JP2015006679A - プレス成型方法及びプレス成型金型装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 製品の品質を向上させ、破れや損傷を生じることなく素材の歩留まりを高めることができるプレス成形方法及びプレス成型金型装置を提供する。【解決手段】 上下一対のブランクホルダーによって略水平な金属製ワーク周辺部を挟持し、当該ワーク周辺部を除く被成型部を上型と下型の間でプレスして所定の形状に成型するプレス成型方法であって、金属製ワークを形状転写のための下型成型面に沿わせ、次いで上下一対のブランクホルダーによって金属製ワーク周辺部を挟持し、次いで前記ワークを挟持したブランクホルダーをワーク外周方向に向け下降する方向に移動させ、さらにブランクホルダーをプレス軸方向に下降する方向に移動させることにより、ワークを拡張させると共に上型と下型の成型面形状をワークに転写し、プレス成型終了後にワークを搬出した後、一対のブランクホルダーを駆動手段により加工終了位置から加工初期位置へ移動する工程を設けた。【選択図】 図１

Description

本発明は、ドロー成形を必要とする自動車のアウターパネル等のプレス成形方法およびプレス成型金型装置の技術に関する。

従来、板金ワークを引き伸ばしながら金型の成形面に押し付けて塑性変形させることにより所定形状に成形するドロー成型と呼ばれる成形方法がある。この場合、複雑な曲面形状を絞り成形により成形すると、素材にシワ・ワレが生じることがある。そこで、このようなシワ・ワレを発生させないための技術が検討されており、以下これらの技術について説明する。

まず最も一般的なドロー成型方法は、金型の外周に上下一対の部材からなるブランクホルダーと呼ばれるワークの把持装置を配置し、当該ブランクホルダーがワークの端部を把持しながら下降することにより、ワークに適度なプリテンションを付与しながら張り出し成形金型で成型し、シワ・ワレの発生を防止しようとするものである。この成型方法の問題点は、ブランクホルダーの下降動作によりワーク成型面において略水平方向のプリテンションを発生させるため、応力方向が略９０度変化する成型金型肩部においてワークに過大な変形・応力が発生することである。これにより発生するワレを回避するため当該成型金型肩部のＲを大きく設定する必要があり、スクラップ部が多く発生するという問題があった。

この問題を解決する方法として考えられたのが特許文献１に開示された技術であり、図１２（Ａ）（Ｂ）に示すような張り出し成形金型を基本構成としている。この張り出し成形金型は、ワーク１周辺部を上下一対のブランクホルダー４、５で保持し（図１２（Ａ）参照）、この状態で上型２を降下させてワーク周辺部を除く被成形部をプレスして所定形状に成形する際に、上下一対のブランクホルダー４、５により、ワーク１の周辺部がその平面と平行な外方向へ引っ張られて、ワーク１の被成形部にその面方向にプリテンションを付与しながら、ワークＷの成形部Ｗ１を所定形状に成形するものである（図１２（Ｂ）参照）。
この場合、ワーク被成形部がその面方向に引っ張られてプリテンションが掛けられた状態でプレス成形されるので、被成形部の全体が均一的に延びて、製造歩留まりの改善が可能となるというものである。また成型金型肩部で応力方向が大きく変化することがないため当該部分のＲを大きくとる必要がなくスクラップ部が多く発生するという問題がない。

特開平９−１５０２２４号公報

しかしながら、特許文献１に示す従来技術では、プレス加工終了後に上型が上昇すると、上下一対のブランクホルダー４、５に対する押し圧力が無くなり、上下のブランクホルダー４、５への動きを拘束する力が無くなるため、プレス成形品取出し前にも関わらず各ブランクホルダーの自重で上型ブランクホルダー４が内側方向に移動してプレス成形品を変形させる恐れがある。

また、上記特許文献１では、プレス加工終了後に必要なプレス成形品の取り出し、カムを初期位置へセットするための工程・構成がなんら開示されておらず、上型が上昇すると上下ブランクホルダー４、５の自重によって移動し、上下ブランクホルダー４、５が初期位置に戻らず、また、戻るタイミングを規制することができないため、次のプレス加工の準備が行えず、ワークのプレス連続加工に対応できないという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製品の品質を向上させ、破れや損傷を生じることなく材料の歩留まりを高めることができるプレス成型方法及びプレス成型金型装置を提供することにある。

請求項１の発明では、上下一対のブランクホルダーによって略水平な金属製ワーク周辺部を挟持し、当該ワーク周辺部を除く被成型部を上型と下型の間でプレスして所定の形状に成型するプレス成型方法であって、金属製ワークを形状転写のための下型成型面に沿わせ、次いで上下一対のブランクホルダーによって金属製ワーク周辺部を挟持し、次いで前記ワークを挟持した前記ブランクホルダーをワーク外周方向に向け下降する方向に移動させ、さらに前記ブランクホルダーをプレス軸方向に下降する方向に移動させることにより、前記ワークを拡張させると共に上型と下型の成型面形状を前記ワークに転写し、プレス成型終了後に前記ワークを搬出した後、前記一対のブランクホルダーを駆動手段により加工終了位置から加工初期位置へ移動することを特徴とする。

請求項２の発明では、上下一対のブランクホルダーによって略水平な金属製ワーク周辺部を挟持し、当該ワーク周辺部を除く被成型部を上型と下型の間でプレスして所定の形状に成型するプレス成型金型装置であって、前記ワーク外周方向に向け水平方向に移動するスライド機構を備えた上型ブランクホルダーと、当該ワーク外周方向かつ下降方向に移動するスライドカム機構と該スライドカム機構と独立してプレス軸方向に移動するスライド機構と、を有する下型ブランクホルダーと、当該下型ブランクホルダーを上方に付勢する付勢手段とを有し、さらにプレス装置の下降動作に伴い、前記外周下方スライドカム機構作動時は前記付勢手段の付勢力に従って、プレス軸方向スライド機構が上端部位を保持する一方、前記外周下方スライドカム機構が作動限界に至った後はプレス装置の下降動作に従ってプレス軸方向スライド機構が作動して各ブランクホルダーを下降動作させるよう、前記付勢手段の付勢力が調整され、上型ブランクホルダーと下型ブランクホルダー各々に、前記ワーク搬出動作に同期して、加工初期位置と加工終了位置とを移動させるための駆動手段を設けたことを特徴とする。

請求項３の発明では、前記上型ブランクホルダーに、前記水平方向のスライド機構と独立して作動するプレス軸方向に移動するスライド機構と、当該上型ブランクホルダーを下方に付勢する付勢手段とをさらに有することを特徴とする。

請求項４の発明では、少なくとも前記ブランクホルダーによるワーク周辺部挟持開始時期から加工終了時期において、前記上型ブランクホルダーと下型ブランクホルダーの相対移動がプレス軸方向のみに規制されるよう、前記一対のブランクホルダーの動作を同期するための拘束手段を設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、本発明のプレス成形金型装置は、金属製ワークを形状転写のための下型成型面に沿わせ、次いで上下一対のブランクホルダーによって金属製ワーク周辺部を挟持し、次いで前記ワークを挟持した前記ブランクホルダーをワーク外周方向に向け下降する方向に移動させ、さらに前記ブランクホルダーをプレス軸方向に下降する方向に移動させる。これによりワーク端面接線方向とワークに作用させるプリテンションの方向のなす角度が小さくでき、成形金型肩部のＲを小さく設定できるため、材料歩留まりを大きく向上させることができる。

これについて、図１３を用いて詳しく説明する。従来技術および本発明のブランクホルダーを含めた成型金型肩部の模式図を図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）に示す。αはワーク端面接線方向とワークに作用させるプリテンションの方向のなす角度、Ｒは成型金型肩部Ｒの大きさを示す。
従来技術では図１３（Ａ）に示すように、ブランクホルダーが下降作動のみ行うため、ワーク端面接線方向とワークに作用させるプリテンションの方向のなす角度αは非常に大きい。これに対し本発明ではブランクホルダーをワーク外周方向に向け下降する方向に移動させ、ブランクホルダーが成型金型から離間して図１３（Ｂ）に示すｄの間隔を保持した後下降するため、αを小さく抑えることができる。一方成型金型肩部に作用する力Ｆ２は、ワークに作用させるプリテンションをＦ１としてＦ２＝２×Ｆ１×ｃｏｓ（（π−α）／２）で表すことができ、αが大きくなるとＦ２も大きくなり、ワークに作用する力も大きくなるため、ワークのワレなどの損傷を防止するため成型金型肩部Ｒの値を大きくする必要がある。
このためαを小さく抑えることができる本発明の構成では成型金型肩部Ｒを従来技術に比べ１／３から１／２に抑えることができるため、スクラップ部の面積を大幅に低減でき歩留まりが向上する。
また、プレス成型終了後に前記ワークを搬出した後、前記一対のブランクホルダーを駆動手段により加工終了位置から加工初期位置へ移動することを特徴とし、加工終了後のワーク搬出後に、ブランクホルダーを初期位置に戻すようにしているので、プレス成形品の変形を防止して、連続加工に確実に対応することができ、高品質のプレス成形品を安定的に得ることができる。

請求項２の発明によれば、前記ワーク外周方向に向け水平方向に移動するスライド機構（以下「外周下方スライドカム機構」と呼ぶ）を備えた上型ブランクホルダーと、当該ワーク外周方向かつ下降方向に移動するスライドカム機構と該スライドカム機構と独立してプレス軸方向に移動するスライド機構と、を有する下型ブランクホルダーと、当該下型ブランクホルダーを上方に付勢する付勢手段とを有し、さらにプレス装置の下降動作に伴い、前記外周下方スライドカム機構作動時は前記付勢手段の付勢力に従ってプレス軸方向スライド機構上端部位を保持する一方、前記外周下方スライドカム機構が作動限界に至った後はプレス装置の下降動作に従ってプレス軸方向スライド機構が作動して各ブランクホルダーを下降動作させるよう、前記付勢手段の付勢力を調整するようにしている。この構成により、ブランクホルダーがワーク外周方向に移動して成型金型から離間した後に下降動作を開始するため、請求項１の発明の効果の説明で述べたようにワーク端面接線方向とワークに作用させるプリテンションＦ１の方向のなす角度を小さくすることができ、成型金型肩部に作用する力を小さくすることができるので当該肩部Ｒを小さくすることができ、スクラップの発生を低減することができる。
また各ブランクホルダーはワーク外周方向へ移動した後、最終的にプレス軸方向に移動してプレス成形を完了するので、プレス成形中常にブランクホルダーを外周方向へ移動させる構成に比べてワーク外周方向へ大きく移動する必要がなく、平面的に型構造をコンパクトに構成できる。
また、上型ブランクホルダーと下型ブランクホルダー各々に、前記ワーク搬出動作に同期して、加工初期位置と加工終了位置とを移動させるための駆動手段を設け、加工終了後のワーク搬出後に、ブランクホルダーを初期位置に戻すようにしているので、プレス成形品の変形を防止して、連続加工に確実に対応することができ、高品質のプレス成形品を安定的に得ることができる。

請求項３の発明によれば、前記上型ブランクホルダーに、前記水平方向のスライド機構と独立して作動するプレス軸方向に移動するスライド機構と、当該上型ブランクホルダー４を下方に付勢する付勢手段とを有するため、上下成形部の成形面に部分的な深い凹凸部が存在する場合でも、ドロー工程初期には上型成形部を下型成形面上のワークから離間させておき、ドロー工程後期の所定の時期に当該プレス軸方向に移動するスライド機構を作動させて凸部を加工し、高品位のプレス成形品を得ることができる。

請求項４の発明では、少なくとも前記ブランクホルダーによるワーク周辺部挟持開始時期から加工終了時期において、前記上型ブランクホルダーと下型ブランクホルダーの相対移動がプレス軸方向のみに規制されるよう、前記一対のブランクホルダーの動作を同期するための拘束手段を設けたため、水平方向のズレを確実に防止することができる。

本発明の第１実施形態に係るワーク投入直後の状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明の第１実施形態に係るワーク投入後にワークを狭持した状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明の第１実施形態に係るブランクホルダーをワーク外周方向に下降する方向に移動させた状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明の第１実施形態に係る外周下方スライドカム機構が作動限界に至った後、ブランクホルダーをプレス軸方向に下降する方向に移動させた状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明の第１実施形態に係るプレス終了後、上型が上昇した状態を図示したものである。 本発明の第２実施形態に係るワーク投入直後の状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明の第２実施形態に係るワーク投入後にワークを狭持した状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明の第２実施形態に係るブランクホルダーをワーク外周方向に下降する方向に移動させた状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明の第２実施形態に係る外周下方スライドカム機構が作動限界に至った後、ブランクホルダーをプレス軸方向に下降する方向に移動させた状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明の第２実施形態に係る上下ブランクホルダーがプレス軸方向に下降した後、上型成型面を下降する方向に移動させた状態を図示したものであり、（Ａ）はプレス成型金型装置の要部、（Ｂ）は詳細模式図である。 本発明に係る金型装置（下型）の平面図である。 従来のプレス成型金型装置を図示したものである。 従来技術および本発明のブランクホルダーを含めた成型金型肩部の模式図である。

１ プレス成型金型装置
２ 上型
３ 下型
４ 上型ブランクホルダー
５ エアシリンダー（駆動手段）
５a ロッド
６ 拘束手段
７ スライドカム
８ カムホルダー
９ エアシリンダー（駆動手段）
９a ロッド
１０ クッションピン（付勢手段）
１１ ガスシリンダー（付勢手段）
１１a ロッド
１５ 下型ブランクホルダー

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の実施の形態の説明は、本質的な例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を限定することを意図するものではない。

（プレス成型金型装置）
まず始めに、請求項２に記載の発明に係る第1実施形態のプレス成形金型装置１について、図1を用いて説明する。図１に示すように、プレス成形金型装置１は、ワークＷを所定形状にプレス成形するための装置であり、上型２と、上型２に対向する位置に設けた下型３と、ワークＷ周辺部を狭持するブランクホルダー４、１５が設けられている。このブランクホルダー４，１５は、付勢手段であるクッションピン１０を介して下型３に保持される下型ブランクホルダー１５と、上型２側に保持される上型ブランクホルダー４とで構成される。プレス成形品はドロー成形を必要とする自動車のアウターパネル等が該当するが、本実施例では自動車用ドアのアウターパネルへの適用例として説明する。

（金型）
上型２は図１に示すように、上型成形面２ｂを備え、図示しない駆動装置によって、上下方向に移動可能に支持されている。下型３は下型成形面３ｂを備えている。このような構成により、上型２を上下方向に移動して、上型２と下型３の間に配置したワークＷを上型成形面２ｂと下型成形面３ｂで挟圧し成形を行う構成となっている。
本実施形態では、上型２および下型３のスライド方向が上下方向である場合を示す。図１において、上下方向と直行する方向（図中の左右方向）を幅方向とし、図中の左方向を内側方向、右方向を外側方向とする。また図面（断面）に垂直な方向を長手方向とする。

（ブランクホルダーユニット）
ブランクホルダーは、図１１に示すように、上型及び下型成形面２ｂ、３ｂの外周方向に配されており、略４角形を有するドアパネル、ルーフパネルなどの成形型の場合は各辺に対応し周囲を４分割して、それぞれ４組の上型ブランクホルダー４と下型ブランクホルダー１５のブランクホルダーユニットから構成されている。図１はそのうち１つのブランクホルダーユニットの断面を示す。例えば図１１に示すように、ドア上部とその外周側のブランクホルダーユニットの断面Ｓ−Ｓを示している。（後述の図２から図１０においても同様）
上型ブランクホルダー４と下型ブランクホルダー１５は、図１に示すように各々周囲を壁面に囲まれ、成形面側のみ解放した上型及び下型に構成されたブランクホルダーケースに配置されている。

（上型ブランクホルダー）
上型ブランクホルダー４は上部にスライド部４ａを有し、上型２の水平デッキ２ｃに水平方向にスライド可能に支持されており、水平デッキ２ｃとスライド部４ａの摺動面には耐磨耗性を考慮して上型ブランクホルダー４側に摺動部材（ウェアプレート）が設けられている。摺動部材は、本実施例では幅方向に２列かつ長手方向には荷重を考慮した列数が固着され、かつ上型ブランクホルダー４の長手方向の両端面にも摺動部材が固着された上で上型壁面と両端面で当接しており、長手方向の動きが規制されている。
さらに、上型ブランクホルダー４には、上型ブランクホルダーケースの外周部分に固着されたエアシリンダー５のロッド５ａが固着され、エアシリンダー５の作動により上型ブランクホルダー４は上型成形部２ａへ近づく方向の内側初期位置に付勢される。エアシリンダー５の作動の切り替えは、図示しない制御装置の信号によりプレス装置の作動と同期して所定のタイミングで加圧エアーの通路に設置された図示しない電磁弁をオン・オフすることにより行われる。
また、上型ブランクホルダー４には、第1ストッパー４ｂ、第２ストッパー４ｃが設けられており、第１ストッパー４ｂは、駆動手段であるエアシリンダー５により上型ブランクホルダー４を内側方向へ移動した際に、上型ブランクホルダー４の動きを第1ストッパー４ｂに対向する上型側面部の凸部に当接することで、内側方向への動きを規制することができる。第２ストッパー４ｃは、上型ブランクホルダー４がスライド部４ａのスライド機構により上型ブランクホルダー４が上型成形部２ａに接離する方向に移動した際に、上型ブランクホルダー４の外側方向への動きを規制することができるものである。各ストッパー４ｂおよび４ｃはボルトなどの締結手段により上型ブランクホルダー４に固着されており、各ストッパーと上型ブランクホルダーの間に所定のシムを挿入することで作動範囲を調整することができる。
ワークＷ周辺部を把持する上把持部４ｄは、図１にも示すように略L字状であり、ワークＷを把持する把持面はワークＷに水平に設けられて上型ブランクホルダー４の上型成形部２ａ側に配置され、上型ブランクホルダー４にボルトで締結されている。これにより把持面が磨耗、損傷などした場合は交換できるよう構成されている。

（下型ブランクホルダーの機構）
上型ブランクホルダー４の構成と異なる部分を主に説明する。下型ブランクホルダー１５の機構は、図１で示すように、少なくとも幅方向に２列、長手方向には荷重を考慮した列数配置されたクッションピン１０の上に設けられた当接傾斜面を有するカムホルダー８と、カムホルダー８上部の上型ブランクホルダー４に対向する位置に配置されたスライドカム７と、スライドカム７の下型成形部３ａ側に設けられたワーク下把持部７ｃと、スライドカム７上にワーク下把持部７ｃと並んで幅方向外方端部に設けられた拘束手段６ｂと、スライドカム７を下型成形部３ａへ近づく方向である初期位置に戻す駆動手段であるエアシリンダー９とから構成されている。
また本実施例では図示していないが、初期位置に戻すエアシリンダー９とは別にエアシリンダー、スプリングなどを用いた、スライドカム７に作用する重量を補償する機構を設けることも可能である。

（カムホルダー・スライドカム）
カムホルダー８は、スライドカム７に対向する当接傾斜面を有し、スライドカム７が幅方向外側へ下降するよう移動するようにガイドするものである。スライドカム７の当接傾斜面には前述の摺動部材７ａ（ウェアプレート）が幅方向に２列かつ長手方向には荷重を考慮した個数が固着され、かつスライドカム７の長手方向の両端面にも摺動部材が固着された上でカムホルダー８壁面と両端面で当接しており、長手方向の動きが規制されている。
また、カムホルダー８は、下型３の水平デッキ３ｅの挿通孔３ｇに挿通された前述の複数のクッションピン１０を介して上下動自在に下型に設けられており、カムホルダー８の下部には、前述の複数のクッションピン１０に対向する位置に複数のブロック８ｂが設けられている。このブロック８ｂに当接するように配置された複数のクッションピン１０はカムホルダー８を上方向に付勢支持するものである。また水平デッキ３ｅにはブロック８ｂに対向するブロック当接部３ｆが複数設けられており、カムホルダー８が一定以上下方向に移動できないように規制するものである。下型のブランクホルダーケースの外周部分に固着されたエアシリンダー９のロッド９ａがスライドカム７に固着され、上型ブランクホルダーと同様の制御方法によって、プレス装置の作動と同期して、スライドカム７が内側方向の初期位置に付勢される。
また、カムホルダー８の幅方向両側面は摺接部材８a、８ｃを介して下型ブランクホルダー１５のブランクホルダーケース側面に当接しており、カムホルダー８は当該ブランクホルダーケースに対し上下方向にのみスライド可能な構造となっている。

スライドカム７は、図1に示すようにカムホルダー８にスライド可能に支持されており、スライドカム７は図示例では摺動部材７aを介して設けられている。スライドカム７に対向する当接傾斜面を有するカムホルダー８の案内により、ワークＷ幅方向外側の下方に傾斜して移動可能であり、下面が外方向に下がる形状である。なお、下型ブランクホルダー７と、スライドカム８の当接傾斜面とは同じ傾斜角度に設定されている。スライドカム７は、ワーク幅方向外側の下方に傾斜して移動した後は、プレス装置の作動と同期して駆動手段であるエアシリンダー９の付勢作用によって初期位置である幅方向内側限界まで移動する。この時、下型成形部側面のストッパー３ｃにスライドカム７が当接することにより、スライドカム７が一定以上内側方向に移動できないように規制されている。また上型ブランクホルダーと同様、各ストッパーの設定位置はシムを挿入することで調整可能で、これによりカムの作動範囲を調整し、パネルの品質を最適化することができる。

（ワーク下把持部）
スライドカム７には、ワーク周辺部を狭持するワーク下把持部７ｃがスライドカム７の下型成形部３ａ側に配置され、ボルトで締結されている。これにより把持面が磨耗、損傷などした場合は交換できるよう構成されている。
上型ブランクホルダー４のワーク上把持部４ｄのワーク把持面と、スライドカム７のワーク下把持部７ｃのワーク把持面には、ワーク把持に適した各々対応するビード形状が形成され、自身の長手方向に延びた溝部が形成されている。本実施例ではビード部と対応する形状の溝部でワークＷを狭持するが、上把持部及び下把持部の把持面に、一様にローレット加工など把持力を高める加工を施工しても良い。
また、ワーク上把持部４ｄと下把持部７ｃがワークＷに当接してワークＷを把持し、上把持部４ｄのビードが下把持部７ｃの溝部に嵌合した際、各ブランクホルダー４の拘束手段６ａ、６ｂが互いに挿嵌するように設定されている。拘束手段６ｂは円錐状の形状を、拘束手段６ａはこれに対応する形状を有し、互いに近接するにしたがって同芯となるセンタリング機能を有する。これによりワークＷ把持部に発生する荷重と同等の荷重を反対側端部で負担し各ブランクホルダーの姿勢を安定させると共に、各ブランクホルダーが水平方向に互いに拘束し合って安定した作動を行えるようにする。

（ガススプリングの付勢力）
クッションピン１０のガススプリングの付勢力は、上型２を下降させながら上下ブランクホルダーの把持部４ｄ、７ｃでワークＷを把持するよう上型ブランクホルダー４を上方から押し付けたときに、まず上下ブランクホルダーが上下把持部４ｄ、７ｃでワークＷを把持した状態で上型２を下降させながら、スライドカム７のスライド機構によりワーク外周方向限界に達するまで押し付け、その後クッションピン１０の下降作動が行われるよう、ガススプリングの付勢力は上下把持部４ｄ、７ｃがワークＷを把持しながら外周下降方向に移動するのに必要な力よりも強く設定されている。

（ブランクホルダーの動き）
上記構成のプレス成型金型装置によるプレス成形方法を図１〜図５を用いて説明する。
図１（Ａ）は、上型２と下型３とを型開きし、上下ブランクホルダー４、１５のワーク上把持部４ｄと下把持部７ｃが離間した状態で、ワークＷを図示しないワーク搬送装置などで投入した直後の状態である。ワークＷの周辺部がスライドカム７の下ワーク把持部７ｃ上に略水平になるよう配置する。このとき、スライドカム７は上限位置で内側限界にあり、スライドカム７の下ワーク把持部７ｃの上端面は下型成形面３ｂより高い位置に配置している。また、上型ブランクホルダー４も上限位置で内側限界にあり、上把持部４ｄが下把持部７ｃの把持面と対向する位置よりも内側で上型２と一体で待機している。この時の図１の上下ブランクホルダー４、１５の位置が加工初期位置となる。この時の状態を示す詳細模式図が図１（Ｂ）である。
また、この状態では、クッションピン１０のガススプリングの付勢力によりカムホルダー８下部のブロック８ｂ下端面がブロック当接部３ｆの上端面から浮いており隙間が形成されている。

次に、図２（Ａ）に示すように、上型２を下降させると上型２と一体である上型ブランクホルダー４も下降し、上下ブランクホルダー４、１５の上把持部４ｄおよび下把持部７ｃとでワークＷの周辺部を狭持する。このとき、上下ワーク把持部４ｄ、７ｃのビード部と対応する形状の溝部でワークＷを狭持することで、その後のスライド動作時におけるワークＷの上下ブランクホルダーに対する位置ずれを防止することができる。また本実施例ではビード部と対応する形状の溝部でワークＷを狭持するが、上把持部及び下把持部の把持面に、一様にローレット加工など把持力を高める加工を施工しても良い。
また、上下ブランクホルダーの拘束手段６a、６ｂが嵌合されて、上下ブランクホルダーのスライド動作時の位置ずれを防止する。
この時の状態を示す詳細模式図が図２（Ｂ）である。

続いて上型２を降下させると、上下ブランクホルダー４、１５に狭持されたワークＷが下型成形面３ｂに接触する。そして、ワークＷは引き伸ばされながら、上型ブランクホルダー４はスライド部４ａのスライド機構によりワーク外周方向にワーク成形面と平行にスライドし、スライドカム７はカムホルダー８の当接傾斜面とスライドカム７の摺動部材７ａにより、ワーク外側方向に向け下降する方向にスライドする。こうして上下ブランクホルダー４、１５は下降しながらワーク外周方向へと移動し、ワークＷも外周方向に向け下降する方向に引っ張られ、図３に示す状態となる。ここで、スライドカム７のエアシリンダー９は、スライドカム７のストッパー７ｂがカムホルダー８に当接する位置までは伸縮フリーの状態に設定されており、スライドカム７のストッパー７ｂがカムホルダー８に当接し、上型ブランクホルダー４の第２ストッパー４ｃが上型ブランクホルダーケースの外周部分２ｄに当接することで移動停止するように設定されている。また、ストッパー７ｂの設定位置をシムで調整することで、スライドカム７の移動距離を調整できるように構成されている。この時の状態を示す詳細模式図が図３（Ｂ）である。

さらに上型２を下降させると、クッションピン１０の付勢力が上記のように設定されていることから、スライドカム７の当接傾斜面の摺動部材７ａによりワーク外周方向限界に達するまで押し付け、スライドカム７のストッパー７ｂがカムホルダー８に当接した後に、図４に示すように、上下ワーク把持部４ｄ、７ｃでワークＷを狭持した状態のままクッションピン１０が下降し、ワークＷはさらに引き伸ばされた状態で、上型成形面２ｂと下型成形面３ｂの間でプレス成型されてワークＷに成形面形状を転写して所定の形状を有するプレス成形品となる。なお、クッションピン１０はクッションピン１０上部のブロック８ｂがブロック当接部３ｆの上端面に当接して、クッションピン１０がこれ以上下降しない。
この時の状態を示す詳細模式図が図４（Ｂ）である。

（製品取出し）
ワークＷのプレス成型後、図５に示すように上型２を上昇させて型開きにし、クッションピン１０を上昇限界位置まで上昇させてワーク下把持部７ｃ上のプレス成形後のワークＷを取出す。ここで、上型２上昇中、または上型２上昇後にエアシリンダー５で上型ブランクホルダー４を内側方向へ移動し、上型ブランクホルダー４の第1ストッパー４ｂが上型側面部に当接する加工初期位置まで戻す。続いて、プレス成形品の取出し後にエアシリンダー９の延伸作動によってスライドカム７を下型側面部のストッパー３ｃに当接する加工初期位置まで戻すことで、次のプレス加工を行う準備とし、連続加工を可能にしている。
以上が本発明にかかる加工装置の１サイクルの全作動であり、このサイクルを繰り返すことにより、単一のプレス装置でプレス成形品が連続的に自動生産される。

（第２実施形態）
次に、請求項３に記載の発明に係る第２実施形態のプレス成型金型装置について説明する。第２実施形態は第１実施形態の構成に加え、水平方向のスライド機構と独立して作動するプレス軸方向に移動するスライド機構と、当該上型ブランクホルダー４を下方に付勢する付勢手段とを有するため、上下成形部の成形面に部分的な深い凹凸部が存在する場合でも、ドロー工程初期には上型当該成形部を下型成形面上のワークから離間させておき、ドロー工程後期の所定の時期に当該プレス軸方向に移動するスライド機構を作動させて凸部を加工し、高品位のプレス成形品を得ることができる点で異なる。
具体的な構成上は第１実施形態の構成と、上型ブランクホルダー４が、図６で示すように上型水平デッキ２ｃの下面側に、支持部１２により長手方向両端部を介して保持される構成である点が異なる。以下第１実施形態のプレス装置と異なる点を主に説明し、同様部分については、第１実施形態と同じ符号を用いて説明を省略する。

（上型）
第２実施形態のプレス成型金型装置では、上型２は図６（Ａ）に示すように、凸部を有する上型成形面２ｂを備え、下型３は、上型成形面２ｂの凸部に対応する凹部を有する下型成形面３ｂを備えている。この凸部は例えば成形部品がドアパネルの場合のドアハンドル部のくぼみに対応する。

（上型ブランクホルダーと支持部）
上型ブランクホルダー４を保持する支持部１２は、周囲を所定の厚みを持った壁面で構成したボックス状の形状を有し、下面および金型方向の側面下部が開口し、下部に上型ブランクホルダー４を保持する。上型ブランクホルダー４は、上部にスライド部４ｅを有し、図６（Ａ）に示すように上型の水平デッキ２ｃの下面側に配設された、支持部１２の長手方向両端部で水平方向にスライド可能に支持されており、支持部１２とスライド部の摺動面には耐摩耗性を考慮して上型ブランクホルダー４側に摺動部材（ウェアプレート）が設けられている。摺動部材は、幅方向に1列又は複数列バランスを考慮して配置されかつ長手方向には荷重を考慮した個数が固着され、かつ上型ブランクホルダー４の長手方向の両端面にも摺動部材が固着された上で支持部１２壁面と両端面で当接しており、長手方向の動きが規制されている。また上型ブランクホルダー４は当該両端面において一方の端部が支持部１２に固定された図示しない支持部材により下方から支持されている。以上の構成により上型ブランクホルダー４は支持部１２により上下方向および長手方向の動きが規制され、支持部１２に対し幅方向のみ所定のストロークで相対移動する。
さらに、上型ブランクホルダー４には、支持部１２に固着されたエアシリンダー５のロッド５ａが固着され、エアシリンダー５の作動により上型ブランクホルダー４は上型成形部２ａへ近づく内側初期位置に付勢される。エアシリンダー５の作動の切り替えは、図示しない制御装置の信号によりプレス装置の作動と同期して所定のタイミングで加圧エアーの通路に設置された図示しない電磁弁をオン・オフすることにより行われる。
また、上型ブランクホルダー４には、第1ストッパー４ｂ、第２ストッパー４ｃが設けられており、第１ストッパー４ｂは、駆動手段であるエアシリンダー５により上型ブランクホルダー４を内側方向へ移動した際に、上型ブランクホルダー４の動きを第1ストッパー４ｂに対向する上型側面部の凸部に当接することで、内側方向への動きを規制することができる。第２ストッパー４ｃは、上型ブランクホルダー４がスライド部４ｅのスライド機構により下型ブランクホルダー７と共にワーク外周方向に移動した際に、上型ブランクホルダー４の外側方向への動きを規制することができるものである。また実施例１と同様、各ストッパーの設定位置はシムを挿入することで調整可能で、これによりカムの作動範囲を調整することができる。
ワーク周辺部を把持する上把持部４ｄは、図６（Ａ）にも示すように略Ｌ字状であり、ワークＷを把持する把持面はワークＷに水平に設けられて上型ブランクホルダー４の上型成形部２ａ側に配置され、上型ブランクホルダー４にボルトで締結されている。これにより、把持面が磨耗、損傷などした場合は交換できるように構成されている。

上型ブランクホルダー４を保持する支持部１２の上部には、少なくとも幅方向に２列、長手方向に荷重を考慮して複数配置されたブロック１２ａが設けられており、この複数のブロック１２ａにガスシリンダー１１のロッド１１ａが当接し支持部１２を付勢している。ガスシリンダー１１は上型２に固定され、ロッドにより支持部１２および上型ブランクホルダー４を下方向に付勢する。またガスシリンダー１１にかえてプレス装置に付属する上型クッションピンを支持部１２の付勢に使用する場合もある。
支持部１２は、幅方向両端面に配設された摺動部材（ウェアプレート）１２ｂ、１２ｃを介して上型ブランクホルダーケースに幅方向の動きを拘束されており、上下方向のみ上型に対し所定のストローク相対移動可能に構成されている。上型２に本体が固定されロッド１１ａが水平デッキ２ｃの挿通孔２ｆを挿通したガスシリンダー１１がブロック当接部１２ａを付勢することにより支持部１２および上型ブランクホルダー４は初期状態において上型成形部２ａに対し限界まで下方に変位した状態を保持している。
なお上型ブランクホルダーケースに固定した円柱状のサイドピン（図示せず）が複数金型全周にわたって支持部１２と挿通している。支持部１２側の挿通穴は上型ブランクホルダー４の相対ストロークを考慮した長穴に成形されており、上型ブランクホルダー４の上型に対する上下方向の相対変位を規制している。上型２の水平デッキ２ｃには前述の複数のブロック１２ａに対向する位置にブロック当接部２ｅが複数設けられており、支持部１２が一定以上上方向に移動できないように規制するものである。

（ガスシリンダーの付勢力）
ガスシリンダー１１の付勢力は、上下ブランクホルダー４、１５が上下把持部４ｄ、７ｃでワークＷを把持した状態で上型２を下降させながら、スライドカム７のスライド機構によりワーク外周方向限界に達するまで押し付けた後にクッションピン１０の下降作動が行われ、クッションピン１０上部のブロック８ｂがブロック当接部３ｆの上端面に当接した後にガスシリンダーが収縮作動するよう、クッションピン１０の付勢力よりも強く設定されている。かつ当該付勢力はプレス装置の作動圧力よりは弱く設定されており、プレス装置の作動にしたがってガスシリンダー１１が収縮作動を行う。

（ブランクホルダーの動き）
図６（Ａ）は、上型２と下型３とを型開きし、上下ブランクホルダー４、１５のワーク上把持部４ｄと下把持部７ｃが離間した状態で、ワークＷを図示しないマテハンなどで投入した直後の状態である。ワークＷの周辺部がスライドカム７の下ワーク把持部上７ｃに水平に配置する。このとき、スライドカム７は上限位置で内側限界にあり、スライドカム７の下ワーク把持部７ｃの上端面は下型成形面３ｂより高い位置に配置している。また、上型ブランクホルダー４も上限位置で内側限界にあり、上把持部４ｄが下把持部７ｃの把持面と対向する位置よりも内側で上型２と一体で待機している。この時の図６（Ａ）の上下ブランクホルダー４、１５の位置が加工初期位置となる。この時の状態を示す詳細模式図が図６（Ｂ）である。
この状態では、クッションピン１０に支持されたスライドカム８下部のブロック８ｂ下端面がブロック当接部３ｆの上端面から浮いており隙間が形成されている。また、ガスシリンダー１１は支持部１２を下方向に付勢支持し、上型水平デッキ２ｃ下部のブロック２ｅとブロック当接部１２ａとの間に隙間が形成されている状態である。

次に、図７（Ａ）に示すように、上型２を下降させると、ガスシリンダー１１により付勢支持された支持部１２も下降し、上下ブランクホルダー４、１５の上把持部４ｄ及び下把持部７ｃとでワークＷの周辺部を狭持する。このとき、上下ワーク把持部４ｄ、７ｃのビード部と対応する形状の溝部でワークＷを狭持することで、その後のドロー成形時のワークＷにテンションが作用した状態においても確実に狭持し、ワークＷの上下ブランクホルダー４、１５に対する位置ずれを防止することができる。また本実施例ではビード部と対応する形状の溝部でワークＷを狭持するが、上把持部及び下把持部の把持面に、一様にローレット加工など把持力を高める加工を施工しても良い。
また、上下ブランクホルダー４、１５の拘束手段６ａ、６ｂが嵌合されて、上下ブランクホルダーのスライド動作時の位置ずれを防止する。
この時の状態を示す詳細模式図が図７（Ｂ）である。

続いて上型２を下降させると、上下ブランクホルダー４、１５に狭持されたワークＷが下型成型面３ｂに接触する。そして、ワークは引き伸ばされながら、上型ブランクホルダー４はスライド部４ｅのスライド機構によりワーク外周方向にワーク成型面と平行にスライドし、スライドカム７はカムホルダー８の当接傾斜面とスライドカム７の摺動部材７ａにより、ワーク外側方向に向け下降する方向にスライドする。こうして上下ブランクホルダー４、１５は下降しながらワーク外周方向へと移動し、ワークＷも外周方向に向け下降する方向に引っ張られ、図８（Ａ）に示す状態となる。ここで、スライドカム７のエアシリンダー９は、スライドカム７のストッパー７ｂがカムホルダー８に当接する位置までは伸縮フリーの状態に設定されており、スライドカム７のストッパー７ｂがカムホルダー８に当接し、上型ブランクホルダー４の第２ストッパー４ｃが支持部１２に当接することで移動停止するように設定されている。
この時の状態を示す詳細模式図が図８（Ｂ）である。

さらに上型２を下降させると、クッションピン１０の付勢力の設定により、スライドカム７の当接傾斜面の摺動部材７ａによりワーク外周方向限界に達するまで押し付け、スライドカム７のストッパー７ｂがカムホルダー８に当接した後に、図９に示すように、クッションピン１０の付勢力がプレスの加工圧力に負けるため、上下ワーク把持部４ｄ、７ｃでワークＷを狭持した状態のままクッションピン１０が下降し、クッションピン１０上部のブロック８ｂがブロック当接部３ｆの上端面に当接して下降変位限界に達するまで下降の作動を行う。これに伴い下型にワークＷが押し付けられ所定の形状が転写される。
この時点で上下金型の成形面はガスシリンダー１１の可動ストロークに対応した間隔を持って離間している。さらに上型２を降下させると、ガスシリンダー１１が収縮作動を開始し、図１０（Ａ）に示すように、上型成形部２ａが下方向に押し下げられ、上型成形部２ａと下型成形部３ａでワークＷを狭圧された状態で、上型成形面２ｂと下型成形面３ｂの間でワークＷに成形面形状を転写して所定の形状を有するプレス成形品となる。これにより例えばドアハンドル部の窪みのような部分的な深い凹凸部形状が、他の全体形状の形状が概ね成形された後に成形できるようになるため、高品質の成形が可能となる。なお、ガスシリンダー１１は水平デッキ２ｃ下部のブロック２ｅがブロック当接部１２ａの上端面に当接して、ガスシリンダー１１はこれ以上下降しない。以上により、ワークＷのプレス成形が完了する。
この時の状態を示す詳細模式図が図１０（Ｂ）である。

Claims (4)

1. 上下一対のブランクホルダーによって略水平な金属製ワーク周辺部を挟持し、当該ワーク周辺部を除く被成型部を上型と下型の間でプレスして所定の形状に成型するプレス成型方法であって、
   金属製ワークを形状転写のための下型成型面に沿わせ、
   次いで上下一対のブランクホルダーによって金属製ワーク周辺部を挟持し、
   次いで前記ワークを挟持した前記ブランクホルダーをワーク外周方向に向け下降する方向に移動させ、さらに前記ブランクホルダーをプレス軸方向に下降する方向に移動させることにより、前記ワークを拡張させると共に上型と下型の成型面形状を前記ワークに転写し、
   プレス成型終了後に前記ワークを搬出した後、前記一対のブランクホルダーを駆動手段により加工終了位置から加工初期位置へ移動する、ことを特徴とするプレス成型方法。
2. 上下一対のブランクホルダーによって略水平な金属製ワーク周辺部を挟持し、当該ワーク周辺部を除く被成型部を上型と下型の間でプレスして所定の形状に成型するプレス成型金型装置であって、
   前記ワーク外周方向に向け水平方向に移動するスライド機構を備えた上型ブランクホルダーと、
   当該ワーク外周方向かつ下降方向に移動するスライドカム機構と該スライドカム機構と独立してプレス軸方向に移動するスライド機構と、を有する下型ブランクホルダーと、当該下型ブランクホルダーを上方に付勢する付勢手段とを有し、
   さらにプレス装置の下降動作に伴い、前記外周下方スライドカム機構作動時は前記付勢手段の付勢力に従ってプレス軸方向スライド機構が上端部位を保持する一方、前記外周下方スライドカム機構が作動限界に至った後はプレス装置の下降動作に従ってプレス軸方向スライド機構が作動して各ブランクホルダーを下降動作させるよう、前記付勢手段の付勢力が調整され、
   上型ブランクホルダーと下型ブランクホルダー各々に、前記ワーク搬出動作に同期して、加工初期位置と加工終了位置とを移動させるための駆動手段を設けたことを特徴とする、プレス成型金型装置。
3. 前記上型ブランクホルダーに、前記水平方向のスライド機構と独立して作動するプレス軸方向に移動するスライド機構と、当該上型２ブランクホルダーを下方に付勢する付勢手段とをさらに有することを特徴とする、
   請求項２に記載のプレス成型金型装置。
4. 少なくとも前記ブランクホルダーによるワーク周辺部挟持開始時期から加工終了時期において、前記上型ブランクホルダーと下型ブランクホルダーの相対移動がプレス軸方向のみに規制されるよう、前記一対のブランクホルダーの動作を同期するための拘束手段を設けたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のプレス成型金型装置。

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