JP2016087683A

JP2016087683A - プレス成形型

Info

Publication number: JP2016087683A
Application number: JP2014228859A
Authority: JP
Inventors: 之信佐藤; Yukinobu Sato
Original assignee: Sato Kogyo Co Ltd
Current assignee: Sato Kogyo Co Ltd
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2014-11-11
Publication date: 2016-05-23

Abstract

【課題】面取り、丁金などの比較的浅いプレス成形を高精度かつ効率的に行うことができるプレス成形型を提供する。
【解決手段】本発明のプレス成形型は、被加工材９の表面近傍を所定深さまで押圧して所望形状に成形する面押しパンチ１１と、面押しパンチの頭部の頂面に接する第１基面１３１ａと第１基面に対して傾斜している第１斜面１３１ｂとを有する第１カム１３１と、第１基面に平行となり得る第２基面１３２ａと第２基面に対して傾斜していると共に第１斜面１３１ｂに摺接し得る第２斜面とを有する第２カム１３２と、第１カムと第２カムの収容室を構成する枠体１２と、収容室外から第１カムと第２カムの少なくとも一方である可動カム１３１を第１基面または第２基面に平行な特定方向に変位させて、第１基面と第２基面の面間距離を調整し得る調整具１３３と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、角面取りまたは角丸め（両者を併せて、適宜、単に「面取り」という。）、丁金（刻印）、バリ取り（バリ潰し）など、被加工材の表面近傍でなされる比較的浅い加工を行うプレス成形型に関する。

打抜き、曲げ、絞り等により得られる製品は、板材をプレス成形して量産されることが多い。製品形状が比較的単純な場合は単発型プレス成形によりなされるが、製品形状が複雑な場合は、通常、順送型プレス成形によりなされる。

このようなプレス成形には、打抜きや曲げ等の加工に限らず、被加工材の表面近傍でなされる比較的浅い加工（適宜、単に「面押し加工」という。）も含まれる。例えば、順送型プレス成形の前工程で打抜かれた穴（孔）の開口端縁へ、その後工程で面押しパンチを押圧して、その角縁を所望の面取り（Ｃ面取り、Ｒ面取り）形状とされることがある。

特開２００７−２２２９１４号公報

このような面押し加工は加工量が僅かであるため、パンチの位置や深さ（高さ）等を高精度に調整する必要があり、金型のセッティングや製品の品質確保に要する工数負担が大きかった。例えば、図３に示すように、面押しパンチ２１によってワーク９の打抜き孔９１の開口端縁９１１を角丸にする（Ｒ面取りする）場合、ワーク９の表面におけるＲ面取りの外形最大幅（Ｒ面取幅）ｗの公差が厳しく規定されていることがある。

このような場合、面押しパンチ２１の高さ（プレス成形の深さ）を高精度に調整することが必要となる。従来は、図３に示すように、パンチプレート２２１に保持された面押しパンチ２１の頂面２１１ａと調整ピンプレート２２３に保持された調整ピン２３の下端面との間に、所定厚さのシム２４を介装して、面押しパンチ２１の高さ調整を行っていた。なお、調整ピン２３は、その上端面に接するバッキングプレート２２２によりプレス荷重を受け、そのプレス荷重はシム２４を介して面押しパンチ２１の頭部２１１に印加される。

ところが、その高さ調整を行うためにシム２４を交換したり、さらには調整ピン２３の端部や面押しパンチ２１の頭部２１１を研削したりするには、その都度、プレス成形装置から金型全体を取外して分解し、パンチホルダ（図略）、バッキングプレート２２２、調整ピン２３等を除く必要があり、高さ調整作業は大きな負担であった。また、シム２４は、プレス成形のショット数の増加により変形してその厚さを変化させるため、定期的な交換や調整等も必要であった。このように、シム２４を用いた面押しパンチ２１の高さ調整は、段取作業や維持作業に要する負担が大きく、プレス成形品の生産性の低下要因となっていた。

なお、特許文献１は、打抜き孔の開口端縁のバリ潰しを行う際に、面押しパンチをパンチプレート内で可動として、打抜き孔に面押しパンチが追従できるようにすることを提案している。これにより、打抜き孔と面押しパンチとの間のピッチが微妙にずれていても、面押しパンチにより的確なバリ潰しが可能となる。但し、特許文献１には、面押しパンチの高さ調整に関しては何らの記載も示唆もない。

本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、面押しパンチの高さ調整を容易に行えるようにして、被加工材の表面近傍でなされる面押し加工の精度と効率を両立し得るプレス成形型を提供することを目的とする。

本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、バッキングプレート（またはパンチホルダ等でも良い）と面押しパンチとの間に、その高さ調整を行える調整機構を設けることを思いついた。この着想を具体化させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。

《プレス成形型》
（１）本発明のプレス成形型は、被加工材の表面近傍を所定深さまで押圧して該表面近傍に所望形状を付与する成形部と該成形部から延在する軸部と該軸部の他端側にある頭部とを有する面押しパンチと、該面押しパンチの頭部の頂面に対向する第１基面と該第１基面に対して傾斜している第１斜面とを有する第１カムと、該第１基面に平行となり得る第２基面と該第２基面に対して傾斜していると共に該第１斜面に摺接し得る第２斜面とを有する第２カムと、該第１カムと該第２カムの収容室を構成する枠体と、該収容室外から該第１カムと該第２カムの少なくとも一方である可動カムを前記第１基面または前記第２基面に平行な特定方向に変位させて、該第１基面と該第２基面の面間距離を調整し得る調整具と、を備えることを特徴とする。

（２）本発明のプレス成形型によれば、成形型内の収容室にある第１カムと第２カムを、その外部から調整具を操作することにより、第１斜面と第２斜面を摺接させつつ第１カムと第２カムを相対変位させることができる。この相対変位により、第１基面と第２基面の面間距離が変化し、ひいては面押しパンチの高さ（例えば、パンチプレートからの突き出し量または成形深さ等）も変化する。

従って、本発明のプレス成形品を用いると、面押しパンチの高さ調整を成形型を分解等することなく、外部から容易に行え、また、シムの定期的な交換等も不要にできる。その結果、高精度な面押し加工を効率的・安定的に行え、ひいてはプレス成形の生産性を高めることができる。

なお、第１カムと第２カムの相対変位により、本発明に係る可動カムは、全体的に観れば第１斜面または第２斜面に沿って斜め方向に移動していることになる。調整具により生じる可動カムの特定方向への変位は、その斜め方向の移動量の特定方向成分（水平成分）に相当する。また、その移動量の垂直成分（基面に直交する方向の成分）が面間距離の変化量となる。

《その他》
（１）本発明のプレス成形型は、単発型プレス成形にも順送型プレス成形にも用いることができる。但し、成形機能の異なる複数の成形型を一体的に稼働させつつ、間欠的に搬送される被加工材（板材）を各成形型により順次成形する順送型プレス成形の場合、通常、各成形型のダイハイトやストローク量は同一であり、各成形型は全体的な荷重バランス等を考慮して配置されている。

従って、順送型プレス成形で面押し加工を行う場合は、単発型プレス成形で面押し加工を行う場合よりも制約が大きく、面押し加工を行う成形型だけストローク量を個別に調整して対応することが困難である。そこで本発明のプレス成形型は、特に、順送型プレス成形を行う場合に好適であるといえる。

（２）本発明に係る面押しパンチを用いた加工（面押し加工）は、高精度な加工深さが要求される場合（例えば加工深さが１／１０〜１／１００ｍｍ単位で規定されているような場合）に有効である。このような面押し加工は種々あるが、例えば、打抜き等により生じた角部の面取り（角面取りまたは角丸め）、刻印等の丁金、バリ取り（バリ潰しを含む）などである。なお、面取りは、既に打抜き等により形成された穴（孔）の開口端縁の面取りの他、打抜き等により生じた板材の切断端の角部の面取り等でもよい。

（３）本発明に係る被加工材の材質、形態、製品の種類等は問わない。被加工材は、例えば、（薄）鋼板、アルミニウム（合金）板等の金属板である。順送型プレス成形の場合なら、コイル材をアンコイルした金属板が被加工材として用いられる。

（４）特に断らない限り本明細書でいう「ｘ〜ｙ」は下限値ｘおよび上限値ｙを含む。本明細書に記載した種々の数値または数値範囲に含まれる任意の数値を新たな下限値または上限値として「ａ〜ｂ」のような範囲を新設し得る。

本発明のプレス成形型の一例であるパンチユニットを示す断面図である。自動変速機用バルブボディプレートとなるワーク（被加工材）を示す斜視図である。従来の面押しパンチの高さ調整方法を示す断面図である。

上述した本発明の構成要素に、本明細書中から任意に選択した一つまたは二つ以上の構成要素を付加し得る。いずれの実施形態が最良であるか否かは、対象、要求性能等によって異なる。

《面押しパンチ》
面押しパンチは、被加工材の表面近傍で、面取り、丁金、バリ取り等の面押し加工を行う成形型の構成要素である。面押しパンチは、軸部と、軸部の一端側にあり面押し加工により所望形状の成形面を被加工材に付与する成形部と、軸部の他端側にありプレス荷重を受ける頭部とからなる。頭部は、パンチプレート等に保持され易いフランジ状であると好ましい。

《カム》
第１カムと第２カムは、両方を可動カムとしてもよいが、いずれか一方を可動カムとし、他方を固定カムとすれば十分である。第１カムと第２カムは、対向する第１斜面と第２斜面が摺接しつつ相対移動することにより、平行な第１基面と第２基面の面間距離が変化し、面押しパンチの高さ調整がなされる。このような高さ調整がなされる限り、第１カムと第２カムの具体的な形態（形状、サイズ等）は問わず、第１カムと第２カムは同形態でも異形態でもよい。代表的なカム形状は、断面が楔状または台形状である。

なお、各基面に対する各斜面の勾配（傾斜角）は、適宜調整され得る。勾配を小さくすると微妙な高さ調整が可能となり、勾配を大きくとカムの相対変位量を抑制しつつ面間距離の変化を大きくでき、特定方向に関してコンパクト化を図れる。通常、面押しパンチの高さ調整幅は僅か（例えば２ｍｍ以下さらには１ｍｍ以下）であるため、勾配（正接）は１／２０〜１／５さらには１／１５〜１／７程度とすればよい。なお、勾配を過大にすると、プレス荷重の横方向（基面に平行な方向／特定方向）成分が大きくなり、好ましくない。

《調整具》
調整具は、面押しパンチの高さ調整量に応じて、第１カムと第２カムを特定方向へ相対変位させ得るものであればよい。例えば、調整具は、第１カムと第２カムの少なくとも一方である可動カムの特定方向の変位量を、回転角（回転数）により調整する調整ネジからなると好ましい。ピッチが一定な調整ネジの場合、その回転角と面押しパンチの高さとはほぼ比例関係となるため、調整ネジの回転角（回転数）に応じて、面押しパンチの高さ調整を定量的に調整でき、また微細に調整することも容易である。

調整具は、調整ネジと共に、可動カムを特定方向に沿って調整ネジ側へ付勢する付勢手段（例えば、バネ等の弾性体）を備えると好ましい。これにより、面押しパンチの高さ調整後も、可動カムを一定位置に安定して保持し易くなる。さらに、ロックナットまたはロックボルト等を用いて、可動カムの移動や調整ネジの回転を固定してもよい。

なお、調整ネジによる可動カムの移動は、例えば、枠体（成形型の構成部材）に形成された雌ネジに、雄ネジからなる調整ネジを螺合させ、その調整ネジの端部で可動カムを押圧して行える。また、可動カムに形成した雌ネジに、雄ネジからなる調整ネジを螺合させ、送りネジ機構のスライダのように可動カムを移動させてもよい。

調整ネジは、可動カムの高い側面側に配設されていると好ましい。斜面同士で接するカム間に、その基面に垂直な方向からプレス荷重が印加されると、各カムには側面の低い方から高い方へ、プレス荷重の分力が作用する。このため、高さが大きい可動カムの側面側が調整ネジで支持されていると、プレス成形時に可動カムの変位が抑制され易く、面押しパンチの高さが安定的に維持され得る。

《枠体》
枠体は、第１カムと第２カムを保持する収容室を構成する。この枠体は、例えば、第２基面へプレス荷重を伝えるバッキングプレートと面押しパンチを保持するパンチプレートとの間に介装され、第１カムと第２カムを収容する空間を有するカムホルダープレートにより形成され得る。この場合、収容室は、カムホルダープレートの内側面と、バッキングプレートの内面と、面押しパンチの頭部の頂面とにより、閉塞状態になり得る。

なお、バッキングプレート、カムホルダープレートおよびパンチプレートは、面押しパンチ毎に個別に設けられてもよいし、他のパンチ（面押しパンチには限らない）と共用されてもよい。前者の場合、高さ調整機能付きの面押しパンチをブロック単位で扱うことが可能となり、プレス成形型全体のセッティングや変更等が行い易くなる。

実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。本実施例では、図２に示すような自動変速機用バルブボディプレートとなるワーク９に形成されたオリフィス用の打抜き孔９１の開口端縁９１１に、所望サイズ（面取幅：ｗ）の角丸め（Ｒ面取り）を、順送型プレス成形中の一工程（以下、「本工程」という。）で形成する場合を取り上げる。

この本工程で用いるプレス成形型の要部をなすパンチユニット１を図１に示した。パンチユニット１は、面押しパンチ１１と、面押しパンチ１１を保持するリテーナ１２（枠体）と、面押しパンチ１１の高さ調整を行う調整機構１３（調整具）とからなる。なお、便宜上、図１に示す方向を上下方向または左右方向とし、紙面の手前を前方、その奥を後方という。

面押しパンチ１１は、プレス荷重を受承する頭部１１１と、Ｒ面取りを行う成形部１１２と、頭部１１１と成形部１１２の間にある円柱状の軸部１１３とからなる。頭部１１１は、軸部１１３よりも外径の大きなフランジ状となっており、パンチプレート１２１の上方開口部に保持される。成形部１１２は、打抜き孔９１に嵌挿されて芯合わせをする案内突起１１２ａと、打抜き孔９１の開口端縁９１１に形成するＲ面取り形状に対応した成形面１１２ｂとを有する。案内突起１１２ａの外径は、打抜き孔９１の内径よりも極僅かに小さく、緩やかな先細り形状（テーパ状）となっている。成形面１１２ｂは、案内突起１１２ａの外周面から滑らかに接続された断面円弧状の曲面からなり、この曲面の外延は軸部１１３の下端平面に滑らかに接続されている。

リテーナ１２は、パンチプレート１２１と、プレス荷重を受承するバッキングプレート１２２と、それらの間に介装されるカムホルダープレート１２３とからなる。カムホルダープレート１２３の中央には、方形環状（筒状）の空間１２３ｓが形成されており、ここに後述する調整機構１３の可動カム１３１（第１カム）と固定カム１３２（第２カム）が収容される。なお、空間１２３ｓにより本明細書でいう収容室が構成される。詳述すると、空間１２３ｓの上方開口がバッキングプレート１２２の下面（内面）により閉塞され、空間１２３ｓの下方開口がパンチプレート１２１に保持された面押しパンチ１１の頂面１１１ａ（上面）により閉塞されることにより、閉塞された収容室となる。

調整機構１３は、可動カム１３１と、固定カム１３２と、調整ボルト１３３（調整ネジ）と、ブッシュピン１３４と、スプリング１３５（弾性体）と、ロックボルト１３６とからなる。

可動カム１３１は、縦断面（上下方向の断面）が台形状をした方形ブロックからなり、面押しパンチ１１の頂面１１１ａに接する水平面（上下方向に直交する平面）からなる基面１３１ａと、基面１３１ａに対して右上がりに傾斜した斜面１３１ｂと、基面１３１ａに直交する右側面１３１ｃと、基面１３１ａに直交する左側面１３１ｄとを有する。なお、当然ながら、本実施例では、右側面１３１ｃが左側面１３１ｄに対して背の高い側面となる。

固定カム１３２は、縦断面（上下方向の断面）が逆台形状（楔状）をした方形ブロックからなり、バッキングプレート１２２の下面に接する水平面（上下方向に直交する平面）からなる基面１３２ａと、基面１３２ａに対して左下がりに傾斜した斜面１３２ｂとを有する。

なお、固定カム１３２は、カムホルダープレート１２３の空間１２３ｓに嵌入されており、実質的に左右方向は勿論、上下方向にも移動しない。一方、可動カム１３１は、固定カム１３２よりも左右方向の幅が短く、斜面１３１ｂを固定カム１３２の斜面１３２ｂに摺接させつつ、左右方向（特定方向）に移動可能となっている。

可動カム１３１は、その左右方向の移動（変位）に応じて、上下方向へも移動することになり、これにより可動カム１３１の基面１３１ａと固定カム１３２の基面１３２ａとの面間距離も変化する。そして、この面間距離の変化により、可動カム１３１の基面１３１ａに頂面１１１ａが当接している面押しパンチ１１も上下に変位する。こうして、面押しパンチ１１の成形部１１２とダイプレート７に保持されているワーク９の上面との距離も変化し、面取り加工する際の面押しパンチ１１の高さ調整が可能となる。

調整ボルト１３３は、カムホルダープレート１２３の右側に設けた雌ネジ部に螺合する雄ネジ部１３３ｂと、調整ボルト１３３を回転させる頭部１３３ａとを有する。頭部１３３ａはカムホルダープレート１２３の外部に配置されており、調整ボルト１３３をパンチユニット１の外部から回転させることができる。また、調整ボルト１３３の先端部１３３ｃは空間１２３ｓまで貫通して、可動カム１３１の右側面１３１ｃに当接し得る。従って、調整ボルト１３３を締め込んだり緩めたりすることにより、その先端部１３３ｃに押圧された可動カム１３１は左右方向に進退（変位）することになる。

ブッシュピン１３４は、可動な円柱体であり、調整ボルト１３３と同軸上で、カムホルダープレート１２３の左側に、嵌挿されている。ブッシュピン１３４の右端部１３４ｄは空間１２３ｓまで貫通して、可動カム１３１の左側面１３１ｄに当接し得る。ブッシュピン１３４の左端部１３４ａはスプリング１３５に当接しており、スプリング１３５の一端側（左端側）はカムホルダープレート１２３の左端部に螺設したロックボルト１３６によって支持されてる。こうしてブッシュピン１３４は、左端側からスプリング１３５により付勢されると共に、右端側にある可動カム１３１を調整ボルト１３３側へ付勢している。なお、本実施例の場合、ブッシュピン１３４およびスプリング１３５（さらにはロックボルト１３６）により、本発明でいう付勢手段が構成される。

このように可動カム１３１は、左側面１３１ｄでブッシュピン１３４によって弾性的に支持されていると共に右側面１３１ｃで調整ボルト１３３により一定位置に保持されている。そして、調整ボルト１３３をいずれかの方向に回転させることにより、可動カム１３１はブッシュピン１３４に抗して左方向へ進行したり、ブッシュピン１３４に付勢されて右方向へ後退したりする。この可動カムの移動により、可動カム１３１の基面１３１ａと固定カム１３２の基面１３２ａとの面間距離も変化し、ひいては面押しパンチ１１の高さが所定範囲内に調整され得る。

このように調整機構１３を用いて面押しパンチ１１の高さを適切に調整したパンチユニット１を組み込んだダイセット（図略）をプレス成形装置に取り付けてプレス成形を行うと、段取り作業負担の大幅な軽減を図りつつ、打抜き孔９１の開口端縁９１１に所望形状のＲ面取りを高精度に形成できるようになる。なお、面押しパンチ１１の高さ調整は、パンチユニット１をダイセット等に組み込んだ後に行ってもよい。

１パンチユニット（プレス成形型）
１１面押しパンチ
１２リテーナ（枠体）、
１３調整機構（調整具）
１３１可動カム（第１カム）
１３２固定カム（第２カム）
１３３調整ボルト（調整ネジ）

Claims

被加工材の表面近傍を所定深さまで押圧して該表面近傍に所望形状を付与する成形部と該成形部から延在する軸部と該軸部の他端側にある頭部とを有する面押しパンチと、
該面押しパンチの頭部の頂面に対向する第１基面と該第１基面に対して傾斜している第１斜面とを有する第１カムと、
該第１基面に平行となり得る第２基面と該第２基面に対して傾斜していると共に該第１斜面に摺接し得る第２斜面とを有する第２カムと、
該第１カムと該第２カムの収容室を構成する枠体と、
該収容室外から該第１カムと該第２カムの少なくとも一方である可動カムを前記第１基面または前記第２基面に平行な特定方向に変位させて、該第１基面と該第２基面の面間距離を調整し得る調整具と、
を備えることを特徴とするプレス成形型。
前記調整具は、前記可動カムの前記特定方向の変位量を回転角により調整する調整ネジからなる請求項１に記載のプレス成形型。
前記調整具は、さらに、前記可動カムを前記特定方向に沿って前記調整ネジ側へ付勢する付勢手段を備える請求項２に記載のプレス成形型。
前記調整ネジは、前記可動カムの高い側面側に配設されている請求項２または３に記載のプレス成形型。
前記枠体は、
前記第２基面へプレス荷重を伝えるバッキングプレートと前記面押しパンチを保持するパンチプレートとの間に介装され、前記第１カムと前記第２カムを収容する空間を有するカムホルダープレートからなる請求項１〜４のいずれかに記載のプレス成形型。