JP2021084110A - プレス加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】強度を向上したプレス加工装置を提供する。【解決手段】本開示のプレス加工装置は、第１の型２および第２の型３がプレス方向に相対的に移動して加工対象物２１をプレス加工するプレス加工装置１であって、第１の型２に取り付けられ、加工対象物２１と接触する接触面１３を有し、樹脂により構成された第１工具４と第２の型３に取り付けられ、加工対象物２１と接触する接触面１５を有し、樹脂により構成された第２工具５と、第１工具４または第２工具５の少なくともいずれか一方に配置され、接触面１３、１５の少なくとも一部に露出する１つまたは複数の金属部４ａ、５ａと、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、プレス加工に用いられるプレス加工装置に関する。

特許文献１は、金属部品を含む三次元物体の構築方法を開示している。特許文献１に記載の方法により構築された三次元物体１１０は、図４に示すように、積層造形システムに含まれる基板１１２の上に造形されている。三次元物体１１０は、基板１１２に、樹脂層１３２、樹脂層１３４、樹脂層１３６、樹脂層１３８、および最上層１１４が順に積層造形システムにより造形される。金属部品１１６が一部の層に挿入されている。

特許第４８３８３５４号公報

近年、プレス加工装置の強度を向上することが求められている。

そこで、本開示は、強度を向上したプレス加工装置を提供することを目的とする。

本開示のプレス加工装置は、
第１の型および第２の型がプレス方向に相対的に移動して加工対象物をプレス加工するプレス加工装置であって、
前記第１の型に取り付けられ、前記加工対象物と接触する接触面を有し、樹脂により構成された第１工具と、
前記第２の型に取り付けられ、前記加工対象物と接触する接触面を有し、樹脂により構成された第２工具と、
前記第１工具または前記第２工具の少なくともいずれか一方に配置され、前記接触面の少なくとも一部に露出する１つまたは複数の金属部と、
を備える。

本開示によると、強度を向上したプレス加工装置を提供することができる。

本開示の実施の形態１にかかるプレス加工装置の概略断面図である。 図１のプレス加工装置の一部を拡大した部分拡大図である。 図１のプレス加工装置に取り付けられたパンチの製造方法を示す模式図である。 図１のプレス加工装置に取り付けられたパンチの製造方法を示す模式図である。 図１のプレス加工装置に取り付けられたパンチの製造方法を示す模式図である。 従来の金属部品を含む三次元物体の概略断面図である。

（本開示に至った経緯）
金属板材等をプレス加工し、製品形状を形成するにあたり、プレス加工装置に取り付けるプレス加工型が用いられている。プレス加工型は、一般に、プレス加工金型と呼ばれ、金属部材で構成されることが多い。プレス加工型に用いられるプレス加工用工具は、過酷な負荷がかかることが多く、一般的にダイス鋼等の焼き入れ鋼材、または超硬材料等が用いられている。これらの材料によりプレス加工用工具を複雑な形状に加工する場合、切削加工に加え、研削加工、または放電加工等を併用し、非常に長い時間と工数をかけることが多い。そのため、複雑な形状のプレス加工用工具は、一般的に製作に時間とコストがかかることが多い。

このような状況において、プレス加工用工具に三次元造形機（３Ｄプリンタ）を用いるというアプローチが検討されている。三次元造形機には、金属造形用および樹脂造形用があり、それぞれの造形方式の違いにより、さらに多くの種類がある。

金属造形用の三次元造形機を用いて、プレス加工用工具を製作する場合、様々な制約がある。例えば、金属造形用の三次元造形機では、焼き入れ鋼材または超硬材料等の高硬度材料を用いることが難しい。また、高密度に造形することができず、強度が不均一であり、また表面粗さを細かくすることが難しい。さらに、プレス加工用工具に求められる数μｍ〜数十μｍ程度の形状精度を実現することが困難である。

上述の課題に加え、金属造形用の三次元造形機は造形速度が低く、複雑な形状の造形には時間がかかる。また、金属造形用の三次元造形機はそれ自体が高額であり、プレス加工用工具を制作する場合に、従来工法よりもコストが上昇してしまうという課題がある。

したがって、金属造形用の三次元造形機を用いて、プレス加工用工具を製作することは実用的ではない。

また、プレス加工用工具を、樹脂材料を用いて製作するというアプローチも検討されている。樹脂材料をプレス加工用工具に用いるというアプローチ自体は、従来からなされており、三次元造形ではなく、切削加工で制作したプレス加工用工具を用いて、低負荷のプレス絞り加工、または曲げ加工等に用いることができる。このようなプレス加工用工具が複雑な形状である場合、樹脂造形用の三次元造形機を用いることにより、切削加工より短時間でプレス加工用工具を製作することができる。

しかし、樹脂材料は金属材料よりも硬度の面で劣り、高負荷のかかるプレス加工用工具に用いる場合には、変形、削れ、または割れ等が発生し、一定数以上のプレス加工に耐えることが難しい、という課題がある。

このような樹脂材料を用いたプレス加工用工具の課題に対して、部分的に金属を用いることで、強度を確保することも検討されている。

例えば、特許文献１は、押出による積層造形システムを使用して、金属部品を含む三次元物体を構築する方法に関するものであり、積層造形システムの構築チャンバ内に金属部品を配置することを含む。また、金属部品は、当該金属部品の接着性を高めるポリマー被覆表面を有する。さらに、金属部品のポリマー被覆表面上に構築材料を堆積することを含み、堆積した構築材料は、冷却されて三次元物体の１つの層の少なくとも一部分を形成する。

図４は、特許文献１における金属部品を含む三次元物体の概略断面図である。積層造形システムに含まれる基板１１２の上に、三次元物体１１０が造形されている。基板１１２上から、樹脂層１３２、樹脂層１３４、樹脂層１３６、樹脂層１３８、および最上層１１４が順に積層造形システムで造形される。この際、金属部品１１６が樹脂層の一部に挿入される。

三次元物体１１０の製作において、予め製品モデルを作り、高さ方向に分割したスライスデータを作成する。このとき、スライスデータにおいて、金属部品１１６が挿入される空間が設けられた状態となるようにする。このように作成されたスライスデータを基に、積層造形システムの基板１１２に樹脂層１３２を造形する。その後、樹脂層１３４、樹脂層１４６、および樹脂層１３８の順に樹脂層を造形する。ここで、積層造形システムを一時停止し、金属部品１１６を挿入する。その後、積層造形システムを再稼働し、最上層１１４を造形して、三次元物体１１０が完成する。金属部品１１６は、樹脂層１３４と最上層１１４とに部分的に挟まれているため、図４の上方向および下方向への脱落を防止することができる。図４は断面図であるが、三次元物体１１０は円筒形状であり、金属部品１１６は、三次元物体１１０から脱落しにくい構造となっている。また、金属部品１１６の上面１２４はポリマー薄膜を含み、最上層１１４の造形時に、界面における接着性を高めることができ、三次元物体１１０が強固に一体化されている。

しかし、三次元物体１０１において、最上層１１４は樹脂材料であるため、三次元物体１０１をプレス加工用工具として用いることは難しい。

具体的には、金属部品１１６を切断用切れ刃のダイとする場合、切断対象の加工対象物が最上層１１４の上に載置される。図４の上方から切断用切れ刃のパンチが下りてきたとき、加工対象物を変形させた後に切れ刃により切断することになる。このように切断する場合、三次元物体１０１では、切断面にバリが発生したり、切断面が不均一で外観を損なったりする恐れがある。また、加工対象物を挟み込む材料押さえを用いる場合にも、最上層１１４が金属部品１１６よりも突出しているため、適切に加工対象物を押さえることが難しい。

このように、三次元物体１０１をプレス加工用工具として用いることは、三次元物体１１０の最上層が金属部品１１６ではないため適切ではない。最上層１１４を薄くすることで、上述の問題を低減することができるが、その場合、三次元物体１１０が金属部品１１６を保持する力が弱くなる。その結果、切断加工の繰り返しにより金属部品１１６が脱落するおそれがある。

そこで、本発明者らは、強度を向上したプレス加工装置を検討し、以下の構成を考案した。

本開示の一態様にかかるプレス加工用工具は、
第１の型および第２の型がプレス方向に相対的に移動して加工対象物をプレス加工するプレス加工装置であって、
前記第１の型に取り付けられ、前記加工対象物と接触する接触面を有し、樹脂により構成された第１工具と、
前記第２の型に取り付けられ、前記加工対象物と接触する接触面を有し、樹脂により構成された第２工具と、
前記第１工具または前記第２工具の少なくともいずれか一方に配置され、前記接触面の少なくとも一部に露出する１つまたは複数の金属部と、
を備える。

この構成によると、プレス加工装置において、強度を向上させることができる。

前記第１工具は、柱状に形成され、外周に第１溝部が設けられ、
前記第１工具に配置される前記１つまたは複数の金属部は、前記第１溝部に配置されてもよい。

この構成によると、第１工具から金属部が脱落するのを防止することができる。

前記第１工具は、
前記接触面を含み、凸部を有する第１樹脂部と、
柱状に形成され、前記凸部の凸面に設けられる第２樹脂部と、
を含み、
前記第１樹脂部の前記接触面の幅は、前記第２樹脂部の幅よりも小さく、
前記第１溝部は、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部との間に設けられていてもよい。

この構成によると、第１工具から金属部が脱落するのを防止することができる。

前記第１工具に配置される１つの金属部は、前記第１工具の前記接触面の外周に連続して配置されてもよい。

この構成によると、さらに強度を向上させたプレス加工装置を提供することができる。

前記第１工具に配置される１つの金属部は、
筒状に形成された第１金属部と、
前記第１金属部の内壁から内側に向かって突出した第２金属部と、
を含んでもよい。

この構成によると、第１工具から金属部が脱落するのを防止することができる。

前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とは、同一材料で一体的に形成されていてもよい。

この構成によると、さらに強度を向上させたプレス加工装置を提供することができる。

前記第２工具は、筒状に形成され、内壁に第２溝部が設けられ、
前記第２工具に配置される前記１つまたは複数の金属部は、前記第２溝部に配置されてもよい。

この構成によると、第２工具から金属部が脱落するのを防止することができる。

前記第２工具は、
前記接触面を含み、筒状部と、前記筒状部の内壁から内側に突出した突出部とを有する第３樹脂部と、
筒状に形成され、前記第３樹脂部の前記接触面と反対側に設けられた第４樹脂部と、
を含み、
前記第３樹脂部の前記接触面において画定される開口寸法が、前記第４樹脂部で画定される開口寸法よりも大きく、
前記第２溝部は、前記第３樹脂部と前記第４樹脂部との間に設けられていてもよい。

この構成によると、第２工具から金属部が脱落するのを防止することができる。

前記第２工具に配置される１つの金属部は、前記第２工具の前記接触面の内周に連続的に配置されてもよい。

この構成によると、さらに強度を向上させたプレス加工装置を提供することができる。

前記第２工具に配置される１つの金属部は、
筒状に形成される第３金属部と、
前記第３金属部の外周に、外側に向かって突出した第４金属部と、
を含んでもよい。

この構成によると、第２工具から金属部が脱落するのを防止することができる。

前記第３樹脂部と前記第４樹脂部とは、同一材料で一体的に形成されてもよい。

この構成によると、さらに強度を向上させたプレス加工装置を提供することができる。

前記加工対象物は、金属板材であってもよい。

この構成によると、加工対象物が金属であっても、第１工具または第２工具の少なくとも一方が金属部を有するため、工具の劣化を抑制し安定したプレス加工を行うことができる。

前記１つまたは複数の金属部それぞれの体積は、前記第１工具および前記第２工具よりも小さくてもよい。

この構成によると、第１工具または第２工具の少なくとも一方において、金属の使用量が少ないため、第１工具または第２工具の製造コストを抑制することができる。

前記金属部は少なくとも前記第２工具に配置されていてもよい。

この構成によると、体積の大きいダイの一部を金属部とすることで、プレス加工装置の製造コストをさらに抑制することができる。

以下、実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施の形態１）
［全体構成］
図１は、本開示の実施の形態１にかかるプレス加工装置１の概略断面図である。図２は、図１のプレス加工装置１の一部を拡大した部分拡大図である。

図１に示すように、プレス加工装置１は、第１の型２と第２の型３とが、プレス方向に相対的に移動して加工対象物２１をプレス加工する装置である。本実施の形態では、プレス方向とは、図１の矢印Ｐに示す上下方向であり、以後、プレス方向Ｐと称する。なお、矢印Ｐの下方向をプレス下方向、矢印Ｐの上方向をプレス上方向と称することもある。プレス加工装置１は、第１工具４と第２工具５とを備える。第１工具４は、第１の型２に取り付けられ、加工対象物２１と接触する接触面１３を有し、樹脂により形成される。第２工具５は、第２の型３に取り付けられ、加工対象物２１と接触する接触面１５を有し、樹脂により形成される。また、プレス加工装置１は、第１工具４または第２工具５の少なくとも一方に配置され、接触面１３および／または接触面１５の少なくとも一部に露出する金属部を備える。

本実施の形態では、第１の型２にパンチが取り付けられており、第２の型３にダイが取り付けられている。以後、第１工具４をパンチ４と称し、第２工具５をダイ５と称する。また、本実施の形態では、パンチ４およびダイ５の双方に金属部が配置されており、パンチ４に配置された金属部をパンチ金属部４ａ、ダイ５に配置された金属部をダイ金属部５ａと称する。

第１の型２は、第１ダイセット７に取り付けられたパンチ４と材料押さえ６とを備える。パンチ４は、例えば円柱状に形成されている。材料押さえ６は、例えば環状に形成され、スプリング６ａによりプレス方向Ｐに移動可能である。また、材料押さえ６は、金属で形成されていてもよいし、あるいは、一部または全体に樹脂を用いて形成されていてもよい。

第２の型３は、第２ダイセット８に取り付けられたダイ５とガイドポスト９とを備える。ダイ５は、例えば円筒状に形成され、中空部５ｂにパンチ４を嵌入することができる。中空部５ｂは、例えば、ダイ５に形成された貫通孔である。ガイドポスト９により、第１ダイセット７と第２ダイセット８とがプレス方向Ｐに相対的に移動する。

第１の型２と第２の型３とは、可動のスライダ１１と固定のボルスタ１２とを有するプレス加工装置１に取り付けられている。第１の型２がスライダ１１に取り付けられ、第２の型３がボルスタ１２に取り付けられている。スライダ１１のプレス方向Ｐへの可動により、第１の型２と第２の型３とのプレス方向Ｐにおける距離が変化し、パンチ４がダイ５の中空部５ｂに嵌入することにより、プレス加工が行われる。本実施の形態では、プレス加工装置１は、切断加工を行う装置であるが、プレス加工装置１は、例えば、絞り加工や曲げ加工を行う装置であってもよい。

＜パンチ＞
パンチ４は、柱状に形成され、外周に第１溝部４１が設けられている。パンチ金属部４ａは第１溝部４１に配置されている。具体的には、パンチ４は、図２に示すように、第１樹脂部３２と第２樹脂部３３とを含み、第１樹脂部３２と第２樹脂部３３とにより、第１溝部４１が形成される。第１樹脂部３２は、後述する図３Ａに示すように、接触面１３を含み、凸部３２ａを有する。第１樹脂部３２の底面がパンチ４の接触面１３である。第２樹脂部３３は、柱状に形成され、第１樹脂部３２の凸部３２ａの凸面３２ｂに設けられている。凸部３２ａの凸面３２ｂは、第１樹脂部３２の、接触面１３と反対側の面である。パンチ金属部４ａの少なくとも一部は、プレス方向Ｐにおいて、第１樹脂部３２と第２樹脂部３３とに挟まれている。パンチ金属部４ａが第１溝部４１に配置されることにより、パンチ金属部４ａがパンチ４から脱落することを防止することができる。なお、本実施の形態において、パンチ４は円柱状に形成されている。

図２において、第１樹脂部３２の接触面１３の幅Ｄ１は、第２樹脂部３３の幅Ｄ２よりも小さく形成される。第１樹脂部３２の接触面１３の幅Ｄ１は、例えば、第２樹脂部３３の幅Ｄ２の０．８倍以下であるとよい。このような構成により、第１樹脂部３２（パンチ４）の接触面１３からパンチ金属部４ａを露出させることができる。

パンチ金属部４ａは、パンチ４の加工対象物２１との接触面１３の少なくとも一部に露出している。すなわち、プレス加工の際に、加工対象物２１の少なくとも一部がパンチ金属部４ａに接触する。本実施の形態では、パンチ４の接触面１３の外周に連続してパンチ金属部４ａが配置されている。すなわち、接触面１３の外周を一周するように、パンチ金属部４ａが露出している。

パンチ金属部４ａには、加工対象物２１を切断するための切断用切れ刃４ｃが設けられていてもよい。切断用切れ刃４ｃには切断加工時に高負荷がかかるが、切断用切れ刃４ｃが、パンチ金属部４ａにより形成されることで、切断用切れ刃４ｃの変形、削れ、または割れ等の発生を抑制し、耐久性を向上させることができる。

このように、パンチ４は、プレス加工時に高負荷のかかる接触面１３の少なくとも一部にパンチ金属部４ａが露出する構成となっている。例えば、加工対象物２１が金属材料である場合、本実施の形態のように、パンチ４の接触面１３の端部にパンチ金属部４ａが露出していることにより、プレス加工による切断の負荷で、切断用切れ刃４ｃが劣化することを防止することができる。このため、安定した切断加工を行うことができる。

また、パンチ金属部４ａは、プレス方向Ｐにおいて、少なくとも一部が第１樹脂部３２および第２樹脂部３３に挟まれている。すなわち、パンチ金属部４ａは、筒状に形成される第１金属部４０ａと、第１金属部４０ａの内壁から内側に向かって突出した第２金属部４０ｂとを含む。図２に示すように、パンチ金属部４ａは、例えば断面が逆Ｌ字状である。

パンチ金属部４ａの第２金属部４０ｂが、パンチ４の第１溝部４１に挿入される。換言すると、第２金属部４０ｂは、第１樹脂部３２と第２樹脂部３３とに挟まれている。このため、パンチ４からパンチ金属部４ａが脱落するのを防止することができる。

パンチ４は、三次元造形機で使用することのできる材料で形成することができる。プレス加工時の負荷をパンチ４全体で分散させるため、好ましくは、靭性の高い材料であるとよい。靭性の高い材料として、例えば、カーボンファイバー材料、またはデジタルＡＢＳ等を使用することができる。

パンチ金属部４ａは、ダイス鋼等の焼き入れ材、または超硬材料等を用いて形成することができる。パンチ４を比較的低負荷のプレス加工に用いる場合、パンチ金属部４ａには、一般鋼材、またはプリハードン材料等を用いてもよい。

パンチ金属部４ａの体積は、パンチ４の体積よりも小さいことが好ましい。パンチ金属部４ａの体積がパンチ４の体積よりも小さいことで、製造コストを削減することができる。より好ましくは、パンチ金属部４ａの体積が、例えばパンチ４の体積の２０％未満であるとよい。

＜ダイ＞
ダイ５は、筒状に形成され、内壁に第２溝部４２が設けられている。具体的には、ダイ５は、図２に示すように、第３樹脂部５１と第４樹脂部５２とを含み、第３樹脂部５１と第４樹脂部５２とにより、第２溝部４２が形成される。第３樹脂部５１は、接触面１５を含み、筒状部５１ａと、筒状部５１ａの内壁から内側に突出した突出部５１ｂとを有する。第４樹脂部５２は、第３樹脂部５１の接触面１５と反対側に設けられている。第４樹脂部５２も筒状に形成されている。ダイ金属部５ａの少なくとも一部は、プレス方向Ｐにおいて、第３樹脂部５１と第４樹脂部５２とに挟まれている。ダイ金属部５ａが第２溝部４２に配置されることにより、第３樹脂部５１（ダイ５）の接触面１５からダイ金属部５ａを露出させることができる。なお、本実施の形態において、ダイ５は円筒状に形成されている。

図２において、第３樹脂部５１の接触面１５において画定される開口寸法Ｄ３は、第４樹脂部５２で画定される開口寸法Ｄ４よりも大きく形成される。第３樹脂部５１の接触面１５において画定される開口寸法Ｄ３は、例えば、第４樹脂部５２で画定される開口寸法Ｄ４の１．２倍以上であるとよい。このような構成により、第３樹脂部５１（ダイ５）の接触面１５からダイ金属部５ａを露出させることができる。

ダイ金属部５ａは、ダイ５の加工対象物との接触面１５の少なくとも一部に露出している。すなわち、プレス加工の際に、加工対象物２１は、少なくとも一部がダイ金属部５ａに接触する。本実施の形態では、ダイ金属部５ａは、ダイ５の接触面１５の内周に連続的に配置されている。

ダイ金属部５ａには、パンチ金属部４ａと同様に、加工対象物２１を切断するための切断用切れ刃が設けられていてもよい。

このように、ダイ５は、プレス加工時に高負荷のかかる接触面１５の少なくとも一部にダイ金属部５ａが露出する構成となっている。例えば、加工対象物２１が金属材料である場合、本実施の形態のように、ダイ５の接触面１５において、中空部５ｂを囲むようにダイ金属部５ａが露出していることにより、プレス加工による切断の負荷で、切断用切れ刃が劣化することを防止することができる。このため、安定した切断加工を行うことができる。

また、ダイ金属部５ａは、プレス方向Ｐにおいて、少なくとも一部が第３樹脂部５１と第４樹脂部５２とに挟まれている。すなわち、ダイ金属部５ａは、筒状に形成される第３金属部５０ａと、第３金属部５０ａの外周から外側に向かって突出した第４金属部５０ｂとを含む。図２に示すように、ダイ金属部５ａは、例えば断面がＬ字状である。

ダイ金属部５ａの第４金属部５０ｂがダイ５の第２溝部４２に挿入される。換言すると、第４金属部５０ｂは第３樹脂部５１と第４樹脂部５２とに挟まれている。このため、ダイ５からダイ金属部５ａが脱落するのを防止することができる。

ダイ５は、パンチ４と同様に、三次元造形機で用いることのできる材料で形成することができる。プレス加工時の負荷をダイ５全体で分散させるため、好ましくは、靭性の高い材料であるとよい。靭性の高い材料として、例えば、カーボンファイバー材料、またはデジタルＡＢＳ等を使用することができる。

ダイ金属部５ａは、パンチ金属部４ａと同様に、ダイス鋼等の焼き入れ材、または超硬材料等を用いて形成することができる。ダイ５を比較的低負荷のプレス加工に用いる場合、ダイ金属部５ａには、一般鋼材、またはプリハードン材料等を用いてもよい。

ダイ金属部５ａの体積は、ダイ５の体積よりも小さいことが好ましい。ダイ金属部５ａの体積がダイ５の体積よりも小さいことで、製造コストを削減することができる。より好ましくは、ダイ金属部５ａの体積が、例えばダイ５の体積の２０％未満であるとよい。

［製造方法］
図３Ａ〜図３Ｃは、図１のプレス加工装置に取り付けられたパンチの製造方法を示す模式図である。図３Ａ〜図３Ｃを参照して、パンチ４の製造方法を説明する。なお、ダイ５についても同様の方法で製造することができる。

図３Ａに示すように、三次元造形機により、基板３１上に、パンチ４の接触面１３を含む第１樹脂部３２を形成する。パンチ４は、樹脂材料により形成することができる。

第１樹脂部３２を形成した後、三次元造形機を一時停止し、図３Ｂに示すように、別途形成したパンチ金属部４ａを配置する。パンチ金属部４ａは、第１樹脂部３２の外周を囲うように配置される。このとき、第１樹脂部３２とパンチ金属部４ａとの界面に、金属と樹脂との接着に適した接着剤を塗布しておくことが好ましい。

図３Ｂに示すように、パンチ金属部４ａを配置したとき、第１樹脂部３２の凸面３２ｂと、パンチ金属部４ａの上面４ａａとが略同一平面となるようにするとよい。パンチ金属部の上面４ａａが第１樹脂部３２の凸面３２ｂと略同一平面となるようにすると、三次元造形機の造形部（例えばノズルヘッド）に接触して、ノズルヘッドが破損するのを防止することができる。本実施の形態のように、パンチ４の接触面１３を基板３１側になるように形成することにより、接触面１３にパンチ金属部４ａを露出させることができる。

図３Ｃに示すように、三次元造形機を再稼働し、第２樹脂部３３を形成する。第２樹脂部３３は、例えば円柱状に形成される。このようにして、パンチ４を形成することができる。

第１樹脂部３２と第２樹脂部３３とは同一の樹脂を用いて形成されるため、図３Ｂにおける三次元造形機の一時停止の時間が十分短い場合、第１樹脂部３２と第２樹脂部３３との界面３４は、連続的に造形された場合と同程度の強度を維持することができる。すなわち、第１樹脂部３２と第２樹脂部３３とは、同じ材料で一体的に形成されている。

［動作］
プレス加工装置１の動作を説明する。本実施の形態においては、切断加工について説明するが、例えば、絞り加工または曲げ加工等においても同様の動作である。

まず、ダイ５の接触面１５に、加工対象物２１を設置する。本実施の形態では、加工対象物２１は平板状であるが、例えば絞り加工または曲げ加工等を施した立体的な形状であってもよい。この場合、加工対象物２１の形状に適した形状のパンチ４、ダイ５、または材料押さえ６を用いるとよい。

次に、スライダ１１をプレス下方向（図１の下方向）に動作させる。スライダ１１を動作させると、第１の型２と第２の型３との相対的な距離が小さくなり、材料押さえ６が加工対象物２１に接触する。スライダ１１の動きにより、材料押さえ６に取り付けられたスプリング６ａが収縮し、加工対象物２１にプレス下方向に押さえつける力が加わる。

スライダ１１の動きにより、パンチ４が加工対象物２１に接触し、加工対象物２１が変形し始める。このとき、加工対象物２１は、ダイ５と材料押さえ６とにより挟み込まれている。パンチ４がダイ５の中空部５ｂに入り込み、加工対象物２１の変形量が一定以上に達したときに、加工対象物２１のパンチ４の切断用切れ刃４ｃまたはダイ５の切断用切れ刃との接触部分からクラックが発生し、加工対象物２１の内側部分が切断されて刳り貫かれる。

加工対象物２１が切断された後、加工対象物２１の刳り貫かれた内側部分はダイ５の中空部５ｂに落下する。また、加工対象物２１の内側部分以外の外側部分は、ダイ５の接触面１５に残される。

スライダ１１が戻され、パンチ４が引き上げられる。このとき、加工対象物２１の外側部分がパンチ４とともに引き上げられることがあるが、材料押さえ６により払い出される。

［効果］
上述した実施の形態によると、第１工具４（パンチ４）または第２工具５（ダイ５）の双方に金属部（パンチ金属部４ａおよびダイ金属部５ａ）を配置することで、強度を向上させたプレス加工装置を提供することができる。

第１工具４または第２工具５を樹脂材料により構成することで、第１工具４または第２工具５を三次元造形機により形成することができる。このため、製造コストを抑制することができる。

パンチ金属部４ａが第１溝部４１に配置されているため、すなわち、パンチ金属部４ａがプレス方向Ｐにおいて少なくとも一部が第１樹脂部３２と第２樹脂部３３とに挟まれているため、パンチ４からパンチ金属部４ａが脱落することを防止することができる。同様に、ダイ金属部５ａが第２溝部４２に配置されているため、すなわち、ダイ金属部５ａがプレス方向Ｐにおいて少なくとも一部が第３樹脂部５１および第４樹脂部５２とに挟まれているため、ダイ５からダイ金属部５ａが脱落することを防止することができる。

なお、上述した実施の形態に示すプレス加工装置の構成は一例であり、本実施の形態によって限定されるものではない。

例えば、本実施の形態においては、スライダ１１が上下方向に移動するプレス加工装置について説明したが、プレス加工装置は水平方向にプレス加工する装置であっても構わない。

また、本実施の形態においては、プレス加工による切断加工の場合について説明したが、例えば、絞り加工または曲げ加工等であっても構わない。

また、本実施の形態では、パンチ４およびダイ５がそれぞれ１つの金属部（パンチ金属部４ａおよびダイ金属部５ａ）を有しているが、例えば、パンチ４またはダイ５が複数の金属部を有していてもよい。例えば、パンチ４の接触面１３の外周に、複数の金属部が均等にまたはランダムに配置されていてもよい。また、ダイ５の接触面１５の内周に、複数の金属部が均等にまたはランダムに配置されていてもよい。

また、本実施の形態においては、パンチ４の接触面１３は平面であるが、凹みを有していてもよい。例えば、加工対象物２１が予め成型されており凸形状を有している場合、適切に加工するためには、パンチ４に逃がし形状または位置決め形状の凹みが設けられているとよい。パンチ４に逃がし形状または位置決め形状の凹みが設けられている場合、パンチ４の形状が複雑になり、切削加工だけでなく放電加工等によりパンチ４を形成しなくてはならない可能性がある。本実施の形態では、パンチ４が樹脂で形成されているため、複雑な形状であっても、三次元造形機により、容易に低コストでパンチ４を形成することができる。

また、本実施の形態において、パンチ金属部４ａは筒状に形成される第１金属部４０ａと、第１金属部４０ａの内壁から内側に向かって突出した第２金属部４０ｂとを含むが、パンチ金属部４ａは、例えばテーパー状に形成されていてもよい。

また、本実施の形態において、ダイ金属部５ａは筒状に形成される第３金属部５０ａと、第３金属部５０ａの外周から外側に向かって突出した第４金属部５０ｂとを含むが、ダイ金属部５ａは、例えばテーパー状に形成されていてもよい。

また、本実施の形態では、パンチ４およびダイ５のそれぞれに、パンチ金属部４ａおよびダイ金属部５ａが配置されているが、金属部は、パンチ４またはダイ５の少なくともいずれか一方に配置されていればよい。特に、ダイ５はパンチ４に比較して体積が大きいため、ダイ５にダイ金属部５ａを設ける場合、金属の使用量を抑制してコストを削減する効果が大きくなる。

また、本実施の形態では、第１工具がパンチ４であり、第２工具がダイ５である構成を説明したが、第１工具および第２工具は、パンチまたはダイに限定されない。

また、本実施の形態では、パンチ４が円柱状であり、ダイ５がリング状に形成されているが、パンチ４およびダイ５の形状はこれに限定されない。

本開示のプレス加工装置は、耐久性が高く製造コストの低い工具を使用しており、様々な工業製品のプレス加工に使用することができる。

１ プレス加工装置
２ 第１の型
３ 第２の型
４ 第１工具（パンチ）
４ａ パンチ金属部（金属部）
５ 第２工具（ダイ）
５ａ ダイ金属部（金属部）
１３ 接触面
１５ 接触面
２１ 加工対象物

Claims (14)

1. 第１の型および第２の型がプレス方向に相対的に移動して加工対象物をプレス加工するプレス加工装置であって、
   前記第１の型に取り付けられ、前記加工対象物と接触する接触面を有し、樹脂により構成された第１工具と、
   前記第２の型に取り付けられ、前記加工対象物と接触する接触面を有し、樹脂により構成された第２工具と、
   前記第１工具または前記第２工具の少なくともいずれか一方に配置され、前記接触面の少なくとも一部に露出する１つまたは複数の金属部と、
   を備える、
   プレス加工装置。
2. 前記第１工具は、柱状に形成され、外周に第１溝部が設けられ、
   前記第１工具に配置される前記１つまたは複数の金属部は、前記第１溝部に配置される、
   請求項１に記載のプレス加工装置。
3. 前記第１工具は、
   前記接触面を含み、凸部を有する第１樹脂部と、
   柱状に形成され、前記凸部の凸面に設けられる第２樹脂部と、
   を含み、
   前記第１樹脂部の前記接触面の幅は、前記第２樹脂部の幅よりも小さく、
   前記第１溝部は、前記第１樹脂部と前記第２樹脂部との間に設けられている、
   請求項２に記載のプレス加工装置。
4. 前記第１工具に配置される１つの金属部は、前記第１工具の前記接触面の外周に連続して配置されている、
   請求項３に記載のプレス加工装置。
5. 前記第１工具に配置される１つの金属部は、
   筒状に形成された第１金属部と、
   前記第１金属部の内壁から内側に向かって突出した第２金属部と、
   を含む、
   請求項３または４に記載のプレス加工装置。
6. 前記第１樹脂部と前記第２樹脂部とは、同一材料で一体的に形成されている、
   請求項３ないし５のいずれか１項に記載のプレス加工装置。
7. 前記第２工具は、筒状に形成され、内壁に第２溝部が設けられ、
   前記第２工具に配置される前記１つまたは複数の金属部は、前記第２溝部に配置される、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載のプレス加工装置。
8. 前記第２工具は、
   前記接触面を含み、筒状部と、前記筒状部の内壁から内側に突出した突出部とを有する第３樹脂部と、
   筒状に形成され、前記第３樹脂部の前記接触面と反対側に設けられた第４樹脂部と、
   を含み、
   前記第３樹脂部の前記接触面において画定される開口寸法が、前記第４樹脂部で画定される開口寸法よりも大きく、
   前記第２溝部は、前記第３樹脂部と前記第４樹脂部との間に設けられている、
   請求項７に記載のプレス加工装置。
9. 前記第２工具に配置される１つの金属部は、前記第２工具の前記接触面の内周に連続的に配置されている、
   請求項８に記載のプレス加工装置。
10. 前記第２工具に配置される１つの金属部は、
    筒状に形成される第３金属部と、
    前記第３金属部の外周から外側に向かって突出した第４金属部と、
    を含む、
    請求項８または９に記載のプレス加工装置。
11. 前記第３樹脂部と前記第４樹脂部とは、同一材料で一体的に形成されている、
    請求項８ないし１０のいずれか１項に記載のプレス加工装置。
12. 前記加工対象物は、金属板材である、
    請求項１ないし１１のいずれか１項に記載のプレス加工装置。
13. 前記１つまたは複数の金属部それぞれの体積は、前記第１工具および前記第２工具よりも小さい、
    請求項１ないし１２のいずれか１項に記載のプレス加工装置。
14. 前記金属部は少なくとも前記第２工具に配置されている、
    請求項１ないし１３のいずれか１項に記載のプレス加工装置。

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