JP2013046921A - 打ち抜き装置 - Google Patents

Abstract

【課題】打ち抜き加工において製品を回収しやすい機構を提供すること。
【解決手段】打ち抜かれる材料が載置されるダイと、前記ダイとの間に剪断力を生じさせ前記材料を打ち抜くパンチと、前記材料を前記パンチと対抗する方向から受けるバッキングと、を備え、前記パンチが前記ダイに向かう方向に移動して前記材料を打ち抜いた後に、前記バッキングが当該打ち抜かれた材料を保持したまま前記下降方向に移動する、打ち抜き装置。
【選択図】図５

Description

本発明は、打ち抜き装置に関する。

種々の材料に対する打ち抜き加工がなされている。打ち抜き加工では、打ち抜き装置に取り付けられたダイ上の材料に対してパンチで打ち抜きがなされることにより製品が製造される。特許文献１には、パンチとダイを用いて材料が打ち抜かれることが開示されている。

特開２００８−１７１９５４号公報

精密な打ち抜き加工を行う場合、材料を下方で支えるノックアウト（バッキング）が設けられる。ノックアウトは、パンチが材料を打ち抜く際に、その材料を下方から所定の力で支えることにより、打ち抜き中の材料の不測の変形を防止し、精密な打ち抜き加工を可能にする。しかしながら、このノックアウトが存在するために、打ち抜き後の製品の回収が行いづらいことがあった。よって、打ち抜き後において、製品を回収しやすい機構が望まれる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、打ち抜き加工において製品を回収しやすい機構を提供することを目的とする。

このような目的を達成するために本発明に係る打ち抜き装置は、
打ち抜かれる材料が載置されるダイと、
前記ダイとの間に剪断力を生じさせ前記材料を打ち抜くパンチと、
前記材料を前記パンチと対抗する方向から受けるバッキングと、
を備え、前記パンチが前記ダイに向かう方向に移動して前記材料を打ち抜いた後に、前記バッキングが当該打ち抜かれた材料を保持したまま前記下降方向に移動することを特徴とする。
このように、材料を打ち抜いた後に、パンチと対向する方向から受けるバッキングが、打ち抜いた材料を保持したまま下降方向に移動するため、打ち抜いた製品を打ち抜き装置の下方にて容易に回収することができる。

また、本発明に係る打ち抜き装置において、前記バッキングは、前記打ち抜かれた材料を吸引して保持するための吸引孔を備えることを特徴とする。
このようにすることで、打ち抜いた後の製品をバッキングが吸着して確実に保持することができる。

また、本発明に係る打ち抜き装置において、前記バッキングは、前記パンチに向かう方向に前記打ち抜かれた材料を付勢する弾性部材を備えることを特徴とする。
このような構成とすることで、パンチがダイとともに材料を打ち抜く際に、打ち抜かれる材料をバッキングが適切な反力で受けることができ、剪断箇所の応力を適切に制御することができる。

また、本発明に係る打ち抜き装置において、前記材料を打ち抜く前に当該材料を前記ダイとで挟み込むストリッパーを備えることを特徴とする。
このように、材料をダイとストリッパーとで適切に挟み込むことで、剪断時にパンチとダイとによって材料をパンチの移動方向に引っ張る力に対抗することができ、材料を適切に固定し、精度の高い打ち抜きを行うことができる。

また、本発明に係る打ち抜き装置において、前記バッキングの移動はエアーシリンダーの動作により行われることを特徴とする。
このようにすることで、工場内に一般的に配設されているコンプレッサーからの空気圧を用いてバッキングを滑らかに移動させることができる。

また、本発明に係る打ち抜き装置において、前記バッキングの摺動用のライナーを備えることを特徴とする。
このようにすることで、バッキングを滑らかに摺動させることができる。

このように、材料を打ち抜いた後に、パンチと対向する方向から受けるバッキングが、打ち抜いた材料を保持したまま下降方向に移動するため、打ち抜いた製品を打ち抜き装置の下方にて容易に回収することができる。

本実施形態における打ち抜き装置１の第１の正面図である。 本実施形態における打ち抜き装置１の側面図である。 本実施形態における打ち抜き装置１の第２の正面図である。 本実施形態における打ち抜き装置１の第３の正面図である。 本実施形態において用いられる打ち抜き加工装置の部分拡大図である。 本実施形態における打ち抜き加工の第１説明図である。 本実施形態における打ち抜き加工の第２説明図である。 本実施形態における打ち抜き加工の第３説明図である。

以下、本実施形態における打ち抜き装置１について説明を行う。説明に用いられる図には、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向、及び、Ｚ軸方向が示されており、これらの図示により各部位の取り付け位置、及び、移動方向が理解できるようになっている。なお、打ち抜き装置１であるためパンチ等の上下移動の説明が頻繁になされるが、特に断りのない限り、Ｚ軸のプラス方向が上昇方向であり、マイナス方向が下降方向である。

図１は、本実施形態における打ち抜き装置１の第１の正面図である。図２は、本実施形態における打ち抜き装置１の側面図である。以下、図１及び図２を参照しつつ、本実施形態における打ち抜き装置１の概要について説明を行う。

打ち抜き装置１は、概して、パンチ３１と共に上昇及び下降を行う上型１０の移動を担う部分、打ち抜く際に材料を押さえるストリッパー３２の移動を担う部分、及び、ダイ３３を含み打ち抜き後の製品を受ける下型の部分からなる。

まず、ストリッパー３２を移動させる機構について説明を行う。ストリッパー３２を移動させる機構は、主として、ストリッパー駆動用サーボモーター５１、昇降ガイド機構５２、ボールねじユニット５３、連結部５４、及び、連結部材５６を備える。

ストリッパー駆動用サーボモーター５１は、架台７２に固定されている。そして、操作パネル７１からの指令に応じてストリッパー駆動用サーボモーター５１はその出力軸に回転駆動力を生じさせる。ストリッパー駆動用サーボモーター５１の出力軸は、連結部材５６を介してボールねじユニット５３のねじ軸５３１に同一軸上で接続し、ねじ軸５３を回転させる。

ねじ軸５３の回転力はボールねじユニット５３において外筒（ナット）５３２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。外筒５３２は連結部５４を介して昇降ガイド機構５２の昇降シャフト５２１を軸の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。昇降シャフト５２１は、ベアリング５２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制されＺ軸方向のみに移動させられる。昇降シャフト５２１の端部には、ストリッパープレート２０とロードセル５５１とブッシュプレート５５２が固定されている。

ストリッパープレート２０は、ベアリング５２２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制される他、インナーガイドポスト６４（図２において、他部分の視認性向上のため破線で示される）によってもその移動方向がＺ軸方向のみに規制され、精密にＺ軸方向の移動が可能となっている。

これにより、ストリッパー駆動用サーボモーター５１が回転させられると、その回転力がボールねじユニット５３により上下方向（Ｚ軸方向）の駆動力に変換され、連結部５４を介して昇降ガイド機構に取り付けられたストリッパープレート２０を上下方向に移動させる。ストリッパープレート２０には、ストリッパー３２が取り付けられており、打ち抜き動作時において材料をダイ３３と共に挟み込む。

次に、上型１０を移動させる機構について説明を行う。上型１０を移動させる機構でもボールねじユニットを用いた前述のストリッパーの移動機構とほぼ同様の機構となっている。上型１０を移動させる機構は、上型駆動用サーボモーター６１、ギヤボックス６２、ボールねじユニット６６、連結部６７、昇降シャフト６８、及び、連結部材６９を備える。

上型駆動用サーボモーター６１は、本実施形態における打ち抜き装置１の上部に固定されている。そして、操作パネル７１からの指令に応じて上型駆動用サーボモーター６１はその出力軸に回転駆動力を生じさせる。上型駆動用サーボモーター６１の出力軸は、ギヤボックス６２を介してボールねじユニット６６のねじ軸６６１に接続された連結部材６９を回転させる。連結部材６９は、ねじ軸６６１と同一軸上で回転可能であり、連結部材６９が回転させられると、ねじ軸６６１も回転させられる。

ねじ軸６６１の回転力は、ボールねじユニット６６において外筒（ナット）６６２を上下方向（Ｚ軸方向）に移動させる。外筒６６２は、連結部６７を介して昇降ガイド機構６８の昇降シャフト６８１を軸の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。昇降シャフト６８１はベアリング６８２によりＸ軸方向及びＹ軸方向の移動が規制されＺ軸方向のみに移動させられる。昇降シャフト６８の端部には、プレスラム６５が固定され、プレスラム６５の先には、上型１０を構成する上型ダイセット１４及びパンチプレート１３が取り付けられている。パンチプレート１３にはパンチ３１が固定される。

これにより、上型駆動用サーボモーター６１が回転させられると、その回転力がギヤボックス６２内のギヤ及びボールねじユニット６６により上下方向（Ｚ軸方向）の駆動力に変換され、プレスラム６５を介して上型１０を上下方向に移動させる。

次に、下型４０の構造について説明する。下型４０は、ダイプレート４３、下バッキングプレート４４、下型ダイセット４５、及び、ベース４６を含む。下型４０には、エアーシリンダー８１、ロッカーアーム８２、ノックアウト８４、及び、ノックアウトホルダー８５が組み込まれている。

ノックアウト８４は、打ち抜かれる材料を受ける機能を有する。ノックアウト８４の下部に設けられた係合部は、ノックアウトホルダー８５の上部に設けられた係合部と係合し、ノックアウトホルダー８５の動作に追従するようにノックアウト８４が上下方向（Ｚ軸方向）に移動する。なお、ノックアウト８４とノックアウトホルダー８５は、上下方向に若干の遊びを有して係合している。

ノックアウトホルダー８５は、その内部にバネを備え、これによりノックアウトホルダー８５の上部に所定の反力を生じさせる。これにより、パンチ３１が材料を打ち抜く際、ノックアウトホルダー８５の上部のノックアウト８４も所定の反力をもって打ち抜き中の材料を受ける。

ノックアウトホルダー８５は、ロッカーアーム８２及びエアーシリンダー８１のロッド８１１の動作により上下方向に移動可能となっている。ノックアウトホルダー８５が最下点に移動すると、ノックアウト８４もその最下点にまで移動する。下型４０は、ノックアウト８４の最下点において、打ち抜き後の製品を回収するための回収口８８を有する。このような構成とすることで、打ち抜き後の製品を下型４０の下方向に逃がした後、回収口８８から製品を回収できる。

また、打ち抜き装置１１は、これらを操作するための操作パネル７１と、これらの動作を非常停止させるための非常停止ボタン７３を含む。また、ストリッパープレート２０の上下方向の移動限界を検知するための近接センサー７４を備える。

図３は、本実施形態における打ち抜き装置１の第２の正面図である。図４は、本実施形態における打ち抜き装置１の第３の正面図である。これらの図と、前述の図１を参照しつつ、本実施形態における打ち抜き装置１の動作を説明する。

まず、図１のように、パンチ３１を含む上型１０が打ち抜き動作時の上死点に移動され、かつ、ストリッパー３２を含むストリッパープレート２０もその打ち抜き動作時の上死点に移動されている状態において、打ち抜かれる材料がダイ３３の上に載置される。

次に、ストリッパー駆動用サーボモーター５１が動作させられ、ストリッパープレート２０が下降（Ｚ軸マイナス方向）させられる。ストリッパープレート２０は、ダイプレート４３に接触する寸前まで移動させられ、ストリッパー３２とダイ３３とで材料が挟み込まれる（図３）。

ストリッパー３２とダイ３３とで材料が挟み込まれ、確実に材料が固定されると、次に、上型駆動用サーボモーター６１が動作させられ、上型１０が下降（Ｚ軸マイナス方向）させられる。上型１０に固定されているダイ３１も同時に下降し、そのままストリッパー３２の中空部分を通過し、材料をダイ３３との剪断力によって打ち抜く。打ち抜かれた材料は、ノックアウト８４により受けられる。（図４）

図５は、本実施形態において用いられる打ち抜き装置の部分拡大図である。図５には２つの図が含まれており、上側の図は上面図であり、下側の図は横断面図である。

図５には下型４０のダイプレート４３、下バッキングプレート４４、下型ダイセット４５、及び、ベース４６が示されている。これらの部材は、不図示の締結部材により固定されている。そして、下型４０にはノックアウト８４及びノックアウトホルダー８５を滑らかに摺動させるためのノックアウトガイド（ライナー）８３が設けられている。ノックアウトガイド８３は、焼き入れ加工されており、耐摩耗性が向上されている。なお、ノックアウト８４とノックアウトホルダー８５は、バッキングに相当する。

ノックアウト８４とノックアウトホルダー８５は、ノックアウトホルダー８５上部の係合部材とノックアウト８４下部の係合部材とを介して上下方向（Ｚ軸方向）に若干の遊びを設けて係合している。これにより、ノックアウトホルダー８５が移動させられるとノックアウト８４も若干の遅れをもって移動することになる。

ノックアウトホルダー８５には軸８５１が設けられる。軸８５１は、逆Ｌ字形状のロッカーアーム８２の長部材の先端部に設けられた溝部に摺動可能に掛かり、ロッカーアーム８２の回転移動に応じてノックアウトホルダー８５が上下方向に移動する。

下型４０にはホルダー８７が固定される。ホルダーは、エアーシリンダー８１と共にロッカーアーム８２を回転移動させる機構を提供する。ホルダー８７には軸８２１が設けられる。そして、ロッカーアーム８２の支点孔が軸８２１に回転可能に取り付けられる。これにより、ロッカーアーム８２は、軸８２１を中心として回転可能となる。ロッカーアーム８２の短部材先端には、長手方向に拡がる長孔が設けられており、この長孔はエアーシリンダー８１のロッド８１１先端部の軸８２２に回転可能に取り付けられる。これにより、エアーシリンダー８１のロッド８１１がＹ軸方向に移動することで、ロッカーアーム８２は軸８２１を中心として回転し、ロッカーアーム８２の溝部を介してノックアウトホルダー８５が上下方向（Ｚ軸方向）に移動させられる。

ところで、ノックアウト８４には、Ｚ軸方向に延びる複数の空気孔８４１が設けられており、これら空気孔８４１にはノックアウト８４の下方から負圧がかけられノックアウト８４上面の物体を吸着可能としている。空気孔８４１のそれぞれは、エアーチューブ８６に接続されている。エアーチューブ８６は、打ち抜き装置１の外部装置に接続され、その内部は負圧にされる。

このような構成により、ノックアウト８４が下降したときにおいて打ち抜いた材料を吸引力により適切に保持することができる。

図６は、本実施形態における打ち抜き加工の第１説明図である。以下、図６〜図８において、左側の図はＸ−Ｙ平面から見た図であり、右側の図はＹ−Ｚ平面から見た図である。また、左側の図は右側の図に比して若干拡大して示されており、ノックアウトホルダー８５の内部断面が示されている。なお、ここでは各部の移動の説明を行うため、打ち抜かれる材料は説明の便宜上示されていない。また、図６〜図８では、説明の容易のためにストリッパー３２は示されていない。

ノックアウトホルダー８５は、バネ８５２と、プッシュピン８５３と、受け部材８５４と、ノックアウトホルダーボディ８５５を備える。ノックアウトホルダーボディ８５５には、バネ８５２が収容される溝と、プッシュピン８５３が摺動可能に収容される溝が同一軸に設けられている。プッシュピン８５３の一端は、受け部材８５４の裏面に接しており、プッシュピン８５３の他端は、ノックアウトホルダーボディ８５５の受け部分に接している。受け部材８５４とノックアウトホルダーボディ８５５は、プッシュピン８５３及びバネ８５２の付勢力を介してＺ軸方向に若干離間して構成されている。

受け部材８５４の上面は、ノックアウト８４の下面と接し、ノックアウト８４がパンチ３１及び材料によって下降方向（Ｚ軸マイナス方向）に押されると、受け部材８５４はバネ８５２による付勢力を反力として受けながらも下降方向に移動して、ノックアウトホルダーボディ８５５の上面に接触する構成となっている。

なお、図６は、材料が打ち抜かれる前の待機状態の各部の配置を示している。待機状態において、エアーシリンダー８１のロッド８１１は、図中最右端（最もＹ軸方向プラス側）に移動しており、このため、ノックアウトホルダー８５は最も高い位置に位置している。そして、ノックアウト８４の上面とダイ３３の上面とがほぼ同一面となっている。

図７は、本実施形態における打ち抜き加工の第２説明図である。図７は、材料が打ち抜かれた直後、すなわちパンチ３１が下死点にあるときの図である。パンチ３１が下降して材料を打ち抜くとパンチ３１の刃先はダイ３３の空隙に入り込む。パンチ３１がこのように下死点まで下降すると、パンチ３１の刃先とノックアウト８４の上面が接触し、ノックアウト８４も下降方向に移動される。ノックアウト８４が下降方向に移動されると、ノックアウト８４と接触するノックアウトホルダー８５の受け部材８５４はバネ８５２に付勢されながらも下降方向に下降する。このような構成とすることで、バネ８５２の付勢力は材料の押さえ抜きの受け力として作用し、剪断箇所の応力を適切に制御することができる。

なお、この時点では材料の打ち抜きは行われたものの、ノックアウトホルダーボディ８５５のさらなる下降方向への移動は開始されておらず、打ち抜かれた材料の製品は未だ回収されていない。

図８は、本実施形態における打ち抜き加工の第３説明図である。図８は、さらにノックアウト８５が下降したときの様子を示す。図７のように材料を打ち抜いた後、打ち抜き後の製品をノックアウト８５が受け、ノックアウト８５がさらに下降して製品を打ち抜き装置１の下方から回収可能とする。

図面が複雑になる関係上、図６及び図７には示していなかったが、図８において、新たに回収口８８が破線で示されている。回収口８８は、Ｘ−Ｚ平面において矩形状であって、Ｙ軸方向に拡がる空間である。

図８において、エアーシリンダー８１のロッド８１１はＹ軸マイナス方向に移動しており、これにより、ロッカーアーム８２が軸８２１を中心として反時計回りに回転し、ノックアウトホルダー８５を下降方向（Ｚ軸マイナス方向）に移動させ、ノックアウトホルダー８５に係合するノックアウト８４も下降方向に移動させられている。

ノックアウト８４には、前述の通り、Ｚ軸方向に延びる複数の空気孔８４１が設けられており、ノックアウト８４の下方から負圧がかけられノックアウト８４上面の物体を吸着可能としている。このようにすることで、打ち抜かれた製品はノックアウト８４の上面で保持される。ノックアウト８４の上面は回収口８８の位置まで移動しているため、回収口８８から打ち抜き後の製品を回収することができる。

このように製品が回収されると、パンチ３１は上昇させられ、図６の待機位置に戻る。また、不図示のストリッパー３２も上昇させられる。パンチ３１が待機位置に戻った後、エアーシリンダー８１が操作され、ロッド８１１がＹ軸プラス方向に移動される。そして、ノックアウト８４も図６の待機位置に戻る。

一般に、打ち抜かれたものは拡がろうとする傾向があるため、パンチによって打ち抜かれた後、パンチとともに製品も待機位置に戻ろうとする傾向がある。パンチとともに製品が待機位置に戻ろうとした場合、途中で製品が落下するなど、製品回収が安定しないという問題がある。

しかしながら、本実施形態における打ち抜き装置１であれば、打ち抜いた後、パンチが待機位置に戻る前に、ノックアウト８４（バッキング）が製品を吸着したままさらに下降し、製品の回収位置まで移動するので、製品を落下させることなく、製品を安定的に回収することができる。

１ 打ち抜き装置、
１０ 上型、１３ パンチプレート、１４ 上型ダイセット、
２０ ストリッパープレート、
３１ パンチ、３２ ストリッパー、３３ ダイ、
４０ 下型、４３ ダイプレート、４４ 下バッキングプレート、
４５ 下型ダイセット、４６ ベース、
５１ ストリッパー駆動用サーボモーター、
５２ 昇降ガイド機構、５２１ 昇降シャフト、５２２ ベアリング、
５３ ボールねじユニット、５３１ ねじ軸、５３２ 外筒（ナット）、
５４ 連結部、５４１ 連結部材、５４２ メインアーム、
５５１ ロードセル、５５２ ブッシュプレート、
５６ 連結部材、
６１ 上型駆動用サーボモーター、６２ ギヤボックス、
６３ インナーガイドブッシュ、６４ インナーガイドポスト、６５ プレスラム、
６６ ボールねじユニット、６６１ ねじ軸、６６２ 外筒（ナット）、
６７ 連結部、６７１ 連結部材、６７２ メインアーム、
６８ 昇降ガイド機構、６８１ 昇降シャフト、６８２ ベアリング、
６９ 連結部材、
７１ 操作パネル、７２ 架台、７３ 非常停止ボタン、７４ 近接センサー
８１ エアーシリンダー、８１１ ロッド、
８２ ロッカーアーム、８２１ 軸、８２２ 軸、
８３ ノックアウトガイド、８４ ノックアウト、８４１ 空気孔、
８５ ノックアウトホルダー、８５１ 軸、８５２ バネ、
８５３ プッシュピン、８５４ 受け部材、８５５ ノックアウトホルダーボディ、
８６ エアーチューブ、８７ ホルダー、８８ 回収口、

Claims (6)

1. 打ち抜かれる材料が載置されるダイと、
   前記ダイとの間に剪断力を生じさせ前記材料を打ち抜くパンチと、
   前記材料を前記パンチと対抗する方向から受けるバッキングと、
   を備え、前記パンチが前記ダイに向かう方向に移動して前記材料を打ち抜いた後に、前記バッキングが当該打ち抜かれた材料を保持したまま前記下降方向に移動する、打ち抜き装置。
2. 前記バッキングは、前記打ち抜かれた材料を吸引して保持するための吸引孔を備える、請求項１に記載の打ち抜き装置。
3. 前記バッキングは、前記パンチに向かう方向に前記打ち抜かれた材料を付勢する弾性部材を備える、請求項１又は２に記載の打ち抜き装置。
4. 前記材料を打ち抜く前に当該材料を前記ダイとで挟み込むストリッパーを備える、請求項１〜３のいずれかに記載の打ち抜き装置。
5. 前記バッキングの移動はエアーシリンダーの動作により行われる、請求項１〜４のいずれかに記載の打ち抜き装置。
6. 前記バッキングの摺動用のライナーを備える、請求項１〜５のいずれかに記載の打ち抜き装置。

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