特許 6211221 プレス成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6211221

(24)【登録日】2017年9月22日

(45)【発行日】2017年10月11日

(54)【発明の名称】プレス成形装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 1/02 20060101AFI20171002BHJP

   B30B 1/18 20060101ALI20171002BHJP

   B30B 15/00 20060101ALI20171002BHJP

   B30B 15/14 20060101ALI20171002BHJP

   B21D 19/04 20060101ALI20171002BHJP

【ＦＩ】

   B21D1/02 K

   B30B1/18 B

   B30B15/00 B

   B30B15/14 Z

   B21D19/04 B

【請求項の数】7

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-65099(P2017-65099)

(22)【出願日】2017年3月29日

【審査請求日】2017年5月9日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】300087145

【氏名又は名称】有限会社原プレスエンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100144048

【弁理士】

【氏名又は名称】坂本 智弘

(74)【代理人】

【識別番号】100207561

【弁理士】

【氏名又は名称】柳元 八大

(72)【発明者】

【氏名】原 誠治

【審査官】 豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０５−１１５９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１６５１０９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１０−１３７２７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３３３３２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ １／００ − １／１４

Ｂ２１Ｄ １９／００ − １９／０４

Ｂ３０Ｂ １／１８

Ｂ３０Ｂ １５／００

Ｂ３０Ｂ １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

昇降自在な上型と下型とでワークを挟み込むプレス成形装置であって、
前記上型は、
プレス成形品である前記ワークを支持するとともに前記ワークを押圧する押圧面を有するワークホルダと、前記ワークホルダを昇降させる昇降装置と、を備え、
前記下型は、
構造物に固定されたベッドと、前記ベッドに対して昇降軸を中心として回転自在なパンチホルダと、前記ベッドに対して回転自在に支持され、前記パンチホルダを着脱自在に固定可能な下ボルスタと、前記パンチホルダに対して回転自在に支持され、前記ワークの寸法に応じて前記昇降軸から偏心して配置されるパンチローラと、を備え、
前記パンチローラは、前記ワークを押圧しながら、前記昇降軸を中心として公転しつつ自転する
ことを特徴とするプレス成形装置。

【請求項2】

前記ワークホルダは、前記ワークのフランジ部を一方から押圧し、
前記パンチローラは、前記フランジ部を他方から押圧する
ことを特徴とする請求項１に記載のプレス成形装置。

【請求項3】

前記パンチローラの自転軸は、前記昇降軸と交差し、
前記パンチローラは、前記昇降軸を中心として放射状に複数配置される
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプレス成形装置。

【請求項4】

前記昇降装置は、昇降モータと、前記昇降モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプレス成形装置。

【請求項5】

前記プレス成形装置は、前記昇降モータの負荷を検出する負荷センサと、前記負荷が大きいとき、前記昇降モータの回転を低く制御する制御部と、を備える
ことを特徴とする請求項４に記載のプレス成形装置。

【請求項6】

前記プレス成形装置は、前記ワークの温度を検出する温度センサを備え、
前記制御部は、前記温度が高いときは前記昇降モータの回転を低く制御する
ことを特徴とする請求項５に記載のプレス成形装置。

【請求項7】

前記プレス成形装置は、前記パンチホルダを回転させる旋回モータを備え、
前記制御部は、前記ワークの形状寸法及び昇降モータの負荷に応じて前記旋回モータの回転を制御する
ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のプレス成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、プレス成形装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、上型と下型との間にワークを挟み、塑性加工により所望の形に成形するプレス成形装置によって成形されたプレス成型品が知られている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭５２−１３８０５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１のようなプレス成形品は、ある程度の寸法精度は得られるものの、例えば、フランジ部のように、高い平面度が求められる部分については、別途の切削加工を要していた。
また、特に、絞り加工による成形品は、フランジ部にしわやひずみが生じやすいため、平面度を確保するために、別途の切削加工を避けることはできなかった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、別途の切削加工をすることなく、プレス成形品に対して高い平面度を付与できるプレス成形装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記目的を達成するために、以下の構成によって把握される。
（１）本発明のプレス成形装置は、昇降自在な上型と下型とでワークを挟み込むプレス成形装置であって、前記上型は、プレス成形品である前記ワークを支持するとともに前記ワークを押圧する押圧面を有するワークホルダと、前記ワークホルダを昇降させる昇降装置と、を備え、前記下型は、ベッドと、前記ベッドに対して昇降軸を中心として回転自在に支持されるパンチホルダと、前記パンチホルダに対して回転自在に支持され、前記ワークの寸法に応じて前記昇降軸から偏心して配置されるパンチローラと、を備え、前記パンチローラは、前記ワークを押圧しながら、前記昇降軸を中心として公転しつつ自転する。
（２）上記（１）の構成において、前記ワークホルダは、前記ワークのフランジ部を一方から押圧し、前記パンチローラは、前記フランジ部を他方から押圧する。
（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記パンチローラの自転軸は、前記昇降軸と交差し、前記パンチローラは、前記昇降軸を中心として放射状に複数配置される。
（４）上記（１）から（３）のいずれかの構成において、前記昇降装置は、昇降モータと、前記昇降モータの回転運動を直線運動に変換するボールねじ機構と、を備える。
（５）上記（４）の構成において、前記プレス成形装置は、前記昇降モータの負荷を検出する負荷センサと、前記負荷に応じて前記昇降モータの回転を制御する制御部と、を備える。
（６）上記（５）の構成において、前記プレス成形装置は、前記ワークの温度を検出する温度センサを備え、前記制御部は、前記温度に応じて前記昇降モータの回転を制御する。
（７）上記（５）又は（６）の構成において、前記プレス成形装置は、前記パンチホルダを回転させる旋回モータを備え、前記制御部は、前記昇降モータの回転に応じて前記旋回モータの回転を制御する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、別途の切削加工をすることなく、プレス成形品に対して高い平面度を付与できるプレス成形装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態に係るプレス成形装置におけるプレス前の状態の断面図である。

【図2】図１におけるパンチローラのＡ矢視図である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（実施形態）
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態（以下、実施形態）について詳細に説明する。なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ符号が付される。

【0009】

図１は、実施形態に係るプレス成形装置１００におけるプレス前の状態の断面図である。図２は、図１におけるパンチローラ２３のＡ矢視図である。
図１に示すように、実施形態に係るプレス成形装置１００は、昇降自在な上型１０と下型２０とでワークＷを挟み込み、ワークＷの一部に高い平面度を付与するものである。

【0010】

上型１０は、絞り成形品であるワークＷを支持するとともにワークＷを押圧する押圧面１１ｓを有するワークホルダ１１と、ワークホルダ１１を昇降させる昇降装置１２と、を備える。

【0011】

昇降装置１２は、昇降モータ１３と、昇降モータ１３の回転運動を昇降方向の直線運動に変換するボールねじ機構１４と、を備える。ボールねじ機構１４は、ねじ部材１５と、ねじ部材１５に螺合されるナット１６と、ねじ部材１５とナット１６との間に介在する不図示の複数のボールと、を備える。

【0012】

昇降モータ１３は、構造物に固定されるモータケース１３ｃと、モータケース１３ｃに対して回転自在なモータ出力軸１３ａを備える。
また、モータ出力軸１３ａは、ギヤ等の伝動機構１７を介して、構造物等に固定されたナット１６が螺合されたねじ部材１５に接続されている。なお、図１においては、モータ出力軸１３ａは昇降軸Ｘに沿っているが、これに限らず、昇降軸Ｘに交差してもよい。すなわち、昇降モータ１３の姿勢は伝動機構１７の形態に応じて変更できる。

【0013】

さらに、ねじ部材１５は、着脱自在なカップラ１８を介して、スライド１９に、ねじ部材１５とスライド１９とが回転自在な状態で接続されている。

【0014】

スライド１９は、構造物に固定されたレール等により、昇降軸Ｘを中心とする回転方向の移動が規制された状態で昇降自在にガイドされている。

【0015】

スライド１９の下面には、ワークホルダ１１を所望の位置に固定するための上ボルスタ３０が固定されている。
ワークホルダ１１は、ワークＷを把持する把持装置（不図示）を備える。なお、把持装置は、ワークＷに対して機械的に係脱可能なチャックであってよく、ワークＷに対して係脱可能なマグネットであってもよい。

【0016】

（下型）
下型２０は、工場の床等の構造物に固定されたベッド２１と、ベッド２１に対して昇降軸Ｘを中心として回転自在に支持されるパンチホルダ２２と、パンチホルダ２２に対して回転自在に支持され、ワークＷの寸法に応じて昇降軸Ｘから偏心して配置されるパンチローラ２３と、を備える。なお、図２では、パンチローラ２３が４個等間隔で配置されている形態が示されているが、これに限らず、パンチローラ２３の数はワークＷの寸法等に応じて適宜変えてよく、例えば８個等であってもよい。

【0017】

また、下型２０は、ベッド２１に対して回転自在に支持され、パンチホルダ２２を着脱自在に固定可能な下ボルスタ２４を備える。なお、パンチホルダ２２は、下ボルスタ２４に対してボルト等で固定される。これにより、ワークＷの寸法等に応じてパンチホルダ２２の種類を交換できる。

【0018】

パンチローラ２３は、全体が略円錐形状となっている。また、パンチローラ２３の円錐形状における最も上端の母線が昇降軸Ｘに対して直交する方向に真直ぐになっている。なお、パンチローラ２３は、ワークＷより硬度の高い材質により、高い寸法精度で製造される。このように、パンチローラ２３は全体が略円錐形状であるので、パンチローラ２３の円錐形状における最も上端の母線が昇降軸Ｘに対して直交する方向に真直ぐになっている状態でパンチローラ２３の自転軸Ｙを斜めにでき、パンチローラ２３をパンチホルダ２２に対してコンパクトに収容できる。なお、パンチローラ２３は、全体が略円柱状又は略円筒状であってもよい。
また、パンチローラ２３は、ワークＷを押圧しながら、昇降軸Ｘを中心として公転しつつ、自転軸Ｙを中心として自転する。これにより、高い精度で成形された真直ぐな母線を有するパンチローラ２３によって押圧されるので、プレス成形品であるワークＷに対して、高い平面度を付与できる。

【0019】

また、図２に示すように、パンチローラ２３の自転軸Ｙは、昇降軸Ｘと交差し、パンチローラ２３は、昇降軸Ｘを中心として放射状に複数配置される。パンチローラ２３の自転軸Ｙを昇降軸Ｘと交差させることにより、パンチローラ２３の転がり抵抗を小さくでき、フランジ部Ｆの表面上を滑らかに転がすことができる。

【0020】

また、パンチローラ２３を、昇降軸Ｘを中心として放射状に複数配置することにより、パンチローラ２３が単位公転速度（例えば、１秒当たり３６０°回転する速度）当たりに押圧力のピークが訪れる機会を増やすことができ、パンチローラ２３の単位公転速度を上げなくても、フランジ部Ｆの表面の平面度を高くする効率を上げることができる。なお、本実施形態においては、パンチローラ２３が略円錐形状であるので、自転軸Ｙと昇降軸Ｘとは直交しないが、パンチローラ２３を略円柱形状とした上で、自転軸Ｙと昇降軸Ｘとを直交させてもよい。

【0021】

また、ワークホルダ１１は、ワークＷのフランジ部Ｆを一方から押圧し、パンチローラ２３は、フランジ部Ｆを他方から押圧する。これにより、パンチローラ２３によって押圧されたワークＷの表面が均されるので、絞り加工されたプレス成形品であるワークＷのフランジ部Ｆに対して、高い平面度を付与できる。

【0022】

（動作）
プレス成形装置１００は、このような構成であるので、基本的には次の動作をする。
まず、図１に示すように、ワークＷをワークホルダ１１に取り付ける。なお、ワークＷは、ワークホルダ１１に取り付けずに、パンチローラ２３の上に載置した状態で位置決めしてもよい。
次に、昇降モータ１３のモータ出力軸１３ａを正回転させると、モータ出力軸１３ａの回転に連動する伝動機構１７を介して、ねじ部材１５が昇降軸Ｘを中心として回転しながら下降する。
ねじ部材１５が下降すると、スライド１９が下降し、スライド１９に固定された上ボルスタ３０及びワークホルダ１１が連動して下降する。
そして、ワークＷのフランジ部Ｆの下面がパンチローラ２３に接するまでワークホルダ１１が下降すると、パンチローラ２３からの反力を受けて、ワークホルダ１１の下面がワークＷのフランジ部Ｆの上面を押圧する。
このとき、パンチローラ２３は所定の回転数で昇降軸Ｘを中心として公転しているので、パンチローラ２３とワークＷのフランジ部Ｆの下面との間の摩擦により、パンチローラ２３が自転する。
これにより、ワークＷのフランジ部Ｆの下面には、パンチローラ２３の平面度が転写されるようになり、ワークＷのフランジ部Ｆの下面に高い平面度を付与できる。
また、昇降モータ１３のモータ出力軸１３ａを逆回転させると、ねじ部材１５が昇降軸Ｘを中心として回転しながら上昇し、ワークＷとパンチローラ２３とが離れる。
そして、ワークＷを取り出し、次に加工対象となる他のワークＷをワークホルダ１１に取り付ける。以降、別のワークＷに対して同じ動作を繰り返すことで、対象となるワークＷの量が多くても、各ワークＷに対して、高い平面度の付与を効率よく簡単にできる。

【0023】

（制御部）
プレス成形装置１００は、昇降モータ１３の負荷を検出する負荷センサ４０と、負荷に応じて昇降モータ１３の回転を制御する制御部５０と、を備える。昇降モータ１３の負荷は、例えば、昇降モータ１３が電動モータであれば電流又は電圧であってよく、油圧モータであれば流量又は油圧であってよい。また、昇降モータ１３の制御値は、回転数（回転速度）であってよく、昇降モータ１３が電動モータであれば電流であってもよく、油圧モータであれば流量であってもよい。これにより、例えば、昇降モータ１３の負荷が大きいときには、昇降モータ１３の回転を低くしてワークホルダ１１の下降速度を下げ、負荷が小さいときには、下降速度を上げるような制御ができ、昇降モータ１３の回転を、ワークＷの平面度を高めるための最適値となるように制御値を制御できる。

【0024】

また、プレス成形装置１００は、ワークＷの温度を検出する温度センサ６０を備え、制御部５０は、ワークＷの温度に応じて昇降モータ１３の回転を制御する。これにより、例えば、ワークＷの温度が高いときは制御値を小さくして、昇降モータ１３の回転速度を低くし、温度が低いときは反対に回転速度を高めることにより、昇降モータ１３の回転を、温度に応じたワークＷの平面度を高めるための最適値となるように制御できる。

【0025】

さらに、プレス成形装置１００は、パンチホルダ２２を回転させる旋回モータ２５を備え、制御部５０は、ワークＷの形状寸法に応じて旋回モータ２５の回転を制御する。これにより、例えば、昇降モータ１３の負荷が大きくなっても、旋回モータ２５の回転を落とすことなく、ワークＷの形状寸法に応じた所定の回転数にすることができ、ワークＷの平面度を高めるための最適値となるように制御できる。

【0026】

なお、制御部５０は、昇降モータ１３の負荷に応じて旋回モータ２５の回転を制御してもよい。これにより、例えば、昇降モータ１３の負荷が大きいときは、旋回モータ２５の回転を速めることができ、旋回モータ２５の回転を、ワークＷの平面度を高めるための最適値となるように制御できる。

【0027】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明に係るプレス成形装置１００は上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変化が可能である。

【0028】

本発明のプレス成形装置１００によれば、上型１０は、プレス成形品であるワークＷを支持するとともにワークＷを押圧する押圧面１１ｓを有するワークホルダ１１と、ワークホルダ１１を昇降させる昇降装置１２と、を備え、下型２０は、ベッド２１と、ベッド２１に対して昇降軸Ｘを中心として回転自在に支持されるパンチホルダ２２と、パンチホルダ２２に対して回転自在に支持され、ワークＷの寸法に応じて昇降軸Ｘから偏心して配置されるパンチローラ２３と、を備え、パンチローラ２３は、ワークＷを押圧しながら、昇降軸Ｘを中心として公転しつつ自転するので、別途の切削加工をすることなく、プレス成形品に対して高い平面度を付与できる。

【符号の説明】

【0029】

１０ 上型
１１ ワークホルダ
１１ｓ 押圧面
１２ 昇降装置
１３ 昇降モータ
１３ａ モータ出力軸
１３ｃ モータケース
１４ ボールねじ機構
１５ ねじ部材
１６ ナット
１７ 伝動機構
１８ カップラ
１９ スライド
２０ 下型
２１ ベッド
２２ パンチホルダ
２３ パンチローラ
２４ 下ボルスタ
２５ 旋回モータ
３０ 上ボルスタ
４０ 負荷センサ
５０ 制御部
６０ 温度センサ
１００ プレス成形装置
Ｆ フランジ部
Ｗ ワーク
Ｘ 昇降軸
Ｙ 自転軸

【要約】

【課題】別途の切削加工をすることなく、プレス成形品に対して高い平面度を付与できるプレス成形装置を提供する。
【解決手段】本発明のプレス成形装置１００は、昇降自在な上型１０と下型２０とでワークＷを挟み込むプレス成形装置１００であって、上型１０は、プレス成形品であるワークＷを支持するとともにワークＷを押圧する押圧面１１ｓを有するワークホルダ１１と、ワークホルダ１１を昇降させる昇降装置１２と、を備え、下型２０は、ベッド２１と、ベッド２１に対して昇降軸Ｘを中心として回転自在に支持されるパンチホルダ２２と、パンチホルダ２２に対して回転自在に支持され、ワークＷの寸法に応じて昇降軸Ｘから偏心して配置されるパンチローラ２３と、を備え、パンチローラ２３は、ワークＷを押圧しながら、昇降軸Ｘを中心として公転しつつ自転する。
【選択図】 図１

【図1】

【図2】