JP4908839B2 - ワーク周壁における貫通孔の穿設方法及び穿設装置 - Google Patents

Description

本発明は、筒状部を少なくとも一部に有するワークの該筒状部の周壁に、プレス打抜きによって貫通孔を穿設するワーク周壁における貫通孔の穿設方法、その穿設装置、及びその穿設方法若しくは穿設装置によって貫通孔が開口されたワークに関する。

ワークに貫通孔を開けるには、ドリルによる切削加工、プレスの打抜き加工、放電加工などがある。ワークがパイプなどの筒状部を少なくとも一部に有する場合であって、その筒状部の周壁に貫通孔を開けるためにも、上記加工手段を用いることができる。
しかし、ドリルやプレスによる孔加工では、孔縁にバリが生じるのでバリ取りの手間が掛かる。特に筒状部の周壁に貫通孔を開口する際、ドリルによる場合や、筒状部の外側からパンチでプレス打抜きをした場合には、筒状部の内周面にバリが生じてしまう。ワークが小部品の場合、このように筒状部の内側に生じたバリを除去することは困難である。また、ワークによっては、筒状部の内側のバリを全く許容しないものがある。
このため、従来から、ワークが筒状部を有する小部品で周壁が比較的厚い場合であって、その周壁に貫通孔を開口するためには、放電加工が採用されている。
しかし、放電加工は加工時間が長くかかり、生産性が悪く、加工コストを低減できない。

ところで、板材については図２１に示すように、板材（１０７ｂ）にプレスの打抜きによってバリを生じさせることなく貫通孔を開設する方法が提案されている（特許文献１参照）。
これはプレス又は切削による一次加工によって、板材（ワーク）（１０７ｂ）の少なくとも裏面に、打ち抜くべき貫通孔１７０ａの孔径に対応する周溝１７４ａを形成し（図２１（ａ））、図２１（ｂ）に示すように、プレスによる二次加工によって、板材（１０７ｂ）の反対側面から周溝中心との対応位置に打抜きパンチ（１５１ａ）を打ち込んで貫通孔（１７０ａ）を開設するのである。なお、１７８ａはスクラップ(抜きカス)である。
しかし、この板材に貫通孔を開設する方法は、ダイ１５１ｂに対してパンチ１５１ａを単純に真上から押圧するものであり、小部品の筒状部の周壁に貫通孔を開ける場合には適用できない。
そこで、ワーク内側のバリの発生を防止するためには筒状部の内側からプレス金型（パンチ）で打抜くことが考えられる。しかし、この場合、筒状部の内側に挿入できる小さな型が必要となり、その型の寿命が十分で生産性の高い穿設方法及びその装置は、全く存在しなかった。
特開平５−４２３３０号公報（[０００５]、[０００６] 、[０００９]、[００１９]等）

ワーク周壁における貫通孔の穿設方法及び穿設装置に関して解決しようとする問題点は、バリのない貫通孔を開けるために、従来の方法及び装置では生産性が低いことにある。
そこで本発明の目的は、少なくとも筒状部の内周面にバリが生じることを防止し、且つ生産性が高く、加工コストを大幅に低減できるワーク周壁における貫通孔の穿設方法及び穿設装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設方法の一形態によれば、筒状部を少なくとも一部に有するワークの該筒状部の周壁に、プレス打抜きによって貫通孔を穿設する方法であって、前記ワークをダイに位置させると共に、片持ちに保持された棒状の芯金に前記周壁の厚さよりも短く突設されたパンチを前記筒状部の内側へ挿入した状態とし、前記芯金を介してパンチをダイに近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込み、せん断と破断を生じさせて貫通孔を穿設し、 該貫通孔が穿設されるときに、抜きカスを、ダイの抜きカスの排出孔から吸引除去することで貫通孔を開口することを特徴とする。

また、本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設方法の一形態によれば、前記貫通孔を穿設する前に、該貫通孔の穿設予定位置に対応して前記筒状部の外側から前記周壁に潰しパンチを打込み、前記貫通孔よりも一回り大きな周縁となる凹み部を形成し、前記貫通孔を穿設する際には、前記パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込んでせん断と前記凹み部の周縁に達する破断を生じさせることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設方法の一形態によれば、前記パンチとダイを相対的に加圧移動させるときに、バネ性の力を介在させて加圧することを特徴とすることができる。

本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設装置の一形態によれば、筒状部を少なくとも一部に有するワークの該筒状部の周壁に、プレス打抜きによって貫通孔を穿設する装置であって、前記ワークを加工する一方の型であるダイと、片持ちに保持された棒状の芯金に前記周壁の厚さよりも短く突設され、前記筒状部の内側へ挿入されるパンチと、前記芯金を介してパンチをダイに近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込み、せん断と破断を生じさせて貫通孔を穿設する加圧手段とを備え、前記芯金は、パンチの突設された先端側とは反対側の後端側が該芯金を保持するブロックの保持孔に挿入されて着脱可能に固定されていることを特徴とする。
また、本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設装置の一形態によれば、前記芯金は、パンチの突設された前記先端側がプレス打抜きのため前記筒状部の内部で加圧方向に移動できるように、前記後端側の部分よりも移動方向について細く形成され、該芯金の先端側と後端側との段部にＲが取られていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設装置の一形態によれば、筒状部を少なくとも一部に有するワークの該筒状部の周壁に、プレス打抜きによって貫通孔を穿設する装置であって、前記ワークを加工する一方の型であるダイと、片持ちに保持された棒状の芯金に前記周壁の厚さよりも短く突設され、前記筒状部の内側へ挿入されるパンチと、前記芯金を介してパンチをダイに近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチを前記筒状部の内側からワークの周壁へ打ち込み、せん断と破断を生じさせて貫通孔を穿設する加圧手段とを備え、前記パンチの端面は、前記筒状部の内周面の形状に沿うように面取りがされていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設装置の一形態によれば、前記貫通孔が穿設されるときに該貫通孔を開口すべく、抜きカスをダイの抜きカスの排出孔から吸引除去する吸引手段を具備することを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設装置の一形態によれば、前記吸引手段は、圧縮空気を断面積のより大きな流路に開放することでベンチュリー効果によって負圧を発生する負圧吸引装置であることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設装置の一形態によれば、前記パンチとダイを相対的に加圧移動させるときにバネ性の力を介在させて加圧すべく、弾性手段を備えることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるワークによれば、筒状部を少なくとも一部に有するワークであって、前記のワーク周壁における貫通孔の穿設装置によって筒状部の周壁に貫通孔が開口されたことを特徴とすることができる。

本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設方法及び穿設装置によれば、少なくとも筒状部の内周面にバリが生じることを防止し、且つ生産性が高く、加工コストを大幅に低減できる。

以下、本発明にかかるワーク周壁における貫通孔の穿設方法及び穿設装置に係る最良の形態の一例を添付図面（図１〜６）と共に詳細に説明する。図１は本発明にかかる穿設装置を示す断面図である。図２〜４は穿設工程を説明する断面図である。また、図５はパンチの形状を示す正面図（ａ）及び底面図（ｂ）である。図６は負圧吸引装置の一形態を示す断面図である。
本形態の穿設装置は、ワークの筒状部の周壁にプレス打抜きによって貫通孔を穿設する装置である。
１０はワークであり、筒状部１２を少なくとも一部に有するものの一例である。このワーク１０は、油圧バルブリフターのキャップであり、鍛造により成形された金属部品である。例えば、内径が６．５ｍｍ程度、周壁の厚さが２ｍｍ程度の小部品である。本形態の穿設装置では、このワーク１０に直径２ｍｍ程度の円形の貫通孔７０を穿設する。

２０はダイであり、ワーク１０を加工する一方の型である。このダイ２０は、ブロック部材（ダイブロック２２）の上面で、ワーク１０が載置・位置決めされる受け部の中央部分に、ワーク１０に貫通孔７０を開けるための型として設けられている。
また、２４は抜きカスの排出孔であり、下方に向かってテーパ状に拡径する形状になっている。これにより、抜きカス８０が途中で引っ掛かることなく好適に排出される。

３０はパンチであり、片持ちに保持された棒状の芯金３２にワーク１０の周壁１５の厚さよりも短く突設されている。本形態では周壁１５の厚さの約半分程度の高さに真下へ突起した状態に設けられている。このようにパンチ３０が短い分、芯金３２を太く形成できるため、金型の寿命を長くすることができる。つまり、パンチ３０の逃げストロークが短くて済み、その分ワーク１０の内側に挿入される芯金３２を太くできる。従って、強度を高め寿命を延ばすことができる。また、パンチ３０自体が短くなり、損傷しにくくなる。これにより生産性を向上でき、加工コストを大幅に低減できる。
芯金３２の先端側３２ａ（図２）に設けられた固定用の孔３５(図２)にパンチ３０の後部が圧入状態で挿入され、孔内の段部３５ｂによって位置決めがなされている。これにより、芯金３２の下面３６（図５）からパンチ３０が所定の長さ突起した状態に固定されている。
また、この固定用の孔３５は、下側部がパンチ３０の固定される部分で、反対側である上側部３５ａが小径の貫通孔となっている。この上側部３５ａの孔を利用してパンチ３０を突いて取り外すことができる。これにより、パンチ３０の交換を容易に行うことができる。
なお、芯金とパンチとを一体的に形成することも可能である。
また、このパンチ３０は、プレス打抜き加工の際に図１〜４に示すように筒状部１２の内側へ挿入された状態となる。なお、ワーク１０をフィーダーで搬送してパンチ３０が突設された芯金３２の先端に嵌めることでも、パンチ３０が相対的に筒状部１２の内側へ挿入されることになる。

芯金３２は、パンチ３０の突設された先端側３２ａ（図２）とは反対側の後端側３２ｂ（図２）が、その芯金３２を保持するブロック（昇降ブロック４０）の保持孔４２に水平方向に挿入されて着脱可能に固定されている。なお、芯金３２の側面には回り止めのための平坦部３２ｃが設けられている(図５（ａ）)。このため、容易且つ好適に交換できる。
この芯金３２の固定状態は水平方向に先端側３２ａが突出した片持ちであり、芯金３２は前述したように棒状に形成されている。このため、プレス打抜き加工がなされるとき、芯金３２には、プレスする際の圧力によって大きなモーメントがかかる。従って、そのプレス圧によって、芯金３２は弾性変形の範囲で本形態では上方へしなる。
そして、その「しなり」が、貫通孔７０が穿設された際には一挙に開放されることになる。つまり、パンチ３０が周壁１５を破断して貫通孔７０を穿ったときに、芯金３２に働いていた応力が開放される。すると、芯金３２はその応力が開放された勢いで反対側（本形態では下方）へ衝撃的に撓もうとする。それによって、パンチ３０が、抜きカス８０を排出方向へ衝撃的に押し出すことになる。この作用は、棒状の芯金３２が保持孔４２に固定されている形態であるため、より好適に現れる。
これによれば、パンチ３０がワーク１０の肉厚よりも短く突設されている形態であっても、抜きカス８０を弾き飛ばすように押すことになり、貫通孔７０を好適に開口することができる。前述したようにパンチ３０が短いため金型の寿命を長くでき、加工コストを低減できる。

また、芯金３２は、パンチ３０の突設された先端側３２ａ（図２）がプレス打抜きのため筒状部１２の内部で加圧方向（本形態では上下方向）に移動できるように、後端側３２ｂ（図２）の部分よりも移動方向について細く形成されている。各図に示すように、先端側３２ａの上面部がカットされてカット部３４（図５（ａ））となっている。このカット部３４のカット高さが、芯金３２の上下方向の移動を許容できる距離となっている。なお、カット部３４の上面は、筒状部１２の内周面に沿うように断面円弧状にカットされている。このように芯金３２の断面が形成されているのは、筒状部１２の限られた空間に挿入可能であると共にプレス時は所定のストロークを移動可能で、且つ強度を高めるため、最大の断面積を得るためである。
そして、芯金３２の先端側３２ａと後端側３２ｂとの段部３３にＲが取られている。図１〜４に示すように、本形態では段部３３が芯金３２の上側にあり、そのＲ形状によって応力集中が生じないように圧力を分散している。
また、段部３３の上端の角部３３ａが、昇降ブロック４０の保持孔４２の中に納まるように、芯金３２の後端側３２ｂが若干奥に挿入された状態で固定されている。これによれば、芯金３２にかかる圧力を昇降ブロック４０で好適に受け止めることができる。
このような構成により、芯金３２が疲労破壊することを好適に防止して、金型の寿命を延ばすことがきる。これによっても生産性を向上し、加工コストを低減できる。
また、上記の段部３３のＲ形状及び芯金３２の固定位置は、前述した芯金３２の「しなり」を好適に受け止める構造でもあり、抜きカス８０を排出するためにも好適に作用する。
なお、芯金３２は少なくとも先端側３２ａが棒状でワーク１０の内側へ入ることのできる形状となっていればよい。従って、後端側３２ｂの形状は特に限定されるものではないが、本形態の場合は、製造し易く、交換し易いなどの利点がある。

５０は加圧手段であり、芯金３２を介してパンチ３０をダイ２０に近接する方向へ相対的に加圧移動（本形態では下向きに移動）させることで、パンチ３０を筒状部１２の内側からワークの周壁１５へ打ち込み、せん断１８(図３)と破断１９(図３)を生じさせて貫通孔７０を穿設する。
本形態では、昇降ブロック４０に保持された芯金３２を介してパンチ３０を下降させる構成になっている。また、パンチ３０は周壁１５に直交する下方へ打ち込まれる。なお、貫通孔７０を穿設する打抜き方向は、本形態例のような上下方向に限定されないことは勿論である。例えば、ワーク１０が立った状態で順送タイプ等の金型にセットされ、パンチ３０が水平方向に打ち込まれて貫通孔７０を穿設するようにしてもよい。
５２は加圧装置であり、例えばシリンダ装置を用いればよい。
また、５４は弾性手段であり、パンチ３０とダイ２０を相対的に加圧移動させるときにバネ性の力を介在させて加圧できるように、昇降ブロック４０と加圧装置５２の間に配置されている。この弾性手段５４としては、例えばコイルスプリングを用いればよい。
５６は復帰用バネであり、上側が昇降ブロック４０の下方に開口した収納室４５に収納され、ベース盤（図示せず）との間に配置・弾装されている。この復帰用バネ５６としては、例えばコイルスプリングを用いればよい。この復帰用バネ５６によって、加圧する工程が終わった後に、昇降ブロック４０及び芯金３２を介してパンチ３０を加圧前の位置へ上昇・復帰させることができる。
なお、せん断１８に続いて破断１９が適切になされるには、ダイ２０とパンチ３０とのクリアランスが適正であることを要する。この適正クリアランスについては、経験的に適切な値が知られている。例えば、鉄系の材料に円形の貫通孔を開ける際には、ダイの内径とパンチの外径が、以下の式の関係となるように設定すればよい。
ダイの内径＝パンチの外径＋｛被加工材厚さ×（５〜１０％）｝×２

本形態の加圧手段にあっては、弾性手段５４を介在させているため、パンチ３０が筒状部１２の内周面に当たる際に、徐徐に圧力が加わることになる。圧力が衝撃的に作用することを防止できるため、パンチ３０が欠けるなどの型の損傷を低減できる。
また、パンチによって貫通孔７０が穿設された際には弾性手段５４に蓄積された弾発力が一挙に開放されることになる。つまり、パンチ３０が周壁１５を破断して貫通孔７０を穿ったときに、圧縮されていたコイルスプリングなどの弾性手段５４が急激に元に戻ろうとする。すると、その弾発力で昇降ブロック４０と芯金３２を介してパンチ３０が急激に下方へ移動しようとする。その作用によって、パンチ３０が、抜きカス８０を排出方向へ衝撃的に押し出すことになる。このため、前述した芯金３２の「しなり」の作用と同様に、パンチ３０が短い場合でも抜きカス８０を好適に排出することができる。
これによっても金型の寿命を延ばし、加工コストを低減できる。

また、図５及び図２０（右半分の記載）に示すように、本形態のパンチ３０の切刃となる端面は、ワーク１０の筒状部１２の内周面の形状に沿うように面取りがされている。
本形態では、筒状部１２の内側の円周面に対応してパンチ３０の左右の部分が面取りされ、２つの面取り部３０ａが形成されている。つまり、図２０の右半分の記載から明らかなように、パンチ３０の打ち込み方向に直交する平坦な端面３０ｆに対して傾斜面となる面取り部３０ａが、パンチ３０の両側に形成されている。これにより、この面取り部３０ａが形成されたパンチ３０の端面における各角部の角度が、９０°より大きい鈍角になっている。なお、平坦な端面３０ｆと面取り部３０ａの傾斜面は、芯金３２の軸心に対して平行な面になっている。
このように面取り部３０ａが形成されることで、パンチ３０の端面が筒状部１２の内周面に分散して接触でき、パンチ３０が損傷することを防止できる。はさみの切断と同じように、パンチ３０の面取り部３０ａの存在によってシャー角が生じ、これがプレス時の圧力を分散して好適に貫通孔７０を開けることができる。そして、前記角部が鈍角であることで、パンチ３０の刃欠けが生じにくい。
また、図２０の右半分の記載に明らかなように、面取り部３０ａが形成されて削られた分の高さＨ３に対応して、パンチ３０が設けられた芯金３２の先端側３２ａを太くしても、ワーク１０の内側へ挿入することができる。その芯金３２の先端側３２ａの断面積が広くなった分、芯金３２の剛性及び耐久強度を高めることができる。なお、図２０の左半分の記載は、面取り部３０ａが形成されない場合を比較のために記載した断面図である。
これによっても、金型の寿命を延ばし、加工コストを低減できる。
また、端面に面取り部３０ａを有するパンチ３０によれば、抜きカス８０がパンチ３０の端面に密着して貼り付くことを防止できる。これにより生産性を向上できる。

６０は吸引手段であり、貫通孔７０が穿設されるときにその貫通孔７０を開口すべく、抜きカス８０をダイ２０の抜きカスの排出孔２４から吸引除去する。
これによれば、抜きカス８０が発生する際に吸引状態であって、抜きカス８０が発生した瞬間に吸引除去するため、貫通孔７０に抜きカス８０が残らず好適に開口できる。
前述した芯金３２の「しなり」の作用、及び弾性手段５４の作用によって、貫通孔７０が穿設された際に切り離されて衝撃的に押し出された抜きカス８０を、さらにこの吸引手段６０が引き継いで引っ張る状態となる。これにより、抜きカス８０が貫通孔７０に引っ掛かることなく好適に分離されて、排出孔２４を通って外部へ排出されるのである。
この吸引手段６０としては、図６に示すように、圧縮空気源６２からの圧縮空気を断面積のより大きな流路６４に開放することでベンチュリー効果によって負圧を発生する負圧吸引装置を好適に利用することができる。常態において負圧状態を保ち、抜きカス８０が発生したときに好適に吸引できる。なお、排出孔２４を通って流路６４へ吸引された抜きカス８０は、その流路６４内を流れる空気流（吐出空気流）によって吹き飛ばされる。従って、この吸引手段６０に特別な構成を追加することなく、抜きカス８０を好適に排出できる。
この圧縮空気を利用する方法によれば、通常の工場内で一般的に使用されているコンプレッサー装置を利用すればよく、容易に構成できる。なお、吸引手段はこれに限らず、他の減圧（真空）装置を用いてもよいのは勿論である

以上に説明したワーク周壁における貫通孔の穿設装置で、筒状部１２を少なくとも一部に有するワーク１０について、その筒状部１２の周壁１５に貫通孔７０を開口したことは、せん断や破断の状況などを検査することで検証することができる。
また、以上の穿設装置は、鍛造部品のように脆性の比較的高い材料からなるワークについて、貫通孔７０を形成する場合に好適に用いることができる。

次に以上の構成からなる穿設装置を用いて、ワーク１０の筒状部１２の周壁１５に貫通孔７０を穿設する工程について図２〜４に基づいて説明する。
先ず、図２に示すように、ワーク１０をダイ２０に位置させると共に、昇降ブロック４０で片持ちに保持された棒状の芯金３２に周壁１５の厚さよりも短く突設されたパンチ３０を筒状部１２の内側へ挿入した状態とする。
なお、ダイ２０側に設けられた位置決め手段は特に説明しないが、通常の技術を適宜選択的に用いればよい。

次に、芯金３２を介してパンチ３０をダイ２０に近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチ３０を筒状部１２の内側からワーク１０の周壁１５へ打ち込む。これにより、図３に示すように、せん断１８と、さらに周壁１５の内周部と外周部との間に破断１９を生じさせる。この時点では、パンチ３０が中途部まで打込まれた状態であり、さらに打ち込まれる距離を残している。
この瞬間は、図３に示すように、破断１９により抜きカス８０がまさにワーク１０の周壁から分離した一瞬の状態であり、貫通孔７０は設けられたが、抜きカス８０が未だ貫通孔７０内に存在する状態である。なお、この状態で、貫通孔７０自体は形成されており、穿設された状態となっている。
そして、上記のように抜きカス８０が破断・分離された状態となるため、パンチ３０からの加圧力が一斉に開放される。これによって、パンチ３０が打込まれる方向へ移動する継続していた動きに加えて、前述の芯金３２の「しなり」が開放される動き、及び前述の弾性手段５４による動きが加わる。従って、パンチ３０は短い時間に急激に下降する。これにより、パンチ３０は抜きカス８０を衝撃的にダイ２０の排出孔２４内へ押し出すことになる。

次に、以上のように貫通孔７０が穿設されるときに、抜きカス８０を、ダイ２０の抜きカスの排出孔２４から吸引手段６０によって吸引除去して、貫通孔７０が開口される。
前述したように、このとき、抜きカス８０は下方へ好適に押し出された状態となっているので、吸引作用が好適に働く。これにより、確実に抜きカス８０を排出できる。このため、抜きカス８０の除去を別工程で行うことを要せず、生産性を向上できる。
本形態によれば、内側からパンチ３０を打込んで貫通孔７０を開けるため、筒状部１２の内周面にはバリが生じない。
また、通常のプレス打抜きのようにパンチ３０がワーク１０の周壁１５を突っ切ることを要しない。本形態では、周壁１５の肉厚の半分程度の長さのパンチ３０によって、貫通孔７０の穿設と抜きカス８０の除去による開口をすることができる。
このため、金型の寿命を延ばし、生産性を向上させて加工コストを大幅に低減することができる。

次に、図７に基づき図２〜４を参照して、２段のプレス工程でワーク１０の周壁１５に貫通孔７０を穿設する方法について説明する。
先ず、図７（ａ）に示すように、貫通孔７０を穿設する前に、貫通孔７０の穿設予定位置に対応して筒状部１２の外側からワーク１０の周壁１５に潰しパンチ(図示せず)を打込み、貫通孔７０よりも一回り大きな周縁となる凹み部１７を形成する。
そして、図２に示す状態と同様に、ワーク１０をダイ２０に位置させると共に、昇降ブロック４０で片持ちに保持された棒状の芯金３２に周壁１５の厚さよりも短く突設されたパンチ３０を筒状部１２の内側へ挿入した状態とする。
次に、図３に示す状態と同様に、芯金３２を介してパンチ３０をダイ２０に近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチ３０を筒状部１２の内側からワーク１０の周壁１５へ打ち込む。この工程によって図７（ｂ）に示すように、せん断１８と凹み部１７の周縁１７ａに達する破断１９を生じさせる。

そして、パンチ３０が最大に打込まれた瞬間の抜きカス８０は、図１〜６に基づいて説明した形態の場合と同様に、前述した芯金３２の「しなり」が開放される動きと弾性手段５４による動きが加わって、衝撃的にダイ２０の排出孔２４へ押し出される。これにより、抜きカス８０は、貫通孔７０から完全に分離される。
次に、図４に示す状態と同様に、抜きカス８０を、ダイ２０の抜きカスの排出孔２４から吸引手段６０によって吸引除去して、図７（ｃ）に示すように貫通孔７０が開口される。
前記の形態と同様に、このとき、抜きカス８０は下方へ好適に押し出された状態となっているので、吸引作用が好適に働く。それにより、確実に抜きカス８０を排出できる。
この穿設方法によれば、周壁１５の比較的厚いものでも、貫通孔７０を好適に穿設できる。また、最初に凹み部１７を形成したことから、内周面だけでなく、外周面についてもバリを生じさせない。従って、バレル研磨等の後工程を必要としない。
また、本方法の形態でも、通常のプレス打抜きのようにパンチ３０がワーク１０の周壁１５を突っ切ることを要しない。周壁１５の肉厚の半分程度の長さのパンチ３０によって、貫通孔７０の穿設と抜きカス８０の除去をして開口することができる。また、抜きカス８０を除去するための別工程を要しない。
このため、金型の寿命を延ばし、生産性を向上させて加工コストを大幅に低減できる。

次に、以上に説明した実施の形態を利用可能なワーク周壁における貫通孔の穿設方法及び穿設装置の実施例について詳細に説明する。
本実施例では、加工すべきワーク１０７は、図１９に示す油圧バルブリフターのボディ１０７ａであり、該ボディの筒部１７１の周壁１７２に貫通孔１７０を開設するものである。筒部１７１の前部は閉塞している。
貫通孔開設予定位置には、筒部１７１の外面を一周して軸方向に傾斜した段部１７３が形成されている。
筒部１７１の外径は１６ｍｍ程度、内径は１０ｍｍ程度、長さは４０〜５０ｍｍ程度、貫通孔１７０の直径は、筒部１７１の肉厚より少し小さい。

図８は、加工工程順を示しており、ａ図に示す潰し工程では、筒部周壁１７２の外側から潰しパンチ１３１を筒部１７１の軸芯に向けて打ち込んで（正確には、「ワーク１０７を潰しパンチ１３１に打ち込んで」）段部１７３の低部よりも低い凹み部１７４を形成する。凹み部１７４の直径Ｄは貫通孔１７０の直径よりも少し大である。
潰しパンチ１３１の先端部（上端部）は短い円柱状軸部１３１ａに形成され、先端面は円柱軸芯と直交する平坦面となっている。
凹み部１７４の内周面は、潰しパンチ１３１の先端軸部１３１ａが食い込んでせん断されたせん断面１７５となっている。
潰しパンチ１３１の先端軸部１３１ａが周壁１７２に食い込む際、周壁１７２の内面には周壁１７２の肉が内側から膨らむことを防止する押えパンチ１５１が当てられる。
ｂ図に示す穴明け工程では、筒部周壁１７２の内側から穴明けパンチ１５２を、筒部半径方向外側へ向けて、前記凹み部１７４との対応位置に打ち込んで底付き穴１７６を開設する。穴明けパンチ１５２を周壁１７２に打ち込む際、ワーク１０７をダイブロック１０３で受ける。
穴明けパンチ１５２の直径は、凹み部１７４の直径よりも少し小さい。
底付き穴１７６の内周面も、穴明けパンチ１５２が食い込んでせん断されたせん断面である。
押し込まれた肉１７８ａの底部１７７は、前記凹み部１７４に侵入し且つ傾斜段部１７３の低部側にて凹み部１７４の開口縁から少しはみ出る。
ｃ図に示す穿孔工程では、筒部周壁１７２内側から穿孔パンチ１５３を、筒部半径方向外側へ向けて、底付き穴１７６へ打ち込むことによって、底付き穴１７６の底部を外側へ打ち抜いて貫通孔１７０を開設する。
穿孔パンチ１５３を底付き穴１７６に打ち込む際、ワーク１０７をダイブロック１０３で受ける。

図９は、潰し工程を行う第１ステーションＳ１、穴明け工程を行う第２ステーションＳ２、穿孔工程を行なう第３ステーションＳ３の夫々に孔抜きユニット１１１、１１２、１１３を配備した状態を示している。
各孔抜きユニット１１１、１１２、１１３には、ダイブロック１０３と芯金１０５を含んでいる。各芯金１０５にパンチ１５１、１５２、１５３が下向きに突設されている。
ダイブロック１０３の上方に位置する芯金１０５にワーク筒部１７１を嵌め、芯金１０５を下降させてワーク１０７をダイブロック１０３に受けさせてパンチ１５２、１５３をワーク１０７の筒部１７１の内側から周壁１７２に打ち込むのである。但し、潰し工程を行う第１ステーションＳ１では押えパンチ１５１は、ワーク筒部１７１の内面に押し当たるだけで周壁１７２への打ち込みは行わず、押さえパンチ１５１との対応外周面に潰しパンチ１３１によって凹み部１７４を形成する。
各孔抜きユニット１１１、１１２、１１３は、図１０、図１１、図１２に示す如く、共通のベース１０１上に、取付台１０２を介してダイブロック１０３と芯金１０５を取り付けている。
取付台１０２は、底板１２１の後部に右壁板１２２と左壁板１２３を突設し、左右の壁板１２２、１２３の後端間を後壁板１２４で閉じている。

ダイブロック１０３は、取付台１０２の底板１２１の前部に置いて、右壁板１２２と左壁板１２３に跨って該壁板１２２、１２３にボルト止め固定される。
ダイブロック１０３の上面中央には、ワーク１０７を安定して受けることが可能なように、ワーク１０７外周に対応する浅い溝部１３０が前後方向に開設されている（図１７、１８）。
又、ダイブロック１０３には溝部１３０でワーク１０７を受けるとき、ワーク１０７の貫通孔開設予定位置との対応位置に、上端が縮径している縦孔１３２が貫通開設されている。

図９ａに示す如く、第１ステーションＳ１のダイブロック１０３の縦孔１３２には、軸状潰しパンチ１３１が挿入され、該潰しパンチ１３１は上端周縁が角張って前記ワーク１０７の凹み部１７４の形状に対応し、該上端を該凹み部１７４の深さに対応して溝部１３０から上方へ突出させている。
前記の如く、潰しパンチ１３１の先端部（上端部）は短い円柱状軸部１３１ａに形成され、先端面は円柱軸芯と直交する平坦面となっている。
潰しパンチ１３１は、取付台１０２の底板１２１に設けられた受け台１３３に支持されて下方への動きが阻止されている。

図１０、図１２に示す如く、取付台１０２の３つの壁板１２２、１２３、１２４とダイブロック１０３とによって囲まれる空間に昇降ブロック１０４が昇降可能に配備される。
該昇降ブロック１０４に上部には、前後方向に向けて芯金取付孔１４１が開設され、該芯金取付孔１４１に軸状の芯金１０５が前部を余して挿入される。芯金１０５の昇降ブロック１０４からの突出部分は、ダイブロック１０３の溝部１３０の真上に位置する。
昇降ブロック１０４は底側からバネ収容穴１４２が開設され、該バネ収容穴１４２に収容したバネ１４４によって上向き付勢される。上昇位置の昇降ブロック１０４は、該ブロックの底面と取付台１０２の底板１２１との隙間分だけ、下降可能である。昇降ブロック１０４の上昇端高さは、図示しない上昇端規制手段によって規制されている。
バネ１４４は、取付台１０２の底板１２１に螺合したバネ圧調整台１４５に支えられ、該調整台１４５の締付け或いは緩めによってバネ圧の調整が可能である。
昇降ブロック１０４は、ブロック側面に芯金取付孔１４１に達するクランクボルト１４３を有しており、該クランクボルト１４３の締付けによって芯金１０５を固定できる。
各芯金１０５に突設されたパンチ１５１、１５２、１５３は、ワーク１０７の筒部１７１を芯金１０５に嵌めて、筒部１７１の開口側端面を昇降ブロック１０４に当てた状態で、ワーク１０７の貫通孔開設予定位置に対応している。

ベース１０１は、プレス装置の基台（図示せず）に固定され、各昇降ブロック１０４はプレス装置のラム（図示せず）の下降により待機位置からバネ１４４に抗して一斉に下降し、ラムが上昇すればバネ力によって一斉に待機位置に復帰する。

第２ステーションＳ２と第３ステーションＳ３のダイブロック１０３には、ストリッパー１０６が設けられる。
ストリッパー１０６は、ダイブロック１０３の一端上面にボルト止め固定されたブロック体１６１から芯金１０５の上方に向けて当り板１６２を突設している。

図１３に示す如く、各芯金１０５の先端側上部には前記ワーク１０７の筒部１７１に嵌まる部分Ｗに対応して芯金１０５を高さ方向に低くするカット部１５０が形成されている。図１４、図１５に示す如く、カット部１５０は、ワーク筒部１７１の内周面に沿うように円弧状にカットされている。
第１ステーションＳ１の芯金１０５には押えパンチ１５１、第２ステーションＳ２の芯金１０５には穴明けパンチ１５２、第３ステーションＳ３の芯金１０５には穿孔パンチ１５３が下方のダイブロック１０３の孔１３２の真上位置にて下向きに突設されている。
各パンチの打込み側先端周縁は角張っている。
下記の如く、押えパンチ１５１、穴明けパンチ１５２、穿孔パンチ１５３の長さは異なるが、図１３、図１４に示す如く、各芯金１０５のカット部１５０からパンチ１５１、１５２、１５３の先端までの距離Ｈ１は、ワーク１０７の筒部１７１に挿脱可能な範囲でほぼ揃っており、パンチの突出長さが大きくなれば、芯金１０５のカット部１５０の深さＨ２が大きくなる。

第１ステーションＳ１の押えパンチ１５１は、前記の如く、ワーク１０７の筒部周壁１７２の外側から潰しパンチ１３１の先端軸部１３１ａを打込んで凹み部１７４を形成する際に、該周壁１７２の内面に局所的に肉が膨らむことを防止するためのものである。
芯金１０５の周面が周壁１７２内面に接するようにすれば、押えパンチ１５１を省略することも可能である。
実施例の場合、図１９に示す如く、ワーク１０７の筒部１７１内面に僅かな段差１８０があり、貫通孔開設予定位置に芯金１０５の周面を当てることができないので、段差１８０とほぼ同じ長さの押さえパンチ１５１を芯金１０５周面から突出させている。
押えパンチ１５１の先端径は、周壁１７２の内面において、凹み部１７４との対応範囲以上の範囲を押えることができることが望ましく、押さえパンチ１５１の先端径は、凹み部１７４の直径Ｄよりも大である。

第２ステーションＳ２の穴明けパンチ５２の直径は、凹み部１７４の直径より少し小さく、長さは、筒部周壁１７２の肉厚の約１／２程度に打込み可能な長さである。

第３ステーションＳ３の穿孔パンチ１５３の直径は、第２ステーションＳ２の穴明けパンチ１５２の直径よりも僅か小さく、即ち、ワーク１０７の底付き穴１７６の直径よりも僅か小さく、長さは、底付き穴１７６の底部に打抜き可能な長さとする。穿孔パンチ１５３先端が前記ワーク１０７の凹み部１７４の底に達する必要はなく、凹み部１７４の底に接近する深さまで打込むと、貫通孔１７０が開設される。

凹み部１７４の直径Ｄは、穿孔パンチ１５３の直径より大きいことは必須であるが、どの程度大きくするかは、穿孔パンチ１５３の径、ワーク１０７の材質、肉厚、底付き穴１７６の深さ等の条件によって変わるが、経験的には下記の式で対応可能であることを把握している。
凹み部の直径Ｄ＝穿孔パンチ直径＋｛２×（板厚×５〜１２％）｝
凹み部１７４の直径が上記式から逸脱しすぎて、大き過ぎても、小さ過ぎてもバリを生じさせない効果は得られない。

然して、第１ステーションＳ１の芯金１０５にワーク１０７の筒部１７１を、筒部開口縁が昇降ブロック１０４に当たるまで嵌め込んだ状態で昇降ブロック１０４を下降させる。芯金１０５上の押えパンチ１５１が筒部周壁１７２を押さえる（図１６ａ）と同時に、貫通孔開設予定位置に潰しパンチ１３１の先端軸部１３１ａが打ち込まれて凹み部１７４が形成される（図８ａ）。
ここで重要なことは、潰しパンチ１３１の先端軸部１３１ａ周縁は角張っているから、上記凹み部１７４の内周面１７５はせん断面１７５となることである。又、その軸部１３１ａの先端面は軸心に直交する平坦面であるから、凹み部１７４の底面はフラットに形成されることである。

第１ステーションＳ１で凹み部１７４を形成したワーク１０７を芯金１０５から外し、凹み部１７４を真下に向けたまま、第２ステーションＳ２の芯金１０５にワーク１０７の筒部１７１を、筒部開口縁が昇降ブロック１０４に当たるまで嵌め込んだ状態で昇降ブロック１０４を下降させる。
芯金１０５上の穴明けパンチ１５２が、凹み部１７４との対応位置に筒部周壁１７２の内側から打ち込まれて（図１６ｂ）、底付き穴１７６が開設される（図８ｂ）。
押し込まれた肉１７８ａの底部１７７は前記凹み１７４に侵入し且つ段部１７３の底部側にて凹み部１７４の開口縁から少しはみ出る。このはみ出し部１７７は、ダイブロック１０３の孔１３２に逃げる。
底付き穴１７６の内周面はせん断面となっている。
昇降ブロック１０４が待機位置へ上昇するとき、ワーク１０７がストリッパー１０６の当り板１６２に当たって、穴明けパンチ１５２が底付き穴１７６から抜けて、芯金１０５からワーク１０７を外すことが可能となる。

第２ステーションＳ２で底付き穴１７６を形成したワーク１０７を芯金１０５から外し、第３ステーションＳ３の芯金１０５にワーク１０７の筒部１７１を、筒部開口縁が昇降ブロック１０４に当たるまで嵌め込んだ状態で昇降ブロック１０４を底付き穴１７６の開口を真上に向けたまま下降させる（図１６ｃ）。
芯金１０５上の穿孔パンチ１５３が底付き穴１７６の底部を打抜いて貫通孔１７０を開設する（図８ｃ）。
抜きカス１７８は、ダイブロック１０３の孔１３２から図９ｃに示す如く、取付台１０２の孔１２８及びベース１０１の孔１１０を通って外部に排出される。
昇降ブロック１０４が待機位置へ上昇するとき、ワーク１０７がストリッパー１０６の当り板１６２に当たって、穿孔パンチ１５３がワーク１０７から抜ける。

底付き穴１７６の底部が打ち抜かれる際に、パンチの打抜き側では、打抜きによる肉の破断面が前記凹み部１７４のせん断による内周面１７５に連続するので、該周面１７５の肉が外側に引っ張り出されることはない。即ち、孔縁にバリは生じない。
このため、従来のプレス打抜きや、ドリルによる貫通孔の開設のように、バリ取りのための加工工程をなくすことができる。
又、放電加工による貫通孔の開設に比べて、プレスの打抜きは加工時間が短くて済み生産性を向上できる。
又、穿孔パンチ１５３の打込み側とは反対側に予め、打ち抜くべき貫通孔１７０の径よりも少し大径の凹み部１７４を形成したため、穿孔パンチ１５３の長さは凹み部１７４の深さに対応して短くでき、穿孔パンチ１５３の折損を防止して寿命を延ばすことができる。

筒部１７１の外周面の凹み部１７４の底面はフラットであるから、貫通孔開設予定位置には、段部が存在しなくなる。このため、筒部１７１の内側から周壁１７２に打ち込まれるパンチに偏荷重が作用してパンチの寿命を縮めることを防止できる。

ステーションＳ１、Ｓ２、Ｓ３間のワーク１０７の移動及び各芯金１０５へのワーク筒部１７１の挿入は手作業でも可能であるが、トランスファー装置（図示せず）で自動的に行えば、作業能率を一層向上できるのは勿論である。

具体例を以下に説明する。
筒部１７１の外径は１６ｍｍ、内径は１０ｍｍ、長さは４０ｍｍである。
図８ａにおいて、筒部周壁１７２の外周面の段部１７３を境に、高部側の肉厚ｔ１は３ｍｍ、底部側の肉厚ｔ２は２．５ｍｍ、潰しパンチ１３１の打込みによって形成された凹み部１７４の直径Ｄは２．２ｍｍ、肉厚の薄い側にて凹み部１７４の深さＬ１は０．５ｍｍである。
図９ｂにおいて、穴明けパンチ１５２の直径は１．７５ｍｍ、その穴明けパンチ１５２によって形成された底付き穴１７６の深さＬ２は０．９ｍｍである。
図９ｃにおいて、穿孔パンチ１５３の直径は１．７０ｍｍである。
バリの生じていない貫通孔１７０を開設することができた。

なお、実施例では、各ステーションＳ１、Ｓ２、Ｓ３のダイブロック１０３は、互換性を持たせるために同じ形状とした。即ち、ダイブロック１０３の縦方向に貫通する孔１３２の形状は共通しているが、第２ステーションＳ２のダイブロック１０３は、貫通孔１３２でなくとも穴明けパンチ１５２の打ち込みによって、筒部周壁１７２の凹み部１７４の開口縁から少しはみ出した肉を逃がす凹みを形成するだけで済む。
第３ステーションＳ３のダイブロック１０３の孔１３２も、抜きカス１７８を排出する機能さえあれば形状は問わない。

なお、本発明は、ワーク筒部１７１の外周面に凹み部１７４を開設した後、筒部１７１の内側から一工程で凹み部１７４との対応位置に一挙に貫通孔を打抜き開設することも含むのは勿論である。
この場合、加工工程が一つ減って生産性は向上するが、打抜く肉厚が大となって、荷重負担が増えるため、パンチの耐久性に不利となる。

以上の実施の形態では円形の貫通孔を穿設する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、楕円形や長円形の貫通孔を穿設する場合にも適用できる。
また、パンチやダイ、芯金などの各構成の材質については、孔開け精度が高くて寿命が長いなどの好適な金型を得るべく、その仕様条件に応じて既知の材質から適宜に選定すればよい。さらに、パンチやダイなどについては、その耐久強度などを向上させるべく、必要に応じて既知の表面硬化技術を用いればよい。
以上、本発明につき好適な実施の形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの実施の形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

本発明にかかる穿設装置の一形態を示す断面図である。 図１の穿設装置によるパンチの挿入工程を説明する断面図である。 図１の穿設装置による穿設工程を説明する断面図である。 図１の穿設装置による抜きカス排出工程を説明する断面図である。 パンチの一形態を示す正面図（ａ）及び底面図（ｂ）である。 負圧吸引装置の一形態を示す断面図である。 穿設工程を説明する断面図である。 工程説明図である。 ステーション別のユニットの説明図である。 ユニットの斜視図である。 一部を破断したユニットの左側面図である。 ユニットの平面図である。 芯金及びパンチの側面図である。 芯金及びパンチの正面図である。 ストリッパーにワークが当たる状態を示す説明図である。 ワーク筒部の肉厚にパンチが打ち込まれる状態のステーション別の説明図である。 ダイブロックの平面図である。 ダイブロックの孔上周辺の断面図である。 ワークの断面図である。 パンチの形態例を模式的に説明する断面図である。 従来の穿設装置を説明する説明図である。

符号の説明

１０ ワーク
１２ 筒状部
１５ 周壁
１７ 凹み部
１７ａ 周縁
１８ せん断
１９ 破断
２０ ダイ
２４ 排出孔
３０ パンチ
３０ａ 面取り部
３２ 芯金
４０ 昇降ブロック
４２ 保持孔
５０ 加圧手段
５２ 加圧装置
５４ 弾性手段
６０ 吸引手段
６２ 圧縮空気源
７０ 貫通孔
８０ 抜きカス

Claims (9)

1. 筒状部を少なくとも一部に有するワークの該筒状部の周壁に、プレス打抜きによって貫通孔を穿設する方法であって、
   前記ワークをダイに位置させると共に、片持ちに保持された棒状の芯金に前記周壁の厚さよりも短く突設されたパンチを前記筒状部の内側へ挿入した状態とし、
   前記芯金を介してパンチをダイに近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込み、せん断と破断を生じさせて貫通孔を穿設し、
   該貫通孔が穿設されるときに、抜きカスを、ダイの抜きカスの排出孔から吸引除去することで貫通孔を開口することを特徴とするワーク周壁における貫通孔の穿設方法。
2. 前記貫通孔を穿設する前に、該貫通孔の穿設予定位置に対応して前記筒状部の外側から前記周壁に潰しパンチを打込み、前記貫通孔よりも一回り大きな周縁となる凹み部を形成し、
   前記貫通孔を穿設する際には、前記パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込んでせん断と前記凹み部の周縁に達する破断を生じさせることを特徴とする請求項１記載のワーク周壁における貫通孔の穿設方法。
3. 前記パンチとダイを相対的に加圧移動させるときに、バネ性の力を介在させて加圧することを特徴とする請求項１又は２記載のワーク周壁における貫通孔の穿設方法。
4. 筒状部を少なくとも一部に有するワークの該筒状部の周壁に、プレス打抜きによって貫通孔を穿設する装置であって、
   前記ワークを加工する一方の型であるダイと、
   片持ちに保持された棒状の芯金に前記周壁の厚さよりも短く突設され、前記筒状部の内側へ挿入されるパンチと、
   前記芯金を介してパンチをダイに近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込み、せん断と破断を生じさせて貫通孔を穿設する加圧手段とを備え、
   前記芯金は、パンチの突設された先端側とは反対側の後端側が該芯金を保持するブロックの保持孔に挿入されて着脱可能に固定されていることを特徴とするワーク周壁における貫通孔の穿設装置。
5. 前記芯金は、パンチの突設された前記先端側がプレス打抜きのため前記筒状部の内部で加圧方向に移動できるように、前記後端側の部分よりも移動方向について細く形成され、該芯金の先端側と後端側との段部にＲが取られていることを特徴とする請求項４記載のワーク周壁における貫通孔の穿設装置。
6. 筒状部を少なくとも一部に有するワークの該筒状部の周壁に、プレス打抜きによって貫通孔を穿設する装置であって、
   前記ワークを加工する一方の型であるダイと、
   片持ちに保持された棒状の芯金に前記周壁の厚さよりも短く突設され、前記筒状部の内側へ挿入されるパンチと、
   前記芯金を介してパンチをダイに近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチを前記筒状部の内側からワークの周壁へ打ち込み、せん断と破断を生じさせて貫通孔を穿設する加圧手段とを備え、
   前記パンチの端面は、前記筒状部の内周面の形状に沿うように面取りがされていることを特徴とするワーク周壁における貫通孔の穿設装置。
7. 前記貫通孔が穿設されるときに該貫通孔を開口すべく、抜きカスをダイの抜きカスの排出孔から吸引除去する吸引手段を具備することを特徴とする請求項４、５又は６記載のワーク周壁における貫通孔の穿設装置。
8. 前記吸引手段は、圧縮空気を断面積のより大きな流路に開放することでベンチュリー効果によって負圧を発生する負圧吸引装置であることを特徴とする請求項７記載のワーク周壁における貫通孔の穿設装置。
9. 前記加圧手段は、前記パンチとダイを相対的に加圧移動させるときにバネ性の力を介在させて加圧すべく、弾性手段を備えることを特徴とする請求項４、５、６、７又は８記載のワーク周壁における貫通孔の穿設装置。

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