JP2009090350A - バーリング加工装置及びバーリング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】筒状突出部の内周面と外周面のいずれも高精度に形成されるバーリング加工装置を提供する。
【解決手段】被加工材の載置面上にパンチ開口部を有するバーリング用ダイと、該バーリング用ダイの載置面上に載置された被加工材をパンチ開口部内に押し込み、該被加工材に筒状突出部を形成するパンチと、筒状突出部を挿入させる成形開口部を有する成形用ダイと、成形用ダイの成形開口部内に位置され、筒状突出部の先端面及び内周面との対向部位を有する先端支持体と、該先端支持体に対して接離方向に相対移動し、該先端支持体とは反対側から筒状突出部に当接して先端支持体との間で筒状突出部に軸線方向の圧縮荷重を与え、該筒状突出部の先端部を軸線方向に潰し変形させながら、該筒状突出部の外周面と先端面を成形用ダイの成形開口部内周面に向けて押し広げる底面支持体とを備えたことを特徴とするバーリング加工装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工材に筒状突出部を形成するためのバーリング加工装置とその加工方法に関する。

プレス加工の一種として、金属板などの被加工材（ワーク）を穿孔し、穿孔部分の周囲にフランジ状の筒状突出部を立ち上がり形成させるバーリング加工が知られている。バーリング加工では、特許文献１のように、被加工材を載置するダイに開口部が形成され、パンチ（ポンチ）によってダイの開口部へ被加工材を押し込むことにより、被加工材の当該部分が筒状に絞られて筒状突出部が形成される。

ところで、いわゆるタウメル式のリクライニング装置では、このようなパーリング加工により形成される筒状突出部の内周面と外周面の両方を軸受部として用いる場合がある。タウメル式のリクライニング装置の一例として挙げる特許文献２では、シートクッションに固定されるロアアームとシートバックに固定されるアッパアームの枢軸部分の一方と他方に、外歯歯車と、この外歯歯車の外歯よりも歯数の多い内歯を有する内歯歯車を固定し、この外歯歯車または内歯歯車に同軸に回転自在に嵌合させた回転シャフトによって、該外歯歯車と内歯歯車のいずれか一方を他方の軸を中心に公転させながら回転させることで、シートバックの無段階の角度調整を可能としている。そして、外歯歯車と内歯歯車のいずれか一方の軸部に筒状突出部（円筒部）が設けられており、この筒状突出部の内周面が回転シャフトの軸受面、筒状突出部の外周面が、該回転シャフトの回転操作力を受ける一対の楔状部材の軸受面として機能する。一対の楔状部材は、常時は外歯歯車と内歯歯車の相対運動を規制する方向に付勢されており、回転シャフトにより回転力を与えると、外歯歯車と内歯歯車の間に、上記の公転を伴う相対回転運動を生じさせる。
特開平７-１１６７４５号公報 特開２００６-３３４２８４号公報

従来のバーリング加工では、パンチが貫通される筒状突出部の内側は、バーリング加工を行った状態でその内周面形状が整っているのに対し、筒状突出部の外周面は精密に形成されていない場合がある。例えば、パンチによる絞り加工の結果、筒状突出部の先端付近の外周面が先細になりやすい。そのため、前述のタウメル式リクライニング装置における外歯歯車または内歯歯車のように、筒状突出部の内周面と外周面の両方を軸受部として使用したいという要求に対応できない場合があった。

従って本発明は、筒状突出部の内周面と外周面のいずれも高精度に形成することが可能なバーリング加工装置及びその加工方法を提供することを目的とする。

本発明によるバーリング加工装置の態様では、被加工材の載置面上にパンチ開口部を有するバーリング用ダイと、該バーリング用ダイの載置面上に載置された被加工材をパンチ開口部内に押し込み、該被加工材に筒状突出部を形成するパンチと、筒状突出部を挿入させる成形開口部を有する成形用ダイと、成形用ダイの成形開口部内に位置され、筒状突出部の先端面及び内周面との対向部位を有する先端支持体と、該先端支持体に対して接離方向に相対移動し、該先端支持体とは反対側から筒状突出部に当接して先端支持体との間で筒状突出部に軸線方向の圧縮荷重を与え、該筒状突出部の先端部を軸線方向に潰し変形させながら、該筒状突出部の外周面と先端面を成形用ダイの成形開口部内周面に向けて押し広げる底面支持体とを備えたことを特徴としている。

先端支持体には、上記圧縮荷重をかけるときに筒状突出部の先端面が対向する環状当接部と、該環状当接部の中央から突出して筒状突出部の内部に嵌合する内挿突起部とを備え、底面支持体には、先端支持体の内挿突起部の先端が嵌合可能な凹部と、該凹部を囲み先端支持体の環状当接部に対向する環状凸部とを備えることが好ましい。

成形用ダイには、被加工材を載置する載置面上に、成形開口部を囲み該載置面から突出する環状フランジが形成されていることが好ましい。

本発明によるバーリング加工方法の態様では、パンチ開口部を有するバーリング用ダイ上に載置された被加工材をパンチによりパンチ開口部内に押し込み、被加工材に筒状突出部を形成するステップと、被加工材を成形用ダイに載置させ、該成形用ダイの成形開口部に筒状突出部を挿入するステップと、筒状突出部を先端部とは反対側から押圧して成形開口部内の先端支持体との間で該筒状突出部に軸線方向の圧縮荷重を与え、該筒状突出部の先端部を軸線方向に潰し変形させながら、該筒状突出部の外周面と先端面を成形用ダイの成形開口部内周面に向けて押し広げるステップとを有することを特徴としている。

以上の本発明のバーリング加工装置及びその加工方法によれば、筒状突出部の内周面のみならず、外周面も高精度に形成することができる。

図１ないし図４を参照して、本発明のバーリング加工装置及びその加工方法を説明する。図１は下向き加工タイプのバーリング加工装置５０の縦方向断面を示しており、バーリング加工装置５０はバーリング用金型部分６０とバーリング成形用金型部分７０を備えている。

バーリング用金型部分６０は、ダイプレート６１に支持されたバーリング用ダイ６２と、バッキングプレート６３及びパンチプレート６４に支持されたパンチ６５とを有している。パンチ６５は、最も大径の鍔部６５ａと、鍔部６５ａより小径の中間軸部６５ｂと、中間軸部６５ｂより小径のパンチチップ６５ｃを有し、パンチプレート６４に形成した貫通穴６４ａに挿通されている。貫通穴６４ａは、鍔部６５ａの下方への移動を規制する大径の有底穴部と、この有底穴よりも小径で中間軸部６５ｂを挿通支持する貫通穴部とから構成されている。パンチプレート６４の上部にバッキングプレート６３を取り付けることでパンチ６５は貫通穴６４ａに対して抜け止めされ、バッキングプレート６３、パンチプレート６４及びパンチ６５が一体的に動くように結合される。

パンチ６５における中間軸部６５ｂの一部とパンチチップ６５ｃは貫通穴６４ａから下方に突出し、中間プレート（ストリッパプレート）６６の進退ガイド孔６６ａに挿入される。進退ガイド孔６６ａは、中間軸部６５ｂよりも大径の大径部と、この大径部の下方に連通しパンチチップ６５ｃを上下方向に摺動可能に支持する小径ガイド部とを有している。

バッキングプレート６３、パンチプレート６４、パンチ６５及び中間プレート６６からなるパンチアッセンブリは、不図示の昇降駆動機構によって、ダイプレート６１及びバーリング用ダイ６２に対して接離方向（上下方向）に昇降移動可能となっている。なお、中間プレート６６はバッキングプレート６３、パンチプレート６４及びパンチ６５に対して該昇降方向に所定範囲内で相対移動可能に支持されていて、図示しない付勢手段（付勢手段Ａとする）によって、中間プレート６６はパンチプレート６４から離れる方向（図１の下方）に付勢されている。

バーリング用ダイ６２は、ダイプレート６１の上面と略面一をなして中間プレート６６の下面に対向する載置面６７を有しており、この載置面６７側からバーリング用ダイ６２の下端部まで貫通する円形穴６８が形成されている。円形穴６８のうち載置面６７に連通する上部領域は、パンチ６５のパンチチップ６５ｃよりも大径で、該パンチチップ６５ｃを挿入したときにその外周面との間に円筒状空間を形成するパンチ開口部６８ａとなっている。円形穴６８において、このパンチ開口部６８ａの下方領域はパンチ開口部６８ａよりも大径のフランジ挿入部６８ｂとなっている。

円形穴６８内にはダイチップ６９が挿入されている。ダイチップ６９は、パンチ開口部６８ａに対応する径サイズの（すなわちパンチチップ６５ｃより大径の）軸部６９ａと、この軸部６９ａより大径でフランジ挿入部６８ｂに対応する径サイズのフランジ部６９ｂを有している。軸部６９ａの先端部には、パンチチップ６５ｃの先端部形状に対応する凹部６９ｃが形成されている。

バーリング成形用金型部分７０は、ダイプレート６１に支持されたバーリング成形用ダイ７２と、バッキングプレート７３及び昇降プレート７４に支持された底面支持体７５とを有している。底面支持体７５は、鍔部７５ａと、鍔部７５ａより小径の円柱胴部７５ｂとを有し、昇降プレート７４に形成した貫通穴７４ａに挿通されている。貫通穴７４ａは、鍔部７５ａの下方への移動を規制する大径の有底穴部と、この有底穴よりも小径で円柱胴部７５ｂを挿通支持する貫通穴部とから構成されている。昇降プレート７４の上部にバッキングプレート７３を取り付けることで底面支持体７５は貫通穴７４ａに対して抜け止めされ、バッキングプレート７３、昇降プレート７４及び底面支持体７５が一体的に動くように結合される。

底面支持体７５の円柱胴部７５ｂの一部は貫通穴７４ａから下方に突出し、中間プレート（ストリッパプレート）７６のガイド孔７６ａに挿入される。ガイド孔７６ａは円柱胴部７５ｂを摺動可能に支持する。また、円柱胴部７５ｂの先端部には、中心軸上に位置する円形の凹部７５ｃと、該凹部７５ｃを囲む環状凸部７５ｄが形成されている（図３）。

バッキングプレート７３、昇降プレート７４、底面支持体７５及び中間プレート７６からなる底面押圧アッセンブリは、不図示の昇降駆動機構によって、ダイプレート６１及びバーリング成形用ダイ７２に対して接離方向（上下方向）に昇降移動可能となっている。なお、中間プレート７６はバッキングプレート７３、昇降プレート７４及び底面支持体７５に対して該昇降方向に所定範囲で相対移動可能に支持されていて、図示しない付勢手段（付勢手段Ｂとする）によって、中間プレート７６は昇降プレート７４から離れる方向（図１の下方）に付勢されている。

バーリング成形用ダイ７２は、ダイプレート６１の上面と略面一をなして中間プレート７６の下面に対向する載置面７７を有しており、この載置面７７側からバーリング成形用ダイ７２の下端部まで貫通する円形穴７８が形成されている。円形穴７８のうち載置面７７に連通する上部領域は、底面支持体７５の円柱胴部７５ｂよりも小径で、該円柱胴部７５ｂの挿入を許さない成形開口部７８ａとなっている。より詳細には、成形開口部７８ａの内径サイズは、底面支持体７５における環状凸部７５ｄの内周縁部の径（凹部７５ｃの直径）よりも大きく、かつ環状凸部７５ｄの外周縁部の径よりも小さく、成形開口部７８ａの内周面の延長上に環状凸部７５ｄの端面が位置する。円形穴７８において、この成形開口部７８ａの下方領域は成形開口部７８ａよりも大径のフランジ挿入部７８ｂとなっている。また、バーリング成形用ダイ７２の載置面７７上には、円形穴７８の成形開口部７８ａを囲む位置に、上方に向けて突出する環状フランジ７７ａが形成されている。環状フランジ７７ａの内周面は、成形開口部７８ａの内周面と面一になっている。

円形穴７８内には先端支持体７９が挿入固定されている。先端支持体７９は、成形開口部７８ａに対応する径サイズの軸部７９ａと、この軸部７９ａより大径でフランジ挿入部７８ｂに対応する径サイズのフランジ部７９ｂを有している。軸部７９ａの先端部には、先端支持体７９の軸線を中心とする環状をなす環状当接部７９ｃと、該環状当接部７９ｃの中央から上方へ向けて突出する内挿突起部７９ｄとが形成されている。内挿突起部７９ｄの外径サイズはパンチチップ６５ｃの外径サイズと略同じである。内挿突起部７９ｄの先端部は、底面支持体７５の先端部の凹部７５ｃに対して嵌合可能な形状を有する。

以上の構造のバーリング加工装置５０によるバーリング加工工程を説明する。まず準備段階として、金属製の板状体からなる被加工材Ｓ上に対し、バーリング加工の予定位置に予め下穴（仮穴）を空けておく。そして、この下穴の中心が円形穴６８のパンチ開口部６８ａの中心と重なるように位置決めして、バーリング用ダイ６２の載置面６７とダイプレート６１上に被加工材Ｓを載置する。本実施形態では図示していないが、位置決めを容易にするべく、被加工材Ｓ側とダイプレート６１またはバーリング用ダイ６２側にピンと穴のような位置決め手段を設けてもよい。

このとき、バッキングプレート６３、パンチプレート６４、パンチ６５及び中間プレート６６からなるパンチアッセンブリは図１の位置よりも上方の退避位置に引き上げられていて、パンチ６５と中間プレート６６はいずれも被加工材Ｓから離間している。また、パンチプレート６４と中間プレート６６は付勢手段Ａの付勢力によって所定量離間されており、パンチ６５は、図１に示す状態よりも進退ガイド孔６６ａの内側（上方）に引き込まれた状態にある。

バーリング用金型部分６０に対する被加工材Ｓのセッティングが完了したら、昇降駆動機構によってパンチアッセンブリ（バッキングプレート６３、パンチプレート６４、パンチ６５及び中間プレート６６）をダイプレート６１及びバーリング用ダイ６２に接近させる方向に下降させる。ある程度下降したところで、中間プレート６６の底面が被加工材Ｓに当接し、中間プレート６６と載置面６７（及びダイプレート６１の上面）の間に被加工材Ｓが挟着保持される。中間プレート６６が被加工材Ｓに当接してその下降が停止されてからもしばらくの間、バッキングプレート６３、パンチプレート６４及びパンチ６５の下降は継続され、付勢手段Ａの付勢力に抗してパンチプレート６４と中間プレート６６の間隔が狭まる。これに応じてパンチ６５が進退ガイド孔６６ａ内を下方へ相対移動し、パンチチップ６５ｃが中間プレート６６から下方に向け突出する。突出したパンチチップ６５ｃは、被加工材Ｓに予め形成した下穴とその周囲を下方の円形穴６８内に押圧し、被加工材Ｓの一部が、パンチチップ６５ｃの外周面とパンチ開口部６８ａの内周面の間の空間に筒状に絞り出されていく。

図１のようにパンチプレート６４が中間プレート６６に当て付く下方移動端まで移動されると、パンチ開口部６８ａ内へのパンチ６５の進入量が最大になり、被加工材Ｓを貫通したパンチチップ６５ｃを囲む態様で筒状突出部ＳＢが形成される。このとき、パンチ６５は、パンチチップ６５ｃの先端部が凹部６９ｃに嵌った状態でダイチップ６９に当て付いている。

バーリング用金型部分６０によって以上のように筒状突出部ＳＢを形成した後、被加工材Ｓをバーリング用金型部分６０からバーリング成形用金型部分７０に移送する。バーリング成形用金型部分７０では、図３に示すように、筒状突出部ＳＢを円形穴７８の成形開口部７８ａに挿入させた状態で、被加工材Ｓをバーリング成形用ダイ７２の載置面７７及びダイプレート６１の上面に載置する。すると、円形穴７８内に支持した先端支持体７９の内挿突起部７９ｄが筒状突出部ＳＢの内部に嵌合され、また環状当接部７９ｃが筒状突出部ＳＢの先端部に対向する。底面支持体７５による荷重を加えていないこの段階で、筒状突出部ＳＢの先端面は環状当接部７９ｃから若干離間している。

図３の状態では、バッキングプレート７３、昇降プレート７４、底面支持体７５及び中間プレート７６からなる底面支持アッセンブリは図１及び図４のプレス位置よりも上方の退避位置に引き上げられていて、底面支持体７５と中間プレート７６はいずれも被加工材Ｓから離間している。また、昇降プレート７４と中間プレート７６は付勢手段Ｂの付勢力によって所定量離間されており、底面支持体７５は、その先端部がガイド孔７６ａの内部に格納された状態にある。

バーリング成形用金型部分７０に対する被加工材Ｓのセッティングが完了したら、昇降駆動機構によって底面支持アッセンブリ（バッキングプレート７３、昇降プレート７４、底面支持体７５及び中間プレート７６）をダイプレート６１及びバーリング成形用ダイ７２に接近させる方向に下降させる。ある程度下降したところで、中間プレート７６の底面が被加工材Ｓに当接し、中間プレート７６と載置面７７（及びダイプレート６１の上面）の間に被加工材Ｓが挟着保持される。中間プレート７６が被加工材Ｓに当接してその下降が停止されてからもしばらくの間、バッキングプレート７３、昇降プレート７４及び底面支持体７５の下降は継続され、付勢手段Ｂの付勢力に抗して昇降プレート７４と中間プレート７６の間隔が狭まる。これに応じて底面支持体７５がガイド孔７６ａ内を下方へ相対移動し、円柱胴部７５ｂの先端部が中間プレート７６の下面側に露出する。

露出した円柱胴部７５ｂは、図４に示すように、凹部７５ｃに内挿突起部７９ｄの先端を嵌合させつつ、被加工材Ｓを下方に押圧する。すると、底部側から環状凸部７５ｄの押圧力を受けた筒状突出部ＳＢは、その先端面が環状当接部７９ｃに当接され、下方への移動が規制されている先端支持体７９の環状当接部７９ｃと、下方への押圧力を付与する底面支持体７５の環状凸部７５ｄとの間に挟まれた筒状突出部ＳＢに対して、軸線方向への圧縮荷重が作用する。圧縮荷重を受けた筒状突出部ＳＢは、先端部を軸線方向に若干量潰されながら、その外周面と先端面が成形開口部７８ａの内周面に向けて押し広げられる。一方、筒状突出部ＳＢの内周面は、内挿突起部７９ｄの外周面に当て付くことで過度変形が規制され、パンチ６５によるバーリング加工時の円筒状内面形状が維持される。これにより、バーリング用金型部分６０での加工段階では精密に形成されていなかった筒状突出部ＳＢの外周面形状が、バーリング成形用ダイ７２の成形開口部７８ａの内周面によって規定され、筒状突出部ＳＢの内周面と外周面の両方が高精度に形成される。

なお、成形用ダイ７２と底面支持体７５の対向部分において、成形用ダイ７２の載置面７７上に環状フランジ７７ａを突出形成することにより、底面支持体７５によってプレスするときの、該環状フランジ７７ａと底面支持体７５の環状凸部７５ｄの間隔が幅狭に絞られている。すなわち、被加工材Ｓにおける筒状突出部ＳＢの基端部とその周囲の平面部分との境界部分が狭くなるような型形状となっている。これによって、筒状突出部ＳＢに軸線方向の圧縮荷重をかけたとき、荷重を受けた被加工材Ｓの肉が周囲の平面部分に逃げずに筒状突出部ＳＢ側に案内され、周囲に影響を及ぼさずに筒状突出部ＳＢの形状を整えることができる。

以上のように、本実施形態のバーリング加工装置５０では、バーリング用金型部分６０により筒状突出部ＳＢを形成した後、バーリング成形用金型部分７０で該筒状突出部ＳＢに軸線方向の圧縮荷重をかけてその周面形状を整えており、これによって、筒状突出部ＳＢの内周面と外周面の両方を高精度に形成することができる。よって、タウメル式のリクライニング装置における歯車の軸受部のように、内周面と外周面の両方に精度が要求される筒状突出部の製造に好適である。

以上、図示実施形態に基づいて説明したが、本発明はこの実施形態に限定されるものではなく、発明の要点を逸脱しない限りにおいて異なる構成にすることが可能である。例えば、実施形態では平板状の被加工材Ｓに対して筒状突出部ＳＢを形成しているが、本発明における被加工材の元の形状は平板状に限られず、例えば円筒状の被加工材に対するバーリング加工であってもよい。

本発明によるバーリング加工装置の縦断面図である。 図１のバーリング加工装置のバーリング用金型部分の要部を拡大した断面図である。 図１のバーリング加工装置において、底面支持アッセンブリが上方の退避位置にある状態のバーリング成形用金型部分の要部を拡大した断面図である。 図１のバーリング加工装置において、底面支持アッセンブリが被加工材を押圧した状態のバーリング成形用金型部分の要部を拡大した断面図である。

符号の説明

５０ バーリング加工装置
６０ バーリング用金型部分
６１ ダイプレート
６２ バーリング用ダイ
６３ バッキングプレート
６４ パンチプレート
６４ａ 貫通穴
６５ パンチ
６５ａ 鍔部
６５ｂ 中間軸部
６５ｃ パンチチップ
６６ 中間プレート
６６ａ 進退ガイド孔
６７ 載置面
６８ 円形穴
６８ａ パンチ開口部
６８ｂ フランジ挿入部
６９ ダイチップ
６９ａ 軸部
６９ｂ フランジ部
７０ バーリング成形用金型部分
７２ バーリング成形用ダイ
７３ バッキングプレート
７４ 昇降プレート
７４ａ 貫通穴
７５ 底面支持体
７５ａ 鍔部
７５ｂ 円柱胴部
７５ｃ 凹部
７５ｄ 環状凸部
７６ 中間プレート
７６ａ ガイド孔
７７ 載置面
７７ａ 環状フランジ
７８ 円形穴
７８ａ 成形開口部
７８ｂ フランジ挿入部
７９ 先端支持体
７９ａ 軸部
７９ｂ フランジ部
７９ｃ 環状当接部
７９ｄ 内挿突起部

Claims (4)

1. 被加工材の載置面上にパンチ開口部を有するバーリング用ダイ；
   該バーリング用ダイの載置面上に載置された被加工材を上記パンチ開口部内に押し込み、該被加工材に筒状突出部を形成するパンチ；
   上記筒状突出部を挿入させる成形開口部を有する成形用ダイ；
   上記成形用ダイの成形開口内に位置され、上記筒状突出部の先端面及び内周面との対向部位を有する先端支持体；及び
   該先端支持体に対して接離方向に相対移動し、該先端支持体とは反対側から上記筒状突出部に当接して先端支持体との間で軸線方向の圧縮荷重を与え、該筒状突出部の先端部を軸線方向に潰し変形させながら、該筒状突出部の外周面と先端面を成形用ダイの成形開口部内周面に向けて押し広げる底面支持体；
   を備えたことを特徴とするバーリング加工装置。
2. 請求項１記載のバーリング加工装置において、上記先端支持体に、上記圧縮荷重をかけるときに上記筒状突出部の先端面が当接する環状当接部と、該環状当接部の中央から突出して筒状突出部の内部に嵌合する内挿突起部とを備え、
   上記底面支持体に、先端支持体の上記内挿突起部の先端が嵌合可能な凹部と、該凹部を囲み先端支持体の上記環状当接部に対向する環状凸部とを備えているバーリング加工装置。
3. 請求項１または２記載のバーリング加工装置において、上記成形用ダイの被加工材を載置する載置面上に、上記成形開口部を囲み該載置面から突出する環状フランジが形成されているバーリング加工装置。
4. パンチ開口部を有するバーリング用ダイ上に載置された被加工材をパンチにより上記パンチ開口部内に押し込み、被加工材に筒状突出部を形成するステップと、
   被加工材を成形用ダイに載置させ、該成形用ダイの成形開口部に筒状突出部を挿入するステップと、
   上記筒状突出部を先端部とは反対側から押圧して上記成形開口部内の先端支持体との間で該筒状突出部に軸線方向の圧縮荷重を与え、該筒状突出部の先端部を軸線方向に潰し変形させながら、該筒状突出部の外周面と先端面を成形用ダイの成形開口部内周面に向けて押し広げるステップと
   を有することを特徴とするバーリング加工方法。

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