(57)【要約】【課題】プレス加工の作業効率を向上させることができ、さらにプレス加工技術の向上のために新たな機能付加を図ることのできる新規な金型を提供する。【解決手段】プレス機（１）のスライド（１４）に取り付けられる上金型（３）と、前記プレス機のボルスタ（１２）に取り付けられる下金型（４）と、前記上金型及び／又は下金型に設けられ、プレス加工の実行時に上金型の上下動によって駆動されて発電を行い、該プレス加工に関連する機能性装置に電力を供給する発電装置（５）と、を備えた金型（２）とする。【選択図】図２
2018039038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス機に取り付けられて金属材を所望の形状にプレス加工する金型であって、
前記プレス機のスライドに取り付けられる上金型と、前記プレス機のボルスタに取り付けられる下金型と、前記上金型及び／又は下金型に設けられ、プレス加工の実行時に上金型の上下動によって駆動されて発電を行い、該プレス加工に関連する機能性装置に電力を供給する発電装置と、を備えたことを特徴とするプレス加工用の金型。
【請求項２】
前記発電装置は、前記上金型によって上下動されるラックギアと、該ラックギアによって回転されるギア群で構成される減速機と、該減速機によって回転される回転軸を有する発電用モーターと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のプレス加工用の金型。
【請求項３】
前記発電装置からの電力により動作する機能性装置は、プレス加工される金属材に油を塗布する油供給装置、プレスの良不良を可視化するＬＥＤを備えた可視化装置、ＩＣタグやＩＴ機器、型内タップユニット、型内トランスファー装置、電気シリンダー、型内内臓カメラ、センシング装置、コーティング効果を得るためにパンチに電気を供給する給電装置、絞り効果を得るために金属材に電気を供給する給電装置、防錆効果を得るために金型に電気を供給する給電装置、生産状況の情報を記憶する記憶装置、金型を温めるための保温装置の少なくとも１種以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載のプレス加工用の金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材を所望の形状に加工するためのプレス加工用の金型に関し、特に、金型から電力を供給可能にするために発電機能を付加したプレス加工用の金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属材を所望の形状に加工する手法の一つにプレス加工がある。プレス加工は、一般的に、製品形状に対応した上下一組の金型を製作し、材料となる金属材を金型で挟み込むことによって、曲げ、抜き、絞り、つぶすなどの種々の加工を施す。一回のプレスで完成させることが可能な製品もあるが、複雑形状の場合は、複数の金型を用いた複数のプレス工程を経て製品を完成させている。
【０００３】
図６には、プレス機の一例として、小型のプレス機１の概略全体図を示している。プレス機１は、装置前面側の作業空間内に下金型１１を取り付けるためのボルスタ１２が配置されており、その上方側に上金型１３を取り付けるスライド１４が配置されている。スライド１４は、プレス機本体内に組み込まれた機械式或いは油圧式などの駆動機構によって、上下動可能になっている。
【０００４】
そして、プレス加工の実行時においては、作業者が下金型１１の上に材料となる金属材を配置し、油の塗布などの準備作業を行った後、操作部１５に設けられたスイッチ等を操作してスライド１４を下降させる。これにより上金型１３が下降して下金型１１と噛み合うことによって金属材にプレス加工が施され、次いでスライド１４が上昇することによって上金型が離型される。こうしてプレスが終了すると、作業員は、下金型１１から金属材を取り外して、次の金属材に対して同様のプレスを実行する。一連の作業を繰り返し行い、例えばロット単位のプレスが完了すると、作業者は、プレス機の金型（１１，１３）を次工程用の金型に交換し、同様の手順で次工程のプレス加工を実行する。
【０００５】
連続した工程では、金属材の加工部分近くにカメラやセンサーなどを設置して、プレス加工の良不良を判定するモニタリングを行うことがある。しかしながら、従来のプレス機１にあっては、金型（１１，１３）を交換する度にカメラやセンサーとプレス機本体電源部との間の電気配線の接続をやり直すため、手間がかかるという問題があった。工程数が増える程、金型交換に伴う作業員の負担は大きくなる。
【０００６】
さらに、金型（１１，１３）交換に伴う作業の手間の問題は、カメラやセンサー以外にも新たな機能性装置を付加して、プレス加工の更なる技術向上を試みることに対する阻害要因にもなっていると考える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−２３６６３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
プレス機と電力に関連して、特許文献１には、スライドが上昇したときに受圧される受圧部を新たにプレス機本体に設置し、スライドが上昇したときに受圧部が受ける力を回転運動に変換して、発電タービンの動力源として使用する技術が開示されている。すなわち、スライドの上下運動を発電に利用するプレス機が開示されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術は、発電タービンの動力源の一部を賄うためのものであり、工場内にあるプレス機やその他の装置の上下運動を省エネに利用するにとどまる。プレス加工の作業効率や技術向上を図るものではない。
【００１０】
すなわち、本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、プレス加工の作業効率を向上させることができ、さらにプレス加工技術の向上のために新たな機能付加を図ることのできる新規な金型を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨とするところは、以下の通りである。
（１）本発明のプレス加工用の金型は、プレス機に取り付けられて金属材を所望の形状にプレス加工する金型であって、前記プレス機のスライドに取り付けられる上金型と、前記プレス機のボルスタに取り付けられる下金型と、前記上金型及び／又は下金型に設けられ、プレス加工の実行時に上金型の上下動によって駆動されて発電を行い、該プレス加工に関連する機能性装置に電力を供給する発電装置と、を備えたことを特徴とする。
（２）前記発電装置は、好ましい一例として、前記上金型によって上下動されるラックギアと、該ラックギアによって回転されるギア群で構成される減速機と、該減速機によって回転される回転軸を有する発電用モーターと、を含む構成とすることができる。
（３）前記発電装置からの電力により動作する機能性装置は、プレス加工される金属材に油を塗布する油供給装置、プレスの良不良を可視化するＬＥＤを備えた可視化装置、ＩＣタグやＩＴ機器、型内タップユニット、型内トランスファー装置、電気シリンダー、型内内臓カメラ、センシング装置、コーティング効果を得るためにパンチに電気を供給する給電装置、絞り効果を得るために金属材に電気を供給する給電装置、防錆効果を得るために金型に電気を供給する給電装置、生産状況の情報を記憶する記憶装置、金型を温めるための保温装置の少なくとも１種以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、プレス機のスライドに取り付けられる上金型と、プレス機のボルスタに取り付けられる下金型と、前記上金型及び／又は下金型に設けられ、プレス加工の実行時に上金型の上下動によって駆動されて発電を行い、該プレス加工に関連する機能性装置に電力を供給する発電装置と、を備える構成としたことにより、金型交換に伴う電気配線の接続作業の負担が軽減される。さらに、モニタリング以外の機能性装置を新たに付加して金型の付加価値を高める意欲が向上する。
【００１３】
さらに、上記の構成とすることは、金型、機能性装置及び発電装置が一体構成となったユニット化ができるという大きな利点もある。このことは、プレス機への取り付けだけでなく、金型の設計・製作、運搬面においても有利に働く。
【００１４】
さらに好ましい一例として、ラックギア、該ラックギアによって回転されるギア群で構成される減速機、及び、該減速機によって回転される回転軸を有する発電用モーターを含む構成の発電装置を採用することによって、金型内にある空間に発電装置を収容することが可能となる。
【００１５】
また、好ましい一例として、前記発電装置からの電力により動作する機能性装置を、プレス加工される金属材に油を塗布する油供給装置、プレスの良不良を可視化するＬＥＤを備えた可視化装置、ＩＣタグやＩＴ機器、型内タップユニット、型内トランスファー装置、電気シリンダー、型内内臓カメラ、センシング装置、コーティング効果を得るためにパンチに電気を供給する給電装置、絞り効果を得るために金属材に電気を供給する給電装置、防錆効果を得るために金型に電気を供給する給電装置、生産状況の情報を記憶する記憶装置、金型を温めるための保温装置の少なくとも１種以上とすれば、プレス加工技術の向上のために新たな機能を付加することができ、金型の付加価値を高めることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の好ましい実施形態に従うプレス加工用の金型の縦断面図である。
【図２】上記プレス加工用の金型の斜視図である。
【図３】上記金型に設置される発電装置の斜視図である。
【図４】上記発電装置の内部構成図である。
【図５】上記金型でプレス加工を実行したときの動作を説明する図である。
【図６】プレス機の概略全体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好ましい実施形態に従うプレス加工用の金型について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。但し、以下に説明する実施形態によって本発明の技術的範囲は何ら限定解釈されることはない。
【００１８】
本実施形態に従うプレス加工用の金型の一例として、図１及び図２には、材料となる金属材に抜きの加工を行う金型２を示している。抜きの加工は、複数のパンチとダイを用いたり、絞り等の加工を同時に行ったりする場合もあるが、発明を理解し易くするために、図１及び図２には単一のパンチとダイで抜きの加工を行う基本的な金型２の構成を例示している。さらに抜き加工以外の加工の場合も金型の基本構成は同じであり、本実施形態の発電機能の構成を適用することができる。
【００１９】
図１及び図２に示すように、金型２は、上下一組の上金型３と下金型４とにより構成されている。上金型３は、例えば不図示のフランジ型シャンクによってプレス機１のスライド１４に取り付けられる。一方、下金型４は、プレス機１のボルスタ１２上に取り付けられる。上金型３は、最上段位置に概ね矩形状の平板からなるパンチホルダー３１が配置されており、その下面側にパンチホルダー３１よりも平面積の小さいバッキングプレート３２とパンチプレート３３が配置されている。パンチホルダー３１、バッキングプレート３２及びパンチプレート３３は、ボルト等の固定手段によって互いに固定されている。そして上金型３の中央部には、材料となる金属材Ｍを円形に抜き加工するための円柱状のパンチ３４が、パンチプレート３３に固定配置されている。さらに、上金型３には、ストリッパープレート３５がパンチプレート３３から下方に離れて位置するように配置されており、頭部がバッキングプレート３２の上面に係合されているストリッパーボルト３６によって吊り下げ支持されている。ストリッパーボルト３６は、軸方向に配置されているスプリング３６ａの伸長作用によってストリッパープレート３５を下方側に向けて付勢している。
【００２０】
概ね矩形状の平板からなるパンチプレート３３の例えば四隅には、円柱状のストリッパーガイド３７が固定配置されている。ストリッパーガイド３７は、ストリッパープレート３５に形成されている円形穴を貫通して更に下方にまで延びており、プレス加工の実行時には後述するダイプレート４３に形成されている円筒状のガイドブッシュ４６に貫入するようになっている。さらに、パンチホルダー３１の例えば対角線上の隅部には、後述するダイホルダー４１に設けられている円柱状のガイドポスト４７が貫入される円筒状のガイドブッシュ３８が設けられている。
【００２１】
一方、下金型４は、最下段位置に概ね矩形状の平板からなるダイホルダー４１が配置されており、その上面側にダイホルダー４１よりも平面積の小さいバッキングプレート４２とダイプレート４３が配置されている。ダイホルダー４１、バッキングプレート４２及びダイプレート４３は、ボルト等の固定手段によって互いに固定されている。そして下金型４の中央部には、パンチ３４と協働して金属材Ｍの表面を円形に抜くための円筒状のダイ４４が、ダイプレート４３に固定配置されている。さらにダイプレート４３の上面には、金属材Ｍを位置決めするためのピン４５が設けられている。ピン４５に代えて位置決めプレートなどを用いる場合もある。
【００２２】
概ね矩形状の平板からなるダイプレート４３とバッキングプレート４２の例えば四隅には、プレス加工の実行時に上金型３のストリッパーガイド３７が貫入する円筒形のガイドブッシュ４６が設けられている。さらにダイホルダー４１の例えば対角線上の隅部には、上金型３に設けられている円筒形のガイドブッシュ３８に貫入する円柱状のガイドポスト４７が設けられている。
【００２３】
さらに、本実施形態の金型２には、図２に示すように、パンチホルダー３１の下面と対向するダイホルダー４１の上面に、発電装置５が配置されている。さらに、発電装置５からの電力が供給されて動作する機能性装置６が同じく金型内に配置されている。プレス加工に関連する機能性装置６は、後述するように多種多様である為、図２では便宜上、ダイホルダー４１の上面に四角枠で図示している。発電装置５は、詳しくは図３に一例を示すように、例えばプラスチック等の樹脂材で形成された筐体からなる本体部５１、及び本体部５１の上面から上方に延びる上下動可能な脚部５２を備えている。さらに本体部５１の前面には、発電をしているときの電圧（発電電圧）と、蓄電している電力の電圧（蓄電電圧）を作業者に示すためのデジタル式の電圧表示部５３が設けられている。
【００２４】
次いで図４を参照しながら発電装置５の内部構成について説明する。前述の脚部５２の下方側には、長さ方向に沿って多数の溝が形成されており、これによりラックギア５２ａを形成している。上下動可能な脚部５２には、上方に伸びた状態を維持及び復帰するために例えばスプリング等の弾性部材５２ｂが連結されている。図４には、一例として脚部５２の下方側に弾性部材５２ｂを設けた例を示しているが、弾性部材５２ｂの位置は適宜変更可能である。脚部５２のラックギア５２ａには、ギア（小ギア）５４が歯合しており、この小ギア５４と同軸の回転軸に径の大きいギア（大ギア）５５が設けられている。一例として、小ギア５４と大ギア５５を連結する回転軸内にはラチェットが組み込まれており、小ギア５４を一方向に回転させたとき（ここでは脚部５２が上金型３に押されて下降したとき）にだけ大ギア５５が回転するように構成することができる。なお、図４の例では、小ギア５４と大ギア５５によって減速機を構成しているが、勿論、ギアの数や減速比を適宜変更することができる。
【００２５】
減速機の大ギア５５には、発電用モーター５６の回転軸に設けられたギア５６ａが歯合されている。すなわち、発電用モーター５６の回転軸を回転させることによって電力（回生エネルギー）を得る構成となっている。発電機となる発電用モーター５６は、特に仕様が制限されることはなく、市販のモーターを用いることができる。さらに、発電用モーター５６には、充電可能なバッテリーなどの蓄電池５７が電気的に接続されており、この蓄電池５７に機能性装置６が電気的に接続されている。これにより、発電した電力を蓄電地５７に蓄電することができ、例えばプレス工程を始める前でも機能性装置６を起動することができるようになっている。なお、発電装置５は、必ずしも下金型４に配置しなくともよく、上金型３に配置してもよく、或いは、複数の発電装置５を上金型３と下金型４の両方に配置してもよい。
【００２６】
機能性装置６も、発電装置５と同様に下金型４に配置することができるが、上金型３に配置してもよく、或いは、複数の機能性装置６を上金型３と下金型４の両方に配置してもよい。金型内の設置場所についてもダイホルダー４１に限られず、その機能に応じて適宜調整することができる。さらにまた、金型以外の場所、例えばプレス機１のスライド１４，ボルスタ１２，或いは、プレス機１のその他の場所に配置してもよい。そのようなプレス加工に関連する機能性装置６の好ましい一例としては、プレス加工される金属材に油を塗布する油供給装置、プレスの良不良を可視化するＬＥＤを備えた可視化装置、例えば生産情報や工程情報などのプレス加工に関する情報を収集・管理するためのＩＣタグやＩＴ機器、型内タップユニット、型内トランスファー装置、電気シリンダー、型内内臓カメラ、センシング装置、コーティング効果を得るためにパンチに電気を供給する給電装置、絞り効果を得るために金属材に電気を供給する給電装置、防錆効果を得るために金型に電気を供給する給電装置、生産状況の情報を記憶する記憶装置、金型を温めるための保温装置を挙げることができる。これらの機能性装置６は、複数採用するようにしてもよい。
【００２７】
続いて、プレス加工の実行時における金型２、発電装置５及び機能性装置６の動作について説明する。まず、ガイドポスト４７の先端がガイドブッシュ３８に貫入された図２の状態となるように、上金型３と下金型４をプレス機１のスライド１４とボルスタ１２に各々取り付ける。上金型３と下金型４を取り付けるにあたり、機能性装置６については従来のような電気配線を行う手間を省くことができる。金型２の取り付け作業が完了すると、次いで材料となる金属材Ｍをダイプレート４３上の所定の位置に配置し、油の塗布などの準備作業を行った後、操作部１５に設けられたスイッチ等を操作してスライド１４を下降させる。これにより、図５に示すように、上金型３がガイドポスト４７に案内されて所定の姿勢と位置を確保しながら下降していく。
【００２８】
上金型３が下降していくと、ストリッパーガイド３７がガイドブッシュ４６に貫入する。さらに上金型３が下降すると、ストリッパープレート３５は、ストリッパーガイド３７に案内されて所定の姿勢と位置を確保しながら下降していきダイプレート４３の上面に当接して止まるが、パンチ３４は、さらに下降してダイ４４との協働作用によって金属材Ｍを円形に抜く。抜かれた部分は、下金型４の中央の開口部を通じて落下し、スクラップとして回収される
【００２９】
一方、発電装置５の動作について説明すると、上金型３が下降していくことにより、まず脚部５２の先端がパンチホルダー３１の下面に当接する。そしてさらに下金型４と噛み合うまで上金型３が下降する間、脚部５２がパンチホルダー３１に押されて下方に移動する（本体部内に入り込む）。これにより、減速機のギア群が回転して発電用モーター５６の回転軸が回転され、電力（回生エネルギー）を発生させる。発生した電力は、蓄電池５７を介して機能性装置６に給電されるが、余剰の電力は蓄電池５７に蓄電される。機能性装置６は、電力が供給されることによって自身が有するプレス加工に関連する動作を行う。プレスは繰り返し行われるので蓄電池５７に十分に電力を蓄えることができ、当該金型２の次回使用時においてもプレス開始前にその電力で機能性装置６を起動することができる。
【００３０】
金属材Ｍが円形に抜かれるとスライド１４が上昇を開始し、上金型３が下金型４から離れていくに伴い、脚部５２がスプリング等の弾性部材５２ｂの伸長作用によって上方に移動する（本体部から延びていく）。既述のようにラチェットを設けているので、この脚部５２の上方移動時にモーターの回転軸の逆回転は起こらないようになっている。勿論、ラチェットに代えて、ダイオードなどの素子を回路内に設けて、発電用モーター５６から送られてくる電力を整流するようにしてもよい。
【００３１】
上述の実施形態によれば、プレス加工の実行時に上金型３の上下動によって駆動されて発電する発電装置５を金型に配置し、該発電装置５からの電力を機能性装置６に供給する構成としたことにより、プレス加工に関連する機能性装置６の電力を金型２自身から供給することができるので、金型交換に伴う電気配線の接続作業の負担が軽減される。さらに、電気配線の接続作業の負担が軽減されるので、種々の機能性装置６を新たに付加して金型の付加価値を高めることが可能となる。
【００３２】
このような金型２は、既述の小型のプレス機１に限らず、大型のプレス機にも勿論適用可能であることは言うまでもない。さらに、多種多様の機能性装置６を採用できるので、複数の金型を工程順に共通のプレス機に取り付け、材料となる金属材を順次移動させながらプレスを連続して行うプログレッシブ加工やトランスファー加工に適用することの利点が大きい。さらに、複数のプレス機をタンデム配置したトランスファー加工についでも同様である。
【００３３】
以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００３４】
１      プレス機
２      金型
３      上金型
４      下金型
５      発電装置
６      機能性装置
【図１】
2018039038.tif 000003
【図２】
2018039038.tif 000004
【図３】
2018039038.tif 000005
【図４】
2018039038.tif 000006
【図５】
2018039038.tif 000007
【図６】
2018039038.tif 000008