JP2011143468A - 分割構造パンチ - Google Patents

Abstract

【課題】 打ち抜き加工や曲げ加工、粉体の圧縮などのプレス作業に使用するに伴って摩耗した部分のみを容易に交換可能なパンチを提供し、パンチの製造コストとランニングコストの低減、ひいてはプレスによって製造される製品の製造コスト低減に寄与する。
【解決手段】 パンチにおける被加工物と直接接する刃先を、または刃先とパンチの取り付け部をつなぐ中間部を、キー、ピン、嵌合、焼きばめ、圧入、ねじから選ばれる少なくとも１種類からなる着脱可能な接合手段を用いて接合する。この接合手段の方向は、打ち抜き方向と平行または垂直とすることが可能である。
【選択図】図３

Description

発明の詳細な説明

本発明は、プレス加工用のパンチに関する。

自動車部品等の比較的大型のプレス部品を加工するためのパンチは一体物で作られており、素材にはダイス鋼、ハイス鋼、超硬合金が用いられている。パンチでは刃先に耐摩耗性、その他の部分に耐久性が要求されているが、一般的なパンチの素材は耐摩耗性（硬さ）が高いと耐久性（靱性）が低くなるため、破壊させないために硬さが抑えられている。

したがって刃先の耐摩耗性が低く頻繁な刃先の研磨（メンテナンス）が必要となるほか、研磨によりパンチがある程度以上短くなると使用できなくなることから、定期的に古いパンチを廃棄し新しいパンチを製作しなければならず、ランニングコスト増大の主原因となっている。

これを解決すべく、特許文献１、特許文献２、特許文献３には、刃先を耐摩耗性のある素材に置き換えて接合する方法が多く提案されており、その接合方法は、ねじ止めやクラッド法などが示されている。

特開２００１−０２５８３０号公報 特開昭５８−０００３２６号公報 実開昭６２−０２０７１４号公報

前記特許文献１および特許文献３では、ねじ止めによる接合が提案されている。ねじ止めは刃先とその他の部分を簡単にかつ強固に接合するのに適しており、さらに両者を着脱できるため刃先が摩耗し使用に耐えなくなった場合は刃先部品のみ交換ればよくランニングコストが低減できる利点を持つが、ねじ穴が空けられないような小さいまたは薄いパンチには適用できない問題がある。

また前記特許文献２のクラッド法は刃先とその他の素材を圧着、圧延、肉盛りなどで素材を接合する方法であり、素材の組み合わせ毎に大がかりな接合の作業が伴って製造コストが高価になるほか、刃先部品の交換が不可能であることからランニングコストも高価となる。

従って本発明の課題は、打ち抜き加工や曲げ加工プレス作業に使用するに伴って摩耗した部分のみを容易に交換可能なパンチを提供し、パンチの製造コストとランニングコストの低減、ひいてはプレスによって製造される製品の製造コスト低減に寄与することにある。

本発明は、前記課題の解決のため、パンチの刃先の取り付け構造や、パンチ全体の組み立て方法を検討した結果なされたものである。

即ち、本発明は、プレス加工に用いられるパンチにおいて、被加工物と直接接する刃先が着脱可能な接合手段を有することを特徴とするパンチである。

また、本発明は、金型への取り付け部と、前記刃先および前記刃先と取り付け部の間の前記中間部が着脱可能な接合手段を有することを特徴とするパンチである。

また、本発明は、前記刃先と前記中間部が着脱可能な接合手段を有することを特徴とする、前記のパンチである。

また、本発明は、前記接合手段が、キー、ピン、嵌合、焼きばめ、圧入、ねじから選ばれる少なくとも１種類であることを特徴とする、前記のパンチである。

また、本発明は、前記接合手段の方向が、打ち抜き方向とほぼ平行であることを特徴とする、前記のパンチである。

また、本発明は、前記接合手段の方向が、打ち抜き方向とほぼ直交することを特徴とする、前記のパンチである。

また、本発明は、前記接合手段の方向が、打ち抜き方向に対してほぼ平行及びほぼ直交の組み合わせによりなることを特徴とする、前記のパンチである。

本発明では、抜き、曲げ加工時に直接被加工物と接する部分を刃先部品、プレス金型に取り付けられる部分を取り付け部品、また刃先部と取り付け部の間を中間部品とし、これらを接合することでパンチが構成され、着脱可能な接合手段を有することを特徴とする。

このことから、例えば刃先部品を耐摩耗性のある素材で製作すれば刃先のメンテナンスの頻度を下げることが可能となり、かつ取り付け部品や中間部品には耐久性のある素材を使うことでパンチの破壊も防げる。

また再研磨による刃先部品の摩滅で使用できなくなった場合は、刃先部品のみを製作し交換することで他の部分は再利用できることから材料費が安くなり、プレス金型のランニングコストの大幅な低減が実現できる。

さらにはパンチの体積のほとんどを占め、耐摩耗性や耐久性をそれほど必要としない取り付け部を安価な素材で製作する、また部品化することにより設計の自由度が増すため加工しやすい形状にするなど、製造コストの低減が可能となる。

従来のパンチの一例を示す斜視図 本発明に係るパンチの一例を示す斜視図 第１の実施例に係るパンチの斜視図 第２の実施例に係るパンチの刃先部品と中間部品の接合部の断面図

発明の実施するための形態

本発明の概要について図に例示して説明する。図１は従来のパンチの一例を示す斜視図であり、一つの素材から削り出すなどして一体物で作られている。図１において、１は刃先部、２は取り付け部、３は刃先と取り付け部をつなぐ中間部である。

図２は本発明に係るパンチの一例を示す斜視図であり、刃先部に相当する刃先部品１１、取り付け部に相当する部品１２、中間部に相当する中間部品１３にそれぞれ分けられている。なお、被加工物やパンチの使用条件に応じて刃先部品１１と中間部品１３を一体とした部品とすることや、取り付け部品１２と中間部品１３を一体とした部品にすることも可能である。

以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。

本発明の第１の実施例について、図面を参照して、詳細に説明する。本実施例ではプレスにより板を打ち抜くためのパンチを試作した。図３は本実施例に係るパンチの斜視図であり、刃先部品２１と取り付け部品２２と中間部品２３とで構成されている。

刃先部品２１と中間部品２３の接合部２５は、刃先部品２１にキノコ状の断面形状で奥行き方向にストレートな凸形状を加工し、また中間部品２３に刃先部品２１の凸形状と同寸法または若干小さい寸法で相似形の凹形状を加工し、両者を打ち抜き方向と直交する方向から挿入または圧入する嵌合により接合されている。

中間部品２３は、取り付け部品２２に彫られた中間部品２３の断面形状とほぼ同形状の中間部品嵌合穴２４に挿入して位置決めされる。また取り付け部品２２と中間部品２３は、取り付け部品２２の側面から中間部品２３を通り、取り付け部品２２の反対面まで貫通する穴２６を空け、穴２６と同じ形状または若干大きい相似形のピンを、取り付け部品２２の穴２６の開口部から挿入または圧入することで固定されている。

本実施例では、パンチが被加工物である板を打ち抜くときの大きな圧縮力は刃先部品２１と中間部品２３は接合部２５の、また取り付け部品２２と中間部品２３は穴２４の底面の、それぞれの接触面全体で受けるため、概ね一体物と同等の強度を有する。

さらに板を貫いたパンチを、板から引き抜く際にかかる引張力は圧縮力の５％程度と小さいことから、嵌合のキノコ状形状の細くなった部分やピンの断面積を適当な大きさにすることで引張力に耐えることが可能となる。

同じく強度的な問題がクリアできれば、取り付け部品２２に空けられた中間部品２３を挿入し位置決めするための穴２４は底付き穴でも貫通穴でもよい。また穴がなくても容易に位置決めでき、かつ取り付け部品と中間部品が接合できる手段を講じられるのであれば穴を空ける必要はない。

さらに強度的に問題がなければ、接合方法は嵌合やピン以外にも、キー、焼きばめ、圧入、ねじなど一般的な機械部品の接合方法も使用可能である。なお曲げパンチや粉体圧縮プレス成形用パンチなどのは引張力がかからないため、圧縮力に耐えうる構造であればさらに強度の低い接合手段でも使用可能である。

本実施例ではピンを取り付け部品２２と中間部品２３に貫通させて接合しているが、引張力が小さい場合は中間部品の一部にピンやキーが入る溝を設けて、取り付け部品を貫通したピンの一部が中間部品に設けた溝を通過する接合手段でもよい。

前記特許文献１および特許文献３においては、刃先部品を中間部品側からねじ止めする構造であるが、パンチは中間部品または取り付け部品をプレス金型に固定して使用されるため、プレス金型に固定された状態では刃先部品を着脱するためのねじを操作することが出来ないが、先に示した本発明の接合方法は打ち抜き方向と直交させることでパンチをプレス金型に固定した状態で着脱可能である。

刃先部品２１と中間部品２３の接合手段である嵌合部の形状や寸法、また取り付け部品２２と中間部品２３の接合手段であるピンの直径について、圧縮力や引張力に耐えうる設計とし、１６０ｔｏｎのプレス機で厚さ１．２ｍｍのＳＰＣ４４０の加工に使用したところ、１０００万回のプレスを行っても破損することなく使用可能であった。

刃先部品の素材について、従来のハイス鋼（ＳＫＨ５１相当）からより耐摩耗性のある超硬合金にしたところ、従来のハイス鋼と比較して刃先寿命が５０％以上向上する効果が得られた。

また刃先部品の製造費はパンチ全体の製造費の約４０％であり、刃先の摩耗で使えなくなったときは刃先部品のみ交換すればよく、従来品のようにパンチ全てを廃棄するのに比べて材料費の無駄がなくなり、結果ランニングコストを従来品の半分程度に削減することが可能となった。

刃先のメンテナンスにおいても、従来品のようにプレス金型から取り外して刃先の再研磨、再度取り付けといった工程であったが、本発明では刃先部品を複数用意して適宜交換し、摩耗した刃先部品は時間のあるときにメンテナンスすることで手間と時間が１／２に短縮できた。

さらに取り付け部品や中間部品に加工しやすく安価な素材を用いることができたことにより、材料費の削減と加工コストのかかる一部の放電加工が必要でなくなったため、製造費が従来品と同等以下に抑えられた。

また中間部や取り付け部を、さらに複数の部品に分解することも可能であるが、部品点数が多いと強度の低下を招くため、全体で５部品以内に納めることが適当である。

本実施例ではプレス加工で板を打ち抜くためのパンチについて述べたが、それ以外でもプレスによる板の曲げや絞り、鍛造、コイニングなどの加工を行うためのパンチ、さらには粉体を圧縮するためのパンチなど、被加工物と接触することで摩耗するパンチに有効である。

また、これらのプレス加工でパンチとペアで使われるダイについても、本発明が適用可能である。

本発明の第２の実施例について、図面を参照して、詳細に説明する。本実施例でも実施例１と同様に、プレスにより板を打ち抜くためのパンチを試作した。図４はパンチの刃先部品と中間部品の接合部の断面図である。図４に示したパンチでは刃先部品３１の中間部品側を円柱状棒３４に加工し、中間部品３３の刃先部品側に刃先部品の円柱状棒３４の外径より若干小さい内径の円柱状棒嵌合穴３５を加工して、中間部品３３を加熱して内径が大きくなった円柱状棒嵌合穴３５に刃先部品の円柱状棒３４を差し込み、冷却により円柱状棒嵌合穴３５の内径が小さくなることで両者を接合した。これは一般に焼きばめと呼ばれる方法であるが、抜き形状が細く部品を接合するためのピン穴やキー溝、嵌合部分の加工が難しい場合はこの方法が有効である。

なおパンチの形状によっては焼きばめだけでは耐えられないケースも見られた。その場合、焼きばめの円柱状棒と円柱状棒嵌合穴の長さを長くして嵌め合いの面積を増加させるか、本発明の実施例１で示したピンによる取り付け部品２２と中間部品２３の接合方法と同様に、焼きばめされた刃先部品と中間部品を貫通する横穴を空けてピン等を通すなど、打ち抜き方向と直交および平行の接合方法を併用することが有効である。

以上に説明したように、本発明によれば、従来にないパンチの構造が提供され、パンチの製造コストおよびメンテナンスコストの低減、当該パンチを用いて製造される製品の製造コスト削減が可能となり、工業上有益である。

１ 刃先部
２ 取り付け部
３ 中間部
１１、２１、３１ 刃先部品
１２、２２ 取り付け部品
１３、２３、３３ 中間部品
２４ 中間部品嵌合穴
２５ 接合部
２６ 穴
３４ 円柱状棒
３５ 円柱状棒嵌合穴

Claims (7)

1. プレス加工に用いられるパンチにおいて、被加工物と直接接する刃先が着脱可能な接合手段を有することを特徴とするパンチ。
2. 金型への取り付け部と、前記刃先および前記刃先と取り付け部の間の中間部が着脱可能な接合手段を有することを特徴とするパンチ。
3. 前記刃先と前記中間部が着脱可能な接合手段を有することを特徴とする請求項１または２のパンチ。
4. 前記接合手段は、キー、ピン、嵌合、焼きばめ、圧入、ねじから選ばれる少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のパンチ。
5. 前記接合手段の方向は、打ち抜き方向とほぼ平行であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のパンチ。
6. 前記接合手段の方向は、打ち抜き方向とほぼ直交することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のパンチ。
7. 前記接合手段の方向は、打ち抜き方向に対してほぼ平行及びほぼ直交の組み合わせによりなることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のパンチ。

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