JP5799848B2

JP5799848B2 - 多段プレス装置及び多段プレス方法

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Publication number: JP5799848B2
Application number: JP2012035501A
Authority: JP
Inventors: 幸嗣長谷川; 卓也松村; 山本　博己; 博己山本; 寿徳丸山; 貴弘星野
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-02-21
Filing date: 2012-02-21
Publication date: 2015-10-28
Anticipated expiration: 2032-02-21
Also published as: JP2013169574A

Description

本発明は、複数対の成形型をプレス方向に直列に配置してプレス加工する多段プレス装置及び多段プレス方法の技術に関する。

プレス装置は、金型を用いて金属等をプレス加工（絞り加工、曲げ加工又はせん断加工等）する装置である。多段プレス装置は、複数対の金型をプレス方向に直列に配置して、共通のプレス駆動源によってプレス加工するプレス装置である（例えば、特許文献１）。

多段プレス装置によって自動車部品等の大型プレス部品をプレス加工する際には、プレス圧力が著しく大きくなる。プレス圧力が著しく大きいときには、各部位のプレス反力が異なることによって金型又は設備が偏荷重を受け、金型が傾く場合がある。金型の傾きは、プレス品の成形不良、金型のスライド部のカジリ、或いは、プレス装置のスライド部のカジリの原因となる。

金型の傾きを防ぐためには、金型及びプレス設備の剛性を向上し、金型の傾きを最適に保つことが有効である。しかし、金型及びプレス設備の剛性を向上することは、コストアップの要因となる。

とりわけ、プレス設備の剛性を向上することは、プレス設備を大型化することであって、建屋（工場）の大型化を伴い、巨額の投資が必要である。また、既存のプレス設備の剛性を向上するためにプレス設備を大型化したものの、既存の工場内に収まらない場合もある。そこで、多段プレス装置では、廉価でコンパクトな構成によって金型の傾きを抑制することが求められている。

特開２０００−０１５４９６号公報

本発明の解決しようとする課題は、廉価でコンパクトな構成によって金型の傾きを抑制することができる多段プレス装置及び多段プレス方法を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、複数対の成形型をプレス方向に直列に配置してプレス加工する多段プレス装置であって、前記複数対の成形型にプレス荷重を付与し、前記成形型に対して並列に配置される２以上の加圧手段を備え、前記加圧手段は、それぞれ独立に駆動され、或いは、前記加圧手段の加圧力は、それぞれ独立に増減され、前記加圧手段は、該加圧手段により加圧する部位のプレス反力を検知する反力検知手段を備え、前記多段プレス装置は、プレス加工の途中において、前記一の加圧手段が加圧する部位の反力が前記他の加圧手段が加圧する部位の反力よりも大きいときには、前記一の加圧手段の加圧力を他の加圧手段の加圧力よりも増大するものである。

請求項２においては、複数対の成形型をプレス方向に直列に配置してプレス加工する多段プレス方法であって、それぞれが独立に駆動され、或いは、それぞれの加圧力が独立に増減され、前記成形型に対して並列に配置される２以上の加圧手段によって、前記複数対の成形型にプレス荷重を付与して、前記プレス加工を行い、前記加圧手段により加圧する部位の反力を検知し、プレス加工の途中において、前記一の加圧手段が加圧する部位の反力が前記他の加圧手段が加圧する部位の反力よりも大きいときには、前記一の加圧手段の加圧力を他の加圧手段の加圧力よりも増大するものである。

本発明の多段プレス装置及び多段プレス方法によれば、廉価でコンパクトな構成によって金型の傾きを抑制することができる。

多段プレス装置の全体的な構成を示した平面図及び側面図。多段プレス制御の適用例を示す模式図及びグラフ図。多段プレス制御のその他の適用例を示す模式図。多段プレス制御のその他の適用例を示す模式図。

図１を用いて、多段プレス装置１００について説明する。
なお、図１（Ａ）では、多段プレス装置１００を平面視にて模式図として表している。図１（Ｂ）では、多段プレス装置１００を側面視にて模式図として表している。また、以下の説明では、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示される幅方向、奥行き方向またはプレス方向に従うものとする。

多段プレス装置１００は、本発明の多段プレス装置に係る実施形態である。多段プレス装置１００は、複数対の成形型としての下段金型１０及び上段金型２０をプレス方向に直列に配置してワークＷをプレス加工する装置である。本実施形態のワークＷは、自動車部品（ボディ）としている。多段プレス装置１００は、主には、下段金型１０と、上段金型２０と、フレーム３０と、加圧手段としての油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈと、を具備している。

下段金型１０は、多段プレス装置１００にて、プレス方向の下段側に配置されている。下段金型１０は、下段側下型１１と、下段側上型１２と、を具備している。上段金型２０は、多段プレス装置１００にて、プレス方向の上段側に配置されている。上段金型２０は、上段側下型２１と、上段側上型２２と、を具備している。

フレーム３０は、下段金型１０及び上段金型２０を支持するとともにプレスするための設備である。フレーム３０は、下ベース３１と、ダイプレート３２・３３と、上ベース３４と、ガイドポスト３５Ａ・・３５Ｄと、を具備している。

下ベース３１は、略長方形状に構成され、下段側下型１１及びガイドポスト３５Ａ・・３５Ｄを支持する部材である。上ベース３４は、略長方形状に構成され、油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈを支持する部材であり、ガイドポスト３５Ａ・・３５Ｄの上端部により支持されている。ガイドポスト３５Ａ・・３５Ｄは、プレス方向に延出する略円柱形状の部材であり、ダイプレート３２・３３をプレス方向に摺動可能に支持するものである。

ダイプレート３２・３３は、矩形上の板材であって、その板面（上面及び下面）をプレス方向に向けて配置される部材である。ダイプレート３２の下面には、下段側上型１２が固定され、ダイプレート３２の上面には、上段側下型２１が固定されている。ダイプレート３３の下面には、上段側上型２２が固定されている。ダイプレート３２・３３は、ガイドポスト３５Ａ・・３５Ｄに沿って、プレス方向に摺動（以下、スライド）するように構成されている。

油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈは、伸縮駆動することによってダイプレート３３及び上段側上型２２をプレス方向にスライドさせるものである。また、油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈを伸長駆動することにより、ダイプレート３３に対して加圧力Ｐを付与することが可能となっている。油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈは、幅方向に４列及び奥行き方向に２列の合計８本が上ベース３４に配置されている。

油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈは、それぞれが独立に駆動される、すなわちそれぞれが独立に作動されるものとする。また、油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈによるダイプレート３３への加圧力Ｐは、それぞれが独立に増減して調整されるものとする。

なお、本実施形態では、ダイプレート３２の下面には、下段側上型１２が固定され、ダイプレート３２の上面には、上段側下型２１が固定されている構成としたが、これに限定されない。例えば、下段側上型１２と上段側下型２１とがダイプレート３２を仲介せずに一体的に固定されている表裏一体中間型の構成であっても良い。

多段プレス装置１００の作用について説明する。
多段プレス装置１００では、下段側下型１１と下段側上型１２との間、並びに、上段側下型２１と上段側上型２２との間に、それぞれワークＷが配置される。多段プレス装置１００は、油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈを駆動し、ダイプレート３３及び上段側上型２２をプレス方向（加圧方向）にスライドさせる。

このとき、ダイプレート３２、上段側下型２１及び下段側上型１２は、ダイプレート３３及び上段側上型２２のプレス方向（加圧方向）の荷重を受け、同じくプレス方向（加圧方向）にスライドされる。これにより、上段側下型２１及び上段側上型２２には、プレス荷重が付与される。そして、多段プレス装置１００は、下段側下型１１と下段側上型１２との間に挟まれたワークＷ、並びに、上段側下型２１と上段側上型２２との間と挟まれたワークＷを同時にプレス加工する。

多段プレス制御Ｓ１００について説明する。
多段プレス制御Ｓ１００は、本発明の多段プレス装置及び多段プレス方法に係る実施形態である。多段プレス制御Ｓ１００では、多段プレス装置１００によって、油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈを独立に駆動する、或いは、油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈの加圧力Ｐをそれぞれ独立に増減することによって、プレス加工が行われる。

図２を用いて、多段プレス制御Ｓ１００の適用例について説明する。
なお、図２（Ａ）では、多段プレス装置１００を側面視にて模式図として表している。図２（Ｂ）では、横軸に油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈの伸長方向へのストローク量Ｓを、縦軸に油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈによりダイプレート３３へ付与される加圧力Ｐを表し、ストローク量Ｓと油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈの加圧力Ｐとの相関をグラフ図にて表している。

なお、ストローク量Ｓとは、多段プレス装置１００において、実際にワークＷの成形が開始されてから終了するまでの油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈのストローク量である。

図２（Ａ）に示すように、多段プレス装置１００によって本実施形態のワークＷのような大型プレス部品をプレス加工する際には、プレス圧力が著しく大きくなる。プレス圧力が著しく大きいときには、下段金型１０及び上段金型２０の各部位が受けるプレス反力Ｒが異なることによって、下段金型１０及び上段金型２０は偏荷重を受ける。

例えば、下段金型１０及び上段金型２０では、プレス加工の途中において、奥行き方向における手前側（正面側）の油圧シリンダ４０Ａ・４０Ｂ・４０Ｃ・４０Ｄのうち、幅方向における向かって左側の油圧シリンダ４０Ａ・４０Ｂが加圧する部位のプレス反力Ｒが他の油圧シリンダ４０Ｃ・・・４０Ｈが加圧する部位のプレス反力Ｒよりも大きくなる偏荷重を受けると仮定する（図２（Ａ）における黒抜き矢印）。

なお、上述した各油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈが加圧する部位のプレス反力Ｒについては、各油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈに設けられる反力検出手段（図示略）によって検出されるものとする。

図２（Ｂ）に示すように、このとき、多段プレス制御Ｓ１００では、プレス加工の途中において偏荷重を受けた場合には、プレス反力Ｒが大きい部位を加圧する油圧シリンダ４０Ａ・４０Ｂの加圧力Ｐ（図２（Ｂ）における破線）を、その他のプレス反力Ｒが小さい部位を加圧する油圧シリンダ４０Ｃ・４０Ｄ・・・４０Ｈの加圧力（図２（Ｂ）における実線）よりも増加させる。

多段プレス装置１００及び多段プレス制御Ｓ１００の効果について説明する。
多段プレス装置１００及び多段プレス制御Ｓ１００によれば、廉価でコンパクトな構成によって下段金型１０及び上段金型２０の傾きを抑制することができる。

すなわち、複数の油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈがダイプレート３３及び上段側上型２２をプレス方向に駆動する構成とし、複数の油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈのダイプレート３３に対する加圧力Ｐをそれぞれ独立に増減することによって、下段金型１０及び上段金型２０の各部位のプレス反力Ｒの大きさに応じた加圧力Ｐを作用させることができる。

下段金型１０及び上段金型２０の各部位のプレス反力Ｒの大きさに応じた加圧力Ｐをダイプレート３３に作用させることによって、下段金型１０及び上段金型２０の偏荷重を抑制できる。下段金型１０及び上段金型２０の偏荷重を抑制できることによって、下段金型１０及び上段金型２０の傾きを抑制できる

下段金型１０及び上段金型２０の傾きを抑制できることによって、下段金型１０、上段金型２０及びフレーム３０の剛性を傾き抑制のために向上させる必要がなくなる。下段金型１０、上段金型２０及びフレーム３０の剛性を偏荷重抑制のために向上させる必要がなくなることによって、廉価でコンパクトな構成によって多段プレス装置１００を実現できる。

図３を用いて、多段プレス制御Ｓ１００のその他の適用例について説明する。
なお、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）では、多段プレス装置１００を側面視にて模式図として表している。

図３（Ａ）に示すように、例えば、小型の金型である下段金型１１０及び上段金型１２０によってプレス加工する場合を想定する。下段金型１１０及び上段金型１２０の幅方向の長さは、下段金型１０及び上段金型２０の幅方向の大きさと比較して、略１／２とする。また、下段金型１１０及び上段金型１２０は、ダイプレート３２・３３の略中央に配置するものとする。

このとき、多段プレス制御Ｓ１００では、多段プレス装置１００によって、油圧シリンダ４０Ａ・４０Ｄ・４０Ｅ（図示略）・４０Ｈ（図示略）を駆動することなく、ダイプレート３３を加圧してプレス加工が行われる。

図３（Ｂ）に示すように、例えば、金型がフレーム３０に対してオフセットしている下段金型２１０及び上段金型２２０によってプレス加工する場合を想定する。下段金型２１０及び上段金型２２０は、幅方向において向かって右側に偏って配置されているものとする。

このとき、多段プレス制御Ｓ１００では、多段プレス装置１００によって、油圧シリンダ４０Ａ・４０Ｈ（図示略）を駆動することなく、ダイプレート３３を加圧してプレス加工が行われる。

図４を用いて、多段プレス制御Ｓ１００のその他の適用例について説明する。
なお、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）では、多段プレス装置１００を側面視にて模式図として表している。

図４（Ａ）に示すように、例えば、下段に配置される一対の小型の金型である下段金型３１０・３３０及び上段に配置される一対の上段金型３２０・３４０によってプレス加工する場合を想定する。このとき、多段プレス制御Ｓ１００では、多段プレス装置１００によって、全ての油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈ（図示略）の加圧力Ｐを同一として、ダイプレート３３を加圧してプレス加工が行われる。

図４（Ｂ）に示すように、例えば、小型の金型である下段金型４１０及び上段金型４２０によってプレス加工する場合を想定する。下段金型４１０及び上段金型４２０の幅方向の長さは、下段金型１０及び上段金型２０の幅方向の大きさと比較して、略１／２とする。また、下段金型４１０及び上段金型４２０は、ダイプレート３２・３３の略中央に配置するものとする。本適用例では、図３（Ａ）に示した適用例と異なり、ダイプレート３２・３３を積極的に撓ませてプレス加工するものとする。

このとき、多段プレス制御Ｓ１００では、多段プレス装置１００によって、全ての油圧シリンダ４０Ａ・・・・４０Ｈ（図示略）の加圧力Ｐを同一として、ダイプレート３３を加圧してプレス加工が行われる。

このようにして、複数の油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈがダイプレート３３及び上段側上型２２をプレス方向に駆動する構成とし、油圧シリンダ４０Ａ・・・４０Ｈの駆動をそれぞれ独立に「入／切」することによって、下段金型１０及び上段金型２０の態様に応じた加圧力Ｐを作用させることができる。

１０下段金型
１１下段側下型
１２下段側上型
２０上段金型
２１上段側下型
２２上段側上型
３０フレーム
３１下ベース
３２ダイプレート
３３ダイプレート
３４上ベース
４０Ａ〜４０Ｈ油圧シリンダ
１００多段プレス装置

Claims

複数対の成形型をプレス方向に直列に配置してプレス加工する多段プレス装置であって、
前記複数対の成形型にプレス荷重を付与し、前記成形型に対して並列に配置される２以上の加圧手段を備え、
前記加圧手段は、それぞれ独立に駆動され、或いは、前記加圧手段の加圧力は、それぞれ独立に増減され、
前記加圧手段は、該加圧手段により加圧する部位のプレス反力を検知する反力検知手段を備え、
前記多段プレス装置は、プレス加工の途中において、前記一の加圧手段が加圧する部位の反力が前記他の加圧手段が加圧する部位の反力よりも大きいときには、前記一の加圧手段の加圧力を他の加圧手段の加圧力よりも増大する、
多段プレス装置。
複数対の成形型をプレス方向に直列に配置してプレス加工する多段プレス方法であって、
それぞれが独立に駆動され、或いは、それぞれの加圧力が独立に増減され、前記成形型に対して並列に配置される２以上の加圧手段によって、前記複数対の成形型にプレス荷重を付与して、前記プレス加工を行い、
前記加圧手段により加圧する部位の反力を検知し、
プレス加工の途中において、前記一の加圧手段が加圧する部位の反力が前記他の加圧手段が加圧する部位の反力よりも大きいときには、前記一の加圧手段の加圧力を他の加圧手段の加圧力よりも増大する、
多段プレス方法。