JP4432659B2 - プレス成形装置およびクッションリング - Google Patents

Description

本発明は、ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えるプレス成形装置、およびクッションリングに関し、特にクッションリングの撓みを防止するための構成に関する。

従来から、ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えた、絞り成形加工を行うプレス成形装置であって、成形加工時にダイとクッションリングとでワークを挟持しつつ、ワークをダイに対向して配置したポンチに押し付けることで、成形加工を行うプレス成形装置が知られている。例えば、特許文献１に記載される装置である。
このようなプレス成形装置は、図１５、図１６に示すように、上型となるダイ１０２と、ダイ１０２に対向して配置されるポンチ１０３と、ポンチ１０３と一体的に構成される下型１０４と、ポンチ１０３の周囲に配置される環状部材であるクッションリング１０５とを備えている。
そして、ダイ１０２を下降させての成形時に、該ダイ１０２のしわ押さえ面１０２ａと、クッションリング１０５のしわ押さえ面１０５ａとで、ダイ１０２とポンチ１０３との間に介在されたワークＷを挟持して、加工後のワークＷにしわや割れが発生することを防止している。
特開２００２−８６２１９号公報

前述のプレス成形装置での成形時には、ダイ１０２を下降させて、該ダイ１０２のしわ押さえ面１０２ａと、クッションリング１０５のしわ押さえ面１０５ａとでワークＷを挟持した後に、ダイ１０２をさらに下降させ、ワークＷをポンチ１０３に押し付けて変形させることによりワークＷの成形加工を行い、ポンチ１０３とダイ１０２とでワークＷを完全に挟み込むことにより成形が完了する。
ワークＷをポンチ１０３に押し付けて成形加工する場合、ワークＷの被加工部分には内側へ移動する方向に力がかかるため、ワークＷ周縁部を挟持しているクッションリング１０５の上部にも、内側方向の引っ張り力が作用する。
このクッションリング１０５の上部にかかる内側方向の力により、環状形状のクッションリング１０５の剛性が不足して、該クッションリング１０５の下部が外側へ広がる方向へ撓んで変形してしまう。成形加工時にクッションリング１０５に変形が生じると、該ダイ１０２のしわ押さえ面１０２ａとクッションリング１０５のしわ押さえ面１０５ａとの当たりが悪くなる。これにより、ワークＷを充分に挟持することができず、加工後のワークＷにしわや割れ等の不具合が生じ易くなるという問題がある。
特に、自動車のサイドパネル等といった大型のワークを絞り加工する際には、クッションリング１０５の剛性が不足しがちになり、クッションリング１０５の変形が顕著となる。
また、クッションリング１０５の撓みによるしわ・割れ発生を防止するためには、しわ押さえ面１０２ａ・２０５ａを切削する等の作業が必要となって、煩雑であった。

上記課題を解決するプレス成形装置およびクッションリングは、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えるプレス成形装置であって、クッションリングは、該クッションリングの開口部における、クッションリングのダイとの当接面側とは反対側の部分に架設され、プレス成形時の撓みを防止する補強材を有し、ポンチには、該ポンチにおける、前記補強材の形成箇所に相当する部分に、クッションリングをポンチへ嵌装した際に該補強材との干渉を避ける凹溝を形成し、ポンチとクッションリングの補強材とが接触することを防止している。
これにより、クッションリングの剛性を向上することができ、ワークの成形加工時のクッションリングの撓み・変形を防止することができる。
従って、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、クッションリングの剛性が向上することで、該クッションリングに機械加工を施すときの加工力による撓みも抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。
また、ワークの下方の型を、下型を省略してポンチのみにて構成して、プレス成形装置を全体的にコンパクトに構成することが可能となる。
さらに、撓み防止の効果を大きくすることができる。

また、請求項２記載の如く、前記クッションリングの補強材は、クッションリングの開口部に架設される補強リブである。
これにより、補強材を設けるための特別な材料や作業を要することがなく、プレス成形装置がコストアップすることもない。

また、請求項３記載の如く、前記クッションリングの補強材は、クッションリングの開口部に架設されるワイヤである。
これにより、補強材を軽量とすることができ、張力（補強力）の設定を比較的容易に行うことが可能となる。また、該ワイヤの張力を調節して、クッションリングの補強度合いを比較的容易に調整することが可能となっている。

また、請求項４記載の如く、前記補強リブは、クッションリングと一体成形され、または締結部材によりクッションリングと締結されている。
これにより、クッションリングを強固に補強することができ、クッションリングの撓みを効果的に抑えることが可能となる。

また、請求項５記載の如く、前記ワイヤには引っ張り張力が付与され、付与される引っ張り張力を調節可能とした。
これにより、クッションリング上部にかかる内側方向の力の大きさに応じて、最適な張力に調節することができ、クッションリングの撓みを効果的に抑えて、高精度な成形加工を実現することができる。

また、請求項６記載の如く、前記ポンチの下端には下方へ延出する脚部が形成され、該ポンチの側面にはフック部材を付設するための付設用穴が形成され、ポンチとクッションリングとを同一床面上に設置すると、前記付設用穴がクッションリングよりも上方に位置する。
これにより、ポンチとクッションリングとを同一床面上に設置して、ポンチの側面に吊り下げ用のフックを取り付け、該フックを用いてポンチを吊り下げて引き抜くことが可能となる。

また、請求項７記載の如く、前記プレス成形装置においては、クッションリングの下方にクッションピンが配設されており、該クッションピンはクッションリングの本体部分および補強材を支持する。
これにより、クッションリングの上部に内側方向の力がかかった場合でも、補強構造材が屈曲するように撓むことを防止することができる。

また、請求項８記載の如く、プレス成形装置に備えられるクッションリングであって、該クッションリングの開口部における、クッションリングのダイとの当接面側とは反対側の部分に架設され、プレス成形時の撓みを防止する補強材を有する。
これにより、クッションリングの剛性を向上することができ、ワークの成形加工時のクッションリングの撓み・変形を防止することができる。
従って、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、クッションリングの剛性が向上することで、該クッションリングに機械加工を施すときの加工力による撓みも抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。
また、ワークの下方の型を、下型を省略してポンチのみにて構成して、プレス成形装置を全体的にコンパクトに構成することが可能となる。
さらに、撓み防止の効果を大きくすることができる。

また、請求項９記載の如く、前記補強材は、クッションリングの開口部に架設される補強リブである。
これにより、補強材を設けるための特別な材料や作業を要することがなく、プレス成形装置がコストアップすることもない。

また、請求項１０記載の如く、前記補強材は、クッションリングの開口部に架設されるワイヤである。
これにより、補強材を軽量とすることができ、張力（補強力）の設定を比較的容易に行うことが可能となる。また、該ワイヤの張力を調節して、クッションリングの補強度合いを比較的容易に調整することが可能となっている。

また、請求項１１記載の如く、前記補強リブは、クッションリングと一体成形され、または締結部材によりクッションリングと締結されている。
これにより、クッションリングを強固に補強することができ、クッションリングの撓みを効果的に抑えることが可能となる。

また、請求項１２記載の如く、前記ワイヤには引っ張り張力が付与され、付与される引っ張り張力を調節可能とした。
これにより、クッションリング上部にかかる内側方向の力の大きさに応じて、最適な張力に調節することができ、クッションリングの撓みを効果的に抑えて、高精度な成形加工を実現することができる。

本発明によれば、クッションリングの剛性を向上することができ、ワークの成形加工時のクッションリングの撓み・変形を防止することができる。
従って、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、クッションリングの剛性が向上することで、該クッションリングに機械加工を施すときの加工力による撓みも抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。
また、ワークの下方の型を、下型を省略してポンチのみにて構成して、プレス成形装置を全体的にコンパクトに構成することが可能となる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１、図２に示すプレス成形装置１は絞り成形を行うものであり、上型となるダイ２と、ダイ２に対向して（図１においては下方に）配置されるポンチ３と、ポンチ３の周囲に配置される環状部材であるクッションリング５とを備えている。
ダイ２は上下駆動可能に構成されており、クッションリング５はダイ２に従動可能（つまりダイ２の上下動に追随して上下動が可能）に構成されている。
そして、クッションリング５およびポンチ３はボルスター６上に載置されている。
また、ダイ２下面の外周部にはしわ押さえ面２ａが形成され、クッションリング５の上面にはダイ２のしわ押さえ面２ａに対応した位置にしわ押さえ面５ａが形成されており、しわ押さえ面２ａとしわ押さえ面５ａとは当接可能に構成されている。

ダイ２とポンチ３との間には被加工部材である板状のワークＷが介在しており、該ワークＷをプレス成形装置１により成形加工するときには、まず、ダイ２を下降させて、該ダイ２のしわ押さえ面２ａと、クッションリング５のしわ押さえ面５ａとでワークＷの周縁部を挟持する（図１に示す状態）。
その後、ダイ２をさらに下降させ、ワークＷをポンチ３の加工面３ａに押し付けて変形させることによりワークＷの成形加工を行い、図３に示すように、ポンチ３の加工面３ａとダイ２の加工面２ｂとでワークＷを完全に挟み込むことにより成形が完了する。
この際、クッションリング５は、ワークＷを挟持した状態を保持しながら、ダイ２とともに下降する。

クッションリング５の開口部５ｂの下部内面には、補強材として作用する複数のリブ５１が架設されている。リブ５１は、例えば開口部５ｂの下部における、互いに略対向する内面同士を連結しており、各リブ５１はその交点５１ａにて一体的に連結されている。
前記ポンチ３はクッションリング５の開口部５ｂに嵌装されており、該ポンチ３の下部には、リブ５１との干渉を避けるための凹部３１が形成されている。該凹部３１は、クッションリング５に形成されるリブ５１の形状に合わせて形成されている。

ここで、ダイ２の下降により、ワークＷをポンチ３の加工面３ａに押し付けて変形させる場合、ワークＷの被加工部分には内側へ移動する方向に力がかかるため、ワークＷの周縁部を挟持しているクッションリング５の上部にも、内側方向の引っ張り力が作用する。
クッションリング５の上部に内側方向への引っ張り力が作用した場合、図１５に示すクッションリング１０５のように補強材を備えていないと、クッションリング１０５の下部が外側へ広がる方向に撓んでしまうが、本クッションリング５では、複数のリブ５１を開口部５ｂの下部に架設することで、撓みが発生することを抑えている。

このように、クッションリング５の開口部５ｂに補強材となるリブ５１を設けることで、クッションリング５の剛性を向上することができ、ワークＷの成形加工時のクッションリング５の撓み・変形を防止することができる。これにより、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークＷにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、クッションリング５の剛性が向上することで、該クッションリング５に機械加工を施すときの加工力による撓みも抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。

特に、リブ５１は、内側方向への力がかかるクッションリング５の上部とは反対側の部分である下部に架設されているので、撓み防止の効果が大きい。
また、クッションリング５の補強材となるリブ５１は、クッションリング５の鋳造時に同時に一体成形することが可能であるので、補強材を設けるための特別な材料や作業を要することがなく、プレス成形装置１がコストアップすることもない。
また、図１５に示す従来のプレス成形装置では、ワークＷの下方の型をポンチ１０３と下型１０４とで構成していたが、本プレス成形装置１では下型を省略してポンチ３のみにて構成しているため、プレス成形装置１を全体的にコンパクトに構成することが可能となっている。

また、前述のクッションリング５に設けられる補強材としてのリブ５１は、クッションリング５と一体的に成形されるものであるが、図４に示すように、クッションリング５１と別体に構成される補強棒５２を開口部５ｂに架設することも可能である。
補強棒５２の両端からは支持部５２ａがそれぞれ突出しており、該支持部５２ａがクッションリング５の下部に形成された支持孔５ｃに挿入されている。支持部５２ａの先端部には螺子が形成されており、該先端部はクッションリング５の外側に突出している。この外側に突出した支持部５２ａの先端部にナット等の締結部材を締結することで、補強棒５２をクッションリング５の開口部５ｂに架設している。

このように、金属部材等の剛体にて構成される補強棒５２をクッションリング５に締結して開口部５ｂに架設することで、補強材を架設する場所や架設する補強材の本数等の変更を比較的容易に行うことが可能となる。
また、クッションリング５の補強材を前記リブ５１や補強棒５２といったような剛体にて構成することで、クッションリング５を強固に補強することができ、クッションリング５の撓みを効果的に抑えることが可能となる。

さらに、クッションリング５の開口部５ｂに設けられる補強材は、図５に示すように、該開口部５ｂに架設されるワイヤ５３にて構成することも可能である。
ワイヤ５３は、例えば、その両端５３ａをクッションリング５の上部に固定するとともに、該クッションリング５内に設けられるローラ５ｄに巻回されて、開口部５ｂの下部に張設されている。

このように、ワイヤ５３を開口部５ｂに張設することでも、クッションリング５を補強して撓みを防ぐことができる。
そして、張設したワイヤ５３を補強材とすることで、補強材を軽量とすることができ、張力（補強力）の設定を比較的容易に行うことが可能となる。また、該ワイヤ５３の張力を調節して、クッションリング５の補強度合いを比較的容易に調整することが可能となっている。

補強材をワイヤ５３にて構成した場合の張力の調節は、例えば図６に示すように、クッションリング５の下方から突起物５４を突出してワイヤ５３に当接させ、その当接度合いを制御することでワイヤ５３の張力を調節するように構成することができる。
このように構成することで、ワイヤ５３の張力をアクティブに調節することが可能となって、クッションリング５上部にかかる内側方向の力の大きさに応じて、最適な張力に調節することができ、クッションリング５の撓みを効果的に抑えて、高精度な成形加工を実現することができる。

また、従来のプレス成形装置では、下方に配置したポンチ１０３の上方からクッションリングを嵌装するようにしていたが、図７に示すように、段取り作業時等に、補強材のリブ５１を設けた本発明にかかるクッションリング５をポンチ１０３の上方から嵌装しようとすると、ポンチ１０３とリブ５１とが干渉して嵌装することができない。
従って、図８に示すように、プレス成形装置１では、ポンチ３の下部におけるリブ５１の形成箇所に相当する部分に、クッションリング５１をポンチ３へ嵌装した際にリブ５１との干渉を避ける凹溝３１を形成するとともに、クッションリング５に対してポンチ３を引き抜くような構造としている。

このように、ポンチ３を上方へ引き抜く際には、ポンチ３に吊り下げ用フックを付設して、該フックに吊り下げ用のワイヤ等を掛けてポンチ３を吊り下げることが必要となる。この吊り下げ用のフックは、ポンチ３に形成されるフック付設用穴に挿入または螺装されるが、この吊り穴はワークＷの加工形状を決定するポンチ３の加工面３ａには形成することができず、ポンチ３の側面に形成する必要がある。
しかし、図９に示すように、ポンチ３の側面３ｂに形成されるフック付設用穴３ｇは、その周囲をクッションリング５に覆われているため、このままではフック付設用穴３ｇにフックを挿入等することができない。
そこで、プレス成形装置１においては、ポンチ３の下端から下方へ延出する脚部３ｃを形成して、ポンチ３の側面３ｂに吊り下げ用フック３ｄを取り付けることを可能としている。

つまり、ポンチ３の下方に配置されるボルスター６に脚収納穴６ａを形成しておき、ワークＷの成形加工を行う通常時にはポンチ３の脚３ｃを脚収納穴６ａに収納して、該ポンチの加工面３ａのみがクッションリング５の上方に出て、側面３ｂの周囲はクッションリング５に覆われるようにする。
そして、段取り作業等を行う際には、ポンチ３をクッションリング５とともに吊り下げて他所へ持ち運び、平らな床面７に載置する。なお、ポンチ３とクッションリング５とを持ち運ぶ場合には、クッションリング５の外周部に取り付けられたフック５ｅを用いて吊り下げを行う。

図１０に示すように、ポンチ３およびクッションリング５を床面７に載置すると、ポンチ３がクッションリング５に対して脚部３ｃの高さ分だけせり上がって、フック付設用穴３ｇが形成されたポンチ３の側面３ｂがクッションリング５の上方に位置することとなる。
側面３ｂをクッションリング５の上方に位置させた状態とすることで、ポンチ３の側面３ｂに吊り下げ用フック３ｄを取り付け、該フック３ｄを用いてポンチ３を吊り下げて引き抜くことが可能となる。

また、プレス成形装置１においては、クッションリング５の下方に上方付勢された多数のクッションピン８を配置して該クッションリング５を支持しているが、リブ５１が形成されたクッションリング５の場合、クッションリング５の本体部分のみならず補強構造材であるリブ５１の部分をもクッションピン８にて支持することが可能となる。
図１２に示すように、クッションリング５の上部に内側方向の力がかかると、リブ５１が屈曲するように撓むことが考えられるが、このように、クッションピン８にてクッションリング５の本体部分およびリブ５１を下方から支持することで、このような撓みを抑制することが可能となっている。

また、図１３に示すように、ポンチ３の側面には、ポンチ３に対してクッションリング５をスライド可能とするスライド座３ｅをビス等の締結部材により締結するため、タップ加工機９によりタップ加工を施す必要がある。
本プレス成形装置１においては、ポンチ１０３の周囲に下型１０４が存在する従来のプレス成形装置とは異なり、ポンチ３の周囲に下型がないため、タップ加工作業時にポンチ１０３周囲の下型１０４とタップ加工機９とが干渉して作業が行いにくいといったようなこともなく、容易かつ迅速にタップ加工作業を行うことができる。

また、プレス形成装置１では、従来のような下型１０４を省略して独立したポンチ３を構成し、該ポンチ３を上方へ引き抜く構造としているので、図１４にしているように、クッションリング５の厚み寸法ｄ及び高さ寸法ｈを大きく構成することができ、クッションリング５自体を高剛性化することも可能である。

本発明にかかるプレス成形装置を示す側面断面図である。 プレス成形装置に備えられるクッションリングを示す平面図である。 ポンチの加工面とダイの加工面とでワークを完全に挟み込んで成形加工が行われている様子を示す側面断面図である。 クッションリングの補強材の第二の実施例を示す側面断面図である。 クッションリングの補強材の第三の実施例を示す側面断面図である。 図５に示す補強材であるワイヤの張力を制御可能にした例を示す側面断面図である。 従来のポンチおよび下型の構造では、本発明にかかるクッションリングを上方から嵌装できないことを示す側面断面図である。 ポンチをクッションリングに対して上方へ引き抜き可能とした構造を示す側面断面図である。 脚部を設けたポンチの成形加工時の状態を示す側面断面図である。 脚部を設けたポンチの段取り作業時の状態を示す側面断面図である。 クッションリングのリブがクッションピンにより支持されている様子を示す側面断面図である。 クッションリングの上部にかかる内側方向の力によりリブが屈曲する様子を示す側面断面図である。 タップ加工機によるポンチに対するスライド座取り付け用のタップ穴加工の様子を示す側面図である。 クッションリングの厚み寸法および高さで寸法を示す側面断面図である。 従来のプレス成形装置を示す側面断面図である。 従来のクッションリングを示す平面図である。

Ｗ ワーク
１ プレス成形装置
２ ダイ
３ ポンチ
５ クッションリング
３１ 凹部
５１ リブ

Claims (12)

1. ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えるプレス成形装置であって、
   クッションリングは、該クッションリングの開口部における、クッションリングのダイとの当接面側とは反対側の部分に架設され、プレス成形時の撓みを防止する補強材を有し、
   ポンチには、該ポンチにおける、前記補強材の形成箇所に相当する部分に、クッションリングをポンチへ嵌装した際に該補強材との干渉を避ける凹溝を形成し、ポンチとクッションリングの補強材とが接触することを防止していることを特徴とするプレス成形装置。
2. 前記クッションリングの補強材は、クッションリングの開口部に架設される補強リブであることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形装置。
3. 前記クッションリングの補強材は、クッションリングの開口部に架設されるワイヤであることを特徴とする請求項１に記載のプレス成形装置。
4. 前記補強リブは、クッションリングと一体成形され、または締結部材によりクッションリングと締結されていることを特徴とする請求項２に記載のプレス成形装置。
5. 前記ワイヤには引っ張り張力が付与され、付与される引っ張り張力を調節可能としたことを特徴とする請求項３に記載のプレス成形装置。
6. 前記ポンチの下端には下方へ延出する脚部が形成され、該ポンチの側面にはフック部材を付設するための付設用穴が形成され、
   ポンチとクッションリングとを同一床面上に設置すると、前記付設用穴がクッションリングよりも上方に位置することを特徴とする請求項１〜請求項５の何れか一項に記載のプレス成形装置。
7. 前記プレス成形装置においては、クッションリングの下方にクッションピンが配設されており、該クッションピンはクッションリングの本体部分および補強材を支持することを特徴とする請求項１〜請求項６の何れか一項に記載のプレス成形装置。
8. プレス成形装置に備えられるクッションリングであって、該クッションリングの開口部における、クッションリングのダイとの当接面側とは反対側の部分に架設され、プレス成形時の撓みを防止する補強材を有することを特徴とするクッションリング。
9. 前記補強材は、クッションリングの開口部に架設される補強リブであることを特徴とする請求項８に記載のクッションリング。
10. 前記補強材は、クッションリングの開口部に架設されるワイヤであることを特徴とする請求項８に記載のクッションリング。
11. 前記補強リブは、クッションリングと一体成形され、または締結部材によりクッションリングと締結されていることを特徴とする請求項９に記載のクッションリング。
12. 前記ワイヤには引っ張り張力が付与され、付与される引っ張り張力を調節可能としたことを特徴とする請求項１０に記載のクッションリング。

Images