JP4358757B2 - カップ形状部品、カップ形状部品製造方法およびカップ形状部品製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス加工により製造されるカップ形状のカップ部を有するカップ形状部品、カップ形状部品製造方法およびカップ形状部品製造装置に関し、特に、カップ形状のカップ部とこのカップ部から延出するアーム部とを有する内視鏡用生検鉗子の先端部に用いられた鉗子部品のようなカップ形状部品、カップ形状部品製造方法およびカップ形状部品製造装置に関する。

従来から、鉗子部品は、カップ形状（例えば半楕円球殻状）のカップ部と、このカップ部から延出するアーム部とを有しており、例えば内視鏡用処置具である生検鉗子の先端部に用いられている。

鉗子部品は、この２つを組合せ、これらに設けられた貫通孔にほぼ円柱状の支軸を取り付けることにより、支軸を支点として回動できるようになっている。すなわち、この鉗子部品は、２つのカップ部が閉じて当接すると楕円球殻状をなし、また、２つのカップ部が離れると口を開く、いわゆる開閉自在の「はさみ」状の鉗子として用いられ、体内の患部の検体をサンプルとして切除して閉じたカップ部内に把持することで、サンプルを体外に摘出するように操作される。

次に、内視鏡処置具である生検鉗子の先端部に用いられた鉗子部品の使用用途を図３８乃至図４０に基づいて説明する。図３８は、鉗子部品を内視鏡に挿入したときの説明図であり、図３９および図４０は、２種類の鉗子部品の斜視図である。

図３８において、鉗子部品１０１は、内視鏡の鉗子用チャンネル１０３を通して体内に挿通できるようになっている。鉗子部品１０１は内視鏡の鉗子用チャンネル１０３を挿通する必要があるところから、直径が１．８乃至４．５ｍｍ、長さが６ｍｍ以下の小さなサイズに形成されている。

図３９において、鉗子部品１０１は、カップ部１０４と、このカップ部１０４の後端側から延出するアーム部１０５とから概ね構成されている。ここで、図３９に示すように、カップ部１０４の上面となる外周縁に鋸形状の歯１０６を形成した鉗子部品を「Ｖ字ワニ口カップ」と称し、図４０に示すように、カップ部１０４の上面となる外周縁にフラットな面１０７を形成した鉗子部品を「標準カップ」と称している。

カップ部１０４の中央部には、上記検体等をより多く採取できるようにするための採取孔１０４ａが形成されている。また、カップ部１０４の上面となる外周縁の後端側の一部には、アーム部１０５が延出する方向に、針付き鉗子等の生検鉗子として用いられる際の針状部材を装着するための溝１０８が設けられている。

一方、アーム部１０５の中央部には、鉗子部品１０１の開閉時の支点となる上記支軸を挿入するための貫通孔１０５ａが形成されている。また、アーム部１０５の基端部（カップ部１０４から離れた端部）には、鉗子部品１０１を上記支軸を支点として開閉動作させるために、図示しない略パンタグラフ式のリンク機構部と回動自在に連結するための連結孔１０５ｂが形成されている。なお、連結孔１０５ｂの周囲には、アーム部１０５の他の部分よりも盛上った盛上り部１０５ｃが設けられている。

図３８の説明に戻り、リンク機構部は、コイルシース１０９の内部に挿通されている図示しない操作ワイヤに連結されている。この操作ワイヤは、コイルシース１０９内を軸心方向に沿って、コイルシース１０９に対し相対移動自在に配設されており、その基端部がコイルシース１０９と共に操作ハンドル１１０に連結されている。

操作ハンドル１１０は、操作ワイヤを固定する固定部１１０ｂと、コイルシース１０９を固定するとともに、固定部１１０ｂに対して接近あるいは離反する方向に軸心方向に沿って移動する可動部１１０ａとで構成されている。そして、生検鉗子の操作時には、操作ハンドル１１０の固定部１１０ｂと可動部１１０ａとの相対移動により、操作ワイヤとコイルシース１０９が相対移動して、鉗子部品１０１のカップ部１０４の開閉が遠隔操作されるようになっている。

このような鉗子部品を製造する方法として、従来、機械加工による製造方法及び、製造装置が一般的に用いられてきた。その後、溶融された金属材料（ワーク）を準備し、これを鉗子部品の形状にくり貫かれた分割可能な金型に圧入して成形するいわゆる鋳造で行い、成形後に金型を冷却してから分割し、成形された鉗子部品を金型から取り出す技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、この方法では、金属組織に鋳造特有の巣が生じ、カップ形状部品の使用用途上、部品の強度不足が懸念される。そこで、金属組織に巣が生じるという懸念が起こらない塑性加工の一種であるバルクフォーミング技術に注目したものがある。

近年では、塑性加工業界が主体として、生産のスピードアップやコスト低減の他、省資源・省エネルギーにも貢献するための手段として、ニアネットシェイプ（大まかな形状はプレス、鍛造の様な塑性加工で成形し、その他の細かい形状は機械加工で仕上げる（研磨・研削も含む））又は、ネットシェイプ（プレス、鍛造の様な塑性加工だけで複雑形状部品を、後加工なしに最終形状まで完成させる）に注目が集まっている。

例えば、帯状のワークを一対のプレス打ち抜き型間、一対の潰し型間、一対の折り曲げ型間および一対の絞り型間に順送する際に、上記プレス打ち抜き型により、上記カップ部を形成するためのカップ部準備部分、上記アーム部を形成するためのアーム部準備部分およびアーム部準備部分とワークとを連結したブリッジ部を残して、その周囲をプレス打ち抜きする工程と、上記潰し型の少なくとも一方を移動させることにより、この潰し型で少なくともアーム部準備部分をプレスして所望の厚さにする工程と、上記折り曲げ型により、上記ブリッジ部を９０°折り曲げる工程と、上記絞り型の少なくとも一方を移動させることにより、この絞り型で上記カップ部準備部分をプレスし、上記カップ部を形成する工程と、を有し、上記複数の工程を同時に行うカップ形状のカップ部とこのカップ部から延出するアーム部とを有する鉗子部品の製造方法がある（例えば、特許文献２参照）。この方法を使うことにより、ワーク（材料）の使用量を機械加工に比べ、２分の１乃至３分の１に低減させ、時間あたりの生産性も飛躍的に向上でき、高精度な生産を持続して行うことができる。さらに、成形された部品の衝撃強度もアップし、 製品の縮小化や軽量化が図れるなど、数多くのメリットがある。
米国特許第５１３３７２７号明細書 特開２００２−４５３６３号公報

しかしながら、上述の特許文献２に開示されている方法では、一対の絞り型によりカップ部を形成する工程では、図４１（特許文献２の図１３（ａ）に相当）のパンチ１２８の形状が円形形状であり、パンチ１２８が垂直方向に下降して成形することを特徴としている。そのため、パンチ１２８により垂直方向に圧力が加えられるのでワーク２００の変形方向は垂直方向に流動する割合が多くなる。ところが、垂直方向へ流動できなくなったワーク２００の一部は強制的に図４２に示したようにカップ縁部２００ｂ付近へ流動してしまうことになる。よって、カップ底部２００ａ付近（ワーク２００の中心部付近）はワーク２００の変形（塑性流動）が多くなるためにワーク２００の加工硬化が促進され、ワーク２００の限界以上の状態にワーク２００の応力値が高くなってしまう。そのため、ワーク２００への潤滑剤塗布や成形金型への表面処理等が必要となる。また、カップ縁部２００ｂ付近もカップ底部２００ａ付近のワーク２００の応力値に比べれば低いものの、後工程である歯付け工程（特許文献２では第７工程）でＶ字形状の歯を成形する工程があるので、ワーク２００の応力値が高くなっていると、Ｖ字形状の歯をプレス成形するには多くの工程分割が必要となり製造コストが増大してしまうという問題点があった。

さらに、上述の特許文献２に開示されている方法では、底部２００ａ付近をプレス成形させようとして強制的にパンチ１２８を下降させ所定寸法まで押し込もうとすると、パンチ１２８に加わる圧力が増大する結果、ワーク２００の抗折力以上にパンチ１２８の応力値が増大するので金型の寿命が短くなってしまうという問題点があった。仮に、底部２００ａ付近をカップ部１０４の所定寸法迄は成形しないとしても、後工程である歯付け工程（特許文献２では第７工程）でＶ字形状の歯を成形する工程では、ワーク２００の初期応力値以上に増大しているので、Ｖ字形状の歯にプレス成形するにはワーク２００への潤滑剤塗布や金型への表面処理等が必要となるという問題点があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ネットシェイプによりカップ形状部品のカップ部の寸法精度をさらに向上させるとともに、生産性を向上させコストを大幅に削減したカップ形状部品、カップ形状部品製造方法およびカップ形状部品製造装置を提供することを目的としている。

また、近年、塑性加工業界ではプレス、鍛造製品等の形状予測に、シミュレーション解析を用いた数値解析によって、成形中、成形後の成形型及びワークの応力状態や変位状態を求めて、その値を用いて金型設計や工程設計を実施している。解析対象としては、成形型、及びワークのブランク形状を数値モデルにして、初期値として成形型とワークの物性値（測定値や文献値）、及び各種境界、プレス成形条件を入力し、成形中の温度や成形荷重、応力分布値、歪み分布値、変形量等の解析結果を出力する成形シミュレーションを実施している。

本発明は、シミュレーション解析を用いた数値解析を利用することにより、より生産性を向上させコストを大幅に削減したカップ形状部品、カップ形状部品製造方法およびカップ形状部品製造装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、下記のような構成を採用した。
すなわち、本発明の一態様によれば、本発明のカップ形状部品製造方法は、ワークをプレス加工することによってカップ形状のカップ部を有するカップ形状部品を製造するためのカップ形状部品製造方法であって、上記ワークを載置するためのダイと、上記ワークに溝部を形成させるための溝入れ刃を有する溝部形成パンチとを用いて、上記ダイに載置した上記ワークをプレスすることにより、上記溝入れ刃が上記ワークに溝部を形成する溝部形成工程と、上記ワークを収納するための凹のカップ形状の収納部を有するダイと、上記収納部のカップ形状に対応する凸のカップ形状のカップ部形成面を有するカップ部形成パンチとを用いて、上記溝部形成工程で形成された溝部と上記カップ部形成パンチとを対応させて上記ワークをプレスすることにより、上記カップ部を形成するカップ部形成工程とを備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様によれば、本発明のカップ形状部品製造方法は、ワークをプレス加工することによってカップ形状のカップ部を有するカップ形状部品を製造するためのカップ形状部品製造方法であって、上記ワークを載置するための凹の収納部を有するダイと、上記ワークに溝部を形成させるための溝入れ刃を有する溝部形成パンチとを用いて、上記収納部に収納した上記ワークをプレスすることにより、上記溝入れ刃が上記ワークに溝部を形成する溝部形成工程と、上記ワークを収納するための凹のカップ形状の収納部を有するダイと、上記収納部のカップ形状に対応する凸のカップ形状のカップ部形成面を有するカップ部形成パンチとを用いて、上記溝部形成工程で形成された溝部の中に上記カップ部形成パンチを挿入して上記ワークをプレスすることにより、上記カップ部を形成するカップ部形成工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のカップ形状部品製造方法は、上記溝部形成工程が、Ｖ字形状の上記溝入れ刃が上記溝部を形成することが望ましい。
また、本発明のカップ形状部品製造方法は、上記溝部形成工程が、刃先角度８０乃至１２０°の上記溝入れ刃が上記溝部を形成することが望ましい。

また、本発明のカップ形状部品製造方法は、上記溝部形成工程が、上記ワークの素材厚さの４０乃至６０％のストロークで上記溝部を形成することが望ましい。
また、本発明のカップ形状部品製造方法は、上記溝部形成工程が、複数のテーパ面を有する上記溝入れ刃が上記溝部を形成することが望ましい。

また、本発明のカップ形状部品製造方法は、上記溝部形成工程が、先端が曲面を有するＲ形状又は平面を有するフラット形状を成している上記溝入れ刃が上記溝部を形成することが望ましい。

また、本発明のカップ形状部品製造方法は、上記溝部形成工程が、シミュレーション解析を用いて決定された形状の上記溝入れ刃が上記溝部を形成することが望ましい。
また、本発明のカップ形状部品製造方法は、上記溝部形成工程が、上記ワークの挙動および上記ワークに発生する応力分布値に基づいたシミュレーション解析を用いて決定された形状の上記溝入れ刃が上記溝部を形成することが望ましい。

また、本発明の一態様によれば、本発明のカップ形状部品は、上述の何れかのカップ形状部品製造方法によって製造されたカップ形状部品である。
また、本発明のカップ形状部品は、内視鏡用生検鉗子の先端部に用いられた鉗子部品であることが望ましい。

また、本発明の一態様によれば、本発明のカップ形状部品製造装置は、ワークをプレス加工することによってカップ形状のカップ部を有するカップ形状部品を製造するためのカップ形状部品製造装置であって、上記ワークを載置するためのダイと、上記ワークに溝部を形成させるための溝入れ刃を有する溝部形成パンチとを備えることを特徴とする。

また、本発明のカップ形状部品製造装置は、上記溝入れ刃が、Ｖ字形状の部材であることが望ましい。
また、本発明のカップ形状部品製造装置は、上記溝入れ刃の刃先角度が、８０乃至１２０°であることが望ましい。

また、本発明のカップ形状部品製造装置は、上記ダイと上記溝部形成パンチが、上記ワークの厚さの４０乃至６０％のストロークで上記溝部を形成するように、上記収納部に収納した上記ワークをプレスすることが望ましい。

また、本発明のカップ形状部品製造装置は、上記溝入れ刃が、複数のテーパ面を有することが望ましい。
また、本発明のカップ形状部品製造装置は、上記溝入れ刃の先端が、曲面を有するＲ形状又は平面を有するフラット形状を成していることが望ましい。

本発明によれば、カップ部形成パンチの抗折力が被加工ワークの抗折力以上に増大する事がなくなるので、カップ部形成パンチの寿命が向上するために製造コストが低減できる結果、製品コストの低減が可能である。

また、本発明によれば、成形荷重が軽減できるので、成形スピードを上げることができるため、生産性が向上し製品製造コストが低減できる。
また、本発明によれば、成形スピードを上げることにより、塑性加工特有のスプリングバック量を軽減できるので（歪み速度が一定になるので製品バラツキが少ない）、効率的にプレス成形できる。

また、本発明によれば、カップ形状部品のカップ部の外周縁にシャープなエッジが形成できるので、より切れ味良く検体を切除することができる。
また、本発明によれば、Ｖ字形状の溝入れ刃を有するパンチを設定する際、シミュレーション解析を用いて机上検討するので、実際の試作品を作成し、実験により確認することが無くなるので試作品が必要にならない部分の開発コストが低減できる。

また、本発明によれば、従来の設備、工程を大幅に変更することなく、溝部形成の工程のみを前工程に追加するだけで対応が可能である。よって、従来の順送金型においても容易に工程変更ができるので、設備改造費がかからず短納期で安価に変更できる。

また、本発明によれば、カップ形状のカップ部を形成する前にＶ字形状の溝入れ刃を有するパンチ（溝入れパンチ）を用いてＶ字形状に予備成形することにより、カップ形状のカップ部を形成する絞りパンチ（カップ部形成パンチ）がＶ字形状の溝の壁面に沿う状態で強制されてプレス成形されるので、プレス成形時の芯ズレ、絞りパンチの倒れ、設備のガタの影響を受けないため、カップ部の寸法精度が安定させてプレス成形できる。

すなわち、本発明によれば、カップ形状部品の半楕円球殻状等のカップ部を所定寸法通りにプレス成形することが可能になるので、生産性を向上させコストを大幅に削減するカップ形状部品を市場にタイムリーに提供することが可能である。

また、本発明によれば、ワークの変形（塑性流動）、応力分布値等の結果を基にして、Ｖ字形状の溝入れ角度を設定するので実験が不要または低減できることから、製造コスト削減や、環境負荷の低減にも非常に有用である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態における鉗子部品を製造するプレス機を含む全体図であり、図２は、本発明の実施の形態におけるプレス機にセットする金型の斜視図であり、図３は、本発明の実施の形態における金型の要部の説明図である。

図１において、金属材料としてのＳＰＣＥ（冷間圧延鋼：Ｈｖ＝１００）のワーク（被加工材）２は、帯状の板材であり、基台９に立設しているアンコイラー３に巻き付かれている。このアンコイラー３は、ロール状に巻かれたワーク２を回転軸に保持しており、回転軸を回転させてワーク２をプレス機１の方向へ送り出す。

プレス機１の側面には送り装置５が取り付けられている。この送り装置５は、アンコイラー３からのワーク２を、プレス機１内にセットされた長尺矩形形状の上型（パンチホルダー）７と下型（ダイホルダー）８との対向領域へ長手方向に沿って送り出す。この上型７および下型８とによって順送金型６が構成されている。

ワーク２は、上型７と下型８との間では、下型８に配備したリフターガイド（不図示）に支持されており、上型７の移動にあわせて上下方向に移動し、プレスする際の高さ位置と送る際の高さ位置とに位置するようになっている。

また、アンコイラー３と送り装置５との間には、ロール状に巻かれていたワーク２を平面に矯正するためのレベラー４が基台９に立設している。基台９にはプレス機１のベース１０が固定されている。ベース１０上には、複数のポスト１１が立設しているとともに、下型８を載置するボルスター１２が固定されている。上型７は、クランプ１３等を介してラム１４に固定されており、このラム１４の上下動にあわせて上下方向に移動するようになっている。

次に、上型７と下型８とから構成されている順送金型６を図２および図３に基づいて説明する。
上型７は、長尺矩形形状で、その上面７ａをクランプ１３等を介してラム１４に固定されており、プレス機１のクランク（不図示）で、このラム１４を上下動させることで、下型８の上面に立設された４本のガイドポスト１５に沿って上下方向に移動する。上型７の下面にはパンチプレート１６が固定されており、パンチプレート１６には平面に矯正されたワーク２から鉗子部品を製造するために必要な数工程分の複数のパンチが装着されている。

一方、下型８の上面にはダイプレート１７が固定されており、ダイプレート１７にはパンチプレート１６に装着された複数のパンチに対向して複数のダイが装着されている。
このパンチプレート１６とダイプレート１７にそれぞれ装着されたパンチとダイによって、図３において、左側から順送される帯状のワーク２は、例えば後述する第１工程乃至第１３工程までの主要な加工工程によって、鉗子部品が得られるようになる。

次に、パンチプレート１６とダイプレート１７のそれぞれに装着されている複数のパンチとダイおよび製造過程を図に基づいて概略的に説明する。なお、図３では、各パンチと各ダイは、略図で示し、各加工の先端加工面は以下の図と説明をもって行う。

帯状のワーク２から所望形状の鉗子部品を得るため、その形状の荒取りを行う第１工程の打ち抜きパンチ１８の斜視図を図４に示し、打ち抜き加工されたワーク２の斜視図を図５に示す（図５において、紙面の上側がワークの上流側に対応する）。そして、荒取りされたワーク２の肉厚（板厚）を各部分において一定にする第２工程の潰しパンチ２０と潰しダイ２１の斜視図を図６に示し、潰し加工するときの断面図を図７に示し、この潰しパンチ２０と潰しダイ２１で潰し加工されたワーク２の斜視図を図８に示す。

また、鉗子部品におけるアーム基端部に開閉操作用の連結孔を設ける第４工程のアーム基端部孔あけパンチ２４の斜視図を図９に示し、潰し加工されたワーク２の向きを変える第５工程の曲げパンチ２６の斜視図を図１０に示し、曲げ加工されたワーク２の斜視図を図１１に示す。

また、曲げ加工されたワークに対して溝部を形成する第６工程の溝入れパンチ６１を図１２乃至図１５に示し、溝入れされるワーク２の挙動を図１６乃至図１９に示し、シミュレーション解析に用いられる数値解析モデルを図２０に示し、先端部をＲ形状にした溝入れパンチ６１のパンチ形状を図２１に示し、シミュレーション解析の流れを示すフローチャートを図２２に示す。

また、溝部が形成されたワーク２に対してカップ部形状を形成する第７工程の絞りパンチ２８と絞りダイ２９の斜視図を図２３に示し、この絞りパンチ２８と絞りダイ２９で絞り加工するときの断面図を図２４および図２５に示し、絞り加工されたワーク２の斜視図を図２６に示す。

そして、絞り加工されたカップ部形状のワーク２に歯付け加工する第８工程の歯付けパンチ３０と歯付けダイ３１の斜視図を図２７に示し、この歯付けパンチ３０と歯付けダイ３１で歯付け加工するときの断面図を図２９に示す。なお、「標準カップ」を製造するときの歯付けパンチ３２の斜視図を図２８に示す。

また、歯付けされたワーク２に対して、カップ部形状の周囲に形成されたフランジ２ｅを除去する第９工程の剪断パンチ３３と剪断ダイ３４の斜視図を図３０に示し、この剪断パンチ３３と剪断ダイ３４で剪断加工するときの断面図を図３１および図３２に示し、剪断加工されたワーク２の斜視図を図３３に示す。

また、鉗子部品のカップ部の中央部に採取孔１０４ａを設ける第１０工程のカップ部孔あけパンチ３６の斜視図を図３４に示し、前述で変えたワーク２の向きを元に戻すための第１１工程の曲げ戻しダイ３９の斜視図を図３５に示す。

そして、鉗子部品のアーム部の中央部に貫通孔を設ける第１２工程のアーム中央部孔あけパンチ４０の斜視図を図３６に示し、製造過程を経たワーク２を帯状のワーク２から切り離す第１３工程の切り離しパンチ４２の斜視図を図３７に示す。

以下、鉗子部品の製造過程で用いる各工程の各パンチとダイについて詳細に説明する。
図４において、帯状のワーク２から鉗子部品を得るために、その形状に対応した形状の荒取りを行うように、第１工程で用いる打ち抜きパンチ１８は、カップ部準備部分２ｂ、アーム部準備部分２ａおよびこのアーム部準備部分２ａと帯状のワーク２とを連結するブリッジ部２ｃ（図５参照）を残してその周囲を打ち抜くように所定部分が突出して、略Ｌ字形状の空間１８ａを有している。また、打ち抜きダイ１９は、上記打ち抜きパンチ１８の突出部に対向する位置に穴が形成され、この穴を介して帯状のワーク２から打ち抜かれたチップが排出されるようになっている。

図６において、帯状のワーク２にブリッジ部２ｃを介して形成したアーム部準備部分２ａとカップ部準備部分２ｂの肉厚（板厚）を各部分において一定にするために、第２の工程で用いる潰しパンチ２０は、アーム部準備部分２ａの上面を潰すアーム部潰し面（基準面）２０ａと、基準面２０ａよりも凹んだカップ部準備部分２ｂの上面を潰すカップ部潰し面２０ｂと、アーム部準備部分２ａの基端部付近に盛上り部２ｄ（図７，図８参照）を形成するために、一部が基準面２０ａよりも凹んだ凹部２０ｃと、を有している。

また、潰しダイ２１は、アーム部準備部分２ａの下面を潰すアーム部潰し面（基準面）２１ａと、基準面２１ａよりも凹んだカップ部準備部分２ｂの下面を潰すカップ部潰し面２１ｂとを有している。

この第２工程で潰し加工されたアーム部準備部分２ａとカップ部準備部分２ｂには、潰し加工前の形状（図５参照）に対し、ダ肉（無駄肉）が形成されるので、第３工程では、このダ肉除去のための除去パンチ２２と除去ダイ２３が装着されている。

すなわち、除去パンチ２２は、潰しパンチ２０と潰しダイ２１で潰されて食み出たダ肉を除去するものであり、上記打ち抜きパンチ１８と同一形状のものを使用する。除去ダイ２３は、上記打ち抜きダイ１９と同一形状のものを使用する。

図９において、アーム基端部に連結孔を設けるために、第４工程で用いるアーム基端部孔あけパンチ２４は、アーム部準備部分２ａの基端部付近に形成された盛上り部２ｄに孔（図３９に示す連結孔１０５ｂ）をあけるように先端が突出している。また、アーム基端部孔あけダイ２５は、上記孔あけパンチ２４の突出部に対向する位置に穴（不図示）が形成されている。

図１０において、孔あけ加工された後に、ワーク２の向きを変えるすなわち帯状のワーク２の順送方向に対してアーム部準備部分２ａおよびカップ部準備部分２ｂが直交する方向に向かせるために、第５工程で用いる曲げパンチ２６は、アーム部準備部分２ａに近いブリッジ部２ｃを下方へ９０°折り曲げるために凸形状をなしている。一方、曲げダイ２７は、折り曲げに用いられないブリッジ部２ｃ付近を下方から支持するように凸形状をなしている。

図１２乃至図１５において、ワーク２の変形方向を側面（斜め）方向へより多く流動させるために、折り曲げ加工されたワーク２に対して溝部を形成する第６工程で用いる溝入れパンチ６１は、所定の刃先角度の溝入れ刃６１Ａを有している。

以下、溝入れについて図１２乃至図２２を用いて具体的に説明する。
まず、溝入れの実施例１として、Ｖ字形状の溝入れパンチ６１の溝入れ角度６１ａを９０°に設定した場合について述べる。

図１２等に示すＶ字形状の溝入れパンチ６１は、溝部を形成するためのＶ字形状の溝入れ刃６１Ａの溝入れ角度６１ａが９０°になる様に製作されている。より具体的に溝入れ刃６１Ａの形状を説明すると、図１２に示したように溝入れパンチ６１の正面から見るとその断面がＶ字形状をしており、図１４に示したようにその両端には斜面部６１Ｂを備えている。また、溝入れパンチ６１は、ワーク２をせん断しないように刃端角度６１ｂが９０°を超える角度、例えば９５〜１４０°になる様に製作されている。

そして、溝入れダイ６２はワーク２を載置できればよく、すなわちワーク２を載置する部位の形状は、平面形状でもよいし、後述する絞りダイ２９と同様に凹面のＲ形状を有するカップ形状でもよいし、絞りダイ２９のＲ形状より大きいＲを有する形状等でよい。

初めに図１２乃至図１５の溝入れパンチ６１を用い、図１６に示す溝入れダイ６２により保持されたワーク２（具体的には、カップ部準備部分２ｂ）を上方から垂直方向に下降させプレス成形させる。この時、図１２乃至図１５に示す溝入れパンチ６１の先端部部位が、図１６のワーク２に点接触している状態から徐々に垂直方向に下降するために、点接触状態から面接触状態に変化してくる。

溝入れパンチ６１の溝入れ角度６１ａが９０°の場合は、図１７に示す様に荷重ベクトルが斜め方向と垂直方向に均等に作用するので、図１２乃至図１５に示す溝入れパンチ６１が垂直方向に下降する下降量（ストローク）が増してくると、垂直方向と斜め方向へ均等にワーク２の変形が進展し、図１８に示す様にハーフトーンで表した四角い形状２Ａから斜線で表した両端が膨らみ中央にＶ字形状の溝部を有する中間形状２Ｂにプレス成形される。

ここで、図１９に示したワーク２の中心部付近２ｇは、ワーク２を保持する溝入れダイ６２と溝入れパンチ６１とに挟まれ圧力が加えられるので、ワーク２の応力値が破断限界に近い状態に高くなってしまう。しかし、図１９に示した側面部付近２ｈは、中心部付近２ｇの様に図１９の溝入れダイ６２と溝入れパンチ６１に挟まれ圧力が加えられることが殆どないので、限界に近い状態にワーク２の応力値まで高くなる心配が全くない。

よって、後の第８工程である歯付け工程では容易に角度寸法通りのＶ字形状の歯にプレス成形することが可能であることが、後述するシミュレーション解析結果より証明できる。

なお、本実施例１については、シミュレーション解析を用いてＶ字形状の溝入れパンチ６１の形状を設定するので、実験を行わずにワーク２の変形（塑性流動）、応力分布値を算出してＶ字形状の溝入れ角度６１ａを設定するシミュレーション解析の実施方法を以下に詳細に示す。

まず、初めに汎用ＣＡＤを用いて溝入れパンチ６１の２次元の断面形状を作成する。
図２０に示すように、中心線６３を中心にして溝入れパンチ６１と溝入れダイ６２との間にワーク２（具体的には、カップ部準備部分２ｂ）が挟まれた状態を、シミュレーション解析を実施するための数値解析モデルとしてシミュレーション入力データを作成する。この数値モデルは通常、塑性加工解析で一般的に用いられる弾塑性有限要素法解析で実施する。図２０の数値解析モデルは立体ではない２次元の断面形状であるが、シミュレーション解析の解析条件で奥行き（厚さ）を設定しているので、単純な断面形状ではないシミュレーション解析を実施する。

次に、解析条件に関しては、図２０のワーク２には、この種の塑性変形解析に通常良く用いられる金属ワーク特性（ヤング率、ポアソン比、降伏応力、加工硬化特性）を入力し、等方性のワーク硬化則で定義する。また、図２０のワーク２には拘束条件を設定せず、無拘束状態でシミュレーション解析を実施する。次に、溝入れパンチ６１および溝入れダイ６２、中心線６３は剛体のラインとして定義し、変形は全く生じないものと仮定してシミュレーション解析は実施する。

以上のシミュレーション解析条件で実施された結果より、評価項目であるワーク２の変形（塑性流動）と応力分布値を算出して判断すると、Ｖ字形状部の深さがカップ部を形成する素材（ワーク２）の素材高さに対し５０%のストロークにおいて、図１９の中心部付近２ｇは、ワーク２の限界にほぼ近い状態まで応力分布値が高くなってしまうが、図１９の側面部付近２ｈは、ワーク２の限界より遙かに低い応力分布値であるので、推測した通りの結果が得られる。

また、ワーク２の変形（塑性流動）より判断しても、ワーク２の初期の形状よりも側面方向への変形（塑性流動）が確認できるので、応力分布値での結果と同様に、推測した通りの結果が得られる。

以上のことから、Ｖ字形状の溝入れパンチ６１の溝入れ角度６１ａを９０°に設定した場合については、予測した通りワーク２をＶ字形状に予備成形することができ、後工程である第７工程では、カップ部２ｆを図面通りの厚さ寸法にプレス成形させることが可能であるとシミュレーション解析結果より証明できる。

次に、上記実施例１と条件を異ならせた比較例１および比較例２を説明する。
まず、比較例１では実施例１と同じＶ字形状の溝入れパンチ６１を用いＶ字形状部の深さがカップ部を形成する素材高さに対し６０％のストローク迄の状態でシミュレーション解析を実施する。その結果、実施例１と同様に図１９の中心部付近２ｇは、ワーク２の限界にほぼ近い状態まで応力分布値が高くなってしまうが、図１９の側面部付近２ｈは、ワーク２の限界より遙かに低い応力分布値であり推測した通りの結果が得られる。

さらに、ワーク２の変形（塑性流動）より判断しても、初期のワーク２の形状よりも側面方向への変形（塑性流動）が確認できたので、実施例１での結果と同様に、推測した通りの結果が証明できる。

比較例２では、Ｖ字形状の溝入れパンチ６１の溝入れ角度６１ａを１３０°に設定した場合について述べる。
初めに図１２に示すＶ字形状の溝入れパンチ６１の正面図での溝入れ角度６１ａを１３０°で製作する。そして、実施例１と同様に、初めに図１２乃至図１５のＶ字形状の溝入れパンチ６１を、図１６に示す溝入れダイ６２により保持されたワーク２を上方から垂直方向に下降させプレス成形させる。この時、図１２乃至図１５に示す溝入れパンチ６１の先端部部位が図１６に示すワーク２に点接触している状態から徐々に垂直方向に下降するために点接触状態から面接触状態に変化する。

溝入れパンチ６１の溝入れ角度６１ａが１３０°では荷重ベクトルが斜め方向に比べ垂直方向に作用する割合が高くなる。そのため、図１２乃至図１５に示すＶ字形状の溝入れパンチ６１が垂直方向に下降する下降量（ストローク）が増してくると斜め方向に比べ、垂直方向へのワーク２の変形が進展し、図１８の様な中間形状にプレス成形される。

ここで、図１９の中心部付近２ｇは、図１９のワーク２を保持する溝入れダイ６２と図１２乃至図１５に示す溝入れパンチ６１に挟まれ垂直方向に圧力が加えられる割合がより高まるので、限界以上の状態にワーク２の応力値が高くなってしまう。さらに、図１９の側面部付近２ｈも中心部付近２ｇと同様に、図１９の溝入れダイ６２と図１２乃至図１５に示す溝入れパンチ６１に挟まれ圧力が加えられる割合が高まり、限界に近い状態にワーク２の応力値まで高くなってしまう。よって、後の第８工程である歯付け工程ではシャープエッジなＶ字形状の歯にプレス成形することは不可能であることが判った。

従って、実施例１と同様に、シミュレーション解析を用い、Ｖ字形状の溝入れ角度６１ａを１３０°に設定した場合の数値解析モデルを作成し、Ｖ字形状部の深さがカップ部を形成する素材高さに対し６０％のストローク迄の状態でシミュレーション解析を実施すると、図１９の中心部付近２ｇは、ワーク２の限界以上の状態まで応力分布値が高くなってしまう。

さらに、図１９の周辺部付近２ｈも同様にワーク２の限界に近い応力分布値まで高くなってしまうことが判った。よって、比較例２では全域においてワーク２が限界に近い応力分布値まで高くなってしまうことが判り、ワーク２をＶ字形状に予備成形することは可能であるが、後工程である第７工程では、カップ部２ｆを図面通りの厚さ寸法にプレス成形させることが不可能であることがシミュレーション解析結果より証明できる。

次に、実施例２として、Ｖ字形状の溝入れパンチ６１の溝入れ角度６１ａを８０°に設定した場合について述べる。
まず、図１２乃至図１５に示す溝入れ角度６１ａを８０°のＶ字形状の溝入れパンチ６１を製作する。そして、実施例１と同様に、初めに図１２乃至図１５に示したようなＶ字形状の溝入れパンチ６１を用い、図１６に示したように溝入れダイ６２により保持されたワーク２を上方から垂直方向に下降させプレス成形させる。この時、図１２乃至図１５に示す溝入れパンチ６１の先端部部位が、図１６のワーク２に点接触している状態から徐々に垂直方向に下降するために、点接触状態から面接触状態に変化してくる。

溝入れパンチ６１の溝入れ角度６１ａが８０°の場合では、荷重ベクトルが垂直方向に比べ斜め方向に作用する割合が高くなるため、図１２乃至図１５に示す溝入れパンチ６１が垂直方向に下降する下降量（ストローク）が増してくると垂直方向に比べ、斜め方向へのワーク２の変形が進展し、図１８に示す様な中間形状にプレス成形される。

ここで、図１９に示したワーク２の中心部付近２ｇは、ワーク２を固定する溝入れダイ６２と溝入れパンチ６１とに挟まれ圧力が加えられるので、実施例１と比べてもワーク２の応力値は限界よりかなり低い状態で維持される。

また、図１９の側面部付近２ｈは、図１９に示した溝入れダイ６２と図１２乃至図１５に示す溝入れパンチ６１に挟まれ圧力が加えられることが殆どないので、実施例１と比べてもかなり応力値が低い状態で維持され、限界に近い状態にワーク２の応力値が高くなるといった現象は全くなくなる。

よって、後の第８工程である歯付け工程では容易に角度寸法通りのＶ字形状の歯にプレス成形することが可能であることが、シミュレーション解析結果より証明できる。
なお、実施例１と同様に、シミュレーション解析を用い、Ｖ字形状の溝入れ角度６１ａを８０°に設定した場合の数値解析モデルを作成して検証する。すなわち、実施例１と同様にＶ字形状の溝入れ角度６１ａが８０°の溝入れパンチ６１を用い、Ｖ字形状部の深さがカップ部を形成する素材高さに対し６０％のストローク迄の状態でシミュレーション解析を実施する。その結果、シミュレーション解析により、カップ部２ｆを図面通りの厚さ寸法にプレス成形させることが可能であると証明できた。

次に、実施例３として、先端部をＲ形状にしたＶ字形状の溝入れパンチ（溝入れ角度６１ａが１００°）６１の場合について述べる。
まず、図２１に示すように、先端部を例えば半径０．５ｍｍのＲ形状にしたＶ字形状の溝入れパンチ６１（溝入れ角度６１ａが１００°）を製作する。そして、実施例１、２と同様に、初めに図２１の先端部をＲ形状にした溝入れパンチ６１を用い、図１６に示したように溝入れダイ６２により保持されたワーク２を上方から垂直方向に下降させプレス成形させる。この時、図２１に示す先端部をＲ形状にしたＶ字形状の溝入れパンチ６１が、ワーク２に点接触している状態から徐々に垂直方向に下降するために、溝入れパンチ６１が溝部の壁面に沿うように点接触状態から面接触状態に変化することにより溝部を押し広げていく。そして、図２１に示す先端部をＲ形状にした溝入れパンチ６１の溝入れ角度６１ａが１００°では荷重ベクトルが垂直方向に比べ斜め方向に作用する割合が高くなる。

しかしながら、先端部をＲ形状にしたことにより図１２乃至図１５に示すような先端が鋭利である完全なＶ字形状の溝入れパンチ６１に比べ、垂直方向に下降する下降量（ストローク）が同じであっても図１９の中心部付近２ｇの寸法は厚くなってしまうことになる。

なお、先端部をＲ形状にした溝入れパンチ６１で成形したので、図１９の中心部付近２ｇは、ワーク２を固定する溝入れダイ６２と溝入れパンチ６１に挟まれ圧力が加えられるが、実施例１に比べてもワーク２の応力値は限界よりさらに低い状態で維持される。

また、本実施例３についても実施例１、２と同様に、シミュレーション解析を用い、数値解析モデルを作成して検証すると、シミュレーション解析結果より、カップ部２ｆを図面通りの厚さ寸法にプレス成形させることが十分可能であると証明できる。

次に、実施例４としては、楕円軌道で回転する溝入れパンチ６１をワーク２に押し当てて加圧して成形する、いわゆるリベッティングかしめ工法（回転かしめ）を応用して実施することも可能である。

ここで、シミュレーション解析の流れを説明しておく。
図２２は、シミュレーション解析の流れを示すフローチャートである。
まず、ステップＳ２２１において、３次元ＣＡＤによる形状モデルの作成を行い、ステップＳ２２２において、形状モデルデータの読み込みを行う。

次に、通常のＦＥＭ（有限要素法）解析モデルの構築を行う。具体的には、ステップＳ２２３において、専用プリポストによるＦＥメッシュの作成を行い、ステップＳ２２４において、専用プリポストによる金属材料の物性値を入力し、ステップＳ２２５において、専用プリポストによる拘束条件の入力を行い、ステップＳ２２６において、専用プリポストによる荷重条件を入力し、ステップＳ２２７において、専用プリポストによる自動リメッシュ条件を入力することにより、ＦＥＭ解析モデルの作成が完了する（ステップＳ２２８）。

そして、ステップＳ２２９において、計算が開始され、ステップＳ２３０において、計算が終了する。
次に、通常のＦＥＭ解析による解析結果の確認作業を行う。すなわち、ステップＳ２３１において、専用プリポストにより解析結果データを読み込み、ステップＳ２３２において、専用プリポストによる応力、歪みおよび変位の結果を確認する。

そして、ステップＳ２３３において、計算結果が好ましいものであるか否かを判断し、好ましいものであれば（ステップＳ２３３：Ｙ）、処理を終了し、好ましくないものであれば（ステップＳ２３３：Ｎ）、ステップＳ２２３に戻る。

以上が第６工程の実施例である。
図２３において、溝入れ加工されたワーク２に対してカップ部形状を形成するために、第７工程で用いる絞りパンチ２８は、その成形面２８ａがカップ部準備部分２ｂの内面（上面）を凹面に成形するために凸面のＲ形状（いわゆるカップ形状あるいは半楕円球殻状：Ｒｍａｘ＝０．０５Ｓ乃至０．４Ｓ）をなしている。

また、絞りパンチ２８には、カップ部準備部分２ｂの上面の外周縁の一部に、アーム部準備部分２ａの長手方向と同方向の溝を形成するために、基準面２８ｃの一部から突出した突起部２８ｂが形成されている。一方、絞りダイ２９は、その成形面２９ａがカップ部準備部分２ｂの外周面（下面）を反転させた凹面のＲ形状をなしており、ラッピングによる鏡面（Ｒｍａｘ＝０．０５Ｓ乃至０．４Ｓ）仕上げになっている。また、絞りダイ２９には、上記突起部２８ｂが収容できるように、突起部２８ｂに対向する部分に溝２９ｂが形成されている。

図２７において、絞り加工されたワーク２に歯付け加工するために、第８工程で用いる歯付けパンチ３０は、カップ部準備部分２ｂに形成されたフランジ２ｅ上面を叩く平面３０ｂと、カップ部準備部分２ｂの外周縁に複数の歯（図３９に示す歯１０６）を付ける三角突起部３０ａとを有している。一方、歯付けダイ３１は、その成形面３１ａがカップ部準備部分２ｂの外周面（下面）を反転させた凹面のＲ形状をなしており、ラッピングによる鏡面（Ｒｍａｘ＝０．０５Ｓ乃至０．４Ｓ）仕上げになっている。

なお、「標準カップ」を製造するときには、図２８に示すような、三角突起部３０ａが付いていない絞りパンチ３２を用い、その平面３２ａでカップ部準備部分２ｂに形成されたフランジ２ｅ上面を叩くだけで良い。

図３０において、歯付けされたワーク２に対してカップ部形状の周囲に形成されたフランジ２ｅを除去するために、第９工程で用いる剪断パンチ３３は、先端が凸形状の絞りパンチ２８（図２３参照）と同じく凸面のＲ形状（いわゆるカップ形状あるいは半楕円球殻状）をなしており、筒状のしわ押さえ部材３５内を上下方向に摺動可能となっている。しわ押さえ部材３５は、図３１および図３２に示すようにその先端の平面部でワーク２のカップ部準備部分２ｂの外周縁に形成されたフランジ２ｅの上面を押さえるようになっている。一方、剪断ダイ３４は、その上面の平面部にフランジ２ｅの下面が係止できるように、穴３４ａが形成されている。

図３４において、カップ部準備部分２ｂから成形されたカップ部２ｆの中央部に採取孔１０４ａを設けるために、第１０工程で用いるカップ部孔あけパンチ３６は、カップ部２ｆの略中央に孔（図３９に示す採取孔１０４ａ）をあけるように先端が突出している。一方、カップ部孔あけダイ３７は、上記孔あけパンチ３６の突出部に対向する位置に穴が形成されている。

図３５において、第５工程で９０°折り曲げられたワーク２の向きを元に戻すために、すなわち帯状のワ一ク２の順送方向に対してアーム部準備部分２ａを平行にするために、第１１工程で用いる曲げ戻しダイ３９は、ブリッジ部２ｃを上方へ９０°曲げ戻すように、先端が傾斜した凸形状をなしている。一方、曲げ戻しパンチ３８は、下方側から曲げ戻されるブリッジ部２ｃ付近を上方から支持するように凸形状をなしている。

図３６において、曲げ戻されたワーク２のカップ部準備部分の中央部に貫通孔を設けるために、第１２工程で用いるアーム中央部孔あけパンチ４０は、アーム部準備部分２ａの略中央に孔（図３９に示す貫通孔１０５ａ）をあけるように先端が突出している。一方、アーム中央部孔あけダイ４１は、上記孔あけパンチ４０の突出部に対向する位置に穴が形成されている。

図３７において、製造過程を経たワーク２を帯状のワーク２から切り離すために、第１３工程で用いる切り離しパンチ４２は、アーム部準備部分２ａの基端部を所定形状の曲面に切断するために、その先端部が薄板状で所定形状に曲げられている。一方、切り離しダイ４３は、切り離し部付近を下方から支持し、かつ切り離しパンチ４２の先端部を収容する形状をなしている。

なお、第１工程で用いる打ち抜きパンチ１８と打ち抜きダイ１９で一対のプレス打ち抜き型を構成し、第２工程で用いる潰しパンチ２０と潰しダイ２１で一対の潰し型を構成している。また、第５工程で用いる曲げパンチ２６と曲げダイ２７で一対の折り曲げ型を構成し、第７工程で用いる絞りパンチ２８と絞りダイ２９で一対の絞り型（半密閉２分割金型）を構成している。

次に、上記プレス機１を用いて「Ｖ字ワニ口カップ」を製造する方法を説明する。
図１に示すように、順送金型６をプレス機１の機内にセットし、上型７をクランプ１３を介してラム１４に固定し、また、下型８をボイスター１２に固定する。

次に、アンコイラー３の回転軸を回転させ、ロール状に巻かれた帯状のワーク２をプレス機１に向かって送り出す。このワーク２は、レベラー４を通って平面に矯正される。
平面に矯正された帯状のワーク２は、送り装置５が作動することにより、第１工程の打ち抜きパンチ１８と打ち抜きダイ１９との対向領域、第２工程の潰しパンチ２０と潰しダイ２１との対向領域、第３工程のダ肉除去の除去パンチ２２と除去ダイ２３の対向領域、第４工程のアーム基端部孔あけパンチ２４と孔あけダイ２５との対向領域、第５工程の曲げパンチ２６と曲げダイ２７との対向領域、第６工程の溝入れパンチ６１と溝入れダイ６２との対向領域、第７工程の絞りパンチ２８と絞りダイ２９との対向領域、第８工程の歯付けパンチ３０と歯付けダイ３１との対向領域、第９工程の剪断パンチ３３と剪断ダイ３４との対向領域、第１０工程のカップ部孔あけパンチ３６と孔あけダイ３７との対向領域、第１１工程の曲げ戻しパンチ３８と曲げ戻しダイ３９との対向領域、第１２工程のアーム中央部孔あけパンチ４０と孔あけダイ４１との対向領域および第１３工程の切り離しパンチ４２と切り離しダイ４３との対向領域へ断続的（本実施の形態では０．６秒毎）に所定距離（一定ピッチ）送り出される。

「Ｖ字ワニ口カップ」の鉗子部品が製造される送り装置５の作動で、帯状のワーク２が所定距離で断続的に送り出されるのに同期して、ラム１４が下方に移動することにより、上型７がガイドポスト１５に沿って下降する。これにより、順送金型６の複数のパンチと複数のダイで複数の加工が同時に行われる。

複数の加工工程（第１工程乃至第１３工程）は、ワ一ク２が停止した際に行われ、次いでワーク２を所定距離（例えば打ち抜き加工を行うポイントと潰し加工を行うポイントとの距離分）送り出した後、停止して行う。この動作を繰り返すことで連続的に複数の加工を行う。

以下、複数の加工工程について具体的に説明する。
第１工程となる打ち抜き加工は、帯状のワーク２を図４に示す凸形状の打ち抜きパンチ１８と打ち抜きダイ１９で打ち抜く。これにより、ワーク２は、図５に示すように、カップ部準備部分２ｂ、アーム部準備部分２ａおよびアーム部準備部分２ａと帯状のワ一ク２とを連結するためのブリッジ部２ｃを残してその周囲が空間となる。

第２工程となる潰し加工は、上記打ち抜き加工されて残ったカップ部準備部分２ｂ、アーム部準備部分２ａおよびブリッジ部２ｃの一部から形成されているワーク２を、図６に示す潰しパンチ２０と潰しダイ２１で潰す。

このとき、ワーク２は、図７に示すように、アーム部潰し面２０ａ、２１ａでアーム部準備部分２ａが成形され、カップ部潰し面２０ｂ、２１ｂでカップ部準備部分２ｂが成形される。また、アーム部準備部分２ｂの一部には、潰しパンチ２０の凹部２０ｃにより、盛上り部２ｄが形成される。これにより、ワーク２には、図８に示すように、カップ部準備部分２ｂ、アーム部準備部分２ａおよび盛上り部２ｄがそれぞれ異なる高さの段差が設けられ、所望の肉厚（板厚）となる。

第３工程となる除去加工は、第２工程の潰し加工でカップ部準備部分２ｂとアーム部準備部分２ａの外側に食み出たダ肉（図８では、図示していない）を、第１工程で用いたパンチとダイと同じ形状で構成した除去パンチ２２と除去ダイ２３により打ち抜く。

第４工程となるアーム基端部孔あけ加工は、図９に示すアーム基端部孔あけパンチ２４により、アーム部準備部分２ａの盛上り部２ｄに孔を設ける。
第５工程となる曲げ加工は、上記孔あけ加工されたワーク２を図１０に示す曲げパンチ２６と曲げダイ２７により、図１１に示すように、アーム部準備部分２ａ近傍のブリッジ部２ｃを支点に下方に９０°折り曲げる。これにより、後工程（第７工程）でカップ部形状の形成のために絞り加工するカップ部準備部分２ｂの面が上型７と下型８に対向する。

第６工程となる溝入れ工程は、上記曲げ加工されたワーク２を収納するための凹のカップ形状の収納部を有する溝入れダイ６２と、上記ワーク２に溝部を形成させるための溝入れ刃６１Ａを有する溝入れパンチ６１とを用いて、上記収納部に収納した上記ワーク２をプレスすることにより、上記溝入れ刃６１Ａが上記ワーク２に溝部を形成する。

第７工程となる絞り加工は、上記溝入れ加工されたワーク２のカップ部準備部分２ｂを図２３に示す絞りパンチ２８と絞りダイ２９によりプレス成形する。これにより、ワーク２は、カップ部準備部分２ｂの外周面（下面）が成形面２８ａ、２９ａに沿って流動しつつ凸形状の鏡面に成形されるとともに、カップ部準備部分２ｂの外周縁の一部に溝（不図示）が形成される。

このとき、図２４乃至図２６に示すように、カップ部準備部分２ｂの上面の外周縁には、絞りパンチ２８の平面部２８ｃと絞りダイ２９の平面部２９ｃとの間に挟持され、外方に向かって放射状に延出するフランジ２ｅが形成される。このフランジ２ｅは、後工程の剪断加工で剪断による除去がしやすいように、予め少し大きめに形成する。

第８工程となる歯付け加工は、図２７に示す歯付けパンチ３０と歯付けダイ３１で、上記絞り加工されたカップ部準備部分２ｂの上面の外周縁にＶ字状の歯を付けるとともに、フランジ２ｅの上面を完全に平面とする。

なお、「標準カップ」を製造するときには、歯付け加工は行わず、図２８に示すパンチ３２の平面３２ａによりフランジ２ｅの上面を完全に平面とする。
第９工程となる剪断加工は、カップ部準備部分２ｂのフランジ２ｅを図３０に示す剪断パンチ３３と剪断ダイ３４により剪断する。具体的には、図３１に示すように、カップ部準備部分２ｂのフランジ２ｅの下面を剪断ダイ３４に載置して支持し、フランジ２ｅの上面を剪断パンチ３３の外周に配設された筒状のしわ押さえ部材３５の下面で押さえる。そして、図３２に示すように、剪断パンチ３３を下降させることにより、カップ部準備部分２ｂのフランジ２ｅを剪断加工して打ち抜き、カップ部２ｆとする。

第１１工程となるカップ部孔あけ加工は、図３４に示すカップ部孔あけパンチ３６により、カップ部２ｆの略中央に孔を設ける。
第１２工程となる曲げ戻し加工は、上記孔あけ加工されたワーク２を図３５に示す曲げダイ３９と曲げパンチ３８で、アーム部準備部分２ａ近傍のブリッジ部２ｃを支点に上方に９０°折り曲げる。これにより、カップ部２ｆの絞り加工された面が横（水平）を向く。

第１３工程となるアーム中央部孔あけ加工は、図３６に示すアーム中央部孔あけパンチ４０により、アーム部準備部分２ａの中央に孔を設ける。
切り離し加工は、上記孔あけ加工されたワーク２を図３７に示す切り離しパンチ４２により、ブリッジ部２ｃから所定形状に切断し、図３９に示す「Ｖ字ワニ口カップ」の鉗子部品としてプレス機１内に設けられた図示しない回収箱に排出する。

なお、図３９に示す連結孔１０５ｂ、貫通孔１０５ａの開口端には面取りを施しているが、この面取りは各孔を形成する際のピンに対して段部を形成し、この段部をアーム部に当接することにより、形成することができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明してきたが、本実施の形態は、特に、絞りパンチ２８を用いてのカップ部厚さ寸法通りの半楕円球殻状に成形する第７工程の前に、図１２乃至図１５に示した様な前後左右を全てＶ字にするＶ字形状の溝入れパンチ６１を用いてワーク２に溝をＶ字形状に予備成形することにより、ワーク２の変形方向を側面（斜め）方向へより多く流動させることが可能となる。そのため、Ｖ字形状の溝入れパンチ６１は垂直方向に下降するものの、荷重ベクトルが斜め方向に作用する割合が多くなる結果、成形圧力が斜め及び、側面方向に加わる割合が多くなるので、半楕円球殻状に成形する第７工程の前の段階からワーク２を強制的にカップ縁部２００ｂの方向に流動させることが可能となる。

よって、図４２に示したカップ底部２００ａ付近（ワークの中心部付近）はワーク２の変形（塑性流動）が多くなるためにワーク２の加工硬化が促進され、ワーク２の限界以上の状態にワーク２の応力値が高くなってしまうといったことが防止できる。

さらに、図４２に示したカップ縁部２００ｂ付近へ流動するワーク２は、Ｖ字形状の溝入れパンチ６１に接触することがなく自由な状態で流動するので、ワーク２の加工硬化が促進されず、第８工程である歯付け工程（Ｖ字形状の歯を成形する工程）でのワーク２の初期応力値に近いので、仕様書が指示する角度寸法通りにＶ字形状の歯の成形を可能にすることができる。

ここで、カップ形状部品の半楕円球殻状のカップ部をＶ字形状の溝に予備成形するＶ字形状の溝入れ角度６１ａの設定に際しては、シミュレーション解析を用いてＶ字形状のパンチ形状を決定するので、実験を行わずにワーク２の変形（塑性流動）、応力分布値を算出して、Ｖ字形状の溝入れ角度６１ａを設定でき、実際に金型を作成し実験により確認することが無くなるため、試作品が全く必要なく、開発コストが低減でき、開発期間を短縮できる。

さらに、新たなＶ字形状のパンチ形状を検討する際にもコンピュータ上で行うことができるので、開発コストが低減でき、開発期間も短縮できる。よって、従来の設備、工程を大幅に変更することなく、１工程のみを追加することにより、初期のワーク２の変形方向を流動方向の改善が図れるので、設備改造費もかからず特に従来の方法（特許文献２に示した方法）の順送金型では容易に対応できる。

さらに、Ｖ字形状の溝入れパンチ６１を用いてＶ字形状に予備成形することにより、第７工程の絞りパンチ２８がＶ字形状の溝に強制されてプレス成形されるので、プレス成形時の芯ズレ、絞りパンチ２８の倒れ、設備のガタの影響を受けないため、カップ部の寸法精度を安定させることが可能となる。

なお、本実施の形態で行った複数の加工工程の順序は、これに限らず、例えば、第１３工程となるアーム中央部孔あけ加工を第４工程となるアーム基端部孔あけ加工のときに行っても良く、ワークの加工が可能であれば種々の組合せに変更することができる。

また、各加工工程は、１回に限らず、数回に分けて徐々に１つの工程を進行させても良く、例えば第１工程の打ち抜き加工を複数回に分けて行ったり、第５工程や第１１工程の曲げ加工を徐々に行っても良い。

本実施の形態では、ワーク２としてＳＰＣＥを用いたが、これに限らず、鉄系材料、ステンレス、アルミニウムまたは銅系材料等の金属や合金を用いても良い。
また、本実施の形態では、帯状のワーク２を上型７と下型８によってプレス加工して鉗子部品を製造したが、これに限らず、上型７と下型８との間にストリッパプレートを配備し、このストリッパプレートによりワーク２を下型８側に押さえ位置固定した後に、上型７をストリッパプレートに設けられた孔を介して下動して、プレス加工しても良い。

さらに、本実施の形態では、ワーク２として帯状の板材を用いたが、これに限らず、例えば矩形形状の板材を多数個用い、複数の板材を一列に配列して順送りして行っても良い。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明してきたが、本発明が適用される形状部品製造装置は、その機能が実行されるのであれば、上述の実施の形態に限定されることはなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の構成または形状を取ることができる。

本実施の形態における鉗子部品を製造するプレス機を含む全体図である。 本実施の形態におけるプレス機にセットする金型の斜視図である。 本実施の形態における金型の要部の説明図である。 本実施の形態における打ち抜きパンチの斜視図である。 打ち抜き加工されたワークの斜視図である。 本実施の形態における潰しパンチと潰しダイの斜視図である。 本実施の形態における潰しパンチと潰しダイの断面図である。 潰し加工されたワークの斜視図である。 本実施の形態におけるアーム基端部孔あけパンチの斜視図である。 本実施の形態における曲げパンチの斜視図である。 曲げ加工されたワークの斜視図である。 溝入れパンチの正面図である。 溝入れパンチの側面図である。 溝入れパンチの下面図である。 溝入れパンチの斜視図である。 Ｖ字形状の溝入れパンチを用いた溝入れ工程を説明するための図である。 Ｖ字形状の溝入れパンチを用いた溝入れ工程による荷重ベクトルの方向を示す図である。 Ｖ字形状の溝入れパンチで溝入れ加工を施す際のワークの形状変化を説明するための図である。 Ｖ字形状の溝入れパンチでの溝入れ加工による応力値の変化（発生部位による違い）を示す図である。 シミュレーション解析に用いる数値解析モデル（縦方向の形状）を示す図である。 先端部をＲ形状にしたＶ字形状の溝入れパンチの形状を示す図である。 シミュレーション解析の流れを示すフローチャートである。 本実施の形態における絞りパンチと絞りダイの斜視図である。 本実施の形態における絞りパンチと絞りダイの断面図（絞り前の状態）である。 本実施の形態における絞りパンチと絞りダイの断面図（絞り後の状態）である。 絞り加工されたワークの斜視図である。 本実施の形態における歯付けパンチと歯付けダイの斜視図である。 本実施の形態における他の歯付けパンチの斜視図である。 本実施の形態における歯付けパンチと歯付けダイの断面図である。 本実施の形態における剪断パンチと剪断ダイの斜視図である。 本実施の形態における剪断パンチと剪断ダイの断面図（剪断前の状態）である。 本実施の形態における剪断パンチと剪断ダイの断面図（剪断後の状態）である。 剪断加工されたワークの斜視図である。 本実施の形態におけるカップ部孔あけパンチの斜視図である。 本実施の形態における曲げ戻しダイの斜視図である。 本実施の形態におけるアーム中央部孔あけパンチの斜視図である。 本実施の形態における切り離しパンチの斜視図である。 鉗子部品を内視鏡に挿入したときの斜視図である。 鉗子部品（Ｖ字ワニ口カップ）の斜視図である。 鉗子部品（標準カップ）の斜視図である。 絞りパンチと絞りダイの断面図（絞り前の状態）である。 絞りパンチと絞りダイの断面図（絞り後の状態）である。

符号の説明

１ プレス機
２ ワーク
２ａ アーム部準備部分
２ｂ カップ部準備部分
２ｃ ブリッジ部
２ｄ 盛上り部
２ｅ フランジ
２ｆ カップ部
２ｇ 中心部付近
２ｈ 側面部付近
２Ａ 四角い形状
２Ｂ 中間形状
３ アンコイラー
４ レベラー
５ 送り装置
６ 順送金型
７ 上型（パンチホルダー）
７ａ 上面
８ 下型（ダイホルダー）
９ 基台
１０ ベース
１１ ポスト
１２ ボルスター
１３ クランプ
１４ ラム
１５ ガイドポスト
１６ パンチプレート
１７ ダイプレート
１８ 打ち抜きパンチ
１８ａ 空間
１９ 打ち抜きダイ
２０ 潰しパンチ
２０ａ アーム部潰し面（基準面）
２０ｂ カップ部潰し面
２０ｃ 凹部
２１ 潰しダイ
２１ａ アーム部潰し面（基準面）
２１ｂ カップ部潰し面
２２ 除去パンチ
２３ 除去ダイ
２４ アーム基端部孔あけパンチ
２５ アーム基端部孔あけダイ
２６ 曲げパンチ
２７ 曲げダイ
２８ 絞りパンチ
２８ａ 成形面
２８ｂ 突起部
２８ｃ 基準面
２９ 絞りダイ
２９ａ 成形面
２９ｂ 溝
３０ 歯付けパンチ
３０ａ 三角突起部
３０ｂ 平面
３１ 歯付けダイ
３１ａ 成形面
３２ 歯付けパンチ
３２ａ 平面
３３ 剪断パンチ
３４ 剪断ダイ
３４ａ 穴
３５ しわ押さえ部材
３６ カップ部孔あけパンチ
３８ 曲げ戻しパンチ
３９ 曲げ戻しダイ
４０ アーム中央部孔あけパンチ
４２ 切り離しパンチ
４３ 切り離しダイ
６１ 溝入れパンチ
６１ａ 溝入れ角度
６１ｂ 刃端角度
６１Ａ 溝入れ刃
６１Ｂ 斜面部
６２ 溝入れダイ
１０１ 鉗子部品
１０３ 鉗子用チャンネル
１０４ カップ部
１０４ａ 採取孔
１０５ アーム部
１０５ａ 貫通孔
１０５ｂ 連結孔
１０５ｃ 盛上り部
１０６ 歯
１０７ フラットな面
１０８ 溝
１０９ コイルシース
１１０ 操作ハンドル
１１０ａ 可動部
１１０ｂ 固定部
１２８ パンチ
２００ ワーク
２００ａ カップ底部
２００ｂ カップ縁部

Claims (14)

1. ワークをプレス加工することによってＲ形状の凹面を有するカップ形状のカップ部を有するカップ形状部品を製造するためのカップ形状部品製造方法において、
   前記ワークを載置するためのダイと、前記ワークに溝部を形成させるためのＶ字形状であり、その両端に斜面部を有する溝入れ刃を有する溝部形成パンチとを用いて、前記ダイに載置した前記ワークをプレスすることにより、前記溝入れ刃が前記ワークのカップ部を形成するためのカップ部準備部分に溝部を形成する溝部形成工程と、
   前記ワークを収納するための凹のカップ形状の収納部を有するダイと、前記収納部のカップ形状に対応する凸のＲ形状のカップ部形成面を有するカップ部形成パンチとを用いて、前記溝部形成工程で形成された溝部と前記カップ部形成パンチとを対応させて前記ワークをプレスすることにより、前記カップ部を形成するカップ部形成工程と、
   を備えることを特徴とするカップ形状部品製造方法。
2. ワークをプレス加工することによってＲ形状の凹面を有するカップ形状のカップ部を有するカップ形状部品を製造するためのカップ形状部品製造方法において、
   前記ワークを載置するための凹の収納部を有するダイと、前記ワークに溝部を形成させるためのＶ字形状であり、その両端に斜面部を有する溝入れ刃を有する溝部形成パンチとを用いて、前記収納部に収納した前記ワークをプレスすることにより、前記溝入れ刃が前記ワークのカップ部を形成するためのカップ部準備部分に溝部を形成する溝部形成工程と、
   前記ワークを収納するための凹のカップ形状の収納部を有するダイと、前記収納部のカップ形状に対応する凸のＲ形状のカップ部形成面を有するカップ部形成パンチとを用いて、前記溝部形成工程で形成された溝部の中に前記カップ部形成パンチを挿入して前記ワークをプレスすることにより、前記カップ部を形成するカップ部形成工程と、
   を備えることを特徴とするカップ形状部品製造方法。
3. 前記溝部形成工程は、刃先角度８０乃至１２０°の前記溝入れ刃が前記溝部を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載のカップ形状部品製造方法。
4. 前記溝部形成工程は、前記ワークの厚さの４０乃至６０％のストロークで前記溝部を形成することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のカップ形状部品製造方法。
5. 前記溝部形成工程は、先端が曲面を有するＲ形状又は平面を有するフラット形状を成している前記溝入れ刃が前記溝部を形成することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のカップ形状部品製造方法。
6. 前記溝部形成工程は、シミュレーション解析を用いて決定された形状の前記溝入れ刃が前記溝部を形成することを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のカップ形状部品製造方法。
7. 前記溝部形成工程は、前記ワークの挙動および前記ワークに発生する応力分布値に基づいたシミュレーション解析を用いて決定された形状の前記溝入れ刃が前記溝部を形成することを特徴とする請求項６に記載のカップ形状部品製造方法。
8. 請求項１乃至７の何れか１項に記載のカップ形状部品製造方法によって製造されたカップ形状部品。
9. 前記カップ形状部品は、内視鏡用生検鉗子の先端部に用いられた鉗子部品であることを特徴とする請求項８に記載のカップ形状部品。
10. 前記内視鏡用生検鉗子は、
    前記Ｒ形状の凹面を有するカップ形状のカップ部と、
    前記カップ部から延出するアーム部と、
    を備えることを特徴とした請求項９に記載のカップ形状部品。
11. ワークをプレス加工することによってＲ形状の凹面を有するカップ形状のカップ部を有するカップ形状部品を製造するためのカップ形状部品製造装置において、
    前記ワークを載置するための溝入れダイと、
    前記溝入れダイに載置された前記ワークに溝部を形成させるための、Ｖ字形状であり、その両端に斜面部を有する溝入れ刃を有する溝部形成パンチと、
    前記溝部形成パンチによって前記溝部が形成された前記ワークを収納するための凹のカップ形状の収納部を有する絞りダイと、
    前記凹のカップ形状の収納部を有するダイに載置された前記ワークの前記溝部に対応させてプレスするための凸のＲ形状のカップ部形成面を有するカップ部形成パンチと、
    を備えることを特徴とするカップ形状部品製造装置。
12. 前記溝入れ刃の刃先角度は、８０乃至１２０°であることを特徴とする請求項１１に記載のカップ形状部品製造装置。
13. 前記ダイと前記溝部形成パンチは、前記ワークの厚さの４０乃至６０％のストロークで前記溝部を形成するように、前記収納部に収納した前記ワークをプレスすることを特徴とする請求項１１又は１２に記載のカップ形状部品製造装置。
14. 前記溝入れ刃の先端は、曲面を有するＲ形状又は平面を有するフラット形状を成していることを特徴とする請求項１１乃至１３の何れか１項に記載のカップ形状部品製造装置。