JP3612123B2 - 走間穿孔装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、走行中の板材にパンチ穴を打ち抜くための走間穿孔装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、アルミニウム板や鋼板等の金属薄板からなる支持体上に感光性組成物を層状に設けて構成されたＰＳ版が、平板印刷に使用されている。ＰＳ版は、印刷機に装着して用いられるため、その装着用として前記ＰＳ版の所定の位置に複数のパンチ孔を形成する必要がある。
【０００３】
このパンチ孔形成用の穿孔装置は、一般的に、該パンチ孔の打ち抜き形状を有する複数のパンチと、このパンチの先端が嵌合する孔形状を有するダイスとを備えており、ウエブ状あるいはシート状の板材（ＰＳ版）を前記パンチとダイスとの間に挟み込み、穿孔作業を行うように構成されている。
そこで、この種の穿孔作業を効率的に行うために、例えば、特開昭６１−２４１０９６号公報に開示されているように、コントローラを介して動作タイミングが制御された穿孔機を、一定速度で巻き戻されるウエブと同速度で移動させながら該ウエブに穿孔作業を行う装置が知られている。
【０００４】
この場合、穿孔作業を繰り返し行っていくと、穿孔機を構成する刃の切れ味が劣化し易いため、板材の表面にポリエチレンラミネート紙等の合紙を密着させ、この合紙と一体的に前記板材を穿孔することが行われている。
また、特願平４−３２６９８３号公報に開示されているように、オールパルプ紙を合紙として用いるとともに、パンチとダイスの少なくともいずれかの刃先表面に非結晶の硬質カーボンをコーティングすることにより、刃の切れ味を有効に維持する技術が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように、オールパルプ紙を合紙として用い、ＳＫＨ材製のパンチ表面およびＳＫＤ材製のダイス表面に非結晶の硬質カーボンをコーティングし、０．１５ｍｍのアルミニウム薄板に穿孔を行ったところ、１０〜２０回の穿孔作業でパンチ孔周辺やパンチ孔後端に盛り上がりが発生した。具体的には、図９に示すように、板材である金属ウエブ１に形成されたパンチ孔２の後端側に盛り上がり３が生じたり、図１０に示すように、この金属ウエブ１の幅方向両端側に形成されたパンチ孔２の周辺に盛り上がり４が設けられている。
【０００６】
ここで、図９に示すように、パンチ孔２の後端側に盛り上がり３が形成されるのは、パンチの水平方向の速度と金属ウエブ１の速度がずれることに起因しており、ストリッパとダイスの隙間が多い場合や、ダイスの刃に係合する前記パンチの突出量が多い場合に、該パンチが金属ウエブから抜けるまでに該パンチの水平方向速度が前記金属ウエブの速度に比べて遅くなるからである。
【０００７】
また、図１０に示すように、金属ウエブ１の両端側のパンチ孔２において、周辺の盛り上がり４が大きくなるのは、パンチを金属ウエブ１から抜くタイミングが、この金属ウエブ１の中央部と端部とで不一致となることに起因しており、この金属ウエブ１の中央部のパンチが該金属ウエブ１の両端のパンチに比べて早く抜けると、該金属ウエブ１の中央部が下方向に撓んで両端側のパンチが抜け難くなり、該パンチとパンチ孔２が接触しながら上昇するからである。
【０００８】
そこで、従来、この種の盛り上がり３、４の発生が確認されると、ストリッパとダイスの隙間が幅方向にわたって均等に狭くなるようにこのストリッパの高さを低く調整し、あるいは、金型を分解してストリッパばねによるストリッパの撓み量を該ストリッパの中央部で小さくなるように前記ストリッパばねの本数を削減する等の作業が行われている。これにより、金型の着脱調整やストリッパの調整作業等に著しく多くの時間が費やされてしまい、生産性が低下するとともに、確認のために多大な不良品が発生する等の問題が指摘されている。
【０００９】
本発明は、この種の問題を解決するものであり、金型の調整等が不要であり、生産性の向上および不良品の削減を有効に行うことが可能な走間穿孔装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、本発明は、パンチがダイスに係合する時のストリッパと前記ダイス中央部の隙間ｈ、板材の幅方向における前記ストリッパと前記ダイス中央部の隙間ｈの誤差Δｈ、および前記板材の厚さｔが、
ｔ≦ｈ＋Δｈ≦８×ｔ
０≦Δｈ≦３×ｔ
の関係式を満たす。これにより、パンチ孔の変形が確実に阻止され、穿孔回数が有効に増加するとともに、生産性の向上が図られる。
【００１１】
また、パンチの刃先を曲面部により構成する際、この曲面部の深さｄ、パンチが配設される回転型の回転半径ｒ、ダイスの刃厚ｗ、および前記パンチが前記ダイスの刃に係合する突出量ｘが、
０．５×ｔ＜ｄ≦５．０×ｔ
ｄ＜ｘ≦ｗ＋ｄ
０．０１＜（ｈ＋ｗ＋ｄ）／ｒ＜０．０６
の関係式を満たす。一方、パンチの刃先を平面部で構成する際、
０＜ｘ≦ｗ
０．０１＜（ｈ＋ｗ）／ｒ＜０．０６
の関係式を満たす。これによって、穿孔時の衝撃を軽減するとともに、パンチの突出量を少なくすることができ、パンチ孔の変形を確実に阻止することが可能になる。
【００１２】
また、パンチの刃先平面部からキッカーピンの先端までの距離ｙ、このキッカーピンに係合するスプリングのばね定数ｋ、および合紙の引張り強さｆが、
０＜ｙ＜ｆ／ｋ
ｗ≦ｘ＋ｙ
０＜ｘ
の関係式を満たす。これにより、パンチのダイス側への突出量を小さくしつつ穿孔屑が引き上げられることを防止でき、しかも、合紙の破れを確実に阻止することが可能になる。
【００１３】
また、ストリッパの開口部とパンチのクリアランスｃが、
０．２×ｔ≦ｃ≦３．０×ｔ
の関係式を満たすことによって、前記ストリッパとダイスの隙間のばらつきを小さくすることができ、高精度なパンチ孔を形成することが可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る走間穿孔装置１０の概略正面図であり、図２は、前記走間穿孔装置１０の一部縦断側面図である。
走間穿孔装置１０は、下型プレート１２に装着され、図１中、矢印Ａ方向に搬送される金属薄板等の板材１４と同速度で矢印Ａ方向に移動自在なダイス１６と、上型プレート（回転型）１８に配設され前記ダイス１６に向かって進退可能な複数のパンチ２０と、前記上型プレート１８に進退自在に装着されて前記パンチ２０による打ち抜き時に前記板材１４に当接し、または、該板材１４との間に隙間を有するストリッパ２２とを備える。
【００１５】
図１および図２に示すように、走間穿孔装置１０を構成する基台２４上には、矢印Ａ方向に指向し、かつ互いに平行な一対のガイドレール２６が設けられ、このガイドレール２６に移動台２８が摺動自在に支持される。移動台２８の上部に下型プレート１２が配置されるとともに、この移動台２８に鉛直方向に指向して摺動自在に支持される一対の加工軸３０に、上型プレート１８が保持される。
【００１６】
図２に示すように、各加工軸３０の略中央部には、クランクシャフト３２を構成する第１軸３４が回転自在に挿入され、この第１軸３４と長尺な第２軸３６の両端とが一対の第１アーム３８を介して連結される。第２軸３６は、基台２４に回転自在に支持されており、この第２軸３６の一方の端部側に設けられた第３軸４０は、減速機４２を介して駆動モータ４４に連結される。この第３軸４０には、ベルト・プーリ手段４６を介してロータリエンコーダ４８が係合している。クランクシャフト３２は、駆動モータ４４を介して回転し、上型プレート１８に装着されたパンチ２０が第１アーム３８の長さに対応して回転半径ｒで回転される。
【００１７】
図１〜図３に示すように、下型プレート１２の４隅には、ガイドロッド５０が立設され、このガイドロッド５０の近傍にストッパ５１が設けられる。下型プレート１２の略中央部に、ダイス１６が配設され、このダイス１６に各パンチ２０側に対応して刃部５２が設けられている。
ガイドロッド５０には、上型プレート１８が昇降自在に支持されており、この上型プレート１８の下面部にパンチホルダ５４を介して複数のパンチ２０が装着される。このパンチ２０は、２列でかつ各列に４〜７０本、本実施形態では、３０本ずつ配設されている。上型プレート１８の下部には、４〜１２本のストリッパスプリング５６を介してストリッパ２２が昇降自在に保持される。このストリッパ２２の下面には、予め深さ０．２５ｍｍの凹部５８が形成される。この凹部５８は、図２に示すように、板材１４の走行方向に交差する幅方向に対して上方に湾曲するように構成される。
【００１８】
図４に示すように、パンチ２０の刃先６０には、外周部側の平面部６２から前記刃先６０の中央部に向かって内方に湾曲する曲面部６４が設けられる。パンチ２０の中央部に軸線方向に段付孔部６６が形成され、この段付孔部６６の大径部側にスプリング６８が配設され、このスプリング６８の一端部が前記パンチ２０に螺入されるセットビス７０により保持される。スプリング６８の他端部にキッカーピン７２が係合し、このキッカーピン７２の先端部７２ａが該パンチ２０の刃先６０から外方に突出している。
【００１９】
図５に示すように、パンチ２０がダイス１６に係合する時のストリッパ２２とこのダイス１６の中央部の隙間ｈ、板材１４の走行方向に交差する幅方向における前記ストリッパ２２と前記ダイス１６の中央部の隙間ｈの誤差Δｈ、および前記板材１４の厚さｔは、
ｔ≦ｈ＋Δｈ≦８×ｔ …（１）
０≦Δｈ≦３×ｔ …（２）
の関係式を満たすように設定される。この板材１４の厚さｔは、アルミニウム薄板である支持体７４の板厚ｔ１と、この支持体７４の表面に接着されたオールパルプ紙である合紙７６の板厚ｔ２とを加えた寸法である。
【００２０】
回転型である上型プレート１８の回転半径ｒ、パンチ２０の刃先６０を構成する平面部６２から曲面部６４までの深さｄ、ダイス１６の刃厚ｗおよび前記パンチ２０による打ち抜き時に該パンチ２０が前記ダイス１６の刃に係合する突出量ｘ（図６参照）は、
０．５×ｔ＜ｄ≦５．０×ｔ …（３）
ｄ＜ｘ≦ｗ＋ｄ …（４）
０．０１＜（ｈ＋ｗ＋ｄ）／ｒ＜０．０６ …（５）
の関係式を満たすように設定される。
【００２１】
パンチ２０内に配設されたスプリング６８のばね定数ｋ、このパンチ２０の刃先６０の平面部６２からキッカーピン７２の先端７２ａまでの距離ｙ、および合紙７６の引張り強さｆは、
０＜ｙ＜ｆ／ｋ …（６）
ｗ≦ｘ＋ｙ …（７）
０＜ｘ …（８）
の関係式を満たすように設定される。
【００２２】
ストリッパ２２には、パンチ２０を挿通させる開口部２２ａが形成されるとともに、この開口部２２ａと前記パンチ２０のクリアランスｃは、
０．２×ｔ≦ｃ≦３．０×ｔ …（９）
の関係式を満たすように設定される。
このように構成される走間穿孔装置１０の動作について、以下に説明する。
【００２３】
支持体７４の上面に合紙７６が接着された板材１４が、図１に示すように、矢印Ａ方向に連続的に搬送されており、走間穿孔装置１０は、この板材１４の搬送に同期して駆動される。
すなわち、駆動モータ４４の作用下に減速機４２を介しクランクシャフト３２が所定の回転速度で、図１中、矢印方向に回転すると、第１軸３４が第２軸３６を中心に回転半径ｒを有して回転する。このため、移動台２８は、ガイドレール２６に沿って矢印Ｂ方向に進退変位し、ダイス１６とパンチ２０とによる加工位置近傍では、板材１４と同速度で矢印Ａ方向に移動する。第１軸３４に係合する加工軸３０は、上下方向（矢印Ｃ方向）に進退変位し、この加工軸３０に保持されている上型プレート１８は、基台２４に対し回転半径ｒに沿って回転移動することになる。
【００２４】
この場合、上型プレート１８は、ガイドロッド５０を介して下型プレート１２に対し上下方向に移動し、この上型プレート１８が下降して、先ず、ストリッパ２２がストッパ５１に当接した後、ストリッパスプリング５６に抗して前記上型プレート１８が下降する。このため、上型プレート１８にパンチホルダ５４を介して配設されているパンチ２０は、ダイス１６の刃部５２に係合して板材１４に対する穿孔作業を行う。
【００２５】
上記穿孔作業が終了した後、パンチ２０がパンチホルダ５４を介して上型プレート１８と一体的に上昇すると、ストリッパ２２は、このパンチ２０が板材１４から円滑に離脱するようにこの板材１４を保持する。このパンチ２０が所定の位置まで上昇した後、ストリッパ２２が上型プレート１８を介して上昇する。
パンチ２０が上昇すると、このパンチ２０内に配置されているスプリング６８の弾発力を介してキッカーピン７２が前記パンチ２０の刃先６０から下方に突出する。これにより、刃先６０に付着している穿孔屑は、キッカーピン７２の先端部７２ａにより押圧されて除去される。
【００２６】
次に、板厚ｔ１＝０．１５ｍｍのアルミニウム薄板である支持体７４上に、板厚ｔ２＝０．０５ｍｍでかつ引張り強さｆ＝２．０ｋｇのオールパルプ紙である合紙７６が接着された板材１４（ｔ＝０．２ｍｍ）を用い、表１に示す寸法に設定された従来の走間穿孔装置（具体的な構成は、走間穿孔装置１０と同様である）を用いて穿孔作業を行った。なお、上型プレート１８の回転半径ｒ＝６５ｍｍに設定された。
【００２７】
【表１】

【００２８】
その結果、穿孔回数が１０〜３０回になると、図９および図１０に示すように、パンチ孔２に盛り上がり３、４が生じてしまった。これは、表１中、隙間の誤差（ばらつき）Δｈ＝０．８５ｍｍと大きいため、ストリッパ２２とダイス１６の間隙のばらつきが大きくなって、パンチ２０が板材１４から抜けるまでに相当な時間がかかり、このパンチ２０の水平方向速度が前記板材１４の速度に比べて遅くなってしまったからである。
【００２９】
また、表１中、クリアランスｃが１．０ｍｍに設定されているため、穿孔後にパンチ２０が上昇する際、板材１４がストリッパ２２の開口部２２ａに入り込んでしまい、図１０に示すように、パンチ孔２の周辺部全体に盛り上がり４が発生してしまった。
これに対して、表２に示す寸法に設定された走間穿孔装置１０を用いて穿孔作業を行ったところ、穿孔回数が５万回以上の連続穿孔を行っても、パンチ孔２の形状に不良が発生しなかった。
【００３０】
【表２】

【００３１】
すなわち、表２では、誤差Δｈ＝０．１ｍｍと小さく、かつクリアランスｃも０．１ｍｍと小さな値に設定されており、パンチ孔２に盛り上がり３、４が発生することを確実に阻止することができた。従って、（１）式、（２）式および（９）式を満たすことにより、多数の穿孔回数を行っても高精度なパンチ孔２を確実に形成することが可能になるという効果が得られた。
【００３２】
ところが、表２に示す条件では、穿孔屑がダイス１６に残ってしまい、パンチ２０が上昇する際にこの穿孔屑の合紙部分が板材１４に付着してこの板材１４が損傷する等の品質低下が惹起されてしまった。これは、ダイス１６の刃厚ｗの寸法に対して、パンチ２０が前記ダイス１６の刃に係合する突出量ｘの寸法が小さ過ぎるため、穿孔屑を前記ダイス１６から押し出すことができないからである。
【００３３】
そこで、表３に示すように、各寸法が設定された走間穿孔装置１０を用いて穿孔作業を行ったところ、パンチ孔２の形状不良が発生することがなく、しかも穿孔屑が板材１４側に引き上げられることがなく、高品質な穿孔作業が確実に遂行されるという利点が得られた。
【００３４】
【表３】

【００３５】
すなわち、表３では、（７）式の関係をも満たすことにより、合紙７６を有する板材１４の穿孔作業が有効に遂行されることになる。
このように、本実施形態に係る走間穿孔装置１０では、（１）式および（２）式を満たすことにより、板材１４に形成されるパンチ孔２に変形が発生することがなく、穿孔回数が有効に増加して生産性の向上が可能になるという効果が得られる。
【００３６】
また、（３）式〜（５）式を満たすことにより、パンチ２０による穿孔時に生じていた衝撃が軽減されるとともに、パンチ２０のダイス１６内に突出する突出量ｘを少なくしても、孔変形が発生することを確実に阻止することができる。
また、（６）式〜（８）式を満たすことにより、パンチ２０の突出量ｘを削減しつつこのパンチ２０の上昇時に穿孔屑が引き上げられることを回避し、しかも合紙７６の破損等を有効に防止することが可能になる。さらにまた、（９）式を満たすことによって、孔変形の発生を効果的に削減することができる。
【００３７】
しかも、本実施形態では、図２に示すように、下型プレート１２に設けられたストッパ５１とストリッパスプリング５６とを、距離ｓ（６５ｍｍ）の位置に設定するとともに、ストリッパ２２の下面に深さ０．２５ｍｍの凹部５８が形成される。これにより、パンチ２０がダイス１６に係合する時に、ストリッパ２２と前記ダイス１６の隙間を板材１４の幅方向に向かって均一に維持することが可能になる。
【００３８】
なお、パンチ２０の刃先６０に平面部６２と曲面部６４が設けられているが、図７に示す第２の実施形態に係るパンチ２０ａのように、刃先６０ａを曲面部６４ａのみから構成してもよい。その際、（３）式〜（５）式を満たすことにより、パンチ２０と同様の効果が得られる。
さらに、図８に示す第３の実施形態のように、パンチホルダ５４に配設されたパンチ２０ｂの本数が少ない場合には、このパンチ２０ｂの刃先６０ｂを平面部６２ａのみで構成することもできる。その際、パンチ２０ｂの刃先６０ｂの突出量ｘと、前記刃先６０ｂからキッカーピン７２の先端部７２ａまでの距離ｙと、ダイス１６の刃厚ｗとは、
０＜ｘ≦ｗ …（１０）
０．０１＜（ｈ＋ｗ）／ｒ＜０．０６ …（１１）
ｗ≦ｘ＋ｙ（ただし、ｘ＞０） …（１２）
の関係を満たすように設定されることにより、パンチ２０と同様の効果が得られる。
【００３９】
また、パンチ２０の断面形状は、例えば、円形、長円形、半長円形または四角形等、如何なる形状でも同様の効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】
本発明に係る走間穿孔装置では、パンチがダイスに係合する時のストリッパと前記ダイス中央部の隙間ｈ、板材の幅方向における前記ストリッパと前記ダイスの隙間ｈの誤差Δｈ、および前記板材の厚さｔが、
ｔ≦ｈ＋Δｈ≦８×ｔ
０≦Δｈ≦３×ｔ
の関係式を満たすことにより、パンチ孔の変形が確実に阻止され、穿孔回数が有効に増加するとともに、生産性の向上が図られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る走間穿孔装置の概略正面説明図である。
【図２】前記走間穿孔装置の一部縦断側面図である。
【図３】前記走間穿孔装置を構成する下型プレートおよび上型プレートの縦断面図である。
【図４】前記走間穿孔装置を構成するパンチの縦断面図である。
【図５】前記走間穿孔装置を構成するダイス、ストリッパおよびパンチの一部拡大断面図である。
【図６】ダイスとパンチにより穿孔を行う際の動作を示す一部断面図である。
【図７】刃先が曲面部のみからなるパンチの説明図である。
【図８】刃先が平面部のみからなるパンチの説明図である。
【図９】パンチ孔の後端側に盛り上がりが形成された状態の斜視説明図である。
【図１０】パンチ孔の周縁全体に盛り上がりが形成された状態の斜視説明図である。
【符号の説明】
１０…走間穿孔装置 １２…下型プレート
１４…板材 １６…ダイス
１８…上型プレート ２０、２０ａ、２０ｂ…パンチ
２２…ストリッパ ２８…移動台
６０、６０ａ、６０ｂ…刃先 ６２、６２ａ…平面部
６４、６４ａ…曲面部 ６８…スプリング
７２…キッカーピン ７４…支持体
７６…合紙

Claims (5)

1. 走行中の板材にパンチ穴を打ち抜くための走間穿孔装置であって、
   前記板材と略等速度で移動自在なダイスと、
   前記ダイスに向かって進退可能なパンチと、
   前記パンチによる打ち抜き時に前記板材に当接し、または該板材との間に隙間を有して配置されるストリッパと、
   を備えるとともに、
   前記パンチが前記ダイスに係合する時の前記ストリッパと前記ダイス中央部の隙間ｈ、前記板材の走行方向に交差する幅方向における前記ストリッパと前記ダイス中央部の隙間ｈの誤差Δｈ、および前記板材の厚さｔが、
   ｔ≦ｈ＋Δｈ≦８×ｔ
   ０≦Δｈ≦３×ｔ
   の関係式を満たすことを特徴とする走間穿孔装置。
2. 請求項１記載の走間穿孔装置において、前記パンチは、回転移動する回転型に配設されるとともに、
   前記パンチの刃先には、前記刃先の中央部に向かって内方に湾曲する曲面部が設けられており、
   前記回転型の回転半径ｒ、前記曲面部の深さｄ、前記ダイスの刃厚ｗ、および前記パンチによる打ち抜き時に該パンチが前記ダイスの刃に係合する突出量ｘが、
   ０．５×ｔ＜ｄ≦５．０×ｔ
   ｄ＜ｘ≦ｗ＋ｄ
   ０．０１＜（ｈ＋ｗ＋ｄ）／ｒ＜０．０６
   の関係式を満たすことを特徴とする走間穿孔装置。
3. 請求項１記載の走間穿孔装置において、前記パンチは、回転移動する回転型に配設されるとともに、
   前記パンチの刃先は、平面部で構成されており、
   前記回転型の回転半径ｒ、前記ダイスの刃厚ｗ、および前記パンチによる打ち抜き時に該パンチが前記ダイスの刃に係合する突出量ｘが、
   ０＜ｘ≦ｗ
   ０．０１＜（ｈ＋ｗ）／ｒ＜０．０６
   の関係式を満たすことを特徴とする走間穿孔装置。
4. 請求項１記載の走間穿孔装置において、前記パンチの内部にスプリングを介して進退自在に配設され、合紙が静電接着された前記板材を該パンチにより打ち抜く時に生じる加工屑を押し出すためのキッカーピンを備えるとともに、
   前記スプリングのばね定数ｋ、前記パンチの刃先平面部から前記キッカーピンの先端までの距離ｙ、および前記合紙の引張り強さｆが、
   ０＜ｙ＜ｆ／ｋ
   ｗ≦ｘ＋ｙ
   ０＜ｘ
   の関係式を満たすことを特徴とする走間穿孔装置。
5. 請求項２または３記載の走間穿孔装置において、前記ストリッパには、前記パンチを挿通させる開口部が形成されるとともに、
   前記開口部と前記パンチのクリアランスｃが、
   ０．２×ｔ＜ｃ≦３．０×ｔ
   の関係式を満たすことを特徴とする走間穿孔装置。

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