JP4517840B2 - プレス成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えるプレス成形装置に関し、特にクッションリングの剛性を向上させるための構成に関する。

従来から、ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えた、絞り成形加工を行うプレス成形装置であって、成形加工時にダイとクッションリングとでワークを挟持しつつ、ワークをダイに対向して配置したポンチに押し付けることで、成形加工を行うプレス成形装置が知られている。例えば、特許文献１に記載される装置である。
このようなプレス成形装置には、クッションリングを複数備えたものがある。例えば、図１６に示すプレス成形装置は、上型となるダイ１０２と、ダイ１０２に対向して配置されるポンチ１０３と、ポンチ１０３と一体的に構成される下型１０４と、ポンチ１０３の周囲に配置される環状部材である第１のクッションリング１０５および第１のクッションリング１０５の内側に配設される第２のクッションリング１０６と、を備えている。
そして、ダイ１０２を下降させて成形をおこなう時に、該ダイ１０２のしわ押さえ面１０２ａと、第１のクッションリング１０５のしわ押さえ面１０５ａおよび第２のクッションリング１０６のしわ押さえ面１０６ａとで、ダイ１０２とポンチ１０３との間に介在されたワークＷを挟持して、加工後のワークＷにしわや割れが発生することを防止している。
特開２００２−８６２１９号公報

前述のプレス成形装置での成形時には、ダイ１０２を下降させて、該ダイ１０２のしわ押さえ面１０２ａと、第１のクッションリング１０５のしわ押さえ面１０５ａおよび第２のクッションリング１０６のしわ押さえ面１０６ａとでワークＷを挟持した後に、ダイ１０２をさらに下降させ、ワークＷをポンチ１０３に押し付けて変形させることによりワークＷの成形加工を行い、ポンチ１０３とダイ１０２とでワークＷを完全に挟み込むことにより成形が完了する。
ワークＷをポンチ１０３に押し付けて成形加工する場合、ワークＷの被加工部分には内側へ移動する方向に力がかかるため、例えば外側に配置されワークＷの周縁部を挟持している第１のクッションリング１０５の上部には、内側方向の引っ張り力が作用する。
この第１のクッションリング１０５の上部にかかる内側方向の力により、環状形状の第１のクッションリング１０５の剛性が不足して、該第１のクッションリング１０５の下部が外側へ広がる方向へ撓んで変形してしまう。成形加工時に第１のクッションリング１０５に変形が生じると、該ダイ１０２のしわ押さえ面１０２ａと第１のクッションリング１０５のしわ押さえ面１０５ａとの当たりが悪くなる。これにより、ワークＷを充分に挟持することができず、加工後のワークＷにしわや割れ等の不具合が生じ易くなるという問題がある。
また、内側の第２のクッションリング１０６は他の部品との接触面積が少ないため成形加工時に姿勢が不安定となって傾斜することがある。第２のクッションリング１０６が傾斜することにより、ポンチ１０３やダイ１０２に異常摩耗が生じたり、加工後のワークＷにしわや割れ等の不具合が生じたり、といった問題が発生し易くなる。
特に、自動車のサイドパネル等といった大型のワークを絞り加工する際には、第１のクッションリング１０５の剛性が不足してクッションリング１０５の変形が顕著となったり、第２のクッションリング１０６の姿勢変化や姿勢の乱れが大きくなったりする。

上記課題を解決するプレス成形装置は、以下の特徴を有する。
即ち、請求項１記載の如く、ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えるプレス成形装置であって、クッションリングは複数のクッションリングを備え、該複数のクッションリングは互いに補強構造物にて接続されており、複数のクッションリングはポンチに対して、摺動自在に嵌装される。
これにより、各クッションリングの剛性を向上して、ワークの成形加工時のクッションリングの撓み・変形を防止するとともに、成形加工時におけるクッションリングの姿勢の乱れを抑制することができる。
これにより、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、各クッションリングに機械加工を施すときの加工力による撓みや姿勢変化も抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。

また、請求項２記載の如く、ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えるプレス成形装置であって、クッションリングは複数のクッションリングで構成され、一方のクッションリングはポンチの周囲に配設され、ポンチには他方のクッションリングを収容するための空隙が設けられ、一方のクッションリングと他方のクッションリングとが、補強構造物で接続されている。
これにより、各クッションリングの剛性を向上することができ、ワークの成形加工時のクッションリングの撓み・変形を防止することができるとともに、成形加工時におけるクッションリングの姿勢の乱れを抑制することができる。
従って、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、クッションリングの剛性が向上することで、該クッションリングに機械加工を施すときの加工力による撓みや姿勢変化も抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。

また、請求項３記載の如く、前記補強構造物は、一方のクッションリングおよび他方のクッションリングにおけるダイとの当接面側とは反対側の部分に構成される
これにより、第１のクッションリングおよび第２クッションリングの、撓み防止や姿勢の乱れ防止の効果を大きくすることができる。

また、請求項４記載の如く、前記補強構造物は、一方のクッションリングと他方のクッションリングとの間に形成される補強リブである。
これにより、補強材を設けるための特別な材料や作業を要することがなく、プレス成形装置がコストアップすることもない。

また、請求項５記載の如く、前記補強リブは、一方のクッションリングおよび他方のクッションリングと一体成形され、または締結部材により一方のクッションリングおよび他方のクッションリングと締結されている。
これにより、第１のクッションリングおよび第２のクッションリングを強固に補強することができ、第１のクッションリングおよび第２のクッションリングの撓みや姿勢の乱れを効果的に抑えることが可能となる。

本発明によれば、各クッションリングの剛性を向上して、ワークの成形加工時のクッションリングの撓み・変形を防止することができるとともに、クッションリングの姿勢の乱れを抑制することができる。
従って、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、各クッションリングの剛性が向上することで、該クッションリングに機械加工を施すときの加工力による撓みや姿勢変化も抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。

次に、本発明を実施するための形態を、添付の図面を用いて説明する。

図１〜図３に示すプレス成形装置１は絞り成形を行うものであり、上型となるダイ２と、ダイ２に対向して（図１においては下方に）配置されるポンチ３と、ポンチ３の周囲に配置される環状部材である第１クッションリング５と、第１クッションリング５の内周側に配置される第２クッションリング６とを備えている。
ダイ２は上下駆動可能に構成されており、第１クッションリング５および第２クッションリング６はダイ２に従動可能（つまりダイ２の上下動に追随して上下動が可能）に構成されている。

そして、第１クッションリング５、第２クッションリング６、およびポンチ３はボルスター７上に載置されている。ポンチ３は、第１クッションリング５と第２クッションリング６との間の空間５ｂに、その空間５ｂの形状に対応した形状で配置されている。
また、第１クッションリング５の上面および第２クッションリング６の上面には、それぞれしわ押さえ面５ａおよびしわ押さえ面６ａが形成され、ダイ２下面には、第１・第２クッションリング５・６のしわ押さえ面５ａ・６ａに対応する位置に、しわ押さえ面２ａが形成されており、しわ押さえ面２ａとしわ押さえ面５ａ・６ａとは当接可能に構成されている。
なお、第１クッションリング５のしわ押さえ面５ａに対応するダイ２のしわ押さえ面２ａは、ダイ２の該周部に位置している。

ダイ２とポンチ３との間には被加工部材である板状のワークＷが介在しており、該ワークＷをプレス成形装置１により成形加工するときには、まず、ダイ２を下降させて、該ダイ２のしわ押さえ面２ａと、第１クッションリング５のしわ押さえ面５ａとでワークＷの周縁部を挟持する（図１に示す状態）。また、この状態では、第２クッションリング６のしわ押さえ面６ａと、ダイ２のしわ押さえ面２ａとでもワークＷが挟持される。

その後、ダイ２をさらに下降させ、ワークＷをポンチ３の加工面３ａに押し付けて変形させることによりワークＷの成形加工を行い、図４に示すように、ポンチ３の加工面３ａとダイ２の加工面２ｂとでワークＷを完全に挟み込むことにより成形が完了する。
この際、第１クッションリング５および第２クッションリング６は、ワークＷを挟持した状態を保持しながら、ダイ２とともに下降する。

複数設けられるクッションリングの、一方の第１クッションリング５と、他方の第２クッションリング６との間の空間５ｂには、複数のリブ５１が形成されており、該リブ５１により第１クッションリング５の内周面下部と第２クッションリング６の外周面下部とが接続されている。
このように、第１クッションリング５と第２クッションリング６との間に架設されるリブ５１は、第１クッションリング５および第２クッションリング６の補強構造物として作用している。
第１クッションリング５と第２クッションリング６との間の空間５ｂにはポンチ３が上下摺動自在に嵌装されている。また、ポンチ３に形成されている空隙３ｃには第２クッションリング６が上下摺動自在に嵌装されている。つまり、第１クッションリング５と第２クッションリング６は、ポンチ３に対して摺動自在に嵌装されている。

第１クッションリング５と第２クッションリング６との間の空間５ｂに嵌装されるポンチ３の下部には、リブ５１との干渉を避けるための凹部３１が形成されている。
つまり、該凹部３１は、第１クッションリング５、第２クッションリング６、およびポンチ３がボルスター７上に載置されている状態でリブ５１とポンチ３とが干渉しないように、第１クッションリング５に形成されるリブ５１の形状に合わせて形成されている。

ここで、ダイ２の下降により、ワークＷをポンチ３の加工面３ａに押し付けて変形させる場合、ワークＷの被加工部分には内側へ移動する方向に力がかかるため、ワークＷの周縁部を挟持している第１クッションリング５の上部にも、内側方向の引っ張り力が作用する。
第１クッションリング５の上部に内側方向への引っ張り力が作用した場合、図１４に示すクッションリング１０５のように補強構造物を備えていないと、クッションリング１０５の下部が外側へ広がる方向に撓んでしまうが、本第１クッションリング５では、複数のリブ５１を架設することで、撓みが発生することを抑えている。

このように、第１クッションリング５と第２クッションリング６との間の空間５ｂに補強構造物となるリブ５１を設けて、該リブ５１により、第１クッションリング５と第２クッションリング６とを互いに接続することで、第１クッションリング５の剛性を向上することができ、ワークＷの成形加工時の第１クッションリング５の撓み・変形を防止することができる。
また、図５に示すように、リブ５１を設けることで、第２クッションリング６も補強することができ、第２クッションリング６に力がかかる成形加工時における、第２クッションリング６の姿勢の乱れを抑制することができる。

これにより、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークＷにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、第１クッションリング５の剛性が向上することで、該第１クッションリング５および第２クッションリング６に機械加工を施すときの加工力による撓みや姿勢変化も抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。

特に、リブ５１は、内側方向への力がかかる第１・第２クッションリング５・６の上部とは反対側の下部に架設されているので、撓み防止や姿勢の乱れ防止の効果が大きい。
また、第１・第２クッションリング５・６の補強構造物となるリブ５１は、第１・第２クッションリング５・６の鋳造時に同時に一体成形することが可能であるので、補強構造物を設けるための特別な材料や作業を要することがなく、プレス成形装置１がコストアップすることもない。
また、図１４に示す従来のプレス成形装置では、ワークＷの下方の型をポンチ１０３と下型１０４とで構成していたが、本プレス成形装置１では下型を省略してポンチ３のみにて構成しているため、プレス成形装置１を全体的にコンパクトに構成することが可能となっている。

また、前述の第１クッションリング５と第２クッションリング６との間に設けられる補強構造物としてのリブ５１は、第１・第２クッションリング５・６と一体的に成形されるものであるが、図６に示すように、第１クッションリング５１および第２クッションリング６と別体に構成される補強棒５２を空間５ｂに架設することも可能である。

つまり、補強棒５２の一端部には支持部５２ａが形成されており、該支持部５２ａが第１クッションリング５の下部に形成された支持孔５ｃに挿入されている。また、補強棒５２の他端部には螺子部５２ｃが形成され、該螺子部５２ｃは第２クッションリング６に螺装されている。
支持部５２ａの先端部には螺子が形成されており、該先端部は第１クッションリング５の外側に突出している。この外側に突出した支持部５２ａの先端部にナット等の締結部材を締結している。
このようにして、補強棒５２を第１クッションリング５の開口部５ｂに架設している。

本例のように、金属部材等の剛体にて構成される補強棒５２を第１クッションリング５と第２クッションリング６との間に架設することで、補強構造物を架設する場所や架設する補強材の本数等の変更を比較的容易に行うことが可能となる。
また、第１クッションリング５および第２クッションリング６の補強構造物を前記リブ５１や補強棒５２といったような剛体にて構成することで、第１クッションリング５および第２クッションリング６を強固に補強することができ、第１クッションリング５および第２クッションリング６の撓みや姿勢の乱れを効果的に抑えることが可能となる。

また、第１クッションリング５１および第２クッションリング６の補強構造としては、図７に示すように、第１クッションリング５１や第２クッションリング６が載置されるベースプレート４６に、該第１クッションリング５１および第２クッションリング６を、ボルト４７等で締結する構成でもよい。
この場合は、ベースプレート４６が第１クッションリング５１と第２クッションリング６とを接続する補強構造物となる。

また、従来のプレス成形装置では、下方に配置したポンチ１０３の上方からクッションリングを嵌装するようにしていたが、図８に示すように、補強構造物であるリブ５１により接続した本発明にかかる第１クッションリング５および第２クッションリング６を、段取り作業時等にポンチ１０３の上方から嵌装しようとすると、ポンチ１０３とリブ５１とが干渉して嵌装することができない。
従って、図９に示すように、プレス成形装置１では、ポンチ３の下部におけるリブ５１の形成箇所に相当する部分に、第１クッションリング５および第２クッションリング６をポンチ３へ嵌装した際にリブ５１との干渉を避ける凹溝３１を形成するとともに、第１クッションリング５および第２クッションリング６に対してポンチ３を引き抜くような構造としている。
なお、図９では第２クッションリング６を省略して第１クッションリングのみを表わしている。

このように、ポンチ３を上方へ引き抜く際には、ポンチ３に吊り下げ用フック等を付設して、該フックに吊り下げ用のワイヤ等を掛けてポンチ３を吊り下げることが必要となる。この吊り下げ用のフックは、ポンチ３に形成されるフック付設用穴に挿入または螺装されるが、この吊り穴はワークＷの加工形状を決定するポンチ３の加工面３ａには形成することができず、ポンチ３の側面に形成する必要がある。
しかし、図１０（第２クッションリング６は省略している）に示すように、ポンチ３の側面３ｂに形成されるフック付設用穴３ｇは、その周囲を第１クッションリング５に覆われているため、このままではフック付設用穴３ｇにフックを挿入等することができない。
そこで、本例のプレス成形装置１においては、図１１（第２クッションリング６は省略している）に示すように、脚部９ａを備えた型台９の上に第１クッションリング５、第２クッションリング６、およびポンチ３を載置して、ポンチ３の側面３ｂに吊り下げ用フック３ｄを取り付けることを可能としている。

つまり、通常のワークＷの成形加工時には平板状のボルスター７の上に第１クッションリング５、第２クッションリング６、およびポンチ３を載置して、該ポンチの加工面３ａのみが第１クッションリング５の上方に出て、側面３ｂの周囲は第１クッションリング５に覆われるようにする。
そして、段取り作業等を行う際には、ポンチ３を第１・第２クッションリング５・６とともに吊り下げて他所へ持ち運び、前記型台９上に載置する。
なお、ポンチ３と第１クッションリング５とを持ち運ぶ場合には、第１クッションリング５の外周部に取り付けられたフック５ｅを用いて吊り下げを行う。

型台９の脚部９ａはポンチ３の載置位置に合わせて形成されており、ポンチ３は脚部９ａの上に載置されて、第１・第２クッションリング５・６よりもせり上がる。
これにより、フック付設用穴３ｇが形成されたポンチ３の側面３ｂが第１クッションリング５の上方に位置することとなる。
ポンチ３の側面３ｂを第１クッションリング５よりも上方に位置させた状態とすることで、ポンチ３の側面３ｂに吊り下げ用フック３ｄを取り付け、該フック３ｄを用いてポンチ３を吊り下げて、上方へ引き抜くことが可能となる。

逆に、ポンチ３を第１・第２クッションリング５・６にセットする場合は、図１１に示す状態で吊り下げ用フック３ｄを取り外し、その後ポンチ３を第１・第２クッションリング５・６とともに吊り下げて他所へ持ち運び、ボルスター７に載置すればよい。

また、図１２に示すように、本プレス成形装置１においては、第１クッションリング５および第２クッションリング６がリブ５１等により接続されているので、第１クッションリング５および第２クッションリング６を同時に機械加工具１０により機械加工することができる。
例えば、第１クッションリング５および第２クッションリング６を、共に同じ治具に同時にセットして機械加工を行うことが可能となるため、第１クッションリング５および第２クッションリング６を高い精度で機械加工することができ、プレス成形装置１のプレス精度を向上することが可能となる。

また、第１クッションリング５と第２クッションリング６とを接続せずに、互いに独立して構成した場合、第１クッションリング５および第２クッションリング６をポンチ３に対してスライド可能とするために、該第１クッションリング５および第２クッションリング６の両方にスライドプレートを取り付ける必要がある。
しかし、本プレス成形装置１のように、第１クッションリング５と第２クッションリング６とを接続リブ５１等で接続した場合は、第１クッションリング５と第２クッションリング６とを一体的にスライドさせることができるので、図１３に示すように、第２クッションリング６側のスライドプレート６ｅは設ける必要がなく、第１クッションリング５側にのみスライドプレート５ｅを設ければよい。
これにより、プレス成形装置１を構成する部品の点数や保全時の調整部位を削減することが可能となる。

また、複数のクッションリングを、互いに補強構造物にて接続し、該複数のクッションリングをポンチに対して、摺動自在に嵌装したプレス成形装置は、図１４、図１５に示すように構成することもできる。
図１４、図１５において複数設けられるクッションリングである、第１クッションリング５および第２クッションリング６は、前述の構成のように第２クッションリング６が第１クッションリング５の内側に配置されているのではなく、第１クッションリング５と第２クッションリング６とが隣り合うように並設されている。

本例の第１クッションリング５および第２クッションリング６も、補強構造物であるリブ５１にて互いに接続されており、該リブ５１は、第１クッションリング５および第２クッションリング６の下部に配置されている。
また、リブ５１ｂにより互いに接続される第１クッションリング５および第２クッションリング６は、ポンチ３に形成される空隙３ｃに摺動自在に嵌装されている。

このように、第１クッションリング５と第２クッションリング６とを補強構造物となるリブ５１により接続することで、各クッションリング５・６の剛性を向上して、ワークＷの成形加工時のクッションリング５・６の撓み・変形を防止するとともに、成形加工時におけるクッションリング５・６の姿勢の乱れを抑制することができる。
これにより、煩雑な調整作業等を要することなく、成形加工後のワークＷにしわや割れの発生を抑えることができて、成形加工精度を向上することができる。
また、第１クッションリング５および第２クッションリング６に機械加工を施すときの加工力による撓みや姿勢変化も抑制することができ、機械加工精度を向上することもできる。

本発明にかかるプレス成形装置を示す側面断面図である。 プレス成形装置に備えられるクッションリングを示す平面図である。 プレス成形装置に備えられるポンチを示す平面図である。 ポンチの加工面とダイの加工面とでワークを完全に挟み込んで成形加工が行われている様子を示す側面断面図である。 第１クッションリングと第２クッションリングとを接続するリブにより第２クッションリングの姿勢の乱れが抑えられる様子を示す側面断面図である。 クッションリングの補強材の第二の実施例を示す側面断面図である。 クッションリングの補強材の第三の実施例を示す側面断面図である。 従来のポンチおよび下型の構造では、本発明にかかるクッションリングを上方から嵌装できないことを示す側面断面図である。 ポンチをクッションリングに対して上方へ引き抜き可能とした構造を示す側面断面図である。 脚部を設けたポンチの成形加工時の状態を示す側面断面図である。 段取り作業時にポンチを脚部付きの型台上に載置した状態を示す側面断面図である。 第１クッションリングと第２クッションリングとが同時に機械加工可能な様子を示す側面断面図である。 第２クッションリングに取り付けるスライドプレートが省略可能な様子を示す側面断面図である。 補強構造物にて互いに接続した複数のクッションリングの別実施形態を示す斜視図である。 図１４に示すクッションリングをポンチに嵌装した状態を示す平面図である。 従来のプレス成形装置を示す平面図である。

符号の説明

Ｗ ワーク
１ プレス成形装置
２ ダイ
３ ポンチ
５ 第１クッションリング
６ 第２クッションリング
５１ リブ

Claims (5)

1. ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えるプレス成形装置であって、
   クッションリングは複数のクッションリングを備え、
   該複数のクッションリングは互いに補強構造物にて接続されており、
   複数のクッションリングはポンチに対して、摺動自在に嵌装される、
   ことを特徴とするプレス成形装置。
2. ダイ、ポンチ、およびクッションリングを備えるプレス成形装置であって、
   クッションリングは複数のクッションリングで構成され、
   一方のクッションリングはポンチの周囲に配設され、
   ポンチには他方のクッションリングを収容するための空隙が設けられ、
   一方のクッションリングと他方のクッションリングとが、補強構造物で接続されていることを特徴とするプレス成形装置。
3. 前記補強構造物は、一方のクッションリングおよび他方のクッションリングにおけるダイとの当接面側とは反対側の部分に構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレス成形装置。
4. 前記補強構造物は、一方のクッションリングと他方のクッションリングとの間に形成される補強リブであることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のプレス成形装置。
5. 前記補強リブは、一方のクッションリングおよび他方のクッションリングと一体成形され、または締結部材により一方のクッションリングおよび他方のクッションリングと締結されていることを特徴とする請求項４に記載のプレス成形装置。
   
   

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