特許 7624894 板材の縁部伸び評価装置

(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】2025-01-23

(45)【発行日】2025-01-31

(54)【発明の名称】板材の縁部伸び評価装置

(51)【国際特許分類】

   B21D 22/20 20060101AFI20250124BHJP

   B21D 22/22 20060101ALI20250124BHJP

   B21D 24/00 20060101ALI20250124BHJP

【ＦＩ】

B21D22/20

B21D22/22

B21D24/00 B

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2021118943

(22)【出願日】2021-07-19

(65)【公開番号】P2023014785

(43)【公開日】2023-01-31

【審査請求日】2024-05-06

(73)【特許権者】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107423

【弁理士】

【氏名又は名称】城村 邦彦

(74)【代理人】

【識別番号】100120949

【弁理士】

【氏名又は名称】熊野 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100196346

【弁理士】

【氏名又は名称】吉川 貴士

(72)【発明者】

【氏名】沖野 茂樹

【審査官】永井 友子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０１６８０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０６９５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－１６２５４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１０９２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０４１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１１－０１０８８０５（ＫＲ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ２２／００－ ２６／１４

Ｇ０１Ｎ ３／２８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

凸型と、凹型とを備え、前記凸型と前記凹型との間に配置した板材の縁部を前記凸型の先端に位置する押込み部で押込んで、前記縁部を曲げた際の前記縁部の伸びを評価するための板材の縁部伸び評価装置において、
前記凹型は、前記凸型の前記押込み部を挿通可能な挿通穴を有すると共に、前記挿通穴は切り欠き形状をなし、
前記挿通穴の挿通開始側の周縁部はその全域にわたって凸曲面形状をなすと共に、前記周縁部の曲率が、前記挿通穴の切り欠き部分に近い側で相対的に小さく、前記切り欠き部分から遠い側で相対的に大きいことを特徴とする板材の縁部伸び評価装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、板材の縁部伸び評価装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば自動車部品の製造工程では、金属製の板材に複数のプレス加工を施すことで、上記板材を所望の形状に成形することが行われている。この際、留意すべき点として、プレス加工時に、板材の縁部に生じる伸びが挙げられる。すなわち、板材縁部の伸びが許容される大きさを超えると、縁部の端面に割れ等の不具合が発生するおそれが高まるため、製品の設計に際してはこの縁部の伸び特性に留意する必要がある。

【0003】

ここで、板材縁部の伸び特性を評価するための手段として、いわゆるバーリング加工を利用した試験が知られている。すなわち、この試験は、特許文献１に記載のように、所定サイズの穴を設けた板材を準備すると共に、この板材の穴に、先端外周に所定角度のテーパ面を設けたパンチを押込むことで、穴の周縁部を全周にわたって曲げると共に、上記穴を押し拡げる。これにより、穴の周縁部に伸びが生じる。そのため、例えば穴の周縁部の端面に割れが生じる限界の伸び量（特許文献１では周縁部の曲げ後高さ）を評価することで、板材縁部の伸び特性を評価可能としている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】再表２０１６／９２６５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、上述した板材縁部の伸び特性を評価するに際し、例えばストレート形状もしくは曲率の小さな曲線形状をなす縁部（辺縁部）の伸び特性を評価したいといった要望がある。ここで、特許文献１の如くバーリング加工を利用して伸び特性を評価しようとした場合、例えば図９及び図１０に示す評価装置５０を用いて、ダイ５１に設けられたパンチ５２の挿通穴５３の半分を覆うように板材Ｗを配置した状態で、パンチ５２を板材Ｗに向けて押込む方法が考えられる。この場合、板材Ｗの縁部Ｗ１を含む半円状の部分Ｗａが所定の伸びを伴って押し曲げられる（図１１を参照）。しかしながら、このような方法では、押し曲げられた部分（半円状の部分Ｗａ）の両端部Ｗａ１に伸び（ひずみ）が集中し、本当に評価したい部分（図１１でいえば、半円状の部分Ｗａの周方向中央の縁部Ｗ１）がほとんど伸びないといった問題が生じる。これでは、板材ごとの伸びに差が生じ難くなるため、板材の伸び特性を適正に評価することが難しい。

【0006】

以上の事情に鑑み、本明細書では、板材の縁部形状によらず、当該縁部の伸び特性を適正に評価可能とすることを、解決すべき技術課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記課題の解決は、本発明に係る板材の縁部伸び評価装置によって達成される。すなわち、この評価装置は、凸型と、凹型とを備え、凸型と凹型との間に配置した板材の縁部を凸型の先端に位置する押込み部で押込んで、縁部を曲げた際の縁部の伸びを評価するための板材の縁部伸び評価装置において、凹型は、凸型の押込み部を挿通可能な挿通穴を有すると共に、挿通穴は切り欠き形状をなし、挿通穴の挿通開始側の周縁部はその全域にわたって凸曲面形状をなすと共に、周縁部の曲率が、挿通穴の切り欠き部分に近い側で相対的に小さく、切り欠き部分から遠い側で相対的に大きい点をもって特徴付けられる。

【0008】

このように、本発明では、凹型に設けられた切り欠き形状をなす挿通穴の周縁部形状に着目し、周縁部をその全域にわたって凸曲面形状にすると共に、周縁部の曲率を周方向で異ならせた。具体的には、周縁部の曲率が、挿通穴の切り欠き部分に近い側で相対的に小さく、遠い側で相対的に大きくなるように周縁部の形状を設定した。この構成によれば、凸型の押込みにより板材が押し曲げられる際、当該押し曲げられる部分の両端部は、凹型に設けられた挿通穴の周縁部のうち曲率の相対的に小さい領域に押し付けられながら変形する。一方で、上記押し曲げられる部分の両端部から離れた部分（例えば押し曲げられる部分の基端側の幅方向中央側）は、挿通穴の周縁部のうち曲率の相対的に大きい領域に押し付けられながら変形する。そのため、パンチの押込みにより板材を容易に押し曲げることができつつも、例えば図１０に示すように、挿通穴５３の周縁部５４の曲率が周方向で一定な形状である場合と比べて、板材の押し曲げられた部分の両端部に生じる伸びを抑えることができる。これにより、相対的に縁部の両端部以外の領域を伸ばすことができるので、縁部の伸びが特定箇所に集中する事態を回避して、縁部の伸び特性を適正に評価することが可能となる。

【発明の効果】

【0009】

以上のように、本発明に係る板材の縁部伸び評価装置によれば、板材の縁部形状によらず、当該縁部の伸び特性を適正に評価可能とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る板材の縁部伸び評価装置の正面図である。

【図2】図１に示す評価装置の平面図である。

【図3】図１に示す評価装置の挿通穴を矢印Ａの向きから見た側面図である。

【図4】図２に示す評価装置の（ａ）Ｂ１－Ｂ１断面図、（ｂ）Ｂ２－Ｂ２断面図、及び（ｃ）Ｂ３－Ｂ３断面図である。

【図5】図１及び図２に示す評価装置を用いた板材の縁部伸び評価方法の一例を説明するための図で、パンチの押込みを開始した直後の板材の（ａ）Ａ矢視図と、（ｂ）Ｂ１－Ｂ１断面図である。

【図6】図１及び図２に示す評価装置を用いた板材の縁部伸び評価方法の一例を説明するための図で、パンチの押込みにより板材の一部が押し曲げられている途中の時点における板材の（ａ）Ａ矢視図と、（ｂ）Ｂ１－Ｂ１断面図である。

【図7】図１及び図２に示す評価装置を用いた板材の縁部伸び評価方法の一例を説明するための図で、パンチの押込みにより板材の一部が所定位置まで押し曲げられた状態における板材の（ａ）Ａ矢視図と、（ｂ）Ｂ１－Ｂ１断面図である。

【図8】図７に示す板材の押し曲げられた部分を斜め方向から見た図である。

【図9】本発明との比較に係る板材の縁部伸び評価装置の正面図である。

【図10】図９に示す評価装置の平面図である。

【図11】図９及び図１０に示す評価装置を用いた場合に得られる板材の押し曲げられた部分を斜め方向から見た図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の一実施形態に係る板材の縁部伸び評価装置の内容を図面に基づいて説明する。

【0012】

図１は、本発明の一実施形態に係る板材の縁部伸び評価装置１０の正面図を示している。また、図２は、図１に示す評価装置１０の平面図を示している。これらの図に示すように、この評価装置１０は、凸型としてのパンチ１１と、凹型としてのダイ１２と、パッド１３とを具備する。以下、ダイ１２の構成を中心に各要素の詳細を説明する。なお、パッド１３は、図示された内容の理解を容易にする目的で、図１以外の図において省略している。

【0013】

また、図１及び図２では、パンチ１１の押込み態様の均等化を図る目的で、一つのパンチ１１につき二つのダイ１２を突き合わせて設置し、かつ各ダイ１２上に板材Ｗを配置した状態を例示している。

【0014】

パンチ１１は、評価対象となる板材Ｗを押込んで、押し曲げるためのもので、本実施形態では、断面長円形状をなす本体部１４と、本体部１４の先端に位置する押込み部１５とを一体に有する。ここで、本体部１４の外周面は、一対の平坦面１４ａと、各平坦面１４ａと連続する半円筒面１４ｂとで構成されると共に、押込み部１５は半円筒面１５ａと、半円筒面１５ａとその両端で連続する回転楕円面１５ｂ，１５ｂとで構成されている。各曲面１５ａ，１５ｂの曲率半径Ｒ１，Ｒ２（図１～図３を参照）については後述する。

【0015】

ダイ１２は、パンチ１１の本体部１４及び押込み部１５を挿通可能な挿通穴１６を有する。この挿通穴１６は、図２に示すように、切り欠き形状をなしている。また、この挿通穴１６のパンチ１１が挿通を開始する側の周縁部１７は、その周方向全域にわたって凸曲面形状をなしており、周縁部１７の曲率が、挿通穴１６の切り欠き部分１６ａに近い側で相対的に小さく、切り欠き部分１６ａから遠い側で相対的に大きくなっている。

【0016】

本実施形態では、周縁部１７は、図２に示すように、曲率が一定の曲率一定領域１７ａと、曲率一定領域１７ａと連続しかつ曲率一定領域１７ａよりも切り欠き部分１６ａに近い側に位置する曲率変動領域１７ｂとで構成される。曲率変動領域１７ｂにおける曲率は、挿通穴１６の切り欠き部分１６ａに近づくにつれて小さくなり、言い換えると、切り欠き部分１６ａから遠ざかるにつれて大きくなっている。そのため、周縁部１７の曲率半径Ｒ３～Ｒ６は、最も切り欠き部分１６ａに近い側、すなわち周縁部１７の切り欠き側の端部において最大（図３に示す曲率半径Ｒ６）となり、最も切り欠き部分１６ａから遠い側、ここでは周縁部１７の曲率一定領域１７ａにおいて最小（図４（ａ）に示す曲率半径Ｒ３）となっている。

【0017】

ここで、パンチ１１の押込み部１５における各曲面１５ａ，１５ｂの曲率半径Ｒ１，Ｒ２と、ダイ１２の周縁部１７における各曲面１７ａ，１７ｂの曲率半径Ｒ３～Ｒ６との関係について説明する。

【0018】

例えば図１に示すように、パンチ１１の押込み部１５に設けられた回転楕円面１５ｂの正面方向から見た場合における輪郭の曲率半径Ｒ１と、ダイ１２の周縁部１７のうち曲率一定領域１７ａにおける曲率半径Ｒ３（図４（ａ）を参照）とを比較した場合、Ｒ１＞Ｒ３ となるように、各曲率半径Ｒ１，Ｒ３の大きさが設定される。

【0019】

また、例えば図３に示すように、パンチ１１の押込み部１５に設けられた回転楕円面１５ｂの側面方向から見た場合における輪郭の曲率半径Ｒ２と、ダイ１２の周縁部１７のうち曲率変動領域１７ｂにおける曲率半径の最大値である曲率半径Ｒ６とを比較した場合、Ｒ２＜Ｒ６となるように、各曲率半径Ｒ２，Ｒ６の大きさが設定される。

【0020】

パッド１３は、ダイ１２の上方でかつパンチ１１の外側に配設される。このパッド１３は、ダイ１２上に載置した板材Ｗをダイ１２に向けて押圧することで、板材Ｗをダイ１２上の所定位置で保持可能としている。

【0021】

次に、上記構成の評価装置１０を用いた板材Ｗの縁部伸び評価方法の一例を、主に図５～図７に基づいて説明する。

【0022】

まず図１に示すように、ダイ１２上の所定位置に評価対象となる板材Ｗを配置して、パッド１３により上記位置に板材Ｗを保持する。然る後、パンチ１１を下降させて押込み部１５を板材Ｗに押し当てる。これにより、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、板材Ｗの一部が押込み部１５の先端形状（正確には各曲面１５ａ．１５ｂの形状）に倣って変形を開始する。この時点では、板材Ｗは主にパンチ１１の押込み部１５（半円筒面１５ａ並びに回転楕円面１５ｂ）に押し付けられた状態であり、ダイ１２の周縁部１７、特に曲率変動領域１７ｂのうち曲率が小さい側（切り欠き部分１６ａに近い側）には実質的に接していない。言い換えると、板材Ｗは、周縁部１７の曲率が相対的に小さい領域には未だ押し付けられていない状態にある。

【0023】

上述のようにしてパンチ１１による板材Ｗの押し曲げを開始した後、引き続きパンチ１１を押込んでいき、板材Ｗの押し曲げを続行する。図６（ａ）及び（ｂ）は、パンチ１１押込みを続行して、板材Ｗを図５に示す状態からさらに押し曲げた状態を示している。これらの図に示すように、パンチ１１がより深く押し込まれるにつれて、板材Ｗはパンチ１１の押込み部１５の所定の輪郭に倣った形状に変形していくと共に、押し曲げられた部分Ｗａが徐々に板材Ｗの非変形部分に対して立設した向きに変化していく。そのため、押し曲げられた部分Ｗａの縁部Ｗ１は水平方向から徐々に下方に向けてその姿勢を変化させていく。図６では、縁部Ｗ１は斜め下方を指向した状態にある。この時点では、板材Ｗは主にパンチ１１の押込み部１５（半円筒面１５ａ並びに回転楕円面１５ｂ）に押し付けられた状態であり、板材Ｗは、周縁部１７の曲率が相対的に小さい領域には未だ押し付けられていない。一方で、周縁部１７の曲率が相対的に大きい領域（曲率一定領域１７ａ）には板材Ｗの一部が押し付けられており、これにより板材Ｗの押し曲げが比較的容易に進行し得る。

【0024】

そして、さらにパンチ１１による板材Ｗの押込みを続行し、パンチ１１の先端に位置する押込み部１５が板材Ｗを完全に押込むことで、板材Ｗが押込み部１５から離れ、パンチ１１の本体部１４の外周面に押し付けられた状態となる。よって、最終的に、板材Ｗは本体部１４の外周面（特に半円筒面１４ｂ）に倣った形状に成形されると共に、板材Ｗの非変形部分に対して直交する向きにまで押し曲げられた状態となる（図７（ｂ）を参照）。この時点では、押し曲げられた部分Ｗａの縁部Ｗ１は下方を指向した状態となるため、水平方向から板材Ｗの押し曲げられた部分Ｗａを見た場合、縁部Ｗ１は見えない状態となる（図７（ａ）を参照）。また、この時点では、周縁部１７の曲率が相対的に小さい領域にも板材Ｗが押し付けられた状態となるが、既に板材Ｗは最終的な状態にまで押し曲げられた状態にあるので、曲率が相対的に小さな領域に押し付けられた部分、ここでは押し曲げられた部分Ｗａの両端部Ｗａ１が大きく伸びることはない。一方で、押し曲げられた部分Ｗａの縁部Ｗ１は、図８に示すように、パンチ１１の押込み部１５の所定の輪郭に倣って湾曲変形しているため、縁部Ｗ１全体としては縁部Ｗ１の長手方向に沿って大きく伸びた状態になる。

【0025】

以上述べたように、本実施形態に係る板材の縁部伸び評価装置１０によれば、凹型としてのダイ１２に設けられた切り欠き形状をなす挿通穴１６の周縁部１７形状に着目し、周縁部１７をその全域にわたって凸曲面形状にすると共に、周縁部１７の曲率を周方向で異ならせた。具体的には、周縁部１７の曲率が、挿通穴１６の切り欠き部分１６ａに近い側で相対的に小さく、遠い側で相対的に大きくなるように周縁部１７の形状を設定した。この構成によれば、パンチ１１の押込みにより板材Ｗが押し曲げられる際、当該押し曲げられる部分Ｗａの両端部Ｗａ１又はこの近傍部分は、ダイ１２に設けられた挿通穴１６の周縁部１７のうち曲率の相対的に小さい領域（ここでは曲率変動領域１７ｂの切り欠き部分１６ａ側）に押し付けられながら変形する。本実施形態でいえば、押込み工程の途中まで実質的に接することなく板材Ｗの押し曲げが行われる。一方で、上記押し曲げられる部分Ｗａの両端部Ｗａ１から離れた部分は、挿通穴１６の周縁部１７のうち曲率の相対的に大きい領域に押し付けられながら変形する。そのため、パンチ１１の押込みにより板材Ｗを容易に押し曲げることができつつも、図９及び図１０に示すように、挿通穴５３の周縁部５４の曲率が周方向で一定な形状である場合と比べて、板材Ｗの押し曲げられた部分Ｗａの両端部Ｗａ１に生じる伸びを抑えることができる。これにより、相対的に縁部Ｗ１の周方向端部（実質的に押し曲げられた部分Ｗａの両端部Ｗａ１に等しい）以外の領域を伸ばすことができるので、縁部Ｗ１の伸びが周方向端部に集中する事態を回避して、縁部Ｗ１の伸び特性を適正に評価することが可能となる。

【0026】

また、本実施形態のように、挿通穴１６を長穴形状とすることで、挿通穴１６の周縁部１７もまた長穴に準じた形状となる。これにより、板材Ｗの押し曲げ（曲げ伸ばし）に必要な寸法を確保して、無理なく板材Ｗを押し曲げることができるので、縁部Ｗ１の伸びが偏る事態をより確実に回避して、縁部Ｗ１の伸び特性をより適正に評価することが可能となる。

【0027】

以上、本発明の一実施形態について述べたが、本発明に係る板材の縁部伸び評価装置及びこの装置を用いた板材の縁部伸び評価方法は、その趣旨を逸脱しない範囲において、上記以外の構成を採ることも可能である。

【0028】

例えば周縁部１７の曲率について、本実施形態では、図２及び図４に示すように、切り欠き部分１６ａから遠い周方向の一部領域を曲率一定領域１７ａとし、切り欠き部分１６ａに近い周方向の残部領域を曲率変動領域１７ｂとした場合を例示したが、もちろんこれには限られない。例えば、周縁部１７の切り欠き部分１６ａから最も遠い幅方向中央位置を境として、切り欠き部分１６ａに近づくにつれて曲率が小さくなるように、周縁部１７を曲率変動領域１７ｂのみで構成してもよい。

【0029】

また、挿通穴１６の形状について、本実施形態では、挿通穴１６を、幅方向寸法が一定の部分と、当該部分の両端で連続する半円部分とからなる長穴形状とした場合を例示したが（図２を参照）、もちろんこれ以外の形状としてもよい。例えば図１０に示すように、挿通穴１６を真円形状としてもよい。この場合、パンチ１１の本体部１４及び押込み部１５は、挿通穴１６の形状に応じて適当な形状に設定される。

【符号の説明】

【0030】

１０ 評価装置
１１ パンチ
１２ ダイ
１３ パッド
１４ 本体部
１４ａ 平坦面
１４ｂ 半円筒面
１５ 押込み部
１５ａ 半円筒面
１５ｂ 回転楕円面
１６ 挿通穴
１６ａ 切り欠き部分
１７ 周縁部
１７ａ 曲率一定領域
１７ｂ 曲率変動領域
５０ 評価装置
５１ ダイ
５２ パンチ
５３ 挿通穴
５４ 周縁部
Ｒ１～Ｒ６ 曲率半径
Ｗ 板材
Ｗ１ 縁部
Ｗａ 押し曲げられた部分
Ｗａ１ 端部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】