JP2017087246A - 金型及びプレス加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス加工を繰り返しても、素材の金型に対する位置決め精度を良好に維持できるプレス加工用の金型を提供する。プレス加工された製品の形状や寸法の精度を良好に維持できるプレス加工方法を提供する。【解決手段】上型２と下型３を備えて、上型２と下型３の間に板状のワーク５を挟んで、ワーク５をプレス加工する金型４に、上型２に取り付けられて、ワーク５に当接してワーク５を凹入させる凸部２２と、上型２に取り付けられて、次工程においてワーク５の位置決めに使用されるパイロット孔をワーク５に形成するパンチ２８と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明はプレス加工用の金型及びプレス加工方法に関する。

プレス加工工程を複数の工程に分割して、プレス加工を繰り返すことがある。特に、深絞りを行う場合や製品の形状が複雑な場合には、複数個の金型がプレス加工に関与する。例えば、特許文献１には、燃料電池の構成部品であるセパレータに溝条を成形する工程を、予備成形工程と、予備成形されたワークをさらに加工して、溝条を完成させる本成形工程に分割することが記載されている。この場合、予備成形工程と本成形工程において、それぞれ専用の金型が使用される。

このように、特定のワークの加工に複数個の金型が関与する場合は、金型を変えても金型に対するワークの相対的な位置が変化しないように、ワークを各金型に対して高精度に位置決めする必要がある。その手段としてパイロットピンとパイロット孔の組合せが知られている。パイロットピンとパイロット孔を使用して、ワークを金型に対して高精度に位置決めして実施されるプレス加工方法は、例えば、特許文献２に開示されている。

特許文献２に記載の方法では、最初に、セパレータの素材（厚さ０．３〜０．７ｍｍ程度のステンレス板やチタン板）を第１の金型装置に通して、２つのパイロット孔を所定ピッチで形成する。そして、パイロット孔が形成された素材は、リールに巻き取られる（第００５７〜００５９段落）。

リールに巻き取られた素材は、次の工程に搬送されて、第２の金型装置に通される。この時、素材は第１の金型装置で形成されたパイロット孔を基準にして、第２の金型装置に対して位置決めされる。そして、素材にはダミー溝が形成され、第２のリールに巻き取られる（第００６０段落）。

第２のリールに巻き取られた素材は、最後の工程に搬送されて、第３の金型装置に通される。第３の金型装置は５つのステーションを備え、素材は５つのステーションを逐次移動して、加工される。この時、素材は各ステーションにおいて、第１の金型装置で形成されたパイロット孔を基準にして、位置決めされる（第００６１〜００６３段落）。

特開２００３−２４９２３８号公報 特開２０１５−４２４１８号公報

特許文献２に記載された方法では、第１の金型装置を使って素材に穿設されたパイロット孔を、第２の金型装置で素材の位置決めに使用し、更にその後、第３の金型装置の複数のステーションにおいて繰り返し使用している。一方、パイロット孔を素材の位置決めに使用すると、プレス加工の過程でパイロット孔の周囲に大きな応力が生じる。その結果、パイロット孔は変形する。パイロット孔の変形量は、プレス加工を繰り返す度に大きくなる。そして、変形量が許容範囲を超えると、そのパイロット孔は、もはや位置決め手段として用をなさなくなる。そのため、特許文献２に記載された方法では、特に最終工程において、素材の金型に対する位置決め精度が低下して、その結果、プレス加工された製品の形状や寸法の精度が低下すると言う問題が生じる場合があった。

本発明は、上記の問題を解決するために成されたものであり、プレス加工を繰り返しても、素材の金型に対する位置決め精度を良好に維持できるプレス加工用の金型を提供するものである。また、プレス加工を繰り返しても、プレス加工された製品の形状や寸法の精度を良好に維持できるプレス加工方法を提供するものである。

上記目的を達成するために、本発明に係る金型は、上型と下型を備えて、前記上型と前記下型の間に板状のワークを挟んで、前記ワークをプレス加工する金型において、前記上型と前記下型のいずれか一方に取り付けられて、前記ワークに当接して前記ワークを凹入させる凸部と、前記上型と前記下型のいずれか一方に取り付けられて、次工程において前記ワークの位置決めに使用されるパイロット孔を前記ワークに形成するパンチと、を備えるものである。

このように、金型に凸部とパンチを備えれば、ワークの成形の際に新たなパイロット孔が形成されるので、次工程において、歪みのないパイロット孔を使ってワークの位置決めを行うことができる。

前記パンチは、前記金型に進退自在に取り付けられるとともに、前記パンチを前記金型から進退させて前記ワークに打ち当てるアクチュエータを備えるようにしても良い。

このように、パンチをワークに打ち当てるアクチュエータを金型に備えれば、パンチをワークに打ち当てるタイミングを任意に選択することができる。そのため、パンチをワークに打ち当てるタイミングの最適化が容易になる。

前記パンチと前記凸部は、前記上型と前記下型のいずれか一方の同一の型に固定されるともに、前記パンチの前記金型からの突出高さを、前記凸部の前記金型からの突出高さよりも低くするようにしても良い。

このように、パンチを金型に固定すれば、アクチュエータが不要になるので、金型を簡易に構成することができる。

前記上型と前記下型のいずれか一方に取り付けられて、前工程で前記ワークに形成されたパイロット孔に挿嵌されて、前記ワークを前記金型に対して位置決めするパイロットピンを備えるようにしても良い。

このように、金型にパイロットピンを備えれば、ワークの位置決め精度が向上する。その結果、次工程で使用されるパイロット孔の位置精度が向上する。

前記金型は、複数のステーションを備え、前記ワークを前記複数のステーション間で逐次移動させて前記ワークをプレス成形する金型であって、前記パンチと前記パイロットピンをそれぞれ少なくとも１つのステーションに備えるようにしても良い。

本発明に係るプレス加工方法は、上記いずれかの金型を使用するプレス加工方法であって、前記凸部を前記ワークに当接させると同時、又は当接させた後で、前記パンチを前記ワークに打ち当てて、前記ワークにパイロット孔を形成するものである。

本発明に係るプレス加工方法は、前工程において前記ワークに形成されたパイロット孔に前記パイロットピンを挿嵌させて、その後、前記凸部を前記ワークに当接させ、さらに前記凸部を前記ワークに当接させると同時、又は当接させた後で、前記パンチを前記ワークに打ち当てて、前記ワークにパイロット孔を形成するものであっても良い。

本発明によれば、プレス加工工程が完了する度に、新たなパイロット孔が形成され、次工程において、その新たに形成されたパイロット孔を使ってワークの位置決めがされる。そのため、その工程でパイロット孔に生じた変形の影響が次工程に波及しない。その結果、次工程においてもワークの位置決め精度が良好に維持される。また、複数回のプレス加工を繰り返す場合であっても、製品の形状や寸法の精度が良好に維持される。

本発明の第１の実施形態に係るプレス加工装置の構成図であって、図１（ａ）はラムを上昇させた状態、図１（ｂ）はラムを下降させた状態をそれぞれ示している。 図１に記載のプレス加工装置が備える金型の構成図であって、図２（ａ）は金型の平面図であり、図２（ｂ）は金型の正面図であり、図２（ｃ）は金型を図２（ａ）のＡ−Ａ’線で切断した断面図であり、図２（ｄ）は金型を図２（ａ）のＢ−Ｂ’線で切断した断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプレス加工方法における金型とワークの形態の変化を時系列に沿って示す図であって、図３（ａ−１）、図３（ｂ−１）及び図３（ｃ−１）は、図２（ｃ）に対応する断面図であり、図３（ａ−２）、図３（ｂ−２）及び図３（ｃ−２）は、図２（ｄ）に対応する断面図である。 本発明の第１の実施形態に係るプレス加工方法における金型とワークの形態の変化を、図３に続けて時系列に沿って示す図であって、図４（ａ−１）、図４（ｂ−１）及び図４（ｃ−１）は、図２（ｃ）に対応する断面図であり、図４（ａ−２）、図４（ｂ−２）及び図４（ｃ−２）は、図２（ｄ）に対応する断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る金型の正面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプレス加工方法における金型とワークの形態の変化を時系列に沿って示す図であって、図６（ａ−１）、図６（ｂ−１）及び図６（ｃ−１）は、図５に記載の金型４を図２（ａ）のＡ−Ａ’線に相当する面で切断した断面図であり、図６（ａ−２）、図６（ｂ−２）及び図６（ｃ−２）は、図５に記載の金型４を図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に相当する面で切断した断面図である。 図１に記載のプレス加工装置が備える金型の別の構成例を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態に係る金型とプレス加工方法を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図面においては、同一または同等の部分に同一の符号を付している。

（プレス加工装置）
図１（ａ）は本発明の実施形態に係るプレス加工装置１の構成図である。このプレス加工装置１は、上型２と下型３を備える金型４で板状のワーク５を挟んで、プレス加工を行う装置である。なお、本明細書では図１（ａ）に示したＺ軸を使用する。本明細書では、「上下」及び「高低」はＺ軸座標の大小を意味する。例えば、＋Ｚ方向（Ｚ軸座標が大きくなる方向）の移動を「上昇」と言い、−Ｚ方向（Ｚ軸座標が小さくなる方向）の移動を「下降」と言う。

プレス加工装置１は、支持部材６とラム７を備えている。ラム７は支持部材６に対して昇降する。つまり、ラム７は＋Ｚ方向または−Ｚ方向に移動する。ラム７の下面には、図示しない締結手段によって上型２が固定されていて、上型２はラム７と一体になって昇降する。下型３は図示しないプレスベッドの上面に固定されている。

ラム７の上面には２本のガイドポスト８が固定されている。ガイドポスト８は中実円柱状の金属部品である。ガイドポスト８の先端はブッシュ９を介して、支持部材６にＺ軸方向に摺動自在に支持されている。また、ガイドポスト８の支持部材６の上面から突出した部位には、リング状のストッパ１０が取り付けられている。ストッパ１０は、ガイドポスト８が支持部材６から抜け落ちるのを防ぐ「抜け止め」である。なお、プレス加工装置１は、合計４組のガイドポスト８とブッシュ９を備えているが、そのうち２組は、図示された２組の裏に隠れていて見えない。このように構成されているので、ラム７は支持部材６に対して平行な姿勢を保ったまま、Ｚ軸方向に移動することができる。

支持部材６とラム７の間に油圧シリンダブロック１１が配置されている。油圧シリンダブロック１１は、図示しない油圧シリンダを備えている。そして油圧シリンダには、第１のピストン１２と第２のピストン１３が、摺動自在に取り付けられている。第１のピストン１２は、ラム７と対面する側において、油圧シリンダブロック１１から突出して、Ｚ軸方向に進退する。第２のピストン１３は、支持部材６と対面する側において、油圧シリンダブロック１１から突出して、Ｚ軸方向に進退する。

このように構成されているので、第２のピストン１３を油圧シリンダブロック１１に押し入れると、第１のピストン１２は油圧シリンダブロック１１から押し出される。逆に、第２のピストン１３を油圧シリンダブロック１１から引き出すと、第１のピストン１２は油圧シリンダブロック１１の中に引き込まれる。なお、第２のピストン１３の先端は支持部材６に固定されていて、第２のピストン１３は支持部材６とともに昇降する。

また、ラム７の上面には、２枚のスライドプレート１４が載置されている。このスライドプレート１４は、図示しないエアシリンダ装置で駆動されて、ラム７に対して、図において矢印で示す方向に摺動する。図１（ａ）に示す状態においては、２枚のスライドプレート１４は、第１のピストン１２の直下から離れた位置にあって、互いに離隔している。スライドプレート１４がこの位置にあれば、ラム７を上昇させた場合に、第１のピストン１２とスライドプレート１４が干渉することがない。つまり、スライドプレート１４がこの位置にあれば、ラム７を上昇させることができる。また、図１（ｂ）に示すように、２枚のスライドプレート１４をラム７の中央、つまり第１のピストン１２の直下に寄せて、その後、第１のピストン１２を油圧シリンダブロック１１から突出させると、第１のピストン１２はスライドプレート１４に当接する。第１のピストン１２がスライドプレート１４に当接すると、ラム７は第１のピストン１２に押されて下降する。

また、プレス加工装置１は固定板１５を備えている。固定板１５は支持部材６の上方に配置されて、図示しないフレームに固定された構造部材である。そして、固定板１５の下面には、合計４本（図示は２本）の固定ロッド１６が固定されている。固定ロッド１６は中実円柱状の金属部品である。この固定ロッド１６の他方端は油圧シリンダブロック１１に固定されている。つまり、油圧シリンダブロック１１は固定ロッド１６を介して、固定板１５に固定されている。また、固定ロッド１６はブッシュ１７を介して支持部材６に支持されていて、支持部材６は固定ロッド１６に対して自在に摺動する。

また、固定板１５の上部には、サーボモータ１８が図示しない出力軸を下向きにして固定されている。この出力軸には図示しないボールねじが固定されている。そして、ボールねじには図示しないナットが螺合していて、ナットは昇降部材１９に固定されている。したがって、サーボモータ１８の出力軸を回転させると、ナットはボールねじに対して進退し、その結果、昇降部材１９は固定板１５に対して昇降する。また、支持部材６は昇降部材１９に固定されていて、支持部材６は昇降部材１９とともに昇降する。そのため、サーボモータ１８の出力軸を回転させると、支持部材６は固定板１５に対して昇降する。

また、プレス加工装置１は、図示しないコンピュータを備える制御装置２０によって制御される。制御装置２０は操作盤２１を備え、作業者は操作盤２１の図示しないスイッチ類を介して、プレス加工装置１に対して、各種の操作入力を行う。

以上のように構成されているので、作業者が操作盤２１の図示しないスイッチ類を操作すると、プレス加工装置１の運転が開始される。その後、プレス加工装置１は制御装置２０で制御されて、ワーク５に対してプレス加工を行う。つまり、制御装置２０はサーボモータ１８を動作させて、上型２を下降させ、ワーク５を上型２と下型３で挟む。その後、制御装置２０はサーボモータ１８を逆方向に動作させて、上型２を上昇させる。なお、上型２は、後述するパンチとパンチを動作させるアクチュエータを備えていて、このアクチュエータも制御装置２０によって制御される。

（第１の実施形態）
次に、第１の実施形態に係る金型４の詳細な構成を説明する。前述したように、金型４は上型２と下型３とから構成される。そして図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、上型２の下型３と対面する面には、ワーク５（図２において図示せず）に凹凸を形成する凸部２２が形成されている。下型３の上型２と対面する面には、凸部２２と対になる凹部２３が形成されている。また、上型２と下型３の間にはストリッパープレート２４が配置されている。ストリッパープレート２４は、図２（ａ）に示すように、平面形において凸部２２を取り囲む「ロ」字形の金属板であって、上型２及び下型３とほぼ同寸の平板である。また、ストリッパープレート２４は、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、ばね要素２５を介して上型２に取り付けられている。

図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｄ）に示すように、上型２の下面には４本のパイロットピン２６が取り付けられている。パイロットピン２６はワーク５（図２において図示せず）に穿設されたパイロット孔に挿嵌されて、ワーク５を金型４に対して位置決めする位置決め部材である。図２（ｂ）及び図２（ｄ）に示すように、パイロットピン２６の先端はテーパーしているので、パイロット孔がパイロットピン２６に対してずれた位置にある場合、パイロット孔の縁部はこのテーパー面に当接する。そのため、パイロットピン２６をパイロット孔に挿嵌すると、パイロット孔の縁部がこのテーパー面に押されるので、パイロット孔は正規の位置に誘導される。つまり、ワーク５は正規の位置に誘導される。また、図２（ｄ）に示すように、下型３のパイロットピン２６と相対する部位にはレセス２７が形成されている。上型２を下降させて、上型２を下型３に重ねると、パイロットピン２６はレセス２７に差し込まれる。なお、ストリッパープレート２４には貫通穴が穿設されていて、パイロットピン２６はこの貫通穴に挿通されている。

パイロットピン２６の下端は、図２（ｂ）に示すように、ストリッパープレート２４の下面より低い位置、つまり下型３に近い位置にある。ストリッパープレート２４の下面は、図２（ｃ）に示すように、凸部２２の下面より下、つまり下型３に近い位置にある。そのため、図示しないワーク５を下型３の上に置いて、上型２を下降させると、最初に、パイロットピン２６がワーク５のパイロット孔に挿嵌され、その後に、ストリッパープレート２４がワーク５に当接する。そして、最後に凸部２２がワーク５に当接する。

上型２には、図２（ａ）に示すように、４本の円柱状のパンチ２８が取り付けられている。パンチ２８は、ワーク５に、後述するパイロット孔を打ち抜く打ち抜き型である。また、上型２は、図２（ｄ）に示すように、パンチ２８を下型３に向けて進退させるエアシリンダ２９を備えている。エアシリンダ２９は、パンチ２８に推力を与えて、パイロット孔を打ち抜くアクチュエータとして機能する。下型３のパンチ２８を受ける位置にはパンチ２８とペアになるダイ３０が形成されている。ダイ３０は下型３を貫通している。なお、ストリッパープレート２４には貫通穴が穿設されていて、パンチ２８はこの貫通穴に挿通されて、ワーク５に到達する。

（プレス加工方法）
次に、図３及び図４を参照して、本発明の実施形態に係るプレス加工方法を説明する。

プレス加工に当たっては、まず、図３（ａ−１）に示すように、上型２を上昇させて（上型２を下型３から離して）、作業者が加工前のワーク５を下型３の上に置く。ワーク５には、図３（ａ−２）に示すように、前工程においてパイロット孔３１ａが穿設されている。作業者はパイロット孔３１ａが下型３のレセス２７に重なるように、ワーク５を下型３の上に置く。なお、この時、パンチ２８は上型２の中に引き込まれている。

ワーク５を下型３の上に置いたら、作業者は操作盤２１を操作して、プレス加工装置１の運転を開始させる。以後、プレス加工装置１と金型４は、制御装置２０によって制御される。

制御装置２０は、サーボモータ１８を回転させて、上型２を下降（下型３に接近）させる。上型２が下降すると、図３（ｂ−２）に示すように、まず、パイロットピン２６がワーク５に到達し、その後、パイロットピン２６はワーク５のパイロット孔３１ａに挿嵌される。この結果、ワーク５は上型２に対して位置決めされる。なお、図３（ｂ−１）に示すように、この時、凸部２２とストリッパープレート２４は、まだワーク５に到達していない。つまり、凸部２２とストリッパープレート２４はワーク５に当接していない。

サーボモータ１８がさらに回転して、上型２をさらに下降（下型３に接近）させると、図３（ｃ−１）に示すように、ストリッパープレート２４がワーク５に当接する。その後、ばね要素２５は圧縮され、ばね要素２５の反発力によって、ストリッパープレート２４はワーク５に押し当てられる。そして、ワーク５はストリッパープレート２４に押圧されて、下型３に押し当てられる。この時、凸部２２は、まだワーク５に当接していない。なお、パイロットピン２６の先端は、図３（ｃ−２）に示すように、レセス２７に差し込まれる。

上型２がさらに下降（下型３に接近）すると、凸部２２はワーク５に当接し、図４（ａ−１）に示すように、ワーク５は凹部２３の中に押し込まれて変形する。その結果、ワーク５の成形が完了する。この時、図４（ａ−２）に示すように、パンチ２８はまだ上型２の中に引き込まれている。

ワーク５の成形が完了すると、制御装置２０は、図４（ｂ−１）に示すように、上型２を下降させたまま、エアシリンダ２９を動作させて、図４（ｂ−２）に示すようにパンチ２８を上型２から押し出す。そして、上型２から押し出されたパンチ２８は、ワーク５を打ち抜く。前述したように、ダイ３０は下型３を貫通しているので、パンチ２８で打ち抜かれたスクラップは、ダイ３０を通って下型３の下方に落下する。なお、制御装置２０は、ラム７の高さでワーク５の成形の完了を判断する。例えば、サーボモータ１８が出力する回転角度信号が、ラム７が最低位置にあることを示した時に、制御装置２０はエアシリンダ２９を動作させる。

ワーク５の打ち抜きが完了したら、制御装置２０は、エアシリンダ２９を逆方向に動作させて、パンチ２８を引き上げる。そして、制御装置２０は、サーボモータ１８を逆方向に回転させて、上型２を上昇（下型３から離隔）させる。その後、図４（ｃ−１）に示すように、ワーク５は、図示しない作業者によって金型４から取り出される。また、図４（ｃ−２）に示すように、金型４から取り出されたワーク５は、パンチ２８によってパイロット孔３１ｂが打ち抜かれている。このパイロット孔３１ｂは、次のプレス加工工程において位置決めに使用される。

（第２の実施形態）
上記の第１の実施形態においては、金型４にエアシリンダ２９（アクチュエータ）を備えて、パンチ２８を金型４から進退させて、ワーク５に打ち当てるようにしたが、パンチ２８は金型４に固定されていても良い。以下、パンチ２８を金型４に固定した第２の実施例について説明する。

図５は、第２の実施形態に係る金型４の正面図である。この金型４もプレス加工装置１に取り付けて使用され、上型２にパンチ２８を備えている点で第１の実施形態に係る金型４と共通する。しかしながら、パンチ２８が上型２に固定されている点、及びエアシリンダ２９を備えない点で第１の実施形態に係る金型４と異なる。また、図５に示すように、パンチ２８の上型２からの突出高さは、凸部２２の上型２からの突出高さより低くされている。両者の間には、図５においてｄで示す差がある。このため、上型２を下降させると、凸部２２が先にワーク５に当接する。そして、パンチ２８は凸部２２に遅れてワーク５に当接する。

なお、図５においては、ストリッパープレート２４とばね要素２５の図示を省略している。また、凸部２２とストリッパープレート２４の平面形は、図２（ａ）に示した第１の実施形態に係る金型４と同一である。また、平面図におけるパイロットピン２６とパンチ２８の配置も第１の実施形態に係る金型４と同一である。

次に、図６（ａ−１）ないし図６（ｃ−２）の各図を参照して、図５に図示された金型４によるプレス加工のプロセスを説明する。なお、図６（ａ−１）、図６（ｂ−１）及び図６（ｃ−１）は、金型４を図２（ａ）のＡ−Ａ’線に相当する面で切断した断面図である。また、図６（ａ−２）、図６（ｂ−２）及び図６（ｃ−２）は、金型４を図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に相当する面で切断した断面図である。

図５に図示された金型４によるプレス加工に当たっては、まず、図６（ａ−１）に示すように、上型２を上昇させて（上型２を下型３から離して）、作業者が加工前のワーク５を下型３の上に置く。ワーク５には、図６（ａ−２）に示すように、前工程においてパイロット孔３１ａが穿設されている。作業者はパイロット孔３１ａが下型３のレセス２７に重なるように、ワーク５を下型３の上に置く。その後、作業者は操作盤２１を操作して、プレス加工装置１の運転を開始させる。以後、プレス加工装置１と金型４は、制御装置２０によって制御される。

制御装置２０は、サーボモータ１８を回転させて、上型２を下降（下型３に接近）させる。上型２が下降すると、まず、パイロットピン２６がワーク５のパイロット孔３１ａに挿嵌される。その結果、ワーク５は上型２に対して位置決めされる。サーボモータ１８をさらに回転させて、上型２をさらに下降（下型３に接近）させると、ストリッパープレート２４がワーク５に当接する。その後、上型２がさらに下降（下型３に接近）すると、図６（ｂ−１）に示すように、凸部２２がワーク５に当接する。この時、パンチ２８は、図６（ｂ−２）に示すように、まだワーク５に当接していない。その後、上型２はさらに下降（下型３に接近）して、図６（ｃ−１）に示すように、ワーク５は凸部２２によって凹部２３の中に押し込められて、成形される。

前述したように、パンチ２８は凸部２２に遅れて、ワーク５に当接する。そして、ワーク５の成形が完了するまでに、パンチ２８はワーク５を打ち抜いて、図６（ｃ−２）に示すように、パイロット孔３１ｂを穿設する。なお、前述したように、ダイ３０は下型３を貫通しているので、パンチ２８で打ち抜かれたスクラップは、ダイ３０を通って下型３の下方に落下する。

以後のプロセスは第１の実施形態の場合と同一である。つまり、その後、上型２は制御装置２０によって制御されて上昇する。そして、成形が完了したワーク５は作業者の手によって金型４の外に搬出される。

このように、第１の実施形態においては、ワーク５の成形の完了後に、第２の実施形態においては、ワーク５の成形の開始後に、それぞれワーク５にパイロット孔３１ｂを穿設するので、パイロット孔３１ｂには成形過程でワーク５に生じる応力に起因する変形が生じない。そのため、次のプレス加工工程におけるワーク５の位置決め精度が向上する。

（金型の変形例）
上記において、１台の金型４がプレス加工の１工程に関与する例、つまり、金型４がワーク５を１回だけプレスする例を示したが、金型４はこのようなものには限定されない。１台の金型４に、プレス加工の１工程に対応するステーションが複数個配置されていても良い。例えば、金型４は、図７に示すようなステーションａ〜ｄを備えて、ワーク５からセパレータ３２を製造するものであっても良い。

この金型４のステーションａには、セパレータ３２において燃料等の流路として機能する溝条部３２ａを予備成形する予備成形凸部２２ａが形成されている。ステーションｂには、ステーションａで予備成形された溝条部３２ａをさらに成形して溝条部３２ａを完成させる本成形凸部２２ｂが形成されている。ステーションｃには、セパレータ３２の貫通穴３２ｂを穿設する貫通孔打抜凸部２２ｃが形成されている。そしてステーションｄには、セパレータ３２の輪郭３２ｃを打ち抜く輪郭打抜凸部２２ｄが形成されている。

ワーク５は、まずステーションａに搬入され、ステーションａにおいて、溝条部３２ａが予備成形される。その後、ワーク５は図示しない移送装置（例えば、巻き取りリール）によってステーションｂに移送されて、溝条部３２ａが本成形される。さらにワーク５はステーションｃに移送されて、貫通穴３２ｂが形成され、最後に、ステーションｄにおいて輪郭３２ｃが切り出されて、セパレータ３２が完成する。

この金型４は、上記の構成に加えて、ステーションａに４本のパンチ２８ａを備えている。パンチ２８ａは、図示しないエアシリンダで駆動されて、次工程、つまりステーションｂにおいてワーク５の位置決めに使用されるパイロット孔を打ち抜く打ち抜き型である。

ステーションｂには、４本のパイロットピン２６ｂと４本のパンチ２８ｂが備えられている。パイロットピン２６ｂは、前工程、つまりステーションａにおいてパンチ２８ａによって形成されたパイロット孔に挿嵌されて、ワーク５を金型４に対して位置決めする位置決め部材である。パンチ２８ｂは、次工程、つまりステーションｃにおいてワーク５の位置決めに使用されるパイロット孔を打ち抜く打ち抜き型である。

ステーションｃには、４本のパイロットピン２６ｃと４本のパンチ２８ｃが備えられている。パイロットピン２６ｃは、前工程、つまりステーションｂにおいてパンチ２８ｂによって形成されたパイロット孔に挿嵌されて、ワーク５を金型４に対して位置決めする位置決め部材である。パンチ２８ｃは、次工程、つまりステーションｄにおいてワーク５の位置決めに使用されるパイロット孔を打ち抜く打ち抜き型である。

ステーションｄには、４本のパイロットピン２６ｄが備えられている。パイロットピン２６ｄは、前工程、つまりステーションｃにおいてパンチ２８ｃによって形成されたパイロット孔に挿嵌されて、ワーク５を金型４に対して位置決めする位置決め部材である。

このように、金型４はステーションａ〜ｃにパンチ２８ａ〜２８ｃを備えているので、次工程において、つまりステーションｂ〜ｄにおいてワーク５の位置決めに使用されるパイロット孔を打ち抜くことができる。また金型４はステーションｂ〜ｄにパイロットピン２６ｂ〜２６ｄを備えているので、直前の工程で、つまりステーションａ〜ｃで打ち抜かれたパイロット孔を使用して、ワーク５を金型４に位置決めすることができる。

なお、図７においては、下型３、ストリッパープレート２４及びばね要素２５の図示を省略している。

以上説明したように、本発明によれば、プレス加工の過程で生じたパイロット孔の変形の影響が後工程に及ばないので、後工程においてもワーク５を金型４に対して精度良く位置決めすることができる。このため、プレス加工で得られる製品の形状や寸法の精度が向上し、該製品を組み立てて得られる最終製品の性能が向上する。

なお、上記実施形態は、本発明の具体的な実施形態の例示であって、本発明の技術的範囲は、上記実施形態によっては限定されない。本発明は、特許請求の範囲に示された技術的思想の限りにおいて、自由に、変形または改良して実施することができる。

例えば、図１に示されたプレス加工装置１は例示であって、本発明の技術的範囲は、図１によっては限定されない。また図２ないし図７に示された金型４は例示であって、本発明の技術的範囲は、図２ないし図７によっても限定されない。

上記実施形態において、サーボモータ１８によって駆動されるプレス加工装置１を例示したが、プレス加工装置１はサーボモータ１８によって駆動されるものには限定されない。プレス加工装置１は、油圧で駆動される液圧式プレス加工装置であっても良い。プレス加工装置１を回転電動機で駆動する場合に回転運動を往復運動に変換する機構はボールねじのようなスクリュー機構には限定されない。例えば、スクリュー機構に代えて、クランク機構やカム機構を備えても良い。

図２ないし図７に示した金型４の形態は例示である。特に、パイロットピン２６（２６ｂ〜２６ｄ）とパンチ２８（２８ａ〜２８ｃ）の数と位置は例示であって、パイロットピン２６とパンチ２８の数と位置は限定されない。また、パンチ２８は、前々工程で打ち抜かれたパイロット孔と同じ位置にパイロット孔を打ち抜くように配置されても良い。例えば、図７において、ステーションｃのパンチ２８ｃは、ステーションａにおいてパンチ２８ａによって打ち抜かれたパイロット孔３１ｃ（つまり、ステーションｂで位置決めに使用されたパイロット孔＝ステーションｃでは使用されないパイロット孔）と同じ位置にパイロット孔を打ち抜くように配置されても良い。この場合、パンチ２８ｃは、変形後のパイロット孔３１ｃより大きなパイロット孔が開けられるようなサイズを選ぶと良い。

また、図２に示した金型４において、金型４が、一連のプレス工程の最初の工程で使用される場合は、パイロットピン２６は不要である。つまり、図２に示した金型４において、パイロットピン２６を備えない場合がある。

上記実施形態においては、パイロットピン２６（２６ｂ〜２６ｄ）とパンチ２８（２８ａ〜２８ｃ）を上型２に取り付けた例を示したが、これらは下型３に取り付けられても良い。

また、上記実施形態においては、パイロットピン２６（２６ｂ〜２６ｄ）とパンチ２８（２８ａ〜２８ｃ）の断面形を円形にしたが、これらの断面形は円形には限定されない。これらの断面形は、楕円形であっても良いし多角形であっても良い。

パンチ２８を駆動して、パンチ２８に推力を与えるアクチュエータはエアシリンダ２９には限定されない。例えば、油圧シリンダをアクチュエータにしても良いし、回転電動機とスクリュー機構あるいはカム機構を組合せて、アクチュエータを構成しても良い。

図２（ａ）に示した凸部２２とストリッパープレート２４の平面形は例示であって、これらの平面形は図２（ａ）によっては限定されない。また、図７に示したセパレータ３２の形態及び形状は例示であって、セパレータ３２の形態及び形状は図７によっては限定されない。

図７に示されたステーションａ〜ｄにおけるプレス加工の具体的な態様や加工順序、つまり各工程におけるプレス加工の具体的な態様や加工順序は例示である。したがって、本発明に係る金型やプレス加工方法によってなされるプレス加工の具体的な態様や加工順序は図７によっては限定されない。

また、上記実施形態において、ワーク５が作業者の手によって、金型４に搬入及び搬出される例を示したが、本発明に係るプレス加工方法は、このようなものには限定されない。プレス加工装置１にローダ／アンローダを備えて、ワーク５の金型４への搬出入を機力で自動的に行うようにしても良い。また、上記実施形態において、作業者が、パイロット孔３１ａが下型３のレセス２７に重なるように、ワーク５を下型３の上に置くことを示した。つまり、ワーク５の下型３に対する粗位置決めを作業者が行う例を示したが、粗位置決めを自動化しても良い。例えば、プレス加工装置１に撮像装置を備えて、撮像装置が撮像したワーク５の画像に基づいて、ワーク５を下型３に対して粗位置決めするようにしても良い。

上記実施形態において、凸型２２がワーク５に当接すると同時、又は当接した後で、パンチ２８をワーク５に当接させると説明した。しかしながら、凸型２２がワーク５に当接した後で、パンチ２８をワーク５に当接させてパイロット孔３１ｂを打ち抜くことが望ましい。特に、ワーク５に当接した凸型２２が更に下降して、つまりワーク５の成形が進行して、成形が完了する直前に、パンチ２８をワーク５に当接させるようにすれば、ワーク５に生じる応力を極めて小さくすることができる。その結果、パイロット孔３１ｂの位置と形状の精度を高いレベルに保つことができる。あるいは、第１の実施形態で示したように、ワーク５の成形の完了後に、パンチ２８をワーク５に当接させてパイロット孔３１ｂを打ち抜くようにすれば、更に望ましい。

パンチ２８をワーク５に当接させるタイミングは、ワーク５の成形深さ（＝凹部２３の深さ）に応じて変更されても良い。一般にワーク５の成形深さ）が浅い場合には、パイロット孔３１ｂに生じる歪みは小さいので、その場合には、凸型２２がワーク５に当接するタイミングとパンチ２８がワーク５に当接するタイミングを接近させることができる。ワーク５の成形深さが特に浅い場合には、凸型２２がワーク５に当接すると同時にパンチ２８をワーク５に当接させても良い場合がある。

また、第１の実施形態に係る金型４を使用する場合には、制御装置２０にインストールされる制御プログラムの設定を変更することで、パンチ２８をワーク５に当接させるタイミングを任意に変更することができる。第２の実施形態に係る金型４を使用する場合には、前記タイミングは、凸部２２とパンチ２８の突出高さの差ｄによって決定される。例えば、ｄを０にすれば、パンチ２８は凸部２２と同時にワーク５に当接する。ｄを大きくすれば、パンチ２８がワーク５に当接するタイミングは、凸部２２がワーク５に当接するタイミングに比べて大きく遅れる。

なお、本発明の適用対象は、燃料電池のセパレータの製造には限定されない。本発明は、様々な素材及び製品の加工及び製造に適用される。

１ プレス加工装置
２ 上型
３ 下型
４ 金型
５ ワーク
６ 支持部材
７ ラム
８ ガイドポスト
９ ブッシュ
１０ ストッパ
１１ 油圧シリンダブロック
１２ 第１のピストン
１３ 第２のピストン
１４ スライドプレート
１５ 固定板
１６ 固定ロッド
１７ ブッシュ
１８ サーボモータ
１９ 昇降部材
２０ 制御装置
２１ 操作盤
２２ （２２ａ〜２２ｄ）凸部
２３ 凹部
２４ ストリッパープレート
２５ ばね要素
２６（２６ｂ〜２６ｄ）パイロットピン
２７ レセス
２８（２８ａ〜２８ｃ）パンチ
２９ エアシリンダ
３０ ダイ
３１ａ〜３１ｃ パイロット孔
３２ セパレータ
３２ａ 溝条部
３２ｂ 貫通穴
３２ｃ 輪郭

Claims (7)

1. 上型と下型を備えて、前記上型と前記下型の間に板状のワークを挟んで、前記ワークをプレス加工する金型において、
   前記上型と前記下型のいずれか一方に取り付けられて、前記ワークに当接して前記ワークを凹入させる凸部と、
   前記上型と前記下型のいずれか一方に取り付けられて、次工程において前記ワークの位置決めに使用されるパイロット孔を前記ワークに形成するパンチと、
   を備える金型。
2. 前記パンチは、前記金型に進退自在に取り付けられるとともに、
   前記パンチを前記金型から進退させて前記ワークに打ち当てるアクチュエータを備える、
   請求項１に記載の金型。
3. 前記パンチと前記凸部は、前記上型と前記下型のいずれか一方の同一の型に固定されるともに、
   前記パンチの前記金型からの突出高さは、前記凸部の前記金型からの突出高さよりも低くされている、
   請求項１に記載の金型。
4. 前記上型と前記下型のいずれか一方に取り付けられて、
   前工程で前記ワークに形成されたパイロット孔に挿嵌されて、前記ワークを前記金型に対して位置決めするパイロットピンを備える、
   請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の金型。
5. 複数のステーションを備え、前記ワークを前記複数のステーション間で逐次移動させて前記ワークをプレス成形する金型であって、
   前記パンチと前記パイロットピンをそれぞれ少なくとも１つのステーションに備える、
   請求項４に記載の金型。
6. 請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の金型を使用するプレス加工方法であって、
   前記凸部を前記ワークに当接させると同時、又は当接させた後で、前記パンチを前記ワークに打ち当てて、前記ワークにパイロット孔を形成するプレス加工方法。
7. 請求項４又は請求項５に記載の金型を使用するプレス加工方法であって、
   前工程において前記ワークに形成されたパイロット孔に前記パイロットピンを挿嵌させて、
   その後、前記凸部を前記ワークに当接させ、
   さらに、前記凸部を前記ワークに当接させると同時、又は当接させた後で、前記パンチを前記ワークに打ち当てて、前記ワークにパイロット孔を形成するプレス加工方法。
   
   
   
   

Images