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プレス機械とは?加工の仕組み・マシンの種類・安全対策について解説


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プレス機械は自動車やパソコンの部品、医療機器、ロボット製作など、あらゆる日本製品の製造に使用される機械です。21世紀に入ってからは、省資源・省エネルギーの「地球環境にやさしい加工方法」としても注目されるようになりました。

当記事ではそんなプレス機械の概要や仕組み、プレス機械の種類、安全対策について解説します。

もし、プレス機械のコンサルティングを受けて、

  • 省力化、省人化してコストダウンしたい
  • 生産性アップして売上を上げたい
  • 人的ミスを減らして品質価値を高めたい
  • どのメーカーの自動化設備を使えば効率的かわからない

という場合は、お気軽に日本サポートシステムまでお問い合わせください。
関東最大級のロボットSIerとして、最適化のご提案をさせていただきます。

目次

1.プレス機械とは?定義や原理・関係資格について

プレス機械(鍛圧機械)とはその名前のとおり、ワーク(加工対象物)に対してプレスによる圧力をかけることで加工を行う機械です。プレス加工は自動車を始めとする製造業では欠かせない加工方法であり、日本が世界に誇れる技術の一つでもあります。

日本産業規格(旧日本工業規格)であるJISで定義されている内容は次のとおりです(JISB0111)。

2個以上の対をなす工具を用い、それらの工具間に加工材を置いて工具に関係運動を行わせ、工具によって加工材に力を加えることによって加工材を成形加工する機械で、かつ工具間に発生する力の反力を機械自体で支えるように設計されている機械である。

(引用:日本産業標準調査会

(1)プレス機械の概要とメリット・デメリット

プレス機械は必ず金型とセットで使用します。金型の形状によって、プレス加工の結果が変化します。

代表的なプレス加工は次のとおりです。

<曲げ加工>
プレス機の加圧によってワークを曲げたり凹ましたりすることで、目的の形へ変形させる加工。

<穴あけ加工>
丸形や四角などのあらかじめ決まっている形の穴を開ける加工。

<くり抜き加工>
丸形や四角などあらかじめ決まっている形をくり抜く加工。

<絞り加工>
1枚の金属の板から、円柱や円すい、角柱などの底付きの容器に似た形のものを製造する加工。もっとも難易度が高い。

プレス機械による加工は、ワークを削る切削作業のような切り屑や切断部分が出にくいため、素材の歩留まりが良好な点がメリットです。

また「上下から圧力をかける」というシンプルな加工は、ほかのワーク加工作業よりもスピードが速く生産性が高くなります。その単純な動きのおかげで自動化を進めるのも比較的容易です。

他にもプレス機械の金型によって製品の寸法・形状などは決まっていることから、誰が操作しても製品の品質が安定している点もメリットといえます。

プレス加工のデメリットとしては、金型の制作費や金型製作のノウハウなどが必要になる点が挙げられます。さらにプレス作業は重大なケガや死亡のリスクを含んでいるため、安全な作業環境と従業員への安全教育も課題になるでしょう。

(2)プレス加工の原理と加工できない素材

プレス加工は、別名で塑性加工とも呼ばれます。ある一定以上の力を素材に加えると、変形してもとに戻らないという、素材の「塑性(そせい)」を利用した加工です。

例えば薄い金属板を想像してみてください。薄い金属板は軽く曲げたり人間の力で押したりして形が変わっても、すぐに元に戻るはずです。

しかしさらに強い力で90度曲げると、今度は曲がったままの状態が維持されて元に戻りません。こうした永久的な変形を塑性と呼びます(戻る状態は弾性)。

プレス機械は、セットしたワークに対して、上下から圧力を加えます。強力な圧力がかかったワークは弾性と塑性の境目である降伏点を超え、最後は永久的に変形したままになるのです。これがプレス加工の大まかな原理になります。

プレス加工でよく用いられる素材(被加工材)は次のとおりです。

  • ステンレス鋼
  • アルミニウム
  • チタン など

上記に挙げたような「変形性」「変形抵抗の高さ」「切削性」「熱処理耐性」などが優れている素材が、プレス加工で加工しやすいものです。金属(製鉄・非鉄)が主な種類となります。

反面、ガラスなどすぐに壊れてしまうものや、塑性がない素材についてはプレス機械による加工はできません。また板厚が薄すぎたり、サイズが大きすぎてプレス機械に収まらなかったりするなどでも加工は難しくなります。

(3)プレス機械に関わる国家資格

大ケガや死亡のリスクから危険度が高いといわれるプレス機械には、管理・技術力の証明としてさまざまな関連資格が存在します。

主な資格は次のとおりです。

  • プレス機械作業主任者:プレス機械や安全装置、異常時の措置など安全な作業環境を確保する責任者
  • 金属プレス加工技能士:プレス機械加工に関する一定以上の知識・技術を要すると認められた者
  • 工場板金技能士:金属板の加工に関する一定以上の知識・技術を要すると認められた者

日常的にプレス機械による加工を行っている場合は、技術者・指導者を育成する意味でも資格取得を推奨するも一つの職場改善です。

2.プレス機械の種類とそれぞれの仕組み

日本鍛圧機械工業会や日本産業規格の規定によると、プレス機械の種類は主に「機械プレス」と「液圧プレス」に分かれます。

それぞれの特徴を表にまとめました。

機械プレス 液圧プレス
生産速度 速め 遅め
ストロークの長さ そこまで長くできず調整も難しい 比較的長めにでき、簡単に調整できる
最大加圧の大きさ 50~80,000kNまで 200,000kNほど
加圧力の調整・保持 難しく保持もできない 簡単に調整可かつ保持もできる
保守関係 液圧プレスより簡単 手間がかかる

(参考:一般社団法人 日本金属プレス工業協会

以下では、機械プレスと液圧プレスのそれぞれの種類と、取り扱いメーカをご紹介します。

(1)機械プレス

機械プレスとは、機械式の機構によって駆動するプレス機械の総称です。電動モータによる回転運動を、スライドの直線運動やその他の運動に変換してプレス加工を行います。

以下より、機械プレスの主な種類をご紹介します。

①C型プレス

C型プレスとは、横から見たときフレームの形がCになっているプレス機械です。プレス機械の中ではもっとも汎用性が高く、作業性に優れています。

C型プレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • アイダエンジニアリング
  • アマダブループ
  • コマツ産機

②ストレートサイドプレス

ストレートサイドプレスとは、プレスの本体を4本の柱で支えている構造のプレス機械です。門型・四柱式とも呼ばれます。剛性の高さが特徴です。

ストレートサイドプレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • アイダエンジニアリング
  • アマダブループ
  • コマツ産機

③トランスファプレス

トランスファプレスとは、一台のプレス機械のなかにさまざまな単工程の金型がセットされているプレス機械です。トランスファ装置によって連続的なプレス加工が可能となっています。

トランスファプレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • 高橋製作所
  • 旭精機工業
  • 山田ドビー

④高速精密自動プレス

高速精密自動プレスとは、高速で加工を可能にしたプレス機械です。高い剛性と精度を備えています。

高速精密自動プレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • アイシス
  • 日本電産
  • 山田ドビー

⑤サーボプレス

サーボプレスとは、サーボモーターの駆動よって自由にスライドの速度やモーションを設定できるプレス機械です。そのコントロールのしやすさから、加工が難しい素材の取り扱いや加工物の品質管理、最適な作業スピードへの調整など、さまざまな応用利用を可能としています。

サーボプレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • アマダグループ
  • 株式会社エイチアンドエフ
  • 日本電産シンポ(日本電産株式会社100%持株会社)

⑥粉末成形プレス(メタルパウダープレス)

粉末成形プレス(メタルパウダープレス)とは粉末状の金属を金型に入れて成形・圧縮するプレス機械です。既存の金属板のプレス加工と比べ、より複雑な形を作ることができます。

粉末成形プレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • コータキ精機
  • ヨシツカ精機
  • 岩城工業

⑦インクリメンタルフォーミング機

インクリメンタルフォーミング機とは、金属NCデータをもとに棒状の工具をワークに押しつけて加工するプレス機械です。

「上下から圧力をかける」というこれまでのプレス機械の構造と一線を画し、移動する成形工具を逐次的に押し付けて整形していくという形になります。金型を使用しないのが特徴です。

インクリメンタルフォーミングを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • 株式会社アミノ
  • 菊川工業株式会社

⑧冷間鍛造プレス

冷間鍛造プレスとは、常温で金属で塑性変形させるという冷間鍛造の技術を用いて加工を行うプレス機械です(金属鍛造における冷間とは常温のこと)。

常温で成形することで、成形精度を高くできたり後加工の労力が少なくなったりなどのメリットがあります。しかし、常温で整形する分だけワークの硬度も高いため、非常に大きな成形圧力と技術・経験が必要になります。

冷間鍛造プレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • アイダエンジニアリング
  • コマツ産機
  • 万陽

⑨熱間鍛造プレス

熱間鍛造プレスとは、加工が難しい難加工品を扱う場合や複雑な形状の加工が必要な場合に、素材を800~1,200度という高温まで熱して成形を行うプレス機械です。熱をかけることで金属が柔らかくなるため、プレス加工がやりやすくなります。

熱間鍛造プレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • コマツ産機
  • 住友重機機械
  • 日新精機
  • モリタアンドカンパニー

ちなみに、ばね成形専門の場合は熱感ばね成形プレスと呼びます。

⑩スクリュープレス

スクリュープレスとは、フレームの中でネジを回転させ、そこで加圧力を発生させるタイプのプレス機械です。スクリュープレスを扱っている主なメーカは、榎本精工です。

(2)液圧プレス(油圧プレス)

液圧プレスには「水圧式」と「油圧式」が存在します。ポンプで送り込んだ水もしくは油の圧力を利用して、ワークの塑性加工を行うプレス機械です。

2021年現在では、ほとんどの現場で油圧式のプレス機械が導入されています。

①汎用油圧プレス

C型や門型などのフレームを持つ、一般的な油圧プレスです。取り扱っているメーカーも数多いため、自社に合ったタイプのプレス機械も見つけやすいでしょう。

取り扱いメーカの一部をご紹介します。

  • アミノ
  • 大阪ジャッキ製作所
  • 川崎油工
  • 東和精機
  • 日本オートモティブシステムズ など

②汎用ターボプレス

汎用ターボプレスとは、サーボモータによって油圧ポンプを駆動させて圧力をかけるプレス機械です。

汎用ターボプレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • アマダ
  • アミノ
  • 大阪ジャッキ製作所

③ファインブランキングプレス

ファインブランキングプレスとは、精密なブランキング(抜き打ち加工)を行うためのプレス機械です。プレスによる加圧でワークを塑性変形させるプレス加工よりも、ワークの置き場・ワーク・加圧部の隙間を極力なくし、上下から加圧を行います。
一般的なプレスでは難しい、ミクロン単位での精密な加工が可能です。

ファインブランキングプレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • 川崎油工
  • 森鉄工

④ダイスポッティングプレス

ダイスポッティングプレスとは、金型の製作・調整・修正・点検などの作業を安全かつスピーディーに行える機能を持ったプレス機械です。

ダイスポッティングプレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • アサイ産業
  • アミノ
  • 三起精工

⑤ハイドロフォーミングプレス

ハイドロフォーミングプレスとは、曲げや口絞りといった予備成形を済ませたパイプに液体を入れ、内側からの液圧で膨らませるという原理で加工するプレス機械のことです。パイプのような形状でしか利用は難しいですが、「ワークの凹ますのではなく膨らませる」という新しい発想の加工方法といえます。

ハイドロフォーミングプレスを扱っている主なメーカは、次のとおりです。

  • 武州工業
  • 小島鐵工所
  • 山本水圧工業所

3.プレス機械の事故事例・安全対策について

プレス機械は単純な構造だからこそ作業者の油断を招いてしまい、現在も年に何度か死亡事故の原因になっています。実際にその危険性から、労働安全性製法で「プレス機械又はシャーの安全装置構造規格」として、安全装置や機械部品の強度について細かく定められているほどです。

プレス機械の起動中に機械に巻き込まれてしまうと、高い確率で身体の欠損や死亡事故につながります。機械の所有者ならび使用する現場作業員は、安全な作業を心がける必要があるでしょう。

(1)プレス機械の事故事例

古いデータではあるものの、厚生労働省の「プレス機械による労働災害の防止におけるリスクアセスメントの必要性」によると、災害の93.1%がはさまれと巻き込まれだったという結果が出ています。原因としては、「防護装置の欠陥」「故意的な安全装置の無効化」「機械の不全をそのままにしていた」などが挙がっていました。

以下より、具体的な事故事例を見ていきましょう。

①事故事例1.プレス機械の金型に挟まれ死亡

動力プレス機械を使用した金属加工作業中に発生した死亡事故。

  1. プレス機械の金型に材料をセットする作業員と、プレス機械を操作する作業員に分かれていた
  2. プレス機械を操作していた作業員が突然動かなくなった機械を確認すると、もう1人の作業員が金型に挟まれていた。
  3. 当時、プレス機械の安全装置が故障していた。そのため、何らかの原因で金型の間に体を入れた作業員に反応して動き出したプレス機械に挟まれた。

10年前に設置されたものにもかかわらず、一度も特定自主点検を行っていなかったことが原因です。
プレス作業主任者の資格者は在籍してましたが、災害現場においては実質的な管理業務は行われていませんでした。
また4ヶ月・日系二世の作業員に対して、作業・安全に関する特別教育を実施していなかったとのことです。

②事故事例2.材料を取り出そうとしたときにスライドが下降し挟まれ事故

プレス機械で製造中の家電部品の加工品を取り出す際に、プレス機のスライドが降下してきて挟まれた事故。

  1. 作業中、意図的に安全装置オフにしていた。
  2. 被害にあったのは設備を所有していた会社の社員ではなく、プレス加工を委託されていた別会社の作業員だった。

安全装置を停止していたこと、外部作業員の作業標準の協議が十分でなかったことなどが原因と考えられます。

③事故事例3.プレス機械に頭を挟まれて死亡

死亡事故は2020年の12月にも発生しています。

  1. 金属加工会社の作業員が、部品製造用のプレス機械に頭を挟まれているところを発見され、死亡が確認された。
  2. 周囲に他の作業員が存在せず、1人で作業しているときに誤って挟まれたものと思われている。

プレス機械を操作する際は、万が一に備え監督者や他の作業員を含めた2人以上の作業を必ず行いましょう。

(2)プレス機械の安全対策

プレス機械作業の安全を確保するには、次のような安全対策が考えられます。

  • プレス機械に対する自主的な安全点検を怠らないこと
  • 安全装置に異常が見られたときは必要な措置を取ること
  • 1年以内に1回特定自主点検を実施すること
  • 作業員への安全教育は必ず行うこと
  • 一動作一確認で作業に当たること
  • 監督者をおき、金型の取付や調整作業を直接指導させること
  • 作業中は他の作業者がプレス機械に近づけないようにすること など

上記に挙げた対策以外にも、労働安全衛生法に定められた内容の遵守や現場で隠れている危険箇所の抽出・改善も必要になるはずです。

日本鍛圧機械工業会のページにてプレス機械の労働安全衛生法が一覧でまとめられたページがあります。ぜひ参考にしてください。

参考:一般社団法人  日本鍛圧機械工業会|プレス機械の労働安全衛生法一覧表

4.プレス機械導入におすすめのメーカ・ロボットシステムインテグレータ4選

ここからは、プレス機械導入におすすめのメーカ・ロボットシステムインテグレータを5つご紹介します。

(1)日本サポートシステム株式会社

【特徴】
日本サポートシステムは年間200台もの実績がある関東最大級のロボットシステムインテグレータです。一貫生産体制をとっており、設計から製造までをワンストップで対応。費用・時間にムダなく最適化を行うことができます。

また、お打ち合わせから原則1週間以内に「お見積りとポンチ絵」をご送付。

【ポンチ絵とお見積りのサンプル】

テキストやお電話だけでは伝わりづらいゴールイメージを共有し、スピード感を持った対応を心がけています。

また、同社の「画処ラボ」では、画像処理を用いた外観検査装置の導入に特化し、ご相談を受け付けています。従来は目視での官能検査に頼らざるを得なかった工程の自動化をご検討の際などにご活用ください。

日本初!業界最大級

画像処理検証ラボ開設!ルール型の画像処理から、AIまでプロが診断、ご相談から装置制作までまるっと対応

【所在地】
茨城県土浦市卸町2丁目13-3
TEL.050-1743-0310(代表)
FAX.050-3156-2692(代表)
https://jss1.jp/

【営業品目】

  • 産業用ロボット
  • 生産設備合理化・省力化の設計及び製作
  • 基板電気チェッカーや貼合・折曲など
  • 治具の設計・製作

【実績】
NM社(電子部品の製造販売)、HS製作所(情報通信・社会産業・電子装置・建設機械・高機能材料・生活の各システム製造販売)、TT社(ショッピングセンターなどリテール事業)、SM社(自動制御機器の製造・販売)、OR社(自動車安全システムの製造販売)

(2)コマツ産機株式会社

【特徴】
コマツ産機株式会社とは、ショベルカーやブルドーザーなどの建設・鉱山機械やフォークリフトなどを手掛ける大企業コマツから1994年に分離独立した企業です。大型・中型・小型とあらゆるサイズのプレス機械に対応しています。C型・門型・トランスファ型・冷間鍛造型など、幅広いプレス方式も取り扱っています。

【所在地(板金消耗品・金型コールセンタ)】
石川県金沢市大野町新町1番地1
TEL : 0120-917-650
FAX : 0120-936-396
https://sanki.komatsu/index.html

(3)アマダ(株式会社アマダプレスシステム)

【特徴】
アマダグループは、日本だけでなく世界にもプレス機械・技術を提供している金属加工機械のメーカです。プレス機械を担当しているのは「株式会社アマダプレスシステム」になります。

王道のプレス機械からばね成形機まで取り揃えているため、さまざまな製造ラインに対応可能です。実際に東プレ九州株式会社や松野プレス工業株式会社などへの納入実績を持っています。

【所在地】
神奈川県伊勢原市石田200
TELは公式サイトより地域の営業所へ
https://www.amp.amada.co.jp/ja/

(4)アイダエンジニアリング株式会社

【特徴】
アイダエンジニアリング株式会社は、100年もの間プレス機械やその周辺機械などの金属部品加工に特化した製品の開発・製造に携わってきた企業です。汎用プレス・サーボプレス・冷間鍛造プレス・高速自動プレスなど数多くのプレス機械から、金型の製造まで請け負っています。

【所在地(本社)】
神奈川県相模原市緑区大山町2番10号
TELは公式サイトより地域の営業所へ
https://www.aida.co.jp/

5.プレス機械導入に関するご相談は日本サポートシステム

プレス機械は日本の製造業を支えている重要なものであり、歩留まりのよさや自動化の容易さなどのメリットも多い機械です。

しかし種類の多さや安全対策の必要性などを考慮しなければ、自社の製造ラインに合ったプレス機械を見つけにくい面があります。

もしプレス機械の導入や導入後の改善についてご相談があれば、ぜひ日本サポートシステムへお問い合わせください。

関東最大級のロボットシステムインテグレーター 生産設備の設計から製造ならお任せください

050-1743-0310 営業時間:平日9:00-18:00

本社:茨城県土浦市卸町2-13-3、相模原事業所:神奈川県相模原市中央区上溝1880番2 SIC3-317

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