JP2009101380A

JP2009101380A - 打抜き加工方法およびそれに用いる金型装置

Info

Publication number: JP2009101380A
Application number: JP2007274980A
Authority: JP
Inventors: Hideo Morita; 英夫森田; Shinji Nakano; 真治中野
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2007-10-23
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2009-05-14

Abstract

【課題】微小部品が実装された薄板からなる被加工材を、打抜く際に、微小部品の位置ズレの無い打抜き精度の高い加工方法とそれに用いる金型装置を提供する。
【解決手段】一面に粘着材１０が塗布された被加工材９を、打抜きダイ１７と材料押えプレート１９で挟持しながら打抜きパンチ２８で打抜く加工方法であって、前記被加工材９は、少なくともその厚みの三分の二以上に打抜きパンチ２８が達した後、この打抜きパンチ２８の周囲の被加工材９を外方へ拡張させながら残りの打抜きを行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、一面に粘着材が塗布された被加工材を打抜き加工するための方法とそれに用いる金型装置に関するものである。

図７に従来の打抜き加工用の金型装置を示す。下方より、被加工材１を載置するダイプレート２、このダイプレート２と被加工材１を挟持する材料押えプレート３、挟持された被加工材１を打抜くための打抜きパンチ４とを備えている。ダイプレート２および材料押えプレート３は、それぞれ打抜きパンチ４を挿通する孔部５、６を有しており、さらにこの孔部５、６の周囲に、互いに嵌合する凸部７、開口部８が設けられている。

打抜き加工する際、被加工材１はダイプレート２と材料押えプレート３で挟持されるわけであるが、このとき、打抜きパンチ４で打抜く部位の周囲は、この凸部７、開口部８で押圧され、嵌合することにより凸部７の形状に沿って曲げられることにより塑性変形し、外方へ拡張される。そして、この拡張された部位に打抜きパンチ４を押圧し、被加工材１を貫通させることで一定の形状に打抜かれる。このように、打抜き加工する直前に、被加工材１を外方へ拡張することにより、打抜くと同時にこの打抜かれた被加工材１の抜き孔は拡径するので、被加工材１に塗布された粘着材１ａが打抜きパンチ４などに付着することなく、生産性を高めることができるものである。

なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００５−０１４０１３号公報

上記の金型装置は、打抜きパンチで打抜く前に凹凸部で挟持することで被加工材を外方へ拡張させる。そのため、被加工材に部品が配置され、打抜いた外形とその外形に対する部品の位置精度の両方が要求される場合、拡張時の塑性流動により部品は移動し、位置精度が劣化するという課題があった。

そこで本発明は、打抜きの精度を高めることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、被加工材の打抜き加工方法であって、一面に粘着材が塗布された被加工材を、打抜きダイと材料押えプレートで挟持しながら打抜きパンチで打抜く加工方法であって、前記被加工材は、少なくともその厚みの三分の二以上に打抜きパンチが達した後、この打抜きパンチの周囲の被加工材を外方へ拡張させながら残りの打抜きを行うものである。

本発明に係る打抜き加工方法は、打抜きダイを有するダイプレートと材料押えプレートで一面に粘着材が塗布された被加工材を挟持、固定した後、打抜きパンチで打抜くものであって、この打抜く際に打抜きパンチが被加工材の厚みの少なくとも三分の二以上に達した後に、この打抜き部の周囲を外方へ拡張させながら残りの打抜きを行うものである。このように、打抜きパンチで打抜きを開始した後に、周囲の被加工材を外方へ拡張するので、打抜かれる部位の塑性流動は最小限に抑えることができ、粘着材の付着を防止するとともに、打抜かれる部位に部品が実装してある場合であっても、外形に対して位置精度を高めながら打抜き加工が可能となる。その結果、生産性を高めることができる作用効果を奏する。

以下、本発明の詳細について図を用いて説明する。

図１は、本実施の形態における打抜き加工用の金型装置の一例を説明する要部断面図である。

本実施の形態における被加工材９は、銅やステンレス、樹脂などの薄板からなり、搬送手段として兼用されている。その被加工材９の表面には、一面（下面側）に接着剤などからなる粘着材１０が予め塗布されているとともに、他方（上面側）に微小部品１１等が実装されており、被加工材９とともに打抜かれた微小部品１１は、後の工程でスイッチなどの機構部品として組み立てられる。そのためこの打抜き加工の工程では、外形精度とともに、この外形に対する微小部品１１の位置精度に関しても高い精度が要求されるものである。

まず初めに金型装置を説明する。

本実施の形態における金型装置は、大きく三つから構成されている。すなわち、下方より下型１２、材料押え手段１３、上型１４とからなり、下型１２は、ダイホルダー１５と、このダイホルダー１５の天面に設けられたダイプレート１６、このダイプレート１６に設けられ、被加工材９を切断、打抜くための貫通孔あるいは有底の孔からなる打抜きダイ１７を備えている。さらにこの打抜きダイ１７を囲むようにその周囲に第一の材料押え部１８を設けており、この第一の材料押え部１８はダイプレート１６の天面より突出し、一部に傾斜面を有している。

次に材料押え手段１３は、上記の打抜きダイ１７とともに被加工材９を押圧、挟持するための材料押えプレート１９からなり、圧縮バネ２０を介して吊ボルト２１で上型１４に取り付けられ、一定の範囲で上下移動可能となっている。この材料押えプレート１９は、第一の貫通孔２２と、この第一の貫通孔２２の周囲を囲むように設けられた環状の第二の貫通孔２３内に配置された、上下に移動可能な第二の材料押え部２４をさらに有している。

最後に上型１４は、上方より下方に向かってパンチホルダー２５、上バッキングプレート２６、パンチプレート２７、打抜きパンチ２８を有し、この打抜きパンチ２８はパンチプレート２７を挿通して上バッキングプレート２６上に保持、固定されている。打抜きパンチ２８は、鋼材あるいは超硬などからなり、打抜き加工時には、これら打抜きパンチ２８と、材料押えプレート１９の第一の貫通孔２２と、打抜きダイ１７は同軸上にそれぞれ配置されるものである。そして、打抜きダイ１７上に載置された被加工材９を、材料押えプレート１９と第一の材料押え部１８とで挟持した後、打抜きパンチ２８で押圧して打抜き、打抜きダイ１７に挿通することで加工を行うものである。

ここで、本発明のポイントである第一、第二の材料押え部１８、２４について説明する。まず第二の材料押え部２４であるが、略円筒形状または、円筒形状を分割したものであり、材料押えプレート１９の第一の貫通孔２２を囲むように設けられた第二の貫通孔２３内に支持され、通常、材料押えプレート１９の底面からその下端を突出させている。また、第二の材料押え部２４は、上側に鍔部を設けており、この鍔部により移動可能な下限が規制されている。この第二の材料押え部２４は、その下端を軽く押圧することで摺動するものであり、材料押えプレート１９で被加工材９を押圧、挟持する際は、この押圧で上方に摺動し、底面から突出しないように第二の貫通孔２３の内側に収納される。

また、第二の材料押え部２４の下側の内側面は、下方に向かって拡径する傾斜面が形成されており、第一の材料押え部１８に設けられた傾斜面と略同一の傾斜角を有している。上型１４には、打抜きパンチ２８の周囲を貫通して上下移動可能な加圧手段２９を備えており、この加圧手段２９の下端と第二の材料押えプレート２４の上端とが当接可能なように、それぞれが同軸上に配置されている。後に詳述するが、打抜きパンチ２８により被加工材９を打抜く途中で、この加圧手段２９を介して第一、第二の材料押え部１８、２４で被加工材９を押圧、挟持する。第一、第二の材料押え部１８、２４は略同一の傾斜面を有するため、互いに嵌合するように構成されている。このようにすることで、打抜きパンチ２８の周囲、すなわち被加工材９の打抜き部位の周囲は第一の材料押え部１８の形状に沿って曲げられるとともに、塑性流動し外方へ向かって拡張する。その結果、打抜かれた被加工材９の形状（厚み）精度を劣化させることなく、抜き孔の周囲の被加工材９のみを塑性流動させて拡径することができるので、下面に塗布された粘着材１０も拡径とともに外方へ移動し打抜きパンチ２８や周辺への粘着材１０の付着を防止することができる。

次に、上記の金型装置を用いた打抜き加工方法について一実施の形態を説明する。

図２は、本実施の形態における打抜き加工方法の一例を説明するための要部拡大断面図である。図１の金型装置の、特に打抜きパンチ２８および打抜きダイ１７近傍の拡大図である。

まず初めに図２に示すごとく、打抜きダイ１７上に被加工材９を搬送して位置決めする。本実施の形態では、被加工材９の一面（下面側）には接着剤等からなる粘着材１０が塗布され、他方（上面側）にはスイッチなどの機構部品を構成する微小部品１１が実装されている。打抜きパンチ２８の底面には、この微小部品１１よりやや大きめの凹部２８ａが形成されており、被加工材９の打抜き時には、この凹部２８ａ内に微小部品１１を収納することにより、損傷を与えることなく打抜き加工を行うものである。尚、この搬送、位置決め時には、加圧手段２９は上方に回避されており、その下端は第二の材料押え部２４の上端に当接せず、上方の鍔部で規制された位置に保持されている。

次に図３に示すごとく、上型１４（図１）とともに材料押えプレート１９を下降させ、被加工材９に当接させて押圧する。このとき、第二の材料押え部２４の下端は、材料押えプレート１９の底面より突出しているため、上型１４の下降とともに、まず初めに第二の材料押え部２４の下端が被加工材９に当接する。そして上型１４をさらに下降させることにより、図４に示すごとく、材料押えプレート１９と第一の材料押え部１８で被加工材９を押圧、挟持する。このとき、第二の材料押え部２４は、被加工材９に当接するとともに、上方へ摺動して移動し、その下端は第二の貫通孔２３内に収納される。第一の材料押え部１８の天面部には、一部に平坦面が形成されており、この平坦面と材料押えプレート１９で被加工材９は略水平となるように押圧、挟持される。尚、第一の材料押え部１８の天面部に形成する平坦面は、第二の材料押え部２４の摺動抵抗と被加工材９の剛性を考慮して決定するものである。すなわち、第二の材料押え部２４の摺動抵抗が大きい場合、または被加工材９の剛性が低い場合は、平坦面の面積を大きくすることにより、材料押えプレート１９で挟持する際の被加工材９の曲がり、変形を防止するものである。被加工材９の剛性が十分に高く、第二の材料押え部２４の摺動抵抗を低く設計できる場合は、平坦面ではなく稜線状として挟持しても良い。このように面でなく線で挟持することにより、被加工材９は確実に挟持、固定されるので、打抜き時における微小部品１１の位置精度を高めることができる。また、被加工材９がニッケル等を含む磁性体の場合は、材料押えプレート１９の一部に電磁石等を配置することで、被加工材９を材料押えプレート１９の底面に沿わせて略平行に吸着保持してもよい。

次に図５に示すごとく、材料押えプレート１９と第一の材料押え部１８で被加工材９を挟持した後、打抜きパンチ２８を下降させて被加工材９に当接、押圧することで打抜き加工を行う。このとき、打抜きパンチ２８と打抜きダイ１７とに挟まれた部位では、打抜きパンチ２８の下降にともなって、周囲の被加工材９が矢印Ａの方向に塑性流動する。そして、さらに打抜きパンチ２８を下降させて微小部品１１が実装された被加工材９を打抜くのであるが、この打抜きパンチ２８が被加工材９の厚みの三分の二以上、完全に打抜くまでの間に加圧手段２９を降下させて、この打抜きパンチ２８の周辺（打抜き部位の周辺）を第一、第二の材料押え部１８、２４で押圧、挟持して第一の材料押え部１８に沿って曲げることにより、図６に示すごとく被加工材９を外方へ拡張させながら残りの被加工材９を打抜く。このようにすることで、打抜きパンチ２８の下降とともに内方（矢印Ａ、打抜きパンチ２８に向かう方向）に塑性流動した被加工材９が、一転して外方（矢印Ｂ）へ塑性流動することにより、打抜かれた後の被加工材９に残る抜き孔は拡径することとなる。この拡径した抜き孔の径が材料押えプレート１９の第一の貫通孔２２の径より大きくなることで、被加工材９に塗布された粘着材１０が打抜きパンチ２８の側面や打抜きダイ１７の側面など周辺に付着することがなく、打抜かれた被加工材９を確実に排出させるとともに、金型装置のメンテナンス頻度を少なくすることができ、その結果、生産性を高めることができる。

ここで重要なのが第一、第二の材料押え部１８、２４で被加工材９を押圧、挟持するタイミングである。本実施の形態では、打抜きパンチ２８が被加工材９の厚みの少なくとも三分の二以上に達したときに、加圧手段２９を介して第二の材料押え部２４を下方に移動させて被加工材９を挟持、曲げ加工を行った。この厚みを三分の二以下とすることで、曲げ加工を行う際に被加工材９に生じる塑性流動は打抜きパンチ２８周辺の被加工材９に集中し、実装された微小部品１１を移動させることなく被加工材９を打抜くことが可能となる。その結果、外形に対して微小部品１１の位置精度を高めることができる。

本実施の形態では、被加工材９の打抜き加工を二段階で行う。第一の段階では、微小部品１１を実装した被加工材９の周囲を材料押えプレート１９と第一の材料押え部１８とで押圧、挟持した後、一定量まで打抜きパンチ２８を降下させる。この第一の段階では、微小部品１１は、その周囲を挟持されることで高い位置精度を維持した状態にある。第二の段階では、打抜きパンチ２８の先端が、被加工材９の元厚みの三分の二以下となった後に、周囲の被加工材９を第一、第二の材料押え部１８、２４とで押圧、挟持することで曲げ加工などを施し、外方に拡張させるものである。このように、被加工材９の元厚みに対して十分薄くなった時点で外方に拡張させることにより、打抜き部分には殆んど塑性流動を起こすことなく周囲のみを外方へ塑性流動させることができるので、微小部品１１を移動させて位置精度を劣化させることなく、また、確実に抜き孔の径を拡径させることができる。その結果、高い打抜き精度、金型装置のメンテナンス頻度を少なくして生産性を高めることができる。

本実施の形態は、上方に配置した第二の材料押え部を移動可能としたが、下方側の第一の材料押え部を移動可能としても同様の効果が得られる。

本発明に係る打抜き加工方法は、打抜きダイを有するダイプレートと材料押えプレートで一面に粘着材が塗布された被加工材を挟持、固定した後、打抜きパンチで打抜くものであって、この打抜く際に打抜きパンチが被加工材の厚みの少なくとも三分の二以上に達した後に、この打抜き部の周囲を外方へ拡張させながら残りの打抜きを行うものである。このように、打抜きパンチで打抜きを開始した後に、周囲の被加工材を外方へ拡張するので、打抜かれる部位の塑性流動は最小限に抑えることができ、粘着材の付着を防止するとともに、打抜かれる部位に部品が実装してある場合であっても、外形に対して位置精度を高めながら打抜き加工が可能となる。その結果、生産性を高めることができる作用効果を奏するので、一面に粘着材が塗布された被加工材を打抜き加工するための方法とそれに用いる金型装置に有用である。

本発明の一実施の形態における打抜き加工用の金型装置を説明する要部断面図本発明の一実施の形態における打抜き加工方法を説明する要部拡大断面図本発明の一実施の形態における打抜き加工方法を説明する要部拡大断面図本発明の一実施の形態における打抜き加工方法を説明する要部拡大断面図本発明の一実施の形態における打抜き加工方法を説明する要部拡大断面図本発明の一実施の形態における打抜き加工方法を説明する要部拡大断面図従来の金型装置を説明する要部断面図

符号の説明

９被加工材
１０粘着材
１６ダイプレート
１７打抜きダイ
１８第一の材料押え部
１９材料押えプレート
２２第一の貫通孔
２４第二の材料押え部
２７パンチプレート
２８打抜きパンチ

Claims

一面に粘着材が塗布された被加工材を、打抜きダイと材料押えプレートで挟持しながら打抜きパンチで打抜く加工方法であって、前記被加工材は、少なくともその厚みの三分の二以上に打抜きパンチが達した後、この打抜きパンチの周囲の被加工材を外方へ拡張させながら残りの打抜きを行うことを特徴とする打抜き加工方法。
打抜きダイを有するダイプレートと、このダイプレートに対向して設けられ、一面に粘着材が塗布された被加工材を前記ダイプレートとともに挟持する材料押えプレートと、被加工材を打抜き加工するための打抜きパンチを有するパンチプレートとからなり、前記材料押えプレートとダイプレートは、打抜きパンチを挿通する貫通孔と、これら貫通孔の周囲に配置されて、互いに嵌合する第一、第二の材料押え部とを備えるとともに、これら第一、第二の材料押え部の少なくとも一方を移動可能とした打抜き加工用の金型装置。
第二の材料押え部は、その天面の一部を平面とし、この平面と材料押えプレートで被加工材を挟持する請求項２に記載の打抜き加工用の金型装置。