JPH07100796A - 脆性材料板の孔あけ方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型の装置を用いることなく、高歩止まりで
脆性材料板に貫通孔を形成できるようにすること。 【構成】 ダイス孔４aを有するダイス４と前記ダイス
孔４aと略同径のポンチ孔７aが形成された押え板７とを
用いて所定の圧縮力で脆性材料板６をその両面から挟ん
だ状態で、前記ポンチ孔７aに収容されたポンチ９を前
記ダイス孔４aに向けて押付けることにより、前記脆性
材料板６に貫通孔を形成する脆性材料板６の孔あけ方法
である。前記ポンチ９は、前記ダイス孔４a及びポンチ
孔７aの内径に嵌合する外形を有する被ガイド部分と、
その先端部に設けられた打抜き用先端部分とを有してい
る。前記打抜き用先端部分は先端に行くに従って外径が
縮小する形状を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、工業用、工芸用ガラス
又はファインセラミックス等の脆性材料板に貫通孔を形
成する方法、すなわち、脆性材料板の孔あけ方法に関す
る。本発明は、工業用、工芸用ガラスの孔あけ加工，フ
ァインセラミックスの孔あけ加工など硬脆材の様々な孔
あけに利用できる。

【０００２】

【従来の技術】ガラスの孔あけ法については、タンガロ
イ製の二枚刃四枚刃を有する工具を用いる孔あけ、ダイ
ヤモンドリ−ルやビット等のダイヤモンド工具を用いる
孔あけ法などが広く用いられている。実用高強度ファイ
ンセラミックスの孔あけ法は上記のダイヤモンド工具を
用いる方法の他、超音波加工、アブレシブウオ−タ−ジ
ェット法、レ−ザ孔あけ法、電子ビ−ム加工法、マイク
ロ波加工法などのハイテク技術が採用されているが、そ
の加工は高価である。

【０００３】プレス法を用いた機械的孔あけ法について
は、金属材料板の精密せん断孔あけ法に類する方法、す
なわち孔あけダイスを設置した厚板と押え板によって脆
性材料板（被穿孔板、被加工板）をはさみ、予圧縮を脆
性材料板の板に垂直方向に負荷しダイス孔とほぼ同径の
先端が平坦な角ポンチで被加工板を打ち抜く、せん断形
式の孔あけ法がガラスの孔あけ加工に試みられている
（機械学会論文集．Ｓ６１−１１．５２巻４８３号 Ｐ
２９６７）。

【０００４】この方法において０.７mmのガラスのプレ
ス法による孔あけをほぼ成功させるには４００〜１００
０Ｍｐａ（約４０〜１００Ｋｇｆ／平方mm）程度の予圧
縮が必要であると決論されている。この予圧縮力は脆性
材料板（被加工板）が５０×５０mm寸法の平板とすると
１００ｔ以上要することになり、この予負荷装置は極め
て大型化する。この装置に加えて、ポンチ負荷用の装置
が併設されねばならないから、全体としてこの孔あけ法
による負荷装置は極めて大型、高価となる。

【０００５】この方法に従って行った本発明者の実験結
果によると、予圧縮を４０Ｋｇｆ／平方mmとしても上述
の予圧縮過程において、ガラスに割れが入ることが度々
生じ、この割れを防ぐためには、装置の細心の注意を払
った芯出し、金属箔をガラスとダイス及び押え板に挿入
し、緩衝材として用いる事など極めて高度な熟練が要求
される。又孔あけ加工後のガラスの孔周辺部に強度を大
きく低下させる半径方向の微細な割れが度々導入されて
おり、理想的あるいは許容され得ると思われる孔加工の
歩止りは極めて低く明らかに１／３以下である。

【０００６】高静水圧力を用いた孔あけ法については粘
塑性圧力媒体を利用したガラス板の孔あけ加工法（日本
機械学会論文集．Ｓ６３−４ ５４巻５００号 Ｐ９８
４）がある。これは厚さ１mm以下のガラスを圧力容器内
に設置し、粘塑性高分子材の圧力を利用して、孔あけを
行うものであるが、圧力容器内での加工の為大型品の加
工が不可能に近いこと、原理的に一度に一個の孔しかあ
けられぬことなど実用上の制限が多く、実験室内の研究
にとどまっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】脆性材料板の孔あけを
ポンチと孔あけダイスを使って金属材料のプレスによる
孔あけ加工と同様の方法によって行う場合脆性材料板は
ポンチによる負荷によって主に半径方向の割れによって
破砕される。この半径方向の放射状の割れを抑えて孔あ
けを成功させる為には、金属材料の精密せん断加工法に
類する押え板によって脆性材料板（被加工板）内に生じ
る圧縮応力によってこの割れを極力抑えることが一つの
方策として考えられる。これが前述の高静水圧下におけ
るガラスの孔あけ法であるが、この従来の方法は精密せ
ん断打抜きと同じようにせん断変形による脆性材料板の
打抜きを意図し、先端が平坦なポンチが採用されてい
る。

【０００８】このせん断打抜き負荷方法を採用すると、
極めて大きなポンチ荷重を要し、つれて放射状の割れの
主因となる孔周辺部での円周方向の引張応力が極めて高
くなる。この引張応力と相殺させるため、板に先の垂直
応力（予圧縮力）を増加させねばならず、これが又打抜
きのためのポンチ荷重の増加を招く。すなわち、所謂い
たちごっこの過程に陥る。このことはガラスの孔開けの
実験結果でも確認されており、４０kgf／平方mmの予圧
縮力を加えても孔開けの成功率は低く、歩留りは悪い。
本発明者が行ったアルミナ板（１mm厚、孔径１０mm）の
実験ではほぼ１００％近くこの半径方向の割れが１，２
本導入される。この比較的大きな割れは脆性材料板（被
穿孔板）の実用上の使用を不可能にする。すなわち、従
来技術では、ファインセラミックス等の高強度硬脆性の
材料板の実用的な孔あけ加工は実用的観点から見ると不
可能に近いといえる。

【０００９】本発明は前述の事情及び検討結果に鑑み、
下記（Ｏ1）の記載内容を課題とする。（Ｏ1） 大型の
装置を用いることなく、高歩止まりで脆性材料板に貫通
孔を形成できるようにすること。

【００１０】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本出願の発明を説明するが、本発明の
構成要素には、後述の実施例の構成要素との対応を明か
にするため、実施例の構成要素の符号をカッコで囲んだ
ものを付記している。なお、本発明を後述の実施例の符
号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易に
するためであり、本発明の範囲を実施例に限定するため
ではない。

【００１１】前記課題を解決するために、本出願の第１
発明の脆性材料板の孔あけ方法は、ダイス孔（４a）を
有するダイス（４）と前記ダイス孔（４a）と略同径の
ポンチ孔（７a）が形成された押え板（７）とを用いて
所定の圧縮力で脆性材料板（６）をその両面から挟んだ
状態で、前記ポンチ孔（７a）に収容されたポンチ
（９）を前記ダイス孔（４a）に向けて押付けることに
より、前記脆性材料板（６）に貫通孔を形成する脆性材
料板（６）の孔あけ方法において、下記の要件（Ａ
1），（Ａ2）を備えたことを特徴とする、（Ａ1）前記
ポンチ（９）は、前記ダイス孔（４a）及びポンチ孔
（７a）の内径に嵌合する外形を有する被ガイド部分
と、その先端部に設けられた打抜き用先端部分とを有す
ること、（Ａ2）前記打抜き用先端部分は先端に行くに
従って外径が縮小する形状を有し、その最先端は前記貫
通孔の中心部分に配置されたこと。

【００１２】また、本出願の第２発明の脆性材料板
（６）の孔あけ方法は、前記第１発明の脆性材料板
（６）の孔あけ方法において、下記の要件（Ａ3）を有
することを特徴とする、（Ａ3）前記打抜き用先端部分
の形状は、その外径が連続的に縮小していること。

【００１３】なお、本発明の脆性材料板（６）の孔あけ
方法は、前記第１または２発明の脆性材料板（６）の孔
あけ方法において、下記の要件（Ａ4）を有することが
できる。（Ａ4）前記打抜き用先端部分の外径が連続的
に縮小する部分は、外側に膨らんだ形状を有すること。

【００１４】また、本出願の脆性材料板（６）の孔あけ
方法は、前記第１または２発明のいずれかの脆性材料板
（６）の孔あけ方法において、下記の要件（Ａ5）を有
することができる。（Ａ5）前記脆性材料板（６）の両
面と前記ダイス（４）及び押え板（７）との間に緩衝用
シートを配置すること。

【００１５】前記脆性材料板（６）としてはガラス及び
ファインセラミックなどを使用することができる。ま
た、前記ダイス（４）は、ダイス孔（４a）を有する厚
板により構成される。前記脆性材料板（６）は、前記ダ
イス（４）及びダイス（４）のダイス孔（４a）とほぼ
同径の貫通孔を有する押え板（７）とで孔あけしようと
する部分の周辺を圧縮力が５.０〜３０Ｋｇ／平方mmに
達するまで圧縮変形予圧縮が加えられ、脆性材料板
（６）の孔をあけようとする円形部分の周辺が固定状態
にされる。前記ポンチ（９）としては、先端が前記孔あ
けしようとする円形部分の直径よりも小さなポンチ
（９）が用いられる。また、前記ポンチ（９）として
は、先端にゆるやかな曲率面（曲率半径の大きな面）を
有する擬丸ポンチを使用することが好ましい。

【００１６】前記脆性材料板（６）の表面仕上あるいは
押え板（７）、ダイス（４）の表面仕上げは均一である
ことが必要である。前記脆性材料板（６）を挟む押え板
（７）、ダイス（４）の表面が研削加工により均一に形
成されていると、押え板（７）及びダイス（４）により
脆性材料板（６）を直接挟んだ状態で、脆性材料板
（６）に半径方向の割れを生じさせずに孔あけすること
が可能である。前記押え板（７）、ダイス（４）の表面
が十分均一でない場合には、所定の厚みの銅箔、アルミ
箔ないし高分子材料膜を脆性材料板（被穿孔板）（６）
の上下面に緩衝材として配する必要がある。前記脆性材
料板（６）の反り又は凹凸の許容範囲は１０〜５０μ程
度の厚みの銅箔、アルミ箔ないし高分分子材料膜を被穿
孔板の上下面に緩衝材として配した状態で上述の５.０
Ｋｇｆ／平方mmの予圧縮で脆性材料板（６）に割れが発
生しない程度に均一な状態（凹凸の無い状態）が必要で
ある。また、押え板（７）、ダイス孔（４a）を有する
厚板の表面仕上げも、前記割れが発生しない程度の仕上
げでよく、必ずしも最高級の研削を要しない。

【００１７】

【作用】次に、前述の特徴を備えた本発明の作用を説明
する。前述の特徴を備えた本出願の第１発明の脆性材料
板（６）の孔あけ方法は、ダイス孔（４a）を有するダ
イス（４）と前記ダイス孔（４a）と略同径のポンチ孔
（７a）が形成された押え板（７）とを用いて所定の圧
縮力で脆性材料板（６）をその両面から挟んだ状態（予
圧縮した状態）で、前記ポンチ孔（７a）に収容された
ポンチ（９）を前記ダイス孔（４a）に向けて押付け
る。前述のように脆性材料板（６）を予圧縮した状態で
は、脆性材料板（６）の円周方向に生じる応力の値が小
さくなり、割れを押さえることができる。前記圧縮応力
の値としては、脆性材料板（被加工板）（６）の孔部周
辺（すなわちダイス孔（４a）周辺）での支持条件が材
料力学や弾性論でいわれる周辺固定の条件（孔部周辺で
変位０、たわみ角０）が達成されると思われる比較的低
い圧縮応力（３０Ｋｇｆ／平方mm以下）で十分である。

【００１８】前記ポンチ（９）は、前記ダイス孔（４
a）及びポンチ孔（７a）の内径に嵌合する外形を有する
被ガイド部分と、その先端部に設けられた打抜き用先端
部分とを有しており、前記打抜き用先端部分は先端に行
くに従って外径が縮小する形状を有している。このた
め、前記脆性材料板（６）の孔あけをしようとする円形
部分の中央部分（すなわち、ポンチ（９）の前記打ち抜
き用先端部と脆性材料板（６）との接触部分）には、準
静的あるいは衝撃的な力を負荷することができる。前記
力の負荷により、脆性材料板（被穿孔板）（６）とダイ
ス孔（４a）が接して形成する円を底面とし、ポンチ
（９）先端部と被穿孔板の接触部を頂点とする円錐部分
が最初に陥没する。そして、脆性材料板（６）の孔あけ
しようとする部分の中央部にほぼ円錐形の貫通孔が形成
される。この陥没孔をあけるに要する荷重は、剪断型の
平頭ポンチの際の荷重のおよそ１／１０程度である。す
なわち、小さな荷重で脆性材料板（６）に孔をあけるこ
とができる。

【００１９】つづいて前記ポンチ（９）をさらに押し込
むことによって徐々に前記陥没貫通孔の径が拡大し、孔
があけられる。このとき、前記最初にあいた円錐形の貫
通孔は、上面から負荷され、徐々に粉砕されてその径が
拡大されながら大きくなる。前記孔径がダイス径の７０
〜８０パーセントに達すると、半径方向の垂直応力σr
によって、前記円錐底面に円形の割れが入る。このよう
に前記中央部の陥没孔を拡大させながら徐々に孔径を拡
大することによって、孔の周辺部での円周方向、半径方
向の応力値は前記剪断変形を用いておこなう従来の孔あ
け法での応力値の半分以下となり、半径方向の放射状割
れをほぼ完全に押さえることができる。

【００２０】前述のようにして孔あけされた脆性材料板
（６）の孔は荒仕上げ貫通孔であり、この荒仕上げ貫通
孔の孔あけ完了後、ダイヤモンドビット等で精密な寸法
加工が行われる。孔あけ可能な直径（ダイス径）Ｄは、
脆性材料板（６）の厚みをｔとすると１.５≦Ｄ／ｔ≦
５０を満すものである。

【００２１】次に、前記本発明による中央部近傍に負荷
をかけて中央部に最初に陥没孔を形成して貫通孔とする
孔あけ法（ＴＹＰＥ１）を、従来の平頭ポンチを用いて
行う剪断タイプの孔あけ法（ＴＹＰＥ２）と比較しなが
ら、本発明の作用をさらに詳しく説明する。図１Ａは前
記ＴＹＰＥ１（本発明の孔あけ法）に対応する力学的モ
デル、図１Ｂは前記ＴＹＰＥ２（従来の孔あけ法）に対
応する力学的モデルである。ここで、脆性材料板（被穿
孔板）（６）の孔あけ部分（円形部分）の周辺Ａの支持
条件は材料力学や弾性論でいう周辺固定の状態であると
し、座標系を図１Ａのようにとる。これらのモデルにお
ける応力状態は弾性論によって与えられており、ＴＹＰ
Ｅ１（中央陥没型孔あけ法）では、ポンチ（９）の負荷
によって最大応力σmaxは孔の中央下面で生じ、σr、σ
eを各々半径方向ｒ、円周方向ｅ（通常はθを用いると
ころであるが、θの小さな字体がないので、θの代わり
にｅを用いることにする）の応力とすると、次式(1)で
表される。

【００２２】

【数１】 ここで、ν：ポアソン比、ａ：中央部の負荷領域の半
径、Ｒo：ダイス孔（４a）の半径、Ｐ：ポンチ（９）荷
重、であり、式(1)中の（σr），（σe）の添え字ｏは
中心を表す。また、ポンチ（９）による負荷によって脆
性材料板（被穿孔板）（６）全体に割れが伝播すること
の目安となるｒ＝Ｒo（周辺）でのσr及びσeの値は各
々次式(2)，(3)で与えられる。

【数２】

【数３】

【００２３】一方、剪断型のＴＹＰＥ２（従来の孔あけ
法）においては、σmax（以下、「σm」とも記載する）
はｒ＝Ｒo（周辺）のσrで生じ、次式(4)，(5)で与えら
れる。

【数４】

【数５】

【００２４】図２Ａ，２Ｂは、前述のＴＹＰＥ１及びＴ
ＹＰＥ２のプレス孔あけ法により、図３Ａ、３Ｂに示す
ダイス孔（４a）径１０mmのダイス（４）、前記ダイス
孔（４a）と略同径のポンチ孔（７a）が形成された押え
板（７）、およびポンチ（９）を用い、厚さ１mmのアル
ミナ板（脆性材料板（６））に孔あけを行う実験によっ
て得たポンチ（９）荷重とその変位の関係を示す図であ
る。中央陥没型のＴＹＰＥ１の場合、ポンチ（９）によ
る負荷によって最高荷重の１／３〜１／５の荷重（点Ｃ
参照）でピンという小さな破壊音を発して中央部に数本
の放射状の割れが生じる。この割れは極めて小さなもの
で、式(2)によって予知されるものである。一方従来の
剪断型のＴＹＰＥ２のときには、比較的低い荷重で割れ
が入るが、その荷重点はＴＹＰＥ１ほど明瞭ではなく、
半径方向（放射状）の割れとダイス孔（４a）に沿う円
周方向の割れから成っている。これら双方の微細割れは
脆性材料板（６）の破砕に至るものではなく、双方とも
になおポンチ（９）の負荷に耐えて荷重は上昇し、最高
荷重点に達する。

【００２５】この最高荷重点でＴＹＰＥ１の場合には中
央部に円錐状の陥没孔を生じる（図３Ａ）。一方ＴＹＰ
Ｅ２の場合には最高荷重点で極めて大きな破壊音を発し
て、孔全面に渡って破砕陥没し（図３Ｂ）孔あけが終わ
る。前記最高荷重をＴＹＰＥ１、ＴＹＰＥ２について各
々、Ｐ1m、Ｐ2mとする。荷重ＰがＰ1m，Ｐ2mをとるとき
のσmaxの値をσmとし、このσmを脆性材料板（６）の
破損強度とする。Ｐ1m，Ｐ2mは前記式(1)，(4)より次式
（６），（７）で表される。

【数６】

【数７】 前記式（６），（７）よりＰ1m，Ｐ2mの比として次式
（８）を得る。

【数８】

【００２６】いま、ν＝０.２５、ａ／Ｒo＝０.１、ｂ
／Ｒo＝０.８とすると、Ｐ2m／Ｐ1mの値は８.０、ｂ／
Ｒo＝０.９とすると、Ｐ2m／Ｐ1mの値は１５.２とな
る。すなわち、従来の剪断型孔あけ法を用いると、本発
明の中央陥没型孔あけ法の孔あけ荷重の大略１０倍、又
はそれ以上の荷重が必要となる。

【００２７】一方、孔あけ加工の際、孔あけの成否を決
める放射状割れの主因となるｒ＝Ｒoでのσeの値の比を
求めると次式（９）となる。

【数９】 ここで、〔（σe）Ro〕の添字１と２は各々中央陥没
型、剪断型孔あけ法に対応するものである。前記式
（９）で（ａ／Ｒo）＝０.１とおくと、この比はν＝
０.２５として約２.９となる。すなわち、剪断型孔あけ
法における（σe）Roの値は陥没型孔あけ法のそれの約
３倍となり、プレスによる孔あけの際、放射状割れ（半
径方向の割れ）が導入され易い状況になることを示唆す
る。

【００２８】表１にダイス孔（４a）径１０mm、板厚１.
０mmと０.６３mmのアルミナ板の孔あけ加工の際の陥没
時の荷重Ｐ1mとＰ2mの値、及び孔周辺（ｒ＝Ｒo）での
σeの値、〔（σe）Ro〕1と〔（σe）Ro〕2の値の実験
結果を示す。

【表１】 ここで、予圧縮力は６.５〜９.０Ｋｇｆ／平方ｍ、剪断
型孔あけの際のｂ／Ｒo＝０.８１、中央陥没型孔あけの
際のａ／Ｒo＝約０.１に設定した。１mm厚、０.６３mm
厚の場合のＰ2m／Ｐ1mの値は表1より各々大略７.２，
９.６、又〔（σe）Ro〕2／〔（σe）Ro〕1の値は各々
２.６，３.５となっており、式（８），（９）から得ら
れる計算結果とほぼ一致している。

【００２９】アルミナ板の引張強度は１６〜２０Ｋｇｆ
／mm2程度であるから、表１を参照すると、中央陥没孔
あけ法では〔（σe）Ro〕1の実験値はこの値を十分下回
っており、ほぼ理想的孔あけが可能であることを示唆し
ている。一方、剪断型孔あけ法では〔（σe）Ro〕2の値
は引張強度値を上回っており、この大きなσeの値によ
って放射状割れがダイス（４）の孔径を越えて大きく板
内に伝播する可能性を示す。これらのことは、一連の孔
あけ加工後の脆性材料板（被穿孔板）（６）の浸透液を
用いた観察で確認されている。

【００３０】以上のＴＹＰＥ１及びＴＹＰＥ２の説明か
ら分かるように、ＴＹＰＥ１とＴＹＰＥ２との大きな差
はポンチ（９）先端部の形状である。図４Ａのように、
先端に比較的鋭い頂角を持つポンチ（９）を用いる場合
と図４Ｂのように先端が鈍い曲率面を持つポンチ（９）
を用いる場合を考えると、中央に陥没貫通孔が生じるま
での力学的挙動は両者ほぼ同様であるが、陥没後の孔径
拡大の際の力学的挙動には差異がある。すなわち、図４
Ａの場合、脆性材料板（被穿孔板）（６）とポンチ
（９）の接触点でポンチ（９）が陥没孔の内面をこすり
ながら降下するから、ポンチ（９）に著しい磨耗が生じ
ることが多く、再利用が難しくなる。一方、図４Ｂの場
合、鈍い曲率面を持つポンチ（９）では陥没孔の拡張は
主にポンチ（９）の下向きの力によってなされ、ポンチ
（９）がき傷つくおそれは少ない。

【００３１】少量生産の場合には図４Ａの方法を採用す
ることが可能であるが、多量生産の場合には、中央部付
近に負荷することを考慮して、ポンチ（９）先端部の形
状として図５Ａ、５Ｂのようなものを採用するのが有利
である。図５Ａ，５Ｂにおいて、ポンチ（９）先端部の
曲率面の半径Ｒはポンチ（９）径をＤとして、大略Ｒ＝
（２〜１０）Ｄの範囲で選択することが好ましい。ま
た、図５Ｂのような先端が平坦なポンチでは、平坦部の
直径ｄは、大略ｄ＝Ｄ／３以下とするのが好ましい。し
かしながら、これらの寸法は、脆性材料板（被穿孔板）
（６）の強度、弾性率等に依存するものであり、また、
曲率の精密な加工を必要とするものではない。

【００３２】

【実施例】次に図面を参照しながら、本発明の脆性材料
板の孔あけ方法の実施例を説明するが、本発明は以下の
実施例に限定されるものではない。

【００３３】（実施例１）図６は本発明の実施例１の脆
性材料板の孔あけ方法の説明図で、図６Ａは脆性材料板
の孔あけ方法を実施する装置の要部の平断面図で後述の
図６ＢのVIＡ−VIＡ線断面図、図６Ｂは同装置の要部の
側断面図で前記図６ＡのVIＢ−VIＢ線断面図である。図
６Ａ，６Ｂにおいて、プレス１は、従来公知のプレスで
あり、下方に配置された固定板２と上方に配置された可
動板３とを有している。プレス１の固定台２上には、ダ
イス孔４aを有するダイス４が載置されている。図６
Ａ，６Ｂではダイス孔４aは１個だけ図示されている
が、ダイス孔４aの数は複数とすることが可能であり、
また、複数のダイス孔４aの内径の大きさも複数種類と
することが可能である。

【００３４】ダイス４の上面には脆性材料板６が配置さ
れている。この脆性材料板６上面には、ポンチ孔７aを
有する押え板７が配置されている。押え板７のポンチ孔
７aは前記ダイス孔４aの数及び形状に応じて形成され
る。前記押え板７の上面にはポンチ孔８aを有する予圧
縮用の高弾性高分子材（予圧縮を加える手段）８が配置
されている。高弾性高分子材８のポンチ孔８aは前記ダ
イス孔４a及び前記ポンチ孔８aの数及び形状に応じて形
成される。前記押え板７及び高弾性高分子材８のポンチ
孔７a及び８a内にはポンチ９が配置されている。ポンチ
９の下面の形状は脆性材料板図５Ａに示す形状と同様に
形成されている。ポンチ９の上面は高弾性高分子材８の
上面よりわずかに低い位置となっている。

【００３５】この図６Ａ，６Ｂに示す状態で、前記プレ
ス１の可動板３を下方に移動させると、高弾性高分子材
８が大きく圧縮変形し、最初に前記脆性材料板６に予圧
縮が加えられる。次に、ポンチ９上面は可動板３に接
し、下方に押圧される。このとき、ポンチ９の下面は脆
性材料板６に最初に陥没孔を形成したのち、その陥没孔
を拡大し、脆性材料板６の孔あけを行う。

【００３６】（実施例２）図７は本発明の実施例２の脆
性材料板の孔あけ方法の説明図で、脆性材料板の孔あけ
方法を実施する装置の要部の側断面図である。なお、こ
の実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に
対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な
説明を省略する。図７において、下枠１１と上枠１２と
はボルト１３により一体的に結合されている。前記上枠
１２にはポンチ孔１２aが形成されている。下枠１１の
上面には固定台１４が固定されている。この固定台１４
に対して油圧又は空気圧により上下動可能な可動台１６
が支持されている。可動台１６の上面には前記実施例１
と同様のダイス孔４aを有するダイス４が載置されてい
る。

【００３７】前記ダイス４の上面には脆性材料板６が配
置されている。この脆性材料板６上面には、ポンチ孔７
aを有する押え板７が配置されている。押え板７の上面
にはポンチ孔８aを有する高弾性高分子材８が配置され
ている。前記押え板７及び高弾性高分子材８のポンチ孔
７a及び８a並びに前記上枠１２のポンチ孔１２a内には
ポンチ９が配置されている。ポンチ９の下面の形状は脆
性材料板図５Ａに示す形状と同様に形成されている。ま
た、ポンチ９の上面は前記ポンチ孔１２aを貫通して上
枠１２の上方に突出している。

【００３８】この図７に示す状態は可動台１６が上昇
し、可動台１６と上枠１２とによってダイス４、脆性材
料板６、押え板７、及び高弾性高分子材８が予圧縮され
た状態である。この図７に示す状態で、前記ポンチ９の
上面に落下荷重、又は他の押圧装置によって下向きの力
を作用させると、ポンチ９の下面は脆性材料板６に最初
に陥没孔を形成したのち、その陥没孔を拡大し、脆性材
料板６の孔あけを行う。

【００３９】〔変更例〕以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の小設計変更を行うことが可能である。例え
ば、前記各実施例において、脆性材料板６の上又は下に
緩衝用シートを配置することが可能である。また、脆性
材料板６に予圧縮を加える手段としては、脆性材料板６
をその両面から所定の力で挟み付けることが可能な種々
の手段を採用することが可能であり、高弾性高分子材８
以外の弾性部材を用いたり、エアシリンダ又は液圧シリ
ンダ等の各種シリンダ装置等を用いることが可能であ
る。

【００４０】

【発明の効果】前述の本発明の脆性材料板の孔あけ方
法、最初に脆性材料板の孔あけ部分の中央部に孔あけ部
分よりも小さな陥没孔を形成してからこその陥没孔を拡
大することにより孔あけを行うので、従来の脆性材料板
の孔あけ方法で採用されていた剪断型の孔あけ方法に比
較して小さな力で孔あけを行うことができる。このた
め、大型の装置を用いることなく、高歩止まりで脆性材
料板に同時に多数個の貫通孔を形成することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の作用説明図で、図１Ａは前記
ＴＹＰＥ１（本発明の孔あけ法）に対応する力学的モデ
ル、図１Ｂは前記ＴＹＰＥ２（従来の孔あけ法）に対応
する力学的モデルである。

【図２】 図２はダイス孔径１０mmのダイスを用い、厚
さ１mmのアルミナ板（脆性材料板）に孔あけを行う実験
によって得たポンチ荷重とその変位の関係を示す図で、
図２Ａ、２Ｂはそれぞれ、前述のＴＹＰＥ１及びＴＹＰ
Ｅ２のプレス孔あけ法に対応する図である。

【図３】 図３は脆性材料板にポンチ荷重を加えたとき
の状態を説明する図で、図３Ａは本発明、図３Ｂは従来
例に対応する図である。

【図４】 図４は本発明の実施例の説明図で、図４Ａ，
４Ｂはそれぞれポンチ先端形状の相違による作用の違い
を説明するための図である。

【図５】 図５はポンチ先端形状の好ましい形を示す図
であり、図５Ａ，５Ｂはそれぞれ異なる好ましい形状を
示す図である。

【図６】 図６は本発明の実施例１の脆性材料板の孔あ
け方法の説明図で、図６Ａは脆性材料板の孔あけ方法を
実施する装置の要部の平断面図で後述の図６ＢのVIＡ−
VIＡ線断面図、図６Ｂは同装置の要部の側断面図で前記
図６ＡのVIＢ−VIＢ線断面図である。

【図７】 図７は本発明の実施例２の脆性材料板の孔あ
け方法の説明図で、脆性材料板の孔あけ方法を実施する
装置の要部の側断面図である。

【符号の説明】

４…ダイス、４a…ダイス孔、６…脆性材料板、７…押
え板、７a…ポンチ孔、８…予圧縮を加える手段（高弾
性高分子材）、９…ポンチ、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダイス孔を有するダイスと前記ダイス孔
   と略同径のポンチ孔が形成された押え板とを用いて所定
   の圧縮力で脆性材料板をその両面から挟んだ状態で、前
   記ポンチ孔に収容されたポンチを前記ダイス孔に向けて
   押付けることにより、前記脆性材料板に貫通孔を形成す
   る脆性材料板の孔あけ方法において、 下記の要件（Ａ1），（Ａ2）を備えたことを特徴とする
   脆性材料板の孔あけ方法、（Ａ1）前記ポンチは、前記
   ダイス孔及びポンチ孔の内径に嵌合する外形を有する被
   ガイド部分と、その先端部に設けられた打抜き用先端部
   分とを有すること、（Ａ2）前記打抜き用先端部分は先
   端に行くに従って外径が縮小する形状を有し、その最先
   端は前記貫通孔の中心部分に配置されたこと。
2. 【請求項２】 下記の要件（Ａ3）を有することを特徴
   とする請求項１記載の脆性材料板の孔あけ方法、（Ａ
   3）前記打抜き用先端部分の形状は、その外径が連続的
   に縮小していること。