JP4735380B2 - ワークの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、外周にフランジを備えたワークの製造方法に関し、詳しくはフランジと該フランジに囲まれた基板部とが段差状に繋がっているワークの製造方法に関する。

この種のワーク（例えば、車両用シートのリクライニング機構に用いられているラチェット板）の製造方法として、半抜き加工を実施する工程を含んだ製造方法が既に知られている。この方法では、まず、板状の素材を初回工程のダイスとパンチとの間にセットし、その素材に対して半抜き加工を実施して、この素材に凹み部を形成させる。なお、このパンチの外周には必要範囲に成形用歯型が形成されている。そのため、この半抜き加工を実施すると、凹み部の内周面には歯型が形成されることになる。続いて、この凹み部が形成された素材を次回工程のダイスと環状パンチとの間にセットし、その素材に対して加工を実施して打ち抜く。なお、この環状パンチの内径は、凹み部の内径より大きく設定されている。そのため、この打ち抜きを実施すると、外周にフランジを備えたワークを製造することができる。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、特許文献２が知られている。
特開平１０−２０２３２９号公報 特開２００３−１０３３２８号公報

上述したワークの製造方法では、初回工程において精度良く歯型を形成させても、次回工程を実施することによって、形成した歯型の精度が低下することがあった。また、その歯型に破断が発生したり、ワークの外形に破断が発生したりすることがあった。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、素材をプレスすることにより、外周にフランジを備えたワークを製造するときに、該フランジの内周面に内周歯を形成した場合であっても、その形成した内周歯の精度を保持させた状態で、ワークを製造する方法を提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、下型と、該下型と対向配置された上型とによって素材をプレスすることにより、フランジと該フランジに囲まれた基板部とが段差状に繋がっているワークを製造するとき、前記下型には、前記基板部の下面を支持する第１のダイと、前記フランジの外側周辺部の下面を支持する第２のダイと、前記第１のダイと前記第２のダイとの間を上下摺動可能であるとともに、前記フランジの下面を上方向に押し上げる逆押さえと、をそれぞれ備え、前記上型には、前記基板部の上面を加圧する第１の板押さえと、前記フランジの外側周辺部の上面を加圧する第２の板押さえと、前記フランジの上面を半抜き加工する環状パンチと、をそれぞれ備え、前記第１の板押さえによって前記基板部の上面を加圧する工程と、前記第２の板押さえによって前記フランジの外側周辺部の上面を加圧する工程とを実施しながら、前記逆押さえによって前記フランジの下面を押し上げるとともに前記環状パンチによって前記フランジの上面を半抜き加工する工程を含み、半抜き加工は、ワークのフランジが素材から完全に離脱することがないように、フランジと基板部とが内側繋ぎ部によって繋がれた状態で保持されていると共に、フランジと外側周辺部とが外側繋ぎ部により繋がった状態で保持されており、外側繋ぎ部の板厚は、内側繋ぎ部の板厚より薄くなっているワークの製造方法であって、外側繋ぎ部と内側繋ぎ部との板厚差は、半抜き加工する前に素材に対して行うクランプにおいて、内側繋ぎ部に相当する素材とこの内側繋ぎ部に相当する素材の内側に位置する素材とに対してこれら素材に対向して配置される第１のダイとの間に隙間を有し、このクランプ状態で素材に対して加圧しフランジを半抜き加工することで形成される。
これにより、上方から下方に向けてのプレス加工のみで静水圧が同時に発生することにより、フランジの内周面および外周面において、破断のない平滑な切断面を得ることができる。したがって、プレス加工の加圧の際に上型の自重も利用できるため、下方から上方に向けてプレス加工する場合と比較すると必要となる加圧力を低減することができる。
また、これにより、半抜き加工する前に素材に対して行うクランプにおいて、内側繋ぎ部に相当する素材と、この内側繋ぎ部に相当する素材の内側に位置する素材とに対して形成する隙間が外側繋ぎ部と内側繋ぎ部との板厚差となるため、この板厚差の管理を容易に行うことができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のワークの製造方法であって、前記第１のダイの外周面には歯型が形成されており、前記環状パンチによって前記半抜き加工すると、前記フランジの内周面には内周歯が形成される。
これにより、半抜き加工によって精度の良い歯型を有するワークを製造することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１〜２のいずれか１項に記載のワーク製造方法であって、前記半抜き加工する工程の後に、フランジの上面を加圧するパンチを備え、前記第１の板押さえによって前記フランジの外側周辺部の上面を加圧した状態で、前記パンチによって前記フランジの上面を加圧することで、前記素材に対して半抜き状態となっているワークを切り落とす。
これにより、パンチによって僅かな加圧力を加えることで、ワークを下方へ切り落とすことができる。したがって、プレス工程のみで、ワークの製造から取り出しまで実施できる。

以下、本発明を実施するための最良の実施例を、図１〜８を用いて説明する。なお、この実施例では、２つのプレス機（第１プレス機１および第２プレス機２）を使用する場合を例に説明する。また、この実施例で形成されるワークは、例えば車両用シートのリクライニング機構に用いられているラチェット板で、その内部にはスライドカムやポール（いずれも図示しない）が組み込まれるものである。

図１は、第１プレス機１の作動前の縦断面図である。図２は、第１プレス機１の作動中の縦断面図である。図３は、第１プレス機１の作動中の縦断面図であり、図２の次工程を説明している。図４は、第１プレス機１の作動中の縦断面図であり、図３の次工程を説明している。図５は、第１プレス機１の作動後の縦断面図である。図６は、第２プレス機２の作動前の縦断面図である。図７は、第２プレス機２の動作中の縦断面図である。図８は、第２プレス機２の作動後の縦断面図である。なお、特許請求の範囲に記載した「第１のダイ、第２のダイ、逆押さえ、第１の板押さえ、第２の板押さえ、環状パンチおよびパンチ」は、この実施例に記載の「ダイ１１、ダイ１２、エジェクタ１３、エジェクタ２１、ストリッパ２２、半抜きパンチ２３および抜き落としパンチ１２４」にそれぞれ相当する。

まず、図１を参照して、第１プレス機１の構成について説明する。第１プレス機１の上型Ｕ１の下面には、弾性部材２１ａ（例えば、ガススプリング、圧縮バネなど）を介して円板状のエジェクタ２１が設けられている。また、上型Ｕ１の下面には、このエジェクタ２１の外周に位置するように、環状の半抜きパンチ２３が設けられている。また、さらに、上型Ｕ１の下面には、この半抜きパンチ２３の外周に位置するように、弾性部材２２ａ（例えば、ガススプリング、圧縮バネなど）を介してストリッパ２２が設けられている。これらの両弾性部材２１ａ、２２ａは、素材Ｍから受ける反力によって伸縮可能であるために、エジェクタ２１とストリッパ２２は、上型Ｕ１と一体的に昇降運動する半抜きパンチ２３に対してそれぞれ相対的な昇降動作が可能となっている。

第１プレス機１の下型Ｄ１の上面には、ストリッパ２２と対向するようにダイ１２が設けられている。このダイ１２の中央部には、上記弾性部材２１ａと同心に、且つ孔径が半抜きパンチ２３の外径より若干大きな孔径となるダイ孔Ｆ１が形成されている。また、このダイ孔Ｆ１内において、下型Ｄ１の上面には、円柱状のダイ１１が設けられている。そして、ダイ１１の外周とダイ１２の内周との間には、環状のエジェクタ１３が設けられており、このエジェクタ１３の下面と下型Ｄ１の上面との間には、弾性部材１３ａ（例えば、ガススプリング、圧縮バネなど）が設けられている。この弾性部材１３ａは、素材Ｍから受ける力によって伸縮可能であるために、エジェクタ１３は、下型Ｄ１と一体であるダイ１１とダイ１２とに対して相対的な昇降動作が可能となっている。

また、ダイ１１の上面位置は、ダイ１２およびエジェクタ１３の上面位置より低くなるように形成されている。さらに、ダイ１１の外周には、必要個所において歯型１１ａが形成されている。このダイ１１とエジェクタ１３とは、図１からも明らかなように、エジェクタ２１と半抜きパンチ２３とにそれぞれ対向するように設けられている。なお、エジェクタ１３の厚みは、半抜きパンチ２３の厚みより歯型１１ａの厚みに相当するだけ肉薄となっている。これにより、素材Ｍを半抜き加工するとフランジｍ１の内面に内周歯ｍ１１が形成されることになり、詳細は後述する。

次に、図６を参照して、第２プレス機２の構成について説明する。第２プレス機２の上型Ｕ２の下面には、第１プレス機１で説明したエジェクタ２１、弾性部材２１ａおよび半抜きパンチ２３に相当するものは設けられていない。その代わりに、その場所には下方に向けて突設した円柱状の抜き落としパンチ１２４が設けられている。また、この抜き落としパンチ１２４の外周には、第１プレス機１と同様に、弾性部材１２２ａを介してストリッパ１２２が設けられている。この弾性部材１２２ａは、第１プレス機１の弾性部材２２ａと同様に、素材Ｍから受ける反力によって伸縮可能であるために、ストリッパ１２２は、上型Ｕ２と一体的に昇降運動する抜き落としパンチ１２４に対して相対的な昇降動作が可能となっている。

第２プレス機２の下型Ｄ２の上面には、第１プレス機１と同様に、ダイ１１２が設けられている。また、第１プレス機１で説明したダイ１１、エジェクタ１３および弾性部材１３ａに相当するものは設けられていない。その部分には、何も設けられることなく、ダイ孔Ｆ２のままである。そのため、上型Ｕ２を下降させると、このダイ孔Ｆ２には、図８に示すように、抜き落としパンチ１２４の下端側が若干入り込み可能となっている。また、ダイ孔Ｆ２は、抜き落としパンチ１２４によって抜き落とされたワークを取り出し可能な空間を兼ねている。

続いて、上述した第１プレス機１を使用して、素材Ｍを半抜き加工することで、一旦、中間製品を製造し、その後に、第２プレス機２を使用して中間製品からワークを製造する方法について説明する。

まず、第１プレス機１の動作によって素材Ｍから中間製品を製造する方法について説明する。図１に示すように、素材Ｍを下型Ｄ１のダイ１１およびダイ１２の上にセットする。その後、図２に示すように、上型Ｕ１を下降させて、エジェクタ２１とストリッパ２２と半抜きパンチ２３とによって素材Ｍの上面を同時に押し当てる。この押し当てによって、素材Ｍのうち、ストリッパ２２とダイ１２とで挟まれた部分と半抜きパンチ２３とエジェクタ１３とで挟まれた部分とはそれぞれクランプされた状態となる。しかし、既に説明したように、ダイ１１の上面位置は、ダイ１２およびエジェクタ１３の上面位置より低くなっているために、このクランプ状態では、素材Ｍとダイ１１の上面とは若干の隙間Ｓを有する状態となっている。

このクランプ状態から、さらに上型Ｕ１を下降させると、図３に示すように、上記隙間Ｓに相当する分だけエジェクタ２１と半抜きパンチ２３がさらに下降していく。すなわち、隙間Ｓに相当する厚みだけ、素材Ｍは下方に押し込まれる。これにより、後述する半抜き加工を実施することによって素材Ｍに生じる繋ぎ部ｎ１、ｎ２の板厚のうち、ダイ１１側に生じる繋ぎ部ｎ２の板厚よりダイ１２側に生じる繋ぎ部ｎ１の板厚の方を薄く残すことができる。

この状態から、さらに上型Ｕ１を下降させると、図４に示すように、半抜きパンチ２３は素材Ｍを加圧し、加圧された素材Ｍはエジェクタ１３を押し下ながらダイ１１とダイ１２との間に入り込む。これにより、せん断加工が行われ素材Ｍからフランジｍ１と基板部ｍ２と外側周辺部ｍ３とからなる中間製品が形成される。また、このせん断加工中は、弾性部材１３ａによるエジェクタ１３からの押し上げ力によって、半抜きパンチ２３に対して反力がかけられている。なお、このときの上型Ｕ１の下降ストロークは、この図４の拡大図で示す中間製品の両繋がり部ｎ１、ｎ２が必要な板厚を残すように予め設定されている。

なお、このようにフランジｍ１と基板部ｍ２とが打ち抜かれることなく繋ぎ部ｎ２によって繋がった状態で保持されていること、およびフランジｍ１と外側周辺部ｍ３とが打ち抜かれることなく繋ぎ部ｎ１によって繋がった状態で保持されていることが、特許請求の範囲に記載の「半抜き加工」に相当する。また、既に説明したようにダイ１１の外周には歯型１１ａが形成されているため、この半抜き加工を実施することによって、フランジｍ１の内周面には、内周歯ｍ１１が形成される。

また、このように、上方から下方に向けて半抜き加工を実施すると、半抜き加工する際に上型Ｕ１の自重を利用して加圧できるため、下方から上方に向けて半抜き加工する場合と比較すると半抜きパンチ２３に必要な加圧力を低減することができる。

さらに、この半抜き加工について詳述すると、素材Ｍのうちフランジｍ１が形成される部位は、半抜きパンチ２３によってダイ１１、１２の間に拘束されながら加圧されることになっている。このように、ダイ１１、１２によって跳ね上がりを防止すると共に素材Ｍの逃げを止める事で、図４の拡大図に示すように、フランジｍ１の内周面から外周面に向けて、またフランジｍ１の外周面から内周面に向けてそれぞれ静水圧（図４の拡大図における、対向する矢印）が同時に発生する。これにより、フランジｍ１の内周面および外周面において、破断のない平滑な切断面を得ることができる。

その後、図５に示すように、上型Ｕ１を上昇させると、弾性部材１３ａの復元力によってエジェクタ１３は元の位置に戻るため、中間製品はフランジｍ１のみが支持されダイ１１、１２から浮いた状態となる。これにより、中間製品を容易に取り出すことができる。以上のようにして、第１プレス機１の動作によって中間製品は製造される。

続いて、第２プレス機２の動作によって中間製品からワークを製造する方法について説明する。図６に示すように、図５の中間製品を第２プレス機２の下型Ｄ２のダイ１１２の上にセットする。その後、図７に示すように、上型Ｕ２を下降させて、ストリッパ１２２によって中間製品の上面を押し当てる。この押し当てによって、中間製品のうち、ストリッパ１２２とダイ１１２とで挟まれた部分はクランプされた状態となる。

このクランプ状態から、さらに上型Ｕ２を下降させると、図８に示すように、抜き落としパンチ１２４の下端がダイ孔Ｆ２に若干入り込む。これにより、中間製品における繋ぎ部ｎ１が切り落とされる。また、このとき、弾性部材１２２ａは、さらに収縮した状態となるため、中間製品の外側周辺部ｍ３は、さらに大きな力でクランプされるため、切り落としたワークは破断のない平滑な切断面となっている。

なお、この繋ぎ部ｎ１は、既に説明したように板厚が薄い状態で残されているため、僅かな加圧力で中間製品からワークを切り落とすことができる。また、この切り落としによって、ワークは下方へ落下するため、切り落とされたワークをダイ孔Ｆ２から容易に取り出すことができる。

上述した製造方法によれば、素材Ｍをプレスすることでワークのフランジｍ１を形成することができる。また、このプレスの際、併せてフランジｍ１の内周面に内周歯ｍ１１を形成することができる。また、このようにフランジｍ１を形成しておくと、次工程において僅かな加圧力で外側周辺部ｍ３（素材Ｍ）からフランジｍ１（ワーク）を切り落とすことができる。したがって、従来技術のように、素材Ｍからワークを切り落とす際に大きな力を必要としないため、フランジｍ１の内周面に形成した内周歯ｍ１１の精度を保持させた状態で外側周辺部ｍ３（素材Ｍ）からワークを切り落とすことができる。また、この製造方法によれば、フランジｍ１の形成も、ワークの切り落としも、いずれもプレス工程のみで実施可能であるために、切断装置などを必要とすることなく、簡便な構成で実施できる。

上述した内容は、あくまでも本発明の一実施の形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。
実施例では、第１プレス機１および第２プレス機２の２つのプレス機を使用して本発明を実施する形態を説明した。しかし、これに限定されるものでなく、１つのプレス機で本発明を実施する形態でも構わない。その場合、中間製品を形成した後に、プレス機の上型と下型を第２プレス機２の上型Ｕ２と下型Ｄ２に入れ替える構成となる。

図１は、第１プレス機１の作動前の縦断面図である。 図２は、第１プレス機１の作動中の縦断面図である。 図３は、第１プレス機１の作動中の縦断面図であり、図２の次工程を説明している。 図４は、第１プレス機１の作動中の縦断面図であり、図３の次工程を説明している。 図５は、第１プレス機１の作動後の縦断面図である。 図６は、第２プレス機２の作動前の縦断面図である。 図７は、第２プレス機２の動作中の縦断面図である。 図８は、第２プレス機２の作動中の縦断面図であり、図７の次工程を説明している。

符号の説明

１１ ダイ（第１のダイ）
１１ａ 歯型
１２ ダイ（第２のダイ）
１３ エジェクタ（逆押さえ）
１３ａ スプリング
２１ 第１の板押さえ（エジェクタ）
２２ 第２の板押さえ（ストリッパ）
２３ 環状パンチ（半抜きパンチ）
２４ パンチ（抜き落としパンチ）
Ｍ 素材
ｍ１ フランジ
ｍ２ 基板部
ｍ３ 外側周辺部
ｍ１１ 内周歯

Claims (3)

1. 下型と、該下型と対向配置された上型とによって素材をプレスすることにより、フランジと該フランジに囲まれた基板部とが段差状に繋がっているワークを製造するとき、
   前記下型には、
   前記基板部の下面を支持する第１のダイと、
   前記フランジの外側周辺部の下面を支持する第２のダイと、
   前記第１のダイと前記第２のダイとの間を上下摺動可能であるとともに、前記フランジの下面を上方向に押し上げる逆押さえと、をそれぞれ備え、
   前記上型には、
   前記基板部の上面を加圧する第１の板押さえと、
   前記フランジの外側周辺部の上面を加圧する第２の板押さえと、
   前記フランジの上面を半抜き加工する環状パンチと、をそれぞれ備え、
   前記第１の板押さえによって前記基板部の上面を加圧する工程と、前記第２の板押さえによって前記フランジの外側周辺部の上面を加圧する工程とを実施しながら、前記逆押さえによって前記フランジの下面を押し上げるとともに前記環状パンチによって前記フランジの上面を半抜き加工する工程を含み、
   半抜き加工は、ワークのフランジが素材から完全に離脱することがないように、フランジと基板部とが内側繋ぎ部によって繋がれた状態で保持されていると共に、フランジと外側周辺部とが外側繋ぎ部により繋がった状態で保持されており、
   外側繋ぎ部の板厚は、内側繋ぎ部の板厚より薄くなっているワークの製造方法であって、
   外側繋ぎ部と内側繋ぎ部との板厚差は、半抜き加工する前に素材に対して行うクランプにおいて、内側繋ぎ部に相当する素材とこの内側繋ぎ部に相当する素材の内側に位置する素材とに対してこれら素材に対向して配置される第１のダイとの間に隙間を有し、このクランプ状態で素材に対して加圧しフランジを半抜き加工することで形成されるワークの製造方法。
2. 請求項１に記載のワークの製造方法であって、
   前記第１のダイの外周面には歯型が形成されており、前記環状パンチによって前記半抜き加工すると、前記フランジの内周面には内周歯が形成されるワークの製造方法。
3. 請求項１〜２のいずれか１項に記載のワークの製造方法であって、
   前記半抜き加工する工程の後に、フランジの上面を加圧するパンチを備え、
   前記第１の板押さえによって前記フランジの外側周辺部の上面を加圧した状態で、前記パンチによって前記基板部の上面を加圧することで、前記素材に対して半抜き状態となっているワークを切り落とすワークの製造方法。

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