JP4374311B2 - 薄板材料の位置決め機構 - Google Patents

Description

本発明は、薄板材料をプレス加工する際の加工位置のずれを防止する位置決め機構に係わり、特に薄板材料に形成された突起部を利用して位置決めを行う位置決め装置に関するものである。

アルミ板等の薄板状の被加工薄板材料（ワーク）をプレス加工にて形成する場合には、順送金型と呼ばれる金型が多く用いられている。

順送金型とは、複数の段階の工程を同一の金型内に所定のピッチで順番に配置し、送り装置でプレス機械の１ストローク毎に材料を所定のピッチずつ送り、次の工程へとワークを順送りする装置のことをいう。ワークは、供給装置により連続供給され、連続自動運転により加工完了品が順送金型から順次排出される。

順送金型を用いることにより、複雑な形状のプレス加工を段階的に加工し、連続して製造することが可能となっている。

しかしながら、順送金型では、プレス加工によりワークが変形するために、ワークの搬送方向の長さは各段階の加工に応じて変化することとなる。これにより、送り装置によるワークの供給方式ではワークの搬送量は一定とならず、プレス加工位置のズレを起こし、製品の品質を落とす原因となる。

ここで、加工位置のズレを減少させる搬送する方式としては、ワークをグリッパーで挟み込んで搬送する、いわゆるグリッパー方式の送り装置が使われることが多い。

また、プレス加工位置のズレを修正する方法として、ワークに位置決め用のパイロット穴を設け、この穴に加工部に設けられた位置決めピンを挿入することによりワークの位置決めを行う装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平５−２４５５５７号公報

しかしながら、グリッパー方式の送り装置では、加工位置のズレを防ぐために、ワークが滑らないように強い力で把持する必要があるが、強い力でワークを把持した場合はワークに形成された突起の形状が変形するおそれがある。逆に、ワークが変形しないよう弱い力で把持した場合には、加工位置のズレが生じ製品の品質が大きく悪化することとなる。そして、このズレを修正するために作業者がワークの位置あわせを行う場合には、プレス装置をその都度停止する必要があるため、生産性が大きく低下してしまう。

また、薄板のワークはバネ性を有しているため、搬送方向の下流からワークを押す形となる送り方式の搬送方法では、ワークがプレス装置内でたわんでしまう。したがって、送り方式による加工位置のズレが生じない精密なワークの搬送は非常に困難である。

また、パイロット穴で位置決めを行う場合には、ワークのパイロット穴と金型の位置決めピンとの位置ズレが大きい場合には、位置決めピンが挿入できずに、ワークを傷つけるおそれがあった。特に、ワークの板厚が薄い場合には、位置決めピンの挿入時にワークに無理な負荷がかかり、ワークが損傷するおそれがある。

そして、パイロット穴に位置決めピンが挿入できない場合には、パイロット穴が変形して、パイロット穴による位置決めがもはや不可能となり、以後のプレス加工において加工位置の位置ズレを起こすこととなる。

加えて、パイロット穴をワークに設ける場合には、ワーク上にプレス加工ができない部分が生じるために、材料に無駄が生じることとなる。そして、プレス加工によりワークが変形するため、パイロット穴とワーク上に形成された突起の形状との位置関係も、加工の段階に応じて変化してしまう。したがって、パイロット穴を加工位置の基準とした場合には、突起の形状との位置関係において加工位置にずれが生じてしまう。

そして、そもそもオフセットフィンの形成加工のようなワーク上にパイロット穴を設けることのできない製品も存在する。

本発明の目的は、このような従来の問題を解決するためになされたもので、被加工薄板材料に形成された突起形状を利用して位置決めを行うことにより、プレス加工する際の加工位置のずれを防止することができる位置決め装置を提供しようとするものである。

本願請求項１に記載の発明は、部材の幅方向に一列に形成された複数の突起部からなる突起群が、部材搬送方向に渡って、略一定のピッチで配列された被加工薄板材料を、プレス装置内で一定方向に搬送し該プレス装置に取り付けられた上型が上下に動作し、前記被加工材料の搬送面を有する下型とでプレスすることにより加工を行う金型に用いられる被加工薄板材料の位置決め機構であって、隣接する前記突起部群同士の隙間に挿入可能な先端部と、隣接する前記突起部群の各側頂部に当接する当接部と、を備えた歯部を前記突起部群のピッチと略同一に外周に複数有し、前記下型の前記被加工材料の搬送面に前記歯部が突出して前記被加工材料に噛み合う歯車部と、回転軸を中心とした一方向に山部を有し、前記歯車部と回転軸を同一にし一体的に回転するカム部と、前記上型に取り付けられ前記カム部の山部に嵌合する輪郭を有する谷部を有し、該谷部の開放端を、該上型の上下動作方向の下方向に向けているカム受け部とを備え、前記上型が下降した時に、前記カム受け部の前記谷部に前記カム部の前記山部がならって入り、嵌合することにより、前記カム部と前記歯車とが一方向に微動回転し、前記被加工薄板材料を前記微動回転の方向と同方向に微動させ位置決めを行うことを特徴とする。

本発明の位置決め機構によれば、プレス加工によるワークの変形により搬送方向のワークの寸法が変化して搬送ピッチがずれた場合でも、カム受け部の谷部にカム部の山部が倣うよう回転して嵌合することにより、カム部とシャフトにより連結し一体的に回転する歯車部が回転し、歯車部に噛み合うワークは加工位置に移動しワークの位置決めを行うことが可能となる。

これにより、ワークに形成されたオフセットフィンにより位置決めを行うことが可能となり、ワークにパイロット穴を設ける必要がなく材料を無駄なく加工できる効果がある。また、オフセットフィンの位置を基準とした加工を行うため、穴や外形の打ち抜きの位置とオフセットフィンの位置とがずれることがなく、精度良く打ち抜くことが可能となり、オフセットフィンの端面形状が潰れることはない。これにより、製品としての機能を維持することができる。

また、歯車部はワークに常時噛み合っているため、歯車がオフセットフィンに干渉してフィンを損傷することはない。

また、ワークに設けることのできるパイロット穴の大きさには限度があるため、ワークの搬送誤差がパイロット穴の径より大きいときには、もはやパイロット穴による位置決めをすることはできないが、本実施形態ではカムにより位置決めを行っているため、カム受け部の開放端を大きくすることにより、大きな搬送誤差が生じた場合でも位置決めを行うことができる。

以下、本発明の実施形態である位置決め機構について、図を参照して詳細に説明する。本実施形態ではワーク（薄板材料）に、順送金型によってオフセットフィン（突起部）の形成をし、外形を抜き取る加工を行い、最終的な製品を製造している。

図１０は、オフセットフィンが形成された最終的な製品１００の一例を示す図である。図１０（ｂ）、（ｃ）は、製品１００の一部分の拡大図である。

ここで、オフセットフィンとは、波形状のフィンであって板幅方向の山谷が板の長手方向の所定のピッチごとに、板幅方向に半山ずれて千鳥状に形成されたフィンのことをいい、オイルクーラ等の熱交換器に多く用いられているものである。

図１０（ｂ）からわかるように、製品１００の外径部１００ａ及び打ち抜き穴１００ｂの切断位置は、切断部の端面がつぶれを防止するために、オフセットフィンの溝部１００ｄの中間にあることが望ましい。したがって、製品の製造には精密なワークの位置決めが必要となる。

図１は、本実施形態の位置決め機構を有する金型を駆動するプレス装置の概略構成図である。

１は、リール等に巻き取られたアルミ板やステンレス板等のワークである。ワーク１には、不図示の前工程でオフセットフィンが形成されている。２は、ワーク１をストックしておく巻出装置である。前工程のオフセットフィン加工プレス装置と連続して本工程のプレス装置を設置する場合には、巻き出し装置の代わりにワーク１を受け渡すバッファ部を設けてもよい。３は、巻出装置２に巻き取られているワーク１をプレス機４へ供給する順送装置である。この順送装置３は、プレス機４内へワーク１をピッチ送りや定速送り等のモードで材料の供給を行うことのできる順送機能を備えている。

プレス機４は、ワーク１にオフセットフィンを形成する加工を行う加工部４ａを有し、この加工部４ａに金型装置を構成する上型部２０と下型部３０とが取り付けられている。そして、ワーク１は加工部４ａの上型部２０と下型部３０との間へ順送装置３により供給され、プレス加工が行われる。

下型部３０は、加工部４ａに取り付けられ固定される。上型部２０は、プレス機４の不図示のクランクに取り付けられ上下に動作する。ワーク１の加工時には、上型部２０はプレス位置（下死点）まで降下し、上型部２０と下型部３０とでワーク１を挟みこみ、プレス加工を行う。

図２は、本実施形態の位置決め機構を有する上型部２０と下型部３０の側面図である。上型部２０が下死点に達し、上型部２０と下型部３０とによりプレス加工を行っている状態を示している。後述する位置決め部５０と穴空け部６０と外形打ち抜き部７０が、ワーク搬送方向の上流から順に配置されている。

図３は、本実施形態の位置決め機構を有する上型部２０の構成図である。図３（ａ）は、上型部２０の側面図であり、図３（ｂ）は、上型部２０の正面図である。

上型部２０には、ワーク１の搬送方向の上流から順に、カム受け部２１と穴空けパンチ２２と外形打ち抜きパンチ２３が設けられている。

カム受け部２１とストリッパープレート２４は、ベースプレート２５に対し不図示のばねで下方向に付勢されており、かつ、ベースプレート２５に対して各々所定のストロークで摺動可能に取り付けられている。ここで、カム受け部２１のストロークＬｃは、ストリッパープレート２４のストロークＬｓより大きい。この構成により、上型２０が下降するときに、カム受け部２１、ストリッパープレート２４、ベースプレート２５に固定されている穴空けパンチ２２、外形打ち抜きパンチ２３の順で、後述する下型部３０の所定の各部材（カム部３４、ワーク１等）に接触する。

図４は、本実施形態の位置決め機構を有する下型部３０の構成図である。図４（ａ）は、下型部３０の正面図であり、図４（ｂ）と（ｃ）は、下型部３０の両側面図である。

下型部３０には、ワーク１の搬送方向の上流から順に、下型位置決め部３１と穴空けダイ３２と外形打ち抜きダイ３３とが設けられている。また、下型３０の上面はワーク１が搬送される搬送面３０ａとなっている。

下型位置決め部３１は、カム部３４と歯車部３５とシャフト（回転軸）３６から構成されている。シャフト３６は、シャフト３６の中心軸が、ワーク１の搬送方向に直交して設けられている。また、シャフト３６の両端付近には、ベアリング内蔵ホルダ３７が配置され、シャフト３６は、このベアリング内蔵ホルダ３７を介し、下型部３０の搬送面３０ａの下部に回転可能に取り付けられている。ベアリング内蔵ホルダ３７は、ばね３８を介し、ベースプレート３９に取り付けられている。これにより、シャフト３６は、ベアリング内蔵ホルダ３７を介し、ばね３８でリフトアップされ、所定のストロークで、ベースプレート３９に対し上下することが可能となっている。

そして、シャフト３６の中間部には、略ワーク１の幅の間隔で、一対の歯車部３５が固定されている。また、歯車部３５は、外周部に複数の歯部３５ａを有し、歯部３５ａは、下型部３０の搬送面３０ａから、ほぼ歯部３５ａの高さ分突出して、搬送面３０ａにあるワーク１のオフセットフィンの隙間１ｃに嵌合する。

シャフト３６の両端には、一対のカム部３４が固定されている。この構成により、カム部３４と歯車部３５とシャフト３６とは一体的に回転する。

下型部３０に備えられたカム部３４、穴空けダイ３２、及び外形打ち抜きダイ３３は、上型部２０に備えられたカム受け部２１、穴空けパンチ２２、及び外形打ち抜きパンチ２３と各々嵌合する下型部３０と上型部２０の位置に各々設けられている。

そして、カム受け部２１と下型位置決め部３１とで位置決め部５０を構成し、穴空けパンチ２２と外形打ち抜きパンチ２３とで穴空け部６０を構成し、穴空けダイ３２と外形打ち抜きダイ３３とで外形打ち抜き部７０を構成する。

図５は、本実施形態の位置決め部５０の構成を示す斜視図である。カム受け部２１の先端部は、カム部３４の山部３４ａに嵌合する形状を備える谷部２１ａを備えており、谷部２１ａの開放端は下型３０の方向に向いている。

下型位置決め部３１は、カム部３４と歯車部３５とシャフト３６から構成されている。カム部３４は、外周部の中心軸から一方向に、カム受け部２１の谷部２１ａに嵌合する山部３４ａを有している。

歯車部３５は、外周部に複数の歯部３５ａを有している。歯部３５ａは、前工程でワーク１に形成されたオフセットフィンの隙間１ｃに挿入可能であり、隙間１ｃに、ほぼ遊びなく当接する。

外周部における歯部３５ａの配置間隔は、図１１に示すオフセットフィンの突起部のピッチＰと略同一である。また、歯部３５ａの数は、ワーク１の加工１回あたりの搬送ピッチ（図１１のＬ）に含まれるオフセットフィンの隙間１ｃの数と同じか、もしくはその約数である。

ただし、歯車部３５の外周の曲率を小さくすることにより、ワーク１と歯車部３５との安定した噛み合いを実現できるため、歯部３５ａの数は、ワーク１の加工１回あたりの搬送ピッチＬに含まれるオフセットフィンの溝部１ｃの数と同数であることが好ましい。

図６は、本実施形態のワーク搬送時の位置決め部５０の動作を示す図である。

ワーク１は、所定のピッチで順送装置３により搬送される（図中のＡの方向）。このとき、ワーク１に噛み合っている歯車部３５は、上型部２０の上昇によりカム部３４とカム受け部２１の係合が解かれているため、ワーク１の搬送に従い従動して回転する（図中のＢの方向）。搬送時には、ワーク１には歯車部３５からの反力はほとんど生じないため、ワーク１に形成されたオフセットフィンが、歯車部３５からの負荷により変形することはない。

また、歯車部３５は、ワーク１の搬送ピッチ（図１１中のＬ）中に含まれるオフセットフィンの隙間１ｃの数だけ歯部３５ａを有するため、上記搬送ピッチでワーク１が搬送された場合には、歯車部３５は略１回転することとなる。

図７は、本実施形態のワーク位置決め時の位置決め部５０の動作を示す図である。

ここで、オフセットフィンの隙間１ｃのピッチ（図１１中のＰ）には、プレス加工精度の幅に伴うばらつきが生じるため、歯車部３５の回転は厳密には１回転とはならない。

したがって、図７に示すようにカム受け部２１の谷部２１ａの中心軸とカム部３４の山部３４ａとの中心軸に若干のずれが生じている状態となる。

この状態で、上型部２０が下降すると、まず、不図示のスプリングにより下方向に付勢されているカム受け部２１とカム部３４とが、まず接触する。カム受け部２１は、下方向に受け入れ部を有する谷部２１ａを有するため、谷部２１ａの中心軸とカム部３４の山部３４ａとの中心軸にずれがある場合でも、中心軸が一致するようにカム部３４が倣うよう図中のＣの方向に微動回転して嵌合する。

カム部３４とシャフト３６により連結し一体的に回転する歯車部３５は、カム部３４の回転に伴い回転し、歯車部３５に噛み合うワーク１は、歯車部３５の回転に伴い図中のＤ方向に微動し、加工位置に移動する。

図８は、本実施形態のワーク１の位置決め終了時の位置決め部５０の動作を示す図である。

カム受け部２１がさらに下降し、カム部３４とカム受け部２１とが完全に嵌合することにより、歯車部３５が固定される。そして、ワーク１を加工位置に固定され、搬送方向の位置決めが完了する。

図９は、本実施形態のワーク１の固定時の位置決め部５０の動作を示す図である。

さらに、上型２０が下降すると、スプリングにより下方向に付勢されているストリッパープレート２４が位置決めされたワーク１に当接し、ストリッパープレート２４と下型３０の搬送面３０ａとによりワーク１を挟持し、上下方向にも固定する。

位置決め後にワーク１を挟持し固定するため、ワーク１に位置決め時に無理な負荷がかかることはなくワーク１の変形や破損を防止できる。

ワーク打ち抜き加工は、図２に示すように、上型２０がさらに下降しプレス装置４のクランクが下死点に到達する。すると、所定のワーク押さえ代だけ上型２０がさらに沈み込み、上型２０に取り付けられた穴空けパンチ２２と外形打ち抜きパンチ２３が、ストリッパープレート２４の下面から突出して、ワーク１をプレスし打ち抜き加工を行う。

打ち抜き加工後は、上型２０が上昇し、カム受け部２１とストリッパープレート２４とが下型３０から離間する。その後、ワーク１は、所定のピッチで順送装置３により搬送され、ワークの搬送方向の上流位置の部分を順次プレス加工してゆく。

図１１は、本実施形態の位置決め機構を有する金型により加工されるワーク１を表した図である。順送装置３から供給されたシート状のワーク１は、プレス機４内をピッチ送りされることにより、図のように上流から加工が進んでゆく。

順送装置３により供給されたワーク１は、まず位置決め部５０に到達し、ワーク１の上流部分の位置決めがなされる。同時に、穴空け部６０と外形打ち抜き部７０に到達しているワーク１の下流の部分は、上記位置決めの位置にて、穴が空けられ、外形が打ち抜かれ最終的な製品の形状となる。

通常の順送金型加工では、加工により板が変形し、搬送方向のワークの寸法が変化する。これにより、搬送時にワークのピッチずれを起こすおそれがある。このため、順送金型で加工されるワークには、通常、位置決め用のパイロット穴がワークの両端に設けられている。しかしながら、パイロット穴を設けた部分の材料は加工されず最終的には廃棄されることとなり、材料の無駄が生じることとなる。

本実施形態に係る金型では、ワークに形成されたオフセットフィンの溝により位置決めを行うため、ワークにパイロット穴を設ける必要がなく、材料を無駄なく加工できる効果がある。また、フィンの位置を基準とした加工を行うため、外形打ち抜きの位置とフィンの位置とがずれることがなく、精度良く打ち抜くことが可能となり、フィンの端面形状が潰れたりすることはない。これにより、製品としての機能を維持することができる。

以上説明したように本実施形態によれば、プレス加工により搬送方向のワークの寸法が変化してワークの搬送ピッチがずれた場合でも、カム受け部２１の谷部２１ａにカム部３４の山部３４ａが倣うよう回転して嵌合することにより、ワーク１の位置決めを行うことが可能となる。

これにより、ワークに形成されたオフセットフィンにより位置決めを行うことが可能となり、ワークにパイロット穴を設ける必要がなく材料を無駄なく加工できる効果がある。また、オフセットフィンの位置を基準とした加工を行うため、穴や外形の打ち抜きの位置とオフセットフィンの位置とがずれることがなく、精度良く打ち抜くことが可能となり、オフセットフィンの端面形状が潰れたりすることはない。これにより、製品としての機能を維持することができる。

また、歯車部はワークに常時噛み合っているため、上型が上下する際に歯車がオフセットフィンに当たり、フィンを損傷することはない。

また、ワークに設けることのできるパイロット穴の大きさには限度があるため、ワークの搬送誤差がパイロット穴の径より大きいときには、もはやパイロット穴による位置決めをすることはできないが、本実施形態ではカムにより位置決めを行っているため、カム受け部の谷部の開放端を大きくすることにより、大きな搬送誤差が生じた場合でも位置決めを行うことができる。

以上説明した実施形態は、様々な変更や改良が加えられて実施されるものである。

例えば、本実施形態においては、ワークに形成されたオフセットフィンに歯車を噛み合わせているが、ワークにパイロット穴を設け、このパイロット穴に歯車を噛み合わせ位置決めを行っても良い。

また、本実施形態では歯車をワークの搬送に従動する歯車としているが、モータ等の駆動源に接続しワーク搬送機構と兼用しても良い。

本実施形態の位置決め機構を有するプレス装置の概略構成図である。 本実施形態の位置決め機構を有する上型と下型の側面図である。 本実施形態の位置決め機構を有する上型の構成図である。 本実施形態の位置決め機構を有する下型の構成図である。 本実施形態の位置決め部の構成を示す斜視図である。 本実施形態のワーク搬送時の位置決め部の動作を示す図である。 本実施形態のワーク位置決め時の位置決め部の動作を示す図である。 本実施形態のワーク位置決め終了時の位置決め部の動作を示す図である。 本実施形態のワーク固定時の位置決め部の動作を示す図である。 本実施形態の位置決め機構を有する金型により加工される製品を示す図である。 本実施形態の位置決め機構を有する金型により加工されるワークを示す図である。

符号の説明

１：ワーク
４：プレス装置
２０：上型
２１：カム受け部
３０：下型
３４：カム部
３５：歯車部

Claims (2)

1. 部材の幅方向に一列に形成された複数の突起部が、部材搬送方向に渡って略一定のピッチで配列された薄板材料を、プレス装置内で一定方向に搬送し、該プレス装置のクランクに取り付けられた上型部と、前記薄板材料の搬送面を有する下型部とでプレスすることにより加工を行う金型に用いられる薄板材料の位置決め機構であって、
   前記下型部は、
   前記薄板材料の隣接する前記突起部同士の隙間に挿入可能な先端部を備えた歯部を、前記突起部のピッチに対応するピッチで外周に複数有すると共に、前記下型の前記搬送面に前記歯部が突出して前記薄板材料に噛み合う歯車部と、
   外周の一方向に山部を有し、前記歯車部と回転軸を同一にし一体的に回転するカム部と、を備え、
   前記上型部は、
   前記下型部の前記カム部の山部に嵌合する輪郭を有する谷部を有し、該谷部の開放端を、前記下型部に向けるカム受け部を備え、
   前記上型部の下降時に、前記上型部のカム受け部の谷部に、前記下型部のカム部の山部がならって入り、嵌合することにより、前記カム部と前記歯車とが一方向に微動回転し、前記搬送面上の薄板材料を、前記微動回転の方向に対応する方向に微動させ、位置決めを行うことを特徴とする薄板材料の位置決め機構。
2. 前記歯部の数は、前記薄板材料の搬送長さ内にある前記薄板材料の隣接する突起部同士の隙間の数と同一、または、その約数であることを特徴とする請求項１に記載の薄板材料の位置決め機構。

Images