JP2014108432A - プレス成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス成形装置の製作コストの高騰や大型化を招くことなく、凹部の開口部のエッジとワークとの摩擦により生じる異物を除去して成形不良を防止する。
【解決手段】ダイ１の下面１ｂ及びブランクホルダ３の上面３ａの何れか一方に凸状ビード４を設けると共に、他方に凸状ビードが嵌り込む凹部５を設けたプレス成形装置において、凹部５と連通した連通路６と、連通路６を介して凹部５の内部の空気を吸引する吸引手段８とを設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、プレス成形装置に関する。

プレス成形装置として、ダイ、ポンチ、及びブランクホルダを有し、ダイの下面とブランクホルダの上面とでブランク材を挟持した状態で、これらを一体に降下させることにより、ブランク材をポンチに押し付けて引き伸ばしながら成形するものが知られている。この種のプレス成形装置では、ダイの下面及びブランクホルダの上面の何れか一方に凸状ビード（以下、単にビードとも言う）を設けると共に、他方にこのビードが嵌り込む凹部を設けることで、ダイ及びブランクホルダによるブランク材の保持力を高める構成が知られている。

上記のようなビードが設けられたプレス成形装置で、例えば表面に防錆材等のコーティングが施されたブランク材をプレス成形する場合、ビードとの摩擦によりコーティングの一部が剥離することがある。この剥離したコーティング材が異物（摩耗粉）として金型の成形面に付着し、その状態でプレス成形すると、異物の形状が転写されて成形不良となる恐れがある。

例えば特許文献１には、このような異物の噛み込みによる成形不良を防止するための異物除去装置が示されている。この異物除去装置では、図６に示すように、ブランクホルダ１０２に形成されたビード１０３の外側（ワークＷの流入方向と反対側、図中左側）に凹溝１０７を設けると共に、この凹溝１０７に開口した通孔１０８、及び、この通孔１０８を介して凹溝１０７内の空気を吸引する真空吸引手段（図示省略）とを設けている。これにより、ビード１０３とワークＷとの摩擦で生じた異物Ｏが、凹溝１０７の通孔１０８を介して真空吸引手段で吸引され、金型外部に排出される（図中矢印参照）。

特開昭６２−１６１４３３号公報

上記特許文献１の異物除去装置によれば、ビード１０３とワークＷとの摩擦により生じる異物（ワークＷの下側に生じる異物）を排出することはできる。しかし、ダイ１０１には、ビード１０３が嵌り込む凹部１０４が形成されており、成形時には、この凹部１０４の開口部のエッジ１０４ａとワークＷとの間にも摩擦により異物が生じる。上記の異物除去装置では、凹部１０４のエッジ１０４ａとワークＷとの摩擦により生じる異物（ワークＷの上側に生じる異物）を排除することはできない。ビード１０３及び凹部１０４の形状によっては、ビード１０３とワークＷとの摩擦よりも凹部１０４のエッジ１０４ａとワークＷとの摩擦により生じる異物が多い場合があり、上記の構成ではこのような場合に対応することができない。

また、ダイ１０１の下面に凹溝１０７を形成する必要があるため、ダイ１０１の加工コスト、ひいてはプレス成形装置の製作コストが高くなる。

さらに、ビード１０３の外側に凹溝１０７を設けると、ダイ１０１とブランクホルダ１０２とでワークＷを挟持した際、凹溝１０７の領域が押さえ面として機能しないため、押さえ面の有効面積を確保するためにブランクホルダ１０２及びダイ１０１を拡大せざるを得ず、装置の大型化を招く。

以上の事情に鑑み、本発明が解決すべき技術的課題は、プレス成形装置の製作コストの高騰や大型化を招くことなく、凹部の開口部のエッジとワークとの摩擦により生じる異物を除去して成形不良を防止することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、ダイと、ポンチと、ブランクホルダとを備え、前記ダイの下面及び前記ブランクホルダの上面の何れか一方に凸状ビードを設けると共に、他方に前記凸状ビードが嵌り込む凹部を設けたプレス成形装置において、前記凹部と連通した連通路と、前記連通路を介して前記凹部の内部の空気を吸引する吸引手段とを設けたプレス成形装置を提供する。

このように、ビードが嵌り込む凹部に連通路を設け、この連通路を介して吸引手段で吸引することで、凹部の開口部のエッジとワークとの摩擦により生じた異物を、凹部及び連通部を介して吸引手段で吸引することができる。この場合、従来の金型装置に設けられていた凹部に連通路を形成すればよいため、図６のように新たな凹溝を形成する必要はなく、加工コストが抑えられる。さらに、図６のようにビードの外側に凹溝は設けられないため、この部分も押さえ面として機能させることができる。これにより、押さえ面の有効面積を確保しながら、ブランクホルダ及びダイの小型化、ひいてはプレス成形装置全体の小型化を図ることができる。

上記のプレス成形装置において、凸状ビードをダイの下面に設けると共に、凹部をブランクホルダの上面に設ければ、凹部が上向きに開口した状態となる。これにより、凹部の開口部のエッジとワークとの摩擦で生じた異物が、自重により凹部に落下しやすくなり、より確実に異物を除去することができる。

以上のように、本発明のプレス成形装置によれば、装置の製作コストの高騰や大型化を招くことなく、凹部の開口部のエッジとワークとの摩擦により生じる異物を除去して成形不良を防止することができる。

本発明の一実施形態に係るプレス成形装置の断面図である。 上記プレス成形装置の一部を拡大した断面図である。 上記プレス成形装置でブランク材を保持した状態を示す断面図である。 上記プレス成形装置で成形している様子を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係るプレス成形装置の拡大断面図である。 従来のプレス成形装置の拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本発明の一実施形態に係るプレス成形装置は、図１に示すように、ダイ１と、ポンチ２と、ブランクホルダ３とを主に備える。ダイ１はポンチ２に対して相対的に昇降可能とされる。本実施形態では、ポンチ２が固定され、ダイ１が、図示しない駆動手段により鉛直方向に昇降駆動される。ダイ１の下面の中央部及びポンチ２の上面には、ワークＷを上下から挟持して成形する成形面１ａ、２ａが形成される。

ブランクホルダ３は、ポンチ２の全周を囲むように環状に設けられ、鉛直方向に昇降可能とされる。ブランクホルダ３は、図示しない付勢手段で上向きに付勢され、ダイ１により下向きに押圧されることで降下する。

ダイ１の下面１ｂには、下面１ｂから下方に突出したビード４が設けられる。本実施形態では、成形面１ａの全周を囲む平坦な下面１ｂに、ビード４が環状に設けられる。ビード４の先端は、曲面状に形成される。ブランクホルダ３の上面３ａには、ビード４が嵌りこむ凹部５が設けられる。本実施形態では、ビード４に対応した位置に、全周に連続した環状の凹部５が設けられる。ダイ１の下面１ｂのビード４を除く領域、及び、ブランクホルダ３の上面３ａの凹部５を除く領域は、ブランク材Ｗを挟持する押さえ面として機能する。

ブランクホルダ３の内部には、凹部５と連通した連通路６が設けられる。図２に示すように、ブランクホルダ３の下方には連通管７が設けられ、連通管７の上端が連通路６の下端と連通している。連通管７の下端は、後述する吸引手段８の配管８ｃに接続している。連通管７の途中には、下向きの空気の流れのみを許容する逆止弁７ａが設けられる。連通管７をブランクホルダ３の昇降動作に追従させるために、連通管７の一部又は全部は可撓性のチューブで構成することが好ましい。

吸引手段８は、連通路６及び連通管７を介して、凹部５の内部の空気を吸引するものである。本実施形態では、ダイ１と一体に昇降可能に設けられた押さえ部８ａ（図１参照）と、固定側に設けられたポンプ８ｂと、ポンプ８ｂと接続された配管８ｃとで、吸引手段８が構成される。ポンプ８ｂは、図２に示すように、外筒８ｂ１と、外筒の内周面と摺動しながら昇降するピストン８ｂ２と、ピストン８ｂ２を上方に付勢するスプリング８ｂ３とを有する。配管８ｃの上端は、ポンプ８ｂの外筒８ｂ１の下端に接続し、外筒８ｂ１の内部空間と連通している。配管８ｃの途中には、連通管７の端部が接続される。図示例では、配管８ｃのうち、水平方向に延びる部分の上面に連通管７の下端が接続され、この接続部の下方に、異物を受け取るトレー９が設けられる。

以下、上記のプレス成形装置によりブランク材Ｗをプレス成形する手順を説明する。

まず、図１に示すように、ブランクホルダ３の上面３ａにブランク材Ｗを載置する。そして、ダイ１を降下させ、図３に示すように、ダイ１の下面１ｂとブランクホルダ３の上面３ａとでブランク材Ｗの周縁を上下から挟持する。このとき、ブランク材Ｗがビード４の形状に倣って変形する。

さらにダイ１を降下させると、ブランクホルダ３が押し下げられ、ダイ１、ブランクホルダ３、及びブランク材Ｗが一体に降下する。そして、図４に示すように、ブランク材Ｗの周縁をダイ１及びブランクホルダ３で保持された状態で、ブランク材Ｗの中央部がポンチ２の成形面２ａに押し付けられ、成形される。このとき、ブランク材Ｗの周縁の材料は、成形面２ａ側に向けて流入するため、ブランク材Ｗと、ダイ１の下面１ｂ及びブランクホルダ３の上面３ａとの間に摩擦が生じ、異物となる摩耗粉が生成される。特に、ブランク材Ｗと、ビード４の先端、及び、凹部５の開口部のエッジ５ａ（図２参照）との間で強い摩擦が生じるため、この部分付近で摩耗粉が生成されやすい。

凹部５のエッジ５ａで生成された摩耗粉は、そのほとんどが自重により凹部５の内部に落下する。本実施形態では、吸引手段８で凹部５の内部の空気を吸引することで、凹部５のエッジ５ａとブランク材Ｗとの摩擦で生じた摩耗粉を、連通路６を介して金型の外部に排出する。具体的には、ダイ１に設けられた押さえ部８ａが、ポンプ８ｂのピストン８ｂ２を押し下げることで（図２の点線矢印Ａ参照）、配管８ｃに空気が送り込まれる。この空気が配管８ｃの内部を流れ、連通管７との分岐部を通過することで（点線矢印Ｂ参照）、連通管７の下端部付近に負圧が発生する。これにより連通路６及び連通管７に下向きの空気の流れが生じ（点線矢印Ｃ参照）、凹部５の内部の空気が連通路６に引き込まれる。この空気の流れと共に、凹部５の内部に落下した摩耗粉が連通路６及び連通管７に引き込まれ、トレー９に回収される。

その後、ダイ１を降下させ続けて、ダイ１の成形面１ａとポンチ２の成形面２ａとでブランク材Ｗを挟持し、これによりプレス成形が完了する。尚、吸引手段８による吸引は、プレス開始（すなわち、ブランク材Ｗがポンチ２の成形面２ａに当接した瞬間）からプレス完了（すなわち、ダイ１が下死点に達した瞬間）まで行うことが好ましい。本実施形態では、プレス開始直前にピストン８ｂ２が降下し始め、プレス完了と同時にピストン８ｂ２が停止するように、ピストン８ｂ２のストローク量やポンプ８ｂ及び押さえ部８ａの位置（高さ）が設定される。吸引手段８による吸引が終了した後、連通管７内の空気が上向きに逆流しようとした場合、逆止弁７ａで上向きの空気の流れが遮断されるため、トレー９に回収した摩耗粉や連通管７及び連通路６内で浮遊する摩耗粉が、再び金型内部に逆流する事態を防止できる。

その後、ダイ１が上昇し、成形されたワークＷが金型から搬出される。このとき、凹部５の内部の摩耗粉はトレー９に排出されているため、ワークＷの搬出と共に舞い上がって成形面２ａ等に付着する事態を回避できる。また、凹部５の内部に摩耗粉が堆積することがないため、ビード４と凹部５によるブランク材Ｗの挟持圧力が局部的に高くなって、ブランク材Ｗの流入を阻害する事態も回避できる。

上記のプレス成形装置によれば、ビード４が嵌り込む凹部５を利用して摩耗粉を排出する機構を構成しているため、摩耗粉を排出するために別途の凹溝等を形成する必要がなく、加工コストが抑えられる。また、ブランクホルダ３の上面３ａのうち、凹部５を除く領域全体が、ブランク材Ｗを挟持する押さえ面として機能するため、押さえ面の有効面積を確保しながらブランクホルダ３の小型化を図ることができる。

本発明は上記の実施形態に限られない。例えば図５に示す実施形態では、ブランクホルダ３の上面３ａにビード４を設けると共に、ダイ１の下面１ｂに凹部５を設けた点で、上記の実施形態と異なる。ダイ１には、凹部５から上方に延びる連通路６が形成され、連通路６が、連通管７を介して吸引手段（図示省略）に接続される。この場合でも、吸引手段で凹部５の内部の空気を吸引しながらプレス成形を行うことにより、ワークＷと凹部５のエッジ５ａとの摩擦により生じる摩耗粉を吸引して、金型の外部に排出することができる。

また、上記の実施形態では、吸引手段８としてピストン８ｂ２等を用いた構成を示したが、これに限らず、例えば吸引ポンプを用いてもよい。

１ ダイ
２ ポンチ
３ ブランクホルダ
４ 凸状ビード
５ 凹部
６ 連通路
７ 連通管
８ 吸引手段
８ｂ ポンプ
９ トレー
Ｗ ブランク材

Claims (2)

1. ダイと、ポンチと、ブランクホルダとを備え、前記ダイの下面及び前記ブランクホルダの上面の何れか一方に凸状ビードを設けると共に、他方に前記凸状ビードが嵌り込む凹部を設けたプレス成形装置において、
   前記凹部と連通した連通路と、前記連通路を介して前記凹部の内部の空気を吸引する吸引手段とを設けたプレス成形装置。
2. 前記凸状ビードが前記ダイの下面に設けられると共に、前記凹部が前記ブランクホルダの上面に設けられた請求項１記載のプレス成形装置。

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