JP2007175761A

JP2007175761A - 軸穴形成方法

Info

Publication number: JP2007175761A
Application number: JP2005380262A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Oda; 至孝織田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-12-28
Filing date: 2005-12-28
Publication date: 2007-07-12
Also published as: US7673487B2; CN101032729B; US20070151317A1; CN101032729A

Abstract

【課題】金属板にフランジ付きの軸穴を直接に形成する方法。
【解決手段】金属板２０をプレス加工することにより、先端にフランジ部１７を有する軸穴を形成する軸穴形成方法であって、バーリングパンチ３２０およびバーリングダイ３１０を用いて金属板２０の表面に対して直立する直立部１４を成形する立ち上げ加工工程と、開きパンチおよび開きダイを用いて直立部１４の先端付近を円筒部の中心軸に対して放射状に開く開き加工工程とを含み、表面に対して直立する直立部１４、および、直立部の先端から放射状に延在するフランジ部１７を形成する。
【選択図】図２０

Description

本発明は、軸穴形成方法に関する。より詳細には、金属板をプレス加工することにより、フランジ付きの軸穴を金属板に直接に形成する軸穴形成方法に関する。

下記特許文献１には、金属板をプレス加工することにより、金属板から突出する中空の軸を形成する方法が記載されている。特許文献１によれば、金属板をプレス加工によって半抜きする第１の工程と、第１の工程で得られる突出部をダイに保持し、当該突出部にパンチを押し込んで突出部をパンチの押し込みとは逆方向に後方押し出しする第２の工程とによって、プレス加工で金属板に軸を形成できる。
特許３４７５５５１号公報

この種の金属加工品を用いる場合は、何らかの部材にこの軸製品と装着するか、あるいはこの軸に何らかの部品を装着し、更に、それらが脱落しないことが求められる。しかしながら、上記特許文献１に記載された技術では径が一定な円筒状の単なる軸が形成されるに過ぎず、他の部材と組み合わせて用いるには用途が非常に限定されるという問題があった。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、金属板をプレス加工することにより、先端にフランジを有する軸穴を金属板に形成する軸穴形成方法であって、バーリングパンチおよびバーリングダイを用いて金属板の表面に対して直立する円筒状の円筒部を成形する立ち上げ加工工程と、開きパンチおよび開きダイを用いて円筒部の先端付近を円筒部の中心軸に対して放射状に開く開き加工工程とを含み、表面に対して直立する直立部、直立部の先端から放射状に延在するフランジ部とを形成する軸穴形成方法が提供される。これにより、Ｃリング等の留め具を嵌めることができる構造が金属板に形成される。

また、ひとつの形態として、上記軸穴形成方法において、立ち上げ加工工程に先立ちバーリングパンチの当接箇所を含む金属板の上の領域に円形の下穴を形成する下穴形成工程を含み得る。これにより、立ち上げ加工工程において加工に必要な力が軽減されると共に、加工精度が向上される。

また、ひとつの形態として、上記軸穴形成方法において、開き加工工程が、直立部の先端部を９０°未満の中間角度まで拡げる予備開き加工工程と、先端部を９０°まで開いてフランジ部とする仕上げ開き加工工程とを更に備え得る。これにより、単一の工程における加工量が抑制され、軸の頂面から供給される限られた材料を破断することがなく曲げることができる。

また、ひとつの形態として、上記軸穴形成方法において、開き加工工程において、開きダイの一部が側方から当接して直立部の変形を防止する。これにより、直立部が不整に変形することが防止され、略円筒状の直立部が形成され、軸穴として好適に利用できる。

また、ひとつの形態として、上記軸穴形成方法において、開き加工工程において、円筒部に対して金属板の裏面から、開き受けを当接させ、金属板の変形を防止するが好ましい。これにより、被加工材の不要な変形を防止し、高い精度で製品を製造できる。

また、ひとつの形態として、上記軸穴形成方法において、金属板の表面およびフランジ部の間隔が、直立部に装着されるＣリングの厚さに略等しい。これにより、単一の工程における加工量が抑制され、軸の頂面から供給される限られた材料を破断することがなく曲げることができる。これにより、装着された部材の抜けを防止するためのＣリングを、成形部に隙間無く装着できる。

更に、本発明の第２の形態として、バーリングパンチおよびバーリングダイを用いて、金属板の表面に対して直立する円筒状の円筒部を成形する立ち上げ加工工程と、開きパンチおよび開きダイを用いて、円筒部の先端付近を円筒部の中心軸に対して放射状に開く開き加工工程とを含むプレス加工により金属板を加工して形成された、金属板の表面に対して直立する直立部と、直立部の先端から放射状に延在するフランジ部とを有する軸穴製品が提供される。これにより、金属板により形成された製品に対して、軸形あるいはＣリング形の他の部品を直接に装着して固定することができる。また、フランジ付きの軸穴を形成された金属板を、他の部材に装着する場合のアンカーとして利用することもできる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、立ち上げ加工工程に先立って実施する打ち抜き工程において使用する打ち抜きダイ２１０の形状を示す図である。同図に示すように、打ち抜きダイ２１０は、全体としては立方体の中実な金属塊２１２であり、その中央に、上面から底面まで貫通した貫通穴２１４を備えている。貫通穴２１４の水平断面形状は円形である。

一方、図２は、図１に示した打ち抜きダイ２１０と組み合わせて使用する打ち抜きパンチ２２０の形状を示す斜視図である。打ち抜きパンチ２２０は、四角柱状の押圧部２２２と、前記打ち抜きダイ２１０の貫通穴２１４と相補的な円形の断面形状を有する打ち抜き部２２４とを備えている。ここで、打ち抜き部２２４の端面２２６の縁部は鋭利な角に仕上げられている。また、打ち抜き部２２４は、貫通穴２１４に挿入したときに打ち抜き加工に適した隙間が形成される寸法を有する。

上記のような打ち抜きダイ２１０および打ち抜きパンチ２２０を成形装置に装着するとき、打ち抜きダイ２１０の貫通穴２１４の内部に、打ち抜きパンチ２２０の打ち抜き部２２４が円滑に貫入するように、相互に位置決めされる。また、打ち抜きダイ２１０の表面に、目的とする軸穴を形成する金属板がセットされる。また、打ち抜きダイ２１０の貫通穴２１４の中心が、軸穴の中心と一致するように金属板の板が調整される。この状態で打ち抜きパンチ２２０を降下させて貫通穴２１４の内部に貫入させることにより、金属板の一部が、打ち抜きパンチ２２０の端面２２６と同形状に切り抜かれる。

図３は、上記のような打ち抜き加工により抜き穴１２を形成されたワーク９９の形状を示す斜視図である。同図に示すように、この段階のワーク９９は、中央に抜き穴１２を形成された金属板２０である。この段階の抜き穴１２の内径は、目的とする軸穴となる直立部１４の径よりも小さい。これにより、後述する立ち上げ加工工程において、直立部１４を形成するに十分な材料を供給できる。なお、金属板２０としては、例えば厚さが１．２ｍｍの冷間圧延鋼板（ＳＥＣＣ）を用いることができる。

図４は、次の立ち上げ加工工程において使用されるバーリングダイ３１０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、バーリングダイ３１０も、立方体の金属塊３１２により形成され、その中央に円筒状の内面を有する貫通穴３１４を備えている。この貫通穴３１４の内径は、目的とする軸穴の直立部の外径に略等しい。

図５は、図４に示したバーリングダイ３１０と組み合わせて使用するバーリングパンチ３２０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、バーリングパンチ３２０は、径の一定した円柱状の直胴部３２２と、直胴部３２２の一端に形成された砲弾型の先端部３２４とを備えている。直胴部３２２の外径は、目的とする軸穴の直立部の内径に略等しい。

図６は、上記のようなバーリングダイ３１０およびバーリングパンチ３２０を装着した成形装置１１０によりワーク９９を加工する様子を示す断面図である。同図に示すように、バーリングパンチ３２０をバーリングダイ３１０の貫通穴３１４内に貫入させることにより、ワーク９９の打ち抜き穴１２の周囲の材が加工され、最終的には軸穴となる直立部１４が形成される。

図７は、上記のように加工されたワーク９９の形状を示す斜視図である。同図に示すように、金属板２０の表面に対して直立する円筒状の直立部１４が形成されている。なお、続く開き加工工程は、この実施形態では、予備開き加工工程と、仕上げ開き加工工程に分けて実施される。

図８は、予備開き加工工程で使用する予備開きダイ４１０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、予備開きダイ４１０は、各々が半円形の加工面４１８を有する一対の分割ダイ４１１、４１２により形成される。これら分割ダイ４１１、４１２が加工面４１８を有する側方端面で対面しつつ当接したとき、水平面に対して４５°に傾斜した環状の加工面４１８が形成される。また、加工面４１８の直下には、加工面４１８に隣接した支持面４１６が形成される。なお、一対の支持面４１６韮り形成される円の内径は、図７に示したワーク９９の直立部１４の外径と等しい。

図９は、上記予備開きダイ４１０と組み合わせて使用する予備開きパンチ４２０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、予備開きパンチ４２０は、全体に円形の水平断面形状を有し、円筒状の直胴部４２２と、その先端に形成された直胴部４２２よりも小径の貫入部４２４とを備えている。貫入部４２４が形成された側の直胴部４２２の端部には、両者の径の差に相当する段差が形成されている。この段差は、直胴部４２２の側面に対して４５°傾斜しており、後述する予備開き加工に寄与する加工面４２３をなしている。一方、貫入部４２４の先端周縁部にも傾斜面が形成されているが、これは、貫入部４２４が直立部１４の内側に円滑に貫入するように形成された面取り部４２５である。即ち、貫入部４２４の外径は、ワーク９９に形成された直立部１４の内径に等しい。

図１０は、図８および図９に示した予備開きダイ４１０および予備開きパンチ４２０を用いて予備開き加工を実施するときに、金属板２０に不要な変形が生じることを防止するための開き受け４３０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、開き受け４３０は、立方体の金属塊４３２と、その中央に形成された陥没部４３９を有する。陥没部４３９の内径は、予備開きパンチ４２０の貫入部４２４の外径に等しい。

図１１は、図８〜図１０に示した予備開きダイ４１０、予備開きパンチ４２０および開き受け４３０を装着した成形装置１２０の動作を説明する断面図である。同図に示すように、ワーク９９は、その直立部１４を下方に向けて、開き受け４３０の下面に配置されている。このとき、直立部１４の内部と、開き受け４３０の陥没部４３９が連続するように、ワーク９９の水平方向の位置が調整されている。従って、金属板２０の直立部１４以外の領域は、開き受け４３０に密着しており、図上の上方に変形することがない。

また、成形装置１２０において、予備開きダイ４１０を形成する分割ダイ４１１、４１２は直立部１４の側方に、互いに対向して配置される。更に、予備開きパンチ４２０は、直立部１４の下方から、開き受け４３０に対向して配置される。このとき、開き受け４３０の陥没部４３９と、予備開きパンチ４２０の貫入部４２４は、互いに同一の軸上に配列されている。

図１２は、図１１に示した成形装置１２０において、一対の分割ダイ４１１、４１２を互いに接近させて相互に当接させると共に、その支持面４１６を直立部１４に当接させた状態を示す。これにより、直立部１４の支持面４１６に当接した部分は、外側に変形することが防止される。ただし、この段階ではまだ予備開き加工は実施されておらず、ワーク９９に変形は生じていない。

図１３は、成形装置１２０において、図１２に示した状態から予備開きパンチ４２０を上昇させて予備開き加工を実施している状態を示す断面図である。同図に示すように、直立部１４において、その金属板２０に対する付け根付近は、予備開きダイ４１０の支持面４１６および予備開きパンチ４２０の貫入部４２４の側面に挟まれて、直立したまま保持されている。これに対して、直立部１４の先端近傍は、予備開きパンチ４２０の加工面４２３により、予備開きダイ４１０の加工面４１８に押し付けられ、直立部１４に対して４５°の角度をなすまで外側に向かって開かれ、フランジ部１７をなす。なお、すでに述べた通り、直立部１４の先端近傍以外の部分は、開き受け４３０および予備開きダイ４１０に挟まれている。従って、上記の予備開き加工により外力が印加されても、直立部１４の先端以外の部分は全く変形しない。

図１４は、上記のような予備開き加工により成形されたワーク９９の外形を示す斜視図である。同図に示すように、直立部１４の先端付近が拡がって、最終的にはフランジ部１７となる部分を形成している。

図１５は、ワーク９９に対する次の工程で使用する仕上げ開きダイ５１０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、仕上げ開きダイ５１０は、各々が半円形の支持面５１６を有する一対の分割ダイ５１１、５１２により形成される。これら分割ダイ５１１、５１２が支持面５１６を有する側方端面を対向させつつ結合されたとき、小支持面５１６に隣接する上面の一部領域が開き加工面５１８となる。支持面５１６の内径は、ワーク９９の直立部１４の外径に略等しい。

図１６は、上記仕上げ開きダイ５１０と組み合わせて使用する仕上げ開きパンチ５２０の形状を示す斜視図である。同図に示すように、仕上げ開きパンチ５２０は、全体に円形の水平断面形状を有し、円柱状の直胴部５２２と、その先端に形成された直胴部５２２よりも小径の貫入部５２４とを備えている。貫入部５２４が形成された側の直胴部５２２の端面には、両者の径の差に相当する段差が形成されている。この段差は、後述する開き加工に寄与する加工面５２３をなしている。一方、貫入部５２４の先端周縁部にも傾斜面が形成されているが、これは、貫入部５２４が直立部１４の内側に円滑に貫入するように形成された面取り部５２５である。なお、貫入部５２４の外径は、直立部１４の内径に等しい。

図１７は、図１０および図１５および図１６に示した仕上げ開きダイ５１０、仕上げ開きパンチ５２０および図１０に示した開き受け４３０を装着した成形装置１３０の動作を説明する断面図である。同図に示すように、ワーク９９は、その直立部１４を下方に向けて、開き受け４３０の下面に配置される。このとき、開き受け４３０の陥没部４３９は、直立部１４と連続している。また、直立部１４以外の部分では、ワーク９９は開き受け４３０に密着している。従って、後述するような仕上げ開き加工を受けても、ワーク９９が、図中の上方に向かって変形することはない。

また、成形装置１３０において、仕上げ開きダイ５１０を形成する分割ダイ５１１、５１２は、直立部１４の側方に互いに対向して配置される。更に、仕上げ開きパンチ５２０は、直立部１４の下方から開き受け４３０に対向して配置される。このとき、開き受け４３０の陥没部４３９と、仕上げ開きパンチ５２０の貫入部５２４は、互いに同一の軸上に配列されている。

図１８は、図１７に示した成形装置１３０において、一対の分割ダイ５１１、５１２を互いに近づけて、その支持面５１６を直立部１４に当接させると同時に、分割ダイ５１１、５１２自体も相互に当接させた状態を示す。このとき、分割ダイ５１１、５１２の支持面５１６は、直立部１４の直立したままの部分に側方から密着している。この段階では、ワーク９９に対して変形は生じておらず、まだ仕上げ開き加工は実施されていない。

図１９は、成形装置１３０において、図１８に示した状態から、仕上げ開きパンチ５２０を上昇させて仕上げ開き加工を実施している様子を示す断面図である。同図に示すように、直立部１４において、その付け根付近は、仕上げ開きダイ５１０の支持面５１６および仕上げ開きパンチ５２０の貫入部５２４の側面に挟まれ、金属板２０の表面に対して直立したまま保持されている。これに対して、直立部１４の先端近傍は、仕上げ開きパンチ５２０の加工面５２３により、仕上げ開きダイ５１０の加工面５１８に押し付けられ、直立部１４に対して直角になるまで、直立部１４の外側に向かって開かれる。なお、すでに述べた通り、ワーク９９の直立部１４の先端近傍以外の部分は、開き受け４３０および仕上げ開きダイ５１０に挟まれている。従って、上記の仕上げ開き加工により外力が印加されても、直立部１４の先端以外の部分は全く変形しない。

図２０は、上記のような仕上げ開き加工により成形されたワーク９９の外形を示す斜視図である。同図に示すように、金属板２０に対する付け根付近は、直立部１４が円筒１５を形成したまま残っており、軸穴となる抜き穴１２が形成されている。一方、直立部１４の先端付近は、金属板２０の表面と平行なフランジ部１７を形成している。

上記のように加工されたワーク９９では、直立部１４の内側に、金属板２０の厚さよりも大きな長さを有する抜き穴１２が形成されている。従って、この穴に他の部材を挿通させたときに良好に支持される。また、抜き穴１２形成する直立部１４の外側も円筒形をなすので、Ｃクリップ、Ｅクリップ等の他の部材をここに装着できる。更に、フランジ部１７が形成されているので、直立部１４の外側に装着した部材が脱落することもない。また更に、ワーク９９を他の部材に対して装着する場合に、フランジ部１７をアンカーとして利用することもできる。

なお、上記実施形態では、図４から図７までに示した立ち上げ加工工程に先立ってワーク９９に下穴を形成する打ち抜き加工を実施した。しかしながら、材料の加工性、厚さ等が十分に大きければこの工程を省略してもよい。

また、上記実施形態では、フランジ部１７を形成する開き加工を予備開き加工工程および仕上げ開き加工工程に分けて実施したが、予備開き加工工程を省略して１回の開き加工工程でフランジを形成することもできる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加え得ることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

打ち抜き工程において用いる打ち抜きダイ２１０の形状を示す斜視図である。打ち抜き工程において用いる打ち抜きパンチ２２０の形状を示す斜視図である。打ち抜き工程において打ち抜き加工されたワーク９９の形状を示す斜視図である。立ち上げ加工工程において用いるバーリングダイ３１０の形状を示す斜視図である。立ち上げ加工工程において用いるバーリングパンチ３２０の形状を示す斜視図である。立ち上げ加工工程において立ち上げ加工されたワーク９９の形状を示す斜視図である。立ち上げ加工工程において立ち上げ加工されたワーク９９の形状を示す斜視図である。予備開き加工工程において用いる予備開きダイ４１０の形状を示す斜視図である。予備開き加工工程において用いる予備開きパンチ４２０の形状を示す斜視図である。予備開き加工工程および仕上げ開き加工工程において用いる開き受け４３０の形状を示す斜視図である。予備開き加工工程を実施する成形装置１２０のレイアウトを示す断面図である。予備開き加工工程を実施する成形装置１２０の中間動作を示す断面図である。予備開き加工工程を実施する成形装置１２０の最後の動作を示す断面図である。予備開き加工工程において予備開き加工されたワーク９９の形状を示す斜視図である。仕上げ開き加工工程において用いる仕上げ開きダイ５１０の形状を示す斜視図である。仕上げ開き加工工程において用いる仕上げ開きパンチ５２０の形状を示す斜視図である。仕上げ開き加工工程を実施する成形装置１３０のレイアウトを示す断面図である。仕上げ開き加工工程を実施する成形装置１３０の中間動作を示す断面図である。仕上げ開き加工工程を実施する成形装置１３０の最後の動作を示す断面図である。仕上げ開き加工工程において仕上げ開き加工されたワーク９９の形状を示す斜視図である。

符号の説明

１０軸、１２抜き穴、１４直立部、１７フランジ部、２０金属板、２１４、３１４貫通穴、９９ワーク、１１０、１２０、１３０成形装置、２１０打ち抜きダイ、２１２、３１２、４３２、５３２金属塊、２２０打ち抜きパンチ、２２２押圧部、２２４打ち抜き部、２２６端面、３１０バーリングダイ、３２０バーリングパンチ、３２２、４２２、４３４、５２２、５３４直胴部、３２４先端部、４１０予備開きダイ、４１１、４１２、５１１、５１２分割ダイ、４１６、５１６支持面、４１８、５１８、４２３、５２３加工面、４２０予備開きパンチ、４２４、５２４貫入部、４２５、４３６、５１７、５２５、５３６面取り部、４３０開き受け、４３９陥没部、５１０仕上げ開きダイ、５２０仕上げ開きパンチ

Claims

金属板をプレス加工することにより、先端にフランジを有する軸穴を前記金属板に形成する軸穴形成方法であって、
バーリングパンチおよびバーリングダイを用いて、前記金属板の表面に対して直立する円筒状の円筒部を成形する立ち上げ加工工程と、
開きパンチおよび開きダイを用いて、前記円筒部の先端付近を前記円筒部の中心軸に対して放射状に開く開き加工工程とを含み、
前記表面に対して直立する直立部と、前記直立部の先端から放射状に延在するフランジ部とを形成する軸穴形成方法。
前記立ち上げ加工工程に先立ち、前記バーリングパンチの当接箇所を含む前記金属板の表面の領域に円形の下穴を形成する下穴形成工程を含む請求項１に記載の軸穴形成方法。
前記開き加工工程が、前記直立部の先端部を９０°未満の中間角度まで拡げる予備開き加工工程と、前記先端部を９０°まで開いてフランジ部とする仕上げ開き加工工程とを更に備える請求項１に記載の軸穴形成方法。
前記開き加工工程において、前記開きダイの一部が、側方から当接して前記直立部の変形を防止する請求項１に記載の軸穴形成方法。
前記開き加工工程において、前記円筒部に対して前記金属板の裏面から、前記金属板に開き受けを当接させ、前記金属板の変形を防止する請求項１に記載の軸穴形成方法。
前記金属板の表面および前記フランジ部の間隔が、前記直立部に装着されるＣリングの厚さに略等しい請求項１に記載の軸穴形成方法。
バーリングパンチおよびバーリングダイを用いて、金属板の表面に対して直立する円筒状の円筒部を成形する立ち上げ加工工程と、
開きパンチおよび開きダイを用いて、前記円筒部の先端付近を前記円筒部の中心軸に対して放射状に開く開き加工工程と
を含むプレス加工により金属板を加工して形成された、
前記金属板の表面に対して直立する直立部と、前記直立部の先端から放射状に延在するフランジ部とを有する軸穴製品。