JP2019118955A

JP2019118955A - プレス成形方法及びプレス成形装置

Info

Publication number: JP2019118955A
Application number: JP2018002819A
Authority: JP
Inventors: 高行木村; Takayuki Kimura
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2018-01-11
Publication date: 2019-07-22
Anticipated expiration: 2038-01-11
Also published as: JP7113624B2

Abstract

【課題】高絞り比、かつ複雑な形状の深絞り加工を、単動型のプレス成形装置で実現する。【解決手段】第１絞り加工では、駆動機構７によってスライドプレート６を下向きに移動させて、パンチ１４及び内側ブランクホルダ１５を上側ダイ８内に進入させ上側ダイ８と内側ブランクホルダ１５とによって被加工材２に絞り加工を施す。第２絞り加工では、上側ダイ８と内側ブランクホルダ１５との間に被加工材２が挟み込まれると、油圧クッション機構２０によってパンチ１４を上向きに移動させて上側ダイ８とパンチ１４とによって被加工材２に絞り加工を施す。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形方法及びプレス成形装置に関する。

特許文献１に開示されたプレス成形方法では、同軸に配置された２個のパンチをダイに対して順次押し込むことで、板材を深絞りして有底筒状の構造体に加工している。

国際公開第ＷＯ２０１４／１０９２６３号

特許文献１に開示されたプレス成形方法では、一段目高絞り比の絞り加工、つまり絞り深さが深い有底筒状の構造体の成形は、皺の発生により困難である。また、この方法を実行するには、汎用性の低い複動型のプレス成形装置を使用する必要がある。さらに、この方法は、例えば車両用のサスペンションタワーのような比較的複雑な形状の有底筒状構造体の成形には適用できない。

本発明は、高絞り比、かつ複雑な形状の深絞り加工を、単動型のプレス成形装置で実現可能とすることを課題としている。

本発明の第１の態様は、被加工材を第１のホルダによってダイに押し付けて、前記被加工材をダイに保持し、前記ダイに対して同軸に配置されたパンチと、このパンチの周囲に配置され、周囲に前記第１のホルダが配置され、かつ前記パンチに対して相対移動可能な第２のホルダとに向かって、前記ダイを第１の向きに移動させて、前記パンチ及び前記第２のホルダを前記ダイ内に進入させ、前記第１のホルダと前記ダイとによって保持された前記被加工材に対して、前記ダイと前記第２のホルダとによって第１の絞り加工を施し、前記ダイの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれると、前記パンチを前記第１の向きと反対の第２の向きに移動させて、前記パンチを前記ダイ内にさらに進入させ、前記第２のホルダと前記ダイとによって保持された前記被加工材に対して、前記ダイと前記パンチとによって第２の絞り加工を施す、プレス成形方法を提供する。

第１の絞り加工に続けて第２の絞り加工を実行することで、高絞り比、かつ複雑な形状の深絞り加工を実現できる。また、第１の絞り加工はダイを第１の向きに移動させることにより実行され、第２の絞り加工はパンチを第２の向きに移動させることによって実行されるので、複動型ではなく、単動型のプレス成形装置によって、第１及び第２の絞り加工を実現できる。

本発明の第２の態様は、第１の向きと、この第１の向きと反対の第２の向きに移動可能なスライドプレートと、前記第１の向きに突出するように前記スライドプレートに保持されたダイと、前記ダイと対向するように配置された固定のベースプレートと、前記ベースプレートに保持され、前記第２の向きに弾性的に付勢されている第１のホルダと、前記ダイに対して同軸に、かつ前記第２の向きに突出するように前記ベースプレートに配置されたパンチと、前記パンチの周囲に配置され、周囲に前記第１のホルダが配置され、かつ前記パンチに対して相対移動可能なように前記第２の向きに弾性的に付勢されている第２のホルダと、前記スライドプレートを前記第１及び第２の向きに移動させる第１の駆動機構と、前記パンチを前記第１及び第２の向きに移動させる第２の駆動機構と、前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構とを制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記第１の駆動機構によって前記スライドプレートを前記第１の向きに移動させて、前記パンチ及び前記第２のホルダを前記ダイ内に進入させ、前記第１のホルダと前記ダイとによって保持された被加工材に対して、前記ダイと前記第２のホルダとによって第１の絞り加工を施し、前記ダイの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれると、前記第２の駆動機構によって前記パンチを前記第２の向きに移動させて、前記パンチを前記ダイ内にさらに進入させ、前記第２のホルダと前記ダイとによって保持された前記被加工材に対して、前記ダイと前記パンチとによって、第２の絞り加工を施す、プレス成形装置を提供する。

前記第２の駆動機構は、流体圧クッション機構であってもよい。

前記プレス成形装置は、ボルスタを備え、前記ベースプレートは前記ボルスタに配置され、前記流体圧クッション機構は、前記第１及び第２の向きに進退するロッドを備え、かつ前記ボルスタの前記ベースプレートに対して反対側に配置された油圧シリンダと、前記ロッドの先端に固定されたパッドと、基端がパッドに固定され、前記ボルスタに形成された貫通孔と前記ベースプレートに形成された貫通孔とに挿通され、先端が前記パンチに臨むクッションピンとを備えてもよい。

前記第１及び第２のホルダは、それぞれ流体圧シリンダによって付勢されてもよい。

前記ダイは前記スライドプレートに固定され、前記コントローラは、前記スライドプレートの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれると、前記第１の駆動機構による前記スライドプレートの前記第１の向きの移動を停止させてもよい。

あるいは、前記ダイは前記スライドプレートに対して弾性手段によって相対変位可能に連結され、前記コントローラは、前記スライドプレートの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれた後も、前記第１の駆動機構による前記スライドプレートの前記第１の向きの移動を継続させてもよい。

本発明の第３の態様は、第１の向きと、この第１の向きと反対の第２の向きに移動可能なスライドプレートと、前記第１の向きに突出するように前記スライドプレートに保持されたダイと、前記ダイと対向するように配置された固定のベースプレートと、前記ベースプレートに保持され、前記第２の向きに弾性的に付勢されている第１のホルダと、前記ダイに対して同軸に、かつ前記第２の向きに突出するように前記ベースプレートに配置されたパンチと、前記パンチの周囲に配置され、周囲に前記第１のホルダが配置され、かつ前記パンチに対して相対移動可能なように前記第２の向きに弾性的に付勢されている第２のホルダと、前記スライドプレートを前記第１及び第２の向きに移動させる駆動機構と、カム機構とを備え、前記駆動機構によって前記スライドプレートを前記第１の向きに移動させて、前記パンチ及び前記第２のホルダを前記ダイ内に進入させ、前記第１のホルダと前記ダイとによって保持された被加工材に対して、前記ダイと前記第２のホルダとによって第１の絞り加工を施し、前記ダイの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれると、前記カム機構によって前記パンチを前記第２の向きに移動させて、前記パンチを前記ダイ内にさらに進入させ、前記第２のホルダと前記ダイとによって保持された前記被加工材に対して、前記ダイと前記パンチとによって、第２の絞り加工を施す、プレス成形装置を提供する。

本発明によれば、高絞り比、かつ複雑な形状の深絞り加工を、単動型のプレス成形装置で実現できる。

本発明の第１実施形態に係るプレス成形装置の模式図。深絞り加工開始前の上側ダイ、内側及び外側ブランクホルダ、並びにパンチを示す模式的な断面図。第１の絞り加工時の上側ダイ、内側及び外側ブランクホルダ、並びにパンチを示す模式的な断面図。第２の絞り加工時の上側ダイ、内側及び外側ブランクホルダ、並びにパンチを示す模式的な断面図。第２の絞り加工終了時の上側ダイ、内側及び外側ブランクホルダ、並びにパンチを示す模式的な断面図。本発明の第２実施形態に係るプレス成形装置の模式図。深絞り加工開始前の上側ダイ、内側及び外側ブランクホルダ、並びにパンチを示す模式的な断面図。第１の絞り加工時の上側ダイ、内側及び外側ブランクホルダ、並びにパンチを示す模式的な断面図。第２の絞り加工時の上側ダイ、内側及び外側ブランクホルダ、並びにパンチを示す模式的な断面図。第２の絞り加工終了時の上側ダイ、内側及び外側ブランクホルダ、並びにパンチを示す模式的な断面図。第２実施形態の変形例についての図４Ｃと同様の断面図。第２実施形態の変形例についての図４Ｄと同様の断面図。サスペンションタワーの製造工程の概念図。

（第１実施形態）
図１及び図２Ａに示す本発明の第１実施形態に係る単動型のプレス成形装置１は、板状の被加工材２を深絞りによって、有底筒状構造体３（図２Ｄ参照）に加工する。後に詳述するように、この深絞りは、第１の絞り加工と第２の絞り加工とにより実行される。

プレス成形装置１は、ベッド４に固定されたボルスタ５と、ボルスタ５の上方に配置されたスライドプレート６とを備える。ボルスタ５には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔５ａが形成されている。

スライドプレート６は駆動機構（第１の駆動機構）７によって駆動されて、矢印Ａ１で示す向き（第１の向き）の移動、すなわち降下と、矢印Ａ２で示す向き（第２の向き）の移動、すなわち上昇とが可能である。本実施形態では、駆動機構７は、油圧式又は機械式（サーボ式）であり、スライドプレート６の昇降を停止させて、加圧状態を保持できる。

スライドプレート６の下面には、下向きに突出するように上側ダイ（ダイ）８が固定されている。

上側ダイ８には、本実施形態では、円形の断面形状を有する円柱状の第１の窪み８ａが設けられている。第１の窪み８ａの断面形状は加工する部品の形状によって決まり、本実施形態のような円形に限定されない。第１の窪み８ａは上側ダイ８の下端面８ｂに開口しており、第１の窪み８ａの周壁面８ｃと下端面８ｂとによって第１の肩部８ｄが形成されている。また、上側ダイ８には、第１の窪み８ａの上方に、本実施形態では、円形の断面形状を有する円柱状の第２の窪み８ｅが設けられている。第２の窪み８ｅの断面形状は加工する部品の形状によって決まり、本実施形態のような円形に限定されない。本実施形態では、第２の窪み８ｅは下側が開口して上端が閉鎖されている。加工する部品の形状によっては、第２の窪み８ｅの上端が開口していてもよい。第２の窪み８ｅの周壁面８ｆの径は、第１の窪み８ａの周壁面８ｃの径よりも小さい。第１の窪み８ａと第２の窪み８ｅとの間には、上向きに先細りとなる周壁面８ｈによって画定されたテーパ部８ｇが設けられている。テーパ部８ｇの周壁面８ｈと第２の窪み８ｅの周壁面８ｆとによって、第２肩部８ｉが形成されている。

ボルスタ５には、上側ダイ８と対向するように、下側ダイユニット１０が配置されている。

下側ダイユニット１０は、ボルスタ５の上面に配置されたベースプレート１１を備える。ベースプレート１１には、厚み方向に貫通する貫通孔１１ａが設けられている。

下側ダイユニット１０は、本実施形態では、断面四角形のリング状である外側ブランクホルダ（第１のホルダ）１２を備える。外側ブランクホルダ１２の断面形状は四角形に限定されない。外側ブランクホルダ１２は、矢印Ｂで概念的に示すように、ベースプレート１１に保持されたガスシリンダ（流体圧シリンダ）１３のロッド１３ａによって、上向きに弾性的に付勢されている。

下側ダイユニット１０は、外側ブランクホルダ１２の内側に位置するようにベースプレート１１上に配置されたパンチ１４を備える。本実施形態では、パンチ１４は円形の断面形状を有する円柱状である。パンチ１４の断面形状は、加工される部品の断面形状により決まり、本実施形態のような円形に限定されない。パンチ１４の周壁面１４ａの径は、前述した上側ダイ８の第２の窪み８ｅの周壁面８ｆの径よりも、被加工材２の厚みに対応した量だけ小さい。

下側ダイユニット１０は、パンチ１４の周囲に配置され、かつ外側ブランクホルダ１２がその周囲に配置された、内側ブランクホルダ（第２のホルダ）１５を備える。内側ブランクホルダ１５は、矢印Ｃで概念的に示すように、ベースプレート１１に保持されたガスシリンダ（流体圧シリンダ）１６のロッド１６ａによって、上向きに弾性的に付勢されている。

内側ブランクホルダ１５には、上下方向に延び、本実施形態では、円形の断面形状を有する貫通孔１５ａが形成されている。この貫通孔１５ａ内にパンチ１４が挿入されている。貫通孔１５ａの周壁面１５ｂの径は、パンチ１４の周壁面１４ａの径よりも僅かに大きく設定されている。そのため、内側ブランクホルダ１５とパンチ１４とは、周壁面１５ｂ，１４ａが摺動する状態で、上向き及び下向きに互いに相対移動可能である。

内側ブランクホルダ１５は、本実施形態では、周壁面１５ｄの断面形状が一定径の円形である本体１５ｃを備える。本体１５ｃの周壁面１５ｄの径は、上側ダイ８の第１の窪み８ａの周壁面８ｃの径よりも、被加工材２の厚みに対応した量だけ小さい。また、本実施形態では、内側ブランクホルダ１５は、本体１５ｃの上端に連続して設けられ、周壁面１５ｆの断面形状が上向きに漸次径が減少する円形であるテーパ部１５ｅを備える。

内側ブランクホルダ１５の本体１５ｃの周壁面１５ｄの径は、外側ブランクホルダ１２の内側の周壁面１２ａの径よりも小さく、これらの周壁面１５ｄ，１２ａ間に隙間が形成されている。そのため、内側ブランクホルダ１５と外側ブランクホルダ１２は、上向き及び下向きに互いに相対移動可能である。

図１に示すプレス成形動作開始前の状態、つまり初期状態では、内側ブランクホルダ１５の上端１５ｇとパンチ１４の上端面１４ｂとが一致しており、外側パックアップホルダ１２の上端面１２ｂはパンチ１４の上端面１４ｂよりも僅かに上方に位置している。初期状態において、外側パックアップホルダ１２の上端面１２ｂがパンチ１４の上端面１４ｂと一致してもよい。

ボルスタ５の下方、つまりボルスタ５の下側ダイユニット１０に対して反対側には、空圧クッション機構（流体圧力クッション機構）２０が配置されている。

空圧クッション機構２０は、エアシリンダ２１を備える。エアシリンダ２１はロッド２１ａが鉛直方向上向きに延びる姿勢、つまりロッド２１ａがシリンダチューブ２１ｂに対して上向き及び下向きに進退する姿勢で配置されている。シリンダチューブ２１ｂのピストン２１ｃによって仕切られた空圧室２１ｄ，２１ｅは、切換弁２２を介して、空圧源２３に流体的に接続されている。

空圧クッション機構２０は、ロッド２１ａの先端に固定されたクッションパッド（パッド）２４を備える。クッションパッド２４には、クッションピン２５の基端が固定されている。クッションパッド２４には、単一又は複数のクッションピン２５を、位置を選択して固定できる。

下側ダイユニット１０のベースプレート１１は、上側ダイ８、より具体的には第１の窪み８ａ、第２の窪み８ｅ、及びテーパ部８ｇの軸線α１と、パンチ１４の軸線α２とが一致するように、ボルスタ５上に位置決めされて固定される。この固定時に、パンチ１４の直下に位置するベースプレート１１の貫通孔１１ａは、ボルスタ５の貫通孔５ａに位置合わせされる。また、位置合わせされた貫通孔１１ａ，５ａには、空圧クッション機構２０のクッションピン２５が挿通される。貫通孔１１ａ，５ａに挿通されたクッションピン２５の先端は、パンチ１４の下端面１４ｃに当接している。

駆動機構７の動作と、空圧クッション機構２０の動作、より具体的には切換弁２２の切換とは、コントローラ２７によって制御される。

次に、以上の構成を有するプレス成形装置１の動作、つまりプレス成形装置１によって実行されるプレス成形方法を説明する。

まず、被加工材２が外側ブランクホルダ１２の上端面１２ｂに載置される。次に、駆動機構７で駆動されたスライドプレート６と、スライドプレート６に固定された上側ダイ８とが下向きに移動する。

図２Ａは、降下した上側ダイ８の下端面８ｂが被加工材２に当接した状態を示す。この図２Ａにおいて、符号Ｈ１１は、上側ダイ８、より具体的には上側ダイ８の下端面８ｂの高さ位置を示す。また、符号Ｈ２１は、内側ブランクホルダ１５、より具体的には内側ブランクホルダ１５の上端１５ｇの高さ位置を示す。さらに、符号Ｈ３１は、パンチ１４、より具体的にはパンチ１４の上端面１４ｂの高さ位置を示す。図２Ａの状態では、内側ブランクホルダ１５の高さ位置Ｈ２１と、パンチ１５の高さ位置Ｈ３１は同一である。

引き続き図２Ａを参照すると、外側ブランクホルダ１２は、ガスシリンダ１３のロッド１３ａから加えられるクッション力Ｂによって上向きに弾性的に付勢されている。そのため、被加工材２は、外側ブランクホルダ１２によって上側ダイ８の下端面８ｂに弾性的に押し付けられている。また、内側ブランクホルダ１５は、ガスシリンダ１６のロッド１６ａから加えられるクッション力Ｃによって上向きに弾性的に付勢されており、被加工材２にはクッション力Ｂに加え、クッション力Ｃが上向きに作用している。

図２Ａに示す状態から、上側ダイ８が内側ブランクホルダ１５とパンチ１４に向かってさらに降下すると、内側ブランクホルダ１５とパンチ１４は、上側ダイ８に対して相対的に上昇し、上側ダイ８の第１の窪み８ａへ進入する。内側ブランクホルダ１５とパンチ１４が上側ダイ８の第１の窪み８ａに進入すると、内側ブランクホルダ１５とパンチ１４が上側ダイ８（より具体的には上側ダイ８の第１の肩部８ｄ）と協働することで、被加工材２に対して第１の絞り加工が施される。図２Ａにおいて符号Ｐ１は、第１の絞り加工中に上側ダイ８から被加工材２に加えられる加圧力を概念的に示している。第１の絞り加工により、被加工材２は上向きに凸の有底筒状構造体に下降される。この有底筒状構造体は、第１の窪み８ａの径に対応した、比較的大きい径を有する。第１の絞り加工中、外側ブランクホルダ１２は被加工材２の周縁部分を上側ダイ８の下端面８ｂに押し付けることで保持し、いわゆる皺押さえとして機能する。第１の絞り加工中、内側ブランクホルダ１５とパンチ１４の高さ位置Ｈ２１，Ｈ３１は維持される。

図２Ｂを参照すると、上側ダイ８が高さ位置Ｈ１２、つまり上側ダイ８のテーパ部８ｇの周壁面８ｆと内側ブランクホルダ１５のテーパ部１５ｅの周壁面１５ｆとの間に被加工材２が挟み込まれる高さ位置まで降下すると、駆動機構７はスライドプレート６の降下を停止させる。つまり、上側ダイ８は高さ位置Ｈ１２で降下を停止して、高さ位置Ｈ１２で保持される。

図２Ｃを参照すると、上側ダイ８が高さ位置Ｈ１２で保持された状態で、空圧クッション機構２０によってパンチ１４が上昇する。具体的には、エアシリンダ２１のロッド２１ａが上昇することで、クッションパッド２４が上昇し、それに伴ってクッションピン２５が上昇する。上昇するクッションピン２５によってパンチ１４の下端面１４ｃが上向きに押される。その結果、パンチ１４が上昇し、上側ダイ８の第２の窪み８ｅに進入する。パンチ１４が上昇しても、内側ブランクホルダ１５は上昇せず、第１絞り加工中と同じ高さ位置Ｈ２１を維持する。

図２Ｃでは、パンチ１４は高さ位置Ｈ３２まで上昇している。パンチ１４が上昇して上側ダイ８の第２の窪み８ｅに進入すると、パンチ１４が上側ダイ８（より具体的には上側ダイ８の第２の肩部８ｉ）と協働することで、被加工材２に対して第２の絞り加工が施される。図２Ｃにおいて符号Ｐ２は、第２の絞り加工中にパンチ１４から被加工材２に加えられる加圧力を概念的に示している。第２の絞り加工により、第１の絞り加工によって上向きに凸の有底筒状構造体に加工された被加工材２は、さらに細長い有底筒状構造体３に形成される。この有底筒状構造体３は、第２の窪み８ｅの径に対応した、比較的小さい径を有する。第２の絞り加工中、内側ブランクホルダ１３は被加工材２の周縁部分を上側ダイ８のテーパ部８ｇの周壁面８ｈに押し付けることで保持し、いわゆる皺押さえとして機能する。

図２Ｄを参照すると、パンチ１４が高さ位置Ｈ３３、つまりパンチ１４の上端面１４ｂと上側ダイ８の第２の窪み８ｅの頂壁面８ｊとの間に被加工材２が挟み込まれる高さ位置まで上昇すると、空圧クッション機構２０はパンチ１４の上昇を停止させる。パンチ１４が高さ位置Ｈ３３まで上昇すると第２の絞り加工が完了する。

第２の絞り加工終了後、駆動機構７によって上側ダイ８は高さ位置Ｈ１１まで上昇すると共に、空圧クッション機構２０によりパンチ１４は高さ位置Ｈ３１を超えて図１で示す位置まで降下する。その後、被加工材２がプレス成形装置１から取り出される。

以上のように、第１の絞り加工に続けて第２の絞り加工を実行することで、高絞り比、かつ複雑な形状の深絞り加工を実現できる。また、第１の絞り加工は駆動機構７によって駆動される上側ダイ８を下向きに移動させることにより実行され、第２の絞り加工は空圧クッション機構２０によってパンチ１４を上向きに移動させることによって実行されるので、プレス成形装置１は、複動型ではなく、単動型であるにもかかわらず、第１及び第２の絞り加工からなる深絞り加工を実現できる。つまり、複動型プレス機を使用することなく、一般的な単動型プレス機を工夫してすることで、超深絞り成形を可能としている。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に関する説明では、第１実施形態と相違する点について言及し、特に言及しない構造、機能、及び動作については第１実施形態と同様である。また、本実施形態に関する図面では、第１実施形態と同一又は同様の要素には、同一の符号を付している。

図３及び図４Ａに示す第２実施形態に係る単動型のプレス成形装置１は、第１実施形態と同様、板状の被加工材２を深絞り（第１の絞り加工と第２の絞り加工）によって、有底筒状構造体３に加工する。本実施形態における駆動機構７は、機械式であり、スライドプレート６の昇降を停止させることはできない（プレス成形装置１はモータを制御できない、サーボ機能を有していない、一般的な機械式プレス機である）。言い換えれば、スライドプレート６は停止することなく昇降を繰り返す。

プレス成形装置１の上側ダイ８は、分割構造を有する。具体的には、本実施形態における上側ダイ８は、上側ダイ本体３１、上側ダイベース３２、及びばね（弾性手段）３３を備える。

上側ダイ本体３１は、第２の窪み８ｅが上端面８ｋを貫通するように設けられている点を除いて、第１実施形態における上側ダイ１と同一又は同様である。図３及び図４Ａから図４Ｄにおいて、上側ダイ本体３１が備えている第１実施形態における上側ダイ８と同様の要素には、第１実施形態の上側ダイ８に関するものと同一の符号を付している。

上側ダイベース３２はスライドプレート６に固定されている。上側ダイベース３２の下面３２ａには、本実施形態では、断面形状が円形の第３の窪み３２ｂが形成されている。第３の窪み３２ｂは、円形の断面形状を有する。第３の窪み３２ｂの周壁面３２ｃの径は、第２の窪み８ｅの周壁面８ｆの径と同一に設定されている。第３の窪み３２ｂは、上側ダイ本体３１の第１の窪み８ａ、第２の窪み８ｅ、及びテーパ部８ｇと同じ軸線α１上に配置されるように設けられている。

上側ダイ本体３１は、上側ダイベース３２の下面から間隔を開けて下方に配置されている。上側ダイ本体３１は上側ダイベース３２に対してばね３３によって連結されている。ばね３３の伸縮により、上側ダイ本体３１は上側ダイベース３２に対して上向き及び下向きに相対移動可能である。ばね３３の強さは、第１の絞り加工時に縮みは生じないが、第２の絞り加工時には縮むように設定されている。ばね３３に代えてガスシリンダ等を使用してもよい。

次に、本実施形態のプレス成形装置１によって実行されるプレス成形方法を説明する。

まず、被加工材２が外側ブランクホルダ１２の上端面１２ｂに載置される。次に、駆動機構７で駆動されたスライドプレート６と、スライドプレート６に固定された上側ダイベース３２とが下向きに移動する。また、上側ダイベース３２と共に、上側ダイ本体３１が下向きに移動する。

図４Ａは、降下した上側ダイ本体３１の下端面８ｂが被加工材２に当接した状態を示す。この図３Ａにおいて、符号Ｈ４１は上側ダイベース３２、より具体的には上側ダイベース３２の下端面３２の高さ位置を示す。また、符号Ｈ５１は、上側ダイ本体３１、より具体的には上側ダイ本体３１の下端面８ｂの高さ位置を示す。さらに、符号Ｈ６１は、内側ブランクホルダ１５、より具体的には内側ブランクホルダ１５の上端１５ｇの高さ位置を示す。さらにまた、符号Ｈ７１は、パンチ１４、より具体的にはパンチ１４の上端面１４ｂの高さ位置を示す。図４Ａの状態では、内側ブランクホルダ１５の高さ位置Ｈ６１と、パンチ１５の高さ位置Ｈ７１は同一である。

図４Ａに示す状態から、上側ダイベース３２がさらに降下すると、それに伴って上側ダイ本体３１が内側ブランクホルダ１５とパンチ１４に向かってさらに降下する。かかる上側ダイ本体３１の降下により、内側ブランクホルダ１５とパンチ１４は、上側ダイ８の上側ダイ本体３１に対して相対的に上昇し、上側ダイ本体３１の第１の窪み８ａへ進入する。内側ブランクホルダ１５とパンチ１４が上側ダイ本体３１の第１の窪み８ａに進入すると、内側ブランクホルダ１５とパンチ１４が上側ダイ本体３１と協働することで、被加工材２に対して第１の絞り加工が施される。第１の絞り加工中、内側ブランクホルダ１５とパンチ１４の高さ位置Ｈ６１，Ｈ７１は維持される。

図４Ｂでは、上側ダイベース３２が高さ位置Ｈ４２まで降下し、それに伴って上側ダイ本体３１が、テーパ部８ｇの周壁面８ｆと内側ブランクホルダ１５のテーパ部１５ｅの周壁面１５ｆとの間に被加工材２が挟み込まれる高さ位置Ｈ５２まで降下している。

図４Ｃを参照すると、上側ダイベース３２が降下を継続しつつ、空圧クッション機構２０によってパンチ１４が上昇する。スライドプレート６の降下力を変換して利用する等の工夫でパンチ１４を上昇させてもよい。上側ダイベース３２が降下しても、ばね３３が縮むことで、上側ダイ本体３１は高さ位置Ｈ５２で保持されている。つまり、上側ダイ本体３１が高さ位置Ｈ５２で保持された状態で、パンチ１４が上昇する。上昇したパンチ１４は、上側ダイ本体３１の第２の窪み８ｅに進入する。パンチ１４が上昇しても、内側ブランクホルダ１５は上昇せず、第１絞り加工中と同じ高さ位置Ｈ６１を維持する。

図４Ｃでは、上側ダイベース３２は高さ位置Ｈ４３まで降下しているが、上側ダイ８の上側ダイ本体３１は高さ位置Ｈ５２で保持されている。また、図４Ｃでは、パンチ１４は高さ位置Ｈ７２まで上昇している。パンチ１４が上昇して上側ダイ本体３２の第２の窪み８ｅに進入すると、パンチ１４が上側ダイ本体３１と協働することで、被加工材２に対して第２の絞り加工が施される。パンチ１４は上昇を継続し、上側ダイ８の上側ダイ本体３１の第２の窪み８ｅを貫通して、さらに上側ダイベース３２に向かって移動する。

図４Ｄを参照すると、パンチ１４が高さ位置Ｈ７３、つまりパンチ１４の上端面１４ｂと上側ダイベース３２の第３の窪み３２ｂの頂壁面３２ｄとの間に被加工材２が挟み込まれる高さ位置Ｈ７３まで上昇すると、空圧クッション機構２０はパンチ１４の上昇を停止させる。パンチ１４が高さ位置Ｈ７３まで上昇すると第２の絞り加工が完了する。図４Ｄに示す状態では、上側ダイベース３２は高さ位置Ｈ４４まで降下しているが、上側ダイ本体３１は高さ位置Ｈ５２を維持している。

以上のように、本実施形態では、駆動機構７は上側ダイ８の昇降を停止できない機械式であるにも係わらず、第１実施形態と同様のプレス成形方法を実行できる。

図５Ａ及び図５Ｂは、第２実施形態の変形例に係る単動型のプレス成形装置１を示す。以下の説明では、第２実施形態に関する図面である図３から図４Ｄも併せて参照される。

この変形例の第２実施形態との相違点は、以下の通りである。まず、パンチ１４の昇降は、空圧クッション機構２０によってではなく、カム機構４０によりなされる。また、空圧クッション機構２０をパンチ１４の昇降に使用せず、コントローラ２７は、駆動機構７（前述のように機械式である。）の作動と停止を制御するのみである。つまり、被加工材２の第１の絞り加工と第２の絞り加工に、コントローラ２７の制御は介在しない。

カム機構４０は、カム部材４１と、上側カムフォロア部材４２と、下側カムフォロア部材４３とを備える。

カム部材４１は、水平方向（図５Ａ及び図５Ｂにおいて左右方向）に移動可能であるが、鉛直方向（図５Ａ及び図５Ｂにおいて上下方向）には移動しない。カム部材４１は、上向きの斜面である一対のカム斜面４１ａ，４１ｂを備える。

上側カムフォロア部材４２は、上端側が上側ダイベース３２に固定されている。上側カムフォロア部材４２は、下向きの斜面である上側カムフォロア面４２ａを備える。上側カムフォロア面４２ａは、カム部材４１のカム斜面４１ａと相対的に摺動可能に接している。

下側カムフォロア部材４３は、上端側がパンチ１４に固定されている。下側カムフォロア部材４３は、下向きの斜面である下側カムフォロア面４３ａを備える。下側カムフォロア面４３ａは、カム部材４１のカム斜面４１ｂと相対的に摺動可能に接している。

駆動機構７による上側ダイベース３２の降下に伴って、上側カムフォロア部材４２が降下する。上側カムフォロア部材４２が降下すると、上側カムフォロア部材４２の上側カムフォロア面４２ａによって、カム部材４１のカム斜面４１ａが図において左向きに押される。その結果、カム部材４１が図において左向きに移動する。カム部材４１の図において左向きの移動により、カム部材４１のカム斜面４１ｂによって下側カムフォロア部材４３の下側カムフォロア面４３が図において左向きに押される。その結果、下側カムフォロア部材４３が上昇し、それに伴ってパンチ１４が上昇する。このように、本変形例では、パンチ１４が上側ダイ８と協働することによる、被加工材２に対する第２の絞り加工は、上側ダイベース３２の降下動作を、カム機構によってパンチ１４の上昇動作に変換することで実現される。

図６を参照すると、第１実施形態、第２実施形態、又は第２実施形態の変形例のプレス成形装置１を使用することで、被加工材の一例であるアルミニウム又はアルミニウム合金製のブランク１００から、４工程でサスペンションタワーを製造できる。

第１工程では、第１又は第２実施形態のプレス成形装置１により、第１絞り加工で中間形状体１０１が得られ、この中間形状体１０１は第２絞り加工でより細長い中間形状体１０２に加工される。続く第２工程では、中間形状体１０２にトリミング加工が施して中間形状体１０３を得る。その後、中間形状体１０３を、パンチング等を含む第３工程と、トリミング加工である第４工程とに供することで、最終製品であるサスペンションタワー１０４が得られる。

１プレス成形装置
２被加工材
３有底筒状構造体
４ベッド
５ボルスタ
５ａ貫通孔
６スライドプレート
７駆動機構（第１の駆動機構）
８上側ダイ（ダイ）
８ａ第１の窪み
８ｃ周壁面
８ｂ下端面
８ｄ第１の肩部
８ｅ第２の窪み
８ｆ周壁面
８ｊ頂壁面
８ｇテーパ部
８ｈ周壁面
８ｉ第２の肩部
８ｋ上端面
１０下側ダイユニット
１１ベースプレート
１１ａ貫通孔
１２外側ブランクホルダ（第１のホルダ）
１２ａ周壁面
１２ｂ上端面
１３ガスシリンダ（流体圧シリンダ）
１３ａロッド
１４パンチ
１４ａ周壁面
１４ｂ上端面
１４ｃ下端面
１５内側ブランクホルダ（第２のホルダ）
１５ａ貫通孔
１５ｂ周壁面
１５ｃ本体
１５ｄ周壁面
１５ｅテーパ部
１５ｆ周壁面
１５ｇ上端
１６ガスシリンダ（流体圧シリンダ）
１６ａロッド
２０空圧クッション機構
２１エアシリンダ
２１ａロッド
２１ｂシリンダチューブ
２１ｃピストン
２１ｄ，２１ｅ空圧室
２２切換弁
２３空圧源
２４クッションパッド（パッド）
２５クッションピン
２７コントローラ
３１上側ダイ本体
３２上側ダイベース
３２ａ下端面
３２ｂ第３の窪み
３２ｃ周壁面
３２ｄ頂壁面
３３ばね
４０カム機構
４１カム部材
４１ａ，４１ｂカム斜面
４２上側カムフォロア部材
４２ａ上側カムフォロア面
４３下側カムフォロア部材
４３ａ下側カムフォロア面
１００ブランク（被加工材）
１０１，１０２，１０３中間形状体
１０４サスペンションタワー

Claims

被加工材を第１のホルダによってダイに押し付けて、前記被加工材をダイに保持し、
前記ダイに対して同軸に配置されたパンチと、このパンチの周囲に配置され、周囲に前記第１のホルダが配置され、かつ前記パンチに対して相対移動可能な第２のホルダとに向かって、前記ダイを第１の向きに移動させて、前記パンチ及び前記第２のホルダを前記ダイ内に進入させ、前記第１のホルダと前記ダイとによって保持された前記被加工材に対して、前記ダイと前記第２のホルダとによって第１の絞り加工を施し、
前記ダイの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれると、前記パンチを前記第１の向きと反対の第２の向きに移動させて、前記パンチを前記ダイ内にさらに進入させ、前記第２のホルダと前記ダイとによって保持された前記被加工材に対して、前記ダイと前記パンチとによって第２の絞り加工を施す、
プレス成形方法。
第１の向きと、この第１の向きと反対の第２の向きに移動可能なスライドプレートと、
前記第１の向きに突出するように前記スライドプレートに保持されたダイと、
前記ダイと対向するように配置された固定のベースプレートと、
前記ベースプレートに保持され、前記第２の向きに弾性的に付勢されている第１のホルダと、
前記ダイに対して同軸に、かつ前記第２の向きに突出するように前記ベースプレートに配置されたパンチと、
前記パンチの周囲に配置され、周囲に前記第１のホルダが配置され、かつ前記パンチに対して相対移動可能なように前記第２の向きに弾性的に付勢されている第２のホルダと、
前記スライドプレートを前記第１及び第２の向きに移動させる第１の駆動機構と、
前記パンチを前記第１及び第２の向きに移動させる第２の駆動機構と、
前記第１の駆動機構と前記第２の駆動機構とを制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、
前記第１の駆動機構によって前記スライドプレートを前記第１の向きに移動させて、前記パンチ及び前記第２のホルダを前記ダイ内に進入させ、前記第１のホルダと前記ダイとによって保持された被加工材に対して、前記ダイと前記第２のホルダとによって第１の絞り加工を施し、
前記ダイの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれると、前記第２の駆動機構によって前記パンチを前記第２の向きに移動させて、前記パンチを前記ダイ内にさらに進入させ、前記第２のホルダと前記ダイとによって保持された前記被加工材に対して、前記ダイと前記パンチとによって、第２の絞り加工を施す、プレス成形装置。
前記第２の駆動機構は、流体圧クッション機構である、請求項２に記載のプレス成形装置。
ボルスタを備え、
前記ベースプレートは前記ボルスタに配置され、
前記流体圧クッション機構は、
前記第１及び第２の向きに進退するロッドを備え、かつ前記ボルスタの前記ベースプレートに対して反対側に配置された流体圧シリンダと、
前記ロッドの先端に固定されたパッドと、
基端がパッドに固定され、前記ボルスタに形成された貫通孔と前記ベースプレートに形成された貫通孔とに挿通され、先端が前記パンチに臨むクッションピンと
を備える、請求項３に記載のプレス成形装置。
前記第１及び第２のホルダは、それぞれ流体圧シリンダによって付勢される、請求項２から請求項４のいずれか１項に記載のプレス成形装置。
前記ダイは前記スライドプレートに固定され、
前記コントローラは、前記スライドプレートの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれると、前記第１の駆動機構による前記スライドプレートの前記第１の向きの移動を停止させる、請求項２から請求項５のいずれか１項に記載のプレス成形装置。
前記ダイは前記スライドプレートに対して弾性手段によって相対変位可能に連結され、
前記コントローラは、前記スライドプレートの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれた後も、前記第１の駆動機構による前記スライドプレートの前記第１の向きの移動を継続させる、請求項２から請求項６のいずれか１項に記載のプレス成形装置。
第１の向きと、この第１の向きと反対の第２の向きに移動可能なスライドプレートと、
前記第１の向きに突出するように前記スライドプレートに保持されたダイと、
前記ダイと対向するように配置された固定のベースプレートと、
前記ベースプレートに保持され、前記第２の向きに弾性的に付勢されている第１のホルダと、
前記ダイに対して同軸に、かつ前記第２の向きに突出するように前記ベースプレートに配置されたパンチと、
前記パンチの周囲に配置され、周囲に前記第１のホルダが配置され、かつ前記パンチに対して相対移動可能なように前記第２の向きに弾性的に付勢されている第２のホルダと、
前記スライドプレートを前記第１及び第２の向きに移動させる駆動機構と、
カム機構と
を備え、
前記駆動機構によって前記スライドプレートを前記第１の向きに移動させて、前記パンチ及び前記第２のホルダを前記ダイ内に進入させ、前記第１のホルダと前記ダイとによって保持された被加工材に対して、前記ダイと前記第２のホルダとによって第１の絞り加工を施し、
前記ダイの前記第１の向きの移動によって前記ダイと前記第２のホルダとの間に前記被加工材が挟み込まれると、前記カム機構によって前記パンチを前記第２の向きに移動させて、前記パンチを前記ダイ内にさらに進入させ、前記第２のホルダと前記ダイとによって保持された前記被加工材に対して、前記ダイと前記パンチとによって、第２の絞り加工を施す、プレス成形装置。