JP2014091154A

JP2014091154A - 金属部品の加工方法および加工装置

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Publication number: JP2014091154A
Application number: JP2012244369A
Authority: JP
Inventors: Haruo Yagi; 晴雄八木
Original assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Current assignee: Akebono Brake Industry Co Ltd
Priority date: 2012-11-06
Filing date: 2012-11-06
Publication date: 2014-05-19
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: JP6002547B2

Abstract

【課題】金属製の板材の端部を厚くする際の加工性を向上可能な金属部品の加工方法および加工装置を提供することを課題とする。
【解決手段】金属製の板材の端部を厚くする金属部品の加工方法であって、前記板材の端部を、前記板材の表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げる曲げ処理と、前記曲げ処理を施した前記板材の端部を押し潰し、前記板材の端部を構成する金属材を前記板材の表面および裏面のうち前記一方の面と反対側の面である他方の面の側へ寄せる成形処理と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、金属部品の加工方法および加工装置に関する。

金属製の板材の端部を厚くした金属部品としては、例えば、ブレーキパッドやブレーキパッドを支持するサポート部品等がある（例えば、特許文献１〜５を参照）。例えば、ブレーキパッドのプレッシャプレートのうち、車両の制動時にブレーキパッドを支持するサポートから受ける周方向の荷重が加わる部分が厚ければ、ブレーキパッドがサポートから脱落する可能性が減り、また、ブレーキパッドからサポートに荷重を伝える部位の面圧が減少する。

特開昭５２−１３５９６９号公報特開２００８−１２５７９号公報特開２０１２−７２８４８号公報特開２００２−２５０３７５号公報米国特許第６３６７５９４号明細書

金属製の板材の端部を厚くする方法としては、例えば、板材の厚さ方向に対し垂直な方向から板材に外圧を加える方法がある。この場合、金型構造が複雑になりやすく、また、増肉時に多大な外圧が必要となり、板材に過大な圧力が掛かるため、金型や板材のダメージが大きい。また、増肉時に多大な外圧が必要なため、増肉量を高めることが難しい。また、板材の厚さ方向に対し垂直な方向から板材に外圧を加えると、板材全体で外圧を受け止めることになるため、板材に捻れや曲げ力が加わりやすい。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、金属製の板材の端部を厚くする際の加工性を向上可能な金属部品の加工方法および加工装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するため、板材の端部を曲げてから当該端部を押し潰すことにした。

詳細には、金属製の板材の端部を厚くする金属部品の加工方法であって、前記板材の端部を、前記板材の表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げる曲げ処理と、前記曲げ処理を施した前記板材の端部を押し潰し、前記板材の端部を構成する金属材を前記板材の表面および裏面のうち前記一方の面と反対側の面である他方の面の側へ寄せる成形処理と、を備える。

一般的に、板材を曲げる際に要する荷重は、板材を厚さ方向に対し垂直な方向から外圧を加えて板材の端部を肉厚にする際に要する荷重に比べて小さい。また、板材の端部を曲げることにより、当該端部の金属材の量を端部以外の部位よりも多くすることができる。

そこで、上記加工方法は、端部を曲げる処理を行うことで当該端部の金属材の量を多く
し、その状態で当該端部を押し潰して成形する処理を行う。当該端部を曲げた状態で当該端部を押し潰しているので、曲げ処理が省かれている場合に比べて容易に厚肉化することが可能であり、また、曲げ処理および成形処理の何れの処理においても、曲げ処理を省いて厚肉にする場合に要する荷重よりも小さい荷重を加えるだけで、当該端部を厚くすることが可能である。

なお、前記成形処理は、前記曲げ処理によって前記一方の面の側へ折り曲げられた前記板材の端部を前記他方の面の側へ向かって押し潰し、前記金属材を前記他方の面の側へ寄せるものであってもよい。曲げ処理を施した端部に、このような方向から加えた荷重で成形処理を施すことにより、厚みの増した端部を適切な位置に形成することが可能となる。

また、前記成形処理は、前記曲げ処理において曲げられる前記板材の端部を受け入れる金型の凹部の底面に、前記板材の端部を押し付けて前記板材の端部を押し潰し、前記金属材を前記他方の面の側へ盛り上げるものであってもよい。このような成形処理であれば、曲げ処理の際に荷重を加える方向と成形処理の際に荷重を加える方向とが一致しているため、曲げ処理と成形処理とを単一の動作で連続的に実現することが可能となる。

なお、上記加工方法は、例えば、ブレーキパッドの製造に適用可能である。すなわち、前記金属部品の加工方法は、ブレーキパッドのプレッシャプレートのうち、車両の制動時に前記ブレーキパッドが前記ブレーキパッドを支持する支持部材から受ける周方向の荷重が加わることになる所定の端部を厚くする金属部品の加工方法であり、前記曲げ処理は、前記所定の端部を、前記プレッシャプレートの表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げ、前記成形処理は、前記曲げ処理を施した前記所定の端部を押し潰し、前記所定の端部を構成する金属材を前記プレッシャプレートの表面および裏面のうち前記一方の面と反対側の面である他方の面の側へ寄せるものであってもよい。

また、本発明は、上記加工方法を加工装置の側面から捉えることも可能である。例えば、本発明は、金属製の板材の端部を厚くする金属部品の加工装置であって、前記板材の端部を、前記板材の表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げる曲げ手段と、前記曲げ手段によって曲げられた前記板材の端部を押し潰し、前記板材の端部を構成する金属材を前記板材の表面および裏面のうち前記一方の面と反対側の面である他方の面の側へ寄せる成形手段と、を備えるものであってもよい。

上記金属部品の加工方法および加工装置であれば、金属製の板材の端部を厚くする際の加工性が向上する。

第一の加工装置を示した図の一例である。第二の加工装置を示した図の一例である。金属部品の加工時の状態を示した図の一例である。第一の加工装置を用いた金属部品の加工工程を示した図の一例である。第二の加工装置を用いた金属部品の加工工程を示した図の一例である。第二の加工装置の第一変形例を示した図である。第一変形例に係る金属部品の加工時の状態を示した図の一例である。第二の加工装置の第二変形例を示した図の一例である。第二変形例に係る金属部品の加工時の状態を示した図の一例である。第二変形例に係る金属部品の加工工程を示した図の一例である。実施形態に係る金属部品の加工方法で製造したブレーキパッドを示した図の一例である。第一変形例に係る金属部品の加工方法を用いて製造したブレーキパッドを示した図の一例である。ブレーキパッドの変形例を示した図の一例である。

以下、本願発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、本願発明の一態様を例示したものであり、本願発明の技術的範囲を以下の態様に限定するものではない。

図１は、実施形態に係る金属部品の加工方法を実現するための第一の加工装置１を示した図の一例である。第一の加工装置１は、プレス装置に取り付けられる装置であり、図１に示すように、上ダイセット１１および下ダイセット１２を備える。第一の加工装置１は、プレス装置に備わっている油圧駆動装置や制御装置類によって上ダイセット１１が上下動されることにより、金属製の板材であるワークにプレス加工を施す。下ダイセット１２には、ワークの端部を曲げるための曲げダイ１３や、曲げダイ１３の内部に配置された下クッション１４、曲げダイ１３の内部で摺動可能な下クッション１４を支持する伸縮可能な下弾性体（例えば、スプリング）１５が取り付けられている。また、上ダイセット１１には、ワークを曲げダイ１３の中に押し込む曲げパンチ１６が取り付けられている。

図２は、実施形態に係る金属部品の加工方法を実現するための第二の加工装置２を示した図の一例である。第二の加工装置２は、第一の加工装置１と同様、プレス装置に取り付けられる装置であり、図２に示すように、上ダイセット２１および下ダイセット２２を備える。第二の加工装置２は、第一の加工装置１と同様、プレス装置に備わっている油圧駆動装置や制御装置類によって上ダイセット２１が上下動されることにより、ワークにプレス加工を施す。下ダイセット２２には、ワークの端部を成形するための成形ダイ２３や、成形ダイ２３の内部に配置された下クッション２４、成形ダイ２３の内部で摺動可能な下クッション２４を支持する伸縮可能な下弾性体２５が取り付けられている。下クッション２４の、ワークに当接する面の縁には切り欠き部分２９が設けられている。また、上ダイセット２１には、ワークの端部を押し潰す成形パンチ２６や、成形パンチ２６の内部に配置された上クッション２７、成形パンチ２６の内部で摺動可能な上クッション２７を支持する伸縮可能な上弾性体２８が取り付けられている。

なお、第一の加工装置１および第二の加工装置２のうち何れか一方の加工装置は、他方の加工装置のダイセットに取り付けられているパンチやクッション類を交換することにより、何れか他方の加工装置と兼用してもよい。また、第一の加工装置１および第二の加工装置２は、一つの装置として纏められていてもよいし、或いは、各々独立した別々の装置であってもよい。

以下、実施形態に係る金属部品の加工方法について説明する。図３は、第一の加工装置１および第二の加工装置２を用いると実現可能な金属部品の加工時の状態を示した図の一例である。第一の加工装置１および第二の加工装置２を用いる場合、例えば、図３に示すように、ワークの端部を、ワークの表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げる曲げ処理を行い、曲げ処理を施したワークの端部を押し潰し、ワークの端部を構成する金属材をワークの他方の面の側へ寄せる成形処理を実現可能である。これを実現するには、第一の加工装置１および第二の加工装置２を以下のように用いる。

図４は、第一の加工装置１を用いた金属部品の加工工程を示した図の一例である。本加工工程においては、第一の加工装置１にワークＷをセットする（図４（Ａ）を参照）。次に、プレス装置を動かして上ダイセット１１を下げる。上ダイセット１１を下げると、ワークＷが曲げパンチ１６に押し下げられ、曲げダイ１３に接触しているワークＷの端部が曲がり始める。このとき、ワークＷは曲げパンチ１６および下クッション１４に挟まれて
拘束されている。ワークＷの端部が曲がり始めると、ワークＷを下側から支持している下クッション１４が下方向へ押される。下クッション１４は、伸縮可能な下弾性体１５に支持されているため、曲げダイ１３の内部で下方向に摺動し、下ダイセット１２に接触した時点で停止する（図４（Ｂ）を参照）。下クッション１４が下ダイセット１２に接触した時点で上ダイセット１１の動作方向を反転し、上ダイセット１１を上げる。上ダイセット１１を上げると、下クッション１４が下弾性体１５によって押し上げられ、端部の曲がったワークＷが曲げダイ１３の中から出てくる（図４（Ｃ））。これにより、第一の加工装置１を用いた金属部品の加工工程が終了する。

図５は、第二の加工装置２を用いた金属部品の加工工程を示した図の一例である。本加工工程においては、第一の加工装置１を使って端部を曲げたワークＷを第二の加工装置２にセットする（図５（Ａ）を参照）。次に、プレス装置を動かして上ダイセット２１を下げる。上ダイセット２１が下がって上クッション２７がワークＷに接触すると、上弾性体２８が収縮しながら上クッション２７が成形パンチ２６の内部を摺動し始めると共に、下弾性体２５が収縮しながら下クッション２４が成形ダイ２３の内部を摺動し始める。上ダイセット２１の下げ動作を継続すると、上クッション２７が上ダイセット２１に接触し、且つ、下クッション２４が下ダイセット２２に接触するまでの間に、ワークＷの端部が成形パンチ２６によって押し潰され、ワークＷの端部を構成する金属材が下側に寄り、切り欠き部分２９にも入る（図５（Ｂ）を参照）。上クッション２７が上ダイセット２１に接触し、且つ、下クッション２４が下ダイセット２２に接触した時点で上ダイセット２１の動作方向を反転し、上ダイセット２１を上げる。上ダイセット２１を上げると、下クッション２４が下弾性体２５によって押し上げられ、端部が押し潰されたワークＷが成形ダイ２３の中から出てくる（図５（Ｃ））。これにより、第二の加工装置２を用いた金属部品の加工工程が終了する。これにより、端部を厚くした板材が得られる。

本実施形態に係る加工方法であれば、端部を曲げて当該端部の金属材の量を多くした状態で当該端部を押し潰しているので、実現可能な厚さの範囲が広く、また、曲げ処理および成形処理において要する荷重が従来よりも小さくなる。例えば、端部の厚みを増したい場合、曲げ加工により垂直になる端部の高さが高くなるようにし、端部の厚みを減らしたい場合、曲げ加工により垂直になる端部の高さが低くなるようにすることで、端部の厚みを容易に増減可能である。また、本実施形態に係る加工方法は基本的に加工速度の速いプレス加工であるため、生産性が高い。本実施形態に係る加工方法であれば、このように、金属製の板材の端部を厚くする際の加工性が向上することになる。

＜第一変形例＞
なお、上記第二の加工装置２は、例えば、次のように変形してもよい。図６は、第二の加工装置の第一変形例を示した図の一例である。図６に示す第二の加工装置２’の下クッション２４’からは、下クッション２４に設けられていた切り欠き部分２９が省略されている。その他の構成については上記第二の加工装置２と同様である。

図７は、上記第一の加工装置１および本変形例に係る第二の加工装置２’を用いると実現可能な第一変形例に係る金属部品の加工時の状態を示した図の一例である。第一の加工装置１および第二の加工装置２’を用いる場合、例えば、図７に示すように、ワークの端部を、ワークの表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げる曲げ処理を行い、曲げ処理を施したワークの端部を押し潰し、ワークの端部を構成する金属材をワークの他方の面の側へ寄せることで、一方の面が盛り上がった厚肉構造とすることが可能である。

＜第二変形例＞
また、上記第二の加工装置２は、例えば、次のように変形してもよい。図８は、第二の加工装置の第二変形例を示した図である。図８に示す第二の加工装置２”は、上ダイセッ
ト３０および下型３１を備えている。上ダイセット３０には、ワークの端部を押し潰す成形パンチ３２や、成形パンチ２６の内部に配置された上クッション３３、成形パンチ３２の内部で摺動可能な上クッション３３を支持する伸縮可能な上弾性体３４が取り付けられている。上クッション３３のワークが当接する面の角の部分には、成形パンチ３２によって曲げられるワークの端部を受け入れる凹部３５が設けられている。また、成形パンチ３２のワークが当接する部分は切り欠かれており、ワークの端部を押圧する押圧面３６が設けられている。また、下型３１のワークが当接する面の角の部分には、成形パンチ３２によって曲げられるワークの端部を受け入れる凹部３７が設けられている。なお、凹部とは、周囲よりも窪んでいる部分を示す概念であり、切り欠き部分２９のように窪んでいる部分が周囲に完全に取り囲まれておらず、側方の一部が開放されている態様を含む概念である。

図９は、本変形例に係る第二の加工装置２”を用いると実現可能な第二変形例に係る金属部品の加工時の状態を示した図の一例である。第二の加工装置２’を用いる場合、例えば、図９に示すように、ワークの端部を、ワークの表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げる曲げ処理を行いつつ、曲げ処理を施したワークの端部を押し潰し、ワークの端部を構成する金属材をワークの他方の面の側へ寄せる成形処理をワンストローク（「ワンショット」と表現することも可能である）で実現可能である。成形処理を行った後は、切削加工ないしシェービング処理等により不要な部分をカットし、端面を仕上げる仕上げ処理を行う。

図１０は、本変形例に係る第二の加工装置２”を用いた第二変形例に係る金属部品の加工工程を示した図の一例である。本加工工程においては、第二の加工装置２”にワークＷをセットする（図１０（Ａ）を参照）。次に、プレス装置を動かして上型３０を下げる。上型３０を下げると、ワークＷの両端部が押圧面３６に接触して上型３０に押し下げられ、下型３１によって下側から支持されているワークＷの両端部が下面側に曲がり始める。ワークＷの端部が曲がり、やがてワークＷの端部が凹部３７の底面に接触すると、ワークＷの端部が押し潰され始める。上型３０が更に下げられ、ワークＷの端部が更に押し潰されると、ワークＷの端部を構成する金属材が上型３０や下型３１に押圧されていない凹部３５内に移動することにより、ワークＷの端部が下面側のみならずワークＷの上面側にも盛り上がった状態になる（図１０（Ｂ）を参照）。

このように、上型３０を一方的に下げる動作を行うことにより、ワークＷに曲げ処理と成形処理とをワンストロークで連続的に施した後は、上型３０の動作方向を反転させて上型３０を上げ、ワークＷを下型３１から取り出す（図１０（Ｃ）を参照）。そして、下型３１から取り出したワークＷの端部をカットすることにより、端部を厚くした板材が得られる。このように、本変形例に係る第二の加工装置２”を用いれば、第一の加工装置１を省略することが可能となる。

＜適用例＞
上記実施形態や各変形例に係る金属部品の加工方法は、各種の金属部品を加工する際に適用可能である。適用対象の例としては、例えば、ディスクブレーキのブレーキパッドのプレッシャプレートの端部や、使用に際して補強が必要な薄い金属板等の板材の端部、建築物や各種機器類の構造材の端部等が挙げられる。

図１１は、実施形態に係る金属部品の加工方法で製造したブレーキパッドを示した図の一例である。図１１（Ａ）は上面図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）に示す一点鎖線Ａ−Ａでブレーキパッドを切断した場合の断面図である。上記実施形態に係る金属部品の加工方法をブレーキパッドのプレッシャプレートの製造に適用することで、捻れの発生や曲げ力が加わることも無く、端部が肉厚で精度の高いプレッシャプレートを製造可能であ
る。また、車両の制動時にブレーキパッドがブレーキパッドを支持するサポートから受ける周方向の荷重が加わることになる部分が厚くなることにより、ブレーキパッドがサポートから脱落する可能性の減少や、サポートから荷重を受ける部位の面圧の減少、塑性変形による端部の硬度の向上、ファイバーフローの変化によるプレッシャプレートの強度向上や摩滅防止が期待できる。

図１２は、第一変形例に係る金属部品の加工方法を用いて製造したブレーキパッドを示した図の一例である。図１２（Ａ）は上面図であり、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）に示す一点鎖線Ｂ−Ｂでブレーキパッドを切断した場合の断面図である。第一変形例に係る金属部品の加工方法をブレーキパッドのプレッシャプレートの製造に適用することにより、図１１に示す上記プレッシャプレートと同様に捻れの発生や曲げ力が加わることも無く、且つ、上記プレッシャプレートよりも端部が更に肉厚のプレッシャプレートを製造可能である。また、車両の制動時にブレーキパッドがブレーキパッドを支持するサポートから受ける周方向の荷重が加わることになる部分が更に厚くなることにより、ブレーキパッドがサポートから脱落する可能性の更なる減少や、サポートから荷重を受ける部位の面圧の更なる減少が期待できる。

なお、ブレーキパッドの製造に際しては、上記実施形態や第一変形例に限定されるものでなく、例えば、第二変形例に係る金属部品の加工方法を適用することも可能である。

図１３は、ブレーキパッドの変形例を示した図の一例である。図１３（Ａ）は上面図であり、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）に示す一点鎖線Ｃ−Ｃでブレーキパッドを切断した場合の断面図である。図１１や図１２では、サポートから荷重を受ける部位が両側に突き出たプレッシャプレートを例示していたが、上記実施形態や各変形例に係る金属部品の加工方法は、このような態様のブレーキパッドのプレッシャプレートへの製造のみに適用されるものではない。すなわち、例えば図１３に示すように、サポートから荷重を受ける部位が窪んだ状態のプレッシャプレートであっても、上記実施形態や各変形例に係る金属部品の加工方法を適用し、サポートから荷重を受ける部位を肉厚にすることが可能である。

Ｗ・・ワーク：１・・第一の加工装置：１１，２１，３０・・上ダイセット：１２，２２・・下ダイセット：１３・・曲げダイ：１４，２４，２４’・・下クッション：１５，２５・・下弾性体：１６・・曲げパンチ：２，２’，２”・・第二の加工装置：２３・・成形ダイ：２６，３２・・成形パンチ：２７，３３・・上クッション：２８，３４・・上弾性体：２９・・切り欠き部分：３１・・下型：３５，３７・・凹部：３６・・押圧面：

Claims

金属製の板材の端部を厚くする金属部品の加工方法であって、
前記板材の端部を、前記板材の表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げる曲げ処理と、
前記曲げ処理を施した前記板材の端部を押し潰し、前記板材の端部を構成する金属材を前記板材の表面および裏面のうち前記一方の面と反対側の面である他方の面の側へ寄せる成形処理と、を備える、
金属部品の加工方法。
前記成形処理は、前記曲げ処理によって前記一方の面の側へ折り曲げられた前記板材の端部を前記他方の面の側へ向かって押し潰し、前記金属材を前記他方の面の側へ寄せる、
請求項１に記載の金属部品の加工方法。
前記成形処理は、前記曲げ処理において曲げられる前記板材の端部を受け入れる金型の凹部の底面に、前記板材の端部を押し付けて前記板材の端部を押し潰し、前記金属材を前記他方の面の側へ盛り上げる、
請求項１に記載の金属部品の加工方法。
前記金属部品の加工方法は、ブレーキパッドのプレッシャプレートのうち、車両の制動時に前記ブレーキパッドが前記ブレーキパッドを支持する支持部材から受ける周方向の荷重が加わることになる所定の端部を厚くする金属部品の加工方法であり、
前記曲げ処理は、前記所定の端部を、前記プレッシャプレートの表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げ、
前記成形処理は、前記曲げ処理を施した前記所定の端部を押し潰し、前記所定の端部を構成する金属材を前記プレッシャプレートの表面および裏面のうち前記一方の面と反対側の面である他方の面の側へ寄せる、
請求項１から３の何れか一項に記載の金属部品の加工方法。
金属製の板材の端部を厚くする金属部品の加工装置であって、
前記板材の端部を、前記板材の表面および裏面のうち何れか一方の面の側へ曲げる曲げ手段と、
前記曲げ手段によって曲げられた前記板材の端部を押し潰し、前記板材の端部を構成する金属材を前記板材の表面および裏面のうち前記一方の面と反対側の面である他方の面の側へ寄せる成形手段と、を備える、
金属部品の加工装置。