JPH0732069A

JPH0732069A - 組合せ金型およびその装置

Info

Publication number: JPH0732069A
Application number: JP17883893A
Authority: JP
Inventors: Shinji Tanaka; 伸司田中; Akita Iwakura; 昭太岩倉; 雄二 ▲吉▼富; Yuji Yoshitomi; Yasuo Ishimaru; 靖男石丸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-07-20
Filing date: 1993-07-20
Publication date: 1995-02-03

Abstract

(57)【要約】【構成】金型の曲面の一部を構成する金型ユニットと、
金型ユニット全体をかさ上げするためのスペーサブロッ
クをそれぞれ複数個組み合わせることによって構成され
る。【効果】金型ユニットは板成形を行うための総金型の曲
面の一部を自由に形成できる機構であるため、金型の高
さ調整用の適当なスペーサを用いれば任意形状の金型を
構成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄板などの成形に用いる
金型、特に、大型の薄板製品の金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】大型の薄板製品を塑性加工でつくるには
型を分割して形成する必要があった。しかし、それらの
型は他の製品の加工への転用が困難であり、加工品のコ
ストアップにつながっている。このため、大物の少量生
産は手作業によって加工することが多いが、この場合は
加工精度の劣化が問題となっている。

【０００３】また、従来のフレキシブル金型は日本機械
学会誌第７２巻第６０３号（1969−４）４９８頁に掲載
されているように、ロッドを束ねて任意の金型の曲面形
状を実現する手法がある。また、日本造船学会論文集第
１３２号４８１頁にはマルチのピストンヘッドを用いて
船体の外板を曲げ加工する手法が記載されている。一
方、組合せ金型に関しては、日本塑性加工学会誌２１巻
２３５号(１９８０−８)７０６頁に矩形状で大きさが異
なるブロックを平面的に展開して全体の金型を構成する
手法について、記載されている。しかし、これらの方法
では複雑な三次元曲面を有する製品の加工用金型を構成
し、また、その金型を他の目的に再利用することが困難
であった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、フレキシブ
ルに曲面を形成できる金型ユニットと高さ調整ブロック
を利用して総金型の一部を形成し、それらを組み合わせ
ることによって総金型を構成して再生可能な金型を得る
ことができる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】金型ユニットはロッドを
調整することによって型全体の一部を構成することが可
能である。複数個の金型ユニットを平面的に展開するこ
とによって金型全体の三次元曲面を形成することができ
る。

【０００６】

【作用】調整ブロックは金型の寸法の粗調整を行う役割
を果たす。その上にセッティングするフレキシブルな金
型ユニットはロッドを移動することによって金型の高さ
方向の精密な調整の役割を果たす。これらのブロック、
金型ユニットを組合せることによって全体の金型形状を
構成する。

【０００７】

【実施例】本発明に関して実施例を用いて詳細に説明す
る。図１は本発明の組合せ金型の概観を示している。す
なわち、複数個のフレキシブル金型ユニット１と複数個
の高さ調整用ブロック２によって金型全体が構成され
る。この場合、フレキシブル金型ユニットは複数個のロ
ッド３の高さを調整することによって張出しや深絞り成
形する型の複雑な曲面を近似的に形成することができ
る。この場合、フレキシブル金型ユニットと調整用ブロ
ックはねじ等によって高さ方向に接続されており、最下
部の調整用ブロックは基板４に接続されている。また、
側板５は金型ユニットや調整ブロックを側面から支える
ことにより、倒れを防止する役割を果たす。図２は図１
で示した雌型の断面とそれに対応する雄型の断面を示し
ている。板の曲面を表す部分はロッド高さを調整した金
型ユニットを複数個用いることによって表わしている。
また平坦な部分に関してはロッド高さがすべて均一な金
型ユニットの代わりに、図２で示す高さが一定のブロッ
ク２１を用いている。板成形の際には板の外周部の押さ
え機構が重要であり、型構造が複雑になるが、この場合
の金型構成については後述する。

【０００８】図３（ａ）はロッド２を有する金型ユニッ
トの例である。ロッドには雄ねじが切られており、雌ね
じ部を有するガイドブロックに挿入して高さ調整を可能
にしている。この断面を図３（ｂ）に示すが、調整した
ロッドの高さが変化しないように止めねじ１２で固定す
ることも可能である。このように、各ロッドの先端を結
ぶ法絡面の形状をフレキシブルに変化させることができ
る。フレキシブル金型ユニットとその下側に据え付けら
れる一個以上のブロックを平面的に展開することによっ
て、図１に示すような任意の曲面形状を持つ金型を構成
できる。

【０００９】もう一つのフレキシブル金型の例を図４に
示すが、この図にみられるようにロッドと細長形状のガ
イドブロック６をペアとして、別々に構成してもよい。
すなわち、それぞれのブロックを一束にまとめて使用す
れば、図３に示した金型ユニットと同様の効果が得られ
る。

【００１０】図５（ａ），（ｂ）は金型ユニットのロッ
ドの高さを調整する方法を示している。すなわち、図５
（ａ）では同じ径のロッドの外周にねじが切られてお
り、ねじの回転によって高さを容易に調整することがで
きる。一方、図５（ｂ）においては、ロッドは段付き形
状になって、下部にねじが切られており、図５（ａ）と
同様の調整が可能である。これらの高さ調整はいずれの
場合にも、ロッドの下端部にドライバ溝や六角レンチの
挿入穴を設けることによって容易に行うことができる。
なお、本図においては金型ユニットの下部からレンチを
挿入してロッドの調整を行っているが、図１６のように
ロッド先端形状を加工して、上部からドライバやレンチ
でロッド高さを調整することも可能である。これによっ
て、総型を組んだ後でもロッドの高さ調整が可能とな
り、加工後のスプリングバックによる製品の寸法精度不
良を修正することが容易になる。

【００１１】図６は、金型ユニット１と高さ調整ブロッ
ク２の結合、および高さ調整ブロック２同士の結合、さ
らに結合ユニットの基板への固定方法を示す。すなわ
ち、金型ユニット１と調整ブロック３の結合は、調整ブ
ロックに挿入した二個のボルトによって行われる。次い
で、これらの結合したブロックをもう一個の調整ブロッ
クに締結して高さを調整する場合は、例えば、図に示す
ように、もう一つの対角線上にあるボルト孔を利用す
る。この結果、ボルト孔を干渉させることなく、締結が
可能となる。最終的には基板４にねじによって固定され
る。なお、本図では各ブロックを下側からねじで固定す
る方法を示したが、上部からねじで固定することも可能
である。なお、図６では縦方向への接続を上の金型ユニ
ットから、順次、行ったが、図１７に示すように下の基
板４側から、順次、接続して行くことも可能である。金
型ユニットと下部のブロックの接続は、金型ユニットの
二個のロッド穴を犠牲にして、締結用孔に用いれば容易
に行うことができる。

【００１２】上記実施例では、各金型ユニットおよび高
さ調整ブロックを矩形の構造にして、縦方向だけの接続
を考慮し、横方向のずれは外周の基板で押さえる構造と
したが、図１５に示すように各ブロックに溝５４を設け
て金型ユニットやブロックが相互にずれないようにロッ
ドやブロックを挿入して、さらに補強することも可能で
ある。

【００１３】次に、しわ押さえ機構付きの深絞り金型に
本発明を適用した例を図７を用いて説明する。すなわ
ち、組合せ金型において、上金型は板の外周部を押さえ
る部分と中央の張出しを行う部分に別れている。初めに
被加工材の板が下型にセットされ、ついで上型が下降し
て一定の荷重で板の周辺を押しつける。次に、上型の中
央部にセットされた張出し金型が下降して所望の曲面形
状を得ることができる。すなわち、中央の張出し型の部
分はピストン１０と連結しており、油圧源１００によっ
て油を供給して下降することができ、レリーフ弁１０１
を用いれば一定の油圧になるように調整することができ
る。このように、板押さえ機構を有する複雑な金型でも
図７のような構造を用いれば本発明の組合せ金型を構成
できる。

【００１４】図８はロッド間に充填材７を挿入して型の
曲面を滑らかにした例である。充填材には、粘土や石灰
等のセラミクス材料や樹脂等の材料を用いることができ
る。充填材７がなく、ロッド３だけの場合にはロッド先
端だけで荷重を負担するために、成形される板にロッド
先端の跡がマーキングされる。充填材を充填することに
よって成形される板の面全体に荷重がかかるので、板面
にロッドのマークが付く問題を解消することができる。
充填材にセラミクス等の耐熱材料を用いれば金型の加熱
も可能であり、板材の温・熱間加工を行うことも可能で
ある。この場合、セラミクスとして石膏などの脆い材料
を用いれば型を使用した後でもこれらの充填材を容易に
除去でき、金型ユニットや高さ調整ブロックを再利用で
きる。

【００１５】次に、所望の製品形状８に関する金型の構
成手順を示す。製品が図９（ａ）に示す形状をしている
場合を考える。図９（ａ）に示す製品のｘ−ｙ面への正
射影を寸法が明らかとなっている金型ユニットの縦横寸
法で分割する。この時、図９（ｂ）に示すようにｘ方向
に６分割、ｙ方向に１８分割できたとして、各分割マス
の位置をＸ方向に１から６の番号で、ｙ方向にａからｒ
のアルファベットの文字で表すことにより、各マスの位
置を表現することができる。構成する金型の寸法は製品
の寸法形状から用いる板の厚さやクリアランスを考慮す
ることによって決定することができる。これらのデータ
処理から型製作に至るまでの流れを図１０に示す。デー
タ変換はパソコン等を用いることによって簡単化でき
る。このとき、図９（ｂ）に示すように各ますにどれだ
けの寸法の高さ調整ブロックを何個用いれば金型全体を
構成できるかを決定できる。各ますに用いられる金型ユ
ニットの各ロッドの高さ調整は同様のデータに基づいて
行うことができ、ロボット等を用いてロッド高さ調整や
型組みのような単純な作業を容易に行うことができる。

【００１６】図１１はロッドの高さを調整する装置の一
例を示す。金型ユニット１にあるロッド３は初期状態に
おいて基準となるブロック３０の下面に接触させてお
く。次いでステップモータ３１に取り付けられたドライ
バ３２によってロッドを回転して高さを調整する。ロッ
ドには一定のピッチでねじが切られているのでステップ
モータの回転数を管理することによってロッドの高さ調
整を容易に行うことができる。また、ステップモータは
スライダ３６に固定され、ばね３３とシリンダ３４によ
って支えられている。スライダとガイド３７は分離され
ており、ガイド３７にそって移動可能な構造となってい
る。ロッド３の下面の溝にドライバ３２を挿入するよう
にシリンダは移動し、このときばねは高さ方向へわずか
の力を与える役目を果たす。一つのロッドの高さ調整が
終了したらシリンダを下降してドライバを抜き、Ｘ−Ｙ
テーブルによって未調整のロッドの位置まで移動して同
様の操作を繰り返す。これら一連の操作は各金型ユニッ
トのロッド高さデータに基づいて行われる。

【００１７】次に、製品形状とロッド高さの関係を図１
２を用いて説明する。すなわち、厚さｔの板と上下のロ
ッドがθの傾きをもって接している点を含む断面を考え
る。このとき、本発明におけるフレキシブル金型ユニッ
トのロッドの高さを以下の手順に従って行う。

【００１８】（１）ロッド中心線上にある板の中心点ｊ
の座標を(ｘ_j，ｙ_j，ｚ_j）とした時、ロッドと板の接触
点は板の傾きから計算できる。すなわち、ロッド直径が
ｄ_rで先端部が球形(直径：ｄ_r）に加工されており、こ
の点における板の法線方向ベクトルを(ｎ_x，ｎ_y，ｎ_z）
とした場合、接触点の近傍でも法線方向ベクトルはほぼ
(ｎ_x，ｎ_y，ｎ_z）に等しい。板の下部に存在するロッド
が板と接する点ｊ_bの座標(ｘ_jb，ｙ_jb，ｚ_jb）は以下の
式であらわされる。

【００１９】

【数１】ｘ_jb＝ｘ_j ｙ_jb＝ｙ_j ｚ_jb＝ｚ_j−（ｄ_r＋ｔ）／（２ｎ_z）ただし、cosθ＝ｎ_zである。

【００２０】同様に上部ロッドが板と接する点ｊ_aの座
標(ｘ_ja，ｙ_ja，ｚ_ja）は以下の式で表される。

【００２１】

【数２】ｘ_ja＝ｘ_j ｙ_ja＝ｙ_j ｚ_ja＝ｚ_j＋（ｄ_r＋ｔ）／（２ｎ_z）板成形型においてスプリングバックを小さくするため
に、型の角部の半径を小さくする必要があるが、角部で
は被加工材がしごきを受けるなど型の摩耗を生じやすい
場所である。このため境界部には図１３に示すように、
成形部にはロッド３を用い、板押さえ部に金属のブロッ
ク６０を取り付けている。この部分のブロックについて
は加工する必要があるが全体的に数が少なく、加工も容
易なので、安価に全体の金型を構成することができる。
例えば、図９（ｂ）に示した金型を例に取ると、上面に
置かれるフレキシブル金型ユニットは６×１８＝１０８
個であり、そのうち境界にかかわるものは３３個であ
る。下部の高さ調整ブロックは従来のものをそのまま使
用できるため金型全体を構成するのに必要な費用は極わ
ずかである。

【００２２】本発明は特に金型の大きさがｍサイズに及
ぶ大きな型を形成するのに好適で、特に、通常の大物プ
レスに取り付けることが困難な場合にも適用が可能であ
る。図１４には本発明の金型を採用した大型板製品の成
形装置の一例を示す。すなわち、左右の金型は横置きと
なっており、右側の金型はコロ４０とガイドシリンダ４
１に案内されて油圧ピストン４２，４３で左に移動する
構造となっている。被加工材５０は初期においてトング
５１によってクランプされて釣下げられた状態に置かれ
る。次に、左右の金型に挟まれると、中にある板の張出
しを行う型の部分が油圧ピストン４３によってさらに左
側にせりだして板を張出し成形する構造となっている。
なお、成形を行った後で右側の金型はワイヤ４８，４９
によって引っ張られてもとの状態に戻される。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、大もの製品の薄板加工
に用いる金型を容易にしかも安価に提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の内容を示す金型構造を示す斜視図。

【図２】金型の断面構造を示す説明図。

【図３】金型ユニットを示す説明図。

【図４】もう一つの金型ユニットの構成を示す説明図。

【図５】金型ユニットのロッドの移動手段を示す説明
図。

【図６】金型ユニットとブロックを縦方向に接続する方
法を示す説明図。

【図７】しわ抑え機構を有する張出し式総金型の説明
図。

【図８】ロッド間の空間に充填材を入れた金型構造の説
明図。

【図９】板成形品から分割型へ置き換えるための手順を
示す説明図。

【図１０】総金型を組み立てるためのデータ処理を示す
フローチャート。

【図１１】金型ユニットのロッド高さ自動調整装置の説
明図。

【図１２】板成形品とそれを加工するための金型のロッ
ドの位置関係を示す説明図。

【図１３】しわ押さえ部と張出し部のある金型ユニット
の斜視図。

【図１４】横置きタイプの大型板製品成形装置の説明
図。

【図１５】横ずれ防止手段を設けたブロック図。

【図１６】高さ調整のためのロッド先端形状を示す説明
図。

【図１７】金型ユニットとブロックを縦方向に接続する
方法を示す説明図。

【符号の説明】

１…ロッド、２…スリーブ、３…スペーサブロック、４
…底板、５…外枠保持板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石丸靖男山口県下松市東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の高さ調整可能なロッドと前記ロッ
ドを保持・案内するスリーブから構成される金型ユニッ
トにおいて、複数個の前記金型ユニットと寸法が明らか
な二個以上のブロックと前記ブロックを固定する基板を
含んでいることを特徴とする組合せ金型。
【請求項２】請求項１において、前記金型ユニットと前
記ブロックが締結手段によって機械的に結合されている
組合せ金型。
【請求項３】請求項１において、前記金型ユニットと前
記ブロックの相対的なずれを生じないように、前記金型
ユニットおよび前記ブロックにずれ防止の棒材を挿入す
る溝を設けた組合せ金型。
【請求項４】請求項１において、前記ロッドの先端が球
状に形成されている組合せ金型。
【請求項５】請求項１，２，３、または４において、前
記組合せ金型を有する板材成形装置。