JPH05192715A - ハイドロエラスティックな深絞り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 コンピュータによって補助されたプロセス調
整を保証するために、種々のダイス幾何学形状範囲で要
求に応じて所望通り絞りピン当り十分な力集中が得られ
るようにすることにある。 【構成】 ラム２とポンチ５とを有する工具を介して薄
板成形部品を絞り加工するためのプレスのハイドロエラ
スティックな深絞り装置において、絞りピン１３もしく
は液力式の支持部材当り十分な力集中のために、 Ｉ 最小要求ＺＳｈｍｉｎ＝１．５×Ｚｋ／Ｍ及び II 最大要求ＺＳｈｍａｘ＝３×Ｚｋ／Ｍの条件であ
る。 （Ｚｋは全クッション力、ＺＳｈは液力式の絞りピン
力、Ｍは絞りピンの数）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特許請求の範囲第１項
の上位概念に記載の形式の、薄板成形部品を絞り加工す
るためのプレスのハイドロエラスティックな深絞り装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】深絞り加工される薄板成形部品を製作す
るための金属変形のばあい工具技術系においては、薄板
保持プレートを支持するために絞りピンを使用すること
は公知である。

【０００３】この絞りピンはスペーサピンとして作用し
て薄板保持プレートとクッションとの間で加圧ピンを成
す。絞りピンはそれぞれの深絞り工具の主要構成部材で
ある、即ち絞りピンの長さ及び数は工具に起因してい
る。

【０００４】この機械的な絞りピンの欠点は、絞りピン
が摩耗しひいては剛性的な押え機構のばあい運転中に制
御不能に不均一な薄板保持力が生じ、これによって成形
部品に不都合なしわが生ずるということにある。

【０００５】ドイツ連邦共和国特許出願第４００８３７
７．２号明細書及び第４１００２０６．７号明細書で
は、工具から液力式の圧力シリンダに対して絞りピンを
介して支持された薄板保持プレートと、シリンダ内で案
内されて液圧媒体によって負荷可能な少なくとも１つの
ピストンに支持された、絞り方向で可動に案内されたポ
ンチとを備えた、薄板成形部品を絞り加工するためのプ
レスのハイドロエラスティックな深絞り装置が記載され
ている。

【０００６】この公知の装置では、プロセス的に正確に
しかもコンピュータによって補助されたハイドロエラス
ティックな深絞り加工を実現することを課題としてお
り、このばあい、ゴム弾性的な薄板保持体・クッション
システムの利点を得るために、工作物の幾何学形状に相
応してしかも穴チャートに従って配置された圧力シリン
ダ及び圧力シリンダ上に支持された、薄板保持プレート
・作用区分用の絞りピン及びダイス・作用区分用の絞り
ピンが作動させられねばならない。

【０００７】この課題の解決策は次の点にある。即ち、 イ）工作物の幾何学形状に相応して多点・制御を行う液
力式の絞り機械が設けられていて、このばあいそれぞれ
の目標点に、絞りピンを載着されたロングストロークシ
リンダ又はショートストロークシリンダが配属されてい
て、このばあいそれぞれの圧力シリンダに多数の液力・
制御回路が接続される。

【０００８】ロ）絞りポンチ及び／又は薄板保持プレー
トが、存在する工作物・作用区分及び薄板保持プレート
・作用区分に相応してそれぞれ１つの液力・制御回路に
よって、圧力シリンダのピストンに載着された絞りピン
を介して作動可能である。

【０００９】これによって、薄板保持プレート及び絞り
ポンチの作用区分用のそれぞれ互いに連通接続された液
力・シリンダによって、ゴム弾性的な薄板保持体・クッ
ションシステムの挙動利点が得られると共に、コンピュ
ータによって補助されたプロセス制御の利点及び可能性
が得られる。

【００１０】本発明の解決策は、それぞれ個々のシリン
ダに別個に制御される弁を設ける必要なしに、多数の液
力・シリンダを極めて狭いスペースでプロセス的に正確
にしかもコンピュータによって補助して、即ち同じプロ
グラムのばあい等しく反復可能に作動させることができ
る。

【００１１】方法技術的には、深絞り変形でコーナに丸
みを付けられた方形の中空体を変形するばあい丸みを付
けられたコーナ範囲で圧縮変形がかつ方形の直線的な辺
で引張り変形が生ずる。

【００１２】実地における使用及び専門文献から周知の
ように、圧縮変形範囲では材料の流入流れによってきわ
めて高い圧縮応力が生じ、この圧縮応力はコーナのフラ
ンジ範囲で、即ち圧縮変形範囲で深絞り薄板の肉厚化を
生ぜしめる、即ち絞り深さが増大するにつれてこの範囲
で固有の絞りピン力が増大する。

【００１３】剛性的な薄板保持機構のばあい絞りピンは
ダイス幾何学形状の周辺区分において圧縮変形範囲で必
然的に通常の固有の絞りピン力ＺＳよりも高い力を受け
止める。

【００１４】実地から明らかなように、この絞りピンの
ばあい絞りピン自体が塑性変形されるまで極めて高い力
が生ずる。更に、塑性範囲における過度に高い面圧に基
づきクッションプレート上の表面硬化された支持面及び
絞りピン端面の永続的な摩耗が生ずる。

【００１５】プレス内では異なる工具が使用されひいて
はダイス幾何学形状の位置及びこれに起因してクッショ
ンプレート上での絞りピンの使用は種々異なっているの
で、これによって摩耗に基づき機械的な絞りピンの制御
不能な支持長さが生ずるようになる。

【００１６】このことはドイツ連邦共和国特許出願第４
００８３７７．２号明細書及び第４１００２０６．７号
明細書による液力式の多点支持機構の使用のために重要
な理由を成す。それというのも遊動するピストンはロン
グストローク並びにショートストローク構造において液
力式に自動的に異なる長さを補償するからである。

【００１７】（受動的なオイル押し退けで、ラム運動が
上方から行われかつクッションが下方から作用する）従
来構造形式の復動式のプレスのばあい、現在公知の技術
によればほぼ次のような配分規定から出発する。つま
り；全・クッション力はほぼプレスの全・ラム力ＮＰの
ほぼ５０％乃至６０％である。即ち、

【００１８】

【数１】

【００１９】である。

【００２０】剛性的なクッションプレートのばあいにも
機械的な絞りピンは剛性的なクッションプレートに対し
て均一に支持されるので、絞りピン当りの力集中は次の
定義に相応する。即ち、 ＺＳ＝Ｚｋ：Ｍ このばあい Ｎｐ ＝全ラム力（プレス） ＺＳ ＝絞りピン力 ＺＳｈ＝液力的な絞りピン力 Ｚｋ ＝全クッション力 Ｍ ＝クッションプレート上に支持される絞りピンの
数。

【００２１】深絞り運転のばあい機械的な絞りピンは、
ポンチを取り囲むダイス幾何学形状に直接、力的に薄板
保持力として作用する。

【００２２】上記公知の液力式の多点支持・絞り機械に
おける遊動するピストンのためには、計算上平均的な絞
りピン力の形式的な配分に基づき生ぜしめられるような
液力的な力集中は許容できない。

【００２３】それというものこのようなばあい例えば方
法技術的に限界圧縮変形範囲においては、剛性的なクッ
ションプレートのばあい自動的に生ぜしめられるような
所要の増大した力が得られないからである。

【００２４】この限界圧縮変形範囲で増大した力が得ら
れないばあいに、座屈棒のばあいようにいわゆる座屈ジ
ャンプが生ずる。それというのも薄板保持プレートはこ
の座屈ジャンプに応じて後退しかつダイスの円形範囲で
しわを発生させるからである。

【００２５】それ故、圧縮及び引張り変形範囲に無関係
な力プロフィル調整を行う力作用区分を配属するだけで
は不十分であり、むしろこのために必要な力は確実なプ
ロセスガイドの範囲内で与えられねばならない。

【００２６】２つの使用基準は多点支持機構における遊
動する液力式のピストンの力的な寸法決めを規定するか
もしくはこれに影響を及ぼす。即ち、 Ａ−すでに述べたように、しわ発生を回避するために、
圧縮変形範囲ではいわゆる座屈ジャンプに抗して薄板保
持力を増大させる。

【００２７】Ｂ−引張り変形範囲では、例えば特に偏平
な（シャーシ）構成部材のばあい、この流れ範囲におい
て部分的な伸張絞りのために増大した力密度が必要であ
る。この理由から、増大した流れ抵抗を生ぜしめるため
に、ダイスプレートの工具内にいわゆる流れ妨害部材が
設けられる。

【００２８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、コン
ピュータによって補助されたプロセス調整を保証するた
めに、種々のダイス幾何学形状範囲で要求に応じて所望
通り絞りピン当り十分な力集中が得られるようにするこ
とにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によれ
ば、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の本発明の
構成によって解決された。

【００３０】

【発明の効果】従って絞りピンもしくは液力式の支持部
材当り十分な力集中のための配分規定は次のように設定
される。即ち このばあいＺｋは全クッション力、ＺＳｈは液力式の絞
りピン力、Ｍは絞りピンの数を意味する。

【００３１】これによって、深絞り運転のコンピュータ
で補助されたプロセス調整のために絞りピン当り十分な
力集中が得られる。

【００３２】本発明による配分規定は有利にはロングス
トローク・多点支持・絞り機械の技術的な解決策のため
に、シリンダ体のため高耐性／高合金の鋼を切欠きのな
い滑らかな管構成で使用できかつ特にａ：ｂ≦１５０ｍ
ｍ（ドイツ工業規格）の小さなパターン寸法のばあい例
えば７５ｍｍ乃至３７，５ｍｍ間隔を考慮でき、かつ、
受動的なオイル押退けのばあい３５０乃至４５０バール
範囲の許容運転圧力でサーボ弁ユニットを使用できるよ
うになる。

【００３３】アクティブな圧力調整で力作用区分範囲に
おいて負荷されるショートストローク・多点支持機構に
おいては、比例弁又はサーボ弁を使用するばあい現在の
公知技術によれば２５０バールまでの圧力が使用される
に過ぎない。

【００３４】このばあい増大した力集中を得るために付
加的な液力式の圧力増倍器を使用することが提案され、
この圧力増倍器は力集中を増大させるためにサーボ部材
と力作用区分内のショートストロークピストンとの間で
使用され、前記圧力増倍器はほぼ２：１の増倍ファクタ
ーをもって設計されている。

【００３５】本発明の解決策によって、力作用区分当り
ショートストロークシリンダもしくはロングストローク
シリンダの数を増大もしくは減少させることができる。
即ち、 イ）回転対称的な部体のばあい１つの力作用区分で十分
である。それというのも周方向で圧縮変形範囲（至る所
で接線方向応力が同じである）が提示されるからであ
る。

【００３６】ロ）方形部体のばあい有利には８つの力作
用区分範囲に分割される。

【００３７】ハ）複雑な工作物のばあい有利にはパター
ン区分は特に引張り変形範囲で細かく分割される。これ
に基づき、成形部品が小さくなるばあい、即ち正方形又
は長方形の成形部品が小さくなるばあいには力作用区分
は、特に引張り変形と圧縮変形の境界部において、適当
にこのために設けられる液力式の切換え機構もしくは弁
によって少なくとも絞りピン区分だけ拡大又は縮小され
ればよい。

【００３８】このための理由は次の通りである。即ち、
圧縮変形範囲は同心的に内向きに移動しかつ方形が小さ
くなるにつれて円の幾何学形状に近づく。

【００３９】２つの使用ケースのチェック及び静的な評
価によって、工作物のために所望の質的な改善を得るた
めに、液力式の多点・クッションのばあい絞りピン当り
従来の配分に比較してほぼ２−２，５×ＺＳの範囲で増
大した力集中が得られねばならないことが明かとなっ
た。

【００４０】ダイス幾何学形状の範囲で申し分のないプ
ロセスを実施できるようにするという課せられた課題
は、所定の圧縮又は引張り範囲における所望の増大した
部分的な力集中によって実現される。

【００４１】本発明の利点として、剛性的なクッション
のための既存の工具を本発明による液力式の多点支持機
構においても無制限に使用できるということが挙げられ
る。

【００４２】

【実施例】図面では一部は開放作業位置でかつ一部は閉
鎖作業位置でプレス１の深絞り装置の種々の実施例を図
示している。ラム２を有する上側ビームにはダイス４を
有する工具交換プレートもしくはテーブルプレート６が
設けられている。

【００４３】図１及び図２によればドイツ連邦共和国特
許出願第４００８３７７．２号明細書による多数の液力
・制御回路を有するハイドロスタティックな深絞り加工
を実現するために、圧力シリンダ２４及び／又は差動シ
リンダ１６は工具交換プレート６内の穴チャートに相応
してシリンダプレートに対する基板２９上に垂直にかつ
互いに密接して取り付けられている。

【００４４】このばあい工作物７の幾何学形状に相応し
て目標点２０に載着可能な絞りピン１３を有する圧力シ
リンダ１６又は２４が配属されていてかつそれぞれの圧
力シリンダにはシリンダ外套の回動によって多数の液力
・制御回路２６，２７が接続可能であり、しかも絞りポ
ンチ５及び／又は薄板保持プレート１２はそれぞれ１つ
の液力・制御回路２６，２７によって存在する工作物・
作用区分２１及び薄板保持プレート・作用区分２２に相
応して、遊動するロングストロークピストン１１に載着
された絞りピン１３を介して作動可能である。

【００４５】更に差動シリンダ１６及びロングストロー
クピストン１１を介して絞りポンチ５の少なくとも１つ
の絞りピン１３及び／又は薄板保持プレート１２の少な
くとも２つの絞りピン１３が、薄板保持プレート１２及
び絞りポンチ５を液力式に制御するためにマスタシリン
ダ・案内回路１５，２５内で作動可能である。

【００４６】図１は深絞りプレスの作業ストローク中の
出発位置を図示している。ラム２は上側位置をかつ機械
的な絞りピン１３は最上部の作業位置を占めている。絞
りピンは更に、同様に上側の機械的なストッパに当接す
る遊動するロングストロークピストン１１に支持されて
いる。薄板保持プレート１２は４つの差動シリンダ１６
に支持されている。

【００４７】薄板保持プレート１２用の案内シリンダと
しての４つの差動シリンダ１６は液力式に中央の薄板保
持プレート・マスタシリンダ・案内回路２５に接続され
ている。

【００４８】このマスタシリンダ・案内回路２５によっ
て４つの差動シリンダ１６は下降及び上昇運動の点で同
期的に液力式に案内される、即ち薄板保持プレート１２
は常時平行に水平に伝力接続的に４つの差動シリンダ１
６上で保持される。

【００４９】図３及び図４によればダイス幾何学形状を
取り囲んでテーブルプレート６のパターン区分内に配置
された機械的な絞りピン１３から成る、絞りピン１３の
ショートストロークシリンダ・支持機構を有する液力式
のクッションの配置形式を図示している。

【００５０】絞りピン１３は共通のクッションプレート
８上に支持されていて、このばあいクッションプレート
８は４つの液力式の調節部材３，１４に支持されてい
る。この調節部材は更にプレスフレームの基板９に不動
に結合されている。

【００５１】クッションプレート８内には間隔寸法ａ，
ｂを有するパターン区分に相応して（図５参照）、液力
式のショートストロークピストン・シリンダ機構２３，
３５が設けられている。このばあいショートストローク
ピストン２３の行程Ｈは数ｍｍ、例えば最大１０ｍｍ以
下である。

【００５２】それぞれの絞りピン１３は更にショートス
トロークピストン２３に支持されている。ショートスト
ロークピストン２３は例えば薄板保持プレート１２及び
／又は絞りポンチ５用の力作用区分２１，２２内に統合
されていて、このばあい力作用区分はシリンダ３５を介
してクッションプレート８内の定置の穿孔部又は管状部
に接続される。

【００５３】フレキシブルなホース２８及び差込み接続
部材３０によって外側の液力式の力作用区分ブロックを
介してクッションプレート８の下側での力作用区分２
１，２２の配置形式を任意に選ぶことができる。

【００５４】個々のショートストロークピストン・シリ
ンダ機構はパターン間隔ａ，ｂに相応して取付けプレー
ト３１内に統合され、このばあい個々の取付けプレート
３１はクッション面全体に亘って大きなパターン区分に
分割される。

【００５５】それぞれのショートストロークピストンに
は戻しばね１７が配属されているので、機械的なゼロ位
置は常にクッションプレート８のクッション支持面１９
上で提示されるか、もしくは、ショートストロークピス
トンはプラス／マイナス補償のために戻しばね１７によ
って中立位置で保持される。クッションプレート８は４
つの外側のコーナにおいて調節部材としてのそれぞれ１
つの差動シリンダ１４及びピストン３によって液力式に
支持される。

【００５６】図５〜図９によれば、深絞り成形において
コーナで丸みを付けられた方形の中空体を変形するばあ
い方法技術的に、丸みを付けられたコーナ範囲において
圧縮変形Ｄがかつ方形の直線的な辺において引張り変形
Ｚが生ずる。

【００５７】実際の使用に基づき及び専門文献によれ
ば、圧縮変形範囲Ｄでは材料の流入流れによってきわめ
て高い圧縮応力が生じ、この圧縮応力によってコーナの
フランジ範囲において、即ち圧縮変形範囲Ｄにおいて深
絞り薄板の肉厚化が生じ、即ち、絞り深さが増大するに
つれてこの範囲において固有の絞りピン力が増大する。

【００５８】この圧縮変形範囲Ｄにおいて増大した力が
得られないばあいには、座屈棒のばあいのようにいわゆ
る座屈ジャンプが生ずる。それというもの薄板保持プレ
ートはこの座屈ジャンプに応じて後退しかつダイス４の
ダイス幾何学形状範囲もしくは円形範囲３４においてし
わ３２を生ぜしめるからである。

【００５９】２つの使用基準は多点支持機構において遊
動する液力式のピストンの力的な寸法決めを規定するか
もしくはこれに影響を及ぼす。即ち、 Ａ−すでに述べたように、しわ発生を回避するために、
圧縮変形範囲Ｄではいわゆる座屈ジャンプに抗して薄板
保持力を増大させる。

【００６０】Ｂ−引張り変形範囲Ｚでは、例えば特に偏
平な（シャーシ）構成部材のばあい、この流れ範囲にお
いて部分的な伸張絞りのために増大した力密度が必要で
ある。この理由から、増大した流れ抵抗を生ぜしめるた
めに、ダイスプレート４の工具内にいわゆる流れ妨害部
材３３が設けられる。

【００６１】ドイツ工業規格によるテーブルプレート６
内のパターン寸法（穴チャート）が１５０ｍｍ以下であ
るばあいに申し分のないプロセスガイドのため部分的な
力密度を増大させるために、図８及び図９によれば有利
には特に引張り変形範囲において７５ｍｍ乃至３７，５
ｍｍ及びこれ以下の細かく分割されたパターン間隔を有
するパターン区分を設けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロングストローク・シリンダピストン機構を配
置した深絞りプレスを開放作業位置で示した図。

【図２】所属の作用区分及び液力・制御回路と共にテー
ブルプレートもしくは工具交換プレートの穴チャートを
示した図。

【図３】ショートストローク・シリンダピストン機構を
配置した深絞りプレスの概略図。

【図４】図３のプレス用のクッションプレートの概略
図。

【図５】図１及び図３によるプレス用の穴チャートを示
した図。

【図６】方形工作物の変形状態を示した図。

【図７】成形部品コーナにおけるポンチ行程に亘る伸張
状態を示した図。

【図８】方形工作物を締付けた状態を示した図。

【図９】絞りピンを細かく分割した図８の工作物の穴チ
ャートの平面図。

【符号の説明】

１ プレス ２ ラム ３ ピストン ４ ダイス ５ 絞りポンチ ６ 工具交換プレートもしくはテーブルプレート ７ 工作物 ８ クッションプレート ９，２９ 基板 １１ ロングストロークピストン １２ 薄板保持プレート １３ 絞りピン １４，１６ 差動シリンダ １５，２５ マスタシリンダ・案内回路 １７ 戻しばね １８ 穴チャート １９ クッション支持面 ２０ 目標点 ２１ 工作物・作用区分 ２２ 薄板保持プレート・作用区分 ２３ ショートストロークピストン ２４ 圧力シリンダ ２６，２７ 液力・回路 ２８ ホース ３０ 差込み接続部材 ３１ 取付けプレート ３２ しわ ３４ 円形範囲 ３５ シリンダ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラムとポンチとを有する工具を介して薄
   板成形部品を絞り加工するためのプレスのハイドロエラ
   スティックな深絞り装置であって、絞りピンを介して液
   力式の圧力シリンダによって支持された薄板保持プレー
   トと、液力式のクッションプレートとを備え、このばあ
   いテーブルプレートのパターン区分内でダイス幾何学形
   状に相応して機械的な絞りピンが配置されていて、この
   機械的な絞りピンが多点・制御を行う液力式のロングス
   トロークピストン又はショートストロークピストンを介
   して共通のクッションプレートに支持されていて、それ
   ぞれのロングストロークピストン又はショートストロー
   クピストンに、工作物又は薄板保持プレートに相応して
   選択的に接続可能な液力式の力作用区分を有するそれぞ
   れ１つの圧力シリンダが配属されている形式のものにお
   いて、絞りピン（１３）もしくは液力式の支持部材当り
   十分な力集中のために、 このばあいＺｋは全クッション力、ＺＳｈは液力式の絞
   りピン力、Ｍは絞りピンの数を意味する、ことを特徴と
   する、ハイドロエラスティックな深絞り装置。
2. 【請求項２】 特に１５０ｍｍ以下の小さなパターン寸
   法ａ：ｂでロングストロークシリンダ・ピストン機構
   （１１，１６，２４）を配置されるプレスのばあい、絞
   りピン（１３）のシリンダ体のために高引張り耐性／高
   合金の鋼が切欠きのない滑らかな管構成で使用され、か
   つ、受動的なオイル押退けのばあい３５０バール乃至４
   ５０バール範囲の許容運転圧力を有するサーボ弁ユニッ
   トが設けられていることを特徴とする、請求項１記載の
   深絞り装置。
3. 【請求項３】 ほぼ２：１の増倍ファクタで力集中を増
   大させるためにサーボ部材と力作用区分のショートスト
   ロークシリンダ（３５）との間に付加的な液力式の圧力
   増倍器が配置されていることを特徴とする、請求項１記
   載の深絞り装置。
4. 【請求項４】 絞りピン（１３）の付加又は除去によっ
   て力作用区分を拡大又は縮小するために液力式の切換え
   機構もしくは弁が設けられていることを特徴とする請求
   項１から３までのいずれか１項記載の深絞り装置。