JP6814067B2 - 頭部を圧造成形するパンチおよび当該パンチを量産するタイプならびに当該タイプの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ねじやリベット等の頭部を有する有頭部品を圧造成形するパンチおよび当該パンチを量産するタイプならびに当該タイプの製造方法に関する。

一般的に、ワークを締結する際に広く用いられているねじ・ボルト、リベットなどの有頭部品は、その一端に配された頭部と、この頭部よりも小径のねじ部とを備えて成る。また、有頭部品が前記ねじのように回転工具の回転力を受けてワークへ螺入されるものであれば、前記頭部頂面に、前記回転工具の先端部と係合可能な駆動部が付されている。さらに、これら有頭部品は、量産性の観点から切削工具を用いる切削加工ではなく、素材を押圧して塑性加工により成形なされることが多く、この塑性加工は、特許文献１に示すように、一定の直径から成る線材を所定長さに切断しこれをパンチで押圧して前記頭部と、前記駆動部と、前記線材径に保たれた前記頭部に一体の小径軸部とを得るヘッダ工程、当該ヘッダ工程により圧造成形された半完成品を転造して前記小径軸部にねじ部を成形するローリング工程に分類される。

前記ヘッダ工程では、特許文献２に示すようなヘッダ装置が用いられている。このヘッダ装置は、所定長さに切断した線材（以下、素材という）を一部突出させて保持する受け駒と、この受け駒に対して対向に配され当該受け駒に向かって接近あるいは離反するパンチホルダとを備えて成る。また、前記パンチホルダは、受け駒から一部突出する線材の端部を予備成形する予備成形パンチと、予備成形した予備成形品に前記頭部および前記駆動部を仕上げる仕上げパンチとを固定して成る。これにより、前記素材は、前記頭部および駆動部ならびに小径軸部を備えた半完成品に圧造成形される。また、前記仕上げパンチは、前記予備成形品の端部に前記頭部の形状を転写可能な転写頭部と、同じく予備成形品の端部に前記駆動部の形状を転写する転写駆動部と、これら転写頭部および転写駆動部を一体に具備する円柱状の仕上げパンチ本体とを備えて成る。

また、前記パンチホルダは、これに取り付けた仕上げパンチの芯合わせ機構を備えており、この芯合わせ機構が特許文献３に開示されている。前記芯合わせ機構は、前記パンチホルダに取り付けられた仕上げパンチを上下左右方向へ移動させるよう構成され、前記予備成形品に対して仕上げパンチの位置を微調整可能に構成されている。また、芯合わせ機構を操作する作業者は、前記仕上げパンチをパンチホルダへ取り付ける度に前述した芯合わせに係る微調整を行い、この後ヘッダ装置を稼働させて前記半完成品を連続生産している。

ところで、この半完成品を連続生産する過程において、仕上げパンチが摩耗や破損することで所定形状の前記半完成品を圧造成形できなくなることから、このような摩耗等した仕上げパンチは作業者によって新たな仕上げパンチへ交換される。また、半完成品の生産数量が大量であれば、当該仕上げパンチの交換回数も増大することになる。なお、上述した仕上げパンチの破損は、半完成品の連続生産時のみに起こり得るのではなく、前記パンチホルダに仕上げパンチを取り付けて当該仕上げパンチと前記予備成形パンチによって成形した前記予備成形品との芯合わせ調整時にも起こり得る。これは、仕上げパンチが予備成形品に対して芯ズレした位置で取り付けられ、予備成形品の端部へ打ち付けられる場合であり、このような調整段階でも仕上げパンチは破損することもある。

前記仕上げパンチを複製する工具の一例であるタイプは、特許文献５に開示されており、この従来のタイプは、前記仕上げパンチの転写頭部・転写駆動部を圧造成形するための原頭部・原駆動部の他に、円柱状のタイプ本体を備えて成る。この従来のタイプの製造方法は、特許文献５に示されるように前記タイプ本体の一端にマスターパンチが打ち込まれ、前記原駆動部が圧造成形される。しかし、このタイプの製造過程において、前記マスターパンチを固定し当該タイプ本体の一端へ打込む装置の機械的隙間や前記タイプ本体を保持するチャックの精度などにより、前記タイプ本体と原駆動部との芯ズレが生じる。つまり、従来のタイプは、複数個生産されてもそれぞれ個別の芯ズレ特性を有し、タイプ本体と原駆動部との中心位置を完全には一致させ難い。

一方、前記仕上げパンチは、前述の芯ズレしたタイプを親として例えば５０個などの全数量を一括生産されており、当該タイプの前記芯ズレに係る距離および方向性を当該タイプからそのまま引き継ぎ圧造成形される。つまり、同一ロットで生産された複数の仕上げパンチ同士では、例えば前記転写駆動部と前記パンチ本体との中心位置が芯ズレしているものの、この芯ズレの関係性は全ての仕上げパンチ同士で同一の関係性になる。したがって、前記仕上げパンチに成形された転写駆動部が特許文献５に示すような凸状十字であれば、この凸状十字の中心位置が前記パンチ本体の中心位置に対して全ての仕上げパンチ同士で一致するとともに、前記パンチ本体の中心位置に対する当該凸状十字の各翼の位置関係も全数一致しており、同一ロットにおける複数の仕上げパンチに限り同一の芯ズレ関係にある。

特公昭５２−２６２３２号公報 実開昭６１−１５８３３６号公報 実公昭６３−２０４３４号公報 特開２００６−３３４６２０号公報

しかしながら、従来の仕上げパンチは、これをヘッダ装置から取り外し新たな同一ロットの仕上げパンチに交換しても、この交換時には前記芯合わせ機構を作業者が操作して交換した仕上げパンチの位置を調整し前記予備成形品の端部中心に一致させるよう芯合わせを行う必要があった。これは、前記仕上げパンチを取り付ける前記パンチホルダが円柱状のパンチ本体を挿入可能な穴を備えるからであり、この穴に保持される仕上げパンチがどのような回転方向の角度でも取り付くためだ。したがって、同一ロットの仕上げパンチであっても、これを交換する度に前記凸状十字の各翼の中心位置が交換前の凸状十字の各翼の中心位置に完全に一致する訳でないので、同一ロットにおける仕上げパンチの交換であってもこの交換作業時には都度予備成形品の端部と前記転写駆動部との中心位置が一致するように前記芯合わせ機構を作業者が意識して操作しなければならなかった。よって、従来の仕上げパンチは、所定の半完成品を大量生産する場合、その交換の度に行う芯合わせ作業に時間が掛かり、半完成品の生産性が低くなるという問題があった。

本発明は、円柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の端部に成形された転写頭部とを備えるパンチを圧造により成形するタイプにおいて、前記タイプは、その軸方向に延びる円柱状のタイプ本体と、このタイプ本体の端部に配され前記パンチの転写頭部を圧造成形可能な原頭部とを備えて成り、前記タイプ本体は、その端部かつ前記原頭部に干渉しない外縁に配設した転写目印を少なくとも１つ備えて成ることを特徴とする。なお、前記原頭部は、これに囲われるよう配された原駆動部を備えてもよい。

また、本発明は、円柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の端部に成形された転写頭部とを備えるパンチを成形する方法であり、軸方向に延びるタイプ本体を円柱状に仕上げるタイプ本体成形工程と、当該タイプ本体の端部に前記転写頭部に相当する形状を成す原頭部を成形する原頭部成形工程と、前記タイプ本体の前記外縁に転写目印を圧造成形する転写目印圧造成形工程とを含むことを特徴とする。なお、前記原頭部成形工程の後に、前記原頭部に囲われるよう配された原駆動部を圧造成形する原駆動部圧造成形工程を設定し、前記原駆動部圧造成形工程は、前記転写目印圧造成形工程と同時に実施されることが望ましい。

さらに、本発明は、上述した本発明に係るタイプにより圧造成形されて成り、円柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の端部に成形された転写頭部とを備えて成り、前記パンチ本体は、前記タイプの転写目印によって転写された交換用目印を備え、前記交換用目印は、前記パンチ本体の端部かつ前記転写頭部に干渉しない外縁に成形されていることを特徴とする。なお、前記外縁は、前記パンチ本体の端部から一段低い高さ寸法に設定され、前記当該パンチ本体の端部から交換用目印を突出させないよう構成することが望ましい。

以上説明した本発明のタイプは、前記パンチ本体の前記外縁に前記交換用目印を付すよう構成されているので、このタイプを親として同一ロットで生産されたパンチは、何れも前記パンチ本体の軸線に対する前記転写頭部の芯ズレ量および芯ズレ方向を同一にするとともに、前記交換用目印が当該芯ズレの方向性を示す役割を果たす。よって、ヘッダ装置のパンチホルダに取り付けられていたパンチからこれと同一ロットのパンチへ交換する際、作業者が交換するパンチの前記交換用目印の位置を交換前のパンチに付されていた交換用目印の位置に一致するよう単に取り換えるだけで、前記転写頭部の中心が前記予備成形品の端部中心に一致する。したがって、従来のようにパンチ交換の度に前記予備成形品の端部中心に対する前記転写頭部の芯合わせが必要ないので、本発明に係るタイプおよび当該タイプにより圧造成形されたパンチは、同一ロットで生産したパンチの交換作業において、作業者に掛かる負担を従来に比べて低減できるとともに、従来パンチ交換の度に必要であった全ての芯合わせに係る作業時間を削減でき、半完成品の生産性を向上できるという利点がある。

また、本発明に係るタイプおよびこれにより成形したパンチは、前記原駆動部又は前記転写駆動部を備えるので、半完成品に工具と係合する駆動部を成形することができる。つまり、前記原頭部および転写頭部のみを付した従来のタイプおよびパンチでは駆動部が無いリベットに限定される半完成品のみ成形できなかったが、本発明に係るタイプおよびパンチは、工具と係合可能な駆動部を付した半完成品を得られるので、製造可能な有頭部品の種類を増やすことができるという利点もある。さらに、本発明に係るパンチは、前記交換用目印を配置する外縁の高さを当該パンチ本体の端部から一段低くなるように構成しているため、交換用目印が前記パンチ本体の端部から突出しないように構成されている。これにより、パンチに押圧される予備成形品の端部は、一段に低い高さに配された交換用目印に毎回接触しないので、半完成品を大量に圧造した後であっても前記交換用目印は摩滅することがない。したがって、パンチ交換する作業者は摩滅していない交換用目印の位置を十分に確認できるので、交換前のパンチと交換後のパンチとの位置関係を再現し易いという利点もある。

本発明に係るタイプの製造方法は、タイプ本体の端部外縁に転写目印を付す転写目印成形工程を含むため、上述したような交換作業時間を短縮できるパンチおよびこれを圧造成形可能なタイプを得ることができるという利点がある。また、本発明に係るタイプの製造方法は、原駆動部を前記原頭部へ付す原駆動部圧造成形工程と、前記転写目印を当該タイプ本体に付す前記転写目印成形工程とを同時に圧造成形する工程にすることで、パンチの圧造成形に要する時間を短縮できるという利点もある。

本発明に係る一実施形態を示すタイプの説明図であり、（ａ）は当該タイプの一部切欠き断面図であり、（ｂ）はその端部底面図である。 図１のタイプの製造方法を示す工程図である。 図１のタイプにより圧造成形されたパンチの説明図であり、（ａ）は当該パンチの端部平面図であり、（ｂ）はその一部切欠き断面図である。 本発明に係るパンチをヘッダ装置のパンチホルダに取り付けた状態を説明する説明図である。

本発明に係るタイプ１は、図１に示すように円柱状に成形されたタイプ本体２と、このタイプ本体２の端部５の中央に配設された原頭部３と、この原頭部３の中心に付された原駆動部４とを備えて成る。

前記原頭部３は、有頭部品の一例であるねじ、ボルト、リベットなどの頭部に相当する形状を成し、具体的にはＪＩＳ規格などに規定されるなべ、トラス、六角など適宜選定される形状である。

前記原駆動部４は、前記ねじやボルトなどこれに回転を付与する回転工具の先端部に嵌合する形状を成し、具体的にはＪＩＳ規格などに規定される十字穴や六角頭など適宜選定される形状である。

前記原頭部３および原駆動部４が成形された前記端部５は、前記原頭部３に連設される平坦部６と、この平坦部６を覆うように配された外縁７とから構成されている。

前記外縁７は、図１（ａ）に示すように前記平坦部６から僅かに一段低くなるよう寸法設定され、この一段低くなった部位が図２（ｂ）に示すように前記タイプ本体２の外周と平行な帯状を成す。また、この外縁７には、タイプ本体２の外周から前記原頭部３へ向かうように配設した転写目印８が付されている。

前記転写目印８は、断面略三角形で構成される三角溝であり、この三角溝の底は、図１（ａ）に示すように前記平坦部６と前記外縁７との中間付近になるような浅い高さ寸法で仕上げられている。なお、この転写目印８は、図１（ｂ）に示すように９時の方向に１つ付されたもののみを限定するのではなく、例えば１２時および３時の方向など前記端部５側（図１（ｂ））から見て非対称になるよう付されていれば複数配置されていてもよい。

このように構成された本発明に係るタイプ１の製造方法を図２に基づき説明する。前記タイプ１の製造方法は、前記タイプ本体２を円柱状に仕上げるタイプ本体成形工程Ｐ１と、このタイプ本体成形工程Ｐ１を経たタイプ本体２の端部５に前記原駆動部４を成形する原頭部成形工程Ｐ２と、前記原駆動部４を圧造により成形する原駆動部圧造成形工程Ｐ３と、前記端部５に前記転写目印８を圧造成形する転写目印圧造成形工程Ｐ４と、前記原駆動部圧造成形工程Ｐ３および前記転写目印圧造工程Ｐ４を経たタイプ１の前記端部５などから張り出すバリを除去するバリ取り工程Ｐ５と、このバリ取り工程Ｐ５を経たタイプ１の機械的強度を高めるための熱処理工程Ｐ６と、この熱処理工程Ｐ６を経たタイプ１の前記原頭部４および原駆動部３などの表面を磨いて仕上げる鏡面仕上げ工程Ｐ７とを含む。

前記タイプ本体成形工程Ｐ１は、円柱状を成すタイプ本体２の外形を切削加工あるいは塑性加工によって成形する工程である。

前記原頭部成形工程Ｐ２は、前記タイプ本体２の端部５を切削加工や放電加工あるいは塑性加工の何れかによって成形する工程であり、この工程により前記平坦部６および前記外縁７も帯状に成形される。

前記原駆動部圧造成形工程Ｐ３は、前記回転工具の先端部に相当する形状を備えたマスターパンチ（図示せず）を前記タイプ本体２の端部５へ押圧し前記原駆動部４を圧造成形する工程である。

また、前記原駆動部圧造成形工程Ｐ３は、前記原頭部成形工程Ｐ２と同時に行われてもよく、この同時に実施可能な条件は、前記原頭部成形工程Ｐ２が上述した塑性加工の場合である。よって、前記原頭部成形工程Ｐ２と原駆動部圧造成形工程Ｐ３とが何れも塑性加工（圧造成形）であれば、前記マスターパンチの形状を前記原頭部３および原駆動部４とは逆の形状に成形し、これをタイプ本体２へ１度押圧するだけで、前記原頭部３および原駆動部４が何れも成形できる。したがって、このように２回に分離されていた工程Ｐ２，Ｐ３を１回の工程にまとめることができるので、タイプ１の生産性が向上可能となる。

前記鏡面仕上げ工程Ｐ７は、前記原頭部３および原駆動部４の表面を所謂バフ研磨などにより磨き仕上げする工程である。よって、当該タイプ１に圧造成形されたパンチ１０は、後記転写頭部１３および後記転写駆動部１４の表面を滑らかに仕上げられる。

次に、上述した本発明に係るタイプ１は、前記有頭部品の頭部を圧造成形する円柱状のパンチ１０を量産する用途に使用されており、このタイプ１が１個当たり複数個のパンチ１０を連続的に成形する。このパンチ１０は、前記タイプ１と同様に圧造により成形されており、このパンチ１０の製造方法について説明する。前記タイプ１は、図示しない往復移動する可動部材に固定され、前記可動部材の一端から前記原頭部３側を突出させるように取り付けられる。

一方、前記可動部材に対向する位置にはパンチ本体１２の外周を把持可能なパンチ把持治具（図示せず）が配置されており、このパンチ把持治具は、その一端から当該パンチ１０の端部１５を一部突出させて把持して成る。前記可動部材および前記パンチ把持治具は、１つのパンチ１０を圧造成形するパンチ圧造成形装置であり、これら可動部材およびパンチ把持治具に取り付けられたタイプ１およびパンチ１０の軸方向の位置関係は普遍的に変わらない。つまり、前記可動部材に取り付けたタイプ１は、継続して利用しパンチ把持治具に把持されたパンチ１０のみを順次新たなパンチ１０へ交換して当該パンチ１０を複数個連続生産するので、この圧造成形（同一ロット）における全てのパンチ１０は、前記タイプ1の芯ズレ（当該タイプ本体２と原頭部３との偏芯量および方向性）をそのまま受け継ぎ、図４に示す芯ズレ量ｅを有する。

このように前記パンチ圧造成形装置によって圧造成形された前記パンチ１０は、図３（ａ），（ｂ）および図４に示すように、その端部１５に、前記原頭部３とは逆形状の転写頭部１３と、前記原駆動部４とは逆形状の転写駆動部１４と、前記平坦部６および前記外縁７の逆形状である転写平坦部１６および転写外縁１７と、前記転写目印８とは逆形状の交換用目印１８とが付されて成る。

また、前記パンチ１０は、上述したように前記転写目印８によって付された交換用目印１８を備えているので、図４に示すヘッダ装置のパンチホルダ５０に当初取り付けられたパンチ１０から次のパンチ１０へ作業者が交換する時には、当該作業者は、交換前のパンチの交換用目印１８の位置を確認しこの位置が図４に例示の９時の方向であると確認したならば、次に交換するパンチ１０の交換用目印１８も交換前と同じ９時の方向に合わせて取り付ければよい。これにより、子の関係にある同一ロットのパンチ１０の交換であれば、交換前と同じ位置関係でパンチを取り付けることができるので、従来のように芯合わせ機構６０を操作し微調整する必要がない。つまり、前記タイプ１により得られた同一ロットのパンチ１０は、前記交換用目印１８を基準にしてこれを時計方向に一致させてヘッダ装置に取り付け交換されることで、交換前および交換後ともにヘッダ装置で得られる半完成品の頭部と軸部との芯ズレを一定に保つことが可能となる。

さらに、前記パンチ１０は、その外縁１７を図３（ｂ）に示すように前記端部１５から一段低い高さに設定して成り、かつ、前記交換用目印１８の最高部位を前記端部１５から突出しない寸法に設定している。これにより、作業者などが前記平坦部１６を研磨しても交換用目印１８の最高部位が削られ難いので、当該パンチ１０の交換が効率的に行える。

１ タイプ
２ タイプ本体
３ 原頭部
４ 原駆動部
６ 平坦部
７ 外縁
８ 転写目印
１０ パンチ
１２ パンチ本体
１３ 転写頭部
１４ 転写駆動部
１６ 転写平坦部
１７ 転写外縁
１８ 交換用目印
Ｐ２ 原頭部成形工程
Ｐ３ 原駆動部圧造工程
Ｐ４ 転写目印圧造工程

Claims (6)

1. 円柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の端部に成形された転写頭部とを備えるパンチを圧造により成形するタイプにおいて、
   前記タイプは、その軸方向に延びる円柱状のタイプ本体と、このタイプ本体の端部に配され前記パンチの転写頭部を圧造成形可能な原頭部とを備えて成り、
   前記タイプ本体は、その端部かつ前記原頭部に干渉しない外縁に配設した転写目印を少なくとも１つ備えて成ることを特徴とするタイプ。
2. 前記原頭部は、これに囲われるよう配された原駆動部を備えて成ることを特徴とする請求項１に記載のタイプ。
3. 円柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の端部に成形された転写頭部とを備えるパンチを成形するタイプの製造方法において、
   軸方向に延びるタイプ本体を円柱状に仕上げるタイプ本体成形工程と、当該タイプ本体の端部に前記転写頭部に相当する形状を成す原頭部を成形する原頭部成形工程と、前記タイプ本体の端部外縁に転写目印を圧造成形する転写目印圧造成形工程とを含むことを特徴とするタイプの製造方法。
4. 前記原頭部成形工程の後に、前記原頭部に囲われるよう配された原駆動部を圧造成形する原駆動部圧造成形工程を設定し、
   前記原駆動部圧造成形工程は、前記転写目印圧造成形工程と同時に実施されることを特徴とする請求項３に記載のタイプの製造方法。
5. 請求項１または請求項２に記載のタイプにより圧造成形され、円柱状のパンチ本体と、このパンチ本体の端部に成形された転写頭部とを備えたパンチにおいて、
   前記パンチ本体は、前記タイプの転写目印によって転写された交換用目印を備え、
   前記交換用目印は、前記パンチ本体の端部かつ前記転写頭部に干渉しない外縁に成形されていることを特徴とするパンチ。
6. 前記外縁は、前記パンチ本体の端部から一段低い高さ寸法に設定され、前記当該パンチ本体の端部から交換用目印を突出させないよう構成したことを特徴とする請求項５に記載のパンチ。

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