JPH0890100A

JPH0890100A - 複曲面成形用多点式プレス

Info

Publication number: JPH0890100A
Application number: JP7125110A
Authority: JP
Inventors: Akio Shima; 昭夫島; Keiichi Nakamura; 敬一中村; Yasuyuki Nakajima; 靖之中島; Takashi Sugawara; 孝志菅原; Kenichiro Ishimori; 謙一郎石森
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-07-27
Filing date: 1995-05-24
Publication date: 1996-04-09

Abstract

(57)【要約】【目的】多数のポンチ群を用いた板材の複曲面成形に
おいて、板厚が１０ｍｍを越える厚板材と、板厚が数ｍ
ｍ程度の薄板材を同一の設備を用いて、成形時の座屈の
発生を抑止して成形することができる装置を安価に提供
する。【構成】素板の上下両面側に配置した多数のポンチ群
を、少なくとも片面側のポンチ群には高さを調整する手
段を設け、さらに各ポンチに加工力を与えるアクチュエ
ータと、アクチュエータを取り付けるフレームから構成
され、隣接するポンチのポンチ間隔が異なるポンチ群を
少なくとも２種類以上有することを特徴とした、板材の
複曲面成形用多点式プレス。さらに、異なる断面積のポ
ンチをポンチ間隔を変更して配置し、多数配置したポン
チの隣接部が相互に接触できるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、大形寸法の素板を多数
のポンチを使用して任意の３次元曲面にプレス成形する
複曲面成形用多点式プレスに係り、特に、厚板と薄板両
方の成形に使用でき、上下ポンチ数を減少して設備費を
安価にするのに好適な複曲面成形用多点式プレスに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】最近の重電機器、大形船舶等には、各辺
が数メートルにおよぶ大形厚板材から成形された３次元
形状品が用いられている。一方、自動車、鉄道用車両等
の外板には、各辺が数十ｃｍ程度の薄板材から成形され
た３次元形状品が用いられている。

【０００３】上記のうち、各辺が数メートルにおよぶ多
種少量品である、例えば板厚が１０ｍｍ以上の大形の厚
板材の３次元成形は、総型を用いた場合には、型製作期
間が長い、型費が高いなどの問題があり、このため、従
来からこのような多種少量品の大形板材は、大形プレス
と部分型とを用いて、順次加圧成形する方法が行われて
いる。しかし、この作業は熟練者の経験と勘が必要であ
ると同時に、目的に応じた多数の部分型を必要とし、し
かも成形に長時間を要するため、製品コストが高くなる
要因となっていた。

【０００４】一方、自動車、鉄道用車両等の外板に用い
る、例えば各辺が数十ｃｍ程度の板厚が１０ｍｍ未満の
薄板材の３次元成形は、総型を用いるとしわ等の欠陥が
発生するため、熟練者の経験と勘が必要であると同時
に、しわ押えを用いた張出し成形、対向液圧成形等の成
形方法が行なわれてきた。

【０００５】そして、前記大形の厚板材を対象とする場
合、総型の上型および下型の曲面に相当する位置に、高
さ調整可能な多数のポンチを一定間隔で設置し、それら
の高さを調整することによって、所要の曲げ形状に対応
したプレス型、すなわち多点ポンチ型とする方法が実施
されてきた（例えば、特開平１−９５８２９号公報）。
しかし、この方法の場合、素材の支持、あるいはスプリ
ングバック等に対するインプロセスでの制御が困難な
ど、操作性に難があった。

【０００６】また、前記多数の一定間隔に配置したポン
チを用いる方法としては、他に上型のポンチ群のみを複
曲面状に設定し、下型のポンチ群は油圧ピストンにより
従動する方法も実施されている。この場合、例えば、
「ユニバーサル多点プレス法による船体外板曲げ作業の
自動化に関する研究（第１報）、日本造船学会論文集第
１３２号４８１頁〜５０１頁（昭４７−１０）」、「同
（第２報）、日本造船学会論文集第１３３号２９１頁〜
３０５頁（昭４８−７）」に記載されているように、
縦、横同数のポンチを配置した場合と、例えば、「三条
プレスの開発、三菱重工技報Ｖｏｌ.１３、Ｎｏ.６、６
４頁〜７２頁（１９７６−１１）」に記載されているよ
うに、３列のみを配置した場合とがある。

【０００７】なお、この種の装置に関連した文献として
は、特開昭５６−１５４２２３号公報、特開昭６０−１
７４２２２号公報等が挙げられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記した従来
のいずれの方法においても、各辺が数メ−トルを越え、
かつ板厚が１０ｍｍを越える厚板材を対象とした曲げ成
形装置であることから、該装置と同一の装置を用いて板
厚が数ｍｍ程度の薄板を成形する場合には、ポンチ間で
板面内における圧縮応力に対する拘束が無いために板に
座屈が生じ、成形限界が大幅に低下する問題点を有して
いた。そしてこの問題点は、成形品の寸法に対する制
約、及び精度低下の要因となっていた。

【０００９】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み、
板厚が１０ｍｍを越える厚板と板厚が数ｍｍ程度の薄板
との両方の成形に使用でき、上下ポンチ数を減少して設
備費を安価にすることができる複曲面成形用多点式プレ
スを提供することを目的とする。

【００１０】

【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、素板の上下両面側に配置した多数のポン
チ群を、少なくとも片面側のポンチ群には高さを調整す
る手段を設け、さらにポンチ群を取り付けるフレームか
ら構成された複曲面成形用多点式プレスにおいて、前記
隣接するポンチのポンチ間隔が異なるポンチ群を、少な
くとも２種類以上有する構成にしたものである。

【００１１】そして、前記ポンチ群の異なるポンチ間隔
を、前記ポンチ群中、外周部のポンチ群を粗に、該外周
部のポンチ群より中央部のポンチ群を密にそれぞれ配置
するとよい。

【００１２】また、前記ポンチ群の異なるポンチ間隔
を、前記ポンチ群中、外周部のポンチ群を密に、該外周
部のポンチ群より中央部のポンチ群を粗にそれぞれ配置
する構成にしてもよい。

【００１３】そしてまた、前記ポンチ群の異なるポンチ
間隔を、前記ポンチ群中、隅部のポンチ群を密に、該隅
部のポンチ群より隅部以外のポンチ群を粗にそれぞれ配
置してもよい。

【００１４】さらに、前記異なるポンチ間隔のポンチ群
を、千鳥状に配置してもよい。

【００１５】また本発明は、素板の上下両面側に配置し
た多数のポンチ群を、少なくとも片面側のポンチ群には
高さを調整する手段を設け、さらにポンチ群を取り付け
るフレームから構成された複曲面成形用多点式プレスに
おいて、横断面部の面積の異なるポンチ群を、少なくと
も２種類以上有する構成にしたものである。

【００１６】さらに本発明は、素板の上下両面側に配置
した多数のポンチ群を、上下両面側のポンチ群には高さ
を調整する手段を設け、さらにポンチ群を取り付けるフ
レームから構成された複曲面成形用多点式プレスにおい
て、上面側と下面側とで異なるポンチ配置としたポンチ
群を有する構成にしたものである。

【００１７】さらに本発明は、素板の上下両面側に配置
した多数のポンチ群を、少なくとも片面側のポンチ群に
は高さを調整する手段を設け、さらにポンチ群を取り付
けるフレ−ムから構成された複曲面成形用多点式プレス
において、隣接するポンチのポンチ間隔が相似的に変更
可能な構成にしたものである。

【００１８】さらに本発明は、素板の上下両面側に配置
した多数のポンチ群を、少なくとも片面側のポンチ群に
は高さを調整する手段を設け、さらにポンチ群を取り付
けるフレ−ムから構成された複曲面成形用多点式プレス
において、前記フレームに上下のポンチ群が碁盤目状に
配置され、該上下のポンチ群およびこれを取り付ける上
下のフレームを碁盤目状の横並びのポンチ群ごとに１グ
ループとして少なくとも３グループ以上の互いに隣接す
る複数のグループに分割し、該分割された複数のグルー
プのうち奇数番号のグループと偶数番号のグループとの
間をポンチ間隔の１／２だけ相対移動可能にし、該相対
移動により前記３グループ間のポンチ配置を碁盤目状か
ら千鳥状に変更可能な構成にしたものである。

【００１９】

【作用】上記構成としたことにより、薄板材を成形する
のに必要な一部分のポンチ群の間隔のみを狭くし、他
方、ポンチ群の他の部分は厚板材が成形可能な広い間隔
で配置して、場所によりポンチ間隔を変更することが可
能になる。このため、厚板材及び薄板材の両方の３次元
曲面の成形が一つの装置で可能になる。しかも、薄板材
の加工対象寸法は一般的に厚板の大きさよりも小さいと
考えられており、薄板材の成形に必要な一部分のポンチ
群の間隔のみを狭くすることにより、厚板材、薄板材と
も必要最小限のポンチ群での成形を可能にし、設備費を
安価にすることができる。

【００２０】そして、各ポンチ群におけるポンチ間隔を
部分的に変更すると同時に、異なる断面積のポンチをポ
ンチ間隔を変更して配置することが可能になることか
ら、多数配置したポンチの隣接部が相互に接触し、同時
に、成形品に座屈が発生しやすい部分は他の部分よりポ
ンチ間隔を密に配置することができるため、被成形品の
座屈を抑止し、必要最小限のポンチを用いて複曲面を高
精度に成形することができる。

【００２１】また、異なる断面積のポンチをポンチ間隔
を変更して配置することにより、多数隣接して配置した
各ポンチが相互に接触し、特に曲がりの発生しやすいポ
ンチを周囲のポンチで互いに支持することができ、全体
としてポンチの曲がりを小さくすることができる。

【００２２】さらに、上面側と下面側とで異なるポンチ
配置としたポンチ群を有する構成にしたことにより、ポ
ンチ数を減少させることが可能になる。

【００２３】さらにまた、隣接するポンチのポンチ間隔
が変更可能な装置構成にすることにより、ポンチ数を減
少させることが可能になる。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の第１の実施例を図１ないし図
１１を参照して説明する。図１は複曲面成形用多点式プ
レスの下ポンチの配置を示す平面図、図２は図１のII−
II断面図で、本実施例の基本構成を示す。図３は素板を
セットした状態を示す図、図４は各ポンチが最終ストロ
ークに達した状態を示す図、図５は加工対象のねじれ成
形品の１例を示す図、図６は従来公知の下ポンチ配置の
構成例を示す平面図、図７は図１の変形例で、間隔の密
な下ポンチ群を１隅に配置した構成を示す図、図８は従
来公知の他の下ポンチ配置の構成例を示す平面図、図９
は厚板のねじれ成形品の１例を示す図、図１０は従来の
ねじれ成形品の成形順説明図、図１１は本発明によるね
じれ成形品の成形順説明図である。

【００２５】図１，２において、１は油圧で駆動される
複数の上ポンチ、２は同じく油圧駆動の複数の下ポンチ
で、いずれも円形同一断面を有している。３は正方形状
の上側板、４は同じく正方形状の下側板で、最外周に配
列された各下ポンチ２の外側面に接触し、該各下ポンチ
２の外方への変位を抑制可能に囲む所定の高さの枠体か
らなっている。５は各下ポンチ２と一対に設けられてい
る上下移動可能なストッパー、６は上ポンチ１群，上側
板３および各上ポンチ１と一対に設けられて該各上ポン
チ１を駆動するシリンダ１０を取り付けた上フレーム８
と、下ポンチ２群，下側板４および各ストッパー５を取
り付けた下フレーム７とを所定の間隔に保つ支柱であ
る。

【００２６】上ポンチ１群および下ポンチ２群の配置
は、いずれも図１に示すように、外周部はポンチ間隔Ｐ
をＰ＝２Ｌとし、各ポンチ群の中央部は外周部よりもポ
ンチ間隔を狭くしてＰ＝Ｌとして規則的に配置されてお
り、上ポンチ１群と下ポンチ２群とを互いに相対させて
同一の配列にしている。この場合ポンチ数は、上下各ポ
ンチ群とも１７個で、両方で合計３４個が配置されてい
る。

【００２７】ストッパー５は、各下ポンチ２の最終スト
ロ−クを決めるものであり、下側板４は、その内面が最
外周の下ポンチ２の外周面と接するように設けられ、最
外周の下ポンチ２の外側への曲がりを抑止するようにな
っている。そして、下側板４の高さを高くすることによ
り、板成形中に、上ポンチ群の最外周の各上ポンチ１
が、該各上ポンチ１の外周面とほとんど隙間のない状態
で下側板４内に挿入できるようになっている。したがっ
て、上側板３は下側板４の外方側への開きを抑止する補
強の役割を有する。

【００２８】次に、図３、図４を用いて本実施例の成形
動作を説明する。まず図３に示すように、予め設定され
ている各下ポンチ２の最終ストロークに応じて各ストッ
パー５を調整し、各下ポンチ２をすべて上昇した状態に
して該各下ポンチ２上に素板９を載置する。次に、各上
ポンチ１のストロークを最短にした状態で、各上ポンチ
１の先端が素板９に接する位置まで上フレ−ム８を下降
し、その位置で固定する。ついで、この状態から上ポン
チ１群の各シリンダ１０に下ポンチ２群側より圧力の高
い圧油を注入し、上ポンチ１群を下降させる。この下降
により下ポンチ２群が押し下げられ、図４に示すように
前記調整済みの各ストッパー５のストローク位置に各下
ポンチ２がそれぞれ達すると下降が停止し、素板９全体
が所定の形状に成形される。

【００２９】つぎに、加工対象として複曲面を有する大
きさの異なる２種類のねじれ成形品１１，１２と、前記
図１および図２に示すポンチ配置との関係について、図
５および図６を参照して説明する。図５（ａ），（ｂ）
は加工対象のねじれ成形品例を示す図、図６は従来公知
の下ポンチ配置の構成例を示す平面図である。図中、前
記図１と同符号のものは同じものを示す。

【００３０】図５（ａ）に示す表面積が大きい方のねじ
れ成形品１１は、一辺の長さが４Ｌの正方形で板厚が２
Ｔである。一方、図５（ｂ）に示す表面積が小さい方の
ねじれ成形品１２は、一辺の長さが２Ｌの正方形で板厚
がＴである。両者は共に相似形状であり、材質はステン
レス鋼である。

【００３１】まず、図５（ａ）に示すねじれ成形品１１
を図１、図２に示す構成で成形する場合は、一辺の長さ
が４Ｌの素板９を図３に示すようにセットし、最初に上
ポンチ１の１本あたりの最大加工力を所定の値、例えば
５トンに設定し、下ポンチ２は同じく４トンに設定す
る。ここで、ねじれ成形品１１を成形するのに必要な面
積である装置全体の４Ｌ×４Ｌの領域は、ポンチ間隔と
して素板９を座屈すること無く成形可能なようにポンチ
間隔がＰ＝２Ｌのポンチ群を外周部に配置してある。し
たがって、成形中は、素板９の面内での圧縮による座屈
の発生が抑止された状態で、各下ポンチ２がおのおのの
位置まで移動し成形が完了する。

【００３２】次に、図５（ｂ）に示すねじれ成形品１２
を同じく図１、図２に示す構成で成形する場合について
説明する。図１に示すような限られたポンチ本数の構成
において、図５に示すねじれ成形品１１、あるいはねじ
れ成形品１２を、成形するのに必要とされる該成形品に
接触するポンチ数は、最低でも上下に３×３のマトリッ
クス状に各９本が必要とされる。またこの時、ねじれ成
形品１１とねじれ成形品１２は互いに相似形状であるか
ら、ねじれ成形品１１の半分の長さのねじれ成形品１２
が座屈すること無く成形可能なポンチ間隔は、Ｐ＝Ｌで
よい。したがって、一辺の長さが２Ｌのねじれ成形品１
２を図１、図２に示す構成で成形するためには、中央部
のポンチ間隔がＰ＝Ｌのポンチ群の面積が２Ｌ×２Ｌの
領域に、板厚Ｔで一辺の長さが２Ｌの素板を配置するこ
とにより、成形時における該素板の面内での圧縮に起因
する座屈の発生を十分抑止した状態で行うことができ
る。

【００３３】この場合、図６に示す従来公知のポンチ配
置の構成例、すなわち一定のポンチ間隔のＰ＝Ｌで装置
全面にポンチを配置し、ポンチ群全体の４Ｌ×４Ｌの領
域で、厚板のねじれ成形品１１（板厚２Ｔ）と薄板のね
じれ成形品１２（板厚Ｔ）との両方が成形可能なように
した場合と比較すると、ポンチの本数を上下で各８本削
減させることが可能になり、その結果、設備費を安価に
することができる。

【００３４】また、前記図１に示すポンチ配置では、薄
板のねじれ成形品１２の成形用としてポンチ間隔Ｐ＝Ｌ
のポンチ群を中央部に配置したが、このポンチ配置にお
いては、下記図７に示す例に比べて成形中に装置にバラ
ンス良く負荷がかかること、及び同じく成形中に成形品
が破断して周辺に飛散することを防止できるという利点
を有する。

【００３５】図７は前記第１の実施例の変形例である。
本実施例は、ポンチ間隔がＰ＝Ｌのポンチ群を、一隅に
寄せるように端部に配置した例である。この場合は、前
記図１の場合に比べて負荷のアンバランスはあるもの
の、成形中に成形品の変形状態を観察しやすい利点があ
る。また、配置するポンチの数については、前記図１の
場合よりも、さらに上下で各３本少なくて済む効果を有
する。

【００３６】図８は、前記図５に示す板厚２Ｔの厚板の
ねじれ成形品１１のみ成形できるように構成した従来公
知のポンチ配置であるが、このように装置全体のポンチ
をポンチ間隔Ｐ＝２Ｌで配置した場合には、板厚Ｔのね
じれ成形品１２のような薄板の成形品は、拘束点が少な
くて面内での圧縮による座屈が発生するため成形は不可
能である。

【００３７】前記従来の図８に示す装置を使用して、図
９に示す板厚２Ｔの厚板で、かつ一辺の長さが２Ｌのね
じれ成形品１４を成形する場合には、複曲面成形品を成
形するための最低限必要なポンチ本数の関係から、ま
ず、図１０に示すように４Ｌ×４Ｌの面積の素板９を用
いて一辺の長さが４Ｌのねじれ成形品１５を成形し、該
成形した後に、不要な周辺部を切断して一辺の長さが２
Ｌのねじれ成形品１４を形成することになる。従って厚
板のねじれ成形品１４の場合にも、ねじれ成形品１５の
ほぼ４分の３の部分が無駄になって材料費が高価にな
り、また、成形時にねじれ成形品１４に接触するポンチ
数が少なく、さらに切断時に内部応力の開放による変形
が発生することから、成形後において必要とする成形精
度が得られにくい等、各種の問題があった。

【００３８】しかし、ねじれ成形品１４を前記図１、図
２に示すポンチ配置の装置を使用して成形する場合に
は、図１１に示すように成形前に面積が４Ｌ×４Ｌの素
板９から、ねじれ成形品１４を成形するのに必要な２Ｌ
×２Ｌの寸法の素板１６に切断した後、中央部のポンチ
群のポンチ間隔がＰ＝Ｌの領域に素板１６をセットする
ことにより所望の形状に成形することが可能になる。し
たがって、前記図８に示す構成で成形するような材料の
無駄を無くすことができ、しかも、成形時にねじれ成形
品１４に接触するポンチ数が多くなり、切断時の変形量
を見込む必要も無く、所望の成形精度を確保することが
可能になる。

【００３９】以上の全ての実施例は、成形装置において
上側板３および下側板４を備えている場合である。しか
し、このような装置構造であるためには、図３に示すよ
うに成形する素板９が下側板４の中に挿入可能な大きさ
であることが条件となる。このため、本成形装置におい
て、船体の外板のような一辺の長さが１０メートルを超
える長尺の素板を、水平方向に送りながら部分的に成形
していく場合には、上側板３および下側板４が素板の送
りの妨げとなる。

【００４０】ところが、成形を行う対象製品の曲率半径
が大きな場合は、ポンチの外側への曲がりが少ないた
め、成形精度への影響は問題にならない。したがって、
この場合は、上側板３および下側板４を備えない装置構
造により、長尺の素板を送りながら成形することが可能
となる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施例を図１２を参
照して説明する。図１２は前記図５に示すようなねじれ
成形品以外の形状、例えば、碗形成形品を成形する場合
の構成例で、前記図１、図７等と異なり各ポンチは千鳥
状に配置されている。図中、前記図１と同符号のものは
同じものを示す。

【００４２】碗形成形品を成形する際には、成形上ポン
チ配置を千鳥状に配置することが好ましい。図１２
（ａ）はその１例で、ポンチ配置を千鳥状にし、最外周
部のポンチ群はポンチ間隔Ｐ＝２Ｌに、中央部のポンチ
群はポンチ間隔Ｐ＝Ｌにした例である。しかし、従来か
ら碗形形状の成形品では、成形時に成形品の中央部より
も周辺部の方により大きな歪が集中するため、座屈によ
るしわが発生しやすくなっていた。

【００４３】図１２（ｂ）は上記しわの発生を抑止する
構成例である。本例では、成形品の周辺部に発生するし
わを抑止するため、最外周部のポンチ群のポンチ間隔Ｐ
＝Ｌと密にし、中央部のポンチ群のポンチ間隔Ｐ＝２Ｌ
とした。このポンチ配置によれば、成形品の外周部に発
生するしわに対して、密間隔に配置したポンチ群がしわ
押えの役割を果たし、成形品の周辺部に発生するしわの
発生を抑止させることができる。

【００４４】次に、本発明の第３の実施例を図１３およ
び図１４を参照して説明する。図１３は最大の傾斜角が
３０°の２種類のねじれ成形品例を示す図、図１４はポ
ンチの横荷重による曲がりを抑止する構成例を示す図で
ある。図中、前記図１と同符号のものは同じものを示
す。

【００４５】図１３において、表面積が大きい方のねじ
れ成形品１７は、一辺の長さが６Ｌの正方形で板厚が２
Ｔ´である。一方、小さい方のねじれ成形品１８は、一
辺の長さが３Ｌの正方形で板厚がＴ´である。両者は相
似形状で、材質はステンレス鋼である。従来、このよう
なねじれ成形品の成形時にポンチには、ポンチと成形品
との接触点がポンチの中心軸からずれることにより横荷
重が加わる。この横荷重は成形が進むにつれて大きくな
り、成形品の最大傾斜角が大きい程、最終的な横荷重が
大きくなる。このため、横荷重によるポンチの曲がりが
発生し、ポンチの位置決め精度が悪くなり、成形品の精
度不良を発生させていた。

【００４６】図１４は上記横荷重によるポンチの曲がり
を抑止し、ねじれ成形品１７およびねじれ成形品１８の
両方を成形可能とする場合のポンチ配置の構成例であ
る。本例において、ねじれ成形品１７を成形するのに必
要な面積である装置全体の６Ｌ×６Ｌの領域では、ポン
チ間隔としてねじれ成形品１７を座屈することなく成形
可能である直径Ｄ＝２Ｌのポンチ２０を、ポンチ間隔Ｐ
＝２Ｌにて外周部に配置した。また、ねじれ成形品１７
とねじれ成形品１８は互いに相似形状であるから、ねじ
れ成形品１７の半分の長さのねじれ成形品１８が座屈す
ることなく成形可能なポンチ間隔はＰ＝Ｌでよい。そこ
で前述した複曲面成形品を成形するための最低限必要な
ポンチ本数の関係から、ねじれ成形品１８を成形するの
に必要な面積である中央部の３Ｌ×３Ｌの領域は、直径
Ｄ≒Ｌのポンチ２１を、ポンチ間の間隔Ｐ＝Ｌにて配置
した。

【００４７】このポンチ配置の場合、従来公知のポンチ
配置の構成例のように、一定のポンチ間隔のＰ＝Ｌで装
置全面にポンチ２１を配置し、ねじれ成形品１７および
ねじれ成形品１８の両方が成形可能なようにした場合と
比較すると、ポンチの本数を大幅に削減させることにな
り、その結果として設備費が安価になる。すなわち、本
実施例は前述の本発明の第１の実施例と同じ効果が得ら
れる。そこでさらに本実施例では、隣接するポンチ２
０、２１が相互に接触できるように、ポンチ２０および
ポンチ２１の断面積を異なるようにし、さらに最外周部
のポンチ２０については外側に設けた上、下側板３、４
により横荷重による外側への曲がりを抑止させることが
可能になる。この結果、装置におけるポンチの位置決め
精度を向上させ、成形品の精度を確保しやすくなる効果
を得る。

【００４８】次に、本発明の第４の実施例を図１５およ
び図１６を参照して説明する。図１５はポンチの横荷重
による曲がりを抑止する構成例を示す図、図１６は図１
５の変形例で、ポンチ断面形状を多角形にした例を示す
図である。図中、前記図１４と同符号のものは同じもの
を示す。

【００４９】図１５は、前記図１４と同様に異なる断面
積を有する２種類のポンチ群を配置した構成であるが、
前記図１４がポンチ２０を最外周にのみ配置し、かつそ
の内部にポンチ２１を配置したのに比べて、下側板４内
全域にポンチ２０を配置し、かつ各ポンチ２０間の隙間
に小径のポンチ２２を配置する構成にしたものである。
具体的には、下側板４内全域に直径Ｄ＝２Ｌのポンチ２
０をポンチ間隔Ｐ＝２Ｌで配置して、隣接する各ポンチ
２０が相互に接触できるようにし、さらに、各ポンチ２
０間の隙間に直径Ｄ＝ａＬ（ａ＝比例定数）のポンチ２
２を、その外周が周囲のポンチ２０と接触状態に配置す
る。このポンチ配置によると、前記従来の図６に示すポ
ンチ配置と比較して、各ポンチと成形品との接触点を増
加させることができ、成形品の精度を向上させることが
可能になる。ここで、例えば比例定数ａ＝０．８３にす
ると、直径Ｄ＝ａＬのポンチ２２を、隣接する４本のポ
ンチ２０と相互に接触させることができる。

【００５０】図１６は、前記図１５と同様に異なる断面
積を有する２種類のポンチ群を配置した構成であるが、
ポンチ２３の断面形状を、前記図１５のポンチ２０の円
形断面に対して、８角形断面にしたものである。一方、
この場合の前記図１５のポンチ２２に相当する小径のポ
ンチ断面は、図示のように８角形断面のポンチ２４とな
る。なお、ポンチ２３を他の多角形断面にしてもよいの
はもちろんである。

【００５１】前記第１ないし第４の各実施例にて説明し
たように、ポンチ間隔、直径、断面形状などの異なるポ
ンチ群の数、配置等を任意に設定することにより、その
ポンチ群の数および配置における固有の効果を奏せしめ
ることが可能になる。

【００５２】なお、以上説明した各実施例における各ポ
ンチのストローク調整は、各下ポンチのストロークをス
トッパ５で調整し、各上ポンチは押し切りとする構成で
あるが、高度の成形品精度が要求される場合には、上下
各ポンチに油圧またはモータによるサーボ機構等の位置
制御機構を設けてもよい。ただし、この場合にはその構
成上費用が嵩むため、ポンチ本数を減らすことが設備費
を安価にするのにより効果的である。

【００５３】次に、上ポンチ群に停止位置制御機構を設
けた本発明の第５の実施例を図１７および図１８を参照
して説明する。図１７（ａ）は上ポンチの配置を示す平
面図、図１７（ｂ）は下ポンチの配置を示す平面図、図
１８は図１７（ａ），（ｂ）のＸＶIII−ＸＶIII断面図
である。図中、前記図１、図２、図５と同符号のもの
は、同じものまたは同機能のものを示す。

【００５４】図１７（ａ）において、１９は図示しない
停止位置制御機構を各ポンチごとに設けた複数の上ポン
チで、各ポンチ１９は上側板３内全域に詰めて配置せ
ず、図示の如く上下左右とも非対称に規則的に配置され
ている。一方、下ポンチ２群は図１７（ｂ）に示すよう
に、上ポンチ１９群とは反対位置、すなわち、下ポンチ
２群のうち斜線を付した複数の下ポンチ２ａのみが上ポ
ンチ１９と相対し他は非相対になるように、下ポンチ２
ａ´を中心にして対称に規則的に配置されている。各下
ポンチ２のストロークは前記図２と同様にストッパー５
により制御され、最終停止位置を決められる構成になっ
ている。

【００５５】上記上ポンチ１９群と下ポンチ２群との異
なる配置構成からなる本実施例において、前記図５に示
すねじれ成形品１１を成形する場合は、該ポンチ配置に
応じて成形形状が限定されるものの、上下ポンチ群にそ
れぞれ停止位置制御機構を設けたことにより成形が容易
かつ精度よく可能になる。このポンチ配置によれば、ポ
ンチ本数を大幅に減らすことができることから、設備費
を安価にすることができる。なお、上ポンチ１９群と下
ポンチ２群とは、前記ポンチ配置のほか、ポンチ間隔、
本数、断面積等を互いに異ならせてもよい。

【００５６】次に、本発明の第６の実施例を図１９を参
照して説明する。図１９（ａ）は上ポンチの配置を示す
平面図、図１９（ｂ）は下ポンチの配置を示す平面図で
ある。図中、前記図１７と同符号のものは同じものを示
す。

【００５７】図１９は碗形成形品を成形する場合の構成
例であり、図１７の場合とは異なり各ポンチは千鳥状に
配置されている。図１９（ａ）において、上ポンチ１９
は６角形状の上側板２５内全域に詰めて配置せず、図示
の如く中央部のみに配置されている。一方、下ポンチ２
群は図１９（ｂ）に示すように外周部のみに配置されて
いる。したがって、この構成例においては、全ての上ポ
ンチ１９が下ポンチ２と非相対になっている。各下ポン
チ２のストロークは、前記図１８と同様にストッパー５
により制御され、最終停止位置を決められる構成になっ
ている。

【００５８】このポンチ配置において、碗形成形品を成
形する場合には、上下ポンチ群にそれぞれ停止位置制御
機構を設けることにより成形が可能になる。また同時
に、上下に配置するポンチ本数を大幅に減らすことがで
きることから、設備費を安価にすることができる。な
お、上ポンチ１９群と下ポンチ２群とは、前記ポンチ配
置の他、本数、直径等を互いに異ならせてもよい。

【００５９】次に、本発明の第７の実施例を図２０ない
し図２５を参照して説明する。本実施例は上下のポンチ
群に対して停止位置制御機構を設け、かつ隣接するポン
チ間の間隔を変更可能とする機構を設けたものである。
図２０は複曲面成形用多点式プレスの下ポンチの配置を
示す平面図、図２１は図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ断面図
で、本実施例の基本構成を示す図、図２２は下ポンチの
取付け構造を示す斜視図、図２３は図２０に示す下ポン
チの取付け位置を変更した状態を示す図、図２４は図２
３のＸＸIV−ＸＸIV断面図、図２５は図２１に示す各ポ
ンチが最終ストロークに達した状態を示す図である。

【００６０】図２０，２１，２２において、２７は複数
の下ポンチ、２８は複数の上ポンチで、いずれも円形同
一断面を有している。２９，３０および４１は下ポンチ
２７および上ポンチ２８を固定するためのポンチ固定盤
で、該各ポンチ固定盤にはポンチを位置変更して固定可
能な複数のポンチ嵌挿用の穴が設けられている。３１は
各ポンチ固定盤にそれぞれ螺合しているねじ軸で、回転
することにより各ポンチ固定盤２９，３０を上下移動さ
せることができるようになっている。３２はねじ軸３１
の一端側と連結して該ねじ軸３１を回転させるアクチュ
エータ、３３は各ポンチ固定盤２９，３０を支持するた
めの複数の直立したガイドである。３４は各ポンチ固定
盤２９，３０の基端部とそれぞれ一体的に固定されてい
る台車で、ガイド３３と摺動可能になっている。３５は
各ガイド３３に固着された軸受で、各軸受３５はねじ軸
３０の他端側を支持している。３６は複数のガイド３３
の上端側を固定支持するための上フレーム、３７は同じ
く複数のガイド３３の下端側を固定支持するための下フ
レームである。

【００６１】前記下ポンチ２７群および上ポンチ２８群
の配置は、図２０，２１に示すように、隣接するポンチ
間の間隔Ｐ＝Ｌとして碁盤目状に規則的に配置されてお
り、下ポンチ２７群と上ポンチ２８群とを互いに相対さ
せて同一の配列にしている。この場合ポンチ数は、前述
した複曲面成形品を成形するための最低限必要なポンチ
本数の関係から、上下各ポンチ群とも９個で、両方で合
計１８個が配置されている。

【００６２】そして前記図２２に示すように、ポンチ固
定盤２９には、下ポンチ２７，上ポンチ２８の位置を変
更して固定可能なポンチ嵌挿用の穴が間隔Ｐ＝Ｌで設け
られており、また、ポンチ固定盤３０には図２０に示す
ように、同じく下ポンチ２７，上ポンチ２８の位置を変
更して固定可能なポンチ嵌挿用の穴が間隔Ｐ＝√２Ｌで
設けられている。このため、各下ポンチ２７および上ポ
ンチ２８を固定する穴位置を変更してポンチ固定盤２
９，３０に固定することにより、図２３，２４に示すよ
うに、下ポンチ２７群および上ポンチ２８群の隣接する
各ポンチ間の間隔をＰ＝２Ｌに相似的に拡大して碁盤目
状に規則的に配置した構成にすることができる。

【００６３】次に、図２１および図２５を用いて本実施
例の成形動作を説明する。本実施例における各下ポンチ
２７および上ポンチ２８の所定の停止位置までの上下移
動は、図示しない集中制御機構からねじ軸３１を回転さ
せる回転数の指令をアクチュエータ３２に送り、該アク
チュエータ３２が指令された回転数分だけねじ軸３１を
回転させることにより行われる。

【００６４】まず、ねじ軸３１を回転させて下ポンチ２
７群の頂部のレベルを予め設定された高さにし、該下ポ
ンチ２７群上に素板３８を載置する。次に、上ポンチ２
８群を該載置した素板３８に接触する位置まで下降させ
る。ついで、図２５に示すように、各下ポンチ２７およ
び上ポンチ２８をそれぞれ所定のストロークまで移動さ
せて、素板３８全体を所定の形状に成形する。

【００６５】次に、図２０，２１および図２３，２４に
示すポンチ構成と、加工対象として前記図５（ａ），
（ｂ）に示す大きさの異なる２種類のねじれ成形品１
１，１２を成形する場合との関係について説明する。前
記図５（ａ）に示す一辺の長さが４Ｌで板厚２Ｔのねじ
れ成形品１１を成形する場合は、各上ポンチ２８および
下ポンチ２７のポンチ固定盤２９，３０に固定する位置
を、図２０，２１に示す隣接するポンチ間の間隔Ｐ＝Ｌ
の状態から、図２３，２４に示すように相似的に拡大し
て間隔をＰ＝２Ｌにする。この時のポンチ間の間隔Ｐ＝
２Ｌは、前記図１の場合と同様に素板３８を座屈するこ
と無く成形可能なポンチ間隔であるから、成形中におい
ては、素板３８の面内での圧縮による座屈の発生が抑止
され、その状態で各上ポンチ２８および下ポンチ２７が
所定のストロークまで移動して成形が完了する。

【００６６】次に、前記図５（ｂ）に示す一辺の長さが
２Ｌで板厚Ｔのねじれ成形品１２を成形する場合は、前
述したように、ねじれ成形品１２を座屈すること無く成
形可能なポンチ間隔はＰ＝Ｌでよい。したがって、図２
０，２１に示すように、隣接するポンチ間の間隔がＰ＝
Ｌになるように、各下ポンチ２７および上ポンチ２８を
ポンチ固定盤２９，３０に固定することにより、前記図
５（ａ）に示すねじれ成形品１１と同様に、素板３８の
面内での圧縮による座屈の発生が抑止された状態で成形
を行うことができる。

【００６７】この場合、前記図１，２に示す本発明の第
１の実施例におけるポンチ配置の構成例に対して、ポン
チ本数を上下各８本、計１６本減少させることが可能に
なり、その結果、さらに設備費を安価にすることができ
る。

【００６８】なお、前記第７の実施例においては、ポン
チのストローク位置調整機構を下ポンチ２７および上ポ
ンチ２８の両方に設けたが、これをいずれか一方にのみ
設ける構成にしてもよい。

【００６９】次に、本発明の第８の実施例を図２６を参
照して説明する。図２６は、複曲面成形用多点式プレス
の下ポンチの配置を示す図２０の変形例で、碗形成形品
の成形を容易にした例を示す図である。図２６（ａ）は
前記図２０に対応する図、図２６（ｂ）は図２６（ａ）
に示すポンチ配置を千鳥状に変更した状態を示す図であ
る。図中、前記図２０と同符号のものは、同じものまた
は同機能のものを示す。

【００７０】図２６（ａ）において、下フレーム３７
を、９本の下ポンチ２７のうち横並びの３本がそれぞれ
１グループとなるように、３７ａ，３７ｂ，３７ｃの３
つのグループに分割する。具体的には下フレーム３７ａ
上にポンチ固定盤２９ａ，３０ａ，４０ａとそれに付属
するねじ軸、アクチュエータ、ガイド等が配置され、下
フレーム３７ｂ上にポンチ固定盤２９ｂ，４１とそれに
付属するねじ軸、アクチュエータ、ガイド等が配置さ
れ、下フレーム３７ｃ上にポンチ固定盤２９ｃ，３０
ｃ，４０ｃとそれに付属するねじ軸、アクチュエータ、
ガイド等が配置される。そして、この３分割された下フ
レームのうち下フレーム３７ｂは、図２６（ｂ）に示す
ように下フレーム３７ａ，３７ｃに対して単独で図の横
方向（水平方向）にポンチ間隔の１／２、すなわち１／
２Ｌだけ相対移動可能に構成されている。また、ポンチ
固定盤２９ａ，４０ａ，２９ｃ，４０ｃとそれに付属す
るねじ軸、アクチュエータ、ガイド等は、該各ポンチ固
定盤に固定されている下ポンチ２７を中心にして一体的
に所定の角度を回動可能になっている。一方、図示しな
い上フレーム３６も下フレーム３７に対応して３６ａ，
３６ｂ，３６ｃに３分割され、その内の上フレーム３６
ｂが前記下フレーム３７ｂと同様に移動可能に構成され
ており、ポンチ固定盤２９ａ，４０ａ，２９ｃ，４０ｃ
とそれに付属するねじ軸、アクチュエータ、ガイド等に
ついても、上ポンチ２８を中心にして一体的に回動可能
になっている。なお、この場合、ポンチ固定盤４０ａ，
４０ｃには、面積の異なる碗形成形品に対応可能なよう
に、ポンチ固定用の穴が間隔Ｐ＝ＬおよびＰ＝√２Ｌの
２個所に設けられている。

【００７１】次に、加工対象として碗形成形品を成形す
る場合について説明する。碗形成形品を成形する際に
は、前述の如くポンチ配置を千鳥状にすることが望まし
く、そのため、図２６（ｂ）に示すように、中央部の下
フレーム３７ｂおよび図示しない上フレーム３６ｂを、
図の右方向に０．５Ｌだけ移動する。そして、この移動
に伴ってポンチ固定盤２９ａ，４０ａ，２９ｃ，４０ｃ
とそれに付属するねじ軸、アクチュエータ、ガイド等を
それぞれ上下ポンチ２８，２７を中心にして回動させ、
これら各ポンチ固定盤の中心線ｍの延長上に中央に位置
している下ポンチ２７ｐの中心が一致するようにして、
全体のポンチ配置を図２６（ａ）に示す碁盤目状から千
鳥状に変更する。ただし、この場合、千鳥状のポンチ配
置は、ポンチ固定盤３０ａ，３０ｃとそれに付属するね
じ軸、アクチュエータ、ガイド等を除外して構成する。

【００７２】本構成としたことにより、前記図１２に示
す場合と同様に碗形成形品の成形が容易になる。さら
に、ポンチの固定位置を変更して図示位置よりポンチ間
隔を拡大することにより、大きさの異なる碗形成形品を
成形することも可能になる。

【００７３】なお、上記図２６に示す実施例において
は、上下のポンチ群およびこれを取り付ける上下のフレ
ームを、３グループに分割する例について説明したが、
これに限定されるものではなく、例えば成形品が大型で
ポンチ数が多い場合などには、４グループ、５グループ
等の互いに隣接する複数のグループに分割し、該分割さ
れた複数のグループのうち奇数番号のグループと偶数番
号のグループとの間を、１／２Ｌだけ相対移動可能に構
成しても同様の作用・効果を奏する。

【００７４】このように本実施例においても、同一の装
置構成において、ねじれ形状だけでなく碗形形状の成形
にも対応することができ、また同時に、ポンチ間隔を変
更できることから、成形に必要なポンチ数を減少させる
ことが可能になり、その結果、設備費を安価にすること
ができる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、ポンチ間
隔を場所により変更した構成にしたことにより、板厚１
０ｍｍ以上の厚板と、板厚数ｍｍ程度の薄板の両方に対
し、３次元曲面の成形が可能になる。また同時に、上下
に配置するポンチ数を減らすことができるので、設備費
を安価にすることができる。

【００７６】また、場所によりポンチの断面積を変更
し、かつ、ポンチ間隔を変更した構成にしたことによ
り、隣接するポンチを相互に支持することが可能にな
り、成形時のポンチの曲がりを最小限に防ぐことができ
るとともに、成形精度を向上させることができる。

【００７７】さらに、上ポンチ群と下ポンチ群とを異な
るポンチ配置とすることにより、配置するポンチ数を減
らすことができ、設備費を安価にすることができる。

【００７８】さらにまた、隣接するポンチ間の間隔を変
更可能な装置構成にすることにより、同様にポンチ数を
減らすことができ、設備費を安価にすることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の複曲面成形用多点式プ
レスの下ポンチの配置を示す平面図である。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】図２に素板をセットした状態を示す図である。

【図４】図３に示す各ポンチが最終ストロークに達した
状態を示す図である。

【図５】加工対象のねじれ成形品の１例を示す図であ
る。

【図６】従来公知の下ポンチ配置の構成例を示す平面図
である。

【図７】本発明の第１の実施例の変形例で、間隔の密な
下ポンチ群を１隅に配置した構成を示す図である。

【図８】従来公知の下ポンチ配置の他の構成例を示す平
面図である。

【図９】厚板のねじれ成形品の１例を示す斜視図であ
る。

【図１０】従来のねじれ成形品の成形順説明図である。

【図１１】本発明によるねじれ成形品の成形順説明図で
ある。

【図１２】本発明の第２の実施例の複曲面成形用多点式
プレスの下ポンチの配置を示す平面図で、碗形成形品を
成形する場合の例である。

【図１３】２種類のねじれ成形品例を示す図である。

【図１４】本発明の第３の実施例の複曲面成形用多点式
プレスの下ポンチの配置を示す平面図である。

【図１５】本発明の第４の実施例の複曲面成形用多点式
プレスの下ポンチの配置を示す平面図である。

【図１６】図１５の変形例で、ポンチ断面形状を８角形
にした例を示す図である。

【図１７】本発明の第５の実施例の複曲面成形用多点式
プレスの上ポンチおよび下ポンチの配置を示す平面図で
ある。

【図１８】図１７（ａ），（ｂ）のＸＶIII−ＸＶIII断
面図である。

【図１９】本発明の第６の実施例の複曲面成形用多点式
プレスの上ポンチおよび下ポンチの配置を示す平面図で
ある。

【図２０】本発明の第７の実施例の複曲面成形用多点式
プレスの下ポンチの配置を示す平面図である。

【図２１】図２０のＸＸＩ−ＸＸＩ断面図である。

【図２２】下ポンチの取付け構造を示す斜視図である。

【図２３】図２０に示す下ポンチの取付け位置を変更し
た状態を示す図である。

【図２４】図２３のＸＸIV−ＸＸIV断面図である。

【図２５】図２１に示す各ポンチが最終ストロークに達
した状態を示す図である。

【図２６】本発明の第８の実施例の複曲面成形用多点式
プレスの下ポンチの配置を示す図２０の変形例である。

【符号の説明】

１…上ポンチ、２…下ポンチ、３…上側板、４…下側
板、５…ストッパー、６…支柱、７，３７…下フレー
ム、８，３６…上フレーム、９，１３，１６，３８…素
板、１０…シリンダ、１１，１２，１４，１５，１７，
１８…ねじれ成形品、１９…上ポンチ（位置制御機構付
き）、２０…下ポンチ（直径Ｄ＝２Ｌ）、２１…下ポン
チ（直径Ｄ≒Ｌ）、２２…下ポンチ（直径Ｄ＝ａＬ）、
２３，２４…下ポンチ（８角形断面）、２５…６角形状
の上側板、２６…６角形状の下側板、２７…下ポンチ
（取付け位置調整機構付き）、２８…上ポンチ（取付け
位置調整機構付き）、２９，３０，４０，４１…ポンチ
固定盤、３１…ねじ軸、３２…アクチュエータ、３３…
ガイド、３４…台車、３５…軸受、３７ａ，３７ｂ，３
７ｃ…分割した下フレーム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者菅原孝志茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内 (72)発明者石森謙一郎茨城県日立市幸町三丁目１番１号株式会社日立製作所日立工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】素板の上下両面側に配置した多数のポン
チ群を、少なくとも片面側のポンチ群には高さを調整す
る手段を設け、さらにポンチ群を取り付けるフレームか
ら構成された複曲面成形用多点式プレスにおいて、隣接
するポンチのポンチ間隔が異なるポンチ群を、少なくと
も２種類以上有することを特徴とする複曲面成形用多点
式プレス。
【請求項２】前記ポンチ群の異なるポンチ間隔が、前
記ポンチ群中、外周部のポンチ群を粗に、該外周部のポ
ンチ群より中央部のポンチ群を密にそれぞれ配置されて
なる請求項１記載の複曲面成形用多点式プレス。
【請求項３】前記ポンチ群の異なるポンチ間隔が、前
記ポンチ群中、外周部のポンチ群を密に、該最外周部の
ポンチ群より中央部のポンチ群を粗にそれぞれ配置され
てなる請求項１記載の複曲面成形用多点式プレス。
【請求項４】前記ポンチ群の異なるポンチ間隔が、前
記ポンチ群中、隅部のポンチ群を密に、該隅部のポンチ
群より隅部以外のポンチ群を粗にそれぞれ配置されてな
る請求項１記載の複曲面成形用多点式プレス。
【請求項５】前記異なるポンチ間隔のポンチ群が、千
鳥状に配置されてなる請求項１記載の複曲面成形用多点
式プレス。
【請求項６】素板の上下両面側に配置した多数のポン
チ群を、少なくとも片面側のポンチ群には高さを調整す
る手段を設け、さらにポンチ群を取り付けるフレームか
ら構成された複曲面成形用多点式プレスにおいて、横断
面部の面積の異なるポンチ群を、少なくとも２種類以上
有することを特徴とする複曲面成形用多点式プレス。
【請求項７】素板の上下両面側に配置した多数のポン
チ群を、上下両面側のポンチ群には高さを調整する手段
を設け、さらにポンチ群を取り付けるフレームから構成
された複曲面成形用多点式プレスにおいて、上面側と下
面側とで異なるポンチ配置としたポンチ群を有すること
を特徴とする複曲面成形用多点式プレス。
【請求項８】素板の上下両面側に配置した多数のポン
チ群を、少なくとも片面側のポンチ群には高さを調整す
る手段を設け、さらにポンチ群を取り付けるフレ−ムか
ら構成された複曲面成形用多点式プレスにおいて、隣接
するポンチのポンチ間隔が相似的に変更可能であること
を特徴とする複曲面成形用多点式プレス。
【請求項９】素板の上下両面側に配置した多数のポン
チ群を、少なくとも片面側のポンチ群には高さを調整す
る手段を設け、さらにポンチ群を取り付けるフレ−ムか
ら構成された複曲面成形用多点式プレスにおいて、前記
フレームに上下のポンチ群が碁盤目状に配置され、該上
下のポンチ群およびこれを取り付ける上下のフレーム
を、碁盤目状の横並びのポンチ群ごとに１グループとし
て少なくとも３グループ以上の互いに隣接する複数のグ
ループに分割し、該分割された複数のグループのうち奇
数番号のグループと偶数番号のグループとの間をポンチ
間隔の１／２だけ相対移動可能にし、該相対移動により
前記グループ間のポンチ配置を碁盤目状から千鳥状に変
更可能に構成してなることを特徴とする複曲面成形用多
点式プレス。