JPH06226366A - プレス成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 クッションパッドのストロークに対してブラ
ンクホルダのストロークを増大させる。 【構成】 ブランクホルダ３とクッションパッド４との
間に、クッションピン２２のほかにクッションプレート
１１、リンク１４および補助クッションピン１７を介在
させる。リンク１４の回転変位に応じて、クッションパ
ッド４のストロークＳ_1Mに対しブランクホルダ３のスト
ロークＳ_2Mを増大させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、絞り成形を目的とした
シングルアクションタイプのプレス成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のプレス成形装置においては、例
えば図１４に示すように、ブランクホルダ５１とダイ５
２とでブランク材Ｂを加圧拘束しつつポンチ５３により
ブランク材Ｂをダイ５２側に絞り込んで成形することを
基本としており、この時のブランクホルダ押圧力Ｐ
₂は、クッションピン５４を介してボルスタ５５の下側
に配置されたダイクッションのクッションパッド５６に
よって付与される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来のプ
レス成形装置においては、クッションパッド５６のスト
ロークＳ_1Mはプレス機械の仕様もしくは諸元によって一
義的に決まることから、特に絞り深さの大きい成形品の
場合など成形品の形状によっては、上記のクッションパ
ッド５６のストロークＳ_1Mの制約のために所定形状の成
形品を成形するのに必要な成形ストローク（ブランクホ
ルダ５１のストローク）Ｓ_2Mを確保できないことがあ
る。

【０００４】本発明は以上のような課題に着目してなさ
れたもので、ブランクホルダの下降変位に応じクッショ
ンパッドのストロークに対してそのブランクホルダのス
トロークを増大させることで必要とするブランクホルダ
のストロークが得られるようにした構造を提供すること
を目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、ボルスタに固定されたポンチとこのポンチの外側に
配置された上下動可能なブランクホルダとからなる下型
と、プレスラムに固定されて該プレスラムとともに昇降
動作する上型とを備え、前記ブランクホルダと上型とで
ブランク材の周縁部を加圧拘束しながらポンチとの間で
絞り成形を行うプレス成形装置であって、前記ボルスタ
とブランクホルダとの間に、ダイクッションによって与
えられるブランクホルダ押圧力をブランクホルダに伝え
るクッションユニットを設けてある。

【０００６】そして、このクッションユニットは、ボル
スタとブランクホルダとの間に上下動可能に設けられた
クッションプレートと、前記クッションプレートとブラ
ンクホルダとの間に介装されたクッションピンと、一端
がボルスタに揺動可能に支持されるとともに他端がクッ
ションプレートに回動可能に連結されたリンクと、前記
ダイクッションのクッションパッドとリンクとの間に介
装されて上端部がリンクの中間部に連結された補助クッ
ションピンとから構成されている。

【０００７】また、請求項２の発明は、前記クッション
ユニットが、ボルスタとブランクホルダとの間に上下動
可能に設けられたクッションプレートと、前記クッショ
ンプレートとブランクホルダとの間に介装されたクッシ
ョンピンと、前記クッションプレートの下面に設けられ
て水平方向にスライド可能なスライドカムと、一端がボ
ルスタに揺動可能に支持されるとともに他端がスライド
カムに回動可能に連結されたリンクと、前記ダイクッシ
ョンのクッションパッドとリンクとの間に介装されて上
端部がリンクの中間部に連結された補助クッションピン
と、前記ボルスタに固定されるとともにスライドカムと
摺接し、クッションプレートの上下動変位に応じてスラ
イドカムを水平方向にスライドさせるドライブカムとか
ら構成されている。

【０００８】

【作用】請求項１の発明によると、ブランクホルダがこ
れを押圧する上型とともに下降すると、クッションピン
やクッションプレートのほかリンクおよび補助クッショ
ンピンを介してダイクッションのクッションパッドが押
し下げられる。

【０００９】この時、リンクの揺動中心からリンクと補
助クッションピンとの結合部までの距離と、同じくリン
クの揺動中心からリンクとクッションプレートとの結合
部までの距離との比に応じて、クッションパッドのスト
ロークよりもブランクホルダのストロークの方が大きく
なるように拡大化される。例えば、リンクの揺動中心か
らリンクと補助クッションピンとの結合部までの距離に
対して、リンクの揺動中心からリンクとクッションプレ
ートの結合部までの距離を２倍に設定すれば、クッショ
ンパッドのストロークに対してブランクホルダのストロ
ークは２倍になる。

【００１０】ただし、上記のリンク比の関係よりしてブ
ランクホルダ押圧力がクッションパッド圧力に比べて半
減し、しかもそのブランクホルダ押圧力は成形初期から
成形終了まで一定していることから、成形初期から成形
末期に向かって漸減するのが理想される理想ブランクホ
ルダ押圧力特性に対しては、成形初期には成形エネルギ
ーが不足するとともに成形末期には逆に成形エネルギー
が過剰気味となる。

【００１１】一方、請求項２の発明では、基本的には請
求項１の発明と同じ挙動をするものの、ドライブカムに
より駆動されるスライドカムが水平方向にスライドする
ことによって上記のリンク比が徐々に変化し、そのリン
ク比の変化に伴ってブランクホルダ押圧力も成形初期か
ら成形末期に向かって漸減する。その結果、クッション
パッドのストロークに対してブランクホルダのストロー
クを増大させながら、理想的なブランクホルダ押圧力特
性が得られる。

【００１２】

【実施例】図１，２は本発明の第１の実施例を示し、１
は上型としてのダイ、２はポンチ、３はポンチ２の外側
に上下動可能に配置されたブランクホルダ、４はボルス
タ５の下方に配置されたダイクッションのクッションパ
ッドで、前記ダイ１は上ホルダ６を介してプレスラム７
に固定されている一方、前記ポンチ２とブランクホルダ
３とで下型８が構成されていて、この下型８とボルスタ
５との間にクッションユニット９が設けられている。そ
して、前記ブランクホルダ３と後述するクッションプレ
ート１１との間にクッションピン２２が介装されてい
る。

【００１３】前記クッションユニット９は、ボルスタ５
に固定されたユニット本体１０内に上下動可能なクッシ
ョンプレート１１を配置する一方、ユニット本体１０の
内底部にはブラケット１２とピン１３とを介してリンク
１４を揺動可能に支持させ、そのリンク１４の他端をホ
ルダ１５とピン１６とを介してクッションプレート１１
の下面に回動可能に連結してある。ただし、図１，２で
は単一のリンク１４のみを描いてあるが、リンク１４は
中心線Ｃをはさんで左右対称に設けられる。

【００１４】そして、前記クッションパッド４に下端が
当接するように補助クッションピン１７を設け、この補
助クッションピン１７の上端部をピン１８を介してリン
ク１４の中間部に回動可能に連結してある。なお、前記
クッションプレート１１とリンク１４との連結部および
リンク１４と補助クッションピン１７との連結部では、
その二部材の相対回転のみならずリンク１４の長手方向
での相対移動を許容するために長穴１９とスライド駒２
０とによる結合となっている。また、前記ポンチ２は下
ホルダ２１を介してユニット本体１０に固定されてい
る。

【００１５】したがって、図２の状態からダイ１がプレ
スラム７とともに下降すると、ダイ１はブランクホルダ
３とともにブランク材Ｂの周縁部を加圧拘束しながら下
降し、最終的に図１に示すようにポンチ２と協働してブ
ランク材Ｂを絞り込むことによって所定形状の成形品Ｗ
が成形される。この時、前記ブランクホルダ３のブラン
クホルダ押圧力Ｐ₂は、クッションピン２２、クッショ
ンプレート１１、リンク１４および補助クッションピン
１７を介してクッションパッド４によって付与され、ブ
ランクホルダ３およびクッションプレート１１の下降に
伴ってリンク１４が揺動してクッションパッド４を押し
下げる。

【００１６】そして、図３にも示すように、前記リンク
１４の揺動に伴うピン１８の上下方向変位Ｓ_1Mはプレス
機械の仕様もしくは諸元によって決まるクッションパッ
ド４のストロークにほかならないことから、リンク１４
の揺動中心であるピン１３からピン１８までの距離Ｌ₁
と、同じくピン１３からピン１６までの距離Ｌ₂との関
係をＬ₂＞Ｌ₁となるように設定することにより、リンク
１４の揺動に伴うピン１６の上下方向変位すなわち成形
品形状の上で必要とされるブランクホルダ３のストロー
クＳ_2Mはクッションパッド４のストロークＳ_1Mに対し上
記のリンク比Ｌ₂／Ｌ₁に応じて増大する。図１，２の実
施例では、Ｓ_2M＝２×Ｓ_1MとなるようにＬ₂＝２×Ｌ₁に
設定されている。

【００１７】図４〜７は本発明の第２の実施例を示す図
で、クッションユニット３０の構造が第１の実施例と異
なっている。図４〜７に示すように、クッションユニッ
ト３０のユニット本体３１の内底部には長穴３２を有す
るリンク３３がブラケット３４とピン３５とを介して揺
動可能に設けられており、そのリンク３３の中間部に長
穴３２とスライド駒３６およびピン３７を介して補助ク
ッションピン３８が連結されている。

【００１８】一方、クッションプレート３９の下面には
スライドカム４０が水平方向にスライド可能に設けられ
ており、このスライドカム４０に対してリンク３３の他
端部が長穴３２とスライド駒４１およびピン４２を介し
て回動可能に連結されている。また、前記スライドカム
４０の一端部はユニット本体３１の側壁の開口部４３か
ら外部に突出しており、このスライドカム４０の突出端
部には傾斜カム面をもつガイドアタッチメント４４がボ
ルト４５にて着脱可能に固定されている。

【００１９】さらに、前記ユニット本体３１には、所定
角度θだけ傾斜したドライブカム４６が固定されてい
て、このドライブカム４６がスライドカム４０側のガイ
ドアタッチメント４４に挿入されている。

【００２０】この実施例構造によると、基本的な挙動は
第１の実施例と実質的に同一であって、クッションパッ
ド４のストロークＳ_1Mに対してブランクホルダ３のスト
ロークＳ_2MがＳ_2M＝２×Ｓ_1Mとなるように設定されてい
ることにも変わりがない。

【００２１】その一方、前記ブランクホルダ３およびク
ッションプレート３９の下降に伴って、ドライブカム４
６により駆動されるスライドカム４０が徐々に図４，７
の左方向にスライドする。すなわち、図８にも示すよう
に、リンク３３の揺動中心であるピン３５からピン３７
までの距離がＬ₁のままで終始一定であるのに対して、
ピン３５からピン４２までの距離Ｌ₂はブランクホルダ
３の下降に伴って徐々に増大する。ただし、成形開始前
のＬ₂寸法はできるだけＬ₁寸法に近付けるのが望まし
く、本実施例では成形開始前のＬ₂寸法はＬ₂＝３／２×
Ｌ₁に設定され、同時に成形終了時（上型が下死点位置
に位置している状態）のＬ₂寸法はＬ₂＝３×Ｌ₁に設定
されている。

【００２２】以上の点が本実施例の最も重要なところで
あって、第１の実施例との違いは次のように説明でき
る。

【００２３】図１〜図３に示した第１の実施例では、前
述したようにブランクホルダ３のストロークＳ_2Mとして
クッションパッド４のストロークＳ_1Mの倍のストローク
が得られるものの、クッションパッド４の圧力をＰ₁と
し、クッションユニット９からブランクホルダ３に与え
られるブランクホルダ押圧力をＰ₂とすると、Ｌ₁の値が
常に一定であることからＰ₂＝Ｐ₁×（Ｌ₁／Ｌ₂）の関係
よりしてブランクホルダ押圧力Ｐ₂がクッションパッド
圧力Ｐ₁に比べて半減してしまうことになる。その結
果、プレス機械がもつプレス能力を成形エネルギーとし
て有効に活用することができない。

【００２４】また、図９に示すように、ブランクホルダ
押圧力Ｐ₂は成形開始時から成形終了時までＰ₂のままで
一定していることから、理想とされるブランクホルダ押
圧力の特性Ｑ₁に対して成形初期には成形エネルギーが
不足するとともに成形末期には逆に成形エネルギーが過
剰気味となる。その結果、成形初期の成形エネルギー不
足を原因とする製品フランジ部でのしわの発生や、成形
末期の過剰エネルギーを原因とする製品の縦壁部での割
れ等の成形不良を招くことになる。

【００２５】すなわち、図１４に示した従来のプレス成
形装置では、図１０にも示すようにその成形エネルギー
Ｅ_Fは、 Ｅ_F＝Ｓ_2M×Ｐ₁＝Ｓ_1M×Ｐ₁＝Ｅ_P ただし、Ｅ_P ：プレス機械のプレス能力 Ｓ_2M：ブランクホルダのストローク（＝Ｓ_1M） Ｐ₁ ：クッションパッド圧力（＝Ｐ₂） Ｓ_1M：クッションパッドのストローク（＝Ｓ_2M） Ｐ₂ ：ブランクホルダ押圧力（＝Ｐ₁） となる一方、クッションパッド圧力Ｐ₁とブランクホル
ダ押圧力Ｐ₂との関係はＰ₁＝Ｐ₂となって終始一定した
ものとなる。

【００２６】さらに、図１，２に示した第１の実施例の
プレス成形装置では、図９にも示すようにその成形エネ
ルギーＥ_Fは、 Ｅ_F＝Ｓ_2M×（Ｐ₁／２）＝２×Ｓ_1M×（Ｐ₁／２）＝Ｓ
_1M×Ｐ₁＝Ｅ_P となり、 プレス能力Ｅ_P＝成形エネルギーＥ_F となることは図１０，１４に示した従来のプレス成形装
置と変わりはないものの、上記のようにブランクホルダ
押圧力Ｐ₂がクッションパッド圧力Ｐ₁に比べて半減する
ため、図９に示すように理想ブランクホルダ押圧力特性
Ｑ₁に対し成形初期には不足エネルギーが、成形末期に
は余剰エネルギーがそれぞれ発生するために、プレス能
力を成形エネルギーとして有効に配分することができな
い。

【００２７】これに対して、図４〜８および図１１に示
した第２の実施例では、ブランクホルダ３が下降する過
程でＬ₂寸法が当初（３／２）×Ｌ₁であったものが３×
Ｌ₁へと徐々に変化し、それに伴ってＰ₂＝Ｐ₁×（Ｌ₁／
Ｌ₂）で表わされるブランクホルダ押圧力Ｐ₂は当初Ｐ_2M
（＝（２／３）×Ｐ₁）であったものが徐々にＰ_2m（＝
（１／３）×Ｐ₁）へと変化する。その結果、第２の実
施例におけるブランクホルダ押圧力特性Ｐ₂は図１１に
示すように成形初期から成形末期に向かって漸減するか
たちとなって図９に示すように理想ブランクホルダ押圧
力特性Ｑ₁と一致したものとなり、クッションパッドの
ストロークＳ₁に対してブランクホルダのストロークＳ₂
を増加させてもしわや割れの発生等の成形不良を招くこ
とはない。

【００２８】しかも、第２の実施例における成形エネル
ギーＥ_Fは、

【００２９】

【数１】

【００３０】となって、 プレス能力Ｅ_P＝成形エネルギーＥ_F となることは図１０，１４に示した従来のプレス成形装
置や図１，２，３，９に示した第１の実施例のプレス成
形装置と同じであるが、上記のようにブランクホルダ押
圧力特性Ｐ₂が理想ブランクホルダ押圧力特性Ｑ₁と一致
する結果、図９のように成形エネルギーの過不足が生じ
ることなくプレス能力を成形エネルギーとして有効に配
分して活用することができる。この点が第１の実施例と
大きく異なる。

【００３１】しかも、第２の実施例によれば、成形スト
ローク−ブランクホルダ押圧力特性を変更する際には、
ドライブカム４６をその傾斜角度θが異なるものと交換
することになるのであるが、図４，７に示したようにド
ライブカム４６と摺接するスライドカム４０側のガイド
アタッチメント４４がユニット本体３１の外側に突出し
ていることから、ガイドアタッチメント４４をドライブ
カム４６とともに交換するだけでユニット本体３１はそ
のまま共通して使用することができ、これによって段取
り替えに要する時間を短縮できる。

【００３２】ここで、先に述べた理想ブランクホルダ押
圧力特性Ｑ₁について図１２，１３を参照しながら詳し
く説明する。

【００３３】図１２に示すように、ブランク材Ｂのフラ
ンジ部Ｆに作用する単位面積当たりの理想ブランクホル
ダ押圧力Ｐは終始一定していることが原則とされ、その
一方でブランクホールドのためのフランジ部Ｆの有効面
積Ａは成形の進行に伴うダイ穴側への材料の引き込みに
よって徐々に小さくなる。すなわち、成形初期にＡ_Mで
あったブランクホールド面積は成形末期にはＡ_m（Ａ_M＞
Ａ_m）へと変化する。したがって、理想とするブランク
ホルダ押圧力Ｐ₂（Ｑ₁）は上記のブランクホールド面積
Ａの減少とともにＰ_2MからＰ_2mへと変化させる必要があ
る。ここで、理想ブランクホルダ押圧力Ｐ₂はＰ₂＝Ａ×
Ｐとなる一方、成形開始前の理想ブランクホルダ押圧力
Ｐ_2MはＰ_2M＝Ａ_M×Ｐとなり、同様に成形後の理想ブラ
ンクホルダ押圧力Ｐ_2mはＰ_2m＝Ａ_m×Ｐとなる。

【００３４】このようなことから、図１３に示すよう
に、理想ブランクホルダ押圧力特性Ｐ₂のもとでの理想
成形エネルギーＥ_Fはプレス能力Ｅ_Pよりも小さくなり、
前記理想ブランクホルダ押圧力特性Ｐ₂よりも上側のエ
ネルギーＥ_Uは不要エネルギーとなる。ここで、理想成
形エネルギーＥ_Fとプレス能力Ｅ_Pおよび不要エネルギー
Ｅ _Uとの関係は次のようになる。

【００３５】

【数２】

【００３６】実際には、クッションパッド圧力Ｐ₁はプ
レス機械ごとに一定の値であるため、図１０，１４に示
した従来のプレス成形装置ではプレス能力Ｅ_Pをそのま
ま成形エネルギーＥ_Fとして過剰に利用していることか
ら（Ｅ_F＝Ｅ_P）、図１３に示すように成形末期の理想ブ
ランクホルダ押圧力Ｐ_2mに対して実際にはそれよりも高
い圧力Ｐ₁が作用している。したがって、図１２に示す
ように成形品Ｗの縦壁部に作用する引張力Ｔが必要以上
に大きくなって割れの発生を招きやすくなる。これは、
成形初期と成形末期とで成形エネルギーの過不足が生じ
る第１の実施例についても同様に言い得ることである
（図１，２，９参照）。

【００３７】また、同じプレス機械を利用するかぎり
は、第１，第２の実施例に示したようにブランクホルダ
のストロークＳ₂を増大させる目的でエネルギー発生能
力を有しないいかなるクッションユニットを利用したと
しても、成形エネルギーＥ_Fはプレス能力Ｅ_P以上に増大
することはあり得ず、Ｅ_F＝Ｅ_Pでありながらもそのエネ
ルギー配分を効果的に行うことで割れ等の成形不良を防
止したのが先の第２実施例ということになる。

【００３８】

【発明の効果】以上のように請求項１の発明によれば、
クッションパッドのストロークに対してブランクホルダ
のストロークを増大させることができることから、クッ
ションパッドのストロークよりも大きいブランクホルダ
のストロークを必要とする成形品についても無理なく成
形できるようになり、特定のプレス機械で成形できる成
形品の制約を大幅に緩和することができる。

【００３９】また、請求項２の発明によれば、上記のス
トローク増大機能に加えて、ブランクホルダ押圧力特性
が成形初期から成形末期に向かって漸減する理想的な特
性となることから成形エネルギーの過不足が生じること
がなく、しわや割れの発生といった成形不良を未然に防
止できるほか、プレス能力を成形エネルギーとして有効
に配分して活用できるためにエネルギーの無駄がなく、
エネルギー効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す上型下死点状態で
の要部断面図。

【図２】図１の構成のもとで上型がブランク材に接触し
た瞬間の要部断面図。

【図３】図１のリンクの作動説明図。

【図４】本発明の第２の実施例を示す上型下死点状態で
の要部断面図。

【図５】図４のａ−ａ線に沿う断面図。

【図６】図４のｂ−ｂ線に沿う断面図。

【図７】図４の構成のもとで上型がブランク材に接触し
た瞬間の要部断面図。

【図８】図４のリンクの作動説明図。

【図９】図１の構成のもとでのブランクホルダ押圧力特
性を示す説明図。

【図１０】図１４の構成のもとでのブランクホルダ押圧
力特性を示す説明図。

【図１１】図４の構成のもとでのブランクホルダ押圧力
特性を示す説明図。

【図１２】ブランクホルダ押圧力とブランクホールド面
積との関係を示す説明図。

【図１３】図１２の構成のもとでの理想ブランクホルダ
押圧力特性とプレス能力との関係を示す説明図。

【図１４】従来のプレス成形装置の一例を示す作動説明
図。

【符号の説明】

１…ダイ（上型） ２…ポンチ ３…ブランクホルダ ４…クッションパッド ５…ボルスタ ７…プレスラム ８…下型 ９…クッションユニット １１…クッションプレート １４…リンク １７…補助クッションピン ２２…クッションピン ３０…クッションユニット ３３…リンク ３８…補助クッションピン ３９…クッションプレート ４０…スライドカム ４６…ドライブカム Ｂ…ブランク材 Ｗ…成形品

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボルスタに固定されたポンチとこのポン
   チの外側に配置された上下動可能なブランクホルダとか
   らなる下型と、プレスラムに固定されて該プレスラムと
   ともに昇降動作する上型とを備え、前記ブランクホルダ
   と上型とでブランク材の周縁部を加圧拘束しながらポン
   チとの間で絞り成形を行うプレス成形装置であって、 前記ボルスタとブランクホルダとの間に、ダイクッショ
   ンによって与えられるブランクホルダ押圧力をブランク
   ホルダに伝えるクッションユニットを設けてなり、 このクッションユニットは、 前記ボルスタとブランクホルダとの間に上下動可能に設
   けられたクッションプレートと、 前記クッションプレートとブランクホルダとの間に介装
   されたクッションピンと、 一端がボルスタに揺動可能に支持されるとともに他端が
   クッションプレートに回動可能に連結されたリンクと、 前記ダイクッションのクッションパッドとリンクとの間
   に介装されて上端部がリンクの中間部に連結された補助
   クッションピン、 とから構成されていることを特徴とするプレス成形装
   置。
2. 【請求項２】 前記クッションユニットが、 ボルスタとブランクホルダとの間に上下動可能に設けら
   れたクッションプレートと、 前記クッションプレートとブランクホルダとの間に介装
   されたクッションピンと、 前記クッションプレートの下面に設けられて水平方向に
   スライド可能なスライドカムと、 一端がボルスタに揺動可能に支持されるとともに他端が
   スライドカムに回動可能に連結されたリンクと、 前記ダイクッションのクッションパッドとリンクとの間
   に介装されて上端部がリンクの中間部に連結された補助
   クッションピンと、 前記ボルスタに固定されるとともにスライドカムと摺接
   し、クッションプレートの上下動変位に応じてスライド
   カムを水平方向にスライドさせるドライブカム、 とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の
   プレス成形装置。