JPWO2007138820A1 - アンダードライブ式プレス - Google Patents

Abstract

【課題】省エネルギーと省スペースと高精度成形性をバランスよく実現することができるアンダードライブ式の単動プレスを提供する。特に、成形ストロークを短くでき、全高も低く、しかも、スライドや金型の撓みを的確に補正してワークに対する金型の密着性を向上することができ、また、しわ押え均圧化も実現できるプレスを提供する。【解決手段】ベッド上に固定的に配置された環状のしわ押えの内側に位置された下型とベッド内にあって下型を支えるスライドを昇降させる駆動機構を備えた成形プレス部と、クラウン側に搭載された駆動機構により昇降されるスライドと、周縁部に前記しわ押えと協働してワークを挟むダイス部分を有する上型とを備えた型締めプレス部と、成形精度向上のために前記型締めプレス部のスライドと上型の下降末期以降において前記上型に背後から押圧力を付加する装置を備えている。【選択図】図３

Description

本発明は金属材や非金属材の塑性加工に用いられるプレスとりわけアンダードライブ式の高精度成形プレスに関する。

金属及び非金属材に対して絞りで代表される塑性加工を行う手段としてプレスが汎用されている。かかるプレスのうち単動プレスは、一般に、ベッドにコラムを立設し、コラムの頂部にクラウンを架設したフレーム構造が採用され、図１のように、上型（この例ではダイ）ｅを搭載したスライドｆをクラウン側に設けた駆動装置（図示せず）により昇降させるようになっており、ベッド側には下型（この例ではパンチ）ｇを固定し、下型ｇの周囲にしわ押えリングｈを配し、このしわ押えリングｈを、流体圧シリンダｊで昇降されるパッドｋから延出する多数本のクッションピンｍで支えている。
このプレスにおいては、図１のようにパッドｋを上昇させてクッションピンｍによりしわ押えリングｈを下型のレベルまで持ち上げ、スライドを下降させてワークＷの周縁をしわ押えリングｈと上型eの周縁部分で挟持し、この状態で更にスライドｆを加圧下降させ、しわ押えリングｈを連動して下降させることで成形行程が行われる。

しかし、従来のプレスでは、上方のスライド側が成形プレス部となっており、駆動機構によりスライドを成形に要する全ストローク分下降させるので、ストローク長が大きくなり、省エネルギーの達成が困難である。また、ストローク長が大きいのでプレスの全高が高くなり、これにより、建屋内に大きなスペースが必要となり、場合によっては据え付けできない事態も生ずる。

さらに、プレス成形の対象製品がたとえば自動車で代表される輸送手段の車体、ドアなどのパネル類である場合においては、形状の大型、複雑化、素材の開発が進み、それに伴ってプレスの加工精度に対する要求が非常に高くなってきている。
これに対応するため、従来では、金型を高精度加工したり、剛性を高くしたフレーム構造を採用したり、プレス動作にＣＮＣ制御方式が採用されたりしているが、成形加工時の大きな荷重により、弾性変形による撓みとそれによる不都合の発生が避けられなかった。

すなわち、成形荷重が大きいことにより、図１のようにスライドに撓みδ1が発生する。それにより、スライドと上型の密着が損なわれることから、成形力を均一にワークに伝達することが困難となり、ワークの金型キャビティーに対する均一な接触が行われにくくなるため、成形精度が低下する。
また、従来のプレスでは、しわ押えリングを１５０〜３００ｍｍピッチのダイクッションピンで支持しており、しかもそうしたクッションピンはボルスタを貫通して延びる長い寸法となっている。このため、スライドによる圧縮荷重によりクッションピン間でしわ押えリングに撓みδ２が生ずることを避けられない。このためしわ押え力の不均一化が生じ、板厚減少やショックラインの発生など成形精度不良が生じやすかった。

なお、従来のプレスにおいては、スライドの駆動機構として、油圧ラム式とクランク式が多く採用されているが、前者は、単位時間あたりのストローク数を大きく取ることができないため高生産性の実現が困難である。後者は、加工速度とストローク数を高くすることができるが、加工力、加工速度及びストローク位置などを任意に設定ができない点、スライドのモーションが限定され、製品の成形形状や大きさ、材質などの諸条件に応じてスライド速度を調整したりストローク長さに応じた出力を調整することができない問題があった。

そこで、出願人は、特開２００１−３００７７８号公報においてリンクモーションプレスを提案している。このリンクモーションプレスは、スライドをトグルリンク機構を介して昇降するようにし、トグルリンク機構の駆動手段としてサーボモータとスクリュー・ナットを用いている。このプレスは、加工速度とストローク数を高くできるとともに、加工速度，ストロークおよび出力も任意的に設定できる利点がある。
しかし、前記先行技術は、前述した撓みに起因するしわ押え力の不均一現象やスライドの撓み現象の改善には無力であり、また、スライドを成形に要する全ストローク分下降させるので、ストローク長が大きくなり、省エネルギーの達成が困難である。また、スクリュー軸の長さがプレスの高さに影響を及ぼし、スライドのストロークが長くなるのに伴ってスクリュー軸が長くなるので、プレスの全高が高くなる問題があった。
特開２００１−３００７７８号公報

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その第１の目的は、省エネルギー、省スペース、高精度成形性をバランスよく達成することができるアンダードライブ式の単動プレスを提供することにある。
第２の目的は、上記目的に加え、高生産性（高サイクルタイム）も実現することができるアンダードライブ式の単動プレスを提供することにある。

上記第１の目的を達成するため、本発明のプレスは、ベッド上に固定的に配置された環状のしわ押えと、前記しわ押えの内側に位置された下型とベッド内にあって下型を支えるスライドとこれを昇降させる駆動機構を備えた成形プレス部と、クラウン側に搭載された駆動機構とこれにより昇降されるスライドと、周縁部に前記しわ押えと協働してワークを挟むダイス部分を有する上型とを備えた型締めプレス部と、成形精度向上のために前記型締めプレス部のスライドと上型の下降末期以降において前記上型に背後から押圧力を付加する装置を備えていることを特徴としている。

本発明においては、クラウン側に型締めプレス部を配し、ベッド側に成形プレス部を配しており、型締めプレス部は下降時に加圧下降はせず、型締めを行うためだけのストローク長で足りるので、プレス全高を低くすることが可能となる。また、型締めプレス部が作動してしわ押えに上型が当接している状態で下部の成形プレスを上昇させて下型を加圧することにより成形を行うので、成形プレス部のストローク長さは成形ストロークと同等の最少ストロークで足りることになり、省エネルギーを実現できる

さらに、しわ押えがクッションピンで支えられて昇降するのでなく、ベッド上に位置固定されているため、従来のようなピン間でのしわ押えの撓みが生じない。そのうえ、前記型締めプレス部側に成形精度向上用の装置を備えており、前記型締めプレス部の下降末期以降の時期に、上型に背後から積極的に押圧力を重畳するので、上型ダイス部分としわ押えによるしわ押え力の最適化と、スライド側の撓みの補正の少なくともいずれか一方を達成することができ、これにより製品の成形精度を向上することができる。

従来の単動式プレスの概要と撓み発生状況を示す断面図である。 本発明のアンダードライブ式プレスの第１実施例を示す部分切欠正面図である。 図２の詳細を示す縦断正面図である。 図３の部分部分的拡大図である。 成形精度向上装置における加圧部と押圧部材の一例を示す部分拡大図である。 成形精度向上装置における加圧部の他の例を示す部分拡大図である。 成形精度向上装置における圧力発生手段の一例を示す説明図である。 成形精度向上装置における圧力発生手段の他の例を示す説明図である。 成形精度向上装置における圧力制御手段を示す系統図である。 第１実施例の動作を段階的に示す断面図であり、成形開始前の状態を示している。 第１実施例の動作を段階的に示す断面図であり、上型が下型とタッチししわ押え力が付加された状態を示している。 第１実施例の動作を段階的に示す断面図であり、下型が上昇して成形を行った末期の状態を示している。 第１実施例の動作を段階的に示す断面図であり、成形が終わり、上型が上昇した状態を示している。 上型がしわ押えとタッチしたときの成形精度向上装置の状態を示す断面図である。 成形時の成形精度向上装置の状態を示す断面図である。 図１０−Ｂの状態の拡大図である。 図１０−Ｃの状態の拡大図である。 本発明を適用したプレスのストロークおよび圧力線図の一例である。 成形プレス部のスライド駆動機構の他の例を示す正面図である。 図１５のスライド駆動機構を用いた場合の動作を段階的に示す断面図であり、成形開始前の状態を示している。 図１５のスライド駆動機構を用いた場合の動作を段階的に示す断面図であり、上型が下型とタッチししわ押え力が付加された状態を示している。 図１５のスライド駆動機構を用いた場合の動作を段階的に示す断面図であり、下型が上昇して成形を行った末期の状態を示している。 図１５のスライド駆動機構を用いた場合の動作を段階的に示す断面図であり、成形が終わり、上型が上昇した状態を示している。 本発明の第２実施例を示す正面図である。 図１７の部分拡大図である。 図１７の装置の平面図である。 第２実施例における加圧部と押圧部材の他の態様を示す断面図である 図２０−Ａの平面図である。 第２実施例の押圧部材の向きを逆にした例を示す正面図である。 本発明の第３実施例を示す正面図である。 図２２のＸ−Ｘ線に沿う平面図である。 図２２の態様において調整駒を使用した部分の断面図である。 図２２の態様において調整駒を使用しない部分の断面図である。 第３時実施例において押圧部材の向きを逆にした例を示す正面図である。 図２５の部分拡大図である。

符号の説明

２ 成形プレス部
２ａ スライド
２ｂ 駆動機構
２ｅ エキセンクランク
２ｆ デジタル系モータ
３ 型締めプレス部
３ｂ 駆動機構
３ｄ スライド
３ｅ トグルリンク
３ｆ デジタル系モータ
５ 成形精度向上装置
５ａ 基体
５ｂ 加圧部
５ｂ１ 第１加圧部
５ｂ２ 第２加圧部
５ｃ 圧力発生手段
５ｃ１ 第１圧力発生手段
５ｃ２ 第２圧力発生手段
５ｅ 押圧部材
５ｅ１ 第１押圧部体
５ｅ２ 第２押圧部体
Ａ 下型
Ｂ 上型

好適には、前記成形精度向上のために上型に背後から押圧力を付加する装置は、スライド下面と上型の間に配された盤状の基体と、該基体に内蔵された加圧部と、スライドの下面または上型の背面に対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に臨む押圧部材と、基体外の適所に配され前記加圧部に加圧媒体を送給する圧力発生手段と、基体外の適所に配され前記圧力発生手段から加圧部に送られる加圧媒体の圧力を制御する手段を備えている。

この構成を採用すれば、圧力発生手段から加圧媒体を加圧部に送給することにより、押圧部材が突出してスライド下面または上型背面を強力に押圧するので、スライドの凹傾向の撓みが補正される。それによりスライドと上型が密着し、成形力を均一にワークに伝達することができ、上下の型のワークに対する当たり面圧が均一化される。このため材料流動状態が均一になるので、ワークの成形形状を良くすることができる。
また、圧力発生手段による加圧部への加圧媒体の供給圧力を制御する手段を備えているので、プレスストロークに応じて押圧部材の力を制御することができ、これによりワーク対するしわ押え力を最適な大きさに制御することができ、押圧部材の力を成形最終段階で強くすることにより、スライドの撓みを補正することができる。しかも、押圧部材と加圧部を備えた基体が偏平状のユニットとなるので構造が簡単であり、プレスに対する設置も容易である。

本発明において、加圧部は、室本体とこれに内装された弾性体からなっている場合と、室本体とこれを満たす流体からなっている場合を含んでいる。
前者によれば、加圧媒体で弾性体を膨張させて押圧部材を動かすので、シールが容易である。また、後者によれば、押圧部材をダイレクトに加圧するので感度がよくなり、圧力制御も容易である。

好適には、圧力発生手段がサーボモータを駆動源としている。
これによれば、押圧部材を動かす加圧部の圧力を精度よく自在に制御することができ、撓みの程度、ワークの材質特性、板厚などに即した最適な効果を得ることができる。

スライド下面と上型背面との間、または上型背面と基体との間に、圧力発生手段から加圧部に送給する圧力を調整するためのセンサーを介在させている。
これによれば、撓み変形の状態に対応して最適の圧力に制御できるので、補正精度を高めることができる。

本発明は、場合によっては、押圧部材と加圧部が流体圧シリンダから構成され、これが所定間隔で基体内に配されている形態を含んでいる。
これによれば、基体内に所要数の小型のピストンシリンダを配列すればよいので装置の製作が容易であり、また、ピストンシリンダを室本体の幅方向で複数列配設すれば、よりきめ細かに撓み補正力やしわ押え力を調整することができる。

本発明における他の好適な態様は以下のとおりである。
１）押圧部材がしわ押え領域をカバーし得る大きさで一枚の盤状をなしている。
これによれば、構造が簡単で、製作も容易である。
２）押圧部材が中央域の第１部体としわ押え領域に対応する位置の第２部体を有し、加圧部が第１部体に対応する第１加圧部と第２部体に対応する第２加圧部からなり、かつ、圧力発生手段が第１加圧部に対する第１圧力発生手段と第２加圧部に対する第２圧力発生手段からなっている。
これによれば、しわ押え用の加圧と撓み補正用の加圧をそれぞれ独立制御することが可能になり、プレスストロークに応じて最適なしわ押え力とスライドの撓み補正を実現することができる。

ここで、前記２）の態様としては、前記第１部体が盤状をなし、第２部体が平面環枠状をなしている場合と、第１部体が盤状をなすかまたは第１部体と第１加圧部が相互に接続され所要間隔ごとに配された複数の流体圧シリンダからなり、第２部体と第２加圧部が相互に接続され所要間隔ごとに配された複数の流体圧シリンダからなっている場合が挙げられる。
これらにによれば、ワークの特性や成形条件に即した最適なしわ押え力に制御することができる。特に第２部体と第２加圧部が相互に接続され所要間隔ごとに配された複数の流体圧シリンダからなっている場合には、しわ押え力の大きさを局部的に簡単に調整することができ、ワークの材質、大きさなどに適合した最適なしわ押え力を得ることができる。

好適には、型締めプレス部の駆動機構がデジタル系モータとリンクを備えており、成形プレス部の駆動機構がデジタル系モータとリンクを備えている。
これによれば、昇降位置、ストローク、加工速度，および出力を任意的に設定し正確に制御することができるので、ストローク数を非常に高くすることができる。特に、成形プレス部の駆動機構にエキセンリンクを用いた場合には、回転式でモータ停止時間がないので、たとえば、先行技術のサーボプレスと比較して２倍近くの高サイクルタイムにすることができる。
本発明の他の特徴や利点は以下の詳細な説明で明らかにするが、本発明の基本的特徴を備えている限り実施例に示される構成に限定されるものではなく、種々の変更並びに修正が可能となることは明らかである。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図２と図３は本発明にかかるアンダードライブ型デジタル駆動式プレスの第１態様を示しており、１はプレスフレームで、ベッド１ａと複数本のコラム１ｂとクラウン１ｃを有し、ベッド１ａの中央には成形プレス部２が、クラウン側には型締めプレス部（上プレス部）３がそれぞれ装備されており、ベッド上面にはボルスタ４が配されている。

成形プレス部（下プレス部）２は、下型Ａと、ベッド内の穴部に配されたスライド２ａと、これを昇降するための駆動機構２ｂを備えている。駆動機構２ｂは、好適にはサーボモータ、ＣＮＣモータなどのデジタル系のモータ２fと、これで駆動される左右１対のエキセンリンク２ｅが用いられる。
詳しくは、エキセンリンク２eは、左右一対の回転円盤２００，２００の偏心位置に一端がそれぞれ支持された第１レバー２０１と、該第１レバー２０１の自由端側に後端が連結され他端がスライド２ａに連結された第２レバー２０２と、後端が前記第１レバー２０１の自由端側に連結され他端がベッド側に固定された第３レバー２０３とを有している。前記回転円盤２００、２００は外周にギヤを有し、デジタル系のモータ２fの駆動ギヤで駆動される大ギヤと、これの中心の小ギヤおよびこれと噛み合う小ギヤによりそれぞれ逆方向に回転されるようになっている。

前記ボルスタ４の上面側には下型（パンチ）Ａが位置され、該下型Ａは前記ボルスタ４の開口を介して延在する連結ブロックを介して前記スライド２ａの上部と連結されている。
前記ボルスタ４の上面側には板状のワークＷを載置する環状のしわ押え7が固定されており、前記しわ押え７よりも外側のボルスタ上には、上型Ｂの下降時にこれをいったん受け止めることによりストロークを規制するディスタンスブロック８が据付けられている。ディスタンスブロック８は全体で枠状をなしていてもよいし、複数の分割された単体(柱、壁体)であってもよいが、いずれの場合にも、その高さは、成形開始前にしわ押え７の上にワークＷを配置した状態でのレベルと同等かあるいは適度に高い寸法が設定される。

なお、この実施例では下型Ａの平衡上昇を図るため、スライド２ａの連結ブロックの周囲に所定間隔でガイドピン２１を樹立しており、ボルスタ４にはそれらガイドピン２１の挿脱を許す縦孔４１が配設されている。そして下型Ａの昇降動を安定させるために、下型Ａの下面に相当する縦孔４１には前記ガイドピン２１で押圧される押し上げピン４２が内挿されている。

型締めプレス部３は、スライド３ｄとこれを昇降するための駆動機構３bを有している。該駆動機構３ｂは前記成形プレス部２の駆動機構と同じものであってもよいが、高速下降と大きな型締め力が得られることが好ましい。そこで、この例では、左右１対のトグルリンク３ｅ、３ｅと、デジタル系のモータ（たとえばＡＣサーボモータ等）３fを用いている。
各トグルリンク３ｅは、モータ３ｆで回動されるねじ軸３０４に螺合したナット３００に一端が連結された第１リンク３０１と、クラウン側に一端が連結された第２リンク３０２と、スライド３dに一端が連結された第３リンク３０３の各他端を集合させて枢軸にて連結している。

そして、前記型締めプレス部３およびその周辺に、成形精度向上のためにスライド撓み補正機能又は/及びしわ押え均圧機能を発揮する手段を備えている。具体定期には、前記型締めプレス部３のスライド３ｄと上型Ｂの下降末期以降において前記上型Ｂに背後から押圧力を付加する装置５を装備している。これは、通常のプレスがスライド３ｄの下面側に上型（ダイ）Ｂが固定されるだけであるのと著しく異なっている。

前記装置（以下、成形精度向上用装置と称す）５は、スライド３ｄの下面と上型Ｂとの間に介在される本体を有しており、該本体は、盤状をなした比較的偏平な基体５ａと、この基体５ａに内蔵された加圧部５ｂと、この例では端面が前記スライド３ｄの下面に対向し、それより下方の部分が前記加圧部５ｂに昇降可能に内装された押圧部材５ｅとを備えており、外部には、前記加圧部５ｂに圧力媒体を供給・排出する圧力発生手段５ｃと、前記圧力発生手段５ｃの駆動を制御する制御手段５ｆを備えている。圧力発生手段５ｃはたとえばコラム１ｂに搭載される。

前記基体５ａはベースとして機能するため厚板などで強度と剛性が高く作られ、図４のように、常態においてスライド３ｄの下面との間に適度の隙間Ｓが存するようにスライド３ｄに装備したクランパー３ｇにより加圧部５ｂよりも外側の部分が吊持されている。クランパー３ｇは基体５ａの側端に設けた引っ掛け部に係脱されるフック付きのアーム３１を有している。
上型Ｂは前記基体５ａの縁部に固定したＬ状の吊り手段１１により吊り持ちされているが、直接基体５ａに固定されていてもよい。吊り手段１１を用いる場合には、上型Ｂの水平方向でのずれが生じないよう図４のようにガイド１１０を取付けておくとよい。

前記加圧部５ｂは、この例ではダイレクトタイプであり、図５のように、基体５ａの内部に比較的浅い偏平状の室５０００として形成され、基体５ａの適所に設けた導路５２を通して直接、加圧用媒体が導出入されるようになっている。加圧用媒体は一般に油、水などの液体が用いられるが、場合によっては気体も用いられる。
加圧部５ｂを詳しく説明すると、基体５ａは本体５０と蓋体５１を固定要素で締結するなどして一体化してなり、本体５０に凹部５００を形成し、蓋体５１には凹部５００と対向状の凹部を形成して偏平状の室を構成しており、かつ、蓋体５１には凹部と連通するがこれより幅が小さい開口５１１を形成している。前記のように導路５２を通して直接、加圧媒体を導出入する関係から、開口５１１の内壁面に沿って押圧部材５ｅの周壁部に接するシール部材５１００が取付けられている。
前記押圧部材５ｅはこの例ではワークＷの面積とほぼ同等の面積を有する一枚の盤状体（プレート）からなっており、押圧用の端面５２０よりも下の部分が前記開口５１１に嵌められて凹部内に延び、下端側部には前記凹部の天壁に当接可能なつば５２１を有し、このつばと天壁とでストロークＳＴをたとえば１〜５ｍｍの範囲で規定するようになっている。図５の矢印は、導路５２を通して加圧媒体が室５０００に圧入され、それにより押圧部材５ｅが突出し、端面５２０がスライド３ｄを押圧している状態を示している。

なお、前記加圧部５ｂはダイレクトタイプに限られない。図６は間接タイプの例を示しており、凹部で画成される室５０００と、これに内装された弾性体５００１とで構成されている。
弾性体５００１はゴムなどの可縮・膨張材質からなる。弾性体５００１の上面は押圧部材５ｅに接合していてもよい。なお、弾性体５００１はこの例では、偏平な袋が用いられ、基体５ａの導路５２にジョイントを介して一部が接続している。しかし、弾性体５００１は、加圧用媒体の圧力で膨張して圧力を発生するものであれば限定はなく、液状、ペースト状あるいは固体のゴム類などでもよい。

圧力発生手段５ｃは加圧用媒体を作り、それを導路５２を通して前記加圧部５ｂに送給・排出する手段であり、好適にはデジタル制御可能な形式のものが用いられる。
図７は圧力発生手段５ｃの例として、シリンダタイプを示している。ポンプ５３とチェック弁を介して前記導路５２に接続される配管５４にシリンダ５５の加圧側出口と接続した分岐配管５４０を接続し、シリンダ５５に挿入されるピストンロッド５５０のねじ５５０１にナット５６を螺合させ、このナット５６そのものを直接か、またはナット外周に固定した減速用回転部材（プーリあるいは歯車）５６０を介して、サーボモータ５７の出力部の回転部材（小プーリあるいは小歯車）５７１と伝導手段で連絡している。

この形式においては、サーボモータ５７の出力を減速してナット５６に伝達し、ナット５６の回転によりピストンロッド５５０を動かし、それにより予めポンプ５３からの流体が満たされた分岐配管５４０と配管５４からなる系の圧力を増加側あるいは低減側に制御する。このようにサーボモータ５７の回転方向と回転数あるいはさらにトルクによりピストンロッド５５０の移動方向、速度が変化することにより、圧力部５ｂの圧力が変えられ、押圧部材５ｅの突出力と押圧力が変化するのである。

圧力発生手段５ｃはシリンダタイプに限定されるものではない。図８はポンプタイプを示しており、ポンプ５３をサーボモータ５７で駆動することにより、導路５２に通じる配管５４の系内圧力を増加側あるいは低減側に制御させるようにしている。すなわち、配管５４に介在され回転方向に応じてタンクから加圧部５ｂへと加圧媒体たとえば圧油を供給し、逆に加圧部５ｂからタンクへ加圧媒体を戻すポンプ５３と、該ポンプを正逆駆動し、回転方向とトルクおよび速度制御により加圧部５ｂに創成される力を制御するするサーボモータ５７を備えている。

この形式においては、サーボモータ５７の正方向駆動によりタンク内の加圧媒はポンプ５３から配管５４および導路５２を経て加圧部５ｂに送られることで押圧部材５ｅは上昇する。また、サーボモータ５７を逆方向に駆動すれば、ポンプ５３は配管の加圧媒体を吸い込み、加圧部５ｂと配管５４にある油がタンクに戻されるので押圧部材５ｅは下降する。したがって、サーボモータ５７のトルクと速度のコントロールによって押圧部材５ｅの押圧力を任意に精度よく制御することができるのである。

圧力制御手段５ｆは、前記圧力発生手段５ｃの駆動を制御するためにベッドあるいはコラムの近傍など適所に操作盤などとして配されている。圧力制御手段５ｆは、図９のように、ＣＮＣのごときコントローラを含むコンピュータとして構成されている。
そして、スライド３ｄあるいはさらに上型Ｂの変形状態を検出するために、図３〜図６のように、基体５ａの下面と上型Ｂ間の中央領域あるいはさらに側部部位などの所定部位にセンサー５ｇを取付け、前記コントローラに電気的に接続している。前記センサー５ｇとしては、圧縮と引張りを検出できる歪センサーや圧力センサーなどで代表される変位センサーが用いられる。さらには、位置センサーが用いられてもよい。

また、前記圧力発生手段５ｃの系内には圧力センサー５ｈが介在されており、圧力センサー５ｈと前記変位センサー５ｇの出力系は、前記サーボモータ５７の速度、トルクの出力系ともどもコントローラに接続されており、ワークの種類、特性、加工条件などをコンピュータに入力記憶させ、演算した好適な条件に呼応してコントローラから回転方向、速度、トルクの指令が発せられるようになっている。
そして、サーボモータ５７の出力系から回転数、トルクがコントローラにフィードバックされ、また、実際のスライド３ｄまたは上型Ｂの撓み状態(圧縮・引張り)がセンサー５ｇにより検出され、クッション圧力が圧力センサー５ｈによりそれぞれ検出されてコントローラにフィードバックされ、それらに応じて適正値と逐次比較演算され、差異があれば補正された回転方向、速度、トルクがコントローラからサーボモータ５７に指令されるようになっている。

次に、上記実施例の動作と作用を説明する。
図１０−Ａ〜図１０−Ｄと、図１１−Ａ，図１１−Ｂ、図１２および図１３は図３に示すプレスの動作を段階的に示しており、図１４はストロークと圧力線図例を示している。
図１０−Ａは加工開始前の状態であり、上型Ｂと下型Ａはそれぞれ後退限にあり、このときにはスライド３ｄや上型Ｂの変形が生じていないので、成形精度向上用装置５における変位センサー５ｇからは歪発生信号が発せられず、加圧部５ｂの圧力はゼロないし低圧とされる。成形精度向上用装置５の基体５ａの上面とスライド３ｄの下面との間には図４のように隙間Ｓが存在している。一方、ワークＷはしわ押え７の上に装着され、このときには、ディスタンスブロック８の上端面はワークＷの上面とほぼ同等のレベルにある。

次に、モータ３ｆを駆動して型締めプレス部３を作動させれば、スライド３ｄと上型Ｂは下降され、上型Ｂが図１０−Ｂのように上型Ｂがしわ押え７とディスタンスブロック８に当接する。これにより、図１１−Ａのように、吊持されていた基体５ａが上方に押圧され、上面がスライド３ｄの下面３２０と接触する。このタッチ状態をセンサー５ｇが検知すると、その信号を受けた制御手段５ｆから信号が送出され、圧力発生手段５ｃが作動して加圧媒体が配管５４と導路５２を介して加圧部５ｂに送給される。
これにより、加圧部５ｂが圧力Ｐ１に増圧されるので、図１１−Ｂのように、押圧部材５ｅの押圧面５２０が基体上面レベルより規定高さたとえば１〜４ｍｍ上昇する。これで、反力が上型Ｂに加えられる。この状態が図１０−Ｂと図１２であり、しわ押え７に全面的、均一なしわ押え力が作用ずるので、上型Ｂとしわ押え７間のワークＷに均一なしわ押え力が加えられる。

この状態で、成形プレス部２の駆動機構２ｂを作動させ、エキセンリンク２ｅを伸長させることによりスライド２ａを上昇させて下型Ａをボルスタ４上から上昇させる。
すなわち、デジタル系のモータ２fの駆動により駆動ギヤで大ギヤが回転され、中心の小ギヤにより左右一対の回転円盤２００，２００が回動されるため、第１レバー２０１、２０１が拡開方向に進出し、第２レバー２０２と第３レバー２０３が起立する。それによりスライド２ａはベッド内で押し上げられ、これの中央のブロックとつながっている下型Ａが上昇する。このときの上昇行程は図１４のように、低速→高速である。
なお、前記スライド２ａの上昇時に、ガイドピン２１はボルスタ４の穴４２に進入し、それとともにボルスタ４の穴４２に内挿されている押し上げピン４２が押し上げられるので、安定した平衡上昇が担保される。

このようにスライド２ａと下型Ａを上昇させれば、図１０−Ｃのように下型Ａが上型Ｂに進入して所期する加工たとえば絞りが行われる。この過程で、下型Ａの上昇が進み、成形ストロークがエンドに近づくと、変位センサー５ｇでスライド側の歪の有無が検出され、上側に凸の歪（圧縮変形）が生じていることが検出されたときには、制御手段５ｆからの信号で圧力発生手段５ｃが作動され、前記タッチ時よりも高い圧力Ｐ２が加圧部５ｂに導入される。これにより押圧部材５ｅの出力が強くなり、図１３で誇張して示すように、スライド下面が強圧される。
これにより反力で上型Ｂは下方に向け凸の変形力が付与されるので歪が補正される。このため、スライド３ｄと上型Ｂが密着し、成形力を均一でワークに伝達でき、型Ａ，Ｂのキャビティーがぴったりと合った成形が行われるのでワークの成形形状が非常によくなる。

成形完了後はサーボモータ２ｆの回転によりスライド２ａを下降させ、下型Ａをボルスタ位置に戻す。この段階では成形荷重が喪失してスライド３ｄと上型Ｂの撓みはなくなるので、補正は必要でなくなる。そこで、圧力発生手段５ｃにより加圧部５ｂを減圧させ、押圧部材５ｅを当初位置に戻させる。そして図１０−Ｄのように型締プレス部３を上昇させ、スライド３ｅが上死点に停止したならば、成形品ｗ´を取外し、加工工程が完了する。

上記のように、第１段階として、金型のタッチ時に加圧部５ｂを介して押圧部材５ｅに圧を加えることでしわ押え圧力を制御するので、クッションピンを用いないこととあいまってしわ押えのたわみに起因するしわ押え力の不均一化が解消され、均一なしわ押え状態を創成できる。また、第２段階として、ストロークエンドで第１段階よりも高い圧力で加圧部５ｂを介して押圧部材５ｅに圧を加えることによりスライド側の撓み補正を適切に行える。しかも、ストロークエンドでＰ２の撓み補正圧力を加えることによってリストライク成形が行われることになる。したがって、成形品の精度を大幅に向上できる。

なお、前記加圧部５ｂ内の圧力は、デジタル制御系とサーボモータのトルクと速度制御により、プレスの任意の位置で自由自在に制御できる。たとえば、コントローラからの指令でサーボモータ５７の回転方向を逆転しかつ加工条件に応じたトルクと回転数にてサーボモータ５７を駆動すれば、図７においては、ピストン５５０が後退してシリンダ容積が拡大する。図８においては、ポンプ５３が逆回転して吸込みと吐出が切り替えられ、配管５４内の圧力媒体はトルクと回転数に応じてタンクに戻される。これにより、加圧部５ｂの圧力が低くなるので、押圧部材５ｅの押圧力も低下し、しわ押え力は緩められ、絞りに適したクッション作用が発揮されて材料流動がなされる。また、変位センサー５ｇの検出とそれに対応したサーボモータ５７の回転方向とトルクおよび回転数により、プレスの撓み状態に応じた押圧部材５ｅの押圧力に調整される。

前記しわ押え圧力や撓み補正圧力は、サーボモータ５７のトルクと回転数により無段階的に制御することができる。すなわち、サーボモータ５７のトルクを低下させれば減速し、トルクを増せば増速する。回転数が少なければシリンダまたはタンクへ戻される圧力媒体の量が少なくなるので、加圧部５ｂの系内圧の低下は少なく、したがってダイクッション圧や撓み補正圧力はサーボモータの回転数が多い場合よりも相対的に高くなる。
したがって、この特性に即して成形ストロークの途中において適当な値でサーボモータ５７を駆動させることにより、撓みを補正して均一な押圧力に制御できると共に、しわ押え圧力をスムーズかつ高精度に制御することができ、加工条件にマッチした高精度な成形を実現することができる。

上記成形行程からわかるように、プレス全高は、加工ストローク分下げることが可能となる。また、成形は下部の成形プレス部２を使用してアンダードライブ方式で行い、ストローク長さは成形ストロークと同等の最小ストローク長さで行うため省エネルギーを達成することができる。
そして、成形プレス部２の駆動は、デジタル系のモータ２fを駆動原としてエキセンリンク２ｅを介してスライド２ａに上下運動を伝達するので、高速化と大きな力の拡大率が得られ、また、この実施例では、駆動機構２ｂが回転式で停止時間がないので、従来プレスのＳＰＭ１５〜１８に対して２倍近くの高サイクルタイムが可能になる。

なお、成形プレス部２のスライド２ａを昇降するための駆動機構２ｂはエキセンリンク方式に限られない。図１５は他の例を示しており、左右一対のトグルリンク２０およびデジタル系のモータ２１を備えており、前記ボルスタ４の上面側には下型Ａが位置され、スライド２ａは前記ボルスタ４の開口を介して下型Ａと連結されている。前記トグルリンク２０は、左右一対からなり、それぞれが、デジタル系のモータ２１で回動されるねじ軸２０５に螺合したナット２００に一端が連結された第１リンク２０１と、ベッドに一端が連結された第２リンク２０２と、スライドに一端が連結された第３リンク２０３の各他端を集合させて枢軸にて連結している。

図１６−Ａ〜図１６−Ｄは駆動機構２ｂとしてトグルリンクを用いた場合の成形工程を段階的に示しており、作動と作用は前記図１０−Ａ〜図１０−Ｄと同様であるから、説明は省略する。

図１０〜図２１は成形精度向上装置５として別の態様を用いた実施例を示している。
この実施例において、成形精度向上装置５の本体としての基体５ａは、図１８のようにクランパー３ｇによりスライド３ｄとの間に隙間Ｓを形成可能に吊持されることは、第1実施例と変わりがない。
この実施例においては、図１７と図１８のように、押圧部材５ｅが中央域の第１部体５ｅ1と、しわ押え領域に対応する位置の第２部体５ｅ２に分割され、加圧部５ｂが第１部体に対応する第１加圧部５ｂ１と第２部体に対応する第２加圧部５ｂ１から構成され、かつ、圧力発生手段が第１加圧部に対する第１圧力発生手段５ｃ１と、第２加圧部に対する第２圧力発生手段５ｃ２から構成されている。

前記第１押圧部体５ｅ1は盤状をなし、第１加圧部５ｂ１としては図５と図６に示した構造のいずれかが採用される。第１圧力発生手段５ｃ１と第２圧力発生手段５ｃ２は前記図７と図８のいずれかの態様が採用される。第１加圧部５ｂ１は導路５４により第１圧力発生手段５ｃ１と接続される。
第２押圧部体５ｅ２は、この例では間隔的に配された複数の流体アクチュエータからなっている。すなわち、基体５ａの内部に所要間隔で設けた室に、単位加圧部としてのシリンダチューブと、単位押圧部材としてのピストンを備えた多数本の流体圧シリンダを配列して構成されている。流体圧シリンダは個々的に設けられるかまたは凹部として広く形成された室に配列される。ピストンは基体５ａの上面にむき出しでもよいし、ピストンごとに穴のあいた蓋体やカバーを装着してもよい。前記流体圧シリンダ群の各シリンダチューブはそれぞれが連絡導路（導管）５４２により連絡され、導路５４´を介して圧力発生手段５ｃ２に接続されている。

図２０−Ａと図２０−Ｂは第２実施例の別の態様を示しており、ここでは、第２押圧部体５ｅ２は、平面から見て環状の枠として構成され、第２加圧部５ｂ２は基体５ａの内部に環状溝様に形成した室として構成される。第２加圧部５ｂ２は図５のようなダイレクト式でもよいし、図６のような弾性体を用いた間接式であってもよい。
その他の構成は第１実施例と同様であるから説明は援用することとし、同じ箇所に同じ符号を付すにとどめる。

第２実施例も基本的には第１実施例と同じ作用であるが、第1実施例では押圧部材５ｅと加圧部５ｂが単一の組み合わせであったため、押圧部材５ｅに対して全体に一様な力が付加されてなるしわ押え力と撓み補正力が創成されることになる。
これに対して、第２実施例では、押圧部材２ｅが中央部分ないし内側部分の第１部体２ｅ１と、周囲（製品の各辺に対応）の第２部体２ｅ２に分割されており、それに呼応して加圧部２ｂも第１加圧部２ｂ１と第２加圧部２ｂ２に分離され、それぞれの組が第１圧力発生手段５ｃ１と第２圧力発生手段５ｃ２で個別に圧力制御されるようになっている。

このため、第１加圧部５ｂ１と第２加圧部５ｂ２とで圧力条件を相違させることができるので、図１１−Ａに相当する第１段階（タッチ時）において、第２圧力発生手段５ｃ２により第２加圧部５ｂ２のみを加圧すれば、第２押圧部体２ｅ２が所要ストローク突出して上型の周縁を加圧するので、適切なしわ押え力を創成しかつ制御することができる。
そして、第２段階（ストロークエンド）においては、第１圧力発生手段５ｃ１を駆動して第１加圧部２ｂ１をＰ２の圧力にする。これにより第１部体２ｅ１がストロークして大きな力が発生するので、成形荷重によるスライド３ｄの撓みを適切に補正することができる。図１８はこのときの状態を示しており、第１圧力発生手段５ｃ１と第２圧力発生手段５ｃ２から同時に第１加圧部５ｂ１と第２加圧部５ｂ２に圧力媒体を供給して、第１押圧部体５ｅ1と第２押圧部体５ｅ２を同時に動かし、同等または異なる大きさの押圧力Ｐ１＋Ｐ２を発生させることにより、リストライク圧が創成される。こうした加圧成形により成形精度の向上と省エネルギー化を達成できる。

なお、図１７では第１押圧部体５ｅ1と第２押圧部体５ｅ２の押圧面がスライド３ｄの下面に対向しているが、これに限らず、装置の天地を反転し、図２１のように、第１押圧部体５ｅ1と第２押圧部体５ｅ２の押圧面を上型Ｂの背面に対向させてもよい。この場合には、加圧部５ｂよりも外側の基体部分をボルト止めなどによりスライド３ｄに強固に固定し、スライド３ｄと一体化してよい。
この図２１の場合は、第１加圧部２ｂ１と第２加圧部２ｂにより第１押圧部体５ｅ1と第２押圧部体５ｅ２が突出して押圧力が上型Ｂの背面に直接作用し、しわ押え圧力の付加と撓み補正が行われる。

図２２〜図２６は本発明の第３実施例を示している。
この実施例も、第２実施例と同じように、押圧部材５ｅが、中央域の第１部体５ｅ1と、しわ押え領域に対応する位置の第２部体５ｅ２を有し、加圧部５ｂが第１部体に対応する第１加圧部５ｂ１と第２部体に対応する第２加圧部５ｂ１に分割され、かつ、圧力発生手段が第１加圧部に対する第１圧力発生手段５ｃ１と第２加圧部に対する第２圧力発生手段５ｃ２に分割されている。また、第２押圧部体５ｅ２が間隔的に配された流体圧シリンダ群からなっている。

しかし、この第３実施例では、中央域の第１部体５ｅ1の第１押圧部体５ｅ1と第１加圧部５ｂ１も間隔的に配された複数の流体圧シリンダからなっている。
すなわち、基体５ａの内部に所要間隔で設けた室に、単位加圧部としてのシリンダチューブと、単位押圧部材としてのピストンを備えた多数本の流体圧シリンダを配列して構成されている。流体圧シリンダは個々的に設けられるかまたは凹部として広く形成された室に配列される。前記流体圧シリンダ群の各シリンダチューブはそれぞれが連絡導路（導管）５４１により連絡され、導路５４を介して圧力発生手段５ｃ１に接続されている。

なお、この例では、図２１の態様と同じように第１押圧部体５ｅ1と第２押圧部体５ｅ２が押圧面を上型Ｂ側に向くように配されている。図２５は逆に第１押圧部体５ｅ1と第２押圧部体５ｅ２が押圧面をスライド３ｄ側に向くように配されている。図２６図１９は図２５を部分的に拡大して示しており、他の構成と作用は第２実施例と同様であるから説明は省略する。
この第３実施例においても、ストロークエンドで第１押圧部体５ｅ1と第２押圧部体５ｅ２を同時に動かし、同等または異なる大きさの押圧力Ｐ１＋Ｐ２を発生させることにより、リストライク圧が創成されるので、こうした加圧成形により成形精度の向上と省エネルギー化を達成できる。

なお、第２実施例や第３実施例のように流体圧シリンダ群を用いて押圧部材と加圧部を個別的（点群）構成とした場合には、しわ押え力や撓み補正力のきめ細かい制御が可能となる。これを実現する方法としては、流体圧シリンダ群を幾つかのグループに分け、それぞれのグループを導管で接続するとともにグループごとに圧力発生手段と接続してもよい。
しかし、より簡便には、図２４−Ａのように押圧部材による押圧が必要な領域の上型上面に圧受け駒９を配設する。前記圧受け駒９はピストンと同一軸線にあり、ピストンのストロークにより押圧を受ける。押圧が必要でない箇所には図２４−Ｂのように、圧受け駒を配設しないでおく。あるいは押圧力の必要程度に応じて厚さの異なる圧受け駒を配してもよい。
このようにすれば、同じ仕様の流体圧シリンダ群を使用ししかも圧力発生手段の数を増さずに、局部的にしわ押え力を制御することができる。たとえば、ワークＷが大きいような場合には、直線部領域の押圧力を相対的に高くして強いしわ押え力を得、コーナー部領域の押圧力を相対的にやや低くさせ、しわ押え力をやや弱くすることを簡単に実現できる。

図示するものは本発明の数例であり、これに限定されるものではない。
型締めプレス部３の駆動機構３ｂは、成形プレス部２と同じようなエキセンリンクを用いてもよい。この場合には、回転式のシングルアクション式アンダードライブプレスとなる。成形精度向上装置５は型締めプレス部のスライドと上型の間に介在固定されることは言うまでもない。

さらに、成形精度向上装置５そのものはプレスの形式を問わず使用可能であり、先行技術として示したリンク式サーボプレスはもとより、汎用のメカニカルプレス、油圧プレスなどにも適用可能であり、駆動形式による分類において、単動式プレスはもとより複動式プレスにも適用される。
いずれに適用しても、均圧効果が高く、プレスと金型の撓みに関係なく、金型あわせ力としわ押え力が均一となるため、製品精度が向上する。また、省エネ効果が大きく、圧力発生手段も実施例のような構成とすれば、リリーフ弁を使用しないので、油圧回路内の発熱が発生せず、スライドとダイクッションが衝突時のサージ圧が低い。しかも耐久性、耐荷重性が高い。

なお、本発明は次の内容を含むものである。
１）昇降自在なスライドの下面と金型の間に、盤状の基体と、該基体に内蔵され、外部の圧力発生手段および供給圧力制御手段に接続された加圧部と、スライドの下面または金型の上面に対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に臨む押圧部材を備えていることを特徴とする成形精度向上装置。
２）プレスのスライド下面と上型の間に、盤状の基体と、該基体に内蔵され外部の圧力発生手段に接続された加圧部と、スライドの下面または金型の上面に対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に臨む押圧部材を備えた装置を介在させておき、ワークをプレス加工するにあたり、前記加圧部による押圧部材の押圧力を、スライドが下降して上型がワークに当接した段階での圧力Ｐ１とスライドが下死点に到った段階での圧力Ｐ２を、Ｐ２＞Ｐ１にすることを特徴とするプレスによる成形加工方法。
３）２）はスライドが下降して上型がワークに当接した段階での圧力Ｐ１をしわ押えに対応する周縁部分の押圧部材のみに与え、スライドが下死点に到った段階での圧力Ｐ２を中央部の押圧部材に与える態様を含む。

Claims (11)

1. ベッド上に固定的に配置された環状のしわ押えと、前記しわ押えの内側に位置された下型とベッド内にあって下型を支えるスライドとこれを昇降させる駆動機構を備えた成形プレス部と、クラウン側に搭載された駆動機構とこれにより昇降されるスライドと、周縁部に前記しわ押えと協働してワークを挟むダイス部分を有する上型とを備えた型締めプレス部と、成形精度向上のために前記型締めプレス部のスライドと上型の下降末期以降において前記上型に背後から押圧力を付加する装置を備えていることを特徴とするアンダードライブ式プレス。
2. 前記成形精度向上のために上型に背後から押圧力を付加する装置が、スライド下面と上型の間に配された盤状の基体と、該基体に内蔵された加圧部と、スライドの下面または上型の背面に対する押圧面を有しこれと反対側が前記加圧部に臨む押圧部材と、基体外の適所に配され前記加圧部に加圧媒体を送給する圧力発生手段と、基体外の適所に配され前記圧力発生手段から加圧部に送られる加圧媒体の圧力を制御する手段を備えている請求項１に記載のアンダードライブ式プレス。
3. 押圧部材がしわ押え領域をカバーし得る大きさの盤状体からなる請求項２に記載のアンダードライブ式プレス。
4. 押圧部材が、中央域の第１部体としわ押え領域に対応する位置の第２部体を有し、加圧部が第１部体に対応する第１加圧部と第２部体に対応する第２加圧部を有し、かつ、圧力発生手段が第１加圧部に対する第１圧力発生手段と第２加圧部に対する第２圧力発生手段からなっている請求項２に記載のアンダードライブ式プレス。
5. 第１部体が盤状をなし、第２部体が平面環枠状をなしている請求項４に記載のアンダードライブ式プレス。
6. 第１部体が盤状をなすかまたは第１部体と第１加圧部が相互に接続され所要間隔ごとに配された複数の流体圧シリンダのいずれかからなり、第２部体と第２加圧部が相互に接続され所要間隔ごとに配された複数の流体圧シリンダからなっている請求項４に記載のアンダードライブ式プレス。
7. 加圧部が室本体とこれに内装された弾性体からなっている請求項２ないし５のいずれかに記載のアンダードライブ式プレス。
8. 加圧部が室本体とこれを満たす流体からなっている請求項２ないし５のいずれかに記載のアンダードライブ式プレス。
9. スライド下面と上型背面または基体と上型背面との間に、圧力発生手段から加圧部に送給する圧力を調整するためのセンサーが介在されている請求項２に記載のアンダードライブ式プレス。
10. 圧力発生手段がサーボモータを駆動源としている請求項２に記載のアンダードライブ式プレス。
11. 型締めプレス部の駆動機構がデジタル系モータとリンクを備えており、成形プレス部の駆動機構がデジタル系モータとリンクを備えている請求項１に記載のアンダードライブ式プレス。

Images