JP5616209B2 - ストレッチ成形装置および方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレス分野における航空機や飛行機の曲面形状の胴体や翼、超高速鉄道の車輛の曲面形状の胴体等のストレッチ成形装置および方法に関するものである。

従来、航空機や飛行機の胴体や翼は、薄い金属シート材の端部をクランプジョーをヒンジで旋回可能にグリップに連結したヒンジ式グリップで把持して、薄い金属シート材を胴体や翼の所要の曲面形状に引き伸ばし成形することが知られている。

しかし、従来のものは、たとえば特表２００９−５２３６１３号公報の図１に示されているように一対の対向したクランプジョーを取り付けているジョーフレームの横移動ができず、またクランプジョーをヒンジで旋回可能に接続しているためにそのヒンジ部の強度が弱く、台形形状等の変形した非対称状の曲面製品を成形する場合に、最適な引き伸ばし力で台形等の非対称状の金型に沿わせることが難しく、沿い不良やしわ等が発生するものであった。

そのため、台形形状等の変形した非対称状の曲面製品であっても、沿い不良やしわ等が発生せずに、品質の良い製品を成形することが課題であった。

本発明は、上記のような点に鑑みたもので、上記の課題を解決するために、一対の対向したジョーフレームにクランプジョーを装着してクランプジョーにシート材の端部を把持して曲面形状に引き伸ばしするストレッチ成形装置であって、走行レールにそって走行可能としたジョーフレームの中心軸線にクランプジョーの中心軸線を合わせてそれぞれ装着し、ジョーフレームを所要の角度に旋回可能にジョーフレーム台に載置して走行レールにそって走行可能に配設するとともに、このジョーフレームの旋回に対応してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の所定位置に補正するようにジョーフレームを移動可能にスライド装置を配設したことを特徴とするストレッチ成形装置を提供するにある。

また、走行レールにそって走行可能のジョーフレームの中心位置を検出自在にジョーフレームの両側部にジョーフレーム位置検出センサーをそれぞれ配設して、ジョーフレームの両側部の位置およびこれらの位置の差より旋回角度を算出してクランプジョーの先端部の中心位置を求出するためのクランプジョー位置算出手段を設けるとともに、走行レールにそって走行可能のジョーフレームに装着したクランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量を検出してジョーフレームを移動可能にスライド装置にクランプジョー位置検出センサーを配設し、上記クランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の中心位置または所要位置に補正するようにジョーフレーム台上のジョーフレームを移動させる移動量を算出するためのジョーフレーム移動量算出手段を設けて、ジョーフレームをスライド装置で移動制御可能に形成したことを特徴とするストレッチ成形装置を提供するにある。

さらに、一対の対向したジョーフレームにクランプジョーを装着してクランプジョーにシート材の端部を把持して複合曲面形状に引き伸ばしするストレッチ成形方法であって、走行レールにそって走行可能としたジョーフレームの中心軸線にクランプジョーの中心軸線を合わせてそれぞれ装着して、ジョーフレームを所要の角度に旋回かつ移動可能にジョーフレーム台に載置して走行レールにそって走行可能に配設し、走行レールにそって走行可能のジョーフレームの中心位置および旋回角度を算出してクランプジョーの先端部の中心位置を算出し、ついで、クランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量を算出してクランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の所定位置に補正するようにジョーフレームを移動制御してストレッチ成形することを特徴とするストレッチ成形方法を提供するにある。

本発明は、ストレッチ成形装置は、請求項１のように、走行レールにそって走行可能としたジョーフレームの中心軸線にクランプジョーの中心軸線を合わせてそれぞれ装着し、ジョーフレームを所要の角度に旋回可能にジョーフレーム台に載置して走行レールにそって走行可能に配設するとともに、このジョーフレームの旋回に対応してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の所定位置に補正するようにジョーフレームを移動可能にスライド装置を配設したことによって、クランプジョーの装着部を十分な強度にできて、ジョーフレームを左右に傾けたり、クランプジョーを弧状に動かして所要の曲面形状の製品をストレッチ成形できる。

そして、装置を作動してジョーフレームを所要の角度に旋回し、クランプジョーを操作しても、クランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の所定位置に補正するようにジョーフレームをスライド装置で移動して、台形形状等の変形した非対称状の曲面形状の製品であっても、トライアウト等にもとずいて走行レール間の所定位置で、適切な引き伸ばし力で、沿い不良やしわ等が発生せずに、品質の良い製品を成形することができる。

また、請求項２のように、走行レールにそって走行可能のジョーフレームの中心位置を検出自在にジョーフレームの両側部にジョーフレーム位置検出センサーをそれぞれ配設して、ジョーフレームの両側部の位置およびこれらの位置の差より旋回角度を算出してクランプジョーの先端部の中心位置を求出するためのクランプジョー位置算出手段を設けるとともに、走行レールにそって走行可能のジョーフレームに装着したクランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量を検出してジョーフレームを移動可能にスライド装置にクランプジョー位置検出センサーを配設し、上記クランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の中心位置または所要位置に補正するようにジョーフレーム台上のジョーフレームを移動させる移動量を算出するためのジョーフレーム移動量算出手段を設けて、ジョーフレームをスライド装置で移動制御可能に形成したことによって、クランプジョー位置算出手段でクランプジョーの先端部の中心位置を算出し、ジョーフレーム移動量算出手段でクランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の中心位置または所要位置に補正するようにクランプジョー先端部の中心位置へのジョーフレームの移動量を算出して、クランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の中心位置または所要位置にスライド装置でジョーフレームを移動して、台形形状等の変形した非対称状の曲面形状の製品であっても、トライアウト等にもとずいて走行レール間の中心位置または所要位置で、最適な引き伸ばし力で、沿い不良やしわ等が発生せずに、品質の良い製品を成形することができる。

さらに、請求項３のように、走行レールにそって走行可能としたジョーフレームの中心軸線にクランプジョーの中心軸線を合わせてそれぞれ装着して、ジョーフレームを所要の角度に旋回かつ移動可能にジョーフレーム台に載置して走行レールにそって走行可能に配設し、走行レールにそって走行可能のジョーフレームの中心位置および旋回角度を算出してクランプジョーの先端部の中心位置を算出し、ついで、クランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量を算出してクランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の所定位置に補正するようにジョーフレームを移動制御してストレッチ成形することことによって、上記したようにクランプジョーの先端部の中心位置を算出し、クランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョー先端位置へのジョーフレームの移動量を算出して、クランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の中心位置や所要位置に補正するようにスライド装置でジョーフレームを移動して、上記のように台形形状等の変形した非対称状の曲面形状の製品であっても、沿い不良やしわ等が発生せずに、品質の良い製品を成形することができる。

本発明の一実施例の概略説明用平面図、 同上の概略説明用正面図、 同上の駆動制御説明用ブロック図、 同上の作用説明用概略図。

本発明のストレッチ成形装置および方法は、一対の対向したジョーフレームにクランプジョーを装着してクランプジョーにシート材の端部を把持して曲面形状に引き伸ばしするストレッチ成形であって、走行レールにそって走行可能としたジョーフレームの中心軸線にクランプジョーの中心軸線を合わせてそれぞれ装着し、ジョーフレームを所要の角度に旋回可能にジョーフレーム台に載置して走行レールにそって走行可能に配設するとともに、このジョーフレームの旋回に対応してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の所定位置に補正するようにジョーフレームを移動可能にスライド装置を配設してストレッチ成形することを特徴としている。

ストレッチ成形装置１は、図１、図２のように左右ほぼ対称状に一対として対向していて、薄い金属シート材２の端部を把持して引っ張る一連に配設したグリップ状のクランプジョー３を装着したジョーフレーム４を左右の装置本体５にそれぞれ配設し、この左右の装置本体５にジョーフレーム台６を装着して所要の長さにわたって設けた走行レール７に走行可能としている。クランプジョー３は、ヒンジで連結せずに、ジョーフレーム４の中心線上に旋回可能に十分の剛性を有する構造としてそれぞれ配設している。

左右の装置本体５部は、左右ほぼ対称状に形成していて、図１、図２のように所要の剛性体とした架台８の両側部にＩ形状の走行レール７を配設し、この走行レール７にレール装着部９を装着し、レール装着部９にジョーフレーム台６を介してジョーフレーム４を所要の角度に旋回かつ移動可能に配設している。

上記レール装着部９の走行レール７の左右の両側部には、図１、図２のように長尺の油圧シリンダーの走行シリンダー１０、１１をそれぞれ反対向きとして配設してジョーフレーム台を装着した左右の装置本体５を介して走行移動可能とし、走行シリンダー１０、１１で移動させるレール装着部９の両側のジョーフレーム４の両側端部の位置を検出可能にインダクトシン等のリニアエンコーダやロータリエンコーダ等のジョーフレーム位置検出センサー１２、１３をそれぞれ配設し、図３のようにジョーフレーム４に装着したクランプジョー３の先端の中心位置をマイコンやＩＣ等のクランプジョー位置算出手段１４、１５を設けて算出するようにしている。たとえば、クランプジョー３の先端の位置は、ジョーフレーム４の両側端部の中点、両側端部の差により旋回角度等から算出される。

上記ジョーフレーム台６は、図１、図２のようにその上部の両側部に剛性体の傾転シリンダー取付台１６を固定し、両側の傾転シリンダー取付台１６に傾転シリンダー１７、１８をそれぞれ配設して先端の傾転用ロッド１９、２０に傾転レバー２１、２２を介してジョーフレーム４の両側の軸部２３、２４に連結して、ジョーフレーム４を所要の角度に傾転可能とし、ジョーフレーム台６の両側に走行レール７の直交方向にジョーフレーム４を移動可能に小ストロークの油圧シリンダーのスライド装置２５、２６をそれぞれ配設している。２７、２８は、ジョーフレーム４の揺動角度検出用のロータリエンコーダの角度検出器である。

上記ジョーフレーム４には、図１、図２のように薄い金属シート材２の端部を把持して引っ張る一連に配設したグリップを一列状に装着して湾曲自在に形成したクランプジョー３のその中心軸部をジョーフレーム４の湾曲した中心軸部に合せて所要の剛性を有する軸支材２９、３０を介してクランプジョー３を旋回可能、かつ引っ張り自在に旋回シリンダー３１、引っ張りシリンダー３２を配設している。

このように構成した走行レール７部の走行シリンダー１０、１１でジョーフレーム４を所要の位置に移動させて、ジョーフレーム４を左右にオシレーションさせると、クランプジョー３の先端側はジョーフレーム４のオシレーションによって走行レール７間の中心からずれる。そのため、ジョーフレーム台６に載置したジョーフレーム４の左右の旋回に対応してクランプジョー３の先端部の中心位置を走行レール７間の所定位置に補正するようにジョーフレーム４をスライド装置２５、２６で移動可能としている。ストレッチ成形品には、台形形状等の変形した非対称状の曲面形状の製品があり、これらについてはトライアウト等にもとずいて適切な引き伸ばし力で、沿い不良やしわ等が発生しないように、クランプジョー３の先端部の中心位置を走行レール７間の中心位置やトライアウトによって選定される所要位置の所定位置に補正して、品質の良い製品を成形するようにできる。

そして、上記したように走行レール７にそって走行自在のジョーフレーム４の中心位置を検出自在にジョーフレーム位置検出センサー１２、１３を配設して、図３のようにクランプジョー３の先端部の中心位置を上記したようにして算出自在のクランプジョー位置算出手段１４、１５を設け、クランプジョー３の先端部の中心位置の走行レール７間の中心位置からのずれ量を検出してジョーフレーム４を移動可能にスライド装置２５、２６にクランプジョー位置検出センサー３３、３４を配設し、上記クランプジョー３の先端部の中心位置の走行レール７間の中心位置からのずれ量を算出自在にジョーフレーム移動量算出手段３５、３６を設け、上記のようにクランプジョー３の先端部の中心位置を走行レール７間の中心位置やトライアウトによる所要位置の所定位置に補正するようにスライド装置２５、２６を図４のように移動制御するように形成している。

上記したように走行シリンダー１０、１１を反対向きとして伸縮してジョーフレーム４を走行させるので、ストレッチ成形装置１の長さを短くできて装置を小型化でき、またジョーフレーム４を２個のスライド装置２５、２６をそれぞれ同調させて固定材３７、３８を介して装着して、ジョーフレーム４を横移動させるので、スライド装置２５、２６の突き出し量をできるだけ少なくできて好ましい。

このように構成した走行レール７間の中央部には、金型昇降装置３９を配置し、所要のシート材２を搭載し、上記した左右のクランプジョー３による両端部の引っ張り操作に対応して昇降自在として所要の形状にストレッチ成形できるようにしている。

なお、上記では、ジョーフレーム４の先端部の中心位置を走行レール７間の中心位置と比べて相対的に移動するようにしたが、走行レール７の一側部から直接的に絶対的な距離として所定位置に移動することも可能であり、また走行シリンダー１０、１１を同方向に配設したり、スライド装置２５、２６をそれぞれ１本とするなど、上記した本願発明の趣旨に基づいて適宜な実施態様を実施することができる。

図１以下は、本発明の一実施例を示すものである。ストレッチ成形装置１は、図１、図２のように左右ほぼ対称状に一対として対向して配設していて、一連に配設したグリップ状のクランプジョー３をその中心軸線を合せて装着したジョーフレーム４を左右の装置本体５に配設し、この左右の装置本体５部を介して所要の長さにわたって走行レール７に搭載して走行可能としている。

上記走行レール７には、レール装着部９を装着し、走行レール７の左右の両側部に図１、図２のように長尺の油圧シリンダーの走行シリンダー１０、１１をそれぞれ反対向きとして配設し、これらの端部にロータリエンコーダのジョーフレーム位置検出センサー１２、１３をそれぞれ配設して左右の装置本体５部を位置検出自在に走行可能とし、ジョーフレーム４に装着したクランプジョー３の先端の中心位置をクランプジョー位置算出手段１４、１５を図外の制御装置の制御部に設けて図３のように算出して駆動制御するようにしている。

上記レール装着部９には、図１、図２のようにその上部に剛性体のジョーフレーム台６を軸支して旋回自在とし、ジョーフレーム台６をその直交方向に移動可能に小ストロークの油圧シリンダーのジョーフレーム４のスライド装置２５、２６をそれぞれ配設している。

そして、上記ジョーフレーム４には、クランプジョー３を旋回自在、かつ引っ張り自在に旋回シリンダー３１、引っ張りシリンダー３２を配設し、ジョーフレーム台６の両側に傾転シリンダー１７、１８をそれぞれ配設し、この先端の傾転用ロッド１９、２０に傾転レバー２１、２２を介してジョーフレーム４の両側の軸部２３、２４に連結してジョーフレーム４をロータリエンコーダの角度検出器２７、２８を介して所要の角度に傾転できるようにしている。

このように構成した走行レール７部の走行シリンダー１０、１１でジョーフレーム４を所要の位置に移動させて、ジョーフレーム４の左右をオシレーションさせると、図４のようにクランプジョー３の先端側はジョーフレーム４のオシレーションによって走行レール７間の中心からずれる。そのため、ジョーフレーム４の両側端部の位置をジョーフレーム位置検出センサー１２、１３で検出し、図３のようにクランプジョー位置算出手段１５でジョーフレームの両側部の位置およびこれらの位置の差より旋回角度を算出してクランプジョー３の先端部の中心位置を算出し、クランプジョー３の先端部の中心位置の走行レール７間の中心位置からのずれ量をスライド装置２５、２６のクランプジョー位置検出センサー３３、３４で検出し、上記クランプジョー３の先端部の中心位置の走行レール７間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョー３の先端部の中心位置へのジョーフレーム４の移動量をジョーフレーム移動量算出手段３５、３６で算出し、クランプジョー３の先端部の中心位置を走行レール７間の所定位置にスライド装置２５、２６で移動制御して補正するようにできる。

したがって、走行レール７間の中央部に配設した金型昇降装置３９に所要のシート材２を搭載し、この両端部を左右のクランプジョー３に把持し、装置を作動してジョーフレーム４を移動させて所要の角度にクランプジョー３を旋回操作すると、図３のようにジョーフレーム位置検出センサー１２、１３でジョーフレーム４の両側端部の位置を検出し、これらの位置の差よりクランプジョー位置算出手段１４、１５で旋回角度を算出してクランプジョーの先端部の中心位置を算出する。

そして、図４のようにスライド装置２５、２６のクランプジョー位置検出センサー３３、３４で、クランプジョー３の先端部の中心位置の走行レール７間の中心位置からのずれ量を検出し、クランプジョー３の先端部の中心位置の走行レール７間の中心位置からのずれ量をジョーフレーム移動量算出手段３５、３６で算出し、クランプジョー３の先端部の中心位置を走行レール７間の中心位置等の所定位置に補正するようにスライド装置２５、２６でジョーフレーム４を移動してストレッチ成形することができる。

このように走行レール７にそって走行自在としたジョーフレーム４の中心軸線にクランプジョー３の中心軸線を合わせてそれぞれ装着し、走行レール７にそって走行自在のジョーフレーム４の中心位置を算出してクランプジョー３の先端部の中心位置を算出し、ついで、クランプジョー３の先端部の中心位置の走行レール７間の中心位置からのずれ量を算出してクランプジョー３の先端部の中心位置の走行レール７間の中心位置からのずれ量の算出にもとづいてクランプジョー３の先端部の中心位置を走行レール７間の所定位置に補正するようにしてジョーフレーム４を移動制御してストレッチ成形できるので、トライアウト等にもとずいて最適な引き伸ばし力で、走行レール７間の所定位置で、沿い不良やしわ等が発生せずに、品質の良い製品を成形するように、クランプジョー３の先端部の中心位置を走行レール７間の中心位置やトライアウトによる所要位置に一致させて、台形形状等の変形した非対称状の曲面形状の製品であっても、沿い不良やしわ等が発生せずに、品質の良い製品を成形することができる。

上記では、航空機の胴体の成形について説明したが、航空機の翼、飛行機の胴体、翼、超高速鉄道の車輛の流線形状の胴体等についてのストレッチ成形にも、上記した本願発明の趣旨に基づいて適宜の変形態様が採択できるものである。

本発明は、航空機や飛行機の胴体、翼、超高速鉄道の車輛の流線形状の胴体等のストレッチ成形に利用することかできる。

１…ストレッチ成形装置 ２…シート材 ３…クランプジョー ４…ジョーフレーム
７…走行レール ９…レール装着部 １０、１１…走行シリンダー
１２、１３…ジョーフレーム位置検出センサー １４、１５…クランプジョー位置算出手段 ３３、３４…クランプジョー位置検出センサー ３５、３６…ジョーフレーム移動量算出手段

特開２００９−５２３６１３公報

Claims (3)

1. 一対の対向したジョーフレームにクランプジョーを装着してクランプジョーにシート材の端部を把持して曲面形状に引き伸ばしするストレッチ成形装置であって、
   走行レールにそって走行可能としたジョーフレームの中心軸線にクランプジョーの中心軸線を合わせてそれぞれ装着し、
   ジョーフレームを所要の角度に旋回可能にジョーフレーム台に載置して走行レールにそって走行可能に配設するとともに、このジョーフレームの旋回に対応してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の所定位置に補正するようにジョーフレームを移動可能にスライド装置を配設したことを特徴とするストレッチ成形装置。
2. 走行レールにそって走行可能のジョーフレームの中心位置を検出自在にジョーフレームの両側部にジョーフレーム位置検出センサーをそれぞれ配設して、ジョーフレームの両側部の位置およびこれらの位置の差より旋回角度を算出してクランプジョーの先端部の中心位置を求出するためのクランプジョー位置算出手段を設けるとともに、走行レールにそって走行可能のジョーフレームに装着したクランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量を検出してジョーフレームを移動可能にスライド装置にクランプジョー位置検出センサーを配設し、
   上記クランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の中心位置または所要位置に補正するようにジョーフレーム台上のジョーフレームを移動させる移動量を算出するためのジョーフレーム移動量算出手段を設けて、ジョーフレームをスライド装置で移動制御可能に形成した請求項１に記載のストレッチ成形装置。
3. 一対の対向したジョーフレームにクランプジョーを装着してクランプジョーにシート材の端部を把持して曲面形状に引き伸ばしするストレッチ成形方法であって、
   走行レールにそって走行可能としたジョーフレームの中心軸線にクランプジョーの中心軸線を合わせてそれぞれ装着して、ジョーフレームを所要の角度に旋回かつ移動可能にジョーフレーム台に載置して走行レールにそって走行可能に配設し、
   走行レールにそって走行可能のジョーフレームの中心位置および旋回角度を算出してクランプジョーの先端部の中心位置を算出し、
   ついで、クランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量を算出してクランプジョーの先端部の中心位置の走行レール間の中心位置からのずれ量に対してクランプジョーの先端部の中心位置を走行レール間の所定位置に補正するようにジョーフレームを移動制御してストレッチ成形することを特徴とするストレッチ成形方法。

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