JPH11285744A - サ―ボ制御湾曲掴装置を備えたストレッチ成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 迅速で正確なストレッチ成形機の掴装置用サ
ーボ制御の提供。 【解決手段】 対面する湾曲掴装置２４，２５が加工さ
れる金属シート材の両端を掴むストレッチ成形機１０で
あって、各掴装置２４，２５は、流体圧シリンダによっ
て相対的に移動する隣接して並べられたグリップ具であ
り、このストレッチ成形機１０は、閉鎖ループ型サーボ
制御手段を含み、各グリップ具を所定位置に移動させ、
各グリップ具の流体圧シリンダの流体圧シリンダポジシ
ョンコントローラを含み、グリップ具の望む所定位置を
表す保存データに基づき流体圧シリンダを制御する。モ
ータにてポジションコントローラを駆動し、流体圧シリ
ンダポジションフィードバック手段が流体圧シリンダに
設けられ、該シリンダの位置を表す信号をポジションコ
ントローラに伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、対面して提供さ
れた２体のクランプ式掴装置(clamping jaws)を備えた
閉鎖ループ型サーボ制御ストレッチ成形機(closed loop
servo-controlled stretch-forming machine)に関す
る。本明細書ではストレッチ成形(stretch forming)な
る用語を使用しているが、本願発明は、金属に対して提
供される加工形状にさらに正確に一致させるように集合
的に湾曲面を形成するように並んで提供されたグリップ
具(grippers)を含む掴装置(jaws)を利用する全ての金属
成形機において適用が可能である。

【０００２】

【従来の技術】クランプ式掴装置は、相対的に移動が可
能であり、集合的に凸形状面、凹形状面あるいは緩やか
なＳ形湾曲面を提供できる一連のヒンジ式グリップ具で
構成されている。この成形機(die)の両側で対面して提
供された掴装置は金属シート材の両側を掴んで金属シー
ト材を望む形状となるように延伸加工する。各グリップ
具は、油圧シリンダ等の流体圧シリンダ(hydraulic cyl
inder)によって作動され、物理的ストッパ機構又は電気
的ストッパ機構で動きが規制されるものであり、掴保持
された金属シート材を平坦状態に保持し、成形機の湾曲
表面形状にほぼ即した輪郭に加工させる。よって、スト
レッチ成形機での湾曲掴装置の使用により、直線的な掴
装置の開口部から湾曲成形機の表面に至る過程での材料
の無駄を省くことができる。

【０００３】薄型シート材においては、湾曲掴装置は航
空機の胴体のごとき部分を、最終的な縦方向成形加工に
先立って、成形機上で“グローブ加工(gloving)”する
際に重要な予備成形加工(secondary forming)を施すこ
とができる。

【０００４】各グリップ具は油圧シリンダ（又は水圧シ
リンダ等の流体シリンダ）で制御され、連結されたグリ
ップ具の油圧シリンダの集合的なモーションで掴装置の
湾曲面が定義される。

【０００５】このようなストレッチ成形機のいくつかの
機能は従来は多様なタイプのサーボフィードバック装置
で制御されてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
湾曲掴装置を備えたストレッチ成形機においては、各グ
リップ具の油圧シリンダの往復運動（距離）は熟練技能
者による機械的な調整とロック処理とを必要とした。こ
のような機械的な調整はいくつかの理由により不都合で
ある。

【０００７】まず、手作業による機械的調整は長時間を
要し、試行錯誤が介在して能率が落ちる。次に、作業員
には重量機械と高油圧装置とに接近した作業が課せら
れ、安全が脅かされる。さらに、成形機操業中に変形に
よる調整不良が発生する可能性があり、その修正には機
械の稼動を停止させなければならない。またさらに、調
整不良状態のセットアップが見逃され、結果的に時間と
材料の無駄となる恐れがある。

【０００８】これらの理由でグリップ具のサーボ制御が
望ましく、このサーボ制御によってさらに迅速で、正確
なセットアップが提供され、作業員の安全が確保され、
機械操業中にグリップ具と掴装置の実際のポジションに
基づいたコンスタントなフィードバック制御が提供され
る。

【０００９】そこで、本願発明の目的は湾曲掴装置のス
トレッチ成形機の掴装置用サーボ制御の提供である。

【００１０】本願発明の他の目的はストレッチ成形機の
湾曲掴装置を集合的に形成させる個々のグリップ具用サ
ーボ制御の提供である。

【００１１】本願発明の他の目的は機械のセットアップ
中と金属成形加工中のストレッチ成形機の湾曲掴装置を
形成させる個々のグリップ具用サーボ制御の提供であ
る。

【００１２】本願発明のさらに別の目的は、さらに迅速
で正確な機械のセットアップを提供するための、ストレ
ッチ成形機の湾曲掴装置を集合的に形成させる個々のグ
リップ具用サーボ制御の提供である。

【００１３】本願発明の他の目的は機械技師と操作員の
安全性を確保させるための、ストレッチ成形機の湾曲掴
装置を集合的に形成させる個々のグリップ具用サーボ制
御の提供である。

【００１４】本願発明のさらに別の目的は、さらに効率
的で正確な金属成形を提供するための、ストレッチ成形
機の湾曲掴装置を集合的に形成させる個々のグリップ具
用サーボ制御の提供である。

【００１５】本願発明の目的のいくつかは前述した。本
願発明の他の目的及び利点は添付図面と共に提供された
以下の詳細な説明から明確となろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願発明の上記の目的
は、湾曲形状にストレッチ成形される金属シート材の両
端を対面する２体の湾曲掴装置で掴むタイプのストレッ
チ成形機を提供する以下の好適実施例において達成され
る。これら掴装置は、油圧シリンダ又は水圧シリンダ等
の流体圧シリンダによって相対的に移動し、湾曲面の一
部を提供する隣接して並べられたグリップ具のアレイ
(列)で提供されている。本願発明のストレッチ成形機の
改良点は各グリップ具を所定のポジションに移動させる
閉鎖ループサーボ制御手段(closed-loop servo-control
means)を含むことである。このサーボ制御手段は、１
体のグリップ具の油圧シリンダによって運搬される油圧
シリンダポジションコントローラを含み、１体のグリッ
プ具に望む所定のポジションのデータを含む保存データ
に対応して油圧シリンダに対する油圧液流を制御する。
モータが提供されており、ポジションコントローラが受
領したデータに対応し、ポジションコントローラを作動
させて油圧シリンダを作動させる。また、油圧シリンダ
ポジションフィードバック手段が油圧シリンダ上に提供
されており、油圧シリンダのポジションを検出して、そ
の油圧シリンダポジションを表す信号をポジションコン
トローラに伝達する。

【００１７】本願発明の一好適実施例によれば、そのサ
ーボ制御手段はその１体のグリップ具上に搭載される。

【００１８】本願発明の他の好適実施例によれば、この
ポジションコントローラは、１体のグリップ具の望む所
定ポジションを表す信号と、ポジションコントローラに
対する油圧シリンダのポジションを表す信号とをサム処
理し(summing)、油圧シリンダの望むポジションと実際
のポジションとの偏差(variance)を表す信号を出力する
回路手段と、油圧シリンダのブラインド側(blind)及び
ロッド側と協調状態で、油圧液流によって油圧シリンダ
を作動させるためのバルブ手段とを含む。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の好適実施例について、以
下、説明する。

【００２０】本願発明の一実施例によるストレッチ成形
機１０は、図１、図２及び図３において概略的に示され
ている。このストレッチ成形機１０は、それぞれのビー
ムウエイ(beam ways)１５及び１６に可動に搭載され、
キャリッジシリンダ(carriagecylinder)１８及び１９並
びに２０及び２１で作動される１対のヨーク体(yoke)１
２及び１３を含む。ヨーク体１２及び１３はそれぞれの
掴装置２４及び２５を搭載して移動させる。掴装置２４
及び２５は多様な軸移動が可能である。

【００２１】掴装置の水平傾斜角度（図１）は、キャリ
ッジシリンダ１８及び１９（掴装置２４）とキャリッジ
シリンダ２０及び２１（掴装置２５）の非対称移動によ
って提供される。

【００２２】掴装置２４と２５の水平傾斜運動は、掴装
置２４及び２５自体に搭載運搬されている傾斜シリンダ
２６及び２７（図５の掴装置２４）によって提供され
る。掴装置の軸回転は、ヨーク体１２及び１３とそれぞ
れれの掴装置２４と２５を連結し、金属シート材の供給
工程と成形工程中に、ヨーク材１２と１３の縦水平軸周
囲で掴装置２４及び２５を回転させるピボット３６ａ，
３６ｂによって提供される。ヨーク体１２は、図５で明
瞭に示すように横水平ピボット回転構造体３３及び３４
によって上下方向にピボット回転移動するように搭載さ
れている。ヨーク体１３も同様に搭載され、作動する。

【００２３】それぞれの引張シリンダ構造体３７及び３
８により、ヨーク体１２と１３の掴装置２４及び２５を
引寄せることで金属シート材に緊張力が提供される。

【００２４】中央に提供された成形機テーブル(die tab
le)４０は、成形機テーブルシリンダ４２及び４４上を
垂直方向に移動するためのものである。金属シート材の
ストレッチ成形は、成形機シリンダ４２と４４によって
成形機テーブル４０を上方に移動させる際に引張シリン
ダ構造体３７と３８とで金属シート材を緊張状態に堅持
することで提供される。成形機テーブルシリンダ４２及
び４４の垂直移動でヨーク体１２及び１３はピボット構
造体３１及び３２並びに３３及び３４の周囲でピボット
回転する。

【００２５】ガイドポスト４３は、全側ローディング(a
ll side loading)に対処する。

【００２６】成形機テーブルシリンダ４２及び４４の非
対称移動と成形機テーブル４０の非対称移動とは、回転
ピボット３６ａ及び３６ｂの周囲の掴装置２４及び２５
の回転によって対処される。

【００２７】ブルドーザ構造体(bulldozer assembly)
は、成形機テーブル４０の上方に搭載され、ブルドーザ
圧盤(platen)（図示せず）は、垂直方向に移動して成形
機テーブル４０上で成形機(forming die)と作動接触状
態となり、または、作動接触状態を解除され、逆湾曲等
の形状を金属シート材に提供する。このような成形には
通常においては落下ハンマー成形(drop hammer formin
g)等の別な成形工程を必要とする。

【００２８】図１及び図３にて明瞭に図示するように、
掴装置２４及び２５は隣接して並べられたグリップ具５
０から６１のアレイ(列)として構成されており、それら
の中に成形加工される金属シート材の両端が供給され
る。図５と図７に明瞭に図示しているように、これらグ
リップ具はピボット具で連結されており、隣接グリップ
具と相対的に移動することができ、全体的に上方または
下方へと湾曲する曲面を提供する。

【００２９】元来はグリップ具５０から６１は金属シー
ト材の供給のために直線状に並べられており、金属シー
ト材をストレッチ成形させる成形機の形状に合致させた
所定の湾曲形状に油圧式に変形される。従来の装置では
これらグリップ具の移動を制限するために物理的ストッ
パあるいは他のストッパ装置を使用して望む湾曲形状の
程度を定義している。

【００３０】図６に示す本願発明の好適実施例によれ
ば、２体のグリップ具６０と６１はピボットピン６２に
よって互いに限定されたピボット回転をするように提供
されている。両方の移動はグリップ具６０と６１の隣接
側部６０Aと６１Aの干渉角(interference angle)によっ
て制限されている。他の隣接グリップ具はこれらグリッ
プ具６０と６１の場合と同様に互いに協調して移動する
ことが理解されよう。よって、この説明はグリップ具５
０から６１の各隣接ペアのグリップ具に当てはまる。

【００３１】グリップ具６０は軸受台６４を搭載してお
り、そこに油圧シリンダ６５がシリンダトラニオン(syl
inder trunion)６６によってピボット式に搭載されてい
る。油圧シリンダ６５のピストンロッド６７は隣接グリ
ップ具６１にまで延び出ており、ベース６９にピボット
式に(回転可能に)搭載されたクレビスピン(clevis pin)
６８によってグリップ具６１にピボット式に連結されて
いる。

【００３２】従って、グリップ具６０と６１の相対的な
ピボット式の動きは、油圧液を圧力下で油圧シリンダ６
５に送ることで作動する油圧シリンダ６５のピストンロ
ッド６７の進退によって提供される。

【００３３】図８に示すように、油圧シリンダ６５には
シリンダのポート７１からロッド側に、ポート７２から
ブラインド側に油圧液が供給される。ポート７１への圧
力液はピストンロッド６７を後退させ、ポート７２への
圧力液はピストンロッド６７を伸出させる。図６に示す
ように、ピストンロッド６７の伸出はグリップ具６１を
グリップ具６０と相対的にピボットピン６２周囲で下側
に移動させる。図７参照。図６に示すポジションから時
計回りにグリップ具６１を移動させると、グリップ具６
１は、グリップ具６０に対して下側への湾曲移動する。
他のグリップ具５０から５９を同様に移動させると集合
的に図７に示すような湾曲形状を定義する。

【００３４】図８に示すサーボポジションコントローラ
７５は、油圧ポンプ７６からの圧力をコントロールし、
パイロット式チェックバルブ７８と７９を開放させ、油
圧液をポート７１または７２へと流れさせる。ポンプ７
６から圧力が供給されていないときはチェックバルブ７
８と７９は閉じており、油圧シリンダ６５はそのポジシ
ョンでロックされて移動できない。

【００３５】解放バルブ８１と８２は過剰な圧力が検出
されたときにはポート７１と７２をタンク８５に向けて
開くことで負荷サージ(load surge)に対して油圧シリン
ダ６５を保護する。

【００３６】図８と図９に示すように、油圧液はマニフ
ォールド９２によって油圧シリンダ６５とインターフェ
ースしている油圧スプールバルブ(hydraulic spool val
ve)９０によってポート７１と７２へと送られる。トル
クモータ９４等の起動ドライバ(actuating driver)はバ
ルブ９０を操作ポジション範囲内でインデックス処理(i
ndex)する。メモリ源(memory source)９５からのコマン
ド信号は油圧シリンダ６５に望むポジションを表してお
り、サム回路(summing circuit)９７を含む電子コント
ローラ９６へと送られ、モータ９４に信号を出力するス
プールバルブ(spool valve)９０へと送られる。ポンプ
７６が油圧液をポート７１あるいは７２に送るとき、モ
ータ９４はスプールバルブ９０を望むポジションに移動
させる。ピストンロッド６７が移動するとき、そのポジ
ションはフィードバックセンサー９８で検出される。フ
ィードバックセンサーは信号をサム回路９７へと出力す
る。サム回路９７からコントローラ９６へ出力されたデ
ィファレンシャル信号(differential signal)はスプー
ルバルブ９０の移動をコントロールし、ポート７１と７
２への油圧液流を制御する。コマンド信号がフィードバ
ックセンサー９８からの出力信号で無効化(nulled)さ
れ、ポンプ７６の出力がバランス状態(均衡状態)となる
と、モータ９４はスプールバルブ９０の移動を中止し、
油圧シリンダ６５の移動は停止し、グリップ具６０と６
１はチェックバルブ７８と７９とによって相対的に適正
なポジションでロックされる。よって、このサーボ機能
は“閉鎖ループ(closed loop)”型である。

【００３７】前述のサーボ装置はストレッチ成形機１０
の掴装置２４と２５のグリップ具それぞれに対して提供
される。

【００３８】状況信号出力(status signal output)１０
０は現行のフィードバック情報を、圧力、グリップ具ポ
ジション等に関してオペレータあるいは主コントローラ
（図示せず）に提供する。補助データ入力(auxiliary d
ata input)１０１は“イネーブル(enable)”や“ディス
エーブル(disable)”信号等の特殊機能を電子コントロ
ーラ９６へと供給する。パワー入力１０２はモータ９４
と他の電気装置に電流を提供する。

【００３９】ストレッチ成形機の閉鎖ループサーボ制御
手段を解説した。本願発明の種々な詳細はその趣旨を逸
脱しない範囲で変更が可能である。また、本願発明の前
述の好適実施例の説明は本願発明の説明のみを目的とし
ており、「特許請求の範囲」で定義される本願発明を限
定するものではない。

【００４０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は、迅速で
正確な機械のセットアップを提供するために、ストレッ
チ成形機の湾曲掴装置を集合的に形成させる個々のグリ
ップ具用サーボ制御を提供することができ、さらに、機
械技師と操作員の安全性を確保させるために、ストレッ
チ成形機の湾曲掴装置を集合的に形成させる個々のグリ
ップ具用サーボ制御を提供することができる。

【００４１】さらに、本願発明は、効率的で正確な金属
成形を提供するための、ストレッチ成形機の湾曲掴装置
を集合的に形成させる個々のグリップ具用サーボ制御を
提供できるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明が利用されるタイプの湾曲掴装置スト
レッチ成形機の概略平面図である。

【図２】 本発明の図１のストレッチ成形機の側面図で
ある。

【図３】 本発明の図１のストレッチ成形機の端部図で
ある。

【図４】 図５と共に本願発明の１実施例によるストレ
ッチ成形機の掴装置を図示している平面図であり、本質
部分以外は説明の簡略化を目的として省略されている。

【図５】 図４と共に本願発明の一実施例によるストレ
ッチ成形機の掴装置を図示している平面図であり、本質
部分以外は説明の簡略化を目的として省略されている。

【図６】 本発明の２体の隣接グリップ具の相対的な湾
曲ポジションの制御のためのサーボ制御システムの断面
による側面図である。

【図７】 本発明の掴装置のグリップ具の上下移動範囲
を示す湾曲掴装置の概略端部図である。

【図８】 本発明の一実施例によるサーボ制御システム
の油圧システムの概略図である。

【図９】 本願発明の一実施例によるサーボ制御システ
ムの電子及び油圧システムの概略図である。

【符号の説明】

１０ ストレッチ成形機 １５ ビームウエイ １６ ビームウエイ １８ キャリッジシリンダ １９ キャリッジシリンダ ２４ 掴装置 ２５ 掴装置 ３３ ピボット回転構造体 ３４ ピボット回転構造体 ３６ａ，３６ｂ ピボット ３７ 引張シリンダ構造体 ４０ 成形機テーブル ４２ テーブルシリンダ ４４ テーブルシリンダ ５０〜６１ グリップ具 ６２ ピボットピン ６４ 軸受台 ６５ 油圧シリンダ ６６ シリンダトラニオン ６７ ピストンロッド ７１ ポート ７２ ポート ７５ サーボポジションコントローラ ７６ ポンプ ９０ スプールバルブ ９４ モータ ９５ メモリ源 ９６ 電子コントローラ ９７ サム回路 ９８ フィードバックセンサー １００ 状況信号出力 １０１ 補助データ入力 １０２ パワー入力

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】対面して提供された２体の湾曲掴装置が湾
   曲形状にストレッチ成形される金属シート材の両端を掴
   むように構成され、各該掴装置はそれぞれの流体圧シリ
   ンダによって相対的に移動する隣接して並べられたグリ
   ップ具として構成され、それぞれのグリップ具が該掴装
   置の一部を形成しているストレッチ成形機において、各
   該グリップ具を相対的な所定ポジションに移動させる閉
   鎖ループ式サーボ制御手段を含むことを特徴としてお
   り、各該サーボ制御手段は、 (a)前記グリップ具のそれぞれの流体圧シリンダに搭載
   されている流体圧シリンダポジションコントローラであ
   って、そのグリップ具に望む所定ポジションを表す保存
   データに対応して該流体圧シリンダに対する流体圧液の
   流れを制御するポジションコントローラと、 (b)該流体圧シリンダを作動させるために該ポジション
   コントローラによって受領されたデータに基づいて該コ
   ントローラを作動させる作動ドライバ手段と、 (c)該流体圧シリンダに搭載され、該流体圧シリンダの
   ポジションを検出し、そのポジションを表す信号を前記
   ポジションコントローラに伝達するための流体圧シリン
   ダフィードバック手段と、を含むことを特徴とするスト
   レッチ成形機。
2. 【請求項２】前記作動ドライバ手段は、モータを含むこ
   とを特徴とする請求項１記載のストレッチ成形機。
3. 【請求項３】前記モータは、定比バルブ(proportional
   valve)を含むことを特徴とする請求項２記載のストレッ
   チ成形機。
4. 【請求項４】前記サーボ制御手段は、それぞれのグリッ
   プ具に搭載されていることを特徴とする請求項１記載の
   ストレッチ成形機。
5. 【請求項５】請求項１記載のストレッチ成形機におい
   て、前記ポジションコントローラは、 (a)前記グリップ具の１つの望む所定ポジションを表す
   信号と、前記流体圧シリンダのポジションを表す前記信
   号とを前記ポジションコントローラに対してサム処理
   し、該流体圧シリンダの望むポジションと実際のポジシ
   ョンとの偏差を表す信号を出力する回路手段と、 (b)該流体圧シリンダのロッド側とブラインド側と協調
   作用し、流体圧液流で該流体圧シリンダを駆動するバル
   ブ手段と、を含むことを特徴とするストレッチ成形機。