JP2681872B2 - 高速ニブリング機構を有するプレス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプレス装置において、ワ
ークに自由な曲線形状を精度良く加工することのできる
高速ニブリング機構を有するプレス装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】プレス装置の一つであるタレットパンチ
プレスでは、加工トン数や金型サイズの制約から、板金
に直径１５０ｍｍ以上の穴を１回で打ち抜くことはでき
ないのが通常である。そこで、従来は、比較的大きな穴
を打ち抜くためのものとして、ニブリング機構を付加
し、打抜き部分を部分的に重ね合わせながら連続的に打
ち抜き加工することにより、穴を打ち抜くことが行なわ
れていた。

【０００３】即ち、従来、板金に直径１５０ｍｍの穴を
打ち抜く場合、例えば、図６に示すように、２５φのパ
ンチを用いてパンチ部分を重ね合わせながら、２４回パ
ンチ加工することにより穴を打ち抜いていたのである。

【０００４】然し乍ら、上記のニブリング加工では打ち
抜き切断線Ｌ１，Ｌ２が所謂ギザギザで、体裁が悪い上
に危険な感じを与えるため、直接人の目に触れるところ
には使えないという問題点があった。

【０００５】このようなタレットパンチプレスによるニ
ブリング加工の欠点をカバーするため、レーザー加工機
により穴を明けることが行なわれるようになった。レー
ザー加工によれば、レーザー光を集中させた部分が溶融
し吹き飛ばされて切断されるので、加工表面（又は加工
周縁）にニブリング加工のようなギザギザは形成され
ず、また、曲線加工も容易にできるが、材料を溶融して
切断するため、材料の光吸収率のばらつきや溶融した材
料を吹き飛ばす空気圧の変動により、加工表面に波打ち
が生じるのは避けられない。

【０００６】一方、タレットパンチプレスとレーザー加
工機とを比較すると、タレットパンチプレスにより加工
された１個１個の穴は、０．０１ｍｍ単位の精度で加工
されるので、直接軸を挿入することも可能であるのに対
し、レーザー加工機による加工ではそのような高い精度
を望むことはできない。

【０００７】従って、タレットパンチプレスにおいて、
比較的容易にしかも精度高く曲線加工できるようにすれ
ば、タレットパンチプレスによるニブリング加工の適用
範囲は一層広がるものと考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述のような
従来技術に鑑み、板金を曲線形状に打ち抜き加工できる
高速ニブリング機構を具備するタレットパンチプレス装
置を提供することを、その課題とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
することを目的としてなされたもので、その構成は、パ
ンチを高速運転できる駆動源と、ワークを板厚方向を除
く２方向に独立に移動させ得るワーク搬送装置とから構
成され、前記パンチに高速で打抜き動作を行なわせなが
ら前記搬送装置により前記パンチの動作軸に直交する平
面内の２方向に微小な送りを連続して行なうことによっ
てワークを曲線形状にニブリング加工するようにしたタ
レットパンチプレス装置において、ニブリング加工に使
用するパンチ、又は、パンチとダイはそれらの前記平面
内での角度を前記平面内で回転して変更できるように形
成すると共に、前記パンチの角度変更用の駆動源又は前
記パンチとダイの角度変更用の駆動源を、前記プレス装
置のタレット回転用の駆動源と共用するように形成した
ことを特徴とするものである。

【００１０】即ち、本発明の発明者は、タレットパンチ
プレスのようなプレス装置を用いて、プレス加工により
板金を曲線形状に打ち抜き加工できるようにすることを
目的として研究を重ねた結果、 パンチを高速運転する
こと、 板金をその板厚方向を除く２方向に個々に独立
して移動させ得るようにすること、の２点を満足させる
ニブリング機構を用いれば、前記の目的を達成できるこ
とを知得し、本発明を完成したのである。

【００１１】次に、本発明について詳細に説明する。 加圧力の発生源 油圧方式であれ、メカ方式であれ、プレス装置がパンチ
に高速運転可能な加圧力を発生させるために必要であ
る。メカ方式であれば、図１に示すクラッチに連結され
たプーリ２２とクランク軸２４，連結棒２５及びラム２
６とから成り、また、油圧方式であれば、油圧シリンダ
が用いられる。但し、ここで、高速というのは、毎分６
００〜２０００回転程度を指す。従来のタレットパンチ
プレスでニブリング加工を行なう場合は、毎分５００回
程度であったが、本発明では好ましくはその２倍以上の
頻度で加圧するものとする。タレットパンチプレスのニ
ブリング加工と本発明のニブリング加工との基本的な差
は、高速であることと、加圧力が少なくて足りることで
ある。因みに、本発明における加圧力はパンチの最大径
１０ｍｍ、ワークの厚み３ｍｍとして、１０トン程度の
加圧力で足り、これは通常のタレットパンチプレスの１
／２乃至１／５程度である。

【００１２】エネルギの供給源 加圧力発生源に対して、エネルギを供給するモータやそ
の他の駆動源が必要であり、メカ方式であれば、図１に
示すモータ２とフライホイール３が用いられ、油圧方式
であれば、油圧ユニットが用いられる。

【００１３】タレットパンチプレスに本発明のニブリン
グ機構を搭載する場合は、タレットパンチと本発明によ
るニブリング機構を同時に使用することがないので、パ
ンチとダイ等の共用化が可能であり、複合化によるコス
トアップを最小限に抑えることが可能となる。尚、基本
的に、タレットパンチプレスより高速にし、加圧力を下
げるので、エネルギ供給量に差はない。

【００１４】構造体 加圧力の発生源を保持するためのフレームや搬送装置の
架台などの構造体が必要となるが、タレットパンチプレ
スに搭載する場合は、タレットパンチプレスの構造体を
共用できる。

【００１５】金 型 ニブリング加工は、常に三日月形の抜きかすが出て、中
心軸に対して左右対称でない加圧力が発生しており、パ
ンチに大きな偏心荷重が加わるし、また、レーザー加工
機による加工と同様な曲線形状の仕上がりを得るために
は、パンチの径を２〜１０ｍｍ程度と極力小さくする必
要があり、強度的に厳しい条件が求められるが、冷間鍛
造等の大きな加圧力が発生する金型に使われている公知
の技術で対応できる。例えば、超硬合金を使用すれば良
い。

【００１６】但し、従来のタレットパンチプレスと比較
すると、ストリッパー力を大きくして、確実に高速に動
かすようにしたり、高速化のためにストロークを最小化
したりするので、構造的にはかなり変わらざるを得な
い。特に、金型をタレット上に置いておくだけでは確実
性に問題が考えられるので、ラムに固定する構造を採る
ことが望ましい。

【００１７】また、金型を回転させて角度変更して使用
するときには金型の三角形又は四角形の一部又は全部の
コーナーをＲ付きにしたパンチを使えば、更に面粗度を
上げることができる。

【００１８】金型保持具 上述したように、金型をタレット上に配置しても良い
が、高速の動きの中で、上下の金型が常に三日月形の抜
きかすを出しながら、中心軸に対して左右対称でない加
圧力が発生しているので、堅固に金型を保持しないと、
金型の寿命が短くなる。また、金型をタレット上に配置
すると、精度的に同心度が出しにくいので、上下の中心
軸を合わせた別設する金型保持具に、金型を取り付ける
構造を採ることが望ましい。

【００１９】金型保持具を回転させることにより金型の
角度変更をし、その金型の最適な部分を使ってニブリン
グ加工することが可能となる。このための機構はタレッ
トパンチプレスのオートインデックス機構と基本的に同
じであって、非対称なパンチを使って鋭角な角度が残る
のを防止することができる。また、このニブリング加工
は金型の刃に対して過酷な負担を強いるので、円形のパ
ンチでは、これを少しづつ回転させて角度変更しながら
加工を行なうことにより、金型の寿命を永くすることが
できる。そのための駆動源としてタレットパンチプレス
のタレットの回転駆動用のサーボモータを使用すれば、
安価に前記ニブリング加工用のパンチの平面内での角度
変更の制御を行なうことが可能となる。

【００２０】搬送装置 板厚方向を除く平面内の２方向に自由に且つ独立に移動
できるもので、タレットパンチプレスの搬送装置と同様
のもので良い。例えば、サーボモータによりボールネジ
を駆動して、ワークを搬送できるようにする。

【００２１】ワーククランプ装置 高速ニブリングといっても、その中でより低速のニブリ
ングでは、従来のタレットパンチプレスと同様のワーク
クランプ装置が使用できる。原理的には、プレスが加工
していない間隙を狙ってワークを移動させるのである。
もし、金型がワークを貫いていて、抜け切っていないと
きに移動しようとすると、金型がワークを固定している
状態になり、ワークは移動できない。この状態で無理に
動作させれば機械が故障するので、金型がワークから抜
け終わったことの確認をとってから搬送装置が起動する
ように制御を行なう。

【００２２】しかし、更に高速化するには、上記のワー
クが金型から抜け終った確認なしで動かす必要がある。
ニブリング加工が例えば毎分１２００回とすると、１秒
間に２０回となり、１回のサイクルが０．０５秒間にな
されなければならず、上記の確認を待つ時間はなくな
る。従って、パンチがワークに挿入されたままでも、搬
送装置が動かせるようにするには、例えば、搬送装置の
動作をワークのクランプ装置により瞬間的に逃がし（遊
ばせ）、この逃げ（遊び）分の動作をバネ力として蓄え
て、パンチが抜けたときに前記バネ力の解放によりワー
クを瞬間的に動かすクランプ装置を使用すればよい。

【００２３】

【実施例】次に、本発明の実施例を図により説明する。
図１は本発明機構を搭載したタレットパンチプレスの一
例の斜視図、図２は図１の機構により直径１５０ｍｍの
ニブリング加工を実施した例の円孔の平面図、図４は図
１の機構にパンチの回転機構を付加してニブリング加工
を実施した例の孔の平面図である。

【００２４】図１において、１はタレットパンチプレス
のフレーム、２は該フレーム１に装着したモータ、３は
同じくフライホイール、４はモータ２の回転軸に取り付
けたプーリで、このプーリ４とフライホイール３にＶベ
ルト５を掛け回してある。６は上側タレット、７は下側
タレット、８はタレットパンチ用のラム、９は該ラム８
に取り付けたパンチにプレス力を伝えるラムヘッド、１
０はタレットパンチ、１１はタレット駆動軸の上プーリ
で、以上により公知のタレットパンチプレスの一例の概
略を構成する。

【００２５】２１は前記モータ２のプーリ４の反対側に
設けたプーリ、２２はクラッチを具えたプーリで、これ
らプーリ２１，２２にＶベルト２３が掛け回されてい
る。２４はクランク軸、２５はプーリ２２のクラッチの
出力側に接続した連結棒、２６は該連結棒２５に取り付
けたラム、２７は該ラム２６に取り付けたパンチ保持
具、２８は上金型であるパンチ、２９は前記パンチ保持
具２７に取り付けたパンチ回転用のプーリ、３０はダイ
保持具、３１は該ダイ保持具３０に取り付けた下金型で
あるダイ、３２はダイ保持具３０に取り付けたダイ回転
用のプーリで、以上２１〜３２により本発明ニブリング
機構の一例を構成する。尚、図中、３３は前記プーリ１
１と２９に掛け回したタイミングベルト、３４は図示し
ないがタレット駆動軸の下プーリとプーリ３２に掛け回
したタイミングベルトである。

【００２６】上記の本発明高速ニブリング機構を搭載し
たタレットパンチプレスの作用は次のとおりである。パ
ンチ２８に直径４ｍｍの円形のパンチを用い、直径１５
０ｍｍのニブリング加工を行なったところ、図２に示す
とおりであった。この加工では加工面に微小な突起Ｐが
残っているが、図３の拡大図に示すように、前記突起Ｐ
は最大でも０．１６ｍｍに過ぎず、それも毎分１２００
回の頻度で加工することにより、１５秒間で加工を完了
する。この加工速度は１．９ｍ／分で、レーザー加工機
の加工速度と略同等であり、図６に示す従来のニブリン
グ加工に比べて、加工速度は遅くなっているが、エッジ
の角度は図６に示すものが９９度であるのに対し１３５
度（図３参照）で、面粗度は格段に向上している。従っ
て、人の目に触れる部分に使用する部品としても使用で
きる。

【００２７】然し乍ら、上記の方法では、どれだけピッ
チを縮めて加工しても、円と円が重なったときに、エッ
ジ角を１８０度乃至はそれ以上にすることは不可能であ
る。これを改善するため、パンチ２８の形状を円形では
なく、図５に示すように、１辺が１０ｍｍの正方形をベ
ースにしてその２つの角部にＲを付けたパンチ２８を使
用し、パンチ回数１２０回／秒でニブリング加工を行な
った。図４はこの加工による孔の平面図である。このパ
ンチ２８の使い方は、そのまま打ち抜いて行くのではな
く、ワークを１ピッチの送りづつ（この場合、１５０ｍ
ｍの直径の円周上を３度づつ）回転させながら打ち抜く
のであるが、１ピッチ毎にパンチも同じ角度だけ回転さ
せながら加工を行なって行く。この方法によれば、エッ
ジの発生はなく、切断線のつなぎ部分の角度は１８３度
と、エッジのない滑らかな加工面が形成された。

【００２８】図５のパンチ２８によるニブリング加工に
おいては、パンチの回転機構を利用して中央上部（１２
時位置）で加工するときに、−１．５度（逃げ角）逃が
し、毎回パンチを３度ずつ回転させた。この逃げ角度を
設けた理由は、もし、図５のパンチ２８の直線部を円弧
の接線と平行にして加工して行くと、所定の円より大き
な孔が開いてしまうからである。尚、前記の逃げ角度を
設けないで、パンチのセンターを円の内側に採るように
しても良い。この調整量は、直線加工のときには０で良
いが、小さな円になればなるほど大きくなるので、微調
整が必要となる。

【００２９】上記のようにパンチの回転機構を装備した
ものの優れた点は、パンチを回転させないものでは、パ
ンチ径以下のＲ加工は不可能であるのに対し、角部のＲ
を小さくすることにより、いくらでも小さいＲ加工が可
能である点である。但し、この場合、９０度以下の鋭角
な切り込みやスリットは加工できない。

【００３０】上記実施例においては、本発明ニブリング
機構をメカ方式のタレットパンチプレスに搭載する例に
ついて述べたが、油圧方式のものに搭載しても良いし、
また、他のプレス機に搭載したり、単独で使用するよう
にしても良い。

【００３１】また、上記例では、モータとフライホイー
ルにタレットパンチプレスのものを用いたが、別個のモ
ータとフライホイールを用いるようにしても良い。この
場合は、既存の機械に取り付けるのに好適である。

【００３２】

【発明の効果】本発明は上述のとおりであって、パンチ
を高速運転する駆動源と、ワークを板厚方向を除く平面
内の２方向に独立に移動させ得るワーク搬送装置とから
構成され、プレス加工を行ないながら、平面内の２方向
に微小な送りを行なうことにより、ワークを自由な曲線
形状に加工するようにしたから、従来レーザー加工機に
比べ劣るとされていた曲線加工が自由に可能となるばか
りでなく、従来のニブリング加工では、ニブリング後の
断面にエッジが残されて体裁が悪くなり、人目に触れる
場所で用いる部品等には適さなかったが、前記エッジが
殆ど残らないで、体裁が良好となって、人目に触れる場
所で使用する部品にも適用できる。

【００３３】また、本発明機構をタレットパンチプレス
に搭載した場合は、 フレームや搬送装置、モータや制御系等、共用でき
る部分が多いので、機能の多様化に比べ、コスト的に有
利であるし、メンテナンスも容易である。 タレットパンチプレスは再現性の高い加工に優れ、
本発明のニブリング機構は自由な曲面形成に優れるの
で、互いの不得手な部分を補完できる。 エネルギ消費量は、低速で大きな力を発生するタレ
ットパンチプレス時と、高速で小さな力を必要とする本
発明機構とでは、殆ど同じであるし、フレームの強度
も、大きな力が加わるが、あまり精度的に要求されない
タレットパンチプレスと、精密な加工を要求されるが小
さな力しか必要としない本発明機構では略同等である。

【００３４】加えて、従来の小型タレットパンチプレス
では金型を自由に回転できるオートインデックス機構は
使用できなかったが、本発明機構を用いれば、どんな小
型の機械にでも使用できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明機構を搭載したタレットパンチプレスの
一例の斜視図。

【図２】図１の機構により直径１５０ｍｍのニブリング
加工を実施した例の円孔の平面図。

【図３】図２の加工線の部分拡大図。

【図４】図１の機構にパンチの回転機構を付加して直径
１５０ｍｍのニブリング加工を実施した例の孔の平面
図。

【図５】図４の加工に用いたパンチの平面図。

【図６】従来のニブリング装置により直径１５０ｍｍの
ニブリング加工を実施した例の孔の平面図。

【符号の説明】 １ タレットパンチプレス機のフレーム ２ モータ ３ フライホイール ４ プーリ ５ Ｖべルト ６ 上側タレット ７ 下側タレット ８ タレットパンチ用ラム ９ ラムヘッド １０ パンチ １１ タレット駆動軸の上プーリ ２１ モータ側プーリ ２２ クラッチ及びプーリ ２３ Ｖベルト ２４ クランクシャフト ２５ 連結棒 ２６ ラム ２７ パンチ保持具 ２８ パンチ（上側金型） ２９ パンチ回転用プーリ ３０ ダイ保持具 ３１ ダイ（下側金型） ３２ ダイ回転用プーリ ３３，３４ タイミングベルト

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パンチを高速運転できる駆動源と、ワー
   クを板厚方向を除く２方向に独立に移動させ得るワーク
   搬送装置とから構成され、前記パンチに高速で打抜き動
   作を行なわせながら前記搬送装置により前記パンチの動
   作軸に直交する平面内の２方向に微小な送りを連続して
   行なうことによってワークを曲線形状にニブリング加工
   するようにしたタレットパンチプレス装置において、ニ
   ブリング加工に使用するパンチ、又は、パンチとダイは
   それらの前記平面内での角度を前記平面内で回転して変
   更できるように形成すると共に、前記パンチの角度変更
   用の駆動源又は前記パンチとダイの角度変更用の駆動源
   を、前記プレス装置のタレット回転用の駆動源と共用す
   るように形成したことを特徴とする高速ニブリング機構
   を有するプレス装置。
2. 【請求項２】 ニブリング加工用のラムを別に設けた請
   求項１の高速ニブリング機構を有するプレス装置。
3. 【請求項３】 ニブリング加工用のパンチとダイの金型
   において、それが三角形又は四角形状の場合、当該金型
   の隅部にアールを付けた請求項１又は２の高速ニブリン
   グ機構を有するプレス装置。