JP5430343B2 - 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。

従来の打ち抜き加工装置では、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周速度で回転させ、両ローラ間に金属箔等のワークを通過させることでワークに打ち抜き加工を行っている。

特開２００２−３１６２２１号公報

しかしながら、上記従来技術にあっては、打ち抜き穴からのスクラップ（打ち抜かれたワークの一部）の排出を、スクラップに作用する遠心力およびスクラップの自重による自然落下に依存しているため、スクラップが打ち抜き穴に留まり、排出できないことがある。
本発明の目的は、打ち抜き穴からスクラップを排出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、第２ローラの内側で排出ピンの基端を支持、かつ、固定する偏心回転機構を備え、偏心回転機構は、第２ローラと異なる円心を有し、かつ、排出ピンが第２ローラから受ける力で第２ローラに対して偏心回転することにより、排出ピンを第２ローラの回転運動と同期して往復運動させ、排出ピンの先端を打ち抜き穴から出入りさせる。

本発明にあっては、打ち抜き穴に留まるスクラップを排出ピンにより打ち抜き穴の外に押し出すため、打ち抜き穴からスクラップを排出できる。

実施例１の打ち抜き加工装置の側面図である。 実施例１の打ち抜き加工装置の断面図である。 実施例１の打ち抜き加工装置により打ち抜き加工されたワークの斜視図である。 他の実施例の打ち抜き加工装置の模式図である。

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、図面に示す実施例に基づいて説明する。

〔実施例１〕
まず、構成を説明する。
図１は実施例１の打ち抜き加工装置の側面図、図２は実施例１の打ち抜き加工装置の断面図、図３はワークの斜視図である。
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担体触媒の金属箔、例えば、厚さが20〜30μmのステンレスを用いている。

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の一端には、第１ギア1aが連結されている。このギア1aは図外の電動モータのモータ出力軸と連結されている。
第１ローラ1の外周1b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60°ピッチで6個並んだものが軸方向に10列配置されている。１つの列の打ち抜き刃3は、隣接する列の打ち抜き刃3に対し、周方向位置が30°ずれている。打ち抜き刃3は、平面視円形状に形成されている。

第２ローラ2は、略円筒状に形成され、ベアリング4a,4b,4cを介して支軸5a,5bに対し回転中心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、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1b,2b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の一端には、第１ローラ1側の第１ギア1aと噛み合う第２ギア2aが連結されている。第２ギア2aは第１ギア1aと同一形状の歯車である。よって、電動モータを駆動したとき、第１ローラ1と第２ローラ2は、互いに逆方向に同一の角速度で回転する。

第２ローラ2の外周2b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6が放射状に形成されている。打ち抜き穴6は、第２ローラ2の外周2bから内周2cに至る貫通穴である。打ち抜き穴6は、上述した打ち抜き刃3と対応する位置に配置されている。すなわち、打ち抜き穴6は、周方向に60°ピッチで6個並んだものが軸方向に10列配置されている。１つの列の打ち抜き穴6は、隣接する打ち抜き穴6に対し、周方向位置が30°ずれている（以下、位相ずれと称す。）。打ち抜き穴6は、打ち抜き刃3の外径よりも大きな内径を有する平面視円形状に形成されている。

各打ち抜き穴6には、打ち抜き穴6からワークAのスクラップBを排出する排出ピン7が配置されている。排出ピン7は、打ち抜き穴6の内径よりも小さな外径を有する棒状体である。排出ピン7は、第２ローラ2の内側に配置されたリング（環状部材）8に基端7aを支持されている。排出ピン7の先端7bの形状は平坦であるが、箔が薄くスクラップＢが張り付き易い場合は、中央部凸状または、凹状など箔との接触面積を減少させることで張り付きを防止する形状に変えることができる。
リング8は、第２ローラ2の内周2cの径よりも小径の外周8aを有する環状に形成されている。リング8は、打ち抜き穴6の列数(10)に応じて第２ローラ2の軸方向に10分割されている。リング8は、排出ピン7が第２ローラ2から受ける力で排出ピン7を第２ローラ2に対して偏心回転させ、排出ピン7の先端7bを打ち抜き穴6から出入りさせる偏心回転機構である。

リング8の内側には、リング8の回転位置を規定する回転位置規定部材9が貫通している。回転位置規定部材9は、ベアリング10a,10bを介して軸部材11に対し回動可能に支持されている。軸部材11の両端は、第２ローラ2を回動可能に支持する支軸5a,5bに固定されている。
回転位置規定部材9は、リング8の内周8bの最下点でリング8と圧接している。このため、リング8は、上下および左右方向の移動を規制され、回転運動のみを行うこととなる。そして、リング8の回転中心O3は、図１において、第２ローラ2の回転中心O2を原点とし、水平方向（左右方向）に横軸x（図１の右側を正とする。）、垂直方向（上下方向）に縦軸y（図１の上方を正とする。）を取ったとき、第２ローラ2の回転中心O2よりも-y方向にΔLだけ偏心した位置となる。
ここで、第２ローラ2の内径およびリング8の外径は、打ち抜き穴6が上死点にあるとき打ち抜き刃3と接触しない位置まで排出ピン7が径方向内側に移動し、かつ、打ち抜き穴6が下死点にあるとき第２ローラ2の外周2bから排出ピン7の先端7bが充分に突出するような偏心量ΔLが得られるように適宜設計されている。

次に、作用を説明する。
［打ち抜き加工作用］
図１において、図外の電動モータを駆動すると、両ローラ1,2は互いに逆方向に同一速度で回転する。両ローラ1,2間にワークAを送り込むと、両ローラ1,2に挟まれたワークAは、両ローラ1,2の外周1b,2bの周速と同一速度で移送方向に送り出される。ワークAが両ローラ1,2間を通過する際、第１ローラ1の打ち抜き刃3が第２ローラ2の打ち抜き穴6に進入することでワークAの一部が打ち抜き刃3および打ち抜き穴6の形状に対応した円形状に切り抜かれ、図３に示すような千鳥状に並ぶ開口部12を有する金属箔が得られる。

［スクラップ排出作用］
実施例１の打ち抜き加工装置では、第２ローラ2が回転すると、第２ローラ2の各打ち抜き穴6内に配置された排出ピン7が打ち抜き穴6の内周面から周方向の力を受け、第２ローラ2と同一方向に回転する。このとき、排出ピン7は、第２ローラ2の回転中心O2に対して下方（-y方向）にΔLだけ偏心した回転中心O3周りに回転する。
つまり、排出ピン7は、対応する打ち抜き穴6が一回転する間に、打ち抜き穴6内をΔLの範囲で往復運動する。このとき、O3はO2に対して下方（-y方向）に偏心しているため、排出ピン7の先端7bは、対応する打ち抜き穴6が下死点にあるとき第２ローラ2の外周2bからの突出量が最大となり、上死点にあるとき外周2bへの埋没量が最大となる。

図１に示すように、打ち抜き刃3と打ち抜き穴6とによってワークAから切り離されたスクラップBは、打ち抜き刃3が対応する打ち抜き穴6内に最も進入するとき、すなわち、打ち抜き穴6が上死点にあるときにワークAから分離し、打ち抜き穴6内に留まる。このとき、排出ピン7は打ち抜き穴6に対し最も径方向内側に位置した状態であり、打ち抜き刃3と干渉することはない。この位置から当該打ち抜き穴6が回転すると、排出ピン7は徐々に打ち抜き穴6に対して径方向外側へ移動し、上死点から90°回転したとき排出ピン7の先端7bは第２ローラ2の外周2bと面一となり、さらに90°回転して下死点に達したとき、先端7bの外周2bからの突出量は最大となる。上記排出ピン7の動作により、スクラップBは打ち抜き穴6の外に押し出され、下方へ落下する。

よって、実施例１では、排出ピン7を用いて打ち抜き穴6からスクラップBを強制的に排出しているため、スクラップBに作用する遠心力およびスクラップBの自重による自然落下に依存する従来技術に対して、スクラップBをより確実に排出できる。また、排出ピン7は、第２ローラ2が回転する際、排出ピン7自身が第２ローラ2から受ける力によって偏心回転し、打ち抜き穴6の内部を往復運動する。つまり、排出ピン7の往復運動は、第２ローラ2の回転運動と同期しているため、加工速度に対してスクラップBの排出速度を無理なく追従させることができ、高速成形に対する追従性が高い。このため、加工速度を高めて生産性の向上を図ることができる。

また、実施例１では、第２象限をスクラップBの排出領域（排出ピン7の先端7bを第２ローラ2の外周2bから突出させる領域）としているため、打ち抜き穴6の外に排出されたスクラップBを自重により下方へ落下させることができる。加えて、打ち抜き穴6から飛び出したスクラップBがワークAや第２ローラ2に付着するのを抑制できる。例えば、第１象限、第４象限でスクラップBを押し出した場合、遠心力により空中に舞ったスクラップBが、ワークAや第２ローラ2に付着するおそれがある。スクラップBがワークAや第２ローラ2に付着した状態で打ち抜き加工を行うと、製品に圧痕が発生し、製品品質に悪影響を及ぼす。排出領域をワークAから遠い第２象限とすることにより、圧痕の発生を抑え、製品品質の悪化を抑制できる。

実施例１では、第２ローラ2の内側に第２ローラ2の内径よりも小さな外径を有するリング8を配置し、このリング8の外周8aに排出ピン7の基端7aを固定した。リング8の外径を第２ローラ2の内径よりも小さくすることで、複雑なカム等の機構または別途動力源を用いることなく、リング8を第２ローラ2に対して偏心回転させ、打ち抜き穴6内における排出ピン7の往復運動を実現できる。

また、実施例１では、リング8を第２ローラ2の内周2cに押し付ける回転位置規定部材9を設けた、このため、排出ピン7の回転中心O3が設定した位置から動くのを防止できる。例えば、排出ピン7およびリング8は、多方向に複雑な力を受けるため、回転位置規定部材9を設けない場合、第２ローラ2の内部空間でリング8が動き、回転中心O3が設定位置からずれることで排出ピン7と打ち抜き刃3との干渉や排出領域の変動等が生じるおそれがある。これに対し、リング8を一方向（-y方向）に押圧する回転位置規定部材9を設けることで、リング8の位置が固定されるため、リング8の回転中心O3を設定位置に維持できる。また、回転位置規定部材9は、リング8と圧接する位置を変えるだけで、偏心方向が変化するため、排出領域を簡単に調整できる。
さらに、回転位置規定部材9は、ベアリング10a,10bを介して軸部材11に支持したため、リング8が回転したとき、リング8の内周8bと転がり接触する。よって、両者の摺動摩擦を最小限に抑えることができ、摩耗を抑制できる。

実施例１では、第２ローラ2の隣接する打ち抜き穴6,6同士が位相ずれしていることに対応して、リング8を軸方向に10分割している。打ち抜き穴6が位相ずれしている場合、リング8を一体に形成すると、位相ずれの角度に応じて排出ピン7と打ち抜き穴6との間にこじれが生じ、排出ピン7の局所に過大な力が作用することで変形や破損が発生するからである。したがって、実施例１のようにリング8を分割することで、打ち抜き穴6の位相ずれに伴うこじれを防止できる。また、リング8を軸方向に分割しておくことで、打ち抜き穴6の配置変更に対して簡単に対応可能となる。例えば、打ち抜き穴6の配置を実施例１のような千鳥状から格子状に変更する状況を考えたとき、リング8を一体に形成した場合には、排出ピン7の配置を格子状としたリング8を別途用意する必要があるのに対し、実施例１では、リング8を交換することなく対応できる。

実施例１の効果を列挙する。
(1) 打ち抜き加工装置は、打ち抜き穴6に配置した排出ピン7と、第２ローラ2の内側で排出ピン7の基端7aを支持し、排出ピン7が第２ローラ2から受ける力で排出ピン7を第２ローラ2に対して偏心回転させ、排出ピン7の先端7bを打ち抜き穴6から出入りさせる偏心回転機構（リング8）を備える。これにより、打ち抜き穴6に留まるスクラップBを排出ピン7により打ち抜き穴6の外に排出できる。
(2) 偏心回転機構を、排出ピン7の基端7aを支持し、第２ローラ2の内径よりも小さな外径を有するリング8としたため、簡単な構成で排出ピン7の往復運動を実現でき、作動不良が発生しにくく、生産性の向上を図ることができる。また、排出ピン7の往復運動を第２ローラ2の回転運動と同期させることができるため、高速成形に対する追従性を高め、生産性の向上を図ることができる。

(3) リング8の内側に位置し、リング8の下死点でリング8を第２ローラ2の内周2cに押し付ける回転位置規定部材9を設けたため、排出ピン7の回転中心O3が設定した位置から動くのを防止できる。
(4) 回転位置規定部材9を回動自在に支持する軸部材11を設けたため、リング8の内周8bと回転位置規定部材9とを転がり接触させ、摺動摩擦を最小限に抑えることができる。よって、摩耗を抑制でき、耐久性の向上を図ることができる。
(5) リング8を第２ローラ2の軸方向に10分割したため、打ち抜き穴6の位相ずれに伴う排出ピン7の変形や破損を防止できる。また、打ち抜き穴6の配置変更に対して簡単に対応可能となる。

(6) 第２ローラ2の周方向位置であって、打ち抜き刃3が打ち抜き穴6に最も進入する打ち抜き位置に対して前記第２ローラが180°回転した位置で、排出ピンの先端7bの打ち抜き穴6からの突出量を最大とする。これにより、第２象限でスクラップBを打ち抜き穴6から排出できるため、打ち抜き穴6から排出したスクラップBがワークAや第２ローラ2に付着するのを抑制できる。また、打ち抜き穴6が上死点にあるとき排出ピン7を打ち抜き穴6の最も径方向内側に移動させることができるため、少ない偏心量ΔLで排出ピン7と打ち抜き刃3との干渉を回避できる。
(7) 打ち抜き穴6に排出ピン7を配置し、この排出ピン7が第２ローラ2から受ける力で排出ピン7を第２ローラ2に対して偏心回転させ、排出ピン7の先端7bを打ち抜き穴6から出入りさせる。これにより、打ち抜き穴6に留まるスクラップBを排出ピン7により打ち抜き穴6の外に排出できる。

〔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られるものではなく、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。
例えば、実施例１では、第１ローラ1と第２ローラ2を上下に並べて配置した例を示したが、図４に示すように、第１ローラ1と第２ローラ2の軸方向を重力方向に左右に並べて配置してもよい。この場合、リング8と圧接する回転位置規定部材9を、第３象限（例えば、打ち抜き刃3が対応する打ち抜き穴6内に最も進入する位置から225°進んだ位置）に配置し、第３象限のみ排出ピン7の先端7bが打ち抜き穴6から突出するように第２ローラ2の回転中心O2に対するリングO3の偏心量ΔLを設定する。これにより、打ち抜き穴6から飛び出したスクラップBがワークAに付着するのを抑制できる。
また、実施例では、打ち抜き刃3は、周方向に60°ピッチで6個並んだものが軸方向に10列配置されているものとしたが、打ち抜き刃3および打ち抜き孔6の個数、ピッチは、必要に応じて増減することは可能である。

A ワーク
B スクラップ
1 第１ローラ
2 第２ローラ
3 打ち抜き刃
6 打ち抜き穴
7 排出ピン
8 リング（偏心回転機構）
9 回転位置規定部材

Claims (5)

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ローラとを備え、互いに逆方向に同一周速度で回転する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、
   前記第２ローラを円筒状として前記打ち抜き穴を貫通穴とし、
   前記打ち抜き穴に配置した排出ピンと、
   前記第２ローラの内側で前記排出ピンの基端を支持し、前記排出ピンが第２ローラから受ける力で排出ピンを第２ローラに対して偏心回転させ、排出ピンの先端を打ち抜き穴から出入りさせる偏心回転機構と、
   を設け、
   前記偏心回転機構を、前記第２ローラの内径よりも小さな外径を有する環状部材とし、
   前記環状部材を、前記第２ローラの軸方向に分割した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、
   前記偏心回転機構の回転位置を規制する回転可能な回転位置規定部材を設けたことを特徴とする打ち抜き加工装置。
3. 請求項２に記載の打ち抜き加工装置において、
   前記回転位置規定部材を回動自在に支持する軸部材を設けたことを特徴とする打ち抜き加工装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の打ち抜き加工装置において、
   前記偏心回転機構は、前記第２ローラの周方向位置であって、前記打ち抜き刃が前記打ち抜き穴に最も進入する打ち抜き位置に対して前記第２ローラが180°回転した位置で、前記排出ピンの先端の打ち抜き穴からの突出量を最大とすることを特徴とする打ち抜き加工装置。
5. 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の同一角速度で回転させつつ、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、
   前記打ち抜き穴に排出ピンを配置すると共に、前記第２ローラの内側に排出ピンの基端を支持し、第２ローラと異なる円心を有する偏心回転機構を配置し、排出ピンが第２ローラから受ける力で偏心回転機構が第２ローラに対して偏心回転することにより、排出ピンを第２ローラの回転運動と同期して往復運動させ、排出ピンの先端を打ち抜き穴から出入りさせ、
   前記偏心回転機構を、前記排出ピンの基端を支持し、前記第２ローラの内径よりも小さな外径を有する環状部材とし、前記環状部材を、前記第２ローラの軸方向に分割したことを特徴とする打ち抜き加工方法。

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