JP2007185677A - プレス金型装置 - Google Patents

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Koji Fujishiro
浩司 藤代
Toshiyuki Ogiwara
利之 荻原
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Miyazu Seisakusho Co Ltd
株式会社宮津製作所
Ogihara:Kk
株式会社オギハラ
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Abstract

【課題】上金型と下金型とで被加工材料を加圧して加工を施す際に、被加工材料の製品としての精度が落ちないようにする実用的なプレス金型装置を提供すること。
【解決手段】上金型8上面にスライド7に向けて中央部近傍を最も高く端部を低く滑らかに突出した突出部29を前記スライド7に配設したセンサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さで形成し、下金型4下面にボルスタ3に向けて中央部近傍を最も高く端部を低く滑らかに突出した突出部30を前記ボルスタ3に配設した前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さで形成する。
【選択図】図13

Description

この発明は、上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置に関するものである。
一般に、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施す際に、両金型、スライド及びボルスタが変形し、即ち上金型とスライドは上方へ反るように変形すると共に下金型とボルスタは下へ反るように変形し、被加工材料の製品としての精度が落ちるという問題がある。
このため、製品への影響を補正するため、両金型の表面を調整する作業を手作業で複数回行っているのが実情である。また、金型支持体の金型装着面に対して突出/埋没する方向へ複数個のダイホルダブロックを駆動手段により移動させるプレス機械の金型取付け位置補正装置に係る技術が、特許文献1などに提案されている。
特開2005−118854号公報
しかしながら、前記特許文献1にて提案された技術では、構造が複雑で、コスト高であって、実用的ではない。
そこで本発明は、上金型と下金型とで被加工材料を加圧して加工を施す際に、被加工材料の製品としての精度が落ちないようにする実用的なプレス金型装置を提供することを目的とする。
このために第1の発明は、上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記下金型底面と前記ボルスタとの間にシムを配設したことを特徴とする。
第2の発明は、上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記下金型底面に下方へ突出する突出部を形成したことを特徴とする。
第3の発明は、上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記上金型上面と前記スライドとの間及び/又は前記下金型底面と前記ボルスタとの間に複数のシムを重ねて配設したことを特徴とする。
第4の発明は、上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記上金型上面中間部に上方へ突出する突出部を複数段に形成し、及び/又は前記下金型底面中間部に下方へ突出する突出部を複数段に形成したことを特徴とする。
第5の発明は、上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記上金型上面の前記加工の際の変形量が最も大きい部位が上方へ向けての突出度が高く前記上面端部に行くに従って徐々に突出度が低くなるような突出部を形成し、及び/又は前記下金型底面の前記加工の際の変形量が最も大きい部位が下方へ向けての突出度が高く前記底面端部に行くに従って徐々に突出度が低くなるような突出部を形成したことを特徴とする。
以上のような本発明によれば、上金型と下金型とで被加工材料を加圧して加工を施す際に、被加工材料の製品としての精度が落ちないようにする実用的なプレス金型装置を提供することができる。
以下、本発明プレス金型装置の実施形態を図面に基づき説明する。図1はプレス金型装置1の正面図であり、このプレス金型装置1はベッド2と、このベッド2上に固定される鋼材で構成されたボルスタ3と、このボルスタ3上面に固定される鋳鉄で構成された下金型4と、コラム5と、クラウン6と、上下動可能な鋼材で構成されたスライド7と、このスライド7下面に固定される鋳鉄で構成された上金型8等を備えている。但し、ボルスタ3等の材質については、上述したものに限らない。
そして、ボルスタ3の上面に取り付けた下金型4の上に、例えば概ね平板状の被加工材料をセットし、図示しない駆動源によるスライド7及び上金型8の下降によって前記被加工材料に圧力を加えることで、下金型4及び上金型8に倣った所定形状の製品をプレス加工するものである。
図2に示すように、前記ボルスタ3上面には大きさ等の異なる種々の下金型4を取り付け可能とするために、所定間隔を存して平行な複数列の逆T字形状の取付溝10が開設されている。また、図3に示すように、下金型4の前部及び後部には平面視U字形状の取付溝12が開設された取付片11がそれぞれ外方へ例えば2つずつ突設されている。そして、前記取付溝10の幅広部10A内にその頭部(幅狭部10Bの長さより大きな直径である)が挿入されると共にその軸部が幅狭部10Bより上方へ突出したボルト13を取付溝12を介して取付片11を貫通させた状態にして、ワッシャー14を介して上方からナット15を締め付けることにより前記ボルスタ3に下金型4を取り付けることができる。
なお、図示しないが、スライド7に上金型8を同様な構造によって取り付けることができる。しかし、前記上金型8と下金型4とで被加工材料を加圧して加工を施す際に、上金型8とスライド7は上方へ反るように変形すると共に下金型4とボルスタ3は下へ反るように変形し、被加工材料の製品としての精度が落ちることとなる。
そこで、前述の変形量を把握して、この変形量を補正することが考えられる。そのために、前述の変形量を変形シミュレーションプログラムを使用したり、計算で求めたりして、把握する方法がある。また、図4、図6乃至図8に示すように、プレス金型装置1に複数のセンサー20を取り付けて、変形量を計測して把握する方法がある。そして、この変形量に金型やプレス機械の圧縮率等を考慮して補正量として使用する。
このセンサー20として加速度センサーを用いて、プレス荷重方向の加速度を計測し、この計測された加速度を2回積分して、ボルスタ3やスライド7の変位を算出する。即ち、加速度センサーから出力される加速度信号を時間積分して加速度センサーの各配置位置での経時的な速度信号を生成させ、次いでこの速度信号を時間積分して各配置位置の動的変位量に相当する経時的な変位信号を生成させ、これを数値化して各配置位置での絶対的な動的変位量を得る。
また、同じくセンサー20としてひずみゲージを用いて計測する。この場合、この計測値を実物に近い解析条件を与えて解析した結果、ひずみ値が一致していれば、その解析結果は実物を模擬していると考えられる。計算上のたわみは、実物のたわみを表すと解されるからである。
先ず、図4に示すように、センサー20をボルスタ3の表面や裏面、又は前記取付溝10内に、具体的には例えば取付溝10の底面などに取り付ける。このセンサー20の配置は、図6に示すように、ボルスタ3の中心部(下金型4の中心部でもある)で交差するように、所定間隔を存して平面視十字に配設する。これは、センサー20の配設個数を極力少なくできる配置である。
また、図7に示すように、ボルスタ3にセンサー20を概ね同心楕円状に且つ中心近くに多く配設する。これにより、配設個数は多いが、中心部に集中して配設するので、適切な精度の高い計測値が得られる。更に、図8に示すように、センサー20を満遍無く、配設する。これは、配設個数はかなり多くなるが、精度の高い計測値が得られる。
以上のようにセンサー20を配設して、型合せを行なうことにより、各センサー20からの出力に基づく型合せ線図(等高線)のイメージを図5に示すが、中央部が最も変形量が多く、端部に向かうに従って少なくなる。従って、各センサー20からの計測値に基づいて、ボルスタ3のどの部位にどの位の変形が生じるかが把握できる。また同様に、図示しないが、スライド7にもセンサー20を配設することにより、スライド7のどの部位にどの位の変形が生じるかが把握できる。
従って、図9に示すように、スライド7と上金型8との間に前記スライド7に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さを有するシム21を、またボルスタ3と下金型4との間にも前記ボルスタ3に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さを有するシム22を配設する。この場合、前記シム21、22は平面で厚さも一律でもよいが、部位により厚さが異なるものでもよい。
また、図10に示すように、上金型8上面中間部にスライド7に向けて突出した突出部23を前記スライド7に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さで形成し、下金型4下面中間部にボルスタ3に向けて突出した突出部24を前記ボルスタ3に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さで形成する。この場合、前記突出部23、24は平面状で突出高さも一律でもよいが、部位により突出高さが異なるものでもよい。
更に、図11に示すように、スライド7と上金型8との間に前記スライド7に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した合計厚さを有する複数のシム25を、またボルスタ3と下金型4との間にも前記ボルスタ3に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した合計厚さを有する複数のシム26を積み重ねて配設する。なお、両シム25、26ともに、図面では平面視のサイズの異なる2枚のものを積層した構成としたが、これに限らず3枚以上のもので構成してもよく、更には前記複数のシム25、26は平面で厚さも一律でもよいが、部位により厚さが異なるものでもよい。前述したシム21、22、25、26は、例えば鋼板で作製する。
また、図12示すように、上金型8上面中間部にスライド7に向けて突出した複数段の突出部27を前記スライド7に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さで形成し、下金型4下面中間部にボルスタ3に向けて突出した複数段の突出部28を前記ボルスタ3に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さで形成する。なお、複数段の両突出部27、28ともに、図面では平面視サイズの異なる2段に形成したが、これに限らず3段以上に形成したものでもよく、更には前記複数段の突出部27、28は平面状で突出高さも一律でもよいが、部位により突出高さが異なるものでもよい。
更に、図13に示すように、上金型8上面にスライド7に向けて最も変形量が大きい部位である、例えば中央部近傍を最も高く端部を低く滑らかに突出した突出部29を前記スライド7に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さで形成し、下金型4下面にボルスタ3に向けて最も変形量が大きい部位である、例えば中央部近傍を最も高く端部を低く滑らかに突出した突出部30を前記ボルスタ3に配設された前記センサー20の計測値に基づく変形量に対応した厚さで形成する。即ち、前記突出部29、30は中央部近傍から端部に行くに従って徐々に突出度が低くなるように滑らかに形成する。
以上のようなスライド7、ボルスタ3、コラム5等及び金型4、8の変形量を見込んだ種々の形態のシムを配設したり突出部を形成することにより、スライド7及び上金型8の下降により該上金型8と下金型4とで被加工材料を加圧して加工を施す際に、上金型8と下金型4とのクリアランス(ギャップ)が望ましいものとなり、被加工材料の製品としての精度を高いものとすることができる。
なお、種々の形態のシムや突出部は、スライド7及びボルスタ3に配設したり又は形成したりしたが、これに限らず、いずれか一方のみに形成してもよく、更には図9乃至図13に示すこれらの実施形態はスライド7及びボルスタ3に同様なシムを配設したり又は突出部を形成する場合に限らず、種々の組み合わせも可能である。例えば、スライド7に突出部23を形成すると共にボルスタ3に突出部30を形成してもよく、またスライド7に複数のシム25を配設すると共にボルスタ3に複数段の突出部28を形成するなど種々の組み合わせが可能である。
また、本発明は、プレス金型装置、即ち成形機としてプレス機械、金型としてプレス金型を例にして説明したが、成形機としての射出成形機、金型としての射出成形金型にも適用でき、更には鍛造やダイキャストなどにも適用できる。即ち、成形機と金型が加圧時に変形する場合における補正構造として適用できるものである。
以上本発明の実施形態について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。
プレス金型装置の正面図である。 ボルスタの斜視図である。 ボルスタへの下金型の取り付け状態を示す部分斜視図である。 ボルスタにセンサーを配設した状態の部分正面図である。 型合せ線図のイメージを表す図である。 センサーを配置したボルスタの平面図である。 センサーを配置したボルスタの平面図である。 センサーを配置したボルスタの平面図である。 上金型及び下金型の正面図である。 上金型及び下金型の正面図である。 上金型及び下金型の正面図である。 上金型及び下金型の正面図である。 上金型及び下金型の正面図である。
符号の説明
1 プレス金型装置
3 ボルスタ
4 下金型
7 スライド
8 上金型
10 取付溝
21、22 シム
23、24 突出部
25、26 シム
27、28 突出部
29、30 突出部

Claims (5)

  1. 上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記下金型底面と前記ボルスタとの間にシムを配設したことを特徴とするプレス金型装置。
  2. 上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記下金型底面に下方へ突出する突出部を形成したことを特徴とするプレス金型装置。
  3. 上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記上金型上面と前記スライドとの間及び/又は前記下金型底面と前記ボルスタとの間に複数のシムを重ねて配設したことを特徴とするプレス金型装置。
  4. 上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記上金型上面中間部に上方へ突出する突出部を複数段に形成し、及び/又は前記下金型底面中間部に下方へ突出する突出部を複数段に形成したことを特徴とするプレス金型装置。
  5. 上金型が設けられた上下動可能なスライドと、下金型が設けられたボルスタとを備え、前記上金型と前記下金型とで被加工材料を加圧して加工を施すプレス金型装置において、前記上金型上面の前記加工の際の変形量が最も大きい部位が上方へ向けての突出度が高く前記上面端部に行くに従って徐々に突出度が低くなるような突出部を形成し、及び/又は前記下金型底面の前記加工の際の変形量が最も大きい部位が下方へ向けての突出度が高く前記底面端部に行くに従って徐々に突出度が低くなるような突出部を形成したことを特徴とするプレス金型装置。
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