JP2008105094A - プレス成形方法、それに用いる兼用プレス型および成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】１個のワークに対し、同一の金型で曲げ絞り成形と胴突き成形（決め押し）を順に行うことができる加工法、兼用プレス型、成形装置を提供する。
【解決手段】曲げ絞り・胴突き成形の切り換えができる兼用型４２をサーボプレスにセットし、この兼用型を曲げ絞り型（左側）にして第１の下死点まで加圧して曲げ絞り工程を行う。兼用型から中間成形品１１を取り出さず、胴突き成形型（右側）に変化させ、第２の下死点まで加圧して胴突き成形工程を行う。兼用プレス型４２は、パンチ２４、ブランクホルダ２５、ダイ３１およびノックアウト３２を備え、ブランクホルダ２５およびノックアウト３２のストロークをスライドコマ４３、４７の出入りによって制限／解除する。
【選択図】図７

Description

本発明はプレス成形方法ならびにそれに用いる兼用プレス型および成形装置に関する。

特開２００４−１９５５３５号公報 特開２００４−３１４１３２号公報 特開２００４−１７４５３１号公報 平成１８年度塑性加工春期講演会発表資料 ４１〜４２頁「圧縮による形状凍結技術の開発−超ハイテン部品の適用化技術開発−」百鳥誠（トヨタ自動車）ほか 新日鐵技報第３７８号（２００３） ２５〜２９頁 「高強度鋼板の凍結性改善技術」吉田亨ほか 特開２００３−９４１１８号公報 特開２０００−２７１６６５号公報

フランジ部を有するハット曲げ形状製品などのプレス成形においては、プレス加工に伴うスプリングバックが生ずるため、金型形状に対する形状凍結性が低い。とくに最近自動車の部品などに使用されている高張力鋼板は、スプリングバック量が多い。このため、金型の製造に関しては、最終形状を確かめながら、いわゆるトライアルエラーで修正していく必要があり、生産効率が低い。スプリングバックの影響を低減する方法として、曲げ絞り工程後に胴突き成形（リストライク；決め押し）工程を設け、曲げ絞り工程で発生した金型形状に対する製品の変形を矯正する方法が採用されている。さらに特許文献１などは、種々の理論に基づくスプリングバックの抑制方法を提案している。

たとえば特許文献１は、金属板を断面コ字状あるいはＬ字状に成形するに際し、一旦所望の曲げ角度よりもオーバーベンドした後、略所望の折り曲げ角度まで曲げ戻すことにより、スプリングバックを緩和する方法を提案している。すなわち、一旦オーバーベンドした縦壁部の曲げ角に曲げ戻し加工を施して残留応力を開放することにより、天板に対する縦壁のスプリングバックを減少させる。

また、特許文献２は、ハット型断面の成形品をプレス成形するとき、ポンチの根元部とダイとの間に隙間を開けて金属板にオーバーラン現象を生じさせると共に、上下二重にしたポンチのうち、下側のポンチでオーバーラン後の金属板を曲げ戻す成形方法を提案している。この方法も縦壁を絞り成形するときの残留応力を少なくし、天板に対する縦壁の角度を正確にし、反りを少なくする方法である。

特許文献３は、ブランクホルダを用いないポンチを用いて絞り成形し、最後にフランジ部を曲げ成形することにより、縦壁の反りを少なくするハット型断面部品の成形方法を開示している。この方法は絞り成形のときにブランクホルダを用いないことにより、曲げ戻しの工程を経由させず、それにより、反りを減少させるものである。

非特許文献１には、高張力鋼板をハット曲げして自動車の部品を成形するときのスプリングバックを抑制して形状凍結性を向上させるため、曲げ加工のときにワークの長手方向に圧縮力を付与し、板の表裏に渡って均一な圧縮ひずみを付加する技術が開示されている。

非特許文献２はスプリングバックの発生メカニズムについて詳述しており、オーバーランによる縦壁の張力制御に言及している。さらに非特許文献２は、曲げ絞り加工の初期段階では皺押さえ力を小さくしておき、加工の最終段階で皺押さえ力を大きくして決め押しをする方法を先行する技術として紹介している。非特許文献２は、この方法は通常のプレスでは実現が困難であると述べた上で、曲げ絞り加工についで決め押し加工を行うと共に、決め押し加工のときに可変ビード成形を併用すること、決め押し加工のときに金型切削加工時のカスプ目をコイニングとして応用する方法を提案している。

他方、特許文献４には、それぞれ左右および中央の３個のブロックを組み合わせた下型および上型を用い、中央のブロックを交換することにより、複数種類の製品を形成することができる曲げ絞り型が開示されている。特許文献５にも、同様なブロック組み替え方式のハイドロフォーミング用金型が開示されている。

特許文献１および特許文献２の加工法は、曲げ加工と曲げ戻し加工とを行うので、異なる金型を用いて２工程で加工する必要がある。そのため、２基の金型を要し、２台のプレスを用いるので設備や工具のコストが高くなる。なお、１台のプレスに２基の金型を並べ、トランスファー装置などの搬送装置を用いて加工することも可能であるが、通常は曲げ絞り型のダイハイトと曲げ戻し型のダイハイトは異なるため、それらを合わせるために手間がかかり、搬送装置が必要になる。また、特許文献３の加工法も、絞り成形とフランジ曲げ成形の２種類の金型を要する。

他方、非特許文献１の加工法は、１回の加工（スライドの１行程）で加工を完了することができるが、ワークの長手方向に圧縮力を付与するため、絞り加工の途中でフランジ部をガイドによって拘束させるなど、特殊な成形技術が必要であり、金型も特殊なものが要求される。非特許文献２は、曲げ絞り加工と決め押し加工とをその順に行うため、従来の成形技術および金型をほぼそのまま利用できるメリットがあるが、特許文献１〜３と同様に２工程を要する。さらに曲げ絞り型と決め押し型ではダイハイトが異なるので、前述と同様の問題がある。

特許文献４および５は、１個の金型だけで、２種類の寸法が異なる製品を製造することができる。すなわち金型の形状を変化させることができる。ただし加工の途中に変化させることはできないため、プレスから取り外した状態で変形させる。また、成形の種類も変化させることはできず、同一の絞り成形の部分的な寸法を変化させる程度である。

本発明は非特許文献２の曲げ絞り工程と決め押し工程を行う加工方法に、特許文献４、５の金型を変化させるアイデアを組み合わせ、１台の金型で異なる成形に対応でき、１個のワークに対し、同一の金型で曲げ絞り成形と胴突き成形（決め押し）を順に行うことができるプレス加工法を提供することを技術課題としている。さらに本発明は、そのようなプレス加工法に適する兼用プレス型および成形装置を提供することを技術課題としている。

本発明のプレス加工法は、絞り工程または曲げ絞り工程と胴突成形工程とをその順に行うプレス加工法であって、前記絞り工程または曲げ絞り工程を絞り型または曲げ絞り型により、第１の下死点まで加圧することにより行い、前記胴突き成形工程を、前記絞り型または曲げ絞り型からワークを取り出すことなく、絞り型または曲げ絞り型を胴突き成形型に変化させ、第２の下死点まで加圧することによりワークを挟圧して行うことを特徴としている。第１の下死点の位置と第２の下死点の位置は通常は異なるが、同一であってもよい。このようなプレス加工法においては、前記第１の下死点による加圧と第２の下死点による加圧をサーボプレスによりスライドの１行程中に行うのが好ましい（請求項２）。

さらに前記絞り型または曲げ絞り型を、パンチと、ダイと、パンチまたはダイのいずれか一方に上下移動自在に設けられると共にワークを介して他方と当接する当接部材と、その当接部材の上下ストロークを制限／解除する手段とを備えた金型とし、前記当接部材の上下ストロークを制限することにより、絞り型または曲げ絞り型を胴突き成形型に変化させ、それにより前記当接部材と他方とでワークを挟圧するのが好ましい（請求項３）。

その場合、前記当接部材を、パンチに隣接して設けたブランクホルダおよび（または）ダイの内部に設けたノックアウト部材とするのが好ましい（請求項４）。さらに前記上下ストロークを制限／解除する手段を、当接部材とダイセットとの間に介在される制限位置と介在されない解除位置との間で移動自在に設けられる介在部材と、その介在部材を制限位置と解除位置との間で移動させる移動手段とから構成するのが好ましい（請求項５）。

本発明の兼用プレス型（請求項６）は、パンチと、ダイと、パンチまたはダイのいずれか一方に上下移動自在に設けられると共にワークを介して他方と当接する当接部材と、その当接部材の上下ストロークを制限／解除する手段とを備えていることを特徴としている。このようなプレス型では、前記当接部材が、パンチに隣接して設けたブランクホルダおよび（または）ダイの内部に設けたノックアウト部材であるものが好ましい（請求項７）。

また、前記上下ストロークを制限／解除する手段が、当接部材とダイセットとの間に介在される制限位置と介在されない解除位置との間で移動自在に設けられる介在部材と、その介在部材を制限位置と解除位置との間で移動させる移動手段とから構成されているものが好ましい（請求項８）。

本発明の成形装置（請求項９）は、前記いずれかに記載のプレス型と、そのプレス型をセットしたサーボプレスとからなり、そのサーボプレスが、当接部材のストロークを制限しない状態で第１の下死点まで加圧し、制限した状態で第２の下死点まで加圧するように構成されていることを特徴としている。

本発明のプレス加工法は、絞り型または曲げ絞り型から胴突き成形型に変形させることができる金型を用い、曲げ工程または曲げ絞り工程の後、同一の金型を胴突き成形型に変形させて胴突き成形工程を行う。そのとき、絞り工程または曲げ絞り工程を終えたワークは取り出さず、そのまま金型内に残している。そのため、ワークの位置ずれが発生せず、絞り工程または曲げ絞り工程の加工による変形も生じない。よって、ワークを胴突き成形工程の金型に押し込むときに生ずるかじりや焼き付きが生じにくい。さらに金型の製造および管理費用が節約でき、ワークの金型からの取り出しおよび金型への供給作業が少ないので、プレス加工が容易である。さらに各工程自体は従来の絞りないし曲げ絞り成形および胴突き成形でよく、金型を変形させる以外に特殊な機能を付加する必要はない。そのため、高度な技術も不要である。

前記第１の下死点による加圧と第２の下死点による加圧をサーボプレスによりスライドの１行程中に行う場合（請求項２）は、絞り工程または曲げ絞り工程と胴突き成形工程のダイハイトが異なる場合でも、１台のプレスで加工することができ、成形時間が短くて済む。

前記絞り工程または曲げ絞り型を、パンチと、ダイと、パンチまたはダイのいずれか一方に上下移動自在に設けられると共にワークを介して他方と当接する当接部材と、その当接部材の上下ストロークを制限／解除する手段とを備えた金型とし、前記当接部材の上下ストロークを制限することにより、絞り型または曲げ絞り型を成形型に変化させ、それにより前記当接部材と他方とでワークを挟圧する場合（請求項３）は、絞り成形または曲げ絞り成形のときには当接部材の上下ストロークを制限せず、絞り成形または曲げ絞り成形を行い、ついで当接部材の上下ストロークを制限することにより、当接部材と他方とでワークを挟圧し、胴突き成形を行うことができる。したがって、パンチ、ダイおよび当接部材を両方の成形に利用することができ、金型の工程別の変形もわずかで済む。

前記当接部材を、パンチに隣接して設けたブランクホルダおよび（または）ダイの内部に設けたノックアウト部材とする場合（請求項４）は、ブランクホルダおよび（または）ノックアウト部材を、絞り成形または曲げ絞り成形における本来の作用と、胴突き成形における挟圧作用とを奏させることができ、金型を簡易に構成できる。

前記上下ストロークを制限／解除する手段を、当接部材とダイセットとの間に介在される制限位置と介在されない解除位置との間で移動自在に設けられる介在部材と、その介在部材を制限位置と解除位置との間で移動させる移動手段とから構成する場合（請求項５）は、移動手段にはプレスの加圧力が加わらない。そのため、移動手段の構成が容易になる。また、介在部材も上下の加圧力を受けることができるだけの単純な形態にすることができる。

本発明のプレス型（請求項６）は、当接部材の上下ストロークを制限しない状態で絞り成形または曲げ絞り成形を行うことができ、当接部材の上下ストロークを制限することにより、当接部材と他方とでワークを挟圧させる胴突き成形を行うことができる。したがって、パンチ、ダイおよび当接部材を両方の成形に利用することができ、金型の工程別の変形もわずかで済む。

このようなプレス型において、前記当接部材が、パンチに隣接して設けたブランクホルダおよび（または）ダイの内部に設けたノックアウト部材である場合（請求項７）は、ブランクホルダおよび（または）ノックアウト部材を、絞り成形または曲げ絞り成形における本来の作用と、胴突き成形における挟圧作用とを１基で奏させることができ、金型を簡易に構成できる。

前記上下ストロークを制限／解除する手段が、当接部材とダイセットとの間に介在される制限位置と介在されない解除位置との間で移動自在に設けられる介在部材と、その介在部材を制限位置と解除位置との間で移動させる移動手段とから構成されている場合（請求項８）は、移動手段にはプレスの加圧力が加わらない。そのため、移動手段の構成が容易になる。また、介在部材も上下の加圧力を受けることができるだけの単純な形態にすることができる。

本発明の成形装置は、プレス型を絞り型または曲げ絞り成形型にして第１の下死点まで加圧することにより、ワークを曲げ絞り成形することができ、胴突き成形型に変化させて第２の下死点まで加圧することにより、胴突き成形することができる。そしてサーボプレスの特性により、スライドの１行程中に第１の下死点と、これとは異なる第２の下死点とをとるように加圧できる。そのため、短い時間内で両方の成形を確実に行うことができる。さらに両方の下死点位置を異なるようにすることができるので、それぞれの成形ごとに適切なダイハイトを選択できる。

つぎに図面を参照しながら本発明のプレス加工法、プレス型および成形装置を説明する。図１ａおよび図１ｂはそれぞれ本発明のプレス加工法によって加工された成形品の一例を示す平面図および端面図、図２はその成形品の斜視図、図３は本発明のプレス加工法に用いる曲げ絞り型の一実施形態を示す断面図、図４は図３の曲げ絞り型を胴突き型に変形させた状態を示す断面図、図５および図６は本発明のプレス加工法の手順を示す工程図、図７は本発明のプレス型の一実施形態を示す断面図、図８ａおよび図８ｂはそれぞれ本発明のプレス加工法に用いるサーボプレスの作動状態の実施形態を示すスライドモーション図およびクランク軸の回転動作図、図９ａおよび図９ｂはそれぞれ本発明のプレス加工法に用いるサーボプレスの作動状態の他の実施形態を示すスライドモーション図およびクランク軸の回転動作図である。

始めに図１ａ、図１ｂおよび図２を参照して、曲げ絞り工程および胴突き成形工程を説明する。なお、曲げ絞り工程に代えて曲げ加工を含まない単純な絞り工程を行うこともできる。単純な曲げ加工は、曲げ角度を調節するだけでスプリングバックの影響を減少できるため、本発明の方法を採用するまでもない。曲げ絞り工程では、平坦な金属板を所定の形状に打ち抜いたブランク材１０を断面ハット型の中間成形品１１に成形する（第１工程）。胴突き成形工程では、曲げ絞り工程で得られた中間成形品１１を再成形して最終成形品とする（第２工程）。ここで「ハット型」とは、図１ｂに示すように、天面１３と、その天面の左右端から下方に延びる左右の側壁１４と、それらの側壁１４の下端から外向きに拡がるフランジ１５とを備えた形状である。なお、実際にはこの第２工程の後に必要に応じてトリム工程、穴明け工程などの工程が付加される。

ブランク材１０は図１ａに示すように、途中で湾曲ないし屈曲した略「く」字状を呈しており、中間成形品１１および最終成形品は、図２に示すように断面ハット型で、途中で湾曲しながら軸方向にほぼ同断面形状で連続した形態となる。曲げ線が直線の場合は単なる曲げ成形だけでも加工可能であるが、途中で湾曲しているので、その部分では絞り成形が必要である。また、途中に湾曲部がなくても、１工程でフランジ部を備えたハット型に成形するには、ブランクホルダ（皺押さえ）でフランジを形成するので、絞り成形に類似した成形となる。

ブランク材１０の材質はとくに制限されないが、本発明のスプリングバックを抑制できる利点を有効に活用するため、たとえば引っ張り強度５９０〜１４７０MPaの高張力鋼板、アルミニウムなどの、通常の加工ではスプリングバックが大きくなる材質が好ましい。ブランク材１０の板厚は、たとえば０．５〜３．０ｍｍ程度である。

第１工程での曲げ絞り深さは最終成形品寸法と同等に設定し、第２工程でスプリングバックによる変形量を形状補正して最終成形品寸法とすることもできるが、通常は第１工程での曲げ絞り深さ（図３のｈ１）を最終成形品の深さ（図４のｈ２）より１〜６ｍｍ程度、あるいは２〜５ｍｍ程度深く成形する（ｈ１＞ｈ２）。逆に曲げ絞り深さを最終製品の深さより浅くする場合もある（ｈ１＜ｈ２）。中間成形品と最終成形品の幅Ｂは同一である。

第１工程はたとえば図３の曲げ絞り型２０で行うことができる。この曲げ絞り型２０は、下型２１と上型２２とからなる。下型２１は、下ダイセット２３と、その下ダイセット２３に固定したパンチ２４と、そのパンチ２４を囲むように上下移動自在に配置したブランクホルダ（皺押さえ）２５と、その皺押さえ２５の下面に固定され、下ダイセット２３を貫通し、下端が図示しないダイクッションによって上方に付勢されるクッションピン２６とを備えている。

前記上型２２は、上ダイセット２８と、その上ダイセット２８の下面にスペーサ２９を介して固定されるホルダ３０と、そのホルダ３０の下面に固定され、加工時にワークを挟んで前記パンチ２４と嵌合するダイ３１と、ダイ３１およびホルダ３０の内部に上下移動自在に収容されるノックアウト３２と、そのノックアウト３２を吊り持ち保持し、上ダイセット２８を貫通して図示しないスプリングなどで下向きに付勢されるノックアウトピン３３とを備えている。ホルダ３０の内面には段部３４が設けられ、ノックアウト３２の外面に形成された段部３５と係合することができる。

前記金型２０は、対象製品形状を創生するための機能部としてのパンチ２４、ダイ３１、ブランクホルダ２５およびノックアウト３２と、対象製品の大きさと使用プレス機械に関係する構造部としての上下のダイセット２８、２３、図示しないガイドポスト、そのガイドポストに沿って摺動するガイドブッシュ、前述のホルダ３０やスペーサ２９などのホルダ類とに大きく分けることもできる。

図３はプレスの第１の下死点での概略構造を示しており、この下死点ではパンチ２４のブランクホルダ２５から突出している高さｈ１が曲げ絞り工程による中間成形品１１のワーク深さである。そして下ダイセット２３の上面とブランクホルダ２５の下面の間には第１のスペース３７が設けられ、上ダイセット２８の下面とノックアウト３２の上面との間には第２のスペース３８が設けられている。ダイ３１とブランクホルダ２５の間に中間成形品１１のフランジ１５を介在させた状態で下ダイセット２３の下面から上ダイセット２８の上面までの寸法Ｈ１がダイハイトである。このダイハイトは、プレスのスライドの下死点におけるボルスタとスライドの間の寸法であり、実際のプレス成形においては、絞り深さおよびフランジ１５の寸法を正確にするため、スライドの下死点位置が重要である。

上記のように構成される曲げ絞り型２０は、下型２１をプレスのボルスタに固定し、上型２２をスライドに固定し、スライドを上昇させた状態（図３および図５の工程Ｓ０）でブランクホルダ２５の上にブランク材（図１ａの１０）を載せ、スライドを上下動させることにより中間成形品１１を成形することができる。すなわち図５の工程Ｓ０からスライドが下降していくと、ダイ３１がブランクの周囲をブランクホルダ２５との間に挟み込む。そのとき、ブランク材の中央領域はパンチ２４の上面とノックアウト３２の下面との間に挟み込まれる。さらにスライドが下降すると、ブランク材１１のワークダイ３１とブランクホルダ２５の間に挟まれていた部分がパンチ２４の外面とダイ３１の内面の間に滑り込み、側壁１４が形成される（図５の工程Ａ）。そのとき、ダイ３１の内面下端の角で一旦屈曲された部位がダイ３１とパンチ２４の間に入って行くに連れて再び延ばされる。それによりワークに内部歪みが生じ、スプリングバックの原因となる。

スライドの下降中は、ブランク材の中央領域はノックアウトピン３３の付勢力によってパンチ２４の上面に押しつけられている。そしてブランク材の周囲の部分はダイ３１とブランクホルダ２５の間にダイクッションの付勢力で挟圧されながら内側に滑っていく。それにより側壁１４には皺がよらない。なお、ダイクッションの付勢力が強すぎるとワークに切れが生じ、弱すぎるとワークに皺がよる。そのためダイクッションの付勢力とストロークの関係は重要である。通常用いられているベローズタイプのダイクッションの場合、エア圧力の調整で初期の付勢力あるいは下死点の付勢力はある程度調整できるが、ストロークの全体に渡って制御することはできない。そのため、ブランク材の引き込み抵抗を増大したい場合は、ブランクホルダの上面にビードなどの抵抗部を設ける。

上記のようにハット型の中間成形品１１を成形した後、プレスのスライドが途中まで上昇する（図６の工程Ｃ−Ｄ）。そのとき中間成形品１１の左右の側壁１４は下端側が拡がるようにスプリングバックする。それにより中間成形品１１がダイ３１に強く付着するが、ノックアウト３２の付勢力により、中間成形品１１が下方に押し出される。そしてスライダの上昇と共にダイ３１によって押圧されていたブランクホルダ２５がダイクッションの付勢力によって上昇し、中間成形品１１はパンチ２４からも抜き出される。このときブランクホルダ２５の上昇量もダイクッションのロッキング装置により規制され、途中までしか上昇しない。

このときのスライドの上昇ストロークは、中間成形品１１の曲げ絞り深さｈ１より大きくすることもできるが、少なくするのが好ましい。たとえばスライドの上昇ストロークを［（ｈ１−ｈ２）＋α］ｍｍ程度にする。αはたとえば３〜７ｍｍ程度である。それにより、上下の胴突きプレート４０、３９を挿入する隙間ができる。

また、ダイクッションの上昇量をロッキング装置などで制限してブランクホルダ２５の上昇量を制限する。その場合、図６の工程Ｃ−Ｄのように上型２２が上昇しても、ブランクホルダ２５がパンチ２４の上面より低い位置までしか上昇せず、中間成形品１１は、パンチ２４の周囲に被さったままで残る。すなわち中間成形品１１はパンチ２５から完全には抜けきらず、下部がパンチ２５の外周と嵌合した状態で維持される。そのため、つぎの胴突き成形工程で中間成形品１１の位置決めが確実である。また、中間成形品１１の内面とパンチ２５および中間成形品１１の外面とダイ３１とがほとんど摺接せず、かじりや焼き付きを防止することができる。また中間成形品１１がノックアウト３２を上昇させて上スライドコマ４７が入り込む隙間が塞がれてしまう事態を避けることができる。

図３の曲げ絞り工程が完了した後、図４に示すように同一の金型を用いて胴突き成形工程を行う。ただしこの工程の前、すなわち図６のＣ−Ｄ工程の間に下ダイセット２３とブランクホルダ２５の間の第１のスペース３７に下胴突きプレート３９が挿入され、上ダイセット２８とノックアウト３２との間の第２のスペース３８に上胴突きプレート４０が挿入される。そしてこの状態でプレスのスライドが下降すると、ダイ３１とブランクホルダ２５がフランジを挟圧した状態で下降し、プレスの下死点近辺で下胴突きプレート３９によってブランクホルダ２５の下降が妨げられ、胴突き成形が行われる（図６の工程Ｂ）。

同様にノックアウト３２とパンチ２４とが中間成形品１１の天面１３を挟圧した状態で下降し、プレスの下死点近辺で上胴突きプレート４０によってノックアウト３２の上昇が妨げられ、スライドの下死点で胴突き成形を行う。それによりワークのスプリングバックが抑制された、形状凍結性が高い完成品が得られる。なお、前述のように、実際にはこの後にトリミングや孔開けが行われる。

図４の胴突き成形の後は、プレスのスライドが上昇して図３および図５のＳ０の工程に戻る。この状態でワークを取り出し、上下の胴突きプレート４０、３９を取り出す。そして新しいブランク材をブランクホルダ２５に載せて次の曲げ絞り工程が行われる。

図５および図６の成形において、プレスは通常のプレスでもよく、その場合はプレスの１回の昇降ごとに、上死点で停止され、その間に上下の胴突きプレート４０、３９を挿入したり、取り出したりする。また、曲げ絞り工程と胴突き成形工程とでダイハイトが異なる場合は、プレスの下死点位置の変更（ダイハイトの調整）を行う。サーボプレスの場合は、下死点位置の設定を変更するだけで足りる。サーボモータの回転をスライドの上下動に変換する機構としては、通常のクランク（クランクプレス）のほか、リンク（リンクプレス）、ネジ（スクリュープレス）あるいはボールスクリュー＋ナックルリンクプレスのようにこれらを組み合わせた機構のいずれをも採用することができる。

図７に示す金型４２は、前述の上下の胴突きプレート４０、３９の挿入および取り出しを自動的に行うようにしたものである。図７の左側は曲げ絞り工程の下死点の状態を示しており、右側は胴突き成形工程の下死点の状態を示している。この金型４２では、下胴突きプレート３９に代えて、下ダイセット２３上にスライド自在に配置した下スライドコマ４３を採用し、その下スライドコマ４３をエアシリンダ４４のロッド４５の先端に連結している。それににより下スライドコマ４３がブランクホルダ２５と干渉しない位置（図５の左側）と干渉する位置（同右側）との間で駆動されるように構成している。

この実施形態では、下スライドコマ４３の移動ストロークを短くするため、ブランクホルダ２５の下面に切り欠き部４６を設け、下スライドコマ４３がブランクホルダ２５の下側から抜けきらない状態でもブランクホルダ２５と干渉しないようにしている。また、エアシリンダ４３が伸びた状態（図７の右側）では、下スライドコマ４３がパンチ２４にできるだけ近い位置に来るようにしている。それにより中間成形品１１のフランジ１５の下方でブランクホルダ２５に加わる加圧力を下ダイセット２３に効率よく伝えることができる。

また、図４の上胴突きプレート４０に代えて、上ダイセット２８に沿ってスライド自在に設けられる上スライドコマ４７を採用している。上スライドコマ４７はエアシリンダ４８のロッド４９の先端に固定している。上スライドコマ４７は、エアシリンダ４８が伸びたとき、ノックアウト３２の上方に移動し（図７の右側）、縮んだときはノックアウト３２と干渉しない位置まで後退するようにしている（図７の左側）。他の点は図３、図４の金型２０と実質的に同一であるので、同一の部分に同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

図７の金型４２では、曲げ絞り工程のときに、中間成形品１１の側壁１４とフランジ１５の境界部分にテーパ部５０あるいはアール部（小径の湾曲部）を設け、胴突き工程でそのテーパ部５０を押し潰してフランジの一部にしている。そしてそのときの潰し代を得るため、胴突き工程では曲げ絞り工程のときよりブランクホルダ２５の下死点位置を高くしている。同様に側壁１４と天面１３の境界部についても、曲げ絞り工程ではテーパ部５１あるいはアール部を設け、胴突き工程でそのテーパ部５１ないしアール部を押し潰して天面１３の一部にしている。そのため上ダイセット２８の下死点位置も曲げ絞り工程のときより高い。なお、中間成形品１１の絞り深さｈ１より完成品１２の深さｈ２のほうが浅いので、ノックアウト３２の下死点位置は両工程で同一である。しかし全体としては、曲げ絞り工程のときのダイハイトＨ１より胴突き成形工程のときのダイハイトＨ２の方が高い。

他方、前記側壁１４とフランジ１５の境界部、あるいは側壁１４と天面１３の境界部のテーパ部ないしアール部を、側壁１４の側に曲げ絞りしながら胴突き成形をすることもできる。その場合は第１工程の曲げ絞り工程の絞り深さｈ１よりも胴突き工程のときの絞り深さｈ２が深くなる。そして曲げ絞り工程のダイ３１の下死点より胴突き成形工程のときのダイ３１の下死点のほうが低い位置に来る。そのため、曲げ絞り工程のダイハイトＨ１よりも胴突き成形工程のダイハイトＨ２のほうが低くなることがある。

上記のことから、場合によっては第１工程のダイハイトＨ１と第２工程のダイハイトＨ２が同一になることも考えられる。その場合はダイハイトの調整ないし変更は不要である。ただし通常は、曲げ絞り工程で所定の形状に成形するため、製造した金型に合わせて適切なダイハイトの調整が必要であり、同様に胴突き成形工程においてもダイハイトの調整が必要である。そのため、一般的には第１工程のダイハイトＨ１と第２工程のダイハイトＨ２とは異なり、Ｈ１＜Ｈ２となるか、Ｈ１＞Ｈ２となるかのいずれかである。

このようなダイハイトの高さを変更しながら効率よく連続的にプレス加工するには、たとえば図８ａ、図８ｂに示すように、スライドモーションを任意に設定できるサーボプレスを用いるのが好ましい。図８ａ、図８ｂは第１工程のダイハイトＨ１が第２工程のダイハイトＨ２より低い場合である。図８ａのグラフは時間（横軸）とスライド位置（縦軸）との関係を示している。上死点から下降してくるスライドは、曲げ絞り成形を行いながら符号Ａの位置で第１の下死点に達し、上昇して符号Ｃの位置に至り、その位置で一旦停止する。

図８ｂのクランク角度で見れば、クランク軸は０°から１８０°まで回転し（Ｓ１）、さらにその向きでＡ−Ｃまでに対応する角度だけ行き過ぎさせ（Ｓ２）、その位置て停止させる（Ｓ３）。そして図８ａにおける停止時間、すなわち点Ｃ−Ｄの間に、図５の下スライドコマ４３をブランクホルダ２５と下ダイセット２３の間に挿入し、上スライドコマ４７をノックアウト３２と上ダイセット２８の間に挿入する。そして上下のスライドコマ４７、４３の挿入が完了した後、モータを逆回転させることによりクランク軸を逆回転させてスライドを下降させ（Ｓ４）、点Ｂの位置に来たときにモータを停止させる。図８ｂのクランク軸では、点Ｃから点Ｂまで逆方向に回転していることが分かる。この点Ｂが第２の下死点である。第２の下死点Ｂまで下降させた後、再びクランク軸を元の回転方向に回転させて、スライドを上死点まで駆動させる（Ｓ５）。この加工法では、第１工程のダイハイトＨ１が第２工程のダイハイトＨ２より「Ｈ２−Ｈ１」だけ低い。

上記のようにサーボプレスでは、途中でモータの回転速度および回転方向の制御を行うことができるので、スライドの１行程の間に２回の下死点を実現することができ、実質的に２工程を行わせることができる。したがって効率的に曲げ絞り工程と胴突き成形工程とを連続的に行わせることができる。なお、サーボプレスのほか、ネジプレスやストロークの精密な制御が可能な油圧プレスでも可能であるが、生産効率の点から、サーボプレスが最も好ましい。

図９ａおよび図９ｂは、第１工程の下死点Ａが第２工程の下死点Ｂより高い場合のスライドモーションとクランク角の状態を示している。このストロークモーションでは、始めにクランク軸が１８０°より少ない角度だけ回転し（Ｓ１１）、その位置で曲げ絞り工程を行う。ついでクランク軸が反対方向に回転し（Ｓ１２）、その位置で停止する（Ｓ１３）。そして停止中にスライドコマを移動させる。ついでクランク軸を元の正転方向に回転させ（Ｓ１４）、プレスの下死点（第２の下死点）Ｂで胴突き成形工程を行う。その後はそのままクランク軸を順方向に回転させてプレスの上死点に至る（Ｓ１５）。この加工法では、第１工程のダイハイトが第２工程のダイハイトより「Ｈ１−Ｈ２」だけ高い金型で曲げ絞り工程および胴突き成形工程を行うことができる。他の点は図８ａ、図８ｂの場合と同様である。

前記実施の形態では、上下のスライドコマ４７、４３をエアシリンダで駆動しているが、油圧シリンダで駆動することもできる。また、ソレノイドアクチュエータやモータなど、他の駆動手段を採用することもできる。エアシリンダなどの駆動手段は、サーボプレスの制御機器から信号を出して、伸縮などのタイミングをとることができる。安全のために、スライドコマ４７、４３が移動を完了してから第２工程を開始するようにインターロックをかけるのが好ましい。

前記実施形態では上スライドコマ４７あるいは上胴突きプレート４０をノックアウト３２と上ダイセット２８の間に直接介在させているが、滑りをよくするためのスライドプレートなどをノックアウト３２あるいは上ダイセット２８あるいは両方に設け、それらの間に介在させてもよい。また、前記実施形態では、ノックアウト３２の上下ストロークを制限／解除するため、上スライドコマ４７あるいは上胴突きプレート４０を採用しているが、ノックアウトピン３３の上昇を規制／解除する部材を、たとえば上ダイセット２８あるいはその上側に設けるなど、他の機構によりノックアウトの上下ストロークを制限／解除するようにしてもよい。

下スライドコマ４３あるいは下胴突きプレート３９についても同様に、滑りをよくするためのスライドプレートなどをブランクホルダ２５や下ダイセット２３に設け、それらの間に介在させてもよい。また、クッションピン２６の上下ストロークを規制／解除する部材を、たとえば下ダイセット２３あるいはその下側に設けるなど、他の機構によりブランクホルダ２５の上下ストロークを制限／解除するようにしてもよい。

図３あるいは図７の左の曲げ絞り工程では、中間製品１１の天面はノックアウト３２で、ノックアウトを下向きに付勢するバネの付勢力で押さえているだけであるが、曲げ絞り工程あるいは絞り工程で中間製品１１の天面にマーキングするため、プレスの下死点で軽く面押し加工（胴突き加工）させるようにしてもよい。請求項１の絞り工程、曲げ絞り工程は、そのような軽い面押し成形を行う場合も含む。

通常の加工では図４あるいは図７の右の胴突き工程の後にトリミング（トリム成形）やピアシング（ピアス成形）を行うが、これらは別のプレスで行うこともでき、同一のプレスで行うこともできる。トリミングやピアシングに要するスライドストロークは板厚程度であるので、ダイハイトを合わせることは比較的容易である。また、図８あるいは図９のようにサーボモータで第１下死点と第２下死点の２回の下死点で加工する場合、第１下死点と第２下死点の途中でトリミングあるいはピアシングを行うのが好ましい。それによりトリム型（ダイス）やピアシングのパンチが材料を２回打ちする（２回材料に入り込む）のを防ぐことができる。

図１ａおよび図１ｂはそれぞれ本発明のプレス加工法によって加工された成形品の一例を示す平面図および端面図である。 図１ａの成形品の斜視図である。 本発明のプレス加工法に用いる曲げ絞り型の一実施形態を示す断面図である。 図３の曲げ絞り型を胴突き型に変形させた状態を示す断面図である。 本発明のプレス加工法の一実施形態を示す工程図である。 図５に続く工程図である。 本発明のプレス型の一実施形態を示す断面図である。 図８ａおよび図８ｂはそれぞれ本発明のプレス加工法に用いるサーボプレスの作動状態の実施形態を示すスライドモーション図およびクランク軸の回転動作図である。 図９ａおよび図９ｂはそれぞれ本発明のプレス加工法に用いるサーボプレスの作動状態の他の実施形態を示すスライドモーション図およびクランク軸の回転動作図である。

符号の説明

１０ ブランク材
１１ 中間成形品
１２ 最終成形品
１３ 天面
１４ 側壁
１５ フランジ
２０ 曲げ絞り型
２１ 下型
２２ 上型
２３ 下ダイセット
２４ パンチ
２５ ブランクホルダ
２６ クッションピン
２８ 上ダイセット
２９ スペーサ
３０ ホルダ
３１ ダイ
３２ ノックアウト
３３ ノックアウトピン
３４ 段部
３５ 段部
３７ 第１のスペース
３８ 第２のスペース
３９ 下胴突きプレート
４０ 上胴突きプレート
４２ 金型
４３ 下スライドコマ
４４ エアシリンダ
４５ ロッド
４６ 切り欠き部
４７ 上スライドコマ
４８ エアシリンダ
４９ ロッド
５０ テーパ部
５１ テーパ部

Claims (9)

1. 絞り工程または曲げ絞り工程と胴突成形工程とをその順に行うプレス加工法であって、
   前記絞り工程または曲げ絞り工程を絞り型または曲げ絞り型により、第１の下死点まで加圧することにより行い、
   前記胴突き成形工程を、前記絞り型または曲げ絞り型からワークを取り出すことなく、その絞り型または曲げ絞り型を胴突き成形型に変化させ、第２の下死点まで加圧することによりワークを挟圧して行うプレス加工法。
2. 前記第１の下死点による加圧と第２の下死点による加圧をサーボプレスによりスライドの１行程中に行う請求項１記載のプレス加工法。
3. 前記絞り型または曲げ絞り型を、パンチと、ダイと、パンチまたはダイのいずれか一方に上下移動自在に設けられると共にワークを介して他方と当接する当接部材と、その当接部材の上下ストロークを制限／解除する手段とを備えた金型とし、
   前記当接部材の上下ストロークを制限することにより、絞り型または曲げ絞り型を胴突き成形型に変化させ、それにより前記当接部材と他方とでワークを挟圧する請求項１記載のプレス加工法。
4. 前記当接部材を、パンチに隣接して設けたブランクホルダおよび（または）ダイの内部に設けたノックアウト部材とする請求項３記載のプレス加工法。
5. 前記上下ストロークを制限／解除する手段を、当接部材とダイセットとの間に介在される制限位置と介在されない解除位置との間で移動自在に設けられる介在部材と、その介在部材を制限位置と解除位置との間で移動させる移動手段とから構成する請求項３または４記載のプレス加工法。
6. パンチと、ダイと、パンチまたはダイのいずれか一方に上下移動自在に設けられると共にワークを介して他方と当接する当接部材と、その当接部材の上下ストロークを制限／解除する手段とを備えた兼用プレス型。
7. 前記当接部材が、パンチに隣接して設けたブランクホルダおよび（または）ダイの内部に設けたノックアウト部材である請求項６記載の兼用プレス型。
8. 前記上下ストロークを制限／解除する手段が、当接部材とダイセットとの間に介在される制限位置と介在されない解除位置との間で移動自在に設けられる介在部材と、その介在部材を制限位置と解除位置との間で移動させる移動手段とから構成されている請求項６または７記載の兼用プレス型。
9. 請求項６、７または８のいずれかに記載の兼用プレス型と、そのプレス型をセットしたサーボプレスとからなり、
   そのサーボプレスが、当接部材のストロークを制限しない状態で第１の下死点まで加圧し、制限した状態で第２の下死点まで加圧するように構成されている成形装置。

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