(57)【要約】【課題】ビードと材料との間の通過抵抗を十分に確保しながら、材料の歩留まりを低減することを目的とする。【解決手段】ロックビード１０の断面形状を台形にしなくとも、屈曲部の数を従来のステップビードの屈曲部の数より多くすることにより、従来のステップビードよりも通過抵抗を大きくしながら、台形ビードよりもビード実長を短くして、容易にロックビード１０と材料との間の通過抵抗及び材料の歩留まりを最適化することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形対象となる材料のプレス加工を行うプレス成形機であって、
前記プレス加工に用いる一対の挟持型と、
前記材料がプレス方向に対して交差する方向に流入するのを制限するロックビードとを備えており、
前記ロックビードが、前記プレス方向に突出するように形成され、プレスに際して前記材料と接触する接触部を備えたものであり、
前記接触部が、
プレスに伴う前記材料の流入方向に複数設けられた平面状の平面部と、
前記流入方向に並ぶ２つの平面部の間に設けられた折部とを有し、
前記折部を介して屈曲するように形成されており、
前記平面部が、前記ロックビードの基端側に位置する基端側平面部と、前記ロックビードの先端側に位置する先端側平面部とを有し、
前記基端側平面部から前記先端側平面部に至る区間において、鈍角に形成された前記折部が、前記流入方向に３つ以上設けられていることを特徴とするプレス成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形対象となる材料にプレス加工を施すためのプレス成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
成形対象となる材料を所定の形状に成形するために、プレス成形装置を用いてプレス成形が行われる場合がある。プレス成形装置は、雄型及び雌型（ダイス）からなる一対の金型を有し、雌型に対して材料を保持しつつ、雄型に設けられたポンチにより材料を雌型に向けて加圧することにより、材料を所定の形状に成形する加工を行うことができる。プレス成形による成形方法には、張り出し成形と呼ばれる方法や、深絞り成形と呼ばれる方法があり、成形品の形状等に応じて適宜使い分けられている。
【０００３】
具体的には、張り出し成形は、ポンチによる押圧に伴って成形対象である材料が金型内に流入することを規制しながら、材料を引き延ばしつつ材料を成形する成形方法である。一方、深絞り成形は、ポンチによる押圧に伴って材料が流入することを許容しながら、流入した部分も含めて材料を成形する成形方法である。いずれの成形方法においても、ポンチによる押圧に伴って流入する材料の流入量は、成形品の品質に影響を及ぼす。一般的に、流入量が少なすぎると成形品にワレが生じ、流入量が多すぎると成形品にシワ等が生じる。そのため、プレス成形を行う場合には、成形品の形状等に応じて最適な成形方法が選択される。
【０００４】
ここで一般的に、プレス成形装置においては、成形時における材料の流入量を調整するために、ブランクホルダーに突起状のビードを設け、一対の金型のうち一方側から他方側の金型に押しつけることにより、ビード及び金型と材料との間に抵抗（以下、通過抵抗と称す）を生じさせ、その通過抵抗力により材料の流入量を調整可能な構成とされている。
【０００５】
具体的には、深絞り成形に用いられるプレス成形装置においては、上述したビードとして、いわゆる流入ビードが設けられている。図３に示すように、流入ビードは、円弧状等の形状に湾曲した断面形状を有するものとされている。流入ビードは、材料と接触する接触部をなす曲面と、接触部の基端部にある水平面との境界部分（折部）が鈍角となるように形成されている。そのため、流入ビードを採用したプレス形成装置では、材料にはさほど大きな通過抵抗が作用しない。従って、流入ビードを採用したプレス形成装置は、深絞り成形のように、ポンチによる押圧に伴って成形対象である材料が金型に設けた凹部内に流入することを許容しながら、流入した部分も含めて材料を成形する成形方法に用いられることが多い。
【０００６】
一方、張り出し成形に用いられるプレス成形装置においては、上述したビードとして、いわゆるロックビードが設けられている。図３に示すように、ロックビードには、成形対象となる平板状の材料と接触する面（接触部）の断面形状が略台形とされた台形ビードと呼ばれるものや、断面形状がステップ形状とされたステップビードと呼ばれるものなどがある。
【０００７】
図３に示すように、台形ビードの接触部は、ブランクホルダーの上面から材料に向けて延びるように立設された２つの第一立設面及び第二立設面と、これらの立設面の間において平板状の材料に沿う方向に延びる水平面とを有する。台形ビードは、第一立設面及び第二立設面の基端部、及び第一立設面及び第二立設面と水平面との境界部分（折部）において屈曲されている。そのため、台形ビードは、第一の立設面の基端部、第一立設面と水平面との境界部、水平面と第二立設面との境界部、及び第二立設面の基端部の合計４箇所に折部を有する。
【０００８】
一方、ステップビードの接触部は、ブランクホルダーの上面から材料に向けて延びるように立設された立設面と、平板状の材料に沿う方向に延びる水平面とを有する。ステップビードは、立設面と水平面との境界部分（折部）において屈曲されている。そのため、ステップビードは、立設面の基端部、立設面と水平面との境界部の合計２箇所に折部を有する。
【０００９】
上述したように、張り出し成形に用いられる台形ビードやステップビード等のロックビードは、材料との接触部が平面と折部とから形成されている。このような構成とすることにより、ロックビードと材料との通過抵抗を確保し、材料の流入を規制することができる。また、ロックビードにおける材料の流入抑制能力（通過抵抗力）は、プレスに伴い材料が金型内に流入する方向（以下、単に「流入方向」とも称す）におけるロックビードの長さ（ビード実長）に左右される。そのため、材料の流入抑制力の観点からすれば、ステップビードよりも台形ビードの方が優れた性能を示す。その一方で、ロックビードで規制される部分の材料は、プレス成形後に除去される部分である。そのため、ビード実長は、材料の歩留まりを左右する要因になり得る。そのため、歩留まりの観点からすると、台形ビードよりステップビードの方が優れた性能を示す。従って、従来技術においては、材料の流入抑制力が要求される場合には台形ビードを採用し、シワになりにくい成形品や材料等を成形する場合のように材料の流入抑制力が多少低くても良い場合等にステップビードを採用する等の使い分けがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１３−１８０３３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述したように、一般的技術常識として、流入ビードのように材料と接触する接触部と、接触部の基端部にある水平面との境界をなす折部が鈍角となるように形成されると、プレス成形時における材料の流入抑制力（通過抵抗力）が低くなると考えるのが自然である。具体的には、ビードにおいて通過抵抗の発生要因となる現象として、材料が折部で折り曲げられた際に、折り曲げられた材料がつぶれて平面に戻ろうとする弾性力が生じる現象（曲げ戻し現象）がある。また、折部の角度が小さいほど材料が大きく曲げられるため、材料の曲げ戻し現象による弾性力も大きくなる。そのため、曲げ戻し現象により発生する通過抵抗力は、折部の角度が小さいほど大きくなる。従って、折部の角度が９０度を超えて大きな角度とされると、通過抵抗力が低くなると考えるのが自然である。
【００１２】
また、台形ビードとステップビードとを比較すると、ビード実長が短いと歩留まりを向上させうる反面、通過抵抗力が低くなると考えるのが自然である。そのため、従来技術においては、折部においてビードがなす角度をなるべく小さくするか、あるいはステップビードに代えて台形ビードを採用したり、ビードの大きさを大きくするなど、歩留まりを犠牲にしてでもビード実長を稼ぐ方策を講じることが、通過抵抗力の改善を図る上で有効な手段であるとの考えが、当業者にとって技術常識である。しかしながら、上述した知見に立脚した技術的思想では、通過抵抗力の改善に限界があり、新たな発想に基づく改善が求められている。
【００１３】
そこで本発明は、材料の流入抑制力（通過抵抗力）の高いロックビードを備えたプレス成形機の提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ここで、上述した課題を解決すべく本発明者らが鋭意検討したところ、確かに折部の角度が大きくなると折部近傍における通過抵抗力が低くなるのは否めない。しかしながら、折部と平面とを連続して形成しつつ折部の数を増やすことにより、ビード全体としての通過抵抗を向上させうることを見いだした。
【００１５】
すなわち、例えば上述した台形ビードにおいては、接触部としてビードの基端側の平面（基端側平面部）と、先端側の水平面（先端側平面部）とが第一立設面を介してつながった第一の区間と、基端側平面部と先端側平面部とが第二立設面を介してつながった第二の区間とを有する。台形ビードにおいては、第一の区間及び第二の区間において、それぞれ２つの折部を有する。また、上述したステップビードにおいては、ビードの基端側の平面（基端側平面部）と、先端側の水平面（先端側平面部）との間をつなぐ第三の区間において、立設面の基端部、立設面と水平面との境界部の合計２箇所に折部を有する。このように、従来技術のロックビードにおいては、基端側平面部から先端側平面部に至る区間（前述の第一，第二，第三の区間に相当）には、いずれも折部が２つしか設けられていない。しかしながら、本発明者らは、基端側平面部から先端側平面部に至る区間に折部を３つ以上設けることを検討し、このような構成とすることで材料の通過抵抗を向上できることを見いだした。
【００１６】
そこで、かかる知見に基づいて提供される本発明のプレス成形機は、成形対象となる材料のプレス加工を行うプレス成形機であって、前記プレス加工に用いる一対の挟持型と、前記材料がプレス方向に対して交差する方向に流入するのを制限するロックビードとを備えており、前記ロックビードが、前記プレス方向に突出するように形成され、プレスに際して前記材料と接触する接触部を備えたものであり、前記接触部が、プレスに伴う前記材料の流入方向に複数設けられた平面状の平面部と、前記流入方向に並ぶ２つの平面部の間に設けられた折部とを有し、前記折部を介して屈曲するように形成されており、前記平面部が、前記ロックビードの基端側に位置する基端側平面部と、前記ロックビードの先端側に位置する先端側平面部とを有し、前記基端側平面部から前記先端側平面部に至る区間において、鈍角に形成された前記折部が、前記流入方向に３つ以上設けられていることを特徴とするものである。
【００１７】
かかる構成によれば、ロックビードにおける材料の流入抑制力（通過抵抗力）をより一層向上させることができる。そのため、本発明のプレス成形機は、例えば張り出し成形のように高い流入抑制力が求められる成形方法において好適に利用できる。
【００１８】
また、上述した構成によれば、例えばビードの大きさを大きくするなどの歩留まりを犠牲にしてビード実長を稼ぐような方策を講じなくても、大きな流入抑制力（通過抵抗力）を確保できる。そのため、本発明によれば、歩留まりの改善効果の高いプレス成形機を提供できる。
【００１９】
また、本発明のプレス成形機では、基端側平面部から先端側平面部に至る区間（以下、「中間部」とも称す）において３つ以上設けられた折部が、鈍角に形成されている。このような構成とすることにより、中間部を、複数の平面が流入方向に対してなす角度を徐々に変化するように形成することができる。これにより、中間部に多くの平面及び折部を設けることができ、ロックビードにおいて高い通過抵抗力を得ることができる。
【００２０】
上述した本発明のプレス成形機は、前記ロックビードが、ステップ状に形成されており、前記先端側平面部に対して前記材料の流入方向上流側の区間において、鈍角に形成された前記折部が、前記流入方向に３つ以上設けられていることを特徴とするものであっても良い。
【００２１】
かかる構成によれば、いわゆるステップビードのようにビード実長を最小限に抑制することができる。これにより、プレス成形時における歩留まりをより一層改善することができる。また、先端側平面部に対して材料の流入方向上流側の区間（中間部）に折部が３つ以上設けられているため、高い通過抵抗力を得ることができる。従って、本発明によれば、通過抵抗力の向上、及び歩留まりの改善という、いわば二律背反した課題を一挙に解決することができる。
【００２２】
上述した本発明のプレス成形機は、前記折部の少なくとも１つが曲面により構成されたものであっても良い。
【００２３】
かかる構成によれば、曲面の曲率により通過抵抗を調整することができる。これにより、ロックビードのビード実長が長くなることを抑制しながら、設計段階で、ロックビードをより容易に最適な通過抵抗に調整することができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、材料の流入抑制力（通過抵抗力）の高いロックビードを備えたプレス成形機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】プレス成形機における金型とビードの構成例を説明する概略図
【図２】本発明のロックビードの構成例を示す断面図
【図３】本発明のロックビードの特徴を説明するための図
【図４】本発明の折部が曲面であるロックビードを例示してビード実長を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の一実施形態に係るプレス成形機１について、図面を参照しつつ詳細に説明する。プレス成形機１は、下型２（雄型）、及び上型３（雌型）からなる一対の挟持型５を備える。プレス成形機１は、成形対象となる鋼板等の材料Ｗを下型２及び上型３の間に配し、下型２及び上型３により挟持して圧力を加え、下型２及び上型３に形成された形状を材料Ｗに転写することにより、材料Ｗを所定の形状に成形することができる。
【００２７】
下型２は、ポンチ７とブランクホルダー１２とを備える。ポンチ７は、後に詳述する上型３に設けられた凹状の受部９に対応する位置（図示例では受部９の下方）に配置されている。ポンチ７は、受部９をなす凹形状に対応する凸形状となるように形成されている。
【００２８】
ブランクホルダー１２は、プレス成形時に材料Ｗの外周を保持することにより、プレス成形に伴う材料Ｗの流入量を調整するためのものである。ブランクホルダー１２は、クッションピン１２ａに接続されている。クッションピン１２ａは、図示しない動力源から動力を受けてプレス方向（図示例では上下方向）に伸縮し、動力源から伝達された圧力をブランクホルダー１２に伝達可能とされている。
【００２９】
ブランクホルダー１２には、ロックビード１０が設けられている。ロックビード１０は、プレス成形の際に材料の流入を規制するためのものである。ロックビード１０は、後に詳述する上型３に設けられた凹部１４に対向する位置に設けられている。ロックビード１０は、ブランクホルダー１２の表面をなす平面部３２からプレス方向（図示例では上方）に向けて突出するように形成されている。
【００３０】
図１や図２に示すように、ロックビード１０は、材料Ｗと接触する接触部３３を有する。接触部３３は、ステップ状の断面形状とされている。具体的には、接触部３３は、複数の平面部１６，２０，２４，２８，３２が、屈曲部１８，２２，２６，３０を介して屈曲しつつ連続した形状とされている。
【００３１】
平面部１６，２０，２４，２８，３２は、それぞれプレスに伴い材料Ｗが流入する方向（流入方向）に複数設けられた平面状の部位である。平面部１６，２０，２４，２８，３２は、材料Ｗの流入方向上流側（挟持型５の外側）から下流側（挟持型５の内側）に向けて屈曲部１８，２２，２６，３０を介して連続するように設けられている。これらのうち、平面部１６（以下、「基端側平面部１６」とも称す）は、ブランクホルダー１２の基端側において略水平に設けられた平面である。また、平面部３２（以下、「先端側平面部３２」とも称す）は、ブランクホルダー１２のプレス方向先端側において略水平に設けられた平面である。平面部２０，２４，２８（以下、それぞれ「中間平面部２０，２４，２８」とも称す）は、基端側平面部１６及び先端側平面部３２の中間に位置する平面である。
【００３２】
中間平面部２０，２４，２８及び先端側平面部３２は、それぞれ屈曲部１８，２２，２６，３０を介して流入方向上流側に隣接する他の平面部１６，２０，２４，２８に対して所定の角度で傾斜している。具体的には、中間平面部２０は、上流側に位置する基端側平面部１６に対して屈曲部１８を介して内角θ１の角度で上方（先端側）に向けて屈曲している。また、中間平面部２４は、上流側に位置する中間平面部２０に対して内角θ２の角度で上方（先端側）に向けて屈曲している。図２に示すように、中間平面部２４は、略垂直な平面とされている。また、中間平面部２８は、中間平面部２４に対して内角θ３の角度で屈曲している。さらに、先端側平面部３２は、中間平面部２８に対して内角θ４の角度で屈曲している。屈曲部１８，２２，２６，３０において、平面部１６，２０，２４，２８，３２がなす内角θ１〜θ４は、いずれも鈍角とされている。
【００３３】
上述したようにロックビード１０は、基端側平面部１６から先端側平面部３２に至る区間（中間部３５）において、内角θ１〜θ４が鈍角に形成された屈曲部１８，２２，２６，３０が、流入方向に３つ以上（本実施形態では４つ）設けられている。中間部３５は、先端側平面部３２よりも流入方向上流側に設けられている。中間部３５は、プレス成形時に挟持型５の外側から内側に向けて材料Ｗが流入する際に、材料Ｗが面接触する部分となる。
【００３４】
一方、先端側平面部３２に対して中間部３５とは反対側（流入方向下流側）には、端面３４が設けられている。端面３４は、ポンチ７の外周面に沿って立設されている。そのため、プレス成形に伴って流入方向に材料Ｗが流入しても、端面３４には材料Ｗは接触しない。すなわち、ロックビード１０は、先端側平面部３２に対して流入方向上流側にのみ中間部３５を有し、下流側には中間部３５に相当する構成を備えていない。このように、ロックビード１０は、図３に例示したステップビードに近似したステップ状の形状とされている。また、ロックビード１０は、略水平に設けられた基端側平面部１６から先端側平面部３２と、略垂直に設けられた中間平面部２４とを有する。また、ロックビード１０は、基端側平面部１６と中間平面部２４との間、及び先端側平面部３２と中間平面部２４との間をそれぞれ面取りして中間平面部２０，２８を形成したような形状とされている。
【００３５】
上述したように下型２がポンチ７やロックビード１０を備えたブランクホルダー１２を有するものであるのに対し、上型３は受部９と凹部１４とを備えたものとされている。上型３は、上述した下型２に対してプレス方向（図示例では上方）に離れた位置に配置されている。上型３は、図示しない駆動源から動力を受け、下型２に対して近接・離反する方向に駆動可能とされている。
【００３６】
受部９は、ポンチ７と向かい合う位置に形成された凹状の部分である。受部９は、切削加工等により、プレス成形品の形状に合わせた形状に加工されている。また、凹部１４は、下型２のブランクホルダー１２に設けられたロックビード１０と向かい合う位置に形成されている。凹部１４は、ロックビード１０が係合可能なものとされている。そのため、プレス加工に際して下型２と上型３との間に材料Ｗを配置した後、ブランクホルダー１２を上型３に向けて移動させ、材料Ｗを介してロックビード１０と凹部１４とを係合させることにより、材料Ｗを上型３に対して保持させることができる。
【００３７】
プレス成形機１は、上述したような下型２及び上型３を備えており、下型２と上型３との間に配された平板状の材料Ｗにプレス加工を施すことができる。具体的には、プレス成形機１によりプレス加工を施す場合には、先ず下型２と上型３との間に材料Ｗが投入され、ブランクホルダー１２の上に材料Ｗが配置される。その後、クッションピン１２ａが延びる方向に作動し、ブランクホルダー１２が上型３の凹部１４に押し当てられる。これにより、材料Ｗを介してロックビード１０と凹部１４とが係合し、両者の間において材料Ｗの外周が保持された状態になる。
【００３８】
上述したようにして材料Ｗの外周が保持されると、図示しない駆動源から上型３に対して下型２に向かう方向（プレス方向）への駆動力が作用する。これにより、上型３及び材料Ｗが共に下型２に向けて移動し、やがて材料Ｗに対してポンチ７が接触する。材料Ｗに対してポンチ７が接触した後も、上型３にはプレス方向への駆動力（加圧力）が作用する。そのため、材料Ｗは、ロックビード１０により流入量の調整を受けつつ、プレス成形品の形状に近づいていく。上型３が最下点まで到達し、材料Ｗが下型２と上型３との間に挟み込まれた状態になると、上型３の受部９及びポンチ７の表面形状が材料Ｗに転写された状態になり、成形が完了する。
【００３９】
上述したように、本実施形態のプレス成形機１が備えるロックビード１０は、従来のステップビードのように基端側平面部１６と先端側平面部３２とを略真っ直ぐ繋ぐのではなく、中間部３５において平面を複数（本実施形態では４つ）の屈曲部１８，２２，２６，３０で屈曲させた形状である。そのため、ロックビード１０は、従来のステップビードを同等の大きさで形成した場合よりも、ビード実長を長く取ることができる。
【００４０】
また、図３に例示したステップビードが２つの屈曲部を有するのに対し、ロックビード１０は、４つの屈曲部１８，２２，２６，３０を有し、図３に例示した台形ビードに設けられた屈曲部の数に匹敵する。このように、ロックビード１０は、材料Ｗが通過する経路をなす中間部３５に、従来のステップビードよりも多く、台形ビードに匹敵する数の屈曲部１８，２２，２６，３０を設けることができる。そのため、ロックビード１０によれば、従来のステップビードよりも高く、台形ビードに匹敵する程度の大きさの曲げ戻し現象による通過抵抗の向上効果が期待できる。
【００４１】
上述したように、ロックビード１０は、ビード実長をステップビードよりも長く取りつつ、台形ビードに匹敵する数の屈曲部を設けることができる。ビード実長及び曲げ戻し現象による通過抵抗の向上効果を総合的に検討すると、ロックビード１０によれば、ステップビードよりも高く、台形ビードに匹敵する程度に高い通過抵抗が得られるものと期待できる。さらに、ロックビード１０によれば、台形ビードよりもビード実長を短くすることができるため、その分だけ材料Ｗの歩留まりを改善できる。従って、ロックビード１０によれば、通過抵抗の向上、及び材料Ｗの歩留まり改善という、いわば二律背反した課題を一挙に解決することができる。
【００４２】
なお、上述したロックビード１０は、各屈曲部１８，２２，２６，３０において折り線が形成されるように屈曲させたものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。具体的には、各屈曲部１８，２２，２６，３０の内の１つ以上を曲面とすることも可能である。例えば、図４に示すロックビード５０は、図２に示したロックビード１０において、各屈曲部１８，２２，２６，３０を、それぞれ曲面の屈曲部３６，３８，４０，４２に置き換えた構成である。このように屈曲部３６，３８，４０，４２を曲面としたロックビード５０についても、上述したロックビード１０と同様の作用効果が得られる。
【００４３】
なお、上述したロックビード１０は、ステップ状の形状とされ、先端側平面部３２に対して流入方向上流側にのみ３つ以上（本実施形態では４つ）の屈曲部１８，２２，２６，３０を備えた中間部３５を設けた例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、先端側平面部３２に対して下流側にも中間部３５のように３つ以上の屈曲部を設けた構成としても良い。かかる構成とすることにより、いわゆる台形ビードの屈曲部が面取りされたような形状となる。このような形状のものとすることにより、通過抵抗力の向上を図ることが可能となる。また、このような形状とした場合は、ビードの大きさを小さくしてビード実長を短縮しても、台形ビードに匹敵する通過抵抗力が見込めるため、歩留まりの改善効果も期待できる。
【符号の説明】
【００４４】
１                      ：  プレス成形機
５                      ：  挟持型
１０，５０              ：  ロックビード
１６                    ：  平面部（基端側平面部）
１８，２２，２６，３０  ：  屈曲部
２０，２４，２８        ：  平面部（中間平面部）
３２                    ：  平面部（先端側平面部）
３３                    ：  接触部
３５                    ：  中間部
Ｗ                      ：  材料
【図１】
2019130562.tif 000003
【図２】
2019130562.tif 000004
【図３】
2019130562.tif 000005
【図４】
2019130562.tif 000006