JP2022149922A - プレス成形方法及びプレス成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス成形において、成形品に皺や反りが生じるのを防止する。
【解決手段】プレス成形方法は、ブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６を、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４の端部１４ｃとの最短距離が延びるように、プレス方向ＰＤに沿って移動させる第１工程と、ダイ１４とブランクホルダ１６を、最短距離が延びるように、プレス方向ＰＤと交差する方向に、パンチ１３に向けて斜めに移動させる第２工程とを含む。第２工程は、ダイ１４とブランクホルダ１６を、横方向ＬＤに対して第１傾斜角度αを有する方向に斜めに移動させる第１段階と、ダイ１４とブランクホルダ１６を、横方向ＬＤに対して第２傾斜角度βを有する方向に斜めに移動させる第２段階とを含む。第２傾斜角度βよりも第１傾斜角度が大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形方法及びプレス成形装置に関する。

特許文献１に記載されたプレス成形方法では、パンチに対してプレス方向と直交する方向である横方向に離間して配置されたダイとブランクホルダとでブランクの端部を挟持すると共に、前記パンチとパッドでブランクの一部を挟持し、ダイとブランクホルダをプレス方向に移動させた後、さらにプレス方向に対して斜めに移動させる。より具体的には、ブランクを挟持したダイとブランクホルダを、パンチに近づく方向に一定角度で一段階のみ移動させる。これによりブランクはパンチの肩部で曲げられる。このプレス成形方法により、ブランクをハット断面形状の成形品に成形できる。

特開２００１－３１４９１８

特許文献１のプレス成形方法では、ブランクを挟持したダイとブランクホルダの斜めの移動が一定角度かつ一段階のみであるので、成形中、ブランクのパンチとダイとの間の部分（ハット断面形状の成形品の縦壁となる部分）に加わる張力が不足する。張力不足の結果、ブランクのパンチとダイとの間の部分に、皺が生じる。張力不足を解消するには、ダイとブランクホルダの移動をより急角度、つまりプレス方向に対する角度をより小さくする必要がある。ダイとブランクホルダの移動をより急角度とすると、成形完了までのパンチとダイのプレス方向の移動量が過度に大きくなり、例えばハット断面形状の成形品の場合、深い製品形状にしか成形できない。

また、特許文献１のプレス成形方法では、ブランクのうち成形開始時にダイのパンチ側の端部においてダイとブランクホルダによって挟持されていた部分が、成形終了時までにパンチ側に移動する量が大きい。言い換えると、ブランクのパンチとダイとの間の部分（ハット断面形状の成形品の縦壁となる部分）に対するダイのすべり量が大きい。このすべり量が大きいと、例えばハット断面形状の成形品の場合、縦壁の反りを生じることになる。

本発明は、プレス成形において、成形品に皺や反りが生じるのを防止することを課題とする。

本発明の第１の態様は、パンチに対してプレス方向と直交する方向である横方向に離間して配置されたダイとブランクホルダとでブランクの端部を挟持すると共に、前記パンチとパッドで前記ブランクの一部を挟持することと、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記パンチの肩部と前記ダイの前記パンチ側の端部との最短距離が延びるように、プレス方向に沿って移動させる第１工程を実行することと、前記第１工程に続いて、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記最短距離が延びるように、前記プレス方向と交差する方向に、前記パンチに向けて斜めに移動させる第２工程を実行することとを含み、前記第２工程は、前記第１工程に続いて、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記横方向に対して第１傾斜角度を有する方向に、前記パンチに向けて斜めに移動させる第１段階を実行することと、前記第１段階に続いて、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記横方向に対して第２傾斜角度を有する方向に、前記パンチに向けて斜めに移動させる第２段階であって、前記第２傾斜角度が前記第１傾斜角度よりも小さい第２段階を実行することとを含む、プレス成形方法を提供する。

ダイとブランクホルダで挟持されたブランクの端部は、まずプレス方向に沿って移動し、パンチの肩部において曲げられると共に、パンチの肩部とダイのパンチ側の端部との最短距離の延びに応じて延ばされる（第１工程）。その後、ダイとブランクホルダで挟持されたブランクの端部は、プレス方向に交差する方向に、パンチに向けて斜めに移動し、パンチの肩部において曲げられると共に、パンチの肩部とダイのパンチ側の端部との最短距離の延びに応じて延ばされる（第２工程）。第２工程は一定角度の一段階のみの移動により構成されているのではなく、横方向に対して相対的に大きな第１傾斜角度を有する第１段階と、横方向に対して相対的に小さな第２傾斜角度を有する第２段階とを含む。

以上のように、このプレス成形方法では、ブランクの端部をダイとブランクホルダで挟持してブランクをパンチに押し付けている。また、このプレス成形方法では、特にブランクの端部をパンチに向けて斜めに移動させる第２工程が、相対的に大きな第１傾斜角度の第１段階と相対的に小さな第２傾斜角度の第２段階を含む点で、ダイとブランクホルダで挟持したブランクの端部を、パンチを大きく回り込むように移動させている。そのため、ブランクには過剰な張力が作用することがなく、割れが防止される。また、ブランクは常に適切な張力が作用した状態で曲げられるので、皺が防止される。さらに、ブランクは張力が作用した状態で曲げられるので（引張曲げ）、パンチの肩部のブランクの曲げ部における、ブランクの内側に作用する圧縮応力と、ブランクの外側に作用する引張応力の差が緩和される。その結果、スプリングバックが軽減される。さらに、ブランクの成形開始時にダイのパンチ側の端部に位置していた部分が、成形開始から終了までの間に移動する量を低減できるので、縦壁の反りが軽減される。

前記第２工程の前記第１段階及び前記第２段階に、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダが移動する方向は、前記パンチの前記肩部を中心とし前記最短距離を半径とする円弧上の移動開始時の前記ダイのパンチ側の端部が位置する位置における接線の方向又は当該接線よりも前記プレス方向に近い方向であってもよい。

この方向にブランクの端部を挟持したダイとブランクホルダを移動させることで、ブランクに適度な張力を作用させ続けることができる。

前記第２工程の前記第１段階における前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダの移動は、横方向の移動量よりも前記プレス方向の移動量が大きくてもよい。

第２工程の最初の段階である第１段階に、ダイとブランクの横方向の移動量よりもプレス方向の移動量を大きくすることで、ブランクに対して十分な張力を作用させることができる。

前記第２工程は、前記第１段階と前記第２段階のみを含み、前記第２段階における前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダの移動は、横方向の移動量が前記プレス方向の移動量より大きくてもよい。

第２工程の最後の段階である第２段階に、ダイとブランクの横方向の移動量をプレス方向の移動量よりも大きく設定することで、ブランクをパンチの下部に回り込ませるような態様でブランクを曲げることができる。

前記第２工程の終了時に、前記ブランクホルダの側部が前記パンチの側部に接してもよい。

これにより、ブランクをダイでパンチの側部に押し付けるように変形させて加工を終了することできる。

前記パンチの前記側部と、前記ダイの側部とは互いに相補的な形状を有し、前記第２工程の終了時に、前記パンチの前記側部と前記ダイの前記側部との間に前記ブランクが挟持されてもよい。

加工の最終段階でブランクをパンチとダイとの間に挟持することで、反りを抑制することができる。

前記パンチの前記側部はプレス方向に対して負角をなしていてもよい。

これにより成形品の縦壁に対して負角成形を施すことができる。

前記パンチは前記パッドと共に前記ブランクの前記一部を挟持する部分に段差を有してもよい。

これにより、ブランクに斜面を形成することができる。

前記第１傾斜角度と前記第２傾斜角度が以下の式で表されるものであってもよい。

α:第１傾斜角度
β：第２傾斜角度
Ｈ：ハット形状の断面高さ
θ：ハット形状の縦壁の角度
ｎ：第２工程の第１段階の伸び率
ｍ：第２工程の第２段階の伸び率

本発明の第２の態様は、パッドと共にブランクの一部を挟持するパンチと、前記パンチに対してプレス方向と直交する方向である横方向に離間して配置され、ブランクホルダと共に前記ブランクの端部を挟持するダイと、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを移動させる駆動機構とを備え、前記駆動機構は、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記パンチの肩部と前記ダイの前記パンチ側の端部との最短距離が延びるように、プレス方向に沿って移動させた後、前記最短距離が延びるように、前記プレス方向と交差する方向に、前記パンチに向けて斜めに移動させ、前記駆動機構による、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダの前記斜めの移動は、前記横方向に対して第１傾斜角度を有する方向の移動と、前記横方向に対する傾斜角度が前記第１傾斜角度より小さい第２傾斜角度である移動とを含む、プレス成形装置を提供する。

前記駆動機構は、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記プレス方向の相対移動を規制しつつ、前記横方向に移動可能に保持し得る保持部であって、前記プレス方向に移動可能な保持部と、前記プレス方向の前記保持部の移動に伴って前記ダイ又は前記ブランクホルダに係合して、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記横方向に対して前記第１傾斜角度を有する方向に移動するように案内する第１傾動案内部と、前記プレス方向の前記保持部の移動に伴って前記ダイ又は前記ブランクホルダに係合して、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記横方向に対して前記第２傾斜角度を有する方向に移動するように案内する第２傾動案内部とを備えてもよい。

本発明に係るプレス成形方法及びプレス成形装置によれば、成形品に皺や反りが生じるのを防止することができると共に、成形品に割れやスプリングバックが生じるのを抑制できる。

本発明の実施形態に係るプレス成形方法を説明するための模式的な断面図。 本発明の実施形態に係るプレス成形方法を実施するためのプレス成形装置の一例を示す模式的な断面図。 本発明の実施形態に係るプレス成形方法を実施するためのプレス成形装置の一例を示す背面図。 第１工程終了時のプレス成形装置を示す図２と同様の断面図。 第２工程の第１段階終了時のプレス成形装置を示す図２と同様の断面図。 第２工程の第２段階終了時のプレス成形装置を示す図２と同様の断面図。 第１傾斜角度、第２傾斜角度を含むパラメータの設定を説明するための模式図。 本発明の変形例を示す模式的な断面図。

次に、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１を参照して、本発明の実施形態に係るプレス成形方法を説明する。図１には、後述するプレス成形装置１０（図２から図６参照）を構成する要素の一部が図示されている。これらの要素については、プレス成形装置１０を図示した図面と同一の符号を付している。

ブランク１の材質は、特に限定されないが、本実施形態では、高強度の板材の一例である高張力鋼材である。高張力鋼材に本実施形態のプレス成形方法を適用することは、後述するように、皺、反り、割れ、及びスプリングバックを防止する上で特に有効である。本実施形態におけるブランク１は厚さが一定の平坦な板である。

ブランク１の一部、より具体的には図において左側の端部１ａはパンチ１３とパッド１９によって挟持される。パンチ１３の頂部１３ａは本実施形態では平坦である。パンチ１３の側部１３ｂはプレス方向ＰＤに対して負角θをなしている。パッド１９は、図において上方から、ブランク１の端部１ａを頂部１３ａに押し付けている。

パンチ１３に対してプレス方向ＰＤと直交する方向である水平方向ないし横方向ＬＤに離間した位置にダイ１４とブランクホルダ１６が配置されている。ブランクホルダ１６はダイ１４の下方に配置されている。本実施形態では、ダイ１４の底部１４ａとブランクホルダ１６の底部１６ａはいずれも平坦である。また、ブランクホルダ１６とダイ１４がプレス成形開始時の位置、つまり初期位置ＩＰにあるとき、ダイ１４の底部１４ａはパンチ１３の頂部１３ａと面一である。ブランク１の図において右側の端部１ｂは、ダイ１４の底部１４ａとブランクホルダ１６の頂部１６ａとの間に挟持されており、ダイ１４とブランクホルダ１６が初期位置ＩＰにあるとき、ブランク１の姿勢は概ね水平である。

ダイ１４のパンチ１３と対向する側の側部１４ｂ（パンチ側の側部）は、前述のように負角θをなしているパンチ１３の側部１３ｂに対して相補的な形状を有する。つまり、ダイ１４の側部１４ｂはプレス方向ＰＤに向かってパンチ１３の側部１３ｂに向かう傾斜を有しており、この傾斜の角度はパンチ１３の側部１３ｂの負角θに対応している。

ダイ１４とブランクホルダ１６は、ブランク１の端部１ｂを挟持した状態を維持しつつ、プレス方向ＰＤ及び横方向ＬＤの両方について相対的な位置関係を維持したまま移動する。プレス成形終了時の位置、つまり最終位置ＦＰにおけるブランクホルダ１６を二点鎖線で示す。初期位置ＩＰと最終位置ＦＰとを比較すれば明らかなように、プレス成形の開始から終了までに、ダイ１４とブランクホルダ１６は、プレス方向ＰＤ（図１において下方）に移動するだけでなく、横方向ＬＤ（パンチ１３に接近する方向）に移動する。このダイ１４とブランクホルダ１６の移動によって、ブランク１が成形される。具体的には、ブランク１はパンチ１３の肩部１３ｃ（頂部１３ａと側部１３ｂによって形成されている）において、曲げられる。また、ブランク１はダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃにおいて曲げられる。これらの曲げに加え、後述するように、ブランク１、より具体的には、ブランク１のパンチ１３の肩部１３ｃからダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃまでの部分が延ばされる。つまり、このプレス成形方法では、ブランク１に引張曲げが施され、それによってブランク１が成形品２に加工される。

このプレス成形方法における、ブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６の移動は、大きく２つの工程、つまり第１工程と第２工程を含む。第２工程は第１工程に続いて連続して実行される。また、本実施形態では、第２工程は、連続して実行される２つの段階、つまり第１段階と第２段階とを含む。以下、第１工程及び第２工程を説明する。

（第１工程）
第１工程では、ブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６をプレス方向ＰＤに沿って移動させる。ここで、「プレス方向ＰＤに沿って」とは、プレス方向ＰＤと一致する方向に移動させる場合と、プレス方向ＰＤから小さな角度（例えば、プレス方向ＰＤに対しては２０度以上６０度以下で、横方向ＬＤに対しては３０度以上７０度以下）をなす方向に移動させる場合の両方を含む意味である。本実施形態では、ダイ１４とブランクホルダ１６を、プレス方向ＰＤと一致する方向（図１において下向き）に移動させる。第１工程の開始時、つまりダイ１４とブランクホルダ１６が初期位置ＩＰにあるときのブランク１を符号ＳＴ１で示し、第１工程の終了時（第２工程の第１段階の開始時でもある）のブランク１を符号ＳＴ２で示す。また、第１工程の開始から終了までのブランク１のダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃの移動の向きと量を矢印Ａ１で示す。

第１工程では、ダイ１４とブランク１はプレス方向ＰＤに移動するので、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離が延びる。従って、ブランク１がパンチ１３の肩部１３ａとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとにおいて曲げられるだけでなく、ブランク１のパンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４の端部１４ｃとの間の部分に対して張力が作用して延ばされる。

（第２工程）
前述のように、第１工程に続いて連続的に第２工程が実行され、まずは第１段階、そしてそれに続いて連続的に第２段階が実行される。第２工程では、ブランク１の端部を挟持したダイ１４とブランクホルダ１６を、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離が延びるように、プレス方向ＰＤと交差する方向に、パンチ１３に向けて斜めに移動させる。

（第１段階）
第１段階では、ブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６を、横方向ＬＤに対して第１傾斜角度αを有する方向に、パンチ１３に向けて斜めに移動させる。第１段階の開始時のブランク１を符号ＳＴ２で示し、第１段階の終了時のブランク１を符号ＳＴ３で示す。また、第１段階の開始から終了までのブランク１のダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃの移動の向きと量を矢印Ａ２１で示す。

第２工程の第１段階においてブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６が移動する方向（矢印Ａ２１）は、パンチ１３の肩部１３ｃを中心としパンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離を半径とする円弧２１上における、移動開始時のダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃが位置する位置での接線方向、又はそのような接線よりもプレス方向ＰＤに近い方向である。

第２工程の第１段階におけるブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６の移動（矢印Ａ２１）は、横方向ＬＤの移動量y₂よりもプレス方向ＰＤの移動量z₂が大きい（図７参照）。

（第２段階）
第２段階では、ブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６を、横方向ＬＤに対して第２傾斜角度βを有する方向に、パンチ１３に向けて斜めに移動させる。第２段階の開始時のブランク１を符号ＳＴ３で示し、第２段階の終了時のブランク１を符号ＳＴ４で示す。また、第２段階の開始から終了までのブランク１のダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃの移動の向きと量を矢印Ａ２２で示す。

第２段階においてダイ１４とブランクホルダ１６の移動方向（矢印Ａ２２）が横方向ＬＤに対してなす第２傾斜角度βは、第１段階においてダイ１４とブランクホルダ１６の移動方向（矢印Ａ２１）が横方向ＬＤに対してなす第１傾斜角度αよりも小さい。

第２段階におけるブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６の移動（矢印Ａ２２）は、横方向ＬＤの移動量y₃がプレス方向ＰＤの移動量z₃より大きい（図７参照）。

第２段階の終了時には（符号ＳＴ４）、ブランクホルダ１６の側部１６ｂがパンチ１３の側部１３ｂに接し、パンチ１３の側部１３ｂとダイ１４の側部１４ｂとの間にブランク１が挟持される。つまり、ブランク１をダイ１４でパンチ１３の側部１３ｂに押し付けるように変形させて加工を終了することできる。また、加工の最終段階である第２段階の終了時にブランク１をパンチ１３とダイ１４との間に挟持することで、反りを抑制することができる。さらに、前述のようにパンチ１３の側部１３ｂはプレス方向ＰＤに対して負角θをなしているので、成形品２の縦壁に対して負角成形を施すことができる。

本実施形態のプレス成形方法では、ダイ１４とブランクホルダ１６で挟持されたブランク１の端部１ｂは、まずプレス方向ＰＤに沿って移動し、パンチ１３の肩部１３ｃにおいて曲げられると共に、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離の延びに応じて延ばされる（第１工程）。その後、ダイ１４とブランクホルダ１６で挟持されたブランク１の端部１ｂは、プレス方向ＰＤに交差する方向に、パンチ１３に向けて斜めに移動し、パンチ１３の肩部１３ｃにおいて曲げられると共に、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離の延びに応じて延ばされる（第２工程）。また、第２工程は一定角度の一段階のみの移動により構成されているのではなく、横方向ＬＤに対して相対的に大きな第１傾斜角度αを有する第１段階と、横方向ＬＤに対して相対的に小さな第２傾斜角度βを有する第２段階とからなる。

以上のように、本実施形態のプレス成形方法では、ブランク１の端部１ｂをダイ１４とブランクホルダ１６で挟持してブランク１をパンチ１３に押し付けている。また、本実施形態のプレス成形方法では、特にブランク１の端部１ｂをパンチ１３に向けて斜めに移動させる第２工程が、相対的に大きな第１傾斜角度αの第１段階と相対的に小さな第２傾斜角度βの第２段階からなり、ダイ１４とブランクホルダ１６で挟持したブランク１の端部１ｂを、パンチ１３を大きく回り込むように移動させている。そのため、ブランク１には過剰な張力が作用することがなく、割れが防止される。また、ブランク１は常に適切な張力が作用した状態で曲げられるので、皺が防止される。さらに、ブランク１は張力が作用した状態で曲げられるので（引張曲げ）、パンチ１３の肩部１３ｃのブランク１の曲げ部における、ブランク１の内側に作用する圧縮応力と、ブランクの外側に作用する引張応力の差が緩和される。その結果、スプリングバックが軽減される。さらに、ブランク１の成形開始時にダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃに位置していた部分が、成形開始から終了までの間に移動する量を低減できる。言い換えると、ブランク１のパンチ１３とダイ１４との間の部分（ハット断面形状の成形品の縦壁となる部分）に対するダイ１４のすべり量を低減できる。このすべり量低減により、例えばハット断面形状の成形品の場合、縦壁の反りを抑制できる。

前述のように、第２工程の第１及び第２段階において、ブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６が移動する方向は、パンチ１３の肩部１３ｃを中心とし、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離を半径とする円弧Ｃ２１，Ｃ２２上における、移動開始時のダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃが位置する位置での接線の方向、又はそのような接線よりもプレス方向ＰＤに近い方向である。ダイ１４とブランクホルダ１６が移動する方向をこのような設定することで、第１工程だけでなく第２工程においても、ブランク１に適度な張力を作用させ続けることができる。

第２工程の最初の段階である第１段階では、前述のように、ダイ１４とブランク１の横方向ＬＤの移動量y₂よりもプレス方向ＰＤの移動量z₂が大きい。これにより、ダイ１４とブランク１を斜めに移動させながらも、ブランク１に対して十分な張力を作用させることができる。

第２工程の最後の段階である第２段階では、前述のように、ダイ１４とブランク１の横方向ＬＤの移動量y₃がプレス方向の移動量z₃よりも大きい。これにより、ブランク１をパンチ１３の下部に回り込ませるような態様でブランク１を曲げることができる。

第２工程は、上述の２つの段階、つまり第１段階と第２段階のみからなるものに限定されない。つまり、第２工程は、３つ以上の段階を含むものであってもよい。例えば、第２工程が３つの段階からなる場合には、最後の第３段階におけるダイ１４とブランクホルダ１６の移動の横方向ＬＤに対する傾斜角度は、その直前の第２段階におけるダイ１４とブランクホルダ１６の移動の横方向ＬＤに対する傾斜角度よりも小さく設定される。

図２及び図３は、本実施形態のプレス成形方法を実行するためのプレス成形装置の一例を示す。

このプレス成形装置１０は、ボルスタ１１と、ボルスタ１１に対してプレス方向ＰＤに昇降するラム１２とを備える。パンチ１３はボルスタ１１に固定されている。ダイ１４を保持するダイ保持部材１５がラム１２に固定されている。ブランクホルダ１６を保持するブランクホルダ保持部材１７は、ボルスタ１１に備えられているクッション装置１８により、昇降を許容する態様で保持されている。パッド１９は、ばね１９を介してダイ保持部材１５に連結されている。クッション装置１８は、クッションシリンダ２２と、クッションシリンダ２２の先端に連結されたクッションパッド２３と、基端がクッションパッド２３に連結されて先端がブランクホルダ保持部材１７を支持する複数のクッションピン２４を備える。図３を参照すれば明らかなように、ダイ１４とブランクホルダ１６はブランク１の幅方向に延びた形状を有する。この点は、パンチ１３とパッド１９も同様である。

ダイ保持部材１５は、ラム１２に固定された頂壁１５ａと、頂壁１５ａのパンチ１３から離れた側から延びる背壁１５ｂと、一対の側壁１５ｃとを備える。ダイ１４は直動案内部２５を介してダイ保持部材１５の側壁１５ｃに連結されている。直動案内部２５は、ダイ１４のダイ保持部材１５に対する横方向ＬＤの相対移動を許容し、プレス方向ＰＤの相対移動を規制する。ダイ１４の頂部１４ａは、ダイ保持部材１５の頂壁１５ａに摺動可能に当接している。ダイ１４は、ばね２６を介してダイ保持部材１５の背壁１５ｂに連結されている。ばね２６はパンチ１３に近接する方向に、ダイ１４を弾性的に付勢している。

ブランクホルダ保持部材１７は、クッション装置１８のクッションピン２４に支持された底壁１７ａと、底壁１７ａのパンチ１３から離れた側から延びる背壁１７ｂと、一対の側壁１７ｃとを備える。ブランクホルダ１６はスライドプレート３１を介してブランクホルダ保持部材１７の底壁１７ａに支持されている。ブランクホルダ１６は、スライドプレート３１により摺動抵抗が低減された態様でブランクホルダ保持部材１７に対して横方向ＬＤに相対移動が可能であるが、プレス方向ＰＤにはブランクホルダ保持部材１７に対して相対移動しない。スライドプレート３１は、ブランクホルダ１６とブランクホルダ保持部材１７の側壁１７ｃの間にも介在している。

ダイ保持部材１５とブランクホルダ１６は、ダイ１４とブランクホルダ１６の間にブランク１の端部１ｂが挟持された後の、横方向ＬＤの相対変位が規制される。この相対変位規制のために、本実施形態では、ダイ保持部材１５の背壁１５ｂにプレス方向ＰＤに突出するガイドポスト３２が設けられ、ブランクホルダ保持部材１７の背壁１７ｂにはガイドポスト３２が進入する凹部１７ｄが設けられている。ガイドポスト３２に代えてヒールガイドを採用してもよい。

ダイ１４とブランクホルダ１６も、ダイ１４とブランクホルダ１６の間にブランク１の端部１ｂを挟持した後の横方向ＬＤの相対変位が規制される。この相対変位規制のために、本実施形態では、ダイ１４にはピン３３が設けられ、ブランクホルダ１６の頂部にピン３３が進入する凹部１６ｃが設けられている。

ブランクホルダ保持部材１７はクッション装置１８で支持されているので、ダイ１４とブランクホルダ１６の間にブランク１の端部１ｂを挟持した後は、ラム１２の降下にともって、ダイ保持部材１５とブランクホルダ保持部材１７、従って、ダイ１４とブランクホルダ１６は一体的にプレス方向ＰＤに移動する。つまり、ダイ１４とブランクホルダ１６の間にブランク１の端部１ｂを挟持した後は、ダイ１４とブランクホルダ１６はプレス方向ＰＤに相対移動しない状態が維持される。

ダイ保持部材１５の頂壁１５ａには、第１規制ピン３４と第２規制ピン３５が備えられている。第１規制ピン３４は、頂壁１５ａの下面から突出する規制位置と、頂壁１５ａ内に格納された許容位置との移動可能である。規制位置の第１規制ピン３４は、ダイ保持部材１５に対するダイ１４のパンチ１３に向かう横方向ＬＤの相対移動を規制する。許容位置の第１規制ピン３４は、ダイ保持部材１５に対するダイ１４のパンチ１３に向かう横方向ＬＤの相対移動を許容する。第２規制ピン３５は、頂壁１５ａの下面から突出する規制位置と、頂壁１５ａ内に格納された許容位置との移動可能である。規制位置の第２規制ピンは、ダイ保持部材１５に対するダイ１４のパンチ１３から離れる向きの横方向ＬＤの相対移動を規制する。許容位置の第２規制ピンは、ダイ保持部材１５に対するダイ１４のパンチ１３から離れる向きの横方向ＬＤの相対移動を許容する。

プレス成形装置１０は、第２工程の第１段階の動作、つまりブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６が、横方向ＬＤに対して第１傾斜角度αを有する方向にパンチ１３に向けて斜めに移動する動作を実現するための第１カムドライバ３６を備える。また、プレス成形装置１０は、第２工程の第２段階の動作、つまりブランク１の端部１ｂを挟持したダイ１４とブランクホルダ１６が、横方向ＬＤに対して第２傾斜角度βを有する方向にパンチ１３に向けて斜めに移動する動作を実現するための一対の第２カムドライバ３７を備える。

第１カムドライバ３６は、ボルスタ１１上においてダイ１４及びブランクホルダ１６の幅方向の中央に固定配置されている。第１カムドライバ３６は、ブランクホルダ１６に向いた第１カム面３６ａを備える。第１カム面３６ａの横方向ＬＤに対する傾斜角度は第１傾斜角度αに設定されている。

一対の第２カムドライバ３７は、ボルスタ１１上においてダイ１４及びブランクホルダ１６の幅方向の第１カムドライバ３６の両側に固定配置されている。個々の第２カムドライバ３７はブランクホルダ１６に向いた第２カム面３７ａを備える。第２カム面３７ａの横方向ＬＤに対する傾斜角度は第２傾斜角度βに設定されている。

ブランクホルダ１６の底壁１７ａには、第１カムドライバ３６が進入する第１案内溝１７ｅと、それぞれ第２カムドライバ３７が進入する一対の第２案内溝１７ｆとが設けられている。ブランクホルダ保持部材１７の底壁１７ａには貫通孔１７ｇ，１７ｈが形成されており、第１案内溝１７ｅと第２案内溝１７ｆは貫通孔１７ｇ，１７ｈを介してボルスタ１１に向かって開口している。第１案内溝１７ｅの底壁は横方向ＬＤに対する傾斜角度が第１傾斜角度αの第１カムフォロア面１７ｉであり、個々の第２案内溝１７ｆの底壁は横方向ＬＤに対する傾斜角度が第２傾斜角度βの第２カムフォロア面１７ｊである。

以下、図１を参照して説明したプレス成形方法を実行する際のプレス成形装置１０の動作を説明する。

図２に示すように、ブランク１をプレス成形装置１０にセットするためには、ラム１２と共にダイ保持部材１５を上昇させ、ダイ１４の底部１４ａとブランクホルダ１６の頂部１６ａとの間に間隔を設ける。

ブランク１の端部１ａがパンチ１３とパッド１９に挟持され、端部１ｂがダイ１４とブランクホルダ１６に挟持された後、ラム１２が降下することで、ダイ１４とブランクホルダ１６はブランク１の端部１ｂを挟持した状態を維持したままで、図２に示す位置から図４に示す位置までプレス方向ＰＤに移動する。この際、規制位置にある第１規制ピン３４により、ダイ１４とブランクホルダ１６のダイ保持部材１５とブランクホルダ保持部材１７に対する横方向ＬＤの相対移動が規制される。従って、図２の位置から図４の位置までダイ１４とブランクホルダ１６が降下するまで、ダイ１４とブランクホルダ１６で挟持されたブランク１の端部１ｄは、プレス方向ＰＤに移動し（図１の矢印Ａ１参照）、ブランク１はパンチ１３の肩部１３ｃにおいて曲げられると共に、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離の延びに応じて延ばされる（第１工程）。

ダイ１４とブランクホルダ１６が図４の位置まで降下すると、第１カムドライバ３６の第１カム面３６ａにブランクホルダ１６の第１カムフォロア面１７ｉが当接する。また、第１規制ピン３４が規制位置から許容位置に移動する。この状態で、ラム１２がさらに降下すると、ダイ保持部材１５とブランクホルダ保持部材１７は、プレス方向ＰＤに降下はするが、横方向ＬＤには移動しない。しかし、第１カムフォロア面１７ｉが第１カム面３６ａに追従することで、ブランクホルダ１６とそれに対する横方向ＬＤの相対変位が規制されているダイ１４は、横方向ＬＤに対して第１傾斜角度αを有する方向に、パンチ１３に向けて斜めに移動する。従って、図４の位置から図５の位置までダイ１４とブランクホルダ１６が移動するまでに、ダイ１４とブランクホルダ１６で挟持されたブランク１の端部１ｂは、図１において矢印Ａ２１で示すように移動し、ブランク１はパンチ１３の肩部１３ｃにおいてさらに曲げられると共に、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離の延びに応じてさらに延ばされる（第２工程の第１段階）。

ダイ１４とブランクホルダ１６が図５の位置まで降下すると、第２カムドライバ３７の第２カム面３７ａにブランクホルダ１６の第２カムフォロア面１７ｊが当接する。この状態でラム１２がさらに降下することで、この状態で、ラム１２がさらに降下すると、ダイ保持部材１５とブランクホルダ保持部材１７は、プレス方向ＰＤに降下はするが、横方向ＬＤには移動しない。しかし、第２カムフォロア面１７ｊが第２カム面３７ａに追従することで、ブランクホルダ１６とそれに対する横方向ＬＤの相対変位が規制されているダイ１４は、横方向ＬＤに対して第２傾斜角度βを有する方向に、パンチ１３に向けて斜めに移動する。従って、図５の位置から図６の位置までダイ１４とブランクホルダ１６が移動するまでに、ダイ１４とブランクホルダ１６で挟持されたブランク１の端部１ｂは、図１において矢印Ａ２２で示すように移動し、ブランク１はパンチ１３の肩部１３ｃにおいてさらに曲げられると共に、パンチ１３の肩部１３ｃとダイ１４のパンチ１３側の端部１４ｃとの最短距離の延びに応じてさらに延ばされる（第２工程の第１段階）。また、図６の位置までダイ１４とブランクホルダ１６が移動すると、パンチ１３の側部１３ｂとダイ１４の側部１４ｂとの間にブランク１が挟持される。

以上のように第１及び第２工程が完了し、成形品２を取り出す際には、まず、例えばばね２４によってダイ１４の端部１４ａがパンチ１３の肩部１３ｃと緩衝しない位置までダイ１４を後退させる。その後、第２規制ピン３５が規制位置に移動してダイ１４のパンチ１３から離間する方向の移動が規制された状態で、ラム１２と共にダイ１４が上昇する。

図７を参照すると、単純ハット形状の場合、ハット形状の高さH、ハット形状の縦壁の角度θ、第２工程の第１段階開始時（図１の符号ＳＴ２）の縦壁の長さl₁に対する第２工程の第１段階終了時（図１の符号ＳＴ３）の縦壁の長さl₂の伸び率ｍ、及び第２工程の第２段階開始時（図１の符号ＳＴ３）の縦壁の長さl₂に対する第２工程の第２段階終了時（図１の符号ＳＴ４）の縦壁の長さl₃の伸び率ｎが与えられることで、第１傾斜角度αと第２傾斜角度βを含む、図７に示された種々のパラメータが幾何学的に算出できる。

まず、以下の式（１）が成立する。

また、伸び率nから以下の式（２）が成立する。

第２段階の移動量ｂが分かれば、角度β'，βが求められる（式（３））。

第２傾斜角度βにより、第２段階での横方向ＬＤの移動量y3とプレス方向ＰＤの移動量z3を算出できる（式（４））。

同様に，第１傾斜角度αと第１段階での横方向ＬＤの移動量y₂とプレス方向ＰＤの移動量z₂を算出できる。また、伸び率ｍから長さl₁と第１段階の移動量aが求められる（式（５）～（６））。

ここで以下が成立する。

以上より、特に第１傾斜角度αと第２傾斜角度βについて、以下が成立する。

ここで、以下のとおりである。

α:第１傾斜角度
β：第２傾斜角度
Ｈ：ハット形状の断面高さ
θ：ハット形状の縦壁の角度
ｎ：第２工程の第１段階の伸び率
ｍ：第２工程の第２段階の伸び率

本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、図８に示すように、パンチ１３の頂部１３ａに突部１３ｄを設け段差を有する構成としてもよい。この場合、ブランク１に斜面１ｃを形成することができる。また、プレス方向ＰＤは下方向に限定されず、上方向であってもよい。さらに、ダイ１４及びブランクホルダ１６のプレス方向ＰＤの移動に代えて、又はそれと共に、パンチ１３をプレス方向ＰＤと反対方向に移動させてもよい。

上記実施形態では、ブランク１の一方の端部１ｂのみをダイ１４とブランクホルダ１６で挟持して移動させる場合について説明した。しかし、パンチ１３の頂部１３ａに配置されたブランク１が、パンチ１３の両側に突出し、両方の端部をダイ１４とブランクホルダ１６で挟持して移動させてもよい。これにより、ハット断面形状の成形品が得られる。

上記実施形態では、パンチ１３の側部１３ｂに負角θが付されているが、本発明の適用対象は負角成形に限定されない。

１ ブランク
１ａ 端部
１ｂ 端部
１ｃ 斜面
２ 成形品
１０ プレス成形装置
１１ ボルスタ
１２ ラム
１３ パンチ
１３ａ 頂部
１３ｂ 側部
１３ｃ 肩部
１３ｄ 突部
１４ ダイ
１４ａ 底部
１４ｂ 側部
１４ｃ 端部
１５ ダイ保持部材
１５ａ 頂壁
１５ｂ 背壁
１５ｃ 側壁
１６ ブランクホルダ
１６ａ 頂部
１６ｂ 側部
１６ｃ 凹部
１７ ブランクホルダ保持部材
１７ａ 底壁
１７ｂ 背壁
１７ｃ 側壁
１７ｄ 凹部
１７ｅ 第１案内溝
１７ｆ 第２案内溝
１７ｇ，１７ｈ 貫通孔
１７ｉ 第１カムフォロア面
１７ｊ 第２カムフォロア面
１８ クッション装置
１９ パッド
２１ ばね
２２ クッションシリンダ
２３ クッションパッド
２４ クッションピン
２５ 直動案内部
２６ ばね
３１ スライドプレート
３２ ガイドポスト
３３ ピン
３４ 第１規制ピン
３５ 第２規制ピン
３６ 第１カムドライバ
３６ａ 第１カム面
３７ 第２カムドライバ
３７ａ 第２カム面
ＰＤ プレス方向
ＬＤ 横方向
θ 負角
ＩＰ 初期位置
ＦＰ 最終位置
ＳＴ１ 第１工程開始時のブランク
ＳＴ２ 第１工程終了時（第２工程の第１段階開始時）のブランク
ＳＴ３ 第２工程の第１段階終了時（第２工程の第２段階開始時）のブランク
ＳＴ４ 第２工程の第２段階終了時のブランク
Ａ１ 第１工程の移動を示す矢印
Ａ２１ 第２工程の第１段階の移動を示す矢印
Ａ２２ 第２工程の第２段階の移動を示す矢印
Ｃ２１，Ｃ２２ 円弧
α 第１傾斜角度
β 第２傾斜角度

Claims (11)

1. パンチに対してプレス方向と直交する方向である横方向に離間して配置されたダイとブランクホルダとでブランクの端部を挟持すると共に、前記パンチとパッドで前記ブランクの一部を挟持することと、
   前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記パンチの肩部と前記ダイの前記パンチ側の端部との最短距離が延びるように、プレス方向に沿って移動させる第１工程を実行することと、
   前記第１工程に続いて、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記最短距離が延びるように、前記プレス方向と交差する方向に、前記パンチに向けて斜めに移動させる第２工程を実行することと
   を含み、
   前記第２工程は、
   前記第１工程に続いて、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記横方向に対して第１傾斜角度を有する方向に、前記パンチに向けて斜めに移動させる第１段階を実行することと、
   前記第１段階に続いて、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記横方向に対して第２傾斜角度を有する方向に、前記パンチに向けて斜めに移動させる第２段階であって、前記第２傾斜角度が前記第１傾斜角度よりも小さい第２段階を実行することと
   を含む、プレス成形方法。
2. 前記第２工程の前記第１段階及び前記第２段階に、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダが移動する方向は、前記パンチの前記肩部を中心とし前記最短距離を半径とする円弧上の移動開始時の前記ダイのパンチ側の端部が位置する位置における接線の方向又は当該接線よりも前記プレス方向に近い方向である、請求項１に記載のプレス成形方法。
3. 前記第２工程の前記第１段階における前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダの移動は、横方向の移動量よりも前記プレス方向の移動量が大きい、請求項１又は２に記載のプレス成形方法。
4. 前記第２工程は、前記第１段階と前記第２段階のみを含み、
   前記第２段階における前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダの移動は、横方向の移動量が前記プレス方向の移動量より大きい、請求項１から３のいずれか１項に記載のプレス成形方法。
5. 前記第２工程の終了時に、前記ブランクホルダの側部が前記パンチの側部に接する、請求項１から４のいずれか１項に記載のプレス成形方法。
6. 前記パンチの前記側部と、前記ダイの側部とは互いに相補的な形状を有し、前記第２工程の終了時に、前記パンチの前記側部と前記ダイの前記側部との間に前記ブランクが挟持される、請求項５に記載のプレス成形方法。
7. 前記パンチの前記側部はプレス方向に対して負角をなしている、請求項５に記載のプレス成形方法。
8. 前記パンチは前記パッドと共に前記ブランクの前記一部を挟持する部分に段差を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載のプレス成形方法。
9. 前記第１傾斜角度と前記第２傾斜角度が以下の式で表される、請求項１から８のいずれか１項に記載のプレス成形方法。
   

   

   α:第１傾斜角度
   β：第２傾斜角度
   Ｈ：ハット形状の断面高さ
   θ：ハット形状の縦壁の角度
   ｎ：第２工程の第１段階の伸び率
   ｍ：第２工程の第２段階の伸び率
10. パッドと共にブランクの一部を挟持するパンチと、
    前記パンチに対してプレス方向と直交する方向である横方向に離間して配置され、ブランクホルダと共に前記ブランクの端部を挟持するダイと
    前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを移動させる駆動機構と
    を備え、
    前記駆動機構は、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記パンチの肩部と前記ダイの前記パンチ側の端部との最短距離が延びるように、プレス方向に沿って移動させた後、前記最短距離が延びるように、前記プレス方向と交差する方向に、前記パンチに向けて斜めに移動させ、
    前記駆動機構による、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダの前記斜めの移動は、前記横方向に対して第１傾斜角度を有する方向の移動と、前記横方向に対する傾斜角度が前記第１傾斜角度より小さい第２傾斜角度である移動とを含む、プレス成形装置。
11. 前記駆動機構は、
    前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記プレス方向の相対移動を規制しつつ、前記横方向に移動可能に保持し得る保持部であって、前記プレス方向に移動可能な保持部と、
    前記プレス方向の前記保持部の移動に伴って前記ダイ又は前記ブランクホルダに係合して、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記横方向に対して前記第１傾斜角度を有する方向に移動するように案内する第１傾動案内部と、
    前記プレス方向の前記保持部の移動に伴って前記ダイ又は前記ブランクホルダに係合して、前記ブランクの前記端部を挟持した前記ダイと前記ブランクホルダを、前記横方向に対して前記第２傾斜角度を有する方向に移動するように案内する第２傾動案内部と
    を備える、請求項１０に記載のプレス成形装置。

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