JPH04507063A - 迅速ひずみ矯正プレス - 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】 本発明はひずみ矯正プレスに関し、特に、被加工物を変形させ、この被加工物の 塑性変形を検出し、被加工物を更に所定量変形させてこの被加工物のひずみ取り を行うひずみ矯正プレスに関する。

２、従来技術の説明 特にバー（棒材）およびフラットプレート（平板）等の部品を加工する際には、 ひずみを生ずる傾向がある。これは特に、部品を加熱処理する時に顕著に現れる 。

この歪みは、部品のひずみ取りを行う必要性を生ずる。一般に、そのようなひず み取りは、試行錯誤技術を用いて熟練したオペレータがプレスを操作することに より行われている。この技術は、かなりの時間を要し、また見い出すことが急激 に困難になっているかなりの数のオペレータを必要とする。最終的な結果として 、ひずみ取り操作のコストは比較的高くつき、またそのコストは時が経つに連れ て増大する傾向がある。本発明の発明者が認識している一例においては、特定の 部品のひずみ取りのコストは、浸炭及び焼き入れのコストとほぼ同一である。

発明の総括 本発明は、上述の試行錯誤技術を排除するものであり、スチール材料に特に良く 適するものである。この意味において、本発明は荷重を増加させることにより弾 性変形から塑性変形に変化することを利用している。本発明が、「スチール」と しての材料特性とは反対のこの応力／ひずみ特性に依存していることは、当業者 には明らかであろう。従って、本発明を、スチール部品のひずみ取りに限定して 解釈すべきではないことを理解しなければならない。

図１は代表的なスチールロッドまたはバーの応力／ひすみ線図であり、この線図 はたわみを荷重の関数として表している。荷重が増加するにつれて、点１０に達 するまで部品は直線的にたわむ。この点までは、たわみは弾性的であり、荷重を 開放すると部品はその元の形状を取る。点１０において、曲線の勾配は、部品の 塑性変形の結果として、ゆっくりしたものから急激に変化する。更にたわみが大 きくなると、部品に１残留ひずみ」が生ずる。例えば、図１の符号１１で示す点 までたわんだ後に荷重を取り除くと、図１の矢印りで示した部品の永久的な「残 留ひずみ」が生ずる。

多くの部品及び／又は材料については、「降伏点」　（図１の点１０）を越えて 所望の「ひずみ取り」を生じさせるに必要な変形量あるいはたわみ量を決定する ことは比較的容易である。困難なことは、降伏点（この追加の変形の測定を開始 する点）を決定することである。本発明は、その荷重／たわみ特性はひずみ取り を行うべき部品の特性に合致するが、該部品の塑性変形が開始する領域（図１の 点１０）において弾性を維持している基準体を用いることによって、上記降伏点 を決定する。基準体の荷重／たわみ特性を図１に破線１２で示す。

最も広い意味において、本発明においては、ひずみ取りを行うべき部品と基準バ ネとに同時に荷重を加える。ここに開示する実施例においては、この荷重の付与 は、基準バネのためのサポートを支持する無重量ブリッジすなわち浮動ブリッジ 、及び被加工物をたわませるために用いるアンビルによって行う。基準バネに加 えられるたわみ力は、バネ及び部品の相対的なたわみを監視しながら、浮動ブリ ッジによりひずみ取りを行うべき部品に連続的に加えられる。部品及びバネの相 対的なたわみを比較することにより、部品のたわみを単独に監視する場合に較べ て、部品の塑性変形の検出をより容易に行うことができる。その後塑性変形が始 まった後に、ひずみ取りを行うべき部品の変形すなわちたわみを調節して部品の 所望の「残留ひずみ」を達成する。より詳細には、本発明は、バネ及び部品のた わみに差動的に応答して部品の塑性変形を検出するトランスジューサを用いる。

図面の簡単な説明 図１は、本発明に従ってひずみ取りを行うべき部品の代表的な荷重／たわみ曲線 を、本発明を実施する際に用いられる基準バネの荷重／たわみ曲線と共に示しで いる。

図２は、本発明の好ましい実施例の概略図である。

図３は、本発明の好ましい実施例を図解的に示す図である。

図４及び図５は、図３に示す実施例の一部の動作特性を示している。

好ましい実施例の詳細な説明 本発明を、スチール製のロッドあるいはバーのひずみ取りに関連して説明する。

その目的のために、「たわみ」の用語は、ロッドあるいはバーが変形（ひずみ取 り）力に応答することを適切に表現するものとして用いている。しかしながら、 本発明の概念を、本発明の範囲から逸脱することなく、他の形状のプレート又は 構造体に等しく適用することができることを理解する必要がある。

図２は、本発明に従ってロッドあるいはバーのひずみ取りを行うためのプレスを 概略的に示しており、この図においては、ロッドあるいはバーを、アンビル１６ によりたわみを受けるように支持された被加工物１５で表している。被加工物１ ５のためのサポート１７は、矢印１８で示すように調節可能に設けられており、 また被加工物１５のたわみはトランスジューサ１９によって測定することができ る。トランスジューサ１９は制御器２０に接続されており、この制御器は、トラ ンスジューサ１９と共に用いられて被加工物１５の表面の物理的な位置を監視す ることができまたその位置を表す信号を提供することができる、従来技術におい て周知のいかなる形式のものとすることができる。

アンビル１６は、被加工物１５に向かっであるいはこれから離れる方向に運動可 能に所望の態様で支持された、浮動ブリ７２２１によって支持されている。「浮 動」の用語は、ブリッジ２１が実質的に無重量であり、従来技術において周知の 態様で、例えばバネ２２で示すように、その重量が補償されていること示す。当 業者には明らかなように、ブリッジ２１に加えられる力は、このブリッジ２１に よってアンビル１６を介して被加工物１５に伝達される。

ブリッジ２１は、基準バネ２３のための調節可能なサポート２２を支持しており 、このサポート２２の調節可能な状態は矢印２４で示されている。基準バネ２３ の材料は一般に、基準バネ及び被加工物の荷重／たわみ特性が同様になるように 、被加工物１５の材料と同様のものとされる。以下の記載から明らかになるであ ろうが、サポート２２を調節して基準バネ２３のバネ定数を被加工物１５のバネ 定数に合致させることができる。１７かしながら、基準バネ２３の寸法は、図１ に破線１２で示すように、その荷重／たわみ特性が被加工物１５の塑性変形が開 始すると予想される点を越える増加された荷重によっても弾性状態に留まり点１ ０を越えて直線的に伸びるような寸法とされる。

図２の実施例においては、基準バネ２３は、パワーシリンダ２６から伸長するロ ッドによって支持されているラム２５により係合されている。当業者には明らか なように、シリンダ２６はいかなる周知の形式のものとすることができる。油田 シリンダを用いてラム２５を駆動することが考えられる。また図２に示すように 、ロッドがシリンダ２６から伸びた時に、ラムは基準バネ２３に作用する。他の 実施例、例えば図３の実施例、においては、シリンダのロッドを後退させること によりバネ２３にたわみを与えることができる。記載を明瞭にするために、「ラ ム」の用語を、本明細書及び請求の範囲を通じて機能的に同様の要素に対して用 いているが、この「ラム」の用語は必ずしも「押圧」作用を意味するものではな い。

ラム２５の運動は、ブリッジ２１の運動と共に、制御器２０に接続された出力を 有するトランスジューサ２７により監視される。制御器２０は、ライン２８で示 すようにシリンダ２６を制御する役割を果たすことができる。トランスジユーザ ２７は、ラム２５及びブリッジ２１の運動を監視することができ、かつこれらの 運動の比における変化を検出することができる、従来技術において周知のいかな る形式のものとすることができる。好ましい実施例においては、トランスジュー サ２７は、その入力が被加工物１５及び基準バネ２３の等しいたわみに対し、て 等しくなるように「修正」された、差動トランスジューサである。

作動の際には、所望の特性（所望の荷重／たわみ特性を含む）を有する基準バネ ２３をサポート２２の上に定置する。その後、被加工物をサポート１７の上に定 置する。例えばロッドの場合には、ロッドをその軸線の周囲で回転させ、トラン スジューサ１９でそのたわみを測定する。真直なロッドに相当するロッドの表面 位置においてトランスジューサ】−９が「ゼロ点調整」されていると考えると、 トランスジューサ１９の最大出力は、ロッドを「真直」な形状にするに必要な変 形量の２倍を示すことになる。トランスジューサ１９の出力を用い、アンビル１ ６の下方に１真直」からの最大偏差を置くことになる被加工物１５の向きを検出 することができることは明らかである。これは、ひずみ取り操作の間のロッドの 望ましい向きである。

被加工物がサポート１７ｔの適所にあり、また真直からの偏差量が決定されると 、次にラム２５を伸ばしてバネ２３に係合させることができる。バネ２３に加え る力を増加させることにより、バネ２３が、被加工物１．５と共にたわむ。ラム ２５とアンビル１６の変位は比例的であって、バネ２３及び被加工物１５のバネ 定数に依存する。バネ２３及び被加工物１５のバネ定数が一致している場合には 、ブリッジ２１はラム２５のストロークの半分だけ移動するが、被加工物及びバ ネのたわみは等しい。被加工物１５が基準バネ２３よりもより大きくたわんだ場 合には、オペレータがサポート２２を調節してこれらサポートの間の距離を増加 させ、これにより基準バネのバネ定数を低下させることができる。一連の試行錯 誤的な押圧により、基準バネ２３のバネ定数を被加工物１５のバネ定数に合致さ せることができる。その後にラム２５を基準バネ２３に押圧することにより、被 加工物１５の塑性変形が開始するまで、ラム２５及びブリッジ２１の「合致した 」運動が起こる。この点において、制御器２０が作用してラム２５の前進を停止 させることができる。その後、オペレータは、被加工物１５に所望の永久残留ひ ずみを生じさせる被加工物１５の所望の追加のたわみを選定する。また、被加工 物１５及びこれと同一のロッドからの他の被加工物の上記追加のたわみを生ずる ように、制御器２０を設定することもできる。ここにおいてはオペレータが操作 するとして説明した多くの操作を、本発明の範囲内において自動化することがで きることは明らかである。

上述のように、バネ２３及び被加工物１５のバネ定数を一致させることによって 、ラム２５はブリッジ２１の移動距離の２倍の距離を移動する。トランスジュー サ２７を用いてこの実際の移動の比を測定しまた被加工物１５の塑性変形によっ て生ずるこの比からの逸脱を検出することができる。また、浮動ブリッジ２１の 移動により生ずるトランスジューサ２７への入力を「倍加」してトランスジユー ザ２７への入力か浮動ブリッジ２１の実際の移動の２倍を示すようにすることが できる。これにより、被加工物１５及びバネ２３のバネ定数か一致している時ト ランスジューサ２７から「ゼロ」　（あるいは無視し得る）の出力か生ずる。ト ランスジューサ２７のゼロ／無視し得る出力は、「ゼロ」からの逸脱はその出力 の変動よりもより容易に検出されるので好ましいものである。被加工物１５及び バネ２３のバネ定数が一致すると、トランスジューサ２７のそのようなゼロ出力 を許容する総和ノードを、図３を参照して説明する。

図３乃至図５は、本発明の好ましい実施例を図解的に示している。説明を明瞭に するために、図２を参照して上に説明したものと機能的に同等なものは、同一の 参照符号で示しである。例えば、図３乃至図５の実施例は、被加工物１５に作用 し、またバネ２３を用いている。図３乃至図５の実施例においては、被加工物１ ５はサポート１７上に支持されており、これらサポートは、作業テーブル３０上 でこの作業テーブルに沿って摺動可能に設けられている。作業テーブル３０は、 図示の都合上その一部を破断しである。作業テーブル３０は、直立した部材３１ 及びベース３２を含むフレームの一部である。ベース３２は油圧シリンダ２６を 支持し、この油圧シリンダの伸延するロッドはラム２５を支持している。図３か ら明らかなように、ラム２５は、基準バネ２３に係合すると共に、シリンダ２６ のロッドが収縮するとバネ２３にたわみを与える。フレームはまた、浮動ブリッ ジ２１のためのガイド５０を支持しており、このガイド５０は、アンビル１６を 支持するブリッジ２１の延長部に作用する低摩擦型のローラガイド５１を存して いる。

基準バネ２３のためのサポートは、その全体を符号２２゛　で示されていて、浮 動ブリッジ２１により摺動可能に支持されたブロック３５を備えている。ブロッ ク３５は親ネジ３６により係合され、この親ネジは、これらブロック３５の間の 間隔を調整可能とするように、ステップモータ３７等によりいかなる所望の態様 によっても駆動することができる。各々のブロック３５から伸長しているのは一 対のロッド３８（一方のみ図示する）であって、これら対のロッドはバネ２３の ための揺動サポート３９を支持する各ブロック３５に関連して設けられている。

バネ２３のための揺動サポート３９は、図４及び図５を参照して以下により十分 に説明する。この説明を行うに当たって、親ネジ３６を回転させることによりサ ポート３９の間の間隔を調節し、これによりバネ２３のバネ定数を調節すること ができることは明らかであろう。

トランスジューサ１９を作業テーブル３０により支持して被加工物１５のＦ面に 係合させることができる。同様に、トランスジューサ２７をシリンダ２６の端部 のブリッジ４０により支持し、またこのブリッジ４０にラム２５を支持させるこ とができる。」二連のように、バネ２３及び被加工物１５のバネ定数が一致して いると、浮動ブリッジ２１はラム２５の移動距離の半分だけ移動する。ラム２５ 及びブリッジ２１か移動する際の差動トランスジューサ２７の出力を「ゼロ化」 する（被加工物１５及びバネ２３のバネ定数がバランスしていることを示す）た めに、総和結節あるいはノード４３を浮動ブリッジ２１で支持し、またこの総和 ノードをテープ４４等でトランスジューサ２７と、機械フレームの垂直なサポー ト３１に係止されたサポート４５とに接続する。必要であれば、ステップモータ ４６及びネジ付きのロッド４７を設け、テープ４４をロッド４７にネジ式に係合 するスリーブ４８に係止することができる。当業者には明らかなように、ステッ プモータ４６は、トランスジューサ２７を自動的にゼロ調整するために用いるこ とができる。いずれにしても、結節点４３は、従来技術において周知の態様でト ランスジューサ２７に対する一方の入力において「２倍化」を生ずる。

ステップモータ３７および４６、及びトランスジューサ１９および２７の出力を 用いることにより、制御器２０の自動化が可能となり、従ってオペレータは、被 加工物１５をサポート１７上に単に定置してこの被加工物を操作し、これにより 被加工物１５のひずみ取りを行うために必要な変形量を表すトランスジューサ１ ９の出力を提供するだけで良い。その後に、（ブロック３５を動かすことにより ）基準バネ２３のバネ定数の調節を行い、また、降伏点までの被加工物１５の最 終的なたわみ及び追加の変形の望ましい点までのその後のたわみを決定し、上記 追加の変形をトランスジューサ】、９により測定することができる。例えば、ト ランスジューサ１９による「真直」からの被加工物１５の変動の初期の決定をＸ とすると、「修正」量は上記量Ｘを２で割ることによって得られる。次にこの結 果に、ひずみ取りを行うべき材料の塑性変形特性に依存する係数すなわち率を掛 ける。この率は一般に、通常１よりも大きく２を超えない。この率を決定するこ とは、当業者が容易になし得ることである。また、任意のロフトの部品のパンチ のひずみ取り操作を進めるに伴って、このひずみ取り操作の有効性を監視するこ とができる。この有効性によっては率を修正するこがとできるが、いずれにして も、率の初期決定あるいは率の修正のいずれかによって望ましい値を制御器２０ に入力して所望の態様で実行することができる。

基準バネ２３を変えることなく多数の部品のひずみ取り操作を繰り返し行う場合 の問題は、基準バネに現れるヒステリシスである。バネとそのサポートとの間の 相互作用もまた問題である。図３に示す好ましい実施例の一部である図４及び図 ５は、本発明が以下にしてこれらの問題を解決するかを示している。

図４は、シリンダ２６のロッドが完全に伸びた状態において、ブロック４０のバ ネ２３との相互作用を示している。ブロック４０には肩部５０が設けられ、この 肩部は基準バネ２３に係合してバネ２３を揺動サポート３９から持ち上げている 。この持ち上げを、各ひずみ取り操作の間に行い、各ひずみ取り操作に対してサ ポート３９上で基準バネ２３の「再設定」を行うことができる。また、部材３８ に十分な可撓性を与え、基準バネ２３がたわんだ時に、上記部材が内方に［湾曲 Ｊ　（図５に示すように）して、基準バネがたわんでいる時のこの基準バネの縮 みを補償し、これにより部材３９に対する揺動サポートを提供することができる 。

上記の教示に基づき、多くの本発明の変更及び変形が可能なことは明らかである 。例えば、図示の実施例の作動の自動化が議論されており、いかなる所望の程度 で実行することができる。従って、添付の請求の範囲の範囲内において、特に説 明した以外の態様で本発明を実施することができるこをと理解する必要がある。

手続補正書（方式） ％式％ ２、発明の名称 迅速ひずみ矯正プレス ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 住所 名　称　ディトン・ロジャーズ・マニュファクチャリンクーカンパニー ４、代理人 住　所　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ６、補正の対象 国際調査報告

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. １．被加工物が与えられた方向に変形可能に支持され、該被加工物に係合可能な アンビル手段を有する型式のひずみ取り及びこれに類似の操作を行うためのプレ スであって、基準バネ手段と、該基準バネ手段を特定の方向に変形させるように 支持する手段と、前記基準バネ手段に変形力を与えるための手段と、前記基準バ ネ支持手段と前記アンビル手段とを直列に相互接続する手段とを備えることを特 徴とするプレス。
2. ２．請求項１のプレスにおいて、前記直列に相互接続する手段が浮動ブリッジ手 段を備え、該浮動ブリッジ手段が、前記基準バネ支持手段及び前記アンビル手段 の両方を支持することを特徴とするプレス。
3. ３．請求項２のプレスにおいて、前記与えられた方向及び特定の方向がほぼ平行 であることを特徴とするプレス。
4. ４．請求項２のプレスにおいて、前記与えられた方向及び特定の方向がほぼ一致 していることを特徴とするプレス。
5. ５．被加工物のためのひずみ矯正プレスであって、被加工物を、この被加工物が 与えられた方向に変形することを許容しながら支持するための手段と、 前記被加工物を変形させるように該被加工物に係合可能なアンビル手段と、基準 バネ手段と、 該基準バネ手段が特定の方向に変形するのを許容しながら前記基準バネ手段を支 持するための手段と、 前記アンビル手段及び前記基準バネ支持手段を支持する浮動ブリッジ手段と、前 記基準バネ手段に係合可能であり、また前記基準バネ手段を前記特定の方向に変 形させるために運動可能なラム手段と、前記被加工物の変形に応答して被加工物 の全変形を制御する手段と、前記ラム手段及び前記浮動ブリッジ手段の連動に応 答して前記被加工物の塑性的な降伏を検出する手段とを備えて成るプレス。
6. ６．請求項５のひずみ矯正プレスにおいて、前記与えられた方向及び前記特定の 方向がほぼ平行であることを特徴とするひずみ矯正プレス。
7. ７．請求項５のひずみ矯正プレスにおいて、前記与えられた方向及び前記特定の 方向がほぼ一致していることを特徴とするひずみ矯正プレス。
8. ８．請求項５のひずみ矯正プレスにおいて、前記基準バネ手段のバネ定数が変更 可能であることを特徴とするひずみ矯正プレス。
9. ９．請求項５のひずみ矯正プレスにおいて、前記基準バネ手段支持手段が、前記 基準バネ手段のバネ定数を変更するように調節可能であることを特徴とするひず み矯正プレス。
10. １０．被加工物用のひずみ矯正プレスであって、固定された作業テーブルと、 該作業テーブル上に設けられ、この作業テーブルの方向への被加工物の変形を許 容する調節可能な被加工物サポートと、前記被加工物サポートにより支持される 被加工物に係合して被加工物を前記サポートに向けて変形させるように運動可能 に設けられたアンビル手段と、基準バネ手段と、 基準バネ手段支持手段と、 前記アンビル手段及び前記基準バネ手段支持手段を支持してこれらと共に運動可 能な浮動ブリッジ手段と、 前記基準バネ手段に係合可能でありまた前記基準バネ手段を変形させるように運 動可能なラム手段と、 前記被加工物の変形を検出するための手段と、前記ラム手段と浮動ブリッジ手段 との間の相対的な連動に応答して前記被加工物の塑性的な降伏を検出する手段と を備えて成り、前記被加工物の変形は最初に前記変形検出手段により確定され、 前記被加工物の塑性的な降伏が検出されるまで、前記ラム手段が動かされて前記 浮動ブリッジ手段を介して前記基準バネ手段及び前記被加工物を変形させまた前 記被加工物のそれ以上の変形が前記変形検出手段により測定されることを特徴と するひずみ矯正プレス。
11. １１．請求項１０のひずみ矯正プレスにおいて、前記被加工物及び前記基準バネ 手段が細長い部材であることを特徴とするひずみ矯正プレス。
12. １２．請求項１１のひずみ矯正プレスにおいて、前記基準バネ手段支持手段が、 前記細長い基準バネ手段の調節可能な間隔を支持する手段を備えることを特徴と するひずみ矯正プレス。
13. １３．請求項１１のひずみ矯正ブレスにおいて、前記基準バネ手段支持手段が、 前記浮動ブリッジ手段により支持された一対の隔置されたブロックと、前記ブロ ックのそれぞれ一方に関連して各々設けられかつ間隔をおいた位置で前記細長い 基準手段の下方にある一対の揺動サポート手段と、前記ブロック及び関連する揺 動サポート手段の各々の間で伸長すると共に前記ブロックに係合して前記揺動サ ポート手段の間の間隔を調節するための親ネジ手段を有するロッド手段とを備え ることを特徴とするひずみ矯正プレス。
14. １４．請求項１１のひずみ矯正プレスにおいて、前記バネ手段支持手段が、間隔 を置いた位置で前記細長い基準手段の下方に延在する一対の揺動サポート手段と 、前記浮動ブリッジ手段と揺動サポート手段との間に伸長し、前記基準バネ手段 が変形する際にこの基準バネ手段が縮むとたわむ手段とを備えることを特徴とす るひずみ矯正プレス。
15. １５．請求項１４のひずみ矯正プレスにおいて、前記対の揺動サポート手段の間 の間隔が調節可能であることを特徴とするひずみ矯正プレス。