発明の技術分野
 本発明は、プレス間の機差を模擬する機差� ��擬プレスとその剛性調整方法に関する。

関連技術の説明
 自動車ボデー等の量産に用いる大型プレス� ��型(以下、金型という)は、自動車の価値を� �定するため非常に重要である。このため金� �は、車体デザインをパネル加工面に正確に� �写するため、金型加工面(プレス面)はCAD,CAM� �ステムによりパネル板厚分をオフセットし� �完全に一致するように製作されている。
 しかし、プレス加工時の成形圧により、金� ��(下型と上型)およびプレス装置(ボルスター� ��スライダー)が変形し、下型と上型のプレス 面は完全には一致しなくなる。そのため、プ レス加工時において、プレス面が正確に一致 するように金型製作の最終工程において、熟 練技能者による「型合わせ作業」の繰り返し が必要となる。

 型合わせ工程は、金型メーカにおいて試� ��用プレスを用いて行う工程(メーカでの型合 わせ)と、金型ユーザ(自動車メーカ等)の量産 用プレスを用いて工程(ユーザでの型合わせ)� ��がある。型合わせ工程の作業時間は両者合� ��せて、金型生産時間の1/2~2/5に相当し、型合 わせ工程の削減が生産性向上のため強く要望 されている。

 なお、本発明に関連する先行技術として、� ��許文献1~6が既に開示されている。
 このうち、特許文献1は、フレーム縦剛性を 切換可能として加工対象に適したフレーム剛 性に調整可能とするものであり、特許文献2~4 は、構造的な補強等によりフレームの変形を 抑制してプレス加工精度の向上を目的とした ものであり、特許文献5~6は、油圧回路の切換 /制御を行うことにより油圧アクチュエータ� �作用する圧油を調整して所定の剛性を得る� �のである。

特開平04-147800号公報、「プレス機械」

特開平08-174295号公報、「プレス機械」

特開2004-58123号公報、「プレス機械の補� �構造」

特許第2548508号公報、「液圧プレス装置� �

特開昭61-24609号公報、「油圧式スタビラ� ��ザ装置」

特公平07-17139号公報、「スタビライザー� ��ばね定数可変装置」

 上述した金型の型合わせ工程において、� ��ーザでの型合わせは、通常100~200時間であり 、型合わせ工程全体の1/3以上に達している。 ユーザでの型合わせは、その作業工費に加え て、その間のプレスラインの停止ロスがある 。そのため、ユーザでの型合わせ工程は、金 型ユーザ(自動車メーカ等)にとっても工程時� ��の短縮が強く要望されている。

 あらかじめ金型メーカにおいて完全に型合� ��せが完了しているにもかかわらず、ユーザ� ��の型合わせにも長時間を必要とするのは、� ��型メーカにおいて使用する試作用プレスと� ��型ユーザにおいて使用する量産用プレスと� ��間に差(プレス間の機差)があるためである� �
 このプレス間の機差の1つが、プレス加工時 に変形するプレス装置(主としてボルスター� �スライダー)の剛性差である。

 本発明は、上述した問題点を解決するた� ��に創案されたものである。すなわち、本発� ��の目的は、プレス加工時に変形するボルス� ��ー及びスライダーの剛性を模擬対象プレス� ��一致するように調整することができ、これ� ��より機差を低減またはなくすことができる� ��差模擬プレスとその剛性調整方法を提供す� ��ことにある。

 本発明によれば、外周部で支持された金型� ��持部材の中央部を支持する液圧シリンダと� ��
 該液圧シリンダにより前記金型保持部材の� ��持剛性を調整する剛性調整手段とを備えた� ��ことを特徴とする機差模擬プレスが提供さ� ��る。

 本発明の好ましい実施形態によれば、前� ��金型保持部材は、ボルスター及び/又はスラ イダーである。

 本発明の好ましい実施形態によれば、前� ��剛性調整手段は、金型保持部材の変位量又� ��支持荷重に基づき液圧シリンダの圧力又は� ��置を制御するサーボ制御装置である。

 本発明の好ましい別の実施形態によれば� ��前記剛性調整手段は、金型保持部材のたわ� ��量に基づき液圧シリンダの推力を制御する� ��ーボ制御装置である。

 本発明の好ましい別の実施形態によれば� ��前記剛性調整手段は、発生荷重に基づき液� ��シリンダの変位量を制御するサーボ制御装� ��である。

 本発明の好ましい別の実施形態によれば� ��前記剛性調整手段は、金型保持部材を支持� ��る液圧シリンダのストローク位置を変化さ� ��て支持剛性を調整するストローク位置変更� ��段である。

 本発明の好ましい別の実施形態によれば� ��前記剛性調整手段は、液圧シリンダに圧油� ��供給するアキュムレータの容量を変更する� ��とにより支持剛性を調整するアキュムレー� ��容量変更手段である。

 本発明の好ましい別の実施形態によれば� ��前記剛性調整手段は、液圧シリンダの予圧� ��を変更することにより支持剛性を調整する� ��圧量変更手段である。

 また、本発明によれば、外周部で支持され� ��金型保持部材の中央部を支持する液圧シリ� ��ダと、該液圧シリンダにより前記金型保持� ��材の支持剛性を調整する剛性調整手段とを� ��えた機差模擬プレスを用い、
 模擬対象プレスの歪計測から歪データを取� ��し、
 前記歪データから模擬対象プレスのたわみ� ��布を目標たわみ分布として推定計算し、
 機差模擬プレスのたわみ分布が目標たわみ� ��布となるように前記剛性調整手段と液圧シ� ��ンダにより前記金型保持部材の支持剛性を� ��整する、ことを特徴とする機差模擬プレス� ��剛性調整方法が提供される。
[発明の効果] 

 上記本発明の装置および方法によれば、� ��圧シリンダが、外周部で支持された金型保� ��部材の中央部を支持し、剛性調整手段によ� ��液圧シリンダによる金型保持部材の支持剛� ��を調整できるので、機差模擬プレスのたわ� ��分布が模擬対象プレスの目標たわみ分布と� ��るように、剛性調整手段と液圧シリンダに� ��り金型保持部材(ボルスター及びスライダー )の支持剛性を調整することができ、これに� �り機差をなくすことができる。

 また、液圧シリンダによりボルスターやフ� ��ーム等の変形を任意に調整可能として,様々 なプレスの特性が模擬できる
 さらに、好ましい実施形態によれば、特別� ��制御を必要としないで、流体が有する本質� ��な特性を利用して剛性調整が可能となる。
 

 以下、本発明の好ましい実施形態を図面� ��参照して説明する。なお各図において、共� ��する部分には同一の符号を付し、重複した� ��明は省略する。

 図1は、本発明の機差模擬プレスの全体構成 図である。
 この図において、本発明の機差模擬プレス1 0のフレームは、クラウン1とベッド2の間に柱 状のアプライト3を挟持し、これらを複数の� �イロッド4で一体的に連結したものである。
 上部のクラウン1内には、サーボ駆動の駆動 ギア5が内蔵され、リンク6とオーバロードシ� ��ンダ7を介してスライド8を上下動する。こ� �スライド8の下面にスライドプレート9(スラ� �ダー)が取り付けられ、その下面に金型の上� ��(図示せず)が取り付けられる。カウンタバ� �ンスシリンダ11は、スライド、スライダー及 び上型の重量とバランスする上向き力をスラ イドに付加し、その上下動を容易にするよう になっている。
 下部のベッド2は外部の基礎に固定され、そ の上面でキャリア12で外周部が支持されたボ� ��スタープレート13(ボルスター)が支持され、 ボルスターの上面に金型の下型(図示せず)が� ��り付けられる。ボルスター13には、クッシ� �ンピン14が通る貫通穴が設けられ、クッショ ンピン14とこれを支持するクッションパッド1 5は、ベッド内のクッションシリンダ16で上下 動可能に支持されている。

 図1において、本発明の機差模擬プレス10は� ��さらに、外周部で支持された金型保持部材( ボルスター13とスライダー9)の中央部を支持� �る液圧シリンダ18A,18Bと、液圧シリンダ18A,18B によりボルスター13及びスライダー9の支持剛 性を調整する剛性調整手段20A,20Bとを備える� �液圧シリンダ18A,18Bは、好ましくは油圧シリ� ��ダである。
 なお、ボルスター又はスライダーの一方の� ��に、液圧シリンダと剛性調整手段を設けて� ��よい。

 図2は、本発明の機差模擬プレスの剛性調整 方法を示す全体フロー図である。この図にお いて、本発明の方法は、S1~S8の各ステップか� ��なる。
 ステップS1では、模擬対象プレスの歪計測� �ら歪データを取得する。模擬対象プレスは� �例えば金型ユーザの量産用プレスである。� �た歪計測は、金型保持部材(ボルスターとス� ��イダー)のプレス時の歪を計測する。
 ステップS2では、得られた歪データから模� �対象プレスのたわみ分布を推定計算する。� �の計算は、FEM計算または理論計算による。� �られたたわみ分布を「目標たわみ分布」と� �る。
 ステップS3では、本発明の機差模擬プレス10 のたわみ計算をする。この計算は、等分布荷 重としてFEMによる。
 ステップS4では、上述した液圧シリンダ18A,1 8B(以下、剛性調整シリンダという)の荷重設� �をする。この荷重設定では、剛性調整手段20 A,20Bを用いて中央たわみを目標たわみ分布と� ��致させる。
 ステップS5では、剛性調整シリンダの設定� �重でのたわみ計算をFEMで行う。
 ステップS6では、たわみ計算で得られたた� �み分布が目標どおりであることを確認する� �
 ステップS7では、金型を含むたわみ計算をFE Mで行う。
 ステップS8では、金型の影響は小さいこと� �確認する。
 ステップS6,S8で問題がなければ本発明によ� �剛性調整を終了する。問題がある場合には� �ステップS3~S7を繰り返す。

 以下、本発明の剛性調整手段の具体例を� ��明する。なお、以下の例では、金型保持部� ��としてボルスター(ボルスタープレート)を� �象とするが、スライダーの場合も同様であ� �。

 図3A~図3Dは、本発明の剛性調整手段の第1� ��施形態図である。この例では、 ボルスタ� �を支持する油圧シリンダのサーボ制御によ� �,油圧シリンダによる支持剛性を調整する。

 図4A、図4Bは、本発明の剛性調整手段の第2� �施形態図である。この例では、 撓み量に応 じて油圧シリンダの推力を制御する。
 すなわち圧力制御弁またはフィードバック� ��御等により,ボルスタープレートを支持する 油圧シリンダの推力制御を行う。油圧シリン ダ推力制御の制御目標値は,設定する支持剛� �特性から,ボルスタープレートたわみ量の検� ��値に基づいて設定する。

 図5A、図5Bは、本発明の剛性調整手段の第3� �施形態図である。この例では、 発生荷重に 応じて油圧シリンダの変位量を制御する。
 すなわちボルスタープレートを支持する油� ��シリンダは,位置制御を行う。油圧シリンダ 位置制御の制御指令値は,設定する支持剛性� �性から,油圧シリンダに加わる荷重値の検出� ��に基づいて設定する。

 図6A~図6Dは、本発明の剛性調整手段の第4� ��施形態図である。この例では、ボルスター� ��支持するストローク位置を変化させて,油圧 シリンダによる支持剛性を調整する。

 ボルスターの撓みに対して,油圧シリンダが 発生する反力は,シリンダ内に封入されてい� �作動油の圧縮量により決定される。圧力変� �量は、式(1)で示される。
 δP = K × δV/V・・・(1)
 ここで、δPは圧力変化量,Kは作動油体積弾� �係数,δVは作動油体積変化量,Vは作動油初期� �積である。

 この関係式(1)によれば,同じボルスター撓 みによるδVが発生したとしても,Vの状態によ� ��て発生するδPの値が異なる。すなわち,ボル スターを支持するシリンダストローク位置を 変化させることにより,ボルスター撓みに対� �て発生するシリンダ反力を変化させること� �でき,油圧シリンダの支持剛性を調整するこ� ��が可能である。

 図7A、図7Bは、本発明の剛性調整手段の第5� �施形態図である。
 図7Aに示すように、シリンダストローク位� �を変化させるには,上記油圧シリンダよりも� ��分高い剛性を持つ,何らかの直動機構(送り� �じ機構,シリンダ,ジャッキ等)により,上記油� ��シリンダのケーシングを昇降させることに� ��り可能である。
 また,図7Bに示すように、油圧シリンダのケ� ��シングを設置する架台を,いくつか異なる高 さの架台を用意して,目標とする支持剛性と� �る支持位置となるように,架台を交換しても� ��い。この場合,以降に紹介するアキュムレー タまたは予圧力による方法を併用することに より,任意の支持剛性に調整可能となる。

 図8A~図8Dは、本発明の剛性調整手段の第6実� ��形態図である。この例では、アキュムレー� ��容積を変更することにより,支持剛性を調整 する。
 すなわち、アキュムレータ封入ガスの圧縮� ��を利用して,油圧シリンダによる支持剛性を 発生させる。シリンダストローク圧縮量に対 して発生するシリンダ反力は,アキュムレー� �内ガスの圧縮量により決定されるので,アキ� ��ムレータ内のガス容積を変化させることに� ��り,油圧シリンダ支持剛性を調整することが 可能となる。

 アキュムレータ内のガス容積を変化させる� ��法としては,以下の方法が挙げられる。
・アキュムレータガスの初期封入圧力の設定
・作動油圧の定圧供給値の設定
・複数のアキュムレータを設置し,使用する� �キュムレータを選択する

 一例として,図9、図10にアキュムレータガ スの初期封入圧力の設定による,シリンダ支� �剛性の変化量を示す。

 アキュムレータの初期封入圧力を設定す� ��方法の他,シリンダに供給する圧力(定圧供� �値)の設定により,アキュムレータ内のガス容 積を変化させることができるので,同様にシ� �ンダ支持剛性を調節することが可能となる� �また,複数のアキュムレータを用意して,使用 するアキュムレータの選択/切換を行うこと� �よっても,シリンダ支持剛性を調節すること� ��できる。さらに,各方法を併用すれば,その� �節範囲を広げることが可能である。

 図11A,図11Bは、本発明の剛性調整手段の第7� �施形態図である。この例では、油圧シリン� �の予圧量を変更することにより,支持剛性を� ��整する。
 油圧作動油の体積弾性係数は,その作動圧力 によって変化するので,作動圧力領域を変化� �せることにより,油圧シリンダによる支持剛� ��が調節可能となる。

 図12~図14は、鉱物系作動油,体積弾性係数の� ��例である。
 図13に示すように、体積弾性係数は,圧力0~40 MPa・absにおいて,約1.7~2.2GPaの範囲で変化する� ��したがって,図12において油圧シリンダの初� ��圧力を設定して,体積弾性係数を変化させる ことにより,油圧シリンダの支持剛性が調節� �能となる。一例として,図14に初期圧力の変� �による,油圧シリンダ反力vsストローク圧縮� �の特性変化を示す。

 上述した本発明の装置および方法によれ� ��、液圧シリンダが、外周部で支持された金� ��保持部材の中央部を支持し、剛性調整手段� ��より液圧シリンダによる金型保持部材の支� ��剛性を調整できるので、機差模擬プレスの� ��わみ分布が模擬対象プレスの目標たわみ分� ��となるように、剛性調整手段と液圧シリン� ��により金型保持部材(ボルスター及びスライ ダー)の支持剛性を調整することができ、こ� �により機差をなくすことができる。

 また、液圧シリンダによりボルスターやフ� ��ーム等の変形を任意に調整可能として,様々 なプレスの特性が模擬できる
 さらに、好ましい実施形態によれば、特別� ��制御を必要としないで、流体が有する本質� ��な特性を利用して剛性調整が可能となる。

 なお、本発明は、上述した実施形態に限� ��されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で� ��々に変更することができることは勿論であ� ��。