JP2008155231A - プレス成形金型 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス成形金型において、小さな据付けスペースで、圧縮コイルバネの破損防止を可能としつつ、ワークの成形開始時の位置ずれ防止、成形時の拘束及び成形後の押出しを確実に行うこと。
【解決手段】プレス成形金型９０は押圧機構１００を備える。押圧機構１００は、バネ定数の異なる２つの圧縮コイルバネ３、４と、２つの圧縮コイルバネ３、４の間に介在した調整ガイドピン２と、突き出しピン１とからなり、調整ガイドピン２のフランジ部２ｂとピン部２ａとを別部材とし、フランジ部２ｂの取付け位置をピン軸方向に調整可能とすると共に、プレス成形の途中で調整ガイドピン２のピン部２ａと突き出しピン１とが当接してバネ定数が小さい方の圧縮コイルバネ３の収縮を制限。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形金型に係り、特にワークの押圧機構を備えたプレス成形金型に好適なものである。

プレス成形金型によるワークのプレス成形は、ワークをプレス成形金型の所定位置にセットし、上下一対の金型を相対昇降して目的形状の成形を行う。このプレス成形を行う際、成形直前のワークの位置ずれ防止や成形後の金型からワークの離脱を行うための押圧機構を備えたプレス成形金型が広く使用されている。

この種のプレス成形金型としては、例えば特開平８−２５７６５７号公報（特許文献１）や、特開２００２−３２１０１３号公報（特許文献２）に示されたものがある。

特許文献１では、金型エジェクタユニットを使用して、バネ定数の異なる２つの圧縮コイルバネを直列に形成して、バネ張力を段階的にすることで、ワークの押さえとワークの離脱を行うことが提案されている。

また、特許文献２では、圧縮コイルバネを並列に配設してバネ張力を段階的にし、プレス成形することが提案されている。

特開平８−２５７６５７号公報 ２００２−３２１０１３号公報

しかしながら、前記特許文献１では、エジェクタピンにてワークを押圧した場合、バネ定数の組合せによっては、バネ定数の小さい圧縮コイルバネが縮長限界を超えているにも係わらず、更にバネ定数の大きい圧縮コイルバネが縮む構造となり、縮長限界を超えた圧縮コイルバネが破損することが生じる。

一方、特許文献２では、２つの異なるバネ定数の圧縮コイルバネを並列配設させるため、大きな据付スペースが必要である。

また、特許文献１、２では、ワーク成形状態によって圧縮コイルバネの荷重を変更する場合が生じた時は、圧縮コイルバネを交換する必要があり、コストアップしてしまうという問題が生ずる。

本発明の目的は、小さい据付けスペースで、圧縮コイルバネの破損防止を可能としつつ、ワークの成形開始時の位置ずれ防止、成形時の拘束及び成形後の押出しを確実に行うことができるプレス成形金型を得ることにある。

前述の目的を達成するために、本発明は、水平維持したまま相対的に昇降してワークをプレス成形する一対の上金型及び下金型と、圧縮コイルバネのバネ力を突き出しピンを介してワークに付与する押圧機構と、を備えたプレス成形金型において、前記押圧機構は、同軸で直列に配置したバネ定数の異なる２つの圧縮コイルバネで構成した前記圧縮コイルバネと、前記２つの圧縮コイルバネの間に介在したフランジ部とこのフランジ部の両側から前記２つの圧縮コイルバネの内部に延びるピン部とを有する調整ガイドピンと、前記２つの圧縮コイルバネのバネ定数が小さい方の端部が当接するフランジ部とこのフランジ部から当該バネ定数が小さい方の圧縮コイルバネの内部に延びるピン部とを有する前記突き出しピンとからなり、前記調整ガイドピンのフランジ部とピン部とを別部材とすると共にこのフランジ部のピン部への取付け位置をピン軸方向に調整可能とし、プレス成形の途中で前記調整ガイドピンのピン部と前記突き出しピンとが当接して前記バネ定数が小さい方の圧縮コイルバネの収縮を制限するように前記調整ガイドピン及び前記突き出しピンの間隔を設定したことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成例は次の通りである。
（１）前記押圧機構を前記下金型のベースと成形パットとの間に配置し、前記突き出しピンを前記成形パットの貫通孔を通してワーク側に突出するように設置したこと。
（２）前記押圧機構を前記上金型のベースとダイとの間に配置し、前記突き出しピンを前記ダイの貫通孔を通してワーク側に突出するように設置したこと。
（３）前記２つの圧縮コイルバネを同径とすると共に、前記調整ガイドピンのフランジ部の両側から延びるピン部の外径を前記２つの圧縮コイルバネの内径より若干小さくしたこと。
（４）前記２つの圧縮コイルバネのバネ定数が小さい方の長さをバネ定数が大きい方の長さより短くした。

本発明によれば、小さな据付けスペースで、圧縮コイルバネの破損防止を可能としつつ、ワークの成形開始時の位置ずれ防止、成形時の拘束及び成形後の押出しを確実に行うことができるプレス成形金型を実現できる。

以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態のプレス成形金型を図１から図８を用いて説明する。図１から図８は第１実施形態のプレス成形金型９０に係わる図である。

まず、本実施形態のプレス成形金型９０の全体の構成、機能及び動作等に関して説明する。

プレス成形金型９０は、図１に示すように上下一対の金型１０、２０で構成され、上金型１０及び下金型２０の水平を維持したまま相対的に昇降してワーク３０をプレス成形する。図１は本実施形態のプレス成形金型９０を示す要部断面図であり、プレス成形金型９０にワーク３０をセットした直後の状態を示す。

上金型１０は、上型ベース１１、ダイベース１２、ダイ１３、ストリッパボルト１４、成形パット１５及び押圧機構１００等を備えて構成されている。下金型２０は、下型ベース２１、パンチ２２等を備えて構成されている。パンチ２２は、ワーク３０を成形する金型の一部を構成するものであり、下型ベース２１の上面に配置されている。

上金型１０の上型ベース１１は、下型ベース２１に対して水平状態を維持したまま駆動機構（図示せず）により上下動される。

ダイベース１２は、ダイ１３及び成形パット１５を支持するように設けられ、上型ベース１１の下面に固定されて上型ベース１１と共に上下動される。このダイベース１２は、ストリッパボルト１４を挿入する複数の孔１２ａと、圧縮コイルバネ４を挿入する複数の孔１２ｂとを有している。孔１２ａは下面を開口した有底孔で形成され、孔１２ｂは上面及び下面に開口し且つ上側の大径部と下側の小径部とからなる貫通孔で形成されている。

ダイ１３は、ワーク３０を成形する金型の一部を構成するものであり、ダイベース１２の下面に固定されてダイベース１２と共に上下動される。

ストリッパボルト１４は、その上部がダイベース１２の孔１２ｂに上下動可能に遊嵌され、その頭部が下方に移動した際に孔１２ｂの段部に係止されてそれ以上の下動を制限するように設置されている。ストリッパボルト１４の下端螺子部はダイベース１２の下面より突出して成形パット１５の上面に螺子込まれている。

成形パット１５は、ワーク３０を成形する金型の一部を構成するものであり、ストリッパボルト１４を介してダイベース１２に支持されると共に上下動可能に設置されている。この成形パット１５は突き出しピン１及び圧縮コイルバネ３を挿入する複数の孔１５ａを有している。この孔１５ａは成形パット１５の上面及び下面に開口し且つ上側の大径部と下側の小径部とからなる貫通孔で形成されている。孔１５ａと孔１２ａとは、同一の径で、同一の開口位置を有して対向して形成されている。

押圧機構１００は、ワーク３０の成形開始時の位置ずれ防止、ワーク３０の成形時の拘束、及びワーク３０の成形後の押出しを行うために設けられ、突き出しピン１、調整ガイドピン２、圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４から構成されている。

突き出しピン１は、図２に示すように、下ピン部１ａ、フランジ部１ｂ及び上ピン部１ｃを一体に形成した部材で構成され、孔１５ａ内に上下動可能に遊嵌されている。図２は押圧機構１００の具体的構造を示す断面図であり、プレス成形金型９０によるワーク３０の成形開始時の状態を示す。

突き出しピン１は、具体的には、下ピン部１ａ及びフランジ部１ｂが孔１５ａの大径部内に配置され、上ピン部１ｃが孔１５ａの小径部内に配置され、フランジ部１ｂが下方に移動した際に孔１５ａの段部に係止されてそれ以上の下動を制限されるように設置されている。突き出しピン１の下端部は成形パット１５の下面より突出されている。

圧縮コイルバネ３は成形パット１５の孔１５ａの大径部内に挿入されている。この圧縮コイルバネ３の外径は孔１５ａの大径部の径よりも若干小さく形成され、圧縮コイルバネ３の内径は上ピン部１ｃの外径より若干大きく形成されている。そして、圧縮コイルバネ３の下端部は突き出しピン１のフランジ部１ｂの上面に当接され、圧縮コイルバネ３の上端部は調整ガイドピン２のフランジ２ｂの下面に当接されている。

圧縮コイルバネ４はダイベース１２の孔１２ａ内に挿入されている。この圧縮コイルバネ４の外径は孔１２ａの径よりも若干小さく形成されている。そして、圧縮コイルバネ４の下端部は調整ガイドピン２のフランジ２ｂの上面に当接され、圧縮コイルバネ４の上端部は調整ガイドピン２の孔１２ａの底面に当接されている。

圧縮コイルバネ３と圧縮コイルバネ４は、異なるバネ定数突き出しピン１、調整ガイドピン２、異なるコイル長さ、及び同一の径を有して構成され、調整ガイドピン２のフランジ２ｂを介して直列に同一軸心を有するように配列されている。かかる構成によれば、圧縮コイルバネ３と圧縮コイルバネ４とを並列に設置したものに比較して、平面設置スペースを縮小することができる。

なお、圧縮コイルバネ３のバネ定数Ｋ１は圧縮コイルバネ４のバネ定数Ｋ２より小さく設定され、圧縮コイルバネ３のコイル長さは圧縮コイルバネ４のコイル長さより短く形成されている。

調整ガイドピン２は、図８に示すように、外周に螺子山を有するピン２ａと、このピン２ａに螺子込まれたフランジ２ｂと、このフランジ２ｂの側面から螺子込まれた止め螺子２ｃとからなっており、成形するワーク３０の種類に応じてピン２ａにおけるフランジ２ｂの取付け位置をピン軸方向に調整することができる。これによって、突き出しピン１を介してワーク３０に付与される２つの圧縮コイルバネ３、４のバネ力を、成形するワーク３０に適したものに調整することができ、ワーク３０の成形信頼性や成形精度などを向上することができる。なお、止め螺子２ｃは、ピン２ａとフランジ２ｂ位置ずれが生じないようにするものである。

また、調整ガイドピン２は、そのフランジ２ｂが圧縮された状態の圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４の間に挟持されることにより保持され、フランジ２ｂより上下に突出するピン２ａの部分が圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４内に挿入されている。ピン２ａの外径は圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４の内径より若干小さく形成され、ピン２ａの下端面は上ピン部１ｃの上端面と対向している。これによって、２つの圧縮コイルバネ３、４の揺動を抑制することができ、２つの圧縮コイルバネ３、４を同一軸心を保って所定位置に確実に保持することができる。

次に、プレス成形金型９０の動作に関して説明する。

プレス成形金型９０において、プレス成形が開始される前は、上型ベース１１が駆動機構により上方に移動されて、図１に示すような上金型１０及び下金型２０の配置状態となっている。即ち、ストリッパボルト１４の頭部が孔１２ｂの段部に係止されて成形パット１５がダイベース１２より下方に離れて配置され、さらには、突き出しピン１のフランジ部１ｂに圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４のバネ力が付与されて突き出しピン１の下端部が成形パット１５の下面より突出されると共に突き出しピン１と調整ガイドピン２との間に間隔を有した状態となっている。

この状態で、図１に示すように、ワーク３０を上金型１０と下金型２０との間の挿入してパンチ２２の上面の所定位置にセットする。次いで、上型ベース１１を駆動機構により下降させる。

この上型ベース１１の下降に伴って成形パット１５が下降し、突き出しピン１の下ピン部１ａの下端面が図２に示すようにワーク３０の上面に当接する。この状態が図３のＥ点である。図３は上金型１００におけるコイルバネ収縮量δに対する荷重Ｆの特性を示す図である。

それから上型ベース１１がさらに下降すると、突き出しピン１がワーク３０で押されて圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４が収縮を始め、圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４のバネ力が突き出しピン１を介してワーク３０に付与されることとなり、成形開始時のワーク３０の位置ずれ防止が行われる。ここで、バネ定数の小さい圧縮コイルバネ３が圧縮コイルバネ４より多く収縮するため、図３のＥ点からＰ点に向かう比較的小さな荷重Ｆが突き出しピン１を介してワーク３０に付与される。そして、成形パット１５の下面がワーク３０の上面に当接して図４に示すようにワーク３０の変形を開始する。

それから上型ベース１１がさらに下降すると、圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４の収縮が進み（特にバネ定数の小さい圧縮コイルバネ３の収縮が大きく進み）、図５に示すように突き出しピン１の上ピン部１ｃの上端面と調整ガイドピン２のピン２ａの下端面とが当接し、図３のＰ点の状態となる。

それから上型ベース１１がさらに下降しても、圧縮コイルバネ３がさらに収縮されることはなく、圧縮コイルバネ４のみが収縮されて図３のＰ点からＲ点に向かう大きな荷重Ｆが突き出しピン１を介してワーク３０に付与されることとなり、ワーク３０の成形時の拘束が行われる。従って、圧縮コイルバネ３が縮長限界を超えて収縮されることがなく、圧縮コイルバネ３の破損を防止することができる。また、ワーク３０の成形時の拘束を大きな荷重とした状態で、ワーク３０の大きな変形力を必要とするプレス成形を行うことができ、ワーク３０を精度良くプレス成形することができる。ここで、突き出しピン１よりワーク３０に付与する荷重は、Ｐ点を境にして変化する不等角度比例直線となり、圧縮コイルバネ３と圧縮コイルバネ４を併設した段階的なバネ荷重となる。

そして、上型ベース１１がプレス成形終了点（図６及び図３のＲ点）まで降下すると、駆動機構の駆動方向が反転して上型ベース１１を上昇させる。

この上型ベース１１の上昇に伴い、ダイ１３が上昇してワーク３０から離れると共に、ダイベース１２が成形パット１５から離れるように上昇し、圧縮コイルバネ４が伸張を始める。この圧縮コイルバネ４の伸張により図３のＲ点からＰ点に向かう荷重Ｆが突き出しピン１を介してワーク３０に付与されることとなる。

そして、ストリッパボルト１４の頭部が孔１２ｂの段部に当接すると、ダイベース１２の上昇に伴って成形パット１５も上昇するようになり、成形パット１５がワーク３０から離れる。ここで、図３のＲ点からＰ点に向かう大きな荷重Ｆが突き出しピン１を介してワーク３０に付与されることにより、成形パット１５がワーク３０から押し出される。これによって、ワーク３０を成形パット１５から確実に押し出すことができ、ワーク３０が成形パット１５に嵌着された状態で成形工程が終了してしまうことを防止できる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態のプレス成形金型９０について図９を用いて説明する。図９は本発明の第２実施形態のプレス成形金型９０の要部断面図である。この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。

この第２実施形態では、押圧機構１００を下金型２０に設けたものであり、押圧機構１００を構成する突き出しピン１、調整ガイドピン２、圧縮コイルバネ３及び圧縮コイルバネ４が第１実施形態と比較して上下逆の配置で下型ベース２１とダイ１３Ａとの間に設置されている。

具体的には、下型ベース２１に有底孔２１ａが設けられ、この有底孔２１ａに圧縮コイルバネ４が挿入され、この圧縮コイルバネ４の上に調整ガイドピン２が載置され、この調整ガイドピン２の上に圧縮コイルバネ３が載置され、この圧縮コイルバネ３の上に突き出しピン１が載置され、この突き出しピン１の上部がダイ１３Ａに設けられた貫通孔１３Ａａに挿入されて上方へ突出されている。なお、第２実施形態では、ダイ１３がなく、ダイベース１２の孔１２ａと成形パット１５の孔１５ａとにまたがって１つの圧縮コイルバネ５が挿入されている。

係る第２実施形態の構成においても、第１実施形態と同様の機能を効果を奏することができる。

本発明の第１実施形態のプレス成形金型におけるワークがセットされた状態の断面図である。 図１のプレス成形金型における突き出しピンがワークに当接した状態の押圧機構部の断面拡大図である。 図１の押圧機構のコイルバネ収縮量と荷重との関係を示す図である。 図１のプレス成形金型におけるワークの成形途中の状態の断面図である。 図１のプレス成形金型における突き出しピンと調整ガイドピンとが当接した状態の押圧機構部の断面拡大図である。 図１のプレス成形金型におけるワークの成形が終了した状態の断面図である。 図１のプレス成形金型における上金型が下金型から上昇した状態の断面図である。 図１のプレス成形金型における調整ガイドピンの拡大図である。 本発明の第２実施形態のプレス成形金型におけるワークの成形が終了した状態の断面図である。

符号の説明

１…突き出しピン、１ａ…下ピン部、１ｂ…フランジ部、１ｃ…上ピン部、２…調整ガイドピン、２ａ…ピン、２ｂ…フランジ、２ｃ…止め螺子、３…圧縮コイルバネ、４…圧縮コイルバネ、１０…上金型、１１…上型ベース、１２…ダイベース、１２ａ、１２ｂ…孔、１３…ダイ、１４…ストリッパボルト、１５…成形パット、１５ａ…孔、２０…下金型、２１…下型ベース、２２…パンチ、３０…ワーク、６０…パット、９０…プレス成形金型、１００…押圧機構。

Claims (5)

1. 水平維持したまま相対的に昇降してワークをプレス成形する一対の上金型及び下金型と、圧縮コイルバネのバネ力を突き出しピンを介してワークに付与する押圧機構と、を備えたプレス成形金型において、
   前記押圧機構は、同軸で直列に配置したバネ定数の異なる２つの圧縮コイルバネで構成した前記圧縮コイルバネと、前記２つの圧縮コイルバネの間に介在したフランジ部とこのフランジ部の両側から前記２つの圧縮コイルバネの内部に延びるピン部とを有する調整ガイドピンと、前記２つの圧縮コイルバネのバネ定数が小さい方の端部が当接するフランジ部とこのフランジ部から当該バネ定数が小さい方の圧縮コイルバネの内部に延びるピン部とを有する前記突き出しピンとからなり、
   前記調整ガイドピンのフランジ部とピン部とを別部材とすると共にこのフランジ部のピン部への取付け位置をピン軸方向に調整可能とし、
   プレス成形の途中で前記調整ガイドピンのピン部と前記突き出しピンとが当接して前記バネ定数が小さい方の圧縮コイルバネの収縮を制限するように前記調整ガイドピン及び前記突き出しピンの間隔を設定した
   ことを特徴とするプレス成形金型。
2. 請求項１において、前記押圧機構を前記下金型のベースと成形パットとの間に配置し、前記突き出しピンを前記成形パットの貫通孔を通してワーク側に突出するように設置したことを特徴とするプレス成形金型。
3. 請求項１において、前記押圧機構を前記上金型のベースとダイとの間に配置し、前記突き出しピンを前記ダイの貫通孔を通してワーク側に突出するように設置したことを特徴とするプレス成形金型。
4. 請求項１において、前記２つの圧縮コイルバネを同径とすると共に、前記調整ガイドピンのフランジ部の両側から延びるピン部の外径を前記２つの圧縮コイルバネの内径より若干小さくしたことを特徴とするプレス成形金型。
5. 請求項１において、前記２つの圧縮コイルバネのバネ定数が小さい方の長さをバネ定数が大きい方の長さより短くしたことを特徴とするプレス成形金型。

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