JP2004009066A - 絞り用プレス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スライド1eの中央部と両側にそれぞれ対応する複数の駆動軸20a、20bと、各駆動軸を回転させるモータ22を備えた駆動機構2A、2B、3A、3Bと、駆動軸に螺合されたナット23a、23bに上端が連結され、下端をスライドに連結した中央と両側の多リンク機構と、スライド中央部にたわみが発生したときにこれを補正すべくスライドの中央部を強制的に押圧変位させるたわみ補正機構4を備えている。
【選択図】図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は絞り用プレスとりわけたわみ補正機能付き絞り用精密プレスに関する。
【0002】
【従来の技術】
金属板や金属と他の材料の複合板などの加工法としてプレスによる絞り成形が汎用されている。
かかるプレスによる絞り成形は、縦型である場合、一般に、コラムを立設したハウジングにスライドとその周りにしわ押さえを配し、スライドに金型を固定して油圧やクランクなどでスライドとしわ押さえを昇降させ、しわ押さえで板のフランジ部分を押えつつ、金型で成形する方法がとられる。
【0003】
しかし、このような慣用法では、成形品が自動車のルーフやドアなどで見られるように大型、長尺製品である場合に、十分な成形精度を得ることが困難であり、ことに材料がハイテン材やアルミ合金である場合にはその傾向が著しかった。
その理由は、長尺ワークを対象としたプレスは、図2のように、スライドSの左右寸法が長くなるため、中央部SCにたわみhが発生しやすいからであり、こうしたスライドの中央部のたわみhが発生すると、金型Kの中央部を正規の荷重で加圧できなくなったり、正規の位置まで金型の中央部が下降されないため、図1(a)(b)のように、製品Wの断面形状が本来予定していた断面形状にならなくなるからである。
【0004】
また、正規の位置まで金型の中央部が下降されないことにより、成形時に形状凍結がされず、スプリングバックにより断面形状のずれなどが発生しやすかったのである。こらは特に材料がハイテン材やアルミ合金である場合に顕著で、従来では、スライド下死点においてのスライドたわみを補正すること困難であったため、下死点での形状固定を行いにくかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
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、その目的とするところは、スライドの中央部のたわみの発生を防止し、長尺大型製品などを能率よくしかも高精度に絞り成形することができる精密絞りプレスを提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、ベッドに対峙するスライドを有し該スライドを上部の駆動機構で昇降させる形式のメカニカルプレスであって、スライドの中央部と両側にそれぞれ対応する複数の駆動軸と、各駆動軸を回転させるモータを備えた駆動機構と、駆動軸に螺合されたナットに上端が連結され、下端をスライドに連結した中央と両側の多リンク機構と、スライド中央部にたわみが発生したときにこれを補正すべくスライドの中央部を強制的に押圧変位させるたわみ補正機構を備えていることを特徴としている。
【0007】
前記たわみ補正機構は、スライドの中央部に対する多リンク機構の下端を枢支し下部にねじ軸を設けた受け部材と、前記ねじ軸と螺合するナットを含みスライドに連結された軸受部材と、スライドの中央部のたわみ量を検出する制御手段と、該たわみ量の検出結果に応じて前記ナットを駆動するたわみ補正用のモータを備えている態様が挙げられる。
【0008】
前記たわみ補正機構は、また、スライド中央部の駆動軸に対するモータをスライド両側の駆動軸に対するモータと独立分離させて構成し、スライド中央部に対するモータをスライドの中央部のたわみ量の検出結果に応じて駆動制御することでナットの位置を追い込み、多リンク機構によるスライド中央部の押し下げ度合いを変化させるようにした態様が挙げられる。
前記モータとしては、好適にはサーボ系モータが使用される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下本発明による精密加工用絞りプレスの実施例を添付図面を参照して説明する。
図3ないし図7は本発明による精密加工用絞りプレスの第1実施例を示しており、1はプレスフレームであり、ボルスタ1dを取り付けるベッド1aに複数組のコラム1bを立設し、コラム1bの上部にクラウン(コラムヘッド)1cを剛結し、コラム1b,1bにはギブ1f,1fを設け、これに上型を取り付けるスライド1eを摺動可能に取り付けている。
【0010】
前記ボルスタ1dとスライド1eには、絞りプレス用の金型としわ押えが配置ないし搭載されている。この例では、図5で代表して示す(図3、図9では省略)ように、スライド1eの下部にダイ8が取り付けられ、ボルスタ1dにはダイ8に対応するパンチ9が固定されるとともに、パンチの周囲にはクッションピン11によって支えられたしわ押え板10が配され、ベッド1aには、クッションピン11を固定したパッド12を昇降するアクチュエータ13が配されている。
これに代えて、ボルスタ1dにダイを固定し、スライド1eにパンチを固定し、スライド1eにはパンチを囲むしわ押え板を吊持するアクチュエータを内蔵させた形式としてもよい。
なお、図5では左半部に加工前の状態を、右半部に加工後の状態を示している。
【0011】
2Aは中央スライド駆動機構、2B,2Bは両側スライド駆動機構であり、それぞれがクラウン1cの頂部に等間隔で配された減速機21a、21b、21bにより回転自在に支持されたボールスクリューなどからなる駆動軸20a、20b、20bと、前記減速機21a、21b、21bを駆動するモータ22、22とをそなえ、モータ22、22は同期用の連結シャフト220によって各減速機21a、21b、21bに駆動力を伝達するようになっている。減速機21a、21b、21bは、たとえばウォーム・ウォームホイール式で代表される歯車減速機が用いられる。
【0012】
前記駆動軸20a、20b、20bはクラウン1cより下の空間に延び、それぞれ先端にナット23a、23b、23bが螺通されており、それら各ナット23a、23b、23bにそれぞれ多リンク機構3A,3B,3Cの一端が連結されている。
【0013】
多リンク機構3A,3B,3Bは、この例では中央リンク機構3Aと、両側リンク機構3B,3Bの3つからなっており、それぞれ各自由端側が集合枢着された第1リンク30,30’と第2リンク31,31’および第3リンク32,32’を、駆動軸20a、20b、20bの軸線を境として前後一対配してなる。
【0014】
第1リンク30,30’はこの例ではそれぞれ2枚1組のレバーからなり、各レバーの基端部は前記ナット23a、23b、23bの外部ブラケットに設けた第1支軸300,300に屈伸自在に枢着されている。そして第1リンク30,30’の自由端はそれぞれクラウン1cとスライド1e間の空隙に常時位置する集合用支軸301,301に枢着されている。
【0015】
第2リンク31,31’もこの例ではそれぞれ2枚1組のレバーからなり、前記集合用支軸301,301よりもプレスフレーム幅方向外方のクラウン部位またはコラムに設けた軸受305,305に支持された第2支軸302,302に基端部が枢着され、自由端が前記集合用支軸301,301に枢着されている。
【0016】
第3リンク32,32’はこの例ではそれぞれ1枚のレバーからなり、前記第2支軸302,302の鉛直線上ないしこれに近い線上の第3支軸303,303に基端部が枢着され、自由端が前記集合用支軸301,301に枢着されている。
【0017】
両側リンク機構3B,3Bにおいては、第3支軸303,303は図3と図5のように、基部がスライド1eの上部に直接固定されている受部材306、306に支持されている。
これに対して、中央リンク機構3Aにおいては、第3支軸303,303は上下方向に可動な受部材306’、306’に支持されており、受部材306’、306’はスライドの中央部を強制的に変位させる独立駆動型のたわみ補正機構(手段)4,4の一部をなしている。
【0018】
詳しくは、中央リンク機構3Aの左右の受部材306’、306’は、それぞれ図6のように、下部にねじ軸308を有している。1方、スライド1eには軸受309、309、が結合されており、それら軸受309、309には、それぞれ雌ねじ311を一体化した減速機310が回転可能に保持され、前記ねじ軸308は、前記雌ねじ311に螺通している。そして、前記ナット311を一体化した減速機310は、スライド1eに搭載したたわみ調整用モータ7によって可逆回転されるようになっている。減速機310はたとえばウォーム・ウォームホイール式で代表される歯車減速機が用いられる。310’は駆動側の歯車である。
【0019】
また、スライド1eの中央部と両側とのたわみ量hを検出してたわみ量hに応じてモータ7の駆動を制御する手段5が設けられている。該手段5は任意であるが、例を挙げると、スライド1eの金型取り付け面付近の中央部と両側に加圧支点での中央部と両側の位置の誤差を検知する可動側センサー50a、50b、50bが設置され、対応するプレスフレーム側には、可動側センサー50a、50b、50bと組をなす固定側センサー51a、51b、51bが設置され、これらがコントローラ6に接続され、ドライバ60を介してたわみ調整用モータ7を必要量駆動させるようになっている。コントローラ6はCPUを有し、たわみ量に対応する駆動量を演算する機構を有している。可動側センサー50a、50b、50bは図3のように、中央リンク機構3Aと、両側リンク機構3B,3Bに対応する位置に配される。
前記センサーはたとえば鉄片と磁石の組み合わせ、発光素子と受光素子の組み合わせ、リニアスケールなど任意である。
【0020】
なお、前記第1リンク30,30’と第2リンク31,31’および第3リンク32,32’は、第1リンク30,30’の長さをL1とし、第2リンク31,31’の長さをL2とし、第3リンク32,32’の長さをL3とした場合、一般に、L3>L2≧L1の関係とすることが好ましい。
これはプレスの高ストローク数と最適な出力を達成するためである。この条件内で前記L1とL3とL2の長さ比率を適宜設定することにより、プレスの全荷重ストローク範囲内でモータ22,22のストローク(出力)SLとスライド1eのストローク(出力)SPの関係すなわち、SL/SPを拡大、縮小することができる。L1とL2とL3の長さ比率は、L1を1とした場合、1:(1〜2):(1.2〜3)が実用的な範囲である。
【0021】
第1実施例は、図示する態様に限定されず、1台のモータであってもよい。または、図9に示すように各駆動軸20a、20b、20bをそれぞれ別々のモータ22a、22b、22bで駆動するように構成してもよい。これによれば、両側のモータ22b、22bの駆動力(回転数)を中央のモータ22aよりも相対的に低減させるなどの制御を行いつつ、たわみ調整用モータ7を駆動することで、中央たわみ量が大きい場合にも、的確に対応することができる。
多リンク機構3A,3B,3Cの第2リンクを単葉レバーとし、第3リンクを2枚1組としてもよいことは勿論である。
【0022】
図10ないし12は本発明による精密絞りプレスの第2実施例を示している。
この実施例も中央スライド駆動機構2Aと、両側スライド駆動機構2B,2Bを有し、それぞれがクラウン1cの頂部で減速機21a、21b、21bにより回転自在に支持され、それ以降が下方に延びるボールスクリューからなる駆動軸20a、20b、20bを備え、これらにそれぞれ螺通したナット23a、23b、23bに、多リンク機構3A,3B,3Bが屈伸自在に連結されていることは第1実施例と同様である。
【0023】
しかし、この第2次実施例では、たわみ補正機構(手段)4が中央と両側のナット23a、23b、23bの駆動軸20a、20b、20bに対する位置を均等化させず、意図的に中央のナット23aを両側のナット23b、23bよりも追い込んで(下降させて)たわみの補正を行うようにしている。
【0024】
詳しく述べると、両側の減速機21b、21bは同期用の連結シャフト220によって連結され、モータ22b、22bによって駆動されるようになっているが、中央の減速機21aと駆動軸20aは、前記両側のモータ22b、22bとは別のたわみ調整兼用の中央モータ22aによって独立駆動されるようになっている。
【0025】
そして、中央モータ22aと両側モータ22b、22bの駆動をスライド中央部のたわみ量hに応じて制御する手段5が設けられている。該制御手段5は、第1実施例と同様であるが、たわみ量に対応する駆動量を演算したコントローラ6からの信号で、ドライバ60aを介して中央モータ22aを両側モータ22b、22bよりも必要量多く駆動させるようになっている。
【0026】
多リンク機構3A,3B,3Bは、中央リンク機構3Aと、両側リンク機構3B,3Bからなっており、それぞれ各自由端側が集合枢着された第1リンク30,30’と第2リンク31,31’および第3リンク32,32’を、駆動軸20a、20b、20bの軸線を境として前後一対配してなる。
【0027】
これは第1実施例と同様であるが、中央リンク機構3Aと両側リンク機構3B,3Cの第3リンク32,32’を枢着する第3支軸303,303が、スライド1eの上部に結合された受部材306、306に支持されている。すなわち、中央の受部材306、306は第1実施例のようにスライド1eと相対的に上下方向に変位しない。
その他の構成は第1実施例と同様であるから説明は省略する。
【0028】
なお、第1実施例と第2実施例は駆動機構とリンク機構が3組づつであるが、平行にもう3組配されていていてもよく、これも本発明に含まれる。
前記各実施例において、モータ22、22a、22bやたわみ調整用モータ7はサーボ系モータが好適である。このサーボ系モータは本来的なサーボモータのほか、汎用モータと電流コントロールアンプ等を組み合わせたいわゆる簡易型のものを含む。
【0029】
【実施例の作用】
本発明による絞りプレスは、モータを駆動源として減速機およびボールスクリューのごとき駆動軸を使用し、リンク機構を介して出力を増幅しスライドに伝達する構造のプレスである。
上死点位置においては、駆動軸に対してナットが深く螺合しているため、各多リンク機構3A,3B,3Bの前後の第1リンク30,30’はそれぞれ引き上げられ、これらの自由端と他のリンクをつないでいる集合用支軸301,301はクラウン1cの下面に近づくように持ち上げられる。
このとき、ブランクWは図5の左半部のように、アクチュエータ13で上昇されたしわ押え10上に配されており、スライド1eとこれに固定されたダイ8は上限位置にある。
【0030】
下降行程においては、中央スライド駆動機構2Aと両側スライド駆動機構2B,2Bのサーボモータを駆動すれば、駆動軸20a、20b、20bが回転することによりナット23a、23b、23bが非回転の状態で駆動軸20a、20b、20bに沿って下降し、各多リンク機構3A,3B,3Cが状態変化する。
すなわち、第1リンク30,30’は駆動軸軸線となす角度が小さく、第2リンク31,31’は駆動軸軸線と平行な軸線となす角度が大きく(水平に近い角度)、第3リンク32,32’は駆動軸軸線と平行な軸線となす角度が大きくなるように保持されているが、下降行程では第1リンク30,30’は左右に広がりつつ集合用支軸303,303を押し下げる。この時の各リンクの状態は、上死点位置のときよりも第1リンク30,30’の角度は大きくなり、第2リンク31,31’の角度は小さくなり、第3リンク32,32’の角度は小さくなる。したがってスライド1eは高速下降され、ダイ8の外周端面としわ押え10でブランクWを挟んでしわ押えが開始されるのに続いて、ダイ8とパンチ9とで絞りが開始される。
【0031】
絞り行程においては、行程開始位置から全荷重の開始位置までの間、第1リンク30,30’はさらに左右に広がりつつ集合用支軸301,301を押し下げる。この時の各リンクの状態は、下降完了位置のときよりも第1リンク30,30’の角度は大きくなり、第2リンク31,31’の角度は小さくなり、第3リンク32,32’の角度は小さくなる。
そして、全荷重の開始位置から下死点位置に達するストロークにおいて第2リンク31,31’の角度と第3リンク32,32’の角度はさらに小さくなり、下死点において垂直線に最も近い状態となる。
【0032】
かくして絞りプレス加工が完了した後、モータ22,22を駆動すれば、駆動軸20a、20b、20bが回転することにより各多リンク機構3A,3B,3Bのナット23a、23b、23bが非回転の状態で駆動軸20a、20b、20bに沿って上昇し、集合用支軸303,303が第1リンク30b,30’を介して牽引されるため、前記した状態から逆に作動され、スライド1eが上死点位置に戻る。以下前述した操作の繰返しにより、スライド1eは中央と両側の多リンク機構3A,3B,3Bを介して連続直線往復運動し、絞りプレス加工が行われる。
【0033】
一般にプレス加工においては、加圧ストロークはプレスの全ストロークの1/3以内で使用することが多いが、モータと多リンク機構を併用するため、小さい容量のモータで大きな加工能力を得ることができるとともに、スライド1eを高速駆動することができる。
すなわち、加圧ストローク前では、モータの回転によるナット23a、23b、23bのストロークが拡大され、スライド1eのストロークがナットのそれよりも大きく、したがって、スライド1eの速度がナットの速度よりも早くなる。そして次の加圧ストロークでは、多リンク機3によりモータのストロークが縮小され、スライド1eのストロークがナットのストロークよりも小さくなり、従って加圧力が増大するのである。
【0034】
第1実施例においては、スライド1eは中央リンク機構3A、両側リンク機構3B,3Bが加圧支点になって加圧を行うが、この加圧時に図8(b)の仮想線のように、スライド1eが、左右部分に対し中央部にhの量のたわみが発生した場合には、スライド1eに配置されている可動側センサー50a、50b、50bがプレスフレーム側の固定センサー51a、51b、51cで検出される。
その信号がコントローラ6に送られて補正量とそれに見合った駆動量が決定され、ドライバを介してたわみ調整用モータ7に信号が送られ、中央リンク機構3Aのスライドの加圧ポイント部をhの量を追い込むように駆動される。
【0035】
すなわち、中央リンク機構3Aでは、減速機構310、310を介してナット311が回転され、非回転のねじ軸308に対して下降してゆく。ナット311は軸受309によりスライド1eに連結しているため、ナット311の下降した量だけスライド1eの中央部分は両側部分よりも相対的に下げられる(図8(a)参照)。
【0036】
中央リンク機構3Aは駆動軸20aに対して対称形状を成し、前後2個の受部材306’、306’と軸受309、309があるため、駆動軸をスライドに結合して加圧ポイントを形成した場合にくらべてたわみ補正域を拡大することができ、前後2個の受部材306’、306’と軸受309、309の調整量を等しくすることで前後方向のたわみ補正量を容易に等しくすることができ、スライドの中央部分のたわみをなくし両側と同等のフラットな状態にして加圧を行うことができる。このため絞り製品Wは図8(c)のように精度のよいものとなる。
【0037】
第2実施例においては、中央リンク機構3Aを駆動するナット23aの位置を追い込んでたわみの補正が行われる。すなわちこの実施例では、3台のモータ22a、22b、22bによって3軸の駆動軸20a、20b、20bを各々駆動するが、3台のモータ22a、22b、22bのうち、中央の駆動軸20aに対するモータ22aは両側のそれと独立して駆動可能である。
【0038】
各モータ22a、22b、22bの回転でナット23a、23b、23bが下方に移動すると、中央リンク機構3A、両側リンク機構3B,3Cを介してスライド1eを押し下げる加圧力が発生する。
このとき、スライド1eの金型取り付け面付近にセットされた可動センサ50a、50b、50bとプレスフレーム側の固定センサー51a、51b、51bにより、加圧支点でのスライドの両側部分と中央部分のたわみ量の差を検知する。この誤差はコントローラ6で演算され、ドライバから中央のモータ22aに信号が送られ、スライドの中央部分を押圧する中央リンク機構3Aの駆動軸20aを両側リンク機構3B,3Bに対する駆動軸20b、20bよりも必要量だけ多く回転する。これで中央リンク機構3Aのナット23aが追い込まれ、スライドの中央部のみが強く押圧されるため、たわみが消失ないし著減する。
【0039】
かかる第2実施例は、中央リンク機構3Aとスライド1e間にナット、ねじ軸、たわみ調整用モータといった機構を要しないので、構造を簡易化することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上説明した本発明の請求項1によるときには、モータを駆動源とし減速機および駆動軸を中央と両側に配し、中央と両側の多リンク機構を介して出力を増幅してスライドに伝達するため、小さい容量のモータにより大きな加工能力を得ることができ、同時に高速でスライドを駆動することができるため毎分ストローク数を大きくすることができるが、さらに、各駆動軸を回転させるモータと、駆動軸に螺合されたナットと、上端がナットに連結され、下端をスライドに連結した中央と両側の多リンク機構と、スライド中央部にたわみが発生したときにこれを補正すべくスライドの中央部を強制的に押圧変位させるたわみ補正機構を備えているので、スライドの中央部のたわみの発生が防止され、長尺あるいは大型製品などを能率よくしかも高精度に絞り成形することができるというすぐれた効果が得られる。
【0041】
請求項2によれば、たわみ補正機構が、スライドの中央部に対する多リンク機構の下端を枢支し下部にねじ軸を設けた受け部材と、前記ねじ軸と螺合するナットを含みスライドに連結された軸受部材と、スライドの中央部のたわみ量を検出する制御手段と、該たわみ量検出結果に応じて前記ナットを駆動するたわみ補正用のモータを備えているので、スライドの中央部だけを正確にたわみ補正することができるというすぐれた効果が得られる。
【0042】
請求項3によれば、スライド中央部の駆動軸に対するモータをスライド両側の駆動軸に対するモータと独立分離させて構成し、スライド中央部に対するモータをスライドの中央部のたわみ量検出結果に応じて駆動制御することでナットの位置を追い込み、多リンク機構によるスライド中央部の押し下げ度合いを変化させるようにしたので、たわみ補正専用のモータやねじ軸、ナットなどの機構を要しないことになり、構成を簡易化することができるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の成形対象例を示す斜視図、(b)はスライドにたわみが発生した場合と発生しない場合の断面形状を示す説明図である。
【図2】(a)は従来のプレスの加圧状態図、(b)絞り製品の断面図である。
【図3】本発明による絞り用プレスの第1実施例を示す正面図である。
【図4】第1実施例の平面図である。
【図5】第1実施例の側面図である。
【図6】(a)は図4のVI−VI線に沿う断面図、(b)は好ましい態様の平面図である。
【図7】図6の多リンク機構の詳細を示す正面断面図である。
【図8】(a)は中央多リンク機構のたわみ補正状態の説明図、(b)はたわみ補正状態での絞りの説明図、(c)は絞り製品の断面図である。
【図9】本発明による絞り用プレスの第1実施例の別例を示す正面図である。
【図10】本発明による絞り用プレスの第2実施例を示す平面図である。
【図11】第2実施例の正面図である。
【図12】図11のXII−XII線に沿う断面図である。
【符号の説明】
1e スライド
2A 中央駆動機構
2B,2B 両側駆動機構
3A 中央駆動機構
3B,3B 両側駆動機構
4 たわみ補正機構
7 たわみ補正用のモータ
20a、20b、20b 駆動軸
22、22a、22b、22b モータ
23a、23b、23b ナット
308,308 ねじ軸
306’、306’ 受け部材
310,310 ナット
Claims (4)
- ベッドに対峙するスライドを有し該スライドを上部の駆動機構で昇降させる形式のメカニカルプレスであって、スライド1eの中央部と両側にそれぞれ対応する複数の駆動軸20a、20b、20bと、各駆動軸20a、20b、20bを回転させるサーボ系モータ22を備えた駆動機構2A,2B,2Bと、駆動軸に螺合されたナット23a、23b、23bに上端が連結され、下端をスライド1eに連結した中央と両側の多リンク機構3A,3B,3Bと、スライド中央部にたわみが発生したときにこれを補正すべくスライドの中央部を強制的に押圧変位させるたわみ補正機構4,4を備えていることを特徴とする絞り用プレス。
- たわみ補正機構4が、スライドの中央部に対する多リンク機構3Aの下端を枢支し下部にねじ軸308,308を設けた受け部材306’、306’と、前記ねじ軸308,308と螺合するナット310,310を含みスライド1eに連結された軸受部材309,309と、スライド1eの中央部のたわみ量を検出する制御手段5と、該たわみ量の検出結果に応じて前記ナットを駆動するたわみ補正用のモータ7を備えている請求項1に記載の絞り用プレス。
- たわみ補正機構が、スライド中央部の駆動軸20aに対するモータ22aをスライド両側の駆動軸20b、20bに対するモータ22b、22bと独立分離させて構成し、スライド中央部に対するモータ22aをスライドの中央部のたわみ量検出結果に応じて駆動制御することでナット23aの位置を追い込み、多リンク機構3Aによるスライド中央部の押し下げ度合いを変化させるようになっている請求項1に記載の絞り用プレス。
- モータがサーボ系モータである請求項1ないし3のいずれかに記載の絞り用プレス。
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