JP4227800B2 - ワーク矯正型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属部材の形状を矯正する型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
金属部材は、成形型から離型したり、熱処理を施したりすると形状が歪みやすい。軽量化のために使用することが多くなっている薄肉のアルミダイキャスト部材（例えば、自動車のフロントサイドメンバーに使用される）は特に歪みやすく、その歪みを矯正する技術が強く望まれている。
金属部材の形状を矯正する技術が、例えば「特許文献１」に記載されている。この技術では、上型と下型からなる矯正型によって金属部材を押圧することによって金属部材の形状を矯正する。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−２８７２６号公報（第１−４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
金属部材の場合、矯正型から金属部材を取り出すと、金属部材に残っている弾性によってその形状が変化する。このために、矯正型の矯正空間を金属部材の正規形状にしておいても、金属材料を正規形状に矯正できない。矯正型から取り出した金属部材が弾性によって変化したあとに、正規形状となるように矯正しなければならない。
矯正型内の矯正空間形状を予め決定する実効的な技術が開発されておらず、現在では、試行錯誤を繰り返して矯正空間形状を修正していく。即ち、矯正型に、「削りや肉盛り」等の修正を施してから金属部材を矯正する作業を繰り返し、矯正型から取り出した金属部材が弾性によって変化した後に正規形状となるような矯正空間形状に修正していく。
上述した従来の矯正型では、満足のいく矯正空間形状に修正するまでに、「削りや肉盛り」等の型修正作業と試し矯正作業を多数回繰り返す必要があり、矯正型の修正作業に時間と費用を要する。
【０００５】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、短時間に安価に矯正型を修正することができる技術を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用と効果】
請求項１に記載のワーク矯正型は、相互に接近することによってワークの一端側を拘束する第１ダイと第１パンチと、相互に接近することによって第１ダイと第１パンチで一端側が拘束されたワークの他端側を拘束する第２ダイと第２パンチを備えている。さらに、このワーク矯正型は、第２ダイと第２パンチのそれぞれを、第２ダイと第２パンチが相互に接近する方向に交差する面内で移動可能に支持する支持手段と、第２ダイと第２パンチが接近する途中で、第２ダイと第２パンチの前記面内における相互の位置関係を位置決めする第１の位置決め手段と、第２ダイと第２パンチでワークの他端側を拘束した状態で、相互の位置関係が位置決めされた第２ダイと第２パンチの全体を、前記面内において第１ダイと第１パンチのいずれかを基準として位置決めする第２の位置決め手段を備えている。
【０００７】
上記の矯正型によると、第１ダイと第１パンチによって一端側が拘束されたワークを基準として第２ダイと第２パンチとのいずれか一方が、移動して位置決めされる。ついで第２ダイと第２パンチの他方が、移動して位置決めされた第２ダイと第２パンチの一方を基準として位置決めされる。このことによって、ワークは第２パンチと第２ダイによって拘束される。このとき、第２パンチと第２ダイはワークを基準に移動することから矯正前のワーク形状が正規形状から大きくずれていてもワークに大きな外力を及ぼすことがない。
第２ダイと第２パンチでワークの他端側を拘束した状態で、第２ダイと第２パンチの全体が移動して第１ダイと第１パンチのいずれかを基準として位置決めされる。このときにワークが矯正される。ワークは、第２パンチと第２ダイに拘束された状態で矯正されるために、矯正時に皺等がよることがない。
この矯正型によると、第２パンチと第２ダイの第１パンチと第１ダイのいずれかに対する位置関係を修正することによって、矯正型の矯正空間形状を変えることができる。満足の行く矯正型の矯正空間形状を得るにあたって、第２パンチと第２ダイの第１パンチと第１ダイのいずれかに対する位置関係を修正するだけですみ、型の矯正面形状を修正する必要がない。
【０００８】
請求項１に記載のワーク矯正型において、第１の位置決め手段は、第２ダイと第２パンチ間に設けられたテーパ付きパイロットピンと係合穴を有し、第２の位置決め手段は、第１パンチに対する前記面内の位置関係が拘束されているロアプレートと第２ダイ間に設けられたテーパ付きパイロットピンと係合穴を有することが好ましい（請求項２）。
このように構成されていると、第２ダイと第２パンチ間に設けられているパイロットピンと係合穴によって第２ダイと第２パンチが位置決めされる。
ロアプレートは、第１パンチに対する位置関係が拘束されている。このため、ロアプレートと第２ダイ間に設けられているテーパ付きパイロットピンと係合穴によって、第２ダイと第２パンチの全体が位置決めされる。
【０００９】
請求項１または２に記載のワーク矯正型において、第１ダイと第１パンチが接近するとスライドして第１ダイに接近するカムパンチが設けられていることが好ましい（請求項３）。
このように構成されていると、第１ダイに接近するカムパンチによってワークがより拘束される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係る形状矯正装置１０について、図面を参照しながら説明する。
図１に示されているように、形状矯正装置１０は下型２０、上型６０から構成されている。形状矯正装置１０は、上側昇降機構８３と下側昇降機構８１を備えた汎用のプレス機に取付けられている。図１の上下は、形状矯正装置１０の上下に対応している。図１は、上側昇降機構８３によって上型６０が上昇位置に配置され、下側昇降機構８１によって昇降される下型２０のカムホルダ２４と第２ダイ２６が、ロアプレート２２上に載置された降下位置に配置されている状態を示している（カムホルダ２４、第２ダイ２６、ロアプレート２２については後述する）。
本形状矯正装置１０が矯正するのは、図２に示されている薄肉のアルミダイキャスト製のワーク１４である。ワーク１４の横断面はコの字状で、長手方向に直角に配置されたリブ１４ａ、１４ｂを備えている。このようなワーク１４は、鋳造型から離型するときや熱処理を施すときに歪んでしまうことが多い。
【００１１】
図１に示されているように、下型２０は、ロアプレート２２、ロアプレート上に載置されたカムホルダ２４と第２ダイ２６、カムホルダ２４上に固定されている第１ダイ４２等から構成されている。ロアプレート２２は、位置が固定されている。
図３に示されているように、ロアプレート２２には、上下方向に貫通する１２個の貫通穴２３が形成されている。図４は、図３のＩＶ−ＩＶ線断面図であり、断面視を右方向に９０度回転して図示している。図３、図４に示されているように、ロアプレート２２上には、２つのホルダ２８が固定されており、そのホルダ２８の上に２つずつ柱状のカムドライバー２９が固定されている。図４に良く示されているように、カムドライバー２９の側面には、傾斜面２９ａが形成されている。
【００１２】
図３、図５に示されているように、ロアプレート２２に取り付けられるパイロット組立３１は、プレート３２と、プレート３２に固定された２本のパイロットピン３３から構成されている。なお、図５は、断面視を右方向に９０度回転して図示している。パイロットピン３３は、上部にテーパ部３３ａを有する円柱状に形成されている。プレート３２には、上下方向に貫通する１２個の取付穴３２ａが形成されている。
ロアプレート２２には、平面形状が矩形の凹部３０が形成されている。パイロット組立３１は、プレート３２の取付穴３２ａと凹部３０の底に複数形成されているピン穴にピン挿入されることにより、ロアプレート２２に固定される（ピンとピン穴の図示は省略されている）。ピンを挿入する取付穴３２ａを選択することにより、ロアプレート２２に対するパイロット組立３１の配置を調整することができる。
【００１３】
図６、図７に示されているように、カムホルダ２４には、上下方向に貫通する横断面が略矩形状の４個の貫通穴３６が形成されている。カムホルダ２４上には、スライド３７、３８、３９、４０と第１ダイ４２が固定されている。第１ダイ４２は、図２に示されているワーク１４の左半分の下面側に沿った形状に形成されている。また、第１ダイ４２には、ワーク１４のリブ１４ａの形状に対応したスリット４２ａが形成されている。
図８は、カムホルダ２４をロアプレート２２上に載置し、さらにカムホルダ２４にカムワーカー４４、４６、カムパンチ４７、４８、４９、５０を装着した状態の平面図である。また、図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線断面図である。図８、図９に示されているように、カムホルダ２４の貫通穴３６には、カムドライバー２９が挿通されている（図９は、断面視を９０度右方向に回転して図示している）。カムワーカー４４は、スライド３８とスライド４０との間に装着されている。カムワーカー４６は、スライド３７とスライド３９との間に装着されている。
【００１４】
図１０、図１１に示されているように、カムワーカー４４には、傾斜面４４ａと載置面４４ｂが形成されている（図１１は、断面視を９０度右方向に回転して図示している）。カムワーカー４６（単体の図示は省略している）にも、カムワーカー４４と同様な傾斜面４６aと載置面４６ｂが形成されている。図９に良く示されているように、カムドライバー２９の傾斜面２９ａと、カムワーカー４４、４６の傾斜面４４ａ、４６ａは、面同士で当接している。カムパンチ４７、４８は、カムワーカー４４の載置面４４ｂに載置され、カムパンチ４９、５０はカムワーカー４６の載置面４６ｂに載置される。また、カムワーカー４４、カムパンチ４７、４８、カムワーカー４６、カムパンチ４９、５０は、図示を省略するスプリングによって第１ダイ４２から離反する側に付勢されている。
【００１５】
図１２、図１３、図１４に示されているように、第２ダイ２６は、ベース部２６ａとダイ部２６ｂを有している。図１３に良く示されているように、ベース部２６ａには、上下方向に貫通した係合穴２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆが形成されている。ダイ部２６ｂは、図２に示されているワーク１４の右半分の下面側に沿った形状に形成されている。また、ダイ部２６ｂには、ワーク１４のリブ１４ｂに対応した形状のスリット２６ｓが形成されている。第２ダイ２６は、係合穴２６ｃ、２６ｄにパイロット組立３１のパイロットピン３３が挿通された状態でロアプレート２２上に載置される。
なお、係合穴２６ｃ、２６ｄにパイロットピン３３が挿通された状態の第２ダイ２６と、カムホルダ２４の第１ダイ４２との位置関係は、ワーク１４の正規形状とは対応していない。係合穴２６ｃ、２６ｄにパイロットピン３３が挿通された状態の第２ダイ２６は、ワーク１４の正規形状よりもさらにワーク１４を矯正する方向に偏移した位置（以下、矯正位置と言う）に配置される。
図１に示されているように、下側昇降機構８１によって昇降される円柱状のクッションピン１５がロアプレート２２の貫通穴２３に挿通されている。クッションピン１５はカムホルダ２４と第２ダイ２６の下に配置されている。従って、クッションピン１５の昇降にともなって、カムホルダ２４と第２ダイ２６も昇降する。
【００１６】
図１、図１５に示されているように、上型６０は、アッパープレート６２、第１パンチ６４、アッパーホルダ６５、第２パンチ６８、ベアホルダ６６、７１、７２等から構成されている。平板状のアッパープレート６２は、図示しない押圧機に取付けられている。第１パンチ６４は、アッパープレート６２に固定されている。第１パンチ６４に形成されているパンチ部６４ａは、図２に示されているワーク１４の左半分の上面側に沿った形状に形成されている。
アッパーホルダ６５はアッパープレート６２に固定されている。Ｌ字状に形成されているベアホルダ６６、７１、７２はアッパープレート６２に固定されており、その先端部には回転可能なボール７３が装着されている。なお、ベアホルダは６個設けられているが、図１、図１５においてはベアホルダ６６、７１、７２でそれらを代表している。また、図１ではベアホルダ７１、７２の図示が省略されており、図１５ではベアホルダ６６の図示が省略されている。
【００１７】
図１５に良く示されているように、第２パンチ６８にはフランジ６８ｃが形成されている。そして、ベアホルダ６６、７１、７２がボール７３を介してフランジ６８ｃを懸吊することにより、第２パンチ６８がアッパープレート６２に装着される。このように構成されているので、第２パンチ６８は、その上面６８ｂとアッパーホルダ６５の下面６５ａとが摺動しながら水平方向に移動することができる。第２パンチ６８のパンチ部６８ａは、図２に示されているワーク１４の右半分の上面側に沿った形状に形成されている。第２パンチ６８には、第２ダイ２６の係合穴２６ｅ、２６ｄの位置に対応している下向きに突出した円柱状のパイロットピン７５が取り付けられている。パイロットピン７５の先端側には、テーパ部７５ａが設けられている。
【００１８】
形状矯正装置１０の動作について説明する。
ワーク１４の形状を矯正する際には、図１６に示されているように、クッションピン１５でカムホルダ２４と第２ダイ２６を上昇位置まで上昇させる。第２ダイ２６、その係合穴２６ｃ、２６ｄは、ロアプレート２２に固定されているパイロットピン３３から抜ける。係合穴２６ｃ、２６ｄがパイロットピン３３から抜けても、第２ダイ２６はそのまま真上に上昇する。従って、上昇位置に上昇した第２ダイ２６のロアプレート２２との水平方向の位置関係は、ロアプレート２２上に載置されていたときと変わらない。すなわち、上昇位置に上昇した第２ダイ２６は、ロアプレート２２に対して矯正位置に配置されている。
【００１９】
カムホルダ２４と第２ダイ２６が上昇位置に配置されている状態で、ワーク１４が第１ダイ４２と第２ダイ２６のダイ部２６ｂにセットされる。このとき、ワーク１４のリブ１４ａは第１ダイ４２のスリット４２ａに差込まれ、リブ１４ｂは第２ダイ２６のスリット２６ｓに差込まれる。ワーク１４は正規とは異なる形状に歪んでおり、上述したように第２ダイ２６は矯正位置に配置されている。したがって、セットされたワーク１４は、第１ダイ４２とダイ部２６ｂにフィットしない。
【００２０】
続いて、上側昇降機構８３が作動して上型６０が降下する。まず、ワーク１４を拘束する動作について説明する。図１７は、カムホルダ２４が上昇位置に配置され、第１ダイ４２と降下した第１パンチ６４との間にワーク１４が挟み込まれた状態を図示している。上述したように、カムワーカー４４、４６、カムパンチ４７、５０はスプリングによって第１ダイ４２から離反する方向に付勢されている。従って、カムワーカー４４、４６は、カムドライバー２９の傾斜面２９ａに案内されてカムパンチ４７、５０とともに第１ダイ４２から離れた位置に配置される。なお、図１７では図示されていないが、カムパンチ４８、４９も第１ダイ４２から離れた位置に配置される。
第１パンチ６４がワーク１４を押圧すると、その力にクッションピン１５が負け、カムホルダ２４が降下する。カムホルダ２４が降下すると、図１８に示されているように、カムワーカー４４、４６がカムドライバー２９の傾斜面２９ａに案内されて第１ダイ４２側に移動し、カムパンチ４７、４８、４９、５０と第１ダイ４２との間にワーク１４を挟み込んで押圧する。従って、ワーク１４は拘束される。
【００２１】
ワーク１４を矯正する動作について説明する。なお、この動作は、上述してワーク１４を拘束する動作と平行して行われる。
図１９は、第２パンチ６８が降下している途中の状態を図示している。上述したように、矯正前のワーク１４は第２ダイ２６のダイ部２６ｂにフィットしない（図１９は、ワーク１４がダイ部２６ｂにフィットせず、右方向に偏って配置された状態を図示している）。なお、図１９および後述する図２０の第２パンチ６８と第２ダイ２６は、第２ダイ２６の係合穴２６ｅ、２６ｆの軸を含む断面で図示されている。
第２パンチ６８と第２ダイ２６の水平方向の位置関係がズレていても、第２パンチ６８が降下すると、パイロットピン７５のテーパ部７５ａが第２ダイ２６の係合穴２６ｅ、２６ｆに係合する。パイロットピン７５が係合穴２６ｅ、２６ｆに係合した状態で、第２パンチ６８がさらに降下すると、第２パンチ６８は係合穴２６ｅ、２６ｆに案内されて第２ダイ２６と対応する位置まで移動する。そして、図２０に示されているように、第２パンチ６８と第２ダイ２６がワーク１４を挟み込む。
【００２２】
上述したように、上昇した第２ダイ２６は矯正位置に配置されている。このため、第２パンチ６８と第２ダイ２６がワーク１４を挟み込む過程で、第２ダイ２６は歪んでいるワーク１４によって案内され、水平方向に移動する。図２０は、このようにして、第２ダイ２６が図１９に示されているよりも右方向に移動した状態を図示している。なお、第２ダイ２６が水平方向に移動するときには、第２ダイ２６の下面とクッションピン１５の上面が摺動する。
【００２３】
第２パンチ６８と第２ダイ２６がさらに降下すると、図２１に示されているように、第２ダイ２６の係合穴２６ｃ、２６ｄがパイロットピン３３のテーパ部３３ａに係合する。なお、図２１および後述する図２２の第２パンチ６８と第２ダイ２６は、第２ダイ２６の係合穴２６ｃ、２６ｄの軸を含む断面で図示されている。係合穴２６ｃ、２６ｄがテーパ部３３ａに係合すると、第２パンチ６８と第２ダイ２６は、パイロットピン３３に案内されながら、図２２に示されているように、図２１よりも左方向に移動した矯正位置まで移動し、ロアプレート２２上に載置される。ワーク１４を挟み込んでいる第２パンチ６８と第２ダイ２６が矯正位置まで移動すると、歪んでいたワーク１４の形状が矯正される。
【００２４】
本実施形態の形状矯正装置１０は、ロアプレート２２に固定されているパイロットピン３３と、第２ダイ２６の係合穴２６ｃ、２６ｄとの位置関係を調整するだけで、容易にワーク１４の形状の矯正量を調整することができる。
【００２５】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
従って、例えば、下記に記載するように構成することもできる。
【００２６】
（１）形状矯正装置が矯正するのは、水平方向に限られない。第２ダイと第１ダイの位置関係を調整して、ワークの高さ方向の歪みや、ワークの捻れ歪みを矯正することもできる。
（２）第２パンチと第２ダイを２組以上設けることもできる。このように構成すると、ワークを矯正する自由度が大きくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る形状矯正装置の側面図。
【図２】実施形態に係るワークの斜視図。
【図３】実施形態に係るロアプレートの平面図。
【図４】図４のＩＶ−ＩＶ線断面図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】実施形態に係るカムホルダの平面図。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線矢視図。
【図８】実施形態に係るカムホルダ等が、ロアプレートに載置された状態の平面図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線断面図。
【図１０】実施形態に係るカムワーカーの平面図。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線断面図。
【図１２】実施形態に係る第２ダイの側面図。
【図１３】実施形態に係る第２ダイの平面図。
【図１４】図１２のＸＩＶ−ＸＩＶ線断面図。
【図１５】図１のＸＶ−ＸＶ線断面図。
【図１６】実施形態に係るカムホルダと第２ダイが上昇位置に配置された状態の形状矯正装置の側面図。
【図１７】実施形態に係るカムホルダが上昇位置に配置され、第１パンチが降下してワークを挟み込んだ状態の断面図。
【図１８】実施形態に係るカムホルダが降下位置に配置され、第１パンチが降下してワークを拘束した状態の断面図。
【図１９】実施形態に係る第２ダイが上昇位置に配置され、第２パンチが降下しつつある状態の断面図。
【図２０】実施形態に係る第２ダイが上昇位置に配置され、その第２ダイと第２パンチとの間にワークが挟み込まれた状態の断面図。
【図２１】実施形態に係る第２ダイと第２パンチがワークを挟み込みながら共に降下している状態の断面図。
【図２２】実施形態に係る第２ダイと第２パンチが降下して矯正位置に配置された状態の断面図。
【符号の説明】
１０：形状矯正装置
１４：ワーク、
１４ａ、１４ｂ：リブ
１５：クッションピン
２０：下型
２２：ロアプレート
２３：貫通穴
２４：カムホルダ
２６：第２ダイ、２６ａ：ベース部、２６ｂ：ダイ部、
２６ｃ、２６ｄ、２６ｅ、２６ｆ：係合穴
２６ｓ：スリット
２８：ホルダ
２９：カムドライバー、２９ａ：傾斜面
３０：凹部
３１：パイロット組立
３２：プレート、３２ａ：取付穴
３３：パイロットピン、３３ａ：テーパ部
３６：貫通穴
３７、３８、３９、４０：スライド
４２：第１ダイ、４２ａ：スリット
４４：カムワーカー、４４ａ：傾斜面、４４ｂ：載置面
４６：カムワーカー、４６ａ：傾斜面、４６ｂ：載置面
４７、４８、４９、５０：カムパンチ
６０：上型
６２：アッパープレート
６４：第１パンチ
６５：アッパーホルダ、６５ａ：下面
６６：ベアホルダ
６８：第２パンチ、６８ａ：パンチ部、６８ｂ：上面、６８ｃ：フランジ
７１、７２：ベアホルダ
７５：パイロットピン、７５ｂ：テーパ部
８１：下側昇降機構
８３：上側昇降機構

Claims (3)

1. 相互に接近することによってワークの一端側を拘束する第１ダイと第１パンチと、
   相互に接近することによって第１ダイと第１パンチで一端側が拘束されたワークの他端側を拘束する第２ダイと第２パンチと、
   第２ダイと第２パンチのそれぞれを、第２ダイと第２パンチが相互に接近する方向に交差する面内で移動可能に支持する支持手段と、
   第２ダイと第２パンチが接近する途中で、第２ダイと第２パンチの前記面内における相互の位置関係を位置決めする第１の位置決め手段と、
   第２ダイと第２パンチでワークの他端側を拘束した状態で、相互の位置関係が位置決めされた第２ダイと第２パンチの全体を、前記面内において第１ダイと第１パンチのいずれかを基準として位置決めする第２の位置決め手段と、
   を備えるワーク矯正型。
2. 前記第１の位置決め手段は、第２ダイと第２パンチ間に設けられたテーパ付きパイロットピンと係合穴を有し、
   前記第２の位置決め手段は、第１パンチに対する前記面内の位置関係が拘束されているロアプレートと第２ダイ間に設けられたテーパ付きパイロットピンと係合穴を有することを特徴とする請求項１に記載のワーク矯正型。
3. 第１ダイと第１パンチが接近するとスライドして第１ダイに接近するカムパンチが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のワーク矯正型。

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