JP2016185551A - プレス加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス材をプレス加工する第１、第２金型の温度が上昇して熱膨張が生じたとしても、寸法精度の点で、より所望の製品が形成できるようにする。【解決手段】第１金型５の対向面１２の一部分１２ａに凹型１５が形成される。第２金型６の対向面１３の一部分１３ａに、一方向Ａでの第１、第２金型５，６同士の接近により凹型１５に嵌入される凸型１６が形成される。第１金型５は、凹型１５の底面を通る分断面１８で分断されて複数の分断金型５ａ，５ａで構成される。各分断金型５ａ，５ａの分断面１８，１８同士を弾性的に当接させる弾性材１９が設けられる。一方向Ａに対し傾斜する傾斜面２１，２２が第１、第２金型５，６の各対向面１２，１３の他部分１２ｂ，１３ｂに形成される。第１、第２金型５，６同士が接近するとき、両傾斜面２１，２２が互いに摺接して第１金型５の分断金型５ａ，５ａ同士が上記弾性材１９の弾性力に対抗しつつ離される。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス材を挟み付けてプレス加工する両金型が熱膨張する際、これら両金型間のクリアランスの厚さ寸法が、より所望値となるよう自動調整するためのプレス加工装置に関するものである。

上記プレス加工装置には、従来、下記特許文献１に示されるものがある。この公報のものによれば、上下方向で互いに対向する対向面が形成され、これら両対向面の間でプレス材をプレス加工可能とする第１、第２金型が設けられる。これら両金型のうち、第１金型の対向面の面方向での一部分に凹型が形成され、第２金型の対向面の面方向での一部分に、上下方向での上記第１、第２金型同士の接近により上記凹型に嵌入される凸型が形成される。また、上記第１、第２金型にはそれぞれ水通路が形成され、これら水通路を冷却水が流動して、上記第１、第２金型が所定温度となるよう冷却されるようになっている。

上記プレス加工装置は、高温にしたプレス材を第１、第２金型で挟み付けることによりホットプレス加工し、この直後に、上記プレス材を上記第１、第２金型との熱交換により急冷却して焼入れし、製品を形成する、というダイクエンチ加工を行うためのものである。具体的には、上記プレス加工装置を用いてのダイクエンチ加工は次のように行われる。

即ち、まず、予め９００℃など所定の高温度にまで加熱されたプレス材が上記第１、第２金型の間に配置される。

次に、これら第１、第２金型同士の接近により、これら第１、第２金型の互いの対向面の間に上記プレス材が挟み付けられる。すると、このプレス材は、上記凹型の内面を含む対向面と、この凹型に嵌入された凸型の外面を含む対向面との間のクリアランス形状に合致するようホットプレス加工される。この場合、プレス材は、予め所定の高温とされて軟化させられるため、このホットプレス加工により、寸法精度のよい所望形状の製品が容易に形成される。

また、上記ホットプレス加工直後の上記プレス材は、前記冷却水により冷却されている第１、第２金型との熱交換により急冷却されて焼入れされる。そして、上記したホットプレス加工直後の焼入れにより、上記した所望形状で所望剛性を有する製品が形成される。

特願２０１１−２４０３７３号公報

ところで、上記プレス加工では、ホットプレス加工直後のプレス材に所望の焼入れができるようにするため、上記第１、第２金型は上記冷却水により冷却されて１７０℃程度の温度に維持される。この場合、この温度は常温から見て高温状態であるため、その分、第１、第２金型は全体的に熱膨張するが、これと共に上記凸型と、この凸型周りの凹型の部分とがそれぞれ熱膨張することにより、第１、第２金型の両対向面間のクリアランスの厚さ寸法が狭められがちとなる。

そして、上記の場合には、ホットプレス加工時に、所望のクリアランス形状が得られなくなるおそれがあるため、第１、第２金型とプレス材との接触が部分的となるなど不十分となって、寸法精度が低下すると共に焼入れが不十分となり、所望形状や所望剛性の製品が形成できないおそれを生じる。

そこで、通常は、プレス加工時に予想される上記第１、第２金型の温度において、上記クリアランスの厚さ寸法が所望値となるよう第１、第２金型の形状が予め設定される。しかし、プレス加工時の第１、第２金型の実際の温度と予想温度とは相違しがちであるため、より所望の製品を形成する上で、改善の余地が残されている。

本発明は、上記のような事情に注目してなされたもので、本発明の目的は、第１、第２金型の間にプレス材を挟み付けてプレス加工するとき、上記第１、第２金型の温度が上昇して熱膨張が生じたとしても、特に寸法精度の点で、より所望の製品が形成できるようにすると共に、これが簡単な構成で安価に達成できるようにすることである。

請求項１の発明は、図１，２で示すように、ある一方向Ａで互いに対向する対向面１２，１３が形成され、これら両対向面１２，１３の間でプレス材２をプレス加工可能とする第１、第２金型５，６を設け、第１金型５の対向面１２の面方向での一部分１２ａに凹型１５を形成し、第２金型６の対向面１３の面方向での一部分１３ａに、上記一方向Ａでの上記第１、第２金型５，６同士の接近により上記凹型１５に嵌入される凸型１６を形成したプレス加工装置において、
図１で示すように、上記第１金型５を、上記凹型１５の底面を通る分断面１８で分断して複数の分断金型５ａ，５ａで構成し、これら各分断金型５ａ，５ａの分断面１８，１８同士を弾性的に当接させる弾性材１９を設け、上記一方向Ａに対し傾斜する傾斜面２１，２２を上記第１、第２金型５，６の各対向面１２，１３の他部分１２ｂ，１３ｂにそれぞれ形成し、上記第１、第２金型５，６同士が接近するとき、上記両傾斜面２１，２２が互いに摺接して上記第１金型５の分断金型５ａ，５ａ同士が上記弾性材１９の弾性力に対抗しつつ離れる（図１（ｂ）中矢印Ｂ）ようにし、
および／もしくは、図２で示すように、上記第２金型６を、上記凸型１６の頂面を通る分断面２８で分断して複数の分断金型６ａ，６ａで構成し、これら各分断金型６ａ，６ａの分断面２８，２８同士を所定寸法だけ弾性的に離れさせる弾性材２９を設け、上記一方向Ａに対し傾斜する傾斜面２１，２２を上記第１、第２金型５，６の各対向面１２，１３の他部分１２ｂ，１３ｂにそれぞれ形成し、上記第１、第２金型５，６同士が接近するとき、上記両傾斜面２１，２２が互いに摺接して上記第２金型６の分断金型６ａ，６ａ同士が上記弾性材２９の弾性力に対抗しつつ接近する（図２（ｂ）中矢印Ｄ）ようにしたことを特徴とするプレス加工装置である。

なお、この項において、上記各用語に付記した符号や図面番号は、本発明の技術的範囲を後述の「実施例」の項や図面の内容に限定解釈するものではない。

本発明による効果は、次の如くである。

請求項１の発明は、ある一方向で互いに対向する対向面が形成され、これら両対向面の間でプレス材をプレス加工可能とする第１、第２金型を設け、第１金型の対向面の面方向での一部分に凹型を形成し、第２金型の対向面の面方向での一部分に、上記一方向での上記第１、第２金型同士の接近により上記凹型に嵌入される凸型を形成したプレス加工装置において、
上記第１金型を、上記凹型の底面を通る分断面で分断して複数の分断金型で構成し、これら各分断金型の分断面同士を弾性的に当接させる弾性材を設け、上記一方向に対し傾斜する傾斜面を上記第１、第２金型の各対向面の他部分にそれぞれ形成し、上記第１、第２金型同士が接近するとき、上記両傾斜面が互いに摺接して上記第１金型の分断金型同士が上記弾性材の弾性力に対抗しつつ離れるようにしたことを第１特徴点とし、
また、上記第１特徴点に加え、もしくはこれに代えて、上記第２金型を、上記凸型の頂面を通る分断面で分断して複数の分断金型で構成し、これら各分断金型の分断面同士を所定寸法だけ弾性的に離れさせる弾性材を設け、上記一方向に対し傾斜する傾斜面を上記第１、第２金型の各対向面の他部分にそれぞれ形成し、上記第１、第２金型同士が接近するとき、上記両傾斜面が互いに摺接して上記第２金型の分断金型同士が上記弾性材の弾性力に対抗しつつ接近するようにしたことを第２特徴点としており、次の効果が生じる。

即ち、上記第１、第２金型同士の接近により、これら第１、第２金型の互いの対向面の間にプレス材を挟み付ければ、このプレス材のプレス加工ができるが、このプレス加工において、第１、第２金型が何らかの理由により温度上昇し、その分、第１、第２金型が全体的に熱膨張すると共に、上記凸型と、この凸型周りの凹型の部分とが熱膨張する場合には、これら第１、第２金型の両対向面間のクリアランスの厚さ寸法は狭められがちとなる。

しかし、上記第１特徴点によれば、上記プレス加工に先立って、上記第１金型の対向面における他部分の傾斜面と、上記第２金型の対向面における他部分の傾斜面とが互いに摺接して、上記第１金型の分断金型同士が上記弾性材の弾性力に対抗しつつ離されるため、上記凸型と凹型の部分との熱膨張により上記クリアランスの厚さ寸法が狭められようとする分、上記した両傾斜面同士の摺接により両分断金型同士が機械的に離されることにより、上記厚さ寸法は所望値となるよう矯正可能とされる。

また、上記第２特徴点によれば、上記プレス加工に先立って、上記第１金型の対向面における他部分の傾斜面と、上記第２金型の対向面における他部分の傾斜面とが互いに摺接して、上記第２金型の分断金型同士が上記弾性材の弾性力に対抗しつつ接近させられるため、上記凸型と凹型の部分との熱膨張により上記クリアランスの厚さ寸法が狭められようとする分、上記した両傾斜面同士の摺接により両分断金型同士が機械的に接近させられることにより、上記厚さ寸法は所望値となるよう矯正可能とされる。

よって、その後、上記プレス材は、上記凹型の内面を含む対向面と、この凹型に嵌入された凸型の外面を含む対向面との間に形成される所望厚さ寸法のクリアランス形状に合致するようプレス加工され、特に寸法精度のよい所望形状の製品が形成される。

しかも、上記した第１、第２金型を用いてのプレス加工による所望形状の製品の形成は、上記第１、第２金型にそれぞれ傾斜面を形成する、という簡単な構成で安価に達成することができ、実用的に極めて有益である。

実施例１を示し、（ａ）はプレス加工前のプレス加工装置の側面図、（ｂ）はプレス加工時のプレス加工装置の側面図である。 実施例１を示し、（ａ）はプレス加工前のプレス加工装置の側面図、（ｂ）はプレス加工時のプレス加工装置の側面図である。

本発明のプレス加工装置に関し、第１、第２金型の間にプレス材を挟み付けてプレス加工するとき、上記第１、第２金型の温度が上昇して熱膨張が生じたとしても、特に寸法精度の点で、より所望の製品が形成できるようにすると共に、これが簡単な構成で安価に達成できるようにする、という目的を実現するため、本発明を実施するための形態は、次の如くである。

即ち、プレス加工装置において、ある一方向で互いに対向する対向面が形成され、これら両対向面の間でプレス材をプレス加工可能とする第１、第２金型が設けられる。これら両金型のうち、第１金型の対向面の面方向での一部分に凹型が形成される。第２金型の対向面の面方向での一部分に、上記一方向での上記第１、第２金型同士の接近により上記凹型に嵌入される凸型が形成される。

上記第１金型は、上記凹型の底面を通る分断面で分断されて複数の分断金型で構成される。これら各分断金型の分断面同士を弾性的に当接させる弾性材が設けられる。上記一方向に対し傾斜する傾斜面が上記第１、第２金型の各対向面の他部分にそれぞれ形成される。上記第１、第２金型同士が接近するとき、上記両傾斜面が互いに摺接して上記第１金型の分断金型同士が上記弾性材の弾性力に対抗しつつ離れることとされる。

また、上記構成に加え、もしくは上記構成に代えて、上記第２金型は、上記凸型の頂面を通る分断面で分断されて複数の分断金型で構成される。これら各分断金型の分断面同士を所定寸法だけ弾性的に離れさせる弾性材が設けられる。上記一方向に対し傾斜する傾斜面が上記第１、第２金型の各対向面の他部分にそれぞれ形成される。上記第１、第２金型同士が接近するとき、上記両傾斜面が互いに摺接して上記第２金型の分断金型同士が上記弾性材の弾性力に対抗しつつ接近することとされる。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例１を添付の図１に従って説明する。

図１において、符号１は、プレス加工のうち、プレス材２をダイクエンチ加工することにより車両の車体部品である製品３を形成するためのプレス加工装置である。上記プレス材２は板金材で、上記製品３は長手方向の各部横断面がハット形状をなす長尺材である。

上記プレス加工装置１は、ある一方向Ａである上下方向に並設される第１、第２金型５，６を有している。上記第１金型５は、油圧により昇降可能な昇降台９に支持されて可動型とされ、この昇降台９と共に昇降可能とされる。上記第２金型６は、静止側部材である基台１０上に固着されて固定型とされる。

なお、説明の便宜上、図１の紙面に垂直な方向を前後方向とし、上記一方向Ａおよび前後方向にそれぞれ直交する方向を左右方向として、以下説明する。

上記第１金型５の下面と第２金型６の上面とには、上記一方向Ａで互いに対向する対向面１２，１３が形成される。上記第１金型５の対向面１２の左右方向の中央部である一部分１２ａに、下方に向かって開口する横断面が台形状の凹型１５が形成される。また、上記第２金型６の対向面１３の左右方向の中央部である一部分１３ａに、上方に向かって突出する横断面が台形状の凸型１６が形成される。上記一方向Ａで、上記第１、第２金型５，６同士が接近したとき（図１（ｂ））、上記凹型１５に上記凸型１６が嵌入される。

上記第１金型５は、上記凹型１５の底面を直角に横切るよう通り、上記一方向Ａおよび前後方向にそれぞれ平坦に延びる分断面１８で分断された左右分断金型５ａ，５ａで構成される。また、これら各分断金型５ａ，５ａの分断面１８，１８同士を弾性的に当接させるコイルばね構造の弾性材１９が設けられる。この弾性材１９は、上記左右分断金型５ａ，５ａが互いに引き付け合うようこれら分断金型５ａ，５ａに架設される。

上記第１、第２金型５，６の各対向面１２，１３の他部分１２ｂ，１３ｂに、それぞれ上記一方向Ａに対し同じ交角で傾斜する傾斜面２１，２２が形成される。これら各傾斜面２１，２２はそれぞれ左右一対設けられ、いずれも下方に向かうに従い上記凹型１５および凸型１６から外側方に離れる方向に傾斜する。

そして、図１（ｂ）で示すように、上記第１、第２金型５，６同士が接近するとき、上記第１金型５の対向面１２における他部分１２ｂの傾斜面２１と、上記第２金型６の対向面１３における他部分１３ｂの傾斜面２２とが互いに摺接して、上記第１金型５の分断金型５ａ，５ａ同士が上記弾性材１９の弾性力に対抗しつつ左右にわずかに離されるようになっている（図１（ｂ）中矢印Ｂ）。

上記第１、第２金型５，６にはそれぞれ不図示の水通路が形成される。これら水通路を冷却水が流動して、上記第１、第２金型５，６が所定温度となるよう冷却される。

上記プレス加工装置１によるダイクエンチ加工は次のように行われる。

即ち、図１（ａ）で示すように、まず、予め９００℃など所定の高温度にまで加熱されたプレス材２が上記第１、第２金型５，６の間に配置される。

次に、図１（ｂ）で示すように、これら第１、第２金型５，６同士の接近により、これら第１、第２金型５，６の互いの対向面１２，１３の間に上記プレス材２を挟み付ければ、このプレス材２のプレス加工ができるが、このプレス加工において、第１、第２金型５，６が上記プレス材２により加熱されて温度上昇し、その分、第１、第２金型５，６が全体的に熱膨張すると共に、上記凸型１６と、この凸型１６周りの凹型１５の部分とが熱膨張する場合には、これら第１、第２金型５，６の両対向面１２，１３間のクリアランスの厚さ寸法Ｃは狭められがちとなる。

しかし、上記プレス加工に先立って、上記第１金型５の対向面１２における他部分１２ｂの傾斜面２１と、上記第２金型６の対向面１３における他部分１３ｂの傾斜面２２とが互いに摺接して、上記第１金型５の分断金型５ａ，５ａ同士が上記弾性材１９の弾性力に対抗しつつ左右にわずかに離される（図１（ｂ）中矢印Ｂ）。この場合、互いに対面する凹型１５の内側面と凸型１６の外側面との間のクリアランスの厚さ寸法Ｃが、その時の第１、第２金型５，６の温度において所望寸法となるよう上記各傾斜面２１，２２の位置や形状が予め設定されている。

このため、上記凸型１６と凹型１５の部分との熱膨張により上記クリアランスの厚さ寸法Ｃが狭められようとする分、上記した両傾斜面２１，２２同士の摺接により両分断金型５ａ，５ａ同士が機械的に離されることにより、上記厚さ寸法Ｃは所望値となるよう矯正可能とされる。

よって、その後、上記プレス材２は、上記凹型１５の内面を含む対向面１２と、この凹型１５に嵌入された凸型１６の外面を含む対向面１３との間に形成される所望厚さ寸法Ｃのクリアランス形状に合致するようホットプレス加工される。この場合、プレス材２は、予め所定の高温とされて軟化させられるため、そのホットプレス加工により、寸法精度のよい所望形状の製品３が容易に形成される。

また、上記ホットプレス加工直後の上記プレス材２は、前記冷却水により冷却されている第１、第２金型５，６との熱交換により急冷却されて焼入れされる。そして、上記したホットプレス加工直後の焼入れにより、上記した所望形状で所望剛性を有する製品３が形成される。

なお、上記構成では、第１金型５を可動型、第２金型６を固定型としたが、これを逆にしてもよく、共に可動型としてもよい。また、上記一方向Ａは前後方向であってもよく、左右方向であってもよい。また、上記プレス加工装置１は、ダイクエンチではないホットプレス加工に適用してもよく、冷間プレス加工であっても、プレス加工により第１、第２金型５，６が高温になる場合には、これに適用してもよい。

以下の図２は、実施例２を示している。この実施例２は、前記実施例１と構成、作用効果において多くの点で共通している。そこで、これら共通するものについては、図面に共通の符号を付してその重複した説明を省略し、異なる点につき主に説明する。また、これら実施例における各部分の構成を、本発明の目的、作用効果に照らして種々組み合せてもよい。

本発明をより詳細に説明するために、その実施例２を添付の図２に従って説明する。

図２において、上記第２金型６は、上記基台１０の平坦な上面に摺動可能に載置される。上記第２金型６は、上記凸型１６の頂面を直角に横切るよう通り、上記一方向Ａおよび前後方向にそれぞれ平坦に延びる分断面２８で分断された左右分断金型６ａ，６ａで構成される。また、これら各分断金型６ａ，６ａの分断面２８，２８同士を弾性的に離れさせるコイルばね構造の弾性材２９が設けられる。この弾性材２９は、上記左右分断金型６ａ，６ａが互いに離れるようこれら分断金型６ａ，６ａに架設される。また、上記左右分断金型６ａ，６ａが所定寸法だけ互いに離されたとき、それ以上に離れることを阻止する左右ストッパ３１，３１が上記基台１０の上面に形成される。

そして、図２（ｂ）で示すように、上記第１、第２金型５，６同士が接近するとき、上記第１金型５の対向面１２における他部分１２ｂの傾斜面２１と、上記第２金型６の対向面１３における他部分１３ｂの傾斜面２２とが互いに摺接して、上記第２金型６の分断金型６ａ，６ａ同士が上記弾性材２９の弾性力に対抗しつつ左右から互いに接近させられるようになっている（図２（ｂ）中矢印Ｄ）。

ここで、上記プレス加工において、第１、第２金型５，６が上記プレス材２により加熱されて温度上昇し、その分、第１、第２金型５，６が全体的に熱膨張すると共に、上記凸型１６と、この凸型１６周りの凹型１５の部分とが熱膨張する場合にいは、これら第１、第２金型５，６の両対向面１２，１３間のクリアランスの厚さ寸法Ｃは狭められがちとなる。

しかし、上記のように、凸型１６と凹型１５の部分との熱膨張により上記クリアランスの厚さ寸法Ｃが狭められようとする分、前記した両傾斜面２１，２２同士の摺接により両分断金型６ａ，６ａ同士が機械的に接近させられることにより、上記厚さ寸法Ｃは所望値となるよう矯正可能とされる。

１ プレス加工装置
２ プレス材
３ 製品
５ 第１金型
５ａ 分断金型
６ 第２金型
６ａ 分断金型
９ 昇降台
１０ 基台
１２ 対向面
１２ａ 一部分
１２ｂ 他部分
１３ 対向面
１３ａ 一部分
１３ｂ 他部分
１５ 凹型
１６ 凸型
１８ 分断面
１９ 弾性材
２１ 傾斜面
２２ 傾斜面
２８ 分断面
２９ 弾性材
３１ ストッパ
Ａ 一方向
Ｃ 厚さ寸法

Claims (1)

1. ある一方向で互いに対向する対向面が形成され、これら両対向面の間でプレス材をプレス加工可能とする第１、第２金型を設け、第１金型の対向面の面方向での一部分に凹型を形成し、第２金型の対向面の面方向での一部分に、上記一方向での上記第１、第２金型同士の接近により上記凹型に嵌入される凸型を形成したプレス加工装置において、
   上記第１金型を、上記凹型の底面を通る分断面で分断して複数の分断金型で構成し、これら各分断金型の分断面同士を弾性的に当接させる弾性材を設け、上記一方向に対し傾斜する傾斜面を上記第１、第２金型の各対向面の他部分にそれぞれ形成し、上記第１、第２金型同士が接近するとき、上記両傾斜面が互いに摺接して上記第１金型の分断金型同士が上記弾性材の弾性力に対抗しつつ離れるようにし、
   および／もしくは上記第２金型を、上記凸型の頂面を通る分断面で分断して複数の分断金型で構成し、これら各分断金型の分断面同士を所定寸法だけ弾性的に離れさせる弾性材を設け、上記一方向に対し傾斜する傾斜面を上記第１、第２金型の各対向面の他部分にそれぞれ形成し、上記第１、第２金型同士が接近するとき、上記両傾斜面が互いに摺接して上記第２金型の分断金型同士が上記弾性材の弾性力に対抗しつつ接近するようにしたことを特徴とするプレス加工装置。

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