(57)【要約】本発明は、潤滑特性のある材料を埋め込んだプラスチック製の一部範囲を含む工具に関するものである。前述の工具は例えば金属部材を深絞りに使われる型工具である。潤滑特性のある材料、例えばグラファイトを埋め込んだ一部範囲は、その成型範囲を構成する工具の前面層（11）である。工具のベース（12）もプラスチックでつくるが、場合によっては従来の充填材を含んでいることもある。例えばグラファイトで強化した工具の前面層（11）は、随意で潤滑剤を使用することなく深絞りでき、工具の型範囲は良好な潤滑特性および高圧縮耐性を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潤滑特性のある材料を埋め込んだプラスチックでつくった部分範囲を有する工具において、工具が変形加工工具であり、部分範囲（１１）は工具の変形加工範囲であることを特徴とする工具。
【請求項２】
部分範囲（１１）は工具の前面層を含んでいることを特徴とする請求項１に記載の工具。
【請求項３】
工具の部分範囲（１１）が潤滑特性のある材料としてグラファイトを含有することを特徴とする請求項１または２に記載の工具。
【請求項４】
工具の部分範囲（１１）がグラファイト粉末を含有していることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の工具。
【請求項５】
工具の部分範囲（１１）が、約５０〜約２５０μｍの粒子大のグラファイト粉末を含有していることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の工具。
【請求項６】
工具が変形加工範囲で潤滑特性のある材料を含有するプラスチック製の少なくとも一つの前面層を含んでおり、前面層の厚みが少なくとも約５ｍｍであることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の工具。
【請求項７】
前面層（１１）が約５〜約１５ｍｍの厚みを有することを特徴とする請求項６に記載の工具。
【請求項８】
プラスチック製の部分範囲（１１）の他に、工具が同様に基本的にプラスチックで出来たベース（１２）を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の工具。
【請求項９】
工具のベースが充填材を含有するプラスチックで出来ていることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の工具。
【請求項１０】
ベース（１２）が充填材としてアルミおよび／またはねずみ鋳鉄および／または砂を、好ましくは粉末状で含有していることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の工具。
【請求項１１】
深絞り工具であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の工具。
【請求項１２】
金属部品深絞り用のオス型、板材ホルダー、またはメス型であることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の工具。
【請求項１３】
自動車または航空機用金属部品の変形加工に使う深絞り工具であることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、潤滑特性のある材料を中に埋め込んだプラスチックで出来た部分を有する工具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の方法では変形加工、例えば深絞りでは鉄またはねずみ鋳鉄製の工具を使用する。最近になって既に、少なくとも部分的にプラスチックで出来た変形加工用工具も公開されており、特定用途、例えばロットの小さい場合に考慮されている。例えばドイツ特許公開第199 00 597 A1には板材変形加工工具とその製造方法が記載されており、上下および前後に接着したプラスチックフィルムの層で工具をつくっている。その場合、プラスチック粉末を層状に加工空間に充填し、その後でレーザー光を使って焼き付けることもある。しかし、この文献に記載の方法は比較的手間がかかり、加えて、この種の工具は小さいロットで制限のある仕上げ個数の製品を加工変形するためにのみ使われる。
【０００３】
ドイツ特許第 93 18 272.4 U1では、製品を切子の発生なしで変形加工する工具の記載があり、そこでは工具を金属材料、殊にねずみ鋳鉄でつくっているが、滑り面を有する工具のガイド部分をファイバーまたは繊維および薄片グラファイトを埋め込んだデュロプラストでつくっている。それにより滑り特性を改善し、磨耗を減少するようにしている。しかし、この公知の工具はスライドや同じような個所のごとくお互いに移動する工具部分範囲のみがプラスチックでできているが、工具が製品に作用する変形加工範囲はそうではない。それどころか、工具の変形加工範囲を形成する曲げオス型は金属でできている。
【０００４】
【特許文献１】
ドイツ特許第93 18 272.4 U1
【発明の開示】
【０００５】
本発明の課題は、従来の工具と較べて利点ある特性を有する代替の材料でつくる工具を得ることである。
【０００６】
この課題の解決手段では、請求項１の特徴を有する前述の種類の本発明による工具を提供する。本発明によれば工具は変形加工工具であり、潤滑特性のある材料をプラスチック中に埋め込んでいる状態でプラスチック製部分範囲が工具の変形加工範囲となる。潤滑特性のある材料を埋め込んでいるプラスチック製工具の前述部分範囲は、工具の前面層を含んでいることが好ましい。この工具の部分範囲は潤滑特性のある材料として例えばグラファイトを含有していることがある。工具のプラスチックはこの部分範囲でグラファイト粉末、特に粒子の大きさが約５０μｍから２５０μｍのグラファイト粉末を含有していることが好ましい。滑り特性のある材料を含有するプラスチック工具の変形加工範囲における上述前面層の厚さは、少なくとも約５ｍｍであることが好ましい。例えば、この前面層の厚みは約５〜約１５ｍｍの範囲にある。
【０００７】
本発明の課題解決における別の好ましい構成では、工具の変形加工範囲だけをプラスチックでつくるのではなく、工具が基本的にプラスチックで出来ているベースを有することを意図している。工具全体をプラスチックでつくることもあるが、そのとき潤滑特性のある材料を埋め込んだプラスチックでつくらねばならないのは、変形加工する範囲を構成する部分範囲のみである。ベースにはコスト的に有利な材料を使用することができる。工具のベースは充填材を含有するプラスチックで出来ていることが好ましい。そのとき、例えばアルミおよび／またはねずみ鋳鉄および／または砂の、好ましくは粉末形態の充填材が検討の対象になる。それにより充分な圧縮強度を有する材料でベースをつくれる。ベースは、例えばプラスチックおよび／または充填材を含んだ一体の鋳鉄でつくることができる。変形加工範囲としての役割をする工具の前面が、一つには変形加工する製品が接触する範囲で大きな圧縮強度を有するし、加えて潤滑特性のある埋め込み材料により接触範囲に滑り能力を与えている。同様に変形加工範囲、即ち工具の前面の範囲で自己潤滑効果が得られ、それにより従来の潤滑剤を完全になくす、または大きく減らすことができる。
【０００８】
本発明の範囲においては深絞り工具をつくることが好ましい。これは、殊に金属部品の深絞り用の例えばオス型、板材ホルダー、又はメス型とすることができる。本発明による深絞り用工具は、例えば自動車または航空機用金属部品の変形加工に特に適している。潤滑特性のある材料を埋め込むことにより、深絞り工具の移動方向に直角な引張り方向に力がかかる例えば板状金属の深絞り工程において、粒子、殊にプラスチックメス型から充填材粒子が引きちぎられ、それにより工具にクラックの発生することを避ける。
【０００９】
本発明による材料でできたプラスチック工具の利点は、従来の鋼製工具と比較して、例えば最大約７０％も安い材料コストにある。工具をつくるために使用するプラスチックは加工性が良く、それにより工具製造時に機械の使用も少ない。工具をつくるための機械加工におけるエネルギーおよび電力消費は、例えば６５％も減らすことができる。同様に加工時間も例えば鋼製工具に較べて最大６０％短い。工具をつくるために本発明によるプラスチックを使用することにより、重量を大きく例えば最大６０％減少でき、それによりクレーン設備の負荷が減少する。フレキシブルにそしてコスト的に有利に工具を変更でき、そのときもコスト、時間、エネルギーの節約を大きく狙える。その他に、新しいプラスチック工具をつくるための充填材として完全に再使用できるので、工具はリサイクルに適しており、それにより廃棄物処理費用を不要にできる。
【００１０】
プラスチックの弾性的な挙動が変形加工した製品の品質向上をもたらす。工具のプラスチックにグラファイトを埋め込むことにより、工具の接触層に自己潤滑機能がうまれる。変形加工時に更に追加の流体潤滑剤を使用する必要であるにしても、必要な潤滑剤の量を、例えば約３ｇ／ｍ2に減らすことができる。深絞り時の摩擦状況は、プラスチックにグラファイト粉末をいれることにより改善される。深絞り時に流体の潤滑剤を減らす、または不要であることにより、作業場所の汚染が本質的に減少し、それにより環境への負荷が減る。
【００１１】
前面層（変形加工部分）とベースを含む本発明によるプラスチック工具の好ましいモジュール式構造により、工具の大半の再使用が可能になる。潤滑特性のある材料を前面層に設け、それにより条件付ながらも（著しく）流体の潤滑剤を必要としないことにより、一般的に準備する絞り製品の給脂も不要となる。
【００１２】
従属請求項に挙げている特徴は、本発明による課題解決の別の好ましい実施例に該当する。本発明の別の利点は以下の詳細説明で述べる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、添付図を参照しながら実施例を使って本発明を詳細に説明する。
【実施例】
【００１４】
図１を参照すると、本図は、板状部材10を深絞りする工具の配置を、非常に簡略化した概略図で示している。深絞り工程で板状部材10を変形加工する工具上部部材8、および工具上部部材8と嵌りこむメス型の形態にある対応する工具下部部材9が設けられている。工具上部部材8はプラスチック製のベース12、および同様にプラスチック製であり変形加工部分を形成する前面層11で出来ているが、そこでは板状部材10の変形加工時に自己潤滑効果を狙うために、プラスチックにグラファイト粉末7が埋め込まれている。
【００１５】
工具のベース12を形成するプラスチックには一般的に同様に充填材が含まれているが、工具に特定の必要な特性を与えるために、例えばベース12に充分な圧縮特性を確保するために、従来の種類の充填材であることもある。工具下部部材9も同様にプラスチックで出来ており、変形加工範囲でない限り、ここでも同様に従来のプラスチックを使用することができる。しかしながら工具下部部材9においても、変形加工時に深絞りする板材10と接触する範囲を、埋め込んだ潤滑材料を有するプラスチックでつくることを推奨する。これについては以下に、図２の深絞り工程で作用する力を示す簡略化した概略図を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図２は、工具上部部材8と工具下部部材9の前面層11の間にある板状部材10の状態を示している。いずれにおいてもプラスチック製の前面層11は、滑り効果を狙うために埋め込んだグラファイト粉末7を含有している。図において矢印で示しているのは、深絞り工程で板状部材10および両方の工具前面層に、原理的に工具の移動方向に直角に作用する剪断力である。板材10とグラファイトを埋め込んだ工具上部部材8ないし工具下部部材9の各前面層11間に剪断が働くことにより、グラファイトの潤滑特性に基づく潤滑効果が得られる。それにより流体の潤滑剤を使用することが不要となる。その他に、グラファイトを工具の各前面層11に埋め込むことにより、接触面での圧縮強度も上昇することが確認された。
【００１７】
図２で概略的に示した形態の絞りメス型を使って、何百という部品を絞り加工を行った。その後に工具の状態を調査し、今後も問題なく何千何万という部品の絞り加工ができることを確認した。
【００１８】
図３は深絞り装置の一部を幾分正確に示した遠視図であり、そこで、深絞り工程で下降する装置の上部プレート20に固定されている工具のプラスチック製のベース12がわかる。プレート20およびプラスチック製工具の下降は、装置の工具ガイド14により行うが、ここでは詳細な説明を行わない。
【００１９】
更に図３において、同様にグラファイトを埋め込んだプラスチックでできた工具前面層11、およびその下にある装置の板材ホルダー13がわかる。
【００２０】
図４には、本発明による種類の工具を使って金属板材を深絞りした金属部品を遠視図で示している。ここで対象となっているのは自動車用の遮蔽板15である。図でわかるように、変形加工後の遮蔽板15は、凸面に湾曲した範囲18および凹面に湾曲した範囲19を有している。そのほかに遮蔽板15は、種々の打ち抜き部16および深絞り加工でつくった変形範囲、例えば図で認識できる溝状の窪み17を有している。本発明による工具を使って、このような種類の金属部品を卓越した品質で深絞りできることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による工具を使った深絞り工程を説明するための非常に簡略化した概略遠視図である。
【図２】深絞り工程を説明するための第二の非常に簡略化した概略外観断面である。
【図３】深絞り装置に組み込んだ本発明による工具の簡略化した概略外観図である。
【図４】本発明による工具を使って深絞りした完成部品の概略外観図である。
【符号の説明】
【００２２】
７  グラファイト粉末            ８  工具上部部材
９  工具下部部材                １０  板状部材
１１  前面層                    １２  ベース
１３  板材ホルダー              １４  工具ガイド
１５  遮蔽板                    １６  打ち抜き部
１７  窪み                      １８  凸面に湾曲した範囲
１９  凹面に湾曲した範囲        ２０  プレート
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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