JP2020157325A - プレス成型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工材の反力により金型に生じる偏荷重を金型の装置側への取付面全体において受け止めることにより金型に生じる偏荷重を抑制し、金型の破損を抑制し、被加工材の加工精度の不良を低減することができるプレス成型装置を提供する。【解決手段】第１型部と、同第１型部と対向する第２型部との間に被加工材を載置し、第１型部及び第２型部の押圧により被加工材をプレス成型するプレス成型装置であって、同プレス成型装置は、第１型部を昇降させる第１昇降部と、第２型部を昇降させる第２昇降部と、第１型部と第１昇降部との間、または、第２型部と第２昇降部との間の少なくともいずれかの間に介装される面状緩衝部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成型装置に関し、特に成型時の金型に加わる偏荷重を軽減することができるプレス成型装置に関する。

プレス成型装置において、金型（上型）と金型（下型）の相互の押圧により、鋼板等の被加工材（ワーク）はプレス成型される。被加工材のプレス加工に際し、被加工材は予め規定された金型間の押圧荷重により加工される。

被加工材が金型（上型）と金型（下型）の相互の押圧により成型加工されるとき、被加工材に生じた反力が金型側へ作用する。成型時、被加工材は一様に押圧されないため、被加工材から生じた反力により金型に偏荷重が発生する。この偏荷重により、金型に変形が生じる可能性がある。金型の変形により、成型を繰り返す間に金型が破損するおそれがある。また、被加工材からの反力である荷重が一様でない（すなわち偏荷重が生じる）ため、プレス成型装置からの一定の押圧力に対して偏荷重が反力として作用した結果、被加工材に対して一様でない押圧力が加わる。このため、所望の加工精度の成型品が仕上がらない等の問題も生じかねない。

このような問題の対処として、例えば、プレス成型用の上型と当該上型を昇降させるスライドの間に複数のばねを備えたプレス成型装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のプレス成型装置によると、被加工材の反力により上型（金型）に生じた偏荷重をばねが受け止めて金型自体に生じるゆがみを緩和することができる。

しかしながら、特許文献１のプレス成型装置では、金型に加わる偏荷重はばねにより受け止められる構成であるため、ばねの位置により金型に生じた偏荷重の吸収に差異が生じやすい。すなわち、ばねの設置位置では金型に生じた偏荷重の吸収は可能ではあるものの、ばねが設置されていない位置では、金型の偏荷重の吸収は十分とはいえない。

特開平８−９００８１号公報

一連の経緯を踏まえ、発明者らは、プレス成型装置における金型に加わる偏荷重の効果的な吸収について鋭意検討した結果、金型の装置側への取付面全体による偏荷重の吸収を実現するに至った。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、被加工材の反力により金型に生じる偏荷重を金型の装置側への取付面全体において受け止めることにより金型に生じる偏荷重を抑制することができるプレス成型装置を提供する。

すなわち、第１の形態のプレス成型装置は、第１型部と、同第１型部と対向する第２型部との間に被加工材を載置し、第１型部及び第２型部の押圧により被加工材をプレス成型するプレス成型装置であって、同プレス成型装置は、第１型部を昇降させる第１昇降部と、第２型部を昇降させる第２昇降部と、第１型部と第１昇降部との間、または、第２型部と第２昇降部との間の少なくともいずれかの間に介装される面状緩衝部とを備えることを特徴とする。

第２の形態のプレス成型装置では、面状緩衝部は、第１型部と第１昇降部との当接面の全体、または、第２型部と第２昇降部との当接面の全体に介装されることを特徴とする。

第３の形態のプレス成型装置では、面状緩衝部は面状弾性体であることを特徴とする。

第４の形態のプレス成型装置では、面状緩衝部は波状鋼板であることを特徴とする。

第５の形態のプレス成型装置では、面状緩衝部は、螺合により第１昇降部または第２昇降部と固定されることを特徴とする。

本発明のプレス成型装置によると、第１型部と、同第１型部と対向する第２型部との間に被加工材を載置し、第１型部及び第２型部の押圧により被加工材をプレス成型するプレス成型装置であって、プレス成型装置は、第１型部を昇降する第１昇降部と、第２型部を昇降する第２昇降部と、第１型部と第１昇降部との間、または、第２型部と第２昇降部との間の少なくともいずれかの間に介装される面状緩衝部とを備えるため、被加工材の反力により金型に生じる偏荷重を金型の装置側への取付面全体において受け止めることにより金型に生じる偏荷重を抑制することができる。結果として、金型の破損の抑制し、被加工材の加工精度の不良の低減に繋がる。

プレス成型装置の全体断面図である。 面状緩衝部近傍の分解斜視図である。 面状緩衝部の作用を説明する概略断面図である。 他の例に係る面状緩衝部の斜視図である。 図４の面状緩衝部の作用を説明する概略断面図である。

図１は実施形態のプレス成型装置１の全体断面図である。プレス成型装置１には第１型部と、当該第１型部と対向する第２型部が備えられる。当該実施形態では、第１型部はダイス１１であり、第２型部はポンチ１２である。なお、第２型部にはポンチ１２とともに、リング１３も含められる場合がある。図示のプレス成型装置１の第２型部は、絞り用のポンチ１２である。図示のプレス成型装置１は絞りプレス成型用の加工装置であり、第１型部のダイス１１と第２型部のポンチ１２及びリング１３の間に金属板材等の被加工材Ｗ（ワーク）は載置され、被加工材Ｗは成形加工される。

金属板材等の被加工材Ｗ（ワーク）は、第２型部のリング１３の載置部１３ａに載置され、被加工材Ｗの周囲部分は、リング１３の載置部１３ａと第１型部のダイス１１の当接部１１ａとの押圧により固定される。そして、固定後、被加工材Ｗはポンチ１２の押圧を受けて絞りプレス成形される。

第２型部のポンチ１２はボルスタ１６上に固定される。ボルスタ１６の下方にクッションパッド１７が設置される。ボルスタ１６にはボルスタロッド２３が備えられ、ボルスタロッド２３はクッションパッド１７内に収容される。クッションパッド１７より下方にはクッションシリンダ２４を備えたダイクッション機構が備えられる。ダイクッション機構には、エア型（エアダイクッション）、サーボ型（サーボダイクッション）等が使用される。

実施形態のリング１３はポンチ１２の周囲を囲む環状に形成される。リング１３は、クッションピン２２を介してクッションパッド１７と接続され、ボルスタ１６の上方に配置される。リング１３はクッションピン２２を介して押し上げられる。絞りプレス成型時にリング１３に加わる荷重は適宜調整され第１型部のダイス１１にて押し下げられる。当該実施形態において、ボルスタ１６が第２昇降部である。

第１型部のダイス１１の上部にはスライド１５（ラム）が配置される。そしてスライド１５の上方にスライド駆動部２０が設置される。スライド駆動部２０の内部には、モータ、ギヤ、カム、クランク等が設置される（図示せず）。そこで、スライド駆動部２０内のモータの回転によりクランクが可動してスライド１５はスライドロッド２１により昇降される。従って、実施形態において、スライド１５は第１昇降部である。さらに、第１型部のダイス１１とスライド１５（第１昇降部）との間に面状緩衝部として面状弾性体４０が介装される。

実施形態のプレス成型装置１では、台部２６に支柱部２５が接続される。支柱部２５の上部にスライド駆動部２０が設置され、スライド１５は昇降自在としている。なお、図は本発明の説明に必要なプレス成型装置の主要部分を示しており、当然に図示以外の機構、構成等も含まれる。以降の本実施形態は、第１型部のダイス１１及び第１昇降部のスライド１５と、面状緩衝部として面状弾性体４０との関係を説明する。

続いて、面状緩衝部としての面状弾性体４０とその介装形態について説明する。図２の分解斜視図は、第１型部のダイス１１、面状緩衝部４０、及び第１昇降部のスライド１５を分離して示す。面状弾性体４０は、公知のゴム部材から形成される弾性体であり、全体が同様の材質により形成される。面状弾性体のゴム部材の材質は、スチレン・ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム等の各種の材質から選択される。自明ながら、面状緩衝部４０はプレス成型の押圧力を受けるため、耐久性を備えた材質であることが好ましい。

面状弾性体４０は、被加工材の反力により第１型部のダイス１１に生じた偏荷重を受け止めてダイス１１自体に生じるゆがみを緩和する。そこで、第１型部のダイス１１のいずれの位置に生じた偏荷重も吸収する必要がある。このことから、面状弾性体４０は、第１型部のダイス１１と第１昇降部のスライド１５との当接面の全体にわたり介装される。

図２において、面状弾性体４０はダイス１１の当接面３１と概ね等しい大きさに規定される。つまり、面状弾性体４０はダイス１１の当接面３１全体に接触している。同時に、面状弾性体４０は直上のスライド１５（第１昇降部）の当接面１５ｓと接触する。従って、ダイス１１からスライド１５に対して、ダイス１１の場所により生じる荷重の偏りにもかかわらず偏荷重は面状弾性体４０により吸収可能である。

さらに、図示のとおり、第１型部のダイス１１、面状弾性体４０、及び第１昇降部のスライド１５の３つの部材は、ボルトＢによる螺合により固定される。ダイス１１に貫通孔３２が形成され、面状弾性体４０にも貫通孔４２が形成され、ここにボルトＢが挿通される。螺合による固定の場合、スライド１５へのダイス１１の取り付け及び取り外しが容易であり、金型の交換負担は少ない。図示は模式的な表現であり、ボルトによる螺合位置と螺合数、ボルトの大きさは適宜である。

また、第１型部のダイス１１、面状弾性体４０、及び第１昇降部のスライド１５の３つの部材間の固定をより良くするため、ダイス１１の当接面３１と面状弾性体４０の下部当接面４３との間、及び、スライド１５の当接面１５ｓと面状弾性体４０の上部当接面４１との間に、接着剤が必要に応じて塗布される。

次に、図３の概略断面図を用い、背景技術に開示の従前の例（図３（ａ））と、本実施形態（図３（ｂ））との作用、効果の相違を説明する。図３（ａ）では、ダイス１１とスライド１５との間に所定数のばね６０が介装される。被加工材をプレス成型する際に同被加工材から反力がダイス１１側に加わる。ここで、ばね６０が設置されている位置においてはダイス１１側に生じた反力に伴う偏荷重は、ばね６０の弾性により吸収可能である。しかし、ばね６０が設置されていない位置のダイス１１側に生じた偏荷重は、結局のところ、ダイス１１から外部に伝導することは無く、ダイス１１内において吸収される。すると、ばね６０の設置位置いかんにより、ダイス１１に生じた偏荷重の吸収に不均衡が生じる。図中の矢印のように、偏荷重の吸収位置は限定される。プレス成型が繰り返される度、ダイス１１には偏荷重が蓄積され、結果的にダイス１１そのものを変形させてしまう。

これに対し、図３（ｂ）の本実施形態によると、ダイス１１とスライド１５との間に面状弾性体４０が介装される。しかも、面状弾性体４０はダイス１１の当接面全体に当接（面接触）している。図３（ａ）と同様に、被加工材をプレス成型する際に同被加工材から反力がダイス１１側に加わる。ここで、ダイス１１側に生じた反力に伴う偏荷重は、ダイス１１内の発生場所にかかわらず面状弾性体４０により吸収される。この場合、ダイス１１に生じた偏荷重の吸収の不均衡は生じない。図中の矢印のように、偏荷重の吸収は安定化する。プレス成型が繰り返されても、ダイス１１への偏荷重の蓄積は解消され、ダイス１１そのものを変形は生じにくくなる。従って、被加工材のプレス成型時、設計意図通りの均一な押圧が実現され、要求する製品精度の実現が可能となる。

被加工材をプレス成型するに際し、成型品の形状が複雑化したり大型化したりすると、プレス成型装置の装着されるダイスの型面の形状も複雑になり、また大型になる。そのため、被加工材からダイス側へ生じる反力も大きくなり、偏荷重の生じる位置も変化する。予め、ダイスの側において偏荷重の位置を予測することが理想である。しかしながら、全てのダイスの種類に応じて偏荷重の生じる位置を予測することは困難である。そこで、ダイス１１とスライド１５との間の全体に面状弾性体４０が介装され、偏荷重の位置の事前予測は省略される。特に、製造現場における作業の効率化に都合が良い。

図４の斜視図は、面状緩衝部の他の例であり、波状鋼板５０を示す。波状鋼板５０は、側面視においてほぼ均等な波状に形成された鋼板であり、上部当接面５１と下部当接面５３からなる。波状鋼板５０の波状部分が板ばねとして作用する。図示の上下方向から加わる荷重に対して波状部分が押しつぶされて変形し、荷重を受け止めることができる。全体が鋼板であるため、金属の弾性により荷重が無くなった後は当初の形状に復帰する。従って、面状弾性体４０と同等の機能が発揮される。

図５の概略断面図は、面状緩衝部として波状鋼板５０をダイス１１とスライド１５との間に介装した例である。波状鋼板５０も、ダイス１１とスライド１５との間の全体に設置される。前述のとおり、これはダイス１１側の位置によらず生じる偏荷重を波状鋼板５０が吸収するためである。波状鋼板５０であっても、前出の図２とその説明と同様に、スライド１５、波状鋼板５０、及びダイス１１はボルトにより固定される。波状鋼板５０においても、ボルトのための貫通孔（図示せず）は適宜形成される。

一連の説明においては、第１型部のダイス１１及び第１昇降部のスライド１５と、面状緩衝部として面状弾性体４０（波状鋼板５０）との関係を中心に述べた。むろん、これに加えて、ポンチ１２またはリング１３と、ボルスタ１６との間に、面状緩衝部として面状弾性体４０（波状鋼板５０）を介装する形態も可能であり、同様の効果が期待される（図示せず）。

実施形態のプレス成型装置は、金型とその昇降部の間に面状緩衝部を介装していることにより、金型の変形を緩和できる。このことから、既存のプレス成型装置の代替として有望である。

１ プレス成型装置
１１ ダイス（第１型部）
１２ ポンチ（第２型部）
１３ リング（第２型部）
１５ スライド（第１昇降部）
１５ｓ スライドの当接面
１６ ボルスタ（第２昇降部）
１７ クッションパッド
２０ スライド駆動部
２１ スライドロッド
２２ クッションピン
２３ ボルスタロッド
２４ クッションシリンダ
２５ 支柱部
２６ 台部
３１ ダイスの当接面
３２，４２ 貫通孔
４０ 面状弾性体（面状緩衝部）
５０ 波状鋼板（面状緩衝部）
４１，５１ 上部当接面
４３，５３ 下部当接面
Ｗ 被加工材
Ｂ ボルト

Claims (5)

1. 第１型部と、前記第１型部と対向する第２型部との間に被加工材を載置し、前記第１型部及び前記第２型部の押圧により前記被加工材をプレス成型するプレス成型装置であって、
   前記プレス成型装置は、
   前記第１型部を昇降させる第１昇降部と、
   前記第２型部を昇降させる第２昇降部と、
   前記第１型部と前記第１昇降部との間、または、前記第２型部と前記第２昇降部との間の少なくともいずれかの間に介装される面状緩衝部とを備える
   ことを特徴とするプレス成型装置。
2. 前記面状緩衝部は、前記第１型部と前記第１昇降部との当接面の全体、または、前記第２型部と前記第２昇降部との当接面の全体に介装される請求項１に記載のプレス成型装置。
3. 前記面状緩衝部は面状弾性体である請求項１または２に記載のプレス成型装置。
4. 前記面状緩衝部は波状鋼板である請求項１または２に記載のプレス成型装置。
5. 面状緩衝部は、螺合により前記第１昇降部または前記第２昇降部と固定される請求項１ないし４のいずれか１項に記載のプレス成型装置。

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