JP2008260042A - プレス成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークと金型との間に油膜が途切れる部分が生じることを抑制して、金型とワークとの間に焼き付きなどの弊害の発生の抑制が図られたプレス成形装置を提供する。
【解決手段】プレス成型装置１００は、駆動源と、ワークＷに向けて進退可能に設けられたパンチ８と、パンチ８と協働してワークＷを加工可能なダイス９およびしわ抑え２０と、駆動源からの動力をパンチ８に伝達可能な動力伝達機構５０と、パンチ８を振動させる振動機構６０と、ワークＷとパンチ８との間に潤滑油を供給する給油機構７０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形装置に関し、特に、金型を用いてワークを加工して成形品を製造するプレス成形装置に関する。

モータヨークやボトル缶等等の成形品は、ワークに多段階の絞り成形を施すことにより製造されている。絞り成形は、絞り加工、成形加工などの種々の工程からなり、絞り加工において、ワークが有底円筒状に形成される。そして、さらに径が小さく絞り込まれる。そして、成形加工によって細部が成形され、モータヨークやボトル缶等が成形される。

絞り加工は、ダイスとしわ抑えとでワークの外周縁部を保持した状態で、パンチをダイス内に挿入することで行なわれている。このような絞り加工においては、特開２００５−５９０３９号公報等に示されるプレス成形装置のように、ワークとダイスとの間で大きな摩擦が生じないように潤滑油が常に供給されている。
特開２００５−５９０３９号公報

しかし、上記のような絞り加工のプレス成形装置においては、パンチの表面とワークの表面との間の全面に油膜が全面に広がり難く、ワークの表面とパンチの表面との間に油膜が形成されない部分が生じる場合があった。このように油膜が形成されない部分が生じると、パンチとワークとの間で焼きつきが生じたり、成形品の表面に加工方向にそって引っかき傷が生じたりして、製品不良の原因となる。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ワークと金型との間に油膜が途切れる部分が生じることを抑制して、金型とワークとの間に焼き付きなどの発生の抑制が図られたプレス成形装置を提供することである。

本発明に係るプレス成形装置によれば、駆動源と、ワークに向けて進退可能に設けられた第１金型と、第１金型と協働してワークを加工可能な第２金型と、駆動源からの動力を第１金型に伝達可能な動力伝達機構と、第１金型を振動させる振動機構と、ワークと第１金型との間に潤滑油を供給する給油機構とを備える。好ましくは、上記振動機構は、回転可能に設けられたカムとカムを回転させる動力源とを含み、動力伝達部材は、第１金型に接続され、カムに追従するカム追従部材を有する接続部材を含む。好ましくは、上記動力源は、位置が固定された第１ギア部と、カムに接続され、第１ギア部と噛合する第２ギア部とを含む。

本発明に係るプレス成形装置によれば、金型を進退方向に振動させながらワークを加工することができる。このため、ワークと金型との間で位置によって、潤滑油の油膜の厚みに差が生じたとしても、金型が振動することにより油膜の厚みを平坦化させることができる。このため、油膜の薄い部分が生じたとしても、直ぐに他の部分から潤滑油が供給されて、金型とワークとの間で焼き付きが生じることを抑制することができる。

（実施の形態１）
本実施の形態１に係るプレス成形装置について、図１から図３を用いて説明する。図１は、本実施の形態１に係るプレス成形装置の断面図である。

この図１に示されるように、プレス成形装置１００は、図示されない駆動源と、ワークＷに向けて進退可能に設けられたパンチ（第１金型）８と、パンチ８と協働してワークＷを加工するダイス（第２金型）９とを備えている。さらに、プレス成形装置１００は、駆動源からの動力をパンチ８に伝達可能な動力伝達機構５０と、パンチ８とダイス９との少なくとも一方をパンチ８の進退方向に振動させる振動機構６０と、ワークＷとパンチ８との間に潤滑油を供給する給油機構７０とを備えている。

プレス成形装置１００は、パンチ８とダイス９とが協働してワークＷに絞り加工を施す際に、給油機構７０からパンチ８とワークＷとの間に潤滑油を供給して、パンチ８とワークＷとの間に生じる摩擦を低減する。なお、本実施の形態１においては、パンチ８の表面に開口する開口部から潤滑油を供給する給油機構７０が提案されているが、これに限られない。たとえば、ワークＷの上方からワークＷとパンチ８との隙間に向けて潤滑油を滴下する手法であってもよい。

振動機構６０は、パンチ８とダイス９との少なくとも一方をパンチ８の進退方向に振動させる。これにより、パンチ８とワークＷとの間の潤滑油が広がり、パンチ８とワークＷの表面に形成される油膜の厚みを平滑化させることができる。このため、加工中に、ワークＷとパンチ８との間で油膜が途切れそうな部分が生じても、他の部分から潤滑油が流れ込み、ワークＷとパンチ８との間で焼き付きが生じることを抑制することができる。これにより、ワークＷの成形不良や、傷の発生を抑制することができる。

動力伝達機構５０は、図示されない駆動源に接続され、回転可能に設けられたクランクシャフト１と、クランクシャフト１に設けられた軸部２１と、この軸部２１に回転可能に設けられたコネクションロッド２とを備えている。さらに、動力伝達機構５０は、プレススライド６を介してパンチ８に固定されたカム追従部材７と、このカム追従部材７とコネクションロッド２との間に設けられた振動機構６０とを備えている。軸部２１は、クランクシャフト１の回転軸Ｏから径方向にずれた位置に設けられている。振動機構６０は、回転可能に設けられたカム軸１０と、カム軸１０を回転させる振動駆動用モータ５と、パンチ８に接続され、カム軸１０の振動に伴って上下に振動可能なカム追従部材７とを備えている。

本実施の形態１においては、カム軸１０は、円柱状または円筒状に形成されており、振動駆動用モータ５の出力軸１５が接続されている。このカム軸１０は、両端部側に位置し、円柱状に形成された軸部１０ｂと、軸方向中央部に形成されたカム部１０ａとを備えている。カム部１０ａも、円柱状に形成されている一方で、カム部１０ａの中心軸Ｏ２と、軸部１０ｂの中心軸とは径方向にずれている。

そして、軸部１０ｂの中心軸と、振動駆動用モータ５の出力軸１５の回転軸Ｏ１とは一致しており、カム軸１０が出力軸１５によって回転させられると、カム部１０ａは、出力軸１５の回転軸Ｏ１を中心に回転する。

コネクションロッド２の一方の端部には、貫通孔２ａ１が形成され、この貫通孔２ａ１には、軸部２１が挿入されている。そして、コネクションロッド２の他方の端部にも、貫通孔２ａ２が形成されており、この貫通孔２ａ２には、カム軸１０の軸部１０ｂがベアリング３、４を介して挿入されている。このため、クランクシャフト１が回転軸Ｏを中心に回転すると、軸部２１の上下方向の位置は上下に変位する。そして、この軸部２１に接続されたコネクションロッド２も、ワークＷに向けて近接または離間するように変位する。コネクションロッド２が変位すると、カム軸１０を介して振動機構６０も変位する。

カム追従部材７は、一方の端部側に貫通孔７ａが形成されており、他方の端部には、プレススライド６を介してパンチ８が接続されている。貫通孔７ａには、カム軸１０のカム部１０ａが挿入されている。このため、カム追従部材７およびパンチ８は、クランクシャフト１が回転すると、ワークＷに向けて近接または離間する。

さらに、振動駆動用モータ５が駆動して、カム軸１０が回転軸Ｏ１を中心に回転すると、カム追従部材７およびパンチ８も、カム軸１０のカム部１０ａの動きに合わせて変位する。図３は、パンチ８の位置と、クランクシャフト１の回転角度θとの関係を示すグラフである。

この図３に示されるように、パンチ８は、クランクシャフト１が一回転する間に、上下方向に微細振動しながら、１ストロークする。そして、振動駆動用モータ５がカム軸１０を回転させる回転数（回／ｍｉｎ）を、駆動源がクランクシャフト１を回転させる回転数（回／ｍｉｎ）よりも数倍から数十倍にする。これにより、パンチ８がワンストロークするまでの間に、パンチ８を複数回微小振動させることができる。なお、パンチ８の微小振動の振幅は、カム部１０ａの回転半径Ｌ１（出力軸１５の回転軸Ｏ１とカム部１０ｂの中心軸Ｏ２との距離）によって設定される。そして、カム部１０ｂの回転半径Ｌ１は、軸部２１の回転半径Ｌ２（軸部２１の中心線Ｏ３と、クランクシャフト１の回転軸Ｏとの距離）より遥かに小さい。

ここで、ワークＷを絞り加工する過程において、振動駆動用モータ５の回転数を、パンチ８の位置によって変動するように制御してもよい。たとえば、深絞り加工の過程において、パンチ８とワークＷとの対向面積が大きくなるに従って、振動駆動用モータ５の回転数を高めるような制御などが挙げられる。これにより、パンチ８とワークＷとの対向面積が広くなっても、ワークＷとパンチ８との間に潤滑油を行きわたらせることができる。

プレススライド６の下面には、弾性部材６５を介して接続されたしわ抑え２０が設けられており、このしわ抑え２０は、環状に形成されたおり、パンチ８が挿入された貫通孔２０ａが形成されている。また、しわ抑え２０は、プレススライド６側に拡径部２０ｃが形成されており、ダイス９側には、小径部２０ｂが形成されている。パンチ８は、プレススライド６の下面に固定されており、しわ抑え２０に形成された貫通孔２０ａ内に挿入されている。給油機構７０は、パンチ８の底面に達する給油管７１を有し、この給油管７１から潤滑油をワークＷとパンチ８との間に供給可能となっている。

図１および図２を用いて上記プレス成形装置１００を用いて成形品を製造する製造工程について説明する。まず、図１に示すように、軸部２１は、上死点に位置しており、パンチ８およびしわ抑え２０も、ワークＷおよびダイス９から離れている。この際、しわ抑え２０の下端部は、パンチ８の下端部よりワークＷ側に位置している。

そして、クランクシャフト１が回転するに従って、軸部２０はワークＷに向けて下降する。このため、パンチ８およびしわ抑え２０もワークＷに近接するように変位する。

その後、まず、しわ抑え２０の下端部がワークの周縁部を当接すると共に、当該部分を抑える。さらに、クランクシャフト１が回転すると、プレススライド６が下方に変位して、しわ抑え２０の上面とプレススライド６の下面とが近接し、弾性部材６５が収縮する。このため、しわ抑え２０がワークＷを押圧する押圧力が上昇し、ワークＷの位置が固定される。さらに、クランクシャフト１が回転すると、パンチ８がワークＷと接触する。

図２は、パンチ８ダイス９とが協働して、ワークＷに絞り加工を施しているときの断面図である。この図２に示されるように、パンチ８がワークＷに接触した後、さらに、クランクシャフト２が回転することにより、パンチ８がさらに下降して、ダイス９と協働してワークＷを絞る。

ここで、振動駆動用モータ５の出力軸１５は回転しており、パンチ８は、上下方向に振動している。なお、振動機構６０によってパンチ８が振動する振動方向と、動力伝達機構５０によってパンチ８が移動する方向は一致している。

このため、パンチ８は、ワークＷの表面から離間したり接触したりしながらワークＷを絞ることができる。このようにパンチ８が振動すると、給油機構７０からワークＷとパンチ８との間に供給された潤滑油が、ワークＷの表面とパンチ８の表面との間に広がる。特に、絞り加工中にパンチ８とワークＷとの間に油膜の薄い部分が生じたとしても、他の領域から潤滑油が流れ込む。

このため、給油管から供給された潤滑油が順次、ワークＷとパンチ８との間に広がっていく。このようにして、ワークＷに焼き付きなどの弊害が生じることを抑制することができる。なお、絞り加工が進み、パンチ８とワークＷとの対向面積が大きくなるに従って、振動駆動用モータ５の駆動を上げて、パンチ８の振動数を向上させてもよい。このように制御することにより、パンチ８とワークＷとの対向面積が大きくなっても、パンチ８とワークＷとの間に良好に潤滑油を行きわたらせることができる。なお、パンチ８が振動しながらワークＷを絞るため、ワークＷとパンチ８との間に入り込んだ空気も外部に追い出すことができる。

（実施の形態２）
図４および図５を用いて、本実施の形態２に係るプレス成形装置２００について説明する。なお、上記図１から図３に示された構成と同一の構成については，同一の符号を付してその説明を省略する。図４は、本実施の形態２に係るプレス成形装置２００の断面図であり、図５は、図４に示されたプレス成形装置２００の側面図である。

図４および図５に示すように、プレス成形装置２００は、ハウジング９０を備える。そして、振動機構６０は、ハウジング９０に固定されたギア部４０と、カム軸１０に接続され、ギア部４０と噛合するギア機構１４０とを備えている。

ギア機構１４０は、カム軸１０の端部に形成されたギア部４２と、このギア部４２と噛合するギア部４３と、このギア部４３と一体に接続され、ギヤ部４０と噛合するギア部４１とを備えている。

ここで、カム軸１０は、軸方向両端部側に形成された円柱状の軸部１０ｂと、軸方向中央部に形成されたカム部１０ａとを備えている。そして、このカム部１０ａの中心軸Ｏ２と軸部１０ｂの中心軸とは、径方向に互いにずれている。さらに、一方の軸部１０ｂの端部に形成されたギア部４２の回転軸Ｏ１と軸部１０ｂの回転軸とは一致しており、その一方で、ギア部４２の回転軸Ｏ１とカム部１０ａの中心軸Ｏ２とは径方向にずれている。

そして、カム軸１０の軸部１０ｂは、軸受３を介して、コネクションロッド２の下端部に形成された貫通孔２ａ２に挿入されている。その一方で、カム部１０ａは、カム追従部材７の上端部に形成された貫通孔７ａ内に軸受３０を介して挿入されている。

そして、図４に示された状態からクランクシャフト１が回転すると、コネクションロッド２も下方に変位する。これにより、コネクションロッド２の貫通孔２ａ２内に挿入されたカム軸１０も下方に変位する。

ここで、カム軸１０に形成されたギア部４２が下方に変位しようとすると、このギア部４２と噛合するギア部４３およびギア部４１も下方に変位しようとする。そして、ギア部４１は、上下方向に延びるギア部４０と噛合しているため、ギア部４１が回転する。

ギア部４１が回転すると、ギア部４３も回転し、このギア部４３に噛合するギア部４２も回転する。このため、クランクシャフト１が回転すると、カム軸１０は、ギア機構１４０によって回転させられる。

ここで、図４において、ギア部４２の回転軸Ｏ１と、軸部１０ｂの中心軸は、一致しているため、カム軸１０は、コネクションロッド２の貫通孔２ａ２内にて上下方向に振動することなく回転する。その一方で、カム軸１０のカム部１０ａの中心軸Ｏ２と、ギア部４２の回転軸Ｏ１とは径方向にずれているため、カム軸１０が回転すると、カム部１０ａの外周面は、回転軸Ｏ１を中心に偏心した状態で回転する。

このため、このカム部１０ａが挿入されたカム追従部材７は、カム部１０ａが偏心した状態で回転することにより、軸部１０ｂが挿入されたコネクションロッド２に対して近接したり離間したりするように振動する。

ここで、ギア部４３は、このギア部４３と一体とされたギア部４１よりも大径に形成されており、カム軸１０を直接回転させるギア部４２は、ギア部４３より小径に形成されている。

このため、ギア部４１が一回転する間に、ギア部４２は、一回転以上回転する。これにより、パンチ８が上下に１ストロークする間に、カム軸１０は複数回転し、カム追従部材７が振動する。このように、カム追従部材７がコネクションロッド２に対して近接、離間するように振動することにより、このカム追従部材７にスライドプレート６を介して固定されたパンチ８も振動する。

このため、本実施の形態２に係るプレス成形装置２００においても、パンチ８を振動させながらワークＷを加工することができる。これにより、ワークＷとパンチ８との間に均等に油膜を形成することができ、成形不良の発生を抑制することができる。

特に、本実施の形態２に係るプレス成形装置２００においては、外部から電流の供給をもうけずに、ギア機構６０を用いてパンチ８を振動させることができ、ランニングコストを低減することができる。さらに、カム軸１０を回転させるためのモータ等を設ける必要がなく、コストの低廉化を図ることができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、プレス成形装置、特に、絞り加工を行なうプレス成形装置に好適である。

本実施の形態１に係るプレス成形装置の断面図である。 絞り加工時におけるプレス成形装置の断面図である。 パンチの位置の軌跡を示したグラフであり、横軸はクランクシャフトの回転角度、縦軸は、パンチの鉛直方向の位置を示したものである。 本実施の形態２に係るプレス成形装置の断面図である。 図４に示されたプレス成形装置の側面図である。

符号の説明

１ クランクシャフト、２ コネクションロッド、３ ベアリング、５ 振動駆動用モータ、６ プレススライド、７ カム追従部材、８ パンチ（第１金型）、９ ダイス（第２金型）、１０ カム、１５ 出力軸、２１ 軸部、３０ ベアリング、４０ カム部、５０ 動力伝達機構、６０ 振動機構、６５ 下金型、７０ 給油機構、９０ ハウジング、１００，２００ プレス成形装置、Ｏ，Ｏ１ 回転軸、Ｏ２ 中心軸、Ｗ ワーク。

Claims (3)

1. 駆動源と、
   ワークに向けて進退可能に設けられた第１金型と、
   前記第１金型と協働して前記ワークを加工可能な第２金型と、
   前記駆動源からの動力を前記第１金型に伝達可能な動力伝達機構と、
   前記第１金型を振動させる振動機構と、
   前記ワークと前記第１金型との間に潤滑油を供給する給油機構と、
   を備えたプレス成形装置。
2. 前記振動機構は、回転可能に設けられたカムと前記カムを回転させる動力源とを含み、
   前記動力伝達部材は、前記第１金型に接続され、前記カムに追従するカム追従部材を有する接続部材を含む、請求項１に記載のプレス成形装置。
3. 前記動力源は、位置が固定された第１ギア部と、前記カムに接続され、前記第１ギア部と噛合する第２ギア部とを含む、請求項２に記載のプレス成形装置。

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