JP7302419B2 - ワークの位置決め機構 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの位置決め機構に関する。

従来、順送金型を備えたプレス装置がある（例えば特許文献１参照）。順送金型は、被プレス部材であるワークを上下から挟み込む上プレス金型と下プレス金型とを備えている。上プレス金型には、ワークの順送方向に沿って複数のパンチが設けられている。下プレス金型には、上記複数のパンチに対応する複数のダイを固定するダイプレートが設けられている。上プレス金型には、ダイプレートに対してワークを押さえ付けるストリッパプレートが設けられている。ストリッパプレートには、パイロットピンが設けられている。上プレス金型とともにストリッパプレートが下プレス金型に向けて下降する際、ワークに形成されたパイロット孔にパイロットピンが嵌合することで、金型に対してワークが位置決めされる。

特開２０１０－１７９３３０号公報

ところで、特許文献１に記載のプレス装置では、ワークを送る際にパイロット孔の位置がパイロットピンの位置からずれることがある。この場合、ストリッパプレートが下降する際に、パイロットピンの先端部がパイロット孔の周縁部分を押圧する。このとき、ワークの板厚が大きい場合には、パイロットピンによってワークが押圧されることでパイロット孔がパイロットピンに嵌合する位置までワークが移動する。しかしながら、ワークの板厚が小さい場合には、パイロットピンによって押圧されることでワークが変形するおそれがある。

本発明の目的は、ワークの変形を抑制することのできるワークの位置決め機構を提供することにある。

上記目的を達成するためのワークの位置決め機構は、固定型と可動型とによってこれら型の間に送られるワークをプレス成形するプレス装置に適用され、前記固定型及び前記可動型のいずれか一方の型に設けられ、他方の型に向かって突出するとともに、型締め動作に連動して前記ワークの孔に挿通されることで前記ワークの位置決めを行うピンを備える位置決め機構において、前記ピンの軸方向における前記他方の型側及び反対側を先端側及び基端側とするとき、前記一方の型には、前記ピンを収容する収容部が設けられており、前記収容部内には、前記ピンを先端側に向けて付勢する付勢部材が設けられており、前記ピンは、小径部と、前記小径部の先端側に設けられ、前記小径部よりも外径の大きい大径部と、先細状の先端部と、を有しており、前記収容部には、前記ピンが、最も先端側に位置する先端位置と、前記他方の型により前記ピンが押圧されて基端側に向かって移動している途中の中間位置との間にあるときには、前記ピンの外周面との間の隙間を利用して前記収容部に対する前記ピンの傾動を許容する一方、前記ピンが、前記中間位置と、最も基端側に位置する基端位置との間にあるときには、前記大径部の外周面に干渉することで前記ピンの傾動を規制する規制部が設けられている。

ピンは、一方の型の収容部に収容されるとともに、付勢部材によって先端側に向けて付勢されることで、他方の型に向かって突出している。
型締め動作に連動してワークがピンに向かって相対変位すると、ワークの孔にピンが挿通されることでワークの位置決めが行われる。

ここで、上記構成によれば、ピンが先端位置と中間位置との間にあるときには、収容部に設けられた規制部とピンの外周面との間の隙間を利用して収容部に対するピンの傾動が許容されている。このため、ワークの孔の位置がピンの位置からずれている場合には、ピンの先細状の先端部が孔の縁部によって押されて傾動することでワークの孔にピンが挿通されるようになる。これにより、ワークの板厚が小さい場合であっても、ワークの変形を抑制できる。

一方、ピンが中間位置と基端位置との間にあるときには、規制部が大径部の外周面に干渉することでピンの傾動が規制される。これにより、ワークの孔が、傾動の規制された状態のピンの位置まで移動するようになる。

ワークの位置決め機構の一実施形態について、プレス装置の固定型を中心とした断面図。 （ａ）～（ｅ）は、同実施形態の位置決め機構の動作を説明する断面図。 （ａ）、（ｂ）は、変更例のプレス装置を示す断面図。 （ａ）、（ｂ）は、別の変更例のプレス装置を示す断面図。

以下、図１及び図２を参照して、ワークの位置決め機構の一実施形態について説明する。なお、本実施形態の位置決め機構が適用されるプレス装置は、例えば板厚が０．１ｍｍ程度の金属板材であるワークをプレス成形するものであり、燃料電池スタックの単セルを構成するセパレータの基材のプレス成形に用いられる。

図１及び図２に示すように、プレス装置１０は、固定型１１と、固定型１１の上方に配置され、固定型１１に対して近接及び離間可能に設けられた可動型１２とを備えている。固定型１１及び可動型１２の間には、送り装置（図示略）によって金属板材からなるワークＷが間欠的に送られる。

固定型１１は、下側から順に、ダイセット２１、バッキングプレート２２、及びダイプレート２３を備えている。
ダイプレート２３には、可動型１２に設けられた複数のパンチに対応する複数のダイ（共に図示略）が固定されている。

可動型１２は、ダイプレート２３に対してワークＷを押さえ付けるストリッパプレート１２ａを備えている。
図１に示すように、ダイセット２１、バッキングプレート２２、及びダイプレート２３には、第１孔３１、第２孔３２、及び第３孔３３がそれぞれ形成されている。第２孔３２及び第３孔３３は、バッキングプレート２２及びダイプレート２３を上下方向に貫通している。これら孔３１，３２，３３は、いずれも円孔であり、同一軸線上に位置している。

第２孔３２の内径は、第１孔３１の内径及び第３孔３３の内径よりも小さい。
第３孔３３の上端部には、同上端部よりも下側の部分である一般部３３ａよりも内径が拡大された拡大部３３ｂが形成されている。

第１孔３１、第２孔３２、及び第３孔３３によって構成される収容部３０には、上下方向に沿って延在するピン４０が収容されている。
次に、ピン４０の構成について詳細に説明する。なお、以降において、ピン４０の軸方向における可動型１２側（同図の上側）を先端側とし、先端側とは反対側（同図の下側）を基端側として説明する。

図１に示すように、ピン４０は、ボルト４１と、ボルト４１の先端側に連結され、ダイプレート２３よりも先端側に突出するパイロットピン４５とを有している。
ボルト４１は、円柱状の軸部４２と、軸部４２の基端側に設けられた円環状の座４３と、軸部４２の先端部に設けられた雄ねじ部４４とを有している。軸部４２の外径は、第２孔３２の内径よりも小さく、軸方向全体にわたって同一である。座４３の外径は、第１孔３１の内径よりも小さく、且つ第２孔３２の内径よりも大きい。雄ねじ部４４の外径は、軸部４２の外径よりも小さい。

パイロットピン４５は、その基端から先端側に向かって延在する円柱状の本体部４６と先端部４７とを有している。本体部４６の外径は、軸部４２の外径よりも大きく、軸方向全体にわたって同一である。先端部４７の基端の外径は本体部４６の外径と同一であり、先端側ほど先細状である。本体部４６には、パイロットピン４５の基端面に開口するとともに上記雄ねじ部４４が螺入される雌ねじ部４８が形成されている。これにより、本体部４６とボルト４１の軸部４２とが連結されている。

ボルト４１の軸部４２が本発明に係る小径部に相当し、パイロットピン４５の本体部４６が本発明に係る大径部に相当する。
ピン４０は、ダイセット２１側から収容部３０に挿通して収容されている。

第１孔３１の底面とボルト４１の座４３との間には、ピン４０を先端側に向けて付勢する第１付勢部材５１が設けられている。第１付勢部材５１としては、例えば圧縮コイルばねが好ましい。

第３孔３３の一般部３３ａには、円筒状のブッシュ６０が内嵌されている。ブッシュ６０の内径Ｂは、ピン４０の軸部４２の外径よりも大きい。ブッシュ６０の内周面が、本発明に係る縮径部３４に相当する。

ブッシュ６０の軸線方向における長さは、一般部３３ａの軸線方向の長さよりも短い。ブッシュ６０の基端面は、バッキングプレート２２の上面に当接されている。したがって、一般部３３ａにおけるブッシュ６０の先端側、すなわち縮径部３４の先端側には、縮径部３４よりも内径の大きい拡径部３５が形成されている。

ブッシュ６０内には、ボールリテーナ７０が収容されている。
ボールリテーナ７０は、ブッシュ６０内に収容される円筒状の筒体７１と、筒体７１の周壁７１ａに形成された複数の支持孔７１ｂによって転動自在に支持された複数のボール７２とを有している。

筒体７１の外径は、ブッシュ６０の内径よりも小さい。筒体７１の内径は、パイロットピン４５の本体部４６の外径よりも僅かに大きい。ボール７２の直径Ｒは、筒体７１の板厚よりも大きい。また、ブッシュ６０の内径Ｂと本体部４６の外径Ｐとの差分は、ボール７２の直径Ｒの２倍以下である（Ｂ－Ｐ≦２Ｒ）。

ボールリテーナ７０は、複数のボール７２を介してパイロットピン４５の本体部４６を保持している。
ボールリテーナ７０、筒体７１、及びボール７２が、本発明に係る保持部材、筒体、及び転動体にそれぞれ相当する。

筒体７１の基端面とバッキングプレート２２の上面との間には、ボールリテーナ７０を先端側に向けて付勢する第２付勢部材５２が設けられている。第２付勢部材５２としては、例えば圧縮コイルばねが好ましい。

第３孔３３の拡大部３３ｂには、円環状のストッパプレート６１が嵌入されている。
ストッパプレート６１の内径は、ボールリテーナ７０の筒体７１の外径よりも小さい。
ストッパプレート６１がボールリテーナ７０の筒体７１の先端面に当接することで、ボールリテーナ７０の先端側への移動が阻止されている。ストッパプレート６１が本発明に係る阻止部に相当する。

ピン４０が最も先端側に位置する先端位置（図１及び図２（ａ）の位置）において、ボルト４１の座４３の上面は、バッキングプレート２２の下面に押し付けられている。このとき、ピン４０は、第１付勢部材５１によって先端側に向けて付勢されることで、可動型１２に向かって突出している。パイロットピン４５の基端は、ブッシュ６０の先端、すなわち縮径部３４の先端よりも先端側に位置している。また、ボールリテーナ７０の筒体７１の先端面は、ストッパプレート６１の下面に当接している。

次に、本実施形態の位置決め機構の動作について説明する。
図２（ａ）～図２（ｅ）に実線にて示すように、可動型１２が下降する型締め動作に連動してストリッパプレート１２ａにより押圧されることにより、ワークＷがピン４０に向かって変位すると、ワークＷの孔Ｗａにピン４０が挿通されることでワークＷの位置決めが行われる。

ここで、図２（ａ）～図２（ｃ）に示すように、ピン４０が先端位置と、可動型１２によりピン４０が押圧されて基端側に向かって移動している途中の中間位置との間にあるときには、パイロットピン４５の基端が、収容部３０の縮径部３４の先端よりも先端側に位置する。

このとき、ボールリテーナ７０の各ボール７２のうちパイロットピン４５の外周側に位置するボール７２の外周側には、収容部３０の拡径部３５が存在する。これにより、図２（ａ）に二点鎖線にて示すように、ボール７２の外周側への変位を伴ってピン４０の傾動が許容されている。このため、ワークＷの孔Ｗａの位置がピン４０の位置からずれている場合には、ピン４０の先細状の先端部４７が孔Ｗａの縁部によって押されて傾動することでワークＷの孔Ｗａにピン４０が挿通されるようになる。

なお、同図では、ピン４０が傾動している状態を二点鎖線にて誇張して表現している。すなわち、同図では、パイロットピン４５のみが傾動している状態を示しているが、実際には、ピン４０全体が傾動する。

一方、図２（ｄ）及び図２（ｅ）に示すように、ピン４０が中間位置と、最も基端側に位置する基端位置との間にあるときには、パイロットピン４５の基端が、縮径部３４の先端よりも基端側に位置する。このとき、ボールリテーナ７０の各ボール７２のうちパイロットピン４５の外周側に位置するボール７２は、パイロットピン４５の外周面とブッシュ６０の内周面（縮径部３４）とによって挟まれる。このため、各ボール７２の外周側への変位が規制されることでピン４０の傾動が規制される。これにより、ワークＷの孔Ｗａが傾動の規制された状態のピン４０の位置まで移動するようになる。

なお、縮径部３４、ボールリテーナ７０（保持部材）、及び第２付勢部材５２によって、本発明に係る規制部８０が構成されている。
次に、本実施形態の作用効果について説明する。

（１）ピン４０は、軸部４２と、軸部４２の先端側に設けられ、軸部４２よりも外径の大きい本体部４６と、先細状の先端部４７とを有している。収容部３０には、ピン４０が、先端位置と中間位置との間にあるときには、ピン４０の外周面との間の隙間を利用して収容部３０に対するピン４０の傾動を許容する一方、ピン４０が、中間位置と基端位置との間にあるときには、本体部４６の外周面に干渉することでピン４０の傾動を規制する規制部８０が設けられている。

こうした構成によれば、ピン４０が先端位置と中間位置との間にあるときには、収容部３０に設けられた規制部８０とピン４０の外周面との間の隙間を利用して収容部３０に対するピン４０の傾動が許容されている。このため、ワークＷの孔Ｗａの位置がピン４０の位置からずれている場合には、ピン４０の先細状の先端部４７が孔Ｗａの縁部によって押されて傾動することでワークＷの孔Ｗａにピン４０が挿通されるようになる。これにより、ワークＷの板厚が小さい場合であっても、ワークＷの変形を抑制できる。

一方、ピン４０が中間位置と基端位置との間にあるときには、規制部８０がパイロットピン４５の本体部４６の外周面に干渉することでピン４０の傾動が規制される。これにより、ワークＷの孔Ｗａが、傾動の規制された状態のピン４０の位置まで移動するようになる。

（２）収容部３０は、縮径部３４と、縮径部３４の先端側に設けられ、縮径部３４よりも内径の大きい拡径部３５とを有している。規制部８０は、縮径部３４と、縮径部３４内に収容されるボールリテーナ７０と、ボールリテーナ７０を先端側に向けて付勢する第２付勢部材５２とを有している。ピン４０が先端位置と中間位置との間にあるときには、パイロットピン４５の基端が、縮径部３４の先端よりも先端側に位置することでボール７２の外周側への変位を伴ってピン４０の傾動が許容される。一方、ピン４０が中間位置と基端位置との間にあるときには、パイロットピン４５の基端が、縮径部３４の先端よりも基端側に位置することでボール７２が縮径部３４とパイロットピン４５とによって挟まれてピン４０の傾動が規制される。

こうした構成によれば、上述した実施形態の作用を奏することから、ピン４０の傾動を的確に阻止することができ、ワークＷの位置決めの精度を向上できる。
（３）収容部３０内には、筒体７１の先端に当接することでボールリテーナ７０の先端側への移動を阻止するストッパプレート６１が設けられている。

こうした構成によれば、収容部３０内に設けられたストッパプレート６１によって、ボールリテーナ７０の先端側への移動が阻止されているため、ピン４０の傾動規制が開始される中間位置にばらつきが生じることを好適に抑制できる。したがって、ワークＷの位置決めの精度を更に向上できる。

＜変更例＞
上記実施形態は、例えば以下のように変更して実施することもできる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ストッパプレート６１を省略するとともに、拡大部３３ｂを省略することもできる。この場合、パイロットピン４５の本体部４６に設けられたフランジ部４６ａとボールリテーナ７０の筒体７１との間には、ピン４０に対して筒体７１を基端側に向けて付勢する第３付勢部材５３が設けられている。これにより、ボールリテーナ７０の先端側への移動が規制されている。

こうした構成によれば、上記実施形態の効果（１）、（２）に準じた効果を奏することができる。
・ボールリテーナ７０に代えて、ローラリテーナを保持部材として採用することもできる。この場合、ローラが本発明に係る転動体に相当する。

・ブッシュ６０に代えて、第３孔３３の下部を部分的に縮径することによって、すなわちダイプレート２３によって縮径部を形成してもよい。
・本発明において、ボールリテーナ７０やローラリテーナは必須の構成ではない。例えば、図４に示すように、ボールリテーナ７０を省略するとともに、ブッシュ６０、第２付勢部材５２、拡大部３３ｂを省略することもできる。この場合、パイロットピン４５は、その基端側から順に、基端部４９、本体部４６及び先端部４７を有している。基端部４９の外径は、その基端において軸部４２の外径と同一である。また、基端部４９の外径は、先端側に向けて徐々に拡径されている。

第３孔３３の上部に、円筒状のブッシュ６２が嵌入されている。ブッシュ６２の内径は、パイロットピン４５の本体部４６の外径よりも僅かに大きい。なお、ブッシュ６２が本発明に係る規制部に相当する。

こうした構成によれば、図４（ａ）に示すように、ピン４０が先端位置と中間位置（図示略）との間にあるときには、収容部３０に設けられたブッシュ６２とピン４０の外周面との間の隙間を利用して収容部３０に対するピン４０の傾動が許容されている。

図４（ｂ）に示すように、ピン４０が中間位置と基端位置との間にあるときには、ブッシュ６２がパイロットピン４５の本体部４６の外周面に干渉することでピン４０の傾動が規制される。

・固定型に代えて可動型に収容部及びピンを設けるようにしてもよい。

Ｗ…ワーク、Ｗａ…孔、１０…プレス装置、１１…固定型、１２…可動型、１２ａ…ストリッパプレート、２１…ダイセット、２２…バッキングプレート、２３…ダイプレート、３０…収容部、３１…第１孔、３２…第２孔、３３…第３孔、３３ａ…一般部、３３ｂ…拡大部、３４…縮径部、３５…拡径部、４０…ピン、４１…ボルト、４２…軸部（小径部）、４３…座、４４…雄ねじ部、４５…パイロットピン、４６…本体部（大径部）、４６ａ…フランジ部、４７…先端部、４８…雌ねじ部、４９…基端部、５１…第１付勢部材、５２…第２付勢部材、５３…第３付勢部材、６０，６２…ブッシュ、６１…ストッパプレート（阻止部）、７０…ボールリテーナ（保持部材）、７１…筒体、７１ａ…周壁、７１ｂ…支持孔、７２…ボール（転動体）。

Claims (3)

1. 固定型と可動型とによってこれら型の間に送られるワークをプレス成形するプレス装置に適用され、前記固定型及び前記可動型のいずれか一方の型に設けられ、他方の型に向かって突出するとともに、型締め動作に連動して前記ワークの孔に挿通されることで前記ワークの位置決めを行うピンを備える位置決め機構において、
   前記ピンの軸方向における前記他方の型側及び反対側を先端側及び基端側とするとき、
   前記一方の型には、前記ピンを収容する収容部が設けられており、
   前記収容部内には、前記ピンを先端側に向けて付勢する付勢部材が設けられており、
   前記ピンは、小径部と、前記小径部の先端側に設けられ、前記小径部よりも外径の大きい大径部と、先細状の先端部と、を有しており、
   前記収容部には、前記ピンを囲む筒体を含む規制部が設けられており、
   前記規制部は、前記ピンが、最も先端側に位置する先端位置と、前記他方の型により前記ピンが押圧されて基端側に向かって移動している途中の中間位置との間にあるときには、前記ピンの外周面との間の隙間を利用して前記収容部に対する前記ピンの傾動を許容する一方、前記ピンが、前記中間位置と、最も基端側に位置する基端位置との間にあるときには、前記大径部の外周面に干渉することで前記ピンの傾動を規制するように構成されている、
   ワークの位置決め機構。
2. 前記付勢部材を第１付勢部材とするとき、
   前記収容部は、縮径部と、前記縮径部の先端側に設けられ、前記縮径部よりも内径の大きい拡径部とを有しており、
   前記規制部は、前記縮径部と、前記縮径部内に収容される筒体及び前記筒体の周壁によって転動自在に支持され、前記大径部を保持する複数の転動体を有する保持部材と、前記保持部材を先端側に向けて付勢する第２付勢部材と、を有しており、
   前記ピンが前記先端位置と前記中間位置との間にあるときには、前記大径部の基端が、前記縮径部の先端よりも先端側に位置することで前記転動体の外周側への変位を伴って前記ピンの傾動が許容される一方、
   前記ピンが前記中間位置と前記基端位置との間にあるときには、前記大径部の基端が、前記縮径部の先端よりも基端側に位置することで前記転動体が前記縮径部と前記大径部とによって挟まれて前記ピンの傾動が規制される、
   請求項１に記載のワークの位置決め機構。
3. 前記収容部内には、前記筒体の先端に当接することで前記保持部材の先端側への移動を阻止する阻止部が設けられている、
   請求項２に記載のワークの位置決め機構。

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