特許 7558818 プレス機械およびワーク成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-09-20

(45)【発行日】2024-10-01

(54)【発明の名称】プレス機械およびワーク成形方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 24/16 20060101AFI20240924BHJP

   B21D 22/26 20060101ALI20240924BHJP

   B21J 5/08 20060101ALI20240924BHJP

【ＦＩ】

B21D24/16 A

B21D22/26 C

B21J5/08 Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021004317

(22)【出願日】2021-01-14

(65)【公開番号】P2022109019

(43)【公開日】2022-07-27

【審査請求日】2023-10-11

(73)【特許権者】

【識別番号】390001579

【氏名又は名称】プレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100128509

【弁理士】

【氏名又は名称】絹谷 晴久

(74)【代理人】

【識別番号】100119356

【弁理士】

【氏名又は名称】柱山 啓之

(72)【発明者】

【氏名】須田 辰也

【審査官】飯田 義久

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１２１０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２６６１３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０１９７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１１７６１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ２４／１６

Ｂ２１Ｄ ２２／２６

Ｂ２１Ｊ ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

下型と、
前記下型に対し昇降可能であり、前記下型との間でワークを挟む上型と、
前記下型および前記上型により挟まれた前記ワークを水平方向に押圧して増肉加工する増肉型と、
増肉加工時に前記下型および前記上型を互いに離間しないようロックするロック機構と、
を備え、
前記ロック機構は、
前記下型に設けられた下型側係合部と、
前記上型に設けられた上型側係合部と、
水平方向に移動可能に設けられ、前記下型側係合部および前記上型側係合部に同時に係合可能なロック部材と、
を備える
ことを特徴とするプレス機械。

【請求項2】

前記下型側係合部は、前記下型の側部に突出して設けられた下型側凸部により形成され、
前記上型側係合部は、前記上型の側部に突出して設けられた上型側凸部により形成され、
前記ロック部材は、係合時に前記下型側凸部および前記上型側凸部を上下から挟む一対の係合凸部を有する
請求項１に記載のプレス機械。

【請求項3】

前記ロック機構は、前記ロック部材を離脱側に付勢するリターンスプリングを備える
請求項１または２に記載のプレス機械。

【請求項4】

前記プレス機械は、
上型支持部材と、
前記上型支持部材に前記上型を昇降可能に連結する伸縮機構と、
を備え、
前記ロック機構は、前記上型支持部材に設けられ前記上型支持部材の下降時に前記ロック部材を係合側に押圧する押圧部材を備える
請求項１～３のいずれか一項に記載のプレス機械。

【請求項5】

前記ロック機構は、前記ロック部材および前記押圧部材にそれぞれ設けられ互いに摺接可能な傾斜カム面を備える
請求項４に記載のプレス機械。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のプレス機械を用いてワークを成形する方法であって、
前記ワークを所定形状にプレス加工する第１ステップと、
プレス加工後の前記ワークを前記下型および前記上型により挟む第２ステップと、
前記ロック機構により前記下型および前記上型を互いに離間しないようロックする第３ステップと、
前記ワークを前記増肉型により水平方向に押圧して前記ワークを増肉加工する第４ステップと、
を備えたことを特徴とするワーク成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示はプレス機械およびワーク成形方法に係り、特に、ワークの肉厚を増加する増肉加工を行うのに好適なプレス機械およびワーク成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ワークの肉厚を増加する増肉加工を行うプレス機械が公知である（例えば特許文献１参照）。このものでは、下型および上型によりワークを上下方向に挟んで拘束し、この状態でワークの側端部を増肉型で水平方向に押圧し、ワークを増肉する。増肉前のワークと、下型および上型の少なくとも一方との間にはクリアランスが設けられ、このクリアランスにワークの材料が押し込まれることで増肉が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１２－１２１０３４号公報

【文献】特開２０１１－２０１７３号公報

【文献】実公昭６４－６９９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、増肉加工時には下型および上型を互いに離間させるような力が発生する。この力により下型および上型が実際に離間してしまうと、クリアランスの寸法および形状が変化し、所望の増肉形状を得られなくなる虞がある。

【0005】

そこで本開示は、かかる事情に鑑みて創案され、その目的は、増肉加工時における下型および上型の離間を抑制することができるプレス機械およびワーク成形方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一の態様によれば、
下型と、
前記下型に対し昇降可能であり、前記下型との間でワークを挟む上型と、
前記下型および前記上型により挟まれた前記ワークを水平方向に押圧して増肉加工する増肉型と、
増肉加工時に前記下型および前記上型を互いに離間しないようロックするロック機構と、
を備えたことを特徴とするプレス機械が提供される。

【0007】

好ましくは、前記ロック機構は、
前記下型に設けられた下型側係合部と、
前記上型に設けられた上型側係合部と、
水平方向に移動可能に設けられ、前記下型側係合部および前記上型側係合部に同時に係合可能なロック部材と、
を備える。

【0008】

好ましくは、前記下型側係合部は、前記下型の側部に突出して設けられた下型側凸部により形成され、
前記上型側係合部は、前記上型の側部に突出して設けられた上型側凸部により形成され、
前記ロック部材は、係合時に前記下型側凸部および前記上型側凸部を上下から挟む一対の係合凸部を有する。

【0009】

好ましくは、前記ロック機構は、前記ロック部材を離脱側に付勢するリターンスプリングを備える。

【0010】

好ましくは、前記プレス機械は、
上型支持部材と、
前記上型支持部材に前記上型を昇降可能に連結する伸縮機構と、
を備え、
前記ロック機構は、前記上型支持部材に設けられ前記上型支持部材の下降時に前記ロック部材を係合側に押圧する押圧部材を備える。

【0011】

好ましくは、前記ロック機構は、前記ロック部材および前記押圧部材にそれぞれ設けられ互いに摺接可能な傾斜カム面を備える。

【0012】

本開示の他の態様によれば、
前記プレス機械を用いてワークを成形する方法であって、
前記ワークを所定形状にプレス加工する第１ステップと、
プレス加工後の前記ワークを前記下型および前記上型により挟む第２ステップと、
前記ロック機構により前記下型および前記上型を互いに離間しないようロックする第３ステップと、
前記ワークを前記増肉型により水平方向に押圧して前記ワークを増肉加工する第４ステップと、
を備えたことを特徴とするワーク成形方法が提供される。

【発明の効果】

【0013】

本開示によれば、増肉加工時における下型および上型の離間を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本実施形態のプレス機械を示す正面図である。

【図2】本実施形態のワークを示す斜視図である。

【図3】プレス加工時のプレス機械を示す正面図である。

【図4】プレス加工終了時のプレス機械を示す正面図である。

【図5】ロック開始時のプレス機械を示す正面図である。

【図6】ロック中のプレス機械を示す正面図である。

【図7】ロック終了時のプレス機械を示す正面図である。

【図8】増肉加工時のプレス機械を示す正面図である。

【図9】増肉加工終了時のプレス機械を示す正面図である。

【図10】プレス加工時のワークを示す側面断面図である。

【図11】増肉加工前のワークを示す側面断面図である。

【図12】増肉加工後のワークを示す側面断面図である。

【図13】伸縮機構のバネ特性を示すグラフである。

【図14】変形例のプレス機械を示す部分正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、添付図面を参照して本開示の実施形態を説明する。なお本開示は以下の実施形態に限定されない点に留意されたい。

【0016】

図１に、本実施形態のプレス機械Ｍを示す。便宜上、前後左右上下の各方向を図示の通り定める。但しこれら各方向が説明の便宜上定められたものに過ぎない点に留意されたい。図示例において、上下方向は鉛直方向に一致する。前後方向および左右方向は水平方向に含まれる。

【0017】

プレス機械Ｍの中心軸（マシン軸という）を符号Ｃで示す。マシン軸Ｃは上下方向に延びる。以下特に断らない限り、マシン軸Ｃを基準とした軸方向、半径方向および周方向を単に軸方向、半径方向および周方向というものとする。

【0018】

プレス機械Ｍは、油圧プレス機により形成され、下型１と、下型１に対し昇降可能な上型２とを備える。下型１は、プレス機械Ｍの固定側であるボルスタ（図示せず）等の上面に固定される。下型１は、ワークＷに接触してワークＷを実質的に成形するダイ３と、ダイ３を固定するダイホルダ４とを備える。

【0019】

上型２は、下型１の上に昇降可能かつ近接離反可能に配置される。上型２は、ワークＷに接触すると共にダイ３と協働してワークＷを実質的に成形する第１パンチとしての成形用パンチ５と、パンチ５を固定するパンチホルダ６とを備える。

【0020】

ここで図２を参照して、ワークＷの成形順序を説明する。本実施形態における初期状態ないし成形前のワークＷは、図２（Ａ）に示すように単純な四角形の板材であり、具体的には鉄、アルミ等の金属材料でできた厚さｔ１のブランク材もしくは板金である。このワークＷは、図２（Ｂ）に示すように断面Ｕ字状もしくは半円状に曲げられ、全体として半円パイプ状になるよう、プレス加工により成形される。次いでこのワークＷは、図２（Ｃ）に示すように増肉加工により増肉される。すなわち、ワークＷの前後方向（長手方向）における前側部分Ｗｆの厚さｔ２が、後側部分Ｗｒの厚さｔ１より厚くなるよう、前側部分Ｗｆが厚さ方向に段差状に増肉される。このとき、増肉は内径方向のみに行われ、外径方向には行われない。これにより、一定外径のきれいな外観が得られる。

【0021】

例えば、増肉後のワークＷが上下一対で溶接され、全体として円形パイプに形成され、この円形パイプの前端面に別のパイプが突き合わせ溶接されることがある。このとき、溶接部の強度を増すために全体を増肉すると、重量も増加する。このため、軽量化目的で本実施形態の如く一部のみが増肉される。これにより強度増加と軽量化を両立させることができる。

【0022】

本実施形態の場合、図２（Ｂ）のプレス加工（もしくはＵ字曲げ）工程と、図２（Ｃ）の増肉加工工程とは、それぞれ別のパンチ５を用いて行われる。図１に示すのはプレス加工工程で用いるパンチ５である。増肉加工工程で用いるパンチについては後述する。

【0023】

図１に示すように、ダイ３とパンチ５の成形面３Ａ，５Ａは、プレス加工後のワークＷ（図２（Ｂ））の形状に合わせて断面Ｕ字状もしくは半円状に形成される。ダイ３は、前後方向に延びる断面Ｕ字状の成形溝１１を有する。ダイ３は、ダイホルダ４の中心部に設けられたダイ固定穴７内に嵌合固定される。ダイ３の底部には、昇降可能かつ成形溝１１内に出没可能なイジェクト用パッド８が設けられる。パッド８は油圧式等のパッド駆動装置（図示せず）により昇降駆動される。本実施形態の場合、前側部分Ｗｆと後側部分Ｗｒをそれぞれ押し上げるための二つのパッド８が設けられる（図１０参照）。

【0024】

プレス機械Ｍは、上型支持部材９と、上型支持部材９に上型２を昇降可能に連結する伸縮機構１０とを備える。上型支持部材９は、上型２の上方に配置され、プレス機械Ｍの可動側であるスライド（図示せず）等の下面に固定される。伸縮機構１０は、本実施形態ではガススプリングにより形成され、上下方向に伸縮可能となるよう配置される。伸縮機構１０は、上型支持部材９とパンチホルダ６の間に配設され、これらの中心部同士を近接離反可能に連結する。伸縮機構１０の内部のガス圧は、図示しない圧力制御装置により制御可能となっている。

【0025】

またプレス機械Ｍは、増肉加工時に下型１および上型２を互いに離間しないようロックするロック機構２０を備える。

【0026】

ロック機構２０は、下型１に設けられた下型側係合部と、上型２に設けられた上型側係合部と、水平方向に移動可能に設けられ、下型側係合部および上型側係合部に同時に係合可能なロック部材２１とを備える。

【0027】

下型側係合部は、下型１の側部に突出して設けられた下型側凸部２２により形成される。上型側係合部は、上型２の側部に突出して設けられた上型側凸部２３により形成される。ロック部材２１は、係合時に下型側凸部２２および上型側凸部２３を上下から挟む一対の係合凸部２４，２５を有する（図７参照）。

【0028】

下型側凸部２２、上型側凸部２３、ロック部材２１および係合凸部２４，２５は、マシン軸Ｃを境に左右対称に設けられる。従ってここでは便宜上、右側の構成についてのみ説明し、左側の構成については説明を省略する。

【0029】

下型１のダイホルダ４は、上面２６と、上面２６の左右方向内側（マシン軸Ｃ側）の端部に起立して設けられた内側壁２７と、上面２６の左右方向外側（反マシン軸Ｃ側）の端部に起立して設けられた外側壁２８とを有する。これら上面２６、内側壁２７および外側壁２８もマシン軸Ｃを境に左右対称に設けられる。よって右側の構成についてのみ説明する。

【0030】

上面２６は、水平な平坦面であり、この上にロック部材２１が左右方向にスライド可能に配置される。内側壁２７は、その左側（左右方向内側）の側面で前述のダイ固定穴７の上側の一部を画成する。内側壁２７の上端部から下型側凸部２２が、右側（左右方向外側）に向かって突出する。図示例の下型側凸部２２は断面矩形とされる。

【0031】

上型側凸部２３は、パンチホルダ６の右側面の下端部から右側に向かって突出する。この上型側凸部２３も断面矩形とされる。左右方向における上型側凸部２３の右端の位置は、下型側凸部２２の右端の位置と等しくされる。

【0032】

ロック部材２１の下側の係合凸部２４は、ロック部材２１の左側面の下端部から左側に向かって突出する。ロック部材２１の上側の係合凸部２５も同様に、ロック部材２１の左側面の上端部から左側に向かって突出する。これら係合凸部２４，２５も断面矩形とされる。

【0033】

ロック機構２０は、上型支持部材９に設けられ上型支持部材９の下降時にロック部材２１を係合側、すなわち左右方向内側に押圧する押圧部材２９を備える。またロック機構２０は、ロック部材２１および押圧部材２９にそれぞれ設けられ互いに摺接可能な傾斜カム面３０，３１を備える。これら押圧部材２９および傾斜カム面３０，３１も、マシン軸Ｃを境に左右対称に設けられるので、右側の構成についてのみ説明する。

【0034】

押圧部材２９は、パンチホルダ６と干渉しないよう、パンチホルダ６よりも右側の位置に配置され、上型支持部材９の下面から下方に延びている。押圧部材２９の傾斜カム面３１は、押圧部材２９の下端かつ左端の角部を斜めに切り欠いて形成される。傾斜カム面３１は、下方ほど右側に向かうような傾斜面とされている。

【0035】

ロック部材２１の傾斜カム面３０は、ロック部材２１の上端かつ右端の角部を斜めに切り欠いて形成される。傾斜カム面３０も、下方ほど右側に向かうような傾斜面とされ、かつ押圧部材２９の傾斜カム面３１と平行な傾斜面とされている。

【0036】

ロック機構２０は、ロック部材２１を離脱側、すなわち左右方向外側に付勢するリターンスプリング３２を備える。リターンスプリング３２もマシン軸Ｃを境に左右対称に設けられるので、右側の構成についてのみ説明する。

【0037】

本実施形態のリターンスプリング３２はコイルスプリングにより形成される。外側壁２８の左側面の下端部に有底円筒状のスプリング収容穴３３が形成され、ここにリターンスプリング３２が左右方向に伸縮可能に配置されている。

【0038】

リターンスプリング３２の右端は外側壁２８に固定され、リターンスプリング３２の左端はロック部材２１に固定される。リターンスプリング３２は通常、収縮してロック部材２１を右側に引っ張っている。これによりロック部材２１は通常、図１に示すような最も右側の離脱位置にて待機する。このとき、ロック部材２１は、パンチホルダ６に干渉しないようパンチホルダ６よりも右側の位置に配置され、外側壁２８に当接してその移動を停止させられる。

【0039】

次に、前述の増肉加工工程で用いられる別のパンチと増肉型について説明する。これら別のパンチおよび増肉型もプレス機械Ｍの構成要素である。

【0040】

図５および図１１には、前記パンチ５に代わって用いられる別のパンチ、すなわち第２パンチとしての抑えパンチ３５を示す。抑えパンチ３５は、ワークＷの後側部分Ｗｒに対応した後側部分３５Ｒと、ワークＷの前側部分Ｗｆに対応した前側部分３５Ｆとを有する。図５に示すような正面視の断面形状を考えた場合、後側部分３５ＲのＵ字状底面の断面形状はパンチ５の断面形状と同じである。しかしながら、前側部分３５ＦのＵ字状底面の断面形状は、パンチ５の断面形状より一回り小さくなっている。よって図１１に示すように、前側部分３５Ｆとプレス加工後のワークＷとの間には、クリアランスＬが形成される。

【0041】

前側部分３５Ｆとダイ３の間の隙間Ｇの大きさは、ワークＷにおける増肉後の前側部分Ｗｆの厚さｔ２に等しい（Ｇ＝ｔ２）。クリアランスＬの大きさは、増肉によって増加した前側部分Ｗｆの厚さを意味する。すなわちＬ＝ｔ２－ｔ１である。

【0042】

前側部分３５Ｆと後側部分３５ＲにおけるＵ字状底面の上端位置には、左右方向外側に段差状に突出する上端抑え部４５が設けられる。上端抑え部４５は、増肉加工時に材料の上昇を規制し、ワークＷの前側部分Ｗｆの上端面の位置が後側部分Ｗｒの上端面の位置より高くなるのを防止する。上端抑え部４５は、抑えパンチ３５の前後長全体に設けられる。

【0043】

図１２に示すように、増肉型は、前側部分３５Ｆとダイ３の間の隙間Ｇに、前方から水平方向に挿入される第３パンチとしての増肉パンチ３６により形成される。増肉パンチ３６は、図示しないが、正面視において、増肉後のワークＷの前側部分Ｗｆの断面形状とほぼ等しいＵ字状もしくは半円状の断面形状を有する。増肉パンチ３６は、隙間Ｇに挿入されたときにワークＷの前端面全体を押圧する。するとワークＷの材料が変形してクリアランスＬを埋め尽くし、ワークＷの前側部分Ｗｆが増肉される。これにより、鍛造の一種である増肉加工が実現される。なお増肉パンチ３６は図示しない油圧装置により駆動される。

【0044】

次に、プレス機械Ｍを用いたワーク成形方法を説明する。本実施形態のワーク成形方法は、概して次のステップを備える。
（１）ワークＷを所定形状にプレス加工する第１ステップ。
（２）プレス加工後のワークＷを下型１および上型２により挟む第２ステップ。
（３）ロック機構２０により下型１および上型２を互いに離間しないようロックする第３ステップ。
（４）ワークＷを増肉型により水平方向に押圧してワークを増肉加工する第４ステップ。

【0045】

まず第１ステップについて説明する。始めに、プレス機械Ｍを図１に示すような初期状態にセットし、このプレス機械Ｍに成形前の平板状ワークＷをセットする。このとき、プレス機械Ｍのスライドおよび上型支持部材９は上死点の初期位置にあり、伸縮機構１０は最も伸長した状態にある。ワークＷは、予め高温（例えば８００℃程度）に加熱された状態で、ダイ３の成形溝１１上に置かれる。ロック機構２０は解除状態にあり、ロック部材２１は左右方向外側の離脱位置に位置される。

【0046】

この状態から図３に示すように、プレス機械Ｍのスライドおよび上型支持部材９が下降される。すると、パンチ５がワークＷを成形溝１１内に押し込み、次いでワークＷをダイ３との間で挟んで押し潰し、断面Ｕ字状に曲げる。こうしてワークＷが、図２（Ｂ）に示したような断面Ｕ字状にプレス加工される。プレス加工後のワークＷは、元の厚さｔ１を維持している。つまりワークＷは初期厚さｔ１を保ったまま断面Ｕ字状に成形される。

【0047】

プレス加工終了時点において、パンチホルダ６は、ダイホルダ４の内側壁２７の上面に接触されるか、または僅かに離間される。

【0048】

プレス加工時には、上向きのワーク成形反力Ｆ１がパンチ５およびパンチホルダ６を通じて伸縮機構１０に働くので、伸縮機構１０が収縮しようとする。しかし伸縮機構１０は下記の理由でこの力Ｆ１に逆らい、伸長状態を維持する。これにより、ワーク成形反力Ｆ１による伸縮機構１０の収縮を阻止し、成形を確実に行うことができる。

【0049】

図１３には、伸縮機構１０のバネ特性を示す。横軸は、伸縮機構１０に作用する収縮方向の力Ａを示し、縦軸は、伸縮機構１０の収縮量Ｂを示す。伸縮機構１０が収縮を開始する荷重はＡ０であり、この荷重Ａ０の大きさは、伸縮機構１０の内部のガス圧によって決定される。伸縮機構１０に作用する外力が荷重Ａ０以下なら伸縮機構１０は収縮せず、その収縮量Ｂはゼロである。伸縮機構１０に作用する外力が荷重Ａ０を超えれば、外力の増大に応じて伸縮機構１０の収縮量Ｂは増大する。

【0050】

本実施形態の場合、荷重Ａ０はワーク成形反力Ｆ１より高く、そうなるように荷重Ａ０が設定、制御されている。そのため、ワーク成形時に伸縮機構１０が縮むことがなく、成形を支障なく行うことができる。

【0051】

ちなみにプレス加工時、プレス機械Ｍの上型支持部材９には当然に、ワーク成形反力Ｆ１にほぼ等しい下向きの力Ｆ２が図示しない油圧装置から付与される。

【0052】

図１０は、図３に対応した、マシン軸Ｃの位置における側面断面図を示す。図示するように、ワークＷはその前後長全体に亘ってパンチ５とダイ３に挟まれ、接触される。

【0053】

次に、図４に示すように、上型支持部材９は上死点まで一旦上昇され、そこで一時停止される。これによりパンチ５がダイ３から引き抜かれる。以上で第１ステップが終了される。

【0054】

次に、第２ステップが開始される。このときまず図５に示すように、パンチ５が取り外され、別の抑えパンチ３５に交換される。このようなパンチの交換を行うことによって、１台のプレス機械Ｍで増肉加工まで行うことができる。なおパンチ５および抑えパンチ３５は、ボルト等により着脱可能にパンチホルダ６に取り付けられる。

【0055】

次に図６に示すように、上型支持部材９が、プレス加工終了時（図３参照）と同じ高さ位置まで下降される。これにより抑えパンチ３５が、Ｕ字状にプレス加工されたワークＷに軽く接触し、ワークＷをダイ３に抑え付ける。

【0056】

このときの側面断面図を図１１に示す。図示するようにワークＷは、後側部分Ｗｒにおいては抑えパンチ３５とダイ３に挟まれ拘束されている。しかしながら前側部分Ｗｆにおいては、ダイ３には着座されているものの、抑えパンチ３５との間にはクリアランスＬが形成され、抑えパンチ３５に接触していない。これにより前側部分Ｗｆと抑えパンチ３５の間に増肉代が形成される。

【0057】

このようにワークＷが抑えパンチ３５とダイ３に挟まれることによって、第２ステップが終了される。

【0058】

次に、第３ステップが開始される。このとき図７に示すように、上型支持部材９がさらに下降される。この下降は、図６に示した直前の下降と連続して行われる。抑えパンチ３５が既にワークＷに突き当たっているので、抑えパンチ３５とパンチホルダ６は下降できない。そのため伸縮機構１０が収縮し、上型支持部材９のさらなる下降を許容する。

【0059】

このとき図１３に示すように、上型支持部材９には、収縮開始荷重Ａ０を上回る下向き荷重Ｆ３が付与される。これにより伸縮機構１０は収縮量Ｂ３（＞０）だけ収縮されることとなる。

【0060】

さて、上型支持部材９がさらに下降されると、押圧部材２９も下降してロック部材２１に接触し、ロック部材２１を下向きに押圧するようになる。この下向きの力は傾斜カム面３０，３１を通じて左右方向内側に向かう力に変換される。これによりロック部材２１は、リターンスプリング３２の付勢力に逆らって、左右方向内側に向かって水平方向にスライド移動する。そしてロック部材２１の下型側係合凸部２４と上型側係合凸部２５が、下型側凸部２２と上型側凸部２３にそれぞれ同時に係合し、すなわち、下型側凸部２２と上型側凸部２３を纏めて上下から挟むようになる。これにより、ダイホルダ４およびパンチホルダ６が互いに離間しないようロックされ、第３ステップが終了される。

【0061】

係合時には、ロック部材２１の下型側係合凸部２４の上面が、ダイホルダ４の下型側凸部２２の下面にスライド接触される。これら上面および下面は水平な平面、すなわち左右方向に平行な平面とされている。

【0062】

同様に、係合時には、ロック部材２１の上型側係合凸部２５の下面が、パンチホルダ６の上型側凸部２３の上面にスライド接触される。これら下面および上面は水平な平面、すなわち左右方向に平行な平面とされている。

【0063】

押圧部材２９の下降時、外側壁２８が押圧部材２９にスライド接触して押圧部材２９の下降を案内すると共に、押圧部材２９を左右方向外側から支持する。

【0064】

次に、第４ステップが開始される。このとき図８および図１２に示すように、増肉パンチ３６が、抑えパンチ３５の前側部分３５Ｆとダイ３の間の隙間Ｇに、前方から水平方向に挿入される。これによりワークＷの前端面全体が増肉パンチ３６により後方に向かって押圧され、ワークＷの材料が変形してクリアランスＬを埋め尽くし、ワークＷの前側部分Ｗｆが増肉加工される。特にワークＷの材料は、抑えパンチ３５に向かって流動し、抑えパンチ３５に接触したところで流動を規制させられる。よってワークＷの前側部分Ｗｆは内径方向に増肉され、より大きな厚さｔ２に変形される。材料の上昇が上端抑え部４５によって規制されるので、ワークＷの前側部分Ｗｆの上端面の高さ位置が、後側部分Ｗｒの上端面の高さ位置と同じ位置に揃えられる。

【0065】

なお、ワークＷの後端面はダイ３の後壁３４に突き当てられている。これにより増肉加工時におけるワークＷの後方への移動および位置ずれは防止される。

【0066】

増肉加工時、抑えパンチ３５には上向きの成形反力Ｆ４が付与される。この成形反力Ｆ４は抑えパンチ３５を上昇させ、上型２を下型１に対し離間させると共に、クリアランスＬを拡大しようとする力である。仮にロック機構２０によるロックがされておらず、かつ成形反力Ｆ４が、上型支持部材９に付加されている下向き荷重Ｆ３を上回ると、実際に抑えパンチ３５が上昇し、クリアランスＬが拡大してしまう。こうなると、クリアランスＬの寸法および形状が変化し、所望の増肉形状を得られなくなる虞がある。

【0067】

そこで本実施形態では、ロック機構２０により下型１および上型２をロックする。これにより増肉加工時における下型１および上型２の離間を抑制し、所望の増肉形状を確実に得ることが可能となる。

【0068】

成形反力Ｆ４が下向き荷重Ｆ３より大きい場合、これらの差（Ｆ４－Ｆ３）に等しい下向きのアシスト荷重ないしロック荷重Ｆ５を、ロック機構２０が上型２に付与して、抑えパンチ３５の上昇を抑制する。差（Ｆ４－Ｆ３）が大きくなればなるほど、ロック荷重Ｆ５が自ずと増えるので、成形反力Ｆ４が大きくなっても、下向き荷重Ｆ３の大きさを変えること無く、抑えパンチ３５の上昇を抑制することができる。

【0069】

よって、比較的非力な小型のプレス機械であっても、増肉加工を支障なく行うことができる。これは量産時に限らず、少量の試作品を限りある設備で製作する際にも好適である。

【0070】

なお、成形反力Ｆ４が下向き荷重Ｆ３以下の場合には、アシスト不要なので、ロック荷重Ｆ５はゼロである。

【0071】

実際に発生する成形反力Ｆ４と下向き荷重Ｆ３の差（Ｆ４－Ｆ３）、すなわち必要なロック荷重Ｆ５を予め求めておき、その大きさに基づいてロック機構２０の諸元を設定するのが好ましい。例えば、必要なロック荷重Ｆ５が大きいほど、ロック部材２１を頑強な構造にする必要がある。よって図８に示すように、ロック部材２１の下型側係合凸部２４および上型側係合凸部２５の厚さｔ３，ｔ４と、前後長とを大きくするのが好ましい。また、ロック部材２１の材質をより高強度のものにするのも好ましい。

【0072】

こうして増肉加工を終えたら、増肉パンチ３６が前方に引き抜かれる。そして図９に示すように、上型支持部材９が上死点まで上昇される。これにより前記と逆の手順で、ロック機構２０のロックが解除され、伸縮機構１０は伸長され、抑えパンチ３５はダイ３から引き抜かれる。押圧部材２９はロック部材２１から離間され、ロック部材２１はリターンスプリング３２に引っ張られて元の離脱位置に戻る。

【0073】

最後に、パッド８が上昇され、増肉加工後のワークＷがダイ３から押し剥がされ上昇される。これによりワークＷが取り出し可能となり、第４ステップが終了される。

【0074】

このように本実施形態によれば、ロック機構２０を設けたので、増肉加工時に上型２を下型１に対してロックし、上型２の上昇を抑制して所望の増肉形状を確実に得ることが可能となる。しかも、増肉加工時の成形反力Ｆ４が、プレス機械Ｍによって与えられる下向き荷重Ｆ３より大きい場合であっても、その差（Ｆ４－Ｆ３）を埋めるようなロック荷重Ｆ５をロック機構２０から発生させることができる。よって、比較的非力な小型のプレス機械であっても増肉加工を支障なく行うことができる。

【0075】

また本実施形態では、ロック部材２１が水平方向に移動して下型側係合部と上型側係合部に同時に係合することで、下型１および上型２をロックする。このためロック部材２１を、下型１および上型２とは独立した強固な構造とすることができ、成形反力Ｆ４が高い場合であってもロックを確実になすことができる。

【0076】

特に、ロック部材２１の係合凸部２４，２５で、下型側凸部２２および上型側凸部２３を挟んでロックを行うので、ロックを確実になすことができる。

【0077】

また本実施形態では、上型支持部材９の下降時に押圧部材２９でロック部材２１を係合側（左右方向内側）に押圧することができる。よって上型支持部材９の下降を利用してロック部材２１を係合側に移動し、ロックを行うことができる。

【0078】

本実施形態では、ロック部材２１および押圧部材２９に傾斜カム面３０，３１を設けたので、押圧部材２９からの下向きの力を係合側（左右方向内側）に向かう力に円滑に変換してロック部材２１に伝達することができる。

【0079】

本実施形態では、ロック部材２１を離脱側に付勢するリターンスプリング３２を設けたので、通常時はロック部材２１を離脱位置に退避させることができ、ロック部材２１が作業の邪魔になることを抑制できる。また、ロック解除時に押圧部材２９が上昇したときロック部材２１を自動的に退避させることができて便利である。

【0080】

次に、変形例を説明する。なお前記基本実施形態と同様の部分については図中同一符号を付して説明を割愛し、以下、基本実施形態との相違点を主に説明する。

【0081】

図１４に示すように、本変形例では、ロック部材２１と、ダイホルダ４およびパンチホルダ６との接触面ないし係合面がテーパ状となっている。

【0082】

詳細には、ダイホルダ４の下型側凸部２２の下面３７は、左右方向外側に向かうほど上昇する傾斜面とされている。これに接触するロック部材２１の下型側係合凸部２４の上面３８も、同様の傾斜面とされている。

【0083】

他方、パンチホルダ６の上型側凸部２３の上面３９は、左右方向外側に向かうほど下降する傾斜面とされている。これに接触するロック部材２１の上型側係合凸部２５の下面４０も、同様の傾斜面とされている。

【0084】

前記基本実施形態では図６に示すように、下型側凸部２２の下面３７と上型側凸部２３の上面３９との間隔Ｈ１が左右方向に一定である。各面３７，３９が水平かつ平行だからである。また、ロック部材２１の下型側係合凸部２４の上面３８と、上型側係合凸部２５の下面４０との間隔Ｈ２も一定である。各面３８，４０が水平かつ平行だからである。

【0085】

これだと、寸法バラツキ等により間隔Ｈ２が間隔Ｈ１より大きくなり過ぎたとき、下型１および上型２のロックが甘くなり、増肉加工時にこれらが僅かに離間する虞がある。

【0086】

一方、図１４に示す本変形例の場合だと、押圧部材２９によりロック部材２１を押圧することで、ロック部材２１を各係合面同士が接触ないし密着するまで左右方向内側に移動させることができる。よって寸法バラツキ等の影響を受けることなく、下型１および上型２を確実にロックし、増肉加工時におけるこれらの離間を一層抑制することができる。

【0087】

以上、本開示の実施形態を詳細に述べたが、本開示の実施形態および変形例は他にも様々考えられる。

【0088】

（１）前記実施形態では、プレス加工工程から増肉加工工程に移行するとき、パンチ５を抑えパンチ３５に交換した。しかしながら、このような交換を行わず、２台のプレス機械にパンチ５と抑えパンチ３５をそれぞれ装備し、一方のプレス機械から他方のプレス機械にワークＷを移動させてもよい。

【0089】

この場合、パンチ５を備えた一方のプレス機械でプレス加工を行った後、抑えパンチ３５を備えた他方のプレス機械にワークＷを移動し、他方のプレス機械で増肉加工を行う。図２（Ｃ）に示したような最終形状のワークＷを量産する場合、このように機械毎に工程分けした方が効率的である。ロック機構２０は、少なくとも他方のプレス機械に装備すればよい。

【0090】

（２）ワークは、板状かつ断面Ｕ字状のものに限らず、任意の形状のものであってよい。例えば、板状かつ断面Ｖ字状、Ｌ字状またはＳ字状のものであってもよい。あるいは、板状でなくてもよく、こうしたワークの部分増肉等に本開示を適用できる。

【0091】

（３）プレス機械は、サーボプレス機により形成されてもよい。

【0092】

（４）前記実施形態では、図７に示すように、ロック時に下型側凸部２２と上型側凸部２３を係合凸部２４，２５で上下から挟むようにした。しかしながら、ロック方法はこれに限らない。例えば、ロック部材２１に上下一対の係合凹部を設け、ロック時に下型側凸部２２と上型側凸部２３をそれら係合凹部に挿入するようにしてもよい。

【0093】

（５）下型側係合部は、下型に設けられた凹部により形成されてもよい。同様に上型側係合部は、上型に設けられた凹部により形成されてもよい。

【0094】

（６）前記実施形態では、図１１に示したように、増肉前のワークＷと上型（抑えパンチ３５）との間にクリアランスＬを設けた。しかしながら、クリアランスはワークと下型（ダイ３）の間に設けてもよいし、ワークと、下型および上型の両方との間に設けてもよい。

【0095】

（７）前記実施形態では、伸縮機構１０の内圧を制御もしくは調整してプレス加工時（図３）に伸縮機構１０を収縮不可とし、ロック時（図７）に伸縮機構１０を収縮可能とした。しかしながら、これに限らず、例えばプレス加工時に伸縮機構１０を機械的にロックして収縮不可とし、ロック時には伸縮機構１０のロックを解除して伸縮機構１０を収縮可能としてもよい。

【0096】

本開示の実施形態は前述の実施形態のみに限らず、特許請求の範囲によって規定される本開示の思想に包含されるあらゆる変形例や応用例、均等物が本開示に含まれる。従って本開示は、限定的に解釈されるべきではなく、本開示の思想の範囲内に帰属する他の任意の技術にも適用することが可能である。

【符号の説明】

【0097】

Ｍ プレス機械
１ 下型
２ 上型
９ 上型支持部材
１０ 伸縮機構
２０ ロック機構
２１ ロック部材
２２ 下型側凸部
２３ 上型側凸部
２４，２５ 係合凸部
２９ 押圧部材
３０，３１ 傾斜カム面
３２ リターンスプリング
３６ 増肉パンチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】