JP2016168611A - プレス機械、プレス加工方法及びプレス金型 - Google Patents

Abstract

【課題】金型のメンテナンス時間を短縮して、製造ラインを停止する時間を短くできる新規なプレス機械及びプレス加工方法を提供することにある。
【解決手段】上金型及び下金型の夫々の両方側面にプレス加工用の切れ刃を形成し、少なくとも、上金型或いは下金型の一方側面の切れ刃が摩耗すると、切れ刃が摩耗した上金型或いは下金型の摩耗していない他方側面の切れ刃を使用してプレス加工を行う構成とした。これによれば、使用している金型の一方面の切れ刃が摩耗した場合であっても、他方面の切れ刃を使用できるように金型を裏返して置き換えるだけであるので、メンテナンスの時間を短縮でき製造ラインを停止する時間を短くできる。
【選択図】図６

Description

本発明は上金型及び下金型の組み合わせによって板状の金属素材に打ち抜き等のプレス加工を行うプレス機械、プレス加工方法及びプレス金型に関するものである。

プレス機械を用いて板状の金属素材をプレス加工する技術は、種々の機械要素部品を生産するために多くの産業分野で活用されている。このプレス加工では、例えば金属素材を打ち抜き加工するために種々のパンチやダイといった上金型、下金型が使用されている。これらの上金型、下金型は、プレス加工時には必ず金属素材と接触して使用されるため、あるプレス加工期間に亘って使用すると金型の切れ刃が摩耗するようになる。

このような金型の切れ刃が摩耗するという現象に対して、従来から種々の金型寿命を延長させるための技術が提案されて実用化されている。例えば、特開２００４−１０３４号公報（特許文献１）では、金型の表面に硬化膜を被覆して耐摩耗性を向上させるようにした技術が提案されている。

特許文献１においては、上金型及び下金型からなり、被加工素材の打抜き等のプレス加工を行うプレス金型において、上金型及び下金型の素材が合金工具鋼であって、金型素材の少なくとも被加工素材と接触する部分の表面に硬化層を被覆すると共に、金型素材の合金工具鋼の硬度をマイクロビッカース硬度で５００以上で、表面硬化層の硬度以下に硬化させたプレス金型を提案している。この特許文献１によれば、摩耗が少なくて寿命が長くでき、しかもプレス加工の生産性を向上させることができるプレス金型を提供できるようになる、と述べている。

特開２００４−１０３４号公報

しかしながら、特許文献１においては確かに金型自体の寿命は延びるが、いずれにしても金型は摩耗するものである。金型が摩耗した場合には、金型の切れ刃を再研摩するか、或いは研摩しても使用できない寿命に到達していれば、新品の金型を製造して交換する必要がある。特に特許文献１においては、切れ刃の部分が特殊な硬化処理を施されているため、研磨等のメンテナンスにかかる時間が多くなる。このため、製造ラインを停止しておく時間が余分にかかるので、製品コストに悪影響を及ぼすことになる。

本発明の目的は、金型のメンテナンス時間を短縮して、製造ラインを停止する時間を短くできる新規なプレス機械、プレス加工方法及びプレス金型を提供することにある。

本発明の特徴は、上金型及び下金型の夫々の両方側面にプレス加工用の切れ刃を形成し、少なくとも、上金型或いは下金型の一方側面の切れ刃が摩耗すると、切れ刃が摩耗した上金型或いは下金型の摩耗していない他方側面の切れ刃を使用してプレス加工を行う、ところにある。

本発明によれば、使用している金型の一方面の切れ刃が摩耗した場合であっても、他方面の切れ刃を使用できるように金型を裏返して置き換えるだけであるので、メンテナンスの時間を短縮でき製造ラインを停止する時間を短くできる。

プレス機械の概略構成を説明するための構成図である。 金属素材の加工を説明するための説明図である。 本発明が適用されるプレス機械の外観構成図である。 図３のＡ-Ａ矢視の方向から見た上金型（ダイ）付近の上面図である。 図３のＢ-Ｂ矢視の方向から見た下金型（パンチ）付近の上面図である。 本発明の実施形態になる上金型（ダイ）の構成図である。 本発明の実施形態になる下金型（パンチ）の構成図である。 本発明の実施形態になる下金型（パンチ）を下金型ホルダに固定する方法を説明する説明図である。 従来のプレス機械の外観構成図である。 図９のＡ-Ａ矢視の方向から見た上金型（ダイ）付近の上面図である。 図９のＢ-Ｂ矢視の方向から見た下金型（パンチ）付近の上面図である。 従来の上金型（ダイ）の構成図である。 従来の下金型（パンチ）の構成図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。

本発明を説明する前にプレス機械の簡単な構成と動作を図１、図２に基づき説明する。プレス機械は良く知られているが、代表的な構成を図１に示している。

図１において、参照番号１０は下部機構部（ボルスタ側）であり、この下部機構部１０の上側に上下に移動する上部機構部（スライド側）１１が配置されている。上部機構部１１はクランク機構や油圧機構によって上下に移動されるものである。

下部機構部１０は、下ベース９、パンチホルダ１２、コイルスプリング１３、ガイドポスト１４、ストリッパ１５、パンチ１６より構成されている。ストリッパ１５は下側に移動可能であり、この場合はコイルスプリング１３が圧縮されて移動することになる。そして、ストリッパ１５が下側に移動すると、パンチ１６がストリッパ１５から相対的に突出するものである。

上部機構部１１は、上ベース１７に固定されたダイホルダ１８、ダイホルダ１８に固定されたダイ１９、ダイホルダ１８に固定され、ガイドポスト１４に摺動して案内されるガイドブッシュ２０から構成されている。このような、下部機構部１０、上部機構部１１の構成は周知の構成である。

そして、例えばクランク機構の作動によって上部機構部１１が下降してくると、ガイドブッシュ２０はガイドポスト１４に摺動案内される。この時、ダイホルダ１８も同時に下降するため、ストリッパ１５はダイホルダ１８によって下側に移動される。ストリッパ１５が下側に移動すると、パンチ１６が突出し、このパンチ１６の先端はダイホルダ１８に固定されたダイ１９と噛み合い、ストリップパ１５に載置されている板状の金属素材２１を所定形状に打ち抜くことができる。この状態でパンチ１６が下側に位置しているので、打ち抜かれた金属素材２１はパンチ１６上に残るので、取り去り作業が容易である。尚、以下の説明ではパンチ１６を下金型１６と表記し、ダイ１９を上金型１９と表記するが、ダイを下金型にし、パンチを上金型としても良いものである。

図２に板状の金属素材２１の加工例を示しており、金属素材２１を下金型１６と上金型１９によって、スクラップ部分２１Ａと製品部分２１Ｂに打ち抜くものである。この打ち抜き形状に加工する金型について説明する。

図９は、従来のプレス機械の外観図を示している。図９にあるように、プレス機械は、下ベース９、下金型ホルダ１２、コイルスプリング１３、ガイドポスト１４、ストリッパ１５、下金型１６よりなる下部機構部と、上ベース１７に固定された上金型ホルダ１８、上金型ホルダ１８に固定された上金型１９、上金型ホルダ１８に固定され、ガイドポスト１４に摺動して案内されるガイドブッシュ２０よりなる上部機構部から構成されている。

ストリッパ１５は下側に移動可能であり、この場合はコイルスプリング１３が圧縮されて移動することになる。ストリッパ１５が下側に移動すると、下金型１６がストリッパ１５から相対的に突出するものである。そして、例えばクランク機構の作動によって上ベース１７が下降してくると、ガイドブッシュ２０はガイドポスト１４に摺動案内される。この時、上金型ホルダ１８も同時に下降するため、ストリッパ１５は上金型ホルダ１８によって下側に移動される。ストリッパ１５が下側に移動すると、下金型１６が突出し、この下金型１６の先端は上金型ホルダ１８に固定された上金型１９と噛み合い、ストリッパ１５に載置されている金属素材２１を所定形状に打ち抜くものである。

次に、１０乃至図１３を用いて従来の下型金型１６及び上金型１９の構造について説明する。図１０は図９のＡ−Ａ矢視方向から見た図であり、図１１は図９のＢ−Ｂ矢視方向から見た図である。図１０において上金型１８ホルダに上金型１９が固定されている。また、図１１においてストリッパ１５内に下金型１６が配置されている。

図１２は、上金型１９の正面とその断面を示しており、上金型１９は内側に円形の貫通孔２２を有した円環部２３として形成されており、この貫通孔２２の周面に沿って円環状の切り刃２４が形成されている。この切り刃２４は上金型１９の一方面ＯＳ側にだけ形成されているものである。

図１３は、下金型１６の正面とその断面を示しており、下金型１６は中実の円柱部２５に形成されており、この円筒部２５の外周面に沿って円環状の切り刃２６が形成されている。この切り刃２６は下金型１６の一方面ＯＳ側にだけ形成されているものである。

そして、下金型１６の円柱部２５が上金型１９の円環部２３の貫通孔２２に噛み合うことで、夫々の切り刃２４、２６によって金属素材２１が打ち抜かれるものである。

そして、このような下金型１６、上金型１９を使用すると、どちらか一方、或いは両方の金型の切り刃２４，２６が摩耗すると、金型の切り刃を研磨して再生する必要がある。このため、製造ラインを停止した後に、金型をプレス機械から取り外して金型の切り刃２４、２６を研磨し、この後に再びプレス機械に取り付ける作業を行わなければならない。このため、製造ラインを停止しておく時間が余分にかかるので、製品コストに悪影響を及ぼすことになる。

これに対して、本実施例においては、上金型１９及び下金型１６の夫々の両方側面にプレス加工用の切れ刃を形成し、少なくとも、上金型１９或いは下金型１６の一方側面の切れ刃が摩耗すると、切れ刃が摩耗した上金型或いは下金型の摩耗していない他方側面の切れ刃を使用してプレス加工を行うようにしたものである。これによれば、使用している金型の一方側面の切れ刃が摩耗した場合であっても、他方側面の切れ刃を使用できるように裏返して置き換えるだけであるので、メンテナンスの時間を短縮でき製造ラインを停止する時間を短くできるようになる。

以下、本発明の実施形態を図３乃至図８に基づき説明する。尚、図９乃至図１３と同じ参照番号の構成部品は同一の構成部品であるので説明は省略する。

図３乃至図５において、図９乃至図１１と異なっている点は、切り刃の形成位置と下金型１６の形状であるが、これについては図６乃至図８を用いて後で説明する。

図６は、本実施例になる上金型１９の正面とその断面を示しており、上金型１９は内側に円形の貫通孔２２を有した円環部２３として形成されており、この貫通孔２２の周面に沿って円環状の切り刃２４Ａ、２４Ｂが形成されている。この切り刃２４Ａ，２４Ｂは上金型１９の両方側面ＯＳ、ＰＳに形成されているものである。

図７は、本実施例になる下金型１６の正面とその断面を示しており、下金型１６は中実の円柱部２５に形成されており、この円柱部２５の外周面に沿って円環状の切り刃２６Ａ、２６Ｂが形成されている。この切り刃２６Ａ，２６Ｂは下金型１６の両方側面ＯＳ、ＰＳに形成されているものである。

そして、このような下金型１６、上金型１９を使用すると、例えば、上金型１９の一方側面ＯＳの切れ刃２４Ａと下金型１６の一方側面ＯＳの切れ刃２６Ａを使用してプレス加工を行っていた場合に、プレス加工期間が長くなって上金型１９の切れ刃２４Ａと下金型１６の切れ刃２６Ａの両方が摩耗したとする。

この場合は、下金型１６、上金型１９のプレス加工面を裏返して上金型１９の他方側面ＰＳの切れ刃２４Ｂと、下金型１６の他方側面ＰＳの切れ刃２６Ｂを使用するように両金型を置き換えれば良いものである。もちろん、どちらか一方の金型の切れ刃が摩耗した場合は、摩耗した方の金型を裏返せば良いものである。

したがって、これによれば、使用している金型の一方側面の切れ刃が摩耗した場合であっても、使用している金型の他方側面の切れ刃を使用できるように置き換えるだけであるので、メンテナンスの時間を短縮でき製造ラインを停止する時間を短くできるようになる。また、金型の研磨頻度は従来の半分となるため、メンテナンスに必要とされる費用が削減でき、更に製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、下金型１６の中央付近には対向して形成された凹部２７が形成されており、この凹部２７は下金型１６と下金型ホルダ１２の位置合わせの機能を備えている。尚、上金型１９の貫通孔２２を利用して上金型１９と上金型ホルダ１８の位置合わせを行っても良いものである。この場合、下金型ホルダ１２及び上金型ホルダ１８には、下金型１６の凹部２７及び上金型１９の貫通孔２２と嵌合する同形状の凸部が形成されている。したがって、下金型１６の凹部２７、上金型１９の貫通孔２２を下金型ホルダ１２及び上金型ホルダ１８の凸部に嵌め込むインロー構造によって、位置決めが簡単にできる構造となっている。

図８に下金型１６と下金型ホルダ１２の位置決め構造について説明する。一般的に、下金型１６と下金型ホルダ１２の位置決めは、最低２箇所のノックピンで行うようになっている。しかしながら、図８に示す本実施例では、下金型１６に形成した凹部２７と下金型ホルダ１２に形成した凸部２８を嵌め込むインロー構造によって、両者の位置決めが簡単にできる構造となっている。尚、上金型１９についても貫通孔２２を使用することで同様のことが可能である。

したがって、一般的な金型の位置決めに使用するノックピンを使用することなく、金型の位置決め、固定ができるので、金型の組立作業の簡易化が可能となる。また、金型に凹部や貫通孔を設けることでメンテナンスの際の研磨面積が減少し、研磨砥石の目詰まり防止、研磨時間の短縮を図ることが可能となる。

以上述べた通り本発明は、上金型及び下金型の夫々の両方側面にプレス加工用の切れ刃を形成し、少なくとも、上金型或いは下金型の一方側面の切れ刃が摩耗すると、切れ刃が磨耗した上金型或いは下金型の摩耗していない他方側面の切れ刃を使用してプレス加工を行う構成とした。これによれば、使用している金型の一方面の切れ刃が摩耗した場合であっても、他方面の切れ刃を使用できるように裏返して置き換えるだけであるので、メンテナンスの時間を短縮でき製造ラインを停止する時間を短くできるようになる。

尚、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

９…下ベース、１０…下部機構部、１１…上部機構部、１２…下金型ホルダ、１３…コイルスプリング、１４…ガイドポスト、１５…ストリッパ、１６…下金型（パンチ）、１７…上ベース、１８…上金型ホルダ、１９…上金型（ダイ）、２０…ガイドブッシュ、２１…金属素材、２２…貫通孔、２３…円環部、２４、２４Ａ、２４Ｂ…切り刃、２５…円柱部、２６、２６Ａ、２６Ｂ…切り刃、２８…凹部、２８…凸部、ＯＳ…一方側面、ＰＳ…他方側面。

Claims (5)

1. 上金型及び下金型を備え、金属素材の打抜き等のプレス加工を行うプレス機械において、
   前記上金型及び前記下金型の夫々の両方側面にプレス加工用の切れ刃を形成し、少なくとも、前記上金型或いは前記下金型の一方側面の切れ刃が摩耗すると、前記切れ刃が摩耗した前記上金型或いは前記下金型の摩耗していない他方側面の切れ刃を使用してプレス加工を行うことを特徴とするプレス機械。
2. 請求項1に記載のプレス機械において、
   前記下金型はパンチであり、前記上金型はダイであることを特徴とするプレス機械。
3. 請求項1に記載のプレス機械において、
   少なくとも、前記上金型或いは前記下金型には凹部、または貫通孔が形成されており、前記上金型或いは前記下金型を保持する上金型ホルダ或いは下金型ホルダには、前記凹部または前記貫通孔が嵌め込まれる位置決め用の凸部が形成されていることを特徴とするプレス機械。
4. 上金型および下金型を備えたプレス機械によって、金属素材の打抜き等を行うプレス加工方法において、
   前記上金型及び前記下金型の夫々の両方側面にプレス加工用の切れ刃を形成し、少なくとも、前記上金型或いは前記下金型の一方側面の切れ刃が摩耗すると、前記切れ刃が摩耗した前記上金型或いは前記下金型の摩耗していない他方側面の切れ刃を使用してプレス加工を行うことを特徴とするプレス加工方法。
5. 上金型及び下金型からなり、前記上金型及び前記下金型が噛み合う一方側面に切り刃を形成して金属素材の打抜き等のプレス加工を行うプレス金型において、
   前記金属素材をプレス加工する切れ刃を、前記上金型及び前記下金型の他方側面にも形成したことを特徴とするプレス金型。

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