特許 7551175 絞り加工装置

(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】

(24)【登録日】2024-09-06

(45)【発行日】2024-09-17

(54)【発明の名称】絞り加工装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 24/06 20060101AFI20240909BHJP

   B21D 22/22 20060101ALI20240909BHJP

【ＦＩ】

B21D24/06

B21D22/22

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2023118464

(22)【出願日】2023-07-20

【審査請求日】2023-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000198019

【氏名又は名称】石崎プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】津村 暢彦

【審査官】豊島 唯

(56)【参考文献】

【文献】特開平０３－２０７５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－００１０９３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ２２／００ － ２４／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

板状のワークを絞り加工するための絞り加工装置であって、
第１方向に移動するパンチを含むパンチ部と、
前記パンチの前記第１方向の一方端部が挿入される凹部と、前記凹部の外周縁に連なる第１環状面と、前記第１環状面を囲むように配置されている第２環状面とを含むダイとを備え、
前記パンチ部は、
前記ワークの外周部を前記ダイの前記第１環状面に押圧可能であるしわ押さえ部と、
前記第１方向において前記しわ押さえ部と前記パンチの前記第１方向の他方端部との間に配置されている中間部を有し、前記第２環状面に接触可能であるダイ押圧部と、
前記第１方向に伸縮可能であり、かつ前記第１方向において前記しわ押さえ部と前記中間部との間に挟まれている少なくとも１つの第１スプリングと、
前記第１方向に伸縮可能であり、かつ前記第１方向において前記中間部と前記パンチの前記他方端部との間に挟まれている少なくとも１つの第２スプリングとをさらに含み、
前記しわ押さえ部が前記ワークの外周部を前記ダイの前記第１環状面に押圧する第１状態において、前記パンチの前記一方端部と前記ワークとの間の前記第１方向の第１距離が、前記第１方向において前記ダイ側に位置する前記ダイ押圧部の先端部と前記ダイの前記第２環状面との間の第２距離よりも長くなるように、前記パンチ、前記しわ押さえ部、及び前記ダイ押圧部が設けられている、絞り加工装置。

【請求項2】

前記少なくとも１つの第２スプリングの初期荷重は、前記ダイ押圧部が前記第２環状面に接触している状態において前記少なくとも１つの第１スプリングに付与される荷重以上である、請求項１に記載の絞り加工装置。

【請求項3】

前記少なくとも１つの第２スプリングのスプリングレートは、前記少なくとも１つの第１スプリングのスプリングレートとは異なる、請求項１または２に記載の絞り加工装置。

【請求項4】

前記パンチが上死点から下死点に向けて前記第１方向に移動開始後、前記第１状態が実現されるまでの間、前記しわ押さえ部、前記ダイ押圧部、前記少なくとも１つの第１スプリング、及び前記少なくとも１つの第２スプリングが前記パンチと共に前記第１方向に移動し、
前記第１状態後、前記ダイ押圧部が前記第２環状面に接触する第２状態が実現されるまでの間、前記ダイ押圧部、及び前記少なくとも１つの第２スプリングが前記パンチと共に前記第１方向に移動し、かつ前記少なくとも１つの第１スプリングのみが圧縮し、
前記第２状態後、前記パンチが前記下死点に到達する第３状態が実現されるまでの間、前記パンチのみが前記第１方向に移動し、かつ前記少なくとも１つの第２スプリングが圧縮し、
前記第３状態における前記少なくとも１つの第１スプリングのたわみ量は、前記第２状態における前記少なくとも１つの第１スプリングのたわみ量と等しい、請求項１または２に記載の絞り加工装置。

【請求項5】

前記少なくとも１つの第１スプリング及び前記少なくとも１つの第２スプリングの各々は、前記パンチと同軸上に配置されている、請求項１または２に記載の絞り加工装置。

【請求項6】

前記少なくとも１つの第１スプリングは、複数の第１スプリングである、請求項１または２に記載の絞り加工装置。

【請求項7】

前記少なくとも１つの第２スプリングは、複数の第２スプリングである、請求項１または２に記載の絞り加工装置。

【請求項8】

前記第１方向において前記しわ押さえ部と前記少なくとも１つの第１スプリングとの間に配置されている第１調整部材、及び前記第１方向において前記しわ押さえ部と前記ダイ押圧部との間に配置されている第２調整部材の少なくともいずれかを備え、
前記第１調整部材及び前記第２調整部材の各々は、前記少なくとも１つの第１スプリングの前記第１方向のたわみ量を調整可能である、請求項１または２に記載の絞り加工装置。

【請求項9】

前記ダイの前記第２環状面は、前記第１環状面よりも前記第１方向において前記パンチの前記他方端部側に配置されている、請求項１または２に記載の絞り加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板状のワークを絞り加工するための絞り加工装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ブランクなどの板状のワークに対する絞り加工（複数回の絞り加工が行われる場合には、最初の絞り加工、すなわち第１絞り又は初絞り加工）では、絞り加工後の成形材の外周部にしわが生じやすい。

【0003】

従来、上記しわの発生を抑制するためのしわ押さえ部を備える絞り加工装置が知られている。特開２０１８－０４３２６０号公報（特許文献１）には、しわ押さえ板をダイプレートの上面に押し付けるためのバネ部材を備える絞り加工装置が開示されている。この絞り加工装置は、上部定盤を下部定盤に対して下降させることで、パンチとしわ押さえ板とを同時に下降させ、しわ押さえ板がダイプレートの上面上に配置されたブランクに接した後にパンチがダイの型孔の内部に挿入されて絞り加工が行われるように設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－０４３２６０号公報

【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、特許文献１に記載の絞り加工装置では、しわ押さえ板がダイプレートの上面上に配置されたブランクに接した後にパンチを下死点まで下降させるために上部定盤に付与される荷重が、バネ部材及びしわ押さえ板を介してブランクにも加えられる。

【0006】

このような絞り加工装置を用いて深絞り加工を行う場合、ブランクにはバネ部材及びしわ押さえ板を介して過剰な荷重が加えられ、成形材にチギレが生じるという問題がある。

【0007】

また、絞り加工装置を用いて深絞り加工を行った場合、バネ部材に過剰な荷重が加えられ、バネ部材のコイル線材間の間隙が無くなって線材同士が圧接される線間密着が生じる場合がある。バネ部材に線間密着が生じると、その後に行われる絞り加工においてシワ押さえに必要な荷重をブランクに付与できず、成形材にシワが発生することを抑制できないという問題がある。

【0008】

本発明の主たる目的は、深絞り加工に用いられる場合にも、成形材にシワ及びチギレが生じることを抑制できる絞り加工装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る絞り加工装置は、板状のワークを絞り加工するための絞り加工装置である。絞り加工装置は、第１方向に移動するパンチを含むパンチ部と、パンチの第１方向の一方端部が挿入される凹部と、凹部の外周縁に連なる第１環状面と、第１環状面を囲むように配置されている第２環状面とを含むダイとを備える。パンチ部は、ワークの外周部をダイの第１環状面に押圧可能であるしわ押さえ部と、第１方向においてしわ押さえ部とパンチの第１方向の他方端部との間に配置されている中間部を有し、第２環状面に接触可能であるダイ押圧部と、第１方向に伸縮可能であり、かつ第１方向においてしわ押さえ部と中間部との間に挟まれている少なくとも１つの第１スプリングと、第１方向に伸縮可能であり、かつ第１方向において中間部とパンチの他方端部との間に挟まれている少なくとも１つの第２スプリングとをさらに含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、深絞り加工に用いられる場合にも、成形材にシワ及びチギレが生じることを抑制できる絞り加工装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本実施の形態に係る絞り加工装置の第１状態を説明するための断面図である。

【図2】図１中の領域ＩＩを示す部分拡大断面図である。

【図3】本実施の形態に係る絞り加工装置の第２状態を説明するための断面図である。

【図4】図３中の領域ＩＶを示す部分拡大断面図である。

【図5】本実施の形態に係る絞り加工装置の第３状態を説明するための断面図である。

【図6】図５に示されるパンチ部を示す断面斜視図である。

【図7】本実施の形態に係る絞り加工装置のパンチ部の第１変形例を説明するための断面斜視図である。

【図8】本実施の形態に係る絞り加工装置のパンチ部の第２変形例を説明するための断面斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下では、同一または相当する部分に同一の符号を付すものとし、重複する説明は繰り返さない。

【0013】

＜絞り加工装置の構成＞
本実施の形態に係る絞り加工装置は、板状のワーク（例えば、ブランキング工程にて抜き落とされたブランク）を絞り加工するための装置である。図１～図６は、本実施の形態に係る絞り加工装置１００の一例を説明するための図である。図１～図６に示される絞り加工装置１００は、円形のブランクＢＲに対して円筒深絞り加工を行いブランクＢＲを成形材ＤＰ（図５参照）に加工するための装置である。

【0014】

図１～図６に示されるように、本実施の形態に係る絞り加工装置１００は、パンチ部１０と、ダイ２０と、搬送部３０とを備える。

【0015】

パンチ部１０は、第１方向ＤＲ１に移動するパンチ１１を含む。パンチ１１の中心軸は、第１方向ＤＲ１に沿っている。第１方向ＤＲ１は、例えば重力方向に沿っている。絞り加工装置１００は、パンチ１１が上死点と下死点との間を移動するように設けられている。

【0016】

なお、図１及び図２は、パンチ１１が上死点よりも下方に移動することにより実現される第１状態を示している。第１状態は、絞り加工に先立ってブランクＢＲにしわ押さえ荷重の付与を開始する状態である。図３及び図４は、パンチ１１が第１状態よりもさらに下方に移動することにより実現される第２状態を示している。第２状態は、絞り加工が行われる直前の状態である。図５及び図６は、パンチ１１が第２状態よりもさらに下方に移動することにより実現される第３状態を示している。第３状態は、パンチ１１が下死点に到達して絞り加工が行われた状態である。

【0017】

パンチ１１は、第１方向ＤＲ１においてダイ２０側に位置する第１端部１１Ａと、第１方向ＤＲ１において第１端部１１Ａとは反対側に位置する第２端部１１Ｂとを有している。パンチ１１の第１端部１１Ａの形状は、絞り加工により成形されるべき成形品の形状に応じて、適宜設定され得る。第２端部１１Ｂは、パンチ１１の中心軸に対する径方向（以下では、単に径方向とも記載する）において、第１端部１１Ａと第２端部１１Ｂとの間を延在する部分よりも外側に突出している第１フランジ部１１Ｃを有している。第１フランジ部１１Ｃは、例えばパンチ１１とは別部材であって、パンチ１１の第２端部１１Ｂに固定されている。

【0018】

ダイ２０は、パンチ１１の第１端部１１Ａが挿入される凹部２１Ａと、凹部２１Ａの外周縁に連なる第１環状面２１Ｂと、第１環状面２１Ｂを囲むように配置されている第２環状面２２Ａとを含む。第２環状面２２Ａは、例えば第１環状面２１Ｂよりも第１方向ＤＲ１においてパンチ部１０側に配置されている。ダイ２０は、例えば凹部２１Ａ及び第１環状面２１Ｂを有する第１部材２１と、第１部材２１とは別部材であって第２環状面２２Ａを有する第２部材２２（ガイドダイ）とを含む。第２部材２２は、後述する搬送部１９によってダイ２０上に搬送されたブランクＢＲを凹部２１Ａに対して位置決めするように設けられている。第２部材２２は、下方に向かうにつれて内径が小さくなる内周面（テーパー面）を有している。

【0019】

搬送部３０は、前工程からブランクＢＲをダイ２０に搬入するとともに、絞り加工後の成形材ＤＰを次工程に搬出する。

【0020】

パンチ部１０は、しわ押さえ部１２、ダイ押圧部１３，第１スプリング１４、第２スプリング１５、及び外郭部材１６をさらに含む。

【0021】

しわ押さえ部１２は、ブランクＢＲの外周部をダイ２０の第１環状面２１Ｂに押圧可能である。しわ押さえ部１２は、パンチ１１の中心軸に対する径方向（以下では、単に径方向とも記載する）において、パンチ１１の外側に配置されている。しわ押さえ部１２は、パンチ１１の中心軸に対する周方向（以下では、単に周方向とも記載する）において、パンチ１１の全周を囲むように配置されている。

【0022】

しわ押さえ部１２は、第１方向ＤＲ１においてダイ２０側に位置する第３端部１２Ａと、第１方向ＤＲ１において第３端部１２Ａとは反対側に位置する第４端部１２Ｂとを有している。第３端部１２Ａが、ブランクＢＲの外周部をダイ２０の第１環状面２１Ｂに押圧可能である。第３端部１２Ａは、ブランクＢＲの外周部の面接触可能である。第４端部１２Ｂは、上記径方向において第３端部１２Ａよりも外側に向かって突出している第２フランジ部１２Ｃを有している。第２フランジ部１２Ｃは、例えば上記周方向に連なっている。

【0023】

ダイ押圧部１３は、ダイ２０の第２環状面２２Ａに接触可能である。ダイ押圧部１３は、上記径方向においてパンチ１１及びしわ押さえ部１２の外側に配置されている筒状部１３Ａと、しわ押さえ部１２とパンチ１１の第１方向ＤＲ１の第２端部１１Ｂとの間に配置されている中間部１３Ｂとを有している。

【0024】

第１方向ＤＲ１においてダイ２０側に位置する筒状部１３Ａの先端部１３Ａ１が、ダイ２０の第２環状面２２Ａに接触可能とされている。第１方向ＤＲ１において先端部１３Ａ１とは反対側に位置する筒状部１３Ａの他方端部は、中間部１３Ｂに固定されている。

【0025】

筒状部１３Ａは、上記径方向において内側に向かって突出している第３フランジ部１３Ｃを有している。第３フランジ部１３Ｃは、第１方向ＤＲ１においてしわ押さえ部１２の第２フランジ部１２Ｃよりもダイ２０側に配置されている。第３フランジ部１３Ｃは、第１方向ＤＲ１において第２フランジ部１２Ｃと対向配置されている。第３フランジ部１３Ｃ及び第２フランジ部１２Ｃは、例えば第１環状部材１７（第１調整部材）を挟むように配置されている。第３フランジ部１３Ｃは、例えば上記周方向に連なっている。第３フランジ部１３Ｃの内径は、しわ押さえ部１２のうち第２フランジ部１２Ｃよりも第３端部１２Ａ側に位置する部分の外径以上であって、第２フランジ部１２Ｃの外径よりも小さい。

【0026】

筒状部１３Ａは、上記径方向において外側に向かって突出している第４フランジ部１３Ｄをさらに有している。第４フランジ部１３Ｄは、第１方向ＤＲ１において第３フランジ部１３Ｃに対してダイ２０とは反対側に配置されている。第４フランジ部１３Ｄは、第１方向ＤＲ１において、後述する外郭部材１６の第５フランジ部１６Ｄと対向配置されている。第４フランジ部１３Ｄは、例えば上記周方向に連なっている。

【0027】

中間部１３Ｂは、上記周方向において、パンチ１１の全周を囲むように配置されている。中間部１３Ｂは、上記径方向においてパンチ１１よりも外側であって筒状部１３Ａよりも内側に配置されている環状部分を有している。中間部１３Ｂの当該環状部分は、第１方向ＤＲ１においてしわ押さえ部１２の第４端部１２Ｂと対向している。

【0028】

第１スプリング１４は、第１方向ＤＲ１に伸縮可能である。第１スプリング１４は、第１方向ＤＲ１において、しわ押さえ部１２とダイ押圧部１３の中間部１３Ｂとの間に挟まれている。第１スプリング１４は、第１方向ＤＲ１において、ダイ２０側に位置する第５端部１４Ａと、第５端部１４Ａとは反対側に位置する第６端部１４Ｂとを有している。第５端部１４Ａは、例えば第２環状部材１８（第２調整部材）を介して、しわ押さえ部１２の第４端部１２Ｂと接続されている。第６端部１４Ｂは、例えばダイ押圧部１３の中間部１３Ｂと直接接続されている。第１スプリング１４は、ダイ押圧部１３に対してしわ押さえ部１２をダイ２０側に付勢する。第１スプリング１４がしわ押さえ部１２に付与する荷重の最大値、すなわち第１スプリング１４に付与される荷重の最大値は、成形材ＤＰにシワが生じることを抑制するためにしわ押さえ部１２が絞り加工時にブランクＢＲに付与する荷重（しわ押さえ荷重）となる。なお、第１スプリング１４に付与される荷重は、ダイ押圧部１３が第２環状面２２Ａに接触している状態（第２状態、第３状態、及び第２状態から第３状態に至るまでの間の移行状態）において最大となる。

【0029】

第１スプリング１４は、上記径方向において、パンチ１１よりも外側であって、ダイ押圧部１３の先端部１３Ａ１よりも内側に配置されている。第１スプリング１４は、例えばパンチ１１と同軸上に配置されている。第１スプリング１４の中心軸は、パンチ１１の中心軸と重なっている。第１スプリング１４の外径は、ダイ押圧部１３の筒状部１３Ａの内径以下である。

【0030】

第２スプリング１５は、第１方向ＤＲ１に伸縮可能である。第２スプリング１５は、第１方向ＤＲ１において、ダイ押圧部１３の中間部１３Ｂとパンチ１１の第２端部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃとの間に挟まれている。第２スプリング１５は、第１方向ＤＲ１において、ダイ２０側に位置する第７端部１５Ａと、第７端部１５Ａとは反対側に位置する第８端部１５Ｂとを有している。第７端部１５Ａは、例えばダイ押圧部１３の中間部１３Ｂと直接接続されている。第８端部１５Ｂは、例えばパンチ１１の第２端部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃと直接接続されている。第２スプリング１５は、例えばパンチ１１と同軸上に配置されている。第２スプリング１５は、例えばパンチ１１及び第１スプリング１４の各々と同軸上に配置されている。好ましくは、第２スプリング１５の外径は、ダイ押圧部１３の外径よりも小さい。

【0031】

第２スプリング１５のスプリングレート（バネ定数）は、例えば第１スプリング１４のスプリングレートと異なっている。第２スプリング１５のスプリングレートは、例えば第１スプリング１４のスプリングレートよりも低い。なお、第２スプリング１５のスプリングレートは、第１スプリング１４のスプリングレートよりも高くてもよい。

【0032】

パンチ１１の第２端部１１Ｂは、外郭部材１６に固定されている。外郭部材１６は、図示しない駆動装置と接続されており、駆動装置から付与される駆動力によってパンチ１１とともに第１方向ＤＲ１に移動する。

【0033】

外郭部材１６は、例えば第１外郭部材１６Ａ、第２外郭部材１６Ｂ、及び第３外郭部材１６Ｃを含む。第１外郭部材１６Ａ及び第２外郭部材１６Ｂの各々は、筒状部材であり、内部にパンチ１１、しわ押さえ部１２、ダイ押圧部１３、第１スプリング１４、及び第２スプリング１５を収容可能とされている。第１方向ＤＲ１においてダイ２０側に位置する第２外郭部材１６Ｂの開口端部は、第１方向ＤＲ１においてダイ２０とは反対側に位置する第１外郭部材１６Ａの開口端部と連結されている。第１方向ＤＲ１においてダイ２０とは反対側に位置する第２外郭部材１６Ｂの開口端部は、第３外郭部材１６Ｃによって塞がれている。

【0034】

第１外郭部材１６Ａは、上記径方向において内側に向かって突出している第５フランジ部１６Ｄをさらに有している。第５フランジ部１６Ｄは、第１方向ＤＲ１において、ダイ押圧部１３の第４フランジ部１３Ｄよりもダイ２０側に配置されている。第５フランジ部１６Ｄは、例えば上記周方向に連なっている。第５フランジ部１６Ｄの内径は、筒状部１３Ａのうち第４フランジ部１３Ｄよりも先端部１３Ａ１側に位置する部分の外径以上であって、第４フランジ部１３Ｄの外径よりも小さい。

【0035】

第１環状部材１７及び第２環状部材１８は、第１スプリング１４の第１方向ＤＲ１のたわみ量を調整して、第１スプリング１４がしわ押さえ部１２に付与する荷重（すなわち、しわ押さえ部１２がブランクＢＲに付与する荷重）を調整するための部材である。第１環状部材１７及び第２環状部材１８の各々の厚みは、第１スプリング１４がしわ押さえ部１２に付与する荷重が成形材ＤＰのシワの発生を抑制できる適切なしわ押さえ荷重となるように、設定される。

【0036】

パンチ部１０は、第１環状部材１７及び第２環状部材１８の一方のみを含んでいてもよいし、第１環状部材１７及び第２環状部材１８を含んでいなくてもよい。第１スプリング１４の第５端部１４Ａは、第２環状部材１８を介さずに、しわ押さえ部１２の第４端部１２Ｂと直接接続されていてもよい。第６端部１４Ｂは、環状部材を介して、中間部１３Ｂに接続されていてもよい。第２スプリング１５の第７端部１５Ａは、環状部材を介してダイ押圧部１３の中間部１３Ｂと接続されていてもよい。第８端部１５Ｂは、環状部材を介してパンチ１１の第２端部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃと接続されていてもよい。

【0037】

パンチ部１０において、しわ押さえ部１２は、ダイ押圧部１３に対して第１方向ＤＲ１に相対的に移動可能である。他方、第１方向ＤＲ１において互いに対向する第２フランジ部１２Ｃ及び第３フランジ部１３Ｃによって、ダイ押圧部１３に対するしわ押さえ部１２の最下点が設定されている。これにより、第１スプリング１４は、しわ押さえ部１２の第４端部１２Ｂとダイ押圧部１３の中間部１３Ｂとの間に保持されている。

【0038】

パンチ部１０において、パンチ１１及び外郭部材１６は、しわ押さえ部１２及びダイ押圧部１３に対して第１方向ＤＲ１に相対的に移動可能である。他方、第１方向ＤＲ１において互いに対向する第４フランジ部１３Ｄ及び第５フランジ部１６Ｄによって、外郭部材１６に対するダイ押圧部１３の最下点が設定されている。これにより、第２スプリング１５は、ダイ押圧部１３の中間部１３Ｂとパンチ１１の第２端部１１Ｂの第１フランジ部１１Ｃとの間に保持されている。

【0039】

絞り加工装置１００では、パンチ１１が上死点に配置されている初期状態において、第２スプリング１５には初期荷重（予圧）が加えられている。第２スプリング１５の初期荷重は、第１スプリング１４に付与される荷重の最大値よりも大きい。言い換えると、第２スプリング１５の初期荷重は、ダイ押圧部１３が第２環状面２２Ａに接触している状態において第１スプリング１４に付与される荷重よりも大きい。第２スプリング１５のスプリングレートが第１スプリング１４のスプリングレートよりも低い場合には、初期状態における第２スプリング１５のたわみ量が、第２状態に到達時点での第１スプリング１４のたわみ量よりも多くなるように設定される。他方、第２スプリング１５のスプリングレートが第１スプリング１４のスプリングレートよりも高い場合には、初期状態における第２スプリング１５のたわみ量は、パンチ１１が下死点に到達した時点での第２スプリング１５のたわみ量が第２スプリング１５の限界たわみ量を超えない限りにおいて任意に設定可能であり、例えば第２状態に到達時点での第１スプリング１４のたわみ量よりも少なくてもよいし、これよりも多くてもよい。

【0040】

絞り加工装置１００では、パンチ１１が上死点から下死点に移動することにより、ブランクＢＲに対する深絞り加工が行われる。上述のように、絞り加工装置１００では、パンチ１１が上死点から下死点に移動する１回のストロークの間に、図１及び図２に示される第１状態、図３及び図４に示される第２状態、及び図５及び図６に示される第３状態が順に実現される。

【0041】

パンチ１１が上死点から下死点に向けて第１方向ＤＲ１に移動開始すると、パンチ部１０の全体が共に第１方向ＤＲ１に移動する。これにより、しわ押さえ部１２がダイ２０の第１環状面２１Ｂ上に配置されているブランクＢＲの外周部に接触し、第１状態が実現される。上記移動に際し、第１スプリング１４及び第２スプリング１５は、上記初期状態と比べて圧縮されない。第１状態では、ダイ押圧部１３はダイ２０の第２環状面２２Ａに接触していない。

【0042】

図２に示されるように、絞り加工装置１００では、第１状態においてパンチ１１の第１端部１１ＡとブランクＢＲとの間の第１方向ＤＲ１の第１距離Ｌ１がダイ押圧部１３の先端部１３Ａ１とダイ２０の第２環状面２２Ａとの間の第２距離Ｌ２よりも長くなるように、パンチ１１、しわ押さえ部１２、及びダイ押圧部１３が設けられている。

【0043】

さらにパンチ１１が第１状態から下死点に向けて第１方向ＤＲ１に第２距離Ｌ２を移動すると、ダイ押圧部１３、第２スプリング１５、及び外郭部材１６がパンチ１１とともに第１方向ＤＲ１に上記第２距離Ｌ２を移動して、ダイ押圧部１３の先端部１３Ａ１がダイ２０の第２環状面２２Ａに接触し、図３及び図４に示される第２状態が実現される。第２状態では、パンチ１１の第１端部１１ＡがブランクＢＲに接触していない。第２状態におけるパンチ１１の第１端部１１ＡとブランクＢＲとの間の距離は、上記第１距離Ｌ１と上記第２距離Ｌ２との差分（Ｌ１－Ｌ２）である。上記移動時には、しわ押さえ部１２、第１スプリング１４の第５端部１４Ａ、第１環状部材１７、及び第２環状部材１８は、第１方向ＤＲ１に移動しない。第１状態が実現された後第２状態が実現されるまでの間、第１スプリング１４は、第１状態と比べて圧縮される。他方、第１状態が実現された後第２状態が実現されるまでの間、第２スプリング１５は、第１状態と比べて圧縮されない。

【0044】

上述のように、絞り加工装置１００では、第２状態において第１スプリング１４に付与される荷重が成形材ＤＰにシワが生じることを抑制するために適切なしわ押さえ荷重となるように、しわ押さえ部１２、ダイ押圧部１３、第１スプリング１４、第１環状部材１７、及び第２環状部材１８が設けられている。例えば、適切なしわ押さえ荷重と第１スプリング１４のスプリングレートとに基づき、適切なしわ押さえ荷重を発生させるために必要とされる第１スプリング１４の初期長さ及びたわみ量が見積もられる。さらに見積もられた第１スプリング１４の初期長さ及びたわみ量に基づき、第１スプリング１４を適切に配置するために必要とされるしわ押さえ部１２、ダイ押圧部１３、第１環状部材１７、及び第２環状部材１８の各々の寸法が見積もられる。

【0045】

上述のように、絞り加工装置１００では、第２スプリング１５には初期荷重が付与されている。そのため、第２スプリング１５は、初期荷重を超える荷重が付与されるまで、圧縮されない。さらに第２スプリング１５の初期荷重は、ダイ押圧部１３が第２環状面２２Ａに接触する第２状態及び第３状態において第１スプリング１４に付与される荷重よりも大きい。そのため、第２スプリング１５は、成形材ＤＰのシワの発生を抑制できる適切なしわ押さえ荷重が第１スプリング１４に付与される第２状態に到達するまで、圧縮しない。これにより、絞り加工装置１００では、第２状態に到達する前に、第１状態に対する第２スプリング１５のたわみ量が上記差分（Ｌ１－Ｌ２）よりも多くならないため、パンチ１１の第１端部１１ＡがブランクＢＲに到達して絞り加工を開始することが抑制されている。

【0046】

第２状態が実現された後、パンチ１１が下死点に向けて第１方向ＤＲ１にさらに移動する。このとき、パンチ１１のみが第１方向ＤＲ１に上記差分（Ｌ１－Ｌ２）よりも長い距離を移動する。ダイ押圧部１３及び第２スプリング１５の第７端部１５Ａは、第１方向ＤＲ１に移動しない。これにより、パンチ１１が下死点に到達し、図５及び図６に示される第３状態が実現され、ブランクＢＲが深絞り加工され、成形材ＤＰが形成される。第２状態が実現された後第３状態が実現されるまでの間、第２スプリング１５は、第２状態と比べて圧縮される。他方、第２状態が実現された後第３状態が実現されるまでの間、第１スプリング１４は、第２状態と比べて圧縮されない。そのため、第２状態から第３状態が実現されるまでの間、第１スプリング１４がしわ押さえ部１２に付与する荷重、すなわち第１スプリング１４に付与される荷重は、一定に保持される。つまり、第２状態から第３状態が実現されるまでの間に第１スプリング１４がしわ押さえ部１２に付与し続ける荷重が、パンチ１１が上死点から下死点に移動する１回のストロークの間に第１スプリング１４がしわ押さえ部１２に付与する最大荷重となる。

【0047】

上述のように、第２状態から第３状態が実現されるまでの間に第１スプリング１４がしわ押さえ部１２に付与し続ける荷重は、深絞り加工後の成形材ＤＰにおいてシワの発生を抑制できる適切なしわ押さえ荷重に設定されている。そのため、絞り加工装置１００では、ブランクＢＲの外周部には適切なしわ押さえ荷重が付与され続けている状態において、深絞り加工が行われ得る。その結果、絞り加工装置１００によれば、深絞り加工に用いられる場合にも、成形材ＤＰにシワ及びチギレが生じることを抑制できる。

【0048】

絞り加工装置１００では、第３状態が実現されたときに第２スプリング１５に付与される荷重が第２スプリング１５の耐荷重を超えないように、第２スプリング１５が設けられている。

【0049】

＜効果＞
上述した説明と一部重複する記載もあるが、本実施の形態に係る絞り加工装置１００の特徴的な構成および効果を以下にまとめて記載する。

【0050】

絞り加工装置１００は、しわ押さえ部１２とダイ押圧部１３の中間部１３Ｂとの間に挟まれている第１スプリング１４と、中間部１３Ｂとパンチ１１の第２端部１１Ｂとの間に挟まれている第２スプリング１５とを備えるため、しわ押さえ部１２がブランクＢＲの外周部に対してシワの発生を抑制可能な十分な荷重を付与した後にパンチ１１を下死点まで下降させるためにパンチ１１に付与される荷重は、しわ押さえ部１２を介してブランクＢＲに付与されない。そのため、絞り加工装置１００によれば、深絞り加工を行う場合にも、成形材ＤＰにシワ及びチギレが生じることを抑制できる。

【0051】

絞り加工装置１００では、第２スプリング１５の初期荷重が、ダイ押圧部１３が第２環状面２２Ａに接触している第２状態及び第３状態において第１スプリング１４に付与される荷重よりも大きい。そのため、第２スプリング１５は、成形材ＤＰにおいてシワの発生を抑制できる適切なしわ押さえ荷重が第１スプリング１４に付与されるまで、圧縮しない。これにより、絞り加工装置１００では、ブランクＢＲに適切なしわ押さえ荷重が付与される前に、絞り加工は開始されない。

【0052】

なお、第２スプリング１５の初期荷重は、ダイ押圧部１３が第２環状面２２Ａに接触している第２状態及び第３状態において第１スプリング１４に付与される荷重と等しくてもよい。つまり、第２スプリング１５の初期荷重は、ダイ押圧部１３が第２環状面２２Ａに接触している第２状態及び第３状態において第１スプリング１４に付与される荷重以上であればよい。このようにしても、第２スプリング１５は、成形材ＤＰにおいてシワの発生を抑制できる適切なしわ押さえ荷重が第１スプリング１４に付与されるまで、圧縮しない。

【0053】

上述のように、第１スプリング１４は、第２状態、第３状態、及びから第３状態に適切なしわ押さえ荷重をしわ押さえ部１２を介してブランクＢＲに付与するように設けられている。第２スプリング１５は、第１スプリング１４により適切なしわ押さえ荷重がブランクＢＲに付与された後に圧縮を開始するとともに、パンチ１１が下死点に達したときに付与される荷重よりも高い耐荷重を有するように、設けられている。絞り加工装置１００では、第２スプリング１５のスプリングレートは、第１スプリング１４のスプリングレートと異なっている。このようにすれば、第２スプリング１５のスプリングレートが第１スプリング１４のスプリングレートと等しい場合と比べて、設計の自由度が高まるため、第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々は容易に設計され得る。

【0054】

好ましくは、第２スプリング１５のスプリングレートが第１スプリング１４のスプリングレートよりも低い。このようにすれば、第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々は、たわみ量が多いほどスプリングレートが低くなるように設定されている一般的なスプリングにより構成され得る。他方、一般的なスプリングにより構成されている第１スプリング１４では第２状態においてブランクＢＲに過剰な荷重を付与してしまう場合には、第１スプリング１４のスプリングレートは、一般的なスプリングのそれよりも低く設定されていればよい。この場合、第１スプリング１４のスプリングレートは、第２スプリング１５のスプリングレートよりも高くてもよいし、第２スプリング１５のスプリングレートよりも低くてもよい。

【0055】

絞り加工装置１００では、第１状態が実現された後、ダイ押圧部１３が第２環状面２２Ａに接触する第２状態が実現されるまでの間、ダイ押圧部１３、及び第２スプリング１５がパンチと共に第１方向ＤＲ１に移動し、かつ第１スプリング１４のみが圧縮する。第２状態後、パンチ１１が下死点に到達する第３状態が実現されるまでの間、パンチ１１のみが第１方向ＤＲ１に移動し、かつ第２スプリング１５が圧縮する。第３状態における第１スプリング１４のたわみ量は、第２状態における第１スプリング１４のたわみ量と等しい。つまり、絞り加工装置１００では、第１スプリング１４に付与される荷重は、第２状態から第３状態に移行するまで一定とされる。そのため、成形材ＤＰにチギレを生じさせるような大きな荷重が第１スプリング１４に付与されることを抑制できる。

【0056】

第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々に適切に荷重を付与するために、パンチ１１に対する第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々の位置関係は適切に設定される必要がある。絞り加工装置１００では、第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々が、パンチ１１と同軸上に配置されているため、第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々がパンチ１１と同軸上に配置されていない場合とくらべて、第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々に加えられる荷重を管理しやすい。また、パンチ１１が第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々の内側に通されているため、パンチ１１が第１スプリング１４及び第２スプリング１５の各々の外側に配置されている場合と比べて、パンチ部１０を上記径方向に小型化できる。

【0057】

絞り加工装置１００では、パンチ部１０が、第１方向ＤＲ１においてしわ押さえ部１２と第１スプリング１４との間に配置されている第１環状部材１７、及び第１方向ＤＲ１においてしわ押さえ部１２とダイ押圧部１３との間に配置されている第２環状部材１８（第２調整部材）を備えている。上述のように、第１環状部材１７及び第２環状部材１８の各々は、第１スプリング１４の第１方向ＤＲ１のたわみ量を調整可能である。絞り加工装置１００では、第１環状部材１７及び第２環状部材１８を備えない場合と比べて、第１スプリング１４の第１方向ＤＲ１のたわみ量の調整範囲が広い。

【0058】

絞り加工装置１００では、ダイ２０の第２環状面２２Ａは、第１環状面２１Ｂよりも第１方向ＤＲ１においてパンチ１１の第２端部１１Ｂ側に配置されている。そのため、第２環状面２２Ａが第１環状面２１Ｂと同一平面上に配置されている場合と比べて、第１状態において上記第１距離Ｌ１が上記第２距離Ｌ２よりも長くなるようにパンチ１１、しわ押さえ部１２、及びダイ押圧部１３を設計することが、容易となる。

【0059】

＜変形例＞
本実施の形態に係る絞り加工装置１００のパンチ部１０は、以下のように変形され得る。絞り加工装置１００のパンチ部１０は、少なくとも１つの第１スプリング１４と、少なくとも１つの第２スプリング１５とを含んでいればよい。パンチ部１０は、１つの第１スプリング１４と、複数の第２スプリング１５とを含んでいてもよい。パンチ部１０は、複数の第１スプリング１４と、１つの第２スプリング１５とを含んでいてもよい。パンチ部１０は、複数の第１スプリング１４と、複数の第２スプリング１５とを含んでいてもよい。

【0060】

図７に示されるように、パンチ部１０は、複数の第２スプリング１５を含んでいてもよい。複数の第２スプリング１５は、互いに同等の構成を有している。この場合、ダイ押圧部１３の中間部１３Ｂには、複数の収容部１３Ｅが形成されている。複数の第２スプリング１５の各々は、１つの収容部１３Ｅ内に収容されている。好ましくは、複数の第２スプリング１５の各々は、パンチ１１の中心軸に対して互いに回転対称性を有している。この場合、複数の収容部１３Ｅの各々も、パンチ１１の中心軸に対して互いに回転対称性を有している。図７に示される２つの第２スプリング１５は、パンチ１１の中心軸周りに１８０度の回転対称性を有している。なお、パンチ部１０は、３以上の第２スプリング１５を含んでいてもよい。

【0061】

図８に示されるように、パンチ部１０は、複数の第１スプリング１４を含んでいてもよい。複数の第１スプリング１４は、互いに同等の構成を有している。この場合、ダイ押圧部１３の中間部１３Ｂには、少なくとも１つの収容部１３Ｅが形成されている。さらにダイ押圧部１３は、しわ押さえ部１２の第４端部１２Ｂと接しており、パンチ１１及び中間部１３Ｂに対してしわ押さえ部１２ととともに第１方向ＤＲ１に相対的に移動可能である可動部１３Ｆをさらに含む。可動部１３Ｆは、複数の第１スプリング１４の各々を位置決めするための複数の位置決め部１３Ｆを有している。複数の位置決め部１３Ｆの各々は、例えば第１方向ＤＲ１において筒状部１３Ａ側からパンチ１１の第２端部１１Ｂ側に向かって突出する突出部として設けられている。好ましくは、複数の第１スプリング１４の各々は、パンチ１１の中心軸に対して互いに回転対称性を有している。この場合、複数の位置決め部１３Ｆの各々も、パンチ１１の中心軸に対して互いに回転対称性を有している。図８に示される２つの第１スプリング１４は、パンチ１１の中心軸周りに１８０度の回転対称性を有している。なお、パンチ部１０は、３以上の第１スプリング１４を含んでいてもよい。

【0062】

図８に示されるパンチ部１０は、図７に示されるパンチ部１０と同様に、２つの第２スプリング１５を含んでいてもよい。この場合、２つの第１スプリング１４の中心軸間を結ぶ仮想直線が２つの第２スプリング１５の中心軸間を結ぶ仮想直線とパンチ１１の中心軸上で直交するように、２つの第１スプリング１４と２つの第２スプリング１５とがパンチ１１に対して位置決めされていてもよい。

【0063】

以上のように本開示の実施の形態について説明を行なったが、上述の実施の形態を様々に変形することも可能である。また、本開示の範囲は上述の実施の形態に限定されるものではない。本開示の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むことが意図される。

【符号の説明】

【0064】

１０ パンチ部、１１ パンチ、１１Ａ 第１端部、１１Ｂ 第２端部、１１Ｃ 第１フランジ部、１２ しわ押さえ部、１２Ａ 第３端部、１２Ｂ 第４端部、１２Ｃ 第２フランジ部、１３ ダイ押圧部、１３Ａ１ 先端部、１３Ａ 筒状部、１３Ｂ 中間部、１３Ｃ 第３フランジ部、１３Ｄ 第４フランジ部、１３Ｅ 収容部、１３Ｆ 位置決め部、１４ 第１スプリング、１４Ａ 第５端部、１４Ｂ 第６端部、１５ 第２スプリング、１５Ａ 第７端部、１５Ｂ 第８端部、１６ 外郭部材、１６Ａ 第１外郭部材、１６Ｂ 第２外郭部材、１６Ｃ 第３外郭部材、１６Ｄ 第５フランジ部、１７ 第１環状部材、１８ 第２環状部材、１９ 保持部、２０ ダイ、２１ 第１部材、２１Ａ 凹部、２１Ｂ 第１環状面、２２ 第２部材、２２Ａ 第２環状面、１００ 絞り加工装置。

【要約】

【課題】深絞り加工に用いられる場合にも、成形材にシワ及びチギレが生じることを抑制できる絞り加工装置を提供する。
【解決手段】絞り加工装置１００は、第１方向ＤＲ１に移動するパンチ１１を含むパンチ部１０と、パンチの第１方向の第１端部１１Ａが挿入される凹部２１Ａと、凹部の外周縁に連なる第１環状面２１Ｂと、第１環状面を囲むように配置されている第２環状面２２Ａとを含むダイ２０とを備える。パンチ部は、ブランクＢＲの外周部をダイの第１環状面に押圧可能であるしわ押さえ部１２、第１方向においてしわ押さえ部とパンチの第１方向の第２端部１１Ｂとの間に配置されている中間部１３Ｂを有し、第２環状面に接触可能であるダイ押圧部１３、第１方向に伸縮可能であり、かつ第１方向においてしわ押さえ部と中間部との間に挟まれている第１スプリング１４、及び、第１方向に伸縮可能であり、かつ第１方向において中間部とパンチの他方端部との間に挟まれている第２スプリング１５とをさらに含む。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】