JP4034685B2 - プレス成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のパンチとダイが並んでいる金型を用いて多段加工を行うプレス成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ワークを加圧成形するのに用いられるプレス機は、固定板とスライド板とを対向させて配置し、それらの間で固定板上に固定金型を、固定板と対向するスライド板に可動金型を設け、スライド板を固定板に対して動かして、可動金型を固定金型に対して開閉させる構造をしている。小さなプレス機では１個の駆動源（加圧源と呼ばれることもある。）がスライド板中央に取り付けられている。スライド板が大きいときには、１個の駆動源をスライド板中央に取り付けただけでは、スライド板を一様に加圧できない。そのためにスライド板に均一な力を加えることができるように複数個の駆動源を用い、加圧面を作るように駆動源それぞれがスライド板上に配置された係合個所それぞれを押し圧するようになっている。複数の駆動源として、２個、４個、６個の例がある。
【０００３】
複数のパンチとダイが並んでいる金型を用いて多個所加工をする場合の簡単な模式図を図１２に示している。被成形板２３０が固定金型２１０と可動金型２２０との間でパンチ２２１，２２２，２２３によって加工される。固定金型２１０には可動金型のパンチ２２１，２２２，２２３それぞれに対応したダイ２１１，２１２，２１３がある。加工された被成形板２３０は、１段の加工毎に右に移動して、パンチ２２１で加工された個所がパンチ２２２の下に来て、パンチ２２２で加工された個所がパンチ２２３の下に来て、それぞれ加工される。この図でパンチ２２３の断面積が最も広く、このパンチによる加工荷重が５００ｋＮ、パンチ２２２の断面積が次に広くこのパンチによる加工荷重が３００ｋＮ、パンチ２２１の断面積が最も小さくこのパンチによる加工荷重が２００ｋＮとする。これら３個のパンチが同時に被加工板を加工するので、加工荷重は少なくともパンチ３個の加工荷重の和の１０００ｋＮを必要とする。
【０００４】
このように加工荷重が大きくなるとともに、固定金型２１０と可動金型２２０との間に偏荷重が掛かる。上で述べたように同じ加圧力を生じるプレス機を用いて多個所加工をすると、図１３に示すように可動金型２２０が固定金型に対して傾きこれらの金型間、特にパンチやダイ及び金型ガイドポスト（図示せず）に不具合を生じさせることがあった。そこでこのような金型の傾きを少なくさせるためには、加工総荷重の約１．５倍〜２倍もの能力の大きなプレス機を必要としていた（例えば、非特許文献１）。
【０００５】
【非特許文献１】
アイダ・プレス研究会著「知りたいプレス機械」第８版、株式会社ジャパンマシニスト社、1992年7月、Ｐ．38−39
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明では総荷重の小さなプレス機を用いて多個所加工を多段で加工を行うことのできるプレス成形方法を提供するものである。
【０００７】
更に本発明では総荷重の小さなプレス機を用いてスライド板（可動金型）を実質的に水平に維持しながら多段加工を行うことのできるプレス成形方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のプレス成形方法では、固定板と、前記固定板と対向して配置されているとともに、前記固定板に対して動くことができるスライド板と、スライド板を駆動するための複数の駆動源（加圧源と呼ばれることもある。）とを有し、加圧面を作るようにスライド板上に配置した複数の係合個所それぞれを各駆動源が加圧するプレス機を用いて、突出距離を互いに変えた複数のパンチを持った可動金型をスライド板に取り付けるとともに、前記可動金型に対応する固定金型を前記固定板に取り付けて、それら可動金型と固定金型との間で成形を行う。そして、スライド板を固定板に対して実質的に水平を維持しながら降下させて、その降下時に前記複数のパンチのうち最も突出したパンチから順次ワークを成形する。前記複数の駆動源それぞれはサーボモータであることが好ましく、各駆動源はスライド板を固定板に対して実質的に水平を維持しながら降下させるように個別に制御される。
【０００９】
本発明で、前記プレス機を用いてスライド板を固定板に対して水平を維持しながら降下させて成形するために、
前記複数の駆動源の当初の降下速度を十分に小さく且つ複数の駆動源間で同じに設定してその速度でワークを試行成形し、
駆動源間の指示変位からの遅れの差を所定の値よりも小さいかあるいは同じになるように各駆動源の速度の増分を求めて各駆動源の速度を調整する駆動源間の遅れ調整過程と、
駆動源の速度を本番成形時における目標速度に合わせるように各駆動源の速度を前記駆動源間の遅れ調整過程の場合よりも増大して調整する駆動速度増大過程とを備え、
各駆動源の速度を本番成形時における目標速度に近くかつ駆動源間で遅れの差が所定の値よりも小さくなるようにすることが好ましい。前記ワークの試行成形及び本番成形ともに、スライド板を降下させるときに複数のパンチのうち最も突出させたパンチから順次ワークを成形する。
【００１０】
スライド板を固定板に対して水平を維持しながら降下させるやり方を詳しく言うと、
前記複数の駆動源の降下速度を十分に小さく且つ複数の駆動源間で同じ速度に設定してその速度でワークを試行成形し、
その試行成形の間に各駆動源の指示変位からの遅れを測定し、
各駆動源の指示変位からの遅れと、前記複数の駆動源のうちのある駆動源（「基準駆動源」という）の指示変位からの遅れ（「基準遅れ」という）との差を所定の値と比較するとともに、駆動源の前記試行成形時の速度を本番成形時における駆動源の目標速度と比較し、
各駆動源の遅れと基準遅れとの差が所定の値よりも大きい場合には、その差に応じて、当該駆動源の遅れと基準遅れとの差をなくすための当該駆動源の速度の増分（「補償増分」という）を求めて、前記試行成形時の速度にその補償増分を加え、
駆動源の前記試行成形時の速度と目標速度との差が所定速度差以上の場合には、駆動源の速度を所定速度に近づけるための速度増分を求め、各駆動源の速度にその速度増分を加え、
補償増分と速度増分とで修正した速度で再度ワークの試行成形を行い、
その試行成形の間に各駆動源の指示変位からの遅れを測定し、
各駆動源の遅れと基準遅れとの差を所定の値と比較するとともに、駆動源の前記試行成形時の速度を本番成形時における駆動源の目標速度と比較し、
各駆動源の遅れと基準遅れとの差が所定の値よりも小さいか同じとなるとともに、駆動源の前記試行成形時の速度と目標速度との差が所定速度差以内になるまでは、前記の補償増分を求める工程以降を繰り返し、
各駆動源の遅れと基準遅れとの差が所定の値よりも小さいか同じとなるとともに、駆動源の前回試行成形時の速度と目標速度との差が所定速度差以内になったら、その速度でワークの本番成形を行う。
【００１１】
前記において、前記基準駆動源は、複数の駆動源のうちその変位における指示変位からの遅れの最も小さい駆動源であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明において、各駆動源の遅れと基準遅れとの差を比較する前記所定の値は第一の所定の値であり、
各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第一の所定の値よりも小さいか同じとなって、駆動源の前記試行成形時の速度が所定速度になったら、
各駆動源の遅れと基準遅れとの差が、前記第一の所定の値よりも小さい第二の所定の値よりも大きいかどうかを判定し、
各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値よりも大きい場合には、当該駆動源の遅れと基準遅れとの差に応じて当該駆動源の速度の更に補償増分を求める工程を行い、各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値よりも小さいか同じになるまでそれを繰り返し、
各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値よりも小さいか同じになればワークの本番成形を行うことが好ましい。
【００１３】
本発明は多段成形或いは多段成形加工と一般に呼ばれているプレス成形方法に適したものであり、上で述べた複数のパンチは多段成形加工における複数の成形工程それぞれを分担しているものとすることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のプレス成形方法を、図１〜図５に示す模式説明図に基づいて説明する。これらの図でわかりやすくするために固定金型と可動金型と被成形板とのみを断面で示しプレス機の各部を省略している。
【００１５】
まず図１で可動金型１２０には複数のパンチ１２１，１２２，１２３が取り付けられていて、これらパンチは可動金型１２０からの突出距離が互いに変えられている。パンチ１２３が最も長く、パンチ１２２が最も短く、パンチ１２１が中間の長さとなっている。固定金型１１０には、可動金型１２０に設けられた各パンチにそれぞれ対応したダイ１１１，１１２，１１３が設けられている。固定金型１１０と可動金型１２０との間に被成形板１３０をおいて、可動金型を固定金型に対して降下させて成形する。被成形板１３０の、パンチ１２１で第一の成形をされた部分が右に１段進んでパンチ１２２の下に来て第二の成形工程が実施される。次にパンチ１２２で成形された部分が右に１段進んでパンチ１２３の下に来て第三の成形工程が行われる。これらパンチ１２１〜１２３によって第一から第三の成形工程が１サイクルの成形で行われながら被成形板の右への移動が順次行われる。
【００１６】
可動金型１２０が固定金型１１０に対して降下してくると図２に示すように突出距離の最も長いパンチ１２３が被成形板１３０を加工し始めるが、他のパンチ１２１，１２２は被成形板に届いていない。パンチ１２３が被成形板１３０を加工するときの荷重を例えば５００ｋＮとすると可動金型を駆動する力は５００ｋＮあれば良い。可動金型１２０を固定金型１１０に対して実質的に水平を維持しながら更に降下すると図３に示すように突出距離の最も長いパンチ１２３は被成形板１３０を打ち抜いてしまい、次に突出距離の長いパンチ１２１が被成形板１３０を加工し始める。パンチ１２１が被成形板１３０を加工するときの荷重を例えば２００ｋＮとすると可動金型を駆動する力は２００ｋＮあれば良い。可動金型１２０を固定金型１１０に対して実質的に水平を維持しながら更に降下すると図４に示すようにパンチ１２１は被成形板１３０を打ち抜いて突出距離の最も短いパンチ１２２が被成形板１３０を加工し始める。パンチ１２２が被成形板１３０を加工するときの荷重を例えば３００ｋＮとすると可動金型を駆動する力は３００ｋＮあれば良い。可動金型１２０を固定金型１１０に対して実質的に水平を維持しながら更に降下すると図５に示すようにパンチ１２２は被成形板１３０を打ち抜く。
【００１７】
この説明から判るように突出距離を互いに変えた複数のパンチを持った可動金型を固定金型に対して実質的にその水平を維持しながら降下して成形を行うことによってそれぞれのパンチに必要とする駆動力のうちの最大駆動力を持ったプレス機で成形することができる。
【００１８】
なお上で説明した例のようにパンチで被成形板を打ち抜く場合には、打ち抜きの切り離しが始まる際にはそれまでに蓄積した押し圧エネルギーが一挙に開放されることになる。それを防ぐために、打ち抜きのブレークスルーが始まる直前、望ましくは板厚の１０から５０％の加工が行われた段階で掛かっている力を開放するためにパンチを少し戻すことが望ましい。
【００１９】
最初の打ち抜きのブレークスルーが始まる直前に、次のパンチの打ち抜きが始まるようにすれば、ブレークスルーを発生させるエネルギーを加工により部分的に吸収することができ、ブレークスルーが軽減される。第二のブレークスルーが始まる直前に、第三のパンチの打ち抜きが始まるようにすることによって、第二の打ち抜きのブレークスルーエネルギーの一部を吸収でき、ブレークスルーを軽減できる。このようにパンチ突出量をパンチの食い込み量に設定すれば上記効果を得る。
【００２０】
まず図６，７を参照して本発明に用いることのできるプレス機の一例を説明する。図６はプレス機の正面図で、図７はそのプレス機の平面図である。図７において上部支持板を一部取り除いて示している。プレス機は下部支持台である固定板１０が床面上に固定されていて、下部支持台に立てられた支柱２０によって上部支持板３０が保持されている。下部支持台１０と上部支持板３０の間に支柱２０に沿って往復動することができるスライド板４０が設けられており、スライド板と下部支持台との間に成形空間がある。この成形空間では、固定板上にプレス用の固定金型（下型）１１０、スライド板の下面に固定金型に対応する可動金型（上型）１２０が取り付けられており、これら両金型は図１〜５を参照して上で説明したものであって、これらの金型の間に例えば被成形板１３０を入れて成形するようになっている。
【００２１】
上部支持板３０には駆動源６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄとしてサーボモータと減速機構を組み合わせたものが４個取り付けられている。各駆動源から下方向に延びている駆動軸６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄは上部支持板３０に開けられた通孔を通ってスライド板４０の上面で各係合部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄと係合している。駆動軸のところに例えばボールねじが付けられていて、回転を上下動に変換するようになっており、サーボモータの回転によってスライド板を上下動する。各駆動源と駆動軸と係合部とで駆動機構を構成している。
【００２２】
複数の駆動源６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄによるスライド板への押し圧力が、スライド面上に加圧面を形成して、スライド板上に均等に分布するようにこれら駆動源が配置されていることが好ましい。また、これらのサーボモータ駆動源は互いに同じ大きさの押し圧力を生じる、すなわち出力が同じであることが好ましい。
【００２３】
各係合部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄは図７の平面図から明らかなように成形空間の成形領域に設けられている。そして各係合部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄの近くには各変位測定器５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄが設けられている。変位測定器５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄとして磁気目盛の付けられた磁気スケール５１と、その磁気スケールに対して小さな間隙を持って対向して設けられた磁気ヘッドなどの磁気センサー５２とを有するものを用いることができる。固定した磁気スケール５１に対して、磁気センサー５２を相対移動させることで、その絶対位置及び変位速度などを測定することができる。このような変位測定器はリニア磁気エンコーダとして当業者によく知られたものなのでこれ以上の説明は省略する。変位測定器として、光あるいは音波によって位置を測定するものを用いることもできる。変位測定器５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄの磁気スケール５１は基準プレート７０に取り付けられていて、変位測定器の磁気センサー５２は各係合部６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄに取り付けられた支柱５３で支持されている。ここで基準プレート７０はスライド板４０の位置に関係なく同じ位置に保持されている。そのために、スライド板４０が駆動源６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄによって駆動させられたときに、変位測定器５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄによって各係合部の変位を測定することができる。
【００２４】
基準プレート７０は図６では上部支持板３０の下に間隙をおいて設けられ、支柱２０間に渡されて固定されているとともに、各駆動軸６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄが通されている部分には十分余裕のある径をした通孔７１を有していて、駆動軸及びスライド板の変形によって基準プレートに影響を与えないようになっている。
【００２５】
基準プレート７０はこの実施例では支柱２０に支えられているが、支柱２０の伸びの影響を避ける必要がある場合には、下部支持台あるいは固定板に別の支柱を取り付けてその支柱で基準プレートを支持するようにすることができる。
【００２６】
プレス機の制御系統図を図８に示している。成形する前に、あらかじめ入力手段９１から制御手段９２に例えば成形する品名や、各駆動源の速度などを必要に応じて入力する。制御手段９２はＣＰＵを有しており、制御手段９２からインターフェース９４を介して駆動信号がサーボモータ駆動源６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄに送られて、各駆動源を駆動して成形する。変位測定器５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄからスライド板の変位信号が制御手段９２に送られる。
【００２７】
図９に本発明に用いるのに適した、プレス機のスライド板を水平に維持しながら成形することができるプレス成形方法の一例をフローチャートで示している。フローチャートのステップ１、２で、上で説明したプレス機を用いてワークの試行成形を行う。駆動源６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄをスライド板の傾きが極めて小さくなるような遅い速度で４個の駆動源の速度を同じにして降下させて、ワークの試行成形をする。偏荷重が生じて可動金型やスライド板に傾きが生じても、金型を破損するほど大きな傾きが生じないような十分に遅い速度Ｖに速度を設定する。
【００２８】
ワークを成形するときに、荷重がないときに各駆動源に入力した駆動信号によって各駆動源が降下する距離を指示変位とすると、ワークを成形することによってスライド板に取り付けられている各駆動源に荷重が作用するので、その荷重のために各駆動源の降下距離（変位）が指示変位から遅れてくる。ステップ２でワークを試行成形する間に、ステップ３で各駆動源の指示変位からの遅れを測定する。
【００２９】
ワーク成形の過程で、ワークを成形し始めた段階、ワークの大きな部位を成形する段階、ワークの小さな部位を成形する段階、ワークの成形がほぼ終了して一様な荷重を加える段階、スライド板を上昇させる段階など、ワーク成形の各段階でスライド板の降下速度を変えるのは一般的である。また、これらの各段階で成形金型からスライド板や各駆動源に作用する荷重が変わってくる。そこでワーク成形過程を複数の成形段階に分割して、その各段階の中ではスライド板の降下速度を一定にすることができるとする。
【００３０】
スライド板が変位０から降下していって変位h₀から成形がはじまり、変位h_m-1のところから変位h_m+1となるまでが、成形の一段階とする。その成形段階の間における各駆動源６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄの変位の指示変位からの遅れが図１０に示すようなものであったとする。図１０で、縦軸は指示変位、横軸はそれぞれの駆動源の付近におけるスライド板の変位の指示変位からの遅れδを示す。この例では駆動源６０ａの遅れδ_aが最も小さく、駆動源６０ｂ、６０ｃの遅れが大きい。指示変位h_m-1のところで駆動源６０ｂ、６０ｃ、６０ｄが駆動源６０ａの変位から遅れ初め、指示変位h_mのところで各駆動源の遅れが最大となり、指示変位h_m+1のところでほぼ同じ遅れとなる。そこで更にステップ３では駆動源６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄそれぞれの最大遅れをδ_n（n: a, b, c, d）とおく。これらの駆動源のうちのある駆動源を基準駆動源と呼び、基準駆動源の指示変位からの遅れを基準遅れとする。図９に示すステップ３では、最大遅れのうち指示変位からの遅れが最も小さい駆動源を基準駆動源として、その遅れをδ_minとおいている。
【００３１】
その工程の後、各駆動源の指示変位からの最大遅れと基準遅れとの差を所定の値と比較するとともに、基準駆動源のステップ２での試行成形における駆動速度とその駆動源の本番成形時の目標速度とを比較する。以下の工程では、スライド板の傾きを所定の値以内になるように各駆動源の速度を調節するとともに、各駆動源の速度を本番成形における目標速度まで上げて、本番成形に適した各駆動源の速度に設定する。
【００３２】
各駆動源の最大遅れが基準駆動源の遅れ（例えば、各駆動源の最大遅れのうち最も小さい遅れ）と比較して、これらの遅れの差が金型に損傷を生じない程度の遅れの差、すなわちスライド板の傾きの大きさを最大約１００μｍであるかどうかを判定している。もう一つの判定基準として製品ワークの精度が十分に出せる程度までスライド板の傾きが小さいかどうかと言うことである。製品精度が十分に出せるだけのスライド板の傾きの許容値は、金型に損傷を生じないだけのスライド板の傾き許容値よりも極めて小さいことが要求されて、その判断基準は遅れの差が３μｍ程度である。
【００３３】
図９のステップ４では、判定基準として第一の所定の値α1を用いている。第一の所定の値α1は上で説明した金型に損傷を生じない程度の遅れの差である。各駆動源nの実変位の指示変位からの遅れの最大δ_n（n: a, b, c, d）それぞれと基準遅れとの差が第一の所定の値α1よりも大きいかどうかを判定している。
【００３４】
駆動源６０ｂ、６０ｃ、６０ｄの最大遅れδ_b、δ_c、δ_dと基準遅れδ_minとの差が第一の所定の値α1よりも大きいと、ステップ５に進む。ステップ５では最大遅れδ_nと基準遅れδ_minとの差に応じて、各駆動源nの速度を補償して、遅れの差をなくすようにする。δ_b、δ_c、δ_dのうち最大遅れが図１０に示す例のように駆動源６０ｃに生じていたとすると、駆動源６０ｃの速度を駆動源６０ａの速度よりも、ΔＶ_cだけ速くする必要がある。ここでΔＶ_cは駆動源６０ｃの補償増分とする。駆動源６０ｂ、６０ｄそれぞれの速度の補償増分はΔＶ_c・（δ_b−δmin）／（δ_c−δmin）、ΔＶ_c・（δ_d−δmin）／（δ_c−δmin）として求めることもできる。なおここで駆動源６０ｃの速度の補償増分ΔＶ_cは別途実験で、あるいはシミュレーションで求めておく。なお、駆動源のうち最大遅れが最も小さい駆動源６０ａについてはこのループに入らないので、速度の補償増分を加えない。
【００３５】
ステップ６では、各駆動源の速度が本番成形における目標速度かどうかを判定している。各駆動源の前記試行成形時の速度と本番成形時の目標速度との差が所定速度差以内であるかどうかを判定して、所定速度差以内になっていない場合には、目標速度に近づけるために、速度増分ΔＶ′を求めて各駆動源の速度に速度増分ΔＶ′を加える。ステップ７に示しているように、各駆動源nの速度は、Ｖ（前回試行成形時の速度）＋ΔＶ_n（補償増分）＋ΔＶ′（速度増分）となる。
【００３６】
ステップ６では駆動源すべてについて判定をする必要がなく、駆動源のうち１個について判定をしてその結果によってすべての駆動源の速度に速度増分ΔＶ′を加えればよい。例えば、判定をする駆動源が基準駆動源であって、遅れが駆動源の中で最も小さいものであることが好ましい。遅れが駆動源の中で最も小さいものは速度が最も遅いものなので、速度を修正するループを少ない繰り返し回数で、全体の駆動源速度をより速く目標速度に到達させることができる。ここで求め、加える速度増分は、この判定と速度を修正するループを３回程度回るものとすると、目標速度と前回試行成形速度との差の１／３程度と設定すると良い。あまりに急に速度を上げると、次回の試行成形時にスライド板に大きな傾きが生じてトラブルが発生することがあるので、実験的にあるいはシミュレーションで適当な速度増分を求めておくと良い。
【００３７】
ステップ６での判定によって、駆動源の前回試行成形時の速度と本番成形時の目標速度との差が所定速度差以内であれば、ステップ８に進んでいる。ステップ８では、各駆動源nの速度を、Ｖ（前回試行成形時の速度）＋ΔＶ_n（補償増分）としている。ここでは駆動源の速度が本番成形に用いることができる程度に速くなっているので、スライド板の傾きを修正するための補償増分を加えるだけでよい。
【００３８】
ステップ４の判定によって、駆動源の実変位の指示変位からの遅れの最大δ_n（n: a, b, c, d）のいずれもが、基準遅れδ_minとの差で第一の所定の値α1よりも小さいか、それとも同じの場合にはスライド板の傾きを修正するための補償増分を求める必要がない。そこでステップ９に行って、ステップ６と同様に、駆動源の速度が本番成形における目標速度になっているかどうかを判定している。駆動源の前回試行成形時の速度と本番成形時の目標速度との差が所定速度差以内であるかどうかを判定し、所定速度差以内になっていない場合には、ステップ１０に進む。ステップ１０では各駆動源の速度に速度増分ΔＶ′を加えた速度に速度を設定する。これはステップ７について上で説明したのでそれを参照願いたい。
【００３９】
ステップ７，８，１０で各駆動源nの速度Ｖ_nを、Ｖ（前回試行成形時の速度）＋ΔＶ_n（補償増分）＋ΔＶ′（速度増分）に設定した上で、ステップ２に戻って再試行成形を行う。そして試行成形の間に各駆動源の指示変位からの遅れを測定し（ステップ３）、各駆動源の遅れと基準遅れとの差を第一の所定の値α1と比較する（ステップ４）とともに、駆動源の前回試行成形時の速度と本番成形時の目標速度とを比較する（ステップ６とステップ９）。各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第一の所定の値α1よりも小さいか同じとなるまでは、また試行成形時の速度と目標速度との差が所定速度差以内になるまでは、補償増分ΔＶ_nを求めるステップ５と、速度増分ΔＶ′を求めて、ステップ７，８，１０で各駆動源の速度を再設定して、試行成形を行うというループを繰り返す。
【００４０】
ステップ４で各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第一の所定の値α1よりも小さいか同じとなっていて、ステップ９で駆動源の速度が目標速度との差で所定速度差以内となっておれば、ステップ１５に行ってそのとき設定してある速度で各駆動源を駆動してワークの本番成形をすることができる。この本番成形では、各駆動源の速度を本番成形の目標速度としてあるので、量産に適した速い成形速度で加圧成形をすることができる。しかし、スライド板の傾きの判定はステップ４で第一の所定の値α1よりも小さいか同じとしている。第一の所定の値α1は金型の損傷が生じない程度の比較的大きな値であったので、製品の精度が十分に出ているものとは言い難い。そこで、ステップ４の判定を行う際に製品の精度が十分に出せる程度まで傾きが小さいかどうかを見るために、より小さい判定値である第二の所定の値α2を用いることができる。
【００４１】
あるいは、ステップ１１で各駆動源の遅れと基準遅れとの差が、第一の所定の値α1よりも小さい、製品の精度が十分に出せる程度の判定値である第二の所定の値α2よりも大きいかどうかを判定し、各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値α2よりも大きいときには、ステップ１２以降へ進む。ステップ１２では各駆動源の遅れと基準遅れとの差に応じて駆動源の速度の更なる補償増分を求めて、それを用いて駆動源速度を微調整して、ステップ１３で再度ワークの試行成形を行う。その試行成形の間に、ステップ１４で各駆動源の遅れを測定し、各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値α2よりも小さいか同じになるまでこのループを繰り返して、各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値α2よりも小さいか同じになれば、ステップ１５に進んでワークの本番成形をする。このようにして、ワークを本番成形すると量産に適した速い成形速度で量産を行えるとともに、スライド板の傾きを製品精度が十分に出せる程度のものになる。
【００４２】
図１１に本発明のプレス成形方法を適用した場合のストリップレイアウトを示しており、図１１(a)は平面図で、図１１(b)は中央断面図である。約５６mm幅で厚さ１．０mmの鋼板のストリップを被成形板１３０として用いて、多段加工の第一段ではプレス成形時の位置決めのために５mm径の穴１３１を２個開けている。多段加工の最終段では、広いフランジを持った深さ約５ｍｍの帽子状製品１３２を絞り加工している。それらの加工段の間の第二段加工として、製品に成形される円板部が残るようにその周りの部分１３３を打ち抜き加工している。第一段階加工で５mm径の穴１３１を開けるための２本のパンチが可動金型から最も長く突出し、最終段の絞り加工をするためのパンチが次に長く可動金型から突出し、第二段の打ち抜き加工のパンチの突出量が最も短くなっている可動金型を用いた。５mm径の穴１３１を２個開けるのに要するプレスの駆動力は１０ｋＮ、第二段加工で部分１３３を打ち抜くのに要する駆動力は４５ｋＮ、第三段で製品１３２を絞り加工するのに要する駆動力は３０ｋＮである。可動金型に備えられた第一段加工から第三段加工までのそれぞれを行うパンチの長さが互いに違っているために、この例では可動金型が下降して多段加工をする際に、第一段の加工がまず行われ、次に第三段目の絞り加工が行われ、最後に第二段目の抜き加工が行われる。上で説明した図６から図１０に示すプレス機を用いて多段加工を行うとプレス機の駆動力は第一段から第三段目までのうち最大の駆動力の４５ｋＮあればよい。また、図６から図１０に示すプレス機では、可動金型を取り付けているスライド板と固定金型を取り付けている固定板との相互の位置関係が水平に維持されながらプレス成形を行うことができる。そのために可動金型に偏荷重がかかってもスライド板（可動金型）が固定板（固定金型）に対して傾くことがないので、金型に不具合を生じないで多段加工を行うことができる。この例で、最も大きな負荷が掛かる第二段目の打ち抜き加工でブレークスルーの始まる直前にスライド板を少し戻して荷重を開放すると打ち抜いたすぐ後によく起こりがちなパンチの進みすぎが生じないので多段加工を問題なく連続して行うことができる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のプレス成形方法では、突出距離を互いに変えた複数のパンチを持った可動金型を用いて、その可動金型を水平に維持しながら降下させて複数のパンチのうち最も突出したパンチから順次成形加工を行っているので、多段加工において総荷重の小さなプレス機を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の多段加工によるプレス成形方法を説明に用いている金型の模式説明図である。
【図２】図１の金型で加工の進行を示している模式説明図である。
【図３】図１の金型で加工の進行を示している模式説明図である。
【図４】図１の金型で加工の進行を示している模式説明図である。
【図５】図１の金型で加工の進行を示している模式説明図である。
【図６】本発明に用いることができるプレス機の正面図である。
【図７】図６のプレス機を上部固定板の一部を切り欠いて示す平面図である。
【図８】図６のプレス機の制御系統図である。
【図９】本発明に用いることができるプレス機でスライド板を水平に維持したプレス成形方法を示すフローチャートである。
【図１０】変位と遅れの関係の一例を示すグラフである。
【図１１】本発明のプレス成形方法を適用したストリップレイアウトを示す説明図で、図１１(a)は平面図で、図１１（b）は中央断面図である。
【図１２】従来の多段加工に用いている金型の模式説明図である。
【図１３】従来の多段加工に用いている金型の不具合を説明している模式説明図である。
【符号の説明】
１０ 下部支持台
２０ 支柱
３０ 上部支持台
４０ スライド板
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ 変位測定器
５１ 磁気スケール
５２ 磁気センサー
５３ 支柱
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ、６０ｄ （サーボモータ）駆動源
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ 駆動軸
６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ 係合部
７０ 基準プレート
７１ 通孔
９１ 入力手段
９２ 制御手段
９３ 記憶装置
９４ インターフェース
１１０、２１０ 固定金型
１１１、１１２、１１３、２１１、２１２、２１３ ダイ
１２０、２２０ 可動金型
１２１、１２２、１２３、２２１、２２２、２２３ パンチ
１３０、２３０ 被成形板
１３１ 穴
１３２ 製品
１３３ 打ち抜き部分

Claims (5)

1. 固定板と、前記固定板と対向して配置されているとともに、前記固定板に対して動くことができるスライド板と、突出距離を互いに変えた複数のパンチを持ちスライド板に取り付けられた可動金型と、スライド板を駆動するためのサーボモータを用いた複数の駆動源とを有し、加圧面を作るようにスライド板上に配置した複数の係合個所それぞれを各駆動源が加圧するプレス機を用いて、
   前記複数の駆動源の当初の降下速度を十分に小さく且つ複数の駆動源間で同じに設定してその速度でスライド板を駆動して前記複数のパンチのうち最も突出したパンチから順次ワークを試行成形し、
   駆動源間の指示変位からの遅れの差を所定の値よりも小さいかあるいは同じになるように各駆動源の速度の増分を求めて各駆動源の速度を調整する駆動源間の遅れ調整過程と、
   駆動源の速度を本番成形時における目標速度に合わせるように各駆動源の速度を前記駆動源間の遅れ調整過程の場合よりも増大して調整する駆動速度増大過程とを備え、
   各駆動源の速度を本番成形時における目標速度に近くかつ駆動源間で遅れの差が所定の値よりも小さくなるようにすることを特徴とするプレス成形方法。
2. 固定板と、前記固定板と対向して配置されているとともに、前記固定板に対して動くことができるスライド板と、突出距離を互いに変えた複数のパンチを持ちスライド板に取り付けられた可動金型と、スライド板を駆動するためのサーボモータを用いた複数の駆動源とを有し、加圧面を作るようにスライド板上に配置した複数の係合個所それぞれを各駆動源が加圧するプレス機を用いて、
   前記複数の駆動源の降下速度を十分に小さく且つ複数の駆動源間で同じ速度に設定してその速度でスライド板を駆動して前記複数のパンチのうち最も突出したパンチから順次ワークを試行成形し、
   その試行成形の間に各駆動源の指示変位からの遅れを測定し、
   各駆動源の指示変位からの遅れと、前記複数の駆動源のうちのある駆動源（「基準駆動源」という）の指示変位からの遅れ（「基準遅れ」という）との差を所定の値と比較するとともに、駆動源の前記試行成形時の速度を本番成形時における駆動源の目標速度と比較し、
   各駆動源の遅れと基準遅れとの差が所定の値よりも大きい場合には、その差に応じて、当該駆動源の遅れと基準遅れとの差をなくすための当該駆動源の速度の増分（「補償増分」という）を求めて、前記試行成形時の速度にその補償増分を加え、
   駆動源の前記試行成形時の速度と目標速度との差が所定速度差以上の場合には、駆動源の速度を所定速度に近づけるための速度増分を求め、各駆動源の速度にその速度増分を加え、
   補償増分と速度増分とで修正した速度で再度ワークの試行成形を行い、
   その試行成形の間に各駆動源の指示変位からの遅れを測定し、
   各駆動源の遅れと基準遅れとの差を所定の値と比較するとともに、駆動源の前記試行成形時の速度を本番成形時における駆動源の目標速度と比較し、
   各駆動源の遅れと基準遅れとの差が所定の値よりも小さいか同じとなるとともに、駆動源の前記試行成形時の速度と目標速度との差が所定速度差以内になるまでは、前記の補償増分を求める工程以降を繰り返し、
   各駆動源の遅れと基準遅れとの差が所定の値よりも小さいか同じとなるとともに、駆動源の前回試行成形時の速度と目標速度との差が所定速度差以内になったら、その速度でワークの本番成形を行うことを特徴とするプレス成形方法。
3. 前記複数のパンチは、多段加工における複数の成形工程をそれぞれ分担しているものであることを特徴とする請求項１または２記載のプレス成形方法。
4. 前記基準駆動源は、複数の駆動源のうちその変位における指示変位からの遅れの最も小さい駆動源であることを特徴とする請求項２記載のプレス成形方法。
5. 各駆動源の遅れと基準遅れとの差を比較する前記所定の値は第一の所定の値であり、
   各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第一の所定の値よりも小さいか同じとなって、駆動源の前記試行成形時の速度が所定速度になったら、
   各駆動源の遅れと基準遅れとの差が、前記第一の所定の値よりも小さい第二の所定の値よりも大きいかどうかを判定し、
   各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値よりも大きい場合には、当該駆動源の遅れと基準遅れとの差に応じて当該駆動源の速度の更に補償増分を求める工程を行い、各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値よりも小さいか同じになるまでそれを繰り返し、
   各駆動源の遅れと基準遅れとの差が第二の所定の値よりも小さいか同じになればワークの本番成形を行うことを特徴とする請求項２または４記載のプレス成形方法。

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