JP2014237164A - インパクト成形用金型、インパクト成形装置、インパクト成形方法、この方法により製造される容器形状成形体 - Google Patents

Abstract

【課題】両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞された容器形状の成形体をインパクト成形により一工程で、かつ成形体表面形状を均一に成形するためのインパクト成形用金型、この金型を用いたインパクト成形装置、インパクト成形方法、この方法により製造される容器形状成形体を提供する。
【解決手段】ダイス４２と、キャビティ５０に載置されたスラグＷに衝突させるためのパンチ４１と、を有するインパクト成形用金型４において、前記ダイス４２は、ダイス本体４３と、ダイス本体４３を支持する支持型と、支持型に摺動自在に嵌挿されるノックアウト型４５と、前記ノックアウト型４５の退行位置を規制するための規制型４６とを備える。前記キャビティ５０は、ダイス本体４３と、ノックアウト型４５及び規制型４６との間に形成される筒状の隙間４７を有し、後方押出し及び前方押出しによりインパクト成形を行う。
【選択図】図６

Description

本発明は、インパクト成形用金型、インパクト成形装置、インパクト成形方法、この方法により製造される容器形状成形体に関する。

従来、冷間鍛造の一種として、インパクト成形が知られている。インパクト成形は、インパクト加工（衝撃押出加工）やインパクトプレスとも呼ばれる。インパクト成形により成形されるものとしては、例えば、電池のハウジングを構成する電池ケースなどが挙げられる（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示されたインパクト成形方法を図１１に示す。図１１に示すインパクト成形方法においては、平面視小判形状のアルミ素材であるペレット７がダイス１１の加工孔１１ａに挿入されると（図１１（ａ））、パンチホルダ１２に保持されたパンチ１３はダイス１１側に近接移動されて、ダイス１１の加工孔１１ａ内に打ち込まれる。それにより、ペレット７は、パンチ１３によって押し潰されて、パンチ１３と加工孔１１ａの孔壁との隙間に押し込まれるように展延されながら、パンチ１３の外周面に沿って伸び上がっていくようにして有底筒状の中間カップ体８が成形される（図１１（ｂ））。続いて、所定のストロークだけ移動し終えたパンチ１３は、ダイス１１から離間して元の位置に向け移動する（図１１（ｃ））。このインパクト成形方法のように、インパクト成形では、有底筒状の成形体を一工程で成形することが可能である。また、インパクト成形で成形される有底筒状の成形体と同じ形状のものは、薄板からの絞り加工でも作製することが可能であるが、複数の金型と工程とを必要とする。そのため、インパクト成形は、薄板からの絞り加工に比べて、加工スピードが圧倒的に早く、作業時間の短縮やコスト削減が図れる利点を有している。

従来のインパクト成形においては、特許文献１に開示された中間カップ体８のように、有底筒状の成形体、すなわち筒体の一端が閉塞され、他端が開放された容器形状の成形体を後方押出しのインパクト成形により一工程で成形する技術がすでに確立されている。

特開２００３−２０８８７６号公報

従来のように有底筒状の成形体だけでなく、インパクト成形の利点を活かした、より多様な形状の成形体を成形できることが望まれている。例えば、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞された容器形状の成形体をインパクト成形により成形する場合、従来の後方押出しによるインパクト成形と同時に前方押出しによりインパクト成形を行うことが考えられるが、当該容器形状の成形体を一工程で、かつ均一な形状となるようにインパクト成形を行う技術はまだ確立されていない。具体的には、当該容器形状の成形体を成形するためには、前記隔壁を介して後方側（パンチ側）の押出し成形部分となる後方筒体と前方側（ダイス側）の押出し成形部分となる前方筒体とのつなぎ目部分がなめらかに連続して、筒体表面が均一になるように塑性変形させることができるインパクト成形技術が求められる。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞された容器形状の成形体をインパクト成形により一工程で、かつ成形体表面形状を均一に成形するためのインパクト成形用金型、この金型を用いたインパクト成形装置、インパクト成形方法、この方法により製造される容器形状成形体を提供することを目的とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、本願に開示するインパクト成形用金型は、
被成形素材を載置するためのキャビティを有するダイスと、
前記ダイスに対向して配置され、前記キャビティに載置された前記被成形素材に衝突させることにより当該被成形素材を塑性変形させるパンチと、を有するインパクト成形用金型において、
前記ダイスは、
前記パンチに対向する側に開口空間を有するダイス本体と、
前記ダイス本体を支持する支持型と、
前記支持型に摺動自在に嵌挿されるとともに、前記開口空間の内外に進退するノックアウト型と、
前記ノックアウト型の退行側に配置され、前記ノックアウト型の退行位置を規制するための規制型とを備え、
前記キャビティは、
前記ダイス本体と前記ノックアウト型と前記規制型とで構成され、
前記ダイス本体の開口空間の内周面と、前記ノックアウト型及び前記規制型の外周面との間に形成される筒状の隙間を有し、
前記パンチにより前記被成形素材を後方押出しによりインパクト成形を行うとともに前記隙間に前記被成形素材を流入させて前方押出しによりインパクト成形を行うものである。

本願に開示するインパクト成形用金型において、
前記容器形状成形体は、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞されている構成とすることが好ましい。

本願に開示するインパクト成形用金型において、
前記パンチは、当該パンチの長手方向に沿って、前記容器形状成形体にリブを形成するための凹部を有する構成とすることが好ましい。

本願に開示するインパクト成形装置は、
前記インパクト用成形金型と、前記パンチを前記ダイスのキャビティに載置された被成形素材に所定の圧力で衝突させるプレス機械と、を有するものである。

本願に開示する前記インパクト成形装置を用いたインパクト成形方法は、
前記インパクト成形装置を用いたインパクト成形方法であって、
被成形素材を前記キャビティに載置する素材載置工程と、
前記パンチを前記ダイス側に移動させ、前記キャビティに載置された被成形素材に所定の圧力で衝突させ、前記被成形素材を塑性変形させ、容器形状成形体を形成するパンチ衝突工程と、
前記パンチを前記キャビティから離間させるとともに、前記ノックアウト型を前記パンチ側に移動させて前記容器形状成形体を前記ダイスから離型させる準備をする離形準備工程と、
前記離形準備工程においてノックアウト型を停止した状態において、前記パンチを前記容器形状成形体から抜き取るパンチ抜き取り工程と、
前記パンチを前記容器形状成形体から抜き取る際に、パンチ抜き取り工程にて停止していたノックアウト型を再びパンチ側に移動させるノックアウト型再移動工程と、を有するものである。

本願に開示する容器形状成形体は、
両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞されている形状を有する容器形状成形体であって、前記インパクト成形装置を用いて成形されるものである。

本発明によれば、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞された容器形状の成形体をインパクト成形により一工程で、かつ成形体表面形状を均一に成形することができる。

本発明の一実施形態に係る照明器具を示す斜視図。 同じく照明器具（器具本体が水平状態の場合）を示す断面図。 器具本体を示す斜視図。 （ａ）は図３において器具本体をＡ方向から見た図、（ｂ）は器具本体の側面一部断面図。 本実施形態に係る照明器具の器具本体を製造するためのインパク成形装置の基本的な構成を示す模式図。 インパクト成形方法における素材載置工程を説明するための金型の断面図。 インパクト成形方法におけるパンチ衝突工程を説明するための金型の断面図。 インパクト成形方法における離形準備工程を説明するための金型の断面図。 インパクト成形方法におけるパンチ抜き取り工程を説明するための金型の断面図。 インパクト成形方法におけるノックアウト型再移動工程を説明するための金型の断面図。 （ａ）〜（ｃ）は従来のインパクト成形方法を工程順に示した概略縦断面図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
本実施形態においては、照明器具１００の構成部材である器具本体２１をインパクト成形により成形する場合を例として挙げて説明する。本実施形態では、インパクト成形に使用される金型のダイス部分の構造を改良し、後方押出し及び前方押出しによるインパクト成形を行うことで、照明器具１００の構成部材である器具本体２１を一工程で成形できるようにしたものである。

インパクト成形は、一般に、スラグ（例えば平板状の材料）をダイス（雌型）にセットし、プレス機によって棒状のパンチ（雄型）をスラグに打ち込むことによりスラグに衝撃（インパクト）を与えて、当該スラグを押し潰すとともに押し潰されたスラグの一部をパンチとダイスの隙間から放出させることにより、パンチ外周面に沿って塑性変形させて、有底筒状の成形体を瞬時に成形する技術である。本実施形態に係るインパクト成形では、従来のインパクト成形用の金型（本実施形態ではダイス）を改良することにより、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞された容器形状の成形体を成形可能にしたものである。

〔１．照明器具１００の構成〕
先ず、本実施形態に係る照明器具１００の全体構成について、図１から図４を用いて説明する。なお、以下の説明では、照明器具１００の「前側」は光を照射する側とし、「後側」は前側の反対側として説明する。

図１及び図２に示すように、照明器具１００は、例えば、天井等の取付壁部に取り付けて使用されるスポットライトである。照明器具１００は、ＬＥＤ１０２ａが実装されたＬＥＤ基板１０２と、このＬＥＤ基板１０２に電力を供給する電源回路１０３とを有するとともに、ＬＥＤ基板１０２及び電源回路１０３を収納する器具本体２１と、端板部２２とを備える。器具本体２１は、ＬＥＤ基板１０２を収納するＬＥＤケーシング部１０４と、このＬＥＤケーシング部１０４とは隔壁２５を介して別区画として構成され、電源回路１０３を収納する電源ケーシング部１０５とを備えている。詳しくは後述するが、器具本体２１は、インパクト成形により製造される。

ＬＥＤ基板１０２は、円板状に加工されたプリント配線板上の中央部に、発光ダイオード（ＬＥＤ）１０２ａが配置されて実装されている。ＬＥＤ１０２ａは、ＣＯＢ（Ｃｈｉｐ ｏｎ Ｂｏａｒｄ）素子で構成することができる。ＬＥＤ１０２ａは、例えばプリント配線板上に直接形成されたＬＥＤ素子と、アノード電極と、カソード電極とを備える。ＬＥＤ１０２ａには、レンズ１０６が装着されている。

図３、図４に示すように、器具本体２１は、軸方向両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁２５で閉塞された容器形状の成形体である。すなわち、器具本体２１は、円盤状の隔壁２５を介して円筒状の前方筒体と同じく円筒状の後方筒体とが連結された構造を有している。前方筒体は、ＬＥＤ基板１０２を収納するＬＥＤケーシング部１０４であり、後方筒体は、電源回路１０３を収納する電源ケーシング部１０５である。器具本体２１は、金属材料（本実施形態では純アルミニウム又はアルミニウム合金）からなる熱伝導性材料で構成される。なお、器具本体２１の形状及びそれに含まれる各部（隔壁２５等）の形状は、一例である。また、以下の説明では、器具本体２１の円筒軸に沿う方向を「軸方向」と称し、円筒軸に直交する方向を「径方向」と称する。

隔壁２５は、その前面及び後面にそれぞれ前方筒体であるＬＥＤケーシング部１０４と、後方筒体である電源ケーシング部１０５とに一体的に形成され、ＬＥＤケーシング部１０４と電源ケーシング部１０５とを区画するための所定厚さの円盤状部分である。なお、「一体的」とは、成形により単一部品として形成された状態をいう。隔壁２５には、図４（ａ）に示すように、第１平行リブ１１１の前端部近傍には、配線を通すための貫通孔２５ａが設けられている。該貫通孔２５ａには、ＬＥＤケーシング部１０４に収納されたＬＥＤ基板１０２から延出されるコードが挿通される。コードは、電源ケーシング部１０５に収納された電源回路１０３に電気的に接続される。なお、コードは、本明細書では図示を省略している。

器具本体２１の材料は、熱伝導性が高いことが好ましく、本実施形態では純アルミニウム（ＪＩＳＡ１０００番台）、あるいはアルミニウム合金から構成されるが、本発明はこれに限定されず、器具本体２１を構成する材料をインパクト成形にて成形可能な他の材料を用いることができる。このような他の材料としては、例えば、銅、マグネシウム、鉄、ニッケル、及びこれらの合金などが含まれる。

端板部２２は、器具本体２１（電源ケーシング部１０５）の後端部に取り付けられて、該電源ケーシング部１０５の後端部の開放された部分を閉塞するための円盤状部材である。端板部２２は、該端板部２２の周縁部に設けられている取付孔（図示せず）と、電源ケーシング部１０５の第１平行リブ１１１・１１１の後端部に設けられているネジ溝１１２・１１２とに、ネジが螺挿されることにより、端板部２２と器具本体２１（電源ケーシング部１０５）とが組み付けられるように構成されている。なお、例えば円筒状のピンを第１平行リブ１１１・１１１に嵌合させて端板部２２を器具本体２１に固定する構成にすれば、ネジ溝１１２は省略することができる。端板部２２には、電源回路１０３に接続される電源コード（図示せず）を内蔵したアーム部１１６が挿通されるアーム差込口１０５ａが開口されている。当該アーム部１１６の一端は、電源ケーシング部１０５内において回動自在となるように支持され、器具本体２１を９０度の可動範囲で回動することができる。アーム部１１６の他端は、取付プラグ１１７内に固定される。該取付プラグ１１７は、天井等の取付壁部に埋めこまれた配線器具に取付られることによって、器具本体２１が天井等の取付壁部に取付けられるともに、外部商用電源から電力が供給されるように構成されている。なお、ネジは、本明細書では図示を省略している。

なお、器具本体２１の直径、長さ、前方筒体であるＬＥＤケーシング部１０４側面の厚み、後方筒体である電源ケーシング部１０５側面の厚み、隔壁２５の厚みは任意の寸法であるので、器具本体２１の要求される仕様（強度、重量、熱伝導性、意匠性等）や用途に応じて各値を適宜任意の値を設定することができる。

ＬＥＤケーシング部１０４は、ＬＥＤ基板１０２を収納するための筒状部材である。ＬＥＤケーシング部１０４は、前端が開放された円筒状に形成され、この円筒の中空部にＬＥＤ基板１０２が収納されている。ＬＥＤケーシング部１０４に一体的に形成される隔壁２５の前面は、平らに形成されており、ＬＥＤケーシング部１０４の隔壁２５の前面には、前記ＬＥＤ基板１０２が電気絶縁部材（不図示）を介して固着されている。ＬＥＤケーシング部１０４の前面には、ＬＥＤ１０２ａの光を導出するための導出口１０４ａが、開口されている。導出口１０４ａは、レンズ１０６の直径よりも大きく、正面視略円形に形成されている。なお、導出口１０４ａを塞ぐ位置に、透光性又は透明性を有するカバーを備えてもよい。

電源ケーシング部１０５は、電源回路１０３を収納するための筒状部材である。電源ケーシング部１０５は、隔壁２５を介してＬＥＤケーシング部１０４に一体的に形成される部分である。電源ケーシング部１０５は、後端が開放された円筒状に形成され、この円筒の中空部に電源回路１０３が収納されている。電源ケーシング部１０５に一体的に形成される隔壁２５の後面は、平らに形成されている。電源ケーシング部１０５は、ＬＥＤケーシング部１０４と隔壁２５とを介して一体的に形成され、ＬＥＤケーシング部１０４と略同一断面形状を有する円筒状に形成され、ＬＥＤケーシング部１０４と軸心を同じくするように形成されて一の筒状体となるように構成されている。

電源回路１０３は、交流電圧を所定の直流電圧に変換し、または高圧直流電圧を低圧直流電圧に減圧し、ＬＥＤ基板１０２に電力を供給するためのものであり、長方形板状に加工されたプリント配線板上に実装されている。電源回路１０３は、後述する第２平行リブ１２２の後端部から差し込んで、電源ケーシング部１０５内の所定の位置に保持される。

電源ケーシング部１０５には、一対の第１平行リブ１１１・１１１と、一対の第２平行リブ１２２・１２２とが、一体的に形成されている。第１平行リブ１１１・１１１は、電源ケーシング部１０５の内壁面において、軸方向に電源ケーシング部１０５の前端から後端に亘って延設される。第１平行リブ１１１・１１１は、電源ケーシング部１０５の内壁面から径方向に突出している。第１平行リブ１１１・１１１は、微小隙間を挟んで互いに対向している。第１平行リブ１１１・１１１は、電源ケーシング部１０５の断面における略直径となる部分に対向配置されている。第１平行リブ１１１・１１１は、その後端部分が端板部２２をネジで固定するためにタップ加工により形成されるネジ溝１１２が設けられた部分である。第２平行リブ１２２は、所定のリブ間隔（前記電源回路１０３が有するプリント配線基板の厚さと略同じ間隔寸法）を有しており、平行に立設された一対のリブ間に電源回路１０３を第２平行リブ１２２の後端部から差し込んで、電源ケーシング部１０５内を所定の位置に保持するための部分である。第２平行リブは、軸心と垂直となる方向に第１平行リブと所定長離間して設けられている。なお、一対の第１平行リブ１１１・１１１は、互いに平行であることは必須ではない。一対の第２平行リブ１２２・１２２は、互いに平行であることは必須ではない。また、ネジ溝１１２は、省略することができる。

〔２．インパクト成形装置の基本構成及び動作〕
次に、照明器具１００の器具本体２１を成形するためのインパクト成形装置２の基本的な構成について図５を用いて説明する。

インパクト成形装置２は、プレス機械３と、このプレス機械３に取り付けられるインパクト成形用の金型４と、を有している。プレス機械３は、パンチ４１を、ダイス４２のキャビティ５０に載置された被成形素材であるスラグＷに、所定の圧力で衝突させるものである。

インパクト成形用の金型４は、照明器具１００の器具本体２１として用いられる成形体を成形する金型であって、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁２５で閉塞された容器形状の成形体（以下では、成形体１という）を成形するための金型である。詳細は後述するが、金型４は、図５に示すように、互いに対向配置されるパンチ４１と、ダイス４２と、を備えている。

プレス機械３は、パンチ４１をダイス４２側に移動させ、所定の高圧力で当該ダイス４２にセットされたアルミ材料からなる被成形素材であるスラグＷに衝突させるものである。図５に示すプレス機械３は、クランクプレス式のもので、フレーム３１、スライド駆動機構（フライホイール３２、クランクシャフト３３、コネクティングロッド３４）、スライド３５、スライドギブ３６、ボルスタ３７、ストリッパプレート３８を備えている。本実施形態では、例えば６３０ｔ（加圧能力が約６３００ｋＮ）のクランクプレス式のプレス機械を使用している。

フレーム３１は、プレス機械３の外枠を構成するものである。

スライド駆動機構は、フライホイール３２、クランクシャフト３３、及びコネクティングロッド３４等で構成される。フライホイール３２は、モータ（プレスのエネルギー源）からＶベルトによって供給される運動エネルギー（回転エネルギー）を蓄積し、これを回転動力として増幅する機能を果たすものである。フライホイール３２は、円盤形状をしている。クランクシャフト３３は、該フライホイール３２の回転運動を直線運動（本実施形態では、上下運動）に変換するものである。クランクシャフト３３は、両端部がＬ字状に屈曲した棒部材からなり、クランクシャフト３３の両端は、フレーム３１内の上部に回転可能に支持されている。コネクティングロッド３４は、該クランクシャフト３３と前記スライド３５とを連結するものである。なお、モータ及びＶベルトは、本明細書では図示を省略している。

クランクシャフト３３の中央部にはコネクティングロッド３４が回動可能に取り付けられ、クランクシャフト３３のフレーム３１の右側側面を貫通した一方端にはクラッチを介してフライホイール３２が取り付けられている。クラッチは、フライホイール３２をクランクシャフト３３に連結するか否か切替えるものである。フライホイール３２とクランクシャフト３３がクラッチによって連結されると、フライホイール３２の運動エネルギー（回転エネルギー）がクランクシャフト３３に伝達され、フライホイール３２とクランクシャフト３３との連結がクラッチによって解除されると、フライホイール３２の運動エネルギー（回転エネルギー）はクランクシャフト３３に伝達されない。

コネクティングロッド３４は、正面視Ｔ字状の棒状部材からなり、水平に延びる部分がクランクシャフト３３の中央部に回動可能に取り付けられている。コネクティングロッド３４の下方に延びる部分の先端は、軸受けを介してインパクト成形用金型４におけるパンチ４１が装着されたスライド３５に、当該スライド３５に対して揺動可能に取り付けられている。スライド３５の両端部は、フレーム３１の内側側面の略中央部に設けられたスライドギブ３６に上下動可能に支持されている。スライドギブ３６は、スライド３５の水平方向の移動を規制し、スライド３５を垂直方向に正確に移動させるものである。なお、軸受けは、本明細書では図示を省略している。

スライド３５は、インパクト成形用金型４の上型であり可動型であるパンチ４１が取り付けられ、ボルスタ３７に対してパンチ４１を進退往復動（本実施形態では上下往復動）させるものである。スライド３５は、スライド３５を駆動する前述したスライド駆動機構に連結される。

ボルスタ３７は、その上部にインパクト成形用金型４の下型であり固定型となるダイス４２を装着して、ダイス４２を下方から支持するものである。ボルスタ３７は、フレーム３１の内側底面の中央に設けられている。プレス機械３は、ダイス４２が取り付けられたボルスタ３７に対して、インパクト成形用金型４の上型であり可動型であるパンチ４１が取り付けられたスライド３５を進退移動（往復運動）させることで、パンチ４１がダイス４２に対して進退移動され、パンチ４１とダイス４２との間でスラグＷをインパクト成形するものである。本実施形態においては、ボルスタ３７とスライド３５とは略垂直方向に並設され、スライド３５は略垂直方向に往復動する。プレス機械３では、スライド３５を移動（本実施形態では降下）させることによって、パンチ４１をダイス４２のキャビティに収容したスラグＷに衝突させてインパクト成形する。

ストリッパプレート３８は、パンチ４１の進退移動をガイドするためのもので、中央にパンチ４１を通すための穴が設けられた板部材で構成されている。この穴の径は、パンチ４１の径より僅かに大きく設定されている。ストリッパプレート３８は、ボルスタ３７の上方位置に当該ボルスタ３７の上面に立設された脚を介して設けられている。ストリッパプレート３８のボルスタ３７からの高さは、スライド３５が最も上昇した位置（以下、この位置を「上死点」という。）に位置するとき、スライド３５の下面に取り付けられたパンチ４１の下端がストリッパプレート３８の下面よりも上に位置するように設置されている。

スライド３５の下面のパンチ４１の取付位置、ストリッパプレート３８の穴及びボルスタ３７のダイス４２の取付位置は、鉛直線上に配置されている。棒状のパンチ４１は先端部（本実施形態では下端部）をストリッパプレート３８の穴に貫通して基端部（本実施形態では上端部）がスライド３５の下面の所定位置に固定され、円柱状のダイス４２は、ボルスタ３７の所定位置に固定されている。

次に、インパクト成形装置２の動作について説明する。

まず、クラッチをフライホイール３２がクランクシャフト３３に連結しない状態にして、モータが起動されると、そのモータの回転力がＶベルトによりフライホイール３２に伝えられ、当該フライホイール３２が回転する。フライホイール３２は、自重による慣性を利用して回転エネルギーを蓄える。なお、クラッチは、本明細書では図示を省略している。

次に、操作者によりフライホイール３２がクランクシャフト３３に連結されるようにクラッチが切替えられると、フライホイール３２の回転エネルギーがクランクシャフト３３に伝達され、クランクシャフト３３は回転する。クランクシャフト３３が回転すると、その回転運動は、コネクティングロッド３４により直線運動に変換されてスライド３５に伝達される。従って、クランクシャフト３３が１回転する間に、スライド３５は、上死点と、上死点から最も下降した位置（以下、この位置を「下死点」という。）との間を１往復する。

スライド３５が上死点から下死点に移動する間に、所定のタイミングでスライド３５に固着されたパンチ４１が所定の圧力でダイス４２にセットされたスラグＷに衝突し、この衝撃によりスラグＷが瞬時に塑性変形して成形体１が成形される。本実施形態では加圧能力が約６３００ｋＮのプレス機械を使用してスラグＷに高い圧力をかけている。本実施形態に係るインパクト成形工程の詳細については後述するが、成形後の成形体１は温度低下等による収縮作用によりパンチ４１及びノックアウト型４５に張り付いた状態となる。

なお、成形体１の量産工程においては、インパクト成形装置２に、クランクシャフト３３の回転（パンチ４１の上下動）に同期してスラグＷを自動的にダイス４２にセットする材料供給装置と、製造された成形体１を次の工程に搬送するベルトコンベア等の給送装置と、クランクシャフト３３の回転（パンチ４１の上下動）に同期してダイス４２から成形体１を取り外す取外し手段とを組み合わせたインパクト成形システムを構成することができる。

材料供給装置は、スライド３５が下死点から上死点まで上昇している間の所定のタイミングで、次のインパクトプレスのためのスラグＷをダイス４２のキャビティ５０にセットする。材料供給装置は、通常、プレス機械３と同期して動作可能なパーツフィーダやロボットが使用される。

このインパクト成形システムでは、クランクシャフト３３が１回転する毎に上述した所定のタイミングで材料供給装置によりダイス４２のキャビティ５０にスラグＷがセットされるとともに、このスラグＷからインパクト成形により成形体１が成形され、成形された成形体１が取外し手段によりキャビティ５０から取り外される。キャビティ５０から取り外された成形体１は、給送装置により次の工程に搬送される。このような動作が連続して繰り返される。クランクシャフト３３は、例えば、４０〜６０ｒｐｍ程度の回転速度で回転されるので、本実施形態に係る成形体１は、極めて短時間（１〜数秒／個）の一工程成形処理により量産されることになる。

なお、本実施形態では、インパクト成形システムとして、クランクプレス式を用いているが、６３００ｋＮ程度の加圧能力があれば、他の機械式プレスでも良く、油圧プレスや空圧プレス、サーボプレスであっても良い。

〔３．インパクト成形用金型の構成〕
次に、本実施形態に係るインパクト成形用の金型４の構造について図６を用いて説明する。本実施形態に係る金型４の構造は、図１、図２に示す照明器具１００における器具本体２１をインパクト成形により成形するための金型構造である。
なお、本実施形態に係る金型４の構造は、本発明の一実施形態であり、特に照明器具１００における器具本体２１への適用に限定するものではない。

パンチ４１は、断面円形の棒状のパンチ４１、及び取付け機構により構成されている。パンチ４１はプレス機械３のスライド３５（図５参照）の下面に配置される。パンチ４１には、当該パンチ４１の長手方向に沿って、前記容器形状の成形体１に第１平行リブ１１１、第２平行リブ１２２を形成するための４箇所の凹部（図示せず）を有する。該凹部の断面形状は、第１平行リブ１１１、第２平行リブ１２２のそれぞれの断面形状と同じ形状である。なお、取付け機構は、本明細書では図示を省略している。

取付け機構は、パンチ４１をプレス機械３のスライド３５の下面に固定するものであり、図６では省略されている。

スラグＷは、純度の高いアルミニウムまたはアルミニウムの合金で、低背の円柱体形状の被成形素材である。スラグＷの底面の形状は、ダイス４２のキャビティ５０の底面の形状と同一形状であり、キャビティ５０内への載置し易さのため、大きさはキャビティ５０の底面よりも少し小さいものとなっている。インパクト成形においては、材料が流動変形されて製品に加工されるので、材料であるスラグＷの体積と加工後の製品である成形体１の体積とは等しくなる。よって、スラグＷの高さ（厚さ）は、成形体１の体積とスラグＷの底面積から算出され決定される。
なお、本実施形態では円柱体形状のスラグＷを用いているが、特に限定するものではなく、成形体の断面形状に応じて適宜、楕円状、三角形状、多角形状等のスラグを用いればよい。

スラグＷとして好適に用いられる金属素材としては、例えば１０００番系アルミニウム合金材料が挙げられる。１０００番系アルミニウム合金材料は、純度が９９．０％以上の純アルミニウム系材料（特にＡ１０５０は純度９９．５０％以上、Ａ１０７０は純度９９．７０％以上）であるため、アルマイト染色を施す際の染色性がよい。

ダイス４２は、ボルスタ３７上面に配置される雌型である。ダイス４２は、パンチ４１に対向する側に、成形体１の表面周囲を形成するための開口空間である周囲形成部４３ａを有する円筒状のダイス本体４３と、前記ダイス本体４３を支持する支持型である下型４４と、前記下型４４に装着され前記下型４４に摺動自在に嵌挿されるとともに、前記周囲形成部４３ａの内外に進退するノックアウト型４５と、ノックアウト型４５の退行側（本実施形態では下側）に配置され、前記ノックアウト型４５の退行位置（本実施形態では下降位置）を規制するための規制型４６とを備えている。ダイス４２は、下型４４に固定されている。

ノックアウト型４５は、所定の範囲で上下摺動自在に構成されており、成形体１をダイス４２から離型する際に、該成形体１を下方から突き上げて離型を容易にするためのものである。ノックアウト型４５は、その下部に配置される、タイミングカムで動作するリフタ４８を可動することにより上昇又は下降することができる。ノックアウト型４５は、インパクト成形装置２が有する制御手段によりダイス４２に対する上下方向の位置、及び移動速度等が制御される。詳細は後述するが、ノックアウト型４５は、制御手段によりインパクト成形時の成形体１を離型する際に、ノックアウト型４５の上昇位置が制御されて、成形体１の表面を凹凸のない均一な形状にすることができる。なお、制御手段は、本明細書では図示を省略している。

規制型４６は、略円筒形状であり、ノックアウト型４５の下部に配置され、ノックアウト型４５の下降位置を規制する金型である。規制型４６の下部には、外側に突出する突出部４６ａを有する。規制型４６の平面視外形は、ノックアウト型４５の平面視外形と同じ円形状である。

ダイス４２においては、前記ダイス本体４３とノックアウト型４５と規制型４６とで囲まれる空間が、インパクト成形対象となるスラグＷが載置される成形空間であるキャビティ５０として構成されている。キャビティ５０内の底面の形状とキャビティ５０の深さは、製造する成形体１の底面の形状と成形体１の高さに合わせて適宜設計される。ダイス４２は、プレス機械３のボルスタ３７の上面に固定されるための取付け機構を有するが、図６では省略されている。

図６に示すように、前記ダイス本体４３の内部に形成される周囲形成部４３ａは、所定の直径を有する円柱状空間であり、ノックアウト型４５の上面に対して垂直となるように構成されている。また、ダイス本体４３の開口空間の内周面である周囲形成部４３ａと、前記ノックアウト型４５及び規制型４６の外周面との間には筒状（本実施形態では円筒状）の成形空間である隙間４７が形成されている。キャビティ５０は、ダイス本体４３が有する円柱状の成形空間となる周囲形成部４３ａと、該周囲形成部４３ａと連通する円筒状の成形空間となる隙間４７とから構成される。

隙間４７は、キャビティ５０に載置されたスラグＷをパンチ４１により押圧して加圧変形させる際に、スラグＷが流入可能となる空間として作用する。隙間４７は、前述した照明器具１００の器具本体２１の前方筒体であるＬＥＤケーシング部１０４を形成するための成形空間である。

このように構成された金型４においては、パンチ４１がプレス機械３のスライド３５と一体となって上下移動することで、ダイス４２に対して相対的に上下移動し、スライドが下死点付近に達したときに、ダイス４２のキャビティ５０内に載置されたスラグＷに衝突して加工を行う。すなわち、本実施形態の金型４では、前記パンチ４１によりスラグＷを後方押出しによりインパクト成形を行うとともに前記隙間４７にスラグＷの一部を流入させて前方押出しによりインパクト成形を行うことで容器形状の成形体１が形成される。なお、スライド３５が下死点に位置するときに、パンチ４１の先端面４１ａとダイス４２のキャビティ５０の底面となるノックアウト型４５の上面との距離が成形体１の隔壁２５の厚みとなるように、スライド３５とボルスタ３７の位置はあらかじめ調整されている。

〔４．インパクト成形の動作〕
次に、以上のように構成される金型４を備えたインパクト成形装置２を用いたインパクト成形方法について図６から図１０を用いて説明する。

本実施形態に係るインパクト成形方法は、素材載置工程Ｓ１０、パンチ衝突工程Ｓ２０、離形準備工程Ｓ３０、パンチ抜き取り工程Ｓ４０、及びノックアウト型再移動工程Ｓ５０を有する。本実施形態に係るインパクト成形方法は、素材載置工程Ｓ１０、パンチ衝突工程Ｓ２０、離形準備工程Ｓ３０、パンチ抜き取り工程Ｓ４０、ノックアウト型再移動工程Ｓ５０の順番で実行可能である。以下、各工程について具体的に説明する。

（４−１．素材載置工程Ｓ１０）
素材載置工程Ｓ１０は、被成形素材であるスラグＷを前記キャビティに載置する工程である。すなわち、スラグＷをインパクト成形して成形体を得る際には、まず、材料供給装置から所定のタイミングでスラグＷが供給され、図６に示すように、ダイス４２のキャビティ５０に被成形素材であるスラグＷが載置される。この場合、ノックアウト型４５は、規制型４６の上面に規制された状態であり、ノックアウト型４５の上下摺動範囲の最下端側に位置しており、スラグＷの上面は、ダイス本体４３の上面４３ｂに対して所定長低い位置に配置される。

（４−２．パンチ衝突工程Ｓ２０）
パンチ衝突工程Ｓ２０は、パンチ４１を前記ダイス４２側に移動させ、前記キャビティ５０に載置された被成形素材であるスラグＷに所定の圧力で衝突させ、前記スラグＷを塑性変形させ、容器形状成形体を形成する工程である。すなわち、素材載置工程Ｓ１０にて、前記キャビティ５０にスラグＷを載置した後、プレス機械３が起動され、クラッチが接続され、図７に示すように、パンチ４１を下降させて（ダイス４２方向へ移動させて）該スラグＷに衝突させ、変形させる。パンチ４１の衝突により瞬間的に押圧されたスラグＷは、押し潰されて変形し、スラグＷの径方向外周が径方向外側（ダイス本体４３側）へ膨出する。膨出されたスラグＷの一部は、パンチ４１とダイス本体４３の隙間に沿って軸方向上方へ放出されることにより、パンチ４１の外周面に沿って塑性変形する。この変形とほぼ同時に、径方向外側に膨出したスラグＷの一部が、前記ダイス４２におけるダイス本体４３の周囲形成部４３ａとノックアウト型４５及び規制型４６の外周面とで形成される隙間４７内に流入して、隙間４７の形状に沿って塑性変形する。このようにして、パンチ４１がダイス４２のキャビティ５０内のスラグＷに衝突することで、スラグＷが、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁２５で閉塞された容器形状の成形体１が成形される。

（４−３．離形準備工程Ｓ３０）
離形準備工程Ｓ３０は、パンチ４１をキャビティから離間させるとともに、前記ノックアウト型４５をパンチ４１側に移動させて前記容器形状の成形体１をダイス４２から離型させる準備をする工程である。すなわち、パンチ４１の下降によりスラグＷを加圧変形させて行ったインパクト成形が完了すると、図８に示すように、前記パンチ４１を上昇させて該パンチ４１からダイス４２側へかかっていた荷重を取り除くとともに、リフタ４８を駆動して前記ノックアウト型４５を規制型４６に対して上昇させて成形体１を上方へ突き上げ、該成形体１をダイス４２から離型（ノックアウト）させる準備をする。この際に、隔壁２５の上面２５ｂがダイス本体４３の上面４３ｂと略面一になる位置（一例）で、ノックアウト型４５の上昇を一度停止する。成形後の成形体１は収縮作用によりパンチ４１及びノックアウト型４５に張り付いた状態となっている。

（４−４．パンチ抜き取り工程Ｓ４０）
前記離形準備工程Ｓ３０においてノックアウト型４５を停止した状態において、パンチ４１を前記容器形状の成形体１の後方筒体から抜き取る工程である。すなわち、パンチ抜き取り工程Ｓ４０では、離形準備工程Ｓ３０においてノックアウト型４５が停止した状態で、スライド３５が上死点に向けて上昇する際に、図９に示すように、パンチ４１が上昇して成形体１の後方筒体から抜け出る。

（４−５．ノックアウト型再移動工程Ｓ５０）
ノックアウト型再移動工程Ｓ５０は、パンチ４１を成形体１から抜き取る際に、パンチ抜き取り工程Ｓ４０にて停止していたノックアウト型を再びパンチ側に移動させる工程である。すなわち、ノックアウト型再移動工程Ｓ５０では、図１０に示すように、パンチ４１が成形体１の後方筒体から抜け出ていく際に、停止していたノックアウト型４５を再びパンチ４１側に上昇させる。成形体１を保持したノックアウト型４５が、ダイス本体４３の上面４３ｂに対して所定高さまで上昇することで成形体１がダイス４２のキャビティ５０から取り出され、取外し手段により成形体１がノックアウト型４５より取り外される。取り外された成形体１は、給送装置により次の工程に搬送される。

成形体１は、器具本体２１を製造するための中間部材であるため、次の工程では、成形体１の両端部を設計サイズや設計形状に合うようにカットするカット工程、成形体１の所定部の穿孔を行う穿孔工程、及び成形体１表面に対してアルマイト染色を行う染色工程等が行われて、上述した照明器具１００の構成部材として用いられる器具本体２１が製造される。

本実施形態では、容器形状の成形体として、隔壁２５を介して断面が同形状かつ同サイズの前方筒体と後方筒体とが連結した構造のものを説明したが、特に限定するものではない。隔壁を介して前方筒体と後方筒体と断面が異なる形状または異なるサイズであってもかまわない。例えば、長さ方向中途部に段付き形状を有する容器形状成形体であってもかまわない。

〔５．実施形態の効果、他〕
このように、本実施形態に係るインパクト成形装置２を使用したインパクト成形方法によれば、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁２５で閉塞された容器形状の成形体１をインパクト成形により一工程で、かつ成形体表面形状を均一に成形することができる。この成形体１を一工程により器具本体２１のＬＥＤケーシング部１０４となる前方筒体と、電源ケーシング部１０５となる後方筒体とが隔壁２５を介して一体として得られるため、照明器具１００の製造時間が短縮され、生産性が向上する。また、本実施形態に係るインパクト成形方法では、器具本体２１として用いられる成形体１を１工程で製造できるので従来のアルミダイキャストや薄板からの絞り加工に比べて製造に要する時間の短縮が可能となり、薄板からの絞り加工のように複数の金型を必要とせず、一組の金型で製造できるので製造コストを削減できる。さらに、材料を塑性変形して効率良く使うことができるので材料のロスが少なく、製品の低コスト化を図ることができる。

また、本発明に係るインパクト成形装置を使用すれば、本実施形態に係る照明器具１００の器具本体２１以外にも、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞された容器形状の部材を一工程で製造することができる。

本発明によれば、照明器具のケーシング部材として一体的な筒状体を構成することができるため、照明器具の外観がシンプルになり、意匠が向上する。
なお、本実施形態では、成形品の一例として円筒形状の部品を挙げたが、本実施形態に示すインパクト成形装置及びインパクト成形方法を用いて成形される成形品は、円筒形状に限らない。例えば、断面形状が多角形の筒状の部品を成形可能である。

１ 成形体
２ インパクト成形装置
４ インパクト成形用金型
２１ 器具本体
２５ 隔壁
４１ パンチ
４２ ダイス
４３ ダイス本体
４４ 下型（支持型）
４５ ノックアウト型
４７ 隙間
５０ キャビティ
１００ 照明器具
Ｗ スラグ

Claims (6)

1. 被成形素材を載置するためのキャビティを有するダイスと、
   前記ダイスに対向して配置され、前記キャビティに載置された前記被成形素材に衝突させることにより当該被成形素材を塑性変形させるパンチと、を有するインパクト成形用金型において、
   前記ダイスは、
   前記パンチに対向する側に開口空間を有するダイス本体と、
   前記ダイス本体を支持する支持型と、
   前記支持型に摺動自在に嵌挿されるとともに、前記開口空間の内外に進退するノックアウト型と、
   前記ノックアウト型の退行側に配置され、前記ノックアウト型の退行位置を規制するための規制型とを備え、
   前記キャビティは、
   前記ダイス本体と前記ノックアウト型と前記規制型とで構成され、
   前記ダイス本体の開口空間の内周面と、前記ノックアウト型及び前記規制型の外周面との間に形成される筒状の隙間を有し、
   前記パンチにより前記被成形素材を後方押出しによりインパクト成形を行うとともに前記隙間に前記被成形素材を流入させて前方押出しによりインパクト成形を行うことで容器形状成形体が形成されることを特徴とするインパクト成形用金型。
2. 前記容器形状成形体は、両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞されていることを特徴とする請求項２に記載のインパクト成形用金型。
3. 前記パンチは、当該パンチの長手方向に沿って、前記容器形状成形体にリブを形成するための凹部を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載のインパクト成形用金型。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のインパクト用成形金型と、前記パンチを前記ダイスのキャビティに載置された被成形素材に所定の圧力で衝突させるプレス機械と、を有することを特徴とするインパクト成形装置。
5. 請求項４に記載のインパクト成形装置を用いたインパクト成形方法であって、
   被成形素材を前記キャビティに載置する素材載置工程と、
   前記パンチを前記ダイス側に移動させ、前記キャビティに載置された被成形素材に所定の圧力で衝突させ、前記被成形素材を塑性変形させ、容器形状成形体を形成するパンチ衝突工程と、
   前記パンチを前記キャビティから離間させるとともに、前記ノックアウト型を前記パンチ側に移動させて前記容器形状成形体を前記ダイスから離型させる準備をする離形準備工程と、
   前記離形準備工程においてノックアウト型を停止した状態において、前記パンチを前記容器形状成形体から抜き取るパンチ抜き取り工程と、
   前記パンチを前記容器形状成形体から抜き取る際に、パンチ抜き取り工程にて停止していたノックアウト型を再びパンチ側に移動させるノックアウト型再移動工程と、を有することを特徴とするインパクト成形方法。
6. 両端が開放された筒体で、その内部空間が隔壁で閉塞されている形状を有する容器形状成形体であって、請求項４に記載のインパクト成形装置を用いて成形されることを特徴とする容器形状成形体。

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