JP5838822B2

JP5838822B2 - プレス加工装置

Info

Publication number: JP5838822B2
Application number: JP2012006154A
Authority: JP
Inventors: 隆晴伊藤
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-01-16
Filing date: 2012-01-16
Publication date: 2016-01-06
Anticipated expiration: 2032-01-16
Also published as: JP2013144305A

Description

本発明は、抜き加工精度を向上させることができるプレス加工装置の技術に関する。

従来、下型に固定された下切刃と、上下方向に変位可能な上型に固定された上切刃と、により、ワークの抜き加工を行うプレス加工装置が広く用いられている。
例えば、このような構成のプレス加工装置に係る技術は、以下に示す特許文献１に記載されており、公知となっている。

特開平５−２８５５８５号公報

しかしながら、従来のプレス加工装置では、抜き加工を行う際の加工圧力により下型および下切刃が撓むため、所望する抜き位置でワークの抜き加工を行うことができず、プレス加工品に寸法不具合が生じるおそれがあった。

本発明は、斯かる現状の課題を鑑みてなされたものであり、下型の撓み量を低減させることによって、抜き加工精度の向上を図ることができるプレス加工装置を提供することを目的としている。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、変位不能な下型に固定された下切刃と、上下方向に変位可能な上型に固定された上切刃と、を備え、前記下切刃と前記上切刃によりワークを抜き加工するプレス加工装置であって、前記下型は、前記下切刃を保持するための部位である保持部を備え、該保持部における前記下切刃の下面を支持するための部位である下方支持面は、前記下切刃の幅に比して大きい幅で形成され、前記保持部における前記下切刃の側面を支持するための部位である側方支持面は、前記下切刃の高さに等しい高さで形成されるものである。

請求項２においては、前記下型は、抜き加工時に前記保持部に作用する応力に抗するための部位である補強部を備えるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、下型の撓み量を低減させることができ、ひいては、下切刃の撓み量を低減させることができる。これにより、抜き加工により生成した加工品の加工精度を向上させることができる。

請求項２においては、下型の撓み量を低減させることができ、ひいては、下切刃の撓み量を低減させることができる。

本発明の一実施形態に係るプレス加工装置を示す部分断面模式図。本発明の一実施形態に係るプレス加工装置を構成する下型を示す平面模式図。本発明の一実施形態に係るプレス加工装置を構成する下型を示す斜視模式図。抜き加工時に下型に作用する応力を示す模式図。型撓みと線精度の相関を示す模式図、（ａ）型撓みと線精度の相関を調査した実験結果を示す模式図、（ｂ）線精度の規定状況を示す模式図。従来のプレス加工装置を示す部分断面模式図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置の全体構成について、図１〜図３を用いて説明をする。
図１〜図３に示す如く、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置１は、板状の素材であるワーク９を抜き加工によって切断し、加工品１０を生成することができる装置であり、下型２、下切刃３、上型４、上切刃５、パッド６等を備える構成としている。

下型２は、下切刃３を保持するための部位であって、プレス加工装置１が備えるベース（図示せず）上に、相対変位不能な状態で配置されており、基台部２ａ、保持部２ｂ、ワーク送り部２ｃ、補強部２ｄ・２ｄ・・・等を備えている。
下型２に対しては、ワーク９の送り方向を図２および図３に示す矢印の方向として、ワーク送り部２ｃ側から、下切刃３に向けてワーク９を供給する。

そして、下型２における下切刃３を保持するための部位である保持部２ｂは、ワーク９の送り方向に対して、所定の傾斜角度を有して形成されており、該保持部２ｂにおいて保持される下切刃３も、保持部２ｂに保持されている状態において、ワーク９の送り方向に対して所定の傾斜角度を有する状態で配置される構成としている。
尚、本実施形態では、保持部２ｂおよび下切刃３がワーク９の送り方向に対して、所定の傾斜角度を有している構成である下型２を例示して説明をしているが、本発明に係るプレス加工装置を構成する下型における保持部および下切刃の角度は、ワークの送り方向に対して直角であっても差し支えない。

そして下切刃３の長さは、所定の傾斜角度を有している状態でなお、ワーク９の幅方向（ワーク９の送り方向と直交する方向）において、ワーク９の幅以上の範囲に存在し得るだけの長さを有している。
さらに、下型２の保持部２ｂは、下切刃３の長尺方向において、下切刃３の長さ以上の長さを有する構成としている。

また、上型４は、上切刃５を保持するための部位であり、プレス加工装置１が備える変位装置（図示せず）に、上下方向に変位可能な状態で配置されている。
さらに、パッド６は、下切刃３と上切刃５とによって、ワーク９を抜き加工する際に、ワーク９が下切刃３に対してずれることを防止するための部位であり、該パッド６によりワーク９を下切刃３に向けて押圧することによって、ワーク９のずれを防止する構成としている。

ここで、プレス加工装置１による抜き加工時に下切刃３に作用する応力について、図４を用いて説明をする。
図４に示す如く、板状のワーク９を下切刃３と上切刃５を用いて抜き加工（切断）する場合、下切刃３には、上切刃５による加圧力が作用するため、鉛直方向下向きの抜き加工力Ｐ１が作用する。

また、抜き加工時にワーク９が折れ曲がるのに伴ってモーメントＭ１が生じ、下切刃３は、ワーク９によって略水平方向に向けて押圧される。このため、下切刃３には、抜き加工時において、水平方向横向きの側方力Ｐ２が作用する。
そして、これらの各応力Ｐ１・Ｐ２は、下型２および下切刃３を撓ませる要因となっている。

ここで、下型２の撓み量と加工精度の相関関係について、図５を用いて説明をする。
図５（ａ）には、パッド６によるワーク９に対する加圧力を変化させてワーク９を抜き加工（切断）した場合における、抜き加工した加工品１０における線精度の変化の確認結果を示している。
尚、ここで言う「線精度」とは、図５（ｂ）に示すように、加工品１０に設定した所望する切断ラインＬ１と、実際に切断された切断ラインＬ２との差異ｄとして規定している。
またここで示す加工品１０は、実際の切断ラインＬ２が所望する切断ラインＬ１に対して膨らんだ形状となる場合を例示しているが、実際の切断ラインＬ２が所望する切断ラインＬ１に対して凹んだ形状となる場合もある。

図５（ａ）に示す実験結果からは、パッド６による加圧力を増大させると、加工品１０の線精度が向上し、反対に、パッド６による加圧力を減少させると、加工品１０の線精度が悪化することが知得できる。

これは、パッド６によるワーク９に対する加圧力を増大させると、下型２の撓み量が減少し、反対に、パッド６による加圧力を減少させると、下型２の撓み量が増大するためであり、そして、下型２の撓み量が少なくなれば、該下型２に固定されている下切刃３の撓み量も減少するため、結果的に、加工品１０における線精度が向上したものと考えられる。

即ち、図５（ａ）に示す実験結果からは、加工品１０における線精度を向上（小さく）させるためには、下型２の撓み量を減少させることが有効であることが判明した。
そこで、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置１は、抜き加工時における下型２の撓み量（ひいては、下切刃３の撓み量）を低減させることができるように構成されている。

次に、下型２の構成について、図１〜図３を用いて、さらに詳細に説明をする。
またここでは、図６に示す従来のプレス加工装置１に備えられる下型１２と比較しつつ、下型２の説明を進めるものとする。

図６に示す如く、従来の下型１２に備えられる保持部１２ｂは下切刃３を保持するための部位であり、該保持部１２ｂには、下切刃３の下面３ａを支持するための部位（面）である下方支持面１２ｅと、下切刃３の側面３ｂを支持するための部位（面）である側方支持面１２ｆと、が形成されている。
そして、従来の構成に係る下型１２を備えるプレス加工装置１１では、下切刃３の下面３ａを支える下方支持面１２ｅの幅（下切刃３の短尺側の水平方向長さ）Ｗ３が、下切刃３の幅（下切刃３の短尺側の水平方向長さ）Ｗ１に比して小さくなっている。

このため、下方支持面１２ｅは、下切刃３に抜き加工力Ｐ１（図４参照）が作用したときに生じる、該下切刃３をワーク９の送り方向に対して前傾させる方向へのモーメントＭａに対する剛性が不足していた。

また、従来の構成に係る下型１２を備えるプレス加工装置１１では、下切刃３の側面３ｂを支える側方支持面１２ｆの高さＨ３が、下切刃３の高さＨ１に比して小さくなっている。
このため、側方支持面１２ｆは、下切刃３に側方力Ｐ２（図４参照）が作用したときに生じる、該下切刃３をワーク９の送り方向に対して後傾させる方向へのモーメントＭｂに対する剛性が不足していた。

そして、従来のプレス加工装置１１では、抜き加工時における下型１２の保持部１２ｂおよび下切刃３の撓み量が大きくなっていた。

一方、図１〜図３に示す如く、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置１における保持部２ｂは、下切刃３を保持するための部位であり、該保持部２ｂには、下切刃３の下面３ａを支持するための部位（面）である下方支持面２ｅと、下切刃３の側面３ｂを支持するための部位（面）である側方支持面２ｆと、が形成されている。

下方支持面２ｅは、図１に示すように、下切刃３の幅（下切刃３の短尺側の水平方向長さ）Ｗ１以上の幅である幅Ｗ２において形成されており、下切刃３の刃先３ｃからさらに外側に向けた範囲まで、下切刃３を支持可能な面が存在する構成としている。
このため、下切刃３に抜き加工力Ｐ１（図４参照）が作用したときに、下方支持面２ｅによって、下切刃３の下面３ａの全範囲を（全長にわたって）、確実に支持する構成としている。

また、プレス加工装置１においては、下切刃３の直下に配置されるリブ２ｇは、その幅を下切刃３の幅Ｗ１以上の幅（本実施形態では、下方支持面２ｅの幅と同じ幅Ｗ１）としている。
これにより、下方支持面２ｅによる下切刃３の支持状態を、より安定させる構成としている。

そして、下方支持面２ｅは、下切刃３に抜き加工力Ｐ１（図４参照）が作用したときに生じる、該下切刃３をワーク９の送り方向に対して前傾させる方向へのモーメントＭａ（図６参照）に対して抗し得る十分な剛性を確保することができる。

また、側方支持面２ｆは、下切刃３の高さＨ１以上の高さ（本実施形態では同じ高さＨ１）で形成されている。
このため、下切刃３に側方力Ｐ２（図４参照）が作用したときに、側方支持面２ｆによって、下切刃３の側面３ｂの全範囲を（全長にわたって）、確実に支持する構成としている。

そして、側方支持面２ｆは、下切刃３に側方力Ｐ２（図４参照）が作用したときに生じる、該下切刃３をワーク９の送り方向に対して後傾させる方向へのモーメントＭｂ（図６参照）に対して抗し得る十分な剛性を確保することができる。

即ち、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置は、変位不能な下型２に固定された下切刃３と、上下方向に変位可能な上型４に固定された上切刃５と、を備え、下切刃３と上切刃５によりワーク９を抜き加工するプレス加工装置１であって、下型２は、下切刃３を保持するための部位である保持部２ｂを備え、該保持部２ｂにおける下切刃３の下面３ａを支持するための部位である下方支持面２ｅは、下切刃３の幅Ｗ１以上の幅Ｗ２で形成され、保持部２ｂにおける下切刃３の側面３ｂを支持するための部位である側方支持面２ｆは、下切刃３の高さＨ１以上の高さ（本実施形態では、下切刃３と同一の高さＨ１）で形成されるものである。
このような構成により、下型２の撓み量を低減させることができ、ひいては、下切刃３の撓み量を低減させることができる。これにより、抜き加工により生成した加工品１０の加工精度を向上させることができる。

また、図６に示す如く、従来の構成に係る下型１２を備えるプレス加工装置１１では、保持部１２ｂと基台部１２ａの境界部において、該境界部を補強するための部位は設けられていない。
また、下型１２の内部から保持部１２ｂを支持するための部位であるリブ１２ｇと保持部１２ｂとの境界部においても、該境界部を補強するための部位は設けられていない。

このため、従来の構成に係る下型１２を備えるプレス加工装置１１において、保持部１２ｂは、下切刃３に抜き加工力Ｐ１および側方力Ｐ２（図４参照）が作用したときに該保持部１２ｂに生じる、図６に示すような各モーメントＭｃ・Ｍｄに対する剛性が不足していた。

そして、従来のプレス加工装置１１では、抜き加工時において、下型１２の保持部１２ｂおよび下切刃３の撓み量が大きくなっていた。

一方、図１〜図３に示す如く、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置１においては、保持部２ｂと基台部２ａとの境界部に補強部２ｄ・２ｄ・・・を形成する構成としている。

補強部２ｄは、保持部２ｂと基台部２ａが直交する部位において追加される、保持部２ｂと基台部２ａを斜め方向に接続する面取り部状の部位であり、補強部２ｄによって、保持部２ｂと基台部２ａが成す角度を一定に保持する構成としている。
また、下型２の内部から保持部２ｂを支持するための部位であるリブ２ｇと保持部２ｂとの境界部においても、同様の補強部２ｄ・２ｄ・・・を形成する構成としている。

このため、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置１では、基台部２ａと保持部２ｂの境界部や、保持部２ｂとリブ２ｇとの境界部等に設けた各補強部２ｄ・２ｄ・・・によって、図６に示すような各モーメントＭｃ・Ｍｄに抗することができ、基台部２ａ、保持部２ｂ、リブ２ｇ等に各モーメントＭｃ・Ｍｄが作用したときにおける、保持部２ｂ、基台部２ａ、リブ２ｇ等が撓み量を低減させることができる。

そして、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置１における下型２では、各部にこのような補強部２ｄ・２ｄ・・・を適宜設けることによって、各応力Ｐ１・Ｐ２に抗し得る、線精度を向上させるために十分な剛性を確保する構成としている。

即ち、本発明の一実施形態に係るプレス加工装置１において、下型２は、抜き加工時に保持部２ｂに作用する応力に抗するための部位である補強部２ｄ・２ｄ・・・を備えるものである。
このような構成により、下型２の撓み量を低減させることができ、ひいては、下切刃３の撓み量を低減させることができる。

尚、本実施形態で示す下型２においては、面取り部状の補強部２ｄを例示して説明をしているが、下型２に備えられる補強部の態様をこれに限定するものではない。

１プレス加工装置
２下型
２ｂ保持部
２ｄ補強部
２ｅ下方支持面
２ｆ側方支持面
３下切刃
３ａ下面
３ｂ側面
４上型
５上切刃

Claims

変位不能な下型に固定された下切刃と、
上下方向に変位可能な上型に固定された上切刃と、
を備え、
前記下切刃と前記上切刃によりワークを抜き加工するプレス加工装置であって、
前記下型は、前記下切刃を保持するための部位である保持部を備え、
該保持部における前記下切刃の下面を支持するための部位である下方支持面は、
前記下切刃の幅に比して大きい幅で形成され、
前記保持部における前記下切刃の側面を支持するための部位である側方支持面は、
前記下切刃の高さに等しい高さで形成される、
ことを特徴とするプレス加工装置。
前記下型は、
抜き加工時に前記保持部に作用する応力に抗するための部位である補強部を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のプレス加工装置。