JP4523983B2

JP4523983B2 - しごき加工装置

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Publication number: JP4523983B2
Application number: JP2008142879A
Authority: JP
Inventors: 卓生小林; 武司佐野; 泰彦北野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2028-05-30
Also published as: CN101590500B; US20090293324A1; JP2009285712A; US8316682B2; CN101590500A

Description

本発明は、しごき加工装置に関する。詳しくは、平板状のワークをしごき加工するしごき加工装置に関する。

従来より、自動車の安全性能を確保しつつ軽量化を図るため、車体を構成するパネル部材の一部の板厚を変更することが要請されている。そのため、強度の高い高張力鋼板を用いることが考えられる。しかしながら、高張力鋼板は高価であるため、材料費が上昇する。さらに、所定値以上の高張力鋼板は、供給体制に地域差があり、場所によっては非常にコストが上昇するため、採用できない。

そこで、テーラードブランク材を用いることが提案されている。このテーラードブランク材は、板厚の異なる複数種類の板材を溶接により接合することで形成される。
しかしながら、この手法では、板材を接合するための設備が必要となり、コスト高となる。また、材料の接合部では、強度が低下したり、成形性が低下したりするため、成形金型の構造が複雑化する、という問題がある。

また、しごき加工が提案されている。しごき加工とは、所定の板厚の板材の少なくとも一部を工具でしごくことにより、このしごいた部分の板厚を薄くする加工である。

しごき加工の手法としては、例えば、せん断加工用のプレス機を用いて、このプレス機の一対の金型同士の隙間にワークを挟み込んで、上下方向に相対移動することにより、しごき加工を行う（特許文献１参照）ものがある。
このような手法によれば、テーラードブランク材のように接合部が生じず、接合部で強度が低下するのを防止できる。
特開２００６−２９７４６１号公報

しかしながら、この手法では、金型同士を上下方向に相対移動することによってしごき加工する。よって、ワークをしごき加工する際、金型は、水平方向の反力を受けることになる。そのため、プレス機全体の剛性を向上させる必要があり、装置が大型化する、という問題があった。

本発明は、簡素な構成でしごき加工できるしごき加工装置を提供することを目的とする。

本発明のしごき加工装置は、平板状のワーク（例えば、後述の鋼板Ｗ）をしごき加工するしごき加工装置（例えば、後述の第２プレス機１０）であって、前記ワークの下面を支持する支持部材（例えば、後述のベースブロック２２）と、前記ワークの上面に配置されるしごき部材（例えば、後述のロッド１１）と、当該しごき部材を前記ワーク表面に沿って移動する駆動源（例えば、後述のガイドレール２４、第１カム２５、第２カム３４を含む上型３０、昇降機構４０）と、前記しごき部材の前記ワーク表面方向の移動範囲に亘って前記しごき部材の上面に当接することで、前記しごき部材のワーク板厚方向の移動を規制する規制部材（例えば、後述のベースブロック２２）と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、規制部材により、しごき部材のワーク板厚方向の移動を規制してワークを押圧しながら、駆動源により、しごき部材を前記ワーク表面に沿って移動して、ワークをしごき加工する。このように、ワーク板厚方向の反力を規制部材で受けるため、従来に比べて装置全体の剛性を低くできるので、簡素な構成でしごき加工できる。

さらに、鋼板を均一にしごき加工して薄板化して加工硬化により高強度化し、この鋼板で車体を構成する部品を形成することにより、車体を軽量化できる。
また、鋼板をしごき加工して板厚の異なる部分を形成し、この鋼板を用いて車体を構成する複数の部品を一体化して１つの部品としたり、部品を軽量化したりできる。
また、開断面の柱形状の部品では、部品形状に成形した後にしごき加工を行って、加工硬化により高強度化することで、車体を軽量化できる。

この場合、前記規制部材は、前記しごき部材の上面に当接面（例えば、後述の当接面２２３）で当接し、当該当接面の前記支持部材からの距離は、前記しごき部材の前記ワーク表面方向の位置に応じて変化することが好ましい。

従来では、特許第３７８６１７３号公報に示すように、一対のロールでワークを挟んで圧延加工する手法が提案されているが、この手法では、一度の加工によりしごき加工可能な部分は、ワークの１箇所のみである。
しかしながら、この発明によれば、規制部材の当接面の支持部材からの距離を、しごき部材のワーク表面方向の位置に応じて変化させたので、ワーク表面の複数箇所を一度にしごき加工できる。

本発明によれば、規制部材により、しごき部材のワーク板厚方向の移動を規制してワークを押圧しながら、駆動源により、しごき部材を前記ワーク表面に沿って移動して、ワークをしごき加工する。このように、ワーク板厚方向の反力を規制部材で受けるため、従来に比べて装置全体の剛性を低くできるので、簡素な構成でしごき加工できる。さらに、鋼板を均一にしごき加工して薄板化して加工硬化により高強度化し、この鋼板で車体を構成する部品を形成することにより、車体を軽量化できる。また、鋼板をしごき加工して板厚の異なる部分を形成し、この鋼板を用いて車体を構成する複数の部品を一体化して１つの部品としたり、部品を軽量化したりできる。また、開断面の柱形状の部品では、部品形状に成形した後にしごき加工を行って、加工硬化により高強度化することで、車体を軽量化できる。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るしごき加工装置が適用されたプレスライン１の概略構成を示す図である。
プレスライン１は、トリム加工を行う第１プレス機２と、しごき加工を行うしごき加工装置としての第２プレス機１０と、ドロー加工を行う第３プレス機３と、リストライク加工を行う第４プレス機４と、ベンド・ピアス加工を行う第５プレス機５と、を備える。このプレスライン１では、トリム、しごき、ドロー、リストライク、ベンド・ピアスの順に行う。

第１プレス機２は、ワーク（例えば、鋼板）をせん断加工して不要な部分を除去するトリム加工を行う。
第２プレス機１０は、ワークの少なくとも一部を薄肉化するしごき加工を行う。
第３プレス機３は、ワークをドロー成形するドロー加工を行う。
第４プレス機４は、ワークを再びドロー成形するリストライク加工を行う。
第５プレス機５は、ワークを曲げ加工するベンド加工およびワークに穴を開けるピアス加工を行う。

図２は、第２プレス機１０の側面図および正面図である。図３は、第２プレス機１０のベースブロック２２の拡大側面図である。
第２プレス機１０は、下型２０と、下型２０の上方に配置された駆動源としての上型３０と、この上型３０を下型２０に対して接近または離隔させる駆動源としての昇降機構４０と、これらを制御する制御装置５０と、を有する。

下型２０は、基部２１と、この基部２１に設けられて鋼板Ｗが収容される支持部材および規制部材としてのベースブロック２２と、基部２１に設けられて鋼板Ｗが載置されるホルダ２３と、ベースブロック２２を貫通して鋼板Ｗの上面に配置される棒状のしごき部材としてのロッド１１と、ベースブロック２２を挟んで設けられた駆動源としての一対のガイドレール２４と、一対のガイドレール２４上に設けられた駆動源としての一対の第１カム２５と、を備える。

第１カム２５は、ロッド１１の側面に当接する当接面２５１と、上型３０の移動方向に対して傾斜した第１傾斜面２５２と、を有する。

ベースブロック２２は、直方体状である。このベースブロック２２には、互いに対向する２つの側面の一方から他方に貫通する第１の貫通孔２２１が形成されている。この第１の貫通孔２２１の一方の開口は、開口２２１Ａであり、他方の開口は、開口２２１Ｂである。
鋼板Ｗは、開口２２１Ａから第１の貫通孔２２１の内部に投入される。これにより、鋼板Ｗの下面は、第１の貫通孔２２１の底面により支持される。
ガイドレール２４は、ベースブロック２２の第１の貫通孔２２１の延出方向に沿って延びている。

また、このベースブロック２２には、残る２つの側面の一方から他方に貫通する第２の貫通孔２２２が形成されている。つまり、この第２の貫通孔２２２は、第１の貫通孔２２１に交差する方向に延びている。
ここで、第１の貫通孔２２１の底面および第２の貫通孔２２２の底面は、同一平面上で連続しており、第１の貫通孔２２１の天井面および第２の貫通孔２２２の天井面も、同一平面上で連続している。よって、第１の貫通孔２２１の高さ寸法と第２の貫通孔２２２の高さ寸法とは、同一となっている。

ロッド１１は、第２の貫通孔２２２に挿通されており、このロッド１１の両端側は、ベースブロック２２の外部に露出している。
このロッド１１は、第２の貫通孔２２２内を、第１の貫通孔２２１の延出方向に沿って移動可能となっている。したがって、第２の貫通孔２２２の天井面は、ロッド１１の上面に当接することで、ロッド１１の鋼板Ｗの板厚方向の移動を規制する当接面２２３となっている。

図３に示すように、当接面２２３の第１の貫通孔２２１の底面からの高さは、ロッド１１の第１の貫通孔２２１の延出方向の位置に応じて変化する。具体的には、当接面２２３の高さは、第２の貫通孔２２２の開口２２１Ａ側では、ｈ_１であるが、開口２２１Ｂ側に向かうに従って低くなって、開口２２１Ｂ側では、ｈ_１より小さいｈ_２となっている。

上型３０は、基部３１と、この基部３１に設けられたホルダ３３と、一対の第２カム３４と、を備える。
ホルダ３３は、鋼板Ｗを挟んで下型２０のホルダ２３に対向する位置に配置され、ホルダ２３に向かって進退可能となっている。
第２カム３４は、第１カム２５の第１傾斜面２５２に当接する第２傾斜面３４１を有する。

制御装置５０は、昇降機構４０を制御して、鋼板Ｗのしごき加工を行う。
すなわち、まず、鋼板Ｗを開口２２１Ａから第１の貫通孔２２１の内部に投入する。
すると、図２（ａ）、（ｂ）に示すように、鋼板Ｗは、ベースブロック２２の内部に収容されて、鋼板Ｗの基端側は、ホルダ２３の上に載置される。この状態では、ロッド１１は、貫通孔２２２の開口２２１Ａ側に位置しており、当接面２２３の高さがｈ_１であるので、当接面２２３はロッド１１を押圧していない。

次に、図２（ａ）、（ｂ）に示す状態から、図４（ａ）に示すように、昇降機構４０により上型３０を下降させて、ホルダ２３とホルダ３３とで鋼板Ｗの基端側を挟持するとともに、第１カム２５の第１傾斜面２５２の一部を、第２カム３４の第２傾斜面３４１に当接させる。

次に、図４（ｂ）に示すように、上型３０をさらに下降させて、第２カム３４を下降させるとともに、ホルダ３３（ガススプリング等）を圧縮させる。具体的には、ホルダ２３およびホルダ３３により適度な力で鋼板１２を確実に保持できるように、ホルダ３３を制御する。すると、第１カム２５の第１傾斜面２５２が第２カム３４の第２傾斜面３４１により押圧されて、第１カム２５は、当接面２５１でロッド１１を押圧しながら、ガイドレール２４上を移動する。これにより、ロッド１１は、第２の貫通孔２２２内において、鋼板Ｗ表面に沿って第１の貫通孔２２１の延出方向に移動する。すると、ベースブロック２２の当接面２２３の高さは、ｈ_１からｈ_２に変化するため、当接面２２３によりロッド１１が押圧され、つまり、ロッド１１の鋼板Ｗの板厚方向の移動が規制されて、鋼板Ｗの先端側がしごき加工される。
その後、鋼板Ｗを開口２２１Ａから取り出す。

なお、本実施形態では、当接面２２３の高さを、第２の貫通孔２２２の開口２２１Ａ側ではｈ_１とし、開口２２１Ｂ側ではｈ_２としたが、これに限らず、当接面２２３の高さや第１の貫通孔２２１の延出方向の長さは、適宜設定されてよい。例えば、図５に示すように、ベースブロック２２Ａでは、開口２２１Ａ側から開口２２１Ｂ側に向かうに従って、当接面２２３の高さは、ｈ_１、ｈ_１よりも低いｈ_２、ｈ_２より高いがｈ_１より低いｈ_３、ｈ_２、ｈ_１の順に変化させてもよい。このようにすれば、鋼板Ｗ表面の複数箇所を一度にしごき加工できる。

以上のプレス機１０を用いて、しごき方向を変えて２回しごき加工を行うことにより、図６に示すように、ワークの任意の部分の板厚を変更できる。
すなわち、図６（ａ）に示すように、板厚ｔ_１の平板状のワークＷの両端側をしごき加工して、両端側の板厚をｔ_２とし、その後、しごき方向を９０度変えて、再びワークＷの両端側をしごき加工して、両端側の板厚をｔ_２とする。これにより、ワークＷの周縁部分の板厚をｔ_２とすることができる。

また、図６（ｂ）に示すように、板厚ｔ_１の平板状のワークＷの長さ方向中央部分をしごき加工して、中央部分の板厚をｔ_２とする。これにより、ワークＷには、板厚ｔ_１の部分が２箇所、未加工状態で残る。その後、しごき方向を９０度変えて、２箇所の残った部分のうちの一方にしごき加工して、この残った部分の一部の板厚をｔ_２とする。これにより、ワークＷの長さ方向中央部分および周縁部分の一部の板厚をｔ_２とすることができる。

また、プレス機１０を用いて、しごき方向を変えて２回しごき加工を行うことにより、図７に示すように、ワークの任意の部分の板厚を、任意の異なる厚さに変更できる。

すなわち、図７（ａ）に示すように、板厚ｔ_１の平板状のワークＷの両端側をしごき加工して、一方の板厚をｔ_２とし、他方の板厚をｔ_３とする。その後、しごき方向を９０度変えて、ワークＷの中央部分の板厚ｔ_１の部分をしごき加工して、一方の板厚をｔ_４とし、他方の板厚をｔ_５とする。これにより、ワークＷの周縁部分に、板厚ｔ_２〜ｔ_５の部分を形成できる。

また、図７（ｂ）に示すように、板厚ｔ_１の平板状のワークＷの長さ方向の中央部分をしごき加工して、中央部分の板厚をｔ_２とする。これにより、ワークＷには、板厚ｔ_１の部分が２箇所、未加工状態で残る。その後、しごき方向を９０度変えて、２箇所の残った部分のうちの一方にしごき加工して、この残った部分の一部の板厚をｔ_３とする。これにより、ワークＷの長さ方向中央部分の板厚をｔ_２とし、周縁部分の一部の板厚をｔ_３とすることができる。

本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）ベースブロック２２により、ロッド１１の鋼板Ｗ板厚方向の移動を規制して鋼板Ｗを押圧しながら、昇降機構４０を駆動して、ロッド１１を鋼板Ｗ表面に沿って移動して、鋼板Ｗをしごき加工する。このように、鋼板Ｗの板厚方向の反力をベースブロック２２で受けるため、従来に比べて装置全体の剛性を低くできるので、簡素な構成でしごき加工できる。

（２）ベースブロック２２の当接面２２３の高さを、ロッド１１の鋼板Ｗの表面方向の位置に応じて変化させたので、鋼板Ｗの表面の複数箇所を一度にしごき加工できる。

（３）鋼板Ｗを均一にしごき加工して薄板化して加工硬化により高強度化し、この鋼板Ｗで車体を構成する部品を形成することにより、車体を軽量化できる。

（４）図６および図７に示す鋼板Ｗをしごき加工して板厚の異なる部分を形成し、この鋼板Ｗを用いて車体を構成する複数の部品を一体化して１つの部品としたり、部品を軽量化したりできる。

（５）図８に示すように、断面ハット形状のサイドシル部品６０のような開断面の柱形状の部品では、板厚ｔ_１の鋼板を部品形状に成形した後に、部品の両端側をしごき加工して、加工硬化により高強度化された板厚ｔ_２の部分を形成することで、車体を軽量化できる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。

本発明の一実施形態に係るしごき加工装置が適用されたプレスラインの概略構成を示す図である。前記実施形態に係るしごき加工装置の側面図および正面図である。前記実施形態に係るしごき加工装置の一部の拡大側面図である。前記実施形態に係るしごき加工装置の動作を説明するための図である。前記実施形態に係るしごき加工装置の変形例である。前記実施形態に係るしごき加工装置を用いて、ワークの任意の部分の板厚を変更する手順を説明するための第１の図である。前記実施形態に係るしごき加工装置を用いて、ワークの任意の部分の板厚を変更する手順を説明するための第２の図である。前記実施形態に係るしごき加工装置によりしごき加工されたサイドシル部品の斜視図である。

符号の説明

Ｗ鋼板（ワーク）
１０第２プレス機（しごき加工装置）
１１ロッド（しごき部材）
２２ベースブロック（支持部材および規制部材）
２４ガイドレール（駆動源）
２５第１カム（駆動源）
３４第２カム（駆動源）
４０昇降機構（駆動源）
２２３当接面

Claims

平板状のワークをしごき加工するしごき加工装置であって、
前記ワークの下面を支持する支持部材と、
前記ワークの上面に配置されるしごき部材と、
当該しごき部材を前記ワーク表面に沿って移動する駆動源と、
前記しごき部材の前記ワーク表面方向の移動範囲に亘って前記しごき部材の上面に当接することで、前記しごき部材のワーク板厚方向の移動を規制する規制部材と、を備え、
前記規制部材は、前記しごき部材の上面に当接面で当接し、
当該当接面は、しごき加工中の前記しごき部材の進行方向に対し、前記支持部材からの板厚方向に沿った距離が徐々に短くなる傾斜面を含むことを特徴とするしごき加工装置。