JPH0246929A - 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
して配置されかつ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９図及び第１０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・ツク弁、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を雄型として流体圧室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なう。

この場合、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°す、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
トロークによっ開弁を調整する方法がとられる。

特に、円錐形状の証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せる必要がある。

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９．１０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問題点） 叙述の従来技術は、ゴムによる成形に比較して高圧力を
得やすく、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、流体圧室内の圧力をリリーフ弁等の圧力調
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、流体圧室内の流体（液体）をリリーフ弁を介して
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、液体の流体圧室内への再供給、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舌を受は易く、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
悪くなる。

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
。Ｏ））；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、本発明者等は第８図に示す流体圧成形装置を提
案している（特願昭６３−１０３１７６号、公知でない
ことから、以下、比較例という）。

この比較例は、第８図に示す如く、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
えてプレスフレーム２６内に収められており、ダイス２
４上に流体圧室２５を閉塞しておられたブランク材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
を講じたのである。

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側に伝達付与する係合手段３１が備え
られている技術である。

しかし、この比較例は、シリンダ２３の上昇力を抑える
ために、加圧盤２９にしわ押え力板外にシリンダ２３の
上昇力に対抗する力を加えなければならないので、プレ
スフレーム２６には主シリンダ装置４７によるパンチ２
７の押込み力Ｆ、としわ押えシリンダ装置３０の力Ｆ２
との両方の力が作用し、このため、Ｆｌ　＋Ｆｚに耐え
得る構造がプレスフレーム２６として要求され、それだ
けプレス全体が大形になるという課題がある。

本発明は、従来技術の問題点を解消するとともに、比較
例技術の課題を達成することを目的とする。

（問題点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、を備えて、上部プラテン２６
Ａと下部プラテン２６Ｂとをコラム２６Ｃで連結してな
るプレスフレーム２６内に収められている流体圧成形加
工装置において、叙述の目的を達成するために次の技術
的手段を講じたのである。

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
のいずれか一方が少な（とも成形途中から固定乃至静止
して備えられ、他方が相対移動されて流体圧室２５内の
流体を所定の成形圧力に保持すべくされており、 加圧盤２９を介してブランク材Ｂを押付けるための押付
はシリンダ装置３０を、パンチ２７のための主シリンダ
装置４７とは別にしてプレスフレーム２６の反主シリン
ダ装置側に設けたことを特徴とするものである。

（作　用） 本発明によれば、チャンバ２０の端面（頂面）に、加圧
盤２９を対峙させた状態でダイス２４上に流体圧室２５
を閉じるように鋼板等のブランク材Ｂがおかれる（第１
図参照）。その後、制御回路３７における切換バルブ４
１により、押付はシリンダ装置３０を縮少方向に切換え
ることにより、加圧盤２９を降下させてダイス２４周辺
のブランク材Ｂを加圧盤２９とチャンバ２０との協働で
挟みつける　（第２図参照）。

つづいて、主シリンダ装置４７によりでパンチ２７をダ
イス２４側より流体圧室２５内に第３図で示す如く進入
させると、流体圧室２５内の圧媒容積は変化しないため
、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チャンバ２０のシリンダ２３が上昇
して第３図に示す如くパンチ２７の加圧力Ｆ１および加
圧盤２９の加圧力Ｆ２により発生する流体圧室２５内の
流体圧力Ｐ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。

この成形中において、主シリンダ装置４７はＦｌの力量
でよく、従って、プレスフレーム２６の上部プラテン２
６八はＦｌの力量に耐える構造で済み、プレスフレーム
２６の下部プラテン２６Ｂ側のみを、Ｆｌ　十Ｆ２に耐
える構造にするだけでよい。

（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図から第４図は本発明の具体例を示して兆り、２０
はチャンバであり、プレスフレーム２６の下部プラテン
２６Ｂ上に設けられたボルスタ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。

なお、図示例ではピストン２２をボルスタ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２
３のいずれか一方が少なくとも成形途中から固定乃至静
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２０と対向して配置されてお
り、該パンチ２７はその取付台２７八がクロスヘツド２
８を介してプレスフレーム２６の上部プラテン２６八に
設けられた主シリンダ装置４７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、所謂雄型の
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Ａ、よりも小さくされて
いる。

２９は加圧盤（ブランクホルダ）であって、押付はシリ
ンダ装置３０のピストンロッド３０Ａ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。

プレスフレーム２６は、上部プラテン２６Ａと下部プラ
テン２６Ｂとをコラム２６Ｃで連結することで内部に方
形空間を有する枠組構造とされ、このプレスフレーム２
６内に、チャンバ２０等が収められている。

そして、クロスヘツド２８はコラム２６Ｃで摺動案内さ
れ、下部プラテン２６Ｂのボルスタ２１に、押付はシリ
ンダ装置３０のシリンダチューブ３０Ｂが取付けられて
いる。

３１は係合手段であり、パンチ２７による絞り成形の最
終段階において、パンチ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
から第４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又は取付台２７Ａ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、該ピ
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は押付はシリンダ装置３０の制御回路であり、モー
タ３８で駆動されるポンプ３９と、ポンプ吐出回路４０
に備えられた切換バルブ４１とを備えており、切換バル
ブ４１を第１図に示す中立位置から縮少回路４２と伸長
回路４３とに切換えることにより、押付はシリンダ装置
３７を制御するものである。

なお、制御回路３７にはポンプ用リリーフ弁４４、縮少
回路４２用のリリーフ弁４５、伸長回路４３用のリリー
フ弁４６が備えられており、切換バルブ４１は加圧盤２
９等の移動を検出して自動切換えしても、手動切換えし
てもよい。

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及び加圧盤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の開口部分または近くに位置され、鋼板等の
ブランク材Ｂがダイス２４上に流体圧室２５の開口部を
塞いでおかれ、制御回路３７の切換バルブ４１は中立状
態下にある。

次に、制御回路３７の切換バルブ４１を第２図で示す如
く切換えることにより、ポンプ３９の油圧を縮少回路４
２に送液して押付はシリンダ装ｆ３０を縮少させ、加圧
盤２９を降下し、ブランク材Ｂを加圧盤とチャンバ２０
側とで挟みつけここに、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、第３図に示す如く、叙述の状態を保持乃至維持し
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２
５内の圧媒容積は変化しないため、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が第３図の矢印
Ｃの如く上昇してパンチ２７の加圧力Ｆ１および加圧盤
２９の加圧力Ｆ２により発生する流体圧室２５内の流体
圧力Ｐ、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
ることは酸室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
て矢示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の面積比及び押付はシ
リンダ装置３０により作用する力の大きさによって二周
節される。

一方、この成形中において、プレスフレーム２６はバン
チ２７０力１１Ｆ１をその上部プラテン２６Ａが受持ち
、仮押えの力ｆｆ１Ｆ２は押付はシリンダ装置３０が受
持つこととなり、この結果としてプレスフレーム２６の
上部プラテン２６Ａ側は力量Ｆ１に耐える構造で済み、
プレスフレーム２６の下部プラテン２６Ｂ側が力量Ｆｌ
　＋Ｆ２に耐える構造であればよいことになる。

絞り成形が進み、これが最終段階において、保合手段３
１が係合される。

すなわち、本具体例ではバンチ取付台２７への下面がス
トッパ３２に係合されて、ここに、バンチ２７側と加圧
盤２９側とが一体化され、パンチ２７と加圧盤２９との
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２
７を雄型とする対向液圧での成形がなされる。

この決め絞り時においても、シリンダ２３の上昇力は押
付はシリンダ装置３０が受持つことになり、この一連の
工程は、第７図に示す通りとなる。

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も制御回路３７のパルプ４１の切換操作により
上昇し、成形された製品は取出される。この際、シリン
ダ２３等は自重で下降し、バネ３６によって、バランス
のとれた位置で静止し、その際、圧媒の水平レベルは開
口部分の近くになる。

第５図と第６図は本発明の第２．３実施例であり、第５
図は、プレスフレーム２６のコラム２６Ｃに、押付はシ
リンダ装置３０を設けたものであり、第６図は加圧盤２
９に、シリンダチューブ３０Ｂを設はピストンロッド３
０Ａをボルスタ２１に連結した実施例であり、いずれも
基本的には第１実施例と同じであり、同一部材は同一符
号で示している。

（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、圧媒の異常は温度上昇もない。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、設置の簡略化と生産サイク
ルタイムの向上を期することができる。

また、加圧盤を介してブランク材を押付ける押付はシリ
ンダ装置は、主シリンダ装置とは別とされてプレスフレ
ームの反主シリンダ装置側に設けたものであるから、比
較例と同じ流体圧力を発生させる場合、主シリンダ装置
の容量減少及びプレスフレームの必要力量減少によりプ
レスの小型化ができる。

本発明は、以上の利点を奏することから、流体圧成形加
工装置として誠に有意義である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例と従来例並びに比較例を示し、第
１図は本発明によるイニシャル位置における立面断面図
、第２図は本発明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３図は本発明による成形加工状
態を示す立面断面図、第４図は本発明による絞り成形最
終段階を示す立面断面図、第５図は本発明の第２実施例
による立面断面図、第６図は第３実施例の立面断面図、
第７図はストローク、力量、圧力と時間との関係を示す
グラフ、第８図は比較例の立面断面図、第９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１０図は従来例の成形加工状態を示す立面断面図
である。 ２０−　チャンバ、２２−　　ピストン、２７−　　シ
リンダ、２４−ダイス、２５−流体圧室、２６−プレス
フレーム、２７−−−ハンチ、２９・−・加圧盤（ブラ
ンクホルダ）、３０押付はシリンダ装置、４７−・・主
シリンダ装置。

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、を備えて、上部プラテン２６Ａと下部プラテン２６
   Ｂとをコラム２６Ｃで連結してなるプレスフレーム２６
   内に収められている流体圧成形加工装置において、 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のいずれか一方が少な
   くとも成形途中から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内の流体を所定の成形圧力
   に保持すべくされており、 加圧盤２９を介してブランク材Ｂを押付けるための押付
   けシリンダ装置３０を、パンチ２７のための主シリンダ
   装置４７とは別にしてプレスフレーム２６の反主シリン
   ダ装置側に設けたことを特徴とする流体圧成形加工装置
   。