JP4177107B2 - 電気的縁取りプレス - Google Patents
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Description
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０００年１２月２７日に出願された表題「電気的縁取りプレス(Electric hemming press)」の米国特許予備出願の利益を請求する。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、縁取りプレスに関し、特に、電気的サーボモータとプレスラムを作動するための液圧シリンダーを用いた縁取りプレス(hemming press)に関し、サーボモータは予備縁取り圧力(prehem pressure)を提供し、液圧シリンダーは最終的な縁取り圧力を提供する。
【０００３】
２．関連する技術の論議
特に自動車産業において、縁取りプレスを使用して縁取りするプロセスによって、２つの予め成形された金属パネルが一体的な構造ユニット内に一体に接合することが通常行なわれている。車両のドアは、この方法で製造された典型的な一体ユニットである。特に、車両のドアは、典型的には外側金属パネルと内側金属パネルとを備えていて、これらは完全なドアユニットを提供するために一体に縁取りされている。縁取りするプロセスが達成される前に、外側金属パネルは、外側パネルの主体部と垂直に形成された外側端部フランジを備えるように予備成形されている。この予備成形は、打ち抜き操作によって慣例的になされた。予備成形された内側パネルと外側パネルは、プレスのダイス(die)で相対的に整列される。縁取りするプロセスは、予備成形されたフランジを内側金属パネルの端部部分の周りで折り曲げる(fold)ためにプレスラムを移動する。縁取りするプロセスは、内側パネルの端部部分とともに外側パネルフランジの堅い万力(vice)のようなグリップを提供するが、ドア形状とあらかじめ規定された許容誤差内の寸法を維持することが重要である。
【０００４】
公知の縁取り操作は、一般的に２つのステージ操作である。第１のステージにおいて、予備成形されたフランジを有する外側パネルはプレスのダイスに配置され、また、内側金属パネルは端部分がフランジと整列するように外側パネルの頂部に配置される。縁取りプレスは、フランジにほぼ垂直に角度をなして外部力を外側金属パネルの予備成形されたフランジに適用し、フランジを内側パネルに向かって下方に曲げるようにする。このステップは、一般的に、予備縁取りするステージとして参照される。第２のステージは、内側パネルを接触するために部分的に曲げられたフランジを付加的な量曲げて、折り曲げプロセスを達成するために、第２の力をほぼ平行にフランジの最初の方位に提供する。このステップは、一般的に最終的な縁取りステージとして参照される。
【０００５】
この２つの縁取りプロセスは、一般的に別個のセットのダイスまたは工具を使用して行われる。そのような操作用の所望の工具加工部は、むしろかさばり、コストがかかり、またスペースを消費する。さらに、２つのステージ縁取りプロセスは、通常、縁取りされるべきパネルを第１のステージ工具加工部から第２のステージ工具加工部へ搬送するための搬送操作を必要とする。
【０００６】
従来技術は、一般的に、２つのステージプロセスから１つのステージプロセスへ縁取りプロセスを改良する事に関する。この分野における進展の例は、１９９２年１月２８日にアーネスト・エー・ダッセイ・ジュニア(Earnest A. Dacey, Jr.)へ許可された表題「縁取り装置」の米国特許第５，０８３，３５５号；１９９２年９月２９日にルーセン・セント・デニス(Lucen St. Denis)へ許可された表題「縁取り機械と方法」の米国特許第５，１５０，５０８号；１９９３年１２月２８日にオーエン・シー・エバンス(Owen C. Evans)へ許可された表題「縁取り機械」の米国特許第５，２７２，９０３号；１９９５年１０月３日にジョン・アール・キャムピアン(Jon R. Campian)へ許可された表題「縁取り機械と操作の方法」の米国特許第５，４５４，２６１号；１９９５年１０月２７日にジェラルド・エー・ブラウン(Gerald A. Brown)等へ許可された表題「縁取りプレス」の米国特許第５，４５７，９８１号；１９９７年７月１５日にアントニオ・ザンピーニ(Antonio Zampini)へ許可された表題「シート金属」の米国特許第５，６４７，２４３号；１９９８年４月２１日にジョセフ・コヴァロヴィック(Josef Kovarovic)等へ許可された表題「縁取り機械」の米国特許第５，７４０，６９１号；および、１９９８年５月５日にジョセフ・コヴァロヴィック(Josef Kovarovic)等へ許可された表題「縁取り機械」の米国特許第５，７４６，０８３号に見出される。この技術は、代表的には、カムを縁取りプレスの外側で、予備縁取りおよび最終縁取りダイスブロックに使用すること、および１回の縁取りプレス内で単一の構造を形成する方法に焦点を当てている。さらなる改良は、縁取りするプロセスを改良するためになされる。
【０００７】
本発明の概要
本発明の教示によれば、４つのコーナーポスト(post)によって離間されたクラウン(crown)と基板とを備えた縁取りプレスが開示されている。プレスラムは、クラウンと基板との間でポスト上に摺動可能に設けられている。第１のダイスはプレスラムの下方の面に設けられていて、第２のダイスはベースプレートの上方の面に設けられている。縁取りされるべき加工物は、第２のダイスに配置され、そしてプレスラムが上方のホームポジションから下方の縁取りポジションへ縁取りプロセスを達成するために移動される。予備縁取りステップと最終縁取りステップとはプレスラムの１回の連続的なストロークで達成される。
【０００８】
少なくとも１つのサーボモータが、クラウンの頂面に設けられていて、これは、クラウンを通って延びたロールスクリュー（ｒｏｌｌ ｓｃｒｅｗ）のような線形アクチュエータ（ｌｉｎｅａｒ ａｃｔｕａｔｏｒ）に結合されている。線形アクチュエータは、プレスラムの頂面にしっかりと設けられている。１つまたはそれ以上の空圧的に付勢された液圧アクチュエータが、同様にクラウンに設けられていて、各アクチュエータは、開口部を通ってプレスラム内に伸びたロッドを備えている。線形アクチュエータは、プレスラムを、ホームポジションから予備縁取りポジションを通って最終的縁取りのスタートポジションに移動する。最終的縁取りのスタート用のポジションで、ロッドは、プレスラムの頂面上に配置されている。適切な作動装置が、ロッドがぐっと押すことができる面を提供するためにプレスラムの開口部上にブロックを配置する。液圧アクチュエータの作動は、縁取りを達成するために適切な圧力下で最終縁取りポジションを通ってプレスラムを押す。ロッドとブロックとの間の接触点は、縁取りするプロセス中もプレスラム上を横断する力を調整するために浮動（ｆｌｏａｔｉｎｇ）接触である。縁取りの三次元的形状を形成するときに、ベースとクラウン間の相互作用は、これらの構造間に相対的な移動を引き起こす。サーボモータはプレスラムをホームポジションに戻すために反転する。
本発明のさらなる目的、利点および態様は、添付した図面と関連した以下の記述と請求の範囲とから明らかになるであろう。
【０００９】
実施例の詳細な説明
電気的縁取りプレスに関する本発明の実施例の以下の議論は、事実上単に例示であり、また、本発明またはその応用ならびに使用を限定するために意図されたものではない。
図１は、本発明の実施例による電気的縁取りプレス１０の斜視図、図２は上面図、そして図３と４は別個の側面図である。以下により詳細に述べるが、プレス１０は、成形された板状金属パネルの２つの部品を一体に「縁取り(hem)」するプレス機械である。この分野においてよく理解されるように、プレス１０は一方の板状金属パネルのフランジを他方の板状金属パネルの端部上に折り曲げることによって２枚のパネルを強固に取着する。プレス１０は、代表的には外側板状金属パネルと内側板状金属パネルで形成された自動車のドア用の特別な応用を有している。適切なプレス制御装置（図示せず）が、プレス１０の操作中に電気的制御信号を提供するために縁取りプレス１０と関連して備えられている。詳細に後述するように、縁取りプレス１０は、電気的モータと液圧シリンダーとによって操作され、液圧シリンダーは空気および流体の両方で操作される。
【００１０】
プレス１０は、鋼で作られ成形されたパネルを有するベースプレート１２を備えている。ベースプレート１２は、プレス操作を十分に支持できる製造環境における製造フロアーにおかれている。プレス１０はまた、ベースプレート１２に寸法と形状とが類似して構成された鋼で作られ成形されたパネルを有するクラウン１４を備えている。１つの実施例において、ベースプレート１２とクラウン１４とは、長さが１０フィート、幅が８フィートで高さが１４フィートである。ベースプレート１２とクラウン１４とは、図示したように、４つの鋼のポスト１６、１８、２０、および２２によって離間されている。４つのポスト１６〜２２は、図１〜図４に示されるように鉛直に方向付けられている。ポスト１６〜２２は、適切なカプラー２６と２８とによってベースプレート１２とクラウン１４とのコーナー位置を通過して取着されている。ポスト１６〜２２は、プレス１０に強固さを与える。
【００１１】
プレスラム３０は、ポスト１６〜２２に摺動可能に設けられている。ラム３０は、矩形の部材で、好ましくは鋼で作られていて、ポスト１６〜２２と整列された適切な孔を備えていて、それによってプレスラム３０は、ベースプレート１２とクラウン１４との間でポスト１６〜２２上を上下に移動できる。適切なブッシング３８がプレスラム３０に設けられていて、プレスラム３０が最小限の摩擦でポスト１６〜２２上を容易に摺動することが可能である。
【００１２】
図示したように、第１のダイス３４は、プレスラム３０の底面３２に解放可能に設けられていて、第２のダイス３６は、ベースプレート１２の上面２４に解放可能に設けられている。この分野において理解できるように、一体に縁取りされるべき金属パネル加工物（図示しない）は、ある方向付けでダイス３６上に配置される。ついで、ダイス３４が加工物と接触するように、プレスラム３０に力が加えられてポスト１６〜２２上に下降する。プレスラム３０の力は、外側金属パネルのフランジを内側金属パネルの端部上に沿って曲げて縁取りを提供するようにする。
【００１３】
第１のダイス３４は、第２のダイス３６と関連された整列要素８０と整列する整列要素７８を備えている。プレスラム３０が下降した場合、要素７８と８０とは、この分野においてよく理解されるように、ダイスブレード４８が予備縁取りを提供するようにするために相互作用する。整列要素７８と８０およびダイスブレード４８は、明瞭さのために図３と４には示されていない。プレスラム３０の作動は、以下においてより詳細に述べる。１つの実施例において、液圧的に作動されるダイスセットリフター６４が、ダイス３６を取り除くためにベースプレート１２内に備えられている。
【００１４】
１対のローラースクリュー線形アクチュエータ(roller screw linear actuator)が、クラウン１４の頂面に設けられている。１つの実施例において、この目的のために適切なローラースクリューが、ミネソタ州チャンハッセン(Chanhassen)のエクスラー（ＥＸＬＡＲ）社から入手可能である。線形アクチュエータは、シリンダー４４と４６内に配置されていて、ここではシリンダー４４と４６とがクラウン１４を通過して延びている。ローラースクリュー線形アクチュエータは、カプラー８６によってプレスラム３０の頂面６２に結合されている。電気的サーボモータ４０と４２は、カプラー８２と８４とによってそれぞれ別個に各線形アクチュエータに結合されている。１つの実施例において、サーボモータ４０と４２とは、１１馬力（８．２ｋｗ）のモータで、イリノイ州ホフマンエステーツ(Hoffmann Estates)のマネスマンレックスロス(Mannesmann Rexroth)のインドラマート(lndramat)部門から入手可能である。モータ４０と４２の励起に応答したアクチュエータの作動は、スクリューがどちらの方向へ回転するかに依存して、プレスラム３０を下降または上昇するようにする。サーボモータ４０と４２とは電気的に操作するので、清潔であり騒音が少ない。
【００１５】
サーボモータ４０と４２との励起は、プレスラム３０がダイス３６に向かって下降するようにする。１つの実施例において、スクリューアクチュエータは、長さが約４０インチで、２４インチの行程(travel)を有していて、プレスラム３０を２０〜３０トンの力で移動する。この力は、上述したような方法で予備縁取り力として使用され、プレスラム３０は予備縁取りストローク中に約１００〜１５０ｍｍ走行する。１つの実施例において、サーボモータ４０と４２とは、最終的縁取りポジションの上方約５ｍｍにプレスラム３０を下げる。２つのサーボモータおよび関連するスクリューがこの実施例において備えられているけれども、しかしながら、プレスのサイズ、所望の予備縁取り力、モータのサイズなどに依存して、単一のサーボモータおよび関連するスクリュー、または、２つ以上のサーボモータおよび関連するスクリューが、他の実施例において採用できることがこの分野の当業者によって理解されるであろう。
【００１６】
プレスラム３０が予備縁取りストロークの終りにある場合、４つの液圧アクチュエータ５０、５２、５４および５６は、最終的縁取りのために圧力を提供する。液圧アクチュエータ５０〜５６は、クラウン１４に設けられていて、鋼製ロッド６８〜７４に各接続されている。ロッド６８〜７４は、図１，３、４に示されるように鉛直に方向付けられており、プレスラム３０内の関連する孔を貫通して延びている。プレスラム３０が最終的縁取りポジションの開始ポジションに下降した場合、ロッド６８〜７４は、孔から完全に引っ込められ、プレスラム３０とロッド６８〜７４との間に鉛直方向の隙間が存在する（図４）。１つの実施例において、液圧アクチュエータ５０〜５６と、ロッド６８〜７４と、クラウン１４の頂面５８に設けられた液圧ブースタータンク６０との組み合わせは、すべて商業的に利用可能な部品である。例えば、ミシガン州ダンディー（Ｄｕｎｄｅｅ）のアリエスエンジニアリング（Ａｒｉｅｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）社から利用可能なハイパーシル（Ｈｙｐｅｒｃｙｌ）システムである。このシステムは、面５８に設けられた空気タンク７６が、空気圧力を提供する空気オーバー（ａｉｒ ｏｖｅｒ）オイルシステムである。本発明の範囲内において、水のような他の液圧流体が他の構成において使用することができる。この実施例において４つの液圧アクチュエータ５０〜５６があるが、しかしながら、これは限定されない例であって、本発明の範囲内に入る他の構造においては、特定のシステムの変数に依存してそれより多くまたは少なく備えられ得る。
【００１７】
線形的に操作されるブロック９０〜９６は、各孔に隣接してプレスラム３０の頂面６２に摺動可能に設けられている。ブロック９０〜９６の位置は、各空圧式シリンダー１００〜１０６のような適切なアクチュエータによって、選択的に移動可能である。プレス制御装置は、プレスラム３０が一旦十分に下降すると、孔をおおう（ over ）ようにブロック９０〜９６を摺動するためにシリンダー１００〜１０６を作動するので、ロッド６８〜７４は孔から完全に引き出され、プレスラム３０とロッド６８〜７４の下端部との間に鉛直軸方向の隙間が存在する。この配置において、ブロック９０〜９６はプレスラム３０とロッド６８〜７４の下端部との間の鉛直軸方向の隙間内に位置付けられ、ロッド６８〜７４は、ブロック９０〜９６と整列され、また、それらと接触することができる。制御装置からの他の信号は、液圧アクチュエータ５０〜５６を作動し、ロッド６８〜７４をブロック９０〜９６に対して押圧しプレスラム３０に下向きの力を提供する。この下向きの力は加工物を一体に取着するための最終的縁取りをする圧力を提供する。１つの実施例において、最終的縁取り用のプレスラム３０のストロークは約５ｍｍで、６０ポンド／平方インチで約１２０トンの力を提供する。最終的縁取りの後、空気圧力は、ロッド６８〜７４をブロック９０〜９６から離して上昇する。
【００１８】
本発明によれば、ロッド６８〜７４と各ブロック９０〜９６との間の接触は浮動（floating）接触であって、ロッド６８〜７４はプレスラム３０に関して横に移動できる。特に、ロッド６８〜７４がプレスラム３０に下方向の力を伝えるが、ロッド６８〜７４は各ブロック９０〜９６に沿ってのプレスラム３０に関して横断する（即ち、横）方向への滑動は禁じられているように、ロッド６８〜７４は垂直方向に各ブロック９０〜９６と接触する。これは、最終的縁取りステップ中、縁取り操作からプレスラム３０に適用された横方向の力が、ロッド６８〜７４とブロック９０〜９６との間の結合に逆に影響しないという利点を提供する。換言すると、ロッド６８〜７４がブロック９０〜９６に関して横方向に移動できるので、そうでなければ公知の構造に存在するこの接続点での損耗および裂けがほとんどない。
【００１９】
縁取りするプロセスが一旦完了すると、ロッド６８〜７４はブロック９０〜９６から持ち上げられる。制御装置は次に、ブロック９０〜９６を孔から離すためにシリンダー１００〜１０６を作動し、ロッド６８〜７４はプレスラム３０の孔と再度整列する。サーボモータ４０と４２とがついで作動され、プレスラム３０をそのホームポジションに戻すのに上昇させ、縁取りされた加工物はダイス３６から取り除かれる。
【００２０】
このプロセスは、加工物がダイス３６に配置されまたダイス３６から取り除かれることが可能な適切な割合で達成される。サーボモータ４０と４２および線形アクチュエータが高能率でプレスラム１０の他の設計の構造を通っているので、プレスラム１０は、約１２０ジョブ／時間の産業平均と比較して、最大２４０ジョブ／時間まで達成できる。４つのポスト１６〜２２と４つの液圧アクチュエータ５０〜５６は、システムにより安定性をもたらし、揺動(sway)を排除し、また機械のより長い寿命をもたらす。
【００２１】
上述の議論は、本発明の単なる例示的実施例を開示して述べたものである。この分野の当業者は、そのような議論から、また添付した図面と請求の範囲とから、請求の範囲において規定されたような本発明の精神および目的から逸脱しないで、種々の改造、変更、および変形をそれらにすることができることを容易に認識する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例による電気的縁取りプレスの斜視図。
【図２】 図１に示された縁取りプレスの上面図。
【図３】 プレスラムがホームポジションにある図１に示された縁取りプレスの側面図。
【図４】 プレスラムが縁取りポジションにある図１に示された縁取りプレスの側面図。
関連出願の相互参照
この出願は、２０００年１２月２７日に出願された表題「電気的縁取りプレス(Electric hemming press)」の米国特許予備出願の利益を請求する。
【０００２】
発明の背景
１．発明の分野
本発明は、縁取りプレスに関し、特に、電気的サーボモータとプレスラムを作動するための液圧シリンダーを用いた縁取りプレス(hemming press)に関し、サーボモータは予備縁取り圧力(prehem pressure)を提供し、液圧シリンダーは最終的な縁取り圧力を提供する。
【０００３】
２．関連する技術の論議
特に自動車産業において、縁取りプレスを使用して縁取りするプロセスによって、２つの予め成形された金属パネルが一体的な構造ユニット内に一体に接合することが通常行なわれている。車両のドアは、この方法で製造された典型的な一体ユニットである。特に、車両のドアは、典型的には外側金属パネルと内側金属パネルとを備えていて、これらは完全なドアユニットを提供するために一体に縁取りされている。縁取りするプロセスが達成される前に、外側金属パネルは、外側パネルの主体部と垂直に形成された外側端部フランジを備えるように予備成形されている。この予備成形は、打ち抜き操作によって慣例的になされた。予備成形された内側パネルと外側パネルは、プレスのダイス(die)で相対的に整列される。縁取りするプロセスは、予備成形されたフランジを内側金属パネルの端部部分の周りで折り曲げる(fold)ためにプレスラムを移動する。縁取りするプロセスは、内側パネルの端部部分とともに外側パネルフランジの堅い万力(vice)のようなグリップを提供するが、ドア形状とあらかじめ規定された許容誤差内の寸法を維持することが重要である。
【０００４】
公知の縁取り操作は、一般的に２つのステージ操作である。第１のステージにおいて、予備成形されたフランジを有する外側パネルはプレスのダイスに配置され、また、内側金属パネルは端部分がフランジと整列するように外側パネルの頂部に配置される。縁取りプレスは、フランジにほぼ垂直に角度をなして外部力を外側金属パネルの予備成形されたフランジに適用し、フランジを内側パネルに向かって下方に曲げるようにする。このステップは、一般的に、予備縁取りするステージとして参照される。第２のステージは、内側パネルを接触するために部分的に曲げられたフランジを付加的な量曲げて、折り曲げプロセスを達成するために、第２の力をほぼ平行にフランジの最初の方位に提供する。このステップは、一般的に最終的な縁取りステージとして参照される。
【０００５】
この２つの縁取りプロセスは、一般的に別個のセットのダイスまたは工具を使用して行われる。そのような操作用の所望の工具加工部は、むしろかさばり、コストがかかり、またスペースを消費する。さらに、２つのステージ縁取りプロセスは、通常、縁取りされるべきパネルを第１のステージ工具加工部から第２のステージ工具加工部へ搬送するための搬送操作を必要とする。
【０００６】
従来技術は、一般的に、２つのステージプロセスから１つのステージプロセスへ縁取りプロセスを改良する事に関する。この分野における進展の例は、１９９２年１月２８日にアーネスト・エー・ダッセイ・ジュニア(Earnest A. Dacey, Jr.)へ許可された表題「縁取り装置」の米国特許第５，０８３，３５５号；１９９２年９月２９日にルーセン・セント・デニス(Lucen St. Denis)へ許可された表題「縁取り機械と方法」の米国特許第５，１５０，５０８号；１９９３年１２月２８日にオーエン・シー・エバンス(Owen C. Evans)へ許可された表題「縁取り機械」の米国特許第５，２７２，９０３号；１９９５年１０月３日にジョン・アール・キャムピアン(Jon R. Campian)へ許可された表題「縁取り機械と操作の方法」の米国特許第５，４５４，２６１号；１９９５年１０月２７日にジェラルド・エー・ブラウン(Gerald A. Brown)等へ許可された表題「縁取りプレス」の米国特許第５，４５７，９８１号；１９９７年７月１５日にアントニオ・ザンピーニ(Antonio Zampini)へ許可された表題「シート金属」の米国特許第５，６４７，２４３号；１９９８年４月２１日にジョセフ・コヴァロヴィック(Josef Kovarovic)等へ許可された表題「縁取り機械」の米国特許第５，７４０，６９１号；および、１９９８年５月５日にジョセフ・コヴァロヴィック(Josef Kovarovic)等へ許可された表題「縁取り機械」の米国特許第５，７４６，０８３号に見出される。この技術は、代表的には、カムを縁取りプレスの外側で、予備縁取りおよび最終縁取りダイスブロックに使用すること、および１回の縁取りプレス内で単一の構造を形成する方法に焦点を当てている。さらなる改良は、縁取りするプロセスを改良するためになされる。
【０００７】
本発明の概要
本発明の教示によれば、４つのコーナーポスト(post)によって離間されたクラウン(crown)と基板とを備えた縁取りプレスが開示されている。プレスラムは、クラウンと基板との間でポスト上に摺動可能に設けられている。第１のダイスはプレスラムの下方の面に設けられていて、第２のダイスはベースプレートの上方の面に設けられている。縁取りされるべき加工物は、第２のダイスに配置され、そしてプレスラムが上方のホームポジションから下方の縁取りポジションへ縁取りプロセスを達成するために移動される。予備縁取りステップと最終縁取りステップとはプレスラムの１回の連続的なストロークで達成される。
【０００８】
少なくとも１つのサーボモータが、クラウンの頂面に設けられていて、これは、クラウンを通って延びたロールスクリュー（ｒｏｌｌ ｓｃｒｅｗ）のような線形アクチュエータ（ｌｉｎｅａｒ ａｃｔｕａｔｏｒ）に結合されている。線形アクチュエータは、プレスラムの頂面にしっかりと設けられている。１つまたはそれ以上の空圧的に付勢された液圧アクチュエータが、同様にクラウンに設けられていて、各アクチュエータは、開口部を通ってプレスラム内に伸びたロッドを備えている。線形アクチュエータは、プレスラムを、ホームポジションから予備縁取りポジションを通って最終的縁取りのスタートポジションに移動する。最終的縁取りのスタート用のポジションで、ロッドは、プレスラムの頂面上に配置されている。適切な作動装置が、ロッドがぐっと押すことができる面を提供するためにプレスラムの開口部上にブロックを配置する。液圧アクチュエータの作動は、縁取りを達成するために適切な圧力下で最終縁取りポジションを通ってプレスラムを押す。ロッドとブロックとの間の接触点は、縁取りするプロセス中もプレスラム上を横断する力を調整するために浮動（ｆｌｏａｔｉｎｇ）接触である。縁取りの三次元的形状を形成するときに、ベースとクラウン間の相互作用は、これらの構造間に相対的な移動を引き起こす。サーボモータはプレスラムをホームポジションに戻すために反転する。
本発明のさらなる目的、利点および態様は、添付した図面と関連した以下の記述と請求の範囲とから明らかになるであろう。
【０００９】
実施例の詳細な説明
電気的縁取りプレスに関する本発明の実施例の以下の議論は、事実上単に例示であり、また、本発明またはその応用ならびに使用を限定するために意図されたものではない。
図１は、本発明の実施例による電気的縁取りプレス１０の斜視図、図２は上面図、そして図３と４は別個の側面図である。以下により詳細に述べるが、プレス１０は、成形された板状金属パネルの２つの部品を一体に「縁取り(hem)」するプレス機械である。この分野においてよく理解されるように、プレス１０は一方の板状金属パネルのフランジを他方の板状金属パネルの端部上に折り曲げることによって２枚のパネルを強固に取着する。プレス１０は、代表的には外側板状金属パネルと内側板状金属パネルで形成された自動車のドア用の特別な応用を有している。適切なプレス制御装置（図示せず）が、プレス１０の操作中に電気的制御信号を提供するために縁取りプレス１０と関連して備えられている。詳細に後述するように、縁取りプレス１０は、電気的モータと液圧シリンダーとによって操作され、液圧シリンダーは空気および流体の両方で操作される。
【００１０】
プレス１０は、鋼で作られ成形されたパネルを有するベースプレート１２を備えている。ベースプレート１２は、プレス操作を十分に支持できる製造環境における製造フロアーにおかれている。プレス１０はまた、ベースプレート１２に寸法と形状とが類似して構成された鋼で作られ成形されたパネルを有するクラウン１４を備えている。１つの実施例において、ベースプレート１２とクラウン１４とは、長さが１０フィート、幅が８フィートで高さが１４フィートである。ベースプレート１２とクラウン１４とは、図示したように、４つの鋼のポスト１６、１８、２０、および２２によって離間されている。４つのポスト１６〜２２は、図１〜図４に示されるように鉛直に方向付けられている。ポスト１６〜２２は、適切なカプラー２６と２８とによってベースプレート１２とクラウン１４とのコーナー位置を通過して取着されている。ポスト１６〜２２は、プレス１０に強固さを与える。
【００１１】
プレスラム３０は、ポスト１６〜２２に摺動可能に設けられている。ラム３０は、矩形の部材で、好ましくは鋼で作られていて、ポスト１６〜２２と整列された適切な孔を備えていて、それによってプレスラム３０は、ベースプレート１２とクラウン１４との間でポスト１６〜２２上を上下に移動できる。適切なブッシング３８がプレスラム３０に設けられていて、プレスラム３０が最小限の摩擦でポスト１６〜２２上を容易に摺動することが可能である。
【００１２】
図示したように、第１のダイス３４は、プレスラム３０の底面３２に解放可能に設けられていて、第２のダイス３６は、ベースプレート１２の上面２４に解放可能に設けられている。この分野において理解できるように、一体に縁取りされるべき金属パネル加工物（図示しない）は、ある方向付けでダイス３６上に配置される。ついで、ダイス３４が加工物と接触するように、プレスラム３０に力が加えられてポスト１６〜２２上に下降する。プレスラム３０の力は、外側金属パネルのフランジを内側金属パネルの端部上に沿って曲げて縁取りを提供するようにする。
【００１３】
第１のダイス３４は、第２のダイス３６と関連された整列要素８０と整列する整列要素７８を備えている。プレスラム３０が下降した場合、要素７８と８０とは、この分野においてよく理解されるように、ダイスブレード４８が予備縁取りを提供するようにするために相互作用する。整列要素７８と８０およびダイスブレード４８は、明瞭さのために図３と４には示されていない。プレスラム３０の作動は、以下においてより詳細に述べる。１つの実施例において、液圧的に作動されるダイスセットリフター６４が、ダイス３６を取り除くためにベースプレート１２内に備えられている。
【００１４】
１対のローラースクリュー線形アクチュエータ(roller screw linear actuator)が、クラウン１４の頂面に設けられている。１つの実施例において、この目的のために適切なローラースクリューが、ミネソタ州チャンハッセン(Chanhassen)のエクスラー（ＥＸＬＡＲ）社から入手可能である。線形アクチュエータは、シリンダー４４と４６内に配置されていて、ここではシリンダー４４と４６とがクラウン１４を通過して延びている。ローラースクリュー線形アクチュエータは、カプラー８６によってプレスラム３０の頂面６２に結合されている。電気的サーボモータ４０と４２は、カプラー８２と８４とによってそれぞれ別個に各線形アクチュエータに結合されている。１つの実施例において、サーボモータ４０と４２とは、１１馬力（８．２ｋｗ）のモータで、イリノイ州ホフマンエステーツ(Hoffmann Estates)のマネスマンレックスロス(Mannesmann Rexroth)のインドラマート(lndramat)部門から入手可能である。モータ４０と４２の励起に応答したアクチュエータの作動は、スクリューがどちらの方向へ回転するかに依存して、プレスラム３０を下降または上昇するようにする。サーボモータ４０と４２とは電気的に操作するので、清潔であり騒音が少ない。
【００１５】
サーボモータ４０と４２との励起は、プレスラム３０がダイス３６に向かって下降するようにする。１つの実施例において、スクリューアクチュエータは、長さが約４０インチで、２４インチの行程(travel)を有していて、プレスラム３０を２０〜３０トンの力で移動する。この力は、上述したような方法で予備縁取り力として使用され、プレスラム３０は予備縁取りストローク中に約１００〜１５０ｍｍ走行する。１つの実施例において、サーボモータ４０と４２とは、最終的縁取りポジションの上方約５ｍｍにプレスラム３０を下げる。２つのサーボモータおよび関連するスクリューがこの実施例において備えられているけれども、しかしながら、プレスのサイズ、所望の予備縁取り力、モータのサイズなどに依存して、単一のサーボモータおよび関連するスクリュー、または、２つ以上のサーボモータおよび関連するスクリューが、他の実施例において採用できることがこの分野の当業者によって理解されるであろう。
【００１６】
プレスラム３０が予備縁取りストロークの終りにある場合、４つの液圧アクチュエータ５０、５２、５４および５６は、最終的縁取りのために圧力を提供する。液圧アクチュエータ５０〜５６は、クラウン１４に設けられていて、鋼製ロッド６８〜７４に各接続されている。ロッド６８〜７４は、図１，３、４に示されるように鉛直に方向付けられており、プレスラム３０内の関連する孔を貫通して延びている。プレスラム３０が最終的縁取りポジションの開始ポジションに下降した場合、ロッド６８〜７４は、孔から完全に引っ込められ、プレスラム３０とロッド６８〜７４との間に鉛直方向の隙間が存在する（図４）。１つの実施例において、液圧アクチュエータ５０〜５６と、ロッド６８〜７４と、クラウン１４の頂面５８に設けられた液圧ブースタータンク６０との組み合わせは、すべて商業的に利用可能な部品である。例えば、ミシガン州ダンディー（Ｄｕｎｄｅｅ）のアリエスエンジニアリング（Ａｒｉｅｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）社から利用可能なハイパーシル（Ｈｙｐｅｒｃｙｌ）システムである。このシステムは、面５８に設けられた空気タンク７６が、空気圧力を提供する空気オーバー（ａｉｒ ｏｖｅｒ）オイルシステムである。本発明の範囲内において、水のような他の液圧流体が他の構成において使用することができる。この実施例において４つの液圧アクチュエータ５０〜５６があるが、しかしながら、これは限定されない例であって、本発明の範囲内に入る他の構造においては、特定のシステムの変数に依存してそれより多くまたは少なく備えられ得る。
【００１７】
線形的に操作されるブロック９０〜９６は、各孔に隣接してプレスラム３０の頂面６２に摺動可能に設けられている。ブロック９０〜９６の位置は、各空圧式シリンダー１００〜１０６のような適切なアクチュエータによって、選択的に移動可能である。プレス制御装置は、プレスラム３０が一旦十分に下降すると、孔をおおう（ over ）ようにブロック９０〜９６を摺動するためにシリンダー１００〜１０６を作動するので、ロッド６８〜７４は孔から完全に引き出され、プレスラム３０とロッド６８〜７４の下端部との間に鉛直軸方向の隙間が存在する。この配置において、ブロック９０〜９６はプレスラム３０とロッド６８〜７４の下端部との間の鉛直軸方向の隙間内に位置付けられ、ロッド６８〜７４は、ブロック９０〜９６と整列され、また、それらと接触することができる。制御装置からの他の信号は、液圧アクチュエータ５０〜５６を作動し、ロッド６８〜７４をブロック９０〜９６に対して押圧しプレスラム３０に下向きの力を提供する。この下向きの力は加工物を一体に取着するための最終的縁取りをする圧力を提供する。１つの実施例において、最終的縁取り用のプレスラム３０のストロークは約５ｍｍで、６０ポンド／平方インチで約１２０トンの力を提供する。最終的縁取りの後、空気圧力は、ロッド６８〜７４をブロック９０〜９６から離して上昇する。
【００１８】
本発明によれば、ロッド６８〜７４と各ブロック９０〜９６との間の接触は浮動（floating）接触であって、ロッド６８〜７４はプレスラム３０に関して横に移動できる。特に、ロッド６８〜７４がプレスラム３０に下方向の力を伝えるが、ロッド６８〜７４は各ブロック９０〜９６に沿ってのプレスラム３０に関して横断する（即ち、横）方向への滑動は禁じられているように、ロッド６８〜７４は垂直方向に各ブロック９０〜９６と接触する。これは、最終的縁取りステップ中、縁取り操作からプレスラム３０に適用された横方向の力が、ロッド６８〜７４とブロック９０〜９６との間の結合に逆に影響しないという利点を提供する。換言すると、ロッド６８〜７４がブロック９０〜９６に関して横方向に移動できるので、そうでなければ公知の構造に存在するこの接続点での損耗および裂けがほとんどない。
【００１９】
縁取りするプロセスが一旦完了すると、ロッド６８〜７４はブロック９０〜９６から持ち上げられる。制御装置は次に、ブロック９０〜９６を孔から離すためにシリンダー１００〜１０６を作動し、ロッド６８〜７４はプレスラム３０の孔と再度整列する。サーボモータ４０と４２とがついで作動され、プレスラム３０をそのホームポジションに戻すのに上昇させ、縁取りされた加工物はダイス３６から取り除かれる。
【００２０】
このプロセスは、加工物がダイス３６に配置されまたダイス３６から取り除かれることが可能な適切な割合で達成される。サーボモータ４０と４２および線形アクチュエータが高能率でプレスラム１０の他の設計の構造を通っているので、プレスラム１０は、約１２０ジョブ／時間の産業平均と比較して、最大２４０ジョブ／時間まで達成できる。４つのポスト１６〜２２と４つの液圧アクチュエータ５０〜５６は、システムにより安定性をもたらし、揺動(sway)を排除し、また機械のより長い寿命をもたらす。
【００２１】
上述の議論は、本発明の単なる例示的実施例を開示して述べたものである。この分野の当業者は、そのような議論から、また添付した図面と請求の範囲とから、請求の範囲において規定されたような本発明の精神および目的から逸脱しないで、種々の改造、変更、および変形をそれらにすることができることを容易に認識する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例による電気的縁取りプレスの斜視図。
【図２】 図１に示された縁取りプレスの上面図。
【図３】 プレスラムがホームポジションにある図１に示された縁取りプレスの側面図。
【図４】 プレスラムが縁取りポジションにある図１に示された縁取りプレスの側面図。
Claims (14)
- 縁取りプレスであって；
ベースプレートと；
前記ベースプレートから離間していて、複数のポストで前記ベースプレートに支持されるクラウンと；
前記クラウンに結合されていて、ホームポジションと縁取りポジションとの間で摺動可能に前記複数のポストに設けられたプレスラムと；
前記クラウンに設けられた少なくとも一つの線形アクチュエータ及び電気的サーボモータ装置であって、前記線形アクチュエータは、前記プレスラムを前記複数のポスト上で上昇及び下降するように前記サーボモータによって作動されるようになっていて；
前記クラウンに設けられた少なくとも一つの液圧アクチュエータであって、前記液圧アクチュエータは、前記クラウンから下方へ延び前記プレスラムに接触するように操作可能であり縁取り圧力をそれに提供するロッドを備えており、前記ロッドは前記プレスラムが縁取りポジションの上方にある場合に前記プレスラムの開口部を貫通して延びており；
前記プレスラムの頂面に設けられた少なくとも一つの摺動可能なブロックであって、前記ブロックは、前記ロッドが接触することを可能にするように前記開口部上を摺動するために操作可能である；
縁取りプレス。 - 前記少なくとも一つの液圧アクチュエータは、前記縁取り圧力を前記プレスラムに提供するために前記ロッドを下降し前記ブロックと接触するようにした請求項１記載の縁取りプレス。
- 前記ロッドと前記ブロックとの間の接触は、浮動接触である請求項２記載の縁取りプレス。
- 前記少なくとも一つの線形アクチュエータ及びサーボモータ装置は、２つの電気的サーボモータ及び線形アクチュエータである請求項１記載の縁取りプレス。
- 前記線形アクチュエータは、ローラースクリューである請求項１記載の縁取りプレス。
- 前記少なくとも一つの液圧アクチュエータは、４つの別個の液圧アクチュエータであって、それぞれが、前記プレスラムの別個の開口部と整列されたロッドを備えている請求項１記載の縁取りプレス。
- 前記少なくとも一つの液圧アクチュエータは、空気オーバー液圧式流体アクチュエータであって、液圧式流体は縁取り力を前記ロッドに提供し、また空気は戻り力を提供する請求項１記載の縁取りプレス。
- 縁取りプレスであって；
ベースプレートと；
前記ベースプレートから離間していて、複数のポストで前記ベースプレートに支持されるクラウンと；
前記クラウンに結合されていて、ホームポジションと縁取りポジションとの間で摺動可能に前記複数のポストに設けられたプレスラムと；
前記クラウンに設けられた複数のサーボモータであって、各サーボモータはローラースクリューに機械的に結合されていて、前記サーボモータの作動は、前記プレスラムが前記複数のポスト上で上昇及び下降するように前記ローラースクリューを回転するためのものであり；
前記クラウンに設けられた少なくとも一つの液圧アクチュエータであって、各液圧アクチュエータは、前記プレスラムが前記縁取りポジションの上方にある場合に、前記プレスラムの開口部を貫通して前記クラウンから下方に延びたロッドを備えていて、前記ロッドは前記プレスラムが前記ホームポジションにある場合に、前記プレスラムの上方にあり、各ロッドは、前記プレスラムの頂面に設けられた別個のブロックと接触するように操作可能であり、前記別個のブロックは、アクチュエータによって各開口部に関して摺動可能に位置付け可能であり、前記液圧アクチュエータの作動は、前記プレスラムに対して前記複数のロッドを通して前記複数のブロックに縁取り圧力を提供する；
縁取りプレス。 - 前記ロッドと前記ブロックとの間の接触は、浮動接触である請求項８記載の縁取りプレス。
- 前記複数の液圧アクチュエータは、４つの別個の液圧アクチュエータであって、それぞれが、前記プレスラムの別個の開口部と整列されたロッドを備えている請求項８記載の縁取りプレス。
- 前記複数の液圧アクチュエータは、４つの空気オーバー液圧式流体アクチュエータであって、液圧式流体は縁取り力を前記ロッドに提供し、また空気は戻り力を提供する請求項８記載の縁取りプレス。
- 内側金属パネルと外側金属パネルとを同時に縁取りするための縁取りプレスであって、前記プレスは；
複数の鋼パネルで作られたベースプレートと；
複数の鋼パネルで作られ、前記ベースプレートから離間したクラウンであって、前記クラウンは、前記ベースプレート上に複数のポストで支持されており；
複数の鋼板から作られ、ホームポジションと縁取りポジションとの間で摺動可能に前記複数のポスト上に設けられたプレスラムであって、前記プレスラムは、それを貫通して延びる複数の開口部を備えており；
各開口部に隣接して前記プレスラムの頂面に設けられた別個のブロックとブロックアクチュエータであって、前記ブロックアクチュエータは、各開口部上で前記ブロックを摺動するために作動され；
前記クラウンに設けられた複数の電気的サーボモータであって、前記サーボモータはローラースクリューに結合されていて、前記ローラースクリューは、前記プレスラムを前記複数のポスト上で上昇または下降するようにするために前記サーボモータによって作動されるものであり；
前記クラウンに設けられた少なくとも一つの液圧アクチュエータであって、各液圧アクチュエータは、前記プレスラムが前記縁取りポジションの上方にある場合に、前記プレスラムの各開口部を貫通して前記クラウンから下方に延びたロッドを備えていて；
前記プレスラムに縁取り圧力を提供するために、前記プレスラムが前記縁取りポジションにあり、前記複数のブロックが前記開口部上を摺動された場合に、前記ロッドは、前記複数のブロックと接触するために操作可能であり、前記ロッドと前記ブロックとの間の接触は浮動接触である；
プレス。 - 前記複数のサーボモータは、２つの電気的サーボモータであって、前記複数の液圧アクチュエータは、４つの別個の液圧アクチュエータである請求項１２記載のプレス。
- 前記複数の液圧アクチュエータは、空気オーバー液圧式流体アクチュエータであって、液圧式流体は縁取り力を前記ロッドに提供し、また空気は戻り力を提供する請求項１２記載の縁取りプレス。
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