JP4824418B2 - プレス成形方法及びプレス成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のワークの縁部を巻締めにより締結するプレス成形方法及びプレス成形装置に関する。

従来から、複数のワークの縁部を締結する方法として、各ワークの縁部における各先端面を内包するように巻締めする締結方法が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

図１３Ａ〜図１３Ｄは、上記従来の方法により３枚の板部材（ワーク）の縁部を巻締めにより締結する手順を説明するための縦断面図である。

この場合、先ず、一端に略直角に曲げた第１端部１００ａを有する第１板部材１００と、一端に第１端部１００ａよりも短く略直角に曲げた第２端部１０２ａを有する第２板部材１０２と、一端に第３端部１０４ａを有する第３板部材１０４とを図１３Ａに示すように重ね合わせる。

次に、上記のように重ね合わせた板部材を、巻きパンチ１０６を備える巻き金型１０８上に載置し、第１端部１００ａの第２端部１０２ａよりも長い部分を巻きパンチ１０６のカール部１１０で略円形状に成形し（カール成形）、円弧部１００ｂを形成する（図１３Ｂ参照）。

そして、円弧部１００ｂを形成した板部材を、予備曲げパンチ１１２及び曲げパンチ１１４を備える曲げ金型１１６上に載置し、第１端部１００ａ及び第２端部１０２ａの予備曲げを行った後（図１３Ｃ参照）、円弧部１００ｂを扁平に変形させながら第３端部１０４ａに第１端部１００ａと第２端部１０２ａとを巻締める本曲げ（シーム成形）を行うことにより締結を行う（図１３Ｄ参照）。

発明協会公開技報登録番号１０１８８０４０号

しかしながら、上記従来の方法では、カール成形時、第１板部材１００及び第２板部材１０２の第１端部１００ａ及び第２端部１０２ａを巻き金型１０８の載置面から大きく突出した状態で保持する必要がある。このため、第１板部材１００や第２板部材１０２が座屈し易い。また、カール成形後にシーム成形を行う際、カール成形されたワークを巻き金型１０８から曲げ金型１１６に載せ換えなければならず、製造に係る工程数が増加することが懸念される。

本発明は、上記従来の課題を考慮してなされたものであり、複数のワークの各先端面を内包するように縁部を巻締めするプレス成形において、ワークの座屈を抑制し、さらに、カール成形時の載置面上にワークを載置したままシーム成形を行うことにより製造工程数の低減を可能とするプレス成形方法及びプレス成形装置を提供することを目的とする。

本発明のプレス成形方法は、複数のワークの各先端面を内包するように縁部を巻締めして締結するプレス成形方法であって、前記ワークを複数重ねて載置面に載置する工程と、前記載置された前記ワークを押さえ手段により押さえて、前記載置面上に固定する工程と、巻締め部材を前記載置面上を移動させ、前記ワークの前記縁部を巻締めして締結する工程とを含むことを特徴とする。

このような方法によれば、ワークの縁部を巻締めするプレス成形時に、巻締め部材を載置面上を移動させて巻締めすることにより、載置面にワークを当接させながら成形できるため、ワークの座屈を防止することができる。

また、前記巻締め部材を前記載置面上を摺動させながら移動させるか、又はスライド機構により前記巻締め部材を前記載置面に沿って移動させるようにすると好適である。

さらに、前記巻締め部材を前記ワークから退避させ、潰し部材により前記巻締めされた前記縁部を潰す工程を含むようにしてもよい。

本発明のプレス成形装置は、複数のワークの各先端面を内包するように縁部を巻締めして締結するプレス成形装置であって、前記ワークを載置する載置面を有する載置台と、前記載置面上を移動して、前記ワークの縁部を巻締めして締結する巻締め部材とを備えることを特徴とする。

このような構成によれば、ワークの縁部を巻締めするプレス成形時に、巻締め部材を載置面上を移動させて巻締めすることにより、載置面にワークを当接させながら成形できるため、ワークの座屈を防止することができる。

また、前記巻締め部材は、前記載置面上を摺動しながら移動するか、又はスライド機構により前記載置面に沿って移動するように構成されると好適である。

さらに、前記巻締め部材により巻締めされた前記縁部を、前記載置面上に載置したままの状態で潰す潰し部材を備えると、カール成形後にシーム成形を行う場合に、製造工程数を低減させることができる。

さらにまた、前記巻締め部材の前記ワークと接触して前記縁部を巻締めするカール部における下端部の前記載置面からの距離が、前記ワークの板厚よりも小さいと、ワークが巻締め部材に引っかかることなく容易に縁部の巻締めを行うことができる。

本発明によれば、複数のワークの各先端面を内包するように縁部を巻締めするプレス成形におけるワークの座屈を抑制することができる。また、本発明によれば、前記プレス成形における製造工程数を低減させることが可能となる。

以下、本発明に係るプレス成形方法について、このプレス成形方法を実施するプレス成形装置との関係で好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態に係るプレス成形装置１０の一部切欠斜視図を示している。図１に示すように、プレス成形装置１０は、ワークである第１板部材１２及び第２板部材１４を重ねて、これら第１板部材１２及び第２板部材１４の縁部１６に対して、巻締め部材としてのカールパンチ１８を用いてカール成形を行い、さらに、潰し部材としてのシームパンチ２０を用いてシーム成形を行うことで巻締めして締結する装置である。なお、第１板部材１２及び第２板部材１４は、例えば、所定の形状に打抜き加工されている板金素材（金属製）により形成される。

このプレス成形装置１０は、上下動（図１中の矢印Ａ方向）自在に設けられる上型２２と、この上型２２の下方に対向するように設けられる下型２４とから構成される。

上型２２には、この上型２２の下面より下方に向けて突設され、三角柱を横臥した形状の押動部２６を有するドライバカム２８と、前記縁部１６の上方に設けられ下方に向けて突設されるシームパンチ２０とが備えられる。

下型２４には、ベース３０と、このベース３０上に設けられ、ワークである第１板部材１２及び第２板部材１４を載置する載置面３２ａを有する載置台３２と、上型２２の上下動により押動部２６を介して、前後方向（図１中の矢印Ｂ方向）にスライド機構３４により進退自在に構成されるスライドカム３６と、ベース３０の端部に突設され、ドライバカム２８をガイドするバックアップライナ３８とが備えられる。また、スライドカム３６の載置台３２側端部にはカールパンチ１８が取り付けられる。なお、載置台３２はベース３０と一体に構成されるものとしてもよい。

さらに、載置台３２の載置面３２ａ上に載置される第１板部材１２及び第２板部材１４を押さえ、載置面３２ａ上に固定する押さえパッド４０（押さえ手段）が、上型２２の下面に設けられる支持部材３３と、弾性部材、例えばスプリング３５を介して取り付けられる。この場合、押さえパッド４０と支持部材３３との間には、スプリング３５を挟むように一対のガイド部材３７が並設される。ガイド部材３７は、図示しない軸受等により軸方向に進退可能であって、下端部が押さえパッド４０に固定され、上端部は支持部材３３の孔部３３ａに挿入されて支持される。従って、上型２２が降下すると、ガイド部材３７の案内作用下、先ず、押さえパッド４０が載置面３２ａ上の第１板部材１２及び第２板部材１４に押圧される。そして、さらに上型２２が降下すると、押さえパッド４０の位置は固定されたまま、スプリング３５が圧縮される。このとき、ガイド部材３７が支持部材３３の孔部３３ａ内に挿通されながらスプリング３５の圧縮動作を案内するため、スプリング３５は歪み等を生じることなく圧縮され、押さえパッド４０の位置がずれる等の不具合を抑制できる。

なお、スライド機構３４は、図示しないスプリング等の弾性部材によりスライドカム３６を一方向（ドライバカム２８方向）に付勢しながら進退自在に構成される。

従って、ドライバカム２８が上型２２と共に降下すると、スライドカム３６は、前記一方向への付勢に逆らい、押動部２６の下方斜面２６ａに沿ってローラ４２を介して載置台３２方向に移動（前進）する。このスライドカム３６の前進により、カールパンチ１８が載置面３２ａ上を摺動しながら縁部１６に対してカール成形を行う。

また、その後、スライドカム３６は、スライド機構３４による前記一方向への付勢により、押動部２６の上方斜面２６ｂに沿ってドライバカム２８方向に移動（退避）する。そして、この退避と同時にシームパンチ２０が降下して、縁部１６に対してシーム成形を行うことになるが、詳細は後述する。

次に、基本的には以上のように構成されるプレス成形装置１０により、ワークである第１板部材１２及び第２板部材１４の縁部１６を巻締めして締結するプレス成形方法について、図２のフローチャートに基づいて説明する。図２は、本実施形態に係るプレス成形方法の手順を示すフローチャートである。

先ず、図２におけるステップＳ１において、ワーク（第１板部材１２と第２板部材１４）を、図３Ａに示すように、第１板部材１２の端部を部分Ｌだけずらして重ねた状態で載置台３２の載置面３２ａ上に載置する（図４及び図５参照）。

なお、本実施形態に係るプレス成形方法では、図３Ａに示すように、第１板部材１２及び第２板部材１４の先端面１２ａ及び先端面１４ａを有する各端部は、予め若干曲げられ、フランジ部１２ｂ及びフランジ部１４ｂが形成されている（予備曲げされている）ものとする。

次に、ステップＳ２において、上型２２の下降を開始する。この上型２２の下降に伴って、ドライバカム２８がバックアップライナ３８に沿って次第に下降する。これにより、押さえパッド４０と、ドライバカム２８に設けられる押動部２６とが次第に降下する。同時に、シームパンチ２０も縁部１６に対して次第に下降する。

ステップＳ３において、先ず、押さえパッド４０により、第１板部材１２及び第２板部材１４が重ねられた状態のまま押さえられ、載置面３２ａ上に固定される。なお、本実施形態に係るプレス成形方法では、上記のように、押さえパッド４０が、支持部材３３、スプリング３５及びガイド部材３７を介して上型２２に取り付けられているため、押さえパッド４０により、第１板部材１２及び第２板部材１４を載置面３２ａ上で固定した状態のまま上型２２の降下を継続して、カール成形及びシーム成形を行うことができる。

ステップＳ４において、スライドカム３６がドライバカム２８の押動部２６の下方斜面２６ａに沿うことにより、載置台３２方向に前進する。

このため、カールパンチ１８が載置面３２ａ上を摺動しながら前進することにより、ワークの縁部１６に対してカール成形が行われる（図７及び図８参照）。すなわち、カールパンチ１８の略円弧状の溝部であるカール部４４にワークが接触しながら、当該カール部４４の略円弧状の形状に沿って巻締めされる。これにより、ワークの縁部１６が、図３Ｂに示すように、略円形状に巻締めされて締結される。

また、このとき、図６に示すように、載置面３２ａ上に配置されるカールパンチ１８の凹状のカール部４４の下端部４４ａの載置面３２ａからの距離ｈを、第１板部材１２の板厚ｔ１よりも小さくすると、下あご４６に第１板部材１２が引っかかる等の不都合が抑制されるため好適である。すなわち、ｈ＜ｔ１とするとよい。なお、使用条件等によっては、第１板部材１２の先端面１２ａの下端部の載置台３２からの高さｔ２、すなわち、フランジ部１２ｂの載置面３２ａからの高さｔ２を、ｈ＜ｔ２としてもよい。

なお、前記カール部４４の下端部４４ａより下の部分である下あご４６は、カール成形時におけるワークの案内役として機能するものであり、当該下あご４６の高さが上記した距離ｈに相当する。

ステップＳ５において、上型２２の更なる下降に伴って、スライドカム３６がスライド機構３４における図示しない弾性部材による上記一方向（ドライバカム２８方向）への付勢力により、ドライバカム２８の押動部２６の上方斜面２６ｂに沿って、ワークの縁部１６から退避する。

次いで、ステップＳ６において、前記スライドカム３６のワークの縁部１６からの退避と同時に、上型２２の下降に伴うシームパンチ２０の下降により、シームパンチ２０の切欠部であるシーム部４８により、上記のようにカール成形された縁部１６に対して扁平に変形する（潰す）シーム成形を行う。これにより、カール成形で巻締めされて締結されたワークの縁部１６が、より強固に締結されると共に、縁部１６の形状が整えられ外観が一層向上する。

その後、ステップＳ７において、上型２２の下降を停止する。そして、ステップＳ８において、上型２２を上昇させることにより、押さえパッド４０によるワークの固定を解除して、載置台３２から縁部１６が巻締めにより締結されたワーク（第１板部材１２及び第２板部材１４）を取り外す。

以上のように、本実施形態に係るプレス成形装置１０及びプレス成形方法によれば、ワーク（第１板部材１２及び第２板部材１４）を載置面３２ａ上に押さえパッド４０により固定した状態で、カール成形及びシーム成形を行うことが可能である。このため、上記従来の構成のように、カール成形後にシーム成形を行う際の金型の交換作業やワークの移動作業等が不要となり、製造工程数を低減することができる。

つまり、上記従来の構成では、図１３Ｂに示すように、ワークの縁部を巻き金型１０８からはみ出した状態にしなければカール成形を行うことができなかったが、本実施形態では、載置面３２ａ上を摺動させるカールパンチ１８を用いるため、縁部１６を載置面３２ａ上に載置したままの状態でカール成形をすることができ、さらに、カールされた縁部１６に対し、そのままの状態でシーム成形をすることができる。

また、本実施形態に係るプレス成形装置１０及びプレス成形方法によれば、カールパンチ１８を載置面３２ａ上を摺動させて縁部１６のカール成形を行うため、第１板部材１２及び第２板部材１４が常に載置面３２ａ上に当接されていることにより、カール成形でのワークの座屈を防止することができる。

さらに、図１０に示すように、本実施形態ではシーム部４８を有するシームパンチ２０によりシーム成形を行うため、シーム成形後の縁部１６の外側端面Ｓｏｕｔの載置面３２ａ上の第１板部材１２に対する曲げ角度が９０°以下となり、シーム成形後の縁部１６の外観が一層向上する。また、このシーム成形によれば、縁部１６が扁平に変形される過程では、第１板部材１２及び第２板部材１４における縁部１６付近において塑性流動が生じる。そして、この塑性流動により、図１０に示すように、縁部１６における第１板部材１２から外側端面Ｓｏｕｔへと曲がる部分の曲率半径を十分に小さくすることができ、ダレの発生が防止されるため、縁部１６の外観がより一層向上する。なお、本実施形態では、図１０に示すように、縁部１６において最も外側のワークである第１板部材１２の先端面１２ａより最も離れた曲げ部から形成され、縁部１６の外端部を形成する面を外側端面Ｓｏｕｔと称するものとする。

次に、本発明の第２の実施形態につき、図１１及び図１２を参照して説明する。なお、図１１及び図１２において、図１〜図１０に示される参照符号と同一の参照符号は、同一又は同様な構成を示し、このため同一又は同様な機能及び効果を奏するものとする。

この第２の実施形態におけるプレス成形装置１１は、上記第１の実施形態におけるプレス成形装置１０と比較して、カールパンチ１８及び載置台３２の替わりに、カールパンチ１９及び載置台４９を備える点が相違する。

カールパンチ１９は、下面にガイド部材５０を有する。また、載置台４９は、ガイド部材５０がスライド自在に係合する溝部５２を有する。

このため、カール成形時、上型２２の降下に伴ってスライドカム３６が前進すると、カールパンチ１９は、ガイド部材５０が溝部５２（載置面４９ａ）に沿って前進する。同様に、カールパンチ１９の退避時にも、ガイド部材５０が溝部５２（載置面４９ａ）に沿って退避する。

以上のように、プレス成形装置１１ではガイド部材５０及び溝部５２がスライド機構として機能することにより、カールパンチ１９の進退動作が営まれる。このため、第１板部材１２及び第２板部材１４が常に載置面３１ａ上に当接していることにより、カール成形でのワークの座屈を防止することができる。なお、この場合、ガイド部材５０及び溝部５２は、カールパンチ１９が載置面４９ａに沿って移動可能とするスライド機構であればよく、例えば、ガイド部材を載置台４９に設け、溝部５２をカールパンチ１９に設けるようにしてもよい。

また、上記プレス成形装置１０と同様、ワーク（第１板部材１２及び第２板部材１４）を載置面４９ａ上に押さえパッド４０により固定した状態で、カール成形及びシーム成形を行うことが可能であるため、カール成形後にシーム成形を行う際の金型の交換作業やワークの移動作業等が不要となり、製造工程数を低減することができる。さらに、図１０に示すプレス成形装置１０の場合と同様、シーム部４８を有するシームパンチ２０によりシーム成形を行うため、シーム成形後の縁部１６の外側端面Ｓｏｕｔの載置面３１ａ上の第１板部材１２に対する曲げ角度が９０°以下となり、シーム成形後の縁部１６の外観が一層向上する。

なお、本発明は上記各実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。

例えば、上記各実施形態では、ワークとして第１板部材１２及び第２板部材１４の２枚の板部材を用いるものとしたが、これに限らず、前記板部材を３枚以上としても本発明は適用可能である。

また、上記各実施形態では、先ずカール成形を行い、次いでシーム成形を行うものとしたが、巻締めにより締結される板部材の適用箇所や使用条件等によっては、カール成形のみを行うようにしてもよく、必ずしもシーム成形まで行う必要はない。また、この場合でも、カールパンチ１８、１９が載置面３２ａ、４９ａ上を移動することにより、載置面３２ａ、４９ａにワークを当接させながら成形できるため、カール成形時における縁部１６での座屈が防止され、外観のよい縁部１６を得ることができる。

また、スライドカム３６の進退移動は、上記各実施形態のようなドライバカム２８を用いる他に、例えば、図示しない原動機等を有する進退駆動装置を用いてもよい。

本発明の第１の実施形態に係るプレス成形装置の一部切欠斜視図である。 前記実施形態におけるプレス成形方法の手順を示すフローチャートである。 図３Ａは、前記実施形態における縁部の締結前に第１板部材と第２板部材とを重ねた状態を示す縦断面図であり、図３Ｂは、前記重ねた第１板部材及び第２板部材をカール成形した状態を示す縦断面図であり、図３Ｃは、前記カール成形した縁部をシーム成形した状態を示す縦断面図である。 前記実施形態において、ワークを載置台にセットした状態を示す側面図である。 前記ワークを載置台にセットした状態を示す拡大縦断面図である。 前記ワークを載置台にセットした状態における要部拡大縦断面図である。 前記実施形態において、カール成形を行っている状態を示す側面図である。 前記カール成形を行っている状態を示す拡大縦断面図である。 前記実施形態において、シーム成形を行っている状態を示す側面図である。 前記シーム成形を行っている状態を示す拡大縦断面図である。 本発明の第２の実施形態に係るプレス成形装置の側面図である。 前記実施形態において、ワークを載置台にセットした状態を示す拡大縦断面図である。 図１３Ａは、従来方法において、各板部材を重ねた状態を示す縦断面図であり、図１３Ｂは、前記各板部材をカール成形する様子を示す縦断面図であり、図１３Ｃは、前記カール成形後に予備曲げを行う様子を示す縦断面図であり、図１３Ｄは、前記予備曲げ後にシーム成形を行う様子を示す縦断面図である。

符号の説明

１０、１１…プレス成形装置 １２、１００…第１板部材
１２ａ、１４ａ…先端面 １４、１０２…第２板部材
１６…縁部 １８、１９…カールパンチ
２０…シームパンチ ２２…上型
２４…下型 ２６…押動部
２８…ドライバカム ３０…ベース
３２、４９…載置台 ３２ａ、４９ａ…載置面
３３…支持部材 ３４…スライド機構
３５…スプリング ３６…スライドカム
３７、５０…ガイド部材 ４０…押さえパッド
４４…カール部 ４６…下あご
４８…シーム部 ５２…溝部

Claims (5)

1. 複数のワークの各先端面を内包するように縁部を巻締めして締結するプレス成形方法であって、
   前記ワークを複数重ねて載置面に載置する工程と、
   前記載置された前記ワークの前記縁部に連なる平坦面を押さえ手段により押さえて、前記載置面上に固定する工程と、
   巻締め部材を前記押さえ手段が位置する側に向かって前記載置面上を摺動させながら移動させるか、又はスライド機構により前記巻締め部材を前記押さえ手段が位置する側に向かって前記載置面に沿って移動させることにより、前記ワークの前記縁部を巻締めして締結する工程とを含むことを特徴とするプレス成形方法。
2. 請求項１記載のプレス成形方法において、
   さらに、前記巻締め部材を前記ワークから退避させ、潰し部材により前記巻締めされた前記縁部を潰す工程を含むことを特徴とするプレス成形方法。
3. 複数のワークの各先端面を内包するように縁部を巻締めして締結するプレス成形装置であって、
   前記ワークを載置する載置面を有する載置台と、
   前記ワークの前記縁部に連なる平坦面を前記載置面に押さえる押さえ手段と、
   前記ワークの縁部を巻締めして締結する巻締め部材と、を備え、
   前記巻締め部材は、前記押さえ手段が位置する側に向かって前記載置面上を摺動しながら移動するか、又は前記押さえ手段が位置する側に向かってスライド機構により前記載置面に沿って移動することを特徴とするプレス成形装置。
4. 請求項３記載のプレス成形装置において、
   さらに、前記巻締め部材により巻締めされた前記縁部を、前記載置面上に載置したままの状態で潰す潰し部材を備えることを特徴とするプレス成形装置。
5. 請求項３又は４記載のプレス成形装置において、
   前記巻締め部材の前記ワークと接触して前記縁部を巻締めするカール部における下端部の前記載置面からの距離は、前記ワークの板厚よりも小さいことを特徴とするプレス成形装置。

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