(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺状の素材を把持するチャック機構を前記素材と直交する案内部材に沿って移動する移動機構を備え、アーム部材に前記案内部材を移動可能に支持すると共に、前記案内部材を移動して前記素材に軸方向の張力を付与するテンション機構を備え、また、前記アーム部材を前記素材と直交する揺動軸の廻りに揺動可能に支持すると共に、前記アーム部材を揺動させ前記素材を金型に押し付けて成形するラップ機構を備えたストレッチ成形装置において、
前記テンション機構は、前記素材を間にして設けられた一対のアーム部材に前記案内部材の両端を移動可能に支持すると共に、前記案内部材を前記アーム部材に沿って移動させる第１及び第２駆動源を備え、かつ、前記素材に加わる張力を検出する張力センサと前記案内部材の位置を検出する位置センサとを設け、
更に、前記張力センサにより検出される張力に基づいて前記テンション機構の前記第１駆動源のトルクを制御すると共に、前記テンション機構の前記第２駆動源を前記位置センサにより検出される位置に基づいて制御する制御手段を備えたことを特徴とするストレッチ成形装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記張力センサにより検出される張力に基づいて前記テンション機構の前記第１駆動源のトルクを予め設定された目標トルクに制御することを特徴とする請求項１記載のストレッチ成形装置。
【請求項３】
前記制御手段は、更に、前記位置センサにより検出される前記案内部材の位置と前記第１駆動源の制御値とを記憶することを特徴とする請求項１ないし請求項２記載のストレッチ成形装置。
【請求項４】
更に、１つの前記素材をストレッチ成形した後に、前記制御手段による制御に代えて、前記制御手段により記憶された前記制御値に応じて前記第１駆動源を制御する位置制御手段を備えたことを特徴とする請求項３記載のストレッチ成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺状の素材に軸方向の張力を付与しながら、素材を金型に押し付けて成形するストレッチ成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、自動車の窓枠等は、薄板の鋼板をロール成形、切断、曲げ加工の工程を経て、所定の形状に成形している。素材を自動車の外形形状に沿った３次元形状に成形するために、３次元加工を行う必要があり、曲げ加工ではストレッチ成形を行っている。ストレッチ成形では、長尺状の素材の両端をチャック機構により把持し、素材の軸方向に張力を付与しながら金型に押し付けて成形を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、こうした従来のものでは、自動車のバンパー等の大きな部品をストレッチ成形しようとすると、装置剛性が十分ではなく、装置の変形により精度のよい成形が行えない場合があるという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、大型の部品でも精度よく成形できるストレッチ成形装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
長尺状の素材を把持するチャック機構を前記素材と直交する案内部材に沿って移動する移動機構を備え、アーム部材に前記案内部材を移動可能に支持すると共に、前記案内部材を移動して前記素材に軸方向の張力を付与するテンション機構を備え、また、前記アーム部材を前記素材と直交する揺動軸の廻りに揺動可能に支持すると共に、前記アーム部材を揺動させ前記素材を金型に押し付けて成形するラップ機構を備えたストレッチ成形装置において、
前記テンション機構は、前記素材を間にして設けられた一対のアーム部材に前記案内部材の両端を移動可能に支持すると共に、前記案内部材を前記アーム部材に沿って移動させる第１及び第２駆動源を備え、かつ、前記素材に加わる張力を検出する張力センサと前記案内部材の位置を検出する位置センサとを設け、
更に、前記張力センサにより検出される張力に基づいて前記テンション機構の前記第１駆動源のトルクを制御すると共に、前記テンション機構の前記第２駆動源を前記位置センサにより検出される位置に基づいて制御する制御手段を備えたことを特徴とするストレッチ成形装置がそれである。
【０００６】
前記制御手段は、前記張力センサにより検出される張力に基づいて前記テンション機構の前記第１駆動源のトルクを予め設定された目標トルクに制御するようにしてもよい。また、前記制御手段は、更に、前記位置センサにより検出される前記案内部材の位置と前記第１駆動源の制御値とを記憶するようにしてもよい。更に、１つの前記素材をストレッチ成形した後に、前記制御手段による制御に代えて、前記制御手段により記憶された前記制御値に応じて前記第１駆動源を制御する位置制御手段を備えた構成としてもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は機枠で、機枠１には金型２が載置されており、金型２には、溝４が形成されている。この溝４に挿入されて成形される長尺状の素材６の両端を把持する右側及び左側チャック機構８，１０が、金型２の左右両側に配置されている。
【０００８】
両チャック機構８，１０は、素材６と直交する柱状の一対の案内部材１２，１４に沿って摺動可能に支持された昇降台１６，１８に配置され、両チャック機構８，１０は揺動軸２０，２２の廻りに揺動可能に支持されている。昇降台１６，１８には、それぞれモータ２４，２６が搭載されており、モータ２４，２６を駆動して昇降台１６，１８を案内部材１２，１４に沿って昇降させることができるように構成されている。尚、本実施形態では、昇降台１６、揺動軸２０、モータ２４により右側移動機構２７が構成され、昇降台１８、揺動軸２２、モータ２６により左側移動機構２９が構成されている。
【０００９】
また、右側移動機構２７の案内部材１２の両端は、図３に示すように、素材６を間にして素材６の長手方向に沿って設けられた一対のアーム部材２８，３０に敷設されたレール３２〜３５に摺動可能に支持されている。一対のアーム部材２８，３０の一端は、図１に示すように、機枠１に回転可能に支持された一対の回転軸３６，３８に一体的に取り付けられている。一対のアーム部材２８，３０の他端側には、連結部材４０が取り付けられて、一対のアーム部材２８，３０と連結部材４０とによりいわゆる門型のフレームが形成されて、剛性の向上が図られている。
【００１０】
一対のアーム部材２８，３０には、レール３２〜３５と平行に配置されたボールねじ４２，４４が回転可能に支持されており、ボールねじ４２，４４にはそれぞれプーリ４６，４８が取り付けられている。一対のアーム部材２８，３０の側面には、モータを用いた一対の第１及び第２駆動源５０，５２が取り付けられており、プーリ４６，４８と第１及び第２駆動源５０，５２の回転軸に取り付けられたプーリ５４，５６との間にベルト５８，６０が張設されている。
【００１１】
本実施形態では、一対のアーム部材２８，３０、レール３２〜３５、回転軸３６，３８、連結部材４０、ボールねじ４２，４４、プーリ４６，４８，５４，５６、第１及び第２駆動源５０，５２、ベルト５８，６０により、右側テンション機構６２が構成されている。
【００１２】
一対の回転軸３６，３８には、大歯車６４，６６が取り付けられており、大歯車６４，６６には小歯車６８，７０が噛合されている。小歯車６８，７０はそれぞれモータを用いた一対の上下側駆動源７２，７４の回転軸に取り付けられている。本実施形態では、大歯車６４，６６、小歯車６８，７０、駆動源７２，７４により右側ラップ機構７６が構成されている。
【００１３】
一方、左側移動機構２９の案内部材１４も同様に、左側テンション機構７７の一対の第１及び第２駆動源７８，７９の駆動により、一対のアーム部材８０，８２に沿って左側チャック機構１０を移動できるように構成されており、また、左側ラップ機構８４により、一対のアーム部材８０，８２が回転軸８６，８８の廻りに上下側駆動源９０，９２により回転されるように構成されている。
【００１４】
図４に示すように、一対のアーム部材２８，３０，８０，８２に沿った両案内部材１２，１４の位置を検出する第１及び第２位置センサ９６ａ，９６ｂ，９７ａ，９７ｂが設けられている。また、素材６に加わる張力を検出するロードセルを用いた張力センサ９８，９９が設けられている。
【００１５】
モータ２４，２６、右側・左側テンション機構６２，７７の第１及び第２駆動源５０，５２，７８，７９、右側・左側ラップ機構７６，８６の各上下側駆動源７２，７４，９０，９２、第１及び第２位置センサ９６ａ，９６ｂ，９７ａ，９７ｂ、張力センサ９８，９９は電子制御回路１００に接続されている。
【００１６】
電子制御回路１００は、周知のＣＰＵ１０２，ＲＯＭ１０４，ＲＡＭ１０６等を中心に論理演算回路として構成され、モータ２４，２６、第１及び第２駆動源５０，５２，７８，７９、上下側駆動源７２，７４，９０，９２等と入出力を行う入出力回路１０８をコモンバス１１０を介して相互に接続されている。
【００１７】
ＣＰＵ１０２は、第１及び第２位置センサ９６ａ，９６ｂ，９７ａ，９７ｂや張力センサ９８，９９からのデータを入出力回路１０８を介して入力し、ＲＯＭ１０４、ＲＡＭ１０６内のデータや予め記憶された制御プログラムに基づいて、ＣＰＵ１０２は、入出力回路１０８を介してモータ２４，２６、第１及び第２駆動源５０，５２，７８，７９、上下側駆動源７２，７４，９０，９２等に駆動信号を出力する。
【００１８】
ストレッチ成形に際しては、右側・左側テンション機構６２，７７の第１及び第２駆動源５０，５２，７８，７９を駆動して、チャック機構８，１０に把持された素材６に張力を付与する。そして、モータ２４，２６を駆動してチャック機構８，１０を金型２の溝４の形状に応じて昇降させながら、右側・左側ラップ機構７６，８４の上下側駆動源７２，７４，９０，９２を駆動して、アーム部材２８，３０，８０，８２を回転軸３６，３８，８６，８８の廻りに揺動させる。これにより、素材６は張力が付与された状態で、金型２の溝４に挿入されながら押し付けられて、ストレッチ成形される。
【００１９】
次に、前述した電子制御回路１００において行われる制御処理について、図５のフローチャートと共に説明する。尚、以下、右側テンション機構６２における制御処理を中心に説明し、左側テンション機構７７の作動については同様であるので詳細な説明を省略する。
【００２０】
まず、位置モードか否かを判断する（ステップ２００）。本実施形態では、張力検出モードと位置モードとを備えており、張力検出モードを実行した後、位置モードを実行する。張力検出モードを実行する前であれば、位置モードではないと判断して、第１駆動源５０の目標トルクを読み込む（ステップ２１０）。
【００２１】
第１駆動源５０の目標トルクは予め設定されて記憶されており、素材６をストレッチ成形する際に必要とされる張力を付与するためのトルクである。目標トルクはストレッチ成形の進行に応じて、複数の段階でそれぞれ異なる目標トルクが設定されている。
【００２２】
次に、張力センサ９８により検出される張力から、第１駆動源５０の現トルクを読み込む（ステップ２２０）。この現トルクと目標トルクとに基づいて算出した制御値を第１駆動源５０に出力する（ステップ２３０）。続いて、第１位置センサ９６ａにより検出される案内部材１２の位置を読み出す（ステップ２４０）。尚、本実施形態では、第１位置センサ９６ａは、ボールねじ４２の回転又は第１駆動源５０の回転に基づいて案内部材１２の位置を検出している。
【００２３】
検出した案内部材１２の位置に基づいて、第２駆動源５２に目標位置を指令する（ステップ２５０）。次に、第２駆動源５２側の案内部材１２の現位置を第２位置センサ９６ｂにより検出し（ステップ２６０）、現位置と目標位置とに基づいて、第２駆動源５２に制御値を出力する（ステップ２７０）。尚、本実施形態では、第２位置センサ９６ｂは、ボールねじ４４の回転又は第２駆動源５２の回転に基づいて案内部材１２の位置を検出している。
【００２４】
こうして、素材１をストレッチ成形し、成形中の第１駆動源５０への制御値と案内部材１２の位置とを関係付けて記憶する（ステップ２８０）。１本の素材６をストレッチ成形した後は、新たな素材６を装着して、再びストレッチ成形を実行する。そして、ステップ２００の処理の実行により、位置モードであると判断されると、第１駆動源５０にステップ２８０の処理により記憶された目標位置を出力する（ステップ２９０）。
【００２５】
次に、第１位置センサ９６ａにより検出される案内部材１２の現位置を読み込み（ステップ３００）、現位置と目標位置とに基づいて、第１駆動源５０に速度指令値を出力する（ステップ３１０）。その後、前述したステップ２４０以下の処理を実行して、ストレッチ成形を行う。尚、本実施形態では、ステップ２１０〜２７０の処理の実行が制御手段として働き、ステップ２９０〜３１０の処理の実行が位置制御手段として働く。
【００２６】
以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明のストレッチ成形装置は、案内部材の両端を一対のアーム部材に支持したので、機械的な剛性が向上すると共に、テンション機構の第１駆動源を張力に応じて制御し、第２駆動源を位置に基づいて制御するので、一対の駆動源で駆動しても精度よく移動できるという効果を奏する。従って、大型の部品でも精度よくストレッチ成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としてのストレッチ成形装置の一部を断面で示す正面図である。
【図２】本実施形態のストレッチ成形装置の平面図である。
【図３】図１のＡＡ矢視拡大図である。
【図４】本実施形態の電気系統のブロック図である。
【図５】本実施形態の電子制御回路において行われる制御処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…機枠              ２…金型
４…溝                  ６…素材
８…右側チャック機構    １０…左側チャック機構
１２，１４…案内部材    １６，１８…昇降台
２７…右側移動機構
２８，３０，８０，８２…アーム部材
２９…左側移動機構
３６，３８，８６，８８…回転軸
５０，７８…第１駆動源  ７２，９０…上側駆動源
５２，７９…第２駆動源  ７４，９２…下側駆動源
６２…右側テンション機構
７６…右側ラップ機構  ７７…左側テンション機構
８４…左側ラップ機構
【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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