JP2019181520A

JP2019181520A - プレス加工装置

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Publication number: JP2019181520A
Application number: JP2018076146A
Authority: JP
Inventors: 貴将松井; Takamasa Matsui; 理樹竹中; Masaki Takenaka
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2018-04-11
Filing date: 2018-04-11
Publication date: 2019-10-24
Anticipated expiration: 2038-04-11
Also published as: US11565302B2; US20190314884A1; JP7063074B2

Abstract

【課題】切削加工と同程度の寸法精度を得ることが可能な順送方式のプレス加工装置の一例を開示する。【解決手段】第１プレス機１１及び第２プレス機１２のうち少なくとも一方のプレス機１２に設けられ、当該一方のプレス機１２が有する金型を位置決めするための第１位置決め部１４と、一方のプレス機１２が有する金型を位置決めするための第２位置決め部１５であって、当該金型を第１位置決め部１４に対して送り方向にずれた部位に位置決めする第２位置決め部１５とを備える。製造者は、第２プレス機１２以前の加工工程において発生する金属材の延び量を考慮して一方のプレス機１２が有する金型を位置決めすることができ得る。したがって、製造者は、当該金型の位置を金属材Ｐの延び量が考慮された適切な位置とすることが可能となり得るので、切削加工と同程度の寸法精度を得ることが可能となり得る。【選択図】図４

Description

本開示は、順送方式のプレス加工装置等に関する。

順送方式のプレス加工装置とは、例えば、特許文献１に記載されているように、帯板状の金属材を一方向に送りながら、当該金属材を塑性変形させて当該金属材を予め決められた形状に成形する加工装置である。

特開２０１４−１７０７９号公報

プレス加工では、一般的に、切削加工と同程度の寸法精度を得ることが難しい。このため、高い寸法精度が必要とされる機械部品に関しては、当該機械部品を製造する者（以下、製造者という。）は、通常、プレス加工を実施した後に、切削加工を実施する。

本開示は、切削加工と同程度の寸法精度を得ることが可能な順送方式のプレス加工装置の一例を開示する。

帯板状の金属材を一方向に送りながら、当該金属材を塑性変形させて当該金属材を予め決められた形状に成形する順送方式のプレス加工装置は、例えば、金属材に第１形状をプレス成形するための金型を少なくとも１つ有する第１プレス機（１１）と、第１形状が成形された金属材に第２形状をプレス成形するための金型を少なくとも１つ有する第２プレス機（１２）と、第１プレス機（１１）及び第２プレス機（１２）のうち少なくとも一方のプレス機（１２）に設けられ、当該一方のプレス機（１２）が有する金型（１２Ａ、１２Ｂ）を位置決めするための第１位置決め部（１４）と、一方のプレス機（１２）が有する金型（１２Ａ、１２Ｂ）を位置決めするための第２位置決め部（１５）であって、当該金型（１２Ａ、１２Ｂ）を第１位置決め部（１４）に対して送り方向にずれた部位に位置決めする第２位置決め部（１５）とを備えることが望ましい。

金属材は、通常、プレス加工が実施される度に延びる。このため、必要とされる寸法精度と関係において、金属材の延び量が大きい場合には、金型に対する金属材の位置が適切な位置からずれてしまう現象（以下、位置ずれ現象という。）が発生する可能性がある。

本開示では、製造者は、第２プレス機（１２）以前の加工工程において発生する金属材の延び量を考慮して一方のプレス機（１２）が有する金型（１２Ａ、１２Ｂ）を位置決めすることができ得る。したがって、製造者は、当該金型（１２Ａ、１２Ｂ）の位置を当該延び量が考慮された適切な位置とすることが可能となり得るので、切削加工と同程度の寸法精度を得ることが可能となり得る。

なお、位置ずれ現象が発生すると、当該位置ずれ現象を原因として、必要とされる寸法精度を得ることが可能なプレス成形を実施することができない。当該原因は、本開示に係る発明者が発見した知見である。

当該プレス加工装置は、以下の構成であってもよい。
すなわち、通常のプレス加工装置においては、高い寸法精度が必要とされるプレス加工は、当該プレス加工装置の最終工程で実施される場合が多い。したがって、第１位置決め部（１４）及び第２位置決め部（１５）が、最終のプレス成形を実施するプレス機に設けられていることが望ましい。これにより、製造者は、切削加工と同程度の寸法精度を得ることが可能となり得る。

なお、第１プレス機（１１）の金型（１２Ａ、１２Ｂ）と第２プレス機（１２）の金型（１２Ａ、１２Ｂ）との送り方向の距離（以下、工程間隔という。）は、以下の手法により決定されることが望ましい。

すなわち、第１プレス機（１１）を稼働させて金属材の延び量を測定し、当該測定された延び量を利用して第１プレス機（１１）の金型（１２Ａ、１２Ｂ）と第２プレス機（１２）の金型（１２Ａ、１２Ｂ）との送り方向の距離を決定した後、当該送り方向の距離を当該決定した距離とする。

因みに、上記各括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的構成等との対応関係を示す一例であり、本開示は上記括弧内の符号に示された具体的構成等に限定されるものではない。

第１実施形態に係る製品を示す図である。第１実施形態に係る製品を示す図である。第１実施形態に係るプレス加工装置を示す図である。第１実施形態に係るプレス加工装置を示す図である。第２実施形態に係るプレス加工装置を示す図である。第２実施形態に係るプレス加工装置を示す図である。

以下の「発明の実施形態」は、本開示の技術的範囲に属する実施形態の一例を示すものである。つまり、特許請求の範囲に記載された発明特定事項等は、下記の実施形態に示された具体的構成や構造等に限定されるものではない。

少なくとも符号が付されて説明された部材又は部位は、「１つの」等の断りがされた場合を除き、少なくとも１つ設けられている。つまり、「１つの」等の断りがない場合には、当該部材は２以上設けられていてもよい。

１．プレス加工装置の概要
本実施形態は、図１に示されるプレス成形品（以下、製品という。）１を成形するためのプレス加工方法及び当該プレス加工方法を利用したプレス加工装置に関する。製品１は、図２に示されるように、段部２を有する。当該製品１の上段部３の外周面３Ａと下段部４の外周面４Ａとの幾何公差（本実施形態では、同軸度）は、機械加工の精級程度の寸法精度が必要とされる。

図３及び図４に示されるプレス加工装置１０は、帯板状の金属材Ｐを一方向（図３の太い矢印で示される向き）に送りながら、当該金属材Ｐを塑性変形させて当該金属材Ｐを予め決められた形状に成形する順送方式のプレス加工装置である。

つまり、プレス加工装置１０は、１枚の金属材Ｐに、順次、塑性加工を施して上段部３の外周面３Ａと下段部４の外周面４Ａとを一体成形するプレス加工方法を実施可能な装置である。

なお、各図に付された方向を示す矢印等は、各図相互の関係を理解し易くするために記載したものである。したがって、本開示に示された発明は、各図に付された方向に限定されるものではない。

２．プレス加工装置の詳細
＜構成の概要＞
プレス加工装置１０は、図３に示されように、第１プレス機１１及び第２プレス機１２等を少なくとも備える。本実施形態に係るプレス加工装置１０は、第１プレス機１１及び第２プレス機１２に加えて打抜プレス機１３を備えている。金属材Ｐは、打抜プレス機１３→第１プレス機１１→第２プレス機１２の順に送られながら、順次、塑性加工が施される。

本実施形態に係る第１プレス機１１、第２プレス機１２及び打抜プレス機１３は、ファインブランキング加工原理を利用したプレス機である。ファインブランキング加工とは、プレス加工によるせん断圧力に加えて、材料である金属材Ｐに静水圧相当の圧力を作用させながら行うプレス加工である。

＜打抜プレス機＞
打抜プレス機１３は、製品１の抜き穴５（図２参照）を打抜成形するためのプレス機である。当該打抜プレス機１３は、打抜成形を施行するための金型として、少なくともパンチ１３Ａ及びダイ１３Ｂ等を備える。

パンチ１３Ａは雄型である。ダイ１３Ｂは雌型である。角柱状に構成されたパンチ１３Ａは、角筒状に構成されたダイ１３Ｂに嵌り込むようにダイ１３Ｂに対して相対的に可動する。

これにより、金属材Ｐに抜き穴５が打ち抜き成形される。ストリッパ１３Ｃは、パンチ１３Ａが金属材Ｐを打ち抜く際に、当該パンチ１３Ａの周囲に密着した金属材Ｐを離間させるための部材である。

＜第１プレス機＞
第１プレス機１１は、製品１の上段部３及び外周面３Ａ（以下、第１形状ともいう。）を成形するためのプレス機である。当該第１プレス機１１は、第１形状のプレス成形を施行するための金型として、少なくともパンチ１１Ａ及びダイ１１Ｂ等を備える。

パンチ１１Ａは雄型である。ダイ１１Ｂは雌型である。角柱状に構成されたパンチ１１Ａは、ダイ１１Ｂに設けられた角状の凹部に金属材Ｐを押し込むようにダイ１１Ｂに対して相対的に可動する。これにより、金属材Ｐに製品１の第１形状がプレス成形される。

なお、金属材Ｐのうち凹部の内周面により拘束された部位が外周面３Ａとして成形される。ストリッパ１１Ｃは、パンチ１１Ａがダイに対して相対的に可動する際に、当該パンチ１１Ａの周囲に密着した金属材Ｐを離間させるための部材である。

＜第２プレス機＞
第２プレス機１２は、製品１の下段部４及び外周面４Ａ（以下、第２形状ともいう。）を成形するためのプレス機である。当該第２プレス機１２は、第２形状のプレス成形を施行するための金型として、少なくともパンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂ等を備える。

パンチ１２Ａは雄型である。ダイ１２Ｂは雌型である。角筒状に構成されたパンチ１２Ａは、ダイ１２Ｂに設けられた角状の凸部に金属材Ｐを押し込むようにダイ１２Ｂに対して相対的に可動する。これにより、金属材Ｐに製品１の第２形状がプレス成形される。

なお、金属材Ｐのうち凹部の内周面により拘束された部位が外周面４Ａとして成形される。ストリッパ１２Ｃは、パンチ１２Ａがダイに対して相対的に可動する際に、当該パンチ１２Ａの周囲に密着した金属材Ｐを離間させるための部材である。

＜位置決め部＞
図４に示されるように、第１プレス機１１及び第２プレス機１２のうち少なくとも一方のプレス機には、第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５が設けられている。本実施形態に係る第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、最終のプレス成形を実施するプレス機、つまり第２プレス機１２に設けられている。

第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、第２プレス機１２が有する金型、つまりパンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂ等の位置を決めるための機能を有する。
すなわち、本実施形態では、金属材Ｐに対して下側に配置された金型（パンチ１１Ａ、ダイ１２Ｂ及びダイ１３Ｂ）は、プレス時に金属材Ｐに対して不動な固定金型である。金属材Ｐに対して上側に配置された金型（ダイ１１Ｂ、パンチ１２Ａ及びパンチ１３Ａ）は、プレス時に金属材Ｐの厚み方向に可動する可動金型である。

可動金型１１Ｂ、１２Ａ、１３Ａは、図３に示されるように、可動プレート１６Ａを介して固定金型１１Ａ、１２Ｂ、１３Ｂ側に押圧される。固定金型１１Ａ、１２Ｂ、１３Ｂは、固定プレート１６Ｂに位置決めされた状態で当該固定プレート１６Ｂに固定されている。

第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂ等を可動プレート１６Ａ及び固定プレート１６Ｂに位置決めする。なお、本実施形態に係る第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、ノックピン及び当該ノックピンが嵌り込む穴により構成されている。

このため、第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂ等を可動プレート１６Ａ及び固定プレート１６Ｂに固定する機能を有していない。パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂ等は、第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５により位置決めされた状態でボルト等の締結具（図示せず。）により可動プレート１６Ａ及び固定プレート１６Ｂに固定されている。

第１位置決め部１４は、パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂ等を可動プレート１６Ａ及び固定プレート１６Ｂに対して第１位置に位置決めする。第２位置決め部１５は、パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂ等を可動プレート１６Ａ及び固定プレート１６Ｂに対して第２位置に位置決めする第２位置は第１位置に対して送り方向にずれた位置である。

第２位置は、第１位置に比べて工程間隔が大きくなる位置である。工程間隔とは、例えば、パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂの中心とパンチ１１Ａ及びダイ１１Ｂの中心間距離をいう。なお、第１位置決め部１４は、図４に示されるように、パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂの中心に対して対角の位置に配置された２つの第１位置決め部１４Ａ、１４Ｂにより構成されている。

第２位置決め部１５は、パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂの中心に対して、第１位置決め部１４Ａ、１４Ｂと異なる対角の位置に配置された２つの第２位置決め部１５Ａ、１５Ｂにより構成されている。

＜プレス加工装置の据え付け方法又は保守方法＞
プレス加工装置１０の据え付け方法又は保守方法とは、要するに、工程間隔の決定方法である。具体的には、プレス加工装置１０を据え付ける者又は保守を行う者（以下、作業者という。）は、先ず、第１プレス機１１を稼働させて金属材Ｐの延び量を測定する。

次に、作業者は、当該測定された延び量を利用して工程間隔を決定した後、現実の工程間隔を当該決定した工程間隔とする。このとき、作業者は、第１位置決め部１４又は第２位置決め部１５を利用して現実の工程間隔を当該決定した工程間隔とする。

なお、第１位置決め部１４又は第２位置決め部１５では、当該決定した工程間隔を実現できない場合には、作業者は、第３位置決め部を新たに設け、現実の工程間隔を当該決定した工程間隔とする。

３．本実施形態に係るプレス加工装置、及び据え付け方法又は保守方法の特徴
金属材Ｐは、通常、プレス加工が実施される度に延びる。このため、必要とされる寸法精度と関係において、金属材Ｐの延び量が大きい場合には、金型に対する金属材Ｐの位置が適切な位置からずれてしまう現象（以下、位置ずれ現象という。）が発生する可能性がある。

本実施形態では、製造者又は作業者は、第２プレス機１２以前の加工工程において発生する金属材Ｐの延び量を考慮した工程間隔とすることができ得る。したがって、製造者は、パンチ１２Ａ及びダイ１２Ｂの位置を当該延び量が考慮された適切な位置とすることが可能となり得るので、切削加工と同程度の寸法精度を得ることが可能となり得る。

通常のプレス加工装置においては、高い寸法精度が必要とされるプレス加工は、当該プレス加工装置の最終工程で実施される場合が多い。したがって、本実施形態のごとく、第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５が、最終のプレス成形を実施するプレス機、つまり第２プレス機１２に設けられていることが望ましい。これにより、製造者は、切削加工と同程度の寸法精度を得ることが可能となり得る。

（第２実施形態）
上述の実施形態に係る第２プレス機１２は、当該第２プレス機１２によるプレス加工により、（ａ）最終のプレス成形加工、及び（ｂ）製品１を金属材Ｐから打ち抜く打ち抜き加工を施行した。

これに対して、本実施形態では、図５及び図６に示されるように、２つのプレス機２１、２２により、上述の実施形態に係る第２プレス機１２と同様な加工、つまり（ａ）最終のプレス成形加工、及び（ｂ）打ち抜き加工を施行する。

プレス機２１は、主に最終のプレス成形加工を施行する。このため、プレス機２１の構成は、上述の実施形態に係る第２プレス機１２と同じである。プレス機２２は、プレス機２１にて最終のプレス成形加工が終了した製品１を金属材Ｐから打ち抜く打ち抜き加工を施行する。

なお、プレス機２１では、製品１は金属材Ｐに対して完全に打ち抜かれていない状態、つまり、いわゆる「半抜き」状態で最終のプレス成形加工が施行される。プレス機２２の構成は打抜プレス機１３と同様である。

具体的には、プレス機２２は、パンチ２２Ａ、ダイ２２Ｂ及びストリッパ２２Ｃ等を少なくとも有する。なお、上述の実施形態と同一の構成要件等は、上述の実施形態と同一の符号が付されている。このため、本実施形態では、重複する説明は省略されている。

（その他の実施形態）
上述の実施形態では、３つの工程（打抜プレス機１３→第１プレス機１１→第２プレス機１２）により製品が成形された。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、例えば、第１プレス機１１と第２プレス機１２との間に他の成形用プレス機（プレス工程）が存在した構成、又は打抜プレス機１３が存在しない構成であってもよい。

上述の実施形態に係るプレス加工装置の成形対象製品は、図１及び図２に示された製品に限定されるものではない。すなわち、成形対象製品は、例えば、リクライナ用のラチェット、ポール及びロアアーム等であってもよい。

上述の実施形態に係る第１プレス機１１のパンチ１１Ａ及びダイ１１Ｂは、他のプレス機１２、１３のパンチ１２Ａ、１３Ａ及びダイ１２Ｂ、１３Ｂと上下逆であった。これは、製品１が段部２を有するからである。したがって、製品１の形状が異なる場合には、第１プレス機１１の構成も上述の実施形態と異なる構成となる。つまり、本明細書に開示された発明は上記に限定されるものではない。

上述の実施形態に係るプレス加工装置１０は、ファインブランキング加工原理を利用したプレス機にて構成されていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明は、例えば、ファインブランキング加工原理を利用していないプレス機にて構成されていてもよい。

上述の実施形態に係る第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、最終のプレス成形を実施するプレス機、つまり第２プレス機１２に設けられていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、例えば、最終のプレス成形を実施するプレス機以外のプレス機、つまり第１プレス機１１、又は全てのプレス機１１〜１３に設けられていてもよい。

上述の実施形態に係る第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、ノックピン及び当該ノックピンが嵌り込む穴により構成されていた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、第１位置決め部１４及び第２位置決め部１５は、例えばボルト等の締結具により構成されていてもよい。

上述の実施形態では、作業者は、第１位置決め部１４又は第２位置決め部１５では当該決定した工程間隔を実現できない場合、第３位置決め部を新たに設けた。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。

すなわち、作業者は、例えば、第１位置決め部１４にて位置決めした状態で第１プレス機１１を稼働させて金属材Ｐの延び量を測定した後、当該測定した延び量に基づいて第２位置決め部を設けた後、現実の工程間隔を当該延び量に基づいて決定された工程間隔としてもよい。

上述の第２実施形態では、プレス機２１が主に最終のプレス成形加工を施行し、プレス機２２が打ち抜き加工を施行した。しかし、本明細書に開示された発明はこれに限定されるものではない。すなわち、当該発明は、例えば、プレス機２１及びプレス機２２が協働して最終のプレス成形加工を施行する構成、又は３台以上のプレス機が協働して最終のプレス成形加工を施行する構成であってもよい。

さらに、本開示は、特許請求の範囲に記載された発明の趣旨に合致するものであればよく、上述の実施形態に限定されるものではない。したがって、上述した複数の実施形態のうち少なくとも２つの実施形態を組み合わせてもよい。

１０… プレス加工装置
１１… 第１プレス機
１２… 第２プレス機
１３… 打抜プレス機
１４… 第１位置決め部
１５… 第２位置決め部
１６Ａ… 可動プレート
１６Ｂ… 固定プレート
Ｐ… 金属材

Claims

帯板状の金属材を一方向に送りながら、当該金属材を塑性変形させて当該金属材を予め決められた形状に成形する順送方式のプレス加工装置において、
金属材に第１形状をプレス成形するための金型を少なくとも１つ有する第１プレス機と、
前記第１形状が成形された金属材に第２形状をプレス成形するための金型を少なくとも１つ有する第２プレス機と、
前記第１プレス機及び前記第２プレス機のうち少なくとも一方のプレス機に設けられ、当該一方のプレス機が有する金型を位置決めするための第１位置決め部と、
前記一方のプレス機が有する金型を位置決めするための第２位置決め部であって、当該金型を前記第１位置決め部に対して送り方向にずれた部位に位置決めする第２位置決め部と
を備えるプレス加工装置。
前記第１位置決め部及び前記第２位置決め部は、最終のプレス成形を実施するプレス機に設けられている請求項１に記載のプレス加工装置。
第１プレス機及び第２プレス機を有する順送方式のプレス加工装置の据え付け方法において、
前記第１プレス機を稼働させて金属材の延び量を測定し、当該測定された延び量を利用して前記第１プレス機の金型と前記第２プレス機の金型との送り方向の距離を決定した後、当該送り方向の距離を当該決定した距離とするプレス加工装置の据え付け方法。
第１プレス機及び第２プレス機を有する順送方式のプレス加工装置の保守方法において、
前記第１プレス機を稼働させて金属材の延び量を測定し、当該測定された延び量を利用して前記第１プレス機の金型と前記第２プレス機の金型との送り方向の距離を決定した後、当該送り方向の距離を当該決定した距離とするプレス加工装置の保守方法。