JP2007283332A - プレス加工方法及びプレス加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス加工と他の加工とを１つのステーションにおいて効率的に行う。
【解決手段】プレス加工装置１０は、サーボモータ２４の作用下に上型３８を下型５２に対して接近させて鋼板１２をプレス加工する。プレス駆動部１６ａは、第１リニアセンサ３６の信号を参照しながら、上型３８を下死点で停止させる。上型３８が下死点で停止している際に、上型３８の露呈孔４２から露呈される鋼板１２の追加加工箇所１２ａに対して、側方から追加加工機２２のシリンダ８０によりピアスツール８２を突き出し、ピアス加工を行う。ピアス加工の後、上型３８を上昇させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形品をサーボプレス成形加工するプレス加工方法及びプレス加工装置に関する。

従来の機械式プレスにおいては、クランク軸回転モータによってクランク軸に連結されたスライドを上下駆動してプレス加工をしている。このような機械式プレスでは、型が連続的に上下動しているために、加工条件に応じて速度を変え、又は一時停止させることが困難であった。

このような背景から、近時、サーボモータを用いて型の動作を柔軟に制御することができるサーボプレスが用いられるようになってきている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このようなサーボプレスでは、型が上下動する１ストローク中に所定の位置で停止させることができる。

特開２００１−１５０２００号公報 特許第３５３７２８７号公報

ところで、プレス成型品には単一のプレス成形のみではなく、付随的に他の加工（例えば、ピアス加工やエンボス加工等）が施される場合があるが、上記の特許文献１及び特許文献２に記載されたプレス加工では、プレス以外の付随的な加工はなされない。したがって、プレス加工装置の他に独立的な他の加工装置を設けて加工を行わなければならず、加工工数、加工費用及び加工装置設置スペースが増大するとともに、加工装置間でワークを搬送する手段が必要である。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、プレス加工以外の他の加工を要する板材に対して効率的な加工を施すことのできるプレス加工方法及びプレス加工装置を提供することを目的とする。

本発明に係るプレス加工方法は、プレス成形品をサーボプレスにて成形加工するプレス加工方法において、第１の型を第２の型に対して近接させ、板材をプレスするプレス成形工程と、前記プレス成形工程の後、双方の型が近接する下死点到達時に双方の型の位置を停止させる下死点停止工程と、前記下死点停止工程中に、双方の型で押圧された板材に対して他の加工を施す追加加工工程とを有することを特徴とする。

このように、双方の型が近接する下死点到達時に双方の型の位置を停止させながら板材に対して他の加工を施すことによって、プレス加工と他の加工とを１つのステーションにおいて連続的に行うことができ、効率的である。

この場合、前記プレス成形の後、前記下死点停止工程及び前記追加加工工程における制御の作動タイミングは、前記第１の型を前記第２の型に対して近接させる制御をする制御手段において設定されると、プレス加工に対して追加加工が正確に同期する。

本発明に係るプレス加工装置は、サーボプレス制御を行うプレス加工装置において、型から露呈されたプレス成形部に対して追加的に加工を施す追加加工手段と、第１の型を第２の型に対して近接させ、板材を双方の型でプレス成形した後、双方の型が近接する下死点到達時に双方の型を停止させた状態で、前記追加加工手段に双方の型で押圧された板材に対して他の加工を施させる制御手段とを有することを特徴とする。

このように、双方の型が近接する下死点到達時に双方の型の位置を停止させながら板材に対して他の加工を施すことによって、プレス加工と他の加工とを１つの装置において連続的に行うことができ、効率的である。

この場合、前記制御手段は、さらに、前記第１の型を前記第２の型に対して近接させる制御をすると、プレス加工に対して追加加工が正確に同期する。

本発明に係るプレス加工方法及びプレス加工装置によれば、双方の型が近接する下死点到達時に双方の型の位置を停止させながら板材に対して他の加工を施すことによって、プレス加工と他の加工とを１つのステーションにおいて連続的に行うことができ、効率的である。

また、プレス加工装置の他に独立的な他の加工装置を設ける必要がなく、加工工数、加工費用及び加工装置設置スペースを抑制することができ、しかも加工装置間でワークを搬送する手段が不要である。

以下、本発明に係るプレス加工方法及びプレス加工装置について実施の形態を挙げ、添付の図１〜図７Ｃを参照しながら説明する。

図１に示すように、本実施の形態に係るプレス加工装置１０は、ワークである鋼板（板材）１２のプレス加工及び追加加工としてのピアス加工を行うためのものであって、加工を行う装置本体１４と、該装置本体１４を制御する制御部１６とを有する。

装置本体１４は上型機構１８と、下型機構２０と、追加加工機２２とを有する。上型機構１８は、駆動源としてのサーボモータ２４と、該サーボモータ２４によって回転駆動される減速ギア２６と、該減速ギア２６によって大きいトルクで回転駆動される回転板２８と、該回転板２８の側面に上端部が揺動可能に軸支されたコネクティングロッド３０とを有する。サーボモータ２４は、例えばＡＣ型であって、高い応答性を有するとともにトルクむらが小さい。サーボモータ２４の軸回転位置はエンコーダ２４ａによって検出され制御部１６に供給される。

上型機構１８は、さらに、コネクティングロッド３０の下端に軸支されたスライダ３２と、該スライダ３２を上下方向に案内する複数（例えば４本）のレール３４と、スライダ３２の位置を検出して制御部１６に供給する第１リニアセンサ３６と、スライダ３２の下面に設けられた上型（第１の型）３８とを有する。

上型３８は、下型（第２の型）５２とともに鋼板１２を挟んでプレス加工するものであって、下面に鋼板１２の上面に当接するための型面３８ａが設けられている。また、上型３８の周辺には、鋼板１２をプレスする際にしわの発生及び位置ずれ等を防止するために挟持する環状のホルダ４０がやや突出している。したがって、ホルダ４０は、鋼板１２に対して型面３８ａよりも先行して当接することになる。ホルダ４０の下面は、成形形状に応じた形状となっており、例えば水平面に設定されている。

さらに、上型３８は、追加加工機２２による加工をするために、プレス加工をした後の鋼板１２における追加加工箇所１２ａを上型３８から露呈させる露呈孔４２が設けられている。露呈孔４２は、例えば、図１における右側方に向かって開口しており、上型３８が下死点（つまり、上型３８が１ストロークする間の最下点）まで加工したときに、鋼板１２の追加加工箇所１２ａ（図４参照）を追加加工機２２に対して露呈する位置に配置される。露呈孔４２は、例えば、ホルダ４０に設けられている。露呈孔４２は追加加工箇所１２ａを露呈させる形状であればよく、例えば、Ｕ字切欠き形状であってもよい。

下型機構２０は、ベースとなる固定台５０と、該固定台５０の上部に設けられた下型５２と、鋼板１２の周辺部を支持する環状のブランクホルダ５４と、該ブランクホルダ５４を昇降させるダイクッション機構５６とを有する。ブランクホルダ５４は、ホルダ４０と対向する位置に設けられ、該ホルダ４０ともに鋼板１２の端部を挟持するためのものである。

下型５２は、前記の上型３８とともに鋼板１２を挟んでプレス加工するものであって、上面に鋼板１２の下面に当接するための型面５２ａが設けられている。この型面５２ａは前記の型面３８ａに対応する形状に形成されている。また、下型５２には、プレス加工をした後の鋼板１２における追加加工箇所１２ａに対応する位置に孔５８が設けられている。この孔５８は追加加工箇所１２ａに設けるピアス孔１４０（図５参照）に対応した径に設定されている。孔５８は、追加加工機２２に対抗する位置に設けられており、例えば、下型５２の側面に設けられている。

ダイクッション機構５６は、下方から固定台５０及び下型５２の取付部５２ｂを貫通してブランクホルダ５４の下部に固定されている複数のピン６０と、これらのピン６０の下端部を接続しているプレート６２と、該プレート６２を昇降させる複数のシリンダ６４と、プレート６２の位置を検出して制御部１６に供給する第２リニアセンサ６６とを有する。

ダイクッション機構５６は、さらに、シリンダ６４に対して圧油を供給・回収する油圧モータ６８と、該油圧モータ６８を回転させるサーボモータ７０とを有する。サーボモータ７０の回転は、カップリングや減速器等を含む伝達部７２を介して油圧モータ６８に伝達される。油圧モータ６８はサーボモータ７０の作用下に正逆いずれの方向にも回転し、シリンダ６４のロッド側及びキャップ側に対して選択的に圧油を供給することができる。これにより、所定の圧力制御を行いながら、ホルダ４０とともにブランクホルダ５４により鋼板１２の周辺部を適切に押圧してしわ押さえを行うことができる。

追加加工機２２は、シリンダ８０と、該シリンダ８０のロッド８０ａの先端に設けられたピアスツール８２とを有する。ピアスツール８２は、追加加工箇所１２ａに設けられるピアス孔１４０及び孔５８に対応した径に設定されている。シリンダ８０は、ロッド８０ａを進出させたときにピアスツール８２が追加加工箇所１２ａを貫通して孔５８に挿入される向きに設定されている。

制御部１６は、エンコーダ２４ａ及び第１リニアセンサ３６から供給される信号を参照しながらサーボモータ２４を駆動制御するプレス駆動部１６ａと、シリンダ８０を駆動制御する追加加工機駆動部１６ｂと、第２リニアセンサ６６から供給される信号を参照しながらサーボモータ７０を駆動することによりブランクホルダ５４を昇降させるダイクッション駆動部１６ｃとを有する。プレス駆動部１６ａ、追加加工機駆動部１６ｂ及びダイクッション駆動部１６ｃは相互に接続されており、同期動作が可能である。

図２に示すように、プレス駆動部１６ａは、電源１００から得られる電力がトランス１０２で昇圧された後に供給されるサーボ電源部１０４と、該サーボ電源部１０４で調整された電力を用いてサーボモータ２４を駆動するサーボアンプ１０６とを有する。サーボアンプ１０６は、ソフトウェア機能部１０８の作用下にサーボアンプ１０６の駆動量が設定される。サーボ電源部１０４とサーボアンプ１０６との間には大容量コンデンサ１１０が設けられている。

ダイクッション駆動部１６ｃは、電源１００の電力が供給されるサーボ電源部１１２と、該サーボ電源部１１２で調整された電力を用いてサーボモータ７０を駆動するサーボアンプ１１４とを有する。サーボアンプ１１４は、ソフトウェア機能部１１６の作用下にサーボモータ７０の駆動量が設定される。

サーボ電源部１１２及びサーボアンプ１１４は、電流を正逆の双方に通電が可能であって、サーボモータ７０が負荷によって回転して発電をするときには、発電によって得られる電流をプレス駆動部１６ａに供給する回生動作が可能である。回生電力は大容量コンデンサ１１０に蓄えられてサーボモータ２４の駆動に供せられ、電源設備容量を抑制することができる。

次に、このように構成されるプレス加工装置１０を用いてワークである鋼板１２の加工を行う方法について説明する。

先ず、図３のステップＳ１において初期設定を行う。つまり、ブランクホルダ５４を所定位置まで上昇させておき、該ブランクホルダ５４によって未加工の鋼板１２を支持する。また、追加加工機２２におけるシリンダ８０のロッド８０ａは縮退させておき、上型３８は上死点まで上昇させておく。

ステップＳ２において、プレス駆動部１６ａの作用下に、サーボモータ２４を回転駆動してスライダ３２を下降させる。

ある程度下降をさせると、ホルダ４０が鋼板１２の上面に接触し、該鋼板１２はホルダ４０とブランクホルダ５４により挟持される。この時点（図７Ａの変位ｘ３参照）から、ダイクッション駆動部１６ｃの作用下にブランクホルダ５４を下降させる（ステップＳ３）。ダイクッション駆動部１６ｃは、ブランクホルダ５４が鋼板１２の下面を押圧気味となるように適度な力を発生させて鋼板１２を確実に保持させながら下降するように圧力制御を行う。つまり、ブランクホルダ５４は、ホルダ４０によって鋼板１２を介して押圧され、該鋼板１２に適度な圧力を与えながら押し下げられることになる。

これにより、鋼板１２はホルダ４０とブランクホルダ５４によって周辺部を保持されながら下降し、次第に上型３８と下型５２によって製品形状にプレスされる。

また、ブランクホルダ５４を下降させる際には、サーボモータ７０によって発電をさせて、上記の回生動作をさせてもよい。

ステップＳ４において、プレス駆動部１６ａは、第１リニアセンサ３６の信号を参照してスライダ３２の位置が下死点に達したか否かを確認する。スライダ３２が下死点に達したときにはステップＳ５へ移り、未達であるときには下降を継続する。

ステップＳ５において、スライダ３２の下降及びブランクホルダ５４の下降を停止させる。このとき、図４に示すように、鋼板１２は上型３８の型面３８ａと下型５２の型面５２ａによって挟まれてプレス加工が終了している。また、上型３８の露呈孔４２は、ピアスツール８２及び孔５８と同軸上に配置され、追加加工機２２からみて追加加工箇所１２ａが露呈される。

ステップＳ６において、追加加工機駆動部１６ｂの作用下にシリンダ８０のロッド８０ａを進出させて、図５に示すように、ピアスツール８２を露呈孔４２を通して追加加工箇所１２ａを貫通させ、孔５８に挿入させることによりピアス孔１４０を成形する。ピアス孔１４０の成形にともなって発生する切屑１３０は、落下して所定の集積箇所に集められ、又は図示しない集じん器によって排出される。

ロッド８０ａは、最大進出時にピアス孔１４０が形成されるように設定しておく。また、リニアセンサ又はリミットスイッチ等を設けてロッド８０ａの進出距離を参照しながら、ピアス孔１４０が形成される適度な位置まで進出して停止するように制御してもよい。

ステップＳ７において、ロッド８０ａ及びピアスツール８２を当初の位置まで後退させる。

ステップＳ８において、プレス駆動部１６ａの作用下に、サーボモータ２４を回転駆動してスライダ３２を上昇させる。この時点ではブランクホルダ５４は停止させたままとしておく。

ステップＳ９において、スライダ３２の位置がパネル搬送位置まで達したか否かを確認し、達しているときにはステップＳ１０へ移り、未達のときにはスライダ３２の上昇を継続する。

ステップＳ１０において、ダイクッション駆動部１６ｃの作用下にブランクホルダ５４を上昇させる。これによりブランクホルダ５４は、スライダ３２よりもやや遅れて上昇することになる。

ステップＳ１１において、ダイクッション駆動部１６ｃは、ブランクホルダ５４の位置がパネル搬送位置まで達したか否かを確認する。ブランクホルダ５４がパネル搬送位置に達したときにはステップＳ１２へ移り、未達であるときには上昇を継続する。

ステップＳ１２において、図６に示すように、ブランクホルダ５４の上昇を一時停止させ、プレス加工及びピアス加工の終了した鋼板１２を所定の搬送手段によって次工程（例えば、溶接工程）のステーションへ搬送する。

ステップＳ１３において、ダイクッション駆動部１６ｃは、ブランクホルダ５４を再上昇させる。

ステップＳ１４において、ダイクッション駆動部１６ｃは、ブランクホルダ５４の位置が加工待機位置まで達したか否かを確認する。ブランクホルダ５４が加工待機位置に達したときにはステップＳ１５へ移り、未達であるときには上昇を継続する。

ステップＳ１５において、ブランクホルダ５４の上昇を停止させ、未加工の鋼板１２を所定の位置に配置する。なお、この間もスライダ３２は上昇を継続している。

ステップＳ１６において、プレス駆動部１６ａは、第１リニアセンサ３６の信号を参照してスライダ３２の位置が上死点に達したか否かを確認する。スライダ３２が上死点に対して未達であるときには上昇を継続し、上死点に達したときには図３に示す今回の処理を終了する。スライダ３２が上死点に達したときには、他の工程とのサイクルタイムとの関係上、スライダ３２を一端停止してもよいし、特に他の工程の影響がない場合には停止せずにそのまま次の鋼板１２の加工を続行してもよい。

上記の処理は、１つのフローチャート上で表したが、例えば、プレス駆動部１６ａ、追加加工機駆動部１６ｂ及びダイクッション駆動部１６ｃの各駆動部が、相互に同期確認を行いながら独立的に動作してもよい。

上記の一連の加工のサイクルをタイムチャートで表すと、図７Ａ〜図７Ｃに示すとおりとなる。これらの図７Ａ〜図７Ｃでは、時刻の横軸に上記の処理のおけるステップ番号を対応する箇所に付している。

図７Ａに示すように、スライダ３２の変位ｘは、上死点ｘ１から下死点ｘ２までの間を往復し、下死点ｘ２においては所定時間（ステップＳ５〜Ｓ８の間）停止している。また、ステップＳ３に対応する時刻には、ホルダ４０が鋼板１２の上面に接する変位ｘ３に達している。ステップＳ１０時点の変位ｘ４はパネル搬送位置であり、ブランクホルダ５４の変位ｙ３に相当する位置である。

図７Ｂに示すように、ブランクホルダ５４の変位ｙは、ステップＳ１〜Ｓ３に対応する期間及びステップＳ１５以降の期間には、加工待機位置ｙ１で停止している。また、スライダ３２が下死点ｘ２で停止しているステップＳ５〜Ｓ１０の間には、ブランクホルダ５４も変位ｙ２の位置で停止している。ステップＳ３〜Ｓ５の間、ステップＳ１０〜Ｓ１２、及びＳ１３〜Ｓ１５の期間では、ブランクホルダ５４は、スライダ３２とほぼ同じ速度で上昇及び下降をしている。ステップＳ１０〜Ｓ１１の期間では、ブランクホルダ５４はパネル搬送位置ｙ３で停止している。

図７Ｃに示すように、ピアスツール８２の変位ｚは、ステップＳ１〜Ｓ５及びステップＳ８以降の期間では、待機位置ｚ１で停止している。ステップＳ５の直後のＳ６からピアスツール８２は進出を開始し、変位ｚ２において追加加工箇所１２ａに対して当接、打ち抜きをして、最大変位ｚ３に達する。この後ステップＳ７において待機位置ｚ１に戻る。

上述したように、本実施の形態に係るプレス加工方法及びプレス加工装置１０によれば、上型３８と下型５２の双方の型が近接する下死点到達時に双方の型の位置を停止させながら鋼板１２に対してピアス加工を施すことによって、プレス加工とピアス加工とを１つのステーションにおいて連続的に行うことができ、効率的である。

また、プレス加工装置１０の他に独立的な他のピアス加工用の装置を設ける必要がなく、加工工数、加工費用及び加工装置設置スペースを抑制することができる。プレス加工とピアス加工が１つのステーションにおいて行われることから、プレス加工とピアス加工との間で鋼板１２を搬送する手間が不要である。

さらに、追加加工機２２による加工では、露呈孔４２によって露呈されている部分であれば基本的にはどのような加工も可能であって、例えば、刻印、レーザマーカ、エンボス加工等を行うことができる。追加加工機２２による加工は、上型３８の型押し方向の影響がないことから、露呈孔４２によって露呈されている部分であれば、設計条件により任意の向きからの加工が可能である。

さらにまた、追加加工機２２による加工を行う際には、プレス加工による材料の流動が終了した安定な状態であり、しかも鋼板１２は上型３８及び下型５２により安定して拘束されており、ばり等の発生が抑制され、正確且つ高精度な加工が可能となる。ピアスツール８２は、鋼板１２に対して安定した状態で加工を行うため、寿命が向上する。また、追加加工機２２による加工は、上型３８を停止させて行うことから、安定且つ正確な加工が可能となる。

制御部１６は、上型３８を下型５２に対して近接させる制御と、追加加工機２２の動作制御を統合的に行っており、プレス加工に対して追加加工が正確に同期する。

本発明に係るプレス加工方法及びプレス加工装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係るプレス加工装置の構成を示す模式図である。 プレス駆動部及びダイクッション駆動部のブロック構成図でる。 本実施の形態に係るプレス加工方法の手順を示すフローチャートである。 スライダが下死点で停止した際の上型の一部、下型の一部、鋼板の追加加工箇所及び追加加工機の一部断面拡大図である。 図４に示す状態から、追加加工機によりピアスツールを進出させてピアス加工を行っている状態を示す一部断面拡大図である。 ブランクホルダの上昇をパネル搬送位置で一時停止させた状態のプレス加工装置の模式図である。 図７Ａは、１サイクルにおけるスライダの変位を示すグラフであり、図７Ｂは、１サイクルにおけるブランクホルダの変位を示すグラフであり、図７Ｃは、１サイクルにおけるピアスツールの変位を示すグラフである。

符号の説明

１０…プレス加工装置 １２…鋼板
１２ａ…追加加工箇所 １４…装置本体
１６…制御部 ２２…追加加工機
２４、７０…サーボモータ ２４ａ…エンコーダ
３２…スライダ ３８…上型
３８ａ、５２ａ…型面 ４２…露呈孔
５２…下型 ５６…ダイクッション機構
５８…孔 ６４、８０…シリンダ
８２…ピアスツール
ｘ１…上死点 ｘ２…下死点

Claims (4)

1. プレス成形品をサーボプレスにて成形加工するプレス加工方法において、
   第１の型を第２の型に対して近接させ、板材をプレスするプレス成形工程と、
   前記プレス成形工程の後、双方の型が近接する下死点到達時に双方の型の位置を停止させる下死点停止工程と、
   前記下死点停止工程中に、双方の型で押圧された板材に対して他の加工を施す追加加工工程と、
   を有することを特徴とするプレス加工方法。
2. 請求項１記載のプレス加工方法において、
   前記プレス成形の後、前記下死点停止工程及び前記追加加工工程における制御の作動タイミングは、前記第１の型を前記第２の型に対して近接させる制御をする制御手段において設定されることを特徴とするプレス加工方法。
3. サーボプレス制御を行うプレス加工装置において、
   型から露呈されたプレス成形部に対して追加的に加工を施す追加加工手段と、
   第１の型を第２の型に対して近接させ、板材を双方の型でプレス成形した後、双方の型が近接する下死点到達時に双方の型を停止させた状態で、前記追加加工手段に双方の型で押圧された板材に対して他の加工を施させる制御手段と、
   を有することを特徴とするプレス加工装置。
4. 請求項３記載のプレス加工装置において、
   前記制御手段は、さらに、前記第１の型を前記第２の型に対して近接させる制御をすることを特徴とするプレス加工装置。
   
   

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