JP5849807B2 - 成形装置、及び成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの成形を行うための成形装置、及び成形方法に関する。

従来、複数対の金型が鉛直方向に沿って設けられ、複数のワークに対してプレス加工を行う多段プレス装置が広く知られており、ワークの成形を行うための成形装置として用いられている。

図３に示すように、多段プレス装置１００は、従来の成形装置として機能する多段プレス装置であり、第一金型対１１０と、第二金型対１２０と、第三金型対１３０と、第四金型対１４０とを具備する。

第一金型対１１０は、多段プレス装置１００によって加工されていないワークに対して絞り加工を行うための一対の金型である。
第二金型対１２０は、第一金型対１１０による絞り加工が施されたワークに対して抜き・曲げ加工を行うための一対の金型である。ここで、抜き・曲げ加工とは、一対の金型により、プレス方向に沿って、抜き加工と曲げ加工とを同時に行うことである。
第三金型対１３０は、第二金型対１２０による抜き・曲げ加工が施されたワークに対して寄抜き・寄曲げ加工を行うための一対の金型である。ここで、寄抜き・寄曲げ加工とは、寄抜き加工と寄曲げ加工とを同時に行うことである。寄抜き加工とは、カム型により、プレス方向に直交する方向に沿って、抜き加工を行うことである。寄曲げ加工とは、カム型により、プレス方向に直交する方向に沿って、曲げ加工を行うことである。
第四金型対１４０は、第三金型対１３０による寄抜き・寄曲げ加工が施されたワークに対して寄曲げ加工を行うための一対の金型である。

図４に示すように、多段プレス装置１００によって、ワークを入れ替えつつ、絞り加工、抜き・曲げ加工、寄抜き・寄曲げ加工、及び寄曲げ加工を順に行うことで、最終的な製品を作製する。

多段プレス装置１００のような多段プレス装置によって、自動車部品等の大型部品をプレス加工する場合、成形荷重が大きくなるため、その反力により金型等に偏荷重が生じ、金型が傾くおそれがある。
金型の傾きは、加工精度の低下、又は多段プレス装置における摺動部分の損傷等の原因となるため、金型の傾きを抑制するための技術が種々提案されている。

特許文献１には、金型が固定されたスライドが傾いた場合に、その傾き方向とは逆方向の力を付与することにより、金型の傾きを抑制する技術が開示されている。
しかしながら、既存の設備に油圧ポンプ等を接続し、複雑な機構を構成する必要があり、コストの大幅な増加を招く点で不利である。

特開２０１１−０５１００４号公報

本発明は、低コストでワークに対する高精度な加工を実現可能な成形装置、及び成形方法を提供することを課題とする。

本発明に係る成形装置は、ワークの成形を行う成形装置であって、プレス方向に沿って配置される複数対の金型を有する多段プレス装置と、前記ワークに対して抜き加工を行う抜き加工装置と、を具備し、前記多段プレス装置は、ボルスタと、前記ボルスタの上方に配置され、前記プレス方向に沿って摺動可能なスライドと、前記ボルスタとスライドとの間に配置され、前記プレス方向に沿って摺動可能な、少なくとも一つのダイプレートとを備え、前記複数対の金型は、前記ボルスタの上面に固定され、上面に成形面が形成された型と、前記スライドの下面に固定され、下面に成形面が形成された型と、前記ダイプレートの下面に固定され、下面に成形面が形成された型と、前記ダイプレートの上面に固定され、上面に成形面が形成された型とで構成される、前記ワークに対して前記抜き加工以外の加工を行う金型であり、前記多段プレス装置は、前記ワークに対して前記抜き加工以外の加工を行う。

本発明に係る成形装置において、前記多段プレス装置における複数対の金型は、前記ワークに対して絞り加工を行う一対の金型、前記ワークに対して曲げ加工を行う一対の金型、及び前記ワークに対して寄抜き・寄曲げ加工を行う一対の金型の少なくとも一つを含むことが好ましい。

本発明に係る成形装置において、前記多段プレス装置における複数対の金型は、前記ワークに対して絞り加工を行う一対の金型と、前記ワークに対して曲げ加工を行う一対の金型と、前記ワークに対して寄抜き・寄曲げ加工を行う一対の金型と、を含むことが好ましい。

本発明に係る成形方法は、ワークの成形を行うための成形方法であって、抜き加工装置によって、前記ワークに対して抜き加工を行い、プレス方向に沿って配置される複数対の金型を有する多段プレス装置によって、前記ワークに対して前記抜き加工以外の加工を行い、前記多段プレス装置は、ボルスタと、前記ボルスタの上方に配置され、前記プレス方向に沿って摺動可能なスライドと、前記ボルスタとスライドとの間に配置され、前記プレス方向に沿って摺動可能な、少なくとも一つのダイプレートとを備え、前記複数対の金型は、前記ボルスタの上面に固定され、上面に成形面が形成された型と、前記スライドの下面に固定され、下面に成形面が形成された型と、前記ダイプレートの下面に固定され、下面に成形面が形成された型と、前記ダイプレートの上面に固定され、上面に成形面が形成された型とで構成される、前記ワークに対して前記抜き加工以外の加工を行う金型である。

本発明に係る成形装置、及び成形方法によれば、低コストでワークに対する高精度な加工を実現できる。

本発明に係る成形装置によるワークの成形工程を示す図。 本発明に係る成形装置の一部を成す多段プレス装置を示す図。 従来の成形装置としての多段プレス装置を示す図。 従来の成形装置としての多段プレス装置によるワークの成形工程を示す図。

以下では、図１及び図２を参照して、本発明に係る成形装置の一実施形態である成形装置（以下、単に「成形装置」と記す）について説明する。

図１に示すように、成形装置は、鋼板等のワークに対して、絞り加工、抜き加工、曲げ加工、及び寄抜き・寄曲げ加工を順に行うことで、最終的な製品を作製する。
成形装置は、多段プレス装置１と、抜き加工装置（不図示）とを具備し、多段プレス装置１によって絞り加工、曲げ加工、及び寄抜き・寄曲げ加工を行い、前記抜き加工装置によって抜き加工を行う。
ここで、寄抜き・寄曲げ加工とは、寄抜き加工と寄曲げ加工とを同時に行うことである。寄抜き加工とは、カム型により、プレス方向に直交する方向に沿って、抜き加工を行うことである。寄曲げ加工とは、カム型により、プレス方向に直交する方向に沿って、曲げ加工を行うことである。

まず、多段プレス装置１について説明する。
図２に示すように、多段プレス装置１は、三つのワークに対してプレス加工を行うプレス装置であり、第一金型対１０と、第二金型対２０と、第三金型対３０とを具備する。
なお、説明の便宜上、図２における上下方向を多段プレス装置１の上下方向と規定する。多段プレス装置１の上下方向は、プレス方向（後述のスライド８０の移動方向）に一致する。

第一金型対１０、第二金型対２０、及び第三金型対３０は、上下方向に沿って配置されており、それぞれ対応するワークに対して所定の加工を行う。

第一金型対１０は、成形装置によって加工されていないワークに対して絞り加工を行うための一対の金型である。第一金型対１０は、第一下型１１、及び第一上型１２から構成される。
第一下型１１は、上面に成形面が形成された金型である。
第一上型１２は、下面に成形面が形成された金型であり、第一下型１１の上方に配置されている。

第二金型対２０は、前記抜き加工装置による抜き加工が施されたワークに対して曲げ加工を行うための一対の金型である。第二金型対２０は、第二下型２１、及び第二上型２２から構成される。
第二下型２１は、上面に成形面が形成された金型である。
第二上型２２は、下面に成形面が形成された金型であり、第二下型２１の上方に配置されている。

第三金型対３０は、第二金型対２０による曲げ加工が施されたワークに対して寄抜き・寄曲げ加工を行うための一対の金型である。第三金型対３０は、第三下型３１、及び第三上型３２から構成される。
第三下型３１は、上面に成形面が形成された金型である。
第三上型３２は、下面に成形面が形成された金型であり、第三下型３１の上方に配置されている。

以上のように構成された、第一金型対１０、第二金型対２０、及び第三金型対３０は、多段プレス装置１の一部を成す支持体によって移動可能に支持されている。

前記支持体は、ボルスタ４０と、複数のガイドポスト５０・５０・・・と、下側ダイプレート６０と、上側ダイプレート７０と、スライド８０とを具備する。

ボルスタ４０は、矩形状の板材である。ボルスタ４０の上面には、第一下型１１が固定されている。

ガイドポスト５０は、上下方向に沿って延出する略円柱状の部材である。ガイドポスト５０の下端部は、ボルスタ４０に固定され、ガイドポスト５０の上端部は、スライド８０の上方に設けられた所定の部材（不図示）に固定されている。
なお、図示していないが、本実施形態においては、四つのガイドポスト５０・５０・５０・５０が設けられており、ボルスタ４０の上面の四隅に配置されている。

下側ダイプレート６０は、矩形状の板材である。下側ダイプレート６０の下面には、第一上型１２が固定され、下側ダイプレート６０の上面には、第二下型２１が固定されている。
下側ダイプレート６０には、複数のガイドポスト５０・５０・・・を挿通させるための複数の貫通孔が上下方向に沿って形成されている。本実施形態においては、下側ダイプレート６０の板面の四隅に、四つのガイドポスト５０・５０・５０・５０を挿通させるための四つの貫通孔が上下方向に沿って形成されている。下側ダイプレート６０は、複数のガイドポスト５０・５０・・・の外周面上を上下方向に沿って摺動可能となっている。

上側ダイプレート７０は、矩形状の板材である。上側ダイプレート７０の下面には、第二上型２２が固定され、上側ダイプレート７０の上面には、第三下型３１が固定されている。
上側ダイプレート７０には、複数のガイドポスト５０・５０・・・を挿通させるための複数の貫通孔が上下方向に沿って形成されている。本実施形態においては、上側ダイプレート７０の板面の四隅に、四つのガイドポスト５０・５０・５０・５０を挿通させるための四つの貫通孔が上下方向に沿って形成されている。上側ダイプレート７０は、複数のガイドポスト５０・５０・・・の外周面上を上下方向に沿って摺動可能となっている。

スライド８０は、矩形状の板材であり、その下面には、第三上型３２が固定されている。スライド８０には、複数のガイドポスト５０・５０・・・を挿通させるための複数の貫通孔が上下方向に沿って形成されている。本実施形態においては、スライド８０の板面の四隅に、四つのガイドポスト５０・５０・５０・５０を挿通させるための四つの貫通孔が上下方向に沿って形成されている。スライド８０は、油圧シリンダ等のアクチュエータ（不図示）によって、複数のガイドポスト５０・５０・・・の外周面上を上下方向に沿って摺動する。

次に、成形装置の一部を成す前記抜き加工装置について説明する。
前記抜き加工装置は、多段プレス装置１の第一金型対１０による絞り加工が施されたワークに対して抜き加工を行う装置である。
前記抜き加工装置としては、既存のレーザー加工機、又は一対の金型を有する一段構造のプレス装置等を採用可能である。
ただし、前記抜き加工装置としては、コスト低減のため、既存のレーザー加工機等の汎用的に使用可能な装置を採用することが好ましい。

以上のように、成形装置は、多段プレス装置１によって絞り加工、曲げ加工、及び寄抜き・寄曲げ加工を行い、前記抜き加工装置によって抜き加工を行う（図１参照）。
つまり、成形装置において、抜き加工は、多段プレス装置１によって行われない。
これは、多段プレス装置１のようなプレス方向に複数対の金型が配置された多段プレス装置によって、抜き加工を行う場合、抜き加工を行う一対の金型が偏荷重による悪影響を受けやすいためである。
詳細には、抜き加工を行う一対の金型における適切なクリアランス（抜刃と下刃との距離）は、ワークの板厚の５％程度と小さく、抜き加工を行う一対の金型に偏荷重による傾きが生じた場合、抜刃と下刃とが接触することによって当該一対の金型が損傷するおそれがあるためである。

このように、成形装置においては、金型の傾きによる影響を受けやすい抜き加工を、多段プレス装置１とは別の前記抜き加工装置によって行い、残りの加工を多段プレス装置１によって行う。
これにより、多段プレス装置１において、偏荷重による金型の傾きの許容幅を拡大することができる。
したがって、金型の傾きを抑制するために要するコストを削減しつつ、ワークを高精度で加工することができる。
また、多段プレス装置１の高さ（上下寸法）を、抜き加工を行うための金型分、小さくすることができ、設備費用を低減することができる。

なお、本実施形態においては、第一金型対１０によって絞り加工を行い、第二金型対２０によって曲げ加工を行い、第三金型対３０によって寄抜き・寄曲げ加工を行っているが、このような構成に限定するものではない。
本発明に係る多段プレス装置における複数対の金型には、抜き加工以外のあらゆる種類の加工を適用可能であり、本発明に係る多段プレス装置に設ける金型対の数も限定しない。また、それに伴って、成形装置におけるワークの加工順序も適宜変更可能である。更に、複数対の金型が同じ加工を行う構成とすることも可能である。
ここで、本発明に係る多段プレス装置が行う、「抜き加工以外の加工」とは、絞り加工、曲げ加工、寄抜き加工、及び寄曲げ加工、並びにそれらの組み合わせ（例えば、寄抜き・寄曲げ加工）を含む。

１ 多段プレス装置
１０ 第一金型対
１１ 第一下型
１２ 第一上型
２０ 第二金型対
２１ 第二下型
２２ 第二上型
３０ 第三金型対
３１ 第三下型
３２ 第三上型

Claims (4)

1. ワークの成形を行う成形装置であって、
   プレス方向に沿って配置される複数対の金型を有する多段プレス装置と、前記ワークに対して抜き加工を行う抜き加工装置と、を具備し、
   前記多段プレス装置は、
   ボルスタと、
   前記ボルスタの上方に配置され、前記プレス方向に沿って摺動可能なスライドと、
   前記ボルスタとスライドとの間に配置され、前記プレス方向に沿って摺動可能な、少なくとも一つのダイプレートとを備え、
   前記複数対の金型は、
   前記ボルスタの上面に固定され、上面に成形面が形成された型と、
   前記スライドの下面に固定され、下面に成形面が形成された型と、
   前記ダイプレートの下面に固定され、下面に成形面が形成された型と、
   前記ダイプレートの上面に固定され、上面に成形面が形成された型とで構成される、
   前記ワークに対して前記抜き加工以外の加工を行う金型であり、
   前記多段プレス装置は、前記ワークに対して前記抜き加工以外の加工を行う、
   ことを特徴とする成形装置。
2. 前記多段プレス装置における複数対の金型は、
   前記ワークに対して絞り加工を行う一対の金型、前記ワークに対して曲げ加工を行う一対の金型、及び前記ワークに対して寄抜き・寄曲げ加工を行う一対の金型の少なくとも一つを含む、
   ことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
3. 前記多段プレス装置における複数対の金型は、
   前記ワークに対して絞り加工を行う一対の金型と、
   前記ワークに対して曲げ加工を行う一対の金型と、
   前記ワークに対して寄抜き・寄曲げ加工を行う一対の金型と、を含む、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形装置。
4. ワークの成形を行うための成形方法であって、
   抜き加工装置によって、前記ワークに対して抜き加工を行い、
   プレス方向に沿って配置される複数対の金型を有する多段プレス装置によって、前記ワークに対して前記抜き加工以外の加工を行い、
   前記多段プレス装置は、
   ボルスタと、
   前記ボルスタの上方に配置され、前記プレス方向に沿って摺動可能なスライドと、
   前記ボルスタとスライドとの間に配置され、前記プレス方向に沿って摺動可能な、少なくとも一つのダイプレートとを備え、
   前記複数対の金型は、
   前記ボルスタの上面に固定され、上面に成形面が形成された型と、
   前記スライドの下面に固定され、下面に成形面が形成された型と、
   前記ダイプレートの下面に固定され、下面に成形面が形成された型と、
   前記ダイプレートの上面に固定され、上面に成形面が形成された型とで構成される、
   前記ワークに対して前記抜き加工以外の加工を行う金型である、
   ことを特徴とする成形方法。

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