JP2012045605A - エンボス成形装置およびエンボス成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エンボスの成形に際して、パンチの押圧による変形がワークの特定の箇所に集中することを抑制し、変形がワーク上の広範囲に亘って分散して生じるエンボス成形装置および成形方法を提供する。
【解決手段】平板状部材に、斜面と底面とを有するエンボス形状を成形するためのエンボス成形装置であって、エンボス形状に対応した凹部を有するダイと、平板状部材においてダイと反対側から平板状部材を凹部に向かって押圧するパンチとを備え、パンチは、エンボス形状の斜面に対応するパンチ斜面と、パンチ斜面の中間にパンチの周方向に設けられパンチ斜面を径が小さい上方側パンチ斜面と径が大きい下方側パンチ斜面とに分割する溝部と、下方側パンチ斜面と溝部との境界である肩部とを備える。また、この装置を使用したエンボス成形方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、平板状部材に断面が略台形状のエンボス形状を成形するための技術に係り、特に、エンボス形状を成形する際に、部材の変形部分の破断を抑制する技術に関する。

二輪車のフレーム部品等として、平板状部材（以下、ワークと略称）の所定の箇所を押圧することによって座面を突出させ、断面が略台形状の所謂エンボス形状を成形する技術が広く知られている。

このようなエンボス成形装置として、凹部を有するダイとパンチの間にワークを配置し、ワークに対してダイと反対の方向からパンチでワークを押圧してワークの一部を絞り成形または張り出し成形（以下、ドロー成形と略称する）によって凹部内に突出させることによって、ワークの一部が凹部の内面に沿った形状のエンボスを成形する装置が知られている。この装置においては、押圧を行うパンチは、同軸的に配置された中心パンチと周辺パンチからなり、第１段階として周辺パンチによる押圧を行い、続いて第２段階として中心パンチでさらなる押圧を行う（例えば、特許文献１参照）。

上記のエンボス成形装置においては、まず周辺パンチによってワークを押圧して所定量変形させ、続いて周辺パンチに対して中心パンチを駆動させてワークに対してさらに押圧を行うことで、ワークをより深く変形させ、エンボスの突出量を増大させたドロー成形を行うことができる。

実開昭５８−１３８２４号公報

しかしながら、上記エンボス成形装置においては、最初に周辺パンチ先端がワークに接触した箇所が変形して強度が低下するため、以降はこの箇所に伸びが生じ始め、周辺パンチによる押圧から中心パンチによる押圧までのドロー成形過程全体を通じて当該箇所に集中して伸びが生じ続けるため、最終的なエンボス形状において、当該箇所において薄肉化が集中して生じ、強度が低下するという問題や、場合によっては当該箇所が破断するという問題があった。

この機構を図８を用いて具体的に説明する。図８（ａ）に示すように、まず周辺パンチ４２の先端部４３がワーク１０に接触して押圧を開始し、この接触によってワーク１０に僅かに変形（凹み）が生じ初期局所伸び部を形成する。まず第一点目として、この初期局所伸び部は、ワーク１０における他の部分より相対的に強度が低下している。

また、第二点目として、図８（ｂ）〜（ｃ）に示すように、ドロー成形中は、ワーク１０が周辺パンチ４２の斜面４４に面接触して接触抵抗が生じるため、この面接触した部分では伸びが生じにくい。

これら２点の理由により、ドロー成形による変形を継続すると、初期局所伸び部を中心として破線で囲んだ箇所に集中して伸びが生じる。そして、最後に図８（ｄ）で中心パンチ４１によってさらにワーク１０を押圧して変形させると、破線で囲んだ箇所の薄肉化が著しく進行してしまい、場合によっては初期局所伸び部が破断する場合があった。

本願発明は、上記状況に鑑みてなされたものであり、ワーク上にドロー成形によってエンボス形状を成形するに際して、パンチの押圧による薄肉化がワークの特定の箇所に集中することを抑制し、薄肉化がワーク上の広範囲に亘って分散して生じるエンボスの成形装置およびエンボスの成形方法を提供することを目的としている。

本発明は、平板状部材に、斜面と底面とを有するエンボス形状を成形するためのエンボス成形装置であって、エンボス形状に対応した凹部を有するダイと、平板状部材においてダイと反対側から平板状部材を凹部に向かって押圧するパンチとを備え、パンチは、エンボス形状の斜面に対応するパンチ斜面と、パンチ斜面の中間にパンチの周方向に設けられパンチ斜面を径が小さい上方側パンチ斜面と径が大きい下方側パンチ斜面とに分割する溝部と、下方側パンチ斜面と溝部との境界である肩部とを備えることを特徴としている。

本発明においては、下方側パンチ斜面は、上方側パンチ斜面を下方に延長した傾斜面よりも拡径されて設けられていることを好ましい態様としている。

本発明においては、パンチは、パンチ斜面を有する周辺パンチと、周辺パンチの内側に同軸的に設けられた中心パンチとを備えることを好ましい態様としている。

本発明は、上記のエンボス成形装置を用いて上記平板状部材にエンボス形状を成形する方法であって、ダイに平板状部材を当接させ、平板状部材においてダイと反対側から上方側パンチ斜面を平板状部材に当接させ、パンチを凹部に向かって押圧してドロー成形し、ドロー成形によって生じた平板状部材の初期局所伸び箇所を上方側パンチ斜面に接触させるとともに局所伸び箇所より下方部分を肩部に接触させながら、平板状部材をさらにドロー成形することを特徴としている。

本発明によれば、パンチ斜面が溝部によって上方側パンチ斜面と下方側パンチ斜面とに分割されているので、ドロー成形時に平板状部材が上方側パンチ斜面先端部と下方側パンチ斜面の肩部との二箇所で支持され、この二箇所およびその近傍にて薄肉化が分散して生じるので、従来のように平板状部材の特定の箇所に薄肉化が集中して強度が低下したり破断したりすることを抑制することができる。

また、本発明の好ましい態様によれば、下方側パンチ斜面の肩部が、上方側パンチ斜面より突出しているので、下方側パンチ斜面の肩部がよりワークに強く接触して保持するため、薄肉化の分散をより確実に行うことができて好ましい。

本発明のエンボス成形工程を示し、（ａ）は模式断面図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。 本発明のエンボス成形工程を示し、（ａ）は模式断面図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。 本発明のエンボス成形工程を示し、（ａ）は模式断面図であり、（ｂ）および（ｃ）はその部分拡大図である。 本発明のエンボス成形工程を示し、（ａ）は模式断面図であり、（ｂ）はその部分拡大図である。 本発明のエンボス成形工程を示す模式断面図である。 本発明のパンチ装置を示し、（ａ）断面図であり、（ｂ）は斜視図である。 本発明のパンチ装置の変更例を示し、（ａ）断面図であり、（ｂ）は斜視図である。 従来のエンボス成形工程を示す模式断面図である。

以下、本願発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明のエンボス成形工程を示す。図１（ａ）において、符号１０は、エンボス成形を行う対象である主として金属製の平板状部材（ワーク）である。ワーク１０は、所望のエンボス形状が凹部として形成されたダイ２１に配置され、ブランクホルダー２０によって固定される。符号３０は、ワーク１０をダイ２１の凹部に向かって押圧するパンチであり、それぞれ同軸的に配置された中心パンチ３１と、周辺パンチ３２とから構成されている。

図６にも示すように、周辺パンチ３２は、上方側パンチ斜面３４および下方側パンチ斜面３７を有しており、これら斜面は、溝部３５によって分割されている。符号３３は、周辺パンチ３２の先端部であり、符号３６は、溝部３５と下方側パンチ斜面３７との境界である肩部である。

図１（ａ）に示すように、まず、周辺パンチ３２の先端部３３は、ワーク１０に当接させられ、ワーク１０を図面上方へ向かって押圧する。ここで、図１（ｂ）は、図１（ａ）において破線で囲んだ部分の拡大図である。図１（ｂ）に示すように、ワーク１０の先端部３３が当接した部分が局所的に変形し、薄肉化した初期局所伸び部１１となる。

続いて、図２（ａ）に示すように、周辺パンチ３２をさらに押し込んで、ワーク１０のドロー成形を行う。ここで、図２（ｂ）は、図２（ａ）において破線で囲んだ部分の拡大図である。このドロー成形によって、ワーク１０が引っ張られると、初期局所伸び部１１が周辺パンチ３２の先端部３３から引きずられるように伸びて、上方側パンチ斜面３４まで到達する。

一方、周辺パンチ３２の先端部３３に当たっている部分よりもパンチ内側に位置する部分１２は、先端部３３が強く食い込んでいるため、これ以降の成形では動かされにくくなり、薄肉化が起こりにくい。よって、ドロー成形を進行させていくと、先端部３３よりもパンチ外側の残部が伸びることで成形が進むが、残部の中でも上方側パンチ斜面３４に接触している部分１３は接触抵抗により動かされにくく、薄肉化が起こりにくい。

一方、初期局所伸び部１１はすでに薄肉化しているため、引っ張りに対して弱く、他の部分よりも伸びやすい。よって、これ以降の成形では、初期局所伸び部１１が主に伸び、次いで周辺パンチ３２に当たっていない部分１４が伸びて他の部分より薄肉化しながら成形が進むことになる。

図３（ａ）に示すように、さらに周辺パンチ３２を上方に押し込んでドロー成形を進行させる。ここで、図３（ｂ）は、図３（ａ）において破線で囲んだ部分の拡大図であり、図３（ｂ）に示すように、ワーク１０の周辺パンチ３２に当たっていない部分１４よりも外側の部分は、下方側パンチ斜面３７と溝部３５との境界である肩部３６に接触して変形し、第２局所伸び部１５を形成する。

ここで、図３（ｃ）は、図３（ｂ）において破線で囲んだ部分の拡大図であり、図３（ｃ）に示すように、図３（ｂ）の状態からさらに成形を進行させると、ワーク１０が引っ張られ、第２局所伸び部１５が肩部２６から、下方側パンチ斜面３７の上部近傍に達する。肩部２６に当たっている部分１７は、強く接触しているため、この部分１７およびこれより上方側は、これ以降の成形では動かされにくくなる。

よって、以降の成形においては、第２局所伸び部１５が主に伸び、次いで部分１７より下方側の周辺パンチ３２に接触していない部分１６が伸びて他の部分より薄肉化しながら成形が進むことになる。

以上説明した機構によって、本発明においては、従来集中的に伸びが生じていた初期局所伸び部１１に加えて、第２局所伸び部１５にも伸びが生じ、次いでパンチに当たっていない部分１４および１６にも伸びが生じるので、薄肉化が広範囲に分散して、薄肉化が初期局所伸び部１１に集中することを抑制し、これにより成形後のワーク１０の強度を向上させ、初期局所伸び部１１が破断することを抑制することができるという効果を奏する。これが本発明の第１番目の効果である。

また、本発明においては、初期局所伸び部１１の下方の近傍部分１３を上方側パンチ斜面３４に接触させた状態とすることで、上方側パンチ斜面３４によるワーク１０の摩擦保持効果により、初期局所伸び部１１の伸びの進行を抑制することができるという効果を奏する。これが本発明の第２の効果である。

続いて、図４（ａ）に示すように、さらに周辺パンチ３２を上方に押し込んで、上述した初期局所伸び部１１、第２局所伸び部１５、部分１４および１６に伸びを生じさせながら。ワーク１０をダイ２１に当接させ、周辺パンチ３２によるドロー成形を完了させる。

ここで、図４（ｂ）は、図４（ａ）において破線で囲んだ部分の拡大図である。周辺パンチ３２による成形が完了すると、図４（ｂ）に示すように、周辺パンチ３２の肩部３６より下方側の部分１５および１６は、周辺パンチ３２の下方側パンチ斜面３７とダイ２１とによって挟持された状態となり、これ以降の中心パンチ３１による成形においては、ほとんど動かない。

これに対して、肩部３６より上方側の部分１１〜１４は、パンチとダイ２１に挟持されていないので、図５に示す中心パンチ３１による成形の際は比較的材料が動きやすく、これら部分の伸びが進行する。

このように、本発明では、中心パンチ３１による成形の際、伸びがワーク１０の部分１１〜１４に分散して、初期局所伸び部１１に集中した局所伸びの進行が抑制され、初期局所伸び部１１の破断が抑制されるという効果を奏する。これが本発明の第３の効果である。

図６および図７に、断面図および斜視図によって本発明の周辺パンチの変更例を示す。本発明の周辺パンチ３２は、図６に示すように、上方側パンチ斜面３４を延長した面Ａに対して、下方側パンチ斜面３７を延長した面Ｂが一致せず、面Ｂの方がパンチの外周方向に径が拡大された態様とすることもでき、また、図７に示すように、これら面Ａおよび面Ｂを同一の面とした態様すなわち従来の周辺パンチ３２の斜面に単に溝部３５を形成した態様とすることもできる。

どちらの態様においても、上述した本発明の第１〜第３の効果は得られることに変わりはないが、特に、図６の面Ａよりも面Ｂが外側に径が拡大された態様によれば、肩部３６がより外周側に突出している。したがって、肩部３６がワーク１０により確実に当接して食い込み、第２局所伸び部１５を形成することができるという効果を奏する。これが本発明の第４の効果である。

上記説明では、ダイ、上方側パンチ斜面、下方側パンチ斜面という用語を使用したが、これらは、各図に示した方向でエンボス形状のドロー成形を行う場合の呼称であって、本発明を限定するものではない。本発明は、例えば、パンチを上側に、ダイを下側に配置して、下方にワークを押圧するといった態様や、横方向にワークを押圧するといった態様をも含む。

エンボス形状の成形技術において、ドロー成形によるワークの薄肉化がワークの特定の箇所に集中することを抑制し、広範囲に亘って分散させることができ、これによりエンボス形状の強度を向上させることができる。

１０…平板状部材（ワーク）、
１１…ワークにおける初期局所伸び部、
１２〜１４…ワークの各部分、
１５…ワークにおける第２局所伸び部、
１６〜１７…ワークの各部分、
２０…ブランクホルダー、
２１…金型（ダイ）、
３０…パンチ、
３１…中心パンチ、
３２…周辺パンチ、
３３…周辺パンチ先端部、
３４…上方側パンチ斜面、
３５…溝部、
３６…周辺パンチ肩部、
３７…下方側パンチ斜面、
４０…パンチ（従来例）、
４１…中心パンチ（従来例）、
４２…周辺パンチ（従来例）、
４３…周辺パンチ先端部（従来例）、
４４…周辺パンチ斜面（従来例）。

Claims (4)

1. 平板状部材に、斜面と底面とを有するエンボス形状を成形するためのエンボス成形装置であって、
   上記エンボス形状に対応した凹部を有するダイと、上記平板状部材において上記ダイと反対側から上記平板状部材を上記凹部に向かって押圧するパンチとを備え、
   上記パンチは、
   上記エンボス形状の斜面に対応するパンチ斜面と、
   上記パンチ斜面の中間に上記パンチの周方向に設けられ上記パンチ斜面を径が小さい上方側パンチ斜面と径が大きい下方側パンチ斜面とに分割する溝部と、
   上記下方側パンチ斜面と上記溝部との境界である肩部と
   を備えることを特徴とするエンボス成形装置。
2. 上記下方側パンチ斜面は、
   上記上方側パンチ斜面を下方に延長した傾斜面よりも拡径されて設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエンボス成形装置。
3. 上記パンチは、
   上記パンチ斜面を有する周辺パンチと、
   上記周辺パンチの内側に同軸的に設けられた中心パンチと
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載のエンボス成形装置。
4. 請求項１に記載のエンボス成形装置を用いて上記平板状部材にエンボス形状を成形する方法であって、
   上記ダイに上記平板状部材を当接させ、
   上記平板状部材において上記ダイと反対側から上記上方側パンチ斜面を上記平板状部材に当接させ、
   上記パンチを上記凹部に向かって押圧してドロー成形し、
   上記ドロー成形によって生じた上記平板状部材の初期局所伸び箇所を上記上方側パンチ斜面に接触させるとともに上記局所伸び箇所より下方部分を上記肩部に接触させながら、上記平板状部材をさらにドロー成形することを特徴とするエンボス成形方法。

Images