JPH0246928A - 流体圧成形加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、流体圧成形加工装置に係り、薄板等のブラン
ク材を絞り加工して、自動車部品、電気部品、航空機部
品等を得るのに利用される。

（従来の技術） ダイスおよびダイス側が開口された流体圧室を有するチ
ャンバと、ダイス側より流体圧室内に進入可能としてチ
ャンバに対向して配置されたパンチと、チャンバに対向
して配置されがっチャンバ側に押圧可能とされた加圧盤
と、を備え、ダイス上に流体圧室を閉塞しておかれたブ
ランク材を、パンチの流体圧室への進入を介して流体圧
力で絞り成形する流体圧成形加工方法及び装置は、ハイ
ドロホーム法として、昭和５０年１０月２５日発行の“
プレス加工便覧°゛第４９８ページで既知であり、又、
特公昭６０−５６５６９号公報等にも開示されている。

第５図及び第６図において、１はチャンバで、テーブル
２上に固定され、内部に流体圧室３を有するとともにダ
イス４が備えられている。

５は加圧盤（ブランクホルダ）であり、ピストンロッド
６を介してチャンバ１側に押圧可能として備えられてい
る。

７はパンチであり、ダイス４側から流体圧室３内に進入
可能として備えられている。８は高圧チャージ用チエツ
ク弁、９は流体チャージ用チエ・ンク弁、１０は高圧チ
ャージ用モータ、１１は高圧チャージ用ポンプ、１２は
流体チャージ用モータ、１３は流体チャージ用ポンプ、
１４は圧力ゲージ、１５は電磁切換弁、１６はリリーフ
弁、１７は流体タンクを示している。

すなわち、ダイス４上に流体圧室３を閉塞しておかれた
ブランク材１８は、加圧盤５を介してダイス４との間に
挟みつけられ、パンチ７を流体圧室３内に押込むことに
より、パンチ７を雄型上して流体圧室３内に発生する対
向液圧によって静水圧力学的な成形を行う。

ごの場合、流体圧室３内の圧力を所定の圧力に保持する
ためリリーフ弁１６が作動する。

成形により流体圧室３からタンク１７に流出した流体を
次の成形のため流体チャージ用モータ１２とポンプ１３
により流体圧室３に戻される。

成形時の流体圧力はチエツク弁８および９によりポンプ
１１および１３に作用するのが阻止される。

製品の成形に際しては、その製品の形状により、パンチ
７が流体圧室３に進入する度合いにより、流体圧室３内
の圧力を所定圧力に変えてやる必要があり、リリーフ弁
１６に電磁比例リリーフ弁を採用し、パンチの下降スト
ロークによって向弁を調整する方法がとられる。

特に、円錐形状の照明器具用反射板や浅い絞りで表面に
複雑な模様を有する自動車部品のドアなどは、成形最終
時点で高圧を発生される必要がある。この様な場合のパ
ンチストロークと流体圧室３内圧力の関係を第７図に示
す。

この場合の高圧発生手段としては前述の電磁比例リリー
フ弁を調整したり、第５．６図に示す如く、パンチ７の
ストローク限において、電磁切換弁１５によりリリーフ
回路を遮断したり、加えて高圧チャージ用モータ１０お
よびポンプ１１により流体圧室３に高圧をチャージする
方法がとられる。

（発明が解決しようとする課題） 叙述の従来技術は、ゴムによる成形に比較して高圧力を
得やす（、圧力が均一に作用する等の優位性は認められ
るけれども、流体圧室（チャンバー）内の圧力を絞り弁
等の圧力調整装置で調節しているため次のような問題点
がある。

まず、チャンバー内の流体（液体）を絞り弁を介して圧
出する際、草大なエネルギー損失を伴うという重大な欠
点がある。

更に、液体のチャンバー内への再供給、すなわち、次の
成形加工が始る前にチャンバー内へ液体を供給しなけれ
ばならず、これは時間的ロスを意味し、作業速度（加工
生産のサイクルタイム）の制約を伴う問題がある。

また、圧力調節装置は液体の汚れに弱く、それ故、被加
工材（ブランク材）から生じる可能性のあるパリとかそ
の他の汚染物による影響を受は易く、これは加工運転の
混乱を招く等の問題点がある。

特に、従来技術では、絞り成形最終段階における高圧成
形のため、高圧ポンプを使用する場合には、（ａ）；高
圧ポンプ回路が必要で複雑、高価となる。（ｂ）；高圧
ポンプによる高圧チャージや、高圧チャージに合せての
パンチの対抗力アップなどの制御のため時間的ロスが生
じる。（Ｃ）；パンチ力が弱く高圧チャージによりパン
チが押上げられると製品にひずみが生じ、パンチ力を強
く上げ過ぎるとパンチが下降し、製品の絞り深さ精度が
悪（なる。

また、電磁比例リリーフ弁を使用する場合には、（ａ）
；パンチを追い込むことにより圧力を上げなければなら
ず、高圧絞りとなり製品形状によっては悪影響を生じる
。（ｂ）；製品の絞り深さ精度が悪い。

（Ｃ）；高圧リリーフ弁が必要となる。更に、高圧発生
により、加圧盤（ブランクホルダ）に力がかかり、この
ため加圧盤（ブランクホルダ）の押え力を上げる必要が
あるが、これはプレスの許容最大加圧盤（ブランクホル
ダ）加圧力量によって制約される。

そこで、本件出願人は、第３図、第４図に示した流体圧
成形加工装置を特願昭６３−１０３１７６号（公知技術
でないことから以下、比較例ということもある）を提案
している。

すなわち、この比較例は、第３図および第４図で示す如
く、ダイス２４およびダイス２４側が開口された流体圧
室２５を有するチャンバ２０と、ダイス２４側より流体
圧室２５内に進入可能としてチャンバ２０に対向して配
置されたパンチ２７と、チャンバ２０に対向して配置さ
れチャンバ２０側にパンチ２７と独立して押圧可能とさ
れた加圧盤２９と、を備え、ダイス２４上に流体圧室２
５を閉塞しておかれたブランク材Ｂのダイス２４周辺を
チャンバ２０側と加圧盤２９側との協働で挟みつけた状
態でブランク材Ｂをパンチ２７の流体圧室２５への進入
を介して流体圧力で絞り成形するものにおいて、 チャンバ２０がピストン２２とシリンダ２３とからなり
、ピストン２２又はシリンダ２３のいずれか一方が固定
乃至静止して備えられ、他方が相対移動されて流体圧室
２５内の流体を流体圧室２５より排出することなく所定
の成形圧力に保持すべくされており、パンチ２７による
絞り成形の最終段階においてバンチ加圧力を加圧盤２９
側に伝達付与する保合手段３１が備えられた技術である
。

この比較例技術は、叙述の従来技術の不具合点を解消し
ているが、シリンダ２３の上昇力に対抗する力もプレス
から加える必要がありブレス油が大きくなっていた。

本発明は、叙述の従来技術に対しては、被加工材に対し
てプレスを小形にできるようにした流体圧成形加工装置
を提供することが目的である。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ダイス２４およびダイス２４側が開口された
流体圧室２５を有するチャンバ２０と、ダイス２４側よ
り流体圧室２５内に進入可能としてチャンバ２０に対向
して配置されたパンチ２７と、チャンバ２ｏに対向して
配置されチャンバ２０側にパンチ２７と独立して押圧可
能とされた加圧盤２９と、を備え、ダイス２４上に流体
圧室２５を閉塞しておかれたブランク材Ｂのダイス２４
周辺をチャンバ２０側と加圧盤２９側との協働で挟みつ
けた状態でブランク材Ｂをパンチ２７の流体圧室２５へ
の進入を介して流体圧力で絞り成形するものにおいて、
叙述の目的を達成するために次の技術的手段を講したの
である。

すなわち、本発明は、チャンバ２０がピストン２２とシ
リンダ２３とからなり、ピストン２２又はシリンダ２３
のいずれか一方が固定乃至静止して備えられ、他方が相
対移動されて流体圧室２５内を所定の成形圧力に保持す
べくされており、パンチ２７による決め絞り成形段階に
おいてチャンバ２０における可動部材２２または２３の
上昇を規制して絞り圧力を向上させることを特徴とする
ものである。

（作　用） 本発明によれば、ダイス２４上に流体圧室２５を閉じる
ように第１図に示す如く鋼板等のブランク材Ｂがおかれ
、加圧盤２９を降下させてチャンバ２０の端面（頂面）
に対峙させ、ダイス２４周辺のブランク材Ｂを加圧盤２
９とチャンバ２０側との協働で挟みつける。

つづいて、パンチ２７をダイス２４側より流体圧室２５
内に進入させると、流体圧室２５内の圧媒容量はほぼ変
化しないため、パンチ２７が流体圧室２５内に進入した
容積と略等しい容積を確保すべく本図示例ではチャンバ
２０のシリンダ２３が上昇してパンチ２７の加圧力およ
び加圧盤２９の加圧力により発生する流体圧室２５内の
流体圧力でパンチ２７を雄型として静水圧力学的な成形
と絞り成形がなされる。

決め絞り成形段階においてはシリンダ２３の上界力に対
抗する力を付加してやる必要があり対抗手段３７によっ
て規制され、流体圧室２５内の流体圧力は高くなる。

（実施例） 以下、図面を参照して、本発明の具体例を詳述する。

第１図および第２図は本発明の具体例を示しており、２
０はチャンバであり、プレスのベツド上に設けられた基
盤２１に固定乃至静止されたピストン２２と、このピス
トン２２に摺動自在に嵌合されたシリンダ２３と、から
なり、シリンダ２３上にはダイス２４が取付けられて流
体圧室２５を内部に形成している。

なお、ピストン２２とシリンダ２３との摺動部分にはシ
ール２６を備えており、流体圧室２５に収められている
圧媒の漏洩が防止されている。

更に、図示例ではピストン２２を基盤２１に固定乃至静
止し、シリンダ２３をこれに摺動自在として嵌合してい
るけれども、シリンダ２３側を有底形状として固定乃至
静止させ、ピストン２２側を摺動自在としたものでもよ
く、いずれにしても、ピストン２２又はシリンダ２３の
いずれか一方が固定乃至静止され他方が相対移動自在で
あればよい。

２７はパンチであり、ダイス２４側より流体圧室２５内
に進入可能としてチャンバ２（Ｒ：対向して配置されて
おり、該パンチ２７はクロスヘツド２８を介してプレス
に設けられた伸縮シリンダ等の駆動力の作用部材に連結
されている。

なお、このパンチ２７は絞り成形に際して、所謂ＩＪｊ
ｔ型の役目をするものであり、パンチ２７の断面積は流
体圧室２５（ピストン２２）の断面積重、よりも小さく
されて流体圧室２５の軸心とパンチ２７の軸心とが互い
に一致されている。

２９は加圧盤（ブランクホルダ）であって、ブランクホ
ルダシリンダ装置３０のピストン２２側３０＾が連結さ
れることにより、チャンバ２０の頂面、実質的にダイス
２４を介してシリンダ２３に接離自在とされて、該シリ
ンダ２３に加圧力を付与可能とされている。

３１は保合手段であり、パンチ２７による絞り成形の最
終段階において、バンチ２７側と加圧盤２９側とを下降
方向にて一体化、すなわち固定するものであり、第１図
および第２図の実施例では加圧盤２９上に環形状のスト
ッパ３２をボルト等で固定するか一体形成し、該ストッ
パ３２にクロスヘツド２８が係合することによって構成
されている。

３３はシリンダストッパであり、ピストン台座部３４に
ストッパピン３５を上下動自在に設けるとともに、該ビ
ン３５にバネ３６を設けて上方に弾発することにより構
成されている。

３７は対抗手段であり、パンチ２７による決め絞り成形
段階においてチャンバ２０における可動部材２２または
２３、本例ではシリンダ２３の上昇を規制するものであ
り、補助シリンダ４７をシリンダ２３と固定側である基
盤２１との間に設け、決め絞りに入ったときを検出して
パルプ手段４８を切替えて補助シリンダ４７によりシリ
ンダ２３の上昇力に応じた力でシリンダ２３を下方へ引
張ることにより、決め絞り圧力を上昇させるようにして
いる。

なお、補助シリンダ４７は基盤２１等に取付けたチュー
ブ４７Ａ　とこれに嵌合するピストン４７Ｂとからなり
、ピストン４７Ｂがナツト４７Ｃ等でシリンダ２３に取
付けてあり、モータＭ、ポンプＰからの流体圧をバルブ
手段４８を介して補助シリンダ４７に、回路４８Ａ、４
８Ｂを介して送液するようにしており、第２図において
、４９はリリーフ弁を示している。

次に、上記第１具体例におけるブランク材Ｂの絞り成形
サイクルを説明する。

第１図に示すイニシャル位置（スタート位置）において
は、パンチ２７および加圧盤２９はブランク材Ｂの装填
のためダイス２４の上面よりある距離をおいて位置し、
シリンダ２３はシリンダストッパ３３のバネ３６を介し
であるバランスをとった高さに保持され、圧媒の表面位
はダイス２４の開口部分近くに位置され、鋼板等のブラ
ンク材Ｂがダイス２４上に流体圧室２５の開口を塞いで
おかれる。

次に、パンチ２７と加圧盤２９とを同調して同時下降ま
たは、加圧盤２９をパンチ２７より先に降下させるかし
て、いずれにしても加圧盤２９の下面がブランク材Ｂに
接触し、ここに、ブランク材Ｂは流体圧室２５に対する
閉塞体として働く。

この際、バネ３６部に剛体ストッパを別置し、加圧盤２
９の下降力をチャンバ２０のシリンダ２３を介して保持
してもよい。

次に、叙述の状態の保持乃至維持した状態でパンチ２７
を下方、すなわち、ブランク材Ｂに向って移動させ、パ
ンチ２７をダイス２４側より開口部分を介して流体圧室
２５内に進入させると、流体圧室２５内の圧媒容量はほ
ぼ変化しないため、パンチ２７が流体圧室２５内に進入
した容積と略等しい容積を確保すべくこの実施例ではチ
ャンバ２０のシリンダ２３が上昇してパンチ２７の加圧
力および加圧盤２９の加圧力により発生する流体圧室２
５内の流体圧力、つまり、成形圧力（対向液圧）でパン
チ２７を雄型として静水圧力学的な成形と絞り成形がな
される。

流体圧室２５内にパンチ２７とブランク材Ｂを圧し下げ
ることは該室２５の容積を減少させようとすることを意
味する。

しかしながら、この容積減少はシリンダ２３が流体圧室
２５内の圧力、つまり、成形圧力のために相対運動とし
て矢印Ｃで示す如く上方移動されることにより補償され
る。

このことは、流体圧室２５から非圧縮性圧媒の排出を不
要とすることを意味し、流体圧室２５の圧力すなわち成
形圧力は、単にパンチ２７とピストン２２の面積比及び
ブランクホルダシリンダ装置３０により作用する力の大
きさによって調節される。

絞り成形が進行するとこれに応してシリンダ２３は矢印
Ｃで示す如く上昇するが、このシリンダ２３の上昇限は
、ストッパー手段３１のスト・ツバ３２に係合すること
により規制拘束される。ストッパ手段３１が係合すると
同時に補助シリンダ装置４７が作動し、シリンダを下方
へ引く。

すなわち、ブランク材Ｂのパンチ２７による決め絞り時
において、シリンダ２３が流体圧力により上昇しようと
する力は対抗手段３７を介して固定側（基盤２１）で受
持つことになり、流体圧力Ｐａは高くなる。

これを、比較例（第３図、第４図）と対比して説明する
と、決め絞り時に発生する流体圧力Ｐ。は基本的に次式
によって決定される。

Ｍ−＾１ｘＰｏより　Ｐ。＝Ｍ−であり、シリンダ＾１ ２３の対抗手段を有しない比較例では、ｐ、＝　　　　
となる。

これに対し、本発明では対抗３７を有していることから
、 Ｍ　＝　Ａ　２　Ｘ　Ｐ　Ｏより　　Ｐ。＝Ｍ二となり
、液体圧力Ｐ。は但・高くなることを意味する（なお、
Ｍはブレス全力量でＦＦＯ＋ＦＩＩＯである）。

より具体的に説明すると、シリンダ２３の上昇を対抗手
段３７で拘束規制したときからシリンダ２３に作用する
上昇力Ｐ。Ｘ（Ａｔ−Ａ２）は対抗手段３７で分担する
ことができ、パンチ２７がさらに流体圧室２５内へ進入
することで密閉状の流体（圧媒）は圧縮され圧力が上昇
する。

絞り成形が進み、これが最終段階において、係合手段３
１が係合される。

すなわち、第１図、第２図ではクロスヘツド２８の下面
がストッパ３２に係合されて、ここに、パンチ２７側と
加圧盤２９側とが一体化され、パンチ２７と加圧盤２９
とが相対動きがなくなり、これによって、製品の絞り深
さが設定されるとともに、クロスヘツド２８からの加圧
力の一部が加圧盤２９による押付は力に付与伝達されて
流体圧室２５内の圧力を上昇させ、より高い圧力でパン
チ２７を雄型とする対向液圧での成形がなされる。

所定の成形が完了すると、パンチ２７は引上げられ、加
圧盤２９も上昇し、成形された製品は取出される。この
際、シリンダ２３等は自重または補助シリンダ２３４７
で下降し、ハネ３６または、補助シリンダ装置４７によ
って、バランスのとれた位置で静止する。

（発明の効果） 本発明は、以上詳述した通りであり、次のような利点が
ある。

圧媒（流体）を収容する流体圧室を形成するチャンバは
、相対的に摺動可能なシリンダとピストンからなるので
、流体による加圧成形に際して、流体圧室内の圧媒を絞
り弁等を介して逃出させる必要はなく、従って、草大な
エネルギー損失、圧媒の異常な温度上昇もない、このこ
とは、このための成形用圧媒の供給、排出のためのポン
プ装置、圧力調整装置を必要としないし、多量の圧媒の
再供給の必要もなくなって、設置の籠略化と生産サイク
ルタイムの向上を期することができる。

また、パンチによる決め絞り成形の段階においてチャン
バにおける可動部材の上昇を規制する対抗手段を設けて
いるので、プレスの全力量を流体圧室内の流体圧力の上
昇に有効活用でき、ここに、パンチを雄型とする静水圧
力学的な成形圧を高めることができて、成形力は充分に
確保できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例と従来例および比較例を示してお
り、第１図は本発明第１実施例によるスタート時の立面
断面図、第２図は同しく絞り成形の最終段階における立
面断面図、第３図は比較例のスタート時の立面断面図、
第４図は同じく絞り成形の最終段階における立面断面図
、第５図は従来例による加圧盤によるブランク材押え状
態を示す立面断面図、第６図は従来例の成形加工状態を
示す立面断面図、第７図は流体圧室の圧力とパンチスト
ロークとの関係を示すグラフ図である。 ２０・・・チャンバ、２２・・・ピストン、２７・・・
ンリンダ、２４・・・ダイス、２５・・・流体圧室、２
７・・・パンチ、２９・・・加圧盤（ブランクホルダ）
、３７・・・対抗手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイス２４およびダイス２４側が開口された流体
   圧室２５を有するチャンバ２０と、ダイス２４側より流
   体圧室２５内に進入可能としてチャンバ２０に対向して
   配置されたパンチ２７と、チャンバ２０に対向して配置
   されチャンバ２０側にパンチ２７と独立して押圧可能と
   された加圧盤２９と、を備え、ダイス２４上に流体圧室
   ２５を閉塞しておかれたブランク材Ｂのダイス２４周辺
   をチャンバ２０側と加圧盤２９側との協働で挟みつけた
   状態でブランク材Ｂをパンチ２７の流体圧室２５への進
   入を介して流体圧力で絞り成形するものにおいて、 チャンバ２０がピストン２２とシリンダ２３とからなり
   、ピストン２２又はシリンダ２３のいずれか一方が固定
   乃至静止して備えられ、他方が相対移動されて流体圧室
   ２５内を所定の成形圧力に保持すべくされており、 パンチ２７による決め絞り成形段階においてチャンバ２
   ０における可動部材２２または２３の上昇を規制して決
   め絞り圧力を向上させる対向手段３７が備えられている
   ことを特徴とする流体圧成形加工装置。