JP2015085362A - 位置決め装置 - Google Patents

Abstract

【課題】位置決めピンの姿勢を安定させながら当該ピンを分割により拡径させることで、高い位置決め精度を発揮することのできる位置決め装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る位置決め装置１０は、互いに型締め及び型開き可能な一対のプレス型１１，１２のうち、固定型１１に設けられ、拡径可能に分割した形態をなす位置決めピン１３と、位置決めピン１３の底部と当接する底面１４ａを有し、底面１４ａと当接した状態で位置決めピン１３を収容する収容部１４と、可動型１２に設けられ、一対のプレス型１１，１２の型締め動作に伴い、収容部１４の底面１４ａと当接した状態の位置決めピン１３の頂部に押込まれることで、位置決めピン１３の分割及び拡径を行うドライバ１５とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、位置決め装置に関し、特にプレス成形時のワークの位置決めに用いられる位置決め装置に関する。

例えば自動車部品をプレス成形する際、鋼材などのワークをプレス成形装置のプレス型上に位置決めした状態で載置する必要がある。この場合、当該ワークに予め形成されている穴などを利用して位置決めを図ることが多い。具体的には、プレス型から立設した位置決めピンをワークの位置決め用の穴に挿通することで、当該穴を基準としてワークの位置決めを図るようにしている。

しかしながら、この種のワークは量産品であるため、ワークに予め形成される穴の形状やサイズ、位置のばらつきが避けられない。また、自動車部品としてのワークには、ドアパネル用の鋼板など比較的大型の部品が少なくないことから、プレス型にセットする際、上記穴やその周辺部位が自重で変形することもある。これらの要因により、ワークに予め形成した穴に位置決めピンが挿通できない事態が起こり得る。これらの要因を見越して予め位置決めピンの外径を上記穴の内径よりも小さめに設計すると、位置決めピンを挿通した状態でワークがずれるおそれが新たに生じるため、好ましくない。この種の問題は、特にワークの熱処理を伴うプレス成形の際、顕著にみられる。

そこで、この種の問題を解決するべく、例えば特許文献１には、拡径可能に分割された位置決めピンを備えたプレス金型が提案されている。図を参照して詳細に説明すると、このプレス金型１００は、図６に示すように、軸心を通る平面で分割され、かつ分割された面を互いに密着させた状態で下型に収容される位置決めピン１０１と、位置決めピン１０１の上端部に当接して位置決めピン１０１を下方に押圧する押圧部材１０２を設けた上型１０３とを備えたもので、上型１０３が下降して押圧部材１０２が位置決めピン１０１を所定距離押し下げると、位置決めピン１０１の底部と、下型１０４に設けたカム機構１０５とによって、位置決めピン１０１の分割面が互いに離隔して位置決めピン１０１が拡径し、プレス加工の対象となるワーク１０６の位置決め穴１０６ａに位置決めピン１０１を密着可能に構成されている。また、位置決めピン１０１の拡径を図るためのカム機構１０５は、位置決めピン１０１の底部に形成されたテーパ孔１０７と、下型１０４に設けられた付勢部材１０８により上方に付勢されるカムピン１０９とからなっており、上型１０３の下降に伴い押圧部材１０２が位置決めピン１０１を所定距離押し下げると、テーパ孔１０７にカムピン１０９が押し当てられて、位置決めピン１０１の分割面が互いに離隔して位置決めピン１０１が拡径するよう構成されている。

特開２０１１−１５６５４４号公報

しかしながら、特許文献１に記載の位置決め装置１００だと、押圧部材１０２で位置決めピン１０１を所定距離押し下げることで、位置決めピン１０１の底部（テーパ孔１０７）とカム機構（カムピン１０９）とが協働して、位置決めピン１０１の分割及び拡径が行われる。このように、位置決めピン１０１が径方向だけでなく軸方向にも移動することでその分割及び拡径を図ったのでは、たとえ押圧部材１０２で位置決めピン１０１を垂直方向下方に押圧可能に構成し、かつカムピン１０９で垂直方向上方に付勢可能に構成したとしても、位置決めピン１０１の姿勢は安定しない。

以上の事情に鑑み、本発明により解決すべき課題は、位置決めピンの姿勢を安定させながら当該ピンを分割により拡径させることで、高い位置決め精度を発揮することのできる位置決め装置を提供することにある。

前記課題の解決は、本発明に係る位置決め装置によって達成される。すなわち、この装置は、互いに型締め及び型開き可能な一対のプレス型のうち、固定型に設けられ、拡径可能に分割した形態をなす位置決めピンと、位置決めピンの底部と当接する底面を有し、底面と当接した状態で位置決めピンを収容する収容部と、可動型に設けられ、一対のプレス型の型締め動作に伴い、前記収容部の底面と当接した状態の前記位置決めピンの頂部に押込まれることで、前記位置決めピンの分割及び拡径を行うドライバとを備えた点をもって特徴付けられる。

このように、本発明では、分割して拡径可能な位置決めピンをその底部が収容部の底面に当接した状態で収容部に収容可能とし、かつ底面と当接した状態の位置決めピンにドライバを押込むことで、位置決めピンの分割及び拡径を行うようにした。上記構成によれば、位置決めピンの下方（押込み方向）への移動を収容部の底面で規制した状態で位置決めピンにドライバを押込むことができる。これにより、位置決めピンの円滑な分割及び拡径動作が可能になるので、分割時の姿勢を安定させた状態で位置決めピンを拡径させることができ、すなわち外径側へスライドさせることができ、高い位置決め精度を得ることが可能となる。

また、本発明に係る熱間プレス成形装置は、ドライバが、位置決めピンの頂部に開口する軸孔部と嵌合可能なドライバピンであって、ドライバピンを位置決めピンの軸孔部に嵌合して、位置決めピンを分割及び拡径した状態では、位置決めピンの外径寸法がドライバの外径寸法を基準に設定されるものであってもよい。

このように、ドライバとしてのドライバピンを位置決めピンの軸孔部に嵌合して、ドライバピンの外径寸法を基準として位置決めピンの外径寸法を設定可能とすれば、常に位置決めピンの外径寸法を一定の値に設定することができる。そのため、より精度の高い位置決めが可能となる。また、ドライバピンの嵌合により位置決めピンを強制的に上記一定のサイズにまで拡径させることができるので、信頼性の高い拡径動作ひいては位置決め作業を行うことが可能となる。

また、本発明に係る位置決め装置は、ドライバピンが、位置決めピンが挿通されるワークの所定の穴と軸方向で重複する位置まで嵌合可能とされるものであってもよい。

このように構成することで、常に、ワークに設けた位置決め用の穴の内径側に、位置決めピンが配置され、かつそのさらに内径側にドライバピンが配置されることになる。これにより、位置決めピンの外周面のうち、位置決めすべき穴と密着する箇所の外径寸法を、直接的にドライバピンの外径寸法を基準として設定することができる。従って、より高精度な位置決めを図ることが可能となる。

また、本発明に係る位置決め装置は、収容部に設けられ、収容部に収容した位置決めピンを径方向外側から径方向内側に向けて均等に付勢する径方向付勢手段をさらに備え、ドライバは、収容部の底面と当接した状態の位置決めピンの頂部に押込まれることで、径方向付勢手段による付勢力に抗して位置決めピンを分割及び拡径可能に構成されるものであってもよい。

このように、径方向の付勢力を均等に付与可能に径方向付勢手段を設けることで、収容部内における位置決めピンの径方向の移動をより安定させることができる。もちろん、位置決めした状態でワークにプレス成形を施した後、型開きを行うことで、ドライバによる位置決めピンへの押込み力が解除されるので、位置決めピンを分割及び拡径前の形態及び位置に自動的に復帰させることが可能となる。また、径方向付勢手段による付勢方向と、ドライバによる押込み方向とが直交する向きに設定されることで、各々の設計が容易になるので、装置の更なる簡素化を図ることも可能となる。

以上のように、本発明によれば、位置決めピンの姿勢を安定させながら当該ピンを分割により拡径させることで、高い位置決め精度を発揮することのできる位置決め装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る位置決め装置の全体構成を示す断面図である。 図１に示す位置決め装置の型締め方向に直交する向きの断面図である。 図１に示す位置決め装置の動作を説明するための断面図である。 図３に示す状態における位置決め装置の型締め方向に直交する向きの断面図である。 図１に示す位置決め装置の動作を説明するための断面図である。 従来技術に係る位置決め装置の全体構成を示す断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る位置決め装置の構成及び動作を図面に基づき説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る位置決め装置の断面図である。図１に示すように、この位置決め装置１０は、互いに型締め及び型開き可能な一対のプレス型１１，１２のうち、固定型１１に設けられ、拡径可能に分割した形態をなす位置決めピン１３と、位置決めピン１３の底部と当接する底面１４ａを有し、底面１４ａと当接した状態で位置決めピン１３を収容する収容部１４と、可動型１２に設けられ、一対のプレス型１１，１２の型締め動作に伴い、収容部１４の底面１４ａと当接した状態の位置決めピン１３の頂部に押込まれることで、位置決めピン１３の分割及び拡径を行うドライバとしてのドライバピン１５とを備える。以下、各構成要素の詳細を説明する。

位置決めピン１３は、図１に示すように、固定型１１の成形面（図１では上面）から突出する向きに配設される。この位置決めピン１３は、図２に示すように、その中心軸を含む仮想断面で２個又は３個以上に分割された形態をなし、後述するドライバピン１５の押込みにより分割及び外径側に等距離ずつ移動（位置決めピン１３全体として拡径）するようになっている。また、そのために、位置決めピン１３を軸方向に貫通する軸孔部１６の内径寸法Ｄ２は、ドライバピン１５を押込む前の状態では、ドライバピン１５の外径寸法Ｄ１に比べて小さく設定されている。

また、頂部（図１でいえば上部）付近のテーパ面を除く位置決めピン１３の外周面は、位置決め対象となるワークＷの穴Ｗａを位置決めするのに用いられる。そのため、当該外周面の寸法（外径寸法Ｄ３）は、軸方向で径一定となるように仕上げられると共に、ドライバピン１５の押込み前の状態で、確実に穴Ｗａに挿通可能なように、穴Ｗａのばらつき（想定される最小径）を見越した大きさに設定される。

また、位置決めピン１３の底部は、本実施形態では、平坦面形状をなし、位置決めピン１３を収容部１４に収容した状態では、収容部１４の底面１４ａと面接触により当接するようになっている。

収容部１４は筒状をなすもので、固定型１１の所定箇所に組み込まれるようにして配設されている。ここで、収容部１４の底面１４ａは平坦状をなし、位置決めピン１３を収容部１４に収容した状態で、後述する径方向付勢手段１７による付勢がない状態においても、位置決めピン１３が立設可能としている。また、収容部１４の内周面１４ｂと位置決めピン１３の外周面との間には、後述する位置決めピン１３の拡径後の位置を見込んで所定の大きさの半径方向隙間が形成される。具体的には、ドライバピン１５の押込みにより最も拡径した状態における位置決めピン１３の外径寸法Ｄ３’（図３を参照）と同一又は上記最大拡径時の外径寸法Ｄ３’よりも大きくなるよう、収容部１４の内径寸法Ｄ４が設定される。

収容部１４には、収容部１４に収容した位置決めピン１３を径方向外側から径方向内側に向けて均等に付勢する径方向付勢手段１７が配設される。本実施形態では、円周方向で等間隔に複数（例えば位置決めピン１３の分割数と同数）の径方向付勢手段１７が配設されると共に、これら径方向付勢手段１７が、位置決めピン１３のうち収容部１４に収容される部分を軸方向に離隔した複数箇所で付勢可能な位置に配設される。本図示例では軸方向に離隔した２箇所に径方向付勢手段１７が配設される（図１を参照）。径方向付勢手段１７としては、コイルバネなどの弾性部材が使用できる。シリンダなどのスライド機構を使用することもできる。あるいは、皿ばねなどを利用して、複数の分割ピン（分割した状態の位置決めピン１３）を均等に径方向に付勢するよう構成しても構わない。

また、本実施形態では、収容部１４の底面１４ａから立設し、位置決めピン１３の軸孔部１６に挿通可能なガイドピン１８が設けられている。このガイドピン１８は、径方向付勢手段１７により位置決めピン１３に均等な付勢力を付与するための調整が難しい場合、ドライバピン１５による押込み前の段階で、各分割ピンを径方向の所定位置にセットするのに有効に機能する。

ドライバとしてのドライバピン１５は、可動型１２に設けた凹部１９に取付けられている。そして、型締め動作に伴い、型締め方向に対向する位置に配設された位置決めピン１３の頂部を型締め方向に沿って押込むことができるようになっている。そして、このドライバピン１５は、位置決めピン１３への押込みに伴い、位置決めピン１３の頂部に開口する軸孔部１６を押し拡げながら軸孔部１６と嵌合可能とされている。

次に、この位置決め装置１０を用いたワークＷの位置決め態様の一例を図１〜図５に基づいて説明する。

まず、図１に示すように、一対のプレス型１１，１２を型開き状態とし、固定型１１に設けた複数の位置決めピン１３を、対応するワークＷの位置決め用の穴Ｗａにそれぞれ挿通する。この状態では、位置決めピン１３は径方向付勢手段１７により径方向外側から付勢され、縮径した状態にある（図２を参照）。そのため、位置決めピン１３と穴Ｗａとの間には、未だずれを生じ得る程度の隙間が存在する。

然る後、一対のプレス型１１，１２による型締め動作を行い、可動型１２に設けたドライバピン１５を下降させることで、ドライバピン１５を、ワークＷの穴Ｗａに挿通した状態の位置決めピン１３の頂部に押込む。そして、ドライバピン１５を、位置決めピン１３の頂部に開口した軸孔部１６を押し拡げながら、当該軸孔部１６に嵌合する。これにより、位置決めピン１３が、径方向付勢手段１７による付勢力に抗して、分割及び拡径を開始する（図３を参照）。この際、位置決めピン１３は分割しながら、その底部を収容部１４の底面１４ａに当接させた状態のままで径方向外側に均等にスライドする。そして、位置決めピン１３の軸孔部１６を構成する内周面の内径寸法Ｄ２’が、ドライバピン１５の外径寸法Ｄ１と等しくなるまで、位置決めピン１３を拡径させる。これにより、拡径後の位置決めピン１３の外周面（分割状態の外周面）と、当該位置決めピン１３を挿通した状態にある穴Ｗａの内周面との隙間が完全に詰められ、あるいは実質的なずれが生じない程度にまで小さくなる（図３を参照）。このようにして、ワークＷの穴Ｗａが拡径状態の位置決めピン１３により所定の位置に位置決めされる。

そして、さらに可動型１２を下降させて、可動型１２に設けたドライバピン１５を位置決めピン１３に押込んでいくことで、可動型１２の成形面（図３でいえば下面）で位置決め状態のワークＷを下方に押込み、型締め状態において固定型１１との間で挟持する（図５を参照）。ここで、位置決めピン１３の外径寸法Ｄ３は軸方向で一定に仕上げられているため、固定型１１の上面付近にまでワークＷを押し下げたとしても、位置決めピン１３による位置決め状態は維持される。よって、ワークＷが拡径状態の位置決めピン１３により所定の位置に位置決めされた状態で一対のプレス型１１，１２によるプレス成形が行われる。

このようにしてワークＷに対するプレス成形が完了したら、可動型１２を上昇させて、一対のプレス型１１，１２を型開き状態にする（図１の状態）。これにより、可動型１２に設けたドライバピン１５が可動型１２と共に上昇し、ドライバピン１５と軸孔部１６との嵌合状態が解除される。よって、分割及び拡径状態の位置決めピン１３は径方向付勢手段１７からの付勢力により分割及び拡径前の位置（図１に示す位置）に復帰する。これにより、即時に次のワークに対する位置決めが可能となる。

このように、本発明に係る位置決め装置１０によれば、一対のプレス型１１，１２の型締め動作に伴い、底部を底面１４ａに当接させた状態の位置決めピン１３の頂部にドライバピン１５を押込むことになる。これにより、位置決めピン１３の下方（押込み方向）への移動を収容部１４の底面１４ａで規制した状態で位置決めピン１３を分割させつつ外径側へスライドさせることができるので、位置決めピン１３の円滑な分割及び拡径動作が可能となる。よって、分割時の姿勢を安定させた状態で位置決めピン１３を外径側へ均等にスライドさせることができ、これにより高い位置決め精度を得ることが可能となる。

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。

例えば、上記実施形態では、位置決めピン１３の頂部に開口した軸孔部１６にドライバピン１５を押込みながら嵌合させることで、位置決めピン１３の分割及び拡径動作を図る場合を例示したが、これ以外の態様で位置決めピン１３の分割及び拡径動作を図ることも可能である。例えば図示は省略するが、位置決めピン１３の頂部（特に内周縁部）に相応の寸法のテーパ面を設けると共に、ドライバピン１５の頂部に半球面などの凸状曲面を設け、このドライバピン１５を位置決めピン１３の頂部に押込むことで、位置決めピン１３の分割及び拡径動作を図るようにしてもよい。

１０ 位置決め装置
１１ 固定型
１２ 可動型
１３ 位置決めピン
１４ 収容部
１４ａ 底面
１５ ドライバピン
１６ 軸孔部
１７ 径方向付勢手段
１８ ガイドピン
Ｗ ワーク
Ｗａ 穴

Claims (4)

1. 互いに型締め及び型開き可能な一対のプレス型のうち、固定型に設けられ、拡径可能に分割した形態をなす位置決めピンと、
   前記位置決めピンの底部と当接する底面を有し、該底面と当接した状態で前記位置決めピンを収容する収容部と、
   前記可動型に設けられ、前記一対のプレス型の型締め動作に伴い、前記収容部の底面と当接した状態の前記位置決めピンの頂部に押込まれることで、前記位置決めピンの分割及び拡径を行うドライバとを備えた位置決め装置。
2. 前記ドライバは、前記位置決めピンの頂部に開口する軸孔部と嵌合可能なドライバピンであって、該ドライバピンを前記位置決めピンの軸孔部に嵌合して、前記位置決めピンを前記分割及び拡径した状態では、前記位置決めピンの外径寸法が前記ドライバの外径寸法を基準に設定される請求項１に記載の位置決め装置。
3. 前記ドライバピンは、前記位置決めピンが挿通される前記ワークの所定の穴と軸方向で重複する位置まで嵌合可能とされる請求項２に記載の位置決め装置。
4. 前記収容部に設けられ、前記収容部に収容した前記位置決めピンを径方向外側から径方向内側に向けて均等に付勢する径方向付勢手段をさらに備え、
   前記ドライバは、前記収容部の底面と当接した状態の前記位置決めピンの頂部に押込まれることで、前記径方向付勢手段による付勢力に抗して前記位置決めピンを分割及び拡径可能に構成される請求項１〜３の何れかに記載の位置決め装置。
   

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