JP5627663B2

JP5627663B2 - プレス装置

Info

Publication number: JP5627663B2
Application number: JP2012267776A
Authority: JP
Inventors: 耕治林; 太一清水; 忠士岩沼
Original assignee: 東亜工業株式会社
Priority date: 2012-12-07
Filing date: 2012-12-07
Publication date: 2014-11-19
Anticipated expiration: 2032-12-07
Also published as: JP2014113601A

Description

本発明は、プレス装置に関し、特に、熱間プレス用に改造した機械式のプレス装置に関する。

車両用部品においては、厚さを薄くしてなおかつ高強度を持つ部材を用いることにより、安全性と経済性の両立を図っている。このような目的のため、高温に加熱した鋼板を低温のプレス金型で冷却して焼入れを行う、いわゆる熱間プレスが知られている。この工法は、鋼板をオーステナイト化温度以上に加熱し、プレス装置で成形と同時に急速冷却して焼入れを行うものである。

プレス装置には、機械式プレス装置、油圧式プレス装置、サーボ式プレス装置がある。熱間プレスに用いるためには、鋼材を冷却するために鋼材をプレス金型に挟んだ状態で保持する必要がある。しかしながら、一般的な機械式プレス装置はプレス金型を下死点と上死点の間で連続的に上下運動させるものであるから、下死点においてプレス金型に挟まれた鋼材に熱間プレスに必要な保持力（押しつけ力）を加えることができない。そのため、熱間プレス用のプレス装置としては、油圧式プレス装置、サーボ式プレス装置が用いられていた。

特開２０１１−１５２５４７号公報

しかしながら、熱間プレス工程を構築するために、油圧式プレス装置、サーボ式プレス装置を新たに導入する場合には工場のコスト負担が大きい。そこで、本発明は一般的な機械式プレス装置を熱間プレスに用いることができるように改造し、コストの削減を図ることを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明のプレス装置は、偏心軸を有するクランクの回転に応じて上死点と下死点の間で上下方向に直線運動するスライドと、このスライドに取り付けられた上金型と、この上金型に対向して配置された下金型と、を備えるプレス装置において、前記クランクの回転を停止させることにより、前記スライドが前記下死点を通過した状態で前記スライドを静止させる制御装置を備え、前記下金型又は前記上金型は、基台と、この基台上に取り付けられ、上下方向に伸縮可能なスプリングと、このスプリングに連結された金型本体部と、を備え、前記スライドが前記下死点を通過して静止した状態で、前記上金型と前記下金型に挟まれた被プレス材に前記スプリングにより前記被プレス材に熱間プレスに必要な保持力を加えることを特徴とする。

本発明によれば、一般的な機械式プレス装置を改造して熱間プレスに用いることができるようになるので、熱間プレス工程のコスト削減を図ることができる。

本発明の実施形態におけるプレス装置を示す図である。プレス装置の下死点における停止状態を示す図である。プレス装置の下死点を通過した停止状態を示す図である。上金型及び下金型の構造と動作を示す図である。

図１は、本発明の実施形態におけるプレス装置１００を示す図である。図１（ａ）はスライド６及び上金型１０が上死点で静止している状態を示し、図１（ｂ）はスライド６及び上金型１０が下死点で静止している状態を示している。

本発明の実施形態におけるプレス装置１００は、駆動モータからの回転エネルギーを蓄えるフライホイール１、クランク２、このクランク２にフライホイール１の回転力を伝達し、遮断するクラッチ３、コネクティングロッド４を介してクランク２が連結され、クランク２の回転に伴い上死点と下死点の間で直線運動するスライド６を備える。クランク２は、回転軸２ａと、この回転軸２ａに連結され回転軸２ａに対して偏心した偏心軸２ｂを有している。コネクティングロッド４は、偏心軸２ｂを、ジョイント５を介してスライド６に連結している。この場合、コネクティングロッド４は、偏心軸２ｂに対して回転可能に連結されている。

本発明の実施形態におけるプレス装置１００は、さらにクランク２の回転軸２ａの回転角度を検出する回転角度検出センサ７、クランク２の回転軸２ａの端部に設けられ、回転軸２ａの回転を停止させるディスクブレーキ８、スライド６の両側面に設けられ上下方向に直線運動するようにスライド２を規制するフレーム９、スライド６の下面に取り付けられた上金型１０、この上金型１０に対向して下方に配置された下金型１１と、下金型１２を下方から支持するボルスタ１２、及びプレス装置１００のクラッチ３、ディスクブレーキ８等の各部の動作を制御する制御装置１３を備える。

クラッチ３を回転軸２ａに結合させてフライホイール１の回転力が伝達されると、クランク２の回転軸２ａ及び偏心軸２ｂが回転し、これに応じてスライド６及び上金型１０は上下方向に直線運動する。

また、クラッチ３を回転軸２ａから分離することでフライホイール１の回転力が遮断され、かつディスクブレーキ８が働くと、スライド６及び上金型１０は停止するようになっている。この場合、図１（ａ）に示すようにスライド６が上死点に位置する時のクランク２の回転軸２ａの回転角度を０°とし、図１（ｂ）に示すようにスライド６が下死点に位置する時のクランク２の回転軸２ａの回転角度を１８０°とする。

制御装置１３は、回転角度検出センサ７の出力に基づいて、クラッチ３を回転軸２ａから分離しフライホイール１の回転力を遮断するとともに、ディスクブレーキ８によりクランク２の回転を停止させることにより、スライド６が下死点を通過した状態でスライド６及び上金型１０を静止させる。

この場合、図２に示すように、スライド６を下死点（回転軸２ａの回転角度＝１８０°）で停止させると、偏心軸２ｂとコネクティングロッド４とが同一直線上に並んだ状態となる。すると、クランク２の回転軸２ａの回転力は比較的小さいことから、下金型１１からの反発力でクランク２の回転軸２ａがロックしてしまい、このロック状態からクランク２の回転軸２ａの回転を再開できなくなる。

そこで、図３に示すように、スライド６が下死点を通過した状態で（例えば、回転軸２ａの回転角度＝１８５°）スライド６及び上金型１０を静止させることにより、偏心軸２ｂとコネクティングロッド４との間に僅かな鈍角が生じ、クランク２の回転軸２ａがロックしなくなる。むしろこの場合は、下金型１１からの反発力はクランク２の回転軸２ａの回転を再開させる時に、その回転力を補うように作用するので、クランク２の回転軸２ａの回転を円滑に再開させることができる。

しかしながら、スライド６が下死点を通過した状態でスライド６及び上金型１０を静止させると、上金型１０は下死点から僅かに上昇した状態となるため、上金型１０と下金型１１との間に挟まれた鋼材Ｗ（被プレス材の一例）に対して、熱間プレスに必要な両金型からの保持力（押しつけ力）が働かなくなる。

そこで、上金型１０、下金型１１の一方又は両方にスプリング機構を設けて、鋼材Ｗにスプリングの反発力を保持力として加えるようにした。図４は、上金型１０及び下金型１１の構造と動作を示す図である。図４（ａ）は、鋼材Ｗがプレスされる前の状態を示し、図４（ｂ）は、鋼材Ｗが上金型１０と下金型１１の間に挟まれてプレスされた状態を示している。この例では、上金型１０、下金型１１の両方がスプリング機構を備えている。

下金型１１は、下金型基台２０と、この下金型基台２０上に取り付けられ、上下方向に伸縮可能な第１のスプリング２１ａ，２１ｂ，２１ｃと、第１のスプリング２１ａ，２１ｂ，２１ｃの上端に連結された下金型本体部２２と、下金型基台２０上に、下金型本体部２２の両端に設けられ、下金型本体部２２の上下方向の運動をガイドする第１のガイド部２３を備えている。

また、上金型１０も同様に、上金型基台３０と、この上金型基台３０上に取り付けられ、上下方向に伸縮可能な第２のスプリング３１ａ，３１ｂ，３１ｃと、第２のスプリング３１ａ，３１ｂ，３１ｃの上端に連結された上金型本体部３２と、上金型基台３０上に、上金型本体部３２の両端に設けられ、上金型本体部３２の上下方向の運動をガイドする第２のガイド部３３を備えている。第１のスプリング２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び第２のスプリング３１ａ，３１ｂ，３１ｃはガススプリングで形成されることが好ましい。

図４（ａ）に示すように、加熱処理された鋼材Ｗが下金型１１の下金型本体部２２上に載置され、その後、スライド６及び上金型１０が下動してくる。そして、図４（ｂ）に示すように、スライド６が下死点を通過して静止する。この状態で、鋼材Ｗは、上金型本体部３２と下金型本体部２２の間に挟まれる。第１のスプリング２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び第２のスプリング３１ａ，３１ｂ，３１ｃの縮みは、スライド６の下死点で最大となるが、スライド６が下死点を通過し、スライド６及び上金型１０が下死点から上昇に転じた状態においてもある程度縮んでおり、それらの反発力（バネ力）が上金型１０と下金型１１に挟まれた鋼材Ｗに保持力として加えられるようになっている。これにより、鋼材Ｗは上金型１０と下金型１１に挟まれて所定の形状にプレス加工されると共に、保持力により上金型１０と下金型１１に密着して急速冷却される。

この場合、第１のスプリング２１ａ，２１ｂ，２１ｃ及び第２のスプリング３１ａ，３１ｂ，３１ｃの反発力は、スライド６の下死点（回転軸２ａの回転角度１８０°）で最大であり、スライド６が下死点から遠ざかるほど小さくなるので、その反発力（保持力）が熱間プレスに必要な大きさとなるように、スライド６の下死点通過位置が決定される。（例えば、回転軸２ａの回転角度＝１８５°）
このように、本発明の実施形態によれば、一般的な機械式プレス装置において、１）スライド６が下死点を通過した状態でスライド６を静止させ、２）上金型１０又は下金型１１にスプリング機構を設けるという改造を加えることで、熱間プレスに適用することが可能になる。

なお、スプリング機構は鋼材Ｗの保持力を高めるために上金型１０、下金型１１の両方に設けることが好ましいが、それらの一方にのみ設けてもよい。

１フライホイール
２クランク
２ａ回転軸
２ｂ偏心軸
３クラッチ
４コネクティングロッド
５ジョイント
６スライド
７回転角度検出センサ
８ディスクブレーキ
９フレーム
１０上金型
１１下金型
１２ボルスタ
１３制御装置
２０下金型基台
２１ａ，２１ｂ，２１ｃ第１のスプリング
２２下金型本体部
２３第１のガイド部
３０上金型基台
３１ａ，３１ｂ，３１ｃ第２のスプリング
３２上金型本体部
３３第２のガイド部
１００プレス装置

Claims

偏心軸を有するクランクの回転に応じて上死点と下死点の間で上下方向に直線運動するスライドと、このスライドに取り付けられた上金型と、この上金型に対向して配置された下金型と、を備えるプレス装置において、
前記クランクの回転を停止させることにより、前記スライドが前記下死点を通過した状態で前記スライドを静止させる制御装置を備え、
前記下金型又は前記上金型は、基台と、この基台上に取り付けられ、上下方向に伸縮可能なスプリングと、このスプリングに連結された金型本体部と、を備え、前記スライドが前記下死点を通過して静止した状態で、前記上金型と前記下金型に挟まれた被プレス材に前記スプリングにより前記被プレス材に熱間プレスに必要な保持力を加えることを特徴とするプレス装置。
前記スプリングはガススプリングであることを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。