JP5032173B2 - 穴開け装置及び穴開け方法 - Google Patents

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本発明は、被加工物に穴を開ける穴開け装置及び穴開け方法に関するものである。
金属の被加工物に対してパンチを用いて穴を開ける従来の装置として、被加工物にパンチを押し当てる際の被加工物の変形を防止するため、被加工物をストリッパにてガイドした状態で穴開け加工を行う装置が知られている。
この種の装置において、ストリッパが被加工物を押さえる強さは、スプリングを用いて調整されるのが一般的である(例えば、特許文献1参照)。
特開2000−312928号公報
しかし、スプリングの付勢力では、ストリッパによる被加工物のガイドは十分とはいえず、被加工物にパンチを押し当て穴開け加工する際の被加工物の変形を十分に防止することができない。その場合には、穴開け加工後の被加工物の平面度が確保されない。
平面度が確保されない被加工物を他の部材に締結する場合には、被加工物と他の部材とが平面状に接触しないため、十分な締結力を得ることができない。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被加工物の平面度を確保することができる穴開け装置及び穴開け方法を提供することを目的とする。
本発明は、ダイに支持された被加工物をパンチによって打ち抜き被加工物に穴部を開ける穴開け装置であって、前記パンチを支持すると共に、前記パンチの軸方向に移動自在な移動体と、前記移動体を移動させることによって前記パンチに穴開けのための押圧力を付与する第1の押圧手段と、被加工物を押圧し前記パンチが被加工物を打ち抜く際の被加工物の変形を防止するストリッパと、前記ストリッパを支持する支持部材と、前記支持部材を介して前記ストリッパを被加工物に対して押圧する第2の押圧手段と、前記パンチを保持するホルダと、を備え、前記ストリッパが前記第2の押圧手段による押圧力にて被加工物を押圧した状態で、前記パンチが被加工物を打ち抜き、前記ストリッパ及び前記ホルダは、前記ダイが固定されたシャフトに対して摺動自在に取り付けられて治具ユニットを構成し、前記治具ユニットは、前記ダイが加工位置に位置決めされると共に、前記ストリッパが前記支持部材に、かつ前記ホルダが前記移動体にそれぞれ取り付けられることを特徴とする。
本発明によれば、ストリッパが第2の押圧手段による押圧力にて被加工物を押圧した状態で、第1の押圧手段が移動体を移動させることによって、パンチによる被加工物の打ち抜きが行われる。このように、ストリッパを被加工物に対して押圧する押圧手段と、パンチに穴開けのための押圧力を付与する押圧手段とを独立して備えるため、被加工物の変形を防止するためのストリッパ圧を十分に確保することができる。したがって、パンチが被加工物を打ち抜く際の被加工物の変形を防止するこができ、被加工物の平面度を確保することができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図1及び図2を参照して、本発明の実施の形態の穴開け装置1について説明する。図1(a)は穴開け装置1の平面図、図1(b)は穴開け装置1の断面図、図2は治具ユニットの平面図である。
穴開け装置1は、ダイ3に支持された金属製の被加工物をパンチ4によって打ち抜き、被加工物に穴部を開ける装置である。
本実施の形態における被加工物は、緩衝器を車両の車軸に連結するためのナックルブラケット2である。ナックルブラケット2は、緩衝器のチューブ外周を把持する本体部2aと、本体部2aから平行に突出して形成され車軸のナックルにボルトにて締結される一対の取付部2bとを備える。
ダイ3は、取付部2bに加工される穴部と略同形状の開口3aが両側面に形成された貫通孔3b(本実施の形態では2個)を有し、基台5上に立設する一対の側壁5a間に結合されて基台5上に配置される。
ナックルブラケット2は、本体部2aがダイ3の頂面に形成された治具3cに係止されると共に、一対の取付部2bがダイ3の開口3aを塞いだ状態でダイ3に支持される。
穴開け装置1は、ダイ3の両側から一対の取付部2bのそれぞれを打ち抜き、一対の取付部2bに対してボルト締結用の穴部を同時に加工する装置である。
穴開け装置1は、ダイ3の開口3aに対向して配置され取付部2bに穴部を打ち抜くパンチ4と、パンチ4を支持すると共にパンチ4の軸方向に移動自在な一対のスライダ6(移動体)と、スライダ6を移動させることによってパンチ4に穴開けのための押圧力を付与するプレス装置7(第1の押圧手段)と、取付部2bを押圧しパンチ4が取付部2bを打ち抜く際の取付部2bの変形を防止するストリッパ18と、ストリッパ18を取付部2bに対して押圧する油圧機構30(第2の押圧手段)とを備える。
パンチ4は、スライダ6に支持されたホルダ10に、ダイ3の貫通孔3bと同軸上に保持され、基端部にはホルダ10からの抜け止め用のフランジ4aが設けられている。このように、パンチ4は、ホルダ10を介してスライダ6に保持され、スライダ6の移動によって軸方向に移動する。本実施の形態では、パンチ4は、ダイ3の両側方に2個ずつ合計4個配置され、一対の取付部2bのそれぞれに2個の穴部を加工する場合について説明する。
スライダ6は底部に溝6aを有し、ホルダ10は溝6aに嵌合することによってスライダ6に支持される。
プレス装置7は、スライダ6の背面の一部に形成された傾斜面6cに対応する傾斜面12aを有する一対の楔カム12と、プレス装置7を図中上下に移動させる移動機構(図示せず)とを備える。なお、移動機構の駆動源としては、例えば、油圧、サーボモータが用いられる。
プレス装置7は、楔カム12をスライダ6背面の傾斜面6cに対して押し付けることによって、スライダ6をダイ3に向けて移動(以下、「前進」と称する。)させ、パンチ4をナックルブラケット2の取付部2bに押し付けるためのものである。このように、プレス装置7の荷重は、楔カム12、スライダ6、及びパンチ4を介して取付部2bに付与される。したがって、楔カム12のスライダ6に対する押し付け力を調整することによって、パンチ4の取付部2bに対する押圧力が調整される。
ストリッパ18は、パンチ4が挿通する貫通孔18aを有し、油圧機構30の駆動によってパンチ4に沿って摺動自在に移動可能である。
油圧機構30は、基台5の両端部に立設する端壁5bに結合された油圧シリンダ31と、油圧シリンダ31内に進退可能に挿入されパンチ4の軸方向に移動可能なピストンロッド32とを備える。
ピストンロッド32には、従動体33が結合され、従動体33にはパンチ4の軸方向に延在する3本のシャフト34a,34b,34cが結合されている。3本のシャフト34a〜34cのうち両側のシャフト34a,34bは、スライダ6後方に立設する後壁5cを挿通し、先端部にはストリッパ18を支持し一対の側壁5aに沿って移動するストリッパホルダ35が結合されている。
ストリッパホルダ35は内壁に溝35aを有し、ストリッパ18は、両端部が溝35aに嵌合することによってストリッパホルダ35に支持される。
3本のシャフト34a〜34cのうち中央のシャフト34cは、後壁5cを挿通すると共に、スライダ6及びホルダ10を挿通し、ストリッパ18の背面に結合されている。
このように、油圧機構30は、従動体33、シャフト34a〜34c、及びストリッパホルダ35を介してストリッパ18をパンチ4に沿って移動させるものである。
したがって、油圧機構30を駆動し、ピストンロッド32を前進させストリッパ18を取付部2bの外側面に押圧することによって、取付部2bにおける打ち抜かれる以外の部分をダイ3に対して押し付けることができ、取付部2bがパンチ4にて打ち抜かれる際の取付部2bの変形を防止することができる。
ストリッパ18が取付部2bを押圧するストリッパ圧力は、油圧シリンダ31に供給される作動油の圧力を調整することによって任意に設定することができる。したがって、プレス装置7によって設定される取付部2bを打ち抜くパンチ4の押圧力が大きく、取付部2bが変形し易いような場合には、油圧シリンダ31に供給される作動油の圧力を大きく設定すればよい。これにより、ストリッパ18のストリッパ圧力は大きくなるため、取付部2bがパンチ4にて打ち抜かれる際の取付部2bの変形を防止することができる。このように、油圧機構30によるストリッパ18が取付部2bを押圧するストリッパ圧力は、プレス装置7によってパンチ4に付与される穴開けのための押圧力に応じて設定すればよい。
また、ストリッパ18による取付部2bの押圧は3本のシャフト34a〜34cを介して行われるため、ストリッパ18が摺動する側壁5aに対してこじれたり、かじったりすることなく、取付部2bに対する確実で均等なストリッパ圧力を発生させることができる。また、3本のシャフト34a〜34cを介してストリッパ18を押圧することによって、取付部2bの押圧時のストリッパ18の曲げモーメントは低減されるため、ストリッパ18の板厚を薄くすることができる。
ダイ3、パンチ4を保持したホルダ10、及びストリッパ18は、図2に示す治具ユニット40を構成している。
治具ユニット40は、ダイ3に固定された2本のシャフト41a,41bに、ストリッパ18及びホルダ10を摺動自在に挿入し、シャフト41a,41bの端部に抜け止め用のナット42を螺合することによって構成される。ストリッパ18及びホルダ10は、ダイ3を中心にそれぞれ一対設けられる。
治具ユニット40は、ダイ3の両端の突起部3eを側壁5aに取り付けられたダイ支持部5dの溝5eに嵌合することによってダイ3を基台5の中心である加工位置に位置決めすると共に、ストリッパ18の両端をストリッパホルダ35の溝35aに嵌合し、ホルダ10をスライダ6底部の溝6aに嵌合することによって、穴開け装置1に取り付けられる。このようにして治具ユニット40を穴開け装置1に取り付けることによって、ダイ3に対するストリッパ18とパンチ4の位置決めが行われる。
穴開け加工を行うナックルブラケット2の種類が変わった場合には、穴開け装置1のうち治具ユニット40だけを交換するだけで穴開け加工を行うことができる。従来の穴開け装置においては、ナックルブラケット2の種類が変わった場合には、基台5以外の全ての部材を交換する必要があった。しかし、穴開け装置1における治具ユニット40は、ナックルブラケット2の種類が変わった場合に交換を必要とする部材のみをユニット化したものであるため、従来の穴開け装置における交換部材と比較して非常に小型である。また、治具ユニット40の穴開け装置1への取り付けは、前述したように、ダイ3、ストリッパ18、及びホルダ10をそれぞれ溝5e、溝35a、溝6aに嵌合するだけで簡単に行うことができる。
基台5上における後壁5cの後方には、前進したスライダ6を後退させるための戻し機構14が設けられている。
戻し機構14は、基台5上に配置された油圧シリンダ15と、油圧シリンダ15内に進退自在に挿入され、後壁5cを挿通して延在するロッド16とを備える。なお、本実施の形態には、戻し機構14は、一対のスライダ6のそれぞれに2個ずつ設けられている。
ロッド16にはスライダ6が載置され、また、先端にはスライダ6の前端部に係合する突起部16aが設けられている。
スライダ6は、プレス装置7を駆動し、楔カム12がスライダ6背面の傾斜面6cに対して押し付けられた場合にはロッド16上を前進し、一方、油圧シリンダ15を駆動し、ロッド16を後退させた場合にはロッド16先端の突起部16aが前端部に係合することによってロッド16と共に後退する。
次に、図1,図3,図4を参照して、穴開け装置1の動作について説明する。図1はプレス装置7が最上端にある穴開け加工前の状態を示す図であり、図3はプレス装置7が最下端まで下降した状態を示す図であり、図4は治具ユニット40の交換方法を説明する図である。なお、図1及び図3において、(a)図は平面図、(b)図は断面図であり、(a)図ではプレス装置7の図示を省略している。
図1に示すように、プレス装置7が最上端にある加工前の状態では、スライダ6は、背面が後壁5cに接触した状態でロッド16に載置されている。
この状態から、図3に示すように、油圧機構30を駆動し、シャフト34a〜34c及びストリッパホルダ35を介してストリッパ18をパンチ4に沿って移動させ、ナックルブラケット2の取付部2bの外側面に対して押圧する。これにより、取付部2bはダイ3に密着する。
次に、プレス装置7を下降させることによって、楔カム12の傾斜面12aをスライダ6背面の傾斜面6cに当接させる。プレス装置7の下降に伴って、スライダ6は楔カム12の傾斜面12aに案内されて前進する。
スライダ6が前進すれば、パンチ4は、取付部2bの外側面に当接し、プレス装置7の押圧力にて取付部2bに食い込む。
図3に示すように、プレス装置7が最下端に到達すれば、パンチ4の先端はダイ3の開口3aに到達し、取付部2bは打ち抜かれる。なお、ダイ3の貫通孔3bには、取付部2bを打ち抜いた際のカスが通る穴3dが設けられている。
パンチ4が取付部2bを打ち抜く際、取付部2bにおける打ち抜かれる以外の部分は、油圧機構30による押圧力にてストリッパ18によって押圧されているため、ダイ3に密着した状態である。したがって、取付部2bがパンチ4にて打ち抜かれる際の取付部2bの変形は防止される。
プレス装置7が最下端に到達した後は、プレス装置7を上昇させる。
次に、油圧シリンダ15を駆動し、ロッド16を後退させる。ロッド16の後退によって、ロッド16先端の突起部16aがスライダ6の前端部に係合するため、スライダ6はロッド16の後退に伴って後退する。これにより、パンチ4は、取付部2bの穴部から抜け出る。
次に、油圧機構30を駆動し、ストリッパ18を後退させ、ストリッパ18による取付部2bの押圧を解除する。
以上のようにして、ナックルブラケット2の取付部2bに対する穴部の加工が行われる。
穴開け加工を行うナックルブラケット2の種類が変わった場合には、治具ユニット40の交換が行われる。図4を参照して、治具ユニット40の交換方法を説明する。
治具ユニット40の交換は、図4に示す治具ホルダ50を用いて治具ユニット40を保持し穴開け装置1から取り外し、治具ホルダ50を用いて新たな治具ユニット40を保持し穴開け装置1に取り付けることによって行われる。
治具ホルダ50は、基板51と、基板51の裏面に結合された複数のスペーサ52と、基板51の両端部に揺動自在に設けられたレバー53と、基板51の表面に設けられたフック54とを備える。
治具ホルダ50による治具ユニット40の保持は、治具ユニット40におけるダイ3とストリッパ18の間、及びストリッパ18とホルダ10の間にスペーサ52を挿入すると共に、図4における右側のレバー53のように、レバー53を回転させレバー53端部に設けられたナット穴53aにシャフト41a,41b端部のナット42を挿入させた状態で、両側のレバー53又はフック54を掴んで持ち上げることによって行われる。
各スペーサ52は、治具ホルダ50が治具ユニット40を保持した状態におけるダイ3に対するストリッパ18及びホルダ10の位置が、治具ユニット40が穴開け装置1に取り付けられた状態と略同一となるように設定されている。
したがって、穴開け装置1の外部に配置されている治具ユニット40を治具ホルダ50にて保持し、穴開け装置1に対して鉛直下方に降ろすだけで、治具ユニット40におけるダイ3、ストリッパ18、及びホルダ10は、それぞれ溝5e、溝35a、溝6aに嵌合し、治具ユニット40は穴開け装置1に取り付けられる。
なお、治具ユニット40の交換は、治具ホルダ50を用いなくても可能である。治具ホルダ50を用いずに治具ユニット40を穴開け装置1に取り付ける場合でも、ストリッパ18及びホルダ10はシャフト41a,41bに対して摺動自在に移動可能であるため、ストリッパ18及びホルダ10を溝5e、溝35aに簡単に取り付けることができる。
以上にて説明した穴開け装置1による穴開け加工は、一枚の板を曲げ加工することによって成形されるナックルブラケット2に対して適用可能であると共に、図1及び図3に示すように、取付部2bの内周にコの字状の補強部2cを取り付けたもの、つまり、取付部2bが二重の板で構成されるナックルブラケット2に対しても適用可能である。
取付部2bの内周にコの字状の補強部2cを取り付ける場合、取付部2bと補強部2cとは溶接によって結合されるが、取付部2bと補強部2cとの間に隙間が存在する場合がある。そのような場合には、パンチ4が取付部2b及び補強部2cを打ち抜く際に、取付部2b及び補強部2cに変形が生じ易い。しかし、穴開け装置1を用いて穴開け加工を行う場合、ストリッパ18が油圧機構30による押圧力によって取付部2b及び補強部2cを押圧するため、取付部2bと補強部2cは、互いに隙間なく密着すると共にダイ3に密着した状態となる。したがって、取付部2b及び補強部2cがパンチ4にて打ち抜かれる際の取付部2b及び補強部2cの変形は防止される。このように、穴開け装置1による穴開け加工は、取付部2bが二重の板で構成されるナックルブラケット2に対して適用する場合に特に有効である。
以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。
穴開け装置1による取付部2bへの穴部の加工は、油圧機構30による押圧力にて取付部2bを押圧した状態で、プレス装置7によってパンチ4を支持するスライダ6を移動させることによって行われる。このように、穴開け装置1は、ストリッパ18を取付部2bに対して押圧する押圧手段と、パンチ4に穴開けのための押圧力を付与する押圧手段とを独立して備えるため、取付部2bの変形を防止するためのストリッパ圧を、パンチ4に付与される押圧力に応じて任意に設定することができる。したがって、ストリッパ圧を十分に確保することができるため、パンチ4による取付部2bの打ち抜きは、取付部2bがダイ3に密着した状態で行われる。これにより、パンチ4が取付部2bを打ち抜く際の取付部2bの変形を防止するこができ、取付部2bの平面度を確保することができる。
また、穴開け装置1は、ナックルブラケット2の種類が変わった場合に交換を必要とする部材であるダイ3、ストリッパ18、及びパンチ4を保持したホルダ10をユニット化した治具ユニット40を備えるため、ナックルブラケット2の種類が変わった場合でも治具ユニット40を交換するだけで簡単に対応することができる。このように、穴開け装置1は、ストリッパ18を取付部2bに対して押圧する押圧手段を独立に備え、かつ交換可能な治具ユニット40を備えるため、どのような打ち抜き条件に対しても対応することができる。
また、従来の穴開け装置では、被加工物の打ち抜き工程を行った後に、打ち抜きに伴う被加工物の変形(そり)を戻すためのプレス工程を行う必要があった。しかし、穴開け装置1は、打ち抜き工程時における被加工物の変形を防止するものであるため、プレス工程が不要となり、従来の穴開け装置と比較して非常に効率的である。
また、パンチ4にて取付部2bを打ち抜いた後で、別工程で取付部2bをプレスし取付部2bの変形を戻す場合には、打ち抜いた穴部の径はプレスによって小さくなってしまう。しかし、穴開け装置1では、打ち抜き工程後のプレス工程が不要であるため、打ち抜いた穴部の径が小さくなるようなことはなく、穴部の寸法精度も確保することができる。
本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。
本発明は、緩衝器を車両の車軸に連結するためのナックルブラケットにボルト締結用の穴部を加工する装置に適用することができる。
(a)本発明の実施の形態に係る穴開け装置を示す平面図である。(b)同じく穴開け装置を示す断面図である。 治具ユニットの平面図である。 (a)プレス装置が最下端まで下降した状態の穴開け装置を示す平面図である。(b)プレス装置が最下端まで下降した状態の穴開け装置を示す断面図である。 治具ユニットの交換方法を説明する図である。
符号の説明
1 穴開け装置
2 ナックルブラケット
2a 本体部
2b 取付部
3 ダイ
3a 開口
4 パンチ
6 スライダ
7 プレス装置
10 ホルダ
12 楔カム
14 戻し機構
15 油圧シリンダ
18 ストリッパ
30 油圧機構
34a〜34c シャフト
35 ストリッパホルダ
40 治具ユニット
50 治具ホルダ

Claims (4)

  1. ダイに支持された被加工物をパンチによって打ち抜き被加工物に穴部を開ける穴開け装置であって、
    前記パンチを支持すると共に、前記パンチの軸方向に移動自在な移動体と、
    前記移動体を移動させることによって前記パンチに穴開けのための押圧力を付与する第1の押圧手段と、
    被加工物を押圧し前記パンチが被加工物を打ち抜く際の被加工物の変形を防止するストリッパと、
    前記ストリッパを支持する支持部材と、
    前記支持部材を介して前記ストリッパを被加工物に対して押圧する第2の押圧手段と、
    前記パンチを保持するホルダと、を備え、
    前記ストリッパが前記第2の押圧手段による押圧力にて被加工物を押圧した状態で、前記パンチが被加工物を打ち抜き、
    前記ストリッパ及び前記ホルダは、前記ダイが固定されたシャフトに対して摺動自在に取り付けられて治具ユニットを構成し、
    前記治具ユニットは、前記ダイが加工位置に位置決めされると共に、前記ストリッパが前記支持部材に、かつ前記ホルダが前記移動体にそれぞれ取り付けられることを特徴とする穴開け装置。
  2. 前記第2の押圧手段による前記ストリッパを被加工物に対して押圧する押圧力は、前記第1の押圧手段によって前記パンチに付与される押圧力に応じて設定されることを特徴とする請求項1に記載の穴開け装置。
  3. 前記ダイは、前記パンチが挿入される開口を有し、
    被加工物は、緩衝器を車両に連結するためのナックルブラケットであり、
    前記ナックルブラケットは、
    緩衝器のチューブ外周を把持する本体部と、
    当該本体部から平行に突出して形成された一対の取付部と、を備え、
    前記一対の取付部が前記開口を塞いだ状態で前記ダイに支持されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の穴開け装置。
  4. ダイに支持された被加工物をパンチによって打ち抜き被加工物に穴部を開ける穴開け方法であって、
    前記パンチを支持すると共に、前記パンチの軸方向に移動自在な移動体と、
    前記移動体を移動させることによって前記パンチに穴開けのための押圧力を付与する第1の押圧手段と、
    被加工物を押圧し前記パンチが被加工物を打ち抜く際の被加工物の変形を防止するストリッパと、
    前記ストリッパを支持する支持部材と、
    前記支持部材を介して前記ストリッパを被加工物に対して押圧する第2の押圧手段と、
    前記パンチを保持するホルダと、を用い、
    前記第2の押圧手段が前記ストリッパを被加工物に対して押圧し、
    前記第1の押圧手段が前記移動体を移動させることによって前記パンチが被加工物を打ち抜き、
    被加工物の種類が変わった場合には、前記ダイが固定されたシャフトに対して前記ストリッパ及び前記ホルダが摺動自在に取り付けられた治具ユニットが交換されることを特徴とする穴開け方法。
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