JP2008155216A - 薄板金属の孔明け用のパンチ及びこのパンチを具備した薄板金属の孔明け装置並びにその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】突起の強度を確保できて耐久性の劣化を招来せず、突き破り孔の形成後においても突起でもって薄板金属の移動の規制を確保できて薄板金属を位置決めできると共にパンチ本体による突き破り孔自体の拡径を回避でき、パンチ本体と協同してダイスの孔の一端を規定するダイスの筒状内面の環状縁の周りで薄板金属を引っ張りにより確実に破断させて薄板金属に貫通孔を形成できる薄板金属の孔明け装置を提供すること。
【解決手段】薄板金属の孔明け装置１は、油圧ラム等により昇降される上型ホルダ２と、上型ホルダ２に固着された押圧板３と、上型ホルダ２に弾性部材４を介して吊り下げられている押圧パッド５と、押圧パッド５に固着されたパンチホルダ７と、孔明け加工が施される薄板金属８が載置される下型９と、下型９に埋設されたダイス１０とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄板金属の孔明け用のパンチ及びこのパンチを具備した薄板金属の孔明け装置並びにその方法に関する。

特開２００５−２６２２６３号公報 特開２００２−１５３９２０号公報

ダイスの孔径よりも小さい外径を有した円柱状のパンチ本体とこのパンチ本体の一端面に一体的に形成された円錐形の突起とを有したパンチを薄板金属に押し付け、パンチの突起により薄板金属に先行して突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチ本体をダイスの円孔に、当該ダイスの円孔の一端から挿入することによりパンチ本体と協同してダイスの円孔の一端を規定するダイスの円筒状内面の円環状縁の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようにした孔明け装置が提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。

斯かる孔明け装置によれば、突起でもって薄板金属を位置決めし、しかも、剪断力よりも主として引っ張り力を薄板金属に加えて貫通孔を形成するために、バリを生じさせることなく正確に貫通孔を薄板金属に形成できるのであるが、薄板金属に形成する貫通孔の孔径が小さくなると、ダイスの円筒状内面の円環状縁と協同して引っ張り力を薄板金属に加えるパンチ本体の円環状の端面が当該端面の外周縁の湾曲部と突起の底面とで実質的に存在しなくなり、パンチの突起による薄板金属への突き破り孔の形成に続いてパンチ本体により突き破り孔自体が拡径されて、引っ張り力による薄板金属への貫通孔の形成ができなくなる虞がある。

そこで、パンチ本体に一定の大きさ（広さ）の端面を確保するために、円錐形の突起の先端の円錐角を小さくして突起の底面の広さを小さくすると、極めて細い突起となって突起の強度を確保することが困難となる上に、耐久性が劣化する一方、これに代えて、突起の全体の高さを低くして突起の底面の広さを小さくすると、突起による突き破り孔の形成後に突き破り孔から突起が抜け出て薄板金属の移動の規制を行い得なくなって、ダイスの円筒状内面の円環状縁と協同してパンチ本体の端面により均等に引っ張り力を薄板金属に加えることができなくなる虞がある。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、パンチ本体に一定の大きさ（広さ）の端面を確保できるにも拘わらず突起の強度を確保できて耐久性の劣化を招来せず、しかも、突き破り孔の形成後においても突起でもって薄板金属の移動の規制を確保できて薄板金属を位置決めできると共にパンチ本体による突き破り孔自体の拡径を回避でき、而して、パンチ本体と協同してダイスの孔の一端を規定するダイスの筒状内面の環状縁の周りで薄板金属を引っ張りにより確実に破断させて薄板金属に貫通孔を形成できる薄板金属の孔明け用のパンチ及びこのパンチを具備した薄板金属の孔明け装置並びにその方法を提供することにある。

本発明による薄板金属の孔明け用のパンチは、柱状のパンチ本体と、この本体の一方の端面に一体的に設けられた突起とを具備しており、ここで、突起は、パンチ本体の一方の端面に底面及び頂面をもって一体的に設けられた柱状部と、この柱状部の頂面に一体的に設けられた錐状部とを具備しており、パンチ本体は、軸心に平行に伸びた筒面と、柱状部の底面を囲繞していると共に軸心に直交して伸びた環状面と、この環状面の外縁から筒面の一縁まで伸びる湾曲面とを具備している。

斯かる薄板金属の孔明け用のパンチによれば、突起がパンチ本体の一方の端面に底面及び頂面をもって一体的に設けられた柱状部を有しているために、突起の錐状部の頂角を十分な強度及び耐久性を得られるように大きくすると共に突起による突き破り孔の形成後における突き破り孔からの突起の抜け出しを防止するように突起の全体を高くしても、突起の柱状部の底面を囲繞していると共に軸心に直交して伸びた環状面を十分な広さをもってパンチ本体の端面に確保でき、而して、パンチ本体による突き破り孔自体の拡径を回避できる上に、パンチ本体と協同してダイスの孔の一端を規定するダイスの筒状内面の環状縁の周りで薄板金属を引っ張りにより確実に破断させてバリを生じさせることなく薄板金属に貫通孔を精度よく形成できる。

本発明の薄板金属の孔明け用のパンチは、突起により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起の柱状部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に、当該ダイスの孔の一端から挿入することによりダイスの孔の一端を規定するダイスの筒状内面の環状縁の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている薄板金属の孔明け装置に用いるとよい。

本発明において、パンチ本体は、三角柱、四角柱、多角柱を含む柱状であって、錐状部は、三角錐、四角錐、多角錐を含む錐状あればよいのであるが、好ましい例では、夫々円柱状及び円錐状であり、この場合には、本発明に係る薄板金属の孔明け用のパンチは、円柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の一方の円形端面に一体的に設けられた突起とを具備しており、ここで、突起は、パンチ本体の一方の円形端面に、当該円形端面と同心に配されている円形底面及び円形頂面をもって一体的に設けられた円柱状部と、この円柱状部の円形頂面に一体的に設けられた円錐状部とを具備しており、パンチ本体は、軸心に平行に伸びた円筒面と、円柱状部の円形底面を囲繞していると共に軸心に直交して伸びた円環状面と、この円環状面の外縁から円筒面の一縁まで伸びる湾曲面とを具備していてもよい。

円柱状のパンチ本体を有した孔明け用のパンチでは、パンチ本体の半径をｒ１、湾曲面の曲率半径をｒ２、円柱状部の半径をｒ３、円柱状部の高さをｈ、孔明けすべき薄板金属の厚みをｔとした場合、ｒ３＜ｒ１−ｒ２であって、ｈ＞ｔ＋ｒ３であるとよい。

円柱状のパンチ本体の直径は、好ましい例では、１ｍｍから２５ｍｍ、１ｍｍから１０ｍｍ又は１ｍｍから５ｍｍの範囲であるが、本発明は、これらに限定されない。

円柱状のパンチ本体を有した薄板金属の孔明け用のパンチは、突起により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起の円柱状部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの円孔に、当該円孔の一端から挿入することにより円孔の一端を規定するダイスの円筒状内面の円環状縁の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている薄板金属の孔明け装置に用いるとよい。

本発明において、突起の円柱状部は、円形底面及び円形頂面が互いに同径の円柱状部であっても、これに代えて、円形底面よりも円形頂面の直径が小さく、しかも、截頭円錐面を伸ばした場合の頂点の角度が突起の円錐状部の頂点の角度よりも小さい所謂截頭円錐状の円柱状部であってもよく、また、湾曲面は、バリの原因となる剪断の効果を減じて薄板金属をより良好に引っ張り破断させるために、好ましくは、０．１ｍｍから５ｍｍの曲率半径Ｒをもっているとよい。

薄板金属の孔明け装置は、上記のいずれかの態様の薄板金属の孔明け用のパンチと、このパンチが挿入される孔又は円孔を有したダイスとを具備している。

ダイスの孔又は円孔に対するパンチ本体のクリアランスとしての差は、薄板金属の厚みをｔとすると、０．１５ｔ以上であって、２ｍｍ以下であればよい。

上記の薄板金属の孔明け装置により薄板金属に貫通孔を形成する本発明による方法は、突起により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起の柱状部又は円柱状部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔又は円孔に、当該孔又は円孔の一端から挿入することにより孔又は円孔の一端を規定するダイスの筒状内面又は円筒状内面の環状縁又は円環状縁の周りで薄板金属を破断させることからなる。

本発明の孔明け装置又は方法によって孔明けされる薄板金属は、良好な結果を得るには、その板厚が０．４ｍｍから２．０ｍｍ程度のものであるが、より良好な結果を得るには、その板厚が０．６ｍｍから１．６ｍｍ程度のものである。

本発明によれば、パンチ本体に一定の大きさ（広さ）の端面を確保できるにも拘わらず突起の強度を確保できて耐久性の劣化を招来せず、しかも、突き破り孔の形成後においても突起でもって薄板金属の移動の規制を確保できて薄板金属を位置決めできると共にパンチ本体による突き破り孔自体の拡径を回避でき、而して、パンチ本体と協同してダイスの孔の一端を規定するダイスの筒状内面の環状縁の周りで薄板金属を引っ張りにより確実に破断させて薄板金属に貫通孔を形成できる薄板金属の孔明け用のパンチ及びこのパンチを具備した薄板金属の孔明け装置並びにその方法を提供することができる。

次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

図１から図４において、本例の薄板金属の孔明け装置１は、油圧ラム等により昇降される上型ホルダ２と、上型ホルダ２に固着された押圧板３と、上型ホルダ２に弾性部材４を介して吊り下げられている押圧パッド５と、押圧パッド５にボルト６等を介して固着されたパンチユニットとして構成されたパンチホルダ７と、孔明け加工が施される薄板金属８が載置される下型９と、下型９に埋設されたダイス１０とを具備している。

パンチホルダ７は、押圧パッド５にボルト６等を介して固着された円筒状のケース１１と、ケース１１に上下方向に摺動自在に装着された円筒状のスライダ１２と、スライダ１２内に上下方向に摺動自在に装着されたパンチ１３と、スライダ１２内に配されていると共にパンチ１３を介してスライダ１２を上方向に弾性的に付勢してパンチ１３及びスライダ１２を初期位置に復帰させるコイルばね１４を具備した復帰手段と、パンチ１３の上下方向の移動を案内するようにケース１１に設けられた滑り案内部材１５とを具備している。

スライダ１２は、凹所２１を具備しており、コイルばね１４の弾性力によってケース１１から抜け出さないように、ケース１１に固着された抜け止めピン２２に凹所２１において係合するようになっており、上型ホルダ２の下降において押圧板３により下方に押圧されるようになっている。

薄板金属８の孔明け用のパンチ１３は、円柱状のパンチ本体２５と、パンチ本体２５の一方の端面である円形端面２６に一体的に設けられた突起２７と、パンチ本体２５の他方の端面である円形端面２８に一体的に設けられた鍔２９とを具備している。

パンチ本体２５は、軸心３１に平行に伸びた円筒面３２と、軸心３１に直交して伸びた円環状面３３と、円環状面３３の外縁から円筒面３２の外縁まで伸びる湾曲面３４とを具備しており、パンチ本体２５の直径Ｄ１（＝２×ｒ１）は、１ｍｍから２５ｍｍ、１ｍｍから１０ｍｍ又は１ｍｍから５ｍｍの範囲であり、湾曲面３４の曲率半径ｒ２は、０．１ｍｍから５ｍｍの範囲である。

突起２７は、パンチ本体２５の一方の円形端面２６に、当該円形端面２６と同心に配されていると共に当該円形端面２６の直径Ｄ１よりも小さな直径Ｄ３（＝２×ｒ３）を有する円形底面４１及び円形頂面４２をもって当該円形底面４１で一体的に設けられた高さｈの円柱状部４３と、円柱状部４３の円形頂面４２に、当該円形頂面４２と同心に配されていると共に当該円形頂面４２の直径Ｄ３と同じ直径を有する円形底面４４をもって当該円形底面４４で一体的に設けられた円錐状部４５とを具備しており、円柱状部４３の円形底面４１は、パンチ本体２５の円環状面３３で囲繞されている。

以上のパンチ１３において、パンチ本体２５の半径をｒ１（＝Ｄ１×１／２）、湾曲面３４の曲率半径をｒ２、円柱状部４３の半径をｒ３（＝Ｄ３×１／２）、円柱状部４３の高さをｈ、孔明けすべき薄板金属８の板厚をｔとした場合、ｒ３＜ｒ１−ｒ２であって、ｈ＞ｔ＋ｒ３である。

コイルばね１４は、一端では鍔２９に他端では滑り案内部材１５のフランジ部５１に当接しており、滑り案内部材１５は、フランジ部５１に加えてフランジ部５１と一体であると共にケース１１の孔５２において当該ケース１１に嵌装されている円筒部５３を有しており、円筒部５３の内周面においてパンチ１３のパンチ本体２５の下端部を摺動自在に案内支持している。

ダイス１０は、パンチ１３が挿入される円孔６１と、円孔６１と連続していると共に円孔６１よりも大径であってパンチ屑６２（図８参照）を排出する円孔６３とを有しており、円形端面２６の直径Ｄ１に対する円孔６１の直径Ｄ４の比Ｄ１／Ｄ４は０．８０以上であって、孔明けすべき薄板金属８の厚みをｔとすると、円形端面２６の半径ｒ１（＝Ｄ１×１／２）とダイス１０の円孔６１の半径ｒ４（＝Ｄ４×１／２）との差（クリアランス）ｆは０．１５ｔ以上であって２ｍｍ以下である。円孔６１は、ダイス１０の円筒状内面６４で規定されており、円筒状内面６４の一方の円環状縁６５は、円筒状内面６４と円筒状内面６４に直交するダイス１０の一方の円環状の端面６６との交差縁で規定されて直角縁となっている。

以上の孔明け装置１では、上型ホルダ２の下降と共に押圧板３、押圧パッド５及びパンチホルダ７が下降されると、下型９に載置された薄板金属８が押圧パッド５により押圧されて下型９と押圧パッド５との間に挟まれて固定されると共にスライダ１２が押圧板３に押され、スライダ１２の押下と共にパンチ１３が下降され、パンチ１３の下降で、図５に示すように突起２７の円錐状部４５により、そして続いて円柱状部４３により薄板金属８に突き破り孔７１が明けられ、突き破り孔７１に挿入された突起２７の円柱状部４３で薄板金属８の移動が規制された状態で図６に示すように更にパンチ１３が下降されてダイス１０の円孔６１にパンチ１３のパンチ本体２５が挿入されると、円形端面２６の円環状面３３に接触した薄板金属８が当該円環状面３３に押されてパンチ本体２５の下降と共に下降され、この下降において、円形端面２６の湾曲面３４と円孔６１の一端を規定するダイス１０の円筒状内面６４の円環状縁６５とでその間にある薄板金属８が引っ張られて伸ばされて、その後、ダイス１０の円環状縁６５側で薄板金属８は、図７に示すように引き千切られて破断され、薄板金属８のダイス１０の円環状縁６５側での破断後、図８に示すようにパンチ１３は上昇される一方、パンチ屑６２は円孔６３を通って排出され、こうして薄板金属８には貫通孔７２が形成される。

ところで、パンチ１３では、突起２７がパンチ本体２５の一方の円環状面３３に円形底面４１及び円形頂面４２をもって一体的に設けられた円柱状部４３を有しているために、突起２７の円錐状部４５の先端の円錐角を十分な強度及び耐久性を得られるように大きくすると共に突起２７による突き破り孔７１の形成後における突き破り孔７１からの突起２７の抜け出し（図９に従来例での突き破り孔７１からの突起２７の抜け出し示す）を防止するように突起２７の全体を高くしても、突起２７の円柱状部４３の円形底面４１を囲繞していると共に軸心３１に直交して伸びた円環状面３３を十分な広さをもってパンチ本体２５の円形端面２６に確保でき、而して、パンチ本体２５と協同してダイス１０の円孔６１の一端を規定するダイス１０の円筒状内面６４の円環状縁６５の周りで薄板金属８を確実に破断させて薄板金属８に貫通孔７２を精度よく形成できる。

しかも、湾曲面３４が０．１ｍｍから５ｍｍの曲率半径ｒ２をもっているために、バリの原因となる剪断の効果を減じて薄板金属８をより良好に引っ張り破断させることができ、その上、比Ｄ１／Ｄ４が０．８０以上であって、差ｆが０．１５ｔ以上であるために、多少の剪断に加えて主に引っ張り破断を生じさせて効果的に薄板金属８に貫通孔７２を形成することができる。

孔明け装置１では、パンチ１３を上下動させて貫通孔７２を形成したが、パンチ１３を斜めに移動させて薄板金属８の傾斜部に貫通孔７２を形成するようにしてもよい。

本発明の実施の形態の好ましい一例の断面図である。 図１に示す例に用いたパンチの一部の説明図である。 図２に示すパンチの正面図である。 図１に示す例に用いたパンチとダイスとの説明図である。 図１に示す例の動作説明図である。 図１に示す例の動作説明図である。 図１に示す例の動作説明図である。 図１に示す例の動作説明図である。 従来例での動作説明図である。

符号の説明

１ 孔明け装置
２ 上型ホルダ
３ 押圧板
４ 弾性部材
５ 押圧パッド
７ パンチホルダ
８ 薄板金属
９ 下型
１０ ダイス
１３ パンチ
２５ パンチ本体
２６ 円形端面
２７ 突起
２８ 円形端面
２９ 鍔

Claims (8)

1. 柱状のパンチ本体と、この本体の一方の端面に一体的に設けられた突起とを具備しており、突起は、パンチ本体の一方の端面に底面及び頂面をもって一体的に設けられた柱状部と、この柱状部の頂面に一体的に設けられた錐状部とを具備しており、パンチ本体は、軸心に平行に伸びた筒面と、柱状部の底面を囲繞していると共に軸心に直交して伸びた環状面と、この環状面の環状外縁から筒面の環状縁まで伸びる湾曲面とを具備している薄板金属の孔明け用のパンチ。
2. 突起により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起の柱状部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に、当該ダイスの孔の一端から挿入することによりダイスの孔の一端を規定するダイスの筒状内面の環状縁の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている薄板金属の孔明け装置に用いる請求項１に記載の薄板金属の孔明け用のパンチ。
3. 円柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の一方の円形端面に一体的に設けられた突起とを具備しており、突起は、パンチ本体の一方の円形端面に、当該円形端面と同心に配されている円形底面及び円形頂面をもって一体的に設けられた円柱状部と、この円柱状部の円形頂面に一体的に設けられた円錐状部とを具備しており、パンチ本体は、軸心に平行に伸びた円筒面と、円柱状部の円形底面を囲繞していると共に軸心に直交して伸びた円環状面と、この円環状面の円環状外縁から円筒面の円環状縁まで伸びる湾曲面とを具備している薄板金属の孔明け用のパンチ。
4. パンチ本体の半径をｒ１、湾曲面の曲率半径をｒ２、円柱状部の半径をｒ３、円柱状部の高さをｈ、孔明けすべき薄板金属の板厚をｔとした場合、ｒ３＜ｒ１−ｒ２であって、ｈ＞ｔ＋ｒ３である請求項３に記載のパンチ。
5. パンチ本体の直径は、１ｍｍから２５ｍｍ、１ｍｍから１０ｍｍ又は１ｍｍから５ｍｍの範囲である請求項３又は４に記載のパンチ。
6. 突起により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起の円柱状部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの円孔に、当該円孔の一端から挿入することにより円孔の一端を規定するダイスの円筒状内面の円環状縁の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている薄板金属の孔明け装置に用いる請求項３から５のいずれか一項に記載の薄板金属の孔明け用のパンチ。
7. 請求項３から５のいずれか一項に記載の薄板金属の孔明け用のパンチと、このパンチが挿入される円孔を有したダイスとを具備している薄板金属の孔明け装置。
8. 請求項７に記載の薄板金属の孔明け装置により薄板金属に貫通孔を形成する方法であって、突起により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起の円柱状部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの円孔に、当該円孔の一端から挿入することにより円孔の一端を規定するダイスの円筒状内面の円環状縁の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成する方法。

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