JPS6011576B2 - フランジ附絞り成形体の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は可擬性材料よりなるフランジ附絞り成形体の製
造装置に関し、さらに詳しくは、絞り工程でしわの発生
を防止し、さらにポンチの抜出し工程で成形体の形状が
崩れるのを防止した可操性材料よりなるフランジ附絞り
成形体の製造装置に関する。

ここに可榛性材料とは、金属箔又は金属シートあるいは
プラスチック・フィルム又はプラスチックシートもしく
はこれらの積層体であって、剛性に乏しく可榛性のもの
をいう。

厚さについては特に制限はないが、通常、約７〜２００
〆れのフィルム又はシートがこれに該当する。これらの
可榛性材料の絞り成形を通常の方法で行なう場合には、
ダイスの肩曲率部でのしわの発生が甚るしく、このしわ
は成形体胴壁のほぼ全面にわたるので、美観を損ねる上
に、例えば之を容器として使用するときは、フランジ部
と蓋との密封を不完全にして、内容物の漏洩、あるいは
空気や湿分の流入等による内容物の劣化を招くおそれが
ある。この問題の解決のため本発明者等は、さきに、剛
性の芯部と芯部を包囲する弾性材料よりなる筒状部を有
し、かつ筒状部の外径はダイスの肩曲率部の最小径より
も大きいポンチを用いて、可榛性材料を絞り成形する方
法及び装置を提案した（特顔昭５２一７９５３２号およ
び特願昭５３一９６６７６号）。この絞り成形法におい
ては、弾性体であるポンチ筒状部は、半径方向に圧縮さ
れながらダイス・キャビティ内に進入するので、成形終
了時において成形体の胴壁はポンチ外面とダイス・キャ
ビティ内面の間で半径方向の圧力を受けている。

従ってポンチ抜出し工程において、ポンチと成形体が一
緒にダイス・キャビティより抜き出されると、ダイス・
キャビティより出た胴壁部分は、半径方向に拡張して原
形に復しようとするポンチ筒状体のために、外方へ拡げ
られて、成形体の形状が崩れることになる。ところが従
来の後動プレスは、後述のようにポンチの上昇とほぼ同
時にブランクホルダーも上昇を開始するように設計され
ているので、ポンチと成形体が一緒に抜け出されること
は避けられず、従って成形体の形状が崩れて、満足な製
品を得ることが困難であった。さらに、ポンチと成形体
が一緒に抜き出されるの，が避けられる手段を講じた場
合でも、可榛性材料の本質に基づく次のような問題が起
る。

すなわち、この場合は、成形体はダイス・キャビティ内
に残り、ポンチのみ抜出されるのであるが、ポンチが急
速に上昇すると、仮にポンチ内部に通気孔が貫通してい
るとしても、ポンチ先端面と成形体内面で形成される空
間が減圧状態となり、この減圧度が僅かであっても、可
操性材料が使用されているため、成形体の形状が崩れる
。本発明は、以上のような問題点の解消を図るためなさ
れたものであって、本発明の目的は、しわがなく、かつ
形状崩れのない、すなわち絞り成形終了時（ポンチが下
死点に達した時点）の形状が保持された可操性材料より
なるフランジ附絞り成形体の絞り成形用榎動プレスを提
供することにある。

本発明は、ポンチ昇降用の第１のラムと、プランクホル
ダー昇降用の第２のラムを備え、第１のラムはクランク
を介して駆動され、第２のラムは該クランクの軸に固着
されたカムを介して駆動される絞り成形用複動プレスに
おいて、該ポン升ま剛性の芯部と該芯部を包囲する弾性
材料よりなる筒状部を有し、かつ該筒状部の外径は協働
するダイスの肩曲率部の最小径より大きく、該カムのプ
ロフィルは、少なくとも、第１のラムの先端にある該ポ
ンチの先端部が、その下死点から、第２のラムの先端に
ある該ブランクホルダーの先端部のほぼ下死点に達する
までの期間中、該ブランクホルダーの先端部がその下死
点に止まるように形成されていることを特徴とする、可
榛・性材料よりなるフランジ附成形体の絞り成形用複動
プレスを提供するものである。

さらに本発明は、ポンチ昇降用の第１のラムと、ブラン
クホルダー昇降用の第２のラムを備え、第１のラムはク
ランクを介して駆動され、第２のラムは該クランクの藤
に固着されたカムを介して駆動される絞り成形用複動プ
レスにおいて、該ポンプは剛性の芯部と該芯部を包囲す
る弾性材料よりなる筒状部を有し、かつ該筒状部の外径
は協働するダイスの肩曲率部の最小径より大きく、かつ
該芯部にはその先端面に開□を有する透孔が貫通してい
て、該透孔は加圧流体供給通路と蓮通しており、該カム
のプロフィルは、少なくとも、第１のラムの先端にある
該ポンチの先端部が、その下死点から、第２のラムの先
端にある該ブランクホルダーの先端部のほぼ下死点に達
するまでの期間中、該ブランクホルダーの先端部がその
下死点に止るよう形成されており、かつ上記期間に対応
する該クランク軸の回転角を検出する手段と、その検出
信号にもとづいて該加圧流体供給通路を開放する手段と
を備えていて、少なくとも上記期間中談ポンチの先端面
から加圧流体が射出されることを特徴とする可榛性材料
よりなるフランジ附成形体の絞り成形用複動プレスを提
供するものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

絞り成形機には大別して単動式と穣動式とがあるが、以
下の理由により可孫性材料の絞り成形には榎動式成形機
が、より好適である。従来の単動式絞り成形機は、固定
ポンチと、ラムに着設されて往復運動するダィ、および
ダィが下降するさし、プレッシアピンを介して固定ダィ
クツション（加圧装置）により押圧力を与えられるしわ
押え板よりなっていて、全体の構造は比較的簡単である
が、次のような問題点を有する。

すなわち、その機構上しわ押え板が少なくとも、絞り深
さに相当する距離だけ移動しなければならず、この間に
しわ押え力が大きく変化することは絞りＺ成形に好まし
くないので、ダイクツションの容量を大きくするか、ま
た弁等によって調節しなければならないので、ダィクツ
ションの大型化あるいは複雑化を招く。さらにラムに着
談されたダィには成形力の他にしわ押え力も作用し、こ
の両者のＺ合力に抗して絞り成形を行なわねばならない
ため、ラム及びその駆動機構（クランクシャフト、クラ
ッチブレーキ等）等が、成形力のみに抗して絞り成形を
行なう場合に比べて、大型化とならざるを得ない。この
点は、通常の厚さの金属薄板２（例えば０．３肌厚のぶ
りき板）を絞り成形する場合は、成形力に比べて、必要
とされるしわ押え力が小さいので余り問題とならないが
、可榛性材料、例えばプラッチツク又はその積層体のフ
ィルムまたはシートのように、成形力に比べて必要とさ
れるしわ押え力が遥かに大きい場合（例えば、成形力：
しわ押え力＝１：３）には、実際の成形力に必要とされ
るよりも数倍の能力のラム及びその附帯機構を必要とし
、また成形力自体には寄与しない余分のエネルギーを消
費することとなって、経済的に不利益であることを免れ
ない。第１図は本発明の複動プレスの１実施例を示す。

ポンチ１は第２図に示されるように、鋼のような剛性の
芯部ｌａとその下部を包囲する例えばポリウレタンゴム
のような弾性材料よりなる筒状部ｌｂによって構成され
ており、中央内部を後述の加圧流体供給通路２９と蓮適
する透孔ｌｃが貫通している。

筒状部ｌｂの外径はダイス１６の肩曲率部１６ｃの最小
径すなわちダイス・キャビティ直織部１６ａの上端部の
内隆より大きく、好ましくはダイスの肩曲率部１６ｃの
最大径「すなわちダイス上面のしわ押え平面の最小内径
にほぼ等しく定められている。このように構成すること
により、絞り成形時ダイス肩曲率部において弾性圧を加
えられながら絞られるので、しわの発生し易い可擬性材
料でも、しわを発生することなく成形体に加工されるこ
とが可能となる。ポンチ１はポンチ昇降用ラム２の中央
下部に固設され、ポンチ昇降用ラム２の両端はポンチ昇
降軸３、ヨーク４、連結梶５を介してクランクピン６に
連接する。

クランク軸７は第１図の左方に位置する駆動機構（モー
タ、フライホイール、クラッチ等よりなる）により回転
されることにより、ポンチ昇降軸３をしてブランクホル
ダー昇降軸８の内面を摺動して上下動せしめる。ブラン
クホルダー９はブランクホルダー昇降用ラム１０の下部
に固設されたカッター１１（ブランク切断用の）の刃部
内側面１１ａにクッションピン１２によって押付けられ
ている。

クッションピン１２は図示されない圧縮空気タンクと通
孔１３を演じて蓮適するシリンダー１４内を昇降するピ
ストン１５と岡酸されていて、それによってブランクホ
ルダー昇降用ラム１０が下死点に達した時、ブランクホ
ルダーがダイス１６上の絞り成形材料２３（第５−ａ図
）を所定圧力で押圧することができるように構成されて
いる。ブランクホルダー昇降用ラム１０１ま、その両端
部がブランクホルダー昇降軸８に固着され、ブランクホ
ルダー昇降軸８の下端部はヨーク１７、カムフオロアー
１８、カム１９を介してクランク軸７と連接している。
クランク軸７の回転によって、ブランクホルダー昇降軸
８は、カム１９と復帰バネ２１の作用により、ベッド２
０との間に設けられたブッシュ２２内面を摺動して上下
動し、同時にプランクホルダー９も上下動するように構
成されている。第３図は本発明のカム１９のプロフィル
の一実施例を示したものである。図は、ポンチ昇降用ラ
ム２が丁度上死点に位置するときの状態を示す。この時
点を起点としてカム１９が矢印方向に回転すると、ｂ点
が円弧ａ−ｂに沿ってａ点に達するまでの間は、第４図
に示されるように、ブランクホルダー９はその上死点に
位置する。なお第４図において、曲線１及び瓜ま夫々ブ
ランクホルダー９及びポンチ１の上下位置とクランク軸
７の回転角との関係を示す。

次にｃ点がａ点に接近するにつれて、ブランクホルダー
９は下降し、ａ点と一致すると下死点に達する（第４図
のｃ点）。ここでｏｃの長さはｏｂの長さより大きい（
ｏ点はクランク軸７断面の中心点）。ｃｄｅは円弧であ
って、ｄ点及びｅ点がａ点と一致するまで、ブランクホ
ルダー９は下死点に止まる。この間ｄ点がａ点と一致し
た時点で、ポンチ昇降用ラムすなわちポンチ１は下死点
１こ達し、絞り成形を終了する。以後ポンチ１は上昇す
る、すなわちポンチの成形体よりの抜出し工程が始まる
のであるが、少なくともポンチの先端部ｌｄが、ブラン
クホルダー先端部９ａのほぼ下死点に達するまでの期間
、すなわちポンチ先端面ｌｄがダイス１６のキャビティ
１６ａ内を上昇している期間、ブランクホルダー９はそ
の下死点に止ることが重要である。すなわち、第４図の
ｅ点は曲線０のほぼ直前か、その後にあること（角度に
関して）が重要である。この理由を、ポンチ１及びダイ
ス１６の拡大断面図であって絞り成形挙動を示す第５ａ
〜５ｅ図によって説明する。

第５−ａ図は、ポンチ１及びプランクホルダー９が共に
上死点にある場合、即ち第４図における角度０度（ａ点
）の場合を示し、被成形材料２３である可操性材料がダ
イス１６のしわ押え面１６ｂ上に載遣されている。

第５一ｂ図は、ブランクホルダー昇降用ラム１０が下降
して、カッター１１が被成形材料２３をプラン外こ切断
した後、ブランクホルダー９がブランクの押圧を開始し
た時点、すなわち第４図における角度１１０度（ｃ点）
の状態を示す。第５一ｃ図はポンチ１が不死点に達した
時点、すなわち第４図における角度１８０度（ｄ点）の
状態を示し、筒状体ｌｂを構成する弾性材料がダイス肩
曲率部１６ｃにおいて可操性材料を絞り加工中押圧して
いるので、成形体のしわ発生は防止される。ダイスキャ
ビティ１６ａに入った弾性材料は半径方向に圧縮された
状態で成形体腕壁をダイス内面側に押圧している。第５
一ｄ図はポンチの抜出し工程、すなわち第４図の角度１
８０〜２４０度（ｄ〜ｅ′点）間の状態を示している。
この期間中ブランクホルダー９が下死点に位置して、成
形体２４のフランジ２４ａを押圧して成形体２４がポン
チ１と共にダイスキヤビテイ１６ａより抜け出ないよう
にすることが重要である。何となれば成形体の腕壁の抜
け出た部分２４ｂは、第６−ａ図に示されるように、弾
性材料が半径方向に膨脹して復元するため、半径方向に
拡関され、従って成形体の形状は頼れ、商品として無価
値のものとなるからである。ポンチ１の下端面ｌｄは、
成形体の底面の形状を整えるため剛体により形成される
ことが望ましく、そのためポンチ１の下部には若干の厚
さｈを有する剛体部分ｌｅが突出している。従って下部
剛体部分ｌｅの上端が、ダイス１６のしわ押え面１６ｂ
のレベルに達した時点、すなわち厚さｈ分がダイスキャ
ビティ１６ａ内に残っている時点、すなわち第４図の例
では角度２３０度（ｅ点）ではブランクホルダー９が上
昇を開始しても、上述のような欠陥は生じない。第４図
においてｅ点がｅ′点の若干手前にあるのは以上の理由
にもとづく。第５−ｅ図はポンチ１及びブランクホルダ
ー９が共に上死点に達した状態、すなわち第４図の角度
３６０度（ａ点）に復帰した状態を示し、正常な形状を
有する成形体２４がノックアウト３２によつて、ダイス
キヤビティ１６ａから排出される。従って本発明におい
ては、カム１９の円弧部ｄ−ｅの中心角８の設定が重要
となる。

今、ポンチのストロークをｘ（上死点と下死点間の距離
）、ポンチの下死点とブランクホルダーの下死点間の距
離をｙとすると、幾何学的計算から中心角ひが■Ｓ−込
三；李とほぼ等しいか、この値より大きい時、本発明の
条件が満足されることになる。これに対し従来のカム式
複動プレスのカムのプロフィルは、例えば、「プレス便
覧（塑性加工研究会編集、丸善発行、昭和３３壬）」の
第３２３頁や特公昭５０一１７０３２号の第２１図に記
載されているように、第７図及び第８図に示す如く、角
度８，が遥かに小さく、ｅ，点はｄ，点を接近しており
、ポンチ下端面がダィキャビティにまだ残っている間に
、ブランクホルダーは上昇を開始する。従って従来の複
動プレスを使用しては、たとえポンチを本発明の如く改
造しても、第６−ａ図に示すような形状崩れを生ずるの
で、商品価値のある可榛性材料よりなる成形体を得るこ
とは不可能である。次に、本発明の複動プレスは、クラ
ンク軸７の一端にカム２５が設けられており、かつカム
２５のブロフィルは、少なくともポンチ抜出し工程期間
中、リミットスイッチ２６をＯＮするように形成されて
いる。

リミットスイッチ２６の信号は導線２７を通じて、電磁
弁２８に伝達される。電磁弁２８は加圧流体供繋篤通路
２９に調圧弁３０、フィルター３１と共に設けられてい
る。調圧弁３０により圧力を調整された圧縮空気のよう
な加圧流体は、リミットスイッチ２６がＯＮのときのみ
ポンチ１の透孔ｌｃを通じてポンチ先端面を成形体内面
によって形成される空間に射出される（第５−ｄ図）。
このように構成する理由は、高速成形によりポンチの抜
出し速度が大きい場合は、たとえポンチ１に外気と蓮適
する透孔が設けられていても、上記空間が急速な体積増
大のため減圧状態となって、可榛性材料よりなる成形体
が、減圧に抵抗することができずその形状が崩れるおそ
れがあるからである。透孔が全く設けられない場合は、
第６−ａ図、第６−ｂ図に示される如く、低速のポンチ
抜出しでも、ポンチ下端面と成形体底面が密着した状態
で、ポンチは抜出されるので、成形体の形状は完全に崩
れてしまう。加圧流体の圧力は、流体及び可榛性材料の
種類、成形体の寸法、形状、ポンチ透孔径、長さ及びプ
レス速度等によって定められる適当な範囲内になければ
ならない。すなわち圧力が低すぎると、上記効果を達成
することができず、高すぎると、成形体底部の変形や破
損を招くからである。一例を挙げると、可操性材料が１
沙のがポリエチレンテレフタレート３呼凧アルミニウム
箔−７０〆のポリプロピレンよりなる積層フィルムであ
って、成形体の直径７０側、深さ３仇肋、透孔直径６肋
、プレス速度毎分７０回の場合、供給空気ゲージ圧はほ
ぼ０．５ｋ９／めであることが望ましい。

この場合０．４ｋ９／めでは成形体の底部が内側へ凹み
、０．６ｋ９／めでは外側へ膨脹するからである。以上
のように、本発明の装置によれば、可榛性材料を絞り成
形するにあたり、絞り工程においては、弾性材料により
包囲されたポンチを使用することにより、成形体にしわ
の発生するのを防止することが可能であり、ポンチ抜出
し工程においては、ポンチとブランクホルダーの上昇の
タイミングを適切にとることによって、成形体胴肇の舷
関による形状の崩れを防止することができ、また適当な
圧力の加圧流体を射出することにより、成形体底部の形
状崩れを防止することができるという利点を有する。な
お以上の実施例において、成形体の形状は円筒としたが
、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば、楕円
筒、隅丸四角筒等の成形体の製造方法及び装置を本発明
に包含することはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の部分断面正面図を、第２図は、
第１図のポンチの０一０線に沿う断面図を、第３図は本
発明のカムのプロフイルを示すためのものであって、第
１図のｍ−ｍ線に沿う断面図を、第４図は本発明におけ
るクランク軸回転角とブランクホルダー及びポンチの上
下位置との関係曲線図を、第５一ａ図、第５一ｂ図、第
５−ｃ図、第５−ｄ図、第５−ｅ図は、本発明の絞り工
程図を、第６−ａ図、第６一ｂ図は従来の装置を用いた
場合のポンチ引抜き工程における成形体の挙動を、第７
図は従来の装置のカムのプロフィルを、第８図は従来の
装置におけるクランク軸回転角とブランクホルダー及び
ポンチの上下位置との関係曲線図を示す。 １・…・・ポンチ、ｌａ・・・・・・剛性の芯部、ｌｂ
・・・・・・筒状部、ｌｃ・・・・・・透孔、２…・・
・ポンチ昇降用ラム、７……クランク軸、９……ブラン
クホルダー、１０…・・・ブランクホルダー昇降用ラム
、１６・・・…ダイス、１６ｃ・・…・ダイス肩曲率部
、１９・・・…カム、２３・・・・・・可操性材料、２
４…・・・絞り成形体、２４ａ……フランジ、２５……
カム（クランク軸の回転角を検出する手段）、２６・・
・・・・リミットスイッチ（クランク軸の回転角を検出
する手段）、２８・・・・・・電磁弁（加圧流体供給通
路を開放する手段）、２９・・・・・・加圧流体供給通
路。 第Ｔ図第２図 第３図 第ム図 第 ５‐ａ 図 第５‐ｂ図 第５‐ｃ図 第５‐ｄ図 第５‐６図 第６‐ａ図 第６‐ｂ図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポンチ昇降用の第１のラムと、ブランクホルダー昇
   降用の第２のラムを備え、第１のラムはクランクを介し
   て駆動され、第２のラムは該クランクの軸に固着された
   カムを介して駆動される絞り成形用複動プレスにおいて
   、該ポンチは剛性の芯部と該芯部を包囲する弾性材料よ
   りなる筒状部を有し、かつ該筒状部の外径は協働するダ
   イスの肩曲率部の最小径より大きく、該カムのプロフイ
   ルは、少なくとも、第１のラムの先端にある該ポンチの
   先端部が、その下死点から、第２のラムの先端にある該
   ブランクホルダーの先端部のほぼ下死点に達するまでの
   期間中、該ブランクホルダーの先端部がその下死点に止
   まるよう形成されていることを特徴とする、可撓性材料
   よりなるフランジ附成形体の絞り成形用複動プレス。 ２ ポンチ昇降用の第１のラムと、ブランクホルダー昇
   降用の第２のラムを備え、第１のラムはクランクを介し
   て駆動され第２のラムは該クランクの軸に固着されたカ
   ムを介して駆動される絞り成形用複動プレスにおいて、
   該ポンチは剛性の芯部と該芯部を包囲する弾性材料より
   なる筒状部を有し、かつ該筒状部の外径は協働するダイ
   スの肩曲率部の最小径より大きく、かつ該芯部にはその
   先端面に開口を有する透孔が貫通していて、該透孔は加
   圧流体供給通路と連通しており、該カムのプロフイルは
   、少なくとも、第１のラムの先端にある該ポンチの先端
   部が、その下死点から、第２のラムの先端にある該ブラ
   ンクホルダーの先端部のほぼ下死点に達するまでの期間
   中、該ブランクホルダーの先端部がその下死点に止るよ
   う形成されており、かつ上記期間に対応する該クランク
   軸の回転角を検出する手段と、その検出信号にもとづい
   て該加圧流体供給通路を開放する手段とを備えていて、
   少なくとも上記期間中該ポンチの先端面から加圧流体が
   射出されることを特徴とする可撓性材料よりなるフラン
   ジ附成形体の絞り成形用複動プレス。