JP6767063B2

JP6767063B2 - 絞り成形装置

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Publication number: JP6767063B2
Application number: JP2019505791A
Authority: JP
Inventors: 浩一佐々木; 哲也門脇
Original assignee: Hirotec Corp
Current assignee: Hirotec Corp
Priority date: 2017-03-17
Filing date: 2018-02-15
Publication date: 2020-10-14
Anticipated expiration: 2038-02-15
Also published as: JPWO2018168311A1; WO2018168311A1

Description

本発明は、パネル状部品を絞り成形する絞り成形装置に関する。

一般的に、例えば自動車用ドアは、図１〜図３に示すインナーパネル１と、図示しないアウターパネルとを接合することによって構成されている。図１はインナーパネル１を車両側方から見た場合を示しており、図２はインナーパネル１の斜視図であり、図３はインナーパネル１を図１の矢印Ａ方向から見た場合を示している。インナーパネル１は、パネル本体１０と、パネル本体１０の周縁部に設けられ、アウターパネルにヘミング加工によって接合される接合部１１と、窓ガラスを支持するサッシュ部１２とで構成されている。パネル本体１０は、図３に示すように、上下方向中央部分が上下両端部よりも車室外方へ張り出すような形状とされるとともに、上面部１０ａ、下面部１０ｂ及び車両前後方向の端面部１０ｃがそれぞれ車室内外方向に向けて延びる形状とされている。このため、通常、インナーパネル１をプレス成形により得る工程では、板状ワーク（材料）の周縁部をブランクホルダーと呼ばれる保持部材によって予め保持した後、プレス成形金型によってドロー成形（絞り成形ともいう）して中央部分を張り出させるようにする。

また、パネル本体１０の上面部１０ａ及び下面部１０ｂの車室内外方向の寸法は、端面部１０ｃの車室内外方向の寸法よりも短くなっているので、パネル本体１０の上面部１０ａ及び下面部１０ｂを成形する部分での絞りは浅く、パネル本体１０の端面部１０ｃを成形する部分では絞りが深くなる。このように部位によって絞り深さが異なる製品をプレス加工する場合、全周を一様の絞り深さで絞り加工する従来の一般的な絞り加工方法では材料の無駄が多くなりがちであった。

すなわち、図３に示すように、インナーパネル１の車室内側成型面は車室内外方向に湾曲した製品形状を有しているため、通常、その形状に沿うようにダイフェースＤ１を設定する。このようなダイフェースＤ１を有する絞り成形装置では、全周を一様の絞り深さで絞り加工するため、必要な絞り高さの浅いサッシュ部１２付近では絞り高さＨの分だけ材料が余分に必要となり、使用する材料の外形寸法（サイズ）が大きくなるため、歩留まりが悪化して製造コストが増大するという問題がある。

この問題を解決するため、サッシュ部１２付近の絞り高さＨが低くなるようにダイフェースＤ２を設定する方法があるが、ダイフェースＤ２は、ダイフェースＤ１に比べてきつく湾曲するので、湾曲面の内側に向かって成形したときに全体として材料が収縮する方向に変形する度合いが大きくなる。このため、材料を均一に引き伸ばすように金型の設計を行うことが困難となり、材料に局部的にシワが発生しやすくなる。

そこで、例えば特許文献１に開示されているように、板状ワークの絞り深さの浅い部分用のブランクホルダーと、深い部分用のブランクホルダーとを設け、各々異なったストロークで単一のワークを絞り成形することが考えられる。この場合、絞り深さが変化する境界部分でワレやシワが発生しないように、パンチにおける前記境界部分にシル状の余肉部を形成しており、このシル状余肉部により、ブランクホルダーの作動の違いによるワークへの不都合な応力を分散・緩和させている。

特開２０１７−１０４０号公報

特許文献１のように、板状ワークの絞り深さの浅い部分用のブランクホルダーと、深い部分用のブランクホルダーとを別々に作動させるようにすることで、単一のワークにおいて絞り深さの浅い部分と深い部分とを成形することが可能になるが、ブランクホルダーの作動の違いに起因してワークに不都合な応力が発生する懸念があるので、パンチにはシル状余肉部を形成する必要がある。

ところが、シル状余肉部を形成するため金型形状が複雑になり、金型の製作費が高くなることや、余肉部分はトリミングされる部分なので材料の無駄が発生し、歩留まり悪化要因となるという問題があった。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、絞り深さの異なるパネル状部品を絞り成形する絞り成形装置において、金型形状の複雑化を回避しながらワークのワレやシワの発生を抑制し、しかも歩留まりをより一層向上させることにある。

上記目的を達成するために、第１の発明は、板状ワークを絞り成形することにより、外周部に相対的に絞り深さの深い第１側面と絞り深さの浅い第２側面とが周方向に連続して形成されるとともに、前記第１側面と前記第２側面との境界部分が所定形状の曲面で構成されているパネル状部品を成形する金型を備え、前記金型は、前記板状ワークを厚み方向に挟むように配置される第１金型及び第２金型を有し、該第１金型及び該第２金型の一方が他方に対して接離する方向に駆動され、前記第１金型には、前記第１側面を成形するための第１成形面と、前記第２側面を成形するための第２成形面とが当該第１金型の周方向に連続するように設けられ、前記第１成形面と前記第２成形面との境界部分が前記曲面を成形する曲面成形面とされ、前記第１金型の外周における前記第１成形面に対応する部分には、前記第２金型と共にワークを厚み方向に挟持するブランクホルダーが配置され、前記第１金型の外周における前記第２成形面に対応する部分には、前記第２金型と共にワークを厚み方向に挟持するパッドが配置され、前記ブランクホルダーと前記パッドとに異なる動作を行わせるように構成された絞り成形装置において、前記ブランクホルダーは、前記第１金型の外周における前記第１成形面側から前記第２成形面側に周り込むように形成されており、前記ブランクホルダーの前記ワークへの接触面における内縁部は、前記曲面成形面に沿う形状とされていることを特徴とする。

この構成によれば、板状ワークが第１金型と第２金型とで厚み方向にプレスされることにより、外周部に相対的に絞り深さの深い第１側面と絞り深さの浅い第２側面とが周方向に連続して形成されるとともに、第１側面と第２側面との境界部分が所定形状の曲面で構成されているパネル状部品を成形することができる。

このパネル状部品の成形工程において、第１金型の外周に配置されているブランクホルダーと第２金型とで板状ワークが挟持され、また第１金型の外周に配置されているパッドと第２金型とで板状ワークが挟持される。ブランクホルダーは、相対的に絞り深さの深い第１側面に対応するように配置され、パッドは、相対的に絞り深さの浅い第２側面に対応するように配置されており、絞り成形中にはブランクホルダー及びパッドが、従来例のように各々異なる動作を行うので、単一の板状ワークに、絞り深さの深い第１側面と絞り深さの浅い第２側面とを形成できる。

ブランクホルダーの接触面はワークに接触しており、ワークを挟持する部分となるので、絞り成形中には、ブランクホルダーの接触面がワークを引っ張るように力を作用させることになる。このブランクホルダーのワークへの接触面における内縁部が第１金型の曲面成形面に沿う形状とされていることで、絞り成形中に、第１金型の曲面成形面に沿うようにワークを引っ張ることができる。これにより、従来例のようなシル状余肉部を金型に形成することなく、絞り深さが変化する境界部分でワレやシワが発生しないようにすることができる。シル状余肉部が不要になることで、金型形状の複雑化が回避されるとともに、ワークの余肉部分が減少して材料の無駄が少なくなる。

第２の発明は、前記ブランクホルダー及び前記パッドには、前記ワークに圧接して該ワークの絞り成形時の流れを抑制するビードがそれぞれ形成されていることを特徴とする。

この構成によれば、絞り成形中のワークの流れが抑制されるので、パネル状部品の成形精度が向上する。

第３の発明は、前記ブランクホルダーの前記ワークへの接触面における内縁部は、前記曲面成形面と略相似形状とされていることを特徴とする。

本発明によれば、絞り深さの異なるパネル状部品を絞り成形する場合に、金型形状の複雑化を回避しながらワークのワレやシワの発生を抑制し、しかも歩留まりをより一層向上させることができる。

車両側方から見たインナーパネルの概略形状を示す図である。インナーパネルの斜視図である。図１の矢印Ａ方向から見たインナーパネルの概略形状とダイフェースとの関係を示す図である。下型の平面図である。図４のＢ部を上方から見た斜視図である。図４におけるVI−VI線に対応する絞り成形装置の断面図であり、上型が上死点付近にある状態を示している。上型が下降し、上型とブランクホルダーがワークを挟持し始めた状態を示す図６相当図である。上型が下死点付近にある状態を示す図６相当図である。図４におけるIX−IX線に対応する絞り成形装置の断面図であり、上型が上死点付近にある状態を示している。上型が下降し、上型とブランクホルダーがワークを挟持し始めた状態を示す図９相当図である。上型が下死点付近にある状態を示す図９相当図である。本発明の実施形態に係る絞り成形装置によりインナーパネルを成形した場合の下死点付近でのシミュレーション結果画像である。比較例１に係り、前側ブランクホルダーが下辺側へ周り込んでいない絞り成形装置によりインナーパネルを成形した場合の図１２と同じタイミングでのシミュレーション結果画像である。比較例２に係り、下辺側パッドが前側ブランクホルダー側まで直線状に延びた形状の絞り成形装置によりインナーパネルを成形した場合の図１２と同じタイミングでのシミュレーション結果画像である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１〜図３は、自動車用ドアのインナーパネル１を示すものであり、このインナーパネル１は、本発明の実施形態に係る絞り成形装置２０（後述する）で成形されたパネル状部品である。インナーパネル１は、スチールを始め種々の金属を材料とすることが出来るが、例えばアルミニウム合金等の金属製板材（図６等に板状ワークＷ）を絞り成形することによって得られたものであり、図示しないアウターパネルと接合されて自動車用ドア（図示せず）となる。ワークＷは「材料」ともいう。

（インナーパネル１の構成）
インナーパネル１は、パネル本体１０と、パネル本体１０の周縁部に設けられ、アウターパネルにヘミング加工によって接合される接合部１１と、窓ガラスを支持するサッシュ部１２とで構成されている。パネル本体１０は、図３に示すように、上下方向中央部分が上下両端部よりも車室外方へ張り出すような形状とされている。サッシュ部１２の上縁部には、車室外方へ向けて延びる上面部１０ａが設けられている。パネル本体１０の下縁部には、車室外方へ向けて延びる下面部１０ｂが設けられている。また、パネル本体１０の車両前後方向の両縁部には、それぞれ車室外方へ向けて延びる端面部１０ｃが設けられている。上面部１０ａ、端面部１０ｃ及び下面部１０ｂは、インナーパネル１の周方向に連続している。上面部１０ａ、端面部１０ｃ及び下面部１０ｂは、絞り成形によって得られる部分である。

図３に示すように、パネル本体１０中央部の車両前後方向の縁部から端面部１０ｃの先端部までの寸法Ｌ１は、パネル本体１０の下縁部から下面部１０ｂの先端部までの寸法Ｌ２よりも長く設定されている。従って、端面部１０ｃは相対的に絞り深さの深い側面（第１側面）となり、下面部１０ｂは相対的に絞り深さの浅い側面（第２側面）となる。また、図１に示すように、前側の端面部１０ｃと下面部１０ｂとの境界部分、即ちコーナー部分は所定形状の曲面１０ｅで構成され、また、後側の端面部１０ｃと下面部１０ｂとの境界部分、即ちコーナー部分も所定形状の曲面１０ｅで構成されている。前側の曲面１０ｅと後側の曲面１０ｅとの形状は互いに相違していてもよい。つまり、インナーパネル１の外周部には、相対的に絞り深さの深い端面部１０ｃと絞り深さの浅い下面部１０ｂとが周方向に連続して形成されるとともに、端面部１０ｃと下面部１０ｂとの境界部分が所定形状の曲面１０ｅで構成されている。

（絞り成形装置２０の全体構成）
図６や図９に示すように、絞り成形装置２０は、インナーパネル１を成形するための下型３０及び上型４０と、下型３０及び上型４０の一方を他方に対して接離する方向に駆動する型駆動装置５０とを備えている。上型４０は下型３０の上方に配置されている。この実施形態では、下型３０が固定され、上型４０が型駆動装置５０によって上下方向に駆動されて下型３０に対して接離する。上型４０の上死点付近を図６及び図９にそれぞれ示し、上型４０の下死点付近を図８及び図１１にそれぞれ示している。型駆動装置５０は、例えば流体圧シリンダ等の動力発生装置で構成することができ、図示しない制御装置等によって制御される。

（下型３０の構成）
図４は下型３０の平面図である。この実施形態の説明では、説明の便宜を図るために、インナーパネル１の各方向を基準として下型３０を説明する。即ち、下型３０の「前側」とは、インナーパネル１の車両前側が配置される側であり、下型３０の「後側」とは、インナーパネル１の車両後側が配置される側である。また、下型３０の「上辺側」とは、インナーパネル１の車両上側（ルーフ側）が配置される側であり、下型３０の「下辺側」とは、インナーパネル１の車両下側（フロア側）が配置される側である。

図４、図６及び図９に示すように、下型３０は、パンチ（第１金型）３１と、パンチ３１の前側に設けられる前側ブランクホルダー３２と、パンチ３１の後側に設けられる後側ブランクホルダー３３と、パンチ３１の下辺側に設けられる下型下辺側パッド３４と、パンチ３１の上辺側に設けられる下型上辺側パッド３５と、前側及び後側クッションピン３６、３７（図６に示す）と、下型下辺部ガススプリング３８及び下型上辺部ガススプリング３９（図９に示す）とを備えている。

パンチ３１は、ワークＷに対して下方から製品形状を転写するための部材であり、下型ホルダー（図示せず）に組み付けられ、当該下型ホルダーを介してボルスター（図示せず）に固定されている。パンチ３１の上面が成形面３１ａとなっている。図９に示すように、パンチ３１の上辺側には、下型上辺側パッド３５を、水平方向への移動を規制しながら上下方向のみに移動可能に案内するための上辺側案内部材３０ａが設けられ、またパンチ３１の下辺側には、下型下辺側パッド３４を、水平方向への移動を規制しながら上下方向のみに移動可能に案内するための下辺側案内部材３０ｂが設けられている。

パンチ３１の上面は、ワークＷを絞り成形することができるように上方へ膨出するように形成されている。すなわち、図５に示すように、パンチ３１には、パネル本体１０の前側の端面部１０ｃを成形するための第１成形面３１ｂと、パネル本体１０の下面部１０ｂを成形するための第２成形面３１ｃとが当該パンチ３１の周縁部において周方向に連続するように設けられている。また、パンチ３１の周縁部において第１成形面３１ｂと第２成形面３１ｃとの境界部分は、パネル本体１０の曲面１０ｅを成形するための曲面成形面３１ｄとされている。さらに、図４に示すように、パンチ３１には、パネル本体１０の後側の端面部１０ｃを成形するための成形面３１ｅ、パネル本体１０の上面部１０ａを成形するための成形面３１ｆも当該パンチ３１の周縁部に設けられている。

図５に示すように、前側ブランクホルダー３２は、パンチ３１の外周における第１成形面３１ｂに対応する部分に配置されており、上型４０と共にワークを厚み方向に挟持するための部材である。また、下型下辺側パッド３４は、パンチ３１の外周における第２成形面３１ｃに対応する部分に配置されており、上型下辺側パッド４４と共にワークを厚み方向に挟持するための部材である。

図４に示すように、後側ブランクホルダー３３は、パンチ３１の成形面３１ｅに対応する部分に配置されており、上型４０と共にワークを厚み方向に挟持するための部材である。下型上辺側パッド３５は、パンチ３１の外周における成形面３１ｆに対応する部分に配置されており、上型上辺側パッド４５と共にワークＷを厚み方向に挟持するための部材である。

図4にブランクホルダーを含む下型を示すが、解り易くするためその周囲の金型構造は省略している。図４に示す平面視において、前側ブランクホルダー３２とパンチ３１の第１成形面３１ｂとの間、下型下辺側パッド３４とパンチ３１の第２成形面３１ｃとの間、後側ブランクホルダー３３とパンチ３１の成形面３１ｅとの間、及び下型上辺側パッド３５とパンチ３１の成形面３１ｆとの間には、それぞれ所定のクリアランスが設けられている。また、前側ブランクホルダー３２と下型下辺側パッド３４との間、前側ブランクホルダー３２と下型上辺側パッド３５との間、後側ブランクホルダー３３と下型下辺側パッド３４との間、後側ブランクホルダー３３と下型上辺側パッド３５との間にも、それぞれ所定のクリアランスが設けられている。これら各部のクリアランスを維持しながら互いに上下方向に相対移動するように、前側ブランクホルダー３２、後側ブランクホルダー３３、下型下辺側パッド３４、下型上辺側パッド３５及びガイドなどの金型内部構造（周知の構造のため図示せず）が配置・構成されている。

また本実施例では前側ブランクホルダー３２と後側ブランクホルダー３３とは、図４には図示しない周辺部分で一体として形成されており、同一の作動を行うよう構成される。

前側ブランクホルダー３２は、図５に示すように、パンチ３１の外周における第１成形面３１ｂ側から第２成形面３１ｃ側に周り込むように形成されている。前側ブランクホルダー３２の上面はワークＷへの接触面３２ａとされている。この前側ブランクホルダー３２の接触面３２ａには、ワークＷに圧接して該ワークＷの絞り成形時の流れを抑制するビード３２ｂが形成されている。このビード３２ｂは凹状ビードで構成されており、前側ブランクホルダー３２の上辺側から下辺側に亘って連続して延びている。

前側ブランクホルダー３２の接触面３２ａのワークＷ内方の縁部を内縁部３２ｃとする。この内縁部３２ｃにおける曲面成形面３１ｄと対応する部分は、該曲面成形面３１ｄに沿う形状とされている。具体的には、接触面３２ａにおける内縁部３２ｃは、曲面成形面３１ｄと略相似形状とされている。

下型下辺側パッド３４の上面はワークＷへの接触面３４ａとされている。下型下辺側パッド３４の接触面３４ａには、ワークＷに圧接して該ワークＷの絞り成形時の流れを抑制するビード３４ｂが形成されている。このビード３４ｂは凹状ビードで構成されており、下型下辺側パッド３４の前側から後側に亘って連続して延びている。

図６に示すように、後側ブランクホルダー３３の上面はワークＷへの接触面３３ａとされている。後側ブランクホルダー３３の接触面３３ａには、ワークＷに圧接して該ワークＷの絞り成形時の流れを抑制するビード３３ｂが形成されている。このビード３３ｂは凹状ビードで構成されており、後側ブランクホルダー３３の上辺側から下辺側に亘って連続して延びている。

図９に示すように、下型上辺側パッド３５の上面はワークＷへの接触面３５ａとされている。下型上辺側パッド３５の接触面３５ａには、ワークＷに圧接して該ワークＷの絞り成形時の流れを抑制するビード３５ｂが形成されている。このビード３５ｂは凹状ビードで構成されており、下型上辺側パッド３５の前側から後側に亘って連続して延びている。

図６に示すように、前側ブランクホルダー３２は、前側クッションピン３６によって下方から支持されている。前側クッションピン３６は、ワークＷが載置された前側ブランクホルダー３２を図６に示す上昇端位置で保持し、上方へ常時付勢力を作用させるための部材であり、従来から周知である。前側ブランクホルダー３２に対して上型４０から下向きの力が作用すると、図８に示すように前側クッションピン３６が下方へ移動して前側ブランクホルダー３２が下降端位置になる。

また、後側ブランクホルダー３３は、前側ブランクホルダー３２と同様に後側クッションピン３７によって下方から支持されている。後側クッションピン３７は前側クッションピン３６と同様に構成されている。

図９に示すように、下型下辺側パッド３４は、下型下辺部ガススプリング３８によって下方から支持されている。下型下辺部ガススプリング３８はワークＷが載置された下型下辺側パッド３４を図９に示す上昇端位置で保持し、上方へ常時付勢力を作用させるための部材であり、従来から周知である。下型下辺側パッド３４に対して上型下辺側パッド４４から下向きの力が作用すると、図１１に示すように下型下辺部ガススプリング３８が縮んで下型下辺側パッド３４が下降端位置になる。

また、下型上辺側パッド３５は、下型下辺側パッド３４と同様に下型上辺部ガススプリング３９によって下方から支持されている。下型上辺部ガススプリング３９は下型下辺部ガススプリング３８と同様に構成されている。

このように、下型下辺側パッド３４及び下型上辺側パッド３５は、前述のように一体として構成された前側ブランクホルダー３２及び後側ブランクホルダー３３とは別部材で構成されていて、互いに異なる支持装置で支持されているので、別々に作動可能になる。つまり、この実施形態の絞り成形装置２０は、前側ブランクホルダー３２及び後側ブランクホルダー３３と、下型下辺側パッド３４及び下型上辺側パッド３５とを連動させることなく、異なる動作を行わせるように構成されている。これは、前側ブランクホルダー３２及び後側ブランクホルダー３３が絞り深さの深い部分に対応するように配置される一方、下型下辺側パッド３４及び下型上辺側パッド３５が絞り深さの浅い部分に対応するように配置されていることによる。動作の詳細については後述する。

（上型４０の構成）
図９に示すように、上型４０は、ダイ（第２金型）４１と、ダイ４１の下辺側に設けられる上型下辺側パッド４４と、ダイ４１の上辺側に設けられる上型上辺側パッド４５と、上型下辺部ガススプリング４８及び上型上辺部ガススプリング４９とを備えている。

ダイ４１は、ワークＷに対して上方から製品形状を転写するための部材であり、パンチ３１と対向するように配置されて上型ホルダー（図示せず）に組み付けられ、当該上型ホルダーを介してスライド（図示せず）に固定される。これにより、ダイ４１及びパンチ３１は、ワークＷを厚み方向に挟むように配置される。ダイ４１は、型駆動装置５０によってパンチ３１に対して接離する方向に駆動される。ダイ４１の下面が成形面４１ａとなっている。

図９に示すように、ダイ４１の上辺側には、上型上辺側パッド４５を、水平方向への移動を規制しながら上下方向のみに移動可能に案内するための上辺側案内部材４１ｂが設けられ、またダイ４１の下辺側には、上型下辺側パッド４４を上下方向に案内するための下辺側案内部材４１ｃが設けられている。

図６に示すように、ダイ４１の成形面４１ａの前側に位置する上型ワーク把持部５６は、前側ブランクホルダー３２の接触面３２ａと対向するように形成されており、ワークＷへの接触面とされている。これにより、図７に示すように、ダイ４１の上型ワーク把持部５６と前側ブランクホルダー３２の接触面３２ａとでワークＷを厚み方向に挟持することが可能になる。

ダイ４１の上型ワーク把持部５６には、ワークＷに圧接して該ワークＷの絞り成形時の流れを抑制する凸状のビード４１ｄが形成されている。ダイ４１のビード４１ｄと、前側ブランクホルダー３２のビード３２ｂとは上下方向に対向するように配置されており、図７に示すように、ワークＷを挟持した状態で、ダイ４１のビード４１ｄと、前側ブランクホルダー３２のビード３２ｂとがワークＷの同じ部分に圧接してワークＷを変形させる。これにより、ワークＷの絞り成形時の流れが抑制される。

また、図６に示すように、ダイ４１の成形面４１ａの後側に位置する上型ワーク把持部５７は、後側ブランクホルダー３３の接触面３３ａと対向するように形成されており、ワークＷへの接触面とされている。これにより、図７に示すように、ダイ４１の上型ワーク把持部５７と後側ブランクホルダー３３の接触面３３ａとでワークＷを厚み方向に挟持することが可能になる。

ダイ４１の上型ワーク把持部５７には、ワークＷに圧接して該ワークＷの絞り成形時の流れを抑制する凸状のビード４１ｅが形成されている。ダイ４１のビード４１ｅと、後側ブランクホルダー３３のビード３３ｂとは上下方向に対向するように配置されており、図７に示すように、ワークＷを挟持した状態で、ダイ４１のビード４１ｅと、後側ブランクホルダー３３のビード３３ｂとがワークＷの同じ部分に圧接してワークＷを変形させる。これにより、ワークＷの絞り成形時の流れが抑制される。

図９に示すように、上型上辺側パッド４５は、下型上辺側パッド３５と対向するように配置されている。上型上辺側パッド４５の下面は、ワークＷへの接触面４５ａとされている。図１０に示すように、上型上辺側パッド４５の接触面４５ａと下型上辺側パッド３５の接触面３５ａとでワークＷを厚み方向に挟持することが可能になる。

上型上辺側パッド４５の接触面４５ａには、ワークＷに圧接して該ワークＷの絞り成形時の流れを抑制する凸状のビード４５ｂが形成されている。上型上辺側パッド４５のビード４５ｂと、下型上辺側パッド３５のビード３５ｂとは上下方向に対向するように配置されており、図１０に示すように、ワークＷを挟持した状態で、上型上辺側パッド４５のビード４５ｂと、下型上辺側パッド３５のビード３５ｂとがワークＷの同じ部分に圧接してワークＷを変形させる。これにより、ワークＷの絞り成形時の流れが抑制される。

また、図９に示すように、上型下辺側パッド４４は、下型下辺側パッド３４と対向するように配置されている。上型下辺側パッド４４の下面は、ワークＷへの接触面４４ａとされている。図１０に示すように、上型下辺側パッド４４の接触面４４ａと下型下辺側パッド３４の接触面３４ａとでワークＷを厚み方向に挟持することが可能になる。

上型下辺側パッド４４の接触面４４ａには、ワークＷに圧接して該ワークＷの絞り成形時の流れを抑制する凸状のビード４４ｂが形成されている。上型下辺側パッド４４のビード４４ｂと、下型下辺側パッド３４のビード３４ｂとは上下方向に対向するように配置されており、図１０に示すように、ワークＷを挟持した状態で、上型下辺側パッド４４のビード４４ｂと、下型下辺側パッド３４のビード３４ｂとがワークＷの同じ部分に圧接してワークＷを変形させる。これにより、ワークＷの絞り成形時の流れが抑制される。

上記ビード３２ｂ、３３ｂ、３４ｂ、３５ｂ、４１ｅ、４１ｄ、４４ｂ、４５ｂの幅、深さ（凹状ビードの場合）、高さ（凸状ビードの場合）、クリアランス等の諸元を調整することで適正なワークＷの流入量にすることができる。またブランクホルダー・パッド上にビードをどのような経路で配置するかについても直線的な経路に限定されず、流入量など考慮しながら調整することが出来る。通常、この調整作業は成形シミュレーションや現場での調整作業等、当業者に周知の方法で行われる。

図９に示すように、上型下辺側パッド４４は、上型下辺部ガススプリング４８によって上方から支持されている。上型下辺部ガススプリング４８は上型下辺側パッド４４を図９に示す下位置で保持し、上型下辺側パッド４４に対して下型３０から上向きの力が作用すると、図１１に示すように上型下辺部ガススプリング４８が縮んで上型下辺側パッド４４が上位置になる。

また、上型上辺側パッド４５は、上型下辺側パッド４４と同様に上型上辺部ガススプリング４９によって上方から支持されている。上型上辺部ガススプリング４９は上型下辺部ガススプリング４８と同様に構成されている。

（各部材の位置関係及びガススプリングの付勢力の設定）
上型下辺部ガススプリング４８及び上型上辺部ガススプリング４９は縮んでいない状態（図６及び図９に示す）では、ダイ４１の上型ワーク把持部５６（前側ブランクホルダー３２の接触面３２ａと対向する部分）、ダイ４１の上型ワーク把持部５７（後側ブランクホルダー３３の接触面３３ａと対向する部分）、上型下辺側パッド４４の接触面４４ａ及び上型上辺側パッド４５の接触面４５ａが略同一高さとなるように、各部材の高さが設定されている。

下型下辺部ガススプリング３８と上型下辺部ガススプリング４８とにより、また下型上辺部ガススプリング３９と上型上辺部ガススプリング４９とにより、ワークＷに対して厚み方向に所定の挟持力を発生させることができるようになっている。

また、上型下辺部ガススプリング４８の付勢力は、下型下辺部ガススプリング３８の付勢力よりも強く、また上型上辺部ガススプリング４９の付勢力は、下型上辺部ガススプリング３９の付勢力よりも強く設定されている。

また、後述するように、前記ガススプリングの強弱関係、それらのストローク量、前側及び後側クッションピン３６、３７のストローク量等によって、絞り加工時におけるブランクホルダー３２、３３、下型下辺側パッド３４、下型上辺側パッド３５、上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５の動きのタイミングや移動量をコントロールすることができる。これは製品の形状に応じて設定すればよい。

（絞り成形装置２０の動作）
次に、上記のように構成された絞り成形装置２０の動作について説明する。まず、図６及び図９に示すように、上型４０を型駆動装置５０によって略上死点位置まで上昇させておく。その後、所定の形状にブランク加工されたワークＷを例えばロボット等によって搬送し、前側ブランクホルダー３２の接触面３２ａ、後側ブランクホルダー３３の接触面３３ａ、下型下辺側パッド３４の接触面３４ａ及び下型上辺側パッド３５の接触面３５ａに載置する。このとき、ダイ４１の上型ワーク把持部５６、上型ワーク把持部５７、上型下辺側パッド４４の接触面４４ａ及び上型上辺側パッド４５の接触面４５ａが略同一高さになっている。

ワークＷを接触面３２ａ、３３ａ、３４ａ、３５ａに載置した後、上型４０が型駆動装置５０によって下降し、ダイ４１の上型ワーク把持部５６、上型ワーク把持部５７、上型下辺側パッド４４の接触面４４ａ及び上型上辺側パッド４５の接触面４５ａが略同一高さを保ったまま、下降していく。

図７及び図１０に示す位置まで上型４０が下降すると、ダイ４１の上型ワーク把持部５６、上型ワーク把持部５７、上型下辺側パッド４４の接触面４４ａ及び上型上辺側パッド４５の接触面４５ａがワークＷの上面に当接した状態になる。これにより、ワークＷが上型４０と下型３０とで厚み方向に挟持される。更に上型４０が下降することでワークＷがパンチ３１の成形面３１ａに押し付けられて該ワークＷの全周で絞り加工が開始される。

下型下辺側パッド３４及び下型上辺側パッド３５は、下型下辺部ガススプリング３８及び下型上辺部ガススプリング３９でそれぞれ付勢され、また上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５は、上型下辺部ガススプリング４８及び上型上辺部ガススプリング４９でそれぞれ付勢されている。上述したように、上型下辺部ガススプリング４８及び上型上辺部ガススプリング４９の付勢力が、下型下辺部ガススプリング３８及び下型上辺部ガススプリング３９の付勢力よりも強く設定されているので、絞り成形の第１段階では、下型下辺部ガススプリング３８及び下型上辺部ガススプリング３９が縮み、上型下辺部ガススプリング４８及び上型上辺部ガススプリング４９が縮まずに保たれる。つまり、下型下辺部ガススプリング３８及び下型上辺部ガススプリング３９の有効ストロークが終了するまでは、下型下辺部ガススプリング３８及び下型上辺部ガススプリング３９が縮むことで上型４０の下降が可能になり、上型下辺部ガススプリング４８及び上型上辺部ガススプリング４９は縮まない。この実施形態では、下型下辺部ガススプリング３８の有効ストローク量は約７５ｍｍ、下型上辺部ガススプリング３９の有効ストローク量は約３５ｍｍに設定されている。また、後述する前側及び後側クッションピン３６、３７の有効ストローク量は約１３５ｍｍに設定されている。ストローク量は一例である。

これにより、絞り成形の第１段階では、前側ブランクホルダー３２、後側ブランクホルダー３３、下型下辺側パッド３４、下型上辺側パッド３５、上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５は、ワークＷを挟持した状態で、下型下辺部ガススプリング３８及び下型上辺部ガススプリング３９の有効ストロークと同じだけパンチ３１と共に下降し、ワークＷの全周で絞り加工が始まる。

下型下辺部ガススプリング３８及び下型上辺部ガススプリング３９の有効ストロークが終了すると、絞り成形の第２段階に移行し、上型下辺部ガススプリング４８及び上型上辺部ガススプリング４９がそれぞれ縮み始める。上型下辺部ガススプリング４８及び上型上辺部ガススプリング４９がそれぞれ縮むことで上型４０の下降動作を阻害することはなく、下型下辺側パッド３４、下型上辺側パッド３５、上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５は、ワークＷを挟持した状態で静止状態を継続する。以上のようにして、相対的に絞り深さが浅い側（インナーパネル１の上面部１０ａ及び下面部１０ｂ）の絞り成形が行われる。

一方、相対的に絞り深さが深い側（インナーパネル１の前側及び後側の端面部１０ｃ）の絞り成形は以下のようにして行われる。下型下辺側パッド３４、下型上辺側パッド３５、上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５が静止状態に移行してその静止状態を継続している間もダイ４１は下降する。このダイ４１の下降によって前側ブランクホルダー３２及び後側ブランクホルダー３３が下方へ押されて前側及び後側クッションピン３６、３７が縮むので、前側ブランクホルダー３２及び後側ブランクホルダー３３はワークＷを挟持した状態で下降する。前側及び後側クッションピン３６、３７が約１３５ｍｍストロークするまで絞り加工が継続して行われる。

このように、下型下辺側パッド３４、下型上辺側パッド３５、上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５と、前側ブランクホルダー３２及び後側ブランクホルダー３３とは異なる動きをする。この動きにより、インナーパネル１の絞り深さが深い前側及び後側の端面部１０ｃでは約１３５ｍｍ、インナーパネル１の絞り深さが浅い下面部１０ｂでは約７５ｍｍ、上面部１０ａでは約３５ｍｍの絞り加工が行われる。

この後、上型４０が上昇動作を行うが、このとき前側ブランクホルダー３２及び後側ブランクホルダー３３と、下型下辺側パッド３４及び下型上辺側パッド３５との上昇動作を下降時と同様に行わせると、下死点から各々６０ｍｍ、１００ｍｍまでは上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５がワークＷを押さえる一方、他の部位では前側ブランクホルダー３２及び後側ブランクホルダー３３によりワークＷが押し上げられる状態となり、製品としてのインナーパネル１に損傷を生ずるおそれがある。したがって、上型４０の上昇に当たっては、上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５をダイ４１と同期して上昇動作させるためのロック機構（図示せず）が必要になる。このロック機構は、従来から周知の構造であるため説明は省略する。

上型４０が上死点付近まで上昇した時点で、例えばロボット等によってインナーパネル１を取り出す。その後、次のワークＷの投入を行い、１サイクルが終了し、次のサイクルに移行する。以上が本実施形態に係る絞り成形装置２０の１サイクルの全動作であり、このサイクルを繰り返すことにより、インナーパネル１が連続的に自動生産される。

（前側ブランクホルダー３２の作用）
本実施形態では、図５に示すように、前側ブランクホルダー３２が、パンチ３１の外周における第１成形面３１ｂ側から第２成形面３１ｃ側に周り込むように形成されていて、接触面３２ａにおける内縁部３２ｃがパンチ３１の曲面成形面３１ｄに沿う形状とされていることが特徴となっている。以下、この特徴構成による作用について説明する。

まず、図６及び図９に示すように、上型４０が上死点付近にあるときには、前側ブランクホルダー３２及び下型下辺側パッド３４は、接触面３２ａ、３４ａが略同じ高さになるように待機している。ワークＷが接触面３２ａ、３４ａに載置されて上型４０が下降を開始してダイ４１の上型ワーク把持部５６と、上型下辺側パッド４４の接触面４４ａとがワークＷの上面に当接すると、ガススプリング３８、３９や前側及び後側クッションピン３６、３７等の付勢力によってワークＷの周辺部が厚み方向に挟持されることになる。更に上型４０が下降することで、上述したようにワークＷに所定の張力が作用しながら、前側ブランクホルダー３２及び下型下辺側パッド３４が共に下降し、ワークＷに絞り加工が行われる。下型下辺部ガススプリング３８の有効ストローク７５ｍｍが終了すると、下型下辺側パッド３４の下降が停止し、その状態のまま、前側ブランクホルダー３２は更に絞り加工を約６０ｍｍ継続する。

この際、前側ブランクホルダー３２の接触面３２ａにおける内縁部３２ｃは、パンチ３１の曲面成形面３１ｄに沿うように延びているので、前記ブランクホルダー３２が発生する張力が前記曲面成形面３１ｄに均一に作用し、かつ下型下辺側パッド３４の下降が停止した後は前記ランクホルダー３２側から材料が適度にかつ均一に流入しながら、前側ブランクホルダー３２による絞り加工が行われる。これによりインナーパネル１のコーナー部分での材料のワレが抑制される。

また、従来例のようなシル状余肉部を金型に形成することなく、絞り深さが変化する境界部分でワレやシワが発生しないようにすることができる。シル状余肉部が不要になることで、金型形状の複雑化が回避されるとともに、ワークＷの余肉部分が減少して材料の無駄が少なくなる。

また、製品形状に合わせてダイフェースを設定して絞り深さが均一になるよう金型を設計する場合、製品形状によっては、背景技術の欄で説明したように、絞り加工の際、材料が収縮する方向に変形する場合があるため、成形時のシワの発生などを考慮すると製品形状に合わせたダイフェースの設定には限界がある。しかし、この実施形態では、絞り成形工程後半のダイフェースの作動を成形部位により変化させることができるので、絞り深さに合わせた前側ブランクホルダー３２、後側ブランクホルダー３３、下型下辺側パッド３４及び下型上辺側パッド３５とすることができ、歩留まりを向上することができる。

また、絞り深さの浅い部分では材料の流入が少ないため、下型下辺側パッド３４及び下型上辺側パッド３５と、上型下辺側パッド４４及び上型上辺側パッド４５で挟持される材料を少なくすることができる。この部分近くに前側ブランクホルダー３２を、下型下辺側パッド３４と水平方向に所定のクリアランスＳ（図５にのみ示す）を設けて配置することで、前側ブランクホルダー３２と下型下辺側パッド３４との異なる動作により材料に加わる不都合な力を最小限にすることができる。

ここで図５に示すように前側ブランクホルダー３２に隣接した下型下辺側パッド３４の片部には所定のＲ形状が形成されている。これにより下型下辺側パッド３４が停止後、前側ブランクホルダー３２が作動を続ける際のこの片部でのワレの発生が効果的に防止できる。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態に係る絞り成形装置２０によれば、前側ブランクホルダー３２を、パンチ３１の外周における絞り深さの深い第１成形面３１ｂから絞り深さの浅い第２成形面３１ｃに周り込むように形成し、前側ブランクホルダー３２のワークＷへの接触面３２ａにおける内縁部３２ｃは、パンチ３１の曲面成形面３１ｄに沿う形状としている。これにより、絞り成形中に、パンチ３１の曲面成形面３１ｄに沿うようにワークＷを引っ張ることができるので、絞り深さの異なる部分を絞り成形する場合に、金型形状の複雑化を回避しながらワークＷのワレやシワの発生を抑制し、しかも歩留まりをより一層向上させることができる。

（成形シミュレーション結果）
図１２は、本発明の実施形態に係る絞り成形装置２０によりインナーパネル１を成形した場合のシミュレーション結果画像であり、絞り成形工程の下死点付近のパネル本体１０の下面部１０ｂ及び前側の端面部１０ｃの境界部分１０ｅを示している。この画像から明らかなように、絞り成形中のパネル本体１０の境界部分１０ｅとその周辺部にはシワが殆ど見られない。

一方、図１３に示す比較例１は、前側ブランクホルダーが下辺側へ周り込んでいない絞り成形装置によりインナーパネルを成形した場合と同じタイミングでのシミュレーション結果画像である。この比較例１の構成では図１３の矢印Ｄ方向に金型のシル状の余肉部が直線状に延びており、このため、前側ブランクホルダーが絞り成形中のパネル本体１０の下面部１０ｂ及び前側の端面部１０ｃの境界部分の材料を適度に引っ張ることができず、当該境界部分にはシワが発生している。

また、図１４に示す比較例２は、下辺側パッドが前側ブランクホルダー側まで直線状に延びた形状の絞り成形装置によりインナーパネルを成形した場合である。この比較例２の下辺側パッドは、図１４の矢印Ｅ方向に直線状に延びており、このため下辺側パッドが停止した後、前側ブランクホルダーが絞り成形を継続する際に、境界部分１０ｅの材料を適度に引っ張ることができず、当該境界部分にはシワが発生している。

（その他の実施形態）
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

上記実施形態では、インナーパネル１を生産する場合に本発明を適用した場合について説明しているが、製品はインナーパネル１に限られるものではなく、絞り深さの異なる面を持つ各種パネル状部品を生産する場合に本発明を適用することができる。

また、本発明は、２つの側面でのみ絞り深さの浅いパネル状部品に適用可能なだけではなく、１つの側面または３つの側面で絞り深さの浅いパネル状部品に適用することも可能である。

以上説明したように、本発明に係る絞り成形装置は、例えば自動車用ドアのインナーパネルのようなパネル状部品を成形する場合に使用することができる。

１インナーパネル（パネル状部品）
１０ｂ下面部（第２側面）
１０ｃ端面部（第１側面）
１０ｅ曲面
２０絞り成形装置
３０下型
３１パンチ（第１金型）
３１ｂ第１成形面
３１ｃ第２成形面
３１ｄ曲面成形面
３２前側ブランクホルダー
３２ａ接触面
３２ｂビード
３２ｃ内縁部
３４下型下辺側パッド
３４ｂビード
４０上型
４１ダイ（第２金型）

Claims

板状ワークを絞り成形することにより、外周部に相対的に絞り深さの深い第１側面と絞り深さの浅い第２側面とが周方向に連続して形成されるとともに、前記第１側面と前記第２側面との境界部分が所定形状の曲面で構成されているパネル状部品を成形する金型を備え、
前記金型は、前記板状ワークを厚み方向に挟むように配置される第１金型及び第２金型を有し、該第１金型及び該第２金型の一方が他方に対して接離する方向に駆動され、
前記第１金型には、前記第１側面を成形するための第１成形面と、前記第２側面を成形するための第２成形面とが当該第１金型の周方向に連続するように設けられ、前記第１成形面と前記第２成形面との境界部分が前記曲面を成形する曲面成形面とされ、
前記第１金型の外周における前記第１成形面に対応する部分には、前記第２金型と共にワークを厚み方向に挟持するブランクホルダーが配置され、
前記第１金型の外周における前記第２成形面に対応する部分には、前記第２金型と共にワークを厚み方向に挟持するパッドが配置され、
前記ブランクホルダーと前記パッドとに異なるストロークで動作させるように構成された絞り成形装置において、
前記ブランクホルダーは、前記第１金型の外周における前記第１成形面側から前記第２成形面側に周り込むように形成されており、
前記ブランクホルダーの前記ワークへの接触面における内縁部は、前記曲面成形面に沿う形状とされていることを特徴とする絞り成形装置。
請求項１に記載の絞り成形装置において、
前記ブランクホルダー及び前記パッドには、前記ワークに圧接して該ワークの絞り成形時の流れを抑制するビードがそれぞれ形成されていることを特徴とする絞り成形装置。
請求項１または２に記載の絞り成形装置において、
前記ブランクホルダーの前記ワークへの接触面における内縁部は、前記曲面成形面と略相似形状とされていることを特徴とする絞り成形装置。