JP4388010B2 - 順送加工による絞り加工品製造方法と絞り加工品製造装置 - Google Patents

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本件発明は金属材料を順送し、順送中に段階的に絞り加工して皿状、筒状といった絞り加工品を製造する方法とそれに使用される製造装置に関するものである。
図10に示すような筒状の絞り加工品(例えば、φ5mm、長さ10mm)Aを順送加工で絞り加工するには、従来は帯状(テープ状)の薄板の金属材料Bを図11のように下型ブロックCと上型ブロックDとの間に間欠的に送り込み、絞り加工前のピアスステージで図10の打抜き部Eを打抜き、次のカットステージで図10のように半円状の切込みFを2つ対向させて入れて、リード(繋ぎ部)Gで金属材料Bに連結された円板状のブランクHを形成し、その後の複数の絞りステージS5、S7〜S11において図12のように、上型ブロックDを降下させて、ブランクHを下型C内に押込んで段階的に絞り加工(金属板の裏面側に膨らます)して段階的に所定深さの筒状に成型し、絞り加工完成後のステージで絞り加工品Aを切り離している(図10)。
前記順送加工装置では絞り加工の第1ステージS5において上型Iの押しによりブランクHに中心から外周に放射状に皺が寄る。これを防止するため上型ブロックDのストリッパーKに設けた押さえ駒Lで、上型Iによる絞り加工開始前にブランクHを押さえるようにしてある。
前記順送加工装置では、絞り加工の第1ステージS5において金属材料Bをその裏面に浅い筒状(皿状)に絞り加工し、第2ステージ(アイドルステージ)S6では絞り加工せずに休止し、第3ステージS7以降において、先に絞り加工されたブランクHを段階的に深く絞り加工し、絞り加工の最終ステージS11で設計された筒状まで絞り加工する。このとき、図12に示すように第1ステージS5において絞り加工された半加工品Mが第2ステージS6において右上がり(左下がり)に傾斜する。このため、第3ステージS7における半加工品Mが第2ステージS6側に僅かに傾斜し、半加工品Mの第2ステージS6側が第3ステージS7の下型Jに強く接触する。この状態で第3ステージS7の上型を降下させて絞り加工すると半加工品Mが偏肉、変形する。この偏肉、変形は最後の絞り加工まで維持されて加工済みの筒状の絞り加工品A(図10)が偏肉、変形したものとなる。この偏肉、変形は図10に示す絞り加工品Aよりも浅い絞り加工品についても同様に生ずる。
本件発明は前記のような偏肉、変形のない皿状、筒状の絞り加工品を製造することができる順送加工方法と順送加工装置を提供するものである。
本件発明の順送加工による絞り加工品製造方法は、請求項1記載のように、順送される長尺金属材料を複数のステージで上金型と下金型を用いて段階的な絞り加工を行うことで絞り加工品を製造する方法において、最初の絞り加工ステージの下金型が、第2の絞り加工ステージ以降の下金型とは独立して昇降可能であるとともに、第2の絞り加工ステージ以降の絞り加工ステージの下金型よりも一段高く配置され、その高低差が最初の絞り加工ステージで絞り加工される半加工品の高さと同一又はそれ以上であり、夫々のステージの上金型を備えた上型ホルダが共有の上型ホルダに備えられ、前記金属材料が上金型と下金型の間に順送されると前記上型ホルダを降下させ最初の絞り加工ステージの上金型により絞り加工を行い、最初の絞り加工ステージでの絞り加工後に、最初の絞り加工ステージの下金型を降下させながら、第2の絞り加工ステージ以降の上金型によって第2の絞り加工ステージ以降の絞り加工を行うようにした。この場合、最初の絞り加工ステージの下金型と、第2の絞り加工ステージ以降の下金型の高低差が、最初の絞り加工ステージで絞り加工される半加工品がその後の絞りステージの夫々の下型まで順送されて、夫々の絞りステージの上型の降下により絞り加工されるときに金属材料が水平になる高さとすることもできる。
本件発明の順送加工による絞り加工品製造装置は、請求項記載のように、複数のステージに上金型と下金型を備え、順送される長尺金属材料を夫々のステージの上金型と下金型で段階的に絞り加工する順送加工装置において、夫々のステージの上金型は共通の上型ホルダに取付けられ、最初の絞り加工ステージの下金型は単独の下型ホルダに、その後の絞り加工ステージの下金型は前記単独の下型ホルダとは別の共有の下型ホルダに取付けられ、最初の絞り加工ステージの下金型は第2の絞り加工ステージ以降の下金型とは独立して昇降可能であって、第2の絞り加工ステージ以降の絞り加工ステージの下金型よりも高く配置され、その高低差が最初の絞り加工ステージで絞り加工される半加工品の高さと同一又はそれ以上になるように夫々下金型が配置され、前記上型ホルダを降下させることで、夫々の絞り加工ステージの上金型が降下して、夫々の絞り加工を行うことが可能であり、最初の絞り加工ステージでの絞り加工を行った後に、さらに前記上型ホルダを降下させると、前記最初の絞り加工ステージの下金型が降下しながら、第2の絞り加工ステージ以降の絞り加工を行うことが可能であるものとした。
請求項記載のように、最初の絞り加工ステージにおける単独の下金型は単独の下型ホルダにセットされ、単独の下型ホルダは単独の下スペーサの上に取付けられ、単独の下スペーサは下ベースの上に配置され、単独の下スペーサと下ベースとの間に単独の下スペーサを押し上げる押上げスプリングが配置され、その押上げスプリングの上にボルトが配置され、そのボルトに螺合されたナットの締付けを変えることで前記押上げスプリングの押し上げ力を調節し、前記単独の下型ホルダに取付けられた単独の下金型の下ベースからの高さを調節することができるようにした。
請求項記載のように、上金型が上型ホルダーに取り付けられ、上型ホルダーの下にストリッパーが配置され、そのストリッパーに前記上金型の夫々が貫通する皺押さえ駒が取付けられ、皺押さえ駒は上金型による長尺金属材料の絞り加工時に金属材料を抑えて皺の発生を防止することができるようにした。
本件発明の順送加工による絞り加工品製造方法は、最初の絞り加工とその後のステージでの絞り加工を、金属材料を水平にして行うため、金属材料は絞り加工時に傾斜することがなく、偏肉、変形せず、精度の高い絞り加工品を製造することができる。
本件発明の順送加工による絞り加工品製造装置は、最初の絞り加工ステージの下金型をその後の絞り加工ステージの下金型よりも上方に配置して、最初の絞り加工ステージとその後の絞り加工ステージで金属材料が水平に保持されるようにしたので、偏肉、変形がなく、加工精度の高い絞り加工品を製造することができる。
(順送加工による絞り加工品製造方法の実施の形態1)
本件発明の順送加工による絞り加工品製造方法の一例を図1(a)、(b)に基づいて説明する。図1(b)は間欠的に順送される金属材料1を上型P5、P7〜P11で下型D5、D7〜D11内に押込んで図1(a)のように段階的に深く絞り加工して、図1(b)に示すような筒状の絞り加工品7を製造する方法である。この絞り加工は次のステップ1〜11を経て行われる。
(1)ステップ1:コイル状に巻かれている帯状(テープ状)の金属材料の原反から金属材料1を図1(b)の右方向に間欠送り(順送)して、同図のピアスステージ(打抜きステージ)S1において金属材料1の打抜き部分2を打抜く。
(2)ステップ2:アイドルステージS2では何の加工もせずに休止する。
(3)ステップ3:カットステージ(切込みステージ)S3において、金属材料1の打抜き部分2の内側左右に半円状の切込み3を入れてブランク4の輪郭を形成する。この場合、ブランク4の上下2箇所にリード(繋ぎ部)5を残してブランク4を金属材料1に連結しておく。
(4)ステップ4:アイドルステージS4では何の加工もせずに休止する。
(5)ステップ5:第1ドローステージ(絞りステージ)S5においてブランク4を絞り加工して図1(b)のように金属材料1の裏側に皿状に膨らます。
(6)ステップ6:アイドルステージS6では絞り加工せずに休止する。
(7)ステップ7:第2ドローステージS7〜第6ドローステージS11において、先に絞り加工されて皿状に膨らんだ半加工品6(図1b)を夫々のステージの上型により段階的に深く絞り、第6ドローステージS11において絞り加工が完了し、筒状の絞り加工品7が得られる。
(8)ステップ8:アイドルステージS12では何の加工もせずに休止する。
(9)ステップ9:孔あけステージS13において絞り加工品7の底(加工中は底であるが、絞り加工品完了後は天井)8の中心に孔9(図1a)をあける。
(10)ステップ10:ステージS14において絞り加工品7をパンチで抜き落す。
(11)ステップ11:ステージS15において金属材料1に残っているスクラップ10を潰して、金属材料残渣のボリュームを減少させて廃棄処理し易くする。
前記加工においては、図1(b)のように第1絞りステージの下型D5を第2絞りステージの下型D7〜第6絞りステージの下型D11よりも一段高い位置に設定する。その高さは第1絞りステージS5で絞り加工された半加工品6が第2〜第6絞りステージの夫々の下型D7〜D11まで順送されて、夫々の絞りステージの上型P7〜P11の降下により絞り加工されるときに水平になる高さとする。この高さにすることにより第2絞りステージS7での金属材料1の傾斜(図12)が発生せず、絞り加工品が偏肉、変形しないにようにしてある。
(順送加工装置の実施の形態1)
本件発明の順送加工装置の実施形態の一例を図2〜図9に示す。この順送加工装置は図2に示すように下型セット12と上型セット35から構成されている。
図2、図3に示すように、下型セット12は下ベース13の上に単独下スペーサ14と、共有下スペーサ15が配置されている。単独下スペーサ14は空間20をあけて共有下スペーサ15よりも一段高く配置され、共有下スペーサ15は直接配置されている。単独下スペーサ14の上に単独パッキングプレート16が、共有下スペーサ15の上に共有パッキングプレート17が配置され、単独パッキングプレート16の上には単独下型ホルダ18が、共有パッキングプレート17の上には共有下型ホルダ19がセットされている。単独下型ホルダ18には第1下型D5がセットされ、共有下型ホルダ19には第2下型D7〜第6下型D11までがセットされている。第2下型D7〜第6下型D11は同じ高さに揃えてあり、第1下型D5は第2下型D7〜第6下型D11よりも一段高くしてある。前記単独パッキングプレート16と共有パッキングプレート17は共に焼入れされている。
前記共有下型ホルダ19の上方には図2に示すように、支持杆24と、金属材料1を支持するリフターピン25と、順送される金属材料1をガイドするガイドピン26が突出している。それら支持杆24やピン25、26は下ベース13、共有下スペーサ15、共有下パッキングプレート17内にセットされた押上げスプリング27、28、29で押上げられて共有下型ホルダ19の上方に突出している。
前記単独下スペーサ14の上には図3のようにボルト21が突出しており、そのボルト21は下ベース13と単独下スペーサ14内に収容した押上げスプリング22で押上げられ、ボルト21に螺合したナット23の締付けを変えることにより、押上げスプリング22の押上げ力を調節できるようにし、単独下スペーサ14の上から差込んだ抜止めボルト33を下ベース13にねじ込んで単独下スペーサ14が下ベース13から抜出ないようにしてある。この場合、図3の下ベース13と単独下スペーサ14の間に空間20が形成され、その空間20は抜止めボルト33の長さにより決定される。単独下スペーサ14にはガイドピン31が差し込まれており、そのガイドピン31は上部が単独下型ホルダ18からねじ込んだ止めボルト30により単独下型ホルダ18に固定され、下端部が下ベース13のガイド孔32内に差込まれて、単独下スペーサ14の昇降ガイドとなっている。
上型セット35は図2のように上ベース36の下に上パッキングプレート37が配置され、その下に上型ホルダ38が配置され、その下に抜止めプレート39が配置され、その下にストリッパー40が配置されている。前記上型ホルダ38には上型P5、P7〜P11が下方に突出して取付けられ、ストリッパー40には金属材料1を抑えて皺の発生を防止するための皺押さえ駒Q5、Q7〜Q11が取付けられ、皺押さえ駒Q5、Q7〜Q11は抜止めプレート39で抜け防止されている。前記上ベース36、上パッキングプレート37、上型ホルダ38、抜止めプレート39、ストリッパー40は、上ベース36の止め孔41に差込まれて先端がストリッパー40にねじ込まれたガイドバー42で分離しないように連結されると共に、上ベース36、上パッキングプレート37、上型ホルダ38をガイドバー42に沿ってスライド可能としてある。ガイドバー42は上パッキングプレート37とストリッパー40の間に貫通配置された押下げスプリング43の内側を貫通して下端がストリッパー40にねじ込まれている。この場合、上型ホルダ38と抜止めプレート39の間に間隔44が形成され、その間隔44は前記ガイドバー42の長さで決定される。
図示した押上げスプリング22、押上げスプリング27〜29、押下げスプリング43、スプリング43等は、スプリングに代わる押上げ力、押下げ力のある弾性を備えたものであれば他のもの、例えば、ガススプリングとかゴム製円筒等であってもよい。
(順送加工装置の使用説明)
図2、図3の順送加工装置は下型セット12が固定で、上型セット35が昇降動作し、図2は上型セット35が上昇して下型セット12及び金属材料1から離れている状態である。図2では下型セット12の支持杆24、リフターピン25、ガイドピン26が上方に突出して、順送される金属材料1をリフターピン25の上に支持し、ガイドピン26の溝に挿入して、一定の高さに保持している。図2、図3の順送加工装置の動作を以下に説明する。
(ステップ1)
図4は図2の上型セット35をストリッパー40の底面が金属材料1にあたるまで降下させた状態である。このとき下型セット12は図2のままである。
(ステップ2)
図5は図4の状態の上型セット35を降下させて金属材料1を押下げ、リフターピン25、ガイドピン26をも押下げ、夫々のピン25、26の下のスプリングを圧縮させ、ストリッパー40が支持杆24(図5、図9)と下型D5の上の金属材料1の上面にあたるまで降下させた状態である。
(ステップ3)
図6は図5の状態の上型セット35を更に降下させて、第2上型P7〜第6上型P11が金属材料1を絞り加工し始め、上型ホルダ38の底面が抜け止めプレート39の上面と接触していることからもわかるとおり、第1上型P 5 による金属材料1の絞り加工が完了した状態である。
このとき、上型セット35のスプリング43が圧縮されるが、上パッキングプレート37の孔45に差込まれ、スプリング46で押下げられているストッパーピン47の下端が抜止めプレート39に突き当たるため上型セット35はそれ以上は降下せず、打抜き型48、切込み型49の刃先(下端)が金属材料1に接触する。このとき、図6の抜止めプレート39とその上の上型ホルダ38の間にわずかだけ(図5において、ストッパーピン47の下端が上型ホルダ38より下方に突出している分だけ)隙間50が確保される。
(ステップ4)
図7は図6の状態の上型セット35が更に降下して、第2上型P7〜第6上型P11による金属材料1の絞り加工が完了した状態である。このとき、ストッパーピン47が上方へ押されてその上のスプリング46が圧縮され、抜止めプレート39と上型ホルダ38の間の隙間50(図6)がなくなり、その分だけ打抜き型48及び切込み型49が降下し、ステージS1(図1b)において打抜き型48により金属材料1の打抜き部分2(図1a)が打抜かれ、ステージS3(図1b)において切込み型49により金属材料1に切込み3(図1a)が入れられる。
(ステップ5)
図7の状態から上型セット35を図2の位置まで引き上げる(引き戻す)と、上型P5、P7〜P11が夫々のステージの半加工品6、絞り加工品7から抜けて図2の状態に戻る。このとき上型セット35の引き上げと共に上型が引き上げられると絞り加工された金属材料1が上型と共に引き上げられるが、金属材料1は上昇途中でストリッパー40にあたって上型から抜ける。
(ステップ6)
上型セット35が図2の位置まで引き上げられると、金属材料1が1ステージ分だけ図2の右側に順送されて所定位置に停止する。その後、前記ステップ1〜5が繰り返されて、順次、絞り加工が行われる。6ステージ分だけ図2の右側に順送され、夫々のステージで絞り加工されると一つの絞り加工品7(図1b)が完成する。
(ステップ7)
以下、前記ステップ1〜6の繰り返しにより、順次、間欠的に、自動的に絞り加工が行われる。
(ステップ8)
絞り加工品7が完成した後は、必要に応じて後加工、例えば、絞り加工品7の頭部8への孔9の開口(頭部への孔あけ:図1a)、加工品の整形、仕上げ等を行ってから絞り加工品7を打抜く。
(ステップ9)
絞り加工品打抜き後の金属材料1のスクラップ10(図1b)はプレス加工などで圧縮して体積を小さくし、排出、運搬といった廃棄処理をし易くする。
(順送加工装置の実施の形態2)
前記実施形態はあくまでも本件発明の一例であるため、順送加工方法の作業順番、絞りステージの段数等は絞り加工品の形状やサイズ、絞り深さ等に合わせて変えることができる。順送加工装置の各部材の形状、寸法、構造、下型、上型の本数等々も絞り加工品の形状やサイズ、絞り深さ等に合わせて変えることができる。
本件発明の順送加工方法も順送加工装置も図示した筒状の絞り加工品よりも浅い皿状の絞り加工品とか、図示した筒状の絞り加工品よりも深い絞り加工品、或は、径の大きな絞り加工品、他の形状、例えば、楕円形、多角形といった形状の製品の絞り加工に利用することもできる。
(a)は本件発明の絞り加工方法で絞り加工される金属材料の平面図、(b)は本件発明の順送絞り加工装置の原理説明の側面図。 本件発明の順送絞り加工装置の一例を示すものであり、上型セット上昇状態の側面図。 図2のA−A断面図。 本件発明の順送絞り加工装置の一例を示すものであり、上型セットが金属材料に接触するまで降下した状態の側面図。 本件発明の順送絞り加工装置の一例を示すものであり、上型セットで金属材料を押上げている状態の側面図。 本件発明の順送絞り加工装置の一例を示すものであり、上型による絞り加工開始状態の側面図。 本件発明の順送絞り加工装置の一例を示すものであり、上型による絞り加工完了時の側面図。 図7のA−A断面図。 (a)は本件発明の順送絞り加工装置の一例の下型平面レイアウト図、(b)は(a)のA−A断面図。 本件発明の絞り加工方法で絞り加工される金属材料の斜視図。 従来の順送絞り加工装置の一例であり、上型上昇時の側面図。 従来の順送絞り加工装置の一例であり、絞り加工中の側面図。
1 金属材料
2 打抜き部分
3 切込み
4 ブランク
5 リード(繋ぎ部)
6 半加工品
7 絞り加工品
8 絞り加工品の底(天井)
9 孔
10 スクラップ
12 下型セット
13 下ベース
14 単独下スペーサ
15 共有下スペーサ
16 単独パッキングプレート
17 共有パッキングプレート
18 単独下型ホルダ
19 共有下型ホルダ
20 空間
21 ボルト
22 押上げスプリング
23 ナット
24 支持杆
25 リフターピン
26 ガイドピン
27〜29 押上げスプリング
30 止めボルト
31 ガイドピン
32 ガイド孔
33 抜止めボルト
35 上型セット
36 上ベース
37 上パッキングプレート
38 上型ホルダ
39 抜止めプレート
40 ストリッパー
41 止め孔
42 ガイドバー
43 押下げスプリング
44 間隔
45 孔
46 スプリング
47 ストッパーピン
48 打抜き型
49 切込み型
50 隙間
5、D7〜D11 下型
5、P7〜P11 上型
5、Q7〜Q11 皺押さえ駒
1〜S15 ステージ
A 絞り加工品
B 金属材料
C 下型ブロック
D 上型ブロック
E 打抜き部
F 切込み
G リード(繋ぎ部)
H ブランク
I 上型
J 下型
K ストリッパー
L 押さえ駒
M 半加工品

Claims (5)

  1. 順送される長尺金属材料を複数のステージで上金型と下金型を用いて段階的な絞り加工を行うことで絞り加工品を製造する方法において、
    最初の絞り加工ステージの下金型が、第2の絞り加工ステージ以降の下金型とは独立して昇降可能であるとともに、第2の絞り加工ステージ以降の下金型よりも一段高く配置され、
    その高低差が、最初の絞り加工ステージで絞り加工される半加工品の高さと同一又はそれ以上であり、夫々のステージの上金型が共有の上型ホルダに備えられ、
    前記金属材料が上金型と下金型の間に順送されると前記上型ホルダを降下させ最初の絞り加工ステージの上金型により絞り加工を行い、
    最初の絞り加工ステージでの絞り加工後に、最初の絞り加工ステージの下金型を降下させながら、第2の絞り加工ステージ以降の上金型によって第2の絞り加工ステージ以降の絞り加工を行うことを特徴とする順送加工による絞り加工品製造方法。
  2. 請求項1記載の順送加工による絞り加工品製造方法において、
    最初の絞り加工ステージの下金型と、第2の絞り加工ステージ以降の下金型の高低差が、最初の絞り加工ステージで絞り加工される半加工品がその後の絞りステージの夫々の下型まで順送されて、夫々の絞りステージの上型の降下により絞り加工されるときに金属材料が水平になる高さであることを特徴とする順送加工による絞り加工品製造方法。
  3. 複数のステージに上金型と下金型を備え、順送される長尺金属材料を夫々のステージの上金型と下金型で段階的に絞り加工する順送加工装置において、
    夫々のステージの上金型が共有の上型ホルダに取付けられ、
    最初の絞り加工ステージの下金型は単独の下型ホルダに、その後の絞り加工ステージの下金型は前記単独の下型ホルダとは別の共有の下型ホルダに取付けられ、
    最初の絞り加工ステージの下金型は、第2の絞り加工ステージ以降の下金型とは独立して昇降可能であって、第2の絞り加工ステージ以降の下金型よりも高く配置され、
    その高低差が最初の絞り加工ステージで絞り加工される半加工品の高さと同一又はそれ以上になるように夫々下金型が配置され、
    前記上型ホルダを降下させることで、夫々の絞り加工ステージの上金型が降下して、夫々の絞り加工を行うことが可能であり、
    最初の絞り加工ステージでの絞り加工を行った後に、さらに前記上型ホルダを降下させると、前記最初の絞り加工ステージの下金型が降下しながら、第2の絞り加工ステージ以降の絞り加工を行うことが可能であることを特徴とする順送加工による絞り加工品製造装置。
  4. 請求項記載の順送加工による絞り加工品製造装置において、最初の絞り加工ステージにおける単独の下金型は単独の下型ホルダにセットされ、単独の下型ホルダは単独の下スペーサの上に取付けられ、単独の下スペーサは下ベースの上に配置され、単独の下スペーサと下ベースとの間に単独の下スペーサを押し上げる押上げスプリングが配置され、その押上げスプリングの上にボルトが配置され、そのボルトに螺合されたナットの締付けを変えることで前記押上げスプリングの押し上げ力を調節し、前記単独の下型ホルダに取付けられた単独の下金型の下ベースからの高さを調節することができること特徴とする順送加工による絞り加工品製造装置。
  5. 請求項又は請求項記載の順送加工による絞り加工品製造装置において、上金型が上型ホルダーに取り付けられ、上型ホルダーの下にストリッパーが配置され、そのストリッパーに前記上金型の夫々が貫通する皺押さえ駒が取付けられ、皺押さえ駒は上金型による長尺金属材料の絞り加工時に金属材料を抑えて皺の発生を防止することができることを特徴とする順送加工による絞り加工品製造装置。
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