JP7433010B2 - 成形装置 - Google Patents
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Description
従来の鍛造プレスは、成形時のプレス荷重によるフレームの伸び、各部の弾性変形、金型を予熱する場合には、各部の熱膨張、上金型を支持するスライドとフレームとの摺動部に設けられた隙間によるスライドの傾き、潤滑油の油膜厚さの変化等の各種の原因により金型間に傾きが生じ得る。
しかしながら、上記従来の鍛造プレスでは、スライド下面からベッド上面までの距離であるシャットハイトを求めることは可能だが、金型間の傾きを検出することは出来なかった。
また、本発明に係る他の成形装置は、一対の金型の一方を保持する第一ダイホルダと、一対の金型の他方を保持する第二ダイホルダと、前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとを相対的に接離移動させる駆動機構と、前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間に設けられ、前記接離移動をガイドするガイド機構と、前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間の距離を検出する検出装置とを備え、前記ガイド機構は、挿入部と被挿入部とを有し、前記検出装置は、一部又は全部が前記ガイド機構の内部に配置されており、前記ガイド機構の前記被挿入部内にエアーを供給するエアー供給部を備える構成とした。
また、本発明に係るさらに他の成形装置は、一対の金型の一方を保持する第一ダイホルダと、一対の金型の他方を保持する第二ダイホルダと、前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとを相対的に接離移動させる駆動機構と、前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間に設けられ、前記接離移動をガイドするガイド機構と、前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間の距離を検出する検出装置とを備え、前記ガイド機構は、挿入部と被挿入部とを有し、前記検出装置は、一部又は全部が前記ガイド機構の内部に配置されており、前記ガイド機構の前記挿入部又は前記被挿入部に水冷装置を備える構成とした。
本発明の実施形態である成形装置としての鍛造プレス装置10について図1~図4に基づいて説明する。図1は鍛造プレス装置10を示す構成図である。
上ダイホルダ28に保持された各上金型3と下ダイホルダ24に保持された各下金型4は、個別に対向するように配置され、スライド18が下降したときに互いに近接する。相対する上金型3と下金型4の間に成形材料が投入されている場合、スライド18が下降することで成形材料が上金型3と下金型4の型空間の中で加圧され、成形材料が鍛造成形される。
なお、上ダイホルダ28と下ダイホルダ24は、互いに近接と離隔する相対的な移動を行うことができれば良く、下ダイホルダ24が上ダイホルダ28に対して接離移動を行う構成としても良いし、上ダイホルダ28と下ダイホルダ24の双方が接離移動を行う構成としても良い。
減速機15は、伝動軸14の軸方向のもう一方の端部の近傍、すなわちサーボモータ11の逆方の端部の近傍に配置される。サーボモータ11及び減速機15は、エキセン軸16と同軸上に配置される。
エキセン軸16は、回転中心軸に沿って貫通する中空部を有する。伝動軸14は、この中空部においてエキセン軸16と相対的に回転可能かつ同軸上に配置される。伝動軸14は、サーボモータ11の回転力を減速機15に伝達する。減速機15は、伝動軸14の回転運動を減速してエキセン軸16に伝達する。
なお、駆動機構20の駆動源は、回転速度や軸角度を任意に制御可能なサーボモータ11に限られず、一般的なモータであっても良い。その場合、モータとエキセン軸との間には、フライホイールやクラッチブレーキ機構等を設けることが好ましい。
また、上金型3と下金型4の近傍には、プレス加工部に成形材料を供給する材料供給装置としての図示しないトランスファフィーダが設けられている。このトランスファフィーダは、上金型3と下金型4とが離間したときに、最上流側の下金型4及び上金型3に新たな成形材料を供給したり、一列に並んだ複数の下金型4及び上金型3に対して、ワークを順番に搬送したりする。
図2及び図3は上金型3と下金型4の周辺の構成を拡大して示した断面図、図4は下ダイホルダ24を上方から見た平面図である。なお、図2及び図3では、ハードプレート26,27等一部の構成の図示を省略している。
図2及び図4に示すように、下ダイホルダ24は平面視で矩形であり、また、図示していないが、上ダイホルダ28も平面視で同じ形状となっている。
そして、下ダイホルダ24と上ダイホルダ28の間であって、下ダイホルダ24及び上ダイホルダ28の平面視における四隅となる位置には、四つのガイド機構50が個別に設けられている。
ガイドポスト51は、鉛直上方に立設された状態で取付スリーブ53を介して下ダイホルダ24の上面に固定装備されている。
ガイドポストホルダー52の下端部には、ガイドポスト51との間で気密性を維持するためのパッキング54が装備されている。このパッキング54は、ガイドポストホルダー52の内部への外気及び塵芥、その他の異物の侵入を抑制し、ガイドポストホルダー52の内部からの気体の排出が容易な弁構造となっている。
つまり、各ガイド機構50は、下ダイホルダ24と上ダイホルダ28の四隅の各位置において、下ダイホルダ24に対する上ダイホルダ28の上下動をガイドすることができる。
これにより、ガイドポスト51とガイドポストホルダー52との隙間、即ち、パッキング54からはエアーが外部に流出する。特に、図3に示すように、上ダイホルダ28が下降した場合にも、余分なエアーがパッキング54からエアーが外部に流出し、ガイドポストホルダー52内への塵芥、その他の異物の侵入を抑制することができる。
鍛造プレス装置10は、上ダイホルダ28と下ダイホルダ24の相互間距離を検出する四つの検出装置60を備えている。
各検出装置60は、上ダイホルダ28と下ダイホルダ24との間において、当該上ダイホルダ28及び下ダイホルダ24の四隅に設けられ、各検出装置60の構成の一部がガイド機構50の内側に配置されている。
各検出装置60は、いわゆる磁歪式変位センサであり、プローブ61と永久磁石62と本体部63とを備えている。
永久磁石62は、リング状を呈し、プローブ61を遊挿した状態で使用される。なお、永久磁石62は、リング状に限らず、プローブ61の近傍に配置しても良い。
本体部63は、プローブ61の一端部に設けられ、磁歪線にパルス電流を流すパルス発生回路と磁歪線の捻り歪みを検出する歪みセンサとが格納されている。
プローブ61は、上ダイホルダ28を貫通して鉛直上下方向に延出されている。
各ガイド機構50のガイドポスト51は、その上端部の中心位置にプローブ61が挿入される挿入穴511が形成されている。また、ガイドポスト51の上端部には、挿入穴511を取り囲む配置で永久磁石62が取り付けられている。
従って、ガイドポスト51の挿入穴511にプローブ61を挿入することにより、永久磁石62の内側にプローブ61が遊挿された状態となる。
これにより、検出装置60の検出体を構成するプローブ61及び永久磁石62のほぼ全体がガイド機構50の内側に配置された状態となっている。
さらに、検出装置60は、上ダイホルダ28及び下ダイホルダ24の四隅にそれぞれ設けられているので、各検出装置60が個別に上ダイホルダ28と下ダイホルダ24の上下方向の相互間距離を検出することにより、上金型3と下金型4との間の傾きを求めることが可能となる。
制御装置90は、プログラムに従って上金型3と下金型4との間の傾きを求める処理を行うマイクロコンピュータ等の情報処理装置である。
制御装置90は、前述したように、各検出装置60の本体部63内のパルス発生回路及び歪みセンサに接続され、各検出装置60から四隅の上ダイホルダ28と下ダイホルダ24の上下方向の相互間距離を取得する。
そして、制御装置90は、上ダイホルダ28及び下ダイホルダ24の四隅の上下方向の相互間距離のバラつきが許容される範囲内か否かを判定する。その結果、許容範囲を超える場合には、制御装置90に接続された表示装置91に上金型3と下金型4との間の傾きが許容範囲を超えたことを示す報知画面を表示させる報知処理を実行する。
また、上金型3と下金型4との間の傾きが許容範囲を超えた場合に、それ以降の鍛造プレス作業を禁止する制御を行っても良い。
鍛造プレス装置10の鍛造プレス動作について説明する。
スライド18は、サーボモータ11によるエキセン軸16の一回転分の回転駆動を1ストロークとして、退避位置である上死点からプレス成形を行う下死点を通過して上死点に戻る動作パターンで上下方向に往復移動を行う。
これにより、上ダイホルダ28は、四つのガイド機構50にガイドされながら、上下動を行い、下死点において、上金型3と下金型4により成形材料がプレスされて鍛造プレスが行われる。
一方、制御装置90は、鍛造プレス動作中において、各検出装置60から短周期的に上ダイホルダ28及び下ダイホルダ24の四隅の上下方向の相互間距離を算出し、上金型3と下金型4の相互間の傾きの許容判定と傾き方向及び傾き角度の算出を実行する。
そして、上金型3と下金型4の相互間の傾きが許容範囲外であれば報知処理を実行する。また、判定結果に拘わらず、上金型3と下金型4の相互間の傾き方向及び傾き角度を表示装置91に表示する。
上記鍛造プレス装置10は、各検出装置60の一部を各ガイド機構50の内側に個別に配置している。各ガイド機構50は、上ダイホルダ28の上下動をガイドすることから、各検出装置60の構成を各ガイド機構50の内側に配置すると、上ダイホルダ28の上下動に沿った変位をより精度良く検出することが可能となる。従って、上金型3及び下金型4の間の傾きをより正確に検出することが可能となる。
しかしながら、検出装置60の一部をガイド機構50の内側に配置することで、検出装置60の取付スペースを容易に確保することが可能となった。
また、上金型3と下金型4の形状が多種多様な複雑な形状に変更された場合でも、検出装置60の一部がガイド機構50の内側に配置されているので、上金型3や下金型4の影響を受けにくくなり、適正な検出を安定的に行うことが可能となる。
さらに、上金型3と下金型4とが加熱される場合或いは形成材料が加熱される場合には、成形材料の加熱により発生する酸化スケールの付着や蒸気化した潤滑剤の付着が生じやすく、周辺環境も高温化が生じるが、上金型3及び下金型4の周辺がそのような過酷な環境である場合でも、ガイド機構50の内側で検出装置60を保護することができ、周囲環境の影響を低減して検出を行うことが可能となる。これにより、検出装置60の故障を抑制し、長寿命化を実現することが可能となる。
以上、本発明の各実施形態について説明した。しかし、本発明は上記各実施形態に限られない。各実施形態で示した細部は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、ガイド機構50と検出装置60は、それぞれ四つ設ける場合を例示したが、これらの数は増減可能である。また、ガイド機構50と検出装置60の数は必ずしも一致する必要はなく、ガイド機構50が検出装置60よりも多くともよい。但し、上金型3と下金型4との相互の傾きの方向を求める場合には、検出装置60は、三つ以上設けることが好ましい。
また、下ダイホルダ24には、流路55の一端部に連通する冷却水の供給口241と、流路55の他端部に連通する冷却水の排出口242とが形成されており、供給口241は、冷却水の供給源に接続されている。
このように、各ガイド機構50に水冷装置を設けた場合には、周囲が高温化する場合でも、検出装置60の温度上昇を抑制し、温度の影響を抑えて精度良く良好な傾き検出を行うことが可能となる。
なお、水冷装置は、ガイドポスト51に限らず、ガイドポストホルダー52側に設けてもよい。その場合、ガイドポスト51と同様に、ガイドポストホルダー52に冷却水の流路を形成しても良いし、ガイドポストホルダー52の外周に装着する筒状のウォータージャケットにより水冷装置を構成しても良い。
これにより、下金型4と上金型3との間で傾斜を生じていることが検出された場合に、いずれかのガイドポストホルダー52に対する油圧の圧力を調整することで傾斜を緩和することが可能となる。
なお、各ガイドポストホルダー52に対する油圧の供給経路には、各油圧の供給経路ごとにアキュムレータを設け、鍛造プレスによる上ダイホルダ28の下降時には作動油がアキュムレータに移動する構成とすることで、鍛造プレス作業に対する影響を十分に低減しつつも、下金型4と上金型3との間での傾斜を緩和することが可能となる。
例えば、管状の成形材料を加熱し、軟化させてから上金型と下金型とで挟み、成形材料の両端部から内部に高圧エアーを供給し、膨張させて目標形状に膨張成形を行う膨張成形装置等にもガイド機構50及び検出装置60を設けてもよい。この場合も、上金型と下金型の相互間の傾きを良好に検出することが可能である。
4 下金型
10 鍛造プレス装置(成形装置)
11 サーボモータ
14 伝動軸
15 減速機
16 エキセン軸
17 コンロッド
18 スライド
19 ガイド
20 駆動機構
24 下ダイホルダ(第二ダイホルダ)
26,27 ハードプレート
28 上ダイホルダ(第一ダイホルダ)
40 ノズル
50 ガイド機構
51 ガイドポスト(挿入部)
52 ガイドポストホルダー(被挿入部)
55 流路(水冷装置)
60 検出装置
61 プローブ
62 永久磁石
63 本体部
90 制御装置
91 表示装置
241 供給口
242 排出口
282 エアー供給口(エアー供給部)
Claims (5)
- 一対の金型の一方を保持する第一ダイホルダと、
一対の金型の他方を保持する第二ダイホルダと、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとを相対的に接離移動させる駆動機構と、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間に設けられ、前記接離移動をガイドする複数のガイド機構と、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間の距離を検出する、前記複数のガイド機構の内、二以上にそれぞれ設けられた検出装置とを備え、
前記それぞれの検出装置によって検出された前記距離に基づき、前記一対の金型の一方に対する前記一対の金型の他方の傾きを出力する成形装置であって、
前記ガイド機構は、挿入部と被挿入部とを有し、
前記検出装置は、一部又は全部が前記ガイド機構の内部に配置されている成形装置。 - 前記それぞれの検出装置によって検出された前記距離に基づいて判定された傾きに応じて前記駆動機構を停止させる、請求項1に記載の成形装置。
- 前記ガイド機構と前記検出装置とを少なくとも三つ以上備える請求項1又は請求項2のいずれか一項に記載の成形装置。
- 一対の金型の一方を保持する第一ダイホルダと、
一対の金型の他方を保持する第二ダイホルダと、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとを相対的に接離移動させる駆動機構と、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間に設けられ、前記接離移動をガイドするガイド機構と、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間の距離を検出する検出装置とを備え、
前記ガイド機構は、挿入部と被挿入部とを有し、
前記検出装置は、一部又は全部が前記ガイド機構の内部に配置されており、
前記ガイド機構の前記被挿入部内にエアーを供給するエアー供給部を備える成形装置。 - 一対の金型の一方を保持する第一ダイホルダと、
一対の金型の他方を保持する第二ダイホルダと、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとを相対的に接離移動させる駆動機構と、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間に設けられ、前記接離移動をガイドするガイド機構と、
前記第一ダイホルダと前記第二ダイホルダとの間の距離を検出する検出装置とを備え、
前記ガイド機構は、挿入部と被挿入部とを有し、
前記検出装置は、一部又は全部が前記ガイド機構の内部に配置されており、
前記ガイド機構の前記挿入部又は前記被挿入部に水冷装置を備える成形装置。
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