研究開発された技術紹介

自動車等の電装部品で用いられるコネクタ端子は、小型・軽量化のニーズから高い寸法精度の生産品が増加している。従来のプレス加工法では、プレス機スライダの位置精度が不安定なため、高い寸法精度の端子を安定して生産するのが困難である。そこで本事業では、新たに開発する“加工力調整装置”を金型に搭載することで、スライダの位置誤差の影響を受けず、高精度品を安定して生産可能なプレス生産技術を研究開発する。

・誰でも簡単に同じ条件で金型のセッティングが可能
‐リターンスプリングの最適化により、上型の固定が不要となり、プレス機の位置精度と切り離して加工が可能
‐ストッパーによる安定した位置決め精度を保持することにより、初期から終了時までダイハイト調整が不要
・プレス機の変異の影響がなく、下死点が常に一定（添付図参照）
‐長時間下死点位置を保持（添付図参照）
‐ストッパーの初期なじみ後は下死点の変動が3μm以内
‐プレス機の影響を受けず製品の潰し加工の高精度化が可能
・通常の金型+加工力調整装置のシステム構成
‐シミュレーションによる金型設計が可能
‐特殊な構造を持たないため、容易に事業展開が可能

・加工力調整装置及びリターンスプリングの設計手法確立のための研究開発
‐本研究開発で試験加工するコネクタ端子を、順送プレス加工で必要な「抜き」、「曲げ」、「つぶし」が全て含まれるものを対象とし、これを加工するための加工力変化を成形シミュレーションにより取得して、得られた加工力変化をもとにした加工力調整装置の設計手法及びリターンスプリングの設計手法を確立した
‐設計パラメータには、ばねのばね定数とダンパの減衰係数があり、シミュレーションにより得られた加工力変化とスライダ位置軌道より、動的な理論計算から最適なばね定数と減衰係数を導出する手法を開発した
・加工力調整装置の実用的開発及び動作・機能の検証
‐加工力調整装置及びリターンスプリングを搭載した金型を用いてプレス機による順送プレス加工を行い、シミュレーション結果との比較検討より妥当性の評価を行った
・加工力調整装置を搭載した金型の耐久性に関する研究開発
‐開発した加工力調整装置及び金型の耐久性について100万ショットまでの加工試験を行い、1万ショットごとの成形品の加工精度を調査し、精度に劣化がないかを調べた
‐金型の摩耗量についても評価検討を行った

開発する技術の構造に対する特許を取得した。また、令和3年度にPCT出願を実施した。今後は意匠登録を計画中。

・自動車関連のコネクタの製造
・医療機器、IoT等の情報通信機器、ロボット分野などの精密プレス部品の製造
・『潰し』が重要なバッテリーセルなどのターミナル製品の製造

本事業で確立するプレス生産技術は、まず自動車用の電装部品に用いられるコネクタ端子を自社で取り組んで事業化をしていく計画である。これらの部品が使われている自動車の動向としては、ハイブリッド自動車(HV車)、電気自動車(EV車)での需要拡大があり、かつHV車・EV車の出荷量は増加していくため、益々の需要拡大が予測される。同時に本事業で製作した加工力調整装置を搭載した金型は、アドバイザーである遠藤製作所に出荷するとともに、評価を受けながら、その結果をフィードバックしていくことにより、加工力調整装置を搭載した金型の出荷の準備も進めていく。

・自動車関連のコネクタの高精度化・低コスト化
・自動車関連のコネクタ形状の複雑化・小ロット化への対応
・安定した高精度プレス加工による不良率の削減、イニシャルコスト、ランニングコストの削減による、無駄なコストの削減
・ダイハイトの微調整が不要であること、日々の環境変化によるプレス変位などの影響を受けないことから、一度設定したダイハイトで繰り返し生産が可能となり、金型セッティングの時間が大幅に短縮され、小ロット生産が可能となる
・生産中に発生する加工熱や気温の変化の影響、プレス機のガタによる位置ズレの影響も受けないことから、加工始めから終わりまで常に一定の寸法制度を保つことが可能となる

本事業で確立する加工力調整装置を搭載した金型構造とプレス生産技術には、「プレス機のスライダ位置ずれの影響を受けずに高精度なプレス加工を安定して実施可能」という大きな特長がある。これは精密プレス部品の製造を行っている全ての分野で応用可能である。そのため、今後成長が予測される、医療機器、IoT等の情報通信機器、ロボット分野などに事業が拡大していくことができる。さらに、電気自動車で最も重要な構成の一つとなる、バッテリーにおいても、『潰し』が重要なバッテリーセルなどのターミナル製品が存在する。さらに市場拡大が加速している電気自動車の分野においてはバッテリーが大きな課題であり、バッテリーの高性能化によって電気自動車の市場が決まるといっても過言ではない。そのなかで本事業がバッテリーの性能だけでなく製造コスト面においても優位性を持つことが可能となるため、今後の事業展開に期待できる。

新型コロナの影響は大きく、納入の遅れや人の移動の制限などで開発自体が遅れ、最終構造の開発に時間がかかり、最終構造での耐久性評価が20万ショットまでしか実施できなかった。ただし、令和2年度までの評価内容と照らし合わせ、20万ショットでも構造的問題点の解決、耐久性の評価は十分に行えた。よって、今後の事業化実施までのなかで、再度評価を実施していく。

本技術は、金型に搭載した加工力調整装置によって加工力を発生させるため、加工能力が20t程度迄に制限されます。よって、銅や黄銅のターミナル系部品をターゲットとし、下死点の安定化が優位に働く潰しやカシメ形状の高精度化に特化しています。プレスの下死点位置の制御が困難な部品に対し、試験を行いたい企業様と連携し、事業化に向けた実績を積み上げていきたいと考えております。