JP2016515941A - プレス装置用の可動金型構成要素 - Google Patents
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Abstract
プレス装置用の可動金型構成要素(116)は、被加工物係合表面(214)を有するプレート本体(200)を含む。被加工物係合表面(214)は、プレス装置によって成形された被加工物に係合するように構成される。プレート本体は、プレート本体によって完全に取り囲まれる複数の内部ポケット(236)を有する。任意選択で、プレート本体を、複数の直接金属レーザ焼結層の形成によってなど、付加的な製造工程によって形成することができる。直接金属レーザ焼結層は、1つの下側層(234)、複数の中間層(232)、および1つの上側層(230)を含むことができ、内部ポケットが中間層内に設けられ、下側層が各内部ポケットの底部を覆い、上側層が各内部ポケットの頂部を覆う。【選択図】 図7
Description
本明細書における主題は一般に、プレス装置用の可動金型構成要素に関する。
プレス装置は、プレスラムによって被加工物(ワークピース)に向かって移動可能な、基部組立体、ストリッパプレート、パンチ組立体などの、被加工物を成形するために使用される金型構成要素を含む。プレス装置は、毎秒多サイクルの高速スタンピング加工用に構成される。被加工物は、基部組立体とパンチ組立体との間に配置され、プレス動作中に成形される。ストリッパプレートが、基部組立体とパンチ組立体との間に配置されて、パンチ組立体が後退するときに、被加工物を基部組立体に押し付けて固定する。ストリッパプレートは、ばね作動され基部組立体から離れて、ストリッパプレートの移動を可能にする。
ばね作動された金型構成要素は、被加工物を移動およびスタンピング加工するとき、振動しまた反跳(rebound)する。この振動および反跳の効果はプレス動作の速度が増すにつれて強まり、このことにより摩耗が加速し、また場合によっては金型の停止およびその被加工物から形成された部品に関する製品品質問題に至る。可動金型構成要素の振動および反跳の運動量は、その物体の重量の影響を受ける。金型構成要素が重くなるほど、有する運動量が大きくなり、振動および反跳による影響が大きくなる。
解決策が、本明細書で開示するプレス装置によって提供される。このプレス装置によれば、プレス装置の動作中の可動金型構成要素への振動および反跳の影響が低減される。提供されるプレス装置用の可動金型構成要素は、このプレス装置によって成形された被加工物に係合するように構成された被加工物係合表面を有するプレート本体を含む。プレート本体は、プレート本体によって完全に取り囲まれた複数の内部ポケットを有する。任意選択で、プレート本体を、複数の直接金属レーザ焼結層の形成によってなど、付加的な製造工程によって形成することができる。直接金属レーザ焼結層は、1つの下側層、複数の中間層、および1つの上側層を含むことができる。中間層内に内部ポケットが設けられ、下側層は各内部ポケットの底部を覆い、上側層は各内部ポケットの頂部を覆う。
ここで本発明について、添付の図面を参照して例示により記載する。
ここで本発明について、添付の図面を参照して例示により記載する。
図1は、例示の実施形態によって形成されたプレス装置100を例示する。プレス装置100は、被加工物(ワークピース)102の形状および/または輪郭のパンチング、スタンピング加工、曲げ加工、またはそれ以外の操作によってなどで、金属シートから被加工物102を成形するために使用される。プレス装置100を使用して、被加工物102から、端子またはコンタクトなど、任意の種類の構成要素を成形することができる。プレス装置100は、被加工物102を作業区域106に送給するために使用される、フィード機構104を含むことができる。プレス装置100は、プレス装置100の他の構成要素を支持するフレームまたはプレスベッド108を含むことができる。
基部組立体110は、プレスベッド108上に支持される。基部組立体110は、プレス動作中、被加工物102を下方から支持する。プレス装置100は、基部組立体110の上方にパンチ組立体112を含む。パンチ組立体112は、プレス動作中、プレスラム114によって、基部組立体110に向かっておよび/またはこれから離れるように駆動されて、被加工物102をプレスして、構成要素を成形する。任意選択で、パンチ組立体112を、基部組立体110から、プレスラム114によって引き離すのではなく、ばね付勢によって離すことができる。例示の実施形態では、基部組立体110およびパンチ組立体112はいずれも、全体に116で示す、被加工物102を成形するために使用される可動金型構成要素を含む。
例示の実施形態では、基部組立体110は、プレスベッド108によって支持される基部シュー120、および基部シュー120に装着された基部ブロック122を含む。任意選択で、基部ブロック122は、被加工物102からある種類の構成要素を成形するための所定の輪郭を有することができる。基部ブロック122を、様々な輪郭を有する様々な基部ブロックによって置き換えて、プレス装置100によって製造される構成要素の種類を変更することができる。例示の実施形態では、基部ブロック122は、可動金型構成要素116である。基部ブロック122を、カム駆動,ばね駆動,または他の手段で移動可能とすることができる。任意選択で、基部シュー120は、可動金型構成要素116とすることができる。
例示の実施形態では、パンチ組立体112は、パンチシュー124およびパンチシュー124に結合されたパンチブロック126を含む。パンチシュー124は、被加工物102からある種類の構成要素を成形するための所定の輪郭を有する。パンチブロック126を、様々な輪郭を有する様々なパンチブロックによって置き換えて、被加工物102から様々な種類の構成要素を形成することができる。例示の実施形態では、パンチブロック126およびパンチシュー124は、可動金型構成要素116である。パンチブロック126および/またはパンチシュー124は、カム駆動,ばね駆動,または他の手段で移動可能とすることができる。
動作中、被加工物102は、基部ブロック122とパンチブロック126との間で成形される。パンチシュー124は、プレスラム114によって係合され、プレス装置100のプレス動作中に基部組立体110に向かって駆動される。金型構成要素116は、毎秒多くのプレスサイクルにかけられ得る。金型構成要素116は、金型構成要素116を使用すると、反跳しまた振動し得る。代替の実施形態では、他の種類の金型構成要素116を使用することができる。
例示の実施形態では、基部組立体110は、基部ブロック122とパンチ組立体112との間にストリッパプレート130を含む。ストリッパプレート130は、可動金型構成要素116である。ストリッパプレート130は、基部ブロック122とパンチブロック126との間に配設される。被加工物102は、ストリッパプレート130と基部ブロック122との間に送給される。ストリッパプレート130は、プレス動作中、被加工物102を定位置に固定する。ストリッパプレート130は、被加工物102に係合するように配置されて、パンチブロック126の引き抜き中に構成要素および/または被加工物102が歪むことを防止し、かつ/あるいは被加工物102をパンチブロック126から解放する。ストリッパプレート130は、被加工物102をパンチ組立体112から剥がすために、被加工物102を基部ブロック122に押し付けて固定する。動作中、ストリッパプレート130は、プレス装置100の他の構成要素とともに、毎秒多くのプレス動作にかけられる。振動は、構成要素上に大きな損耗を引き起こす。
例示の実施形態では、可動金型構成要素116は、金型構成要素116上の損耗を低減するための重量低減特徴部を有する。たとえば、金型構成要素116の材料が、金型構成要素116の重量を低減するために除去される。金型構成要素116は、全体的な重量を低減するために、機械的強度または安定性を必要としない領域内に、内部ポケット(図7に示す)を含む。振動および反跳の効果が低減される。
図2は、基部組立体110、パンチ組立体112、およびストリッパプレート130を示す、プレス装置100の一部分の分解図である。プレス装置100は、複数の金型構成要素116を押圧して互いに離すために使用される、付勢要素140を含む。たとえば、付勢要素140は、ばねを含む。プレスラム114からの力(図1に示す)は、プレス動作中、付勢要素140のばね力に打ち勝って、複数の金型構成要素116を押圧して1つにすることができる。押圧力が除去されると、付勢要素140は、構成要素同士を再び押圧して分離する。金型構成要素116のそのような移動は、反跳および振動を引き起こすが、これは、金型構成要素116の重量を減らすことにより緩和することができる。
図3は、組み立てられ完全に開いた位置にある基部組立体110、パンチ組立体112、およびストリッパプレート130を示す、プレス装置100の一部分を例示する図である。図4は、組み立てられ完全に閉じた位置にある基部組立体110、パンチ組立体112、およびストリッパプレート130を示す、プレス装置100の一部分を例示する図である。動作中、プレスラム114(図1に示す)は、パンチシュー124に対して押圧力154を加えて、パンチシュー124およびパンチブロック126をストリッパプレート130および基部組立体110に向けて下向きに駆動する。被加工物102は、基部組立体110とパンチ組立体112との間に配置され、プレス動作中にプレスされ成形される。プレスラム114の押圧力154が解放されるとき、パンチ組立体112は、基部組立体110から強制的に離される。
ストリッパプレート130は、パンチ組立体112が後退するときに、被加工物102を基部ブロック122に押し付けて保持する。付勢要素140は、プレスラム114の押圧力154がパンチシュー124から除去されるまたは除荷されるときに、複数の金型構成要素116を押圧して互いに離すように動作し、このことにより基部組立体110とパンチ組立体112との間のある程度の分離が可能となり、被加工物102が次のプレス動作に向けて進むことができるようになる。プレス装置100を、毎秒多サイクルの高速スタンピング加工用に構成することができる。
ストリッパプレート130は、パンチ組立体112が後退するときに、被加工物102を基部ブロック122に押し付けて保持する。付勢要素140は、プレスラム114の押圧力154がパンチシュー124から除去されるまたは除荷されるときに、複数の金型構成要素116を押圧して互いに離すように動作し、このことにより基部組立体110とパンチ組立体112との間のある程度の分離が可能となり、被加工物102が次のプレス動作に向けて進むことができるようになる。プレス装置100を、毎秒多サイクルの高速スタンピング加工用に構成することができる。
図5は、可動金型構成要素116の上面図である。図6は、可動金型構成要素116の側面図である。図7は、可動金型構成要素の116の部分的な断面図である。内部ポケットなどの重量低減特徴部も、図7には示されている。
金型構成要素116は、頂部202、底部204、前縁部206、後縁部208、第1の側部210、および第2の側部212の間に延在するプレート本体200を含む。金型構成要素116は、被加工物102に係合するように構成された少なくとも1つの被加工物係合表面214を含む。例示の実施形態では、被加工物係合表面214は、頂部202または底部204のいずれかによって画定される。被加工物係合表面214は、被加工物102を成形するために使用され得るか、または被加工物102を保持するために使用され得る。たとえば、金型ブロック122(図1に示す)は、金型ブロック122の頂部上に被加工物係合表面214を有することができ、これはプレス動作中に被加工物102を成形するために使用される。
パンチブロック126(図1に示す)は、パンチブロック126の底部上に被加工物係合表面214を有することができ、これはプレス動作中に被加工物102を成形するために使用される。またストリッパプレート130(図1に示す)は、ストリッパプレート130の底部上に被加工物係合表面214を有することができ、これはパンチブロック126が引き抜かれるときに被加工物102を金型ブロック122に押し付けて保持し固定するために使用される。任意選択で、被加工物102を、概ね前縁部206から後縁部208へと、フィード方向216に送給することができる。例示した実施形態では、重量低減特徴部は、プレート本体200によって完全に取り囲まれ、またこのため、図5〜図6では仮想線で示されている。
パンチブロック126(図1に示す)は、パンチブロック126の底部上に被加工物係合表面214を有することができ、これはプレス動作中に被加工物102を成形するために使用される。またストリッパプレート130(図1に示す)は、ストリッパプレート130の底部上に被加工物係合表面214を有することができ、これはパンチブロック126が引き抜かれるときに被加工物102を金型ブロック122に押し付けて保持し固定するために使用される。任意選択で、被加工物102を、概ね前縁部206から後縁部208へと、フィード方向216に送給することができる。例示した実施形態では、重量低減特徴部は、プレート本体200によって完全に取り囲まれ、またこのため、図5〜図6では仮想線で示されている。
プレート本体200は、特定の用途に応じて任意のサイズまたは形状を有することができる。例示の実施形態では、プレート本体200の最も薄い寸法は、頂部202と底部204との間で測定されたプレート本体200の高さである。例示の実施形態では、頂部202および底部204は、概ね平らかつ互いと平行である。頂部202および底部204は、溝穴、溝、通路、くぼみ、突起、つまみなどを含むことができる。これらの溝穴等は、被加工物102の成形、金型構成要素116の別の構成要素との位置合わせ、金型構成要素116の移動の案内などのために使用される。
例示の実施形態では、プレート本体200は、中にインサート(図示せず)を保持する1つまたは複数の空洞を含むことができる。インサートは、被加工物102を成形するために使用される特徴部を含むことができる。インサートは、たとえばインサートが摩耗したときにまたは被加工物102用の成形表面の形状を変更するために、取り外し可能かつ交換可能とすることができる。
例示の実施形態では、プレート本体200は開口部222を含む。例示した実施形態では、開口部222が、前縁部206、後縁部208の近くで側部210、側部212のところに設けられる。但し代替の実施形態では、開口部222は他の場所に配置できる。開口部222は、プレート本体200を完全に貫通して延在する。案内柱体、固定具、または他の構成要素を、たとえば金型構成要素116を別の構成要素に連結するために、開口部222の中におよび/またはこれを貫通して装填することができる。
例示の実施形態では、プレート本体200は、1つまたは複数の上側層230、1つまたは複数の中間層232、および1つまたは複数の下側層234を有する、積層構造体である。内部ポケット236(図7に示す)が、中間層232内に設けられる。上側層230および下側層234は、内部ポケット236を覆う。上側層230は、内部ポケット236を覆う上側キャップ238を含む。下側層234は、内部ポケット236を覆う下側キャップ240を含む。上側キャップ238および下側キャップ240を、それぞれ上側層230および下側層234と一体とすることができる。任意選択で、内部ポケット236を、下側層、中間層、および上側層を形成するために使用される金属粉末材料の比重量よりも低い比重量を有する制振材料で、少なくとも部分的に充填することができる。
例示の実施形態では、プレート本体200は、付加的な製造工程によって製造される。たとえば、プレート本体200を、直接金属レーザ焼結工程を使用して製造することができる。この工程では、レーザを使用して金属粉末から層を形成する付加的な工程によって、積層構造体の複数の層が作り出される。プレート本体200を、電子ビーム成形工程を使用してなど、他の付加的な製造工程によって形成することができる。プレート本体200はこうして一体となるように製造され、この場合、上側層230、中間層232、および下側層234は全て統合して形成され分割できない。内部ポケット236は、積み上げ工程中に、プレート本体200の所定の領域内に設けられ形成される。このことは、金属ブロックの複数の部分をミリングまたは研削して除いて内部ポケットを形成する除去的な工程とは、対照的である。
代替の実施形態では、プレート本体200を、固着またはそれ以外の方法で1つに付着されてプレート本体200を形成する、上側片、中間片、および下側片などの、複数の別個の個片から形成することができる。中間片は内部ポケット236を含み、また、上側片および下側片は、内部ポケット236を覆うためのキャップまたはカバーとして働く。これらの別個の個片は、プレート本体を形成するために、一緒に形成されるのではなく、後から1つに組み立てられる。様々な個片を、層を積み上げて個々の個片を形成するための付加的な工程を含む、任意の方法によって形成することができる。内部ポケット236を、積み上げ工程中に形成することができる。代替として、これらの個片を、除去的な工程によって形成することができる。これは、ブロックまたは材料が、ミリング、研削、ドリル加工、またはそれ以外の材料を除去する工程にかけられて、たとえば内部ポケット236を形成する場合などである。
例示の実施形態では、内部ポケット236は、プレート本体200によって完全に取り囲まれる。内部ポケット236により、大きな機械的強度および安定性を必要としないプレート本体200の領域においてプレート本体200の材料を除去することによって、金型構成要素116の全体重量が低減される。たとえば、内部ポケット236を、プレート本体200の角242の近くに配置することができる。内部ポケット236を、被加工物102と係合し、被加工物102を形成するために使用されるプレート本体200の領域から離して配置することができる。
プレート本体200の重量を減らすことにより、プレス動作中の金型構成要素116の反跳の動的影響が低減される。任意選択で、内部ポケット236は、約10%から30%の間でプレート本体200全体重量を低減することができる。例示の実施形態では、内部ポケット236は、プレート本体200を貫通して垂直に延在する支持リブ244によって分離される。内部ポケット236は、側壁246によって境界を設けられる。支持リブ244は、側壁246同士の間に、かつ上側キャップ238と下側キャップ240との間に延在する。
任意選択で、開口部248が、支持リブ244を貫通して、互いに隣接する開いた内部ポケット236まで延在することができる。開口部248は、支持リブ244の全体重量を低減することができ、したがってプレート本体200の全体重量を低減することができる。例示した実施形態では、開口部248は円筒形である。但し開口部248は、代替の実施形態では他の形状を有することができる。任意選択で、支持リブ244は、複数の開口部248を各々含むことができる。
内部ポケット236は、プレート本体200の中間層232内に設けられる。プレート本体200の上側層230および下側層234は、内部ポケット236が完全に取り囲まれるように内部ポケット236を覆う、キャップ238、キャップ240を画定する。上側層230および下側層234は内部ポケット236を覆って、破片および他の混入物質が内部ポケット236の中に入ることを防止する。
例示の実施形態では、プレート本体200は、直接金属レーザ焼結工程などの、付加的な工程によって製造される。直接金属レーザ焼結工程中、金属粉末層が順次積み上げられる。金属粉末材料が、形成されている物体の上に積層され、レーザを使用してこの粉末を溶融させて固体とする。この固形物の構造を、レーザを制御することによって制御することができる。固形物の異なる層は、異なる幾何学形状を有することができる。たとえば、1つの下側層または複数の下側層は、中間層とは異なる幾何学形状を有することができ、これらの中間層は、1つの上側層または複数の上側層とは異なる幾何学形状を有することができる。たとえば、中間層は、ある領域において間隙を含むことができ、この間隙が、層を積み重ねるときに内部ポケット236を形成する。但し上側層230および下側層234は、そのような間隙を含まなくてもよく、むしろ間隙または内部ポケット236を、キャップ238、キャップ240で覆うことができる。
直接金属レーザ焼結工程は、層の上に層を付加して固形物を形成することによって固形物が製造される、付加的な工程である。層に関する複雑な幾何学形状を、直接金属レーザ焼結工程によって形成することができる。層の幾何学形状は、固形物を貫通する開口部のサイズ、形状、および配置が制限されている、ミリングまたは研削などの除去的な工程よりも、複雑なものとすることができる。加えて、ミリングまたは研削などの除去的な工程を使用すると、外側に開口部が残され、そこから開口部の中に破片または他の混入物が入る可能性がある。対照的に、金型構成要素116は、内部ポケット236を含む。この内部ポケット236は、内部ポケット236の頂部、底部のところで、およびその側部に沿って閉鎖され、この結果、内部ポケット236は完全に取り囲まれる。
図8は、別の可動金型構成要素270の斜視図である。可動金型構成要素270は、プレート本体272を有する。プレート本体272は、内部ポケット236(図7に示す)と同様の内部ポケット(図示せず)、およびこの内部ポケットに加えて外部ポケット274を有する。外部ポケット274は、前縁部276および後縁部278ならびに/または側部280、側部282に沿ってなど、プレート本体272の外部に開いている。外部ポケット274は、プレート本体272の重量をさらに低減するのに役立つ。
図9は、金型構成要素116を製造するのに使用される例示の機械300を図示している。機械300は、コンピュータ302、コンピュータ302に作動的に結合されたレーザ304、レーザ304からのレーザビームを方向付けるための鏡の系306、および台312上に金型構成要素116を形成するために使用される粉末材料310を保持する槽308を含む。レーザ304は、金型構成要素116の層を積み上げるように操作される。レーザによって材料310を焼結して、この材料を所定の形態に固形化する。
例示の実施形態では、機械300は、金属粉末材料310を直接金属レーザ焼結することによって、1つの下側層を形成する。機械300は、金属粉末材料310を直接金属レーザ焼結することによって、下側層の上に複数の中間層を形成する。この場合、中間層は、下側層の上方に1つまたは複数の間隙314を有する。機械300は、金属粉末材料310を中間層上に直接金属レーザ焼結することによって、1つの上側層を形成する。上側層は、1つまたは複数の間隙314を覆う上側キャップを有し、この結果、間隙314は完全に取り囲まれて、金型構成要素116内に内部ポケット236(図8に示す)を形成する。機械300は、対応する間隙314同士の間に、複数の内部ポケットを互いに分離する支持リブ316を形成することができる。支持リブ316は、上側キャップと、内部ポケットの下方に画定された下側層の対応する下側キャップとの間に延在することができる。任意選択で、間隙314を、下側層、中間層、および上側層を形成するために使用される金属粉末材料の比重量よりも低い比重量を有する制振材料で、少なくとも部分的に充填することができる。他の構成要素を有する他の種類の1つの機械または複数の機械を使用して、直接金属レーザ焼結工程または別の付加的な工程によって、金型構成要素116を形成することができる。
上記の説明は例示となることを意図しており、限定することを意図していないことを理解されたい。たとえば、上記の実施形態(および/またはそれらの態様)を、互いに組み合わせて使用することができる。加えて、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、その範囲から逸脱することなく多くの修正を行うことができる。本明細書に記載する寸法、材料の種類、様々な構成要素の配向、ならびに様々な構成要素の数および位置は、ある実施形態のパラメータを規定するように意図されており、いかなる点においても限定的ではなく、例示の実施形態に過ぎない。特許請求の範囲の精神および範囲内にある他の多くの実施形態および修正形態が、上記の説明を検討することで、当業者には明らかになろう。本発明の範囲はしたがって、添付の特許請求の範囲を、かかる特許請求の範囲の均等物と認められるものの全範囲と併せて参照して、決定されるべきである。
Claims (7)
- プレス装置(100)用の可動金型構成要素(116)であって、
前記可動金型構成要素(116)は、前記プレス装置によって成形された被加工物(102)に係合するように構成された被加工物係合表面(214)を有するプレート本体(200)を備え、
前記プレート本体が前記プレート本体によって完全に取り囲まれた複数の内部ポケット(236)を有する、可動金型構成要素(116)。 - 前記プレート本体(200)が、前記内部ポケット(236)を覆う上側キャップ(238)および下側キャップ(240)を含む、請求項1に記載の可動金型構成要素(116)。
- 前記プレート本体(200)が、上側キャップ(238)と下側キャップ(240)との間に延在する支持リブ(244)を含み、
前記支持リブが前記内部ポケット(236)を互いに分離し、
前記上側キャップおよび前記下側キャップが前記内部ポケットを覆う、請求項1に記載の可動金型構成要素(116)。 - 前記プレート本体(200)が、互いの上に積み上げられかつ一体のプレート本体(200)を形成するように統合されている複数の層(230、232、234)によって形成されている、請求項1に記載の可動金型構成要素(116)。
- 前記層が1つの下側層(234)、複数の中間層(232)、および1つの上側層(230)を備え、
前記複数の内部ポケット(236)が前記中間層内に設けられ、
前記下側層が各内部ポケットの底部を覆い、
前記上側層が各内部ポケットの頂部を覆う、請求項4に記載の可動金型構成要素(116)。 - 前記内部ポケット(236)を少なくとも部分的に充填する制振材料をさらに備え、
前記制振材料が前記プレート本体(200)の材料の比重量よりも低い比重量を有する、請求項1に記載の可動金型構成要素(116)。 - 前記プレート本体(200)が、複数の直接金属レーザ焼結層によって形成され、
前記直接金属レーザ焼結層は、1つの下側層(234)、複数の中間層(232)、および1つの上側層(230)を備えており、
前記複数の内部ポケット(236)が前記中間層内に設けられ、
前記下側層が各内部ポケットの底部を覆い、
前記上側層が各内部ポケットの頂部を覆う、請求項1に記載の可動金型構成要素(116)。
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