク６を挟み込んで製品形状を有する成形品にワーク６を加工する。下型３に接続したディスタンスピース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、パッド４と下型３との間に挟まり、ワーク６とパッド４との局所的な干渉を防止して、上型用ガスシリンダ５からワーク６にかかる力の分布をワーク６全体で均一に近づける。

本実施形態の効果を説明する。

本実施形態では、パッド４がワーク６に当接する前に、下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄがパッド４の傾きを矯正して平行にするため、パッド４のワーク６への局所的な接触を防止できる。したがって、成形品における傷の発生を抑制して品質の向上を図り得る。また、パッド４を平行にするための調整作業が省け、工数を低減して生産性を向上できる。

本実施形態では、パッド４の傾きを矯正する下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄが、パッド４の傾きに対応して配置されているため、パッド４とワーク６との局所的な接触をより確実に防止できる。したがって、成形品における傷の発生を抑制して品質の向上を図り得る。

本実施形態では、上型用ガスシリンダ５がパッド４から離間して設けられ、上型用ガスシリンダ５がパッド４との間の隙間Ｄを詰めてパッド４に当接するまでの間に、下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄがパッド４の傾きを矯正する。

すなわち、上型用ガスシリンダ５とパッド４との間の隙間Ｄ、および上型２の速度を適切に設計することにより、パッド４の傾きを矯正するための時間を確保し、また、パッド４がワーク６に当接するタイミングを制御している。このため、パッド４の傾きを矯正するための別途の制御装置が必要なく、コストを抑えられる。

本実施形態では、ワーク６を挟み込んで成形するパッド４と下型３との間にディスタンスピース７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄが介在しているため、パッド４を押圧する上型用ガスシリンダ５の配置に偏りがあっても、ワーク６にかかる力の分布をワーク６全体で均一に近づけることができる。よって、成形品の肉厚が部分的に薄くなることを防止でき、品質の向上を図り得る。

本実施形態では、パッド４の傾きを矯正する下型用ガスシリンダ１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄが、ワーク６の周囲で四角形の頂点に位置するように配置されているため、パッド４の傾きを確実に矯正することができ、成形品における傷の発生を抑制して品質の向上を図り得る。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、下型用ガスシリンダの数や配置は、本実施形態に限定されず、パッドがワークに当接する前に傾きが矯正されるように、プレス機械は少なくとも２つの下型用ガスシリンダを有すればよい。２つの下型用ガスシリンダの配置としては、ワークの平面方向においてパッドの傾きに応じてワークを挟む配置が挙げられる。また、その他の例として、３つの下型用ガスシリンダが、パッドの傾きに応じて三角形の頂点に位置するようにワークの周囲に配置されてもよい。

プレス機械の概略断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿って示す下型の概略平面図である。 下型用ガスシリンダとディスタンスピースとの概略断面図である。 ピストンの塑性変形によりパッドが傾いたときのプレス機械の概略断面図である。 傾いたパッドが下型用ガスシリンダに接触したときのプレス機械の概略断面図である。 パッドの傾きが矯正されたときのプレス機械の概略断面図である。 上型用ガスシリンダがパッドを押圧したときのプレス機械の概略断面図である。 パッドと下型とがワークを成形したときのプレス機械の概略断面図である。

符号の説明

１ プレス機械、
２ 上型、
３ 下型（第１の型）、
４ パッド（第２の型）、
５ 上型用ガスシリンダ（押圧手段）、
６ ワーク、
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ ディスタンスピース（局所干渉防止手段）、
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ 先端部、
９Ａ、９Ｂ、９Ｃ、９Ｄ 胴体部、
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ 下型用ガスシリンダ（矯正手段）、
１１ シリンダ、
１２ ピストン、
１３ ロッド、
１４ ショックアブソーバ、
１５Ａ ねじ、
１６、１７ 成形面。

Claims (8)

1. ワークを支持する第１の型と、
   前記第１の型に対して近接し、前記第１の型とともに前記ワークを挟んで成形する第２の型と、
   前記第２の型が前記ワークに当接する前に、前記第２の型の傾きを矯正する少なくとも２つの矯正手段と、を有し、
   前記矯正手段は、ガスシリンダであり、前記第２の型を前記ガスシリンダで支持して前記第２の型を回転するように動かして前記第２の型の傾きを矯正することを特徴とするプレス機械。
2. 前記矯正手段が、前記第２の型の傾きに対応して配置されることを特徴とする請求項１に記載のプレス機械。
3. 前記第２の型に向かって近接して前記第２の型を前記第１の型の方へ押圧する、前記第２の型から離間して設けられた押圧手段を有し、
   前記押圧手段が前記第２の型を押圧し始めるまでの間に、前記第２の型の傾きが矯正されることを特徴とする請求項１または２に記載のプレス機械。
4. 前記第１の型と前記第２の型との間に設けられ、前記第１の型と前記第２の型とが前記ワークを挟んで成形品に加工するとき、前記第１の型と前記第２の型との間に挟まって前記ワークと前記第２の型との局所的な干渉を防止する複数の局所干渉防止手段を有し、少なくとも前記第２の型との間隔が最も短い前記局所干渉防止手段に、前記矯正手段が設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプレス機械。
5. ４つの前記矯正手段が、四角形の頂点に位置するように前記局所干渉防止手段に配置されることを特徴とする請求項４に記載のプレス機械。
6. 前記矯正手段は前記第１の型に設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプレス機械。
7. ワークを支持する第１の型に対して近接する第２の型が、傾きを矯正された後、前記ワークに当接して前記第１の型とともに前記ワークを挟んで成形するプレス工程を有し、
   前記第２の型は、ガスシリンダによって支持されつつ回転するように動いて傾きを矯正されることを特徴とするプレス方法。
8. 前記第２の型に向かって近接して前記第２の型を前記第１の型の方へ押圧する、前記第２の型から離間して設けられた押圧手段が、前記第２の型を押圧し始めるまでの間に、前記第２の型の傾きが矯正されることを特徴とする請求項７に記載のプレス方法。

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