专利名称：板材无模成形装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及为把板材逐次成形为具有比较大的底面积的任意三维形状的装置的改进。
背景技术：
作为飞机和汽车的部件，轮船之类的船舶产品，建材和厨房用具，浴缸之类的浴室用具等等的加工方法，广泛使用的是采用金属模具的压力加工方法。可是，这种采用金属模具和压力机的方法，必须使用大型设备和很大的安装面积，此外，设备和模具的制造费用也非常的高。而且，复杂形状的成形很困难，还要求有很高的加工技术和加工的熟练程度。另外，在压力机加工过程中由于会产生噪音和震动，将对环境产生恶劣的影响，还存在着安全问题。
公知的旋压加工法是解决以上问题的措施，然而，由于这种方法是将板材压紧在旋转着的成形模具上进行成形的，因此，不能加工横断面不是圆筒形或圆锥形的制品是它的致命缺点。
为此，本申请人曾单独在特开平7-132329号上提出了板材的逐次成形方法和装置。在该现有技术中，用具有球面前端的棒状加压件与板材的下表面接触，而用具有球面形状压紧部分的可动加压件接触板材的另一面(上面)，再用螺钉式夹具以一定的夹持力夹持板材四周围的边缘，然后使可动加压件按照要成形制品的横断面形状在棒状加压件周围移动，与此同时，借助于弹簧式的衬垫使夹具向板材的厚度方向移动，由此而使板材成形。
可是，这种现有技术虽能成形圆锥形、角锥形那样的单纯向一方扩大的形状，但却不能使底部与体部用尖锐的角部连接的形状成形，特别是在制品的尺寸很大时，由于支承着板材的框架状的夹具容易倾斜而下坠，会产生不能成形，或者所成形的形状质量很差的问题。因此，以浴缸和盆为代表的具有很大的底面积，而且底部的轮廓和形状怪异的制品，或者与底部连接的侧壁高度很高，或者在侧壁的中部有台阶的制品，不能用这种技术来成形。
此外，这种现有技术由于要夹持住板材的四周边缘后再进行单纯的张力成形，在进行垂直的或接近于垂直的角度α的侧壁的成形时，在水平状态下长度为l0的材料要伸长到长度l1，与此同时，板厚则从t0减薄到t1(t1＝t0sinα)，例如，厚度为2mm的的板厚要减少0.17mm等等，板厚的减少率太大。因此，根据板材的材质、板厚等不同情况，会在侧壁上发生龟裂，或者发生局部变形等等情形，几乎不能成形，或者即使成形了，强度也显著下降等等诸如此类的问题。
此外，这种现有技术在成形不锈钢之类的坚硬的板材时，很难控制反弹现象，存在着很容易产生成形性能和形状的精度差的问题。此外，如果制品的凸缘不是单纯的平坦的凸缘，而是具有翻边的凸缘，就无法进行这种凸缘的成形。
本发明的公开本发明的第一个目的是提供一种结构比较简单的无模成形装置，这种装置能将金属或非金属板材，以很高的精度，制成轮廓复杂、具有面积很大的底部，而且其侧壁具有垂直的、或者接近于垂直的角度的大型立体制品。
本发明的第二个目的是提供一种无模成形装置，这种装置能够使整块板材准确而平衡地移动，因此，能够以很高的形状精度成形形状复杂和具有高侧壁的大型工件。
本发明的第三个目的是提供一种无模成形装置，这种装置能够灵活地与板材的材质、板厚的变化相对应，进行成形形良好的精度很高的成形，例如，能够对具有垂直的或接近于垂直角度的侧壁的制品进行精度良好的成形，并控制板厚的减薄，或者相反，能对相对于水平方向角度很小的制品控制其材料的隆起变形，进行精度良好的成形。
此外，本发明的另一个目的是提供一种无模成形装置，它能够很容易地成形具有翻边凸缘的制品。
为达到上述第一个目的，本发明的无模成形装置在使板材逐次成形为立体形状的装置中，包括具有底座，固定加压机构，及一板材夹持机构和板材压紧机构的工具组；一与该工具组协同工作的加压机构；以及使上述工具组和加压机构在X轴线，Y轴线和Z轴线方向作相对移动用的多个数控型的驱动装置。
固定加压机构具有垂直设置在底座上的脚部，具有与要成形的制品的底部轮廓一致的平面形状、安装在上述脚部的顶上、能够更换的顶板模具。板材夹持机构具有设置在上述底座上的若干根支柱；有围绕着上述顶板模具的窗口，并且通过上述支柱能沿着Z轴线方向移动的支承板；以及输出端部与固定在底座上的支承板连接的至少一对升降用的致动器。
板材压紧机构具有与上述支承板一起、在板厚方向夹持着板材四周边缘的框架状的压紧板，和借助于该压紧板，能够控制板材四周边缘上的压紧力的变化的压紧用的致动器。
加压机构在其远端具有与和板材的上表面接触的顶板模具协同工作，为形成制品的形状用的加压工具。
数控型的驱动装置用于进行程序控制，以便使加压工具在压住板材的状态下，在顶板模具的四周沿着与制品形状一致的移动路线移动，以及使加压机构与支承板对着顶板模具在板材的板厚方向作相对移动。
借助于这种构成，由于平面形状与要成形的制品的地步轮廓一致的顶板模具和压紧用的致动器的协同工作，所以，即使是底部具有6平方米那样大的面积，具有单纯多角形或圆形以外的复杂轮廓的底部，而且还有尖锐的角部和与该角部连接的陡而高的侧壁的制品，也能够很容易地成形出来。
此外，借助于升降用的致动器，由于能够在逐次成形中强制支承板向成形方向(下方)或反成形方向(侧方)移动，所以就能够形成最适合于各种材质和板厚的状态，不会在侧壁上产生龟裂和变形，能够进行高精度的成形。
为达到第二个目的，本发明的装置在上述构成的基础上，板材夹持机构还设有能使支承板保持水平度的同时与支柱一起进行平行移动的平衡移动机构。该平衡移动机构最好具备设置在各支柱上的齿条，和设置在各支柱附近的底座上分别与上述各支柱上的齿条啮合的小齿轮，以及将各小齿轮的轴互相连接、使它们同步旋转用的轴。
借助于上述构成，升降用的致动器就能具有抵消支承板和板材以及板材压紧机构的重量的平衡缸的功能，这样在支承着支承板的各支柱上不会受到过于大的重量。而且，由于同步旋转轴的扭转刚度大，与各支柱的齿条啮合的小齿轮旋转的角度始终相同，所以各支柱总是以相等的移动量升降。因此，能够使支承板相对于底座到工作台进行均匀的平行移动。所以，即使是包含凸缘的尺寸为6000×2000×600mm(600mm为高度)的制品，制品底部的面积达到6.6平方米那样大的立体制品，也能够以很高的精度将它成形。
此外，上述升降用的致动器由于能强制地对支承板，也就是板材，向成形方向(下方)拉伸，或者向反成形方向(上方)向上加压，所以提高了成形的界限，能够成形的范围扩大了。作为升降用的致动器，当使用液压缸，由液压伺服阀供给液压油时，上述支承板的拉伸和向上压的压力能够任意调整(压力控制)，并且能对包括支承板的位置保持在内的高度位置进行正确的控制(位置控制)。因此，能够成形的侧壁的高度增大了，不论板材的厚薄，都能够制造出精度良好的制品。
在本发明中还包括平衡移动机构具有下列各种部件的情况设置在各支柱上的齿条；设置在各支柱附近的底座上分别与上述各支柱上的齿条啮合的小齿轮，再加上将各小齿轮的轴互相连接，使它们同步旋转用的轴。而同步旋转轴本身又有旋转驱动装置。
当采用这种构成时，由于升降用的致动器起了抵消支承板和板材，以及板材压紧机构的重量的平衡缸的作用，所以不会在支承着支承板的各支柱上施加过大的载荷，而能够平行地移动。而且，由于在旋转驱动装置中利用了数控型电动机，例如直流伺服电动机，能够借助于控制扭矩就能够自由地对支承板的高度进行高精度的调整。因此，能够成形的侧壁高度增大了，不论板材的厚薄如何，不仅能制造出高精度的制品，而且，借助于在逐次成形之前和逐次成形的过程中使旋转驱动装置动作，就能使支柱按照意向下降，能够利用固定加压机构的顶板模具的轮廓来进行挤压。因此，能够成形的侧壁高度增大了，不论板材的厚薄如何，都能够制造出高精度的制品。
为了达到第三个目的，在本发明的装置中，在板材夹持机构上附设了材料流动控制机构。这种材料流动控制机构具有若干布置在支承板周边部分的移动用的致动器，和由于这些致动器的动作，在成形过程中把板材强制压向成形区域去的模具。
借助于这种构成，再加上控制用压紧板对板材周边部分的压紧力的变化的压紧用的致动器的作用，在逐次成形过程中，就能够借助于移动用的致动器的动作，用加压工具将板材的周边部分有效地供应到成形区域中。这样，就能够减少材料多余的伸长，和因此而减小板厚的减薄率。因而，就能够以很高的精度制造至少有一部分垂直的或者接近于垂直的尖锐角度的侧壁的制品，例如船舶和浴缸等等，而且，制品的强度也很高。致动器最好是数控型的，使用它能正确地控制压入的位置和压入的压力，所以能根据板材的厚度，材质和机械性能，让材料向成形区域流动。
此外，本发明还包含了材料流动控制机构，它具有布置在支承板周边的多个移动用的致动器，和借助于这些致动器的动作在成形过程中将板材强制拉向外圆周方向的工具。
借助于这种构成，当用拉伸量很大的材质的板材，制造至少有一部分具有与水平线所成的角度比较小的侧壁，例如14度以下的侧壁的平底船形状的制品时，能够防止因加压工具的加压移动使材料过剩而形成隆起，从而能够成形出精度很高的形状。
在本发明中，由于固定加压机构的顶板模具具有与制品的底面轮廓一致的平面形状，所以，借助于这种顶板模具能够制造出任何底面形状的的制品。而且，因为顶板模具是安装在脚部的顶上，能够更换的，所以只要把底座与板材夹持机构以及板材压紧机构一起都更换成不同顶板模具的轮廓，就能够成形各种类型形状的制品。上述顶板模具并不一定限定为单一的零件，即，它包括设置若干块在高度方向和水平方向隔开间隔的模具，借助于这种方式，就能够方便而高效地成形具有多个底部的形状复杂的制品了。
本发明的板材夹持机构还包括辅助支承板，即，具有一个围绕一窗口的环形台阶面的板，顶板模具能够穿过该窗口；或者在让顶板模具能够穿过的窗口附近具有做有槽的台阶面的板。当将这种辅助支承板与支承板重叠在一起并固定成整体时，借助于与加压工具的协同工作，就能够很容易地制造精度很高的具有翻边的环形凸缘的制品。
此外，在本发明中还包括了加压机构的加压工具是由能够自由转动的球体制成的实施方式。更进一步，还包括具有能向上述球体供应润滑剂的加油孔的实施方式。
借助于这种构成，加压工具在对板材加压的同时在等高线上移动时，由于与板材之间的摩擦，球体便转动，它与板材之间不是滑动摩擦，而是滚动摩擦。这样，由于减小了摩擦系数和发热，就能够提高成形速度，同时，还能够抑制反弹。
此外，本发明还包括了加压机构能够绕着本身的轴线自由旋转的同时，在下端部具有与加压机构的轴线偏心的加压工具的实施方式。借助于这种构成，加压工具不但对板材加压，而且向横向振动，撞击材料，能有效地使材料发生局部塑性变形。这样，就能减小成形之后的反弹。
在本发明中，为了采取让加压工具在等高线上移动，并使板材对着顶板模具进行相对移动这样的成形方式，由底座和在它上方的板材夹持机构、固定加压机构、板材压紧机构和平衡移动机构等所组成的工具组，以及在它上方的加压机构，作为一个整体，必须能在X轴线、Y轴线和Z轴线三个方向移动。
它的第一种实施方式的例子为，它具有在底盘上支承着工具组的两级工作台，借助于驱动装置，这两段工作台能沿着X轴线和Y轴线方向移动，加压机构则布置在架在底盘上方的门型框架上的滑块上，它借助于驱动装置能沿着Z轴线方向移动。
这种实施方式的构造比较简单，，同时因为下部的重量大，具有稳定性好的优点，适合于板材尺寸在1300×1800mm以下的制品的成形。
它的第二种实施方式的例子为，它具有在底盘上支承着工具组的一段工作台，借助于驱动装置，这一段工作台能沿着X轴线或Y轴线中的一个方向移动，加压机构则通过布置在架在底盘上方的门型框架上的工作台装在滑块上，借助于驱动装置能沿着X轴线或Y轴线中的一根轴线，以及Z轴线这两个方向移动。这种实施方式具有能够降低装置的高度的优点。
作为第三种实施方式，在底盘的上方设有结构框架，在该结构框架上设有借助于驱动装置能沿X轴线方向自由移动的工作台，在该工作台上布置了能借助于驱动装置沿Y轴线方向自由移动的工作台，在后面所述的工作台上设置了借助于驱动装置能沿Z轴线方向自由移动的滑块，在该滑块上装有加压机构，工具组则附设在底盘的侧面。
采用这种实施方式，只有加压机构能向X轴线、Y轴线和Z轴线三个方向运动，而工具组是静止不动的，所以消除了重量很大的工具组在高速移动中的惯性力和突然停止时的振动，具有停止精度高、并且能够高速移动而不产生振动的优点。
此外，作为第四种实施方式，在底盘上方设置了结构框架，在该结构框架上布置了能借助于驱动装置沿X轴线方向自由移动的工作台，在该工作台上设置了借助于驱动装置能沿Y轴线方向自由移动的工作台，加压机构就装在后一个工作台上。另一方面，在底盘上还设有能借助于驱动机构向Z轴线方向自由移动的工作台，而工具组就安装在这个工作台上。
采用这种实施方式，加压机构能沿X轴线和Y轴线方向运动，而工具组则能沿Z轴线方向运动。在逐次成形的过程中，当加压机构的加压工具在等高线上移动时，工具组在高度上的位置是固定的，所以消除了重量很大的工具组在高速移动中的惯性力和突然停止时的振动，具有停止的精度高，并且能够高速移动而不产生振动的优点。
本发明的其他特征和优点记载在以下的说明书中。在具备本发明基本特征的前提下，并不限定于实施例所表示的构成，本技术领域的技术人员可在不脱离本发明的范围内，对本发明作各种变化和修正。
附图的简要说明图1是本发明的第一优选实施例的侧视图；图2是本发明的第一实施例的正视图；图3是本发明的第一实施例的横断面图；图4是本发明的第二优选实施例的立体图；图5是本发明的第三优选实施例的立体图；图6是第三实施例的局部断面图；图7是本发明的第四优选实施例的立体图；图8是本发明的第四实施例的纵断面图；图9是本发明使用的工具组的第一优选实施例的立体图；图10是图9中的局部断面图；图11是工具组的第一实施例的侧视图；图12是工具组的第一实施例的横断面图；图13是工具组的第二优选实施例的立体图；图14是工具组的第二实施例的侧视图；图15是工具组的第三优选实施例的立体图；图16是工具组的第三实施例的侧视图；图17-A是本发明中的固定加压机构一个例子的部分切去后的侧视图；图17-B是本发明中的固定加压机构另一个例子的细部结构的侧视图；
图18-A是能在本发明中使用的固定加压机构另一个例子的细部结构的侧视图；图18-B是能在本发明中使用的固定加压机构另一个例子的细部结构的侧视图；图19是本发明的板材压紧机构的一个例子的细部结构的侧视图；图20是本发明的成形控制机构的第一例在使用状态下的断面图；图21是本发明的成形控制机构的第二例在使用状态下的断面图；图22-A是本发明的加压机构的第一例的侧视图；图22-B是本发明的加压机构的第二例的侧视图；图22-C是本发明的加压机构的第三例的侧视图；图23-A是本发明的加压机构的第四例在使用状态下的侧视图；图23-B是图23-A的局部放大图；图24是本发明的控制系统的概要说明图；图25-A是第一实施例的例子在成形开始时的状态的正视图；图25-B是成形末期状态下的部分切去后的正视图；图26是成形中的状态的立体图；图27-A是本发明的固定加压机构使用时的例子的立体图；图27-B是用上述机构制成的制品的立体图；图28-A是本发明的固定加压机构使用时另一个例子的立体图；图28-B是表示用上述加压机构加工的制品的立体图；图29-A是本发明的固定加压机构使用时另一个例子的立体图；图29-B是表示用上述加压机构加工的制品的立体图；图30-A是本发明的固定加压机构使用时另一个例子的立体图；图30-B是表示用上述加压机构加工的制品的立体图；图31-A是本发明的固定加压机构使用时另一个例子的立体图；图31-B是表示成形时的状态的断面图；图31-C是表示用上述加压机构加工的制品的立体图；图32-A是本发明的制品的例子(船形)的立体图；图32-B是按照本发明制成的上述制品例子的正视图；图32-C是板材形状与成形控制力的关系的平面图；图32-D是成形状态的平面图；图33-A是按照本发明制成的制品例子的立体图；
图33-B是板材形状与成形控制力的关系的平面图；图33-C是成形状态的平面图；图34-A是本发明的材料流动控制机构的使用状态的断面图；图34-B是本发明的材料流动控制机构的使用状态的断面图；图35-A是按照本发明成形后的带有凸缘的制品的一例子的立体图；图35-B是其中一部分的断面图；图35-C是为成形图35-A中的制品的辅助支承板一个例子的立体图；图35-D是相应的成形状态的断面图；图35-E是图35-D的局部放大图；图36-A是为成形带有凸缘的制品用的辅助支承板的另一个例子的立体图；图36-B是相应的成形状态的断面图；图37-A是防止反弹和底部变形用的装置，及使用该装置后的成形状态的断面图；图37-B是图37-A的平面图；图38-A是具有润滑机构的本发明的另一个实施例的断面图；图38-B是其一部分的平面图。
本发明的详细说明以下，参照
本发明的实施例。从第一实施例到第四实施例，都是以能向X轴线、Y轴线和Z轴线这三个方向移动的方式为基础的实施例。
图1到图3是按照本发明的无模成形装置的第一实施例。
图1中，1是安装在基础上的底盘(底架)，2是装在上述底盘1上的第一工作台，3是装在上述工作台2上、能沿着与工作台2垂直的方向移动的第二工作台。第一和第二这两个工作台2、3，分别借助于以直流伺服电动机和线性电动机为代表的数控型驱动装置(驱动致动器)2a、3a进行移动。
4是滑块，安装在垂直设置在上述底盘1上的门形框架100上，借助于以直流伺服电动机和线性电动机为代表的数控型驱动装置(驱动致动器)4a进行移动。
5是固定在上述第二工作台3上的底座，在底座5的中央区域内设有固定加压机构6。
固定加压机构6具有安装在底座5上的脚部6a，在其顶部安装有与要成形的制品底部轮廓一致的平面形状的顶板模具6b。
7是板材夹持机构，它具有下列部件布置在上述固定加压机构6的脚部6a的半径方向外侧的底座上的若干根支柱7a；设置在上述支柱7a上的支承板7b；至少一对固定在上述底座上，其输出部分72的端部连接在支承板7a上的升降用的致动器7c.、7c。
上述支承板7b是支承要成形的板材W的装置，其形状为具有比上述顶板模具6b的外形尺寸大的窗口70的框架，在本实施例中，由于支柱7a是不动的，所以它具有能沿着支柱7a滑动的圆筒部分71。
升降用的致动器7c、7c由以空气或油为动力源的流体压力缸组成，在本实施例中，支承板7b借助于上述升降用的致动器7c、7c向上推压，一直到与顶板模具6b处在同一个平面的高度上，或者从这一状态向下拉到顶板模具6b下方的高度上。
在上述支承板7b上有用制板上述支承板7b夹持着要成形的板材W四周边缘部分(凸缘部分)w的板材压紧机构7d。板材压紧机构7d上有与板材W的四周边缘部分的上表面连接的框架状的压紧板74，以及通过该压紧板可变地控制对板材的四周边缘部分所施加的压紧力用的致动器75。工具组就是由底座以上的上述各主要部分构成的。
8是加压机构，它的功能是与上述固定加压机构6的顶板模具6b协同工作，进行逐次成形的工具。在本实施例中，轴部8c安装在固定于上述滑块4上的夹持器8a上，可以更换，并且借助于由驱动装置4a驱动的滑块4，能在Z轴线方向(上下方向)运动。轴部8c的下端有加压工具80，该工具带有为了与板材W接触进行成形加工的曲率。
14是逐次成形用的控制装置，它包括控制上述各驱动装置2a、3a、4a，升降用的致动器7c、7c，压紧用的致动器7d、7d等等各驱动系统的动作的控制器。控制系统将在后面描述。
图4表示本发明的第二实施例。在该实施例中，在底盘1上只设置单独一个第一工作台2，与上述第一实施例一样，底座5固定在第一工作台2上，而在底座5上设置上述工具组。
另外，工作台3’安装在垂直设置在底盘1上的门形框架100上，在工作台3’上则装有带加压机构8的滑块4。
上述工作台3’的移动方向与上述第一工作台2的移动方向垂直，即，如果工作台2的移动方向为X轴线方向，则为Y轴线方向。工作台3’和滑块4分别借助于以直流伺服电动机和线性电动机为代表的数控型驱动装置3a、4a进行移动。因此，在第二实施例中，加压机构8能向X(或Y)轴线方向和Z轴线方向运动，而底座5与在它上面的工具组则向Y(或X)轴线方向运动。
其他构成与第一实施例相同，可以参阅第一实施例的说明，故从略。
图5和图6表示本发明的第三实施例。如上所述，该实施例适合于一边的边长达6000mm的大型制品。第三实施例在底盘1上设有由四角上的柱子和与这些柱子刚性连接的矩形梁构成的结构框架101，在结构框架101平行的两条边的梁上，架着用数控型驱动装置2a驱动，能沿着X轴线方向自由移动的工作台2’，在工作台2’上则布置了用数控型驱动装置3a驱动，能沿着Y轴线方向自由移动的滑块式工作台3’，在该工作台3’上安装了用数控型驱动装置4a驱动，能沿着Z轴线方向自由移动的滑块4，在滑块4上则装着加压机构8。
上述驱动装置2a、3a在本实施例中用的是线性电动机。图6中，20是导轨，21是磁性板，22是线圈滑动接点，23是直线标尺。
在该实施例中，加压机构8能沿着X轴线、Y轴线和Z轴线三个方向运动，因此，底座5固定在底盘1和布置在它上面的横梁上。
其他构成与第一实施例相同，可以参阅第一实施例的说明。
图7和图8是本发明的第四实施例。
在该实施例中，在底盘1上设有由四角上的柱子和与这些柱子刚性连接的矩形梁构成的结构框架101。在结构框架101平行的两条边的梁上，架着用数控型驱动装置2a驱动，能沿着X轴线方向自由移动的工作台2’。在工作台2’上则布置了用数控型驱动装置3a驱动，能沿着Y轴线方向自由移动的滑块式工作台3’。在该工作台3’上安装了加压机构8。
此外，在底盘1上还安装了用数控型驱动装置4a驱动的，能沿着Z轴线方向移动的工作台4’，在工作台4’上则安装了底座5和其上的工具组。
在本实施例中，上述驱动装置2a、3a采用了线性电动机，而驱动装置4a’则采用了直流伺服电动机与由它驱动的小齿轮，并在工作台4’上采用了与该小齿轮啮合的齿条。当然，也可以用滚珠螺纹。
在该实施例中，加压机构8能沿着X轴线和Y轴线两个方向运动，而底座5和它上面的工具组则能沿着Z轴线方向运动。
其他构成与第一实施例相同，可以参阅第一实施例的说明，故从略。
图9-图16表示本发明中适用的工具组，作为这种工具组的特征的是具有支承板7b，即板材平衡移动用的机构9。此外，图9-16中的工具组是上述第一实施例到第四实施例适用的工具组。
图9-图12是上述具有平衡移动用的机构9的工具组的第一实施例。
如图10所示，在底座5上与支柱7a对应的位置上，固定着里面装着小齿轮9b的齿轮箱9e，各支柱7a的长度能穿过齿轮箱9e和底座5的导向孔，在其圆周方向的一侧，设有与上述小齿轮9b啮合的齿条9a。各支柱7a的上端连接在支承板7b上，当在支承板7b上向Z轴线方向加压时，各支柱7a上的齿条9a，在使小齿轮9b旋转的同时，使支柱下降或上升。
上述各小齿轮9b的轴90穿过齿轮箱9e，这些小齿轮轴90借助于布置在底座5上的同步旋转轴9c连接在一起。如图12所示，同步旋转轴9c整体上呈矩形，借助于齿轮箱91中的齿轮，例如锥齿轮，以变换其传动方向。因此，与各支柱7a上的齿条9a啮合的小齿轮9b始终在同步旋转，各支柱7a的下降量和上升量都是相等的，支承板7b始终保持着水平状态平行地移动。
升降用的致动器7c、7c可以使用通常的流体压力缸，在本例中使用了磁力式的无杆压力缸。一方面，它的外壳固定在底座5上，另一方面，作为输出部分的管子72的上端固定在支承板7b的上端，如图所11示，在成形时，其下端伸到底座5的下面。当使用这种磁力式无杆压力缸时，具有夹持力大而结构紧凑的优点。
图13和图14表示具有平衡移动机构9的工具组的第二实施例。该实施例中的平衡移动机构9的构造与图9-图12中的相同，但是升降用的致动器7c、7c是使用由液压伺服阀702控制的数控型液压缸。由于使用了这种致动器7c、7c，除了能使支承板7b平行地升降之外，还能够用很高的精度控制支承板7b的拉力和压力，而且还能够精确地控制支承板7b的高度位置。
图15和图16表示具有平衡移动机构9的工具组的第三实施例。在该实施例中，平衡移动机构9成为一个驱动系统，即，可在同步旋转轴9c任意位置附近设置旋转驱动装置9d，它的输出轴通过减速机9f连接在同步旋转轴9c上。
通常，用作旋转驱动装置9d的是数控型致动器，例如直流伺服电动机，在使用齿条使同步旋转轴9c旋转的情况下，也可以使用液压伺服缸。
当使用这种旋转驱动装置9d时，开动旋转驱动装置9d，便通过同步旋转轴9c使所有的小齿轮9b同步旋转，然后又通过齿条9a使各支柱9a等量下降或上升，所以支承板7b在上升或下降时能够保持水平。此外，借助于旋转驱动装置9d的输出脉冲控制和扭矩控制，就能够以很高的精度控制支承板7b的拉力和压力，和它的高度位置。升降用的致动器7c、7c具有平衡缸的功能，能够抵消支承板7b，它上面的板材和板材压紧机构7d的重量。因此，各支柱7a上没有很大的载荷。
接着，说明固定加压机构6。
图17-A和图17-B表示本发明中固定加压机构6的顶板模具6b的装卸结构。图17-A在脚部6a的顶部设有螺孔60，顶板模具6b的与螺孔60相对应的位置上设有通孔61，紧固件螺钉62穿过通孔61拧在螺孔60上，把顶板模具固定住。图17-B中，顶板模具6b的下表面上设有固定装置套筒64，它与脚部6a的顶部配合。另外，顶板模具6b的上表面不一定是平坦的，也可以是鼓起的，或者凹进的。
在顶板模具6b的形状特别复杂时，也可以使用立体形状的模具。图18A和18B是这种模具的例子，用合成树脂或者金属仿制成要成形的形状的主要部分或者全部形状。这种模具安装在脚部6a上，再固定在底座5上。
图19是板材压紧机构7d的例子，压紧用的致动器75用托架750固定在支承板7b上。压紧用的致动器75可以使用旋转型的致动器，但通常是使用液压缸或气压缸，其活塞杆对着压紧板74，在成形时与压紧板74接触，对其施加压力。连接缸的活塞一侧与活塞杆一侧的导管通过控制压力的阀701与供应压力流体的源头连接。
可是，本发明并不时仅仅限于只有压紧板74，和为通过该压紧板以可变的方式控制施加在板材周缘部分的压紧力的多个压紧用的致动器75的情形，也可以包括具有在成形过程中借助于压紧用的致动器75使施加的压力减弱，在这样的状态下使板材W积极地流向成形领域中去的，或者相反，使板材W积极地从成形领域拉出来的材料流动控制机构10。这种材料成形控制机构10对于形成垂直的或者接近于垂直的角度α的侧壁，对于成形与水平线所形成的角度很小的侧壁都很有利。
图20是在成形过程中使板材积极地向成形领域流动的材料流动控制机构10的一个例子。它在较板材压紧机构7更靠外的支承板的四周边缘部分上设有互相隔开一定间隔的多个移动用的致动器10a，在致动器的输出部分上安装了能够滑动的，将板材W的周缘部分w向内部方向压进去的工具10b。图20的左半部表示成形开始前的状态，右半部表示用加压工具80将板材W的周缘部分w压向成形领域移动的状态。在这个例子中，工具10b做成很薄的滑动板，能沿着设置在压紧板74上的槽或者设置在支承板7b的槽移动。然后，其前端面与周缘部分w接触，施加压力。
图21是另一种工具10b’。该工具有夹住板材W周缘w用的上颚和下颚105、105，能沿着设在压紧板74上的槽，或者支承板7b上的槽移动。使用这种工具10b’时，对于同一种板材W，既能使它向成形领域内流动，或者相反，也能积极地把板材W的材料拉出来。
移动用的致动器10a可以是液压缸，也可以是电动机。在前者情况下，把活塞杆连接在工具10b、10b’上。在后者的情况下，与电动机的输出轴连接的螺纹轴拧在工具10b、10b’的螺孔内。液压缸和电动机虽然也可以是开关控制型的，但最好是数控型的，例如液压伺服缸和直流伺服电动机，使用后者能够更好地控制工具的位置和压力，使之与成形状态很好地配合。
下面，详细说明加压机构8。
图22-A到图22-C表示本发明中使用的加压机构8的实施例。图22-A是在轴部8c的前端与加压工具80做成一个整体。图22-B是一种较好的形式，轴部8c的前端设有圆弧形的凹坑在该凹坑中装有能自由转动的，用滚珠那样的坚硬的球体制成的加压工具80。图22-C是一种更好的型式，在轴部8c的圆弧形凹坑中有贯通的注液孔800，由此向呈球体状的加压工具80供应润滑剂。
如图22-B和图22-C所示，在加压工具80能自由转动的情况下，在成形过程中与材料接触的滑动摩擦变成了滚动摩擦，所以能防止板材在高速成形过程中因摩擦而产生热量，此外，还有减少制品上的加工痕迹，和防止制品的反弹等等优点。
图23-A与图23-B是本发明中使用的加压机构8的另一种实施例，旋转轴8e安装在夹持器8a上，在轴部8c的前端安装着与上述旋转轴8e的轴线偏心的，从上述图22-A-图22-C中选择的加压工具80。旋转机构可以是任意的，在本实施例中，把驱动电机安装在夹持器8a上，连接在其输出轴上的皮带轮与固定在旋转轴8e上的皮带轮用皮带连接在一起。
当采用图23-A中的实施例时，不仅是用加压工具80加压，而且还由于轴部8c进行偏心的旋转，而形成象图23-B那样的撞击成形区域的情形，从而能够得到局部的塑性变形，能够抑制成形后的反弹。另外，再加上润滑的性能也更好了，能够减少因摩擦而产生的热量。
本发明还包括了加压机构8带有施加振动的的装置8d的情况。例如，如图1中的假想线所示，在夹持器8a上安装以伺服缸为代表的低频振动装置，或者超音波振动装置，就能够实现这一点。
借助于这种实施例，由于在加压机构8的前端的加压工具80一边振动一边与板材W接触，所以成形的效率提高了，从而能提高形状的精度和成形的速度。
下面，说明成形控制装置14。
图24表示本发明的控制系统的框图，它具有包括电脑的控制器140，该控制器140的输出侧通过与图中未示出的上述驱动装置2a、3a、4a、4a’中的放大器连接，然后，至少与升降用的致动器7c、7c，压紧用的致动器75，为控制流动性的机构的移动用的致动器10a，以及平衡移动机构9的转动驱动装置9d等的各种驱动部件和阀门之类的部件连接。
在上述控制器140中输入了根据要成形的制品的三维CAD/CAM的数据D1而制成的NC数据D1作成的程序。此外，还输入了材质、板厚、延伸性、抗张强度等机械性能的数据D2。将这些数据进行综合计算后，分别对上述驱动装置2a、3a、4a、4a’，升降用的致动器7c、7c，压紧用的致动器75，为移动流动性控制机构用的致动器10a，平衡移动机构9的旋转驱动装置9d等等的移动速度、位置、压力、方向、定时等等进行自动控制。例如，在第一实施例中，至少分别对滑块4的下降速度和位置，第一工作台2和第二工作台3的移动速度、移动方向，升降用的制动器7c、7c的动作方向、动作速度、位置和强度，压紧用的致动器75、75的动作强度，以及这些参数的变化进行设定，然后依次发出指令。另外，控制器还有变换回路，借助于该回路能对上述各种装置中所要控制的装置进行单独的控制。
下面，说明按照本发明的装置进行无模成形作业的工作过程。
图25-A、图25-B一直到图27-A、B，是以第一实施例为例子进行无模成形的工作情形。
首先，在成形时，要准备与制品的形状相对应的顶板模具6b。例如制品A为具有如图27-B所示的腰子形轮廓的大面积的平坦底部b，从底部开始，有相当高的侧壁(本体部分)c，以及在侧壁部分下端的凸缘d那样的形状(大多用于浴缸和洗槽的形状)时，就要准备如图27-A那样的具有与制品底面的轮廓形状相符的形状的顶板模具6b，然后，把这种顶板模具6b与脚部6a的顶部配合，再用螺钉62之类的紧固件固定。另外，如果制品A的底部b有排水孔之类的短圆筒e时，则要在顶板模具6b上设置具有该圆筒的直径和高度的凸起65。
预先把以该制品的形状为主的数据输入控制器140中，按照以上所述的方式计算各种装置的控制方式和条件，设定符合该制品形状的程序。
在成形的过程中，如图25-A所示，升降用的致动器7c、7c向上升的方向运动，使支承板7b的上表面与顶板模具6b对齐，使得板材，例如不锈钢，布置在从顶板模具6b到支承板7b之间。板材w的下表面与顶板模具6b的上表面接触。然后使另一个部件中的压紧板74与板材W的四周边缘部分w重合，开动各压紧用的致动器75、75，让压紧板74向着板厚的方向施加压力，把板材W的四周边缘部分夹持住。
在此状态下，接着让控制装置14动作。于是，在该第一实施例中，在加压机构8的加压工具80的轴线对着顶板模具6b的周缘部分的垂直线的状态下，第一工作台2和第二工作台3以数控的方式运动。再接着，借助于数控方式驱动滑块4，于是加压工具80便与板材W上与顶板模具6b的周缘部分相对应的部位接触。这就是图25-A所示的状态。
在此状态下，滑块4用数控驱动，使加压机构8下降规定的量，例如0.5-1mm，同时，第一工作台2和第二工作台3按照制品A的底部b的轮廓，即顶板模具6b的轮廓，向X轴线和Y轴线方向作复合运动。在本例中，作描绘出腰子形的运动。借助于上述加压机构8的压力，升降用的致动器7c、7c向下开动，与板材压紧机构7d一起，使支承板7b向板材的厚度方向移动。
顶板模具6b具有适合于角部成形的棱边和所要求的厚度，固定在已经固定在底座5上的脚部6a的一定高度上，所以安装在上述滑块4上的加压机构8的加压工具80便对板材W加压。
图38-B是这一部分的平面图。
本发明的详细说明下面，参照
本发明的实施例。从第一实施例到第四实施例，都是以能向X轴线、Y轴线和Z轴线这三个方向移动的方式为基础的实施例。
图1到图3是按照本发明的无模成形装置的第一实施例。
图1中，1是安装在基础上的底盘(底架)，2是装在上述底盘1上的第一工作台，3是装在上述工作台2上、能沿着与工作台2垂直的方向移动的第二工作台。第一和第二这两个工作台2、3，分别借助于以直流伺服电动机和线性电动机为代表的数控型驱动装置(驱动致动器)2a、3a进行移动。
4是滑块，安装在垂直设置在上述底盘1上的门形框架100上，借助于以直流伺服电动机和线性电动机为代表的数控型驱动装置(驱动致动器)4a进行移动。
5是固定在上述第二工作台3上的底座，在底座5的中央区域内设有固定加压机构6。
固定加压机构6具有安装在底座5上的脚部6a，在其顶部安装有与要成形的制品底部轮廓一致的平面形状的顶板模具6b。
7是板材夹持机构，它具有下列部件布置在上述固定加压机构6的脚部6a的半径方向外侧的底座上的若干根支柱7a；设置在上述支柱7a上的支承板7b；至少一对固定在上述底座上，其输出部分72的端部连接在支承板7a上的升降用的致动器7c。、7c。
上述支承板7b是支承要成形的板材W的装置，其形状为具有比上述顶板模具6b的外形尺寸大的窗口70的框架，在本实施例中，由于支柱7a是不动的，所以它具有能沿着支柱7a滑动的圆筒部分71。
升降用的致动器7c、7c由以空气或油为动力源的流体压力缸组成，在本实施例中，支承板7b借助于上述升降用的致动器7c、7c向上推压，一直到与顶板模具6b处在同一个平面的高度上，或者从这一状态向下拉到顶板模具6b下方的高度上。
在上述支承板7b上有用制板上述支承板7b夹持着要成形的板材W四周边缘部分(凸缘部分)w的板材压紧机构7d。板材压紧机构7d上有与板材W的四周边缘部分的上表面连接的框架状的压紧板74，以及通过该压紧板可变地控制对板材的四周边缘部分所施加的压紧力用的致动器75。工具组就是由底座以上的上述各主要部分构成的。
8是加压机构，它的功能是与上述固定加压机构6的顶板模具6b协同工作，进行逐次成形的工具。在本实施例中，轴部8c安装在固定于上述滑块4上的夹持器8a上，可以更换，并且借助于由驱动装置4a驱动的滑块4，能在Z轴线方向(上下方向)运动。轴部8c的下端有加压工具80，该工具带有为了与板材W接触进行成形加工的曲率。
14是逐次成形用的控制装置，它包括控制上述各驱动装置2a、3a、4a，升降用的致动器7c、7c，压紧用的致动器7d、7d等等各驱动系统的动作的控制器。控制系统将在后面描述。
图4表示本发明的第二实施例。在该实施例中，在底盘1上只设置单独一个第一工作台2，与上述第一实施例一样，底座5固定在第一工作台2上，而在底座5上设置上述工具组。
另外，工作台3’安装在垂直设置在底盘1上的门形框架100上，在工作台3’上则装有带加压机构8的滑块4。
上述工作台3’的移动方向与上述第一工作台2的移动方向垂直，即，如果工作台2的移动方向为X轴线方向，则为Y轴线方向。工作台3’和滑块4分别借助于以直流伺服电动机和线性电动机为代表的数控型驱动装置3a、4a进行移动。因此，在第二实施例中，加压机构8能向X(或Y)轴线方向和Z轴线方向运动，而底座5与在它上面的工具组则向Y(或X)轴线方向运动。
其他构成与第一实施例相同，可以参阅第一实施例的说明，故从略。
图5和图6表示本发明的第三实施例。如上所述，该实施例适合于一边的边长达6000mm的大型制品。第三实施例在底盘1上设有由四角上的柱子和与这些柱子刚性连接的矩形梁构成的结构框架101，在结构框架101平行的两条边的梁上，架着用数控型驱动装置2a驱动，能沿着X轴线方向自由移动的工作台2’，在工作台2’上则布置了用数控型驱动装置3a驱动，能沿着Y轴线方向自由移动的滑块式工作台3’，在该工作台3’上安装了用数控型驱动装置4a驱动，能沿着Z轴线方向自由移动的滑块4，在滑块4上则装着加压机构8。
上述驱动装置2a、3a在本实施例中用的是线性电动机。图6中，20是导轨，21是磁性板，22是线圈滑动接点，23是直线标尺。
在该实施例中，加压机构8能沿着X轴线、Y轴线和Z轴线三个方向运动，因此，底座5固定在底盘1和布置在它上面的横梁上。
其他构成与第一实施例相同，可以参阅第一实施例的说明。
图7和图8是本发明的第四实施例。
在该实施例中，在底盘1上设有由四角上的柱子和与这些柱子刚性连接的矩形梁构成的结构框架101。在结构框架101平行的两条边的梁上，架着用数控型驱动装置2a驱动，能沿着X轴线方向自由移动的工作台2’。在工作台2’上则布置了用数控型驱动装置3a驱动，能沿着Y轴线方向自由移动的滑块式工作台3’。在该工作台3’上安装了加压机构8。
此外，在底盘1上还安装了用数控型驱动装置4a驱动的，能沿着Z轴线方向移动的工作台4’，在工作台4’上则安装了底座5和其上的工具组。
在本实施例中，上述驱动装置2a、3a采用了线性电动机，而驱动装置4a’则采用了直流伺服电动机与由它驱动的小齿轮，并在工作台4’上采用了与该小齿轮啮合的齿条。当然，也可以用滚珠螺纹。
在该实施例中，加压机构8能沿着X轴线和Y轴线两个方向运动，而底座5和它上面的工具组则能沿着Z轴线方向运动。
其他构成与第一实施例相同，可以参阅第一实施例的说明，故从略。
图9-图16表示本发明中适用的工具组，作为这种工具组的特征的是具有支承板7b，即板材平衡移动用的机构9。此外，图9-16中的工具组是上述第一实施例到第四实施例适用的工具组。
图9-图12是上述具有平衡移动用的机构9的工具组的第一实施例。
如图10所示，在底座5上与支柱7a对应的位置上，固定着里面装着小齿轮9b的齿轮箱9e，各支柱7a的长度能穿过齿轮箱9e和底座5的导向孔，在其圆周方向的一侧，设有与上述小齿轮9b啮合的齿条9a。各支柱7a的上端连接在支承板7b上，当在支承板7b上向Z轴线方向加压时，各支柱7a上的齿条9a，在使小齿轮9b旋转的同时，使支柱下降或上升。
上述各小齿轮9b的轴90穿过齿轮箱9e，这些小齿轮轴90借助于布置在底座5上的同步旋转轴9c连接在一起。如图12所示，同步旋转轴9c整体上呈矩形，借助于齿轮箱91中的齿轮，例如锥齿轮，以变换其传动方向。因此，与各支柱7a上的齿条9a啮合的小齿轮9b始终在同步旋转，各支柱7a的下降量和上升量都是相等的，支承板7b始终保持着水平状态平行地移动。
升降用的致动器7c、7c可以使用通常的流体压力缸，在本例中使用了磁力式的无杆压力缸。一方面，它的外壳固定在底座5上，另一方面，作为输出部分的管子72的上端固定在支承板7b的上端，如图所11示，在成形时，其下端伸到底座5的下面。当使用这种磁力式无杆压力缸时，具有夹持力大而结构紧凑的优点。
图13和图14表示具有平衡移动机构9的工具组的第二实施例。该实施例中的平衡移动机构9的构造与图9-图12中的相同，但是升降用的致动器7c、7c是使用由液压伺服阀702控制的数控型液压缸。由于使用了这种致动器7c、7c，除了能使支承板7b平行地升降之外，还能够用很高的精度控制支承板7b的拉力和压力，而且还能够精确地控制支承板7b的高度位置。
图15和图16表示具有平衡移动机构9的工具组的第三实施例。在该实施例中，平衡移动机构9成为一个驱动系统，即，可在同步旋转轴9c任意位置附近设置旋转驱动装置9d，它的输出轴通过减速机9f连接在同步旋转轴9c上。
通常，用作旋转驱动装置9d的是数控型致动器，例如直流伺服电动机，在使用齿条使同步旋转轴9c旋转的情况下，也可以使用液压伺服缸。
当使用这种旋转驱动装置9d时，开动旋转驱动装置9d，便通过同步旋转轴9c使所有的小齿轮9b同步旋转，然后又通过齿条9a使各支柱9a等量下降或上升，所以支承板7b在上升或下降时能够保持水平。此外，借助于旋转驱动装置9d的输出脉冲控制和扭矩控制，就能够以很高的精度控制支承板7b的拉力和压力，和它的高度位置。升降用的致动器7c、7c具有平衡缸的功能，能够抵消支承板7b，它上面的板材和板材压紧机构7d的重量。因此，各支柱7a上没有很大的载荷。
接着，说明固定加压机构6。
图17-A和图17-B表示本发明中固定加压机构6的顶板模具6b的装卸结构。图17-A在脚部6a的顶部设有螺孔60，顶板模具6b的与螺孔60相对应的位置上设有通孔61，紧固件螺钉62穿过通孔61拧在螺孔60上，把顶板模具固定住。图17-B中，顶板模具6b的下表面上设有固定装置套筒64，它与脚部6a的顶部配合。另外，顶板模具6b的上表面不一定是平坦的，也可以是鼓起的，或者凹进的。
在顶板模具6b的形状特别复杂时，也可以使用立体形状的模具。图18A和18B是这种模具的例子，用合成树脂或者金属仿制成要成形的形状的主要部分或者全部形状。这种模具安装在脚部6a上，再固定在底座5上。
图19是板材压紧机构7d的例子，压紧用的致动器75用托架750固定在支承板7b上。压紧用的致动器75可以使用旋转型的致动器，但通常是使用液压缸或气压缸，其活塞杆对着压紧板74，在成形时与压紧板74接触，对其施加压力。连接缸的活塞一侧与活塞杆一侧的导管通过控制压力的阀701与供应压力流体的源头连接。
可是，本发明并不时仅仅限于只有压紧板74，和为通过该压紧板以可变的方式控制施加在板材周缘部分的压紧力的多个压紧用的致动器75的情形，也可以包括具有在成形过程中借助于压紧用的致动器75使施加的压力减弱，在这样的状态下使板材W积极地流向成形领域中去的，或者相反，使板材W积极地从成形领域拉出来的材料流动控制机构10。这种材料成形控制机构10对于形成垂直的或者接近于垂直的角度α的侧壁，对于成形与水平线所形成的角度很小的侧壁都很有利。
图20是在成形过程中使板材积极地向成形领域流动的材料流动控制机构10的一个例子。它在较板材压紧机构7更靠外的支承板的四周边缘部分上设有互相隔开一定间隔的多个移动用的致动器10a，在致动器的输出部分上安装了能够滑动的，将板材W的周缘部分w向内部方向压进去的工具10b。图20的左半部表示成形开始前的状态，右半部表示用加压工具80将板材W的周缘部分w压向成形领域移动的状态。在这个例子中，工具10b做成很薄的滑动板，能沿着设置在压紧板74上的槽或者设置在支承板7b的槽移动。然后，其前端面与周缘部分w接触，施加压力。
图21是另一种工具10b’。该工具有夹住板材W周缘w用的上颚和下颚105、105，能沿着设在压紧板74上的槽，或者支承板7b上的槽移动。使用这种工具10b’时，对于同一种板材W，既能使它向成形领域内流动，或者相反，也能积极地把板材W的材料拉出来。
移动用的致动器10a可以是液压缸，也可以是电动机。在前者情况下，把活塞杆连接在工具10b、10b’上。在后者的情况下，与电动机的输出轴连接的螺纹轴拧在工具10b、10b’的螺孔内。液压缸和电动机虽然也可以是开关控制型的，但最好是数控型的，例如液压伺服缸和直流伺服电动机，使用后者能够更好地控制工具的位置和压力，使之与成形状态很好地配合。
下面，详细说明加压机构8。
图22-A到图22-C表示本发明中使用的加压机构8的实施例。图22-A是在轴部8c的前端与加压工具80做成一个整体。图22-B是一种较好的形式，轴部8c的前端设有圆弧形的凹坑在该凹坑中装有能自由转动的，用滚珠那样的坚硬的球体制成的加压工具80。图22-C是一种更好的型式，在轴部8c的圆弧形凹坑中有贯通的注液孔800，由此向呈球体状的加压工具80供应润滑剂。
如图22-B和图22-C所示，在加压工具80能自由转动的情况下，在成形过程中与材料接触的滑动摩擦变成了滚动摩擦，所以能防止板材在高速成形过程中因摩擦而产生热量，此外，还有减少制品上的加工痕迹，和防止制品的反弹等等优点。
图23-A与图23-B是本发明中使用的加压机构8的另一种实施例，旋转轴8e安装在夹持器8a上，在轴部8c的前端安装着与上述旋转轴8e的轴线偏心的，从上述图22-A-图22-C中选择的加压工具80。旋转机构可以是任意的，在本实施例中，把驱动电机安装在夹持器8a上，连接在其输出轴上的皮带轮与固定在旋转轴8e上的皮带轮用皮带连接在一起。
当采用图23-A中的实施例时，不仅是用加压工具80加压，而且还由于轴部8c进行偏心的旋转，而形成象图23-B那样的撞击成形区域的情形，从而能够得到局部的塑性变形，能够抑制成形后的反弹。另外，再加上润滑的性能也更好了，能够减少因摩擦而产生的热量。
本发明还包括了加压机构8带有施加振动的的装置8d的情况。例如，如图1中的假想线所示，在夹持器8a上安装以伺服缸为代表的低频振动装置，或者超音波振动装置，就能够实现这一点。
借助于这种实施例，由于在加压机构8的前端的加压工具80一边振动一边与板材W接触，所以成形的效率提高了，从而能提高形状的精度和成形的速度。
下面，说明成形控制装置14。
图24表示本发明的控制系统的框图，它具有包括电脑的控制器140，该控制器140的输出侧通过与图中未示出的上述驱动装置2a、3a、4a、4a’中的放大器连接，然后，至少与升降用的致动器7c、7c，压紧用的致动器75，为控制流动性的机构的移动用的致动器10a，以及平衡移动机构9的转动驱动装置9d等的各种驱动部件和阀门之类的部件连接。
在上述控制器140中输入了根据要成形的制品的三维CAD/CAM的数据D1而制成的NC数据D1作成的程序。此外，还输入了材质、板厚、延伸性、抗张强度等机械性能的数据D2。将这些数据进行综合计算后，分别对上述驱动装置2a、3a、4a、4a’，升降用的致动器7c、7c，压紧用的致动器75，为移动流动性控制机构用的致动器10a，平衡移动机构9的旋转驱动装置9d等等的移动速度、位置、压力、方向、定时等等进行自动控制。例如，在第一实施例中，至少分别对滑块4的下降速度和位置，第一工作台2和第二工作台3的移动速度、移动方向，升降用的制动器7c、7c的动作方向、动作速度、位置和强度，压紧用的致动器75、75的动作强度，以及这些参数的变化进行设定，然后依次发出指令。另外，控制器还有变换回路，借助于该回路能对上述各种装置中所要控制的装置进行单独的控制。
下面，说明按照本发明的装置进行无模成形作业的工作过程。
图25-A、图25-B一直到图27-A、B，是以第一实施例为例子进行无模成形的工作情形。
首先，在成形时，要准备与制品的形状相对应的顶板模具6b。例如制品A为具有如图27-B所示的腰子形轮廓的大面积的平坦底部b，从底部开始，有相当高的侧壁(本体部分)c，以及在侧壁部分下端的凸缘d那样的形状(大多用于浴缸和洗槽的形状)时，就要准备如图27-A那样的具有与制品底面的轮廓形状相符的形状的顶板模具6b，然后，把这种顶板模具6b与脚部6a的顶部配合，再用螺钉62之类的紧固件固定。另外，如果制品A的底部b有排水孔之类的短圆筒e时，则要在顶板模具6b上设置具有该圆筒的直径和高度的凸起65。
预先把以该制品的形状为主的数据输入控制器140中，按照以上所述的方式计算各种装置的控制方式和条件，设定符合该制品形状的程序。
在成形的过程中，如图25-A所示，升降用的致动器7c、7c向上升的方向运动，使支承板7b的上表面与顶板模具6b对齐，使得板材，例如不锈钢，布置在从顶板模具6b到支承板7b之间。板材w的下表面与顶板模具6b的上表面接触。然后使另一个部件中的压紧板74与板材W的四周边缘部分w重合，开动各压紧用的致动器75、75，让压紧板74向着板厚的方向施加压力，把板材W的四周边缘部分夹持住。
在此状态下，接着让控制装置14动作。于是，在该第一实施例中，在加压机构8的加压工具80的轴线对着顶板模具6b的周缘部分的垂直线的状态下，第一工作台2和第二工作台3以数控的方式运动。再接着，借助于数控方式驱动滑块4，于是加压工具80便与板材W上与顶板模具6b的周缘部分相对应的部位接触。这就是图25-A所示的状态。
在此状态下，滑块4用数控驱动，使加压机构8下降规定的量，例如0.5-1mm，同时，第一工作台2和第二工作台3按照制品A的底部b的轮廓，即顶板模具6b的轮廓，向X轴线和Y轴线方向作复合运动。在本例中，作描绘出腰子形的运动。借助于上述加压机构8的压力，升降用的致动器7c、7c向下开动，与板材压紧机构7d一起，使支承板7b向板材的厚度方向移动。
顶板模具6b具有适合于角部成形的棱边和所要求的厚度，固定在已经固定在底座5上的脚部6a的一定高度上，所以安装在上述滑块4上的加压机构8的加压工具80便对板材W加压，沿着顶板模具6b的轮廓(从上边缘到侧边缘)进行弯曲塑性加工。于是，与顶板模具6b的轮廓相符的角部f和底部b便成形了。
当加压机构8在等高线上沿着顶板模具6b的轮廓这样的路线至少走完一圈之后，加压机构8又下降一个任意的量，在此状态下，第一工作台2和第二工作台3再在X轴线和Y轴线方向上相应于制品A预定的侧壁部分c的轮廓移动。于是板材W的未加工部分便进行塑性变形，而支承板7b与板材压紧机构7d一起向板材的厚度方向移动。
这样，支承板7b的下降便相当于顶板模具6b向上作相对移动，通过支承板7b上的窗口70到达上方的位置。因此，在加压机构8在等高线上沿着顶板模具6b轮廓的移动完成时，又让加压机构8下降一个任意的量。借助于使第一工作台2和第二工作台3沿着制品A预定的侧壁部分c的轮廓反复地移动这样的工序，板材W便逐渐形成了侧壁部分c。
这样，当达到规定的侧壁高度时，支承板7b停止下降。然后，借助于在此位置上用第一工作台2和第二工作台3使支承板7b在X轴线和Y轴线方向作复合运动，就能借助于支承板7b和加压机构8的加压工具80形成凸缘部分d。这便是图25-B所示的状态。
采用以上的方式，就能以很高的精度和效率制成如图27-B所示的，具有很大的异形底部b的制品A。
当成形制品A的底部b上的短圆筒e时，可使加压机构8的加压工具80与顶板模具6b的凸起65的外缘相当的部分接触，并且不让升降用的致动器7c、7c下降。在此状态下，借助于第一工作台2和第二工作台3使支承板7b沿着凸起65的轮廓移动，然后，再让它依次向外侧移动，一直到与顶板模具6b的轮廓一致为止。这样，就能很容易地成形出具有短圆筒e的底部b。
在第二实施例的情况下，由第一工作台2的动作使支承板7b向一个方向(例如为X方向)移动，由工作台3’的动作使加压机构8向另一个方向(例如Y方向)移动，来实现加压工具80沿着顶板模具6b的轮廓的移动。这两种移动与借助于数控滑块4而使加压机构8的下降，以及与上述第一实施例同样的升降用的致动器7c、7c的下降动作，便能够成形出制品的侧壁部分。
在第三实施例中，只用加压机构8向X、Y和Z轴线三个方向移动来成形制品的侧壁部分。在第四实施例中，借助于工作台4’向Z轴线方向的移动进行加压工具80的送进。在此状态下，再借助于加压机构8向X轴线方向和Y轴线方向的复合移动，就能够在等高线上得到与侧壁形状相符的移动轨迹，使制品的侧壁部分成形。
在本发明中，板材夹持机构7并不是以弹簧为代表的单纯的弹性衬垫，而是还有升降用的致动器7c、7c。这样，在用上述那样的关联的动作形成侧壁部分c时，或者使升降用的致动器7c、7c作向上压的动作，或者相反，让它向下动作，就能够提高成形的性能。
即，如果板材的材质是铝或者铝合金时，用加压机构8的加压工具80施加力量，支承板7b与它上面的压紧板74以及压紧用的致动器75等的重量，在成形过程中都作用在侧壁部分C上。因此，在成形过程中侧壁部分很容易产生龟裂或变形。
在这种情况下，借助于从控制器140发出的信号，使升降用的致动器7c、7c按照意图向上升方向动作，于是，施加在支承板7b上的上升方向的力(与成形方向相反的力)就与上述重量大致平衡了，所以就不会在材料上施加局部载荷，成形的性能提高了。因此，能够制造出高精度的制品来。
此外，在成形比较厚的板时，相反，支承板7b和其上的压紧板74以及压紧用的致动器75等的重量，与成形的抗力相比就相当小了。因此，虽然材料容易产生局部变形，但此时仍故意使升降用的致动器7c、7c向下降的方向(成形的方向)动作，强制支承板7a下降。这样，由于材料在成形方向受到拉力，成形性能就变好了，能够成形出高精度的制品来。
由此可知，如果同时使用压紧用的致动器75和升降用的致动器7c、7c，让它们动作，就能够进行更高精度的成形。
在本发明中，工具组具有平衡移动用的机构9。此时，当支承板7b在Z轴线方向移动时，各支柱7a在齿条9a和小齿轮9b以及同步旋转用的轴9c的协同工作下，始终以同样的量下降或上升。这时，由于升降用的致动器7c、7c抵消了支承板7b和板材W以及板材压紧机构7d的重量，起了平衡缸的作用，所以支承着支承板7b的各支柱上不会受到过大的载荷。因此，即使当需要成形尺寸很大的制品使用大面积的板材，因而支承板7b很大很重时，加压工具80每一次在等高线上结束工作时，也能使板材保持正确的水平度，顺利地使它移动，从而能进一步提高成形的精度。
此外，由于上述升降用的致动器7c、7c能向着与支承板7b，也就是能将板材W强制地向成形方向(下方)拉伸，或者向着与成形相反的方向(侧面)向上压，所以成形的界限提高了，能够成形的范围扩大了。特别是，作为升降用的致动器7c、7c，可使用液压缸，当借助于液压伺服阀对压力油的供应进行控制时，可以按照程序控制，或者也可以独立于程序控制，来任意调整上述支承板7b的拉力或向上的压力(压力控制)，并能正确控制和保持支承板7b的高度位置(位置控制)。因此，能够成形的侧壁高度增大了，无论板材的厚薄，都能制造出高精度的制品来。
更进一步，当用旋转驱动装置9d使得连接平衡移动用的机构9的各个小齿轮9b的轴90的同步旋转轴9c旋转时，由于升降用的致动器7c、7c起了抵消支承板7b和板材W以及板材压紧机构7d的重量的平衡缸的租用，所以支承着支承板7b的各个支柱7a上没有过大的载荷，能够进行平行移动。而且，由于利用了数控型电动机作为旋转驱动装置9d，所以能对支承板的高度位置方便地进行高精度的调整。此外，由于力量也可以控制，所以在逐次成形之前或逐次成形的过程中，开动驱动机构，按照需要使支柱7a下降，对支承板7b施加任意的向下的拉力，就能够利用固定加压机构6的顶板模具6b的轮廓，对板材进行拉伸加工。因此，能够成形的侧壁高度增大了，无论板材的厚薄，都能制造出高精度的制品来。
在本发明中，由于固定加压机构6的顶板模具6b是可更换的，所以可以做成各种形状。图28-A及图28-B示出了一个例子，其中产品具有一个以上的底部。在这种情况下，作为图28-A所示的顶板模具，在不同高度的脚部6a，6a的顶部上肩并肩地附接有若干顶板模具6b1，6b2。通过上述的操作过程并用这样的固定加压机构6，可以简单快速并高精度地生产出具有若干不同高度的底部b1，b2的产品A，见图28-B。
也就是说，借助于使加压机构8的加压工具80沿着高位置的顶板模具6b1的周缘移动，以成形围绕高位置的底部b1的角部。然后，使加压机构8和板材夹持机构7向板厚的方向移动，借助于使加压机构8的加压工具80按照与高位置的顶板模具6b1的轮廓相当的路线移动，就能够成形连接着高位置的底部b1的侧壁部分c。接着，使加压机构8的加压工具80沿着低位置的顶板模具6b2的周缘移动，就能够成形低位置的底部b2和角部。
图29-A和图29-B是制作多个凸起的制品的另一个例子，在三个脚部6a、6a、6a的两端的脚部的顶上，分别安装了顶板模具6b1、6b2，在中间脚部6a的顶上安装了与上述顶板模具6b1、6b2高度不同的顶板模具6b3。
使用这种固定加压机构6，并进行以上所述的各种动作，就能够以很高的速度和精度，很方便地成形图29-B所示的、左右具有高位置的底部b1、b2，而中间具有高度不同的底部b5的制品A。
图30-A表示适合于成形图30-B中的，能在浴盆和槽中经常看到的在侧壁的一部分上有台阶部分g的制品A的固定加压机构6。在脚部6a、6a上安装了具有一部分凹进的缺口67的，为成形底部用的顶板模具6b1，同时，在该顶板模具6b1下方所要求尺寸的位置上，安装了为凸出于上述凹进的缺口67之外的台阶部分用的顶板模具6b4。
当使用上述固定加压机构6时，加压机构8的加压工具80沿着为底部成形用的顶板模具6b3的轮廓移动，便形成了图30-B那样的中间部分窄的底部b。然后，保持沿着该轮廓的等高线上的路线，每在该等高线上移动一圈之后，使加压机构8与板材夹持机构7一起向板厚方向移动。借助于这一过程，就能成形出一部分有蜂腰状侧壁c’的侧壁部分c，当到达成形台阶部分用的顶板模具6b4处时，使加压机构8的加压工具80在该顶板模具6b4的表面上移动，就能成形出台阶部分g。
在上述各例中，上述顶板模具6b1、6b2不是一定要安装在两个脚部上，面积小的顶板模具可以预先做成固定的顶板模具，再安装在脚部上。
此外，多块顶板模具的轮廓形状可以是任意的，上、下顶板模具6b1、6b2的轮廓也可以不同，这样，就能够成形高位置与低位置的底部轮廓不同的制品了。图31-A到图31-C是这种制品的例子。顶板模具如图31-A所示，在脚部6a上安装着低位置底部成形用的顶板模具6b2，在该顶板模具6b2上通过中间脚部6a’设置了具有所要求的形状的高位置底部成形用的顶板模具6b1。当使用这种固定加压机构6时，能够以很高的效率方便地成形如图31-B与图31-C所示的，用形状不同的底部b3、b4复合而成的形状复杂的制品A。
另外，上述各种顶板模具可以用上面图17-A、图17-B那样的装卸机构安装在脚部上，但省略了详细情况的描述。
本发明中，板材压紧机构7d具有与板材W四周的上表面接触的压紧板74，和通过该压紧板控制可变化的压紧力的的多个压紧用的致动器75。
因此，当支座高的侧壁部分时，借助于加压工具80沿着顶板模具6b的轮廓移动，在形成了底部b和角部f之后，在形成侧壁部分c时，也可以让压紧用的致动器75的压紧力作用在松弛的一侧。这样，由于减弱了作用的板材W周缘部分w上的压紧力，材料便如图19中箭头所示的那样，由于加压工具80的作用而向成形区域W’流动，这样，就成了容易拉伸的状态，能够以很高的精度方便地成形具有高的垂直侧壁的制品。
还有，当合并使用图20和图21所示的材料流动控制机构10时，就能够解除材料拉伸的限度和成形的形状(具有高的垂直的或者接近垂直的角度α的侧壁部分的情况)等等问题。
即，在侧壁部分成形的过程中，位于要求材料流动的部分上的压紧用的致动器75的力量要减小。或者，更积极一些，在与板材的周缘部分之间，在板厚方向形成微小的间隙，例如0.1mm。在此状态下开动移动用的致动器10a，在使工具10b前进的同时，进行以上所述的逐次成形。这样，就象图21的右半部分那样，在板材W的周缘部分进行强制的加压移动，增加向成形区域W’的材料供应量。这样，就抑制了材料过分的拉长，和因拉长而减少的板厚，也不会发生龟裂，板厚也不会局部减薄，因而能成形角度尖锐的很高的侧壁部分。
图32-A到图32-D表示合并使用了材料流动控制机构10的成形的例子。本例是一个制作成船舶形状的壳体，该壳体的两面相对的侧壁部分c1、c1相对于垂直方向的角度为10度左右。如图32-C所示，在板材W两相对的边上预先加工出平行的切口wc、wc。把这块板材装在带有窗口70的支承板7b上，在板材的周缘部分w上压上压紧板74，象上面所说的那样进行逐次成形。此时，对于成为制品时的侧壁部分c1、c1和相位相差90度的两条边，借助于压紧用的致动器75、75施加平常成形时用的压力，与侧壁部分c1、c1相对应的压紧用的致动器75所加的压力较小，而与此同时，布置在该区域中的材料流动控制机构10的移动用的致动器10a，则以规定的力量和速度工作。这样一来，在侧壁部分c1、c1的成形区域中，如图32-C中的假想线所示，由于材料积极地送进来，所以具有所要的角度的侧壁部分能以很高的精度成形。上述这种材料流动控制机构10，通常在与垂直线的角度α小于23度时的效果为好。
此外，当合并使用材料流动控制机构10时，还能在逐次成形中主动把材料从成形区域拉到外面来。这种方法适用于使用拉伸量大的情况，与水平线所成的角度比较小的制品，例如平底船的形状和车辆的燃料箱等等。即，当用加压工具80逐次反复地在等高线上移动时，材料会发生拉伸，当碰到加压工具80所施加的压力时，材料会产生向板厚方向鼓出来的现象，很容易造成无法成形的结果。为了防止这种现象，一种方法是考虑使用三维形状的顶板模具6b，但是，仅仅这样还是不能防止上述现象。可是，如果同时使用材料流动控制机构10，就能够切实地抑制上述现象，支座出高精度的制品来。这种材料流动控制机构10，通常是在与水平线成14度以下的角度β时使用的效果为好。
图33-A到图33-C以及图34-A和图34-B是用材料流动控制机构10把材料压入成形区域，以及把材料从成形区域拉伸出来的例子。所成形的形状如图33-A所示，其特征为，后方的侧壁部分c1相对于垂直线的角度较小，而与其相对的另一侧的侧壁部分c2与水平线所成的角度β较小。在此情况下，可使用如图33-B所示的板材W，先把材料加工成与侧壁部分c1对应的部分和侧壁部分c2，以及转过90度的两条边向外侧延伸出来的形状。
然后，将板材W按照图33-C所示的那样装在支承板7b上，再将加压工具80从图33-B的开始位置P向顺时针方向移动，进行逐次成形。此时，借助于压紧用的致动器75、75对上述两条边施加通常成形时所用的压力，而在与侧壁部分c1对应的部分上，让移动用的致动器10a以规定的速度和力量进行工作，将板材压入成形区域内。而在与侧壁部分c2对应的部分上，则让移动用的致动器10a以规定的速度和力量进行工作，将材料拉到外面来。图34-A与图34-B表示了这种状态，由这两个附图就能够理解，接近垂直角度的侧壁部分c1和接近水平角度的侧壁部分c2两面都能以很高的精度成形。
本发明具有为成形所需要的各种装置。
图35-A到图35-E表示很适用于如图35-A和图35-B所示的，具有自由端d1呈弯曲状的凸缘部分d制品A的板材夹持机构。
此时，作为板材夹持机构，采用了除了支承板7b之外，还加上了如图35-C那样的框状辅助支承板7e。该辅助支承板7e上有能让顶板模具6b穿过的窗口76，而且还有与该窗口76相邻的环形台阶面77。在它的一部分上还设置了与支承板7b连接用的螺栓孔78。
上述辅助支承板7e重叠在支承板7b上，并用螺栓固定成一体。在此状态下，把板材W铺在辅助支承板7e的板面上，用板材压紧机构7d的压紧板74夹持住。
在此状态下，按照上面说过的那样进行逐次成形，当成形完毕时，一面使加压机构8的加压工具80与辅助支承板7e的环形台阶面77接触，一面让加压工具80沿着环形台阶面77的轨迹运动。于是，板材W便随着环形台阶面33的台阶面的形状成形为如图35-E中所示的形状，即，成为具有连续的水平部分d、从水平部分竖立起来的部分d1、以及从d1的上端部向水平方向延伸的部分d2。
成形好了之后，把从上述竖立起来的部分的上端向水平方向延伸的部分切除，便得到图35-A所示的形状。
图36-A和图36-B是辅助支承板7e的另一个例子，此例中，在板上形成了顶板模具6b能穿过的窗口76，而且在板的窗口76外侧板面上形成槽状的环形台阶面77。其他方面与图35相同。另外，当使用图23-A中那样的偏心式工具作为加压机构8的加压工具80时，由于有与横向的撞击作用相加的效果，形状的精度提高了。
顶板模具6b基本上以使用板材制作为佳，成本也较低。在形状复杂的情况下，可以使用三维形状的模具，如果不想使用三维形状的模具，则也可以使用图37-A和图37-B那样的弹性包12。弹性包12是用橡胶和合成树脂的包体制成的，布置在在底座5与顶板模具6b之间要求的圆周部位。在成形过程中，通过控制阀在弹性包12里面充填流体(空气、油等等)，使它膨胀起来，在保持这种状态下进行上面所说的逐次成形。这样，模具实际上是三维形状的，由于弹性包12有辅助支承的功能，所以能容易地成形水平角度小的形状。此外，在能够减轻成形部分的反弹的同时，还能够防止局部变形。
此外，在板材较薄和制品底部的面积大的情况下，可如图37-A和图37-B所示的那样，使用符合制品底部的形状但尺寸略小的板材固定板13。这种板材固定板13布置在板材W上方，固定在顶板模具6b上，以进行上述的逐次成形。这样，由于在要成为底部的那一部分上，没有随着成形过程产生的不必要的力的作用，从而有效地抑制了弯曲和扭转等变形，提高了形状的精度。
本发明除了象上述那样在加压机构8中组合了润滑机构之外，还包括在加压机构8中同时组合了其他润滑机构11的实施方式。这种方式如图38-A和图38-B所示。这可以在铺上板材W的状态下，简单地在构成板材压紧机构7d的压紧板74的内侧形成能容纳润滑油之类的润滑液体的油槽。可是，最好是直接，或者通过夹持器8a上的连接件11b在加压机构8上安装具有朝向加压工具80，或者它的附近部位的喷射孔的喷咀11a。该喷咀11a通过软管11c和泵11d，与外部的润滑油罐11e连通。此外，还可以直接把与润滑油罐11e连通的抽吸回收装置11f，以与喷咀11a错开位置的形状，安装在加压机构8上。或者通过连接件11b安装在夹持器8a上。
这样，就构成了始终能用加压机构8向成形部位供应润滑油j的，能够回收的循环式润滑—冷却系统。中央，即使是在超过10米/分钟的高速成形时，也能够防止容易在不锈钢材料上产生的粘着现象。此外，如果是铝材，能防止裂纹的产生，能进行30米/分钟以上的高速成形。
当然，本发明还包括同时使用上述润滑机构11和产生振动的机构8d的方式。如果把这两种机构有选择地与上述材料流动性控制机构10，平衡移动用的机构9等等同时使用，就能够对任何一种材质、板厚、成形的形状以及成形力等等，以很高的生产率制成所需要的精度很高的制品。
工业上的应用本发明的板材无模成形装置适合于用金属或非金属板材少量生产特殊形状的制品，它具有设备费用便宜，变换成形的形状容易，生产能力高和噪音小的优点。因此，可用于制作汽车部件、飞机部件、建筑材料、船舶部件、厨房用具和浴室用品等等各种技术领域的带有底部的制品。
权利要求
1.一种把板材逐次成形为立体形状的装置，它包括I.一具有一底座(5)，一固定加压机构(6)，一板材夹持机构(7)和一板材压紧机构(7d)的工具组；上述固定加压机构(6)设置在底座(5)上，它具有垂直设置在底座(5)上的脚部(6a)，及具有一与要成形的制品的底部轮廓一致的平面形状、安装在上述脚部(6a)的顶上的顶板模具(6b)；上述板材夹持机构(7)具有设置在上述底座(5)上的若干根支柱(7a)，带有围绕着上述顶板模具(6b)的窗口(70)并且在上述支柱(7a)上能沿着Z轴线方向移动的支承板(7b)，以及固定在底座(5)上且输出端部与支承板(7b)连接的至少一对升降用的致动器(7c)；板材压紧机构(7d)具有一将位于其与支承板(7b)之间的板材在板厚方向夹持该板材四周边缘的框架状的压紧板(74)，和借助于该压紧板(74)对板材四周边缘施加一可控制的压紧力的致动器(75)；II.布置在上述板材夹持机构(7)上方的加压机构(8)，该加压机构(8)在其远端具有与和板材的上表面接触的并为形成制品的形状而与顶板模具(6b)协同工作的加压工具(80)；III.为使上述工具组和加压机构(8)在X轴线，Y轴线和Z轴线方向相对移动用的多个数值控制型的驱动装置，这些驱动装置使加压工具(80)在顶板模具(6b)的四周沿着与制品形状一致的移动路线移动，以及使加压机构(8)与支承板(7b)相对顶板模具(6b)在板材的板厚方向作移动。
2.一种把板材逐次成形为立体形状的装置，它包括I.一具有一底座(5)，一固定加压机构(6)，一板材夹持机构(7)，一板材压紧机构(7d)以及平衡移动用的机构(9)的工具组；上述固定加压机构(6)设置在底座(5)上，它具有垂直设置在底座(5)上的脚部(6a)，及具有与要成形的制品的底部轮廓一致的平面形状、安装在上述脚部(6a)的顶上的顶板模具(6b)；上述板材夹持机构(7)具有设置在上述底座(5)上的若干根支柱(7a)，带有围绕着上述顶板模具(6b)的窗口(70)并且在上述支柱(7a)上能沿着Z轴线方向移动的支承板(7b)，以及固定在底座(5)上且输出端部与支承板(7b)连接的至少一对升降用的致动器(7c)；板材压紧机构(7d)具有一将位于其与支承板(7b)之间的板材在板厚方向夹持该板材四周边缘的框架状的压紧板(74)，和借助于该压紧板(74)对板材四周边缘施加一可控的压紧力的致动器(75)；上述平衡移动用的机构(9)在支柱(7a)和底座(5)上具有为使支承板(7b)在保持水平的状态下移动用的装置；II.布置在上述板材夹持机构(7)上方的加压机构(8)，该加压机构(8)在其远端具有与和板材的上表面接触的并为形成制品的形状而与顶板模具(6b)协同工作的加压工具(80)；III.为使上述工具组和加压机构(8)在X轴线，Y轴线和Z轴线方向作相对移动用的多个数值控制型的驱动装置，这些驱动装置使加压工具(80)在顶板模具(6b)的四周沿着与制品形状一致的移动路线移动，以及使加压机构(8)与支承板(7b)相对顶板模具(6b)在板材的板厚方向作移动。
3.如权利要求2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述平衡移动机构(9)具有下列各种部件设置在各支柱(7a)上的齿条(9a)；设置在各支柱(7a)附近的底座(5)上、分别与上述各支柱上的齿条(9a)啮合的小齿轮(9b)；以及将各小齿轮的轴互相连接、使它们同步旋转用的轴(9c)。
4.如权利要求2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述平衡移动机构(9)具有下列各种部件设置在各支柱(7a)上的齿条(9a)；设置在各支柱(7a)附近的底座(5)上、分别与上述各支柱上的齿条(9a)啮合的小齿轮(9b)，以及将各小齿轮的轴互相连接、使它们同步旋转用的轴(9c)，而且，同步旋转轴(9c)上安装有旋转驱动装置(9d)。
5.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述升降用的致动器(7c)是一种用流体压力工作的缸的型式，其连杆与支承板(7b)连接。
6.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述升降用的致动器(7c)是无连杆的缸，其管子的一端与支承板(7b)连接。
7.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述板材夹持机构(7)还具有材料流动控制机构(10)，该材料流动控制机构(10)具有布置在支承板周边的多个移动用的致动器(10a)，和借助于这些致动器的动作在成形过程中将板材强制拉向成形区域的工具(10b)、(10b’)。
8.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述板材夹持机构(7)还具有材料流动控制机构(10)，该材料流动控制机构(10)具有布置在支承板周边的多个移动用的致动器(10a)，和借助于这些致动器的动作在成形过程中将板材强制向外拉的工具(10b’)。
9.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述脚部(6a)在顶上具有螺孔，上述顶板模具(6b)用拧入这些螺孔中的螺钉固定在脚部(6a)上，以便能够更换。
10.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述顶板模具(6b)包括若干块布置在高度方向或水平方向隔开间隔的位置上的模具。
11.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述顶板模具(6b)具有包括为形成底部用的顶面的三维形状。
12.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述板材夹持机构(7)除了支承板(7b)之外，还包括具有包围着顶板模具(6b)的窗口(76)，并且绕该窗口具有环形台阶面(77)的辅助支承板(7e)，并且该辅助支承板(7e)叠加在支承板(7b)上。
13.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述板材夹持机构(7)除了支承板(7b)之外，还包括具有包围着顶板模具(6b)的窗口(76)，并且在该窗口外侧具有呈槽形的环形台阶面(77)的辅助支承板(7e)，并且该辅助支承板(7e)叠加在支承板(7b)上。
14.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述加压机构(8)呈杆状，上述加压工具(80)由能自由旋转的球体组成。
15.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述加压机构(8)呈杆状，上述加压工具(80)由能自由旋转的球体组成，并且在加压机构(8)上具有向上述球体供应润滑剂的加油孔(800)。
16.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述加压机构(8)能自由地绕本身的轴线周围旋转，并且在下端部具有与加压机构(8)的轴线偏心的加压工具(80)。
17.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述加压机构(8)具有向着上述加压工具(80)或其附近的喷射孔的喷咀(11a)，以及向该喷咀供应润滑剂的装置。
18.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述加压机构(8)具有产生振动的机构(8d)。
19.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，在上述底座(5)与顶板模具(6b)之间夹着支承着板材内表面预定部分的弹性包(12)。
20.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，它还包括在与顶板模具(6b)的全部或者预定部分相对应的区域中、和顶板模具(6b)一起夹持着要成为制品的底部的辅助固定板(13)。
21.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，它具有在底盘(1)上支承着工具组的两级工作台(3)、(2)，借助于驱动装置(3a)、(3a)，这两级工作台(3)、(2)能沿着X轴线和Y轴线方向移动，加压机构(8)则布置在架在底盘(1)上方的门型框架(100)上的滑块(4)上，借助于驱动装置(4a)，该滑块能沿着Z轴线方向移动。
22.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，它具有在底盘(1)上支承着工具组的单级工作台(2)，借助于驱动装置(2a)，该工作台(2)能沿着X轴线或Y轴线中的一个方向移动，加压机构(8)则通过布置在架在底盘(1)上方的门型框架(100)上的工作台(3’)装在滑块(4)上，借助于驱动装置(3a)、(4a)能沿着X轴线或Y轴线中的一根轴线，以及Z轴线这两个方向移动。
23.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，在底盘(1)的上方设有结构框架(101)，在该结构框架(101)上设有借助于驱动装置(2a)能沿X轴线方向自由移动的工作台(2’)，在该工作台(2’)上布置了能借助于驱动装置(3a)沿Y轴线方向自由移动的工作台(3’)，在工作台(3’)上设置了借助于驱动装置(4a)能沿Z轴线方向自由移动的滑块(4)，在该滑块上装有加压机构(8)，所述工具组则附设在底盘(1)上。
24.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，在底盘(1)上方设置了结构框架(101)，在该结构框架(101)上布置了能借助于驱动装置(2a)沿X轴线方向自由移动的工作台(2’)，在该工作台(2’)上设置了借助于驱动装置(3a)能沿Y轴线方向自由移动的工作台(3’)，所述加压机构就装在工作台(3’)上，在底盘(1)上还设有能借助于驱动机构(4a)向Z轴线方向自由移动的工作台(4’)，所述工具组就安装在这个工作台(4’)上。
25.如权利要求1或2所述的板材无模成形装置，其特征在于，上述驱动机构(2a)、(3a)、(4a)为线性电动机。
全文摘要
本发明涉及对板材进行无模成形的装置。该装置具有在整体上能沿着X、Y、Z三根轴线方向移动的加压机构和板材夹持机构,而且,具有平面形状与要成形的制品的底面轮廓一致的、位置固定的顶板模具。而围着该顶板模具的框状支承板借助于至少一对升降用的致动器能够升降。借助于上述支承板和框状压紧板,在板厚方向用压紧用的致动器夹持着板材四周的边缘,其压紧力是可以控制变化的。而且,最好还具备使支承板平衡移动的机构,和能控制材料的流动性的机构。
文档编号B21D22/26GK1255881SQ99800087
公开日2000年6月7日 申请日期1999年1月29日 优先权日1998年1月29日
发明者松原茂夫, 网野广之, 青山进, 吕言 申请人:株式会社阿敏诺, 松原茂夫