JP4830759B2 - 薄板金属の孔明け用のパンチ及びそのパンチを具備した薄板金属の孔明け装置並びに薄板金属の孔明け方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄板金属の孔明け用のパンチ及びそのパンチを具備した薄板金属の孔明け装置並びに薄板金属の孔明け方法に関する。

特開２００２−１５３９２０号公報

ダイスの孔径よりも小さい外径を有した円柱状本体とこの円柱状本体の一端面に円錐形の突起とを有したパンチを薄板金属に押し付け、パンチの突起により薄板金属に突き破り孔をあけ、突き破り孔に挿入された突起で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に挿入することによりパンチの円柱状本体の一端面の周りで薄板金属を破断させダイスの孔と略同径の貫通孔を薄板金属に形成するようにした孔明け装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

斯かる孔明け装置は、突起でもって薄板金属を位置決めし、剪断力よりも主として引っ張り力を薄板金属に加えてダイスの孔を規定する角部で薄板金属を引き千切って貫通孔を形成するようになっており、バリを生じさせることなく正確に貫通孔を薄板金属に形成するには、パンチの円柱状本体の一端面の外周縁（角部）に丸みを付けてダイスの孔を規定する角部先端で薄板金属に応力を集中させることが好ましいのであるが、孔明けすべき貫通孔の径が小さい場合には、小さい径をもったパンチの円柱状本体を用いることになる結果、円柱状本体の一端面の角部に予め丸み付けを施すと、円錐形の突起と円柱状本体の角部との間に円柱状本体の環状の端面が形成されなくなり、薄板金属に所望の引っ張り力を加えられなくなって、円錐形の突起により形成された突き破り孔に円柱状本体が当該突き破り孔を拡径しながら続いて挿入されるような事態が生じ得る。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的は、孔明けすべき貫通孔の径が小さい場合でも、ダイスの孔を規定する角部先端で薄板金属に応力を集中させることができ、ダイスの孔を規定する角部で薄板金属を引き千切って貫通孔を形成することができ、而して、バリのない上に正確な位置に貫通孔を形成することができる薄板金属の孔明け用のパンチ及びそのパンチを具備した薄板金属の孔明け装置並びに薄板金属の孔明け方法を提供することにある。

本発明の薄板金属の孔明け用のパンチは、柱状の本体部と、この本体部の一方の端面の中央部に一体的に設けられていると共に錐状の先端を有した柱状の突起部と、少なくともこの錐状の先端を除く突起部を囲繞していると共に本体部の一方の端面に設けられた弾性変形可能部材とを具備しており、ここで、弾性変形可能部材は、本体部及び孔明けすべき薄板金属の剛性よりも小さい剛性を有していると共に本体部の筒状の周面と面一の筒状の周面を有している。

本発明に係るパンチは、突起部の錐状の先端によりまず薄板金属に突き破り孔を形成し、この突き破り孔に挿入された突起部で薄板金属の移動を規制し、その後、ダイスの孔を規定する角部先端で薄板金属に集中した応力を生じさせて斯かる角部先端で薄板金属を引き千切って破断させて薄板金属に貫通孔を形成するのである。この場合、ダイスの角部先端に加えて、パンチの本体部の端面の外周縁（角部）でも薄板金属に集中した応力を生じさせると破断箇所が不定となってバリが生じ易くなるのであるが、本発明に係るパンチでは、本体部の一方の端面に設けられた弾性変形可能部材が本体部及び孔明けすべき薄板金属の剛性よりも小さい剛性を有しているので、薄板金属の破断において、弾性変形可能部材の外周縁（角部）が弾性変形して当該外周縁での薄板金属の応力集中を避けることができ、主にダイスの角部先端で薄板金属に集中応力を生じさせることができ、しかも、弾性変形可能部材の弾性変形する外周縁以外の部位で薄板金属を押すことができる結果、突起部の錐状の先端により形成された突き破り孔に本体部及び弾性変形可能部材が当該突き破り孔を拡径しながら続いて挿入されるような事態を避けることができると共に薄板金属に所望の引っ張り力を加えることができ、而して、バリのない上に正確な位置に貫通孔を形成することができる。

本発明のパンチでは、好ましくは、弾性変形可能部材は、その筒状の周面に直交すると共に突起部が突出する環状面を有している。

弾性変形可能部材は、柱状の本体部の一方の端面及び突起部に固着されていてもよいが、好ましくは、本体部の一方の端面に固着されていると共に突起部に摺動自在となるように突起部を囲繞している。

本体部及び孔明けすべき薄板金属の剛性よりも小さい剛性を有する弾性変形可能部材としては、具体的には、フェノール樹脂、ポリアミド（ナイロン）樹脂、ポリエチレン樹脂などの合成樹脂、あるいは銅又はリン青銅、ベリリウム銅などの銅合金、チタンなどの非鉄金属から形成される。

上記のパンチと斯かるパンチが挿入される孔を有したダイスとを具備している孔明け装置により薄板金属に貫通孔を形成する本発明の方法は、突起部の先端により薄板金属に突き破り孔を明け、この突き破り孔に挿入された突起部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に挿入することにより圧縮された弾性変形可能部材の周面の周りでダイスと協働して薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成することにある。

本発明の方法において、弾性変形可能部材の圧縮で当該弾性変形可能部材を外方向に膨らませて、この膨らんだ弾性変形可能部材の周面の周りでダイスと協働して薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようにしてもよい。

パンチは、突起部の先端により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に挿入することにより圧縮された弾性変形可能部材の周面の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている薄板金属の孔明け装置に用いるものである。

本発明の薄板金属の孔明け装置は、上記のいずれかの態様のパンチと、このパンチが挿入される孔を有したダイスとを具備しており、パンチとダイスとにより薄板金属に多少の剪断に加えて主に引っ張り破断を生じさせて効果的に薄板金属に貫通孔を形成するのである。

孔明け装置は、突起部により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に挿入することにより本体部の端面の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている。

本発明の孔明け装置によって孔明けされる薄板金属は、良好な結果を得るには、その板厚が０．４ｍｍから２．０ｍｍ程度のものであるが、より良好な結果を得るには、その板厚が０．６ｍｍから１．６ｍｍ程度のものである。

本発明のパンチは、パンチユニットとして用いることができ、斯かるパンチユニットは、ケースと、ケースに上下方向に摺動自在に装着されたスライダと、スライダ内に上下方向に摺動自在に装着されている上記のパンチと、スライダ内に配されていると共にパンチ及びスライダを上方向に弾性的に付勢してパンチ及びスライダを初期位置に復帰させる復帰手段とを具備しており、好ましくは、パンチの上下方向の移動を案内するようにケースに設けられた滑り案内部材を更に具備している。

スライダは、凹所を具備しており、復帰手段の弾性力によってケースから抜け出さないように、ケースに固着された抜け止めピンに凹所において係合するようになっているとよく、復帰手段は、好ましくは、コイルばねを具備しているが、本発明ではこれに限定されず、その他の弾性部材であってもよい。

本発明において、本体部、突起部及び弾性変形可能部材は、円柱状、四角柱状又は楕円柱状等であってもよく、突起部の先端もまた、円錐状、角錐状又は楕円錐状等であってもよく、斯かる本体部及び弾性変形可能部材に対応してダイスの孔は決定され、したがって、形成する貫通孔は、円形に限らないのであって、四角形、楕円形等であってもよい。

本発明によれば、孔明けすべき孔の径が小さい場合でも、ダイスの孔を規定する角部先端で薄板金属に応力を集中させることができ、ダイスの孔を規定する角部で薄板金属を引き千切って貫通孔を形成することができ、而して、バリのない上に正確な位置に貫通孔を形成することができる薄板金属の孔明け用のパンチ及びそのパンチを具備した薄板金属の孔明け装置並びに薄板金属の孔明け方法を提供することができる。

次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

図１から図４において、本例の薄板金属の孔明け装置１は、油圧ラム等により昇降される上型ホルダ２と、上型ホルダ２に固着された押圧板３と、上型ホルダ２に弾性部材４を介して吊り下げられている押圧パッド５と、押圧パッド５にボルト６等を介して固着されたパンチユニットとして構成されたパンチホルダ７と、孔明け加工が施される薄板金属８が載置される下型９と、下型９に埋設されたダイス１０とを具備している。

パンチホルダ７は、押圧パッド５にボルト６等を介して固着された円筒状のケース１１と、ケース１１に上下方向に摺動自在に装着された円筒状のスライダ１２と、スライダ１２内に上下方向に摺動自在に装着されたパンチ１３と、スライダ１２内に配されていると共にパンチ１３及びパンチ１３を介してスライダ１２を上方向に弾性的に付勢してパンチ１３及びスライダ１２を初期位置に復帰させるコイルばね１４を具備した復帰手段１５と、パンチ１３の上下方向の移動を案内するようにケース１１に設けられた滑り案内部材１６とを具備している。

スライダ１２は、凹所２１を具備しており、コイルばね１４の弾性力によってケース１１から抜け出さないように、ケース１１に固着された抜け止めピン２２に凹所２１において係合するようになっており、上型ホルダ２の下降において押圧板３により下方に押圧されるようになっている。

薄板金属８の孔明け用のパンチ１３は、柱状、本例では円柱状の本体部２５と、本体部２５の一方の円形の端面２６の中央部に当該端面２６と同心であって当該端面２６の直径Ｄ１よりも小さな直径ｄ１を有する円形の底面２７をもって一体的に設けられていると共に錐状、具体的には円錐状の先端２８を有した柱状、本例では円柱状の突起部２９と、本体部２５の他方の円形の端面３０に一体的に設けられた鍔部３１と、突起部２９の円筒状の周面３２に摺動自在となるように少なくとも先端２８を除く突起部２９の周面３２を囲繞していると共に本体部２５の端面２６に接着剤等により固着されて設けられた弾性変形可能部材３３とを具備している。

本体部２５及び孔明けすべき薄板金属８の剛性よりも小さい剛性を有している弾性変形可能部材３３は、本体部２５の円筒状の周面３４と面一の円筒状の周面３５と、突起部２９が突出する円形の環状面３６と、本体部２５の端面２６に固着された円形の環状面３７とを有しており、弾性変形可能部材３３の周面３５と環状面３６及び３７とは直交しており、環状面３６と環状面３７とは、互いに平行となっていると共に同一の外径を有している。

コイルばね１４は、一端では鍔部３１に他端では滑り案内部材１６のフランジ部４１に当接しており、滑り案内部材１６は、フランジ部４１に加えてフランジ部４１と一体であると共にケース１１の孔４２において当該ケース１１に嵌装されている円筒部４３を有しており、円筒部４３の内周面においてパンチ１３の本体部２５の下端部及び弾性変形可能部材３３を摺動自在に案内支持している。

ダイス１０は、パンチ１３が挿入される円孔５１と、円孔５１と連通していると共に円孔５１よりも大径であってパンチ屑を排出する円孔５２とを有しており、弾性変形可能部材３３の環状面３６の直径Ｄ１に対する円孔５１の直径Ｄ２の比Ｄ１／Ｄ２は０．８０以上であって、孔明けすべき薄板金属８の厚みをｔとすると、環状面３６の半径Ｄ１／２とダイス１０の円孔５１の半径Ｄ２／２との差（クリアランス）ｆは０．１５ｔ以上であって２ｍｍ以下である。円孔５１の開口端を形成するダイス１０の円形角部５３は直角となっている。

以上の孔明け装置１では、上型ホルダ２の下降と共に押圧板３、押圧パッド５及びパンチホルダ７が下降されると、下型９に載置された薄板金属８が押圧パッド５により押圧されて下型９と押圧パッド５との間に挟まれて固定されると共にスライダ１２が押圧板３に押され、スライダ１２の押下と共にパンチ１３が下降され、パンチ１３の下降で、図５に示すように突起部２９の先端２８により薄板金属８に突き破り孔５５が明けられ、突き破り孔５５に挿入された先端２８又は先端２８に続く突起部２９の部位で薄板金属８の移動が規制された状態で更にパンチ１３が下降されてダイス１０の円孔５１に弾性変形可能部材３３が挿入されて弾性変形可能部材３３がその環状面３６で薄板金属８を押圧すると、図６に示すように、弾性変形可能部材３３は、その全体的な上下方向での圧縮に加えて環状面３６の環状の外周縁（角部）６１で弾性的に変形されて丸み付られ、外周縁６１が丸み付られた弾性変形可能部材３３の残る環状面３６と円孔５１を規定するダイス１０の環状の角部６２の先端とでその間にある薄板金属８は、引っ張られて伸ばされて、その後、ダイス１０の角部６２側で薄板金属８は、図７に示すように、引き千切られて破断され、薄板金属８のダイス１０の角部６２側での破断後、図８に示すように、環状面３６の環状の外周縁６１での弾性的な変形による丸み付けが解消されてパンチ１３は上昇される一方、パンチ屑６５は円孔５２を通って排出され、こうして薄板金属８には貫通孔６６が形成される。

突起部２９の先端２８により薄板金属８に突き破り孔５５を明け、突き破り孔５５に挿入された突起部２９で薄板金属８の移動を規制した状態で更にパンチ１３をダイス１０の円孔５１に挿入することにより圧縮された弾性変形可能部材３３の周面３５の周りでダイス１０と協働して薄板金属８を破断させて薄板金属８に貫通孔６６を形成するパンチ１３では、薄板金属８の破断において、弾性変形可能部材３３の環状面３６の外周縁６１が弾性変形して丸み付られ当該外周縁６１での薄板金属８の応力集中を避けることができ、主にダイス１０の角部６２の先端で薄板金属８に集中応力を生じさせることができる結果、薄板金属８の破断箇所を明確に特定でき、しかも、弾性変形可能部材３３の弾性変形する外周縁６１以外の部位で薄板金属８を押すことができる結果、突起部２９の円錐状の先端２８により形成された突き破り孔５５に本体部２５及び弾性変形可能部材３３が当該突き破り孔５５を拡径しながら続いて挿入されるような事態を避けることができると共に薄板金属８に所望の引っ張り力を加えることができ、而して、バリのない上に正確な位置に貫通孔６６を形成することができる。

更に、本例のパンチ１３では、外周縁６１での弾性的な変形による丸み付けの解消において、図７に示すように、圧縮された弾性変形可能部材３３の復帰弾性力により突き破り孔５５から突起部２９を強制的に抜き出させることができ、弾性変形可能部材３３からのパンチ屑６５の離脱を確実に行うことができ、パンチ１３の上昇と共にパンチ屑６５が上昇されるような事態を避けることができる。

孔明け装置１では、パンチ１３を上下動させて貫通孔６６を形成したが、パンチ１３を斜めに移動させて薄板金属８の傾斜部に貫通孔６６を形成するようにしてもよい。

上記の例は、直径Ｄ１が１ｍｍ以上のパンチ１３に用いるとよいが、本発明はこれに限定されないのであって、直径Ｄ１が１ｍｍ未満のパンチ１３に用いてもよく、更には、直径Ｄ１が２５ｍｍ以下、１０ｍｍ以下又は５ｍｍ以下のパンチ１３に用いるとよい。この場合、ｄ１／Ｄ１としては、０．０５〜０．５であってもよい。

本発明の実施の形態の好ましい一例の断面図である。 図１に示す例に用いたパンチの一部の説明図である。 図２に示すパンチの正面図である。 図１に示す例に用いたパンチとダイスとの説明図である。 図１に示す例の動作説明図である。 図１に示す例の動作説明図である。 図１に示す例の動作説明図である。 図１に示す例の動作説明図である。

符号の説明

１ 孔明け装置
２ 上型ホルダ
３ 押圧板
４ 弾性部材
５ 押圧パッド
７ パンチホルダ
８ 薄板金属
９ 下型
１０ ダイス
１３ パンチ
２５ 本体部
２６ 端面
２７ 底面
２８ 先端
２９ 突起部
３２ 周面
３３ 弾性変形可能部材

Claims (6)

1. 柱状の本体部と、この本体部の一方の端面の中央部に一体的に設けられていると共に錐状の先端を有した柱状の突起部と、少なくともこの錐状の先端を除く突起部を囲繞していると共に本体部の一方の端面に設けられた弾性変形可能部材とを具備しており、弾性変形可能部材は、本体部及び孔明けすべき薄板金属の剛性よりも小さい剛性を有していると共に本体部の筒状の周面と面一の筒状の周面を有している薄板金属の孔明け用のパンチ。
2. 弾性変形可能部材は、その筒状の周面に直交すると共に突起部が突出する環状面を有している請求項１に記載の薄板金属の孔明け用のパンチ。
3. 弾性変形可能部材は、本体部の一方の端面に固着されていると共に突起部に摺動自在となるように突起部を囲繞している請求項１又は２に記載の薄板金属の孔明け用のパンチ。
4. 突起部の先端により薄板金属に突き破り孔を明け、この突き破り孔に挿入された突起部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に挿入することにより圧縮された弾性変形可能部材の周面の周りで薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている薄板金属の孔明け装置に用いる請求項１から３のいずれか一項に記載の薄板金属の孔明け用のパンチ。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の薄板金属の孔明け用のパンチと、このパンチが挿入される孔を有したダイスとを具備している薄板金属の孔明け装置。
6. 請求項５に記載の薄板金属の孔明け装置により薄板金属に貫通孔を形成する方法であって、突起部の先端により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起部で薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に挿入することにより圧縮された弾性変形可能部材の周面の周りでダイスと協働して薄板金属を破断させて薄板金属に貫通孔を形成する方法。

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