JP2014199118A - ノックピンおよび金型 - Google Patents

Abstract

【課題】引き抜き易く再利用可能なノックピンおよびノックピンを備えた金型を提供する。
【解決手段】ノックピン引き抜き方向Ｐに拡径したテーパ状の内周面を有した孔部５１が設けられるとともに時効変寸が発生する第１金型２と、円筒状の内周面を有した穴部５２が設けられる第２金型３と、を、孔部５１および穴部５２によって構成されるノック穴５に挿通されることで位置決めするノックピン４であって、第１金型２の孔部５１に係合するテーパ状の外周面を有したテーパ部４２と、テーパ部４２に連続するとともに第２金型３の穴部５２に係合する外周面を有した第２ストレート部４３と、を含み、第２ストレート部４３の長さＬは、第１金型２に発生した時効変寸によるテーパ部４２のノックピン引き抜き方向Ｐの変位量Ｘよりも長い。
【選択図】図１

Description

本発明は、ノックピンおよび金型に関する。詳しくは、第１金型および第２金型を位置決めするノックピンおよびノックピンを備えた金型に関する。

従来、カムベースまたはカムドライバーをリーマボルトによって固定金型または移動金型に位置決めする技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に開示された技術では、リーマボルトは、締結用のボルトとこのボルトを遊嵌させる貫通孔を有する位置決め用のノックピンとからなる。

これにより、カムベースまたはカムドライバーの金型への取付部に、リーマ孔と締結用のボルトに対するネジ孔とが１箇所に形成され、金型への取付部の幅寸法もしくは長さ寸法を従来に比して狭く設計することができる。したがって、カムユニット全体がコンパクトになり、小型化・軽量化が達成される。

特開２００２−３４６６６１号公報

ところで、金型を、ある程度硬質な材料（例えば、工具鋼（ＳＫＤ１１）など）を用いた第１金型と、上記工具鋼（ＳＫＤ１１）よりも廉価な材料（例えば、鋳鋼（ＦＣＤ５５０）など）を用いた第２金型と、を含んで構成し、金型の製造コストの低減を図る場合がある。

この場合に、工具鋼（ＳＫＤ１１）などを用いた第１金型には、時効による変寸（以下、時効変寸という）が発生する。時効変寸は、熱処理後の相当時間を経て引き起こされるため、第１金型と第２金型とを組み付けた後に発生する。
ここで、第１金型に発生する時効変寸とは、金型の熱処理後に完全にマルテンサイトにならず残留したオーステナイトが存在している場合に、その残留オーステナイトが分解されることによって金型の変寸（寸法変化）が発生する現象である。一般的な時効変寸は、金型が膨張する方向の変寸である。

ここで、金型の調整では、第１金型と第２金型とを組み付けた後に熱処理などのテストを実施し、その後第１金型と第２金型との組み付けを解いて第１金型および第２金型を微調整し、第１金型と第２金型とを再度組み付けてテストを繰り返すことが一般的である。

図２（ａ）に示すように、工具鋼（ＳＫＤ１１）などを用いた第１金型１０２と、鋳鋼（ＦＣＤ５５０）などを用いた第２金型１０３との位置決めにノックピン１０４が用いられる場合がある。この場合に、図２（ｂ）に示すように、第１金型１０２に時効変寸が発生して第１金型１０２が膨張してノックピン１０４を挿入するノック穴１０５が縮径されると、縮径されたノック穴１０５がノックピン１０４に食いつき、ノックピン１０４の引き抜きに対する摩擦が大きくなり、ノックピン１０４が引き抜けなくなる弊害が生じる。
そして、抜け難いノックピン１０４が無理に引き抜かれると、ノックピン１０４の外周面に凹凸（荒れ）が生じる。図３に示すように、外周面に凹凸が生じたノックピン１０４ａは、第１金型１０２に再度挿入されるときに凸部がノック穴１０５の開口縁に引っ掛かり、再利用できない。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、その目的は、引き抜き易く再利用可能なノックピンおよびノックピンを備えた金型を提供することにある。

（１） 本発明のノックピン（例えば、後述のノックピン４）は、ノックピン引き抜き方向（例えば、後述のノックピン引き抜き方向Ｐ）に拡径したテーパ状の内周面を有した孔部（例えば、後述の孔部５１）が設けられるとともに時効変寸が発生する第１金型（例えば、後述の第１金型２）と、円筒状の内周面を有した穴部（例えば、後述の穴部５２）が設けられる第２金型（例えば、後述の第２金型３）と、を、前記孔部および前記穴部によって構成されるノック穴（例えば、後述のノック穴５）に挿通されることで位置決めするノックピンであって、前記第１金型の前記孔部に係合するテーパ状の外周面を有したテーパ部（例えば、後述のテーパ部４２）と、前記テーパ部に連続するとともに前記第２金型の前記穴部に係合する外周面を有したストレート部（例えば、後述の第２ストレート部４３）と、を含み、前記ストレート部の長さ（例えば、後述の長さＬ）は、前記第１金型に発生した時効変寸による前記ノックピンの前記ノックピン引き抜き方向の変位量（例えば、後述の変位量Ｘ）よりも長いことを特徴とする。

（１）の発明は、ノックピンが、第１金型の孔部に係合するテーパ状の外周面を有したテーパ部と、テーパ部に連続するとともに第２金型の穴部に係合する外周面を有したストレート部と、を備える。第１金型に発生した時効変寸によって孔部が縮径されると、ノックピンのテーパ部は、孔部のノックピン引き抜き方向に拡径したテーパ状の内周面が縮径されるとともに第１金型がノックピン引き抜き方向に変位することに応じて、ノックピン引き抜き方向に押し出されて変位する。このため、第１金型に発生した時効変寸によって縮径された孔部がノックピンのテーパ部に食いつかず、ノックピンの引き抜きに対する摩擦は小さい。したがって、ノックピンは引き抜き易い。

また、ノックピンのストレート部の長さは、第１金型の時効変寸によってテーパ部のノックピン引き抜き方向の変位量よりも長い。このため、第１金型に発生した時効変寸によってノックピンのテーパ部がノックピン引き抜き方向に変位しても、ノックピンのストレート部は第２金型の穴部に係合した状態を維持する。したがって、ノックピンは、第１金型に時効変寸が発生した後でも、第１金型および第２金型の位置決めを継続することができる。

さらに、第１金型に時効変寸が発生した後でもノックピンが引き抜き易いことから、ノックピンを引き抜くときにノックピンの外周面に凹凸（荒れ）が生じ難い。したがって、引き抜いたノックピンは、ノック穴の開口縁に引っ掛かる凸部を有さず、再利用できる。

（２） 本発明の金型（例えば、後述の金型１）は、ノックピン引き抜き方向（例えば、後述のノックピン引き抜き方向Ｐ）に拡径したテーパ状の内周面を有した孔部（例えば、後述の孔部５１）が設けられるとともに時効変寸が発生する第１金型（例えば、後述の第１金型２）と、円筒状の内周面を有した穴部（例えば、後述の穴部５２）が設けられる第２金型（例えば、後述の第２金型３）と、前記第１金型と前記第２金型とを、前記孔部および前記穴部によって構成されるノック穴（例えば、後述のノック穴５）に挿通されることで位置決めするノックピン（例えば、後述のノックピン４）と、を備え、前記ノックピンは、前記第１金型の前記孔部に係合するテーパ状の外周面を有したテーパ部（例えば、後述のテーパ部４２）と、前記テーパ部に連続するとともに前記第２金型の前記穴部に係合する外周面を有したストレート部（例えば、後述の第２ストレート部４３）と、を含み、前記ノックピンの前記ストレート部の長さ（例えば、後述の長さＬ）は、前記第１金型に発生した時効変寸による前記ノックピンの前記ノックピン引き抜き方向の変位量（例えば、後述の変位量Ｘ）よりも長いことを特徴とする。

（２）の発明は、（１）の発明と同様の作用・効果を奏することができる。

本発明によれば、引き抜き易く再利用可能なノックピンおよびノックピンを備えた金型を提供することができる。

本発明の実施形態に係る金型の要部を示す断面図であり、図１（ａ）が通常状態を示す断面図であり、図１（ｂ）が時効変寸発生後の状態を示す断面図である。 従来の技術における金型の要部を示す断面図であり、図２（ａ）が通常状態を示す断面図であり、図２（ｂ）が時効変寸発生後の状態を示す断面図である。 従来の技術における外周面に凹凸が生じたノックピンをノック穴に挿通するときの課題を説明する図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係る金型１の要部を示す断面図であり、図１（ａ）が通常状態を示す断面図であり、図１（ｂ）が時効変寸発生後の状態を示す断面図である。
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態に係る金型１は、プレス成形用金型であり、第１金型２と、第２金型３と、ノックピン４と、を備える。

第１金型２は、平板状であり、プレス成形材にプレス成形を施す金型表面２１を有し、第２金型３に組み付けられる。第１金型２の材質は、ある程度硬質な材料（例えば、工具鋼（ＳＫＤ１１）など）を用いる。
第１金型２は、工具鋼（ＳＫＤ１１）などを用いているため、時効変寸が発生する（図１（ｂ）参照）。ここで、第１金型２に発生する時効変寸とは、第１金型２の熱処理後に完全にマルテンサイトにならず残留したオーステナイトが存在している場合に、その残留オーステナイトが分解されることによって第１金型２の変寸（寸法変化）が発生する現象である。一般的な時効変寸は、金型が膨張する方向の変寸である。時効変寸は、熱処理後の相当時間を経て引き起こされるため、第１金型２と第２金型３とを組み付けた後に発生し、第１金型２を膨張させる。

第２金型３は、平板状であり、第１金型２に重ねられ、第１金型２を支持する金型本体を構成する。第２金型３の材質は、工具鋼（例えば、ＳＫＤ１１）などより廉価な材料（例えば、鋳鋼（ＦＣＤ５５０）など）を用いる。第２金型３を廉価な材料で構成することで、金型の製造コストの低減を図っている。第２金型３は、鋳鋼（ＦＣＤ５５０）などを用い、工具鋼（ＳＫＤ１１）などを用いていないため、時効変寸が発生しない。

第１金型２と第２金型３には、ノックピン４を挿通するノック穴５が穿設されている。
ノック穴５は、第１金型２および第２金型３にわたり、金型積層面Ｓに対して垂直な軸線方向に沿って中空円筒状に穿設され、孔部５１と、穴部５２と、を含む。

孔部５１は、第１金型２に設けられ、第１ストレート孔部５１ａと、テーパ孔部５１ｂと、第２ストレート孔部５１ｃと、を、ノックピン差込方向Ｉにこの順に含む。
第１ストレート孔部５１ａは、第１金型２の金型表面２１側に円形で等しい口径を有する。第１ストレート孔部５１ａは、円筒状の内周面を有する。
テーパ孔部５１ｂは、第１ストレート孔部５１ａに対してノックピン差込方向Ｉに連続し、ノックピン差込方向Ｉとは反対方向であるノックピン引き抜き方向Ｐに拡径したテーパ状の内周面（円錐面）を有する。
第２ストレート孔部５１ｃは、テーパ孔部５１ｂに対してノックピン差込方向Ｉに連続し、円形で等しい口径を有する。第２ストレート孔部５１ｃは、円筒状の内周面を有する。
孔部５１の口径は、第１ストレート孔部５１ａの大きな径からテーパ孔部５１ｂを介して縮径され、第２ストレート孔部５１ｃの小さな径にノックピン差込方向Ｉに順次変形する。第２ストレート孔部５１ｃの口径は、第１金型２に時効変寸が発生した後でもノックピン４を挿通可能な寸法である。
孔部５１の軸線方向の長さは、テーパ孔部５１ｂが最も長く、第１ストレート孔部５１ａがテーパ孔部５１ｂの次に長く、第２ストレート孔部５１ｃが最も短い。

穴部５２は、第２金型３に設けられ、第２ストレート孔部５１ｃに対してノックピン差込方向Ｉに連続し、円形で等しい口径とノック穴５の底５３とを有する。穴部５２は、円筒状の内周面を有する。
穴部５２の口径は、第２ストレート孔部５１ｃの口径よりもわずかに小さい寸法である。

ノックピン４は、棒状であり、第１金型２と第２金型３とを、第１金型２および第２金型３に穿設されたノック穴５に挿通されて位置決めする。ノックピン４の材質は、例えば、ＳＵＳ、Ｓ４５ＣＦ、ＳＣＭ、ＨＲＣ、ＳＵＪなどを用いる。

ノックピン４は、第１ストレート部４１と、テーパ部４２と、第２ストレート部４３と、をノックピン差込方向Ｉにこの順に含む。
第１ストレート部４１は、円柱状であり、第１ストレート孔部５１ａの口径よりも小さな直径を有する。第１ストレート部４１の直径は、第１金型２に発生した時効変寸によって第１ストレート孔部５１ａが縮径された後でも第１ストレート孔部５１ａに接触しない寸法である。
テーパ部４２は、円錐台状であり、第１ストレート部４１に対してノックピン差込方向Ｉに連続し、テーパ孔部５１ｂに係合可能なノックピン引き抜き方向Ｐに拡径されたテーパ状の外周面（円錐面）を有する。すなわち、テーパ部４２のテーパ角は、テーパ孔部５１ｂのテーパ角とほぼ一致している。
テーパ部４２は、テーパ孔部５１ｂに係合した状態となっているときに、第１金型２に発生した時効変寸によってテーパ孔部５１ｂが縮径されると、テーパ部４２の直径と縮径されたテーパ孔部５１ｂの口径とが一致するとともに、第１金型２のテーパ孔部５１ｂ以下の下方部分がノックピン引き抜き方向Ｐへ変位することによる変位量Ｘでノックピン引き抜き方向Ｐに変位する。
第２ストレート部４３は、円柱状であり、テーパ部４２に対してノックピン差込方向Ｉに連続し、穴部５２の口径とほぼ等しい直径を有する。第２ストレート部４３は、穴部５２の口径とほぼ等しい直径を有することで、穴部５２と係合可能である。また、第２ストレート部４３は、第１金型２に発生した時効変寸によって縮径された第２ストレート孔部５１ｃに挿通可能であり、第２ストレート孔部５１ｃの口径よりもわずかに小さいことで、第１金型２に時効変寸が発生したときに第２ストレート孔部５１ｃの内周面に接触して第２ストレート孔部５１ｃと係合可能である。
第２ストレート部４３の軸線方向の長さＬは、第１金型２の時効変寸によるテーパ部４２のノックピン引き抜き方向Ｐの変位量Ｘよりも長くなる寸法である。

次に、金型１の状態について説明する。
金型１の調整では、第１金型２と第２金型３とを組み付けた後に熱処理などのテストを実施し、その後第１金型２と第２金型３との組み付けを解いて第１金型２および第２金型３を微調整し、第１金型２と第２金型３とを再度組み付けてテストを繰り返す。

金型１は、まず、第２金型３に対して第１金型２を組み付けて固定する。次に、第２金型３に対して第１金型２を組み付けることで連続したノック穴５にノックピン４を挿通する。
また、第１金型２と第２金型３との組み付けを解く場合には、ノック穴５に挿通したノックピン４のノックピン引き抜き方向Ｐ側の基端端面に形成されたネジ穴にノックピン引き抜き装置を装着し、ノックピン４を引き抜く。

図１（ａ）に示すように、第１金型２と第２金型３とを組み付ける場合には、第１金型２に時効変寸が発生していないため、ノックピン４がノック穴５に挿通されることで、第１金型２と第２金型３との組み付けが精度良く実施される。このとき、ノックピン４のテーパ部４２は、第１金型２のテーパ孔部５１ｂに係合した状態である。また、第２ストレート部４３は、第２金型３の穴部５２に係合した状態である。これにより、ノックピン４は、ノック穴５に嵌合する。加えて、ノックピン４のノックピン引き抜き方向Ｐ側の基端が、第１金型２の金型表面２１に突出せず、ノックピン４全体がノック穴５内に収納される。

一方、図１（ｂ）に示すように、第１金型２に時効変寸が発生すると、第１金型２が膨張し、ノック穴５の孔部５１が縮径される。このとき、ノックピン４のテーパ部４２は、テーパ孔部５１ｂが縮径することで、テーパ部４２の直径と縮径されたテーパ孔部５１ｂの口径とが一致するとともに、第１金型２のテーパ孔部５１ｂ以下の下方部分がノックピン引き抜き方向Ｐへ変位することによる変位量Ｘでノックピン引き抜き方向Ｐに変位する。これにより、ノックピン４全体が上記変位量Ｘに合わせてノックピン引き抜き方向Ｐに移動する。そして、ノックピン４の第１ストレート部４１は、第１金型２に発生した時効変寸によって第１ストレート孔部５１ａが縮径した後でも第１ストレート孔部５１ａに接触しない。また、第２ストレート部４３は、第２金型３の穴部５２と係合した状態を維持するとともに、第１金型２に発生した時効変寸によって縮径された第２ストレート孔部５１ｃの口径が穴部５２の口径とほぼ等しいため、第１金型２の第２ストレート孔部５１ｃとも係合する。これにより、第１金型２の第２ストレート孔部５１ｃは、第１金型２に時効変寸が発生した後でも、第２ストレート部４３に食いつかない。

以上の本実施形態に係る金型１によれば、以下の効果を奏する。

（１）ノックピン４は、第１金型２の孔部５１に係合するテーパ状の外周面を有したテーパ部４２と、テーパ部４２に連続するとともに第２金型３の穴部５２に係合する外周面を有した第２ストレート部４３と、を含む。第１金型２に発生した時効変寸によって孔部５１が縮径されると、ノックピン４のテーパ部４２は、孔部５１がノックピン引き抜き方向Ｐに拡径したテーパ状の内周面が縮径されるとともに第１金型２がノックピン引き抜き方向Ｐに変位することに応じて、ノックピン引き抜き方向Ｐに押し出されて変位する。このため、第１金型２に発生した時効変寸によって縮径された孔部５１がノックピン４のテーパ部４２に食いつかず、ノックピン４の引き抜きに対する摩擦は小さい。したがって、ノックピン４は引き抜き易い。

また、ノックピン４の第２ストレート部４３の長さは、第１金型２の時効変寸によるテーパ部４２のノックピン引き抜き方向Ｐの変位量Ｘよりも長い。このため、第１金型２に発生した時効変寸によってノックピン４のテーパ部４２がノックピン引き抜き方向Ｐに変位しても、ノックピン４の第２ストレート部４３は第２金型３の穴部５２に係合した状態を維持する。したがって、ノックピン４は、第１金型２に時効変寸が発生した後でも、第１金型２および第２金型３の位置決めを継続することができる。

さらに、第１金型２に時効変寸が発生した後でもノックピン４が引き抜き易いことから、ノックピン４を引き抜くときにノックピン４の外周面に凹凸（荒れ）が生じ難い。したがって、引き抜いたノックピン４は、ノック穴５の開口縁に引っ掛かる凸部を有さず、再利用できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に包含される。

１…金型
２…第１金型
３…第２金型
４…ノックピン
４２…テーパ部
４３…第２ストレート部（ストレート部）
５…ノック穴
Ｌ…長さ
Ｘ…変位量
Ｐ…ノックピン引き抜き方向

Claims (2)

1. ノックピン引き抜き方向に拡径したテーパ状の内周面を有した孔部が設けられるとともに時効変寸が発生する第１金型と、円筒状の内周面を有した穴部が設けられる第２金型と、を、前記孔部および前記穴部によって構成されるノック穴に挿通されることで位置決めするノックピンであって、
   前記第１金型の前記孔部に係合するテーパ状の外周面を有したテーパ部と、前記テーパ部に連続するとともに前記第２金型の前記穴部に係合する外周面を有したストレート部と、を含み、
   前記ストレート部の長さは、前記第１金型に発生した時効変寸による前記ノックピンの前記ノックピン引き抜き方向の変位量よりも長いことを特徴とするノックピン。
2. ノックピン引き抜き方向に拡径したテーパ状の内周面を有した孔部が設けられるとともに時効変寸が発生する第１金型と、
   円筒状の内周面を有した穴部が設けられる第２金型と、
   前記第１金型と前記第２金型とを、前記孔部および前記穴部によって構成されるノック穴に挿通されることで位置決めするノックピンと、を備え、
   前記ノックピンは、前記第１金型の前記孔部に係合するテーパ状の外周面を有したテーパ部と、前記テーパ部に連続するとともに前記第２金型の前記穴部に係合する外周面を有したストレート部と、を含み、
   前記ノックピンの前記ストレート部の長さは、前記第１金型に発生した時効変寸による前記ノックピンの前記ノックピン引き抜き方向の変位量よりも長いことを特徴とする金型。
   

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