(57)【要約】【課題】弾性パンチの弾性変形を用いたプレス加工において、加工品の品質をより向上させること。【解決手段】被加工材２の上方に配置され且つ弾性体で形成された弾性パンチ８と、弾性パンチ８よりも剛性が高く、弾性パンチ８を上方から加圧圧縮して弾性変形させる剛体パンチ１０と、弾性パンチ８の側面を包囲する外周包囲部材１４と、剛体パンチ１０と弾性パンチ８との間に配置された下方突出リブ１２を備える弾性プレス金型１において、下方突出リブ１２は、剛体パンチ１０から最も離れた部分の断面積が最小となるように形成され、下方突出リブ１２の断面積が最小の部分が、弾性パンチ８の中心付近と上下方向で重なる位置に配置されている。【選択図】  図１
2011224603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材の上方に配置され、弾性体で形成された弾性パンチと、
前記弾性パンチよりも剛性が高く、弾性パンチを上方から加圧圧縮して弾性変形させる剛体パンチと、
前記弾性パンチの側面を包囲する外周包囲部材と、
前記剛体パンチと前記弾性パンチとの間に配置された下方突出リブと、
を備え、
前記下方突出リブは、前記剛体パンチから最も離れた部分の断面積が最小となるように形成され、断面積が最小の部分が前記弾性パンチの中心付近と上下方向で重なる位置に配置されていることを特徴とする弾性プレス金型。
【請求項２】
被加工材の上方に配置され且つ弾性体で形成された弾性パンチの側面を外周包囲部材により包囲した状態で、前記弾性パンチよりも剛性が高い剛体パンチにより弾性パンチを上方から加圧圧縮して弾性変形させて、前記弾性パンチが前記被加工材に対して上方から押圧力を加えるプレス加工工程を含み、
前記プレス加工工程では、前記剛体パンチから最も離れた部分の断面積が最小となるように形成され、断面積が最小の部分が前記弾性パンチの中心付近と上下方向で重なる位置に配置されている前記下方突出リブを弾性パンチと剛体パンチとの間に配置した状態で、前記弾性パンチが前記被加工材に対して上方から押圧力を加えることを特徴とする弾性プレス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性体で形成される弾性パンチの弾性変形を用いて、金属板等のプレス材料をプレス加工する弾性プレス金型及び弾性プレス方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴム等の弾性体で形成した弾性パンチの弾性変形を用いて、金属板等の板材に曲げや絞り等のプレス加工を行なう技術として、例えば、特許文献１に開示されているものがある。
特許文献１に開示されている技術は、所望の形状の凹部を備えたダイプレートと、ダイプレートの上方に配置した筒状のホルダーと、ホルダー内において板材の上方に配置した弾性パンチと、弾性パンチの上方に配置した剛体パンチを備えた金型である。そして、板材のプレス加工を行なう際には、ホルダー内において、剛体パンチにより弾性パンチを相対的に加圧圧縮して弾性変形させることにより、弾性パンチの一部をホルダー内から下方へ突出させて、板材の加工部位をダイプレートの凹部の形状に沿って変形させる。
【０００３】
ここで、特許文献１に開示されている技術では、弾性パンチを上方から押圧して相対的に加圧圧縮する剛体パンチは、弾性パンチと対向する面が均一な平面に形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された技術においては、剛体パンチの弾性パンチと対向する面が均一な平面に形成されているため、プレス加工を行なう際に剛体パンチが弾性パンチへ加える押圧力は、弾性パンチの剛体パンチと対抗する面（上面）に対して、平均的に加わる。
そして、上面に加えられた押圧力により、弾性パンチに発生した弾性変形によって、弾性パンチの外面（上面、下面、側面）に、弾性パンチの外側への加圧力が発生する。
【０００６】
ここで、弾性パンチの外面に発生した加圧力のうち、弾性パンチの上面に発生した加圧力は、剛体パンチが弾性パンチへ加える押圧力により相殺される。また、弾性パンチの外面に発生した加圧力のうち、弾性パンチの側面に発生した加圧力は、ホルダーによる抑制力により相殺される。
したがって、剛体パンチが弾性パンチへ押圧力を加えると、最終的に、弾性パンチの外面に発生した加圧力のうち、弾性パンチの下面に発生した加圧力のみが、板材を上方から押圧することとなる。
【０００７】
しかしながら、上記のように弾性パンチの下面に発生した加圧力には、ホルダーによる抑制力により相殺された、弾性パンチの側面に発生した加圧力が含まれている。このため、弾性パンチの下面に発生した加圧力は、ホルダーに近い外面側から弾性パンチの中心側へ向かうにつれて低くなる。
【０００８】
したがって、特許文献１に記載された技術では、板材に対する押圧力が、ホルダーに近い外面側から弾性パンチの中心側へ向かうほど低くなるため、板材全体に対して押圧力を平均的に伝達できない可能性がある。このため、板材に無用な変形が生じる可能性や、曲げや絞り等のプレス加工が不十分となる可能性がある。
【０００９】
このように、従来の技術においては、弾性パンチの弾性変形を用いてプレス加工を行なう場合に、加工品の品質低下を十分に抑制することが困難であった。
本発明の課題は、弾性パンチの弾性変形を用いたプレス加工において、加工品の品質をより向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するため、本発明の一態様に係る弾性プレス金型は、
被加工材（例えば、図１の被加工材２）の上方に配置され、弾性体で形成された弾性パンチ（例えば、図１の弾性パンチ８）と、前記弾性パンチよりも剛性が高く、弾性パンチを上方から加圧圧縮して弾性変形させる剛体パンチ（例えば、図１の剛体パンチ１０）と、前記弾性パンチの側面を包囲する外周包囲部材（例えば、図１の外周包囲部材１４）と、前記剛体パンチと前記弾性パンチとの間に配置された下方突出リブ（例えば、図１の下方突出リブ１２）と、を備え、前記下方突出リブは、前記剛体パンチから最も離れた部分の断面積が最小となるように形成され、断面積が最小の部分が前記弾性パンチの中心付近と上下方向で重なる位置に配置されていることを特徴としている。
【００１１】
このような構成により、弾性パンチの弾性変形時に下方突出リブで弾性パンチを上方から押圧させて、弾性パンチの下面に発生した下方への加圧力を、弾性パンチの側面側から中心側へ向かうにつれて増加させている。
これにより、プレス加工時において、剛体パンチにより加圧圧縮されて弾性変形した弾性パンチが被加工材に対して上方から加える押圧力を、横方向に沿って平均的な分布とすることが可能となる。
このため、剛体パンチにより加圧圧縮されて弾性変形した弾性パンチによる押圧力を、被加工材全体に対して平均的に伝達することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る弾性プレス方法は、
被加工材の上方に配置され且つ弾性体で形成された弾性パンチの側面を外周包囲部材により包囲した状態で、前記弾性パンチよりも剛性が高い剛体パンチにより弾性パンチを上方から加圧圧縮して弾性変形させて、前記弾性パンチが前記被加工材に対して上方から押圧力を加えるプレス加工工程を含み、前記プレス加工工程では、前記剛体パンチから最も離れた部分の断面積が最小となるように形成され、断面積が最小の部分が前記弾性パンチの中心付近と上下方向で重なる位置に配置されている前記下方突出リブを弾性パンチと剛体パンチとの間に配置した状態で、前記弾性パンチが前記被加工材に対して上方から押圧力を加えることを特徴としている。
【００１３】
このような構成により、弾性パンチの弾性変形時に下方突出リブで弾性パンチを上方から押圧させて、弾性パンチの下面に発生した下方への加圧力を、弾性パンチの側面側から中心側へ向かうにつれて増加させている。
これにより、プレス加工時において、剛体パンチにより加圧圧縮されて弾性変形した弾性パンチが被加工材に対して上方から加える押圧力を、横方向に沿って平均的な分布とすることが可能となる。
【００１４】
このため、剛体パンチにより加圧圧縮されて弾性変形した弾性パンチによる押圧力を、被加工材全体に対して平均的に伝達することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第一実施形態における弾性プレス金型の概略構成を示す図である。
【図２】プレス加工時における弾性プレス金型の動作を示す図である。
【図３】下方突出リブの変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を用いて、本発明に係る弾性プレス金型及び弾性プレス方法の、実施の形態（実施形態）を説明する。
（第一実施形態）
（構成）
まず、図１を用いて、第一実施形態における、弾性プレス金型の構成について説明する。
【００１７】
図１は、弾性プレス金型１の概略構成を示す図であり、弾性プレス金型１の中心付近を破断した断面図である。
図１において、弾性プレス金型１は、板状の被加工材２に、曲げや絞り、孔抜き等のプレス加工を行なう構成となっている。なお、第一実施形態では、一例として、被加工材２に行なうプレス加工が、被加工材２に貫通孔を形成する孔抜きである場合について説明する。また、第一実施形態では、一例として、被加工材２が、ＳＵＳ系材等を材料として形成した金属板である場合について説明する。
【００１８】
また、図１中に示すように、弾性プレス金型１は、ベースプレート４と、ダイプレート６と、弾性パンチ８と、剛体パンチ１０と、下方突出リブ１２と、外周包囲部材１４を備えている。
ベースプレート４は、弾性プレス金型１の土台を形成する部材であり、ダイプレート６及び外周包囲部材１４を下方から支持している。
【００１９】
ダイプレート６は、ベースプレート４の上面に配置された板状の部材であり、ダイプレート６の上面に開口する、複数の空隙部６ａを有している。
また、ダイプレート６は、上下方向から見て、円形に形成されている。ここで、上下方向とは、被加工材２の厚さ方向と同一方向であり、これは、以降の説明でも同様である。
また、ダイプレート６の上方には、被加工材２が配置されており、ダイプレート６は、被加工材２を下方から支持している。
【００２０】
空隙部６ａは、被加工材２に行なうプレス加工に対応した形状に形成されている。第一実施形態では、上述したように、被加工材２に行なうプレス加工が、被加工材２に貫通孔を形成する孔抜きであるため、空隙部６ａは、ダイプレート６を上下方向に貫通する貫通孔で形成されている。なお、被加工材２に行なうプレス加工が、曲げや絞りである場合は、空隙部６ａは、ダイプレート６の上面に開口する凹部により形成される。
【００２１】
弾性パンチ８は、ゴム等の弾性体で形成されており、被加工材２の上方に配置されている。また、弾性パンチ８は、ダイプレート６と同様、上下方向から見て、円形に形成されている。
なお、第一実施形態では、一例として、弾性パンチ８を形成する弾性体が、ゴムである場合について説明する。具体的には、反発弾性、耐屈曲亀裂性、圧縮永久歪み性、入手性等を考慮して、フッ素ゴム、シリコンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム等を、弾性体として用いている。
【００２２】
また、弾性パンチ８の下面は、被加工材２を間に挟んで、ダイプレート６の上面と対向している。
剛体パンチ１０は、金属材料等を用いて、弾性パンチ８よりも剛性が高くなるように形成されており、弾性パンチ８の上方に配置されている。したがって、ダイプレート６、弾性パンチ８及び剛体パンチ１０は、順に下方から上方へ積層されている。また、剛体パンチ１０は、ダイプレート６及び弾性パンチ８と同様、上下方向から見て、円形に形成されている。
【００２３】
また、剛体パンチ１０には、油圧プレス機等、剛体パンチ１０を下方（弾性パンチ８側）へ押圧可能なアクチュエータ（図示せず）が連結されている。
下方突出リブ１２は、剛体パンチ１０と同様、金属材料等を用いて、弾性パンチ８よりも剛性が高くなるように形成されている。
また、下方突出リブ１２は、剛体パンチ１０の下面（弾性パンチ８の上面と対向する面）に取り付けられて、剛体パンチ１０と弾性パンチ８との間に配置されている。
【００２４】
また、下方突出リブ１２は、弾性パンチ８の上面から、弾性パンチ８の内部へ向けて、剛体パンチ１０が有する下方への押圧力により挿入されている。
また、下方突出リブ１２は、剛体パンチ１０から最も離れた部分の断面積が最小となるように形成されている。すなわち、下方突出リブ１２は、剛体パンチ１０から下方に突出している。
【００２５】
なお、第一実施形態では、一例として、図１中に示すように、下方突出リブ１２を、外径の異なる三枚の円板状部材を、外径の大きい順に上方から下方へ向けて積層させて、下方へ突出するとともに段階的（三段）に縮径する形状に形成した場合について説明する。したがって、第一実施形態では、下方突出リブ１２を、外径の異なる三枚の円板状部材を積層させて形成しているため、下方突出リブ１２の、剛体パンチ１０から最も離れた部分は、外径の最小な円板状部材となる。
【００２６】
また、第一実施形態では、一例として、下方突出リブ１２と剛体パンチ１０とを別体で形成し、下方突出リブ１２を、接着や溶接等の手段を用いて、剛体パンチ１０の下面に取り付けた場合について説明する。しかしながら、下方突出リブ１２と剛体パンチ１０とを一体で形成してもよい。
【００２７】
また、第一実施形態では、一例として、三枚の円板状部材を、それぞれ、別体で成形し、これらの円板状部材を接着や溶接等の手段を用いて結合し、下方突出リブ１２を形成した場合について説明する。しかしながら、円板状部材を一体で成形して、下方突出リブ１２を形成してもよい。
【００２８】
また、下方突出リブ１２は、剛体パンチ１０と弾性パンチ８との間において、断面積が最小の部分が、弾性パンチ８の中心付近と上下方向で重なる位置に配置されている。
なお、上述したように、第一実施形態では、下方突出リブ１２を、外径の異なる三枚の円板状部材を積層させて形成しているため、下方突出リブ１２の断面積が最小の部分は、外径の最小な円板状部材となる。
【００２９】
ここで、下方突出リブ１２の形状及び配置位置は、後述する弾性パンチ８の弾性変形時において、弾性パンチ８の下面に発生した下方への加圧力が、弾性パンチ８の側面側から中心側へ向かうにつれて増加するように設定されている。これは、剛体パンチ１０のうち、下方突出リブ１２を取り付けた部分により、弾性パンチ８を上方から押圧した状態における弾性パンチ８の圧縮量が、弾性パンチ８の側面側から中心側へ向かうにつれて増加するように設定する。なお、弾性パンチ８の圧縮量とは、剛体パンチ１０のうち、下方突出リブ１２を取り付けた部分により、弾性パンチ８を上方から押圧した状態における弾性パンチ８の下方への変位量に対応する値である。
【００３０】
具体的には、下方突出リブ１２の形状及び配置位置は、弾性パンチ８の側面に発生した加圧力の、外周包囲部材１４による抑制力に応じて設定する。これは、下方突出リブ１２を剛体パンチ１０の下面に取り付けていない状態における、弾性パンチ８の側面に発生した加圧力の、外周包囲部材１４による抑制力に応じて設定する。
外周包囲部材１４は、剛体パンチ１０と同様、金属材料等を用いて、弾性パンチ８よりも剛性が高くなるように形成されている。
【００３１】
また、外周包囲部材１４は、円環状に形成されており、包囲部材保持ピン１６を用いて、ベースプレート４の上面に取り付けられている。
【００３２】
包囲部材保持ピン１６は、棒状の部材であり、下端側がベースプレート４の上面から内部に挿入され、上端側が外周包囲部材１４の下面から内部に挿入されている。なお、第一実施形態では、一例として、包囲部材保持ピン１６を用いて、外周包囲部材１４をベースプレート４に取り付けた場合を説明する。しかしながら、包囲部材保持ピン１６を用いることなく、接着や溶接等の手段を用いて、外周包囲部材１４をベースプレート４に取り付けてもよい。
【００３３】
また、外周包囲部材１４の内径側に形成された空間内には、ダイプレート６、弾性パンチ８、剛体パンチ１０及び下方突出リブ１２が配置されている。すなわち、外周包囲部材１４は、ダイプレート６、弾性パンチ８、剛体パンチ１０及び下方突出リブ１２の側面を包囲している。
【００３４】
（動作）
次に、図１を参照しつつ、図２を用いて、弾性プレス金型１の動作を説明する。
被加工材２に行なうプレス加工には、弾性パンチ８が被加工材２に対して上方から押圧力を加える、プレス加工工程を含む。
上記のプレス加工工程では、まず、ダイプレート６と弾性パンチ８との間に被加工材２を配置した状態で、剛体パンチ１０に連結されているアクチュエータを駆動させて、剛体パンチ１０を下方へ押圧する。
【００３５】
剛体パンチ１０が下方へ押圧されると、この剛体パンチ１０により弾性パンチ８が加圧圧縮されて弾性変形し、この弾性変形によって、弾性パンチ８の外面（上面、下面、側面）に、弾性パンチ８の外側への加圧力が発生する。
弾性パンチ８の外面に発生した加圧力のうち、弾性パンチ８の上面に発生した加圧力は、剛体パンチ１０が弾性パンチ８へ加える押圧力により相殺される。
【００３６】
また、弾性パンチ８の外面に発生した加圧力のうち、弾性パンチ８の側面に発生した加圧力は、外周包囲部材１４による抑制力により相殺される。
したがって、剛体パンチ１０により弾性パンチ８が加圧圧縮されて弾性変形すると、弾性パンチ８の外面に発生した加圧力のうち、弾性パンチ８の下面に発生した下方への加圧力のみが、被加工材２を上方から押圧することとなる。
【００３７】
弾性パンチ８の下面に発生した下方への加圧力により、被加工材２が押圧されると、図２中に示すように、弾性パンチ８の一部が、被加工材２のうち空隙部６ａの上方に配置されている部分を打ち抜き、被加工材２に貫通孔２ａを形成する。なお、図２は、プレス加工時における弾性プレス金型の動作を示す図である。
このとき、弾性パンチ８の下面に発生した加圧力には、外周包囲部材１４による抑制力により相殺された、弾性パンチ８の側面に発生した加圧力が含まれている。そして、弾性パンチ８の側面に発生した加圧力は、弾性パンチ８の側面側から中心側へ向かうにつれて減少している。
【００３８】
ここで、第一実施形態では、下方突出リブ１２の形状及び配置位置が、弾性パンチ８の弾性変形時において、弾性パンチ８の下面に発生した下方への加圧力が、弾性パンチ８の側面側から中心側へ向かうにつれて増加するように設定されている。
このため、弾性パンチ８の弾性変形時において、弾性パンチ８の下面に発生した下方への加圧力は、弾性パンチ８の側面側から中心側へ向かうにつれて減少する加圧力と、弾性パンチ８の側面側から中心側へ向かうにつれて増加する加圧力との合力となる。
【００３９】
したがって、剛体パンチ１０により加圧圧縮されて弾性変形した弾性パンチ８が、外周包囲部材１４によって横方向への弾性変形を抑制された状態で、被加工材２に対して加える押圧力は、横方向に沿って平均的な分布となる。ここで、横方向とは、被加工材２の厚さ方向と直交する方向である。
なお、図２中には、弾性パンチ８が被加工材２に対して加える押圧力を、下向きの白抜き矢印により示している。また、矢印の上下方向長さは、それぞれ、矢印を示した位置における、弾性パンチ８が被加工材２に対して加える押圧力の強さを表している。
【００４０】
以上のように、第一実施形態に係る弾性プレス金型１は、弾性パンチ８の弾性変形時に、下方突出リブ１２により弾性パンチ８を上方から押圧して、弾性パンチ８の下面に発生した下方への加圧力を、弾性パンチ８の側面側から中心側へ向かうにつれて増加させている。
これにより、プレス加工時において、剛体パンチ１０により加圧圧縮されて弾性変形した弾性パンチ８が、被加工材２に対して上方から加える押圧力を、横方向に沿って平均的な分布としている。
【００４１】
そのため、本発明では、剛体パンチ１０により加圧圧縮されて弾性変形した弾性パンチ８による押圧力を、被加工材２全体に対して平均的に伝達することが可能となる。
したがって、本発明では、被加工材２に無用な変形が生じる可能性や、プレス加工が不十分となる可能性を低減させることが可能となり、弾性パンチ８の弾性変形を用いてプレス加工を行なう場合に、加工品の品質をより向上させることが可能となる。なお、加工品とは、上述したように、プレス加工により貫通孔２ａを形成した被加工材２である。
【００４２】
（第二実施形態）
第一実施形態においては、下方突出リブ１２を、下方へ突出するとともに段階的に縮径する形状に形成したが、これに限定するものではない。すなわち、下方突出リブ１２を、図３（ａ）中に示すように、下方へ突出する円錐状に形成してもよい。これ以外にも、下方突出リブ１２を、図３（ｂ）中に示すように、下方へ突出するドーム状に形成してもよい。なお、図３は、下方突出リブ１２の変形例を示す図である。
【００４３】
また、第一実施形態においては、ダイプレート６、弾性パンチ８及び剛体パンチ１０を、上下方向から見て、円形に形成したが、これに限定するものではなく、ダイプレート６、弾性パンチ８及び剛体パンチ１０を、上下方向から見て、方形に形成してもよい。この場合、外周包囲部材１４の形状を、方形に形成したダイプレート６、弾性パンチ８及び剛体パンチ１０に対応した形状とし、外周包囲部材１４により、ダイプレート６、弾性パンチ８及び剛体パンチ１０の側面を包囲する。もっとも、剛体パンチ１０による弾性パンチ８の加圧圧縮において、圧力を平均化するためには、ダイプレート６、弾性パンチ８及び剛体パンチ１０を、上下方向から見て、円形に形成することが好適である。
【符号の説明】
【００４４】
１  弾性プレス金型、２  被加工材、２ａ  貫通孔、４  ベースプレート、６  ダイプレート、６ａ  空隙部、８  弾性パンチ、１０  剛体パンチ、１２  下方突出リブ、１４  外周包囲部材、１６  包囲部材保持ピン
【図１】
2011224603.tif 000003
【図２】
2011224603.tif 000004
【図３】
2011224603.tif 000005