JP2006159210A

JP2006159210A - パイプの孔開け用パンチ及び孔開け方法

Info

Publication number: JP2006159210A
Application number: JP2004350029A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Nonoyama; 義則野々山
Original assignee: Sango Co Ltd
Current assignee: Sango Co Ltd
Priority date: 2004-12-02
Filing date: 2004-12-02
Publication date: 2006-06-22

Abstract

【課題】金属製パイプの側面に孔開けするに当り、シャー角を保ちながらシャーリングが漸次進行するようにして、小さく、かつ、一定の打ち抜き力で孔開けできる孔開け用パンチ及びこれを用いた孔開け方法を提供する。
【解決手段】パイプの側面に孔を開けるパンチにおいて、パンチ１の円周上対向する２つの位置に尖った先端部５，６が形成され、該両先端部５，６からパンチ１の内側へ向って傾斜する連続曲面からなる２つの内刃７，８がパンチ１の基部方向へ凸に形成され、２つの内刃７，８により形成される２つの交線１１，１２がパンチ１の軸と所定角度をなすことを特徴とする孔開け用パンチ。このパンチ１をパイプの側面に打ち込んで孔を開けるようにしたパイプの孔開け方法。
【選択図】図１

Description

本発明はパイプの孔開け用パンチ及びパイプの孔開け方法に関する。

従来、金属製パイプの側面に孔を開ける方法として、ドリル加工（ボール盤）やプレス加工（パンチを用いたプレスカッティング）が一般的に行われている。また、その他の方法として放電加工、レーザ加工等が知られている。

これらの加工方法のうち、加工時間、設備費用等に優れたプレス加工を採用する場合、例えば、パイプ内に芯金を入れないプレス加工により孔を開ける方法として、パイプの外周面にパイプ肉厚の１／４〜３／４の深さの切込み溝をパンチ径の間隔に２本入れた後、この切込み間をパンチにて孔開けする方法が開示されている（特許文献１参照）。
特開昭５７−１５６８４２号公報

前記特許文献１に記載の孔開け加工方法においては、パイプがアルミニウム材や軟鋼等の比較的低硬度の材質である場合には、パイプに曲がりや座屈を生じさせずパイプ側面に正確に孔を開けることができ、パンチの刃部の耐久性（磨耗、折損）においても問題は少ない。しかしながら、パイプの材質がステンレス等の比較的高硬度の材質である場合には、パイプに曲がりや座屈が生じたり、パンチの刃部の耐久性に問題が生じるおそれがある。

そこで本発明は、前記従来の問題点を解決するパイプの孔開け用パンチ及びパイプの孔開け方法を提供することを目的とするものである。

前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明は、パイプの側面に孔を開けるパンチにおいて、パンチの円周上対向する２つの位置に尖った先端部が形成され、該両先端部からパンチの内側へ向って傾斜する連続曲面からなる２つの内刃がパンチの基部方向へ凸に形成され、２つの内刃により形成される２つの交線がパンチの軸と所定角度をなすことを特徴とするパイプの孔開け用パンチである。

請求項２記載の発明は、パンチの円周上に対向する２つの位置に尖った先端部が形成され、該２つの先端部からパンチの内側へ向って傾斜する連続曲面からなる２つの内刃がパンチの基部方向へ凸に形成され、２つの内刃により形成される２つの交線がパンチの軸と所定角度をなすように構成されたパンチを用い、該パンチを、その両先端部を結ぶ線がパイプの軸と平行になるように配し、パイプの側面に打ち込んで孔を開けることを特徴とするパイプの孔開け方法である。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記パンチをパイプの側面に打ち込んで孔を開ける工程の前に、パンチの先端部に対応するパイプ側面に下孔を開ける工程を有することを特徴とするパイプの孔開け方法である。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、下孔を開ける工程は、先端部が軸に対し所定角度をなす傾斜面を有する下孔パンチをパイプの側面に打ち込むことを特徴とするパイプの孔開け方法である。

請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明において、前記２つの下孔パンチを、互いの傾斜面を対向させて配置することを特徴とするパイプの孔開け方法である。

請求項６記載の発明は、請求項２乃至５のいずれかに記載の発明において、孔を開ける工程の前に、パイプの被開孔部を外方へ膨出させる工程を含むことを特徴とするパイプの孔開け方法である。

請求項１及び２記載の発明によれば、パンチの内刃が３次元的に連続曲面であるとともに、パイプの壁面に対しある所定の角度（シャー角）を保ちながらシャーリングが漸次進行するので、小さく、かつ、一定の打ち抜き力でパイプの側面に孔を開けることができる。また、パイプ内に芯金がなくてもパイプを座屈させることがない。更に、パンチの刃部に高負荷を与えることがないためパンチの耐久性を向上することができる。そのため、硬度の高いステンレス材等にもパンチ開孔を適用することができる。

請求項３記載の発明によれば、下孔を設けることにより、パンチの刃部の先端部を確実にパイプの所定位置に配置することができる。また、パンチの刃部の最先端は、下孔の空間部に入り管に非接触であるため、下孔がなく直接刃部の最先端が管に当たる場合に比べ、パンチの寿命が著しく向上する。

請求項４及び５記載の発明によれば、下孔開け工程で生じる小片を、パイプの製品側でなくスクラップ側へ一体となって保持させることができるため、スクラップの廃却と同時に小片も一体的に廃却できる。

請求項６記載の発明によれば、パイプに張り出し部が形成（塑性変形又は弾性変形）されることにより、その部位の剛性がパイプ一般側面に比べて高くなり、孔開けの際に懸念されるパイプの座屈を防止するのに効果的である。

本発明を実施するための最良の形態を図１乃至図３２に示す実施例に基づいて説明する。

本発明のパンチ１及びこのパンチを用いてパイプに孔を開ける方法は、例えば、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスを流通させる排気パイプに、排気ガスの成分を検出するセンサを取付けるための孔を形成するために用いられる。また、このようなパイプ以外のパイプにおける開孔にも利用できる。

図１乃至図６は本発明のパンチの実施例１を示す。
本実施例１のパンチ１は中空の円筒又は中実の円柱体で形成されており、基部２とその先端に設けた内刃形成部３を有し、基部２の直径は内刃形成部３の直径よりも大径に形成されている。内刃形成部３の先端には、図１乃至図５に示す形状の刃部４が、ワイヤカット、放電加工等により形成されている。

前記内刃形成部３の直径、すなわち、刃部４の外周面の直径Ｄ１は、製品に形成する製品孔（図１７に示す製品孔２１）の直径と略同一に設定する。本実施例においてはＤ１＝２０ｍｍに設定した。刃部４の外周面の横断面形状は真円又は真円以外に、楕円、長円等、所望の形状に形成してもよい。

パンチ１の刃部４は、円周上において対向する位置、すなわち、１８０°離れた位置において形成された２つの尖った先端部５，６と、該先端部５，６間の一方の半周部に形成された第１の内刃７と、他方の半円部に形成された第２の内刃８とで形成されている。前記２つの内刃７，８は、パンチ１の基部２の方向へ向う凸に形成され、その内刃７，８の内面７ａ．８ａとパンチ１の外周面、すなわち内刃形成部３の外周面とで形成される稜線９，１０が、パンチ１の基部２方向へ向う凸に形成されている。

すなわち、円筒体を、前記先端部５，６を結ぶ線から外側へ斜めに切断した状態で稜線９，１０が形成され、その稜線９，１０の略前半部の範囲Ｄ２が曲率半径の大きい曲線で形成され、稜線９，１０の根元部１３，１４の範囲Ｄ３が、前記Ｄ２より小さい曲率半径の曲線で形成されている。

前記２つの先端部５，６には、前記２つの内刃７，８の内面７ａ，８ａによってそれぞれ交線１１，１２が形成されている。該２つの交線１１，１２は先端部５，６からパンチ１の内側へ向うとともに基部２の方向へ向い、パンチ１の軸芯Ｘに対して所定の角度θ１（図２参照）で傾斜している。この角度θ１は、例えば約３０度に設定する。

前記２つの内刃７，８における中凹みの根元部１３，１４の内面７ａ，８ｂは、稜線９，１０からパンチ１の内側へ向うとともに基部２の方向へ向い、パンチ１の軸芯Ｘに対して所定の角度θ２（図５参照）で傾斜している、この角度θ２は、例えば約５５度に設定する。

したがって、θ１＜θ２の関係に設定されている。
前記両内刃７，８における内面７ａ，８ａの角度、すなわち、パンチ１の軸芯Ｘに対する角度は、前記交線１１，１２部の角度θ１から根元部１３，１４の角度θ２へと徐変している。

この角度の変化を図６において説明する。
図６（ａ）は図１及び図４における矢印Ａから見た正面視図、図６（ｂ）は（ａ）図から４５°回転した側から見た図で図４における矢印Ｂから見た図、図６（ｃ）は図１及び図４における矢印Ｃ側、すなわち、先端部５側から見た図である。

これらの図において、７，８は内刃、７ａ，８ａは内面、９，１０は稜線、１１，１２は前記の交線、１３，１４は前記の根元部を示す。

各内面７ａ，８ａにおいて稜線９，１０と交差するように引いた多数の略平行線は、その部分での内面７ａ，８ａの傾斜方向を示す。この図で明らかなように、前記交線１１，１２は、図６（ａ）に示すようにパンチ１の軸芯Ｘに対して前記θ１の角度を有し、前記根元部１３，１４部の内面７ａ，８ａは、図６（ｃ）に示すようにパンチ１の軸芯Ｘに対して前記θ２の角度を有し、かつ、両内面７ａ，８ａの角度は、交線１１，１２部の角度θ１から根元部１３，１４の角度θ２へと徐変している。

上記のような構造により、傾斜した内面７ａ，８ａと稜線９，１０とで内刃７，８を形成する。

更に、交線１１，１２から根元部１３，１４へと、角度が徐変する、すなわち、曲率が徐変する２つの連続する曲面からなる２つの内刃７，８が形成され、更に、このように、２つの連続する内刃７，８によって３次元的な稜線（刃先）９，１０がパンチ１の軸周りに３６０度連続して形成される。

なお、本実施例１においては、前記の両内刃７，８による交線１１，１２は、図６（ａ）及び（ｄ）に示すように、パンチ１の内側へ向って突出しているが、この交線１１，１２を削って曲面に面取りしてもよい。なお、このように面取りしても、交線１１，１２は見えなくなるだけで、仮想の交線は実在するものとする。このように、交線１１，１２を曲面に面取りすることにより、後述するように内刃７，８の表面にコーティングした場合に、孔開け加工の際における該交線１１，１２部のコーティングが剥がれることを防止できる。

前記内刃７，８における先端部５，６の先端稜線は所定の半径Ｒ１（図５参照）で曲線に形成され、また、前記根元部１３，１４付近における稜線は所定の半径Ｒ２（図２参照）で曲線に形成されている。この半径Ｒ１は例えば０．３ｍｍに設定され、半径Ｒ２は例えば６ｍｍに設定されている。

前記内刃形成部３における前記内刃７，８の内側は凹状の空間部１５が形成されている。

図７及び図８はパンチ１の他の実施例を示す。
本実施例２は、前記実施例１の内刃７，８における先端部５，６から前記根元部１３，１４に向う一定の区間Ｄ４の内刃７，８（内面７ａ，８ａ）を、前記の角度θ１（例えば約３０度）で一定とし、前記根元部１３，１４を前記の角度θ２（例えば約５５度）とするとともに、この根元部１３，１４から前記区間Ｄ４への間の区間Ｄ５の内刃７，８を、根元部１３，１４付近を含むとともに前記区間Ｄ４の内刃へと角度を徐変しながら滑らかに連続する面に形成したものである。

すなわち、両内刃７，８の内面７ａ，８ａが、先端部５，６から根元部１３，１４に向う一定の区間Ｄ４は、パンチ１の軸芯Ｘに対する角度θ１（例えば約３０度）が一定の一定角度区間とし、区間Ｄ５はパンチ１の軸芯Ｘに対する角度が前記区間Ｄ４の角度θ１から根元部１３，１４の角度θ２に近づくように徐変する徐変角度区間（３０度〜５５度）とし、その後に、根元部１３，１４のパンチ１の軸芯Ｘに対する角度θ２が最大（例えば約５５度）となるようにしたものである。

これにより、パンチ１の軸芯Ｘに対して略１８０度回転対称となる２つの前記一定角度区間Ｄ４と、この２つの一定角度区間Ｄ４間に２つの前記徐変角区間Ｄ５が構成される。このようにして、連続する区間Ｄ４及びＤ５の内刃７，８によって３次元的な稜線９，１０を描く内刃をパンチ１の軸周りに３６０度連続して形成してもよい。

本実施例２におけるその他の構造は前記実施例１と同様であるため、前記と同一の部分には前記と同じ符号を付してその説明を省略する。

なお、前記実施例１及び実施例２の角度θ１及びθ２の数値は、製品であるパイプ２０の材質がステンレス製、直径が３８．１ｍｍ、板厚が１．２ｍｍであって、製品孔２１の直径Ｄ６＝２０ｍｍの場合に最適である。また、この角度θ１及びθ２の数値及び前記半径Ｒ１及びＲ２の数値は、製品であるパイプ２０の材質及び寸法、ならびに製品孔の形状に応じて適宜設定するものである。

前記パンチ１の材質は、例えばＳＫＤ材であり、パンチ１の耐久性を向上させるべく必要に応じて外周面にＴｉＣ，ＴｉＮ，ＴｉＣＮ等の表面コーティングを行うとよい。

次に上記パンチ１を製品であるパイプ２０の側面に打ち込んで孔を開ける工程の前に、パイプ２０の側面に下孔を開けるために用いる下孔パンチ２２について、図９乃至図１１により説明する。これを実施例３とする。

図９乃至図１１に示すように、本実施例３の下孔パンチ２２は中実の円柱体で形成されており、その下孔パンチ２２の刃部２３には、円柱を斜めに切断したように、所定の角度θ３（例えば４５度）に傾斜する傾斜面２４が形成されている。

前記のような形状のパイプ２０及びパンチ１を使用し製品孔２１（図１７参照）を開ける場合は、下孔パンチ２２の刃部２３の直径Ｄ７を例えば３．３ｍｍに設定する。なお、前記直径Ｄ７及び角度θ３の数値は、パイプ２０の材質及び寸法、ならびに製品孔２１の形状に応じて適宜設定する。

次に前記の下孔パンチ２２及びパンチ１を使用してパイプ２０に下孔開け及び本孔（製品孔）開けを行う工程について図１２乃至図１８により説明する。これを実施例４とする。

先ず、図１２に示すように、下孔開け用の２本の下孔パンチ２２を、パイプ２０の側面に対し垂直に位置するように設置するとともに、２本の下孔パンチ２２の軸間距離Ｄ８が前記パンチ１の内刃７，８の両先端部５，６の間隔、すなわち、製品孔２１の直径Ｄ６＝２０ｍｍと等しくなる位置でパンチホルダ２５に保持する。また、２本の下孔パンチ２２の傾斜面２４同士が、内側へ指向して互いに対向するように保持し、更に、両傾斜面２４の先端部を結ぶ線が、パイプ２０の軸と平行になるように配する。なお、前記パンチホルダ２５は図示しない油圧シリンダなどの駆動手段により進退（図１２において上下方向に昇降）するようになっている。

また、被加工材であるパイプ２０を、例えば図１９及び図２０に示すように、挟持手段２７である第１クランプ２８及び第２クランプ２９によりパイプ２０の外側から半円ずつ挟持して保持する。

次に、図１２の状態から、パンチホルダ２５を図示しない油圧シリンダなどの駆動手段で駆動するか、或いはパイプ２０の挟持手段２７を図示しない油圧シリンダなどの駆動手段で駆動するか、或いは前記両駆動手段を同時に駆動して、下孔パンチ２２をパイプ２０の側面に、パイプ２０の軸芯と垂直に押圧させて、図１３に示すように打ち込む。これにより、下孔パンチ２２の先端部がパイプ２０の側面に突き刺さり、その後、傾斜面２４のエッジにより漸次下孔２６が開けられ下孔パンチ２２の刃部２３の直径幅に開けられる。

このとき、２本の下孔パンチ２０に形成した傾斜面２４が互いに内側へ指向していることにより前記のように切り開かれた部分の２つの環状の小片（ブランク）３０は、図１３に示すようにパイプ２０から完全には分断させずに、パイプ２０の管内へ折り曲げられて、パイプ２０と繋がった状態で残る。

その後、パンチホルダ２５と挟持手段２７の一方又は双方を相対的に離間方向に移動して２本の下孔パンチ２２をパイプ２０から離反させ、下孔開け工程が終了する。このときパイプ２０の側面に開けられた下孔２６の状態を図１４に示す。

次に、図１５に示すように、パンチホルダ２５に保持された前記のパンチ１を、その２箇所の先端部５，６が、前記の工程で開けられた２箇所の下孔２６，２６の位置に対応する位置に配置する。

そして、パンチホルダ２５を図示しない油圧シリンダ等の駆動手段で駆動するか、或いはパイプ２０を挟持する挟持手段２７を図示しない油圧シリンダ等の駆動手段により駆動するか、或いは双方を駆動して、パンチ１とパイプ２０を相対的に近づけてパンチ１の先端部５，６を前記のように開けられた下孔２６へ入り込ませるとともにパンチ１をパイプ２０の側面に垂直に押圧して打ち抜き、製品孔２１を形成する。

このとき、前記のように下孔２６が形成されているため、脆弱なパンチ１の先端部５，６が、パイプ２０の表面と衝接することなく、下孔２６を通過するため、先端部５，６がパイプ２０の表面と衝接することによって変形、破壊されるのを防止することができるとともに、後述のシャーリングの起点３１（図１７参照）を確実化できる。

また、下孔２６が直径３．３ｍｍに開孔されているため、パンチ１の配置位置に多少の誤差（３．３／２＝１．６５ｍｍ以下）があっても、パンチ１の先端部５，６を上手く下孔２６に入り込ませることができる。パンチ１の打ち抜きのスピードは、パンチ１及びパイプ２０の材質、寸法、孔形状が前記の場合には、例えばアキュムレータを使用し、２５０ｍｍ／ｓの高速化（アキュムレータを使用しない場合に比べ約５倍の速度）するとよい。また、内刃７，８の先端部５，６から根元部１３，１４までの距離Ｌ１（図２参照）は約１１ｍｍに設定するとよい。これらの設定により高速及び高精度の孔開けが実現できる。ただし、前記の速度よりも速い速度に設定すると刃が折損するおそれがある。

また、２箇所の下孔２６，２６それぞれをシャーリングの起点３１として、前記パンチ１の内刃７，８及びそのエッジ（稜線）９，１０がパイプ２０の壁面に対しある所定の角度を保ちながらシャーリングが漸次進行し、終点（図１７に示すように２箇所の下孔２６，２６に対し９０度回転した位置）３２，３２はパンチ１の根元部１３，１４のエッジ（稜線）９，１０及び内面７ａ，８ａにより剪断又はシャーリングされて孔開けが完了する。なお、この孔開け時において、根元部１３，１４では、パイプ２０の肉厚を、著しく斜めに切断することになるため、他の部分に比べて高い負荷が作用する。そのため、この根元部１３，１４での内面の角度θ２をθ１より大きくして、剪断で開孔するようにし、根元部１３，１４の内刃が破損しないようにしている。このようにしてパイプ２０に開けられた製品孔２１の状態を図１７に示す。

なお、内刃７，８の稜線９，１０を３次元的な連続曲線としたことによって、パンチ１の進行に伴い３次曲面のパイプ２０の面（被切断箇所）とのシャー角が常に一定に保たれるので、小さくかつ一定の打ち抜き力で済む。そのため、硬いステンレスパイプであってもパイプ２０の変形や座屈を回避して、精密な打ち抜き形状を実現できる。

更に、パンチ１の孔開けによって生じたスクラップ３３には、前工程で下孔２６を開孔させたときの小片（ブランク）３０が図１６及び図１８に示すように一体となってくっついており、スクラップ３３の廃却と同時に小片３０も一体的に廃却できる効果がある。

また、パンチ１の交線１１，１２を図６（ｄ）に示すように内側へ突出させると、パンチ１による開孔時に、その交線１１，１２がスクラップ３３の両側（図１８の部分３４）を内側へ押し込み、スクラップ３３を図１８に示すように小さく丸め込み、廃却しやすい形状にできる。更に、前記のように交線１１，１２を内側へ突出させると、この交線１１，１２の部分は、パンチ１の先端部５，６に耐久性を向上させる補強リブの効果がある。

次に図１９乃至図２３に示す実施例５について説明する。
本実施例においては、図１９及び図２０に示すように、前記実施例と同様の２本の下孔パンチ２２及び１本のパンチ１が、一個のパンチホルダ２５に所定間隔をおいて保持されており、該パンチホルダ２５は２本の下孔パンチ２２の保持位置とパンチ１の保持位置との中間を回転中心３５ａとする回転軸３５に備えられている。また該回動軸３５は図示しない駆動手段により回転するとともに軸方向へ進退するようになっている。

また、ベース３６上には、半割状の第１クランプ２８と半割状の第２クランプ２９からなる挟持手段２７が設置されており、これらによりパイプ２０を半円ずつ双方から挟持している。該第１クランプ２８には、パンチ挿入孔３８が設けられており、前記２本の下孔パンチ２２及びパンチ１がパンチ挿入孔３８を通じてパイプ２０を開孔できるようになっている。該両クランプ２８，２９は図示しない駆動手段により開閉して、パイプ２０を挟持したり、取り外すことができるようになっている。

また、第１クランプ２８と第２クランプ２９を合わせたときのクランプの内径（パイプの挿入孔径）は、パイプ２０の外径よりも０．数ｍｍ小さく設定されており、パイプ２０を挟持した際、挟持された部分のパイプ２０の一般部は、パイプ原径よりも０．数ｍｍ縮径される。これより、クランプ２８，２９により拘束されていないパンチ挿入孔３８の部分のパイプは０．数ｍｍパンチ挿入孔３８内へ膨出して張り出す。この張り出し部を符号２０ａで示す。前記の縮径量については、原パイプ２０の周長が０．３％〜１％短くなるように設定してもよい。このようにして張出された部分２０ａは、他の一般部よりも剛性が高くなる。

前記パンチホルダ２５の回転中心３５ａを挟んで前記挟持手段２７と反対側のベース３６上には、パンチ１及び下孔パンチ２２の刃部に着ける潤滑用の油３９が入った油溜め４０が配置されている。該油溜め４０と前記挟持手段２７との間隔は前記２本の下孔パンチ２２とパンチ１との間隔とほぼ同一であり、かつ、挟持手段２７と油溜め３８は、前記軸芯３４ａから略等間隔の位置に配置されている。

次に該実施例５の工程について説明する。
先ず、図１９及び図２０に示すように、パンチホルダ２５を上動させ、第１クランプ２８のパンチ挿入孔３８の上方に２本の下孔パンチ２２をパイプ２０の軸方向に沿って配置し、油溜め４０の開口部の上方にパンチ１を配置する。

また、孔開けするパイプ２０を第１クランプ２８及び第２クランプ２９により挟持する。このとき前記のように、拘束されないパンチ挿入孔３８部のパイプ２０には、張り出し部２０ａが形成され、その部分２０ａの剛性がパイプ２０の一般部に比べ高くなり、孔開けの際に懸念されるパイプ２０の座屈を防止するのに効果的となる。なお、この張り出し部２０ａは塑性変形しても、また、塑性変形しなくてもよい（弾性変形でもよい)。

次に、図２１に示すように、パンチホルダ２５を下降させて２本の下孔パンチ２２を第１クランプ２８のパンチ挿入孔３８を通じてパイプ２０の側面に打ち込むことによりパイプ２０の側面に下孔２６を開ける。このときパイプ２０の側面に開けられた下孔２６の状態は前記実施例の図１４と同様である。また、パンチホルダ２５の下降に伴いパンチホルダ２５に保持されたパンチ１が同時に下降し油溜め４０の潤滑油３９に浸けられる。

次に、図２１の状態から、パンチホルダ２５を上昇させて、下孔パンチ２２をパイプ２０から上方に離反させ、かつ、パンチ１を油溜め４０から上方へ離間させた後、回転軸３５を回転させてパンチホルダ２５を、その回転中心３５ａを中心に１８０度回転させ、図２２に示すように、パンチ１と下孔パンチ２２の位置を交換させる。あるいは、パンチホルダ２５を固定しベース３６側に回動機能を持たせて、挟持手段２７と油溜め４０側を回動させてもよい。すなわち、パンチホルダ２５とパイプ２０の位置が相対的に入れ替われば良い。

次に、図２３に示すように、パンチホルダ２５を再度下降させてパンチホルダ２５に保持されたパンチ１を第１クランプ２８のパンチ挿入孔３８を通じてパイプ２０の側面に打ち込み、パイプ２０の側面に製品孔２１を開ける。このとき、パンチ１の２箇所の先端部５，６が、前記２箇所の下孔２６の位置に対応して、前記実施例１と同様にシャーリングされ製品孔２１が開けられる。また、パンチホルダ２５の下降に伴い、パンチホルダ２５に保持された下孔パンチ２２が同時に下降し、図２３に示すように油溜め４０の潤滑油３９に浸けられる。

最後に、図示しないが、パンチホルダ２５を上昇させて、パンチ１をパイプ２０より離反させた後、第１クランプ２８及び第２クランプ２９を開放して、挟持されていたパイプ２０を取出す。そして孔開け時にパイプ２０の管内に残ったスクラップ３３をパイプ２０の開口端部から排出する。

なお、前記実施例５においては、パンチホルダ２５の押圧中心である軸芯３５ａに対して、パンチ１による孔開け位置が偏芯する不都合がある。

そこで、図２４に示す実施例６では、パイプ２０の挟持手段２７の上部の位置に、油圧シリンダなどの駆動手段によってパンチホルダ２５の背面を加圧する加圧手段４１を設けて、加圧手段４１の押圧力がパンチ１又は下孔パンチ２２の軸芯上に作用するようにしたものである。

図２５乃至図２８は孔開け方法の他の実施例を示す。これを実施例７とする。
本実施例７においては、先ず、図２５示すように、パイプ２０の両側面から半割状の第１クランプ２８と第２クランプ２９でパイプ２０を挟持する。該第１クランプ２８及び第２クランプ２９には、それぞれパンチ挿入孔３８ａと３８ｂが設けられており、前記実施例と同様に下孔パンチ２２とパンチ１が挿通可能になっている。

また、該第１クランプ２８と第２クランプ２９の一方の側部には、パンチホルダ２５ａに保持された２本の前記と同様の第１下孔パンチ２２ａが配置され、他方の側部には、パンチホルダ２５ｂに保持された２本の前記と同様の第２下孔パンチ２２ｂが配置され、第１クランプ２８側と第２クランプ２９側で、パイプ２０の周方向に１８０度対向するように、１組ずつ配置されている。また、両パンチホルダ２５ａ，２５ｂは図示しない駆動手段により進退するようになっている。更に、図２６に示すように、パンチホルダ２５ａに保持された前記と同様なパンチ１が一方のクランプ側、ここでは第１クランプ２８のパンチ挿入孔３８ａに位置して、図示しない駆動手段により進退可能に配置されている。

次に本実施例の下孔開け及び本孔開けの工程を説明する。
先ず、図２５に示すように、第１クランプ２８と第２クランプ２９によってパイプ２０の両側面を前記のように挟持する。このとき、前記実施例と同様に第１クランプ２８と第２クランプ２９のパンチ挿入孔３８ａ，３８ｂ部におけるパイプ２０に張り出し部２０ａ，２０ｂが形成される。

そして、パイプ２０の１８０度対向する側面に、パイプ２０の外方から第１下孔パンチ２２ａ及び第２下孔パンチ２２ｂを、パイプ２０を挟むように打ち込み、パイプ２０の両側面に第１下孔２６ａと第２下孔２６ｂを開ける。このときパイプ２０の側面に開けられた第１下孔２６ａ及び第２下孔２６ｂの状態は前記実施例の図１４と同様である。

次に、前記の第１下孔パンチ２２ａ及び第２下孔パンチ２２ｂを両クランプ２８，２９より外側に退避させるとともにパンチ挿入孔３８ａ，３８ｂの位置から退避させた後、パンチ１を図２６の状態から図２７に示すように、パンチ挿入孔３８ａに向って前進させ、パンチ１の先端部５，６を前記のようにパイプ２０に開孔された２箇所の第１下孔２６ａ側に打ち込み、シャーリングすることによって第１製品孔２１ａを開ける。その後、この開孔によって生じた第１製品孔２１ａのスクラップ３３がパイプ２０内に残存しないように、パイプ２０内にエアー圧力を付与するなどしてスクラップ３３を除去する。これは、スクラップ３３がパンチ１の進行位置に残存すると、該スクラップ３３が後述する第２製品孔２１ｂを開けるときに邪魔になり、開孔作業に障害になるため事前に取り除く必要があるためである。

そして、更に、パンチ１を前進させ、図２８に示すように、パイプ２０の内方からパンチ１の先端部５，６を２箇所の第２下孔２６ｂ側に打ち込み、第２製品孔２１ｂを開ける。このとき第２クランプ２９の肩部２９ａがパイプ２０の押さえ型となり、第２製品孔２１ｂの周縁が外側へ反るのを防止し安定した孔開けが可能になる。

本実施例によれば、２つの製品孔２１ａ，２１ｂをパンチ１の１ストロークで開けることができ、しかも両孔２１ａ，２１ｂの位置精度が優れる。

図２９は実施例８を示す。
本実施例８は図２９に示すような内管５０と外管５１とを、これらの間に空間を有して配置した２重管に、前記実施例と同様の製品孔２１を形成する実施例を示す。

本実施例においても、前記実施例と同様の２本の下孔パンチ２２と１本のパンチ１を使用し、これらによって前記実施例と同様な孔開け加工を行う。

すなわち、先ず、下孔パンチ２２，２２を図２９に示すように２重管の外管５１における一方の側部と内管５０における一方の側部を貫通するように打ち込み、下孔２６を形成する。

その後、両下孔パンチ２２を２重管より抜き、その後に、図示しないがパンチ１を外管５１の下孔２６と内管５０の下孔２６間において内外管にわたって打ち込み、内外管５０，５１に前記と同様な製品孔２１を形成する。

本実施例においては、２重管における内外管の双方に、前記の実施例の作用、効果を有して製品孔２１を一度で形成できる。

図３０は実施例９を示す。
前記実施例では、２本の下孔パンチ２２，２２，２２ａ，２２ｂの軸間距離Ｄ８をパンチ１の内刃７，８の両先端部５，６の間隔Ｄ１、すなわち、製品孔２１の直径Ｄ６と等しく設定したが、この場合には、図１７に示すように、製品孔２１の外周に下孔２６の半円分の孔が切欠き状に形成される。

そこで、本実施例９においては、図３０に示すように２本の下孔パンチ２２，２２又は２２ａ，２２ｂの軸間距離Ｄ９を、前記パンチ１の内刃７，８の両先端部５，６の間隔Ｄ１、すなわち、製品孔２１の直径Ｄ６よりも小さく、かつ、下孔パンチ２２，２２又は２２ａ，２２ｂによって形成された下孔２６，２６又は２６ａ，２６ｂ内にパンチ１の先端部５，６が位置する距離に設定したものである。これにより、本実施例９においては、製品孔２１の外周に下孔２６によって形成される切欠きを小さくすることができ、前記図１７に示すような下孔２１による半円跡を不要とする場合に有効である。なお、このように半円跡を小さくする場合には、下孔２６の径を小さく設定してもよい。

図３１及び図３２は実施例１０を示す。
前記実施例においては、２個の下孔２６，２６を、パイプ２０の軸芯方向に形成したが、本実施例は、前記２個の下孔２６と、更に、パイプ２０の周方向において２個の下孔２６ｃ、２６ｄを形成したものである。

すなわち、先ず、前記実施例と同様に、２本の下孔パンチ２２，２２によりパイプ２０の軸芯方向に２個の下孔２６，２６を形成する。

次に、下孔パンチ２２，２２をパイプ２０から抜いた後、その位置において２本の下孔パンチ２２，２２を保持するパンチホルダ２５を９０度水平面内で回転し、２本の下孔パンチ２２，２２を、前記下孔２６，２６の形成位置において同芯で９０度回転し、パイプ２０の軸芯に対して直交する方向に配置する。そして、その状態で２本の下孔パンチ２２，２２により孔開け加工し、パイプ２０の周方向において２個の下孔２６ｃ，２６ｄを形成する。これにより、図３１に示すように４個の下孔２６，２６，２６ｃ，２６ｄが、前記の両下孔パンチ２２，２２の軸間距離Ｄ８の中央を中心とする円周上に位置して形成される。

次に、パンチ１を、その先端部５，６をパイプ２０の軸芯方向に位置する両下孔２６，２６上に配置して、前記実施例と同様にパイプ２０に打ち込み、前記と同様に製品孔２１を形成する。この製品孔２１の形状を図３２に示す。

前記の開孔時においては、下孔２６，２６から下孔２６ｃ，２６ｄに向ってパンチ１の軸芯に対する角度が大きい内刃によってパイプ２０をシャーリングすることができる。また、パンチ１の刃部の根元部１３，１４が下孔２６ｃ，２６ｄ部に達すると、その下孔２６ｃ，２６ｄの存在によって、前記実施例のような、パンチ１の内刃の根元部１３，１４による剪断による孔開け作用がない。そのため、パンチ１の１ストロークで製品孔２１を開孔でき、また、パイプ２０の管径、孔径、板厚、材質によっては、この方法が、孔形状精度に優れることがある。

なお、本実施例１０では、下孔パンチ２２を２本使用した場合であるが、下孔パンチ２２を、図３１に示した下孔２６，２６，２６ｃ，２６ｄに合致するように４本用意して、１工程で４個の下孔を形成してもよい。

更に、前記の下孔は、４個に限るものではなく、形成される製品孔２１の周縁に沿って６個或いはそれ以外の複数個設けてもよい。

なお、前記の下孔２６ｃ，２６ｄを開ける際には下孔パンチ２２がパイプ２０の曲面によって外側へ逃げるおそれがあるため、下孔パンチ２２に、その進退方向にガイドを設けて、前記の逃げを防止するとよい。

その他の実施例

前記実施例５における図１９に示すように、パイプ挿入孔３８において、すなわち、製品孔の形成部分においてパイプ２０に張り出し部２０ａを設ける場合には、その張り出し部２０ａの張り出し剛性次第では、２箇所の下孔２１を開けなくても、図１乃至図８に示すパンチ１のみで製品孔２１を上手く開けることができる。

また、実施例５のようにパイプ２０を横置き（地面に平行）にするタイプでは、スクラップ３３が管内に残ってしまう。そこで、第１クランプ２８及び第２クランプ２９を縦置き又は斜め置きにすれば、スクラップ３３が重力でパイプ２０の開口端部から自然に排出されるので、エアー圧力を付与するなどの排出手段の必要が無く、作業効率がよい。

更に、本発明は、芯金の入らない曲管や予め曲げ加工が施されたパイプ２０の曲がり部への孔開けに対しても適用可能である。

本発明は、例えば、自動車等の内燃機関から排出される排気ガスを流通させる排気パイプに、排気ガスの成分を検出するセンサを取り付けるための孔を開孔する際に利用できるものである。

また、このような排気パイプに限るものではなく、他のパイプに孔を形成する場合にも利用できるものである。

本発明の製品孔開孔用のパンチを示す斜視図。図１のパンチの正面図。図２における平面図。図２における刃部の底面図。図４におけるＦ−Ｆ線断面図。（ａ）〜（ｃ）は図１のパンチにおける内刃の傾斜を説明する図。（ｄ）は図６（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図。本発明の製品孔開孔用のパンチの他の例を示す正面図。図７のパンチの側断面図。本発明における下孔パンチの正面図。図９における側面図。図９における平面図。本発明の孔開け方法の実施例を示す孔開け前の状態を示す正面図。図１２の状態から下孔パンチで下孔を形成した状態を示す図。下孔の形成状態を示すパイプの側面図。下孔部に製品孔開孔用のパンチを配置した図。図１５の状態からパンチで製品孔を開けた図。製品孔の形成状態を示すパイプの側面図。スクラップを示す斜視図。本発明の孔開け方法の他の実施例を示す孔開け前の状態を示す正面図。図１の左側から見た図。図１９の状態から下孔パンチで下孔を形成した図。図２１の状態からパンチを離脱して１８０度回転した図。図２２の状態からパンチで製品孔を形成した図。本発明の孔開け方法の更に他の実施例を示す図。本発明の孔開け方法の更に他の実施例を示す図で、下孔パンチにより下孔を形成した図。図２５の工程後に製品孔開孔用のパンチを下孔部に配置した図。図２６の状態からパンチで一方の製品孔を形成した図。図２７の状態から更にパンチを挿入して他方の製品孔を開けた図。本発明の孔開け方法の更に他の実施例を示す図。本発明の下孔の他の例を示すパイプの側面図。本発明の下孔の更に他の例を示すパイプの側面図。図３１の状態から製品孔を形成したパイプの側面図。

符号の説明

１パンチ
５，６先端部
７，８内刃
９，１０稜線
１１，１２交線
θ１交線の角度
θ２根元部の角度
２０パイプ
２０ａ膨出した張り出し部
２２下孔パンチ
２４下孔の傾斜面
θ３下孔の傾斜面の角度

Claims

パイプの側面に孔を開けるパンチにおいて、パンチの円周上対向する２つの位置に尖った先端部が形成され、該両先端部からパンチの内側へ向って傾斜する連続曲面からなる２つの内刃がパンチの基部方向へ凸に形成され、２つの内刃により形成される２つの交線がパンチの軸と所定角度をなすことを特徴とするパイプの孔開け用パンチ。
パンチの円周上に対向する２つの位置に尖った先端部が形成され、該２つの先端部からパンチの内側へ向って傾斜する連続曲面からなる２つの内刃がパンチの基部方向へ凸に形成され、２つの内刃により形成される２つの交線がパンチの軸と所定角度をなすように構成されたパンチを用い、該パンチを、その両先端部を結ぶ線がパイプの軸と平行になるように配し、パイプの側面に打ち込んで孔を開けることを特徴とするパイプの孔開け方法。
前記パンチをパイプの側面に打ち込んで孔を開ける工程の前に、パンチの先端部に対応するパイプ側面に下孔を開ける工程を有することを特徴とする請求項２記載のパイプの孔開け方法。
下孔を開ける工程は、先端部が軸に対し所定角度をなす傾斜面を有する下孔パンチをパイプの側面に打ち込むことを特徴とする請求項３記載のパイプの孔開け方法。
前記２つの下孔パンチを、互いの傾斜面を対向させて配置することを特徴とする請求項４記載のパイプの孔開け方法。
孔を開ける工程の前に、パイプの被開孔部を外方へ膨出させる工程を含むことを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載のパイプの孔開け方法。