JP4822403B2 - パンチプレスにおけるタッピング加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、金型回転割り出し装置をタップの回転手段として組み込んだパンチプレスにおけるタッピング加工方法に関する。

従来より、加工効率向上のために、パンチ加工からタッピング加工までを連続工程で行えるように、パンチプレスにタッピング装置やタッピング金型などを組み込むことがある。

このうち、パンチプレスに組み込んだタッピング装置の一例としては、例えば特開平８−７１８４８号公報に開示されているものがあり、直線運動を回転運動に変換する装置１００（同公報の図１）と、該変換装置１００を用いたプレス機械用回転工具装置１を有している。

この構成により、ラム（同公報の図１では打撃子（ストライカ）Ｓ）を下降させれば、本願の図５に示すように、ダイ７３上のワークＷを板押さえ７０で押さえた状態で、下降するラムの直線運動が回転運動に変換されてタッピング工具であるタップ７１に伝達されるので、該タップ７１が回転しながら下降することにより、前記ワークＷの下穴７２にタッピング加工を施す。
特開平８−７１８４８号公報

しかし、前記特開平８−７１８４８号公報では、タップ７１（本願の図５）を回転させながら下降させるというタップ制御動作と、板押さえ７０を下降させてワークＷの上面を押さえるという板押さえ制御動作が、前記したラムという同じ駆動源により行われる。

従って、タップ７１が回転しながら下降することにより、ワークＷの下穴７２に食い込めば食い込む程、板押さえ７０もワークＷ上面をより強く押さえつけるようになり、そのため、次のような課題が発生する。

（１）既に有るねじ穴７４の周辺が潰され、ねじ穴７４が硬くなるので、下穴７２のタッピング加工ができない。
即ち、タッピングの加工位置である下穴７２の周囲（ワーク領域Ａ）に、既にタッピング加工され雌ねじが切られたねじ穴７４が有る場合に、板押さえ７０でワーク領域Ａが押さえつけられると、その領域Ａが潰されるので、ねじ穴７４が狭くなる。

その結果、ねじ穴７４には、例えば雄ねじが切られた対応するボルトが螺合しにくくなり、該ねじ穴７４は硬くなって使用できなくなるので、図５の場合には、下穴７２のタッピング加工ができない。

（２）バーリング部をタッピング加工する場合には、バーリング部を潰さないようにするために、加工ピッチが制限される。
即ち、ワークＷ上に所定の間隔で形成されたバーリング部（例えば本願の図３に相当）をタッピング加工する場合には、例えば両側のバーリング部の部分を前記板押さえ７０（本願の図５）が強く押さえつけると、バーリング部が潰されてしまい、このバーリング部のタッピング加工が不能になる。

つまり、板押さえ７０で押さえつけられないようなワークＷ上のバーリング部しかタッピング加工ができず、このため、各バーリング部の間隔、即ち加工ピッチが制限されてしまう。

（３）下穴７２の周囲に成形部などの突起物が有る場合には、タッピング加工ができない。
即ち、加工位置である下穴７２（本願の図５）の周囲に突起物である例えば成形部がある場合には、この成形部を前記板押さえ７０が強く押さえつけると、成形部が潰されてしまい、製品としての価値が無くなる。

その結果、このような成形部が有るワークについては、タッピング加工ができない。

このように、従来は、既述したように、タップ７１（本願の図５）を回転させながら下降させるというタップ制御動作と、板押さえ７０を下降させてワークＷの上面を押さえさせるという板押さえ制御動作が、同じ駆動源（ラム）により行われるので、タップ７１の下降に伴って板押さえ７０も下降し、該板押さえ７０で下穴７２の周囲のワーク領域Ａが押し潰されることにより、前記（１）〜（３）で述べたように、ねじ穴７４が硬くなるなどの不都合が生じ、そのため、タッピング加工が困難若しくは不能となり、又は加工ピッチが制限されることにより、加工効率が極めて低下している。

この課題を解決するために、板押さえを行わない方法、及び板押さえ７０の一部をバーリング部や成形部などの突起物から逃がしながら加工を行って、該突起物との干渉を防止する方法が考えられる。

しかし、前者の方法では、加工中にワークＷが反ってしまい、タップ７１が折れることがあり、また、後者の方法では、逃がす箇所（板押さえ７０の一部）が予め定まっているので、その逃がす箇所に対応するような位置にバーリング部などの突起物が形成されたワークしか加工ができず、同様に、加工ピッチが制限されてしまう。

このため、別工程でタッピング加工を行わざるを得ず、加工効率が低下する。

本発明の目的は、タッピング加工中に、加工位置の周囲のワーク部分を板押さえで潰さないようにすることにより、タッピング加工を容易若しくは可能にし、又は加工ピッチの制限を無くし、加工効率の向上を図る。

上記課題を解決するため、本発明は、
請求項１に記載したように、ワーク上の所定の加工位置に対してタッピング加工を行うタップの制御動作と、該加工位置の周囲のワーク部分を押さえる板押さえの制御動作とをそれぞれ独立して行うパンチプレスにおけるタッピング加工方法において、
上記板押さえで押さえられるワーク部分に突起物が無い第１パターンか、突起物が有る第２パターンかを判断し、その後、各パターンにより予め設定されたストローク量だけラムを下降させることにより、板押さえを下降させ、第１パターンの場合には、突起物が無いワーク上面を板押さえで押さえ、第２パターンの場合には、突起物が有るワーク上面を板押さえで押さえることを特徴とするパンチプレスにおけるタッピング加工方法という手段を提供する。

従って、上記請求項１記載の本発明の構成によれば、例えば板押さえ５１で押さえられるワークＷ部分に突起物が無い第１パターンか（図２）、突起物が有る第２パターンか（図３）を判断し（図４のステップ１０１）、その後、各パターンにより予め設定されたストローク量（例えば第１パターンのストローク量をＡとすれば（図２）、第２パターンのストローク量は、Ａよりも突起物の高さＨだけ小さいＡ−Ｈ（図３））だけラム５（図１）を下降させることにより、板押さえ５１を下降させ、第１パターンの場合には（図２）、突起物が無いワークＷ上面を板押さえ５１で押さえ（図４のステップ１０２）、第２パターンの場合には（図３）、突起物が有るワークＷ上面を板押さえ５１で押さえ（図４のステップ１０８）、この状態で、ラム５（図１）とは別の金型回転割り出し装置７から成る回転手段と、エアーブロー装置８により作動するピストン６１から成る上下動手段を介して、タップホルダ４５下端のタップ４７を回転させながら下降させることができるので（図４のステップ１０３）、板押さえ５１の制御動作とタップ４７の制御動作を互いに独立して行うことにより、両制御動作を相互に影響しないようにすることができ、そのため、タップ４７が下降しても板押さえ５１が下降することは無くなり（図４のステップ１０４のＹＥＳ）、タッピング加工中に、加工位置（例えば下穴２（図１））の周囲のワークＷ部分を潰すことはなく、従って、従来のように（図５）、加工中に板押さえ７０で押さえられた部分（Ａ領域）が潰されることにより、ねじ穴７４が硬くなるので、下穴７２のタッピング加工が困難になるなどの不都合は生じなくなる。

このため、請求項１記載の本発明によれば、タッピング加工中に、加工位置の周囲のワーク部分を板押さえで潰さないようにすることにより、タッピング加工を容易若しくは可能にし、又は加工ピッチの制限を無くし、加工効率の向上を図るという効果を奏する。

以下、本発明を、実施の形態により添付図面を参照して、説明する。
図１は、パンチプレスを示し、該パンチプレスは、よく知られているように、上部ホルダ１と下部ホルダ２２１を有し、上方には、本来は上部ホルダ１に装着されたパンチを打圧するラム５が配置されている。

図１には、本発明に係るタッピング加工方法を（図２〜図３）実施するための金型回転割り出し装置７に装着されたタッピング装置３５が開示されている（例えば、ＷＯ２００４／０３７４８２の図１、図３）。

上記金型回転割り出し装置７は、本来は、上部ホルダ１側と下部ホルダ２２１側に設けられている双方を同期させることにより、例えば方向性を有する打ち抜き穴をパンチ加工する金型（パンチとダイ）の回転角度を割り出すものであるが、本発明では、上部ホルダ１側の金型回転割り出し装置７だけを、タップ４７の回転手段として用い、ダイＤ上のワークＷの加工位置（例えば、下穴２）に対してタッピング加工を行う。

このため、上部ホルダ１上の金型ホルダ２１には、パンチの代わりにタッピング装置３５が取り付けられ、このタッピング装置３５のタップ４７を前記金型回転割り出し装置７で回転させるようになっている。

また、前記ラム５は、既述したように、本来は、パンチを打圧することにより、パンチとダイによりワークＷにパンチ加工を行うが、本発明では、このラム５を、後述するシャンク本体３７下端の板押さえ５１の制御だけに用いる（図２、図３）。

更に、既述したように、前記金型回転割り出し装置７とエアーブロー装置８などは、板押さえ５１の制御動作とは独立した、前記タップ４７の制御動作だけに用いる。

前記金型ホルダ２１は、上部ホルダ１上面にガイドピン２３とリフトスプリング２７を介して上下動自在に支持されたスライダ２５を有し、該スライダ２５は、リフトプレート２９に一体的に取り付けられている。

上記リフトプレート２９には、ホルダ筒３１が固定され、該ホルダ筒３１は、前記金型回転割り出し装置７の回転筒１１に挿入され、該ホルダ筒３１には、前記タッピング装置３５が取り付けられている。

このタッピング装置３５は、シャンク本体３７と、ヘッドホルダ５７と、ヘッド部材６５により構成されている。

即ち、タッピング装置３５は、前記ホルダ筒３１より若干径が小さいシャンク本体３７を有し、該シャンク本体３７の下端には、タップ４７より下方に突出した板押さえ５１が、回転自在に取り付けられている。

また、シャンク本体３７は、キー３９、キー溝４１を介して、前記回転筒１１に係合し、該シャンク本体３７は回転筒１１に対して上下動自在であり、また、回転筒１１の回転に従って回転するようになっている。

シャンク本体３７の上端は、ホルダ筒３１の内方突出部３３に対して、係止リング５３を介して回転自在に取り付けられ、該シャンク本体３７の上端には、ヘッドホルダ５７が回転自在に取り付けられている。

このヘッドホルダ５７に形成された大径穴５７Ｈの上部には、ガイドピン６７と板押さえ用の弾性部材６９を介して、ヘッド部材６５が上下動自在に取り付けられている。

この構成により、例えば後述する各パターン（図２、図３）により予め設定された所定のストローク量だけ、ラム５を下降させ、板押さえ５１でワークＷ上面を押さえる場合には（図４のステップ１０１→ステップ１０２又はステップ１０８）、次の動作が行われる。

即ち、ラム５が下降して前記ヘッド部材６５を打圧すると、先ず、比較的弱い復元力のリフトスプリング２７が撓んで、タッピング装置３５を搭載した金型ホルダ２１全体が下降することにより、シャンク本体３７下端の板押さえ５１が、該当するワークＷ上面（図２、図３）に当接し、更に、ラム５を僅かに下降させると、今度は、比較的強い復元力の弾性部材６９が撓んで、板押さえ５１が前記ワークＷ上面を強固に固定する。

この場合、本発明によれば、この板押さえ５１の制御動作の後は、既述したように、該板押さえ５１の制御動作とは独立したタップ４７の制御動作が行われるので（図４のステップ１０３）、上記板押さえ以降（図２、図３）、タップ４７が下降しても板押さえ５１は押圧されずにそのままの位置を保持し、該板押さえ５１によりワークＷ上面は、潰されない。上記板押さえ動作には（図２、図３）、板押さえ５１がワークＷ上面を完全には押さえていないが、該ワークＷのバタツキを抑制する程度に、ワークＷ上面を押さえている場合も含まれる。

上記タッピング装置３５を構成するシャンク本体３７には、下端にタップ４７を備えたタップホルダ４５が内蔵され、該タップホルダ４５は、キー４３、キー溝５５を介して、該シャンク本体３７に係合している。

これにより、タップホルダ４５は、シャンク本体３７に対して上下動自在であり、また、前記回転筒１１を介してシャンク本体３７が回転すると、該タップホルダ４５が回転するようになっている。

上記タップホルダ４５は、上方に延びてシャンク本体３７に形成した大径穴３７Ｈに進入し、該大径穴３７Ｈの底部とフランジ４５Ｆ間の弾性部材４９を介して上方に付勢され、該タップホルダ４５は、既述したヘッドホルダ５７と後述する押圧ロッド５９の下端に当接している。

前記押圧ロッド５９は、上方に延びて既述したヘッドホルダ５７の大径穴５７Ｈに進入し、該押圧ロッド５９は、衝撃吸収手段である弾性部材６３を介してピストン６１に支持され、該ピストン６１は、既述したヘッド部材６５に当接している。

また、タップホルダ４５には貫通孔４５Ｈが、押圧ロッド５９には貫通孔５９Ｈが、ピストン６１には貫通孔６１Ｈが、ヘッド部材６５にはより大径の貫通孔６５Ｈが、ラム５には噴出口５Ｈがそれぞれ形成され、これら貫通孔と噴出口は連通している。

この構成により、ラム５がヘッド部材６５に当接して、前記したように、シャンク本体３７下端の板押さえ５１がワークＷ上面を強固に固定した状態で（図２、図３、図４のステップ１０２又はステップ１０８）、エアーブロー装置８（図１）からオイルミストが混入されたエアーブローを供給すれば、該エアーブローは、該ラム５の噴出口５Ｈからヘッド部材６５の貫通孔６５Ｈを通ってピストン６１を押圧する。

これにより、ピストン６１は、下降を開始し、弾性部材６３と押圧ロッド５９を介して、タップホルダ４５を下降させるので、タップ４７も下降してワークＷ上の加工位置（例えば下穴２）と係合し、金型回転割り出し装置７で回転したタップ４７により、タッピング加工が行われる。

また、エアーブローに混入されたオイルミストは、ラム５の噴出口５Ｈからヘッド部材６５の貫通孔６５Ｈを通って、ピストン６１、押圧ロッド５９、タップホルダ４５にそれぞれ形成された前記貫通孔６１Ｈ、５９Ｈ、４５Ｈを通過することにより、タップ４７に到達すると共に、ヘッド部材６５などの潤滑部に進入し、潤滑と冷却を行う。

一方、金型回転割り出し装置７の回転筒１１は、上部ホルダ１に回転自在に取り付けられ、該回転筒１１の上部には、ウォームホイール１３が固定されている。

この構成により、モータなどを介して前記ウォームホイール１３を回転させれば、回転筒１１が回転するので、該回転筒１１に係合したシャンク本体３７が回転し、従って、該シャンク本体３７に係合しているタップホルダ４５が回転することにより、その下端のタップ４７も回転する。

従って、金型回転割り出し装置７によりタップ４７を回転させながら、既述したエアーブロー装置８により下降させることにより、前記したようにタッピング加工が行われる。

また、下部ホルダ２２１（図１）のダイＤには、タッピング加工状態検出用の作動子２２７、例えばプランジャが内蔵され、該プランジャ２２７は、弾性部材２３１により上方に付勢され、常態においては、図示するように、ダイ本体２２５の天井に当接している。

そして、このプランジャ２２７にエアを供給するエア源２４９、圧力センサ２５３、該プランジャ２２７、及び接続路２５１は、よく知られているように、タッピング加工状態監視機構を構成し、このタッピング加工状態監視機構を用いたタッピング加工状態検出方法については、本願を分割した新たな特許出願で開示したので、詳細な説明は省略する。

また、前記プランジャ２２７の当接部２３５には、ワークＷの加工位置（下穴２）側と該プランジャ２２７内の排出孔２３９とを連通する連通穴２４１が形成され、タッピング加工中に発生した切粉などが外部に排出されるようになっている。

図２（第１パターン）、図３（第２パターン）は、本発明に係るタッピング加工方法の第１実施例、第２実施例を示し、加工位置（例えば下穴２やバーリング部４、６）の周囲であって板押さえ５１で押さえられるワークＷ部分に、突起物（成形部やバーリング部など）が無い場合が第１パターン（図２）であり、突起物が有る場合が第２パターン（図３）である。

上記第１パターンか第２パターンかは、本発明を実施するための既述した装置（図１）のＮＣ装置（図示省略）が、製品情報（例えばＣＡＤ情報）に基づいて判断し（図４のステップ１０１）、その判断に基づいて、各パターンにより予め設定されたストローク量だけラム５を（図１）下降させることにより、板押さえ５１を下降させる。

そして、前記第１パターン（図２）の場合には、突起物が無いワークＷ上面を板押さえ５１で押さえ（図４のステップ１０２）、第２パターン（図３）の場合には、突起物が有るワークＷ上面を板押さえ５１で押さえる（図４のステップ１０８）。

この場合、ラム５のストローク量としては、既述したように、例えば第１パターンのストローク量をＡとすれば（図２）、第２パターンのストローク量は、Ａよりも突起物の高さＨだけ小さいＡ−Ｈである（図３）。

また、突起物が有る場合は（図３）、この突起物の上下方向は問わず、例えば図３（Ａ）のように下向きバーリング部４の場合でも、また図３（Ｂ）のように、上向きバーリング部６の場合でも、板押さえ５１は、このバーリング部４、６が有るワークＷ部分（上面）を押さえる。

以下、図１の装置を利用した本発明に係るタッピング加工方法を、図２〜図４に基づいて説明する。

図４のステップ１０１において、突起物が無い第１パターンか、突起物が有る第２パターンかを判断し、第１パターンの場合には（図４のステップ１０１の下矢）、ステップ１０２において、予め設定された第１パターンのストローク量だけラム５を下降させ、突起物が無いワークＷ上面を板押さえ５１で押さえ、第２パターンの場合には（図４のステップ１０１の右矢）、ステップ１０８において、予め設定された第２パターンのストローク量だけラム５を下降させ、突起物が有るワークＷ上面を板押さえ５１で押さえ、ステップ１０３において、タップ４７を金型回転割り出し装置７により回転させながら、エアーブローにより下降させ、ステップ１０４において、タップ４７が下降端に到達したか否かを判断し、下降端に到達したときには（図４のステップ１０４のＹＥＳ）、ステップ１０５において、タップ４７の回転と下降を停止し、該タップ４７を逆転、上昇させ、ラム５を上昇させる。

即ち、図１の装置のＮＣ装置（図示省略）は、製品情報に基づいて、図２の第１パターンか、図３の第２パターンかを判断した後、ラム５を（図１）制御することにより、前記各パターンに基づいて予め設定されたストローク量Ａ（図２）又はＡ−Ｈ（図３）だけ、該ラム５を下降させることにより、板押さえ５１で該当するワークＷ上面を押さえる。

そして、ラム５が下降端に到達する直前に、金型回転割り出し装置７を作動させてウォームホイール１３を回転させると同時に、エアーブロー装置８からオイルミストが混入されたエアーブローをラム５の噴出口５Ｈから供給することにより、タップ４７を回転させながら下降させる。

この場合、タップ４７は、ワークＷに接触後下穴２に係合してタッピング加工を行いワークＷを貫通することにより、下降端に到達する。

タップ４７が下降端まで到達したか否かは、例えばピストン６１がエアーブローにより押圧される場合の押圧力を圧力センサ（図示省略）で検出することにより、又はウォームホイール１３のドグ１７により原点センサ１５が作動を開始してからのタップ４７の回転数をモータ（図示省略）のエンコーダを介して検出することにより、それぞれ分かる。

これにより、ＮＣ装置は、タップ４７が下降端に到達したと判断した場合には、金型回転割り出し装置７とエアーブロー装置８を制御することより、タップ４７の回転と下降を停止し、該タップ４７を逆転、上昇させる。

また、ＮＣ装置は、ラム５を制御して、所定のストローク量だけ（図２、図３）上昇させることにより、ヘッド部材６５（図１）を該ラム５から解放すれば、先ず、比較的強い復元力の弾性部材６９が復帰して板押さえ５１がワークＷ上面から離れ、次に、比較的弱い復元力のリフトスプリング２７が復帰して金型ホルダ２１全体が、前記上昇端に到達したタップ４７を伴って上昇する。

この場合、既述したように、本発明によれば、板押さえ５１の制御動作と（図４のステップ１０２、１０８）とタップ４７の制御動作とは（図４のステップ１０３）独立して行われるので、前記したように、タップ４７（図１）が下穴２に係合してタッピング加工を行いワークＷを貫通することにより、下降端に到達ししても（図４のステップ１０４のＹＥＳ）、板押さえ５１は（図２、図３）押圧されずにそのままの位置を保持し、該板押さえ５１によりワークＷ上面は、潰されない。

上記のとおり、本発明は、ワーク上の所定の加工位置に対してタッピング加工を行うタップの制御動作と、該加工位置の周囲のワーク部分を押さえる板押さえの制御動作とをそれぞれ独立して行う場合に利用され、具体的には、パンチプレスの金型回転割り出し装置に装着されたタッピング装置を利用したタッピング加工方法に有用であり、更には、第１パターン（図２）と第２パターン（図３）が混在したパターンであっても、ラムのストローク量制御方式を変えることにより、如何なるパターンにも適用可能となり、極めて有用である。

本発明に係るタッピング加工方法を実施するための装置を示す図である。 本発明に係るタッピング加工方法の第１実施例を示す図である。 本発明に係るタッピング加工方法の第２実施例を示す図である。 本発明の動作を説明するためのフローチャートである。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１ 上部ホルダ
２ 下穴
４、６ バーリング部
５ ラム
７ 金型回転割り出し装置
８ エアーブロー装置
１１ 回転筒
１３ ウォームホイール
１５ 原点センサ
１７ ドグ
２１ 金型ホルダ
２３、６７ ガイドピン
２５ スライダ
２７ リフトスプリング
２９ リフトプレート
３１ ホルダ筒
３３ 内方突出部
３５ タッピング装置
３７ シャンク本体
３９、４３ キー
４１、５５ キー溝
４５ タップホルダ
４７ タップ
４９、６３、６９、２３１ 弾性部材
５１ 板押さえ
５３ 係止リング
５７ ヘッドホルダ
５９ 押圧ロッド
６１ ピストン
６５ ヘッド部材
２２１ 下部ホルダ
２２３ ワーク支持部
２２５ ダイ本体
２２７ 作動子
２３３ 開口
２３５ 当接部
２３９ 排出孔
２４１ 連通穴
２４３ 周溝
２４５ エアー噴射口
２４７ エアー通路
２４９ エアー源
２５１ 接続路
２５３ 圧力センサ
Ｄ ダイ
Ｗ ワーク

Claims (1)

1. ワーク上の所定の加工位置に対してタッピング加工を行うタップの制御動作と、該加工位置の周囲のワーク部分を押さえる板押さえの制御動作とをそれぞれ独立して行うパンチプレスにおけるタッピング加工方法において、
   上記板押さえで押さえられるワーク部分に突起物が無い第１パターンか、突起物が有る第２パターンかを判断し、その後、各パターンにより予め設定されたストローク量だけラムを下降させることにより、板押さえを下降させ、第１パターンの場合には、突起物が無いワーク上面を板押さえで押さえ、第２パターンの場合には、突起物が有るワーク上面を板押さえで押さえることを特徴とするパンチプレスにおけるタッピング加工方法。

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