JP2009066643A - カム装置およびプレス機械用の金型 - Google Patents

Abstract

【課題】カムに弾性変形が生じても、カム係合面における線接触の発生を防ぎ、焼き付きによる損傷や摩耗を防止することができ、さらに従動カムによる高い成形荷重の加工を行うことができ、設置スペースを小さくできるカム装置およびプレス機械用の金型を提供する。
【解決手段】上下に移動する駆動カム１２の下端の傾斜面１５に、球面状の浅い凹部１７を形成し、その凹部内に、一面が前記凹部１７の内面と摺動する球面で、他面が傾斜面１５から突出する平坦面２０である凸レンズ状の球面シュー１８を揺動自在に収容し、水平方向に移動する従動カム１４の傾斜面１６と球面シュー１８の平坦面２０とを摺接させたカム装置１０。摺動する部位にライナ２１、２３を設ける。複数組のカム装置１０を対称的に組み合わせ、従動カム１４に設けたパンチ３５と下型に設けたダイス４１とでプレス機械用の金型を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明はプレス機械の金型などに用いるカム装置およびそのカム装置を備えたプレス機械用の金型に関する。

特開２００２−１３７０２６号公報 特開平１０−１２８４６５号公報 特開２００１−２８６９５０号公報 特開平５−１９２７２１号公報 特開２００５−１４４４９３号公報 特許第３８１０２６９号公報

プレス機械では、一般的にスライドの上下運動によってスライドに取り付けた上型のパンチとボルスタに取り付けた下型のダイとの間に略水平に配置したワークを挟圧し、下向きに下降するパンチなどの工具で孔開け加工などを行う。すなわち、工具の移動方向（加工方向）とスライドの移動方向（加圧方向）は一致している。他方、ワークの孔をあける部位が傾斜している場合、あるいは水平方向に穿孔する場合は、パンチをワークに対して傾斜した向きあるいは横向きで駆動させるため、カム機構を用いた金型を用いる。すなわち、パンチなどの工具を備えた従動カムを加工方向に移動するようにガイドすると共に、スライドの上下動を駆動カムと従動カムの傾斜面同士の摺動によって従動カムの加工方向の運動に変換して加工する。

そのようなカム機構として、たとえば特許文献１に示すプレス金型カムがある。このカム機構は、下型に固定される基台によって水平方向にスライド自在に支持されるカムスライド（従動カム）と、そのカムスライドに形成した傾斜面と係合してカムスライドを水平方向に駆動するカムドライバ（駆動カム）とからなる。特許文献１では傾斜面は４５゜程度であるが、成形荷重が高い場合は摺動面圧を下げる目的で水平面に対して６０゜程度とすることが多い。カムスライドの前端にはパンチなどの工具が固定され、下型に固定されているダイに対して横向きにパンチを往復移動させて下降する。このものは、プレス機械のスライドの上下動をカム機構を用いて工具の横方向の運動に変換するものである。

なお、カム機構が作用している間は、スライドが上下動してもカムスライダは水平に移動するだけで、上下動は行わない。特許文献１には、このようなカム機構を用いたプレス用金型は、カムドライバとカムスライドの全体を下型に組み込んだ据え置きタイプと上型に組み込んだ吊り下げタイプの両方に用いられることが記載されている。

他方、特許文献２には、上型に緩く傾斜するスライドレールを備えたカムベースを固定し、そのスライドレールにパンチを取り付けた受動カムをスライド自在に設け、下型に受動カムと係合するカム面を備えた固定カムを固定したプレス型のカム構造が記載されている。特許文献２では、３個の受動カムを３種類のカム面を備えた固定カムと係合させ、角度が異なる３本のパンチによる加工を提案している。

特許文献３は、扇形の円弧カムにより、スライドの上下動を所望の角度のパンチの加圧力に変換するカムユニットを提案している。特許文献４は、特許文献２における固定カムの一部を上型に設ける吊りカムを備えた金型を提案している。この吊りカムは、スライドが上昇しているときは上型側にあるので、ワークの出し入れの邪魔にならず、プレスの下死点近辺では、下型に設置した位置決め突起によって水平方向の移動が拘束され、固定カムと同様の機能を果たす。特許文献５には、特許文献１のパンチを水平に移動させるカム機構と特許文献２のパンチを斜めに移動させるカム構造とを組み合わせた構成の複動カム型を提案している。

一方、本出願人は、特許文献６において、プレス機械のスライダとフレームのギブとの摺動部に、球形シューを利用してクリアランスがないガイド構造を設けることを提案している。球形シューは一面が球面状で、他面が平坦な凸レンズ状である。また、球面シューの平坦な面と摺接するギブにテフロン（登録商標）系含浸多孔質バイメタルなどからなるライナを設けることも開示している。

プレス機械に用いるカム装置では、ある負荷がかかった状態で作動カム（駆動カム）と従動カムとが係合面で摺動する（特許文献１、２など）。係合面にかかる負荷は、従動カムの摩擦力や元に戻すリターンスプリングの付勢力もあるが、加工時の反力が最も大きい。通常、作動カムと従動カムの係合面の摺り合わせは、静的な状態で行うため、実際に負荷がかかった（成形している）状態では、各カムが弾性変形を起こし、面接触とならず、線接触となる。そのため、油切れを生じて係合面で焼き付きを発生することがある。また、この弾性変形が生ずる場合、カムの変形は均一にならないため、カムは案内面にも線接触し、高い精度の運動をすることができない。また、作動カムが片持ちの場合は弾性変形が大きくなり、しかも加工の間に負荷が大きく変動するので、弾性変形した形状も変動する。

上記の焼き付きなどの問題を防ぐため、従来のカム装置ではカム係合面の接触面圧を低くしたり、摩擦係数が低いライナを設けたりしているが、それでもカムの弾性変形は抑えられない。このため、係合面を正確に摺り合わせるためには、部品の精度を高くすると共に、熟練した作業者による調整が必要となる。また、上記のようなカム装置を用いてパンチ・ダイス間のクリアランスを小さく設定した剪断加工を行う場合、従動カムの運動が不安定であるため、パンチ案内部を金型に設けているが（特許文献３）、カムの運動が不安定なため、パンチとパンチ案内部の摩耗が速くなり、剪断面長さが不安定となりやすい。また、傾斜面を逆向きにした２個のカム機構を組み合わせて弾性変形を少なくすることも行われているが（特許文献５）、充分に焼き付きを防止できない。

また、カム装置を用いる金型によって高い成形荷重が必要な成形を行う場合は、前述のように、一般的に従動カム側の面積（成形力を受ける面の面積）を増やすためにカムの幅を広げたり、傾斜角度（水平面に対する角度）を約６０゜付近に設定することが多い。この場合、カム装置は、成形に必要なストロークが長くなり、カム装置が大きくなるため、プレス機械の作業スペース（ダイスペース）内に配置することが困難となる。また、カム係合面は、高い成形荷重がかかる場合には、常時、面接触とすることは難しい。さらにカムの傾斜角度（係合側の傾斜角度）を減少したり、あるいはほぼ６０゜程度と大きくすると、係合面の面積が直角の場合の約２倍となるなど、増大する。そして係合面の接触面積が増加すると、摩擦による機械的損失が増加するため、カムを押す力が増える。

本発明は特許文献６のスライド・ギブ間の摺動機構に採用した球面シュー（球形シュー）の技術を利用し、カムの運動が不安定であっても、また、カムに弾性変形が生じても、カム係合面における線接触の発生を防ぎ、焼き付きによる損傷や摩耗を防止できるカム装置およびプレス機械用の金型を提供することを技術課題としている。さらに本発明は、カム係合面の摩擦力を低減し、カムの傾斜角度を減少あるいはほぼ４５゜にすることにより、高い成形荷重が必要な成形での摩擦機械的損失を低減し、プレス機械の作業スペース（ダイスペース）を低減することを第２の技術課題としている。

本発明のカム装置（請求項１）は、加圧方向に移動自在に設けられ、加圧方向に対して所定の傾斜角度を有する傾斜面を備えた駆動カムと、加工方向に移動自在に設けられ、前記駆動カムの傾斜面と対応する傾斜角度を有する傾斜面を備えた従動カムとを備え、前記駆動カムと従動カムの傾斜面を介する相対的な運動により、加圧方向の力および運動を加工方向の力および運動に変換するカム装置であって、前記駆動カムまたは従動カムのうち、いずれかの一方の傾斜面に球面状の浅い凹部が形成されており、その凹部内に、一面が前記凹部の球面と相補的で、かつ、いくらか大きい凸面であり、他面が傾斜面から突出する平坦面である凸レンズ状の球面シューが、前記凸面を凹部の球面と摺接するように揺動自在に収容されていることを特徴としている。

このようなカム装置においては、前記球面状の浅い凹部が駆動カムの傾斜面に形成されているものが好ましい（請求項２）。

本発明のプレス機械用の金型（請求項３）は、前述のカム装置を少なくとも１個備え、前記従動カムに加工用の工具が設けられていることを特徴としている。このようなプレス機械用の金型においては、前記カム装置を横方向の力が均衡するように複数個設けているものが好ましい（請求項４）。

本発明のカム装置（請求項１）では、駆動カムまたは従動カムに弾性変形が生じて傾斜面同士の間に微小な角度が生じたとき、あるいは部品精度や摺り合わせの精度が低いことから元々両方の傾斜面に微小な角度がある場合は、球面シューが揺動してその微小な角度を吸収する。それにより球面シューの平坦面とその平坦面が当接しているいずれかのカムの傾斜面との面接触が維持される。また、球面シューの凸球面とその凸球面が嵌合している凹部の球面とは、角度が変わっても常時球面同士で面接触している。したがっていずれの摺動面でも面接触が維持され、焼き付きや大きい摩耗が生じない。

このようなカム装置において、前記球面状の浅い凹部が駆動カムの傾斜面に形成されている場合（請求項２）は、従動カムの構成が複雑にならない。すなわち従動カムは球面シューの平坦面が摺動する傾斜面のほか、加工方向に移動するためのガイド面を備えており、加工用の工具を取り付けるので複雑になりがちである。駆動カム側に球面シューを設けることにより、それ以上、複雑になるのを回避できる。

本発明のプレス機械用の金型（請求項３）は、前述のカム装置を備えているので、そのカム装置による作用効果を得ることができる。

このようなプレス機械用の金型において、前記カム型を横方向の力が均衡するように複数個設けている場合（請求項４）は、金型に加わる横方向の力が均衡するため、カムの弾性変形量も均衡する。そのため、加工精度が高くなり、プレス機械に対する偏心荷重による負担が少なくなる。

つぎに図面を参照しながら本発明のカム装置および金型の実施の形態を説明する。図１は本発明のカム装置の一実施形態を示す要部断面図、図２はその作動状態を示す要部断面図、図３ａは図１のカム装置を備えた金型の一実施形態を示す縦断面図、図３ｂは図３ａの傾斜面を示す正面図、図４は図３のIV-IV線断面図、図５は図３の金型の一部切り欠き斜視図、図６は本発明のカム装置を備えた金型の他の実施形態を示す要部断面図、図７はその金型の上型を示す底面図、図８は本発明のカム装置を備えた金型のさらに他の実施形態を示す平面図、図９ａは図８の金型で成形されるワークの成形前後の平面図であり、図９ｂはそのワークの成形前後の正面図である。

図１に示すカム装置１０は、上プレート１１に固定された駆動カム（作動カム）１２と、下プレート１３に対して摺動自在に設けられる従動カム１４とを備えている。そして駆動カム１２の下面には傾斜面１５が形成され、従動カム１４の背面（図１の左側）と上面の間には、駆動カム１２の傾斜面１５と対向するように傾斜面１６が形成されている。駆動カム１２の傾斜面１５には、球面状の浅い凹部１７が形成されており、その凹部１７に球面シュー１８が嵌合している。球面シュー１８は、凹部１７に入り込んでいる部位１９が球面状に突出しており、他面２０は平坦である。球面シュー１８の厚さは凹部１７の深さより厚く、それにより凹部１７に突出している部位１９を収容したとき、平坦な面２０は傾斜面１５より突出している。

従動カム１４の傾斜面１６には、摩擦係数が低く、高い面圧に耐えるライナ２１が貼り付けられている。ライナ２１は、テフロン（登録商標）系含浸多孔質バイメタルが好ましい。駆動カム１２の傾斜面１５と従動カム１４の傾斜面１６の間は、球面シュー１８の突出分とライナ２１の厚さの分を合わせた寸法の隙間２２があいている。さらにこの実施形態では、下プレート１３の上面で、従動カム１４が摺動する面に前述のライナ２１と同じライナ２３が設けられている。

図１のカム装置１０では、下プレート１３の上面に、駆動カム１２の背面２４を摺動自在にガイドする背面ブロック（作動カムホルダ）２５が設けられている。この背面ブロック２５は、駆動カム１２が従動カム１４から受ける曲げ力に抵抗し、撓みを少なくする作用を奏する。背面ブロック２５は、図４に示すように、側面ブロック２６の端面にネジ２７によって固定されている。背面ブロック２５の背面側には、背面ブロック２５をバックアップするためのバックアップ部材２８が当接している。バックアップ部材２８は下プレート１３に形成された深穴２９に嵌合しており、ネジ３０によって下プレート１３に固定されている。

前記カム装置１０は図１の右側の穿孔工具（パンチとダイス）と共に全体としてカム型を構成している。すなわち従動カム１４の端面（傾斜面１６と反対側の面。図１の右側）３４には、パンチ３５の基部３６がパンチホルダ３７によって固定されている。パンチホルダ３７には、さらにパンチ３５の段部３８と係合するカバー３９が螺合している。また、下プレート１３には、パンチ３５を摺動自在にガイドするパンチガイド４０が固定されている。そしてパンチガイド４０との間にワークＷが挿入される隙間を介してダイス４１が設けられている。ダイス４１は下プレート１３に固定されており、パンチ３５が嵌入される貫通孔４２が横向きに形成されている。ダイス４１には抜きかすを排出するスクラップ排出穴４３が形成されている。

上前記下プレート１３のダイス４１の下部には空所４４が設けられ、その空所４４内に、ワークＷをダイス４１から抜き出すためのノックアウト４５が上下に移動自在に収容されている。ノックアウト４５の上面は、ダイス４１を貫通するノックアウトピン４６を受けている。ノックアウト４５は、エアシリンダなどによって、所定のワーク取り出しのタイミングで上向きに駆動される。

図２に示すように、従動カム１４の側面から角柱状のバネ受け４７が突出しており、そのバネ受け４７と下プレート１３に固定される従動カムホルダ４８の端面との間に、従動カム１４を戻り側（図２の左側）に付勢するバネ機構５０が介在されている。この実施形態ではバネ機構５０はウレタンゴムなどのゴムからなる円筒状のバネ体５１と、そのバネ体５１の中心孔５２に一端側から嵌合されたエンドプレート５３と、他端側から嵌合されたガイド部材５４と、頭部がそのガイド部材５４と係合し、先端がエンドプレート５３に螺合されるネジ５５とからなる。

上記のごとく構成されるカム装置１０を備えた金型５６は、下プレート１３をプレス機械のボルスタ（図３の符号５７）に取り付け、上プレート１１をプレス機械のスライド５８に取り付けて用いる。駆動カム１２は上プレート１１に固定せず、スライドが下降していく途中で図１のように上プレート１１が駆動カム１２の上面に当接し、そのまま図２のように駆動カム１２を下降させる。この金型５６はいわば、いわゆるタタキ型に属する金型である。また、カム型の種類でいえば、置き型に属する。ただし図６、７の金型７０のように、上プレート１１をスライド５８に固定する吊り下げ型としてもよい。その場合は、ダイス４１廻りを除き、従動カム１４ごと上プレート１１に吊り下げて従動カム１４を駆動カム１２に摺動自在に連結する。

図１のカム装置１０では、駆動カム１２が下降すると、従動カム１４の傾斜面１６がライナ２１を介して球面シュー１８の平坦面２０で加圧され、図２に示すように従動カム１４が横方向（矢印Ｐ方向）にスライドする。それにより、パンチ３５がワークＷを穿孔する。穿孔のときに従動カム１４が受ける反力は、ライナ２１、２３を介して球面シュー１８および下プレート１３が受ける。球面シュー１８が受ける反力は、凹部１７の球面状の凹面を介して駆動カム１２が受け、その一部は背面ブロック２５が受け、残りは上プレート１１を介してプレス機械のスライドが受ける。

駆動カム１２による従動カム１４の横向きに加圧が始まると、駆動カム１２の下端（先端）側には図１の左向きの力が加わる。とくにパンチ３５がワークＷを穿孔するときは、強い左向きの力が加わる。そのときの駆動カム１２に加わる左向きの力は背面ブロック２５によって受けられ、撓みが抑制される。さらにそれでも撓みによって駆動カム１２の傾斜面１５と従動カム１４の傾斜面１６とが平行でなくなり、いくらか角度が生ずるが、球面シュー１８が凹部１７内で回動して角度の差を吸収する。すなわち、駆動カム１２の下端が左側に撓み、駆動カム１２の傾斜面１５の水平面に対する角度が小さくなっても、球面シュー１８が反時計方向にわずかに回動し、その平坦面２０の水平面に対する角度は従動カム１４の傾斜面１６の角度と一致する。それにより従動カム１４の傾斜面１６と球面シュー１８の平坦面２０とが摺接する間は面接触が維持され、線接触することによる油切れや摩耗、それらによる焼き付きが防止される。

さらにこの実施形態では、従動カム１４の傾斜面１６にライナー２１が設けられているため、一層、焼き付きや摩耗が防止される。従動カム１４が穿孔時の反力でその上端が左側に移動するように撓む場合も、上記と同様に面接触が維持される。なお、球面シュー１８の球面側と駆動カム１２の凹部１７との摺接は、球面同士の摺接であるので、駆動カム１２や従動カム１４が撓んだとしても、面接触が維持され、油切れや焼き付きは生じない。

図２に示すように、駆動カム１２が下降端まで下降し、従動カム１４が右側に移動すると、従動カム１４と一体のバネ受け４７がバネ機構５０を軸方向に加圧し、バネ体５１が圧縮される。すなわち駆動カム１２は加工の力だけでなく、バネ機構５０の付勢力に抗しながら従動カム１４を右方向にスライドさせる。そしてプレス機械のスライド５８が上昇していくと、従動カム１４がバネ機構５０の付勢力により、左側に移動し、元の位置に戻る。そして駆動カム１２に加わる左向きの力が弱くなり、撓みがなくなると、球面シュー１８は元の角度位置に戻る。そのため、球面シュー１８と従動カム１４の面接触は加工作業の全過程で維持される。

つぎに図３〜５を参照して、本発明の金型の実施形態を説明する。図３ａに示す金型５６は、円筒状のダイス４１を中心として、前述のカム装置１０を左右対称に２基備えている。この金型６０は、有底円筒状のワークを上下逆にしてダイス４１に被せ、左右からパンチ３５で穿孔するものである。そのため、図４に示すように下プレート１３には左右の背面ブロック２５、２５が対称的に配置され、それらの間には前後の側面ブロック２６、２６が介在されている。側面ブロック２６、２６もダイス４１を中心として前後に対称的に配置されている。そして下プレート１３、左右の背面ブロック２５および前後の側面ブロック２６は箱状に結合されている（図５参照）。側面ブロック２６の内面側には、バネ受け４７と同一の厚さの従動カムホルダ４８が固定されている。

この金型５６では、図４に示すように、駆動カム１２の背面２４は平面視で円弧状に突出しており、背面ブロック２５はその円弧状の背面２４と摺動するように円弧状に凹陥している。また、駆動カム１２の前面側も円弧状に突出している。そのため、駆動カム１２は背面ブロック２５の凹陥している円筒面２５ａに沿って回動することができ、捻れ方向の力は加わらない。また、駆動カム１２にいくらか捻り変形が生じても、球面シュー１８の揺動によって吸収される。ただし背面ブロック２５の摺動面を平面としてもよい。

他方、駆動カム１２の側面は、従動カム１４のバネ受け４７との干渉を避けるため、平坦面としている。なお、この実施形態ではバネ受け４７と摺動するように構成されている。従動カム１４は、図３ｂに示すように、平面視で略矩形状で、背面と側面のコーナ部６１が面取りされた６角柱状の形態にされている。そしてライナ２１も、ほぼ同様の６角形を呈している。従動カム１４の側面は従動カムホルダ４８の内面で摺動自在にガイドされている。

従動カム１４の背面側が平坦で、背面ブロック２５の内面が円弧状であることから、従動カム１４の背面側と背面ブロック２５の内面との間には、隙間がある。

さらにこの金型５６では、上プレート１１の中心部の下面にワーク押さえ６４が吊られている。ワーク押さえ６４は、拡径している頭部６５を備えた吊りロッド６６と、その吊りロッドを摺動自在にガイドして頭部６５を吊り持ちするリング部材６７と、吊りロッド６６の下端に固定された円板状の押さえプレート６８と、押さえプレート６８とリング部材６７の間に介在され、吊りロッド６６の周囲に設けられる円筒状のバネ体６９とからなる。バネ体６９はウレタンゴムなどのゴム部材である。ただし圧縮コイルスプリングを用いることもできる。このワーク押さえ６４は、駆動カム１２が従動カム１４を加圧し始めた頃からワークＷをダイス４１に押しつけて、安定させる働きをする。それにより、パンチ３５によるワークＷの穿孔のとき、ワークＷが傾かない。

前記実施形態では駆動カムと従動カムが係合する傾斜面は水平面に対して略４５゜の角度にされている。そしてパンチ３５は水平方向に移動するように構成されており、従動カム１４も水平に移動する。しかし本発明のカム装置および金型はこれに限られるものではなく、パンチが斜め下方向あるいは斜め上方向に移動するように構成することもできる。このことは後述する図６、図７の金型に付いても同様である。それらの場合は、従動カム１４はパンチ３５の移動方向に、すなわち斜め下、あるいは斜め上向きに往復移動するようにガイドされる。パンチが斜め向きに移動する場合は、駆動カムと従動カムが係合する傾斜面は、通常は、駆動カムの移動の軸線と従動カムの移動の軸線を２分割する向きにする。

パンチが斜め下向きに移動して穿孔する場合は、傾斜面の角度は水平面に対して４５゜以下の角度、たとえば２０〜４０゜程度となる（特許文献２参照）。他方、パンチが斜め上向きに移動して穿孔する場合は、傾斜面の角度は水平面に対して４５゜以上の角度、たとえば５０〜８０゜程度傾斜させることになる（特許文献３の図９参照）。とくに後者の場合は、摺動の面圧が高くなり、加工条件が厳しくなるが、球面シューを採用することにより面接触による摺接が確保されるので摺接面における局部的な応力上昇がなくなり、また、ライナ２１、２３で摺動抵抗を減少させているので、このような厳しい条件でも加工が可能である。

前記実施形態ではパンチによる穿孔の加工の例を示したが、曲げ加工やコイニング、絞り加工なども同様に行うことができる。また、前記実施形態では、中心のワークに対して左右から内向きに加圧する加工法を示しているが、外向きに加工することもできる。図６および図７の金型７０は、円筒状のワークＷの内面側からパンチ３５を放射状に拡げてワークＷを部分的に外向きに突出させる加工に用いる金型の実施形態を示している。

図６の右側はプレス機械か下死点に達する前の状態を示しており、左側はプレス機械の下死点（成形終了）の状態を示している。駆動カム１２と従動カム１４からなるカム装置１０は、図７に示すように、放射状に６基配列されている。この金型７０のカム装置１０では、駆動カム１２は略円柱状であり、下端の傾斜面は外向きに上がっていく傾斜面１５となっており、その傾斜面１５に球面シュー１８が設けられている。球面シュー１８の平坦面２０は外向きである。また、それぞれの駆動カム１２は、駆動カムホルダ７１に形成されたガイド孔７２内に摺動自在に嵌合され、ガイドされている。なお、実際には駆動カム１２が上プレート１１に固定され、駆動カムホルダ７１が上プレート１１に対して上下移動自在に吊られている。中央のガススプリング７３はワークＷをパンチから外すためのストリッパプレート７３ａを下向きに付勢している。

さらに駆動カムホルダ７１の下面には、ボルト（図７の符号７４ａ）によって略円板状の従動カムホルダ７４が固定されている。従動カムホルダ７４には、従動カム１４を半径方向移動自在に支持するガイド溝７５が放射状に形成されており、ガイド溝７５の底面にはテフロン（登録商標）系含浸多孔質バイメタルなどからなるライナ２３が張り付けられている。従動カム１４はガイド溝７５内を半径方向に移動するように、平面形状が略矩形状である。そして中心側では幅が狭くなるように面取りされ、六角形状を呈している（図７参照）。また、従動カム１４の上面側は、駆動カム１２の傾斜面１５と対向する傾斜面１６を備えている。

また、従動カム１４の下面にはパンチ３５を嵌合固定する嵌合凹部７６が形成され、その嵌合凹部７６に側面視で逆Ｌ字状のパンチ３５が固定されている。従動カム１４の内側は、パンチ３５の内面側をサポートする突起７７が下向きに延びている。また、従動カム１４の外側の上面は駆動カムホルダ７１の下面と摺動自在に当接している。また、外周面にはバネ機構５０のバネ体の一端を収容する凹部７８を有する。バネ機構５０の外側の端部は、図７に示すように、従動カムホルダ７４の外面に固定されるサポートブロック７９によって支持されている。

図７に示すように、パンチ３５の幅は従動カム１４よりかなり狭くされている。従動カムホルダ７４のガイド溝７５の底面には、パンチ３５をガイドする溝８０が形成されている。図６に示すように、その溝８０は下端まで貫通している。それによりパンチ３５の交換が容易である。

前述のガススプリング７３のロッドの下端にはワークＷをダイス４１に押しつけるためのストリッパプレート７３ａが固定されている。前述のように従動カムホルダ７４は駆動カムホルダ７１に対し、ボルトで締結されている。そして駆動カム１２、駆動カムホルダ７１、従動カム１４、従動カムホルダ７４、パンチ３５、ガススプリング７３、ストリッパプレート７３ａは、いずれも上プレート１１に吊られており、上型を構成している。

この金型７０では、ダイス４１はリング状であり、外周が円筒状の第１サポート８２で支持され、下面が円筒状の第２サポート８３で支持されている。第１サポート８２は、ダイス４１に加わる外向きの力を支持するものである。第１サポート８２の上面には、ダイス４１の外周に形成された段部４１ａと係合するリング８４が固定されている。このリング８４は、上型の従動カムホルダ７４の下面と当接して従動カムホルダ７４の下降を止めるストッパとして機能する。

ダイス４１の内面には、成形後のワークをダイスから押し上げるためのカウンターパンチ８５が摺動自在に収容されている。カウンターパンチ８５は図示していないバネあるいはエアシリンダなどの付勢手段によって上向きに付勢されている。カウンターパンチ８５の上面は、前の工程で形成されたワークＷの形状に合わせて中央に凹部８５ａを形成している。ダイス４１の内周面の下部も、ワークＷの形状に合わせた段部４１ｂが設けられている。内周面の上部は、パンチ３５の先端と対応するように、凹部４１ｃが形成されている。このダイス４１では、図７に示すように６個所に凹部４１ｃを形成している。

この金型７０は、プレスの上死点では、ストリッパプレート７３ａが想像線の位置まで上昇し、カウンターパンチ８５の付勢力でワークＷがダイス４１の上面近辺まで上昇する。作業者は加工後のワークＷを取り出し、つぎのワークをカウンターパンチ８５の上に載せ、プレス機械を操作して加工する。なお、成形されたワークＷの取り出しおよびつぎのワークの挿入を、トランスファ装置による搬送で自動的に行う場合もある。この金型７０は駆動カム１２や従動カム１４に弾性変形が生じた場合でも、球面シュー１８の平坦面２０と従動カムの傾斜面が面接触するので、焼き付きが防止される。

図１の実施形態では、左右の従動カム１４で、高い成形荷重を要する厚板の抜き加工用のパンチを駆動しているが、図８に示す金型８６のように、ワークＷの側面に高い成形荷重を要する歯形を鍛造加工するためのパンチ８７を駆動させることもできる。なお、図８の右側が加工前の状態で、左側が加工後の状態である。この金型８６によれば、図９ａ、図９ｂに示す厚い矩形状のワークＷの側面に、図１０ａ、図１０ｂに示す歯形状の凹部８８を形成することができる。成形後のワークＷの長さは塑性変形により伸びる。

前記実施形態では駆動カムを上下に移動させているが、水平方向など、他の方向に移動させることもできる。前記実施形態では、駆動カムに球面シューを設けているが、従動カムに球面シューを設けてもよい。前記実施形態では、駆動カムの背面を円筒状にすると共に、円筒面上の凹部を備えた背面ブロックあるいは駆動カムホルダで支持しているが、駆動カムの背面および背面ブロックの当接面を平面状にすることもできる。前記金型の実施形態では、複数個のカム装置を対称的に配置しているが、必ずしも対照的に配置する必要はなく、たとえば複数個のカム装置の横方向の力が均衡するように、すなわちそれぞれのカム装置の横方向の力が相殺され、それらの合力がゼロになるように配置すればよい。また、均衡しない配置も採用することもでき、たとえば１個のカム装置を備えた金型とすることもできる。前記金型はプレス機械用のものであるが、ヘッダー、プレスブレーキなど、他の塑性加工を行う金型に適用することもできる。

本発明のカム装置の一実施形態を示す要部断面図である。 図１のカム装置の作動状態を示す要部断面図である。 図３ａは図１のカム装置を備えた金型の一実施形態を示す平面図である。図３ｂは、その金型の従動カムの傾斜面を示す正面図である。 図３の金型のIV-IV線断面図である。 図３の金型の一部切り欠き斜視図である。 本発明のカム装置を備えた金型の他の実施形態を示す要部断面図である。 図６の金型の上型を示す底面図である。 本発明のカム装置を備えた金型のさらに他の実施形態を示す平面図である。 図９ａは図８の金型で成形されるワークの成形前後の平面図であり、図９ｂはそのワークの成形前後の正面図である。

符号の説明

１０ カム装置
１１ 上プレート
１２ 駆動カム
１３ 下プレート
１４ 従動カム
１５ 傾斜面
１６ 傾斜面
１７ 凹部
１８ 球面シュー
１９ （球面状突出）部位
２０ 平坦面
２１ ライナ
２２ 隙間
２３ ライナ
２４ 背面
２５ 背面ブロック
２５ａ 円筒面
２６ 側面ブロック
２７ ネジ
２８ バックアップ部材
２９ 深穴
３０ ネジ
３４ 端面
３５ パンチ
３６ 基部
３７ パンチホルダ
３８ 段部
３９ カバー
４０ パンチガイド
４１ ダイス
４２ 貫通孔
４３ スクラップ排出口
４４ 空所
４５ ノックアウト
４６ ノックアウトピン
４７ バネ受け
４８ 従動カムホルダ
５０ バネ機構
５１ バネ体
５２ 中心孔
５３ エンドプレート
５４ ガイド部材
５５ ネジ
５６ 金型
５７ ボルスタ
５８ スライド
６１ コーナ部
６４ ワーク押さえ
６５ 頭部
６６ 吊りロッド
６７ リング部材
６８ 押さえプレート
６９ バネ体
７０ 金型
７１ 駆動カムホルダ
７２ ガイド孔
７３ ガススプリング
７３ａ ストリッパプレート
７４ 従動カムホルダ
７４ａ ボルト
７５ ガイド溝
７６ 嵌合凹部
７７ 突起
７８ 凹部
７９ サポートブロック
８０ 溝
８２ 第１サポート
８３ 第２サポート
８４ リング
８５ カウンターパンチ
８５ａ 凹部
８６ 金型
８７ パンチ
８８ 凹部

Claims (4)

1. 加圧方向に移動自在に設けられ、加圧方向に対して所定の傾斜角度を有する傾斜面を備えた駆動カムと、
   加工方向に移動自在に設けられ、前記駆動カムの傾斜面と対応する傾斜角度を有する傾斜面を備えた従動カムとを備え、
   前記駆動カムと従動カムの傾斜面を介する相対的な運動により、加圧方向の力および運動を加工方向の力および運動に変換するカム装置であって、
   前記駆動カムまたは従動カムのうち、いずれかの一方の傾斜面に球面状の浅い凹部が形成されており、
   その凹部内に、一面が前記凹部の球面と相補的で、かつ、いくらか大きい凸面であり、他面が傾斜面から突出する平坦面である凸レンズ状の球面シューが、前記凸面を凹部の球面と摺接するように揺動自在に収容されているカム装置。
2. 前記球面状の浅い凹部が駆動カムの傾斜面に形成されている請求項１記載のカム装置。
3. 請求項１記載のカム装置を少なくとも１個備え、前記従動カムに加工用の工具が設けられているプレス機械用の金型。
4. 前記カム装置を横方向の力が均衡するように複数個設けている請求項３記載のプレス機械用の金型。

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