(57)【要約】【課題】プレス加工装置の使用温度域を従来よりも広く設定することが可能であって、加熱されたワークの熱による該ワークに対する加工具の位置ずれを抑えることができ、これにより該ワークの加工精度の低下を抑制することができるプレス加工装置を提供する。【解決手段】プレス加工装置１０は、加熱されたワークＷ、Ｗ１を加工するための装置であって、上下方向に移動可能なスライダ４０に設けられた基部４６と、前記基部４６に設けられて前記ワークＷ、Ｗ１を押さえるためのダイ部４８とを備える。前記基部４６は、前記スライダ４０の下面に固定された固定部５６と、前記固定部５６の縁部から下方に延在する延在部５８とを含み、前記延在部５８の下端面における内側の縁部には、断熱部材５９を介して切刃６０が設けられている。これにより、ワークＷ１から切刃６０を介して延在部５８に伝達する熱量を少なくすることができる。【選択図】図５
2012187605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱されたワークを加工するためのプレス加工装置において、
前記ワークに対して進退する基部と、
前記基部に設けられて前記ワークを押さえるパッドと、
前記基部に設けられて前記ワークを加工する加工具と、
を備え、
前記加工具と前記基部との間には、断熱手段が設けられていることを特徴とするプレス加工装置。
【請求項２】
請求項１記載のプレス加工装置において、
前記基部は、前記パッドを支持する支持部と、
前記支持部から前記ワークが位置する側に延びた延在部と、
を有し、
前記加工具は、前記延在部の先端に配設されていることを特徴とするプレス加工装置。
【請求項３】
請求項２記載のプレス加工装置において、
前記パッドは、前記延在部に摺動可能な状態で前記支持部に設けられていることを特徴とするプレス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱されたワークを加工するプレス加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、加熱されたワークをプレス加工した後に焼入れするプレス加工方法が知られている。このような方法により得られる加工品は、焼入れにより高強度化しているため、例えば、加工具を用いて孔開け加工や切断加工等を施すことが容易とは言えない。該加工品をレーザ加工することにより孔開け加工等を施すことも可能であるが、前記加工具を用いた場合と比較して製造コストが高騰化する欠点がある。
【０００３】
このような問題に対応したプレス加工方法として、加熱されたワークをパッド（パンチ）にてプレス加工すると同時に、該パッドを貫通する加工具（可動金型）にて該ワークを孔開け加工し、その後、焼入れを完了する技術的思想が提案されている（特許文献１参照）。このような方法によれば、焼入れにより高強度化する前のワークに対して孔開け加工が行われるため、該ワークに対する孔開け加工を容易に行うことが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３８１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述した特許文献１に記載の発明では、加熱されたワークを加工するときに該ワークの熱により加工具及びそれを支持する支持部材が熱膨張する。前記支持部材が熱膨張すると、前記ワークに対する加工具の位置がずれるため、加工精度が低下してしまう。また、加工具とそれに対応する切刃とのクリアランスが基準から外れると、切粉が発生する等の不具合も生じることがある。
【０００６】
このような場合、前記加工具及び前記支持部材の熱膨張量を見越してプレス加工装置を設計・製造することにより、加工精度の低下や切粉の発生を抑えることも考えられるが、前記支持部材は前記加工具に比べて複雑形状であることが多く、該支持部材の熱膨張量を正確に予測することは難しい。
【０００７】
また、ワークや加工の種類等によって前記支持部材が大型化すると、該支持部材の熱膨張量も比例して大きくなるので、前記加工具の位置ずれ量が加工公差の範囲に収まらなくなることもある。前記加工具の位置ずれ量を加工公差の範囲内に収めるためには、前記支持部材（プレス加工装置）の使用上限温度を低く設定する等して、使用温度域を狭く設定する必要がある。
【０００８】
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、プレス加工装置の使用温度域を従来よりも広く設定することが可能であって、加熱されたワークの熱による該ワークに対する加工具の位置ずれを抑えることができ、これにより該ワークの加工精度の低下を抑制することができるプレス加工装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］  本発明に係るプレス加工装置は、加熱されたワークを加工するためのプレス加工装置において、前記ワークに対して進退する基部と、前記基部に設けられて前記ワークを押さえるパッドと、前記基部に設けられて前記ワークを加工する加工具と、を備え、前記加工具と前記基部との間には、断熱手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
このような装置によれば、加工具と基部の間に断熱手段を設けているので、加熱されたワークから加工具を介して基部に伝達する熱量を少なくすることができる。これにより、前記基部の熱膨張量が小さくなるので、前記ワークに対する前記加工具の位置ずれを抑えることができる。よって、前記ワークの加工精度の低下を抑制することができる。
【００１１】
また、実質的に、加工具の熱膨張量のみを見越してプレス加工装置を製造することができるようになる、言い換えれば、加工具よりも複雑形状である基部の熱膨張量の予測をする必要がなくなるので、該熱膨張量の予測を高精度に行うことができる。なお、通常、加工具は、基部よりも体積が小さいため、熱膨張量も少なくてすむ。さらに、前記断熱手段を設けているので、前記基部（プレス加工装置）の使用上限温度を高く設定しても、前記加工具の位置ずれ量を加工公差の範囲内に収めることが可能となる。よって、プレス加工装置の使用温度域を広く設定することができる。
【００１２】
［２］  本発明において、前記基部は、前記パッドを支持する支持部と、前記支持部から前記ワークが位置する側に延びた延在部と、を有し、前記加工具は、前記延在部の先端に配設されていてもよい。この場合、加熱されたワークの熱により、延在部の先端側がその延在方向と直交する方向に曲がり易い構成となっているが、断熱手段を設けているため、前記延在部の先端側の曲がり変形量を好適に抑えることが可能である。
【００１３】
［３］  本発明において、前記パッドは、前記延在部に摺動可能な状態で前記支持部に設けられていてもよい。そうすると、ワークに対して基部を進行させる際に、延在部がぶれることを好適に抑えることができる。よって、加工具によるワークの加工精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、加工具と基部の間に断熱手段を設けているので、前記ワークに対する前記加工具の位置ずれを抑えることができる。よって、前記ワークの加工精度の低下を抑制することができる。また、実質的に加工具の熱膨張量のみを見越してプレス加工装置を製造することができるようになるので、該熱膨張量の予測を高精度に行うことができる。さらに、前記基部（プレス加工装置）の使用上限温度を高く設定しても、前記加工具の位置ずれ量を加工公差の範囲内に収めることが可能となるので、プレス加工装置の使用温度域を広く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るプレス加工装置の断面説明図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図１に示すプレス加工装置を用いたプレス加工方法を説明するためのフローチャートである。
【図４】初回のプレス加工を行っている状態を示すプレス加工装置の断面説明図である。
【図５】２回目のプレス加工を行っている状態を示すプレス加工装置の断面説明図である。
【図６】ピアス部を第２加工ワークから退避させた状態を示すプレス加工装置の断面説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るプレス加工装置について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１７】
本実施の形態に係るプレス加工装置１０は、鋼板（ワーク）Ｗに初回のプレス加工を行った後に、追加（２回目）のプレス加工（孔開け加工、切断加工）を行い所定温度まで冷却する（焼入れする）ためのものである。なお、以下の説明では、初回のプレス加工済みのワークＷを第１加工ワークＷ１と称し、２回目のプレス加工済みのワークＷを第２加工ワークＷ２と称することがある。
【００１８】
図１に示すように、プレス加工装置１０は、ワークＷ（第１加工ワークＷ１）に加工を行う加工装置本体１２と、該加工装置本体１２を制御する制御部１４とを備える。
【００１９】
加工装置本体１２は、下型（第１の型）１６と、前記下型１６の上方に配置された上型（第２の型）１８と、前記下型１６を冷却する冷却機構１１０とを有する。下型１６には、ベースとなる固定台２０と、前記固定台２０に設けられた雄型からなるパンチ部２２と、前記パンチ部２２の外側に配置されてワークＷの一部を支持する四角環状のブランクホルダ２４と、前記ブランクホルダ２４に固定された複数（図では２本）のピン２６、２６とが設けられている。
【００２０】
固定台２０には、前記複数のピン２６、２６が挿通する複数の挿通孔２８、２８が形成されている。また、固定台２０のうちブランクホルダ２４と対向する部位には、一対の突起部３０、３０が形成されている。固定台２０の縁部には、上方に突出した外壁部３１が形成されている。固定台２０の上面は、パンチ部２２の外側面と外壁部３１の内側面に終端している。そして、固定台２０の上面、パンチ部２２の外側面、及び外壁部３１の内側面によって、冷却水を貯留可能な貯留部１１２が構成される。
【００２１】
パンチ部２２は、上型１８を構成する後述するダイ部４８と共にワークＷを挟んでプレス加工するものであって、その外面には、前記ワークＷの下面に当接する型面２２ａが形成されている。前記型面２２ａには、後述するピアス部５２が挿入可能な逃げ穴３２が開口しており、該開口部の縁部には切刃３４が設けられている。
【００２２】
ブランクホルダ２４に固定される複数のピン２６、２６は、図示しない移動機構に接続されており、該移動機構の作用によって、ブランクホルダ２４が昇降可能となっている。ブランクホルダ２４には、ワークＷが載置される載置面２４ａが形成されており、該載置面２４ａの外側の縁部には切刃３６が設けられている。ブランクホルダ２４の下面には、上述した突起部３０、３０に当接可能な一対のストッパ部３８、３８が形成されている。
【００２３】
上型１８は、スライダ４０と、前記スライダ４０を上下方向に案内する一対のレール４２、４２と、前記スライダ４０を駆動する駆動源４４と、前記スライダ４０に設けられた基部４６と、前記基部４６に対してシリンダ機構（付勢手段）５０を介して支持された雌型からなるダイ部（パッド）４８と、前記基部４６に設けられてワークＷに対して孔開け加工するためのピアス部５２とを有する。
【００２４】
基部４６は、スライダ４０の下面に固定される板状の固定部（支持部）５６と、前記固定部５６の縁部から下方に延在する四角筒状の延在部５８（図２参照）とを含む。前記延在部５８の下端面における内側の縁部には断熱部材（断熱手段）５９を介して切刃（加工具）６０が設けられている。この切刃６０と上述したブランクホルダ２４に設けられた切刃３６とでワークＷの不要な部分が切断（カット）される（図５参照）。
【００２５】
断熱部材５９は、いわゆるガラスウールで構成されており、ガラス繊維を含んでいる。なお、断熱部材５９は、断熱効果があるものであれば、ガラスウール以外のものでも適宜選択可能である。また、断熱部材５９は、上下方向に沿った断面形状が所定角度（例えば、９０度）に屈曲したアングル状となっており（図１参照）、上下方向と直交する方向（水平方向）に沿った断面形状が四角環状に形成されている（図２参照）。これにより、前記切刃６０を確実に支持すると共に、該切刃６０と前記延在部５８とを完全に非接触とすることができる。
【００２６】
ダイ部４８は、延在部５８の内側の空間に収容されている。これにより、該空間以外の場所にダイ部４８を配置した場合と比較してプレス加工装置１０をコンパクトに構成することができる。ダイ部４８は、下型１６を構成するパンチ部２２と共にワークＷを挟んでプレス加工するものであって、板状に形成された分厚いダイ部本体６２と、前記ダイ部本体６２の縁部から下方に突出する四角環状のホルダ部６４（図２参照）とを含む。ダイ部本体６２には、ピアス部５２が貫通する貫通孔６６が形成されている。ダイ部本体６２の下面は、ホルダ部６４の内側面に終端する。そして、ダイ部本体６２の下面とホルダ部６４の内側面とで前記ワークＷの上面に当接する型面４８ａが形成される。この型面４８ａは、上述した型面２２ａと対応した形状となっている。
【００２７】
ホルダ部６４は、ブランクホルダ２４と共にワークＷを挟持して該ワークＷをプレスする際にしわの発生及び位置ずれ等を防止するためのものである。従って、ホルダ部６４の下端面は、ワークＷに対して型面４８ａよりも先行して当接する。なお、ホルダ部６４の外側面は、延在部５８の内側面に摺接している。これにより、基部４６とダイ部４８を相対移動させた際に、延在部５８がぶれることを好適に抑えることができる。よって、延在部５８の切刃６０による第１加工ワークＷ１の切断精度を向上させることができる。
【００２８】
シリンダ機構５０は、一対のシリンダ部７０、７０と、各シリンダ部７０に流体を供給する第１流体供給部７２及び第２流体供給部７４とを有する。
【００２９】
各シリンダ部７０は、例えば、油圧シリンダとして構成されるものであって、固定部５６の下面に固着されたシリンダ本体７６と、上下方向に移動可能な状態でシリンダ本体７６内に収容されたピストン７８と、前記ピストン７８と一体的に形成されてダイ部本体６２の上面に固着されたロッド部８０とを含む。
【００３０】
第１流体供給部７２は、各シリンダ部７０において、シリンダ本体７６内に流体を供給してピストン７８を下方に付勢する。一方、第２流体供給部７４は、各シリンダ部７０において、シリンダ本体７６内に流体を供給してピストン７８を上方に付勢する。
【００３１】
ピアス部５２は、例えば、工具鋼等で構成されており、固定部５６の下面に固着された状態で下方に向かって延在している。ピアス部５２の下端面の縁部には切刃８６が設けられている。この切刃８６とパンチ部２２に設けられた切刃３４とで第１加工ワークＷ１に対して孔開け加工が可能となる（図５参照）。
【００３２】
冷却機構１１０は、第２加工ワークＷ２を冷却するためのものであって、ブランクホルダ２４内に形成された第１冷却通路１１４と、パンチ部２２内に形成された第２冷却通路１１６と、上述した貯留部１１２内の冷却水を前記第１冷却通路１１４及び前記第２冷却通路１１６に導くポンプ部１１８と、前記貯留部１１２内の冷却水をポンプ部１１８に導くための第１通路１２０と、前記ポンプ部１１８と前記第１冷却通路１１４を結ぶ第２通路１２２と、前記ポンプ部１１８と前記第２冷却通路１１６を結ぶ第３通路１２４とを有する。
【００３３】
第１冷却通路１１４は、第２通路１２２に連通する第１導入口１１４ａと、前記第１導入口１１４ａに連通する四角環状の第１冷却通路本体１１４ｂと、前記パンチ部２２を挟んだ前記第１導入口１１４ａの反対側に位置して前記第１冷却通路本体１１４ｂの冷却水を貯留部１１２に導くための第１排出口１１４ｃとを含む。
【００３４】
第２冷却通路１１６は、第３通路１２４に連通する第２導入口１１６ａと、前記第２導入口１１６ａに連通してパンチ部２２の型面２２ａに沿って形成された第２冷却通路本体１１６ｂと、前記パンチ部２２の外側面に開口して前記第２冷却通路本体１１６ｂの冷却水を貯留部１１２に導くための第２排出口１１６ｃとを含む。
【００３５】
制御部１４は、スライダ制御部９８、流体供給制御部１００、及びポンプ制御部１２６を有する。スライダ制御部９８は、駆動源４４を駆動制御してスライダ４０を上下方向に移動させる。流体供給制御部１００は、第１流体供給部７２及び第２流体供給部７４を制御する。ポンプ制御部１２６は、ポンプ部１１８を駆動制御して、貯留部１１２内の冷却水を第１冷却通路１１４及び第２冷却通路１１６に流通させる。
【００３６】
次に、以上のように構成されるプレス加工装置１０を用いたプレス加工方法について図１、図３〜図６を参照しながら説明する。
【００３７】
先ず、初期設定を行う（図３のステップＳ１）。つまり、ブランクホルダ２４とスライダ４０を初期位置（図１に示す状態）にセットすると共に、流体供給制御部１００は第１流体供給部７２を制御してシリンダ本体７６、７６内の圧力（シリンダ圧）をプレス圧よりも大きくする。ここで、プレス圧とは、初回のプレス加工時にワークＷに作用させる圧力のことを言い、予め設定されて制御部１４に記憶されている。なお、第２流体供給部７４からのシリンダ本体７６、７６内への流体の供給は行わない。但し、第２流体供給部７４からシリンダ本体７６、７６にプレス圧よりも低い圧力の流体を供給しておいてもよい。この場合、ダイ部４８の自重等によるシリンダ部７０、７０の負荷を少なくすることができる。このとき、ポンプ制御部１２６は、ポンプ部１１８の駆動を停止しておく。
【００３８】
続いて、前工程において所定温度に加熱された未加工のワークＷをブランクホルダ２４の載置面２４ａに載置する（ステップＳ２）。
【００３９】
その後、初回のプレス加工を行う（ステップＳ３）。具体的には、スライダ制御部９８は、駆動源４４を駆動してスライダ４０を下降する。スライダ４０が下降すると、ホルダ部６４がワークＷの上面に当接し、該ワークＷがホルダ部６４とブランクホルダ２４により挟持される。そして、スライダ４０がさらに下降すると、ブランクホルダ２４がホルダ部６４に押されて下降し、次第にダイ部４８とパンチ部２２によってワークＷが所定形状にプレスされ、第１加工ワークＷ１が形成されるに至る（図４参照）。
【００４０】
次に、２回目のプレス加工を行う（ステップＳ４）。具体的には、スライダ制御部９８は、駆動源４４を駆動してスライダ４０をさらに下降することにより、基部４６をダイ部４８に対して相対的に下降させる。その結果、ピアス部５２の切刃８６とパンチ部２２の切刃３４により第１加工ワークＷ１に孔開け加工（ピアス加工）が施されると共に、延在部５８の切刃６０とブランクホルダ２４の切刃３６により第１加工ワークＷ１の余分な部位が切断され、第２加工ワークＷ２が形成されるに至る（図５参照）。なお、この際、シリンダ圧は、ピアス加工時にワークＷ（第１加工ワークＷ１）を押さえるのに十分な圧力となっている。必要であれば、流体供給制御部１００が第１流体供給部７２及び第２流体供給部７４を制御してもよい。このことは、後述するステップＳ５及びステップＳ６においても同様である。
【００４１】
続いて、第２加工ワークＷ２からピアス部５２を退避させる（ステップＳ５）。具体的には、スライダ制御部９８は、駆動源４４を駆動してスライダ４０を上昇することにより、基部４６を上昇させる（図６参照）。
【００４２】
その後、第２加工ワークＷ２に対して焼入れを行う（ステップＳ６）。このとき、スライダ制御部９８は、第２加工ワークＷ２に所定の保持圧が作用するように駆動源４４を制御するとよい。そうすることで、焼入れ時に第２加工ワークＷ２が歪むことを好適に抑えることができるからである。
【００４３】
また、ポンプ制御部１２６は、ポンプ部１１８を駆動する。ポンプ部１１８が駆動すると、貯留部１１２内の冷却水が第１冷却通路１１４と第２冷却通路１１６に導かれる。第１冷却通路１１４に導かれた冷却水は、第１導入口１１４ａを介して第１冷却通路本体１１４ｂを流通した後に第１排出口１１４ｃから排出されパンチ部２２の外側面を冷却する貯留部１１２に導かれる。なお、貯留部１１２内の冷却水がパンチ部２２の型面２２ａに残ると、次ワークＷの投入時に、意図しない局所的な冷却が発生してしまうおそれがあるが、本実施の形態では、図５等から諒解されるように、貯留部１１２内の冷却水が該型面２２ａに残り難いため、ワークＷの局所的な冷却が抑えられ好適である。
【００４４】
一方、第２冷却通路１１６に導かれた冷却水は、第２導入口１１６ａを介して第２冷却通路本体１１６ｂを流通した後に第２排出口１１６ｃから排出され貯留部１１２に導かれる。これにより、パンチ部２２を好適に冷却することができる。
【００４５】
そして、第２加工ワークＷ２が所定温度に到達した後に、ダイ部４８を第２加工ワークＷ２から退避させる（ステップＳ７）。この段階で本実施の形態に係るプレス加工装置１０を用いたプレス加工が終了する。なお、第２加工ワークＷ２をパンチ部２２から取り出して常温まで冷却することにより高強度の加工品を得ることができる。
【００４６】
本実施の形態に係るプレス加工装置１０によれば、延在部５８と切刃６０の間に断熱部材５９を設けているので、２回目のプレス加工時に、加熱された第１加工ワークＷ１から切刃６０を介して延在部５８に伝達する熱量を少なくすることができる。これにより、前記延在部５８の熱膨張量が小さくなるので、前記第１加工ワークＷ１に対する前記切刃の６０位置ずれを抑えることができる。よって、前記切刃６０による第１加工ワークＷ１の切断加工精度の低下を抑制することができる。
【００４７】
また、切刃６０の熱膨張量のみを見越してプレス加工装置１０を製造することができるようになる、言い換えれば、切刃６０よりも複雑形状である延在部５８の熱膨張量の予測（計算）をする必要がなくなるので、該熱膨張量の予測を高精度に行うことができる。さらに、通常、切刃６０は、延在部５８よりも体積が小さいため、熱膨張量も少なくてすむ。
【００４８】
本実施の形態では、プレス加工装置１０の使用上限温度を高く設定しても、断熱部材５９を設けていることから、前記切刃６０の位置ずれ量を加工公差の範囲内に収めることが可能となる。よって、プレス加工装置１０の使用温度域を従来よりも広く設定することができる。
【００４９】
本実施の形態に係るプレス加工装置１０では、延在部５８の下端面における内側の縁部に切刃６０が設けられているので、第１加工ワークＷ１の熱が延在部５８に伝達した場合、該延在部５８は水平方向に曲がり易い構成となっている。しかしながら、断熱部材５９によって延在部５８の熱膨張量が抑えられているため、該延在部５８の曲がり変形量を好適に抑えることが可能である。
【００５０】
本実施の形態に係るプレス加工装置１０は、上述した構成に限定されない。例えば、プレス加工装置１０は、第１加工ワークＷ１を切断する切刃６０に代えて、第１加工ワークＷ１を曲げる曲刃を有していてもよい。また、例えば、付勢手段として、上述したシリンダ機構５０以外の駆動源（ピエゾ素子）やばね等の弾性部材等を用いてもよい。  本発明は、上記した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることは当然可能である。
【００５１】
本発明に係るプレス加工装置は、第１の型と第２の型が上下方向に近接離間可能に配設されている例に限らず、例えば、前記第１の型と前記第２の型を９０度傾けて水平方向に近接離間可能に配設して構成して構わない。
【符号の説明】
【００５２】
１０…プレス加工装置                    １４…制御部
１６…下型                              １８…上型
２２…パンチ部                          ２４…ブランクホルダ
４０…スライダ                          ４６…基部
５８…延在部                            ５９…断熱部材（断熱手段）
６０…切刃（加工具）                    Ｗ…ワーク
Ｗ１…第１加工ワーク                    Ｗ２…第２加工ワーク
【図１】
2012187605.tif 000003
【図２】
2012187605.tif 000004
【図３】
2012187605.tif 000005
【図４】
2012187605.tif 000006
【図５】
2012187605.tif 000007
【図６】
2012187605.tif 000008