(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上述した第一の方法にあっては、ワーク自体の外径のばらつきを吸収するために、ガイドプレートの内周面とワークの外周面との間に隙間を確保する必要がある。そのため、ワークの外径に対してガイドプレートの内径を比較的大きくする必要があり、ガイドプレートに対してワークががたつく等、位置決め精度には限界がある。
この場合、位置決め精度を向上させるには、各構成品の位置管理等の微調整が必要となり、熟練の技術や注意力を要する。
【0006】
また、第二の方法にあっては、ワーク自体にガイド部を設ける関係で、ガイド部を設けるためのスペースをワークに確保する必要がある。また、ワークの外形に応じてガイド部の形状が限定されてしまうという課題もある。特に、時計用部品等の微小部品を製造する場合には、自由度が低い。
【0007】
本発明は、このような事情に考慮してなされたものであって、ワークに依らず高精度な位置決めを行うことができ、軸心精度の高い成形品を成形できる金型を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、上記課題を解決するために以下の手段を提供する。
(1)本発明に係る金型は、ワークを収容する収容部を有するダイと、前記収容部内に進退可能とされ、前記ワークに孔を成形するためのピン部材と、前記ピン部材の周方向の少なくとも3ヶ所から、径方向の内側に向けて前記ピン部材を弾性支持するとともに、前記ダイの外周面に嵌合されるガイド部材と、を備えていることを特徴としている。
【0009】
この構成によれば、収容部の周方向の少なくとも3ヶ所から、径方向の内側に向けてピン部材を弾性支持することで、ガイド部材に対するピン部材の位置決めを行うことができる。また、ガイド部材がダイの外周面に嵌合されることで、ガイド部材に対するダイの位置決めを行うことができる。すなわち、ピン部材とダイとの位置決めをガイド部材により行うことで、ピン部材とダイとを高精度に位置決めすることができる。
そして、この状態で収容部内に収容されたワークに対してピン部材により孔を成形することで、軸心精度の高い成形品を成形できる。
【0010】
この場合、従来のようにガイドプレートを用いてワークを位置決めする方法と異なり、ワークの外周面と収容部の内周面との隙間を大きく確保する必要がないので、収容部内にワークを高精度に位置決めできる。
また、ピン部材とダイとの位置決めを、ガイド部材により行うことで、熟練の技術や注意力に依らず、簡単、かつ低コストで位置決めを行うことができる。
また、ピン部材とガイド部材との間のクリアランス管理が簡単になり、組み立て性やメンテナンス性も向上させることができる。
さらに、ワーク自体にガイド部を設ける必要もないので、ワークに依らず高精度な位置決めを行うことができる。
しかも、ピン部材をガイド部材により弾性支持することで、ピン部材に過大な押圧力が作用するのを抑制できる。これにより、ガイド部材に対してピン部材が移動する際の摺動抵抗やがたつきを吸収することができ、耐久性を向上させることができる。
【0011】
(2)上記本発明の金型において、前記ガイド部材は、前記ダイに対して前記収容部の軸方向に沿って移動可能とされ、前記ダイは、前記ガイド部材に対して前記収容部の軸方向に直交する方向に移動可能とされていてもよい。
この構成によれば、ガイド部材がダイに嵌合される際に、ダイがガイド部材に対して径方向の内側に向かって移動することになる。これにより、ガイド部材に対するダイの位置決めを高精度に行うことができる。
【0012】
(3)上記本発明の金型において、前記ダイ及び前記ガイド部材の嵌合部分は、前記収容部の軸方向に対して交差する方向に延びるテーパ面とされていてもよい。
この構成によれば、ガイド部材がダイに嵌合される際に、テーパ面同士が当接することで、ダイがガイド部材に対して径方向の内側に向かって移動し易くなる。これにより、ガイド部材に対するダイの位置決めをより簡単に行うことができる。
【0013】
(4)上記本発明の金型において、前記ダイに対して前記ピン部材の径方向に移動可能とされ、前記ワークを前記収容部内で保持する位置決めコアを備え、前記ガイド部材は、前記ダイに対して前記ピン部材の軸方向に移動した時に、前記位置決めコアに当接して、前記位置決めコアを径方向の内側に向けて移動させるように構成されていてもよい。
この構成によれば、ガイド部材とダイとの相対移動に同期して、位置決めコアが径方向の内側に向けて移動するので、収容部内にワークを高精度に位置決めできる。
しかも、ピン部材とダイとの位置決めに加え、ダイとワークとの位置決めもガイド部材により行うことができるので、ピン部材とワークとを高精度に位置決めすることができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、ワークに依らず高精度な位置決めを行うことができ、軸心精度の高い成形品を成形できる。
【発明を実施するための形態】
【0016】
[金型]
以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照して説明する。
図1は金型1の斜視図であり、
図2は
図1のA−A線に沿う断面図である。
図1、
図2に示すように、本実施形態の金型1は、例えば時計用歯車等の円板状のワークWに対してプレス加工により孔Wa(
図10参照)を形成する、いわゆるプレス金型である。具体的に、金型1は、ワークWを保持するダイ11と、ダイ11に対してワークWを位置決めする位置決め機構12と、ワークWに対して孔Waを成形する円柱状のパンチ(ピン部材)13と、パンチ13の移動を案内するストリッパ(ガイド部材)14と、を備えている。なお、以下の説明では、パンチ13の軸心Oに沿う方向を単に軸方向といい、軸方向のうち、パンチ13側を上方、ダイ11側を下方という。さらに、軸心O回りの方向を周方向、軸心Oに直交する方向を径方向という。
【0017】
(ダイ)
図3は、
図2のB部拡大図である。
図1〜
図3に示すように、ダイ11は、パンチ13の軸心Oと同軸状に延びる円柱状とされ、ボールベアリング21(
図1参照)を介して軸方向に直交する面内を移動可能にダイプレート22(
図1参照)に支持されている。ダイ11は、下方(軸方向の一端側)に位置する基部23と、上方(軸方向の他端部)に位置して基部23より縮径された縮径部24と、を備えている。また、ダイ11における径方向の中央部には、プレス加工時においてパンチ13を収容する抜き孔25が軸方向に沿って延在している。
【0018】
図4は、ダイ11を軸方向から見た平面図である。
図3、
図4に示すように、縮径部24のうち、径方向の中央部には、ワークWを収容する収容部27が形成されている。収容部27は、下方に向けて窪むとともに、ワークWを収容可能な外径に形成されている。また、
図3に示すように、縮径部24の外周面は、上方に向かうに従い径方向の内側に向けて傾斜するテーパ面24aとされている。
【0019】
(位置決め機構)
図4に示すように、位置決め機構12は、縮径部24に周方向に間隔をあけて形成された複数(例えば、3つ)のガイド溝31と、これらガイド溝31内にそれぞれ収容され、ガイド溝31内を径方向に沿ってスライド移動可能に構成された位置決めコア32と、位置決めコア32を径方向に向けて各別に付勢する付勢部材33と、を備えている。
【0020】
ガイド溝31は、径方向に沿って延びるとともに、径方向の内側端部が収容部27内に連通し、径方向の外側端部が縮径部24の外周面で開放されている。また、
図3に示すように、ガイド溝31は、外周側から内周側に向かうに従い段々と軸方向に沿う深さが浅くなるように形成されている。すなわち、ガイド溝31は、内周側に位置する浅溝部31aと、外周側に位置して浅溝部31a内に連通する深溝部31bと、を有している。また、本実施形態において、各ガイド溝31は、周方向に等間隔(120°間隔)で配設されている。
【0021】
位置決めコア32は、深溝部31b内を径方向にスライド移動可能に配設されたベースコア34と、浅溝部31a内を径方向にスライド移動可能に配設された押さえコア35と、を備えている。
ベースコア34は、周方向から見た側面視で矩形状とされ、その径方向の外側、かつ上部に位置する外周縁は、軸方向に交差する方向に沿って延びる傾斜面34aとされている。なお、この傾斜面34aは、上述した縮径部24のテーパ面24aと平行に延在している。また、
図1に示すように、初期状態において、ベースコア34における径方向の外側端部は、縮径部24のテーパ面24aよりも径方向の外側に位置している。
【0022】
図4に示すように、押さえコア35は、周方向から見た側面視で矩形状とされ、その径方向の内側端面がワークWの外周面に当接する押さえ面35aとされている。なお、初期状態において、押さえ面35aは、ワークWの外周面に対して離間している。また、押さえ面35aは、ワークWの外形に倣って径方向の外側に向けて窪んでいる。
【0023】
また、押さえコア35における径方向の内側端部には、ワークWを上方から保持する保持爪37が形成されている。保持爪37は、
図8に示す押さえ面35aがワークWの外周面に当接した位置決め状態において、収容部27内に臨むように径方向の内側に向けて突設され、収容部27の底面との間でワークWの軸方向の移動を規制する。
【0024】
図3、
図4に示すように、付勢部材33は、ベースコア34を径方向の外側に向けて付勢する第1付勢部材38(
図3参照)と、ベースコア34及び押さえコア35を径方向に離間する方向に向けて付勢する第2付勢部材39と、を備えている。
【0025】
第1付勢部材38における径方向の内側端部は、深溝部31bを画成する内壁面のうち、径方向の内側に位置する内壁面に連結されている。一方、第1付勢部材38における径方向の外側端部は、ベースコア34の径方向の内側端面に連結されている。
第2付勢部材39における径方向の内側端部は、押さえコア35の径方向の外側端面に連結されている。一方、第2付勢部材39における径方向の外側端部は、ベースコア34の径方向の内側端面のうち、第1付勢部材38との連結部分よりも上方に位置する部分に連結されている。なお、第1付勢部材38及び第2付勢部材39のばね定数k1,k2は、任意に設定することが可能である。そして、上述したダイ11及び位置決め機構12がダイプレート22上に搭載されて下型30を構成している。
【0026】
(パンチ)
図1に示すように、パンチ13は、上述したダイプレート22に対して軸方向で対向配置されたパンチプレート41に遊挿され、軸方向に直交する面内をパンチプレート41に対して僅かに移動可能にパンチプレート41に支持されている。なお、パンチプレート41は、図示しない駆動機構によって軸方向に往復移動可能とされ、これによりパンチ13はワークWに対して軸方向に往復移動可能とされている。
図3に示すように、パンチ13における下端部は、上部に比べて縮径された成形部13aとされ、この成形部13aがワークWを貫通することで、成形部13aの外形に倣った孔WaがワークWに形成されるようになっている。
【0027】
(ストリッパ)
図1に示すように、ストリッパ14は、上述したダイプレート22及びパンチプレート41間に配置されたストリッパプレート51に保持されている。なお、ストリッパプレート51及びパンチプレート41は、軸方向において両者を離間させる方向に付勢するコイルばね52を介して、軸方向に相対移動可能に連結されている。したがって、ストリッパプレート51は、上述した駆動機構によってパンチプレート41とともに軸方向に移動可能とされた上型40を構成している。
【0028】
図5はストリッパ14の斜視図である。
図2、
図3、
図5に示すように、ストリッパ14は、パンチ13の軸心Oと同軸状に延びる筒状とされ、ストリッパプレート51を貫通している。ストリッパ14は、その内径がパンチ13の外径よりも大きく、縮径部24の外径よりも小さくなっており、その内側にパンチ13が収容されている。ストリッパ14における下端部には、下方に向かうに従い内径が拡大するテーパ面53が形成されている。このテーパ面53は、上述した縮径部24のテーパ面24a及びベースコア34の傾斜面34aと平行に延在しており、プレス加工時においてテーパ面24a及び傾斜面34aに嵌合するように構成されている。
【0029】
図6は
図2のC−C線に沿う断面図である。
また、
図5、
図6に示すように、ストリッパ14の内周面には、パンチ13を径方向の内側に向けて弾性支持する保持部61がストリッパ14に一体的に形成されている。本実施形態において、保持部61は周方向に等間隔(120°間隔)に3つ配設されて保持部群62を構成している。さらに、この保持部群62は、ストリッパ14の内周面のうち、軸方向の両端部に一対で配設されている。なお、本実施形態では、各保持部群62間での保持部61の周方向ピッチは同等になっている。
【0030】
上述した保持部61は、軸方向から見た平面視において、径方向の内側に向けてアーチ状に延在しており、径方向に沿って撓み変形可能とされている。具体的に、保持部61は、ストリッパ14の内周面から径方向の内側に向けて延びる一対の脚部64と、一対の脚部64間を周方向で連結するブリッジ部65と、を有している。
【0031】
各脚部64は、周方向に間隔をあけて配置されるとともに、それぞれが径方向の内側に向かうに従い周方向の内側に向けて延在している。すなわち、両脚部64間の周方向における間隔は、径方向の内側に向かうに従い狭くなっている。
ブリッジ部65は、その内周面がパンチ13の外周面に当接するようになっている。本実施形態において、ブリッジ部65の内周面は、例えばパンチ13の外形に倣って形成され、径方向の外側に向けて突の湾曲面とされている。なお、各脚部64及びブリッジ部65で画成された部分は、保持部61の弾性変形を許容する肉抜き部となっている。
【0032】
そして、各保持部群62の保持部61は、ストリッパ14内において、上述したパンチ13の外周面に周方向の3ヶ所から当接し、パンチ13を径方向の内側に向けて付勢した状態で弾性支持している。したがって、パンチ13は、ストリッパ14と同軸状に配置されるとともに、外周面がブリッジ部65の内周面に摺動しながら、ストリッパ14内を軸方向に移動するようになっている。
【0033】
[プレス加工方法]
次に、上述した金型1を用いたプレス加工方法について説明する。
まず、
図3、
図4に示すように、ダイ11の収容部27内にワークWをセットする。この場合、ワークWの軸心が軸心Oと少なくとも平行になるように、ワークWをセットする。なお、この状態では押さえコア35はワークWの外周面に対して離間している。
【0034】
図7、
図8は、プレス加工における位置決め工程を説明するための説明図であって、
図7は
図2に相当する断面図、
図8は
図4に相当する平面図である。
次に、
図7、
図8に示すように、ワークWの軸心が軸心Oに一致するように、ワークWの位置決め工程を行う。具体的には、まず図示しない駆動機構を駆動させ、上型40を下降させる。すると、ストリッパ14のテーパ面53と、各ベースコア34の傾斜面34aと、が当接する。その後、さらに上型40を下降させることで、テーパ面53が傾斜面34a上を摺接する。
【0035】
ここで、
図3、
図10に示すように、ストリッパ14のテーパ面53が、各ベースコア34の傾斜面34aに当接すると、ベースコア34には軸方向に沿う型締め力が作用する。すると、この型締め力の分力が各ベースコア34の傾斜面34を介して径方向の内側に向けて作用する押圧力として各位置決めコア32に伝達される。
【0036】
そして、この押圧力により、各位置決めコア32は、
図8に示すように、各ガイド溝31内を径方向の内側に向けて一斉にスライドし始める。すなわち、各位置決めコア32のうち、ベースコア34は深溝部31b内を径方向の内側に向けてスライドし、押さえコア35は浅溝部31a内を径方向の内側に向けてスライドする。これにより、押さえコア35の押さえ面35aと、ワークWの外周面とのクリアランスが徐々に縮小されていく。その後、各押さえコア35の押さえ面35aがワークWの外周面に同時に接触して、ワークWを径方向の内側に向けて押圧する。また、各押さえコア35の保持爪37がワークWに上方から係止されることで、ワークWの軸方向への移動が規制される。
【0037】
上述した位置決めコア32がスライド移動する過程において、押さえコア35の押さえ面35aがワークWの外周面に接触する前は、ベースコア34がストリッパ14により押圧されると、第1付勢部材38のみが収縮する。そのため、ベースコア34及び押さえコア35が、ともに同等の変位でスライド移動する。
一方、押さえコア35の押さえ面35aがワークWの外周面に接触した後に、ベースコア34がストリッパ14により押圧されると、第1付勢部材38とともに、第2付勢部材39も収縮する。その結果、押さえコア35の変位は、ベースコア34の変位に比べて小さくなる。
【0038】
これにより、ワークWは押さえコア35に押圧された状態で、径方向の内側に向けて収容部27内を除々に移動し、最終的に収容部27内の中心で位置決めされる。なお、
図10に示すように、ワークWが位置決めされた後、ストリッパ14がさらに下降することで、ベースコア34は径方向の内側に向けて移動するが、第2付勢部材39が収縮することで、ワークWには過大な押圧力が作用しない。
【0039】
そして、上型40が下降し、ストリッパ14のテーパ面53がベースコア34の傾斜面34a及び縮径部24のテーパ面24aに当接した状態で、ストリッパ14の下方移動が規制される。
以上により、位置決め工程が終了する。
【0040】
上述した位置決め工程において、ベースコア34がガイド溝31内に完全に進入した状態、すなわちベースコア34の傾斜面34aが縮径部24のテーパ面24aと面一になった状態では、ストリッパ14のテーパ面53が傾斜面34a及びテーパ面24aの双方に当接する。すなわち、ベースコア34の傾斜面34a及び縮径部24のテーパ面24aが、ストリッパ14のテーパ面53の内側に嵌合されることになる。
【0041】
このとき、ダイ11は、上述したようにボールベアリング21を介して軸方向に直交する面内をダイプレート22に対して移動可能に支持されているため、ストリッパ14の下方移動に伴いダイ11自体も径方向の内側(軸心O)に向けて移動する。これにより、ストリッパ14とダイ11との加工ばらつきを吸収でき、ワークWの軸心を軸心Oに一致させ易くなる。特に、ダイ11及び位置決めコア32がストリッパ14内に嵌合される際に、テーパ面24a,53及び傾斜面34a同士が当接することで、ダイ11がストリッパ14に対して径方向の内側に向かって移動し易くなる。これにより、ストリッパ14に対するダイ11の位置決めをより簡単に行うことができる。
【0042】
図9、
図10は、プレス加工における打ち抜き工程を説明するための説明図であって、
図9は
図2に相当する断面図、
図10は
図3に相当する断面図である。
上述した位置決め工程の後、
図9、
図10に示すように、さらに駆動機構を駆動させると、パンチ13のみがコイルばね52の付勢力に抗するように下降する。これにより、ワークWの中心が打ち抜かれ、ワークWの中心に孔Waが形成された成形品が成形される(打ち抜き工程)。
【0043】
その後、駆動機構を駆動させ、上型40を上昇させる。すると、まずコイルばね52が復元するまではパンチ13のみが上昇し、その後コイルばね52が復元した後はパンチ13とともにストリッパ14が上昇する。このとき、位置決めコア32は、ベースコア34の傾斜面34aがストリッパ14のテーパ面53に摺接しながら、付勢部材38,39の付勢力によってガイド溝31内を径方向の外側に向けてスライド移動する。そのため、各位置決めコア32が、何れも同等の速度で成形品(ワークW)から離間していく。これにより、型開き時において、位置決めコア32と成形品との接触により、位置決めコア32の磨耗や成形品の損傷を抑制できる。
【0044】
そして、ストリッパ14と縮径部24及び位置決めコア32との嵌合が解除され、上型40が下型30に対して離間することで、本実施形態の金型1によるプレス加工が完了する。
【0045】
このように、本実施形態では、周方向の少なくとも3ヶ所から、径方向の内側に向けてパンチ13を弾性支持することで、ストリッパ14に対するパンチ13の位置決めを行うことができる。また、ストリッパ14のテーパ面53が縮径部24のテーパ面24aに嵌合されることで、ストリッパ14に対するダイ11の位置決めを行うことができる。すなわち、パンチ13とダイ11との位置決めを、ストリッパ14により行うことで、パンチ13とダイ11とを高精度に位置決めすることができる。
そして、この状態で収容部27内に収容されたワークWに対してパンチ13により孔Waを成形することで、軸心精度の高い成形品を成形できる。
【0046】
この場合、従来のようにガイドプレートを用いてワークWを位置決めする方法と異なり、ワークWの外周面と収容部27の内周面との隙間を大きく確保する必要がないので、収容部27内にワークWを高精度に位置決めできる。
また、パンチ13とダイ11との位置決めを、ストリッパ14により行うことで、熟練の技術や注意力に依らず、簡単、かつ低コストで位置決めを行うことができる。
また、パンチ13とストリッパ14との間のクリアランス管理が簡単になり、組み立て性やメンテナンス性も向上させることができる。
さらに、ワークW自体にガイド部を設ける必要もないので、ワークWに依らず高精度な位置決めを行うことができる。
【0047】
しかも、本実施形態では、パンチ13を保持部61により弾性支持することで、パンチ13に過大な押圧力が作用するのを抑制できる。これにより、ストリッパ14に対してパンチ13が移動する際の摺動抵抗やがたつきを吸収することができ、耐久性を向上させることができる。
【0048】
また、ストリッパ14とダイ11との相対移動に同期して、位置決めコア32が径方向の内側に向けて移動するので、ワークWの外径ばらつきを吸収して、収容部27内にワークWを高精度に位置決めできる。
しかも、パンチ13とダイ11との位置決めに加え、ダイ11とワークWとの位置決めもストリッパ14により行うことができるので、パンチ13とワークWとを高精度に位置決めすることができる。
【0049】
特に、本実施形態では、ストリッパ14の下方移動に伴い、ベースコア34に当接して、位置決めコア32を径方向の内側に向けて移動させるテーパ面53が、ストリッパ14に形成されているため、ストリッパ14及びダイ11に対するワークWの位置決めを高精度に行うことができる。
【0050】
なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上述した実施形態では、プレス金型に本発明を適用した場合について説明したが、これに限らず、種々の金型に本発明を適用することが可能である。例えば、収容部27内で樹脂成型品を射出成形するための射出成形用金型であっても構わない。
また、上述した実施形態では、円板状のワークWに孔Waを成形する場合について説明したが、これに限らず、種々のワークWを採用することが可能である。
【0051】
さらに、上述した実施形態では、保持部61や位置決めコア32を3つずつ設ける構成としたが、これに限らず、3つ以上の複数であれば構わない。
また、各保持部群62間で保持部61のピッチを変える等しても構わない。
さらに、上述した実施形態では、ストリッパ14に保持部61を一体に形成した場合について説明したが、これに限らず、別体であっても構わない。
【0052】
さらに、上述した実施形態では、押さえコア35に保持爪37を配設して、ワークWの軸方向への移動を規制する構成について説明したが、ワークWの軸方向への移動を規制する部材は種々変更可能である。