JP2010082683A

JP2010082683A - 加工装置

Info

Publication number: JP2010082683A
Application number: JP2008257506A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hasegawa; 剛士長谷川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd
Current assignee: Aisin Corp
Priority date: 2008-10-02
Filing date: 2008-10-02
Publication date: 2010-04-15
Anticipated expiration: 2028-10-02
Also published as: JP5382411B2

Abstract

【課題】構成がより簡単で、ワークの表面に不要な打痕などを残す虞の少ない加工装置を提供する。
【解決手段】ワークＷを載置して支持するワーク支持部４，６と、ワーク支持部４，６に対して往復移動するパンチ５とを備え、パンチ５に、往復移動の往路でワークＷの側縁部Ｗａに往復移動の方向と交差する向きの押圧力を加えるしごき部１１ａと、往復移動の復路でワークＷの側縁部Ｗａを切削する切削加工部１１ｂとが設けられている加工装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワークを載置して支持するワーク支持部と、ワーク支持部に対して往復移動するパンチとを備え、ワークの側縁部に対して物理的な加工、特に前工程の剪断加工や打ち抜き加工などで形成されたダレやバリなどの欠点に対して矯正を施す加工装置に関する。

この種の加工装置に関連する先行技術文献情報として下記に示す特許文献１がある。この特許文献１に記された加工装置では、板状のワークに剪断による打ち抜き加工を施すための機構として、上部パンチの他に、下方からワークを上部パンチに向けて押し付け保持しておくためのカウンタパンチが設けられ、そのカウンタパンチの上面の外周部付近に環状の凸部が形成されている。打ち抜き加工を終えたワークは下死点まで下がったカウンタパンチに押し付けられ、この際に、凸部がワークの下面に食い込み、食い込んだ量に相当する材料が上方に移動することでダレの矯正が行われる構成となっている。

特開２０００−１５３３２３号公報（段落番号００２１、図１−図３）

しかし、特許文献１に記された加工装置では、剪断加工時に下型の一部として下方からワークを上部パンチに向けて押し付け保持しておくためのカウンタパンチと、カウンタパンチをワークに押し付けるためにプレス機のスライダとは別の二次的な動きをする圧力源とを備えた複雑で大規模な機構が必要となる。また、ワークの下面の一部に、凸部による明白な打痕が残ってしまうという問題があった。

そこで、本発明の目的は、上に例示した従来技術による加工装置の持つ欠点に鑑み、構成がより簡単で、ワークの表面に不要な打痕などを残す虞の少ない加工装置を提供することにある。

本発明による加工装置の第１の特徴構成は、
ワークを載置して支持するワーク支持部と、
前記ワーク支持部に対して往復移動するパンチと、を備え、
前記パンチに、前記往復移動の往路で前記ワークの側縁部に前記往復移動の方向と交差する向きの押圧力を加えるしごき部と、前記往復移動の復路で前記ワークの側縁部を切削する切削加工部とが設けられている点にある。

本発明の第１の特徴構成では、ワーク支持部に対して往復移動するパンチにしごき部と切削加工部とを設けるという簡単な構成を備えながら、往復移動の往路でのしごき部による押圧加工と、往復移動の復路での切削加工部による切削加工とを一度に実施可能な加工装置が得られる。往路では、しごき部がワークの側縁部に押圧力を加えながら移動することで、ワークの側縁部を移動方向に沿ってしごき上げて、ワークの側縁部に生じているダレやバリの矯正が行われる。復路では、押圧力の解除に基づいて径方向外向きに戻った側縁部を切削加工部が切削することで、パンチの寸法に極めて近い仕上がり寸法のワークが得られ、また、場合によっては往路で矯正し残したダレやバリの除去が行われる。
また、本発明の第１の特徴構成では、ワークをワーク支持部によって継続的に支持したままの状態で、同じパンチによる往路での押圧加工と復路での切削加工とが連続的に行われるので、往路での押圧加工から復路での切削加工の完了まで、ワークとパンチの位置関係が全く変化せず、そのため非常に高い寸法精度が得られる。

本発明の他の特徴構成は、前記ワーク支持部は、プレス機のボルスタに支持された下型と、プレス機のスライダに支持された上型とを備え、
前記ボルスタと前記下型との間、及び、前記スライダと前記上型との間の少なくとも一方に弾性支持体が介装されており、
前記スライダを前記ボルスタへ近接させる加圧操作に伴う前記弾性支持体の収縮に基づいて前記往路が形成され、前記加圧操作の解除に伴う前記弾性支持体の伸張に基づいて前記復路が形成される点にある。

本構成であれば、プレス機のボルスタと下型との間などに弾性支持体を介装させるという比較的に安価で済む工夫を施すだけで、パンチをワークに対して往復移動させる機構として一般的なプレス機を採用することができ、ノックアウトなどの、プレス機のスライダとは別の二次動作を起こさせる複雑な駆動機構を設ける必要がない。

本発明の他の特徴構成は、前記しごき部が前記パンチに対して着脱自在なカートリッジ状に構成されている点にある。

本構成であれば、パンチの耐久性を高めようとする場合に、しごき部のみを靭性や硬度の高い特殊な素材で構成すれば良く、パンチの全体を硬い材料で作る必要がなくなる。

本発明の他の特徴構成は、前記切削加工部が前記パンチに対して着脱自在なカートリッジ状に構成されている点にある。

本構成であれば、パンチの耐久性を高めようとする場合に、切削加工部のみを靭性や硬度の高い特殊な素材で構成すれば良く、パンチの全体を硬い材料で作る必要がなくなる。

以下に本発明による最良の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本発明による加工装置は、前工程において別の金型（不図示）によって剪断加工を終えたワークＷを加工対象とする。図２に示すように、ワークＷの端面Ｗａには、前工程での剪断加工によってダレＷｐやバリＷｑなどの欠点が形成されている。本発明による加工装置は、これらの欠点を合理的に矯正することを目的とする。

（加工装置の概略構成）
図１に示すように、本発明による加工装置は、プレス機１００と金型５０とを有する。
プレス機１００は、水平に延設された固定ベッド２０と、固定ベッド２０の上方で水平に延設されたスライダ２１とを有する一般的なプレス機である。スライダ２１はラム２２を介して油圧機構またはギヤ伝導機構によって固定ベッド２０に対して略鉛直な軸心Ｘに沿って上下駆動可能に設けられている。固定ベッド２０の上面にはボルスタ２３が固定されている。

金型５０は、ボルスタ２３の上に支持された下型１と、スライダ２１の下面に支持された上型２とを備える。
下型１は、有底筒状の固定ダイス３と、固定ダイス３の内面に沿って上下に摺動移動可能な可動ダイス４と、概して軸心Ｘと平行に延びた筒状のパンチ５とを備える。上型２は平面視において可動ダイス４と類似した形状のストリッパ６を備える。可動ダイス４とストリッパ６とがワークＷを載置して支持するワーク支持部となる。本実施形態ではワーク支持部はワークＷを上下から挟着支持する可動ダイス４とストリッパ６とで構成されているが、ワークＷを真空ポンプによって発生された負圧や強力な磁力によって吸引することで可動ダイス４及びストリッパ６のいずれか一方などに支持する構成の変形例も実施可能である。

ボルスタ２３と可動ダイス４との間には圧縮コイルバネなどからなるクッション８（弾性支持体の一例）が介装されている。但し、パンチ５はボルスタ２３の上に直に固定支持されている。
このような構成とすることによって、スライダ２１の下降及び上昇操作に基づいて、可動ダイス４とストリッパ６とで挟着支持されたワークＷを、パンチ５に対して上下に往復移動させることが可能になる。

すなわち、スライダ２１の下降操作によって、ストリッパ６が可動ダイス４の上のワークＷを加圧すると、ストリッパ６とワークＷと可動ダイス４の三者が、クッション８を収縮させながら、固定ダイス３及びパンチ５に対して下方に移動することになる（往路）。次にストリッパ６からの加圧力が解除されれば、元の状態に向かって伸張しようとするクッション８の復元力によってワークＷを含む前記三者は初期の位置まで上昇操作される（復路）。

（パンチ５の構成）
パンチ５は、筒状のパンチ本体１０と、パンチ本体１０の上縁部の内面に、径方向内側に突出するように取り付けられた環状加工部１１と、前記上縁部から上方に延出されたヒール部１２とからなる。環状加工部１１とヒール部１２とは、軸心Ｘ回りに切れ目無く連続して延びている。
環状加工部１１の内面側には、往復移動の往路でワークＷの端面Ｗａ（側縁部の一例）に往復移動の方向と交差する向きの押圧力を加えるしごき部１１ａと、往復移動の復路でワークＷの端面Ｗａを切削する切削加工部１１ｂとが設けられている。
環状加工部１１は全周に渡ってパンチ本体１０よりも硬度や靭性の高いハイス鋼などで形成されており、パンチ本体１０に対してボルトなどによって着脱自在に取り付けられたカートリッジ式となっている。

しごき部１１ａの断面形状は、パンチ本体１０の水平な上縁部から鉛直に延びた切削加工部１１ｂに向かって延び、パンチ本体１０の内部に中心を有する概して円弧状の輪郭を備える。しごき部１１ａは研磨加工などによって摩擦係数の小さな滑らかで表面を備え、さらに摩擦係数の小さな材料によるコーティング処理が施されている。
切削加工部１１ｂは、しごき部１１ａの鉛直に延びた下端部位と、この下端部位からパンチ本体１０の鉛直な内面に向かって延び、パンチ５の内周面よりもさらに内径側に中心を有する概して円弧状の部位１１Ｒとからなる。しごき部１１ａの鉛直に延びた下端部位と円弧状の部位１１Ｒとは約９０°の角度をなすことで、ここに切削刃を形成している。

ヒール部１２は、鉛直に延びた外周面を備え、この外周面はパンチ本体１０の外周面と一致している。
尚、可動ダイス４には少なくとも２つの貫通孔（不図示）が形成されており、パンチ５の下部は、これらの貫通孔に挿通されてボルスタ２３の上に固定される脚部（不図示）によって構成されている。
また、可動ダイス４には、プレス機１００とは別に設けられた圧縮空気源からパンチ５の切削加工部１１ｂの付近に向かって圧縮空気を送り込むための複数の通気路４ｃが軸心Ｘに対して傾斜した姿勢で形成されている。

（加工操作の手順）
本発明の加工装置による加工操作は、スライダ２１の下降操作に基づく往路で行われる「しごき加工」と、スライダ２１の上昇操作に基づく復路で行われる「切削加工」との連続的な実施によって実現される。

＜１−１＞プレス機１００に上記の金型５０を組み付けた上で、概して平板状のワークＷを可動ダイス４の上に設置する。ワークＷは剪断加工による端面ＷａのダレＷｐが上方に、バリＷｑが下方に位置するように設置する。設置した状態で端面Ｗａが可動ダイス４から僅かに、例えばダレＷｐやバリＷｑのみが突出する程度に、径方向外側に突出するように、可動ダイス４の上面はワークＷよりも僅かに小さく作られている。

＜１−２＞ワークＷがストリッパ６と可動ダイス４との間に所定の圧力で挟着支持されるまで、スライダ２１を低速で下降させる。この挟着支持が完了した段階では未だワークＷの端面Ｗａは膨出部１１よりも上方に位置している。

＜１−３＞次に、ワークＷの端面Ｗａが膨出部１１を越えて膨出部１１よりも下方に来るまでスライダ２１を通常の剪断加工の際と同程度の速度で下降操作する。この下降操作によって、ストリッパ６と可動ダイス４とで挟着支持されたワークＷは、クッション８の収縮作用に基づいて、パンチ５に対して下方に移動する。この下方への移動（往路）に際して「しごき加工」が実施される。「しごき加工」では、パンチ５のしごき部１１ａが、ワークＷの端面Ｗａに対して軸心Ｘと略直行する向きの押圧力を加えながら同箇所を上方にしごき上げることで、前工程によるバリＷｑとダレＷｐの少なくとも大半が矯正される。しごき上げによるバリＷｑとダレＷｐの矯正は主にワークＷの端面Ｗａ付近の塑性変形によるが、ワークＷの端面Ｗａ付近を中心にした内径方向への弾性変形も同時に生じると推測される。

＜１−４＞スライダ２１が当該加工操作における下死点で停止している短時間の間に、ワークＷの端面Ｗａが外径方向へ僅かに迫り出す現象（スプリングバックまたはバウンドと呼ばれる）が生じる。これは、前記弾性変形によって内径方向へ変位していたワークＷの材料部位が押圧力の解除によって復元する作用に基づくものである。

＜２−１＞スライダ２１を前記下死点から通常の剪断加工の際と同程度の速度で加工の初期位置まで上昇操作する。この上昇操作によって、ストリッパ６と可動ダイス４とで挟着支持されたワークＷは、クッション８の伸張作用に基づいて、パンチ５に対して上方に移動する。この上方への移動（復路）に際して「切削加工」が実施される。「切削加工」では、前記復元によって径方向外向きに僅かに迫り戻ったワークＷの端面Ｗａの部位がパンチ５の切削加工部１１ｂの刃によって切削される。

＜２−２＞スライダ２１が初期位置まで上昇したら、通気路４ｃから切削加工部１１ｂに向けて圧縮空気を送り込む。切削加工によって生じた切削屑は、切削加工部１１ｂの刃先に付着している場合があるが、前記圧縮空気によって落下し、安全に回収される。これによって、切削屑が切削加工部１１ｂからストリッパ６や可動ダイス４の表面に移動して後続する加工操作に際してワークＷの表面に打痕を形成するなどの事態が抑制される。

上記の「切削加工」及び「切削加工」では、パンチ本体１０の上縁部から上方に延出されたヒール部１２がストリッパ６の一部によって背面側から支持されることで反力受けとなり、パンチ５の膨出部１１がワークＷによって径方向外側に変形されることが防止されている。
また、可動ダイス４の外周には、可動ダイス４の上面よりも径方向内側に引退した凹部４ｄが形成されている。スライダ２１からの圧力が解除された状態において、この凹部４ｄの上端は、パンチ５の切削加工部１１ｂと略対向するように配置されている。凹部４ｄは、パンチ５の切削加工部１１ｂの下方に形成された凹部と協働して、切削屑を閉じ込めるための概して閉鎖された空間を形成している。この閉鎖空間Ｓは、切削屑のストリッパ６や可動ダイス４の表面への移動を規制し、同時に、圧縮空気の流路を制御することで切削屑を切削加工部１１ｂから確実に落下させる役目を果たしている。

尚、上記の実施形態では、切削加工部１１ｂによる最終的な切削加工は、パンチ５のしごき部１１ａがワークＷの側縁部Ｗａを通過して上方に抜け出た後、すなわち、ワークＷの側縁部がしごき部１１ａによる押し圧力から完全に開放された後に実施されるので、切削による寸法精度が非常に高いといえる。しかし、目的とするワークＷの性質によっては、パンチ５のしごき部１１ａがワークＷの側縁部Ｗａの途中に在る間に、切削加工部１１ｂによる切削加工が行われるようにプレス機１００を操作することも可能である。

〔別実施形態〕
〈１〉図７に示すように、しごき部１１ａと切削加工部１１ｂとを、別々に着脱自在なカートリッジ状に設けることも可能である。勿論、しごき部のみをカートリッジ状とする、或いは、切削加工部のみをカートリッジ状とする等の変形も可能である。また、しごき部１１ａと切削加工部１１ｂは必ずしもカートリッジ状とする必要はなく、両部位がパンチ本体１０と一体的に成形された構成としても良い。

〈２〉上記の実施形態とは異なり、クッションをストリッパ６とスライダ２１の間に設けると共に、パンチをスライダ２１に固定しても良い。この場合、下方の固定ダイスにワークＷを載せる際、その上下の向きもダレが下方でバリが上方となるように逆にする必要がある。

〈３〉上記の実施形態では、ワーク支持部に挟着されたワークをパンチに対して往復移動させるための機構として、クッション８が介装されたプレス機１００を用いているが、プレス機１００の代わりに、ワーク支持部に挟着されたワークに対してパンチを往復移動させる電動式の機構などを用いることも可能である。

〈４〉上記の実施形態では、環状加工部１１が軸心Ｘ回りに切れ目無く連続して延びたパンチ５が用いられたが、加工部の形状は環状に限らず、例えば矩形でも良く、また、しごき部や切削加工部は矩形を構成する一部の辺のみに設けられても良い。

本発明に係る加工装置の破断正面図加工装置による一加工工程を示す破断正面図加工装置による一加工工程を示す破断正面図加工装置による一加工工程を示す破断正面図加工装置による一加工工程を示す破断正面図加工装置による一加工工程を示す破断正面図パンチの別実施形態を示す破断正面図

符号の説明

１下型（ワーク支持部）
２上型（ワーク支持部）
４可動ダイス（ワーク支持部）
５パンチ
６ストリッパ（ワーク支持部）
８クッション（弾性支持体）
１１環状加工部
１１ａしごき部（押圧部）
１１ｂ切削加工部
２０固定ベッド
２１スライダ
２３ボルスタ
１００プレス機
ＷａワークＷの端面（側縁部）
Ｗワーク

Claims

ワークを載置して支持するワーク支持部と、
前記ワーク支持部に対して往復移動するパンチと、を備え、
前記パンチに、前記往復移動の往路で前記ワークの側縁部に前記往復移動の方向と交差する向きの押圧力を加えるしごき部と、前記往復移動の復路で前記ワークの側縁部を切削する切削加工部とが設けられている加工装置。
前記ワーク支持部は、プレス機のボルスタに支持された下型と、プレス機のスライダに支持された上型とを備え、
前記ボルスタと前記下型との間、及び、前記スライダと前記上型との間の少なくとも一方に弾性支持体が介装されており、
前記スライダを前記ボルスタへ近接させる加圧操作に伴う前記弾性支持体の収縮に基づいて前記往路が形成され、前記加圧操作の解除に伴う前記弾性支持体の伸張に基づいて前記復路が形成される請求項１に記載の加工装置。
前記しごき部が前記パンチに対して着脱自在なカートリッジ状に構成されている請求項１または２に記載のプレス加工装置。
前記切削加工部が前記パンチに対して着脱自在なカートリッジ状に構成されている請求項１から３のいずれか一項に記載のプレス加工装置。