JP2647140B2 - シート材料を打ち抜き加工するためのパンチ - Google Patents

シート材料を打ち抜き加工するためのパンチ

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、任意の材料の比較的薄いシート、特に、薄
い金属又は非金属シートの形をした材料を打抜き加工す
るパンチに関する。
［従来の技術］ シートストックに対して閉じた周囲又は閉じていない
周囲に沿って打抜き加工を行なうには、打抜きプレスを
使用し、このような打抜きプレスは、本質的に、打抜く
べき製品の周囲に対応する形状を有するパンチを担持し
た可動ラムと、所望の打抜き製品を形成すべくパンチと
共働しパンチに相補する形状を有する打抜きダイスを載
せた固定テーブルとから成る。
パンチ及びダイスは一般に金属製であり、特に金属シ
ートを打抜くための工具鋼で造ってある。
［発明が解決しようとする問題点］ 上記の打抜き加工における大きな欠点は、打抜いた製
品のかえりを阻止するためにダイスとパンチとの間のク
リアランスを高精度で調整しなければならないことであ
る。実際には、許容可能なクリアランスは打抜くべき製
品の肉厚の1/10より小さくしなければならないとされて
いる。それ故、産業装置において又は0.5mm以下の肉厚
を有する極薄シートに対して許容できるコストで、この
ようなクリアランスを設定することは極めて困難であ
る。更に、許容誤差が小さければ、メンテナンスの費用
が高くなってしまう。
［発明の目的］ 本発明の目的は、安価で製品のかえりの発生の問題を
解消した打抜きパンチを提供することにより、上述の諸
問題点を解決することである。
［問題点を解決するための手段］ 上記目的は、鋭利な縁部を有するダイスと協働してシ
ート材料を打ち抜き加工するためのパンチにおいて、こ
のパンチを、相対的に硬度の高い局部区域と相対的に硬
度の低い補足区域とを交互に配置してなる、異成分複合
弾性材料によって形成し、前記局部区域と前記補足区域
とによって網状組織を形成することを特徴とするパンチ
によって達成される。
異成分複合弾性材料は所定の硬度を有する弾性体によ
って構成され、この弾性体は異なる硬度を有する弾性材
料によって形成された構造体を内包する。この構造体
は、打ち抜かれるシートの表面に異なる応力を生じさせ
るように、格子状をなす。
変更態様として、この異成分複合弾性材料は、エラス
トマーによって構成された区域と、この区域に隣接する
空の区域とを交互に配置することによって構成される。
他の変更態様として、この異成分複合弾性材料は、所
定の硬度を有する中空の格子状構造によって形成され、
この格子状構造には、異なる硬度の物質を充填された凹
所が形成される。
この格子状構造は弾性分配質量体を有し、この弾性分
配質量体は、異成分複合弾性材料によって形成された弾
性体の実際の作用表面とは反対側の表面の全面に配置さ
れる。
更に他の変更態様によれば、この弾性分配質量体の相
対的に低い硬度を有し、また、格子状構造は閉じた空間
を有し、また、この格子状構造は弾性分配質量体に通じ
るように開放した空間を有し、また、この空間の壁は硬
度が高く、その他の部分は硬度が低い。
更に他の変更態様によれば、前記格子状構造は、所定
の硬度の物質によって構成され、前述の弾性体に埋め込
まれる。この格子状構造は、適当な格子を有する交差網
状組織を形成する。この格子状構造は、特に、グリル
（grille）や、ラティス（lattice）の形態を採ること
ができる。
本発明は、また、パンチに使用される異成分複合弾性
材料に関し、この弾性材料は、特に、クッション型の緩
衝装置の形態を採る。
このクッションを構成する材料は、シリコンポリマー
等のエラストマー、又は、ポリウレタン等のエラストマ
ーポリマーである。この異成分複合弾性材料は保護用の
外皮によって覆われることができる。
本発明のパンチは、パンチを構成する弾性材料の塊を
異成分の複合体として構成することにより、応力を局部
的な線に沿って集中させることができるように構成した
ことに基礎をおいている。ここにいう局部的な線とは、
ダイスの鋭利な縁部と一致する弾性材料の硬度の高い区
域に対応する線である。この応力集中が、最初にひび割
れを生じさせ、次いで破壊を生じさせ、他の異成分区域
によって切断領域を伝播させることにより、打ち抜き作
用を行わせる。
このエラストマーのクッションは、所定の硬度を有す
る材料の塊によって形成され、その内部には、例えば、
グリル（grille）に似た網状組織を形成するネットワー
クの形態の交差した脈からなる、硬度のより高い材料が
埋設されている。この場合、相対的に硬度がより高い区
域は、相対的に硬度が低い材料の塊内に配置される。
格子状構造体（ワッフル構造体）に関する変形例によ
れば、弾性クッションは蜂の巣構造に類似の形態を採る
ことができ、蜂の巣構造の凹所は相対的に硬度の低い材
料で満たされる。この蜂の巣構造では、すなわち蜂の巣
のように多数の小窩を有する構造では、相対的に硬度の
高い区域が表面に連通するように開口させることもでき
るし、また、この区域が表面に連通しないように構成す
ることもできる。
この異成分構造体は、パンチに面する側に弾性分配質
量体、すなわち分配エラストマー層を有することが可能
であり、この弾性分配質量体は、打ち抜くべき区域を画
成する金属ダイスの鋭利な縁部にシートが接触したと
き、このシート上に位置する異成功複合弾性構造体にパ
ンチ力を伝達する。
本発明の本質的な特徴は硬度の異なる区域を交互に配
置したことにあるから、硬度の大きな区域は硬度の小さ
な区域に関して逆対象をなすのがよい。
［実 施 例］ 第１図に示す従来のシート打抜き装置は、シート１を
打抜き加工するために使用できるプレスを有する。この
プレスは、ブランクホルダー３と打抜くべき製品に対応
した形状のパンチ４とを担持した可動ラム２と、打抜き
製品８を得るためにパンチ４と共働すべくパンチに対し
相補した形状を有する鋭利な縁部７を具備したダイス６
を支持する固定のテーブル５と、を備えている。
一方、第２図に示す本発明に係るシート打抜き装置も
シート１を打抜き加工するために使用できるプレスを備
えており、このプレスは、本質的に、鋭利な縁部７を具
備したダイス６のほかに、パンチ４を担持した可動ラム
２を有する。
ただし、本発明においては、パンチ４は、比較的大き
な硬度の局部区域4aと比較的小さな硬度の残りの区域4b
とを有する異質の弾性材料により、構成してある。パン
チを構成するこの異質構造体は、パンチの作用面とは反
対側に、エラストマー材料の層から成る弾性分配質量体
９を備え、この分配質量体９は、打抜くべき区域を画定
する金属ダイス６の鋭利な縁部７に接触したシート１上
に置かれた異質構造体全体にパンチ力のを伝達を行う。
異質構造体から成るパンチ４及び分配質量体９を構成す
る材料は特に、シリコンポリマーの如きエラストマー又
はポリウレタンの如きエラストマーポリマーでよい。
第３図ないし第５図に示すように、パンチ４を構成す
る異質複合弾性材料は、網目体を画定する格子状（ワッ
フル状）のはちの巣構造に類似した構造を有し、比較的
小さな硬度を有する材料4bを満たした凹部4cを備えた大
きな硬度を有する材料の質量4aを含む。従って、凹部4c
の壁は硬く、凹部の内部は軟らかい。
凹部4cの形状を明示するため、第３図ないし第５図に
は、空の小孔と充填された凹部とを示すが、この実施例
においては、すべての凹部4cは比較的小さな硬度の材料
で充填してある。
第３図ないし第５図において、凹部4cは切頭六角錐の
形状を有しているが、例えば円筒体や切頭円錐体の如き
別の形状としてもよい。
このはちの巣構造即ち凹部付き構造体は、比較的小さ
な硬度を有する区域4bの表面が作業面と一致する（第４
図）構成にしてもよいし、一致しない（第６図）構成に
してもよい。比較的小さな硬度を有する区域4bはまた、
第７図に示すように、比較的大きな硬度の材料の質量4a
の内部に埋設してもよい。
更に、パンチ４を構成する格子状構造体は分配質量体
９に連通する貫通孔から成る凹部4cを有してもよいし、
分配質量体９に連通しない盲孔から成る凹部4cを有して
もよい。
これらの凹部は、空の区域とエラストマーにより構成
された区域とが交互に隣接して位置する異質複合弾性材
料を形成するように、内部が空であってもよい。
第８図に示す別の実施例によれば、パンチ４を構成す
る異質複合弾性材料は、適当な網目体を有する十字形網
状組織を画定すべく大きな硬度の区域10aと小さな硬度
の区域10bとを含む中空体の形をした格子状構造を有す
る。この場合、区域10bは空でもよい。
第９図に示す他の実施例によれば、パンチ４を構成す
る異質複合弾性材料は、格子に類似の網目体を画定する
大きな硬度の区域11aを内部に埋設した小さな硬度の材
料の弾性質量体11bから成る。
パンチ４を構成する弾性材料の質量の異質性のため、
第10図に略示するように、ダイス６の鋭利な縁部７と大
きな硬度の区域とが一致する部分に対応する局部ライン
12に沿って応力が集中する。
第11図ないし第13図は、この集中応力が、最初の地点
でひび割れを生じさせることにより打抜き作用を開始さ
せ、破壊を生じさせ、別の異質性の区域により開始され
た打抜き作用の進行の別のラインに遭遇するまでせん断
による打抜き作用の伝播を生じさせる状態を示す。詳細
には、第11図はダイス６の鋭利な縁部７に接したシート
１に応力を集中させることによるひび割れを示し、第12
図は鋭利な縁部７での打抜き作用を示し、第13図はせん
断効果による打抜き作用の進行を示す。
第14図は、シート１に接した状態の大きな硬度の区域
4a及び小さな硬度の区域4bを含みパンチ４を構成する異
質複合弾性材料を示し、一方、対応する第15図は、大き
な硬度の区域4aの関数としてのシート１上に作用する応
力の分布の変化を概略的に示す。
本発明の本質的な特徴が異なる硬度の区域を交互に配
置して成ることなので、大きな硬度の区域と小さな硬度
の区域とを取換えてもよい。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来のシート打抜き装置の概略立面図、 第２図は、本発明を実施するシート打抜き装置の概略断
面図、 第３図は、本発明の異質複合弾性材料から成るパンチの
部分平面図、 第４図は第３図の４−４線における断面図、 第５図は本発明に係るパンチの部分斜視図、 第６図及び第７図は、パンチの溝付き構造の２つの変形
例をそれぞれ示す部分断面図、 第８図及び第９図は、本発明の異質複合弾性材料から成
るパンチの２つの変形例をそれぞれ示す概略斜視図、 第10図ないし第13図は、シートを押圧したときの圧力即
ち応力、及び本発明のパンチによる打抜き作用の工程を
概略的に示す図、 第14図及び第15図は、シートに接したパンチの一部分及
びこのパンチに対応して生じる応力分布を示す図であ
る。 符号の説明 １……シート、４……パンチ 4a……大きな硬度の区域 4b……小さな硬度の区域、4c……溝 ６……ダイス、７……鋭利な縁部 ９……弾性分布質量体

Claims (13)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】鋭利な縁部を有するダイスと協働してシー
    ト材料を打ち抜き加工するためのパンチにおいて、前記
    パンチは、相対的に硬度の高い局部区域と相対的に硬度
    の低い補足区域とを交互に配置して構成された、異成分
    複合弾性材料によって形成され、前記局部区域と前記補
    足区域とは、前記シート材料を打ち抜き加工する際に協
    働するように、互いに結合されていることを特徴とす
    る、パンチ。
  2. 【請求項２】請求項１に記載のパンチにおいて、前記局
    部区域と前記補足区域とが噛合っている、前記パンチ。
  3. 【請求項３】請求項１に記載のパンチにおいて、前記パ
    ンチは、所定硬度を有する材料で構成され、かつ、複数
    の凹部を有する、格子状の構造部と、前記複数の凹部を
    満たす充填材料とを有し、前記充填材料は前記格子状の
    構造部を構成する材料の硬度とは異なる硬度を有する、
    前記パンチ。
  4. 【請求項４】請求項３に記載のパンチにおいて、弾性分
    配質量体が、前記パンチの実際の作動面とは反対側の面
    にその全面に亙って設けられている、前記パンチ。
  5. 【請求項５】請求項４に記載のパンチにおいて、前記弾
    性分配質量体は相対的に低い硬度を有する、前記パン
    チ。
  6. 【請求項６】請求項３に記載のパンチにおいて、前記格
    子状の構造部の前記凹部は閉鎖されている、前記パン
    チ。
  7. 【請求項７】請求項３に記載のパンチにおいて、前記格
    子状の構造部の前記凹部は前記弾性分配質量体側に開放
    している、前記パンチ。
  8. 【請求項８】請求項３に記載のパンチにおいて、前記格
    子状の構造部の硬度が前記凹部に充填された充填材料の
    硬度よりも高い硬度である、前記パンチ。
  9. 【請求項９】請求項１に記載のパンチにおいて、前記パ
    ンチは、前記局部区域を構成する網目体と、前記網目体
    が埋設され、かつ、前記補足区域を構成する、弾性質量
    体とを有し、前記網目体は前記弾性質量体に噛合ってい
    る、前記パンチ。
  10. 【請求項１０】請求項９に記載のパンチにおいて、前記
    網目体は格子状の構造を有する、前記パンチ。
  11. 【請求項１１】請求項１に記載のパンチにおいて、前記
    局部区域と前記補足区域とはシリコンポリマー等のエラ
    ストマーやポリウレタン等のエラストマーポリマによっ
    て構成されている、前記パンチ。
  12. 【請求項１２】請求項１に記載のパンチにおいて、前記
    パンチは外側スキンを有する、前記パンチ。
  13. 【請求項１３】請求項１に記載のパンチにおいて、前記
    補足区域は空所からなる、前記パンチ。
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