(57)【要約】【課題】比較的安価な設備で設置スペースも大きくしなくて済むプレス装置を提供することを課題とする。【解決手段】互いに対向するプレス型１１，１２間にワーク５０を挟んだ状態で、油圧により少なくとも一方の型を移動させ、ワークのプレス成形を行う油圧プレス装置において、下型１２と当該型を保持するベースプレート１３との間にフリーモーションユニット３０を設け、該フリーモーションユニットは、下型１２のプレス面上を複数に分割した各部位に対応させた複数のアクチュエータを備え、各アクチュエータはプレス成形の途中に、ワーク５０と下型１２面との間の摩擦抵抗を抑制するように下型１２に対する押圧力若しくは下型１２に対する押圧位置を複数回繰り返し変化させ、その繰り返し制御は各アクチュエータ毎に行われることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向するプレス型間にワークを挟んだ状態で、油圧により少なくとも一方の型を移動させ、ワークのプレス成形を行う油圧プレス装置において、
一方又は他方の型は、ワークに接する面が複数に分割されて分割型とされ、該分割型と当該型を保持するベースプレートとの間にフリーモーションユニットを設け、該フリーモーションユニットは、分割型の複数に分割された各部位に対応させて複数のアクチュエータを備え、各アクチュエータはプレス成形の途中に、ワークと分割型面との間の摩擦抵抗を抑制するように分割型に対する押圧力若しくは分割型に対する押圧動作位置を繰り返し変化させ、その繰り返し制御は各アクチュエータ毎に行われることを特徴とする油圧プレス装置。
【請求項２】
互いに対向するプレス型によるプレス領域の両外側でパイプ状のワークの両開口端を保持した状態で、プレス型間に前記ワークを挟んで、油圧により少なくとも一方の型を移動させ、前記ワークのプレス成形を行う油圧プレス装置において、
一方又は他方の型は、ワークに接する面が複数に分割されて分割型とされ、該分割型と当該型を保持するベースプレートとの間に設けられ、分割型の分割された各部位に対応させた複数のアクチュエータから成り、分割型をベースプレートから離間させる方向に押圧するクッションユニットと、
前記各アクチュエータはプレス成形の途中に、ワークと分割型面との間の摩擦抵抗を抑制するように、分割型に対する押圧力を所定幅で繰り返し増減変化させ、その繰り返し制御は各アクチュエータ毎に行わせる油圧増減制御手段と、
ワークの成形中心部に対応するアクチュエータは一定圧力を維持して分割型を押圧した状態で、ワークの成形周辺部に対応するアクチュエータの押圧動作位置を所定幅で繰り返し変化させ、その繰り返し制御は各アクチュエータ毎に行わせる押圧動作位置制御手段と、
押圧動作位置制御手段により各アクチュエータが分割型を押圧した位置から後退したタイミングで、前記ワークのうち、プレス型による成形量の多い部位に対応する両端間を押圧する軸押手段と、
を備えることを特徴とする油圧プレス装置。
【請求項３】
請求項２に記載された油圧プレス装置において、ワークの成形完了後、ワークの両開口端の保持、並びに軸押手段による押圧を解除すると共に、油圧増減制御手段及び押圧動作位置制御手段による各アクチュエータの押圧を解除した状態で、一方の型をワークの成形完了位置にて所定時間保持する形状凍結手段を備えることを特徴とする油圧プレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに対向するプレス型間にワークを挟んだ状態で、油圧により少なくとも一方の型を移動させ、ワークのプレス成形を行う油圧プレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
板材やパイプ材をワークとしてプレス成形する場合において、成形条件によってはワークに応力集中による座屈や割れが生じることがある。このような応力集中を避けながらプレス成形を行うものとして液圧成形やサーボプレスによる成形が知られている。特許文献１には液圧成形に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−９５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、液圧成形では、貯液タンクや成形後のワークを乾燥させる工程が必要となり、工場内にそれらのための大きな設置スペースを必要とする問題がある。一方、サーボプレスは、設備価格が非常に高価であり、サーボプレスによってプレス成形した場合は、製品単価も高くなってしまう問題がある。
本発明は、このような問題に鑑み、ワークに座屈や割れが生じるような応力集中を避けながらプレス成形を行うプレス装置を、比較的安価な設備で設置スペースも大きくしないで構成することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１発明は、互いに対向するプレス型間にワークを挟んだ状態で、油圧により少なくとも一方の型を移動させ、ワークのプレス成形を行う油圧プレス装置において、
一方又は他方の型は、ワークに接する面が複数に分割されて分割型とされ、該分割型と当該型を保持するベースプレートとの間にフリーモーションユニットを設け、該フリーモーションユニットは、分割型の複数に分割された各部位に対応させて複数のアクチュエータを備え、各アクチュエータはプレス成形の途中に、ワークと分割型面との間の摩擦抵抗を抑制するように分割型に対する押圧力若しくは分割型に対する押圧動作位置を繰り返し変化させ、その繰り返し制御は各アクチュエータ毎に行われることを特徴とする油圧プレス装置である。
第１発明によれば、比較的安価で、且つ液圧成形のような付随設備を伴わない油圧プレスを使って、サーボプレスと同様のいわゆる振動プレスが実現できるため、応力集中による座屈や割れを回避しながらプレス成形を行うことができる。
【０００６】
本発明の第２発明は、互いに対向するプレス型によるプレス領域の両外側でパイプ状のワークの両開口端を保持した状態で、プレス型間に前記ワークを挟んで、油圧により少なくとも一方の型を移動させ、前記ワークのプレス成形を行う油圧プレス装置において、
一方又は他方の型は、ワークに接する面が複数に分割されて分割型とされ、該分割型と当該型を保持するベースプレートとの間に設けられ、分割型の分割された各部位に対応させた複数のアクチュエータから成り、分割型をベースプレートから離間させる方向に押圧するクッションユニットと、
前記各アクチュエータはプレス成形の途中に、ワークと分割型面との間の摩擦抵抗を抑制するように、分割型に対する押圧力を所定幅で繰り返し増減変化させ、その繰り返し制御は各アクチュエータ毎に行わせる油圧増減制御手段と、
ワークの成形中心部に対応するアクチュエータは一定圧力を維持して分割型を押圧した状態で、ワークの成形周辺部に対応するアクチュエータの押圧動作位置を所定幅で繰り返し変化させ、その繰り返し制御は各アクチュエータ毎に行わせる押圧動作位置制御手段と、
押圧動作位置制御手段により各アクチュエータが分割型を押圧した位置から後退したタイミングで、前記ワークのうち、プレス型による成形量の多い部位に対応する両端間を押圧する軸押手段と、
を備えることを特徴とする油圧プレス装置である。
第２発明によれば、第１発明と同様に、汎用の油圧プレス装置を使って応力集中による座屈や割れを回避しながらプレス成形を行うことができると同時に、成形量の多い部位に対応する両端間を押圧するため、成形に伴いワークの肉厚が薄くなって弱くなることを防止できる。
【０００７】
本発明の第３発明は、上記第２発明において、ワークの成形完了後、ワークの両開口端の保持、並びに軸押手段による押圧を解除すると共に、油圧増減制御手段及び押圧動作位置制御手段による各アクチュエータの押圧を解除した状態で、一方の型をワークの成形完了位置にて所定時間保持する形状凍結手段を備えることを特徴とする油圧プレス装置である。
第３発明によれば、プレス成形完了後、ワークをその位置で所定時間保持する形状凍結が行われるため、成形後のワークの形状戻りを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の油圧プレス装置の一つの実施形態を示す正面図である。
【図２】図１と同様の実施形態の部分拡大図である。
【図３】図１と同様の実施形態のフリーモーションユニットにおける各アクチュエータの配置を説明する図である。
【図４】図１と同様の実施形態のフリーモーションユニットを示す平面図である。
【図５】図４と同様の正面図である。
【図６】図４と同様の側面図である。
【図７】図１と同様の実施形態のアクチュエータの説明図である。
【図８】図１と同様の実施形態の制御ブロック図である。
【図９】図１と同様の実施形態の全体制御フローチャートである。
【図１０】図１と同様の実施形態のプレス制御フローチャートである。
【図１１】図１と同様の実施形態の芯金ユニット制御フローチャートである。
【図１２】図１と同様の実施形態の軸押ユニット制御フローチャートである。
【図１３】図１と同様の実施形態のフリーモーション制御フローチャートである。
【図１４】図１と同様の実施形態の動作を説明するタイムチャートである。
【図１５】図１と同様の実施形態によりプレス成形された製品の使用状態を示す説明図である。
【図１６】図１と同様の実施形態のプレス成形完了後のワークの形状を説明する図である。
【図１７】図１と同様の実施形態のワークの成形過程を説明する図である。
【図１８】図１と同様の実施形態のプレス成形の過程を説明する図である。
【図１９】図１と同様の実施形態のプレス成形の過程を拡大して説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１は、本発明の一つの実施形態に係る油圧プレス装置の全体構成を示し、図２にその部分拡大図を示す。周知の油圧プレス機１０の上型１１と下型１２との間にパイプ状のワーク５０を、プレス領域の両外側で芯金ユニット１５a、１５bによって保持してパイプ状ワーク５０の上面側をプレス成形するようになっている。この芯金ユニット１５a、１５bは、その先端部がパイプ材の両端形状を保持するように両端部内にそれぞれ挿入される。芯金ユニット１５a、１５bの上側には、軸押ユニット１６a、１６bが設けられている。軸押ユニット１６a、１６bは、プレス成形に伴うワーク５０の薄肉化を防止するためにパイプ材の成形側、つまり上型１１側の両端間を、その長さを縮めるように押圧するように構成されている。芯金ユニット１５a、１５bと軸押ユニット１６a、１６bは、互いに接近して設けられており、軸押ユニット１６a、１６bは芯金ユニット１５a、１５bの先端部と干渉しないようにワーク５０の両端の板厚に相当する部分のみを押圧している。
この場合、成形後の製品は図１５に示されているような自動車の後輪支持用ビーム６１であり、パイプの中央部分をプレスして略横断面Ｖ字形のビームとしている。このため、上型１１はＶ字形のビームの内面側を成形するように横断面Ｖ字形の雄型とされており、下型１２はＶ字形ビームの外面側を成形するように横断面Ｖ字形の雌型とされている。図１５において、６２はトレーリングアーム、６３はハブ、６４は車輪を示す。
【００１０】
図２〜７に示されるように、下型１２は上側ベースプレート１３に支持され、上側ベースプレート１３には８個のアクチュエータ３０a〜３０hから成るフリーモーションユニット３０が組み合わされ、フリーモーションユニット３０の各アクチュエータ３０a〜３０hのロッド３６が上側ベースプレート１３を貫通して下型１２を押圧するように構成されている。フリーモーションユニット３０は下側ベースプレート１４に支持されている。上側ベースプレート１３と下側ベースプレート１４との間にはスペーサ１９が配置されている。
ここで、図４に示されているように、下型１２はワーク５０の複数部位に対応して複数（図４では３つ）１２a〜１２cに分割されており、フリーモーションユニット３０の各アクチュエータ３０a〜３０hの押圧力を受けてワーク５０の各部位毎に加えられる押圧力を異ならせることが可能されている。下型１２の分割の考え方、つまりワーク５０を複数部位に分割する際の考え方は、ワーク５０の中で成形に伴う応力集中が起き易い部位と起き難い部位とに分割している。図４の場合、下型１２の中の中央部１２bに対応する部位は成形に伴う応力集中が起き難い部位に対応しており、下型１２の中の両端部１２a、１２cは成形に伴う応力集中が起き易い部位に対応している。
【００１１】
フリーモーションユニット３０の各アクチュエータ３０a〜３０hは、図７に一つのアクチュエータを代表させて示すように、油圧シリンダ３７を含み、この油圧シリンダ３７はポンプ３２からの油圧供給を受けて駆動される。ポンプ３２はサーボモータ３３によって駆動され、ポンプ３２の油圧を油圧シリンダ３７に供給してシリンダ内のピストン３１及びこれと一体のロッド３６を動作させるように構成されている。そして、ロッド３６の先が下型１２に当接可能とされている。サーボモータ３３によってポンプ３２が下型１２を押す方向に動作された場合は、図７の下側のシリンダ３７aに油圧が供給され、ピストンロッド３６が下型１２を更に押圧する。ポンプ３２によって図７の上側のシリンダ３７bに油圧が供給された場合は、ピストンロッド３６は下型１２の押圧力を弱くするように働く。上下の各シリンダ３７a、３７bはリリーフ弁３４を介してリザーブタンク３５に連結されており、ポンプ３２によるシリンダ３７への油圧供給が遮断されるとシリンダ３７の油圧は時間と共に低下し、ピストンロッド３６は下型１２を押圧しない状態とされる。
【００１２】
図３に示されているように、第３アクチュエータ３０cと第４アクチュエータ３０dのシリンダには一つのポンプ３２cから同じ油圧が供給され、第５アクチュエータ３０eと第６アクチュエータ３０fのシリンダにも一つのポンプ３２dから同じ油圧が供給されている。他の第１、第２、第７及び第８の各アクチュエータ３０a、３０b、３０g、３０hのシリンダには、それぞれ独立したポンプ３２a、３２b、３２e、３２fから油圧が供給されている。
図８は、各アクチュエータ、プレスラム、芯金ユニット、及び軸押ユニットのための制御ブロック図であり、制御部４１には、任意に操作されるタッチパネル４２、プレス機操作盤１８が接続され、制御部４１に操作信号を入力すると共に、各アクチュエータ３０a、３０b、３０g、３０hの位置センサ（不図示）及び各アクチュエータ３０a〜３０ｃ、３０ｅ、３０g、３０hの油圧センサ３８a〜３８ｃ、３８ｅ、３８g、３８hから各アクチュエータ３０a、３０b、３０g、３０hの位置信号及び各アクチュエータ３０a〜３０ｃ、３０ｅ、３０g、３０hの油圧信号を入力する。また、制御部４１の出力側には各アクチュエータ３０a〜３０hに対応するサーボモータ３３ａ〜３３ｆ、芯金ユニット駆動用油圧弁１５ｃ、及び軸押ユニット駆動用油圧弁１６ｃが接続され、各制御信号をそれぞれ出力する。図示を省略したがプレスラムの位置センサからプレスラムの位置信号を制御部４１に入力している。更に、制御部４１にはプレス機制御盤１７が接続されている。プレス機制御盤１７は汎用プレス機を制御するもので、制御部４１とプレス機制御盤１７が互いに連携制御ができるように情報交換している。なお、上記タッチパネル４２は制御部４１やプレス機制御盤１７で行われる制御のための制御時間、制御位置などを任意に設定するものであり、プレス機操作盤１８は汎用プレス機の操作盤である。
【００１３】
以下、本実施形態の動作を、主に図９〜１３のフローチャート及び図１４のタイムチャートに基づいて説明する。
制御部４１が起動されると、図９に示すように最初にステップ１００により芯金ユニット制御が実行され、図１１のステップ１０１〜１０３で芯金ユニット１５a、１５bが前進される。その後、図９のステップ２００で芯金ユニット１５a、１５bの前進が開始されて所定時間経過したことが確認されると、ステップ３００でプレス制御が行われる。かかるプレス制御は、図１０のステップ３０１で、上型１１を作動させるプレスラムが、図１４のＡに示されているように、プレスラム動作用アクチュエータ（不図示）によりプレスラムが低油圧でも高速で上死点から下死点へ向けて動き、プレスラムが下死点前１５０ｍｍに到達した時点でステップ３０３でプレスラム動作用アクチュエータが高油圧微速に切り換えられる。その後プレスラムが下死点に到達すると、ステップ３０５でプレスラム動作用アクチュエータは高油圧を保持され、所定時間（例えば、５秒間）経過してステップ３０６が肯定判断されると、ステップ３０７で高油圧保持を終え、プレスラムは高速で上死点に向けて動作され、上死点に到達するとステップ３０９でプレスラムは停止される。
【００１４】
図１４のＢは芯金ユニット１５a、１５bにおける芯金の進退動作を示しており、芯金は、上述のようにプレスラムの下降動作より僅かに先立って後退位置から前進されると、芯金の先端部がパイプ状ワーク５０の両端部内に挿入される。その後、芯金は図１１のステップ１０３で前進位置に保持され、プレスラムが下死点に達した時点でステップ１０５で後退動作される。
図１４のＣは軸押ユニット１６a、１６bの動作を示しており、プレスラムが下死点前３５ミリとなった時点で図１２のステップ４０２で動作を開始する。詳細な動作は後述する。
図１４のＤ〜Ｉはフリーモーションユニット３０の各アクチュエータ３０a〜３０hの動作を示しており、プレスラムの下降開始と略同時に、ロッド３６による下型１２の押圧力に相当するシリンダ３７内油圧を所定圧力に制御する油圧制御が図１３のステップ４１１で開始され、プレスラムが下死点前１５０ミリに達した時点で間欠的に油圧を所定量だけ低下させる制御が行われる。この制御はプレスラムの下死点前３５ミリに到達し、ステップ４１２が肯定判断されるまで行われる。この間は各アクチュエータ３０a〜３０hの押圧力は間欠的に強弱を繰り返すことになり、いわゆるスタンピング成形が行われる。下死点前３５ミリのタイミングは、ワークの中で成形に伴う座屈が起き易い部位であっても、もはや座屈が起きる危険がなくなる時期として選定されている。従って、そのタイミングは経験的に設定される。
【００１５】
本実施形態の場合、パイプ状ワーク５０は両端部を除く中間部が長手方向に潰されて横断面Ｖ字形に成形され、車両の車輪を車体に対して支持するビーム６１として成形される。ビーム６１となるように成形されたパイプ状ワーク５０の略右半分が図１６Ａに示されている。ここでＢ〜Ｅは、Ａに示されるビームの各部の断面形状を示す。図１７は図１６のＤで示す断面形状の成形過程を示すもので、Ａはプレス成形前の状態で、Ｂ〜Ｅがスタンピング成形によって行われる成形過程を４段階に分けて示している。図１７のＢ〜Ｅに示されるように成形が進むのに伴い、成形量の多いＶ字形の両肩に相当する部分には、応力集中に伴う座屈の危険があるが、スタンピング成形を行うことにより座屈点が一箇所に留まらず、広範囲に広がる現象が起き、座屈を生じることなく成形を継続することができる。この間に、いわゆるボカシ成形が行われる。
【００１６】
プレスラムの下死点前３５ミリで図１３のステップ４１２が肯定判断され、スタンピング成形が終了すると、図１４のＤ、Ｅに示すように、アクチュエータ３０c〜３０fにおいては、下型１２の中の中央部１２bに対する押圧力を一定に保つ制御がステップ４１３により行われる。一方、ステップ４１４では、図１４のＦ〜Ｉに示すように、プレスラムが下死点前３５ミリに達した時点で、アクチュエータ３０a、３０b、３０g、３０hに対し、それまでの油圧制御から位置制御に切り換えられ、下型１２の中の両端部１２a、１２cに対するアクチュエータ３０a、３０b、３０g、３０hのロッドによる支持位置を所定位置から間欠的に所定量だけ低下させる制御が行われる。つまり、下型１２の中の両端部１２a、１２cの支持位置を所定位置にしたり所定位置より下げた位置にしたりを繰り返す。従って、図４に示される下型１２の中央部１２bが一定圧力で保持されてワーク５０の中央部に対する加圧力が保持された状態で、下型１２の両端部１２a、１２cの支持位置を上下に振動させる。
このとき、図１４のＣのようにアクチュエータ３０a、３０b、３０g、３０hによる支持位置が下がったタイミングで、図１２のステップ４０３が肯定判断され、ステップ４０４で軸押ユニット１６a、１６bによる軸押を実施し、ワーク５０の上側両端が軸方向に押され、材料の肉移動により成形に伴うワーク５０の薄肉化が防止される。かかる成形は、いわゆるインチング成形であり、プレスラムが下死点に達するまで行われる。図１７のＦ，Ｇはこの間のワークの成形過程を示している。
【００１７】
プレスラムが下死点に達すると、図１１のステップ１０４及び図１２のステップ４０５が共に肯定判断され、ステップ１０５で芯金ユニット１５a、１５bの芯金は後退され、ステップ４０６で軸押ユニット１６a、１６bによる軸押も解除され、後退される。更に、図１３のステップ４１５が肯定判断され、ステップ４１６及びステップ４１７で各アクチュエータ３０a〜３０hも圧力制御、位置制御を終了し、ワーク５０は各ユニットからの拘束を解除された状態で、図１０のステップ３０５で単純に上型１１と下型１２とにより加圧され、ワーク５０の形状凍結が行われる。５秒間程度の形状凍結が終了してステップ３０６が肯定判断されると、ステップ３０７〜３０９でプレスラムは下死点から上死点に戻り、一つのワーク５０の成形を終了する。
【００１８】
図１８には、上述した成形に伴う上型１１、芯金ユニット１５a、１５b、軸押ユニット１６a、１６b、フリーモーションユニット３０の一連の動きを時間経過とともに示している。また、図１９には、図１８と同様の成形過程におけるワーク５０と芯金ユニット１５a、１５bの芯金と上型１１のみの動きを抽出して時間経過とともに示している。なお、図１９では、芯金ユニット１５a、１５bの先端部がワーク５０の端部に挿入された状態を判り易く示すように図示している。
図１８のＡは上型１１の動作開始前を示し、Ｂは芯金ユニット１５a、１５bが前進位置となり、上型１１が下降を開始した状態を示し、Ｃはスランピング成形を実施している状態を示し、Ｄはインチング成形を実施している状態を示し、Ｅはワーク５０の成形が完了し、上型１１、芯金ユニット１５a、１５b、軸押ユニット１６a、１６bが全て初期状態に戻った状態を示す。また、図１９のＡはワーク５０の成形前の状態を示し、Ｂ、Ｃは芯金ユニット１５a、１５bの先端部が片方づつワーク５０の端部に挿入された状態を示し、Ｄは上型１１が下降動作を開始した状態を示し、Ｅはスタンピング成形及びインチング成形を実施している状態を示す。
以上のとおり、上記実施形態によれば、汎用の油圧プレス装置にフリーモーションユニット３０を追加するのみでサーボプレスと同様、液封成形のような液体も使用しないで、パイプ状ワーク５０の成形を部分的な応力集中による座屈や割れを伴うことなく行うことができる。
【００１９】
本発明は、上記実施形態で説明した外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、
１．上記実施形態では、スタンピング成形とインチング成形とを共に実施するものとしたが、ワークの形状、材質等によってはスタンピング成形のみとすることができる。
２．上記実施形態では、スタンピング成形において、プレス型に対する押圧力を繰り返し変化させるものを採用したが、上記実施形態でインチング成形において採用したプレス型に対する押圧位置を繰り返し変化させる制御内容をスタンピング成形で採用しても良い。
３．上記実施形態では、フリーモーションユニット３０を下型１２側に配置した例を説明したが、上型１１側に配置しても良い。
４．上記実施形態では、パイプ状ワーク５０を成形する場合について説明したが、ワークは平板状のものでも良い。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明は、油圧プレス装置全般に利用することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１０    油圧プレス機
１１    上型
１２    下型
１３    上側ベースプレート
１４    下側ベースプレート
１５a、１５b    芯金ユニット
１６a、１６b    軸押ユニット
３０    フリーモーションユニット
５０    ワーク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2011125888.tif 000018
【図１７】
2011125888.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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