【製造・生産技術】多工程の絞り加工を最適化！日伸工業の「独立制御プレス装置」

【課題】工程ごとに異なる「最適な力加減」を実現できない

絞り加工において最も重要なのが、金属板の周囲を押さえる「しわ押さえ荷重（クッション圧）」です。この力が弱すぎると金属が波打って「しわ」になり、強すぎると引っ張られて「割れ（破断）」が発生してしまいます。

多工程のプレス装置では、第1工程、第2工程、第3工程と進むにつれて、金属の硬さ（加工硬化）や形状が変化するため、本来であれば各工程のプレスのタイミングに合わせて、それぞれ全く異なる力加減で押さえる必要があります。

しかし、従来のプレス装置では、複数の工程を1つの大きなクッション機構でまとめて支えていたり、単純なバネを使っていたりしたため、「工程Aには最適な圧力だが、工程Bでは圧力が強すぎる」といった妥協を強いられ、複雑な形状やより深い絞り加工の歩留まりを下げる原因となっていました。

【解決策】各工程に独立した「流体圧シリンダ」を配置する

日伸工業は、この妥協を排除するため、プレス機の各加工部に「独立した流体圧シリンダ機構」と「個別の制御バルブ」を搭載するという画期的なアプローチを採用しました。

1. 工程ごとの「独立制御」で理想の圧力を実現

図1に示されるように、本特許のプレス装置では、複数の加工部（第1圧縮絞り、第2圧縮絞りなど）の下部に、それぞれ独立した流体圧シリンダが接続されています。

共通のポンプから流体が供給されるものの、各シリンダの手前には圧力を調整できるリリーフバルブ等の制御機構が備わっています。これにより、「第1工程は最初弱く、後から強く」「第2工程はずっと一定の強さで」といった、工程ごとのわがままな要求を完全に独立して叶えることができるようになりました。

2. プレスの動きに連動した「ダイナミックな荷重変動」

さらに凄いのは、単に「工程ごとに圧力が違う」だけでなく、プレスが降りてくる1ストロークの間（回転角度）にも、荷重を自在に変化（プロファイル制御）させられる点です。

金属が金型に引き込まれる「まさにその瞬間」の変形抵抗に合わせて、リアルタイムで荷重をコントロールすることで、極限まで薄く、深く絞るようなシビアな加工でも割れやしわを防ぐことが可能になっています。

【効果】「割れ」と「しわ」を克服し、高度なモノづくりを支える

この独立制御プレス装置により、製造現場に以下のような大きな効果がもたらされます。

• しわ・割れの劇的な低減： 各工程の金属の変形状態に合わせた完璧な「しわ押さえ荷重」を実現できるため、成形不良を極限まで抑えることができます。
• より複雑・高難度な深絞りへの対応： 従来であれば加工途中で破断してしまっていたような、薄肉で極めて深い円筒形や複雑な形状の部品成形が可能になります。
• 工程数の削減とコストダウン： 1回の工程でより無理なく深く絞れるようになるため、全体の加工工程数を減らし、金型費用や製造コストの大幅な削減に貢献します。

電気自動車（EV）のバッテリーケースやモーター部品など、軽量かつ高精度な深絞り部品の需要は今後ますます高まります。日本のモノづくりの根幹である「プレス加工」の限界を押し広げ、不良率を下げる本技術は、中小企業庁長官賞の受賞にふさわしい、産業への貢献度が非常に高い発明です。

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