JPWO2012101830A1 - プレス成形用金型 - Google Patents

Abstract

軽量なプレス成形用金型を提供する。金型２、３２は、プレス成形時にワークピースに当接してワークピースを目的意匠に成形する意匠成形部が棒状の部材（意匠成形棒４、３４）で構成されていることを特徴とする。この金型は、意匠成形部を棒状部材で構成することによって、軽量化が図られている。金型２、３２は、意匠成形棒４、３４を支持する支持棒６、３６等をさらに備え、それらの棒状部材が骨組み構造を構成していることが好適である。

Description

本発明は、プレス成形に用いる金型（a die for press forming)に関する。

プレス成形用の金型について多くの改良が提案されている。例えば、特許文献１には、成形されたワークピースを金型から取り出し易くするための工夫が提案されている。特許文献２には、金型やパンチの一部を移動可能とし、金型全体を交換することなく、異なるプレス形状に対応可能な金型が提案されている。

特開平６−２６９８６６号公報 特開平７−１６６７０号公報

本明細書は、特許文献１や特許文献２とは異なる観点において金型を改善する技術を提供する。本明細書は、金型を軽量化する技術を提供する。

本明細書が開示する金型の一態様は、プレス成形工程においてワークピースに当接してワークピースを目的の意匠に成形する意匠成形部が棒状の部材で構成されていることを特徴とする。本発明は、意匠成形部を棒状の部材で構成することによって、軽量化を図っている。別言すれば、ワークピースに目的の意匠を形作るための意匠面が棒状の部材によって形成されている。以下、意匠成形部を構成する棒状の部材を意匠成形棒、或いは第１棒状部材と称する。

第１棒状部材（意匠成形棒）を支える部材もまた棒状部材で構成されていると、なお軽量化が図れる。以下、第１棒状部材を支える棒状部材を支持棒、あるいは第２棒状部材と称する。意匠成形棒と支持棒は、骨組み構造を構成する。より好ましくは、本明細書が開示する新規な金型は、意匠成形棒と支持棒がトラス構造を構成している。トラス構造とは、棒状部材にモーメントが発生せず、軸方向荷重だけが発生する構造を意味する。トラス構造は高い強度が見込める。なお、棒状部材の強度や剛性が荷重に耐える場合には、意匠成形棒と支持棒がラーメン構造を構成してもよい。なお、ラーメン構造とは、棒状部材に軸方向荷重とモーメントの両者が発生する構造を意味する。

プレス成形工程において意匠成形部（意匠成形棒）にはプレスマシンから高い荷重が加えられる。意匠成形棒を強く支えるために、支持棒はプレスマシンによる荷重の方向に平行に伸びているとともに支持棒の長手方向の中心線が第１棒状部材を通過していることが好ましい。そのように構成されていると、プレスマシンによる荷重は支持棒の軸方向に加わる。棒状部材は軸方向の荷重に強いので、上記の構成は、意匠成形棒（意匠成形部）の耐荷重性が高いという利点を有する。

プレス成形用の金型には、金型を位置決めするためのブロックが必要である。具体的には、金型をプレス機械に固定するためのブロックが必要である。上記の金型のさらに好適な態様では、金型を位置決めするためのブロックが、第２棒状部材に連結されている。

上記した金型は、鋳造プロセス、特に、フルモールド鋳造プロセスによって製造されていることが好適である。

プレスマシンの模式的側面図である。 金型（上型と下型）の斜視図である。 金型の断面図である。 実施例の金型の変形例である。

図面を参照して実施例の金型を説明する。理解を助けるために、プレスマシンとともに金型を説明する。図１は、金型２、３２を備えたプレスマシン５０の模式的側面図である。プレスマシン５０は一対の金型、即ち、上型３２と下型２を備える。下型２は、プレスマシン５０のボルスタ５１に固定され、上型３２はスライダ５２に固定される。スライダ５２は支柱５３にガイドされながら、アクチュエータ５５によって上下に移動する。なお、これらの部品のほか、プレスマシン５０は、ワークピースＷを保持するためのクランプを備えているが、図示を省略している。クランプは、金型２、３２の側方に配置される。

図２に、上型３２と下型２の斜視図を示す。図３に、上型３２と下型２の断面図を示す。図３は、図２のIII−III線における断面に相当する。なお、図２では、下型２を支えるボルスタ５１は図示しているが、上型３２を支えるスライダ５２の図示は省略していることに留意されたい。また、図３は、上型３２が最下位置まで下がり、ワークピースＷを目的の意匠に成形したときの状態を示している。図２、図３に示すように、この金型２、３２は、平たい金属板（ワークピースＷ）に、直方体の凸型を成形する（ワークピースＷｂ）。なお、各図における座標のＺ軸が、スライダ５２（即ち上型３２）の移動方向を示している。Ｚ軸方向は、プレスマシン５０による荷重の方向にも相当する。

金型２、３２を説明する。下型２は、意匠成形棒４、支持棒６、８、１０、１２、及び位置決めブロック１４で構成される。上型３２は、意匠成形棒３４、支持棒３６、３８、４０、及び、位置決めブロック４４で構成される。意匠成形棒４、３４が、ワークピースＷを目的の意匠に成形するための意匠成形部に相当する。

下型２の構造を説明する。支持棒８と１０によって矩形のベースが形作られ、そのベースの四隅から垂直に４本の支持棒６が平行に垂直に伸びている。４本の支持棒６の上端に意匠成形棒４が固定されている。意匠成形棒４は、全体が、隅が丸められた矩形のリングをなしている。また、意匠成形棒４の断面も、隅が丸められた矩形をなしている。意匠成形棒４の断面の一部（意匠成形棒４の側面の一部）は、目的の形状に一致する。支持棒１２は、意匠成形棒４を補強するために取り付けられている。図３に示されているように、支持棒１２は、ワークピースＷと干渉しないように、中央付近が金型の奥側（ボルスタ５１側）へ向かって折れ曲がっている。位置決めブロック１４は、平行に伸びている２本の支持棒８の夫々の端部に連結されている。４個の位置決めブロック１４が、下型２を平面視したときに意匠成形棒４を囲む四隅に配置されている。位置決めブロック１４は、プレスマシン５０のボルスタ５１に下型２を固定するための部品である。符号１６は、位置決めブロック１４をボルスタ５１に固定するためのボルトを示している。

上型３２の構造を説明する。支持棒３８と４０によって矩形のベースが形作られ、そのベースの四隅から垂直に４本の支持棒３６が平行に伸びている。４本の支持棒３６の下端に意匠成形棒３４が固定されている。位置決めブロック４４は、平行に伸びている２本の支持棒３８の夫々の端部に連結されている。４個の位置決めブロック４４が上型３２を平面視したときに意匠成形棒４を囲む四隅に配置されている。位置決めブロック４４は、プレスマシン５０のスライダ５２に上型３２を固定するための部品である。符号４５は、位置決めブロック４４を固定するボルト４６を通す貫通孔を示している。

意匠成形棒３４の全体の形状は、下型２の意匠成形棒４と相似形をなしているが、意匠成形棒３４のリングが意匠成形棒４のリングよりも一回り大きい。具体的には、意匠成形棒３４のリングは、ワークピースＷの厚みと同じ隙間を有して意匠成形棒４のリングの外側に嵌る大きさを有している。先に述べたように、意匠成形棒４と３４の間にワークピースＷを挟み込み、上下から荷重を加えてワークピースＷを目的の意匠に成形する。意匠成形棒４、３４はワークピースに接するが支持棒はワークピースＷに当接しない。即ち、意匠成形棒４、３４だけがワークピースＷに当接し、プレスマシン５０が加える荷重によってワークピースを目的の形状に成形する。

図２に示すように、下型２において意匠成形棒４と支持棒６、８、１０がラーメン構造（骨組み構造）を構成している。また、上型３２においては、意匠成形棒３４と支持棒３６、３８、４０がラーメン構造（骨組み構造）を構成している。金型２、３２は、ほぼ全体が棒状部材で構成されている。特に、意匠成形部を棒状部材（意匠成形棒）で構成することによって、軽量化を図っている。

図３に示すように、支持棒６はプレスマシンによる荷重が加えられる方向（Ｚ軸方向）に平行に伸びている。そして、支持棒６の長手方向の中心線ＣＬ１が意匠成形棒４を通過している。そのような構造により、支持棒６は、軸スラスト荷重として、意匠成形棒４に加えられる荷重（プレスマシンが加える荷重）を受けとめる。棒状部材は軸スラスト荷重に対する耐荷重が高い。従って、支持棒６はプレスマシンによって加えられる荷重を軸スラスト荷重として受けるので、下型２の高耐荷重が実現される。

上型３２についても同様である。即ち、支持棒３６は、プレスマシンによる荷重の方向（Ｚ方向）に平行に伸びており、支持棒３６の長手方向中心線ＣＬ２が、意匠成形棒３４を通過している。従って上型３２の支持棒３６も、意匠成形棒３４がプレスマシンから受ける荷重を軸スラスト荷重として受けとめる。上型３２についても、高耐荷重が実現される。

金型２、３２は、鋳造工程、特に、フルモールド鋳造によって作られる。従って、図２に示す金型２、３２と同じ形状を有する消失模型が作られる。消失模型は、発泡スチロールで作られる。下型２（或いは上型３２）の消失模型は、全体を一つのピースで作られてもよいし、複数のパーツに分けられて作られてもよい。

実施例の金型の一つの変形例を説明する。図４は、下型の変形例１０２を示している。この下型１０２は、支持棒の棒本体１０７（端部ジョイント以外の部分）が、ジョイント部分とは別のパーツで構成されている。また、下型１０２の強度が不足しがちな箇所に、補強材１０９が付加されている。補強材１０９は、骨組み構造の格子（隣接する棒状部材によって囲まれた格子）の対角線に沿って配置される。補強材は、図４に示した場所以外の場所に取り付けてあってもよい。補強材は、金型１０２に予定された荷重（あるいは最大荷重）が加わったときの各部の撓み量が、予め定められた許容量以下となるように配置される。なお、補強材１０９が取り付けられた箇所は、トラス構造（骨組み構造）を構成する。トラス構造を構成することによって、下型１０２は、軽量でありながら高い強度を実現する。

実施例の金型２、３２の留意点を列挙する。意匠成形棒（４、３４）が、第１棒状部材の一態様に相当する。支持棒（６、８、１０、１２、３６、３８、４０）が、第２棒状部材の一態様に相当する。意匠成形棒４、３４の断面形状、特に、ワークピースＷと当接する棒側面の形状は、ワークピースのプレス後形状（目的の意匠）に対応した形状に作られる必要がある。支持棒（６、８、１０、１２、３６、３８、４０）の断面の形状は、円以外の形状であってもよい。支持棒の断面の形状は、楕円あるいは多角形であってよい。支持棒は、直線でなく、支持棒１２のように屈曲していてもよいし、湾曲していてもよい。

金型２、３２は、意匠成形部を含めて骨組み構造を有している。従って、プレス成形後のワークピースを金型から外し易いという利点も有する。

金型の全体の形状、即ち、骨組み構造の形状は、実施例の形状に限られない。また、意匠成形棒の形状や数も、実施例の金型に限られない。たとえば、複雑なプレス形状を達成するために、金型は複数の意匠成形棒を備えていてもよい。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、請求の範囲を限定するものではない。請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２：金型（下型）
４、３４：意匠成形棒（第１棒状部材）
６、８、１０、１２、３６、３８、４０：支持棒（第２棒状部材）
１４、４４：位置決めブロック
３２：金型（上型）
５０：プレスマシン
５１：ボルスタ
５２：スライダ
５３：支柱
５５：アクチュエータ
１０２：金型（下型）
１０７：棒本体
１０９：補強材

Claims (6)

1. プレス成形用の金型であり、
   プレス成形時にワークピースに当接してワークピースを目的の意匠に成形する意匠成形部が棒状の部材（第１棒状部材）で構成されていることを特徴とする金型。
2. 第１棒状部材を支持する第２棒状部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の金型。
3. 第１棒状部材と第２棒状部材が骨組み構造を構成していることを特徴とする請求項２に記載の金型。
4. 第２棒状部材がプレスマシンによって加えられる荷重の方向に平行に伸びているとともに、第２棒状部材の中心線が第１棒状部材を通過していることを特徴とする請求項２又は３に記載の金型。
5. 金型を位置決めするためのブロックが、第２棒状部材に連結されていることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の金型。
6. 鋳造プロセスによって製造されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の金型。

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