JP5388794B2 - 打ち抜き加工装置および打ち抜き加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、打ち抜き加工装置および打ち抜き加工方法に関する。

特許文献１には、打ち抜き刃を有する第１ローラと打ち抜き穴を有する第２ローラとを互いに逆方向に同一回転で回転させ、両ローラ間に平板状のワークを通過させることで打ち抜き加工を行う打ち抜き加工装置が開示されている。

特開２００２−３１６２２１号公報

従来の打ち抜き加工装置では、打ち抜き刃の第１ローラ回転方向前端縁が最も早くワークと接触するため、当該前端縁がワークに接触したとき、打ち抜き刃と打ち抜き穴とが充分に接近しておらず、前端縁と打ち抜き穴とのワーク進行方向におけるクリアランスが大きい。このため、形成される開口のワーク進行方向周縁に生じる「かえり」や変形が大きくなるという問題があった。
本発明の目的は、かえりや変形を抑制できる打ち抜き加工装置および打ち抜き加工方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明では、打ち抜き刃の先端には、打ち抜き刃の軸方向において最も高い頂部と、頂部よりも第１ローラ回転方向側に前方傾斜面とが設けられ、打ち抜き加工を行う際、最初に頂部がワークと接触し、次に前方傾斜面において最も第１ローラ回転方向前方に位置する前端縁を除く部分である突縁部がワークと接触し、最後に前端縁がワークと接触する。

本発明にあっては、必要な剪断力を得るための打ち抜き刃の高さを突縁部で確保できるため、第１ローラ回転方向前端縁を低くできる。つまり、前端縁がワークに接触したとき、打ち抜き刃と打ち抜き穴とが充分に接近しているため、前端縁と打ち抜き穴とのクリアランスを小さくでき、かえりや変形を抑制できる。

実施例１の打ち抜き加工装置の縦断面図である。 実施例１の打ち抜き刃3を示す(a)斜視図、(b)平面図および(c)側面図である。 実施例１の打ち抜き刃3を用いて打ち抜き加工を行ったとき、ワークAに形成される切れ目の発生過程を示す模式図である。 従来の打ち抜き加工装置において、打ち抜き刃の第１ローラ回転方向前端縁がワークと接触したときの状態を示す図である。 実施例１の打ち抜き加工装置において、打ち抜き刃3の第１ローラ回転方向前端縁5bがワークAと接触したときの状態を示す図である。 他の実施例の打ち抜き刃を示す図である。

以下、本発明の打ち抜き加工装置および打ち抜き加工方法を実施するための形態を、図面に示す実施例１に基づいて説明する。

〔実施例１〕
まず、打ち抜き加工装置の構成を説明する。
図１は、実施例１の打ち抜き加工装置の縦断面図である。
実施例１の打ち抜き加工装置は、平板状のワークAを挟んで上下に配置された第１ローラ1と第２ローラ2を備える。実施例１では、ワークAとして、排気ガス浄化用のメタル触媒担体の金属箔を用いている。金属箔は、例えば、厚さが20〜30μmのステンレスとする。
第１ローラ1は、略円柱状に形成され、回転中心O1周りに回動可能に支持されている。第１ローラ1の外周1aには、ワークAの打ち抜き用の雄型となる複数の打ち抜き刃3が放射状に突出している。打ち抜き刃3は、周方向に20°ピッチで18個並んだものが軸方向に複数配置されている。打ち抜き刃3の詳細については後述する。

第２ローラ2は、略円筒状に形成され、回転中心O2周りに回動可能に支持されている。回転中心O2は、第１ローラ1の回転中心O1と平行である。また、第１ローラ1と第２ローラ2は、ワークAの厚さに応じて離間し、両ローラ1,2間にワークAを挟み込んだ状態でそれぞれの外周がワークAと接するように配置されている。第２ローラ2の外周2aには、ワークAの打ち抜き用の雌型となる複数の打ち抜き穴4が放射状に形成されている。打ち抜き穴4は、第２ローラ2の外周から内周に至る貫通穴である。打ち抜き穴4は、打ち抜き刃3と対応する位置に配置され、打ち抜き刃3の外径よりも大きな内径を有する円形状に形成されている。

第１ローラ1と第２ローラ2は、２つのギアを介して連結されており、図外の電動モータによって互いに逆方向に同一の角速度で回転する。よって、両ローラ1,2間にワークAを送り込むと、両ローラ1,2の外周1a,2aの周速と同一速度で移送方向（ワーク進行方向）に送り出される。一対の打ち抜き刃3と打ち抜き穴4は、両ローラ1,2の回転に応じてそれぞれ回転するが、両ローラ1,2がワークAと接する位置で互いに噛み合う。このとき、ワークAの打ち抜き刃3と打ち抜き穴4との隙間（ワーク進行方向における隙間）に位置する環状部分が剪断力を受けて打ち抜かれ、開口が形成される。

次に、打ち抜き刃3の詳細について説明する。
図２は、実施例１の打ち抜き刃3を示す(a)斜視図、(b)平面図および(c)側面図である。
実施例１の打ち抜き刃3は、第１ローラ1の径方向外側へ延びる円柱状に形成されている。打ち抜き刃3の先端5には、打ち抜き刃3の軸方向において最も長い（以下、軸方向長さを高さという。）頂部5aを挟んで第１ローラ回転方向側に前方傾斜面6が設けられ、第１ローラ回転方向と反対側に後方傾斜面7が設けられている。前方傾斜面6および後方傾斜面7は、いずれも直線で形成された平面である。

頂部5aは、先端5の周方向中心位置よりも第１ローラ回転方向前方に配置され、第１ローラ周方向と直交する方向に延在している。前方傾斜面6は、頂部5aから第１ローラ回転方向に進むに従って低くなる（第１ローラ1の外周1aとの距離が近くなる）。後方傾斜面7は、頂部5aから第１ローラ回転方向と反対方向に進むに従って低くなる。

前方傾斜面6は、打ち抜き加工を行う際、頂部5aから第１ローラ回転方向前方に向かって順にワークAと接触するように、第１ローラ1および第２ローラ2の半径、ワークAの厚さ等に応じて傾斜角度が設定されている。このため、前方傾斜面6の縁部6aうち、最も第１ローラ回転方向前方に位置する前端縁5bは、最も遅くワークAと接触することになる。つまり、前方傾斜面6のうち、前端縁5bを除く部分は、打ち抜き加工時、前端縁5bよりも先にワークAと接触する突縁部に相当する。

頂部5aの高さは、打ち抜き刃3に必要な剪断力が得られるような高さに設定されている。このため、頂部5aは、先端が平坦な従来の打ち抜き刃の高さよりも高く形成されている。そして、前端縁5bの高さは、従来の打ち抜き刃の高さよりも低く形成されている。また、後方傾斜面7の縁部7aのうち、最も第１ローラ回転方向後方に位置する後端縁5cの高さは、前端縁5bよりも若干低く形成されている。

次に、作用を説明する。
［ワークへの切れ目発生順序について］
図３は、実施例１の打ち抜き刃3を用いて打ち抜き加工を行ったとき、ワークAに形成される切れ目の発生過程を示す模式図である。
両ローラ1,2間に送り込まれたワークAは、最初に打ち抜き刃3の頂部5aと接触する。よって、図３(a)に示すように、頂部5aの第１ローラ周方向左右両端縁と打ち抜き穴4との間に挟まれた部分が切り込み開始点11,11となる。その後、２つの切り込みはワーク進行方向に向かって延び（図３(b)）、打ち抜き刃3の前端縁5bと打ち抜き穴4との間に挟まれた部分12でつながる（図３(c)）。
続いて、切り込みは２つの切り込み開始点11,11からワーク進行方向と反対方向に向かって延び（図３(d)）、打ち抜き刃3の後端縁5cと打ち抜き穴4との間に挟まれた部分13でつながり、ワークAからスクラップBが切り取られる。
つまり、実施例１では、穴開けをワーク進行方向前方からではなく、左右から開始している。

［かえりおよび変形抑制作用］
図４は、従来の打ち抜き加工装置において、打ち抜き刃の第１ローラ回転方向前端縁がワークと接触したときの状態を示す図である。なお、ワークの図示は省略している。図４に示すように、従来の打ち抜き刃は、打ち抜き穴と充分に接触する前にその第１ローラ回転方向前端縁がワークと接触する。したがって、前端縁と打ち抜き穴の前端縁とのワーク進行方向におけるクリアランスが大きい状態でワークが切り込まれる。このため、クリアランス分が開口のワーク進行方向周縁に生じる「かえり」および開口形状の変形が大きい。一般的、当該クリアランスは、ワークの板厚程度に抑えることが望ましいが、上記のように先端が平坦な打ち抜き刃を用いて打ち抜き加工を行った場合、クリアランスはワークの板厚の倍以上となり、大きなかえりが発生する。

これに対し、実施例１では、打ち抜き刃3の先端5に、前端縁5bよりも先にワークAと接触する突縁部（前方傾斜面6のうち、前端縁5bを除く部分）を設けた。これにより、必要な剪断力を得るための高さを突縁部の頂部5aの高さによって確保できるため、前端縁5bの高さを低くできる。つまり、実施例１では、打ち抜き加工においてかえりおよび変形が最も生じるのは、開口のワーク進行方向前側である点に着目し、打ち抜き刃3の前端縁5bよりも左右側縁（頂部5aの左右側縁）を高くすることにより、穴開けをワーク進行方向前方からではなく、左右から開始するものである。

図５は、実施例１の打ち抜き加工装置において、打ち抜き刃3の第１ローラ回転方向前端縁5bがワークAと接触したときの状態を示す図である。なお、ワークAの図示は省略している。図５に示すように、前端縁5bがワークAと接触するタイミングを図４に示した従来装置よりも遅らせることができる。言い換えると、打ち抜き刃3と打ち抜き穴4とが充分に接近し、前端縁5bと打ち抜き穴4とのクリアランスが充分小さくなった状態で前端縁5bをワークAに接触させることができるため、クリアランスをワークAの板厚程度まで小さくでき、開口周縁のかえりや変形を抑制できる。
なお、打ち抜き刃3の第１ローラ周方向左右と打ち抜き穴4との間のクリアランスは、打ち抜き刃3と打ち抜き穴4との相対位置にかかわらずほぼ一定であるため、打ち抜き刃3と打ち抜き穴4とが充分に接近していない状態で頂部5a付近がワークAと接触したとしても、かえりが大きくなることはない。

実施例１では、最も高い頂部5aを第１ローラ周方向と直交する方向に延在させた。ここで、頂部5aは、ワークAと最初に接触し、ワークAの一部を打ち抜くとき、すなわち打ち抜き刃3が打ち抜き穴4に進入するとき最も力を受ける箇所である。例えば、従来の打ち抜き刃では、打ち抜き穴に進入する際、前端縁の１点で打ち抜きの力を受けるため、耐久性の点で問題がある。これに対し、実施例１の打ち抜き刃3では、頂部5aの２点で打ち抜きの力を受けるため、打ち抜き刃3の耐久性向上を図ることができる。

また、実施例１では、打ち抜き刃3の先端5に前方傾斜面6を形成することで、前方傾斜面6の縁部6aを突縁部とした。前方傾斜面6の形成は容易であり、その傾斜角度を変えるだけで頂部5aおよび前端縁5bの高さを簡単に調整できる。
さらに、実施例１では、打ち抜き刃3の先端5に後方傾斜面7を設け、後端縁5cの高さを前端縁5bよりも低くした。頂部5aによって打ち抜き刃3の高さを確保したため、前端縁5bと同様に、後端縁5cの高さも必要最低限の高さまで低くできる。また、後端縁5cは前端縁5bよりも穴開けに必要な力が小さいため、前端部5bよりも高さが低くても問題ない。このように、後端縁5cを低くしたことで、打ち抜き刃3が打ち抜き穴4に進入してから離脱する際の打ち抜き刃3の抜けがよくなるため、打ち抜き刃3と打ち抜き穴4との干渉を抑制できる。

実施例１の効果を列挙する。
(1) 打ち抜き刃3の先端5に、前端縁5bよりも先にワークAと接触する突縁部（前方傾斜面6のうち、前端縁5bを除く部分）を設けたため、ワークAに形成される開口のワーク進行方向周縁に生じるかえりや変形を抑制でき、成形品の品質および成形性の向上を図ることができる。
(2) 打ち抜き刃3の先端5のうち、ワークAと最初に当接する頂部5aを第１ローラ周方向と直交する方向に延在させたため、打ち抜き刃3の耐久性向上を図ることができる。

(3) 打ち抜き刃3の先端5であって第１ローラ回転方向側に前方傾斜面6を設けたため、突縁部を簡単に形成でき、頂部5aおよび前端縁5bの高さを簡単に調整できる。
(4) 打ち抜き刃3の先端5であって第１ローラ回転方向と反対側に後方傾斜面7を設けたため、打ち抜き刃3が打ち抜き穴4から離脱する際の抜け性が向上し、両者の干渉を抑制できる。

(5) 外周1aに打ち抜き刃3を有する第１ローラ1と外周2aに打ち抜き穴4を有する第２ローラ2とを互いに逆方向に同一速度で回転させ、両ローラ1,2間にワークAを通過させて打ち抜き加工を行う打ち抜き加工方法において、ワークAへの穴開けをワーク進行方向左右の所定位置（頂部5aの左右両端に対応する位置）から開始する。これにより、ワークAに形成される開口のワーク進行方向周縁に生じるかえりや変形を抑制でき、成形品の品質および成形性の向上を図ることができる。

〔他の実施例〕
以下、実施例を説明してきたが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。
図６(a),(b)は他の実施例の打ち抜き刃を示す斜視図であり、図６(a)の打ち抜き刃21のように、先端22を凹形状とし、実施例１の前方傾斜面および後方傾斜面を廃止してもよい。この場合、頂部22a,22aよりも第１ローラ回転方向前方の縁部23であって、前端縁22bを除く部分となる。
図６(b)の打ち抜き刃30のように、先端31の縁部32のうち、頂部31a,31aのみを高くした形状としてもよい。
前方傾斜面6および後方傾斜面7を曲面としてもよい。また、前方傾斜面6のみを設けてもよい。

A ワーク
1 第１ローラ
1a 外周
2 第２ローラ
2a 外周
3 打ち抜き刃
4 打ち抜き穴
5 先端
5b 前端縁
6 前方傾斜面
7 後方傾斜面

Claims (4)

1. 外周に打ち抜き刃を有する第１ローラと外周に前記打ち抜き刃と対応する打ち抜き穴を有する第２ローラとを互いに逆方向に同一速度で回転させ、両ローラ間に平板状のワークを通過させて打ち抜き加工を行う打ち抜き加工装置において、
   前記打ち抜き刃の先端には、前記打ち抜き刃の軸方向において最も高い頂部と、前記頂部よりも第１ローラ回転方向側に前方傾斜面とが設けられ、
   打ち抜き加工を行う際、最初に前記頂部が前記ワークと接触し、次に前記前方傾斜面において最も第１ローラ回転方向前方に位置する前端縁を除く部分である突縁部が前記ワークと接触し、最後に前記前端縁が前記ワークと接触することを特徴とする打ち抜き加工装置。
2. 請求項１に記載の打ち抜き加工装置において、
   前記抜き打ち刃の先端には、前記頂部よりも第１ローラ回転方向と反対側に後方傾斜面が設けられ、
   前記後方傾斜面において最も第１ローラ回転方向後方に位置する後端縁の高さを、前記前端縁の高さよりも低くしたことを特徴とする打ち抜き加工装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の打ち抜き加工装置において、
   前記頂部を２点以上設けたことを特徴とする打ち抜き加工装置。
4. 外周に打ち抜き刃を有する第１ローラと外周に前記打ち抜き刃と対応する打ち抜き穴を有する第２ローラとを互いに逆方向に同一速度で回転させ、両ローラ間に平板状のワークを通過させて打ち抜き加工を行う打ち抜き加工方法において、
   前記打ち抜き刃の先端に、前記打ち抜き刃の軸方向において最も高い頂部と、前記頂部よりも第１ローラ回転方向側に前方傾斜面とを設け、
   打ち抜き加工を行う際、最初に前記頂部を前記ワークと接触させ、次に前記前方傾斜面において最も第１ローラ回転方向前方に位置する前端縁を除く部分である突縁部を前記ワークと接触させ、最後に前記前端縁を前記ワークと接触させることを特徴とする打ち抜き加工方法。

Images