JP4677821B2 - 差厚板の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、板材の一部を薄肉部に形成する差厚板の製造方法および製造装置に関するものである。

従来から板材の一部を薄肉部に成形した差厚板を、厚さの異なる板同士を溶接することにより得る製造法に代えて、板材の一部を圧延機により薄肉とする差厚板の製造方法が提案されている（特許文献１、２参照）。

特許文献１では、上側作業ロールと下側作業ロールとを独立に駆動制御できる圧延機により、下側作業ロールを逆方向に駆動させて板材を圧延成形して差厚板を得るようにしている。

特許文献２では、帯板の両端を把持する左・右のクランプ手段と、これらのクランプ手段で把持した帯板に一定の張力を掛けるべく、左・右のクランプ手段の少なくとも一方を張力方向に移動させる張力付与手段と、左・右のクランプ手段並びに張力付与手段を一括して帯板の長手方向に沿って往復移動させる移動台とを設け、この移動台上の左・右のクランプ手段で把持した帯板を圧延手段の上下の圧延ロールで圧下するようにして、差厚板を得るようにしている。
特開昭５９−１８９００４号公報 特許第３５５５７５１号公報

しかしながら、上記従来例においては、上下圧延ロールの圧延荷重やロール速度等を制御しなければならず、圧延機等の装置が大掛りとなり、差厚板の生産コストが高くなる。

そこで本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、生産コストの抑制に好適な差厚板の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。

本発明は、上型から下方に突出させたポンチの側面と下型から上方に突出させたダイの側面とを型閉め時に成形しようとするブランク材の板厚に対して小さい寸法のクリアランスをもって互いに対面するよう配置して上下の成形型を構成し、投入されたブランク材をポンチとダイとで挟みつつポンチとダイの側面によりしごき加工して、ブランク材の一部を薄肉化し、前記薄肉化された部位を備えるブランク材は、対向する平面状の成形面を備える成形型による型押しにより平面状に成形するようにした。

したがって、本発明では、上型から下方に突出させたポンチの側面と下型から上方に突出させたダイの側面とを型閉め時に成形しようとするブランク材の板厚に対して小さい寸法のクリアランスをもって互いに対面するよう配置した成形型により、投入されたブランク材をポンチとダイとで挟みつつポンチとダイの側面によりしごき加工することでブランク材の一部を薄肉化するため、上下圧延ロールの圧延荷重やロール速度等の制御が必要な圧延機等の装置を必要とすることなく一般のプレス成形型により差厚板の製造することができ、差厚板の生産コストを抑制することができる。
しかも、前記薄肉化された部位を備えるブランク材は、対向する平面状の成形面を備える成形型による型押しにより平面状に成形するため、後工程においてプレス成形させることができ、差厚板の製品に加工される半製品とすることができる。

以下、本発明の差厚板の製造装置および製造方法の一実施形態を図１〜図７に基づいて説明する。図１は本発明を適用した差厚板の製造装置の第１実施形態を示す成形型の詳細断面図、図２は成形型でのブランク材成形の概略図、図３〜図５は差厚板の成形工程を示す工程図、図６および図７は成形過程での差厚板を示す斜視図である。

図１および図２において、差厚板の製造装置は、下方に突出させたポンチ１０を備えた上型１と、上方に突出させたダイ２０を備える下型２とからなる。上下型のポンチ１０およびダイ２０は、型閉じ時に上下型１、２のベース１１、２１に垂直な平面状の空間を介在させて互いに重なり合わないよう構成され、当該空間に面しさせて夫々形成した縦壁部１２、２２を介して互いに対面するよう構成している。また、型開き時には、上下型１、２が開かれるため、ポンチ１０とダイ２０との重なり合いが解かれ、互いの縦壁部１２、２２同士の対面も解かれる。上下型１、２の縦壁部１２、２２とポンチ１０およびダイ２０の先端面１３、２３とは先端面１３、２３から円滑な面取りＲを介して接続されている。

上下型１、２の縦壁部１２、２２同士の間のクリアランスｔは、下型２に対して上型１の縦壁部１２に直角な方向の横位置を調整することにより、縦壁部１２、２２同士を接近離脱させて調整可能としている。このクリアランスｔは、成形目標とする薄肉部の板厚となるよう設定するものであり、例えば、ブランク材Ｗの板厚Ｔに対して５０％程度まで薄肉化させることができる。

下型２におけるダイ２０の縦壁部２２の前面には、クッションにより昇降可能なパッド２５が配置され、型開き時に投入されるブランク材Ｗをパッド２５の上面とダイ１０の先端面１３とで支持するよう構成している。この状態では、下型２のダイ２０の縦壁部２２の前面には、パッド２５の側面が対面する。この状態で、下型２に対して上型１を接近させて型閉めが開始されると、上型１のポンチ１０の先端面１３によりブランク材Ｗを挟んで下型２のパッド２５が下方に押圧され、下型２のダイ２０の縦壁部２２の前面に対面して上型１のポンチ１０の縦壁部１３が重ね合わさり、型閉じに連れて対面する縦壁部１２、２２同士の重なり合いの長さが増加され、型閉じが完了した段階で、上記縦壁部１２、２２同士の重なり合いの長さが最大となるよう構成している。

以上の構成の差厚板の製造装置の動作について以下に説明する。上下型１、２の型開き状態においては、図３に示すように、上型１は上昇されており、上型１のポンチ１０の先端面１３と下型２のダイ２０の先端面２３との間には、ブランク材Ｗを投入する間隔が形成されている。下型２のダイ２０の縦壁部２２には、クッションにより上昇されたパッド２５の側面が対面し、パッド２５の先端面とダイ２０の先端面２３とは、同一高さとなって、投入されるブランク材Ｗを保持可能としている。

先ず、ブランク材Ｗが投入され、型閉じが開始される。上型１の下降により、上型１のポンチ１０の先端面１３がブランク材Ｗの表面に接すると、ブランク材Ｗは上型１のポンチ１０先端１３と下型２のパッド２５との間に挟んで保持される。

引続き、上型１が下降されると、図２に示すように、ブランク材Ｗは上型１ポンチ１０の縦壁部１２と先端面との間の隅肉Ｒ部に巻付き、下型２のダイ２０の縦壁部２２と上型１のポンチ１０の縦壁部１２との間でしごき加工が開始される。ポンチ１０とダイ２０との縦壁部１２、２２同士の間隔（クリアランスｔ）は、ブランク材Ｗの板厚Ｔより小さく設定しているため、ブランク材Ｗはダイ２０先端面２３の隅肉Ｒから縦壁部１２、２２同士の間に引込まれると、下型２の縦壁部２２の上端Ｒにより一方の面が保持されつつ対向する他方の面が上型１の縦壁部１２により下方へしごかれて、クリアランスｔ分の板厚となるようしごき加工され、薄肉化される。

そして、上型１の下降により、ポンチ１０とダイ２０の対向する縦壁部１２、２２の重なり長さが増加されるに連れて、ダイ２０先端面２３にあるブランク材Ｗがその隅肉Ｒを経由して縦壁部１２、２２同士の間に引込まれ、縦壁部１２、２２同士でしごき成形された薄肉部Ｗ１の長さも長くなる。但し、引込まれるブランク材Ｗの流入長さは、形成される薄肉部Ｗ１との板厚比に逆比例して、縦壁部１２、２２間に形成される薄肉部Ｗ１の長さより短い。

前記薄肉部Ｗ１が必要長さに達した段階で、上型１およびポンチ１０の下降が停止され、上型１およびポンチ１０が上昇されて型開きが行われる。薄肉部Ｗ１の必要長さが型閉じのストロークで形成される場合には、型閉じまで上型１が下降され、図４に示すように、上記縦壁部１２、２２同士の重なり合いの長さが最大となり、縦壁部１２、２２同士の間に形成される薄肉部Ｗ１の長さもワンストロークの成形としては最大となる。その後に上型１およびポンチ１０が上昇されて型開きが行われる。上型１に形成するポンチ１０の高さ（縦壁部の長さ）と下型２に形成するダイ２０の高さ（縦壁部の長さ）は、必要とする薄肉部Ｗ１を形成するに必要な寸法に形成しておくことが望ましい。

型開きのために上型１を上昇させると、ブランク材Ｗはパッド２５に挟まれてポンチ１０と共に上昇し、パッド２５が上昇限に達すると、ポンチ１０のみが上型１により上昇して、パッド２５上には、図６に示すような、薄肉部Ｗ１を備えるブランク材Ｗが残される。この薄肉部Ｗ１を備えるブランク材Ｗは、次工程の平板化工程に搬送される。

前記平板化工程では、図５に示すように、成形面が平坦な上下型３Ａ、３Ｂによりブランク材Ｗを挟んでプレスして、ブランク材Ｗを平板化させる。平板化の際には、ブランク材Ｗが移動しないように板押え４を設置することが望ましい。平板化されたブランク材Ｗは、図７に示すように、薄肉部Ｗ１を挟んで両側に厚肉部Ｗ２を備える差厚板となる。

上記により製造する差厚板の薄肉部Ｗ１の長さ寸法が、ワンストロークの成形では形成しきれない長さの差厚板においては、既に形成されている薄肉部Ｗ１に連ねて、再び、図３から図５に示す薄肉化工程および平板化工程を実施することにより、さらに長い薄肉部Ｗ１を形成することができる。

なお、上記製造装置では、薄肉化工程と平板化工程とを夫々別の成形型により実行するものについて説明しているが、図示しないが、ダイ２０上に接しているブランク材Ｗ部分をダイ２０先端面２３より離脱しないように保持する機構を設けることにより、図４に示すワンストロークの薄肉化工程に続けて、上型１が型開きのために上昇する際に、クランク状に変形されたブランク材Ｗの薄肉部Ｗ１に形成された部分を含んでそれより先の部分を、パッド２５の上昇により先端側にずらして凡そ平板状となるようにし、引続いて上型１およびポンチ１０を下降させるプレスストロークを繰返すことにより、薄肉化された部分Ｗ１に連ねて順次に薄肉部Ｗ１を形成することができる。

このようにすると、高さの低いダイ２０およびポンチ１０であっても、複数回のプレスストロークを繰返すことで、連続的に長い薄肉部Ｗ１を形成することができる。そして、最終的には、図５に示す平板化工程で、ブランク材Ｗを平板化させて、必要な長さの薄肉部Ｗ１を備えた差厚板を得ることができる。

また、上記実施形態において、ポンチ１０およびダイ２０の側面の縦壁部１２、２２として、平面状のものについて説明したが、図示はしないが、一部のクリアランスが大きく、および／または、一部のクリアランスが小さく形成してもよく、薄肉部Ｗ１の板厚や断面形状に応じて、非平面状に形成してもよい。

さらに、上記実施形態において、上下型１、２の型閉めストローク中に縦壁部１２、２２同士のクリアランスｔが変化しない一様な厚さの薄肉部Ｗ１を形成するものについて説明したが、図示はしないが、上下型の型閉めストローク中に縦壁部同士のクリアランスを変化させて、板厚が変化する薄肉部を形成するものであってもよい。

本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。

（ア）上型１から下方に突出させたポンチ１０の側面１２と下型２から上方に突出させたダイ２０の側面２２とを型閉め時に成形しようとするブランク材Ｗの板厚Ｔに対して小さい寸法のクリアランスｔをもって互いに対面するよう配置した成形型により、投入されたブランク材Ｗをポンチ１０とダイ２０とで挟みつつポンチ１０とダイ２０の側面によりしごき加工することでブランク材Ｗの一部を薄肉化するため、上下圧延ロールの圧延荷重やロール速度等の制御が必要な圧延機等の装置を必要とすることなく、新たな設備投資を必要とせず、一般のプレス成形型により差厚板の製造することができ、差厚板の生産コストを抑制することができる。

（イ）成形型の型閉めストロークを調整することにより、得られるブランク材Ｗの薄肉化させる領域の長さを調整することにより、任意の長さ領域をもつ差厚板を製造することができる。

（ウ）成形型の複数回の型閉めに対応して前記ブランク材Ｗを順送りさせることで、薄肉化された部位Ｗ１に隣接する部位を順次しごき加工して、薄肉化させる領域を拡大することことにより、長い領域の薄肉部Ｗ１を備える差厚板を製造することができる。

（エ）ポンチ１０とダイ２０との両側面のクリアランスｔを調整することで、得られるブランク材Ｗの薄肉部Ｗ１の板厚を調整することにより、任意の厚さの薄肉部Ｗ１を備えた複数の種類の差厚板を製造することができる。

（オ）薄肉化された部位Ｗ１を備えるブランク材Ｗは、対向する平面状の成形面を備える成形型３による型押しにより平面状に成形されることにより、後工程においてプレス成形させることができ、差厚板の製品に加工される半製品とすることができる。

本発明の一実施形態を示す差厚板の製造装置の成形型の詳細断面図。 同じく成形型でのブランク材成形の概略図。 差厚板の成形工程のセット段階を示す工程図。 差厚板の成形工程の中間段階を示す工程図。 差厚板の成形工程の最終段階を示す工程図。 中間段階の差厚板の形状を示す斜視図。 最終段階の差厚板の形状を示す斜視図。

符号の説明

Ｗ ブランク材
Ｗ１ 薄肉部
１ 上型
２ 下型
３ 平板化工程の成形型
１０ ポンチ
１１、２１ ベース
１２、２２ 側面としての縦壁部
１３、２３ 先端面
２０ ダイ
２５ パッド

Claims (7)

1. 板材の一部を薄肉部に形成する差厚板の製造方法であり、
   上型から下方に突出させたポンチの側面と下型から上方に突出させたダイの側面とを型閉め時に成形しようとするブランク材の板厚に対して小さい寸法のクリアランスをもって互いに対面するよう配置して上下の成形型を構成し、
   投入されたブランク材をポンチとダイとで挟みつつポンチとダイの側面によりしごき加工して、ブランク材の一部を薄肉化し、
   前記薄肉化された部位を備えるブランク材は、対向する平面状の成形面を備える成形型による型押しにより平面状に成形することを特徴とする差厚板の製造方法。
2. 前記成形型の型閉めストロークを調整することにより、得られるブランク材の薄肉化させる領域の長さを調整することを特徴とする請求項１に記載の差厚板の製造方法。
3. 前記成形型の複数回の型閉めに対応して前記ブランク材を順送りさせることで、薄肉化された部位に隣接する部位を順次しごき加工して、薄肉化させる領域を拡大することを特徴とする請求項１に記載の差厚板の製造方法。
4. 前記ポンチとダイとの両側面のクリアランスを調整することで、得られるブランク材の薄肉部の板厚を調整することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の差厚板の製造方法。
5. 前記平面状に成形された素材は、後工程においてプレス成形されることで差厚板の製品に加工される半製品となることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の差厚板の製造方法。
6. 板材の一部を薄肉部に形成する差厚板の製造装置であり、
   上型から下方に突出させたポンチと下型から上方に突出させたダイの側面同士が投入されるブランク材の板厚より小さい所定のクリアランスをもって対面するよう構成され、投入されるブランク材をポンチとダイとで挟みつつポンチとダイの側面によりしごき加工してブランク材の一部を薄肉化させる薄肉化装置と、
   前記薄肉化された部位を備えるブランク材を、対向する平面状の成形面を備える成形型による型押しにより平面状に成形させる平面化装置と、よりなることを特徴とする差厚板の製造装置。
7. 前記薄肉化された板厚は、前記薄肉化装置の上下型のポンチとダイとの側面同士のクリアランスを調整することにより変更されることを特徴とする請求項６に記載の差厚板の製造装置。

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