JP2019162638A - 張り出し加工用金型及び張り出し加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】板状のワークに張り出し加工を行うための金型及び張り出し加工方法を提供する。【解決手段】板状のワークに張り出し加工を行うための張り出し加工用金型であって、パンチプレスにおけるパンチホルダ７に上下動自在に支持される上金型３と、パンチプレスにおけるダイホルダ２３に支持される下金型５とを備え、前記上金型３は、パンチホルダ７に対して上下動自在なパンチ本体１３の下部に、下方向に突出した下方突出部１５を備え、この下方突出部１５に片持式に水平に支持された支持軸１７に、下金型５に回転自在に備えた回転成形部材としての下回転ローラ３１と協働してワークＷに張り出し加工を行う回転成形部材としての上回転ローラ２１を回転自在に備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、板状のワークに張り出し加工を行うための張り出し加工用金型及び張り出し加工方法に関する。さらに詳細には、張り出し加工を逐次行う張り出し加工用金型及び張り出し加工方法に関する。

従来、板状のワークに、例えば円錐台形状等の張り出し加工を行う場合、プレス機械に備えた上下の金型の協働によって張り出し加工を逐次行うことが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平９−８５３５５号公報 特許第３４７０１６８号公報

前記特許文献１，２に記載の構成は、棒状の工具である上下のパンチによって、例えば円錐台形状の傾斜面部を逐次加工するものである。この場合、下パンチのＸ−Ｙ面内の移動軌跡を一定に保ち、一周毎に上パンチのＸ−Ｙ面内の移動軌跡を大きくすると共に、一周毎に下パンチを上方向に移動するものである。

したがって、上パンチと下パンチは次第に離れるものであり、上パンチと下パンチとによってワークを強固に挟み込んで、挟み込んだ部分に塑性変形を付与する構成ではない。よって張り出し成形部は外力によって変形を生じ易いものである。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、板状のワークに張り出し加工を行うための張り出し加工用金型であって、パンチプレスにおけるパンチホルダに上下動自在に支持される上金型と、パンチプレスにおけるダイホルダに支持される下金型とを備え、
前記上金型は、パンチホルダに対して上下動自在なパンチ本体の下部に、下方向に突出した下方突出部を備え、この下方突出部に片持式に水平に支持された支持軸に、下金型に回転自在に備えた回転成形部材としての下回転ローラと協働してワークに張り出し加工を回転成形部材としての上回転ローラを回転自在に備えている。

また、板状のワークに張り出し加工を行うための張り出し加工用金型であって、パンチプレスにおけるパンチホルダに上下動自在に支持される上金型と、パンチプレスにおけるダイホルダに支持される下金型とを備え、
前記上金型は、パンチホルダに対して上下動自在なパンチ本体の下部に下方向に突出して備えた回転成形部材としての回転体を、上下方向の軸心回りに回転自在に備え、
前記下金型に回転自在に備えた回転成形部材としての下回転ローラと協働してワークに張り出し加工を行うために、前記回転体の下端面を、面取り部を備えた平面に、または凸曲面に形成してある。

また、前記張り出し加工用金型を使用しての張り出し加工方法であって、
（ａ）上金型に備えた回転成形部材と下金型に備えた回転成形部材との間にワークを挟み込み、ワークに段差部を形成する工程、
（ｂ）上下の回転成形部材の間にワークを挟み込んだ状態において、ワークを相対的に移動して段差部をループ状に形成する工程、
（ｃ）段差部をループ状に形成した後、上下の回転成形部材によるワークの挟み込み位置を変更して次の段差部を形成し、ワークを相対的に移動して次の段差部をループ状に形成する工程、
（ｄ）（ｂ）工程と（ｃ）工程とを必要な回数繰り返す工程、
を備えている。

本発明によれば、上下の金型に備えた上下の回転成形部材の間に板状のワークを挟み込んで段差部を形成することができる。そして、上下の金型に対してワークを相対的に移動することにより、前記段差部をループ状に形成することができる。したがって、段差部の位置を順次変更することにより、例えば円錐台形状や角錐台形状の張り出し加工を行うことができる。

すなわち、本発明によれば、張り出し成形部において等高線に相当する位置を連続して成形加工でき、張り出し加工を効果的に行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る張り出し加工用金型の構成を示す説明図である。 張り出し成形部を形成する際の作用説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る張り出し加工用金型の構成を示す説明図である。

板状のワークＷに張り出し加工を行うための張り出し加工用金型１は、図１に示すように、上金型３と下金型５とを備えている。上金型３は、例えばタレットパンチプレスなどのごときパンチプレス（図示省略）における上部タレットなどのごときパンチホルダ７に上下動自在に支持されている。すなわち、上金型３は、パンチホルダ７に備えたパンチ装着孔９内に上下動自在に嵌合してある。そして、パンチホルダ７に備えたリフタースプリング１１に支持されている。

前記上金型３は、前記パンチ装着孔９に上下動自在に嵌合したパンチ本体１３を備えている。このパンチ本体３の下部には下方向へ突出した下方突出部１５が備えられている。下方突出部１５は、パンチ本体１３の軸心Ｃに対して偏倚した位置に備えられている。そして、下方突出部１５には、支持軸１７が片持式に水平に支持されている。この支持軸１７には、ワークＷに張り出し加工部１９を成形加工するための回転成形部材としての上回転ローラ２１が回転自在に支持されている。

上記構成により、上回転ローラ２１は、前記下方突出部１５に片持式に、かつ回転自在に支持されている。そして、上回転ローラ２１における自由端は、前記パンチ本体１３の軸心Ｃと一致してある。

上金型３と協働してワークＷに張り出し加工部１９を成形加工する下金型５は、パンチプレスにおける下部タレットなどのごときダイホルダ２３に支持されている。より詳細には、下金型５はダイホルダ２３に形成したダイ装着孔２５に備えられたダイ本体２７を備えている。このダイ本体２７には、水平な支持軸２９を介して、回転成形部材としての下回転ローラ３１が回転自在に支持されている。この下回転ローラ３１は、大径部３３と小径部３５とを備えていることによって、段差部３７を備えた段付ローラに構成してある。

ところで、上金型３におけるパンチ本体１３は、常態においてはリフタースプリング１１によって上昇された状態にある。なお、図１においては、パンチプレスに上下動自在かつ下降停止位置を調節自在なストライカＳＴによって上金型３を下降した状態でもって例示してある。

以上のごとき構成において、板状のワークＷに、例えば円錐台形状又は四角錐台形状などの張り出し加工を行う場合には、ストライカＳＴを上昇し、上金型３の押圧を解放する。ストライカＳＴによる上金型３の押圧が解放されると、上金型３は、リフタースプリング１１の作用によって上昇される。したがって、下金型５と上金型３は、上下に離隔した状態に保持される。

上述のように、上下の金型３，５が上下に離隔した状態にあるときに、パンチプレスにＸ、Ｙ軸方向へ移動位置決め自在に備えたワーククランプ３９によってワークＷの端縁をクランプする。そして、ワーククランプ３９を、Ｘ−Ｙ平面において移動し、ワークＷの張り出し加工すべき部分を、上下の金型３，５における上下の回転ローラ２１，３１の間に位置決めする。上下の回転ローラ２１，３１の間にワークＷを位置決めした後、パンチプレスにおけるストライカＳＴを下降し、リフタースプリング１１の付勢力に抗して上金型３を下降する。すると、ワークＷは、図１（ａ）に示すように、上金型３における上回転ローラ２１と、下金型５における下回転ローラ３１との間に強固に挟み込まれる。

上述のように、ワークＷが上下の回転ローラ２１，３１の間に強固に挟み込まれると、下回転ローラ３１に備えた段差部３７へワークＷが押圧され、ワークＷに段差部ＷＡが形成される。したがって、上下の回転ローラ２１，３１によってワークＷを強固に挟み込んだ状態を保持し、張り出し加工部１９を形成すべく、ワーククランプ３９によってワークＷを移動する。すなわち、図２（ｄ）に矢印で示すように、上下の回転ローラ２１，３１を、張り出し加工部１９に沿って相対的に移動する。したがって、ワークＷには、段差部ＷＡが円滑に連続した状態に形成される。そして、段差部ＷＡを円滑なループ状に形成することにより、張り出し加工部１９の１段階目の加工が行われる。

上述のように、上下の回転ローラ２１，３１の協働によってワークＷに段差部ＷＡをループ状に形成すると、段差部ＷＡは上下の回転ローラ２１，３１の強固な挟み込みによって塑性変形し形成される。この際、段差部ＷＡには加工硬化を生じ、段差部ＷＡの形状を維持する効果が向上する。

次に、図２（ｂ）に示すように、上下の回転ローラ２１，３１によるワークＷの挟み込み位置を、段差部ＷＡに隣接した外側（図２（ｂ）において右側）の位置に変更する。すなわち、段差部ＷＡに隣接して次の段差部ＷＢ（図２（ｃ）参照）を形成する。そして、前記段差部ＷＡに沿って段差部ＷＢをループ状に形成することにより、２段階目の加工が行われる。

既に理解されるように、上下の回転ローラ２１，３１によるワークＷの挟み込み位置を張り出し加工部１９を成形する内側位置から外側位置へ順次変更する。そして、上下の回転ローラ２１，３１による挟み込みによって形成された段差部ＷＡ，ＷＢ……を円滑なループ状に接続することを必要回数繰り返すことにより、ループ状に形成した複数階層の段差部ＷＡ，ＷＢ……を備えた張り出し加工部１９が形成される。ここで、例えば段差部ＷＢのループの長さは、段差部ＷＡのループの長さよりも大きい。

以上のごとき説明から理解されるように、板状のワークＷに張り出し加工を行うとき、張り出し加工部１９における複数階層の段差部ＷＡ，ＷＢ……は、張り出し加工部１９における等高線に相当することになる。前記段差部ＷＡ，ＷＢ……は、上下の金型３，５における回転ローラ２１，３１によって強固に挟圧されて、塑性変形、加工硬化を生じるものである。したがって、段差部ＷＡ，ＷＢの形状維持効果が向上するものである。そして、段差部ＷＡ，ＷＢ……は、ループ状に形成することにより連続して形成される。よって、張り出し加工部１９の成形加工を能率よく行い得るものである。

ところで、前記構成においては、パンチ本体１３の下部に備えた下方突出部１５に上回転ローラ２１を片持式に備えた構成である。したがって、上回転ローラ２１における自由端側（図１において左側）に大きな空間を生じることになる。よって、ワークＷに張り出し加工部１９を成形加工するとき、張り出し加工部１９における傾斜面１９Ｆを急傾斜に形成することが可能である。

図３は第２の実施形態に係る張り出し加工用金型１Ａの構成を概略的に示すもので、前述した構成と同一機能を奏する構成要素には同一符号を付することとして、重複した説明は省略する。

この張り出し加工用金型１Ａは、パンチ本体１３の下部に、軸受４１を介して工具ソケット４３が垂直に、かつ回転自在に備えられている。この工具ソケット４３は、パンチ本体１３に対して下方向へ突出して備えられている。そして、工具ソケット４３は、パンチ本体１３の軸心Ｃと平行な軸心回りに回転自在であって、パンチ本体１３の軸心Ｃに対して偏倚した位置に備えられている。

前記工具ソケット４３には、回転成形部材としてのロッド状（棒状）の回転体４５が止めねじ４７を介して着脱交換可能に備えられている。この回転体４５は、下金型５に備えた回転成形部材としての下回転ローラ４９と協働してワークＷに張り出し加工を行うものである。この回転体（ロッド）４５の下端面５１は、周縁に面取り部５３を備えた平面、又は凸曲面に形成してある。

前記下回転ローラ４９は、ダイ本体２７に、軸受５５を介して垂直な軸心回りに回転自在に支持されている。この下回転ローラ４９は、上部に回転円板５７を一体に備えた構成である。そして、この回転円板５７の上面中央部には円柱状の上方突出部５９が備えられている。換言すれば、前記回転円板５７の上面と前記上方突出部５９の外周面との間には段差部６１が形成されている。上記上方突出部５９と前記回転体４５によってワークＷを挟み込むことによってワークＷに段差部ＷＡが形成される。そして、前記上方突出部５９と前記回転体４５によってワークＷを挟み込む位置は、パンチ本体１３の軸心Ｃと一致している。

図３に示すように、下回転ローラ４９における前記段差部６１へ回転体４５の先端でもってワークＷを押圧することにより、ワークＷは回転体４５と上方突出部５９との間に強固に挟み込まれて、ワークＷに段差部ＷＡを形成するものである。

したがって、ワークＷに張り出し加工部１９を形成するには、ワーククランプ３９をＸ、Ｙ方向へ移動して、ワークＷに張り出し加工を行う位置を上下の金型３，５の間に位置決めする。そして、パンチプレスにおけるストライカＳＴを下降して、上金型３における回転体４５によって下回転ローラ４９の段差部６１へワークＷを押圧する。前記回転体４５によってワークＷが下方向へ押圧されると、ワークＷは、上金型３における回転体４５の周面と下回転ローラ４９の上方突出部５９との間に強固に挟み込まれる形態となる。そしてワークＷには段差部ＷＡが形成される。

上述のように、ワークＷに段差部ＷＡを形成した状態において、段差部ＷＡを張り出し加工部１９の輪郭に沿ってループ状に形成すべく、ワーククランプ３９によってワークＷを移動する。上述のようにワークＷを移動すると、回転体４５及び下回転ローラ４９は、ワークＷを挟み込んだ状態において軸心回りに回転する。したがって、段差部ＷＡは張り出し加工部１９の輪郭に沿って連続した形態に形成される。

すなわち、張り出し加工部１９の１段階目の加工が行われる。次に、前述と同様に、回転体４５と上方突出部５９とによるワークＷの挟み込み位置を、段差部ＷＡに隣接した外側の位置に変更する（図２（Ｃ）参照）。そして、１段階目の段差部ＷＡに隣接して２段階目の段差部ＷＢをループ状に形成する。すなわち、前回形成した段差部の外側に次の段差部を隣接してループ状に形成することを適数回繰り返すことにより、適宜深さの張り出し加工部１９が形成される。

以上のごとき説明から理解されるように、本実施形態においては、上金型３に備えた回転成形部材（上回転ローラ２１、回転体４５）と、下金型５に備えた回転成形部材（下回転ローラ３１，下回転ローラ４９）との間にワークＷを強固に挟み込んで段差部ＷＡを形成する。そして、上下の回転成形部材の間にワークＷを挟み込んだ状態において、ワークＷを張り出し加工部１９の輪郭に沿って移動することにより、段差部ＷＡを連続したループ状に形成する。そして、段差部ＷＡをループ状に形成することによって、１段階目の段差部ＷＡの加工を終了する。

次に、１段階目の段差部ＷＡの外側に隣接して２段階目の段差部ＷＢを形成するものである。すなわち、内側の段差部をループ状に形成すると、この内側の段差部の外側に隣接して、次の段差部をループ状に形成することを繰り返して、張り出し加工部１９を次第に深く成形加工するものである。

換言すれば、張り出し加工部１９における複数段階の段差部は、張り出し加工部１９における等高線に相当するものである。そして、各等高線を順次ループ状に形成することによって張り出し加工部１９を順次深く成形加工を行うものである。したがって、張り出し加工部１９を円滑に連続した形態に加工することができ、加工能率が向上するものである。

ところで、本発明は、前述したごとき実施形態に限るものではなく適宜の変更を行うことにより、その他の形態で実施可能なものである。すなわち、前記説明においては、上下の金型３，５によってワークＷを挟み込んだ状態においてワークＷを相対的に移動することによって段差部をループ状に形成する旨説明した。

しかし、ワークＷを挟み込んだ状態において、上金型３を上下に微振動することも可能である。この場合、ワークＷの挟み込み状態に強弱が繰り返されることとなり、挟み込んだ状態でのワークの移動の抵抗を少なくでき、ワークＷを相対的に円滑に移動することができる。

１ 張り出し加工用金型
３ 上金型
５ 下金型
１３ パンチ本体
１７ 支持軸
１９ 張り出し加工部
２１ 上回転ローラ
２７ ダイ本体
３１ 下回転ローラ
３７ 段差部
３９ ワーククランプ
４３ 工具ソケット
４５ 回転体
４９ 下回転ローラ
５１ 下端面
５３ 面取り部
５７ 回転円板
５９ 上方突出部
６１ 段差部

Claims (7)

1. 板状のワークに張り出し加工を行うための張り出し加工用金型であって、パンチプレスにおけるパンチホルダに上下動自在に支持される上金型と、パンチプレスにおけるダイホルダに支持される下金型とを備え、
   前記上金型は、パンチホルダに対して上下動自在なパンチ本体の下部に、下方向に突出した下方突出部を備え、この下方突出部に片持式に水平に支持された支持軸に、下金型に回転自在に備えた回転成形部材としての下回転ローラと協働してワークに張り出し加工を回転成形部材としての上回転ローラを回転自在に備えていることを特徴とする張り出し加工用金型。
2. 請求項１に記載の張り出し加工用金型において、前記上回転ローラの自由端は、パンチ本体の軸心と一致してあることを特徴とする張り出し加工用金型。
3. 板状のワークに張り出し加工を行うための張り出し加工用金型であって、パンチプレスにおけるパンチホルダに上下動自在に支持される上金型と、パンチプレスにおけるダイホルダに支持される下金型とを備え、
   前記上金型は、パンチホルダに対して上下動自在なパンチ本体の下部に下方向に突出して備えた回転成形部材としての回転体を、上下方向の軸心回りに回転自在に備え、
   前記下金型に回転自在に備えた回転成形部材としての下回転ローラと協働してワークに張り出し加工を行うために、前記回転体の下端面を、面取り部を備えた平面に、または凸曲面に形成してあることを特徴とする張り出し加工用金型。
4. 請求項３に記載の張り出し加工用金型において、前記回転体の回転中心は、前記パンチ本体の軸心に対して偏倚してあることを特徴とする張り出し加工用金型。
5. 請求項３又は４に記載の張り出し加工用金型において、下金型は、上下方向の軸心回りに回転自在な回転板の上面中央に上方突出部を備えていることを特徴とする張り出し加工用金型。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の張り出し加工用金型を使用しての張り出し加工方法であって、
   （ａ）上金型に備えた回転成形部材と下金型に備えた回転成形部材との間にワークを挟み込み、ワークに段差部を形成する工程、
   （ｂ）上下の回転成形部材の間にワークを挟み込んだ状態において、ワークを相対的に移動して段差部をループ状に形成する工程、
   （ｃ）段差部をループ状に形成した後、上下の回転成形部材によるワークの挟み込み位置を変更して次の段差部を形成し、ワークを相対的に移動して次の段差部をループ状に形成する工程、
   （ｄ）（ｂ）工程と（ｃ）工程とを必要な回数繰り返す工程、
   を備えていることを特徴とする張り出し加工方法。
7. 請求項６に記載の張り出し加工方法において、（ｃ）工程で形成された段差部のループの長さは、（ｂ）工程で形成された段差部のループの長さよりも大きいことを特徴とする張り出し加工方法。

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