JP2014195829A - プレス加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】上型の降下速度に関わらず、加工具の降下速度を自由に設定できるプレス加工装置を提供する。【解決手段】下型１０と、鉛直方向で昇降可能な上型２０と、上型２０に対して鉛直方向で相対的に昇降可能に取り付けられたポンチ３０と、上型２０の降下時に、上型２０に対してポンチ３０を昇降させることにより、上型２０の降下速度とポンチ３０の降下速度とを異ならせる変速手段５０とを備えた構成とする。【選択図】図３

Description

本発明は、プレス加工装置に関する。

プレス加工装置は、上型を降下させることにより、上型に設けられた加工具で下型にセットされたワークに対して加工を施すものである。このようなプレス加工装置としては、例えば上型に設けられたポンチでワークに穴開け加工を施すもの（例えば特許文献１）や、上型に設けられた円柱状のポンチでワークを有底状に鍛造加工するもの（例えば特許文献２）などがある。

特開２００７−２４５２０７号公報 特開２０１１−２５６６５１号公報

上記のようなプレス加工装置では、上型と加工具とが一体に降下する。この場合、プレス加工時の加工具による加工速度（ワークに対して加工を行っているときの加工具の移動速度）は、上型の降下速度によって決定されるため、自由に設定することができない。例えば、空ストローク時のタクトタイムを短縮するために上型の降下速度を速くした場合、プレス加工時の加工速度も速くなるため、加工品質の悪化や、加工具の摩耗や欠けなどが生じやすくなる恐れがある。一方、加工速度をできるだけ速くしたい場合でも、上型の降下速度より加工速度を速くすることはできない。

例えば、上型の降下速度を制御し、空ストローク時とプレス加工時とで上型の降下速度を変更すれば、上記の問題は解消できる。しかし、このような制御を行う制御部を設けると、プレス加工装置のコスト上昇を招く。また、プレス加工時の上型の降下速度を空ストローク時よりも遅くした場合には、一時的に上型の降下速度が落ちることになるため、サイクルタイムが長くなってしまう。

本発明が解決すべき技術的課題は、上型の降下速度に関わらず、加工具の降下速度を自由に設定できるプレス加工装置を提供することにある。

前記課題を解決するために、本発明は、下型と、鉛直方向で昇降可能な上型と、前記上型に対して鉛直方向で昇降可能に取り付けられた加工具と、前記上型の降下時に、前記上型に対して前記加工具を相対的に昇降させることにより、前記上型の降下速度と前記加工具の降下速度とを異ならせる変速手段とを備えたプレス加工装置を提供する。

このように、本発明に係るプレス加工装置では、上型に対して、上型の昇降方向と同じ方向（鉛直方向）で相対的に昇降可能な状態で加工具を取り付けた上で、上型の降下時に上型に対して加工具を相対的に昇降させることで、上型の降下速度と異なる降下速度で加工具を降下させる変速手段を設けた。従って、上型に対する加工具の相対移動速度を適宜設定することで、上型の降下速度に関わらず、加工具の降下速度を自由に設定できる。これにより、例えば、プレス加工時において、上型に対して加工具を相対的に上昇させることで、上型の降下速度よりも加工具の降下速度を遅くすることができる。これにより、上型の降下速度を遅くすることなく、すなわちサイクルタイムを延ばすことなく、加工速度を遅くして、加工品質の悪化や加工具寿命の短縮を防止することが可能となる。あるいは、プレス加工時において、上型に対して加工具を相対的に降下させることで、上型の降下速度よりも加工具の降下速度（加工速度）を速くすることができる。

例えば、変速手段として、カム機構を備えたものを使用することができる。具体的には、例えば、前記加工具に固定され、カム面を有する昇降カム部材と、前記下型に取り付けられ、カム面を有するドライバカムと、前記昇降カム部材のカム面に当接する第１カム面、及び、前記ドライバカムのカム面に当接する第２カム面を有し、前記上型に対して、上下方向と交差する方向にスライド可能に取り付けられたスライドカム部材とを備えた変速手段を使用することができる。

あるいは、変速手段として、シリンダを備えたものを使用することができる。具体的には、例えば、前記加工具と前記上型とを連結し、前記加工具を前記上型に対して鉛直方向に昇降させる第１シリンダと、前記上型と前記下型との間に設けられ、前記上型及び前記下型で圧縮される第２シリンダと、前記第１シリンダの内部空間と前記第２シリンダの内部空間とを連通する連通路とを備えた変速手段を使用することができる。

以上のように、本発明のプレス加工装置によれば、上型の降下速度に関わらず、加工具の降下速度を自由に設定することができる。

本発明の一実施形態に係るプレス加工装置の断面図であり、上型が上端位置にある状態を示す。 上記プレス加工装置の断面図であり、上型を降下させてスライドカム部材とドライバカムとを当接させた状態を示す。 上記プレス加工装置の断面図であり、上型が下端位置にある状態を示す。 上型及びポンチの降下速度（降下距離）を模式的に示す図である。 他の実施形態に係るプレス加工装置の断面図である。 図５のプレス加工装置における上型及びポンチの降下速度（降下距離）を模式的に示す図である。 他の実施形態に係るプレス加工装置の拡大断面図である。 他の実施形態に係るプレス加工装置の断面図であり、上型が上端位置にある状態を示す。 図８のプレス加工装置の断面図であり、上型が下端位置にある状態を示す。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

本実施形態に係るプレス加工装置１は、ワークに穴開け加工を施すものである。プレス加工装置１は、図１に示すように、下型１０と、上型２０と、加工具としてのポンチ３０と、ダイス４０と、変速手段５０とを備える。

下型１０は、図示しないベースに固定され、上型２０は、図示しない駆動手段により鉛直方向で昇降可能なラムに固定される。駆動手段としては、例えば油圧シリンダやクランク機構等が使用できる。ポンチ３０は、下端に刃具３１を有し、上型２０に対して、上型２０の昇降方向と同じ方向（鉛直方向）で昇降可能に取り付けられる。図示例では、上型２０に、昇降ガイド２１に沿って鉛直方向にスライド可能な昇降カム部材５１が設けられ、この昇降カム部材５１にポンチ３０が固定される。昇降カム部材５１及びポンチ３０は、図示しない付勢手段（例えばバネ等）により、常に上方に付勢されている。ダイス４０は、ポンチ３０の先端が挿入される穴４１が形成される。

変速手段５０は、上型２０の降下時に、上型２０に対してポンチ３０を昇降させることにより、上型２０の降下速度とポンチ３０の降下速度とを異ならせるものである。本実施形態の変速手段５０は、上型２０を降下させたときに、ポンチ３０を上型２０に対して相対的に上昇させることにより、上型２０の降下速度よりもポンチ３０の降下速度を遅くするものである。変速手段５０は、カム機構を備え、具体的には、上記の昇降カム部材５１と、下型１０に固定されたドライバカム５２と、上型２０に対してスライド可能に取り付けられたスライドカム部材５３とで構成される。

昇降カム部材５１の上面には、カム面５１ａが設けられる。図示例のカム面５１ａは、水平方向に対して傾斜した平面であり、水平方向一方側（図１の右側）に向けて下方に傾斜している。ドライバカム５２の上面には、カム面５２ａが設けられる。図示例のカム面５２ａは、水平方向に対して傾斜した平面であり、昇降カム部材５１のカム面５１ａと同じ方向、すなわち水平方向一方側（図１の右側）に向けて下方に傾斜している。

スライドカム部材５３は、上型２０に設けられたスライドレール２２に沿って、上下方向と交差する方向（図示例では水平方向）にスライド可能とされる。スライドカム部材５３は、第１カム面５３ａ及び第２カム面５３ｂを有する。第１カム面５３ａは、昇降カム部材５１のカム面５１ａの上方に設けられ、このカム面５１ａと平行な平面である。第２カム面５３ｂは、ドライバカム５２のカム面５２ａの上方に設けられ、このカム面５２ａと平行な平面である。スライドカム部材５３は、図１に示す状態が初期位置であり、この初期位置から水平方向一方側（図１の右側）にスライド可能とされ、図示しない付勢手段（例えばバネ等）で水平方向他方側（図２の左側）に常に付勢されている。

以下、上記のプレス加工装置１を用いて、ワークＷに対して穴開け加工を施す手順を説明する。

まず、図１に示すようにダイス４０の上にワークＷを載置し、この状態で、図示しない駆動手段により上型２０を降下させる。上型２０は、駆動手段に応じた所定の速度で降下される。例えば駆動手段が油圧シリンダである場合は、上型２０は一定速度で降下し、駆動手段がクランク機構である場合は、上型２０の降下速度がサインカーブに沿って変動する。そして、図２に示すように、ポンチ３０の刃具３１がワークＷに当接する直前で、スライドカム部材５３の第２カム面５３ｂとドライバカム５２のカム面５２ａとが当接する。

その後、さらに上型２０を降下させ続けると、変速手段５０の駆動側のカム面（ドライバカム５２のカム面５２ａ及びスライドカム部材５３の第２カム面５３ｂ）が互いに摺動しながら、スライドカム部材５３がスライドレール２２に沿って水平方向一方（図中右側）にスライドする。これにより、変速手段５０の被駆動側のカム面（スライドカム部材５３の第１カム面５３ａ及び昇降カム部材５１のカム面５１ａ）が互いに摺動しながら、昇降カム部材５１及びポンチ３０が上型２０に対して相対的に昇降する。本実施形態では、図１に示すように、変速手段５０の駆動側のカム面５２ａ，５３ｂと、被駆動側のカム面５１ａ，５３ａとが、同じ向き（スライド方向一方に向けて下向き）に傾斜しているため、スライドカム部材５３のスライドにより、昇降カム部材５１及びポンチ３０が、図示しない付勢手段で付勢されて上型２０に対して相対的に一定速度で上昇する。

このとき、図４に示すように、上型２０がＬ１だけ降下することで、スライドカム部材５３が水平方向一方にＳだけスライドし、これにより昇降カム部材５１及びポンチ３０が上型２０に対してＬ２だけ相対的に上昇する。本実施形態では、駆動側のカム面５２ａ，５３ｂの傾斜角度θ１が被駆動側のカム面５１ａ，５３ａの傾斜角度θ２よりも大きいため（図１参照）、上型２０の降下量Ｌ１が、昇降カム部材５１及びポンチ３０の相対上昇量Ｌ２よりも大きくなり、昇降カム部材５１及びポンチ３０がＬ２’（＝Ｌ１−Ｌ２）だけ降下する。すなわち、昇降カム部材５１及びポンチ３０が、上型２０の降下速度よりも遅い速度で降下する。こうしてポンチ３０が上型２０よりも遅い速度で降下している間に、ポンチ３０の刃具３１でワークＷを貫通して穴開け加工を施す。

ワークＷに対する穴開け加工が完了した後、上型２０が下端位置に達したら、上型２０の降下を停止する。その後、上型２０を上昇させることにより、図示しない付勢手段でスライドカム部材５３がスライド方向他方側にスライドされ、図１に示す初期位置に戻される。その後、上型位置を上端位置で停止させた状態で、ワークＷをプレス加工装置１から搬出する。

以上のように、プレス加工時、すなわちポンチ３０の刃具３１でワークＷに穴開け加工を施すときに、ポンチ３０の降下速度を上型２０の降下速度よりも遅くすることで、加工不良やポンチ３０の損傷及び摩耗を防止することができる。このとき、上型２０の降下速度を遅くする必要はないため、サイクルタイムの延長が回避される。

本発明は上記の実施形態に限られない。以下、本発明の他の実施形態を説明するが、上記の実施形態と同様の機能を有する箇所には同一の符号を付して重複説明を省略する。

図５に示す実施形態は、プレス加工時において、ポンチ３０を、上型２０の降下速度よりも速い速度で降下させる場合を示す。この実施形態では、駆動側のカム面（ドライバカム５２のカム面５２ａ及びスライドカム部材５３の第２カム面５３ｂ）と被駆動側のカム面（昇降カム部材５１のカム面５１ａ及びスライドカム部材５３の第１カム面５３ａ）とが、逆向きに傾斜している。具体的には、駆動側のカム面５２ａ，５３ｂがスライド方向一方（図中右側）に向けて下方に傾斜しているのに対し、被駆動側のカム面５１ａ，５３ａがスライド方向一方に向けて上方に傾斜している。この場合、図６に示すように、上型２０がＬ１だけ降下することで、スライドカム部材５３が水平方向一方にＳだけスライドし、これにより昇降カム部材５１及びポンチ３０が上型２０に対してＬ２だけ相対的に降下する。従って、ポンチ３０は、上型２０の降下量Ｌ１と、ポンチ３０の上型２０に対する相対降下量Ｌ２との合計Ｌ２’（＝Ｌ１＋Ｌ２）だけ降下する。以上により、昇降カム部材５１及びポンチ３０が、上型２０の降下速度よりも速い速度で降下する。こうしてポンチ３０が上型２０よりも速い速度で降下している間に、ポンチ３０の刃具３１でワークＷを貫通して穴開け加工を施す。

図７に示す実施形態は、変速手段５０に曲面状のカム面を設けることで、ポンチ３０の降下速度を可変とした場合を示す。図示例では、ドライバカム５２のカム面５２ａが、水平方向一方（図中右側）に向けて下方に傾斜しながら断面円弧状に湾曲した曲面で構成される。スライドカム部材５３には、支持部５４を介してローラ５５が回転自在に設けられ、このローラ５５の外周面が第２カム面５３ｂとして機能する。上型２０及びスライドカム部材５３を降下させ、ローラ５５の外周面（第２カム面５３ｂ）がドライバカム５２のカム面５２ａに当接すると、ローラ５５が転動しながらスライドカム部材５３が図中右側にスライドする（点線参照）。このとき、スライドカム部材５３は、カム面５２ａに沿って円弧軌跡上を移動するため、水平方向の移動速度が徐々に速くなる。これにより、ポンチ３０の上型２０に対する相対的な上昇速度が徐々に速くなり、ポンチ３０の降下速度が徐々に遅くなる。従って、曲面状のカム面５２ａの形状によって、ポンチ３０の降下速度を高さによって変更することが可能となる。尚、図７に示す実施形態とは逆に、ドライバカム５２にローラを設けると共に、スライドカム５３の第２カム面５３ｂを断面円弧状としても良い。また、上記のような構成を被駆動側のカム面５１ａ，５３ａに適用することもできる。

また、変速手段は、上記実施形態のようにカム機構を有するものに限られない。図８に示すプレス加工装置１０１は、シリンダを備えた変速手段６０を有する。この変速手段６０は、上型２０に設けられた第１シリンダ６１及び第２シリンダ６２と、第１シリンダ６１の内部空間と第２シリンダ６２の内部空間とを連通する連通路６３と、下型１０に設けられた当接部材６４とを備える。第１シリンダ６１は、本体６１ａが上型２０に固定され、ピン６１ｂにポンチ３０が固定される。ピン６１ｂが伸縮することにより、上型２０に対してポンチ３０が昇降する。第２シリンダ６２は、本体６１ａが上型２０に固定され、ピン６２ｂが鉛直方向にスライド可能とされる。第１シリンダ６１の本体６１ａの内部空間のうち、ピストン６１ｃよりも上方の空間６１ｄと、第２シリンダ６２の本体６２ａの内部空間のうち、ピストン６２ｃよりも下方の空間６２ｄとは、連通路６３を介して連通される。空間６１ｄ，６２ｄ、及び連通路６３には、流体（例えばオイル）が満たされる。第１シリンダ６１の内部空間の直径φ１は、第２シリンダ６２の内部空間の直径φ２よりも大きい（φ１＞φ２）。

上型２０を降下させると、第２シリンダ６２のピン６２ｂが当接部材６４に当接する。そのまま上型２０を降下させ続けると、図９に示すように、第２シリンダ６２が上型２０と下型１０（当接部材６４）とで圧縮され、ピン６２ｂが本体６２ａの内部に退入する。これにより、ピストン６２ｃが本体６２ａに対して上昇し、第２シリンダ６２の内部空間６２ｄが負圧となり、第１シリンダ６１の内部空間６１ｄのオイルが連通路６３を介して第２シリンダ６２の内部空間６２ｄ側に移動する。こうして、第１シリンダ６１の内部空間６１ｄが負圧となり、ピストン６１ｃ、ピン６１ｂ、及びポンチ３０が上型２０に対して上昇する。以上により、上型２０の降下速度よりも遅い速度でポンチ３０が降下し、このときにポンチ３０の刃具３１でワークＷに対して穴開け加工が施される。

尚、図示は省略するが、第２シリンダ６２の本体６２ａの内部空間のうち、ピストン６２ｃよりも上方の空間にオイルを満たし、この空間に変速手段６０の連通路６３を連通すれば、上型２０と下型１０とで第２シリンダ６２を圧縮したときに、第２シリンダ６２から第１シリンダ６１へ向けてオイルが移動し、第１シリンダ６１のピン６１ｂ及びポンチ３０を上型２０に対して降下させることができる。この場合、上型２０の降下速度よりも速い速度で、ポンチ３０を降下させることができる。

以上の実施形態では、ワークに対して穴開け加工を施すプレス加工装置に本発明を適用した場合を示したが、これに限らず、例えば上型に設けられた円柱状のポンチでワークを有底状に鍛造加工するプレス加工装置に本発明を適用することもできる（図示省略）。

１ プレス加工装置
１０ 下型
２０ 上型
３０ ポンチ（加工具）
４０ ダイス
５０ 変速手段
５１ 昇降カム部材
５１ａ カム面
５２ ドライバカム
５２ａ カム面
５３ スライドカム部材
５３ａ 第１カム面
５３ｂ 第２カム面
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. 下型と、鉛直方向で昇降可能な上型と、前記上型に対して鉛直方向で昇降可能に取り付けられた加工具と、前記上型の降下時に、前記上型に対して前記加工具を相対的に昇降させることにより、前記上型の降下速度と前記加工具の降下速度とを異ならせる変速手段とを備えたプレス加工装置。
2. 前記変速手段は、前記加工具に固定され、カム面を有する昇降カム部材と、前記下型に取り付けられ、カム面を有するドライバカムと、前記昇降カム部材のカム面に当接する第１カム面、及び、前記ドライバカムのカム面に当接する第２カム面を有し、前記上型に対して、鉛直方向と交差する方向にスライド可能に取り付けられたスライドカム部材とを備えた請求項１記載のプレス加工装置。
3. 前記変速手段は、前記加工具と前記上型とを連結し、前記加工具を前記上型に対して鉛直方向に昇降させる第１シリンダと、前記上型と前記下型との間に設けられ、前記上型及び前記下型で圧縮される第２シリンダと、前記第１シリンダの内部空間と前記第２シリンダの内部空間とを連通する連通路とを備えた請求項１記載のプレス加工装置。

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