JP2020131233A - プレス機、プレス機構成部品の製造方法、及び、容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来よりパンチの冷却性能が高く、運転速度を高くすることが可能なプレス機及び、そのようなプレス機の構成部品の製造方法、及び、そのようなプレス機を使用した容器の製造方法を提供する。【解決手段】本開示のプレス機１０は、パンチ２０の外側に嵌合するパンチクーラー４０を備え、そのパンチクーラー４０にクーラント液が流れる流路４３が形成されている。そして、パンチクーラー４０がパンチ２０に対して相対的に移動して、パンチ２０を冷却する。また、パンチクーラー４０は、パンチ２０からワーク９０を離脱させるストリッパーを兼ねている。【選択図】図７

Description

本開示は、プレス機及びプレス機構成部品の製造方法及びプレス機を使用した容器の製造方法に関する。

プレス機は、運転速度を上げるとパンチの発熱量と共にパンチの熱変形量も増し、ワークの形状が許容誤差を超える等の問題が生じる。これに対し、従来のプレス機として、パンチにクーラント液を流す流路が形成されているものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２８１２２２号公報（請求項１、図１９）

しかしながら、従来のプレス機では、パンチの強度確保ために流路の大きさが制約されて冷却性能を上げられず、その結果、プレス機の運転速度も上げることができないことがある。このため、パンチの冷却性能を従来より高くしてプレス機の運転速度を高くすることが可能な技術の開発が求められている。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、パンチが貫通するパンチ貫通孔とクーラント液が流れる流路とを有して前記パンチを冷却するパンチクーラーと、前記パンチクーラーを前記パンチに対して相対的に移動するように支持するクーラー支持部と、を備えるプレス機である。

請求項２の発明は、前記クーラー支持部は、前記パンチの上死点で前記パンチの先端部が前記パンチ貫通孔内に位置するように前記パンチクーラーを支持する請求項１に記載のプレス機である。

請求項３の発明は、前記クーラー支持部は、前記パンチの移動中に、その移動方向と同方向に前記パンチクーラーを移動して、前記パンチの先端部を前記パンチ貫通孔内に位置した状態を維持する請求項１又は２に記載のプレス機である。

請求項４の発明は、前記クーラー支持部は、前記パンチクーラーを固定し、前記パンチの直動によって前記パンチクーラーが前記パンチに対して相対的に移動する請求項１又は２に記載のプレス機である。

請求項５の発明は、前記パンチは、ワークを筒状に成形し、前記パンチクーラーは、前記パンチから前記ワークを離脱させるストリッパーを兼ねる請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のプレス機である。

請求項６の発明は、前記パンチは、複数、一列に並べてワークを筒状に成形し、前記複数のパンチの並び方向に前記ワークを間欠的に搬送するトランスファー装置が備えられ、前記パンチクーラーは、複数の前記パンチの全部又は一部複数に設けられている請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載のプレス機である。

請求項７の発明は、前記パンチクーラーは、スリーブ形状をなして前記パンチ毎に設けられている請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載のプレス機である。

請求項８の発明は、前記パンチクーラーは、複数の前記パンチ貫通孔を有し、複数の前記パンチに共通して設けられている請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載のプレス機である。

請求項９の発明は、前記パンチクーラーは、前記パンチの軸方向の途中部分に段差部を有し、前記パンチクーラーのうち前記段差部より基端側は、前記クーラー支持部に支持されると共に前記流路の両端の開口を有するベース部をなす一方、前記段差部より先端側は、前記軸方向と直交する方向で偏平な重点冷却部になっている請求項１乃至８の何れか１の請求項に記載のプレス機である。

請求項１０の発明は、前記パンチに形成されるセンサ収容孔と、前記センサ収容孔に収容される温度センサと、を有する請求項１乃至９の何れか１の請求項に記載のプレス機である。

請求項１１の発明は、前記温度センサの検出結果に基づき、前記パンチの温度が均衡状態になったか否かを判定する均衡判定部を備える請求項１０に記載のプレス機である。

請求項１２の発明は、請求項１乃至１１の何れか１の請求項に記載のプレス機の前記パンチクーラーを、マルエージング鋼を使用した積層造形法にて製造するプレス機構成部品の製造方法である。

請求項１３の発明は、請求項１乃至１１の何れか１の請求項に記載のプレス機を使用して容器を製造する容器の製造方法である。

本開示のプレス機では、クーラント液が内部を流れるパンチクーラーが、パンチに嵌合して相対的に移動し、パンチの発熱部分を冷却することができる。これにより、流路の大きさの制約が従来に比べて緩和されて冷却性能を上げることができ、その分、プレス機の運転速度を高くすることができる。

なお、パンチにもクーラント液が流れる流路を形成して、冷却性能をさらに高くしてプレス機の運転速度をさらに高くしてもよい。

また、パンチクーラーを備えたことでパンチから流路を無くすか小さくすることができるので、請求項１０の構成のようにパンチに温度センサを内蔵して、パンチの温度を監視することができる。

また、パンチは、先端部が最も発熱する。これに対し、請求項２の構成のように、パンチの上死点でパンチの先端部がパンチクーラーの内部に位置するようにしたり、請求項３の構成のように、パンチの移動中にそれと同方向にパンチクーラーを移動して、パンチの先端部をパンチクーラーの内部に維持すれば、パンチの先端部を長い時間に亘って冷却することができ、冷却効率が向上する。

請求項４のプレス機では、パンチクーラーが固定されているので、パンチクーラーへのクーラント液の供給を容易に行うことができる。

請求項５のプレス機は、パンチクーラーは、パンチからワークを離脱させるストリッパーを兼ねるので、それらを別々に設けたものに比べてコンパクトになる。

請求項６のプレス機のように、トランスファー装置を有する所謂トランスファープレス機は、パンチが細くかつ長くなる場合が多いので、パンチに流路を形成することが困難になり、パンチクーラーを備えることによる効果が大きくなる。

請求項７のプレス機のパンチクーラーはスリーブ形状をなしているので、パンチクーラーを含むパンチの周囲をコンパクトな構造にすることができる。

請求項８のプレス機のパンチクーラーは、複数のパンチ貫通孔を有し、複数のパンチに共通して設けられているので部品点数が抑えられ、プレス機全体がコンパクトになる。この場合、パンチ貫通孔毎に流路を独立して設けてもよいし、複数のパンチ貫通孔に共通する流路を設けて、流路の入口と出口の数を減らしてもよい。

請求項９のプレス機では、パンチクーラーの先端側の重点冷却部が放熱し易い偏平形状をなしているので冷却性能が向上する。これにより、パンチの先端部を効率良く冷却することができる。

請求項１１のプレス機では、温度センサの検出結果に基づき、パンチの温度が均衡状態になったか否かをもって、成形したワークの形状が安定したか否かを容易に判断することができる。

請求項１２のプレス機構成部品の製造方法では、パンチクーラーをマルエージング鋼で構成したことで通常使用される炭素鋼、超硬等に比べて硬度を高くすることができ、耐久性を向上させることができる。また、マルエージング鋼は加工が困難であるが、積層造形法を利用することで、マルエージング鋼製のパンチクーラーを容易に製造することができる。

請求項１３の容器の製造方法では、請求項１乃至１１の何れか１のプレス機を使用して容器を製造すれば、従来より生産性を高くすることができる。

第１実施形態のプレス機の正面図 加工ステージの斜視図 加工ステージの斜視図 パンチが上死点に位置する加工ステージの側断面図 パンチが下死点に位置する加工ステージの側断面図 パンチが下死点に位置する加工ステージの正断面図 加工ステージの斜視図 パンチクーラーの正断面図 積層造形装置の概念図 プレス機の制御系のブロック図 第２実施形態のパンチクーラーの斜視図 加工ステージの側断面図 第３実施形態の加工ステージの側断面図

［第１実施形態］
以下、図１〜図１０を参照して第１実施形態のプレス機１０について説明する。図１には本実施形態のプレス機１０の全体が示されている。以下、図１における横方向をプレス機１０の横方向Ｈ１といい、図１の紙面と直交する方向をプレス機１０の前後方向Ｈ２という。また、プレス機１０のうち図１に示されている側をプレス機１０の「前側」、その反対側を後側といい、図１における「右側」及び「左側」を単にプレス機１０等の「右側」及び「左側」ということとする。

本実施形態のプレス機１０は、所謂、トランスファープレス機であって、互いに対向するパンチ２０とダイ３０とを有してなる複数の加工ステージを横一列に並べて備えている。それら複数の加工ステージの複数のパンチ２０は、ラム１２の下面の複数のパンチホルダ１３に保持されて等間隔に１列に並び、複数のダイ３０は、ボルスタ１４の上面の複数のダイホルダ１５に保持されて等間隔に１列に並んでいる。そして、複数の加工ステージに跨がってトランスファー装置１６の１対のレール１６Ａ（図１には、一方のレール１６Ａのみが示されている）が横方向Ｈ１に延びかつ前後方向Ｈ２で対向し、それら１対のレール１６Ａに複数対のフィンガー１７（図３参照）が対向配置されている。また、左端の加工ステージの左側方には、板金からブランク材を打ち抜いて一端有底の筒状のワーク９０に絞り成形するワーク供給装置１８が備えられている。

そして、ラム１２が昇降する度に、ワーク供給装置１８から供給されるワーク９０が、トランスファー装置１６によって順次右隣の加工ステージに移動されてプレス加工されて、所定の製品形状に近づけられていく。また、右端の最終工程の加工ステージでプレス加工されたワーク９０は、プレス製品として図示しないシュートへと排出される。また、シュートには、ＯＫ品用のシュートとＮＧ品用のシュートとが設けられ、振分装置９９（図１０参照）により、何れかのシュートが選択されるようになっている。

図２〜図７には、加工ステージの一例が示されている。図５に示すように、この加工ステージでは、例えば、円筒状のワーク９０をしごき又は絞り成形する。そのために、ダイ３０の成形孔３１には、その上端寄り位置を縮径してなる縮径部３２が備えられている。また、ダイホルダ１５には、成形孔３１の延長下方に貫通孔１５Ａが形成されて、そこにノックアウトピン３３が収容されている。

一方、パンチ２０は、パンチホルダ１３に保持される円柱状のベース部２１の下面中央から丸棒状のパンチ本体２２が延びた形状をなしている。また、パンチ本体２２の中心部には、ガス抜き孔２３が形成されている。ガス抜き孔２３は、パンチ本体２２の先端面から先端寄り位置まで延びる縦孔部２３Ａと、その縦孔部２３Ａの上端部から前方に延びる横孔部２３Ｂとからなり、パンチ本体２２の先端面と外側面とに開口している。そして、ワーク９０の内部にパンチ２０（詳細には、パンチ本体２２）が挿抜されるときに、ガス抜き孔２３を空気が通過する。

図６に示すように、パンチ２０には、上端面からパンチ本体２２の上下方向の途中位置まで延びる３つのセンサ収容孔２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃが形成されている。これらセンサ収容孔２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃは、パンチ２０の中心軸から同じ距離だけ離れた位置に分散配置されている。また、センサ収容孔２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃの下端の位置は互いに異なり、センサ収容孔２４Ａの下端はパンチ２０の下端部に配置され、センサ収容孔２４Ｂの下端はパンチ本体２２の上下方向の略中央部に配置され、センサ収容孔２４Ｃの下端は、パンチ本体２２の上端部に配置されている。また、これらセンサ収容孔２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃには、それぞれ温度センサ２４Ｓ（例えば、熱電対）が収容されて、パンチ本体２２の下端部、略中央部、上端部の温度が検出されるようになっている。

図１に示すように、本実施形態のプレス機１０では、例えば、全ての加工ステージにパンチ２０を冷却するためのパンチクーラー４０が備えられている。図８に示すように、パンチクーラー４０は、中心部を上下に貫通するパンチ貫通孔４９を有するスリーブ形状をなして、図２に示すようにパンチ本体２２の外側に嵌合されている。また、パンチクーラー４０における外側部分は、上側略半分が円柱状のベース部４１をなす一方、下側略半分が前後方向Ｈ２で扁平な重点冷却部４２になっている。

詳細には、重点冷却部４２の水平断面は、例えば横方向Ｈ１に長い偏平八角形の１対の対向辺が円弧状になった形状をなしている。そして、ベース部４１及び重点冷却部４２が同軸上に配置されて、それらの中心部を前述したパンチ貫通孔４９が貫通している。なお、重点冷却部４２の横方向Ｈ１の両端の円面はベース部４１の外周面と面一になっている（図８参照）。

図２に示すように、パンチクーラー４０は、支持レバー１９によって上下に移動可能に支持されている。そのために、ベース部４１の外周面の横方向Ｈ１の両側位置には、前後方向Ｈ２の延びる角溝状の１対の係合溝４６が形成されている。

支持レバー１９は、特許請求の範囲の「クーラー支持部」に相当し、前後方向Ｈ２に延び、その長手方向の途中位置を回動可能に支持されている。また、支持レバー１９の前端部は、二股に分かれて横方向Ｈ１で対向する１対の支持アーム１９Ｂになっている。そして、１対の支持アーム１９Ｂの間にパンチクーラー４０のベース部４１が配置されている。

図６に示すように、１対の支持アーム１９Ｂの先端部には、横方向Ｈ１に貫通するヒンジ孔１９Ｃが形成されている。そして、各ヒンジ孔１９Ｃに、円筒状の摺動カラー４７が回転可能に嵌合されている。また、摺動カラー４７の一端からはフランジ４７Ｆが側方に張り出して、１対の支持アーム１９Ｂの対向面に重ねられている。

各摺動カラー４７の内部には、支持ピン４８が圧入されている。各支持ピン４８の一端面には、前後方向Ｈ２に延びる角柱状の係合突部４８Ａが形成されている。そして、１対の支持ピン４８の係合突部４８Ａがパンチクーラー４０の１対の係合溝４６にスライド可能に係合している。これにより、パンチクーラー４０は、支持レバー１９の回動に連動して上下に移動する。なお、その際、係合溝４６内で係合突部４８Ａは前後方向にスライドする。

支持レバー１９の駆動機構は、図示しないが例えば以下のようになっている。即ち、支持レバー１９は、ボルスタ１４の後側上部から起立する第１スタンドにて回動可能に支持されている。また、ボルスタ１４の後側下部には第２スタンドが取り付けられ、その第２スタンドに回動可能に支持された中継レバーと支持レバー１９の後部とが、上下方向に延びる連絡バーを介して連結されている。さらに、中継レバーは、ボルスタ１４の下方で横方向Ｈ１に延びるカムシャフト７２（図１参照）の図示しないカムに当接している。そのカムシャフト７２は、図１に示すように、プレス機１０の左側部で上下方向に延びる中継シャフト７３を介してラム１２を駆動するメインカムシャフト７１にギヤ連結されている。これらにより、ラム１２の昇降動作に連動して支持レバー１９が回動してパンチクーラー４０が昇降する。なお、メインカムシャフト７１は、プレス機１０の上部に配置されたモータ７０によって駆動される。

また、トランスファー装置１６の前述した１対のレール１６Ａ（図１参照）は、中継シャフト７３の途中位置に備えた図示しないカムによって、ラム１２の昇降動作に連動して横方向Ｈ１に直線移動する。さらに、１対のフィンガー１７は、図示しない圧縮コイルバネにより互いに接近する方向に付勢され、後述するようにパンチクーラー４０との摺接によって開閉される。

パンチクーラー４０は、図５に示した相対上限位置と、図４に示した相対下限位置との間をパンチ２０に対して相対的に直線移動する。そして、図５に示した相対上限位置では、例えば、パンチクーラー４０の上面がパンチ２０のベース部２１の下面に隣接して、パンチ本体２２の先端部がパンチクーラー４０の下方に突出する。また、図４に示した相対下限位置では、例えば、パンチ２０の先端部がパンチクーラー４０の重点冷却部４２内に受容され、パンチ２０の下端面がパンチクーラー４０の下端面より僅かに上方に位置する。

パンチクーラー４０が相対上限位置と相対下限位置との間の任意の位置で、パンチ２０のガス抜き孔２３の上部開口が塞がれないようにするために、パンチ貫通孔４９には、その上下方向の略中央から下端寄り位置のまでの範囲を僅かに拡径して通気部４９Ａが形成されると共に、通気部４９Ａの内面とパンチクーラー４０の前側外面との間を貫通する通気孔４９Ｂが形成されている。

図７に示すように、パンチクーラー４０には、クーラント液が流れる流路４３が形成され、その流路４３の両端の第１開口部４３Ａと第２開口部４３Ｂとがベース部４１の前面に上下に並んでいる。それら第１開口部４３Ａ及び第２開口部４３Ｂは、断面円形をなしてベース部４１の前面からパンチ貫通孔４９寄り位置まで延びて、流路本体４３Ｚの一端と他端の湾曲部４３Ｃ，４３Ｇに接続されている。

流路本体４３Ｚの一端の湾曲部４３Ｃは、ベース部４１の上部において、パンチ貫通孔４９の前隣から左隣となる位置までパンチ貫通孔４９の内周面に沿って湾曲して延び、他端の湾曲部４３Ｇは、ベース部４１の下部において、パンチ貫通孔４９の前隣から右隣となる位置までパンチ貫通孔４９の内周面に沿って湾曲して延びている。また、流路本体４３Ｚは、これら湾曲部４３Ｃ，４３Ｇの間に以下の第１ヘアピン部４３Ｄ、中間湾曲部４３Ｅ、第２ヘアピン部４３Ｆを有する。

第１ヘアピン部４３Ｄは、湾曲部４３Ｃの終端部から下方に直角曲げされてパンチクーラー４０の下面寄り位置まで延び、そこから、パンチ貫通孔４９から離れる側の上方に折り返されてベース部４１の下部まで延びている。

中間湾曲部４３Ｅは、第１ヘアピン部４３Ｄの終端から後方に直角曲げされかつ、そこからベース部４１周りに１８０度離れた反対位置までベース部４１の後側外周面に沿って湾曲して延びている。

第２ヘアピン部４３Ｆは、中間湾曲部４３Ｅの終端から下方に直角曲げされてパンチクーラー４０の下面寄り位置まで延び、そこから、パンチ貫通孔４９に接近する側の上方に折り返されてベース部４１の下部まで延びて他端の湾曲部４３Ｇに接続されている。

また、流路本体４３Ｚの断面は、例えば、楕円形、長孔形等の偏平形状をなし、その偏平形状の長手方向がパンチ貫通孔４９の軸方向か周方向を向くように配置されている。

また、第１開口部４３Ａ及び第２開口部４３Ｂの内面には、螺子が形成され、それらにホースジョイント４４が螺合している。また、第１開口部４３Ａのホースジョイント４４に接続されたホースが、図示しないポンプの吐出口に接続される一方、第２開口部４３Ｂのホースジョイント４４に接続されたホースが、図示しないドレインタンクに接続されている。そして、ポンプがドレインタンク内のクーラント液（例えば、水、オイル）を吸引して流路４３の第１開口部４３Ａに向けて吐出し、流路４３の第２開口部４３Ｂから排出されるクーラント液がドレインタンクへと戻るようになっている。

パンチクーラー４０は、図９に概念的に示した積層造形法を利用して製造される。その積層造形法とは、金属や熱可塑性樹脂のように加熱により軟化する粉粒体の層である粉粒体層９３を積層し、粉粒体層９３毎に所定箇所の粉粒体のみを、レーザー発振器９２からのレーザー光の照射により一体化して製品構成層９４に変え、そのような製品構成層９４を積層して積層造形品を製造するものである。

本実施形態では、例えば、マルエージング鋼の粉粒体層９３を積層して、複数のパンチクーラー４０が横並びに配置された状態で一度に製造される。ここで、パンチクーラー４０は、内部に流路４３等を有した煩雑な形状をなしているので削り出し加工でパンチクーラー４０を製造することは極めて困難である。また、パンチクーラー４０は、大量生産品ではないので鋳造で製造するとコストが高くなる。これらに対し、本実施形態のように積層造形法にてパンチクーラー４０を製造すれば、容易かつ安価に製造することができる。また、複数のパンチクーラー４０の形状は、複数のパンチ２０の形状の相違に応じて僅かに異なる。これに対し、レーザー発振器９２の位置を制御するプログラムを僅かに変更するだけで対応することができる。しかも、複数のパンチクーラー４０の高さに大差はないので、複数のパンチクーラー４０を横並びにして一度に製造すると、パンチクーラー４０にならない粉粒体の量を減らすことができ、歩留まりが向上する。

なお、パンチクーラー４０は、マルエージング鋼以外の金属で製造してもよい。特に、後述する２実施形態のようにトランスファー装置１６のフィンガー１７と摺接しないものや、さらには、第３実施形態のようにワーク９０とも当接しないパンチクーラーでは、硬度が低い金属を使用して材料費を抑えることが好ましい。

図１０には、プレス機１０の制御構成が示されている。前述の如く、各パンチ２０に３つずつ内蔵された温度センサ２４Ｓは、プレス機１０のコントローラ８２に備えた検出回路８０に接続され、その検出回路８０の出力（即ち、温度センサ２４Ｓによる検出結果）が、アンプ、Ａ／Ｄコンバーター等のインターフェース回路８１を通してＣＰＵ８３に所定周期（例えば、０．５〜１秒）で取り込まれる。そして、ＣＰＵ８３が制御プログラムを実行することで構成される異常検出部８４、均衡判定部８５によって以下のように処理される。

異常検出部８４は、全ての温度センサ２４Ｓの検出結果を取り込み、何れかの検出結果が予め設定された上限警告値を超えて高くなった場合に、報知装置８６に備えた警告ランプ８６Ａを点灯する。また、温度センサ２４Ｓの何れかの検出結果が予め設定された上限異常値及び下限異常値を超えて高くなるか低くなった場合には、報知装置８６に備えた異常ランプ８６Ｂを点灯すると共に、プレス製品がＮＧ品用のシュートに排出されるように振分装置９９を制御し、モータ７０（図１参照）を停止するようにモータ駆動回路７０Ｃを制御する。なお、温度センサ２４Ｓの検出結果が異常に低くなる原因としては、温度センサ２４Ｓの故障又は断線等が考えられる。

均衡判定部８５は、各パンチ２０の先端部の温度センサ２４Ｓのみを取り込む。そして、平均演算部８５Ａにて、各温度センサ２４Ｓの検出結果の所定時間毎（例えば、１〜１０秒）の平均値を演算し、変化量演算部８５Ｂにて、各温度センサ２４Ｓの検出結果の平均値の単位時間（例えば、０．５〜１秒）当りの変化量を演算する。そして、比較演算部８５Ｃにより、各温度センサ２４Ｓの検出結果の平均値の変化量と、予め設定されている基準変化量とを比較し、何れかの温度センサ２４Ｓの検出結果の平均値の変化量が基準変化量より大きい場合は、何れかのパンチ２０の温度が均衡状態になっていないと判断して、プレス製品がＮＧ品用のシュートに排出されるように振分装置９９を制御する。また、全ての温度センサ２４Ｓの検出結果の平均値の変化量が基準変化量以下である場合は、全てのパンチ２０の温度が均衡状態になっていると判断してプレス製品がＯＫ品用のシュートに排出されるように振分装置９９を制御する。

本実施形態のプレス機１０の構成に関する説明は以上である。次に、このプレス機１０の動作について説明する。プレス機１０を起動すると、クーラント液が全ての加工ステージのパンチクーラー４０に送給される。そして、ラム１２が昇降動作を繰り返し、それに連動してパンチクーラー４０とトランスファー装置１６とが以下のように動作してワーク９０が複数回に亘ってプレス加工され、プレス製品である容器が製造されていく。

具体的には、図４に示すように、パンチ２０が上死点に位置しているときは、パンチクーラー４０は相対下限位置に位置する。このとき、トランスファー装置１６は、横方向Ｈ１の可動範囲の右側端部に位置し、１対のフィンガー１７に把持されたワーク９０がダイ３０の上方に配置される。そして、パンチクーラー４０は、パンチ２０が下死点に向かって降下する途中までパンチ２０と同じ速度で降下し、途中からパンチ２０より降下速度が遅くなってパンチ２０に対して上方に相対的に移動する。そして、パンチ２０がパンチクーラー４０の下方に突出してワーク９０内に突入し、それに僅かに遅れてパンチクーラー４０が１対のフィンガー１７の間に突入する。これにより、１対のフィンガー１７の間が押し拡げられ、その状態でフィンガー１７は左側に移動し始める。

その後、パンチクーラー４０は、静止状態になり、パンチ２０はさらに降下することで、図５に示すように、パンチ２０に対してパンチクーラー４０が相対上限位置まで移動する。そして、パンチ２０によりワーク９０が成形孔３１に押し込まれてプレス加工が完了する。その間にパンチクーラー４０に対して右側から接近してきた１対のフィンガー１７が、パンチクーラー４０に摺接することで押し拡げられる。その後、パンチ２０がノックアウトピン３３と共に上昇してワーク９０が成形孔３１から排出される。このとき、パンチクーラー４０はパンチ２０より遅い速度で上昇して１対のフィンガー１７と干渉しない位置まで移動して静止する。これにより、ワーク９０が成形孔３１から排出され、１対のフィンガー１７に把持される。そして、パンチ２０が更に上昇することで、ワーク９０がパンチクーラー４０に当接して上方への移動を規制されてパンチ２０がワーク９０から離脱する。つまり、パンチクーラー４０は、パンチ２０からワーク９０を抜き取るストリッパーとして機能する。その後、パンチクーラー４０がパンチ２０に対して相対下限位置に位置した状態でパンチ２０と同じ速度で上昇し、パンチ２０が上死点に到達して元の状態に戻り、以下、同じ動作が繰り返される。このようにして、パンチ２０がパンチクーラー４０によって冷却された状態でワーク９０がプレス加工されてプレス製品が製造されていく。

ここで、プレス機１０の運転速度を早くするほど、パンチ２０の発熱量は大きくなる。これに対し、本実施形態のプレス機１０では、クーラント液が内部を流れるパンチクーラー４０が、パンチ２０に嵌合して相対的に移動し、パンチ２０の発熱部分を冷却することができる。これにより、流路４３の大きさの制約が従来に比べて緩和されて冷却性能を上げることができ、その分、運転速度を従来より上げて、生産性を高くすることができる。また、従来と同じ運転速度でプレス機１０を運転する場合には、プレス機１０の起動からパンチ２０の温度が均衡状態になるまでの時間が短くなってＮＧ品が減り、この場合も生産性を高くすることができる

また、パンチクーラー４０によってパンチ２０の流路をなくすことができ、その分、自由度が高くなったパンチ２０の内部に温度センサ２４Ｓを内蔵することができる。そして、パンチ２０の温度を監視することで、プレス機１０の起動時の手間が以下のように軽減される。

即ち、プレス機１０の起動直後からパンチ２０の温度は上昇し続け、それが均衡状態になるまでは、プレス製品の形状は安定しない。これに対し、本実施形態のプレス機１０は、パンチ２０の温度が均衡状態になったか否かを自動的に判断し、均衡状態になるまではプレス製品をＮＧ品用のシュートに排出し、均衡状態になるとプレス製品をＯＫ品用のシュートに排出する。このように、本実施形態のプレス機１０は、起動から定常運転に以降するまでの間のＮＧ品とＯＫ品の切り替えが自動で行われるので、プレス機１０の起動時の手間が軽減される。また、ＮＧ品とＯＫ品の切り替えを手動で行う場合にも、パンチ２０の温度の管理を以てプレス製品の形状の管理を容易に行えるのでプレス機１０の起動時の手間は軽減される。

また、パンチ２０は、先端部が最も発熱する。これに対し、本実施形態のプレス機１０では、パンチ２０の上死点でパンチ２０の先端部がパンチクーラー４０の内部に位置すると共に、パンチ２０の移動中にそれと同方向にパンチクーラー４０が移動して、パンチ２０の先端部がパンチクーラー４０の内部に維持されるので、パンチ２０の先端部が長時間に亘って冷却され、冷却効率が向上する。

また、パンチクーラー４０はスリーブ形状をなしているので、パンチクーラー４０を含むパンチ２０の周囲がコンパクトになる。しかも、パンチクーラー４０は、パンチ２０からワーク９０を離脱させるストリッパーを兼ねるので、それらを別々に設けたものに比べてコンパクトになる。また、パンチクーラー４０の先端側の重点冷却部４２が放熱し易い偏平形状をなしているので冷却性能が向上する。これにより、パンチ２０の先端部を効率良く冷却することができる。

また、パンチクーラー４０をマルエージング鋼で構成したことで通常使用される炭素鋼、超硬等に比べて硬度を高くすることができ、耐久性を向上させることができる。そのマルエージング鋼の加工は困難であるが、積層造形法を利用することで、マルエージング鋼のパンチクーラー４０を容易に製造することができる。

［第２実施形態］
以下、図１１と図１２とを参照して、第２実施形態のプレス機１０Ａについて説明する。本実施形態のプレス機１０Ａは、複数の加工ステージのうち後工程側の一部複数の加工ステージのパンチ２０に共通のパンチクーラー５０が備えられている。

そのパンチクーラー５０は、横方向Ｈ１に延びる直方体状をなし、その長手方向の複数箇所に、複数のパンチ２０が貫通する複数のパンチ貫通孔５１を備えている。また、パンチクーラー５０には、複数のパンチ貫通孔５１の全体の回りに流路５２が巻回された状態に形成され、その流路５２の両端部がパンチクーラー５０の一端面に開口している。そして、流路５２の一端から他端へとクーラント液が流される。

また、パンチクーラー５０には、前後方向Ｈ２に張り出しかつ下方に直下に曲がった複数対の脚部５３（特許請求の範囲の「クーラー支持部」に相当する）が備えられている。そして、それら脚部５３がダイホルダ１５の上面に固定され、トランスファー装置１６がパンチクーラー５０の下方を移動するようになっている。そのトランスファー装置１６には、１対のレール１６Ａの間を開閉する駆動源としてのエアーシリンダ１６Ｖが備えられている。

本実施形態のプレス機１０Ａは、以下のように動作する。即ち、ワーク９０が成形孔３１から排出されると、そのワーク９０がパンチクーラー５０の下面に当接したところでエアーシリンダ１６Ｖによって１対のフィンガー１７が閉じられる。そして、ワーク９０からパンチ２０が離脱したところで、レール１６Ａが右側に移動して右隣の加工ステージにワーク９０を移動する。そして、パンチ２０が降下してワーク９０を成形孔３１に押し込む。

本実施形態のプレス機１０Ａのように、パンチクーラー５０が固定されたものでも、パンチ２０の冷却を行うことができる。また、パンチクーラー５０は固定されているのでクーラント液の供給を容易になる。しかも、パンチクーラー５０が複数のパンチ２０に共有されているので部品点数が抑えられ、プレス機１０全体がコンパクトになる。また、複数のパンチ貫通孔５１の全体を巻回するように流路５２が形成されているので、流路５２の出入口の数を減らすことができ、パンチクーラー５０にクーラント液を供給するためのパイプが簡素化される。

［第３実施形態］
以下、図１３を参照して、第３実施形態のプレス機１０Ｂについて説明する。本実施形態のプレス機１０Ｂは、第２実施形態のプレス機１０Ａを変形したものであって、トランスファー装置１６のフィンガー１７に係止爪１７Ｔが備えられ、フィンガー１７がストリッパーを兼ねている。即ち、ワーク９０が成形孔３１から排出される途中で１対のフィンガー１７が閉じて係止爪１７Ｔがワーク９０の上面に係止する。その状態でパンチ２０が上昇してワーク９０からパンチ２０が離脱する。本実施形態のプレス機１０Ｂによって、第２実施形態と同様の作用効果を奏する。

［他の実施形態］
（１）前記第１実施形態では、パンチクーラー４０が積層造形法にて製造されていたが、例えばパンチクーラーを複数に分割し、削りだしで製造してもよい。また、例えば、パンチクーラーを量産品とすることができる場合は、パンチクーラーを鋳造で製造してよい。その場合、パンチクーラーの流路を砂型の中子で成形すればよい。

（２）前記第１〜第３の実施形態のプレス機１０，１０Ａ，１０Ｂは、トランスファー装置１６を有する所謂トランスファープレス機であったが、ワークを板金から打ち抜くだけのプレス機や、ワークを１回だけプレス成形するプレス機にパンチクーラーを備えても良い。なお、トランスファープレス機は、パンチが細くかつ長くなる場合が多く、パンチに流路を形成することが困難になる場合が多いので、トランスファープレス機にパンチクーラーを備えることによる効果は大きい。

（３）前記第１実施形態のワーク９０は、円筒状であったが、それに限定されるものではなく、例えば、直方体状、楕円形状、異形状であってもよい。

（４）前記第１実施形態では、パンチに流路が形成されていなかったが、パンチクーラーを備えた上にパンチにもクーラント液用の流路を設けて、冷却性能をさらに高くしてプレス機の運転速度をさらに高くしてもよい。

（５）前記第１実施形態においてパンチクーラー４０を支持するクーラー支持部（支持レバー１９）は、ラム１２と駆動源（モータ７０）によって駆動されていたが、別の駆動源で駆動されるようにしてもよい。また、パンチクーラーの駆動機構は、第１実施形態で説明したカム・レバー機構に限定されるものではなく、例えば、ラックアンドピニオン機構やボール螺子機構、また、それらとレバー機構等とを組み合わせた様々な機構が考えられる。

（６）前記第１実施形態では、全ての加工ステージにパンチクーラー４０が備えられていたが、パンチ２０の熱変形によるワーク９０の形状変化は、最終工程の加工ステージに近いほど製品形状に影響を及ぼすので、最終工程の加工ステージのみか、又は、最終工程側の複数の加工ステージのみにパンチクーラー４０を備えた構成としてもよい。

（７）前記第２及び第３実施形態のパンチクーラー５０は、複数のパンチ貫通孔５１に共通した流路５２が備えられていたが、パンチ貫通孔毎に別々の流路を設けてもよい。また、第１実施形態のようにスリーブ形状のパンチクーラーをダイホルダやボルスタに固定してもよい。さらには、第２及び第３実施形態のパンチクーラー５０にように、複数のパンチに共通するパンチクーラーを第１実施形態のパンチクーラー４０のように上下に移動可能に支持してもよい。

１０，１０Ａ，１０Ｂ プレス機
１６ トランスファー装置
１９ 支持レバー（クーラー支持部）
２０ パンチ
２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ センサ収容孔
２４Ｓ 温度センサ
３０ ダイ
４０，５０ パンチクーラー
４１ ベース部
４２ 重点冷却部
４３，５２ 流路
４９，５１ パンチ貫通孔
５３ 脚部（クーラー支持部）
８５ 均衡判定部
９０ ワーク（容器）

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、パンチが貫通するパンチ貫通孔を有し、前記パンチを冷却するパンチクーラーと、前記パンチクーラーに形成されて、前記パンチクーラーを冷却するクーラント液が、前記パンチに触れずに流れる流路と、前記パンチクーラーを前記パンチに対して相対的に移動するように支持するクーラー支持部と、を備えるプレス機である。

ここで、プレス機１０の運転速度を早くするほど、パンチ２０の発熱量は大きくなる。これに対し、本実施形態のプレス機１０では、クーラント液が内部を流れるパンチクーラー４０が、パンチ２０に嵌合して相対的に移動し、パンチ２０の発熱部分を冷却することができる。これにより、流路４３の大きさの制約が従来に比べて緩和されて冷却性能を上げることができ、その分、運転速度を従来より上げて、生産性を高くすることができる。また、従来と同じ運転速度でプレス機１０を運転する場合には、プレス機１０の起動からパンチ２０の温度が均衡状態になるまでの時間が短くなってＮＧ品が減り、この場合も生産性を高くすることができる。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、パンチが貫通するパンチ貫通孔を有し、前記パンチを冷却するパンチクーラーと、前記パンチクーラーに形成されて、前記パンチクーラーを介して前記パンチを間接的に冷却するクーラント液が、前記パンチに触れずに流れる流路と、前記パンチクーラーを前記パンチに対して相対的に移動するように支持するクーラー支持部と、を備えるプレス機である。

請求項２の発明は、前記クーラー支持部は、前記パンチの上死点で前記パンチの先端部が前記パンチ貫通孔内に位置するように前記パンチクーラーを支持する請求項１に記載のプレス機である。

Claims (13)

1. パンチが貫通するパンチ貫通孔とクーラント液が流れる流路とを有して前記パンチを冷却するパンチクーラーと、
   前記パンチクーラーを前記パンチに対して相対的に移動するように支持するクーラー支持部と、を備えるプレス機。
2. 前記クーラー支持部は、前記パンチの上死点で前記パンチの先端部が前記パンチ貫通孔内に位置するように前記パンチクーラーを支持する請求項１に記載のプレス機。
3. 前記クーラー支持部は、前記パンチの移動中に、その移動方向と同方向に前記パンチクーラーを移動して、前記パンチの先端部を前記パンチ貫通孔内に位置した状態を維持する請求項１又は２に記載のプレス機。
4. 前記クーラー支持部は、前記パンチクーラーを固定し、
   前記パンチの直動によって前記パンチクーラーが前記パンチに対して相対的に移動する請求項１又は２に記載のプレス機。
5. 前記パンチは、ワークを筒状に成形し、
   前記パンチクーラーは、前記パンチから前記ワークを離脱させるストリッパーを兼ねる請求項１乃至４の何れか１の請求項に記載のプレス機。
6. 前記パンチは、複数、一列に並べてワークを筒状に成形し、
   前記複数のパンチの並び方向に前記ワークを間欠的に搬送するトランスファー装置が備えられ、
   前記パンチクーラーは、複数の前記パンチの全部又は一部複数に設けられている請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載のプレス機。
7. 前記パンチクーラーは、スリーブ形状をなして前記パンチ毎に設けられている請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載のプレス機。
8. 前記パンチクーラーは、複数の前記パンチ貫通孔を有し、複数の前記パンチに共通して設けられている請求項１乃至６の何れか１の請求項に記載のプレス機。
9. 前記パンチクーラーは、前記パンチの軸方向の途中部分に段差部を有し、
   前記パンチクーラーのうち前記段差部より基端側は、前記クーラー支持部に支持されると共に前記流路の両端の開口を有するベース部をなす一方、前記段差部より先端側は、前記軸方向と直交する方向で偏平な重点冷却部になっている請求項１乃至８の何れか１の請求項に記載のプレス機。
10. 前記パンチに形成されるセンサ収容孔と、前記センサ収容孔に収容される温度センサと、を有する請求項１乃至９の何れか１の請求項に記載のプレス機。
11. 前記温度センサの検出結果に基づき、前記パンチの温度が均衡状態になったか否かを判定する均衡判定部を備える請求項１０に記載のプレス機。
12. 請求項１乃至１１の何れか１の請求項に記載のプレス機の前記パンチクーラーを、マルエージング鋼を使用した積層造形法にて製造するプレス機構成部品の製造方法。
13. 請求項１乃至１１の何れか１の請求項に記載のプレス機を使用して容器を製造する容器の製造方法。