(57)【要約】【課題】加工油の供給頻度を削減することができ、さらに、作業現場における加工油の飛散を軽減することができるプレス装置を提供する。【解決手段】ダイス１１およびポンチ１３を備えたプレス装置であって、ダイス１１のプレス面における所定領域である第１領域１１ａには、油溜まりとしての複数の第１凹部１１ｂが形成されている。【選択図】図２
2009000730.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイスおよびポンチを備えたプレス装置であって、
前記ダイスのプレス面における所定領域である第１領域には、油溜まりとしての複数の第１凹部が形成されていることを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
前記第１凹部の外周は、楕円形をなすことを特徴とする請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記第１凹部の深さは、５μｍ〜５０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載のプレス装置。
【請求項４】
前記凹部の深さは、さらに２０μｍ〜４０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項３に記載のプレス装置。
【請求項５】
前記第１領域は、前記ダイスのダイス肩を含む領域であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項６】
複数の前記第１凹部は、千鳥状に配列されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項７】
前記第１凹部は、レーザのパルス照射により形成されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項８】
前記ポンチのプレス面における所定領域である第２領域には、油溜まりとしての複数の第２凹部がさらに形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項９】
前記ポンチのプレス面における所定領域である第２領域には、油溜まりとしての複数の第２凹部が形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項１０】
前記第２凹部の外周は、楕円形をなすことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項１１】
前記第２凹部の深さは、５μｍ〜５０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項１２】
前記第２凹部の深さは、さらに２０μｍ〜４０μｍの範囲内であることを特徴とする請求項１１に記載のプレス装置。
【請求項１３】
前記第２領域は、前記ポンチのポンチ肩を含む領域であることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項１４】
複数の前記第２凹部は、千鳥状に配列されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のプレス装置。
【請求項１５】
前記第２凹部は、レーザのパルス照射により形成されることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載のプレス装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイスとポンチを備えたプレス装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレス装置を用いて深絞りやしごき等の塑性加工を行う際には、プレス用の金属材料と金型との間の摩擦による割れや焼付き等の加工不良を防止するために、そのプレス面に潤滑剤としての加工油を供給する方法が採用されている。
【０００３】
しかし、上記方法においては、一般的に、プレスを数回行う度に加工油を供給する必要があるため手間がかかるほか、高価な加工油が大量に消費されてしまうという問題点がある。さらに、プレス時の衝撃等により加工油が周囲に飛散するため作業現場が汚れてしまい所謂５Ｓ活動を徹底できないという問題点がある。
【０００４】
これに関連して、以下の特許文献１においては、成形不良が生じやすい部位、すなわちプレス時に荷重が集中する部位にのみ選択的に加工油を供給する方法が提案されている。この方法を用いれば、加工油供給時の一回当たりの供給量を削減することができ、それにより、加工油が後工程において及ぼす影響を軽減することができる。
【０００５】
しかし、上記方法を用いても、プレス時に荷重が集中する部位では、金属材料の大きな変形・移動により金型表面の加工油が損なわれやすく、加工油の供給を頻繁に繰り返さなければならないという問題点は依然として解決されない。また、加工油の飛散等により作業現場が汚れるという問題点も依然として解決されない。
【０００６】
なお、他の関連する技術として、以下の特許文献２において、加工対象の金属材料ではなく、プレス用金型の表面に加工油を供給する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００２−３４６６４５号公報
【特許文献２】特開２００２−３２７１９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、加工油の供給頻度を削減することができ、さらに、作業現場における加工油の飛散を軽減することができるプレス装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るプレス装置は、ダイスおよびポンチを備えており、前記ダイスのプレス面における所定領域である第１領域には、油溜まりとしての複数の第１凹部が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、プレス成形時の加工油の供給頻度を削減することができるので、コストダウンおよびプレス工程の効率化を同時に達成することができる。
【００１０】
また、本発明によれば、過酷な加工条件においても金型への焼き付き等の加工不良が発生しにくくなるので金型の寿命を向上させることができる。
【００１１】
さらに、本発明によれば、金型に供給された加工油が油溜まり内に保持されるため、加工油の周囲への飛散を軽減することができ、それにより、作業現場の５Ｓ活動を徹底できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１、２は、本実施形態のプレス装置１の主要部を示す断面図である。これらは、プレスを行う前の状態、およびプレスを行っている途中の状態をそれぞれ示している。
【００１４】
図１のように、プレス装置１は、加工対象である成形用パネル２の上方に配置され、成形用パネル２の表面に対して垂直な方向に往復運動可能に設けられたダイス１１と、成形用パネル２の下方に配置され、ダイス１１と共に成形用パネル２を挟持しながら往復運動するしわ抑え部１２と、金属材料２の下方にしわ抑え部１２に囲まれて配置された固定型のポンチ１３とを備えている。
【００１５】
本実施形態において、ダイス１１の内周面には、プレス時に成形用パネル２を介して供給される加工油を保持するための油溜まり用の凹部１１ｂが複数形成される。このような複数の凹部１１ｂは、図１、２において点線で略式的に示されるように、ダイス１１の内周面における所定領域１１ａ内に一様な配列をなして形成される。この所定領域１１ａについては、図６を用いて後述する。なお、凹部１１ｂは、任意の方法で形成することができるが、均一な形状の凹部１１ｂを得るためには、レーザのパルス照射によって連続的に形成することが好ましい。一例として、ダイス孔に挿入され、ダイス１１の所定領域１１ａに向けられたレーザ照射部を、ダイス孔の中心軸回りに回転させながらパルス照射を行うことにより、所定領域１１ａ内に一様に凹部１１ｂを形成することが可能である。なお、複数の凹部１１ｂの配列は特に限定されないが、一例として、単位面積当たりの凹部１１ｂの個数を多くするために千鳥状の配列とされることが好ましい。個々の凹部１１ｂの形状および寸法等の詳細については後述する。
【００１６】
図１において、ダイス１１およびしわ抑え部１２が図示しない駆動手段により矢印の方向に駆動されると、成形用パネル２は、ダイス１１としわ抑え部１２によって挟持された状態でポンチ１３の先端部に押し付けられる。そして、成形用パネル２は、図２に示されるように、ダイス１１およびポンチ１３の形状に応じて塑性変形することになる。
【００１７】
なお、順次プレス成形される成形用パネル２の表面には、所定の割合で（例えば数枚に１枚に割合で）、潤滑剤としての加工油を予め供給しておく必要がある。図３は、成形用パネル２への加工油の供給方法を示す図である。図３のように、ミストスプレー噴霧器または塗付ローラを用いて成形用パネル２の表面に加工油を塗布する。このとき、加工油は、塗付作業を簡素化のために金属材料２の全面に塗布してもよいし、塗付量の削減のために特定の部位（例えば、ダイス１１の所定領域１１ａに対応する部位）にのみ塗布してもよい。
【００１８】
このように、成形用パネル２に加工油を塗布する理由は、一般に、成形用パネルと金型（特にダイスの肩部）の間の潤滑性が不十分であり両者の摩擦が過度になると、成形用パネルの割れや焼付き等の加工不良が発生する虞があるためである。ここで、焼付きとは、成形用パネルの一部がプレス中に摩擦熱により溶融し、金型表面に付着することである。焼付きが生じた金型を使い続けると、プレス成形後のパネル表面に引っ掻き傷がついてしまうため製品価値が損なわれてしまう。
【００１９】
そこで、本実施形態においては、ダイス１１の内表面上の所定領域１１ａ内に、油溜まりとして複数の凹部１１ｂを設けた。プレス時に成形用パネル２を介してダイス１１に供給される加工油は、凹部１１ｂ内に浸入しそこに保持されることになる。これにより、プレスを繰り返してもダイス内表面の潤滑性が損なわれにくくなり、加工油を供給する頻度を削減することができるようになる。また、同時に、余分な加工油の飛散による作業現場の汚れを軽減させることができる。
【００２０】
続いて、図４を用いて、凹部１１ｂの形状および形状について説明する。凹部１１ｂの形状は特に制限されないが、一例として図４のような楕円形とされることが好ましい。これは、楕円形にすることで、１個当たりの内表面を大きくすることができ、少ない個数でも比較的多くの加工油を保持させることができるためである。
【００２１】
また、凹部１１ｂの寸法も特に制限されないが、レーザのパルス照射による加工精度を考慮すると、幅が１００μｍ程度、長さが２００μｍ程度とされることが好ましい。次に、図５を用いて凹部１１ｂの深さについて説明する。
【００２２】
図５は、本実施形態にかかるプレス装置１によるしごき率と、凹部１１ｂの最適な深さとの関係を示すグラフである。図６の横軸は、プレス成形によるしごき率（％）を表しており、縦軸は、凹部１１ｂの深さを変化させながら焼付き発生までのプレス回数を測定した結果、プレス回数を最も多くすることができた深さ（μｍ）を表している。
【００２３】
ここで、しごき率とは、しごき加工による母材の板厚の減少量の、しごき加工前の母材の板厚の割合であり、以下の数式１で表される。
【００２４】
【数１】
2009000730.tif 000003
【００２５】
数式１より、しごき率が大きければ大きいほど、材料に大きな塑性変形が加えられることになる。一般的に、しごき率が２５％を超えるような過酷なプレス成形においては、割れや焼付き等の成形不良が発生しやすくなり、適度な加工油の供給が必要になる。
【００２６】
図６より、油溜まり用の凹部１１ｂの形成は、しごき率が１０％以上のプレス成形を行う上で効果的であり、しごき率がより大きいプレス成形を行うためには、凹部１１ｂの深さを大きくすることが好ましいと理解される。
【００２７】
なお、本実施形態において、凹部１１ｂの深さは特に制限されないが、レーザによる加工精度を考慮すると、凹部１１ｂの深さは５〜５０μｍとされることが好ましい。これは、凹部１１ｂをダイス１１の内表面上に一様に形成するためである。また、凹部１１ｂどうしの形状の誤差を小さくするためには、凹部１１ｂの深さをさらに２０〜４０μｍとされることが好ましい。
【００２８】
続いて、図６を用いて、本実施形態のプレス装置１において、油溜まり用の凹部１１ｂを形成するための所定領域１１ａについて説明する。
【００２９】
なお、前述のように、凹部１１ｂは、レーザのパルス照射によって形成されることが好ましいが、本発明は必ずしもこれに限定されず、油溜まりとして作用する複数の凹部を一様に形成可能な方法であればいかなる方法が採用されてもよい。一例として、ショットピーリングを用いた方法が考えられる。
【００３０】
本実施形態において、油溜まり用の凹部１１ｂは、プレス時に荷重が集中する部位に形成されることが好ましいのは明らかである。そこで、本実施形態において、凹部１１ｂを形成するための所定領域１１ａは、図６のように、プレス時に荷重が集中するダイス肩部１１ｃおよびその近傍とされる。一例として、所定領域１１ａは、ダイス肩部１１ｃおよびダイス肩部１１ｃの両側のＲ止まり１１ｄから約５ｍｍずつ延長された領域とされる。
＜実験例＞
次に、図７を用いて、本実施形態による油溜まりを設けたことによる加工油の削減効果について説明する。図７の横軸は、金属材料に適量の加工油を供給した後のプレス回数を表しており、縦軸は、プレス加工後にダイスの内表面上に残存している加工油の量を表している。なお、本実験においては、便宜上、金属材料２の焼付きが発生した時点を、加工油の残存量がゼロになった時点とみなした。
【００３１】
点線で示される曲線Ａは、油溜まりが設けられていない従来のダイスを用いた場合の測定結果の基づく近似曲線であり、実線で示される曲線Ｂは、油溜まりが設けられた本実施形態のダイス１１を用いた場合の測定結果に基づく近似曲線である。
【００３２】
図７を参照すると、従来のプレス加工装置を用いた場合は（曲線Ａ）、加工油供給後、３〜４回プレスを行った時点で焼付きが発生し、本実施形態のプレス加工装置を用いた場合は（曲線Ｂ）、加工油供給後、１４回プレスを行った時点で焼付きが発生した。つまり、従来のプレス装置によれば、加工油供給後、３〜４回しかプレスを行うことができなかったが、本実施形態のプレス加工装置によれば、加工油供給後、１４回もプレスを行うことができるようになった。すなわち、ダイスの内表面に油溜まりとして凹部を形成することで、加工油の供給頻度を、実に１／３以下に削減することができるようになった。
【００３３】
以上のように、本実施形態のプレス装置１によれば、プレス加工時の加工油の供給頻度を削減することができるので、コストダウンおよびプレス工程の効率化を同時に達成することができる。
【００３４】
また、本実施形態のプレス装置１によれば、過酷な加工条件においてもダイス１１への焼き付き等の加工不良が発生しにくくなるので、ダイス１１の寿命を向上させることができる。
【００３５】
さらに、本発明によれば、ダイス１１に供給された加工油が油溜まり用の凹部１１ｂ内に保持されるため、加工油の周囲への飛散を軽減することができ、それにより、作業現場の５Ｓ活動を徹底できるようになる。
【００３６】
本発明は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。
【００３７】
例えば、上記実施形態においては、ダイス１１側にのみ油溜まり用の凹部１１ｂを形成したが、同様にポンチ１３側（特に、ポンチ肩およびその近傍）にも油溜まり用の凹部１３ｂを形成することができる。この際、凹部１３ｂの形状、寸法、配列等は上記実施形態と同様とされる。また、凹部１３ｂを形成するための領域は、一例として、ポンチ１３のポンチ肩およびその両側のＲ止まりから約５ｍｍずつ延長された領域とされる。このようにポンチ１３側にも油溜まり用の凹部を形成することで、加工油の供給頻度を更に削減できるようになる。
【００３８】
また、上記実施形態においては、加工油は成形用パネル２側に供給されるが、加工油がダイス１１側に直接供給されることも可能である。この場合、加工油はダイス１１の所定領域１１ａに供給されることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本実施形態にかかるプレス装置の断面図である。
【図２】本実施形態にかかるプレス装置の断面図である。
【図３】成形用パネルへの加工油の塗布方法について説明するための図である。
【図４】本実施形態にかかるプレス装置に設けられた油溜まり用の凹部の拡大図である。
【図５】本実施形態にかかるプレス装置によるしぼり率と油溜まり用の凹部の最適な深さとの関係を示すグラフである。
【図６】本実施形態にかかるプレス装置において油溜まり用の凹部を形成する所定領域について説明するための図である。
【図７】本実施形態にかかるプレス装置による加工油供給頻度の削減効果を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１        プレス装置、
１１      ダイス、
１１ａ    所定領域、
１１ｂ    凹部、
１１ｃ    ダイス肩部、
１２      しわ押さえ部、
１３      ポンチ、
２        成形用パネル。
【図１】
2009000730.tif 000004
【図２】
2009000730.tif 000005
【図３】
2009000730.tif 000006
【図４】
2009000730.tif 000007
【図５】
2009000730.tif 000008
【図６】
2009000730.tif 000009
【図７】
2009000730.tif 000010