JP2016198791A - プレス加工方法、プレス加工装置、プレス成形体、プレス加工品 - Google Patents

Abstract

【課題】パンチ及びダイスを用いたプレスにより被加工物に変形を付与するものにおいて、被加工物に対する残留応力に起因する耐久特性の悪化を防止する。【解決手段】ダイス２は、メタルダイアフラム１の下面側形状に対応した形状を有し、パンチ３は、メタルダイアフラム１の上面側形状に対応した形状を有する。被加工物５はパンチ３及びダイス２により上下から挟まれるように配置される。被加工物５のうち中央部分Ａが、要求される加工寸法精度が高い部位とされ、その外側部分Ｂ１，Ｂ２が、要求される加工寸法精度がそれより低くても良い特定部位とされる。パンチ３及びダイス２は、プレス動作の初期において被加工物５の特定部位を他の部分に先立って挟み込むように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を、それを挟み込むように対向する位置に夫々配置されるパンチ及びダイスを有するプレス機構によりプレスすることによって、被加工物に所定形状の変形を付与するようにしたプレス加工方法、プレス加工装置、プレス成形体、プレス加工品に関する。

例えば車載用の圧力センサにおいては、円板状のステンレス薄板に、同心円状に凸部（コルゲート形状）を有したメタルダイアフラムを組込んだものが知られている。この種のメタルダイアフラムを製造するための方法としては、一般に、パンチ及びダイスを有するプレス機構を用いたプレス加工が採用されている。近年では、ステンレス板に対する傷の発生を防止するために、パンチを金型とし、ダイスにウレタンゴムのようなゴム型を採用することが行われている（例えば特許文献１参照）。

特開昭６１−６３３２０号公報

ところで、上記のようにパンチとダイスとの一方（或いは双方）にゴムのような弾性体を採用した場合、これら型自体がプレス圧力を受けた場合の変形を考慮して、それらの形状を決定する必要がある。例えばパンチを弾性体とした場合に、その面を平坦とし、金型（剛体）からなるダイスと組合せることによって成形を行う。より詳細には、弾性体からなるパンチが、変形と同時に被加工物の材料を引き伸ばしながら、ダイスに押し込むことで、成形が行われる。

しかしながら、このように弾性体からなるパンチを用いた場合、被加工物の材料に作用する力は、使用する弾性体の物性（ヤング率や、応力―歪特性など）による変形に依存し、その特性上、材料に均一に力をかけることは、剛体の金型を用いた場合と比較して困難である。そのため、被加工物には、例えば絞りの深い部分に局所的な圧力がかかって、材料の残留応力として残り、製品の耐久特性の悪化につながる。また、弾性体の機械的物性は、温度やロット等によってばらつくため、確実な加工のためにはマージンを持たせる必要があり、これらが残留応力を更に大きくする事情があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、パンチ及びダイスを用いたプレスにより被加工物に変形を付与するものにおいて、被加工物に対する残留応力に起因する耐久特性の悪化を防止することができるプレス加工方法、プレス加工装置、プレス成形体、プレス加工品を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明のプレス加工方法は、被加工物（５）を、それを挟み込むように対向する位置に夫々配置されるパンチ（３）及びダイス（２）を有するプレス機構（４）によりプレスすることによって、前記被加工物（５）に所定形状の変形を付与するようにしたプレス加工方法であって、前記パンチ（３）及びダイス（２）は、プレス動作の初期において前記被加工物（５）の単数または複数の特定部位を他の部分に先立って挟み込むように構成され、前記特定部位は、前記被加工物（５）のうち他の部分に比べて、加工寸法精度、強度、及び耐久性として要求される仕様のうち少なくとも一つが低くても良い部位であるところに特徴を有する（請求項１の発明）。

また、本発明のプレス加工装置は、被加工物（５）を、それを挟み込むように対向する位置に夫々配置されるパンチ（３）及びダイス（２）を有するプレス機構（４）によりプレスすることによって、前記被加工物（５）に所定形状の変形を付与するようにしたプレス加工装置であって、前記パンチ（３）及びダイス（２）は、プレス動作の初期において前記被加工物（５）の単数または複数の特定部位を他の部分に先立って挟み込むように構成され、前記特定部位は、前記被加工物（５）のうち他の部分に比べて、加工寸法精度、強度、及び耐久性として要求される仕様のうち少なくとも一つが低くても良い部位であるところに特徴を有する（請求項１２の発明）。

パンチ及びダイスを用いたプレス加工により被加工物材料を塑性変形させて、被加工物の所定形状を得る場合には、プレス動作の初期に、被加工物のうちダイスとパンチとの間に挟まれて材料がいわば拘束された部位においては、その後に加工されるその周辺部に対する材料の移動（供給）が十分に行われない事情がある。このため、プレス動作の過程の後段において、近傍から材料が供給されない状態で、深絞りなどが行われると、その部分の厚みの減少の度合いが大きくなってしまう。これにより、厚みの均一化が図られず、大きな残留応力が発生してしまう虞がある。

これに対し、本発明のプレス加工方法及びプレス加工装置によれば、パンチ及びダイスは、プレス動作の初期において被加工物の特定部位を他の部分に先立って挟み込むように構成されている、つまり被加工物の特定部位以外の部位が後で挟まれることになるので、この特定部位以外の部位に対する材料の移動（供給）を十分に行うことができる。これにより、被加工物の厚み減少を抑えながら、加工が行われるようになる。従って、一部において厚みが薄くなるなど加工後の被加工物の厚みが不均一となることを抑制できる。

このとき、被加工物の特定部位においては、他の部分に先立ってパンチ及びダイスにより挟み込まれるため、厚みの減少に伴う残留応力が生ずる虞がある。ところが、この特定部位については、他の部分に比べて、加工寸法精度、強度、及び耐久性として要求される仕様のうち少なくとも一つが低くても良い部位であるため、製品としての問題（影響）を小さく済ませることができる。尚、本発明における「プレス動作の初期において」とは、パンチがダイスに向けて移動する過程において、被加工物にパンチの一部が最初に接触する（パンチとダイスとの間に挟まれる）時期をいう。

被加工物全体で加工寸法精度、強度、及び耐久性の仕様をすべて一様に設定する場合には本発明の対象外となる。それはそれら仕様を最も厳しいものに統一することで可能であり、かつ通常はそのようにされていると想定される。

しかしながら、ほとんどのプレス加工工程において、前記仕様を全体一様に設定することはコスト面からは合理性を欠く。その理由を以下説明する。
実際のプレス被加工物がプレス工程終了後そのまま単独製品として完結することは稀であり、多くの場合においては別工程で作成された他の部品と組み合わせられる。この場合他の部品と組み合わせるには、接着、圧着、かしめ、ボルト締め、溶接などさまざまな手段がとられる。そのいずれの手段をとるにせよ、部品同士を固定するにある程度の面積を要するのであって、固定工程を加えた総合的な寸法精度は低くなる。よって固定部分を特定部位とし、その加工寸法精度仕様を他の部位より緩く許容することはコストメリット上の合理性を持つ。また強度や耐久性仕様の優先度については固定機能の重要性によって異なるが、固定部分とそれ以外の部分での仕様に差別をつける十分な理由になる。

例外としてプレス加工品全体（板材の場合には全面）を他部品と組み合わせる場合も考えられなくない（たとえば補強あるいはクッション等の目的）が、加工による変形部分と平坦部分において受ける力が一様であることは考えにくく、よってその強度の要求仕様を同一に設定する必然性はない。加工寸法精度や耐久性についても同様である。これが請求項１における特定部位の仕様において、加工寸法精度、強度、及び耐久性のうちの要求仕様のうち少なくとも一つを低くしうる理由であり、特にコスト面で大いに有利になる理由である。

一方、大量の部品を早くかつ安価に製作するための手段として、コイル材を自動プレスシステムに供給し、プレス加工の後工程で不要部分を無効部位として切断除去することで被加工物を得ることが広く実施されている。この場合には無効部位の一部分を特定部位とみなせば、その加工寸法精度、強度、及び耐久性のうちの要求仕様のうち少なくとも一つを加工可能な範囲で緩く設定することには何ら問題がない。

本発明では無効部位の一部分である特定部位内の所定の領域が、製品部に先だって挟みこまれるようにパンチ・ダイス形状を構成する。この場合従来よりもパンチ・ダイス面積を追加する必要があるが、追加部分の加工寸法精度は低くてもかまわないのでコストへの影響はわずかである（請求項２の発明）。

請求項２において、さらに製品となる有効部分内にさらに前記要求仕様の差異をつけることで請求項１の発明による効果を求めてももちろんかまわない。
また、本発明のプレス成形体は、請求項１から１１のいずれか一項に記載のプレス加工方法を用いて加工されたものである（請求項２３の発明）。本発明のプレス加工品は、請求項２３記載のプレス成形体が、いわゆるメタルダイアフラムであって、前記加工物の加工方向に対する面剛性が加工前よりも高く成形されているところに特徴を有する（請求項２４の発明）。

本発明の第１の実施形態を示すもので、プレス動作の過程を順に示すプレス機構の要部の縦断面図 メタルダイアフラムの外観を示す斜視図 本発明の第２の実施形態を示すもので、被加工物の加工形状（ａ）、プレス機構の要部の概略構成（ｂ）、最終製品の形状（ｃ）を示す縦断面図 本発明の第３の実施形態を示すもので、プレス動作の過程を順に示すプレス機構の要部の縦断面図 本発明の第４の実施形態を示すもので、プレス機構の要部の縦断面図 本発明の第５の実施形態を示すもので、プレス機構の要部の縦断面図 本発明の第６の実施形態を示すもので、プレス機構の要部の縦断面図 本発明の第７の実施形態を示すもので、プレス機構の要部の縦断面図 本発明の第８の実施形態を示すもので、プレス動作の過程を順に示すプレス機構の要部の縦断面図

以下、本発明を具体化したいくつかの実施形態について、図面を参照しながら説明する。尚、以下に述べる各実施形態においては、本発明を、プレス成形体（プレス加工品）としてのメタルダイアフラムの製造に適用したものである。また、複数の実施形態間で共通する部分については、共通する符号を付して説明することとする。

（１）第１の実施形態
以下、本発明の第１の実施形態について図１、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係るメタルダイアフラム１の概観構成を示している。このメタルダイアフラム１は、金属例えば厚み２５μｍのステンレス板から、円板状に構成されていると共に、その板面には、同心円状に複数個のリング状凹部（コルゲート部）１ａが形成されている。リング状凹部（コルゲート部）１ａは、下方に凸となるような、断面が円弧状（半円状）をなしている。また、メタルダイアフラム１の外周部分は、フランジ部１ｂとされている。後述するように、このメタルダイアフラム１は、板状の被加工物５に対する、本実施形態に係るプレス加工方法により製造（成形）される。

この場合、プレス成形体としてのメタルダイアフラム１は、被加工物５の加工方向（上下方向）に対する面剛性が、加工前よりも高いものとされている。尚、図示はしないが、このメタルダイアフラム１は、例えば車両に搭載され排ガスの圧力を検出するための液封型の圧力センサに組込まれる。この液封型の圧力センサは、ハウジング内に設けられた圧力導入室内の、圧力導入ポート側と圧力センサチップ側とを前記メタルダイアフラム１で区画し、圧力センサチップ側の空間に液体（オイル）を封入する構造を備えている。

次に、上記メタルダイアフラム１の製造（プレス加工）方法について、図１を参照しながら述べる。まず、プレス加工に用いられる本実施形態のプレス加工装置について述べる。全体として図示はしないが、プレス加工装置は、周知のように、フレーム、このフレームの下部に固定的に設けられたベッド、前記フレームに前記ベッドに対して上下（接離）方向に移動可能に設けられたラム、このラムを駆動する駆動機構などを備えている。そして、前記ベッド上にはダイス２が取付けられ、前記ラムの下面側にはパンチ３が取付けられる。これらダイス２及びパンチ３等からプレス機構４が構成される。

本実施形態では、前記ダイス２及びパンチ３は、共に剛体（例えば工具鋼やセラミックス等）から構成されている。このとき、前記ダイス２は、プレス成形体（メタルダイアフラム１）の下面側形状に対応した形状（上面側に開放する複数の凹部）を有して構成されている。また、前記パンチ３は、プレス成形体（メタルダイアフラム１）の上面側形状に対応した形状（下方に凸となる複数の凸部）を有して構成されている。プレス動作が行われる際には、ダイス２の上面側に、平坦な薄板状の材料（金属素材）からなる被加工物５がセットされ、被加工物５が、パンチ３及びダイス２により上下から挟まれるように配置されるようになっている。

さて、本実施形態では、図１（ａ）に示すように、被加工物５（メタルダイアフラム１）のうち図で中央部分Ａが、要求される加工寸法（形状）精度が高い部位とされている。被加工物５のうち中央部分Ａの外側（図で左右両側）部分Ｂ１，Ｂ２が、要求される加工寸法精度がそれより低くても良い特定部位とされている。そして、本実施形態では、次の加工工程の説明でも述べるように、前記パンチ３及びダイス２は、プレス動作の初期において前記被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）を他の部分に先立って挟み込む、つまりパンチ３（凸部）が、中央部分Ａに接触するよりも先に特定部位に接触するように構成されている。

次に、上記プレス機構４（プレス加工装置）を用いた本実施形態のプレス加工方法について述べる。図１（ａ）〜（ｄ）は、プレス機構４によるプレス動作の進行に伴う、被加工物５の変形の様子を順に示している。プレス加工を行うにあたっては、図１（ａ）に示すように、プレス機構４の型開き状態で、ダイス２の上面部に薄板状の被加工物５がセットされる。

そして、プレス動作が開始されると、図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、パンチ３が次第に下降していき、被加工物５に対し、ダイス２との間で上方から加圧力Ｐを与え、圧縮方向及び引張方向の力を加えながら塑性変形させ、プレス（絞り）を行う。このプレス動作の過程において、パンチ３の凸部によってダイス２の凹部内に、被加工物５を押し込むようにして、それら凹凸形状に沿って厚みを減らしながら引き伸ばしていくことが行われる。これにて、被加工物５に所定形状の変形が付与され、最終的にメタルダイアフラム１としての形状が得られる（図１（ｄ）参照）。

このとき、プレス動作の初期においては、図１（ｂ）に示すように、パンチ３の凸部が、被加工物５のうち中央部分Ａに未だ接触していない状態で、被加工物５のうち特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）に先に接触するようになる。これにより、図１（ｃ）に示すように、被加工物５のうち、外側部分Ｂ１，Ｂ２が厚みを薄くしながら先に絞り加工されるのであるが、その際、絞り加工は、外側部分Ｂ１，Ｂ２の周囲部（中央部分Ａ側を含む）に向けての材料の移動を伴いながら行われる。

引続き、プレス動作の過程の後段においては、図１（ｄ）に示すように、被加工物５のうち中央部分Ａに対するプレス（絞り）加工が行われるのであるが、このときには、近傍から材料が供給（移動）されている状態となっているので、厚みの減少（薄膜化）を抑制した状態で中央部分Ａに対する加工がなされるようになる。これにより、加工後の被加工物５（メタルダイアフラム１）の中央部分Ａを含む領域においては、厚みが不均一となることを抑制できる。

このように本実施形態によれば、パンチ３及びダイス２は、プレス動作の初期において被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）を他の部分に先立って挟み込むように構成したので、中央部分Ａを含む領域において厚みが不均一となることを抑制でき、この結果、被加工物５に対する残留応力に起因する耐久特性の悪化を防止することができるという優れた効果を奏する。このとき、被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）については、他の部分（中央部分Ａ）に比べて、加工寸法精度として要求される仕様が低くても良い部位であるため、製品としての問題（影響）なく済ませることができる。

尚、上記した第１の実施形態では、被加工物５の特定部位として、被加工物５のうち他の部分（中央部分Ａ）に比べて、加工寸法精度として要求される仕様が低くても良い部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）としたが、特定部位としては、加工寸法精度、強度、及び耐久性として要求される仕様のうち少なくとも一つが他の部分よりも低くても良い部位とすることができる。

（２）第２の実施形態
図３は、本発明の第２の実施形態を示すものである。この第２の実施形態が上記第１の実施形態と異なる点は、被加工物６の特定部位を、プレス加工の後工程で切断除去される無効部位Ｂ１、Ｂ２としたところにある。即ち、図３（ａ）に示すように、被加工物６のうち図で中央部分Ａが、要求される加工寸法（形状）精度が高い部位とされ、その外側（図で左右両側）部分が、特定部位としての無効部位Ｂ１、Ｂ２とされている。

本実施形態では、上記第１の実施形態と同様に、プレス機構（プレス加工の工程）により、被加工物６に所定形状の変形を付与する。そして、その後、プレス加工後の被加工物６を、打抜き用のプレス装置に移動させ、切断作業を行う。図３（ｂ）に示すように、打抜き用のプレス装置は、打抜用ダイス７と、打抜用パンチ８とを有し、中央部分Ａと無効部位Ｂ１、Ｂ２との境界線部分で、被加工物６を打抜くように構成されている。これにより、被加工物６のうち中央部分Ａが打抜かれ、図３（ｃ）に示すように、無効部位Ｂ１、Ｂ２が切除された最終製品９が得られる。

このような第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態と同様に、パンチ３及びダイス２を用いたプレスにより被加工物６に変形を付与するものにおいて、被加工物６に対する残留応力に起因する耐久特性の悪化を防止することができる。そして、特に本実施形態では、被加工物６の特定部位を、プレス加工の後工程で切断除去される無効部位Ｂ１、Ｂ２としたので、最終製品９として何ら問題なく済ませることができる。

（３）第３の実施形態
図４は、本発明の第３の実施形態を示している。この第３の実施形態では、プレス機構１１を構成するパンチ１２及びダイス２のうちいずれか一方、この場合パンチ１２が、弾性体から構成されている。特に本実施形態では、弾性体として、ゴムやウレタンなど、ポアソン比が０．５に近い、非圧縮性および復元性を持った、いわゆる超弾性体素材から構成されている。他方のダイス２は、剛体（工具鋼等）から構成されている。

この構成においては、図４（ａ）に示すように、プレス動作の初期において、パンチ１２の凸部が、被加工物５のうち中央部分Ａに未だ接触していない状態で、被加工物５のうち特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）に先に接触するようになる。これにより、パンチ１２の凸部が弾性変形（外側方向に膨張するように）しながら被加工物５の外側部分Ｂ１、Ｂ２をダイス２に押付けるようになり、特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）における絞り効果がより顕著に現れる。

この後、プレス動作の過程の後段においては、図４（ｂ）に示すように、被加工物５の中央部分Ａに対するプレス（絞り）加工が行われるのであるが、このときには、近傍から材料が供給（移動）されている状態となっているので、厚みの減少（薄膜化）を抑制した状態で中央部分Ａに対する厚みの均一な加工がなされるようになる。このとき、被加工物５の中央部分Ａに関しては、加工寸法精度、強度、耐久性がより優れた加工を行うことができる。

尚、この第３の実施形態では、パンチ１２をいわゆる超弾性体から構成するようにしたが、パンチ１２をゴム型などの一般的な弾性体から構成しても、同様の作用・効果を得ることができる。また、パンチ側を剛体から構成し、ダイス側を弾性体或いは超弾性体から構成するようにしても、同様の作用・効果を得ることができる。

（４）第４、第５の実施形態
図５、図６は、夫々本発明の第４、第５の実施形態を示している。これら第４、第５の実施形態においては、上記第３の実施形態と同様に、パンチは、超弾性体（或いは弾性体）から構成され、ダイスは剛体（工具鋼等）から構成されている。そして、これら第４、第５の実施形態のプレス機構では、パンチのうち、被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）が接触する部分が、該パンチの他の部分よりも被加工物５に対して突出配置されることを特徴としている。

即ち、図５は、本発明の第４の実施形態を示している。この第４の実施形態では、プレス機構１４は、超弾性体（或いは弾性体）からなるパンチ１５と、剛体からなるダイス１６とを備える。被加工物５の中央部分Ａに対応位置して、ダイス１６には、製品の加工形状に対応した凹部が形成されていると共に、パンチ１５には、その凹部に対応した凸部が形成されている。そして、パンチ１５のうち、被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）が接触する部分には、下方に凸となる凸部１５ａが、パンチ１５の他の部分よりも被加工物５に対して突出配置されている。

この構成においては、プレス動作の初期において、パンチ１５の凸部１５ａが被加工物５のうち特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）に先に接触し、外側部分Ｂ１，Ｂ２を、他の部分（中央部分Ａ）に先立ってダイス１６との間で挟み込むようになる。この場合、凸部１５ａが平らに潰れるように変形しながらプレスが行われ、プレス動作の過程の後段においては、被加工物５の中央部分Ａにおいて、近傍から材料が供給（移動）される状態で、厚みの減少（薄膜化）を抑制した加工がなされるようになる。

従って、この実施形態においても、パンチ１５及びダイス１６を用いたプレスにより被加工物５に変形を付与するものにおいて、被加工物５の中央部分Ａを含む領域において厚みが不均一となることを抑制でき、残留応力に起因する耐久特性の悪化を防止することができる。そして、本実施形態では、パンチ１５の凸部１５ａを、被加工物５の加工形状（製品形状）に関係なく任意の位置に設けることができるので、被加工物５の特定部位に合わせて凸部１５ａを容易に設けることが可能となり、型製作のコストを低減することができるといったメリットも得ることができる。

図６は、本発明の第５の実施形態を示している。この第５の実施形態では、プレス機構１８は、超弾性体（或いは弾性体）からなるパンチ１９と、剛体からなるダイス１６とを備える。パンチ１９には、被加工物５の中央部分Ａに対応位置して、ダイス１６の凹部に対応した凸部が形成されている。そして、パンチ１９のうち、被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）が接触する部分には、外側に行くほどダイス１６側に近付くようなテーパ面１９ａが形成されている。このテーパ面１９ａは、パンチ１９の他の部分よりも被加工物５に対して突出配置されている。

この構成においても、上記第４の実施形態と同様に、プレス動作の初期において、パンチ１９のテーパ面１９ａが被加工物５のうち特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）に対し、外側部分から順に先に接触し、外側部分Ｂ１，Ｂ２を、他の部分（中央部分Ａ）に先立ってダイス１６との間で挟み込むようになる。この場合、テーパ面１９ａが平らに潰れるように変形しながらプレスが行われ、プレス動作の過程の後段においては、被加工物５の中央部分Ａにおいて、近傍から材料が供給（移動）される状態で、厚みの減少（薄膜化）を抑制した加工がなされるようになる。

従って、この実施形態においても、パンチ１９及びダイス１６を用いたプレスにより被加工物５に変形を付与するものにおいて、被加工物５の中央部分Ａを含む領域において厚みが不均一となることを抑制でき、残留応力に起因する耐久特性の悪化を防止することができる。そして、超弾性体からなるパンチ１９にテーパ面１９ａを設けるだけで実現でき、やはり型製作のコストを低減することができる。

（５）第６、第７の実施形態
図７、図８は、夫々本発明の第６、第７の実施形態を示している。これら第６、第７の実施形態においても、パンチは、超弾性体（或いは弾性体）から構成され、ダイスは剛体（工具鋼等）から構成されている。そして、これら第６、第７の実施形態のプレス機構では、剛体からなるダイスのうち、被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）が接触する部分が、一部又は全体において凸状に加工されており、プレス動作の初期において被加工物５の特定部位以外の部位（中央部分Ａ）よりも先に接触することで、該特定部位を他の部分（中央部分Ａ）に先立って挟み込んで加工が開始されることを特徴としている。

即ち、図７は、本発明の第６の実施形態を示している。この第６の実施形態では、プレス機構２１は、超弾性体（或いは弾性体）からなるパンチ２２と、剛体からなるダイス２３とを備える。前記パンチ２２の下面側は、全体が平坦面とされている。前記ダイス２３は、被加工物５の中央部分Ａに対応位置して、製品の加工形状に対応した凹部が形成されている。そして、ダイス２３のうち外側部分、つまり、被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）が接触する部分に位置して、上方に凸となる段差状の凸部２３ａが、ダイス２３の他の部分（被加工物５の中央部分Ａに対応した部分）よりも被加工物５に対して突出するように設けられている。

この構成においては、プレス動作の初期において、ダイス２３の凸部２３ａが被加工物５のうち特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）に先に接触し、外側部分Ｂ１，Ｂ２を、他の部分（中央部分Ａ）に先立ってパンチ２２との間で挟み込むようになる。この場合、パンチ２２が潰れるように変形しながらプレスが行われ、プレス動作の過程の後段においては、被加工物５の中央部分Ａにおいて、近傍から材料が供給（移動）される状態で、厚みの減少（薄膜化）を抑制した絞り加工がなされるようになる。

従って、この実施形態においても、パンチ２２及びダイス２３を用いたプレスにより被加工物５に変形を付与するものにおいて、被加工物５の中央部分Ａを含む領域において厚みが不均一となることを抑制でき、残留応力に起因する耐久特性の悪化を防止することができる。そして、本実施形態では、ダイス２３の凸部２３ａを、被加工物５の加工形状（製品形状）に関係なく任意の位置に設けることができるので、被加工物５の特定部位に合わせて凸部２３ａを容易に設けることが可能となる。しかも、パンチ２２が凹凸のない単純な形状で済むので、型製作のコストをより一層低減することができる。

図８は、本発明の第７の実施形態を示している。この第７の実施形態では、プレス機構２５は、超弾性体（或いは弾性体）からなるパンチ２２と、剛体からなるダイス２６とを備える。前記ダイス２６の上面には、被加工物５の中央部分Ａに対応位置して、製品の加工形状に対応した凹部が形成されている。これと共に、ダイス２６のうち、被加工物５の特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）が接触する部分には、外側に行くほどパンチ２２（被加工物５）側に近付く（上方に凸状となる）ようなテーパ面２６ａが形成されている。

この構成においても、プレス動作の初期において、ダイス２６のテーパ面２６ａが被加工物５のうち特定部位（外側部分Ｂ１，Ｂ２）に外側から順に先に接触し、外側部分Ｂ１，Ｂ２を、他の部分（中央部分Ａ）に先立ってパンチ２２との間で挟み込むようになる。この場合、パンチ２２が潰れるように変形しながらプレスが行われ、プレス動作の過程の後段においては、被加工物５の中央部分Ａにおいて、近傍から材料が供給（移動）される状態で、厚みの減少（薄膜化）を抑制した絞り加工がなされるようになる。

従って、この実施形態においても、パンチ２２及びダイス２６を用いたプレスにより被加工物５に変形を付与するものにおいて、被加工物５の中央部分Ａを含む領域において厚みが不均一となることを抑制でき、残留応力に起因する耐久特性の悪化を防止することができる。そして、本実施形態では、ダイス２６のテーパ面２６ａを容易に設けることが可能となり、しかも、パンチ２２が凹凸のない単純な形状で済むので、型製作のコストをより一層低減することができる。

尚、上記した第４〜第７の実施形態においては、パンチ側を超弾性体（弾性体）から構成すると共に、ダイス側を剛体としたが、ダイス側を弾性体（超弾性体）から構成し、パンチ側を剛体から構成するようにしても良い。この場合には、上記第４〜第７の実施形態とは、凸部やテーパ面を設ける位置を、パンチとダイスとで逆の関係にしながら、同様に実施し得るものである。

また、上記第４〜第７の実施形態では、１回プレス工程で製品（プレス成形体）を得る場合で説明したが、実際のプレス加工においては、複数の形状を得るために複数のプレス加工を行う、いわゆる多段プレス工程が用いられる。一般に、弾性体特に超弾性体においては、同一圧力下では、圧縮変形量に比べて膨張変形量の方が大きいため、剛体側に凸を設けた方がより無駄なく加工ができる。よって、多段プレスで実施する場合には、常に剛体側で特定部位に接する凸を得るように、適宜、パンチ、ダイスを交代させるか、被加工物の向きを上下反転させながら加工することが望ましい。

（６）第８の実施形態
図９は、本発明の第８の実施形態を示すものである。この第８の実施形態においても、プレス機構２８は、超弾性体（或いは弾性体）から構成されたパンチ２９と、剛体（工具鋼等）から構成されたダイス３０とを備えている。このとき、ダイス３０は、プレス成形体の下面形状に対応した複数の凹部を有して構成され、パンチ３は、プレス成形体の上面形状に対応した複数の凸部を有して構成されている。被加工物５は、高い加工寸法精度が要求される中央部分Ａを有すると共に、その外側（図で左右両側）部分Ｂ１，Ｂ２が特定部位とされている。

このとき、図９（ａ）に示すように、弾性体からなるパンチ２９のプレス方向の厚さ寸法μが、被加工物５がプレス方向に対して加工される際の変形寸法よりも大きく構成されている。具体的には、パンチ２９の各凸部の高さ方向寸法が、α、β１、β２とすると、弾性体（パンチ２９の本体部）の厚さ寸法μが、α、β１、β２のどれよりも大きくなっている。この場合、図９（ｂ）に示すように、パンチ２９が弾性変形しながらプレス加工が行われるのであるが、厚さ寸法μを十分に大きくしたことにより、変形量を十分に大きくすることができる。

これにより、パンチ２９におけるダイス３０の形状に沿った弾性変形が容易となり、被加工物５の中央部分Ａを含む領域において厚みが不均一となることを抑制できる効果をより高めることができる。このことは、言い換えれば、所望の変形を得るためのプレスの荷重をより小さくすることにつながる。この結果、ダイス３０（又はパンチ）の摩耗を小さく抑えることができ、プレス機構の寿命を高めることが可能になり、また、荷重を小さくすることによるプレス機構の小型化にもつながるものとなる。

（７）その他の実施形態
以下、図示は省略するが、本発明のいくつかのその他の実施形態について述べる。まず、最近では、金属金型を使う従来のプレス加工に対して、水や油などの液体の液圧によって材料の圧縮、押出し、鍛造、切断を行う、いわゆる水圧プレス技術が進歩してきている。本発明においては、上記第３〜第８の実施形態における、パンチ及びダイスのうち一方を構成する弾性体を、水および油を含む液体に置き換えても良い。つまり、パンチ及びダイスのうち一方を構成する弾性体として、水および油を含む液体を採用し、その液圧によって被加工物の加工面に対して加圧して成形力を加える構成とすることができる。

この場合、それら液体は非圧縮性であり、且つ、供給を続けることによって被加工物に対し接触面に均一に圧力をかけることができる。このことは、ポアソン比がおよそ０．５の超弾性体を押付けているのと等価な加工方法と考えることができる。更に、液体の供給を止めれば圧力がなくなり、弾性体でいう復元性を持ってもとの位置に戻るのと同等の効果が成り立つ。但し、液体では、弾性体（超弾性体）と異なり、負圧を発生できず加圧しかできない事情がある。

従って、このように液圧によって加圧を行うものでは、パンチ及びダイスのうち一方を構成する液体が加圧する側に対して、それを受ける剛体側が、特定部位の一部または全体において凸状に加工されており、プレス動作の初期において被加工物の特定部位以外の部位よりも先に接触することで、該特定部位を他の部分に先立って挟み込んで加工が開始されるように構成することができる。これによっても、上記各実施形態と同等の効果を得ることができる。

上記各実施形態では、被加工物として板状の材料を採用したが、大量生産に適した形態としては、被加工物として、帯状の材料がロール状に巻かれた形態のものを採用し、搬送機構によりプレス機構部分に連続的に供給されるように構成することができる。この場合、帯状の材料には、例えば縁部にツメ穴その他、機械で搬送送させるための何らかの加工が行われる。この搬送用加工部分は、最終的な製品には含まれないため、一般に、プレス加工後の切断加工により切断される。従って、この搬送用加工部分は、他の部分に比べて、加工寸法精度、強度、及び耐久性として要求される仕様のうち少なくとも一つが低くても良い部位であることは勿論であり、特定部位として利用することができる。

尚、本発明においては、上記したメタルダイアフラム１が、圧力センサ以外にも、圧力測定部品またはいわゆるシール部品といわれる機密保持部品またはハーメチックシール又は放熱用部品などの金属部品、またはバネ材部品に代表される製品またはその一部構成品として使用されるものであっても良い。プレス成形体として、金属に限らず、天然樹脂、炭素樹脂を含む合成樹脂、繊維材、紙材、木材などの材質のものであっても良い。

その他、例えばプレス成形体（メタルダイアフラム）の形状についても一例を挙げたに過ぎず、変更が可能であることは勿論である。更にはパンチやダイスの材質等についても、様々なものが採用できる等、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

図面中、１はメタルダイアフラム（プレス成形体）、２，８，１６，２３，２６，３０はダイス、３，７，１２，１５，１９，２２，２９はパンチ、４，１１，１４，１８，２１，２５，２８はプレス機構、５，６は被加工物、１５ａ，２３ａは凸部、１９ａ，２６ａはテーパ面を示す。

Claims (26)

1. 被加工物（５）を、それを挟み込むように対向する位置に夫々配置されるパンチ（３）及びダイス（２）を有するプレス機構（４）によりプレスすることによって、前記被加工物（５）に所定形状の変形を付与するようにしたプレス加工方法であって、
   前記パンチ（３）及びダイス（２）は、プレス動作の初期において前記被加工物（５）の単数または複数の特定部位を他の部分に先立って挟み込むように構成され、
   前記特定部位は、前記被加工物（５）のうち他の部分に比べて、加工寸法精度、強度、及び耐久性として要求される仕様のうち少なくとも一つが低くても良い部位であることを特徴とするプレス加工方法。
2. 前記被加工物の特定部位は、該プレス加工の後工程で切断除去される無効部位であることを特徴とする請求項１記載のプレス加工方法。
3. 前記パンチ及びダイスのうち一方が、弾性体から構成されると共に、前記パンチ及びダイスのうち他方が、剛体から構成されることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載のプレス加工方法。
4. 前記パンチ及びダイスのうち一方を構成する弾性体が、ゴム、ウレタンを含む非圧縮性および復元性を持った、いわゆる超弾性体素材からなることを特徴とする請求項３記載のプレス加工方法。
5. 前記パンチ及びダイスのうち前記被加工物の特定部位が接触する部分が、該パンチ又はダイスの他の部分よりも前記被加工物に対して突出配置されることを特徴とする請求項３又は４のいずれか一項に記載のプレス加工方法。
6. 前記パンチ及びダイスのうち弾性体から構成されるものに対して、該パンチ及びダイスのうち剛体から構成されるものが、前記特定部位の一部または全体において凸状に加工されており、プレス動作の初期において前記被加工物の前記特定部位以外の部位よりも先に接触することで、該特定部位を他の部分に先立って挟み込んで加工が開始されることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のプレス加工方法。
7. 前記パンチ及びダイスのうち一方を構成する弾性体のプレス方向の厚さ寸法が、前記被加工物がプレス方向に対して加工される際の変形寸法よりも大きいことを特徴とする請求項３から６のいずれか一項に記載のプレス加工方法。
8. 前記パンチ及びダイスのうち一方を構成する弾性体が、水および油を含む液体であって、その液圧によって前記被加工物の加工面に対して加圧して成形力を加えることを特徴とする請求項３記載のプレス加工方法。
9. 前記パンチ及びダイスのうち一方を構成する液体が加圧する側に対して、それを受ける剛体側が、前記特定部位の一部または全体において凸状に加工されており、プレス動作の初期において前記被加工物の前記特定部位以外の部位よりも先に接触することで、該特定部位を他の部分に先立って挟み込んで加工が開始されることを特徴とする請求項８記載のプレス加工方法。
10. 前記被加工物は、板状または帯状の材料からなることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載のプレス加工方法。
11. 前記被加工物は、帯状の材料がロール状に巻かれた形態とされ、搬送機構により前記プレス機構部分に連続的に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項１０記載のプレス加工方法。
12. 被加工物（５）を、それを挟み込むように対向する位置に夫々配置されるパンチ（３）及びダイス（２）を有するプレス機構（４）によりプレスすることによって、前記被加工物（５）に所定形状の変形を付与するようにしたプレス加工装置であって、
    前記パンチ（３）及びダイス（２）は、プレス動作の初期において前記被加工物（５）の単数または複数の特定部位を他の部分に先立って挟み込むように構成され、
    前記特定部位は、前記被加工物（５）のうち他の部分に比べて、加工寸法精度、強度、及び耐久性として要求される仕様のうち少なくとも一つが低くても良い部位であることを特徴とするプレス加工装置。
13. 前記被加工物の特定部位は、該プレス加工の後工程で切断除去される無効部位であることを特徴とする請求項１２記載のプレス加工装置。
14. 前記パンチ及びダイスのうち一方が、弾性体から構成されると共に、前記パンチ及びダイスのうち他方が、剛体から構成されることを特徴とする請求項１２又は１３のいずれか一項に記載のプレス加工装置。
15. 前記パンチ及びダイスのうち一方を構成する弾性体が、ゴム、ウレタンを含む非圧縮性および復元性を持った、いわゆる超弾性体素材からなることを特徴とする請求項１４記載のプレス加工装置。
16. 前記パンチ及びダイスのうち前記被加工物の特定部位が接触する部分が、該パンチ又はダイスの他の部分よりも前記被加工物に対して突出配置されることを特徴とする請求項１４又は１５のいずれか一項に記載のプレス加工装置。
17. 前記パンチ及びダイスのうち弾性体から構成されるものに対して、該パンチ及びダイスのうち剛体から構成されるものが、前記特定部位の一部または全体において凸状に加工されており、プレス動作の初期において前記被加工物の前記特定部位以外の部位よりも先に接触することで、該特定部位を他の部分に先立って挟み込んで加工が開始されることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか一項に記載のプレス加工装置。
18. 前記パンチ及びダイスのうち一方を構成する弾性体のプレス方向の厚さ寸法が、前記被加工物がプレス方向に対して加工される際の変形寸法よりも大きいことを特徴とする請求項１４から１７のいずれか一項に記載のプレス加工装置。
19. 前記パンチ及びダイスのうち一方を構成する弾性体が、水および油を含む液体であって、その液圧によって前記被加工物の加工面に対して加圧して成形力を加えることを特徴とする請求項１４記載のプレス加工装置。
20. 前記パンチ及びダイスのうち一方を構成する液体が加圧する側に対して、それを受ける剛体側が、前記特定部位の一部または全体において凸状に加工されており、プレス動作の初期において前記被加工物の前記特定部位以外の部位よりも先に接触することで、該特定部位を他の部分に先立って挟み込んで加工が開始されることを特徴とする請求項１９記載のプレス加工装置。
21. 前記被加工物は、板状または帯状の材料からなることを特徴とする請求項１２から２０のいずれか一項に記載のプレス加工装置。
22. 前記被加工物は、帯状の材料がロール状に巻かれた形態とされ、搬送機構により前記プレス機構部分に連続的に供給されるように構成されていることを特徴とする請求項２１記載のプレス加工装置。
23. 請求項１から１１のいずれか一項に記載のプレス加工方法を用いて加工されたプレス成形体。
24. 請求項２３記載のプレス成形体が、いわゆるメタルダイアフラム（１）であって、前記被加工物の加工方向に対する面剛性が加工前よりも高く成形されていることを特徴とするプレス加工品。
25. 請求項２４記載のメタルダイアフラムが、圧力センサまたは圧力測定部品またはいわゆるシール部品といわれる機密保持部品またはハーメチックシール又は放熱用部品などの金属部品、またはバネ材部品に代表される製品またはその一部構成品として使用されることを特徴とするプレス加工品。
26. 請求項２３記載のプレス成形体が、金属、天然樹脂、炭素樹脂を含む合成樹脂、繊維材、紙材、木材であることを特徴とするプレス加工品。

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