JP5141093B2 - 薄板金属孔明け用のダイス及びこのダイスを具備した薄板金属用孔明け装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄板金属孔明け用のダイス及びこのダイスを具備した薄板金属用孔明け装置に関する。

特開２００５−２６２２６３号公報 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のパンチ本体とこのパンチ本体の一方の端面に一体的に形成された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先行して突き破り孔を明け、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本体をダイスの円孔に、当該ダイスの円孔の開口から挿入することによりパンチ本体と協同してダイスの円孔の一端を規定するダイスの内周面の円環状縁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した孔明け装置が提案されている（例えば特許文献１及び２参照）。

斯かる孔明け装置によれば、突起でもって薄板金属を位置決めし、しかも、剪断力よりも主として引っ張り力をパンチ本体とダイスとにより薄板金属に加えてパンチ本体とダイスとの間で薄板金属を引き千切ってパンチ本体の外周面形状に相当した貫通孔を形成するために、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できるのであるが、例えば、板厚が０．８ｍｍ以上の薄板金属の場合には、引っ張り（引き千切り）力による切断よりも剪断力による切断が主となる結果、剪断による大きなバリが貫通孔の周りの薄板金属の一方の面に生じてしまう虞がある。

したがって、特許文献１及び２において提案されている孔明け装置は、０．８ｍｍを超えない板厚の薄板金属に対しては極めて有効であるが、０．８ｍｍ以上の板厚の薄板金属の場合には、大きな（高さの高い）バリの発生の虞という点で未だ十分に満足できるものではない。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、０．８ｍｍを超えない薄板金属は勿論のこと、０．８ｍｍ以上の薄板金属に対してもバリの発生を十分に抑えることができて孔明けを行うことができる薄板金属孔明け用のダイス及びこのダイスを具備した薄板金属用孔明け装置を提供することにある。

本発明による薄板金属孔明け用のダイスは、孔明けすべき薄板金属に対面する端面と、この端面で開口すると共にこの端面での開口からパンチが挿入される貫通孔と、この貫通孔を規定する内周面とを具備しており、端面と内周面とは、貫通孔の端面での開口において鋭角θをもって互いに連接している。

斯かる薄板金属孔明け用のダイスによれば、端面と内周面との互いの連接が鋭角θをもってなされているために、言い換えると、ダイスの刃先である端面と内周面との互いの連接部が鋭角θをもっているために、パンチとの協働で薄板金属に孔明けを行う際に、鋭角θをもった端面と内周面との互いの連接部で薄板金属に極めて大きな集中応力を発生させることができる結果、薄板金属の伸びを極力抑えて、薄板金属を端面と内周面との互いの連接部で切断でき、而して、０．８ｍｍを超えない板厚の薄板金属は勿論のこと、０．８ｍｍ以上の板厚の薄板金属に対してもバリの発生を十分に抑えることができて孔明けを行うことができる。

好ましい例では、端面は、パンチの軸心に対して傾斜して伸びており、内周面は、パンチの軸心と平行に伸びており、傾斜して伸びた端面と平行に伸びた内周面とは、貫通孔の端面での開口において鋭角θをもって互いに連接しており、他の好ましい例では、端面は、パンチの軸心に対して直交して伸びており、内周面は、パンチの軸心に対して傾斜して伸びており、直交して伸びた端面と傾斜して伸びた内周面とは、貫通孔の端面での開口において鋭角θをもって互いに連接している。

鋭角θは、できるだけ小さければよいのであるが、あまり小さいと、機械的強度が低下して刃先の早期の劣化、損傷が生じる虞があり、斯かる観点から、好ましくは、４５°〜８７°であり、より好ましくは、６５°〜８５°であり、更により好ましくは、７５°〜８３°である。

孔明けされた薄板金属の孔形状となる開口は、円形に限らないのであって、楕円形、長円形、三角形、正方形及び長方形を含む矩形、多角形又はその他の形状であってもよく、正方形及び長方形を含む矩形及び多角形等の角部を有する形状の場合には、角部を適宜に丸み付けしてもよい。

本発明の薄板金属用孔明け装置は、上記のいずれかの態様のダイスと、ダイスの貫通孔に挿入されるパンチとを具備しており、パンチは、軸心に平行に伸びた筒面を有した柱状のパンチ本体と、ダイスの貫通孔への挿入側のパンチ本体の一方の端面に一体的に設けられている突起とを具備しており、突起が設けられているパンチ本体の一方の端面は、突起の底面を囲繞していると共に軸心に直交して伸びた環状面と、この環状面の環状外縁から筒面の環状縁まで伸びる湾曲面とを具備しており、鋭角θをもって互いに連接しているダイスの端面及び内周面とパンチ本体の湾曲面との協働で薄板金属に孔明けを行うようになっている。

本発明のダイス及びこのダイスを用いた本発明の薄板金属用孔明け装置は、板厚が０．８ｍｍを超える薄板金属の孔明けに用いられるものに限らないのであって、板厚が０．８ｍｍ以下の薄板金属の孔明けに用いられてもよく、斯かる薄板金属の孔明けに用いられると、従来のものに比較して、バリのない極めて満足し得る孔明けされた薄板金属を製造できる。

本発明において、パンチの湾曲面は、バリの原因となる剪断の効果を減じて薄板金属をより良好に引っ張り破断させるために、好ましくは、０．１ｍｍから５ｍｍの曲率半径Ｒをもっているとよい。

貫通孔を規定するダイスの内周面に対する刃先の部位でのパンチ本体のクリアランスとしての差は、薄板金属の厚みをｔとすると、０．１５ｔ以上であって、２ｍｍ以下であればよい。

本発明の薄板金属用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。

本発明によれば、０．８ｍｍを超えない薄板金属は勿論のこと、０．８ｍｍ以上の薄板金属に対してもバリの発生を十分に抑えることができて孔明けを行うことができる薄板金属孔明け用のダイス及びこのダイスを具備した薄板金属用孔明け装置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５において、本例の薄板金属用孔明け装置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肉の薄板金属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１５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、円柱状のパンチ本体２５と、パンチ本体２５の一方の端面である円形端面２６に一体的に設けられた突起２７と、パンチ本体２５の他方の端面である円形端面２８に一体的に設けられた鍔２９とを具備している。

パンチ本体２５は、軸心３１に平行に伸びた筒面としての円筒面３２と、軸心３１に直交して伸びた円環状面３３と、円環状面３３の外縁から円筒面３２の外縁まで伸びる湾曲面３４とを具備しており、パンチ本体２５の直径Ｄ１（＝２×ｒ１）は、１ｍｍから２５ｍｍ、１ｍｍから１０ｍｍ又は１ｍｍから５ｍｍの範囲であり、湾曲面３４の曲率半径ｒ２は、０．１ｍｍから５ｍｍの範囲である。

突起２７は、パンチ本体２５の一方の円形端面２６に、当該円形端面２６と同心に配されていると共に当該円形端面２６の直径Ｄ１よりも小さな直径Ｄ３（＝２×ｒ３）を有する円形底面４１及び円形頂面４２をもって当該円形底面４１で一体的に設けられた高さｈの円柱状部４３と、円柱状部４３の円形頂面４２に、当該円形頂面４２と同心に配されていると共に当該円形頂面４２の直径Ｄ３と同じ直径を有する円形底面４４をもって当該円形底面４４で一体的に設けられた円錐状部４５とを具備しており、円柱状部４３の円形底面４１は、パンチ本体２５の円環状面３３で囲繞されている。

以上のパンチ１３において、パンチ本体２５の半径をｒ１（＝Ｄ１×１／２）、湾曲面３４の曲率半径をｒ２、円柱状部４３の半径をｒ３（＝Ｄ３×１／２）、円柱状部４３の高さをｈ、孔明けすべき薄板金属８の板厚をｔとした場合、ｒ３＜ｒ１−ｒ２であって、ｈ＞ｔ＋ｒ３である。

コイルばね１４は、一端では鍔２９に他端では滑り案内部材１５のフランジ部５１に当接しており、滑り案内部材１５は、フランジ部５１に加えてフランジ部５１と一体であると共にケース１１の孔５２において当該ケース１１に嵌装されている円筒部５３を有しており、円筒部５３の内周面においてパンチ１３のパンチ本体２５の下端部を摺動自在に案内支持している。

ダイス１０は、孔明けすべき薄板金属８に対面する環状の端面６０と、端面６０で開口すると共に端面６０での開口６１からパンチ１３のパンチ本体２５が挿入される貫通孔としての円孔６２と、円孔６２を規定する内周面６３と、円孔６２と連続していると共に円孔６２よりも大径であってパンチ屑６４（図９参照）を排出する円孔６５と、円筒状の外周面６６とを有している。

截頭円錐外面となる端面６０は、パンチ１３の軸心３１に対して傾斜して伸びており、円筒面となる内周面６３は、パンチ１３の軸心３１と平行に伸びており、傾斜して伸びた端面６０と平行に伸びた内周面６３とは、円孔６２の端面６０での開口６１において鋭角θをもって互いに連接しており、而して、ダイス１０は、開口６１において鋭角θの刃先６７を有することになる。

円形端面２６の直径Ｄ１に対する円孔６２の直径Ｄ４の比Ｄ１／Ｄ４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、円形端面２６の半径ｒ１（＝Ｄ１×１／２）とダイス１０の円孔６２の半径ｒ４（＝Ｄ４×１／２）との差（クリアランス）ｆは０．１５ｔ以上であって２ｍｍ以下であり、ダイス１０は、外周面６６で下型９に嵌着されて埋設されている。

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６に示すように突起２７の円錐状部４５により、そして続いて円柱状部４３により薄板金属８に突き破り孔７１が明けられ、突き破り孔７１に挿入された突起２７の円柱状部４３で薄板金属８の移動が規制された状態で図７に示すように更にパンチ１３が下降されてダイス１０の円孔６２にパンチ１３のパンチ本体２５が挿入されると、円形端面２６の円環状面３３に接触した薄板金属８が当該円環状面３３に押されてパンチ本体２５の下降と共に下降され、この下降において、円形端面２６の湾曲面３４とダイス１０の刃先６７とでその間にある薄板金属８が引っ張られて伸ばされて、その後、ダイス１０の刃先６７側で薄板金属８は、図８に示すように剪断と共に引き千切られて破断され、薄板金属８のダイス１０の刃先６７側での破断後、図９に示すようにパンチ１３は上昇される一方、パンチ屑６４は円孔６５を通って排出され、こうして薄板金属８には貫通孔７２が形成される。

ところで、ダイス１０では、端面６０と内周面６３との互いの連接が鋭角θをもってなされているために、言い換えると、ダイス１０の刃先６７が鋭角θをもっているために、パンチ１３のパンチ本体２５との協働で薄板金属８に孔明けを行う際に、鋭角θをもった端面６０と内周面６３との互いの連接部で薄板金属８に極めて大きな集中応力を発生させる結果、刃先６７近傍の薄板金属８の伸びを極力抑えて、薄板金属８を端面６０と内周面６３との互いの連接部で精確に切断でき、而して、０．８ｍｍを超えない板厚の薄板金属は勿論のこと、０．８ｍｍ以上の板厚の薄板金属に対してもバリの発生を十分に抑えて孔明けを行うことができる。

しかも、鋭角θをもって互いに連接している端面６０及び内周面６３と湾曲面３４との協働で薄板金属８に孔明けを行うようになっている孔明け装置１では、突起２７がパンチ本体２５の一方の円環状面３３に円形底面４１及び円形頂面４２をもって一体的に設けられた円柱状部４３を有しているために、突起２７の円錐状部４５の先端の円錐角を十分な強度及び耐久性を得られるように大きくすると共に突起２７による突き破り孔７１の形成後における突き破り孔７１からの突起２７の抜け出しを防止するように突起２７の全体を高くしても、突起２７の円柱状部４３の円形底面４１を囲繞していると共に軸心３１に直交して伸びた円環状面３３を十分な広さをもってパンチ本体２５の円形端面２６に確保でき、而して、パンチ本体２５と協働してダイス１０の刃先６７周りで薄板金属８を確実に破断させて薄板金属８に貫通孔７２を精度よく形成でき、その上、湾曲面３４が０．１ｍｍから５ｍｍの曲率半径ｒ２をもっているために、ここでのバリの原因となる剪断の効果を減じて薄板金属８をより良好に引っ張り破断させることができ、加えて、比Ｄ１／Ｄ４が０．８０以上であって、差ｆが０．１５ｔ以上であるために、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８に貫通孔７２を形成することができる。

傾斜した端面６０をもっているダイス１０によれば、更に、薄板金属８の形状に対応させて端面６０を加工する必要がないので、コスト低減を図り得る。

孔明け装置１では、パンチ１３を上下動させて貫通孔７２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７２を形成するようにしてもよい。

上記のダイス１０では、鋭角θをもった刃先６７をパンチ１３の軸心３１に対して傾斜して伸びた端面６０で具体化したが、これに代えて又はこれと共に図１０に示すように、内周面６３をパンチ１３の軸心３１に対して傾斜して伸ばして截頭円錐内面とし、端面６０と内周面６３とを円孔６２の端面６０での開口６１において鋭角θをもって互いに連接させてもよく、この場合、端面６０をパンチ１３の軸心３１に対して直交して伸びていてもよい。

開口６１は、上記の例では、円形であるが、これに代えて、例えば図１１に示すように、角部が丸み付けられた四角形であっても、図１２に示すように、長円形であっても、その他の楕円形、三角形、矩形、多角形であってもよい。

また、上記の例のダイス１０では、円孔６５を円孔６２に連続して形成したが、例えば図１３に示すように、円孔６２と円孔６５との間に、円孔６２の径よりも少しだけ小径であると共に円孔６２と同心であってパンチ本体２５の径よりも大径の円孔７５を介在させて、貫通孔７２の形成後のパンチ１３の下降においてパンチ屑６４を円孔７５まで押し出し、パンチ屑６４の円孔７５までの押し出し後のパンチ１３の上昇において、パンチ屑６４が円孔７５を規定するダイス１０の内周面７６に引っ掛かってパンチ１３に引き連られて上昇しないで確実に円孔６５に排出されるようにしてもよい。

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に示す例に用いたダイスの正面図である。 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。 本発明の実施の形態の好ましいダイスの他の例の断面図である。 本発明の実施の形態の好ましいダイスの他の例の正面図である。 本発明の実施の形態の好ましいダイスの他の例の正面図である。 本発明の実施の形態の好ましいダイスの他の例の断面図である。

符号の説明

１ 薄板金属用孔明け装置
２ 上型ホルダ
３ 押圧板
４ 弾性部材
５ 押圧パッド
６ ボルト
７ パンチホルダ
８ 薄板金属
９ 下型
１０ ダイス
１３ パンチ
２５ パンチ本体
６０ 端面
６１ 開口
６２ 円孔
６３ 内周面

Claims (5)

1. パンチと、孔明けすべき薄板金属に対面する端面、この端面で開口すると共にこの端面での開口からパンチが挿入される貫通孔及びこの貫通孔を規定する内周面を具備していると共に端面と内周面とは貫通孔の端面での開口において鋭角θをもって互いに連接しているダイスとを具備しており、パンチは、軸心に平行に伸びた筒面を有した柱状のパンチ本体と、ダイスの貫通孔への挿入側のパンチ本体の一方の端面に一体的に設けられている突起とを具備しており、突起が設けられているパンチ本体の一方の端面は、突起の底面を囲繞していると共に軸心に直交して伸びた環状面と、この環状面の環状外縁から筒面の環状縁まで伸びる湾曲面とを具備しており、ダイスの端面は、パンチの軸心に対して傾斜して伸びており、ダイスの内周面は、パンチの軸心と平行に伸びており、鋭角θをもって互いに連接しているダイスの端面及び内周面とパンチ本体の湾曲面との協働で薄板金属に孔明けを行うようになっている薄板金属用孔明け装置。
2. 鋭角θは、４５°〜８７°である請求項１に記載の薄板金属用孔明け装置。
3. 鋭角θは、６５°〜８５°である請求項１に記載の薄板金属用孔明け装置。
4. 鋭角θは、７５°〜８３°である請求項１に記載の薄板金属用孔明け装置。
5. 開口は、円形、楕円形、長円形、三角形、矩形又は多角形である請求項１から４のいずれか一項に記載の薄板金属用孔明け装置。

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