(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上型の所定箇所に鋳抜き孔が形成される絞り成形金型の成形部を冷却する冷却装置であって、前記上型の少なくとも一方側のビード部の裏側に位置する鋳抜き孔の内壁周囲のうち、少なくとも隣接する鋳抜き孔または外気に連通する連通孔部分を熱遮蔽板によって覆い、このビード部の裏側に位置する鋳抜き孔内に、内部空間の一部を局部的に狭く囲うことのできる囲繞部材を設けるとともに、これらビード部の裏側に位置する鋳抜き孔内に冷却装置本体を配設し、この冷却装置本体から前記囲繞部材で囲まれる囲繞空間内に冷風を供給し、更に前記囲繞部材は、当該囲繞部材が囲う囲繞空間の上面と幅方向の片側側面を覆うことができ且つ少なくとも長手方向の両側側面のいずれか一方が開放される断面Ｌ字型形状か、または、前記囲繞空間の上面と側面を覆うことができ且つ上面か側面のいずれかに孔部が形成された箱型形状とすることを特徴とする絞り成形金型の冷却装置。
【請求項２】
前記冷却装置本体は、工場エアの供給を受けて冷風を発生することのできる低温空気発生器が使用されることを特徴とする請求項１に記載の絞り成形金型の冷却装置。
【請求項３】
上型の所定箇所に鋳抜き孔が形成される絞り成形金型の成形部を冷却する冷却方法であって、上面と幅方向の片側側面を覆うことができ且つ少なくとも長手方向の両側側面のいずれか一方が開放される断面Ｌ字型形状の囲繞部材または上面と側面を覆うことができ且つ上面か側面のいずれかに孔部が形成された箱型形状の囲繞部材によって上型の鋳抜き孔内の所定箇所に囲繞空間を形成し、この囲繞空間内に冷風を供給することにより、前記成形部の冷却を上型の鋳抜き孔側から行うことを特徴とする絞り成形金型の冷却方法。
【請求項４】
前記鋳抜き孔内への冷風の供給は、工場エアを利用して常時冷風を発生させることができる冷却装置本体が使用されることを特徴とする請求項３に記載の絞り成形金型の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばプレス工場等において鋼板をブランキングした後、ドロー型で絞りを行うプレス成形時の加工熱を抑制し、熱膨張による上型の焼付けや、それに伴う鋼板の亀裂、カジリなどを防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば自動車などに使用する高張力鋼板等の鋼板をドロー成形する際、上型とブランクホルダで鋼板を挟持した後、下型との間で深絞り成形を行うような加工を連続して行うと、特に上型の深絞り側の型合わせ面が加工熱により焼き付くことがあり、このため、そのときには設備を停止して補修作業を行っている。
これは、深絞り側の型合わせ面において、鋼板が成形される際に引き延ばされた鋼板が型合わせ面に沿って摺動しながら流れ込むため同部に摩擦熱が集中し、型合わせ面の側面が膨張することで鋼板と一定のクリアランスを確保できなくなり、鋼板に亀裂やカジリなどの成形品質不良が発生するとともに、上型の型合わせ面も焼き付くため補修作業が必要になるというものである。
【０００３】
そこで、深絞り加工において、ドロー型から発生する加工熱に対する対策として、ドロー型に冷却液を噴出させて冷却する水冷方式や、エア等を吹き付けて冷却する空冷方式が知られているが、前者の水冷方式の場合、急激な温度変化の繰り返しによって冷却部分に亀裂等が生じやすくなるだけでなく、後工程で拭き取り作業が必要になることで作業性の低下を招きやすくなる。また、後者の空冷方式として、上型と下型の金型面にエア抜き穴を設け、このエア抜き穴の特定箇所に、電磁弁を介して圧縮エア源を接続し、プレスの下死点の信号を受けると、電磁弁が作動してエア抜き穴の特定箇所に圧縮エアを送るようにした技術（例えば、特許文献１参照。）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平４−９０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、前記特許文献１の技術の場合、金型にエア抜き穴などの専用の通路を設ける必要があるばかりでなく、エアの供給は、上型が下死点に達したことをセンサが検出することが前提となっているため装置構成が複雑化し、しかも、ドロー型を冷却する場合、短時間冷風を吹き付けるだけでは、型表面の加工熱の冷却は可能であるが、型自身の膨張を防ぐことが難しいという問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、絞り成形金型の成形部をより効果的に冷却することで、連続成形の場合でも型自身の膨張を抑制でき、しかも冷却構造を簡素化して簡易に構成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、上型の所定箇所に鋳抜き孔が形成される絞り成形金型の成形部を冷却する冷却装置において、前記上型の少なくとも一方側のビード部の裏側に位置する鋳抜き孔の内壁周囲のうち、少なくとも隣接する鋳抜き孔または外気に連通する連通孔部分を熱遮蔽板によって覆い、このビード部の裏側に位置する鋳抜き孔内に、内部空間の一部を局部的に狭く囲うことのできる囲繞部材を設けるとともに、これらビード部の裏側に位置する鋳抜き孔内に冷却装置本体を配設し、この冷却装置本体から前記囲繞部材で囲まれる囲繞空間内に冷風を供給するようにした。
【０００８】
このような上型の鋳抜き孔は、例えば金型の軽量化等の観点から形成されるものであるが、このような絞り成形金型の成形部を冷却するにあたり、加工熱によって温度が一番上がり易い深絞り側のビード部の裏側に位置する上型の鋳抜き孔を利用して冷却するようにする。このため、例えばビード部の裏側に位置する鋳抜き孔内のうち、成形部に一番近い箇所を囲繞部材で狭く囲って、この囲繞空間内に冷風を送り込むことで、成形時に発生する加工熱を効果的に冷却できるようにする。また、この鋳抜き孔内の内壁周囲の所定箇所に熱遮蔽板を配設することで、この鋳抜き孔を準密閉状態にすることができ、例えば、囲繞空間から抜け出した冷風を利用して型全体を冷却することができ、型自身の膨張を防ぐこともできるようになる。
【０００９】
また本発明では、前記囲繞部材として、囲繞空間の上面と幅方向の片側側面を覆うことができ且つ少なくとも長手方向の両側側面のいずれか一方が開放される断面Ｌ字型形状か、または、囲繞空間の上面と側面を覆うことができ且つ上面か側面のいずれかに孔部が形成される箱型形状とした。
このように、囲繞部材で囲まれる囲繞空間部に、孔部や開放部を設けて完全密封しないことにより、結露を防止できるとともに、孔部や開放部から放出された冷風によって、鋳抜き孔の内部が冷却され、型全体を冷却する効果が高まる。
【００１０】
また本発明では、前記冷却装置本体として、工場エアの供給を受けて冷風を発生することのできる低温空気発生器を使用するようにした。
このような低温空気発生器としては、例えば、いわゆるボルテックス効果を利用し、圧縮空気の供給を受けると冷風を発生することができるような装置が適用可能である。
【発明の効果】
【００１１】
上型のビード部の裏側に位置する鋳抜き孔の内部空間の一部を囲繞部材によって狭く囲い、鋳抜き孔内に配置した冷却装置本体から送られる冷風を囲繞空間内に供給することで、ビード部近傍の成形部で生ずる加工熱を効果的に冷やすことができるとともに、鋳抜き孔の内壁の所定箇所に熱遮蔽板を設けることにより、型自体の膨張を抑制することができて成形品質が良好となり、しかも絞り成形作業を効率的に行うことができる。
この際、囲繞部材として、少なくとも長手方向の両側側面のいずれか一方が開放される断面Ｌ字型形状か、または、上面か側面のいずれかに孔部が形成される箱型形状にすれば、結露を防止できるとともに、鋳抜き孔の内部が冷却され、型全体を冷却する効果が高まる。
また冷却装置本体として、工場エアの供給を受けて冷風を発生することのできる低温空気発生器を使用すれば簡素に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】深絞り金型の上型の鋳抜き孔の一例を示す正面図である。
【図２】上型の平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図２の要部拡大図である。
【図５】図３の要部拡大図である。
【図６】図４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】深絞り金型の作動を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の実施の形態について添付した図面に基づき説明する。
本発明に係る絞り成形金型の冷却装置は、成形部をより効果的に冷却することにより、連続成形の場合でも型自身の膨張を抑制でき、しかも冷却構造が簡素化されて簡易に構成できるようにされており、上型に形成された鋳抜き孔を利用して冷却することを特徴としている。
【００１４】
そこで、本発明の冷却装置について説明する前に、本冷却装置が適用される絞り成形金型の作動等について、図７に基づき説明する。
絞り成形金型１は、プレスボルスター２上に載置される下型３と、プレスラム４によって昇降自在な上型５と、クッションピン６によって支持されるブランクホルダ７を備えており、図７（ａ）に示すように、上型５が上昇した状態で、ブランクホルダ７上に鋼板等のワークＷが載置されると、図７（ｂ）に示すように、上型５が降下してワークＷをブランクホルダ７と上型５で挟み込み、更に、図７（ｃ）に示すように、上型５とブランクホルダ７が降下して、ワークＷを下型３と上型５の成形部５ａによって絞り成形する。
【００１５】
この際、上型５の成形部５ａの近傍の型合わせ面には、ビード部ｂが設けられており、このビード部ｂとブランクホルダ７によってワークＷを挟持するようにしているが、特に深絞り成形のようにワークの変形量が大きいような場合は、ビード部ｂがいわゆる流しビードとして作用するようになり、ビード部ｂを通してワークＷの一部が成形部５ａ側に流れ込むようになる。このため、ビード部ｂ近傍のうち、特に成形部５ａ付近の側面まわりは摩擦熱によって温度が高まると同時に上型５の同部が膨張し、深絞り成形を連続的に繰り返すような場合には、上型５が焼き付いたり、ワークＷに亀裂やカジリなどの不具合が生じるようになる。
【００１６】
そこで本発明は、このような絞り成形金型１における加工熱による不具合を防止するためなされたものである。
【００１７】
なお、前記上型５には、軽量化などを目的として、図１、図２に示すような鋳抜き孔８や、各鋳抜き孔８同士、及び外気と連通するための連通孔９が形成されている。また、成形部５ａの形状は、図の右側の形状の方が左側に較べて深絞り側とされ、このような上型５で成形すると、図の右側のビード部ｂの方が、左側のビード部ｂより材料の流れ込みが多くなって、摩擦による加工熱が大きくなり、焼き付き等の問題が生じやすくなる。そこで、本発明の場合は、図１、２の右側の深絞り側の成形部５ａ周縁を冷却する場合を例にとって説明する。またこの際、右側のビード部ｂの裏側には、二箇所の鋳抜き孔８が形成されているため、この鋳抜き孔８を、便宜上、第１鋳抜き孔８ａ、および第２鋳抜き孔８ｂと称する。
【００１８】
まず、図２、図３に示すように、一方側の列の各鋳抜き孔８と連通孔９を利用してエアホース１１を配置し、上流側の端部をエアカプラ１２を介して工場エア源１３に接続し、下流側の端部を、第１鋳抜き孔８ａ内に配設される冷却装置本体１４に接続する。
【００１９】
この冷却装置本体１４は、圧縮空気が送られると、ボルテックス効果により低温を発生するいわゆるボルテックスチューブが使用されており、外気温度から最大３０℃程度低い温度に冷却できる性能を有するとともに、冷却した空気を冷却ホース１１ｋに送り込み、冷気が抜かれた温かい排気ガスを温風ホース１１ｈに送り込んで排気できるようにされている。そして、冷却ホース１１ｋの先端部は、後述する第１、第２鋳抜き孔８ａ、８ｂ内に形成される囲繞空間１７内に臨んでおり、温風ホース１１ｈの先端部は、上型５の外部空間に臨んでいる。
【００２０】
前記第１、第２鋳抜き孔８ａ、８ｂの内部周壁には、図４に示すように、連通孔９の開口部を覆って熱が外部に逃げ出すのを遮蔽するための熱遮蔽板１５が配設され、第１、第２鋳抜き孔８ａ、８ｂを準密閉状態にするとともに、成形部５ａ寄りの壁面と底面の間には、内部空間の一部を狭く囲うことのできる断面Ｌ字型の囲繞部材１６が設けられ、この囲繞部材１６によって囲繞空間１７が画成されている。また、この囲繞部材１６の長手方向の両側部は開放状態にされ、前述のように、囲繞空間１７内に冷風ホース１１ｋから冷風を送り込むことができるようにされている。
【００２１】
このため、図５、図６に示すように、第１鋳抜き孔８ａの成形部５ａ寄り側の熱遮蔽板１５には、エアホース１１を挿通させるための挿通孔１５ａが設けられ、また第１鋳抜き孔８ａの成形部５ａ側とは反対側の熱遮蔽板１５には、温風ホース１１ｈや冷却装置本体１４を挿通させるための挿通孔１５ｂが設けられている。
【００２２】
なお、前記囲繞部材１６は、囲繞空間１７を画成するため、本実施例では断面Ｌ字型形状にし、長手方向の両側部を開放状態にしているが、この両側部を開放して完全密封しないのは結露を防止するためである。また、この両側部を開放する代わりに、一方側側部だけを開放したり、囲繞部材１６の天井面部分に隙間を設けたり、または、幅方向の側面部分に隙間を設けたりするようにしてもよい。
また、囲繞部材１６の形状を、上面と側面を覆う箱型形状にしてもよく、この場合も任意の箇所に隙間等を設けて、囲繞空間１７内の冷気が隙間を通して鋳抜き孔８ａ、８ｂ内に逃げ出すようにしておくことが好ましい。
また、囲繞部材１６の材質についても、加工熱に対して耐久性のある鋼材等が適しているが、これらに限定されるものではない。
【００２３】
以上のようなエアホース１１や、冷却装置本体１４や、冷却ホース１１ｋや、温風ホース１１ｈや、熱遮蔽板１５や、囲繞部材１６等によって本冷却装置が構成されているが、このような冷却装置の作用等について説明する。
【００２４】
ドロー成形を行う際、作業者は成形型を不図示のプレスマシンに取り付け、プレスマシン近傍の工場エア源１３をエアホース１１先端のエアカプラ１２に接続する。すると、工場エア源１３から送られる圧縮空気は、エアカプラ１２を通して冷却装置本体１４に供給され、装置本体１４内においてボルテック効果で冷却された冷風は、冷風ホース１１ｋを通して囲繞空間１７内に送り込まれる。また、これに伴って、冷気が抜き出された温風は、温風ホース１１ｈから外部に排気される。
【００２５】
この際、冷気する時間や冷却温度などは外気温度や工場の環境等によって自由に設定することが可能であるが、冷却温度の設定の目安としては、夏場などの室温が上昇しやすい時期については、冬場に近い表面温度に近づけるため、表面温度が少なくとも１０〜１５℃程度になるように設定する。
【００２６】
そして、ブランクホルダ７上にワークＷをセットし、上型５とブランクホルダ７によってワークＷを挟み込むとともに、ワークＷを降下させることでドロー成形を行うが、この際、図１、図２の図中右側の深絞り側のビード部ｂは、いわゆる流しビードとなり、材料の滑り込み量が大きくなって摩擦による加工熱が発生するが、冷却された囲繞空間１７がその近傍に配置されているため、効果的に発熱部を冷却することができる。
【００２７】
また、囲繞部材１６の両側の開放部から放出された冷風は、第１、第２鋳抜き孔８ａ、８ｂ内全体を冷却するため、型表面の膨張を抑制することができ、連続したドロー成形を繰り返しても、補修等の必要なく作業することができる。
【００２８】
なお、本発明は以上のような実施形態に限定されるものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏するものは本発明の技術的範囲に属する。
例えば、本冷却装置本体１４をビード部ｂ直上または近傍の複数個所の鋳抜き孔８に設けるようにしてもよく、また、一方側のビード部ｂ直上または近傍の鋳抜き孔８ａ、８ｂは二個に限定されるものではない。
さらに、工場エアを利用した他の低温空気発生器としては、前記実施形態のようなボルテックス効果を利用したもの以外に、例えば、ガスクーラーや冷凍式ガスクーラーなどを使用するものでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
自動車の車体成形のための絞り成形時などにおいて、特に深絞り成形時の加工熱や、それに伴う金型膨張による成形品質の悪化等を防止できるので、今後の広い範囲での利用が期待される。
【符号の説明】
【００３０】
１…絞り成形金型、５…上型、５ａ…成形部、８…鋳抜き孔、８ａ…第１鋳抜き孔、８ｂ…第２鋳抜き孔、１４…冷却装置本体、１５…熱遮蔽板、１６…囲繞部材、１７…囲繞空間、ｂ…ビード部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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