JP5035116B2 - プレス成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物を成形品に成形するプレス成形装置に関する。

従来から、被加工物を成形品に成形するプレス成形装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
図８、図９に示すように、上記従来のプレス成形装置を構成する成形型９０は、被加工物９５を支承する支承刃９２１と、支承刃９２１に支承された被加工物９５を加工する主可動刃９３１とを有する。
上記プレス成形装置を用いて被加工物９５をプレス成形するに当たっては、主可動刃９３１を下降させる（図８における矢印Ｗ参照）。そして、主可動刃９３１が被加工物９５と当接する前にパッド９３２が被加工物９５の上面に当接して被加工物９５を固定する。次いで、さらに下降してきた主可動刃９３１と支承刃９２１との間において被加工物９５をプレス成形する。

特許第３８１６３１９号公報

ところが、上記従来のプレス成形装置には、以下のような問題がある。すなわち、上記成形型９０においては、前述したとおり、主可動刃９３１が下降し、主可動刃９３１と支承刃９２１との間において被加工物９５をプレス成形する。ここで、主可動刃９３１が上死点にある場合において主可動刃９３１の下端から支承刃９２１の上端までの距離である開口高さｈは、少なくとも成形品の高さ以上必要である。なぜならば、この開口高さｈが、被加工物９５を次の工程に移動させるために必要な搬送隙となるからである。

そのため、開口高さｈを十分に確保できない場合には、被加工物９５を次の工程に搬送することができなくなってしまうおそれがある。
逆にいうと、高さの高い成形品を得ようとすると開口高さｈを大きくする必要があるが、開口高さｈを大きくするとその分ストロークが大きくなり、成形過程におけるサイクルタイムが長くなってしまう。

また、複数の異なる種類の成形型９０を同期させて駆動させるプレス順送型に上記プレス成形装置が用いられる場合において、開口高さｈを確保すべく大きい幅のストロークに変更するためには、成形型９０だけでなく、装置自体を変更する必要がある。そして、この場合には多大な設備投資がかかってしまう。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、可動型のストローク幅を大きくすることなく、また、サイクルタイムを長くすることなく、主可動刃と支承刃との間の開口高さを大きくすることができるプレス成形装置を提供しようとするものである。

本発明は、被加工物を成形品に成形する際に用いるプレス成形装置であって、
上記被加工物を支承する支承刃と、該支承刃に支承された上記被加工物を加工する主可動刃と、該主可動刃を保持するとともに上下動する可動型に固定されるカムドライバと、上記支承刃を上下動させる受動カムとを有し、
上記カムドライバは、下降時に上記受動カムに形成された第一カム摺動部と摺動することにより上記受動カムを略水平方向へ移動させるドライバ摺動部と、該ドライバ摺動部の上端部からさらに上方に向かって延設されたドライバ平坦部とを有し、
上記受動カムは、進退時に上記支承刃に形成された支承摺動部と摺動することにより上記支承刃を昇降させる第二カム摺動部と、上記ドライバ平坦部と摺動するカム平坦部とを有し、かつ、上記受動カムを上記カムドライバの下降に伴う移動方向と反対方向へ付勢する付勢手段を備え、
上記主可動刃が上死点にあるときの上記主可動刃の下端と上記支承刃の上端との間の上下方向の距離である開口高さが、上記主可動刃と上記支承刃とによって成形された上記被加工物の高さ以上であることを特徴とするプレス成形装置にある（請求項１）。

本発明の作用効果をプレス成形装置の動作とともに説明する。
本発明において、上記カムドライバは、上記主可動刃を保持するとともに上下動する可動型に固定されている。また、上記カムドライバは、上記第一カム摺動部と摺動することにより上記受動カムを略水平方向に移動させるドライバ摺動部を有する。さらに、上記受動カムは、上記支承摺動部と摺動することにより上記支承刃を昇降させる第二カム摺動部を有する。
かかる構成により、可動型のストローク幅を大きくすることなく、また、サイクルタイムを長くすることなく、主可動刃と支承刃との間の開口高さを大きくすることができるプレス成形装置を得ることができる。

すなわち、可動型を下降させると、可動型とともにカムドライバが下降する。そして、カムドライバが下降することにより、受動カムの第一カム摺動部とカムドライバのドライバ摺動部とが摺動する。これにより、受動カムを略水平方向に移動させることができる。またこれにより、支承刃の支承摺動部とカムドライバの第二カム摺動部とが摺動して、支承刃を上昇させることができる。
一方、可動型がさらに下降すると、カムドライバとともに下降する主可動刃が被加工物と当接する。
そしてその後、主可動刃と支承刃との間におけるプレス成形により、被加工物を成形する。

本発明においてはさらにその後、可動型を上昇させてカムドライバ及び主可動刃を上昇させる。そして、支承摺動部と第二カム摺動部とを摺動させつつ受動カムを付勢手段の付勢力によって動かす。これにより、支承刃を下降させて主可動刃の下端と支承刃の上端との間に隙間を形成することができる。そして、この隙間から被加工物を脱型することができる。

すなわち、主可動刃と支承刃とを閉じた状態から主可動刃を上昇させるだけでなく、支承刃を下降させるため、主可動刃の上方への移動量を大きくしなくても、支承刃を下降させることにより主可動刃の下端と支承刃の上端との開口高さを大きくすることができる。そのため、ストローク幅を大きくすることなく、主可動刃と支承刃との間の開口高さを大きくすることができるプレス成形装置を得ることができる。
また、上記のように可動型のストローク幅を大きくする必要がないため、被加工物を成形するためのサイクルタイムが長くなることもない。

逆に言うと、開口高さを小さくすることなく可動型のストローク幅を小さくするとともにサイクルタイムを短くすることができる。すなわち、上記のように支承刃が上下動する分だけ主可動刃すなわち可動型の上下動を低減することができる。これにより、開口高さを小さくすることなくプレス成形装置のストローク幅を小さくすることができ、また、サイクルタイムを短くすることができる。

以上のとおり、本発明によれば、可動型のストローク幅を大きくすることなく、また、サイクルタイムを長くすることなく、主可動刃と支承刃との間の開口高さを大きくすることができるプレス成形装置を提供することができる。

本発明（請求項１）において、上記プレス成形装置は、例えば自動車のボディー等に用いられる鋼板等をプレス成形するために用いることができる。
また、上記付勢手段として、例えば、ばねなどの種々の弾性体、あるいは圧縮ガスや油圧等を用いることができる。
また、上記可動型において、上記主可動刃と上記カムドライバとを一つの部材によって一体的に形成することができるし、これらを別々に作製した後に一体化することもできる。

また、本発明のプレス成形装置は、一般的な単動型の装置に用いることができるほか、いわゆる順送工程によって成形品を成形する装置にも用いることができる。この順送工程とは、複数の成形工程に対応した複数の異なる種類の成形型を有するとともに一回のストロークによって上記のすべての成形型を同期させて駆動させるプレス成形装置を用いて、複数の被加工物を同時にプレス成形し、順次、次工程の成形型へ移動させる工程をいう。

本発明のプレス成形装置に係る実施例について、図１〜図７を用いて説明する。
本例のプレス成形装置１は、図１に示すように、被加工物５０を成形品（図６（ｅ）、図７における符号５参照）に成形する際に用いるものである。

また、プレス成形装置１は、図１〜図５に示すように、被加工物５０を支承する支承刃２１と、該支承刃２１に支承された被加工物５０を加工する主可動刃３１と、該主可動刃３１を保持するとともに上下動する可動型３０に固定されるカムドライバ３２と、支承刃２１を上下動させる受動カム３３を有する。

カムドライバ３２は、下降時に受動カム３３に形成された第一カム摺動部３３１と摺動することにより受動カム３３を略水平方向に移動させるドライバ摺動部３２１を有する。
受動カム３３は、支承刃２１に形成された支承摺動部２１２と摺動することにより支承刃２１を昇降させる第二カム摺動部３３２を有する。
また、受動カム３３は、該受動カム３３をカムドライバ３２の下降に伴う移動方向（図２における矢印Ｙ参照）と反対方向（図２における矢印Ｚ参照）へ付勢する付勢手段３３０を有する。

以下、詳細に説明する。
なお、以下では説明の便宜上、図１における紙面上側を上方、紙面左側を左方という。
また、受動カム３３において、前進とは、図１における紙面右方へ移動することをいい、後退とは図１における紙面左方へ移動することをいう。
本例のプレス成形装置１は、例えば自動車のボディー等に用いられる鋼板等を、いわゆる順送工程によってプレス成形する際に用いることができる。

また、プレス成形装置１は、図７に示すように、複数の異なる種類の成形型１０（１０ａ〜１０ｅ）を有し、一回のストロークによって上記のすべての成形型１０を同時に駆動させて複数の工程における被加工物５０を同時にプレス成形することができるものである。

本例のように上記順送工程によって被加工物５０をプレス成形する場合には、以下のような利点がある。すなわち、例えば、成形品５となるまでに１０工程経る必要のある被加工物５０が１００個あったとする。
ここで、一回のストロークによって、ある一工程のプレス成形を行う、いわゆるタンデム方式による成形工程を採用した場合には、成形型１０の型数は工程数分必要であるため、ストロークの回数は合計で１０００回（＝１００×１０回）必要である。

これに対して、上記順送工程によれば、すべての被加工物５０が成形品５となるまでのストローク回数は、上記の例でいえば、１０９回で足りる。
したがって、順送工程に本例のプレス成形装置１を用いれば、工数を大幅に低減することができ、ひいてはサイクルタイムを大幅に低減することができる。

被加工物５０は、後述するように、種々の形状の成形型１０を用いた工程を経て、最終製品である成形品５に成形される。
本例のプレス成形装置１は、図７に示すように、５つの成形型１０、すなわち、後述する端切工程、曲げ工程、成形工程、穴抜工程、分離工程においてそれぞれ用いる成形型１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅを並設してなる。

このうち、成形型１０ｃ、１０ｄ、１０ｅは、上述した本発明の特徴的部分である構成を有している。したがって、図７に示すように、成形型１０ｃ、１０ｄ、１０ｅは、支承刃２１を上下動させるための受動カム３３を備えている。なお、図示は省略したが、これらはカムドライバ３２も有する。

以下では、これらを代表して、成形工程における成形型１０ｃの構成について詳細に説明する。
図１に示すように、支承刃２１は、被加工物５０を下方から支承するために配設されており、その下方に配される固定型３９に形成された土台部３９０に固定されている。

また、可動型３０は、カムドライバ３２と主可動刃３１とを保持している。
そして、主可動刃３１は、可動型３０に設けられた土台部３００において被加工物５０に対向して配設されている。
また、主可動刃３１は、土台部３００に対して弾性体３１０でつながれたパッド３１１をその内側に有している。

カムドライバ３２は、可動型３０の土台部３００から下方に向かって形成された柱状のドライバ支持部３２４を有する。
また、カムドライバ３２は、主可動刃３１側の表面の下端において、上方に向かうにつれて主可動刃３１側へと傾斜したドライバ摺動部３２１と、該ドライバ摺動部３２１の上端部からさらに鉛直上方に向かって延設されたドライバ平坦部３２３とを有する。

受動カム３３は、プレス成形装置１において、支承刃２１の下側に配されている。
また、受動カム３３は、上側の表面において、右方へ向かうにつれて下方へと傾斜した一対の第二カム摺動部３３２と、該一対の第二カム摺動部３３２の左方において隣接するとともに左右方向に形成された一対のカム当接面３３４と、右方へ向かうにつれて上方へと向かうカム斜面部３３６と、左側の第二カム摺動部３３２の右端部とカム斜面部３３６の左端部との間において左右方向に形成されたカム平面部３３７とを有する。

また、受動カム３３は、カム斜面部３３６と右側のカム当接面３３４と右側の第二カム摺動部３３２とにより形成されるとともに上方に向かって突出した凸部３３５を有している。
さらに、受動カム３３は、図１〜図３に示すように、付勢手段３３０によって左方に向かって付勢されている。
なお、付勢手段３３０として、例えば、ばね部材の弾性体、あるいは圧縮ガスや油圧等を用いることができる。

支承刃２１は、下面において一対の第二カム摺動部３３２と摺動する一対の支承摺動部２１２と、該支承摺動部２１２の右方において隣接するとともに受動カム３３が最も前進した状態（図３、図５参照）において一対のカム当接面３３４と当接する一対の支承当接面２１４と、左側の支承当接面２１４の右端部から右方へ向かうにつれて上方へと向かう支承斜面部２１６と、右側の支承摺動部２１２の左端部と支承斜面部２１６の右端部との間に左右方向に形成された支承平面部２１７とを有する。
また、支承刃２１は、支承斜面部２１６と支承平面部２１７と右側の支承摺動部２１２とにより形成されるとともに上方に向かって窪んだ凹部２１５を有している。

次に、本例のプレス成形装置１の動作の一例について、図６（ａ）〜（ｅ）、図７を用いて説明する。
被加工物５０は、前述したように順送工程によって成形品５に成形される。すなわち、以下の端切工程、曲げ工程、成形工程、穴抜工程、分離工程に被加工物５０を順次送り込むことにより成形品５を得る。

被加工物５０は、まず、図６（ａ）、図７に示すように、ロール５００を伸ばして、それを最初の端切工程において成形型１０ａによって所定の長さを有する被加工物５０ａに切断する。このとき、各被加工物５０ａの搬送方向における両端には、隣り合う被加工物５０同士を部分的につないで被加工物５０を一体的に次の工程に搬送するための送り桟が形成されている。すなわち、端切工程では、上記送り桟を残すように被加工物５０を切断する。

次いで、曲げ工程において、被加工物５０ａは図６（ｂ）、図７に示すような曲げ工程用の成形型１０ｂにてプレス成形されて、最終的な成形品５の略半分の高さの被加工物５０ｂに成形される。
次いで、成形工程において、被加工物５０ｂは図６（ｃ）、図７に示すような成形型１０ｃにてプレス成形されて、図６（ｂ）、図７に示す被加工物５０ｂよりも側面部の開きの小さい被加工物５０ｃに成形される。この被加工物５０ｃは、最終的な成形品５の高さと同じ高さを有する。

次いで、穴抜工程において、被加工物５０ｃは図６（ｄ）、図７に示すような成形型１０ｄにてプレス成形されて、その上面に貫通孔５１を有する被加工物５０ｄとなる。
次いで、分離工程において、被加工物５０ｄは図６（ｅ）、図７に示すような成形型１０ｅにて、両端に形成された上記送り桟と被加工物５０ｄとを切り離して、成形品５を形成する。
以上のような手順にて被加工物５０が成形品５に成形される。

以下では、上記工程のうち特に、図６（ｃ）に示す成形型１０にてプレス成形する場合について詳細に説明する。
図６（ｂ）、図７に示される曲げ工程によるプレス成形が終了すると、被加工物５０ｂは、図６（ｃ）に示される成形工程における成形型１０の支承刃２１に配置するために次の工程へと搬送される。そして、被加工物５０ｂは、図６（ｃ）、図７に示される支承刃２１に支承される。
次いで、図１、図４に示すように、カムドライバ３２を下方へ移動させる（図１、図４における矢印Ｘ参照）。

次いで、図２に示すように、ドライバ摺動部３２１と第一カム摺動部３３１とが摺動して、受動カム３３がカムドライバ３２に押される。これにより、受動カム３３が、前進、すなわち図２における矢印Ｙの方へと移動する。
次いで、カムドライバ３２をさらに下方へ移動させながら（図２における矢印Ｘ参照）、図３、図５に示すように、ドライバ平坦部３２３とカム平坦部３３３とを摺動させる。

すなわちこのとき、受動カム３３は、図１の紙面における左右方向に移動せずに静止している。
また、受動カム３３の上面に形成された一対のカム当接面３３４は、支承刃２１の下面に形成された一対の支承当接面２１４と当接している。

さらにこのとき、支承刃２１は、図１、図４における状態よりもカム平面部３３７からカム当接面３３４までの距離（図５における符号ｄ参照）だけ上昇している。具体的には、距離ｄは、例えば、２０ｍｍとすることができる。つまり、支承刃２１は、受動カム３３に対してのみならず、固定型３９に対しても２０ｍｍ上昇している。

そして、カムドライバ３２のさらなる下降により、図３、図５に示すように、パッド３１１が被加工物５０の上面と当接した後、カムドライバ３２とともに移動する主可動刃３１が被加工物５０と当接する。
次いで、主可動刃３１と支承刃２１との間において、被加工物５０をプレス成形する。

なお、この時点でカムドライバ３２は最下方まで移動しており、図３、図５に示すように、ドライバ平坦部３２３とカム平坦部３３３とが当接した状態でカムドライバ３２が停止している。
すなわち、カムドライバ３２は、この時点で下死点に達しており、それ以上、下方へと移動することがない。

次に、被加工物５０をプレス成形装置１から離型すべく、可動型３０を上方に引き上げる。このとき、主可動刃３１とカムドライバ３２とが可動型３０に従って上昇し、ドライバ平坦部３２３とカム平坦部３３３とが摺動する。

さらに可動型３０が上昇すると、付勢手段３３０によって左方に付勢される受動カム３３が、第一カム摺動部３３１をドライバ摺動部３２１に摺動させつつ後退する。これにより、主可動刃３１が上昇するとともに支承刃２１が下降するため、両者の間に十分な大きさの開口高さＨが形成される。
次いで、図１、図２、図５に示すように、主可動刃３１と支承刃２１との間を通過させて、次の工程における成形型１０の支承刃２１へと被加工物５０を搬送する。
以上の手順により、図６（ｃ）に示す成形工程が終了する。

以下に、本例の作用効果について説明する。
本例において、カムドライバ３２は、主可動刃３１を保持するとともに上下動する可動型３０に固定されている。また、カムドライバ３２は、下降時に第一カム摺動部３３１と摺動することにより受動カム３３を略水平方向へ移動させるドライバ摺動部３２１を有する。さらに、受動カム３３は、進退時に支承摺動部２１２と摺動することにより支承刃２１を昇降させる第二カム摺動部３３２を有する。
かかる構成により、可動型３０のストローク幅を大きくすることなく、また、サイクルタイムを長くすることなく主可動刃３１と支承刃２１との間の開口高さ（図４における符号Ｈ参照）を大きくすることができるプレス成形装置１を得ることができる。

すなわち、主可動刃３１と支承刃２１とを閉じた状態から主可動刃３１を上昇させるだけでなく支承刃２１を下降させるため、主可動刃３１の上方への移動量を大きくしなくても、支承刃２１を下降させることにより主可動刃３１の下端と支承刃２１の上端との開口高さＨを大きくすることができる。そのため、ストローク幅を大きくすることなく主可動刃３１と支承刃２１との間の開口高さＨを大きくすることができるプレス成形装置を得ることができる。
また上記のように可動型のストローク幅を大きくする必要がないため、被加工物を成形するためのサイクルタイムが長くなることもない。

以上のとおり、本例によれば、可動型のストローク幅を大きくすることなく、また、サイクルタイムを長くすることなく、主可動刃と支承刃との間の開口高さを大きくすることができるプレス成形装置を提供することができる。

実施例における、プレス成形する前の状態を示すプレス成形装置の説明図。 実施例における、主可動刃が支承刃へと近づいている状態を示すプレス成形装置の説明図。 実施例における、プレス成形している状態を示すプレス成形装置の説明図。 実施例における、プレス成形をする前の状態を示す説明図。 実施例における、プレス成形した後の状態を示す説明図。 実施例における、（ａ）ロールを切断している状態を示す説明図、（ｂ）被加工物をプレス成形した状態を示す説明図、（ｃ）被加工物をさらにプレス成形した状態を示す説明図、（ｄ）被加工物の上面に貫通孔を設けた状態を示す説明図、（ｅ）被加工物を成形品に分離する状態を示す説明図。 実施例における、プレス成形装置の説明図。 従来例における、プレス成形する前の状態を示す説明図。 従来例における、プレス成形した後の状態を示す説明図。

符号の説明

１ プレス成形装置
２１ 支承刃
２１２ 支承摺動部
３０ 可動型
３１ 主可動刃
３２ カムドライバ
３２１ ドライバ摺動部
３３ 受動カム
３３０ 付勢手段
３３１ 第一カム摺動部
３３２ 第二カム摺動部
４ カム機構
５０ 被加工物

Claims (1)

1. 被加工物を成形品に成形する際に用いるプレス成形装置であって、
   上記被加工物を支承する支承刃と、該支承刃に支承された上記被加工物を加工する主可動刃と、該主可動刃を保持するとともに上下動する可動型に固定されるカムドライバと、上記支承刃を上下動させる受動カムとを有し、
   上記カムドライバは、下降時に上記受動カムに形成された第一カム摺動部と摺動することにより上記受動カムを略水平方向へ移動させるドライバ摺動部と、該ドライバ摺動部の上端部からさらに上方に向かって延設されたドライバ平坦部とを有し、
   上記受動カムは、進退時に上記支承刃に形成された支承摺動部と摺動することにより上記支承刃を昇降させる第二カム摺動部と、上記ドライバ平坦部と摺動するカム平坦部とを有し、かつ、上記受動カムを上記カムドライバの下降に伴う移動方向と反対方向へ付勢する付勢手段を備え、
   上記主可動刃が上死点にあるときの上記主可動刃の下端と上記支承刃の上端との間の上下方向の距離である開口高さが、上記主可動刃と上記支承刃とによって成形された上記被加工物の高さ以上であることを特徴とするプレス成形装置。

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