JP5967180B2 - 薄板金属孔明け用のパンチ及びこれを用いた薄板金属の孔明け装置 - Google Patents

Description

本発明は、薄板金属孔明け用のパンチと、このパンチを用いると共に当該パンチが挿入される孔をもったダイスを具備した薄板金属の孔明け装置に関する。

ダイスの孔径よりも小さい外径を有した円柱本体とこの円柱本体の一端面に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突き破り孔をあけ、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をダイスの孔に挿入することによりパンチの円柱本体の一端面の周りで薄板金属を引っ張り破断させダイスの孔と略同径の貫通孔を薄板金属に形成するようにした孔明け装置が提案されている（特許文献１から３参照）。

特開２００８−８０３５０号公報 特開２００８−１５５２１６号公報 特開２００８−２９００８８号公報

ところで、特許文献３に記載の薄板金属孔明け用のパンチは、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設けられた突起とを具備しており、この突起は、パンチ本体の一方の端面に一体的に設けられた円柱状部と、この円柱状部に一体的に設けられた円錐状部と、円錐状部を除く円柱状部を囲繞している弾性変形可能部材とを具備しているために、孔明けすべき孔の径が小さい場合でも、ダイスの孔を規定する角部先端で薄板金属に応力を集中させることができ、ダイスの孔を規定する角部で薄板金属を引き千切って貫通孔を形成することができ、バリのない上に正確な位置に貫通孔を形成することができるという格別な効果を生じるのであるが、斯かるパンチでは長期の使用により突起がへたって上記の効果が得られなく、場合により、パンチ交換を行わざるを得なくなり、特に、約１ｍｍ以上の厚みの薄板金属の孔明けの場合には、斯かる問題が頻繁に生じ得る虞がある。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、バリのない上に正確な位置に貫通孔を形成することができて、しかも、長期の使用によっても突起のへたりの虞がなく、耐久性に優れた薄板金属孔明け用のパンチ及びこれを用いた薄板金属の孔明け装置を提供することにある。

本発明の薄板金属孔明け用のパンチは、柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の一方の端面に、当該端面の外縁の中心と同心であって当該外縁の径よりも小さな直径を有する外縁を有する底面をもって一体的に設けられた錐状の突起とを具備しており、錐状の突起は、該端面の外縁の中心を通る中心軸上に頂点を有している円錐部と、この円錐部の底面に一体的に形成されていると共に該端面の外縁の中心を通る中心軸上に頂点を有している截頭円錐部とを有しており、円錐部は、截頭円錐部の頂角よりも大きな頂角を有している。

斯かる薄板金属孔明け用のパンチによれば、パンチ本体の一方の端面に、当該端面の外縁の中心と同心であって当該外縁の径よりも小さな直径を有する外縁を有する底面をもって一体的に設けられた錐状の突起を具備しているために、突起により薄板金属に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起で薄板金属の移動を規制できる結果、バリのない上に正確な位置に貫通孔を形成することができ、しかも、錐状の突起が截頭円錐部とこの截頭円錐部に一体的に設けられていると共に截頭円錐部の頂角よりも大きな頂角を有している円錐部とを具備しているために、突き破り孔を先行して形成する円錐部のへたりは勿論のこと截頭円錐部のへたりをも防止でき、而して、長期の使用によっても突起のへたりの虞をなくし得、耐久性を向上することができる。

好ましい例では、円錐部の頂角は、７０°から９０°であり、截頭円錐部の頂角は、２０°から３０°であり、一例として、錐状の突起の高さは、１ｍｍから６ｍｍであり、円錐部の高さは、０．３ｍｍから３ｍｍであり、該端面の外縁の径は、１ｍｍから２５ｍｍ、１ｍｍから１０ｍｍ又は１ｍｍから５ｍｍである。

本発明の薄板金属孔明け用のパンチは、孔を有したダイスの一方の面に配された薄板金属に錐状の突起により当該ダイスの孔に対応する薄板金属の部分に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起でダイスに対して薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に挿入することによりパンチ本体の一方の端面の周りで薄板金属を引っ張り破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている。

好ましい例では、パンチ本体は円柱状であって、パンチ本体の一方の端面の外縁は円形状であるが、パンチ本体は三角柱状を含む多角柱状であって、パンチ本体の一方の端面の外縁は三角形状を含む多角形状であってもよく、これらに代えて、パンチ本体は楕円柱状であり、パンチ本体の一方の端面の外縁は楕円形状であってもよい。このようにパンチ本体及びその端面の外縁は、形成する貫通孔との関連で種々の形状を有していてもよく、また、円柱状、多角柱状及び楕円柱状並びに円形状、多角形状及び楕円形状に限らないのであって、形成する貫通孔との関連でその他の形状であってもよい。

本発明においては、パンチ本体の一方の端面の外縁の径は、当該外縁が円形状である場合には、その直径であり、当該外縁が三角形状を含む多角形状又は楕円形状等の場合には、これら形状の外縁が内接する仮想の円の直径であり、外縁の中心もまた、外縁が円形状である場合には、その中心であり、外縁が三角形状を含む多角形状又は楕円形状の場合には、前記の仮想の円の中心である。

本発明において、円錐部の先端は、尖っていても又は多少丸みが付けられていてもよく、円錐部の外面と截頭円錐部の外面とは、角部がなく滑らかに連続しているとよいが、本発明は、これに限定されず、角部をもって連接されていてもよい。

パンチ本体の一方の端面の外縁は、面取りされていなくてもよいのであるが、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、０．３ｍｍから３ｍｍの曲率半径Ｒをもって面取りされている。

本発明の薄板金属の孔明け装置は、薄板金属孔明け用の上記のパンチと、このパンチが挿入される孔を有したダイスとを具備しており、突起により薄板金属に突き破り孔を形成し、この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、その後、パンチ本体の一方の端面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なっている。

本発明に係る薄板金属の孔明け装置は、突起によりまず薄板金属に突き破り孔を形成し、この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、その後、パンチ本体の一方の端面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のであるが、本発明は、斯かるパンチにおいては、それの全体が突き破り孔を形成するための単なる錐状の突起からなる場合には、錐状の突起の先端部に十分な強度を得られなくなる結果、突起の先端部の曲がり、折損、延いては全体の曲がり、折損等を生じて頻繁な交換を要することになるという知見に基づくものである。

ダイスの孔は、パンチ本体が円柱状であってその一方の端面の外縁が円形状である場合には、通常、円孔であるが、パンチ本体が円柱状以外であってその一方の端面の外縁もまた円形状以外である場合には、パンチ本体及びその端面の外縁の形状に対応した形状を有しているのが好ましい。

孔明けすべき薄板金属の厚みをｔとすると、ダイスの孔に対するパンチ本体のクリアランスとしての差ｆ、すなわち、一方の端面の外縁の半径とダイスの孔の半径との差ｆは、０．１５ｔ以上であればよいのであるが、好ましくは、２ｍｍ以下であるとよい。

本発明の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。

本発明の薄板金属の孔明け装置の一例は、ケースと、ケースに上下方向に摺動自在に装着されていると共に内部にパンチを上下方向に移動自在に収容したスライダと、スライダ内に配されていると共にパンチ及びスライダを上方向に弾性的に付勢してパンチ及びスライダを初期位置に復帰させる復帰手段とを具備しており、斯かる例では、パンチの上下方向の移動を案内するようにケースに設けられた滑り案内部材を更に具備していてもよい。

スライダは、凹所を具備しており、復帰手段の弾性力によってケースから抜け出さないように、ケースに固着された抜け止めピンに凹所において係合するようになっているとよく、復帰手段は、好ましくは、コイルばねを具備しているが、本発明ではこれに限定されず、その他の弾性部材であってもよい。

本発明によれば、バリのない上に正確な位置に貫通孔を形成することができ、しかも、長期の使用によっても突起のへたりの虞がなく、耐久性に優れた薄板金属孔明け用のパンチ及びこれを用いた薄板金属の孔明け装置を提供することができる。

図１は本発明の実施の形態の好ましい一例の断面図である。 図２は図１に示す例に用いたパンチの一部の側面説明図である。 図３は図２に示すパンチの正面図である。 図４は図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５は図１に示す例の動作説明図である。 図６は図１に示す例の動作説明図である。 図７は図１に示す例の動作説明図である。 図８は図１に示す例の動作説明図である。

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、本例の薄板金属の孔明け装置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の内部に上下方向に移動自在に収容された薄板金属孔明け用のパンチ１３と、スライダ１２内に配されていると共にパンチ１３及びパンチ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２２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２１に凹所２２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。

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２６に、当該端面２６の面取りされた円形の外縁２７の中心Ｏと同心であって当該外縁２７の径としての直径ｄ１よりも小さな直径ｄ２を有する円形の外縁２８を具備した底面２９をもって当該底面２９で一体的に設けられた錐状の突起３０と、パンチ本体２５の他方の端部の円形の端面３１に一体的に設けられた鍔部３２とを具備している。

パンチ１３において、突起３０は、端面２６の外縁２７の中心Ｏを通る中心軸３５上に頂点３６を有していると共に７０°から９０°の頂角θ１をもった円錐部３７と、直径ｄ２よりも小さな直径ｄ３を有した円錐部３７の底面３８に一体的に形成されていると共に外縁２８を有した底面２９並びに該端面２６の外縁２７の中心Ｏを通る中心軸３５上に頂点３９を有し、且つ円錐部３７の頂角よりも小さな２０°から３０°の頂角θ２を有している截頭円錐部４０とを有している。

突起３０において、その高さｈ１は、１ｍｍから６ｍｍであり、円錐部の高さｈ２は、０．３ｍｍから３ｍｍであり、端面２６の外縁２７の径ｄ１は、１ｍｍから２５ｍｍ、１ｍｍから１０ｍｍ又は１ｍｍから５ｍｍであり、端面２６の外縁２７は、０．３ｍｍから３ｍｍの曲率半径Ｒをもって面取りされている。

コイルばね１４は、一端では鍔部３２に他端では滑り案内部材１５のフランジ部４１に当接しており、滑り案内部材１５は、フランジ部４１に加えてフランジ部４１と一体であると共にケース１１の孔４２において当該ケース１１に嵌装されている円筒部４３を有しており、円筒部４３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、パンチ１３のパンチ本体２５が挿入される大孔である円孔５１と、円孔５１に傾斜段部面５２を介して連接した小孔であってパンチ屑６３（図６から図８参照）を外部に排出する円孔５３と、円孔５３と連続していると共に円孔５１及び円孔５３よりも大径であって円孔５３と協働してパンチ屑６３を外部に排出する円孔５４とを有しており、而して、ダイス１０は、傾斜段部面５２に加えて、円孔５１の外縁５５を規定する内周面５６と、円孔５３の外縁５７を規定する内周面５８と、円孔５４の外縁５９を規定する内周面６０とを具備している。

孔明けすべき薄板金属８の厚みをｔとすると、端面２６の外縁２７の半径１／２・ｄ１とダイス１０の円孔５１の半径１／２・Ｄ１との差（クリアランス）ｆは０．１５ｔ以上であって２ｍｍ以下である。

傾斜段部面５２を介して円孔５１に連接している円孔５３は、円孔５１の円形状の外縁５５自体の直径Ｄ１よりも小さい一方、端面２６の外縁２７自体の直径ｄ１よりも大きい直径Ｄ２を有しており、円孔５１と円孔５３との間に介在されていると共に円孔５１を規定するダイス１０の内周面５６に対して１３５°から１８０°未満の角度θ３をもって傾斜している傾斜段部面５２は、円孔５１から円孔５３に向かうに連れて漸次小さくなる径、本例では漸次小さくなる直径を有している。

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３０により薄板金属８に突き破り孔６１が明けられ、突き破り孔６１に挿入された突起３０で薄板金属８の移動が規制された状態で更にパンチ１３が下降されてダイス１０の円孔５１にパンチ１３のパンチ本体２５がその端面２６を先行させて挿入されると、図７に示すようにパンチ本体２５の端面２６の周りで薄板金属８が破断されて薄板金属８に貫通孔６２が形成される一方、突起３０が貫通した突き破り孔６１をもったパンチ屑６３は、パンチ１３の下降と共に円孔５３に向かって下降され、貫通孔６２の形成後に、更にパンチ１３が下降して円孔５３まで挿入されると、図８に示すようにパンチ屑６３の円環状の外縁部６４が傾斜段部面５２に案内されて徐々に絞られ、外縁部６４が傾斜段部面５２を通過して外縁部６４が完全に絞られると、パンチ１３の下降が停止され、逆に、パンチ１３が上昇され、パンチ１３の上昇でパンチ屑６３からパンチ１３が離れて、パンチ屑６３は、パンチ１３の上昇と共に上昇されることがなく、外縁部６４で内周面５８に接触して円孔５３においてダイス１０に対して傾くことなしに既に保持されているパンチ屑６３の上に積層されて保持される一方、上型ホルダ２の上昇と共に完全に上昇されたパンチ１３は、次に、下型９と押圧パッド５との間に新たに挟まれて固定された薄板金属８の次の貫通孔６２の形成のために、再び下降され、以上の動作を繰り返し、円孔５３において積層されて保持されたパンチ屑６３は、先行のものから漸次円孔５３から円孔５４に押し出されて円孔５４を介してダイス１０の外部に排出されるようになっている。

円孔５１と円孔５４との間に配された円孔５３までパンチ１３のパンチ本体２５を挿入し円孔５３を介してパンチ屑６３を排出するようにすると、貫通孔６２の形成後に生じるパンチ屑６３を円孔５３で保持することができるために、例えば円孔５１、円孔５４及び円孔５３を斜め又は水平に配置しても、換言すれば、パンチ１３を斜め又は水平に移動させて貫通孔６２の形成を斜め又は水平から行うようにしても、パンチ屑６３が円孔５３で倒れて円孔５３から排出できないような不都合をなくし得て、次々に供給される薄板金属８に貫通孔６２を連続的に形成できる。

そして、孔明け装置１によれば、円孔５１と円孔５３との間に介在された傾斜段部面５２が円孔５１から円孔５３にかけて漸次小さくなる直径を有しているために、パンチ屑６３を円孔５３にパンチ本体２５により押し込む際におけるパンチ屑６３の外縁部６４のパンチ本体２５と傾斜段部面５２とによる引っ張り破断又は剪断を回避でき、糸状の二次的なパンチ屑の発生をなくし得て、連続的な作業を中断させると共に所望の貫通孔を形成できなくなる虞をなくし得る。

また、パンチ１３では、パンチ本体２５の一方の端面２６に、当該端面２６の外縁２７の中心Ｏと同心であって当該外縁２７の直径ｄ１よりも小さな直径ｄ２を有する外縁２８を有する底面２９をもって一体的に設けられた錐状の突起３０を具備しているために、突起３０により薄板金属８に突き破り孔６１を明け、突き破り孔６１に挿入された突起３０で薄板金属８の移動を規制できる結果、バリのない上に正確な位置に貫通孔６２を形成することができる上に、錐状の突起３０が截頭円錐部４０に一体的に設けられていると共に截頭円錐部４０の頂角θ２よりも大きな頂角θ１を有した円錐部３７を具備しているために、突き破り孔６１を先行して形成する円錐部３７のへたりを防止でき、斯かる円錐部３７のへたりを防止できる結果、截頭円錐部４０のへたりをも防止でき、而して、長期の使用によっても突起３０のへたりの虞をなくし得、耐久性を向上することができる。

しかも、端面２６の外縁２７が０．３ｍｍから３ｍｍの曲率半径Ｒをもって面取りされているために、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る上に、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６２を形成することができる。

孔明け装置１では、パンチ１３を上下動させて貫通孔６２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６２を形成するようにしてもよい。

以上の孔明け装置１において、パンチ本体２５が円柱状であって、ダイス１０の孔もパンチ本体２５の形状に対応した円孔５１であるが、これに代えて、パンチ本体２５が正四角柱状、四角柱状又は楕円柱状であって、パンチ本体２５の端面２６の外縁２７が正四角形（正方形）状、四角形（長方形）状又は楕円形状であってもよく、この場合、ダイス１０としては、その孔がパンチ本体２５の形状に対応した正四角形（正方形）、四角形（長方形）又は楕円形の孔５１であるものが用いられる。

１ 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
２６ 端面
２７、２８ 外縁
２９ 底面
３０ 突起
３６ 頂点
３７ 円錐部
３８ 底面
３９ 頂点
４０ 截頭円錐部

Claims (4)

1. 柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の一方の端面に、当該端面の第一の外縁の中心と同心であって当該第一の外縁の径よりも小さな直径を有する第二の外縁を有する底面をもって一体的に設けられた錐状の突起とを具備しており、錐状の突起は、該端面の第一の外縁の中心を通る中心軸上に頂点を有している円錐部と、第二の外縁の直径よりも小さな直径を有した円錐部の底面に一体的に形成されていると共に第二の外縁を有する底面及び該端面の第一の外縁の中心を通る中心軸上に頂点を有している截頭円錐部とを有しており、円錐部は、截頭円錐部の頂角よりも大きな頂角を有しており、円錐部の外面と截頭円錐部の外面とは、角部がなく滑らかに連続しており、円錐部の頂角は、７０°から９０°であって、截頭円錐部の頂角は、２０°から３０°である薄板金属孔明け用のパンチ。
2. 柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の一方の端面に、当該端面の第一の外縁の中心と同心であって当該第一の外縁の径よりも小さな直径を有する第二の外縁を有する底面をもって一体的に設けられた錐状の突起とを具備しており、錐状の突起は、該端面の第一の外縁の中心を通る中心軸上に頂点を有している円錐部と、第二の外縁の直径よりも小さな直径を有した円錐部の底面に一体的に形成されていると共に第二の外縁を有する底面及び該端面の第一の外縁の中心を通る中心軸上に頂点を有している截頭円錐部とを有しており、円錐部は、截頭円錐部の頂角よりも大きな頂角を有しており、円錐部の外面と截頭円錐部の外面とは、角部をもって連接しており、円錐部の頂角は、７０°から９０°であって、截頭円錐部の頂角は、２０°から３０°である薄板金属孔明け用のパンチ。
3. 孔を有したダイスの一方の面に配された薄板金属に錐状の突起により当該ダイスの孔に対応する薄板金属の部分に突き破り孔を明け、突き破り孔に挿入された突起でダイスに対して薄板金属の移動を規制した状態で更にパンチをダイスの孔に挿入することによりパンチ本体の一方の端面の周りで薄板金属を引っ張り破断させて薄板金属に貫通孔を形成するようになっている請求項１又は２に記載の薄板金属孔明け用のパンチ。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の薄板金属孔明け用のパンチと、このパンチが挿入される孔を有したダイスとを具備しており、突起により薄板金属に突き破り孔を形成し、この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、その後、パンチ本体の一方の端面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なっている薄板金属の孔明け装置。

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