JP7177541B1 - プレス金型部品用摺動部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】 摺動層の剥離を防止するとともに、衝撃緩和性に優れたプレス金型周辺装置用の摺動部材を提供する。【解決手段】 プレス加工において衝撃荷重が生じるプレス金型周辺装置に用いられるプレス金型部品用摺動部材であって、鉄系基材と、鉄系基材の上に形成されており、固体潤滑剤を含まず、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる中間層と、中間層の上に形成されており、固体潤滑剤を含み、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる摺動層とを有する。【選択図】図１
Description
本発明は、プレス加工において衝撃荷重が生じるプレス金型周辺装置に用いられるプレス金型部品用摺動部材に関するものである。
従来から様々な摺動材料の研究がされている。例えば特許文献１には、表面粗さが1.0μｍ以上4.5μｍＲｚ未満のアルミニウム系軸受合金の表面に、固体潤滑剤98重量％～55重量％及び熱硬化性樹脂2重量％～45重量％からなり、膜厚が2μｍ～10μｍであり、かつ表面粗さが5μｍＲｚ以下であるコーティング層を設け、コーティング層の耐焼付性及び耐摩耗性を良好にすることができる内燃機関のすべり軸受が開示されている。
特許文献２には、カーボンファイバー10重量％～45重量％と、ポリテトラフルオロエチレン0.1重量％～8.5重量％、及び残部が実質的にポリエーテルエーテルケトン又はポリフェニレンサルファイドとから構成し、耐摩耗性に優れた湿式ラジアル軸受用摺動部材とする事例が示されている。
特許文献３には、多孔質焼結層上に、ＰＥＥＫ樹脂に5体積％～40体積％の熱伝導性の良い充填材を配合して構成し、充填材としてグラファイト粒子、Ｃｕ粉、カーボンファイバー、ＺｎＯウィスカー等を採用すると共に、それらグラファイト粒子及びＣｕ粉の平均粒径を10μｍ以下とし、カーボンファイバー及びＺｎＯウィスカーを、繊維径5μｍ以下且つアスペクト比（繊維長／繊維径）2以上とし、面粗度が細かい表面切削を可能としながら、非焼付性を向上させる事例が開示されている。
特許文献４には、摺動層中に繊維状粒子を無配向すなわち等方的に分散させる事例が示されている。
特許文献５には、ポリアミドイミドおよびポリイミドから構成される摺動部材においてバインダー樹脂および添加剤を含む複合層の間に、コンプレッサーの冷媒の侵入を抑止するために添加剤を含まない樹脂層を設ける事例がある。以上の事例はいずれも接着性を確保するために金属焼結層に含侵させる構造を有する事例である。
特許文献６には、焼結層ではない金属製の基材上に、熱可塑性ポリイミド樹脂およびポリアリールケトン樹脂を含む中間層と、中間層の上に形成されポリアリールケトン樹脂からなる表面層と、を有する摺動部材について言及されている。
しかしながら、上述した先行文献は、樹脂強度および摺動性能に主眼が置かれているため用途には限界があり、衝撃荷重を受けるプレス金型向けのカム装置もしくはプレス金型周辺装置などの分野では必ずしも十分ではない。
本明細書でいうプレス金型周辺装置とは、例えば、自動車用外板のプレス加工用の金型に付属する装置である。プレス金型周辺装置の一種であるカム装置は、プレスの上下運動を、スライダーを用いて方向変換し、鋼板側面を打ち抜いたり切断する装置である。そのため、カム装置のスライダー部には、プレスの上下運動に伴う、通常の摺動材には無い衝撃荷重が生じる。
上記の先行文献では、樹脂強度および摺動性能に主眼が置かれている。例えば、先行文献に開示されるポリイミド樹脂は、衝撃性に課題がある。したがって、カム装置など耐衝撃性を要求される用途に使用することは難しい場合がある。
上記の先行文献では、接着性を高めるために多孔質焼結層を利用し、表面粗さを規定しているが、いずれも耐衝撃性に対する配慮は開示されていない。したがって、カム装置など耐衝撃性を要求される用途に使用することは難しい場合がある。
そこで、本発明は、プレス加工において衝撃荷重が生じるプレス金型周辺装置に用いられるプレス金型部品用摺動部材として必要な衝撃緩和と摺動層の剥離の防止の両立を目的とするものである。
本発明は、プレス加工において衝撃荷重が生じるプレス金型周辺装置に用いられるプレス金型部品用摺動部材であって、鉄系基材と、鉄系基材の上に形成されており、固体潤滑剤とポリイミド樹脂を含まず、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる中間層と、中間層の上に形成されており、固体潤滑剤を含み、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる摺動層と、を有し、プレス金型部品用摺動部材の衝撃運動量減衰率は、５％以上である。
本発明によれば、摺動層の剥離を防止するとともに、衝撃緩和性に優れたプレス金型周辺装置用の摺動部材を提供することが出来る。
以下に、実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
図１は、実施形態のプレス金型部品用摺動部材の断面構造を示す。実施形態のプレス金型部品用摺動部材１は、カム装置などのプレス金型周辺装置用の部材である。
図１に示すように、実施形態のプレス金型部品用摺動部材１は、表面粗さＲｚを有する基材３と、この基材３上に、マイカ８、及び、基部樹脂９を含むものの、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粒子４や黒鉛粒子５などの固体潤滑剤を含まない中間層Ｔ２と、この中間層Ｔ２上に、ＰＴＦＥ粒子４、黒鉛粒子５、カーボンファイバー６、及び、素地樹脂７を含む摺動層Ｔ１と、を有する。なお、ＰＴＦＥ粒子４と黒鉛粒子５を総じて固体潤滑剤とする。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１は、表面粗さＲｚの鋳鉄もしくは鋼材部材の基材３上に、中間層Ｔ２と摺動層Ｔ１を設ける。摺動層Ｔ１は、ピッチ系カーボンファイバーとともに、ＰＴＦＥなどの固体潤滑剤を含有する。中間層Ｔ２は、固体潤滑剤やカーボンファイバーを含まない。これにより、衝撃緩和性が改善される。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１は、表面粗さＲｚの鋳鉄もしくは鋼材である基材３上に、膜厚ｔ2が15μｍ以上180μｍ未満の中間層Ｔ２と、膜厚ｔ1が20μｍ以上60μｍ未満の摺動層Ｔ１とが設けられる。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１では、スラスト荷重によって生じる強いせん断力に対して、中間層Ｔ２と基材３との強い接合力により接合が保たれている。また、摺動層Ｔ１に含まれるカーボンファイバー６と固体潤滑剤５は、表面の摩擦力を低減しすべり性能を確保する。
実施形態の基材３は、表面粗さＲｚを有する鉄系基材である。基材３の表面粗さＲｚは、JIS-B0601-2001に定義される最大粗さである。
鋼材や鋳鉄材からなる基材３の粗さは、例えば、脱脂洗浄後ショットブラストにより形成される。基材３の粗さ加工により最大粗さＲｚの凹凸を設け、これにより、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）からなる中間層Ｔ２の接着力を向上させる。
実施形態においては、ＰＥＥＫを含む中間層Ｔ２のアンカー効果を持たせるため、基材３の表面粗さＲｚを15μｍ以上80μｍ未満とすることが好ましい。表面粗さＲｚが15μｍ未満の場合には、中間層Ｔ２の耐衝撃密着力が低下し、基材３の表面粗さＲｚが80μｍ以上の場合には、中間層Ｔ２表面までその粗さが影響する。より好ましくは、表面粗さＲｚは、40μｍ以上60μｍ未満である。
実施形態の摺動層Ｔ１は、中間層Ｔ２上に形成され、素地樹脂７、ＰＴＦＥ粒子４や黒鉛粒子５などの固体潤滑剤、及び、カーボンファイバー６を含む。摺動層Ｔ１は、他の添加剤（不図示）を含んでもよい。素地樹脂７は、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）である。
図１に示すように、摺動層Ｔ１は、表面からカーボンファイバー６やＰＴＦＥ粒子４や黒鉛粒子５を含むまでの素地樹脂７の層部分である。摺動層Ｔ１の厚さｔ1は、素地樹脂７の表面の多数の凸部の一番高い部分から、カーボンファイバー６やＰＴＦＥ粒子４や黒鉛粒子５を含む素地樹脂７の一番低い部分（点線で表示）までの厚さである。
摺動層Ｔ１は、耐摩耗性、耐焼付性、低μ性などの特性を必要とするため、カーボンファイバー６、黒鉛粒子５、及び、ＰＴＦＥ粒子４などを含む。
摺動層Ｔ１に含まれる黒鉛粒子５やＰＴＦＥ粒子４等の固体潤滑剤は、相手材への移着性能に優れ、摩擦係数を低くかつ安定化させる作用を持ち、同時になじみ性を改善し仕上げ加工性を確保する。黒鉛粒子５は、潤滑性に優れる天然黒鉛とすることが好ましい。黒鉛粒子５は、鱗片状、土状のもの、もしくは、造粒された黒鉛でもよい。その他、固体潤滑剤として、ＭｏＳ２，ＷＳ２，ｈ－ＢＮなども使用することが出来る。
摺動層Ｔ１に添加されるＰＴＦＥ粒子４は、5質量％以上15質量％未満が好ましく、黒鉛粒子５は、3質量％以上10質量％未満であることが好ましい。これにより、摩擦特性が優れた性能を確保できる。
カーボンファイバー６は、原材料から分類されるピッチ系、または、ＰＡＮ系のいずれのものであってもよい。カーボンファイバー６は、高摺動性を有するピッチ系炭素繊維の方が好ましい。カーボンファイバー６の焼成温度は特に限定するものではないが、2000℃またはそれ以上の高温で焼成されて黒鉛（グラファイト）化されたものであると、相手材を摩耗損傷しにくいので好ましい。
カーボンファイバー６は、摺動層Ｔ１を繊維強化により強靭化するとともに、耐摩耗性、低摩擦性を発揮し、実施形態における衝撃緩和性および摺動性に寄与する添加物である。
カーボンファイバー６の平均繊維径は20μｍ以下、好ましくは、10μｍ以上20μｍ未満である。平均繊維径が20μｍを超える場合には、極圧が発生するため、耐荷重性の向上効果が乏しく、相手材の摩耗損傷が大きくなるため好ましくない。
カーボンファイバー６は、チョップドファイバー、ミルドファイバーのいずれであってもよい。滑り軸受部を薄肉で成形する場合は、カーボンファイバー６は、繊維長が1ｍｍ未満のミルドファイバーの方が好ましい。カーボンファイバー６は、直径が10μｍ以上20μｍ未満、かつ、長さが最大1000μｍであり、好ましくは、長さが100μｍ以上500μｍ未満である。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１は、下記トライボロジー基礎式（式４）に従い、耐摩耗性と低摩擦性（低μ性）を有する。
μ＝τ0/PH （式４）
ただし、μ：摩擦係数、τ0：潤滑物質のせん断力、PH：硬さ（荷重／面積）である。
ただし、μ：摩擦係数、τ0：潤滑物質のせん断力、PH：硬さ（荷重／面積）である。
低摩擦性とは、摩擦係数が低いことである。摩擦係数μは、潤滑物質のせん断力に比例し、下地硬さに反比例する。従って、摩擦時に荷重点となるカーボンファイバー６には、硬質かつ摺動性能に優れるピッチ系カーボンファイバーを選択することができる。固体潤滑剤として、ＰＴＦＥ４や黒鉛５がその表面に介在することで、極めて低い摩擦係数を導出する。特に衝撃荷重下で油膜が途切れがちの状態では、潤滑状態を維持するために有効な添加成分と考えられる。
実施形態の中間層Ｔ２は、基材３上に形成され、基材３の表面粗さ頂点上部にＰＴＦＥ粒子４や黒鉛粒子５などの固体潤滑剤を含まない基部樹脂９とマイカ８を含む。
中間層Ｔ２は、摺動層Ｔ１の下面から、基材３の上面までの層部分である。中間層Ｔ２の厚さｔ2は、摺動層Ｔ１のカーボンファイバー６や固体潤滑剤５を含む素地樹脂７の一番低い部分（点線で表示）から、基材３の表面粗さＲｚの基底線までの基部樹脂９の厚さである。
中間層Ｔ２は、摺動層Ｔ１と、鋼材や鋳鉄材からなる基材３との接着力を向上させ、衝撃荷重に耐えるために設けられた層である。従って、中間層Ｔ２は、基部樹脂９内にＰＴＦＥ粒子４や黒鉛粒子５などの固体潤滑剤を含まない。基部樹脂９は、ＰＥＥＫ樹脂であることが好ましい。基部樹脂９は、樹脂強化のためマイカ８を含んでもよい。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１は、中間層Ｔ２の厚さｔ2と表面粗さＲｚとの差（ｔ2―Ｒｚ）が0μｍ以上100μｍ未満である。これにより、衝撃緩和性において、優れた性質を示す。
図２に、比較例の中間層Ｔ２を持たない摺動部材に高せん断力が働く場合の断面構造の模式図を示す。図２において、Ａ はせん断力、Ｓ－Ｓ’は衝撃荷重により生じるせん断帯を示す。
比較例では、ＰＥＥＫ樹脂と金属材料との接合強度を確保するために、粗いＲｚを設定する。ピッチ系カーボンファイバーやＰＴＦＥなどの添加物を含む層が、直接下地の鋼や鋳鉄の表面に接する場合、添加物が表面に介在することで、接着強度の低下が生じる。特にこの影響は、ＰＴＦＥなど固体潤滑剤による影響が大きい。即ちＰＴＦＥ、黒鉛など低せん断な物質が表面に接することで、接着性が極端に低下する。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１がカム装置等のプレス金型周辺装置に備わる場合では、衝撃に伴う高いせん断荷重Ａは、接着面直上、図２の斜線部Ｓ－Ｓ’に発生する。もしその応力に耐えられなければ、接着界面で樹脂層（摺動層）の剥離が発生する。即ちこの高せん断帯Ｓ－Ｓ’に、低せん断物質である固体潤滑剤、ＰＴＦＥ、黒鉛、カーボンファイバーなどの添加物が点在した場合、耐せん断性の低下を招いてしまう。
本発明者らはこの点に注目し、高せん断帯Ｓ－Ｓ’中に低せん断物質や応力集中が生じやすい硬質な繊維や固体潤滑剤など添加物を含まない中間層Ｔ２を設けることで、強い接合力と優れた衝撃緩和性が得られることを見出した。実施形態の摺動部材では、衝撃緩和性と剥離防止性を両立させることが可能になる。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１の衝撃運動量減衰率は、５％以上である。以下、衝撃運動量減衰率について説明する。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１の用途であるカム装置等のプレス金型周辺装置には、耐衝撃性および潤滑性が要求される。実施形態のプレス金型部品用摺動部材１を摺動部に備えるカム装置等のプレス金型周辺装置では、中間層厚さと表面粗さの差が適切に保たれていることにより、満足する要求性能が得られる。実施形態のカム装置では、相手材の衝突によって生じる衝撃荷重を、弾性変形する樹脂層（摺動層Ｔ１と中間層Ｔ２）全体で吸収する。
素地樹脂７及び基部樹脂９は、ＰＥＥＫ樹脂である。ＰＥＥＫ樹脂は、ベンゼン環がパラの位置で、カルボニル基とエーテル結合によって連結されたポリマー構造を持つ結晶性の熱可塑性樹脂である。
ＰＥＥＫ樹脂は、優れた耐熱性、耐クリープ性、耐荷重性、耐摩耗性、摺動特性などを有する。即ち熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂からなる群より選択された樹脂を使用することが出来る。
その他にも樹脂としては、例えば、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂なども使用可能である。特に、実施形態のプレス金型部品用摺動部材１に要求される衝撃緩和性にはＰＥＥＫ樹脂が優れた性能を示した。
プレス金型用のカム装置は所定の傾斜角をもって設定される。カム装置は、傾斜角を有することによりプレス加工による衝撃エネルギーを、衝撃エネルギーとすべりエネルギーに分配する。しかしながら、衝撃エネルギーがすべりエネルギーに一部変換されたとしても、衝撃エネルギーによる素材のダメージは大きく、衝撃エネルギーを緩和することが課題となる。
図４は、衝撃エネルギーの大きさの測定装置を示す。図４に示す測定装置は、プレス装置のスライド１、カム装置２、プレス装置のボルスタ３、及び、衝撃運動量減衰率を計測する歪ゲージ４からなる。
図４に示すように、カム装置の底部に歪ゲージ４をセットして、薄板加工を模擬加工した場合の衝撃エネルギーの大きさの測定を実施した。その結果、図３のような荷重－時間曲線を得た。この荷重－時間曲線はカムにかかる荷重の時間的変化を示し、その面積Ｓは衝撃運動量の値を示す。種々の部材において衝撃エネルギーを求め、式（３）に示す衝撃運動量減衰率を比較することで、素材の衝撃緩和性を評価した。
カム装置に生じる衝撃力について説明する。質量ｍ（ｋｇ）の物体が、高さｈ（ｍ）から落下した時の着地点での速さｖ（ｍ／ｓ）は、加速度をα（ｍ／ｓ２）とした時、以下の式（１）で表すことができる。
ｍαｈ（位置エネルギー）＝１／２・ｍＶ2（運動エネルギー）・・・（式１）
この物体は、ｍｖ［ｋｇ・ｍ／ｓ］という運動量を持つ。落下点で、力Ｔ［Ｎ］を時間Δｔ［ｓ］だけ受け、この運動量はゼロになり、以下の式（２）で表すことができる。
ＦΔｔ＝ｍｖ・・・（式２）
この時、Ｆは衝撃力と定義される。
図４に示すプレス装置に歪ゲージを貼付したカム装置をセットし、カム装置に生じる荷重（Ｆ）－時間（Δｔ）曲線（図３）の面積Ｓ（衝撃運動量）を測定した。
実施形態の摺動部材を使用しないカム装置を測定した場合の面積SをS1とし、実施形態の摺動部材を使用したカム装置を測定した場合の面積SをS2とした場合の衝撃運動量減衰率は、以下の式（３）で表される。
（S1-S2）/S1 ×100（％）・・・（式３）
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１について衝撃試験を行った結果を示す。表１の実施例の摺動部材は、摺動層Ｔ１に固体潤滑剤５としてＰＴＦＥを10質量％含み、カーボンファイバー６を5質量％含み、素地樹脂７がＰＥＥＫ樹脂であり、摺動層Ｔ１の厚さｔ1が35μｍである。中間層Ｔ２は、ＰＥＥＫ樹脂の基部樹脂９のみからなり、中間層Ｔ２の厚さｔ2が30μｍである。基材３は、下地粗さＲｚが15μｍである。比較例２は、中間層Ｔ２を含まず、基材３の上に直接摺動層Ｔ１を施工したものである。比較例３は、ＰＥＥＫ樹脂をコーティングしていない鋼材（すなわち、摺動層Ｔ１及び中間層Ｔ２を有しない鋼材）である。
本試験では、下置き型のカム装置の摺動部に実施例による摺動層Ｔ１及び中間層Ｔ２を形成し、以下の条件で衝撃試験を実施した。試験により得られた衝撃運動量の平均値（ｎ＝5）から、衝撃運動量減衰率を計測した。以下の条件において打回衝撃試験を行った。
＜試験条件＞
・使用試験機 ：150ｔｏｎｆサーボプレス装置（コマツ産機）
・ストローク長：250ｍｍ
・ストローク数：60ＳＰＭ
・カムスライダー接触時の速度：0.54ｍ／ｓ
・試験回数：5回
・カム幅：58ｍｍ
・カム角度：0°
・カムスライダー材質：ＦＣＤ６００
・潤滑油 ：初期グリース塗布0.2～0.5ｇ／面
・使用計測器 ：ＮＲ―ＳＴ０４（キーエンス）
・サンプリング周期：20μｓ
・ローパスフィルタ：5ｋＨｚ
・歪ゲージ：ＦＬＡＢ－１－１１－５ＬＪＣＴ－Ｆ（東京測器研究所）
＜試験条件＞
・使用試験機 ：150ｔｏｎｆサーボプレス装置（コマツ産機）
・ストローク長：250ｍｍ
・ストローク数：60ＳＰＭ
・カムスライダー接触時の速度：0.54ｍ／ｓ
・試験回数：5回
・カム幅：58ｍｍ
・カム角度：0°
・カムスライダー材質：ＦＣＤ６００
・潤滑油 ：初期グリース塗布0.2～0.5ｇ／面
・使用計測器 ：ＮＲ―ＳＴ０４（キーエンス）
・サンプリング周期：20μｓ
・ローパスフィルタ：5ｋＨｚ
・歪ゲージ：ＦＬＡＢ－１－１１－５ＬＪＣＴ－Ｆ（東京測器研究所）
表２に試験結果を示す。中間層Ｔ２を含まず、摺動層Ｔ１のみからなる比較例2は、試験終了前に摺動層が剥離してしまった。試験結果からは実施例の摺動部材の衝撃運動量減衰率は、5％を超える7％を示し、衝撃緩和性を有することが解った。一方、比較例３の摺動部材の衝撃運動量減衰率は、0％を示し、衝撃緩和性が無いことが解った。
表２に示される結果より、摺動層T１及び中間層Ｔ２を設け、摺動層中に固体潤滑剤およびピッチ系カーボンファイバーを含む材料が、カム装置等のプレス金型周辺装置に必要とされる優れた衝撃緩和性と摺動層の剥離防止性を示している。以上説明したように、実施形態によると、摺動層T１及び中間層Ｔ２が衝撃緩和性を良好にすることができ、また、中間層T２が摺動層T１の剥離を防止することから、カム装置等のプレス金型周辺装置の摺動部分の摺動部材として優れた材料を提供することができる。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１の摺動層Ｔ１及び中間層Ｔ２の形成方法を説明する。被処理物である鋳鉄製カムスライド板を所定形状に加工した後、苛性ソーダなどのアルカリ処理液中において脱脂処理し、続いて水洗及び湯洗を行い表面に付着したアルカリを除去する。表面粗さはブラスト処理条件にて調整される。その後、強化材マイカを含むＰＥＥＫ樹脂を希釈剤で希釈した樹脂を中間層としてスプレーでライニング上に所定厚さに塗し、250℃～400℃で乾燥・焼成する。次に固体潤滑剤、黒鉛ＰＴＦＥ、およびカーボンファイバーを含むＰＥＥＫ樹脂をスプレーでライニング上に塗布し、同じく250℃～400℃で乾燥・焼成する。成膜後の表面粗さが粗い時はバフ等による平滑化処理を行う。スプレー法の他にロールコート法、浸漬法、はけ塗り法、印刷法などの方法により摺動層Ｔ１及び中間層Ｔ２を成膜することができる。
（適用例）
実施形態によるプレス金型部品用摺動部材１は、プレス金型周辺装置の摺動面に用いられる。
実施形態によるプレス金型部品用摺動部材１は、プレス金型周辺装置の摺動面に用いられる。
実施形態において、カム装置の鋼材や鋳鉄材の摺動面の片側を基材３とし、摺動層Ｔ１及び中間層Ｔ２を設けることにより衝撃緩和性と摺動性に優れたカム装置とすることが出来る。カム装置は下置きカム、上吊りカム、ダブルカム、ローラーカムなど種々のタイプがあるが、いずれのカムにおいても摺動部分があり、この部分の片側に摺動層Ｔ１及び中間層Ｔ２を設けることが出来る。これにより、従来の銅合金に黒鉛を埋設する摺動材に比較し、コンパクトで高性能なカム装置とすることが出来る。
実施形態によるプレス金型部品用摺動部材１は、表３および図５から図１１に示すプレス金型部品用の周辺装置の摺動部に用いられる。表３にはそれぞれの装置名、構成する部品名、摺動面に摺動層Ｔ１及び中間層Ｔ２を設けた面を有する部品を〇印で示す。これに限らず、実施形態によるプレス金型部品用摺動部材１は、自動車部品、発電装置部品、産業用機械部品などの衝撃荷重を受ける摺動部材への適用も可能である。
実施形態のプレス金型部品用摺動部材１の適用例を説明する。実施形態のプレス金型部品用摺動部材１は、例えば、プレス金型周辺装置の摺動部や、カム装置用部品の摺動部に適用することができる。なお、実施形態のプレス金型部品用摺動部材１の適用において、プレス金型部品用摺動部材１を別部品としてもよいし、プレス金型周辺装置の摺動部やカム装置用部品の摺動部に一体化することでもよい。
図５に、カム装置３００の分解図を示す。カム装置３００は、カムホルダー３０１、スライドキーパー３０２、カムスライダー３０３、カムドライバー３０４を有する。カムホルダー３０１は上型に取り付けられている。カムスライダー３０３は、ワークを加工する加工工具が設置可能であり、カムホルダー３０１に摺動可能に取り付けられている。カムドライバー３０４は下型に取り付けられ、カムスライダー３０３を加工方向に駆動する。
例えば、スライドキーパー３０２の摺動面、カムドライバー３０４の摺動面、カムスライダー３０３の摺動面のいずれか１以上に、実施形態の摺動部材を適用することにより、衝撃緩和性と摺動性に優れたカム装置３００を実現することができる。
図６に、カムタイプのコイルサポート装置４００の分解図を示す。カムタイプのコイルサポート装置４００は、カムドライバー４０１、カムスライダー４０２、カムホルダー４０３、カムスライダー摺動面４０４、及び、４０５、を有する。カムドライバー４０１は上型に取り付けられ、カムホルダー４０３は下型に取り付けられる。
カムタイプのコイルサポート装置４００は、上死点状態において流れてくるコイル材（パネル）を保持し、下死点に近づくにつれ上型に取り付けられたカムドライバー４０１が、下型に取り付けられたカムスライダー４０２を水平方向へ押し出し、パネルスクラップが落ちるように退避する。カムタイプのコイルサポート装置４００は、ブランク型において、コイル材のたわみを矯正し、切刃への衝突を防止することを目的に使用する事ができる。
例えば、カムスライダー摺動面４０４、及び、４０５のいずれか１以上に、実施形態の摺動部材を適用することにより、衝撃緩和性と摺動性に優れたカムタイプのコイルサポート装置４００を実現することができる。
図７に、カムタイプのサイドゲージ装置５００の分解図を示す。サイドゲージ装置は、パネル位置決め装置とも呼ばれ、加工時におけるパネルのズレ防止や、横方向（左右方向）の突き当てに使用され、パネルの正確な位置決めの機能を有する。カムタイプのサイドゲージ装置５００は、カムドライバー５０１、カムスライダー５０２、カムホルダー５０３、カムスライダー摺動面５０４、及び、５０５を有する。ブランク材（パネル）が型に投入されると、上型に取り付けられたカムドライバー５０１が、下型に取り付けられたカムスライダー５０２を押し出すことにより、ブランク材（パネル）が正規の位置にセットされる。
例えば、カムスライダー摺動面５０４、及び、５０５のいずれか１以上に、実施形態の摺動部材を適用することにより、衝撃緩和性と摺動性に優れたカムタイプのサイドゲージ装置５００を実現することができる。
図８に、ダブルカム装置６００の分解図を示す。ダブルカム装置６００は、案内カムホルダー６０１、案内カム６０２、カムスライダー６０３、カムホルダー６０４を有する。成形パネルに負角がある場合、パネルの搬送が出来ない。このカムを使うことで、上型に付くカムホルダー６０４がカムスライダー６０３を押し込むタイミングより速く案内カム６０２を動かし、パネルの負角部を回避することができる。
例えば、案内カムホルダー６０１、案内カム６０２、カムスライダー６０３、のいずれか１以上の摺動面に、実施形態の摺動部材を適用することにより、衝撃緩和性と摺動性に優れたダブルカム装置６００を実現することができる。
図９に、ロータリーカム装置７００の分解図を示す。ロータリーカム装置７００は、ローター７０１、ホルダー７０２、キャップ７０３、カムスライダー７０４、及び、カムホルダー７０５を有する。上型に付くカムスライダー７０４がローター７０１を押し込むと、ローター７０１が回転し、加工位置にセットされパネル成形が可能となる。この動作とは逆にカムスライダー７０４がパネル成形後ローター７０１から離れることで負角部が逃げる位置まで回転し、パネルを上方へ搬送可能となる。
例えば、ローター７０１の摺動面に、実施形態の摺動部材を適用することにより、衝撃緩和性と摺動性に優れたロータリーカム装置７００を実現することができる。
図１０に、突上げカム装置８００の分解図を示す。突上げカム装置８００は、カムドライバー８０１、カムスライダーＡ８０２、スラストブロック８０３、カムホルダー８０４、及び、カムスライダーＢ８０５を有する。カムドライバー８０１が下方に移動すると、カムスライダーＡ８０２の傾斜面と摺動し、カムスライダーＡ８０２が水平方向に移動する。カムスライダーＡ８０２の傾斜面と、スラストブロック８０３、及び、カムホルダー８０４のガイドにより、カムスライダーＢ８０５が上方に移動することで、パネルを上方に突き上げて成形することができる。
例えば、カムスライダーＡ８０２、スラストブロック８０３、及び、カムスライダーＢ８０５のいずれか１以上の摺動面に、実施形態の摺動部材を適用することにより、衝撃緩和性と摺動性に優れた突上げカム装置８００を実現することができる。
図１１に、カム部品９００の分解図を示す。カムサイドブロック９０１、カムアッパープレート９０２、スライドプレート９０３、及び、カムスライドＶガイド９０４が示されている。実施形態の摺動部材を適用することにより、衝撃緩和性と摺動性に優れたカム部品を提供することができる。
以上、実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１：プレス金型部品用摺動部材
３：基材
T1：摺動層
T2：中間層
４：ＰＴＦＥ粒子
５：黒鉛粒子
６：カーボンファイバー
７：素地樹脂
８：マイカ
９：基部樹脂
３：基材
T1：摺動層
T2：中間層
４：ＰＴＦＥ粒子
５：黒鉛粒子
６：カーボンファイバー
７：素地樹脂
８：マイカ
９：基部樹脂
Claims (8)
- プレス加工において衝撃荷重が生じるプレス金型周辺装置に用いられるプレス金型部品用摺動部材であって、
鉄系基材と、
前記鉄系基材の上に形成されており、固体潤滑剤とポリイミド樹脂を含まず、ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる中間層と、
前記中間層の上に形成されており、前記固体潤滑剤を含み、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂からなる摺動層と、
を有し、
前記プレス金型部品用摺動部材の衝撃運動量減衰率は、５％以上である、ことを特徴とするプレス金型部品用摺動部材。 - 前記中間層は、前記固体潤滑剤を含まず、前記ポリエーテルエーテルケトン樹脂のみの樹脂からなる、請求項１に記載のプレス金型部品用摺動部材。
- 前記中間層は、無機充填剤を含む、請求項１または２に記載のプレス金型部品用摺動部材。
- 前記摺動層は、カーボンファイバーを含む、請求項１から３のいずれかに記載のプレス金型部品用摺動部材。
- 前記固体潤滑剤は、ポリテトラフルオロエチレン及び黒鉛のうち少なくとも１つを含む、請求項１から４のいずれかに記載のプレス金型部品用摺動部材。
- 前記カーボンファイバーは、直径が10μｍ以上20μｍ未満、かつ、長さが最大1000μｍのピッチ系カーボンファイバーである、請求項４に記載のプレス金型部品用摺動部材。
- 前記無機充填剤は、マイカである、請求項３に記載のプレス金型部品用摺動部材。
- 請求項１から７のいずれかに記載のプレス金型部品用摺動部材を有するプレス金型周辺装置。
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