JP2018039038A - Press working metal mould - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属材を所望の形状に加工するためのプレス加工用の金型に関し、特に、金型から電力を供給可能にするために発電機能を付加したプレス加工用の金型に関する。 The present invention relates to a press mold for processing a metal material into a desired shape, and more particularly to a press mold to which a power generation function is added so that electric power can be supplied from the mold.
金属材を所望の形状に加工する手法の一つにプレス加工がある。プレス加工は、一般的に、製品形状に対応した上下一組の金型を製作し、材料となる金属材を金型で挟み込むことによって、曲げ、抜き、絞り、つぶすなどの種々の加工を施す。一回のプレスで完成させることが可能な製品もあるが、複雑形状の場合は、複数の金型を用いた複数のプレス工程を経て製品を完成させている。 One technique for processing a metal material into a desired shape is pressing. In general, press processing is performed by manufacturing a pair of upper and lower molds corresponding to the product shape and sandwiching a metal material as a material, thereby performing various processes such as bending, punching, drawing and crushing. . Some products can be completed by a single press, but in the case of complex shapes, the product is completed through a plurality of pressing steps using a plurality of molds.
図6には、プレス機の一例として、小型のプレス機1の概略全体図を示している。プレス機1は、装置前面側の作業空間内に下金型11を取り付けるためのボルスタ12が配置されており、その上方側に上金型13を取り付けるスライド14が配置されている。スライド14は、プレス機本体内に組み込まれた機械式或いは油圧式などの駆動機構によって、上下動可能になっている。
FIG. 6 shows a schematic overall view of a
そして、プレス加工の実行時においては、作業者が下金型11の上に材料となる金属材を配置し、油の塗布などの準備作業を行った後、操作部15に設けられたスイッチ等を操作してスライド14を下降させる。これにより上金型13が下降して下金型11と噛み合うことによって金属材にプレス加工が施され、次いでスライド14が上昇することによって上金型が離型される。こうしてプレスが終了すると、作業員は、下金型11から金属材を取り外して、次の金属材に対して同様のプレスを実行する。一連の作業を繰り返し行い、例えばロット単位のプレスが完了すると、作業者は、プレス機の金型(11,13)を次工程用の金型に交換し、同様の手順で次工程のプレス加工を実行する。
At the time of executing the press work, the operator arranges a metal material as a material on the
連続した工程では、金属材の加工部分近くにカメラやセンサーなどを設置して、プレス加工の良不良を判定するモニタリングを行うことがある。しかしながら、従来のプレス機1にあっては、金型(11,13)を交換する度にカメラやセンサーとプレス機本体電源部との間の電気配線の接続をやり直すため、手間がかかるという問題があった。工程数が増える程、金型交換に伴う作業員の負担は大きくなる。
In a continuous process, there is a case where a camera, a sensor or the like is installed near the processing part of the metal material and monitoring is performed to determine whether the press work is good or bad. However, the
さらに、金型(11,13)交換に伴う作業の手間の問題は、カメラやセンサー以外にも新たな機能性装置を付加して、プレス加工の更なる技術向上を試みることに対する阻害要因にもなっていると考える。 Furthermore, the troublesome work associated with the replacement of the dies (11, 13) is an obstacle to the attempt to further improve the technology of press working by adding new functional devices in addition to cameras and sensors. I think that has become.
プレス機と電力に関連して、特許文献1には、スライドが上昇したときに受圧される受圧部を新たにプレス機本体に設置し、スライドが上昇したときに受圧部が受ける力を回転運動に変換して、発電タービンの動力源として使用する技術が開示されている。すなわち、スライドの上下運動を発電に利用するプレス機が開示されている。
In relation to the press and electric power,
しかしながら、特許文献1に開示されている技術は、発電タービンの動力源の一部を賄うためのものであり、工場内にあるプレス機やその他の装置の上下運動を省エネに利用するにとどまる。プレス加工の作業効率や技術向上を図るものではない。
However, the technique disclosed in
すなわち、本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、プレス加工の作業効率を向上させることができ、さらにプレス加工技術の向上のために新たな機能付加を図ることのできる新規な金型を提供することにある。 That is, the present invention has been made based on such circumstances, and the object thereof is to improve the work efficiency of press working and to add a new function to improve the press working technique. It is to provide a new mold that can be used.
本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
(1)本発明のプレス加工用の金型は、プレス機に取り付けられて金属材を所望の形状にプレス加工する金型であって、前記プレス機のスライドに取り付けられる上金型と、前記プレス機のボルスタに取り付けられる下金型と、前記上金型及び/又は下金型に設けられ、プレス加工の実行時に上金型の上下動によって駆動されて発電を行い、該プレス加工に関連する機能性装置に電力を供給する発電装置と、を備えたことを特徴とする。
(2)前記発電装置は、好ましい一例として、前記上金型によって上下動されるラックギアと、該ラックギアによって回転されるギア群で構成される減速機と、該減速機によって回転される回転軸を有する発電用モーターと、を含む構成とすることができる。
(3)前記発電装置からの電力により動作する機能性装置は、プレス加工される金属材に油を塗布する油供給装置、プレスの良不良を可視化するLEDを備えた可視化装置、ICタグやIT機器、型内タップユニット、型内トランスファー装置、電気シリンダー、型内内臓カメラ、センシング装置、コーティング効果を得るためにパンチに電気を供給する給電装置、絞り効果を得るために金属材に電気を供給する給電装置、防錆効果を得るために金型に電気を供給する給電装置、生産状況の情報を記憶する記憶装置、金型を温めるための保温装置の少なくとも1種以上であることが好ましい。
The gist of the present invention is as follows.
(1) A press working mold of the present invention is a mold that is attached to a press machine and presses a metal material into a desired shape, and is an upper mold that is attached to a slide of the press machine, A lower die attached to a bolster of a press machine, and provided in the upper die and / or the lower die, and is driven by the vertical movement of the upper die during execution of the press work to generate power, and related to the press work And a power generation device that supplies power to the functional device.
(2) As a preferable example, the power generator includes a rack gear that is moved up and down by the upper mold, a speed reducer that is configured by a gear group that is rotated by the rack gear, and a rotary shaft that is rotated by the speed reducer. And a power generation motor.
(3) Functional devices that operate with the electric power from the power generation device include an oil supply device that applies oil to a metal material to be pressed, a visualization device that includes LEDs for visualizing the quality of presses, IC tags, and IT Equipment, in-mold tap unit, in-mold transfer device, electric cylinder, in-mold camera, sensing device, power supply device that supplies electricity to the punch to obtain the coating effect, electricity to the metal material to obtain the squeezing effect It is preferable that the power supply device is at least one of a power supply device that supplies electricity to the mold in order to obtain a rust prevention effect, a storage device that stores information on production status, and a heat retention device that warms the mold.
本発明によれば、プレス機のスライドに取り付けられる上金型と、プレス機のボルスタに取り付けられる下金型と、前記上金型及び/又は下金型に設けられ、プレス加工の実行時に上金型の上下動によって駆動されて発電を行い、該プレス加工に関連する機能性装置に電力を供給する発電装置と、を備える構成としたことにより、金型交換に伴う電気配線の接続作業の負担が軽減される。さらに、モニタリング以外の機能性装置を新たに付加して金型の付加価値を高める意欲が向上する。 According to the present invention, the upper mold attached to the slide of the press machine, the lower mold attached to the bolster of the press machine, and the upper mold and / or the lower mold are provided, and the upper mold is executed during the press work. And a power generator that is driven by the vertical movement of the mold to generate power and supply power to the functional device related to the press working. The burden is reduced. Furthermore, the willingness to increase the added value of the mold by adding a functional device other than monitoring is improved.
さらに、上記の構成とすることは、金型、機能性装置及び発電装置が一体構成となったユニット化ができるという大きな利点もある。このことは、プレス機への取り付けだけでなく、金型の設計・製作、運搬面においても有利に働く。 Furthermore, the above configuration also has a great advantage that a unit in which a mold, a functional device, and a power generation device are integrated can be formed. This is advantageous not only in the mounting to the press machine but also in the design / manufacturing and transportation of the mold.
さらに好ましい一例として、ラックギア、該ラックギアによって回転されるギア群で構成される減速機、及び、該減速機によって回転される回転軸を有する発電用モーターを含む構成の発電装置を採用することによって、金型内にある空間に発電装置を収容することが可能となる。 As a further preferred example, by adopting a power generation device configured to include a rack gear, a reduction gear configured by a gear group rotated by the rack gear, and a power generation motor having a rotation shaft rotated by the reduction gear, The power generation device can be accommodated in a space in the mold.
また、好ましい一例として、前記発電装置からの電力により動作する機能性装置を、プレス加工される金属材に油を塗布する油供給装置、プレスの良不良を可視化するLEDを備えた可視化装置、ICタグやIT機器、型内タップユニット、型内トランスファー装置、電気シリンダー、型内内臓カメラ、センシング装置、コーティング効果を得るためにパンチに電気を供給する給電装置、絞り効果を得るために金属材に電気を供給する給電装置、防錆効果を得るために金型に電気を供給する給電装置、生産状況の情報を記憶する記憶装置、金型を温めるための保温装置の少なくとも1種以上とすれば、プレス加工技術の向上のために新たな機能を付加することができ、金型の付加価値を高めることが可能となる。 Further, as a preferred example, a functional device that operates with electric power from the power generation device, an oil supply device that applies oil to a metal material to be pressed, a visualization device that includes an LED that visualizes the quality of a press, and an IC Tag, IT equipment, in-mold tap unit, in-mold transfer device, electric cylinder, in-mold camera, sensing device, power supply device that supplies electricity to punch to obtain coating effect, metal material to obtain aperture effect At least one or more of a power supply device that supplies electricity, a power supply device that supplies electricity to a mold to obtain a rust prevention effect, a storage device that stores information on production status, and a heat retention device that warms the mold New functions can be added to improve the press working technique, and the added value of the mold can be increased.
以下、本発明の好ましい実施形態に従うプレス加工用の金型について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。 Hereinafter, a die for press working according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical scope of the present invention is not construed as being limited by the embodiments described below.
本実施形態に従うプレス加工用の金型の一例として、図1及び図2には、材料となる金属材に抜きの加工を行う金型2を示している。抜きの加工は、複数のパンチとダイを用いたり、絞り等の加工を同時に行ったりする場合もあるが、発明を理解し易くするために、図1及び図2には単一のパンチとダイで抜きの加工を行う基本的な金型2の構成を例示している。さらに抜き加工以外の加工の場合も金型の基本構成は同じであり、本実施形態の発電機能の構成を適用することができる。
As an example of a press working die according to the present embodiment, FIGS. 1 and 2 show a
図1及び図2に示すように、金型2は、上下一組の上金型3と下金型4とにより構成されている。上金型3は、例えば不図示のフランジ型シャンクによってプレス機1のスライド14に取り付けられる。一方、下金型4は、プレス機1のボルスタ12上に取り付けられる。上金型3は、最上段位置に概ね矩形状の平板からなるパンチホルダー31が配置されており、その下面側にパンチホルダー31よりも平面積の小さいバッキングプレート32とパンチプレート33が配置されている。パンチホルダー31、バッキングプレート32及びパンチプレート33は、ボルト等の固定手段によって互いに固定されている。そして上金型3の中央部には、材料となる金属材Mを円形に抜き加工するための円柱状のパンチ34が、パンチプレート33に固定配置されている。さらに、上金型3には、ストリッパープレート35がパンチプレート33から下方に離れて位置するように配置されており、頭部がバッキングプレート32の上面に係合されているストリッパーボルト36によって吊り下げ支持されている。ストリッパーボルト36は、軸方向に配置されているスプリング36aの伸長作用によってストリッパープレート35を下方側に向けて付勢している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
概ね矩形状の平板からなるパンチプレート33の例えば四隅には、円柱状のストリッパーガイド37が固定配置されている。ストリッパーガイド37は、ストリッパープレート35に形成されている円形穴を貫通して更に下方にまで延びており、プレス加工の実行時には後述するダイプレート43に形成されている円筒状のガイドブッシュ46に貫入するようになっている。さらに、パンチホルダー31の例えば対角線上の隅部には、後述するダイホルダー41に設けられている円柱状のガイドポスト47が貫入される円筒状のガイドブッシュ38が設けられている。
一方、下金型4は、最下段位置に概ね矩形状の平板からなるダイホルダー41が配置されており、その上面側にダイホルダー41よりも平面積の小さいバッキングプレート42とダイプレート43が配置されている。ダイホルダー41、バッキングプレート42及びダイプレート43は、ボルト等の固定手段によって互いに固定されている。そして下金型4の中央部には、パンチ34と協働して金属材Mの表面を円形に抜くための円筒状のダイ44が、ダイプレート43に固定配置されている。さらにダイプレート43の上面には、金属材Mを位置決めするためのピン45が設けられている。ピン45に代えて位置決めプレートなどを用いる場合もある。
On the other hand, in the
概ね矩形状の平板からなるダイプレート43とバッキングプレート42の例えば四隅には、プレス加工の実行時に上金型3のストリッパーガイド37が貫入する円筒形のガイドブッシュ46が設けられている。さらにダイホルダー41の例えば対角線上の隅部には、上金型3に設けられている円筒形のガイドブッシュ38に貫入する円柱状のガイドポスト47が設けられている。
さらに、本実施形態の金型2には、図2に示すように、パンチホルダー31の下面と対向するダイホルダー41の上面に、発電装置5が配置されている。さらに、発電装置5からの電力が供給されて動作する機能性装置6が同じく金型内に配置されている。プレス加工に関連する機能性装置6は、後述するように多種多様である為、図2では便宜上、ダイホルダー41の上面に四角枠で図示している。発電装置5は、詳しくは図3に一例を示すように、例えばプラスチック等の樹脂材で形成された筐体からなる本体部51、及び本体部51の上面から上方に延びる上下動可能な脚部52を備えている。さらに本体部51の前面には、発電をしているときの電圧(発電電圧)と、蓄電している電力の電圧(蓄電電圧)を作業者に示すためのデジタル式の電圧表示部53が設けられている。
Furthermore, as shown in FIG. 2, the
次いで図4を参照しながら発電装置5の内部構成について説明する。前述の脚部52の下方側には、長さ方向に沿って多数の溝が形成されており、これによりラックギア52aを形成している。上下動可能な脚部52には、上方に伸びた状態を維持及び復帰するために例えばスプリング等の弾性部材52bが連結されている。図4には、一例として脚部52の下方側に弾性部材52bを設けた例を示しているが、弾性部材52bの位置は適宜変更可能である。脚部52のラックギア52aには、ギア(小ギア)54が歯合しており、この小ギア54と同軸の回転軸に径の大きいギア(大ギア)55が設けられている。一例として、小ギア54と大ギア55を連結する回転軸内にはラチェットが組み込まれており、小ギア54を一方向に回転させたとき(ここでは脚部52が上金型3に押されて下降したとき)にだけ大ギア55が回転するように構成することができる。なお、図4の例では、小ギア54と大ギア55によって減速機を構成しているが、勿論、ギアの数や減速比を適宜変更することができる。
Next, the internal configuration of the
減速機の大ギア55には、発電用モーター56の回転軸に設けられたギア56aが歯合されている。すなわち、発電用モーター56の回転軸を回転させることによって電力(回生エネルギー)を得る構成となっている。発電機となる発電用モーター56は、特に仕様が制限されることはなく、市販のモーターを用いることができる。さらに、発電用モーター56には、充電可能なバッテリーなどの蓄電池57が電気的に接続されており、この蓄電池57に機能性装置6が電気的に接続されている。これにより、発電した電力を蓄電地57に蓄電することができ、例えばプレス工程を始める前でも機能性装置6を起動することができるようになっている。なお、発電装置5は、必ずしも下金型4に配置しなくともよく、上金型3に配置してもよく、或いは、複数の発電装置5を上金型3と下金型4の両方に配置してもよい。
A
機能性装置6も、発電装置5と同様に下金型4に配置することができるが、上金型3に配置してもよく、或いは、複数の機能性装置6を上金型3と下金型4の両方に配置してもよい。金型内の設置場所についてもダイホルダー41に限られず、その機能に応じて適宜調整することができる。さらにまた、金型以外の場所、例えばプレス機1のスライド14,ボルスタ12,或いは、プレス機1のその他の場所に配置してもよい。そのようなプレス加工に関連する機能性装置6の好ましい一例としては、プレス加工される金属材に油を塗布する油供給装置、プレスの良不良を可視化するLEDを備えた可視化装置、例えば生産情報や工程情報などのプレス加工に関する情報を収集・管理するためのICタグやIT機器、型内タップユニット、型内トランスファー装置、電気シリンダー、型内内臓カメラ、センシング装置、コーティング効果を得るためにパンチに電気を供給する給電装置、絞り効果を得るために金属材に電気を供給する給電装置、防錆効果を得るために金型に電気を供給する給電装置、生産状況の情報を記憶する記憶装置、金型を温めるための保温装置を挙げることができる。これらの機能性装置6は、複数採用するようにしてもよい。
The
続いて、プレス加工の実行時における金型2、発電装置5及び機能性装置6の動作について説明する。まず、ガイドポスト47の先端がガイドブッシュ38に貫入された図2の状態となるように、上金型3と下金型4をプレス機1のスライド14とボルスタ12に各々取り付ける。上金型3と下金型4を取り付けるにあたり、機能性装置6については従来のような電気配線を行う手間を省くことができる。金型2の取り付け作業が完了すると、次いで材料となる金属材Mをダイプレート43上の所定の位置に配置し、油の塗布などの準備作業を行った後、操作部15に設けられたスイッチ等を操作してスライド14を下降させる。これにより、図5に示すように、上金型3がガイドポスト47に案内されて所定の姿勢と位置を確保しながら下降していく。
Next, operations of the
上金型3が下降していくと、ストリッパーガイド37がガイドブッシュ46に貫入する。さらに上金型3が下降すると、ストリッパープレート35は、ストリッパーガイド37に案内されて所定の姿勢と位置を確保しながら下降していきダイプレート43の上面に当接して止まるが、パンチ34は、さらに下降してダイ44との協働作用によって金属材Mを円形に抜く。抜かれた部分は、下金型4の中央の開口部を通じて落下し、スクラップとして回収される
As the
一方、発電装置5の動作について説明すると、上金型3が下降していくことにより、まず脚部52の先端がパンチホルダー31の下面に当接する。そしてさらに下金型4と噛み合うまで上金型3が下降する間、脚部52がパンチホルダー31に押されて下方に移動する(本体部内に入り込む)。これにより、減速機のギア群が回転して発電用モーター56の回転軸が回転され、電力(回生エネルギー)を発生させる。発生した電力は、蓄電池57を介して機能性装置6に給電されるが、余剰の電力は蓄電池57に蓄電される。機能性装置6は、電力が供給されることによって自身が有するプレス加工に関連する動作を行う。プレスは繰り返し行われるので蓄電池57に十分に電力を蓄えることができ、当該金型2の次回使用時においてもプレス開始前にその電力で機能性装置6を起動することができる。
On the other hand, the operation of the
金属材Mが円形に抜かれるとスライド14が上昇を開始し、上金型3が下金型4から離れていくに伴い、脚部52がスプリング等の弾性部材52bの伸長作用によって上方に移動する(本体部から延びていく)。既述のようにラチェットを設けているので、この脚部52の上方移動時にモーターの回転軸の逆回転は起こらないようになっている。勿論、ラチェットに代えて、ダイオードなどの素子を回路内に設けて、発電用モーター56から送られてくる電力を整流するようにしてもよい。
When the metal material M is extracted in a circular shape, the
上述の実施形態によれば、プレス加工の実行時に上金型3の上下動によって駆動されて発電する発電装置5を金型に配置し、該発電装置5からの電力を機能性装置6に供給する構成としたことにより、プレス加工に関連する機能性装置6の電力を金型2自身から供給することができるので、金型交換に伴う電気配線の接続作業の負担が軽減される。さらに、電気配線の接続作業の負担が軽減されるので、種々の機能性装置6を新たに付加して金型の付加価値を高めることが可能となる。
According to the above-described embodiment, the
このような金型2は、既述の小型のプレス機1に限らず、大型のプレス機にも勿論適用可能であることは言うまでもない。さらに、多種多様の機能性装置6を採用できるので、複数の金型を工程順に共通のプレス機に取り付け、材料となる金属材を順次移動させながらプレスを連続して行うプログレッシブ加工やトランスファー加工に適用することの利点が大きい。さらに、複数のプレス機をタンデム配置したトランスファー加工についでも同様である。
Needless to say, such a
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。 Although the present invention has been described in detail with reference to specific embodiments, various substitutions, modifications, changes, etc. in form and detail are defined in the claims. It will be apparent to those skilled in the art that this can be done without departing from the spirit and scope.
1 プレス機
2 金型
3 上金型
4 下金型
5 発電装置
6 機能性装置
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記プレス機のスライドに取り付けられる上金型と、前記プレス機のボルスタに取り付けられる下金型と、前記上金型及び/又は下金型に設けられ、プレス加工の実行時に上金型の上下動によって駆動されて発電を行い、該プレス加工に関連する機能性装置に電力を供給する発電装置と、を備えたことを特徴とするプレス加工用の金型。 A mold that is attached to a press machine and presses a metal material into a desired shape,
An upper die attached to the slide of the press machine, a lower die attached to the bolster of the press machine, and an upper die and / or a lower die provided on the upper die and / or the lower die. And a power generation device that is driven by motion to generate electric power and to supply power to a functional device related to the press processing.
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