JPWO2007145155A1 - 貫通孔の穿設方法及び穿設装置 - Google Patents

Abstract

プレス打抜きの方法を用い、肉厚のワークに対しても生産性や品質が高く、加工コストを大幅に低減できる貫通孔の穿設方法及び穿設装置を提供する。両端が開口した筒状部１２を有するワーク１０のその筒状部１２の周壁１５に、ダイ２０とパンチ３０によるプレス打抜きによって貫通孔７０を穿設する装置であって、パンチ３０が側面に突設され、ワーク１０の筒状部１２の内側へ両端部３５ａ、３５ｂが外側に露出するように挿通できるパンチホルダー３２と、パンチホルダー３２をプレス打抜き方向へ移動可能に直接案内するガイド部４５と、パンチホルダー３２の両端部３５ａ、３５ｂを押圧することによって、そのパンチホルダー３２をガイド部４５に沿って移動させ、パンチ３０を筒状部１２の内側から周壁１５へ打ち込んで貫通孔７０を穿設する押圧手段５０とを具備する。

Description

本発明は、両端が開口した筒状部を有するワークの該筒状部の周壁に、ダイとパンチによるプレス打抜きによって貫通孔を穿設する貫通孔の穿設方法、その穿設装置、及びその穿設方法若しくは穿設装置によって貫通孔が開口されたワークに関する。

従来から、鋳鋼のような硬くて脆いワークに貫通孔を開けるには、ドリルやフライスによる切削加工が用いられる。なお、硬くて脆いワークはクラックが生じ易いため、プレス加工は適しないと考えられてきた。
例えば、エンジンの構成部品であって主に鋳鋼からなるコンロッドにおいて、ピストンに連結される軸穴部を形作る筒状部の周壁に横穴（貫通孔）を開ける際にも、切削加工が用いられている。この場合、内側にバリが発生することを防止するため、Ｌ字状のヘッドに取り付けたドリルによって、筒状部の内側から切削加工がなされる。
しかし、切削加工では、加工時間が長くなるため生産性が悪く、加工コストを低減できない。また、コンロッドのようにワークが硬い材質の場合、ドリル等の工具の寿命が短くなり、製造コストを高くしてしまう。

ところで、肉薄の筒状ワーク（パイプ）については、パイプの側面の打抜き穴を有し下型の上面に取りつけられたダイスと、このダイスにより支承されたパイプの両端をはさむ形でパイプの軸線方向に配置され、下型に設けたばね手段を介して上、下動可能に下型に突設された一対の支持棒と、前記パイプに挿通可能でかつ抜刃を前記ダイスの打抜き穴に対応させて、一端が前記支持棒の一つに軸着され他端が他の支持棒により支承された抜刃ホルダと、この抜刃ホルダを前記ばね手段の付勢力に抗して押し下げ可能な上型とから構成したことを特徴とするパイプ側面の穴明け用プレス型が開示されている（特許文献１参照）。

なお、このパイプ側面の穴明け用プレス型は、あくまで肉薄の筒状ワークに対するものである。また、抜刃ホルダが貫通孔の打抜き方向へ移動することは、一対の支持棒を介することによって案内されている。つまり、抜刃ホルダ自体が直接的に案内されるものではない。さらに、抜刃ホルダの一端は一方の支持棒に軸着されている。
実開昭５９−３４８１９号公報（実用新案登録請求の範囲等）

貫通孔の穿設方法及び穿設装置に関して解決しようとする問題点は、従来の方法及び装置では、特に肉厚のワークに対応して貫通孔を好適に穿設することが難しい点にある。
そこで本発明の目的は、プレス打抜きの方法を用い、肉厚のワークに対しても生産性や品質が高く、加工コストを大幅に低減できる貫通孔の穿設方法及び穿設装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる貫通孔の穿設方法の一形態によれば、両端が開口した筒状部を有するワークの該筒状部の周壁に、ダイとパンチによるプレス打抜きによって貫通孔を穿設する方法であって、前記パンチが側面に突設されたパンチホルダーを、前記ワークの筒状部の内側へ両端部が外側に露出するように挿通する工程と、前記ワークを前記ダイにセットすると共に、前記パンチホルダー自体をプレス打抜き方向へ移動可能に直接案内するガイド部にセットする工程と、押圧手段によって前記パンチホルダーの両端部を押圧することによって、該パンチホルダーを前記ガイド部に沿って移動させ、前記パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込んで貫通孔を穿設する工程とを有する。

また、本発明にかかる貫通孔の穿設方法の一形態によれば、前記ワークを前記ダイとの間で挟む状態に、固定ストリッパーをセットする工程と、前記パンチホルダーを復帰させる際に、前記固定ストリッパーが前記筒状部の外側に当接して前記ワークを受けることで、該ワークを前記パンチからストリップする工程とを有することを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる貫通孔の穿設方法の一形態によれば、前記筒状部が内周部と外周部で材質の異なる金属材によって構成され、前記内周部を前記外周部よりも柔らかくて展延性の高い材質とし、前記貫通孔を、前記内周部ではせん断によって、前記外周部では破断を生じさせて穿設することを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる貫通孔の穿設装置の一形態によれば、両端が開口した筒状部を有するワークの該筒状部の周壁に、ダイとパンチによるプレス打抜きによって貫通孔を穿設する装置であって、前記パンチが側面に突設され、前記ワークの筒状部の内側へ両端部が外側に露出するように挿通できるパンチホルダーと、前記ワークをダイにセットすべく保持するワーク保持部と、前記パンチホルダーをプレス打抜き方向へ移動可能に直接案内するガイド部と、前記パンチホルダーの両端部を押圧することによって、該パンチホルダーを前記ガイド部に沿って移動させ、前記パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込んで貫通孔を穿設する押圧手段と、前記パンチホルダーを復帰させる復帰手段と、前記ワークを前記ダイとの間で挟む状態にセットされ、前記パンチホルダーを復帰させる際に、前記筒状部の外側に当接して前記ワークを受けることで、該ワークを前記パンチからストリップする固定ストリッパーとを具備することを特徴とする。

また、本発明にかかるワークの一形態によれば、両端が開口した筒状部を有するワークであって、上記の貫通孔の穿設方法若しくは貫通孔の穿設装置によって前記筒状部の周壁に貫通孔が開口されたことを特徴とする。

また、本発明にかかる貫通孔の穿設方法の一形態によれば、硬くて脆性の高い金属のワーク材に、ダイとパンチによるプレス打抜きによって貫通孔を穿設する方法であって、前記ワーク材に、該ワーク材より柔らかくて展延性の高い金属から成るカバー材を重ねる工程と、前記ダイに、前記ワーク材側を接した状態で、該ワーク材と前記カバー材の２層から成る金属材をセットする工程と、前記パンチをカバー材側から打ち込んで、貫通孔を、前記カバー材ではせん断によって、前記ワーク材では破断を生じさせて穿設する工程と、前記カバー材を前記ワーク材から除去する工程とを有することを特徴とする。

本発明にかかる貫通孔の穿設方法及び穿設装置によれば、プレス打抜きの方法を用い、肉厚のワークに対しても生産性や品質が高く、加工コストを大幅に低減できるという特別有利な効果を奏する。

本発明に係る穿設装置にワークをセットした形態例を示す断面図である。 図１の穿設装置の正面から見た断面図である。 ワークの形態を示す正面図及び側面から見た断面図である。 パンチホルダーの形態を示す正面と側面から見た断面図である。 ワークにパンチホルダーを挿通した状態を示す断面図である。 ワークがセットされる前の穿設装置を示す断面図である。 本発明に係る穿設装置によって貫通孔を穿設した状態を示す断面図である。 貫通孔のパンチによる穿設状態を示す図７の部分拡大断面図である。 ワークがパンチからストリップされた状態を示す断面図である。 貫通孔が穿設されたワークを示す正面図及び断面図である。 貫通孔の形態を詳細に示す図１０の部分拡大断面図である。 抜きカスの形態を詳細に示す断面図である。 パンチの形態例を模式的に説明する断面図である。 他の構成が設けられた穿設装置を示す説明図である。 他の貫通孔の穿設工程を示す断面図である。

符号の説明

１０ ワーク
１２ 筒状部
１３ 内周部
１４ 外周部
１５ 周壁
１７ せん断
１８ 破断
２０ ダイ
３０ パンチ
３２ パンチホルダー
３５ａ、３５ｂ 端部
４０ ワーク保持部
４５ ガイド部
５０ 押圧手段
５５ 復帰手段
６０ 固定ストリッパー
７０ 貫通孔
８０ 抜きカス

以下、本発明にかかる貫通孔の穿設方法及び穿設装置の最良の形態例を添付図面と共に詳細に説明する。
図１は、本発明に係る穿設装置にワーク及びパンチホルダーをセットした状態を示す側面から見た断面図である。図２は、図１の穿設装置の正面から見た断面図である。図３は、ワークの形態を示す正面図（ａ）及び側面から見た断面図（ｂ）である。図４は、パンチホルダーの形態を示す正面から見た断面図（ａ）と側面から見た断面図（ｂ）である。図５は、ワークにパンチホルダーを挿通した状態を示す正面から見た断面図（ａ）と側面から見た断面図（ｂ）である。図６は、ワークがセットされる前の穿設装置を示す正面から見た断面図（ａ）と側面から見た断面図（ｂ）である。
この穿設装置は、両端が開口した筒状部１２を有するワーク１０のその筒状部１２の周壁１５に、ダイ２０とパンチ３０によるプレス打抜きによって貫通孔７０を穿設する装置である。

１０はワークであり、両端が開口した筒状部１２を有するワーク１０の最も単純化した形態の一例である（図３参照）。
このワーク１０は、筒状部１２が内周部１３と外周部１４で材質の異なる金属材によって構成されている。内周部１３が外周部１４よりも柔らかくて展延性の高い材質になっている。この形態例では、内周部１３が青銅で、外周部１４が鋳鋼によって構成されている。このため、貫通孔７０は、内周部１３ではせん断１７によって、外周部１４では破断１８を生じさせて穿設されることになる。
さらに詳細に説明すれば、このワーク１０は、エンジンのコンロッドのピストンに接続される軸穴部（筒状部１２）のみを模式化したものである。例えば、筒状部１２の内径が約２２ｍｍ、外径が約３２ｍｍに設けられている。内周部の厚さが約１ｍｍで、外周部１４の厚さが約４ｍｍになっている。また、穿設されるべき貫通孔７０（油孔）の直径が約４ｍｍである。つまり、貫通孔７０の直径よりも肉厚の寸法が大きなワーク１０になっている。

３２はパンチホルダーであり、パンチ３０が側面３３ａに突設され、ワーク１０の筒状部１２の内側へ両端部３５ａ、３５ｂが外側に露出するように挿通可能に形成されている。全体的には、軸心線方向に長い柱状に設けられている。また、両端部３５ａ、３５ｂは、後述するガイド部４５に案内されやすいように、面取りされた角柱状（断面八角形）に形成されている。
このパンチホルダー３２は、穿設装置の本体とは分離されて別体に設けられた部材であり、ダイ２０にセットされる前にワーク１０にセットされる。このように別体に設けられているため、自動化を行い易い構成になっている。
また、このパンチホルダー３２では、中間部３３がパンチ３０の突出高さに対応して細く形成されている。その中間部３３のパンチが突設された側面３３ａは、ワーク１０の内周面１１に対応した曲面に形成されている。これにより、この中間部３３の側面３３ａは、ワーク１０の内周面１１を押圧し、その内周面１１に膨らみ等の変形が生じることを防止する。
さらに、この中間部３３は、剛性を極力高めるべく、パンチ３０と共に筒状部１２の内側へ挿入できる範囲において、その断面積が大きくなるように設けられている。

また、本形態例のパンチホルダー３２においては、図４に示すように、パンチ３０が取付け穴部３４に着脱可能に設けられている。これにより、パンチ３０のみを交換することができ、コストを低減できる。
ところで、このパンチ３０については、抜け勾配を設けることで、ストリップ力を軽減させることができる。

４０はワーク保持部であり、ワーク１０をダイ２０にセットすべく保持する。
このワーク保持部４０は、ダイ２０が固定された一方の型部に一体的に設けられている。なお、本形態例では、その一方の型部が下方に設けられた下型部２２となっている。このため、このワーク保持部４０は、ワーク１０を上方からセットでき、上方へ排出できるように、ワーク１０の前後左右の位置を規制する。具体的には、起立した複数のガイド面４１、４２、４３、４４によって構成されている。基本的には、少なくとも前後左右の４つのガイド面を備えればよい。前後のガイド面４１、４２が筒状部１２の端面１２ａ、１２ｂ（図３参照）に接し、左右のガイド面４３、４４が筒状部１２の外周面１６（図３参照）に接することで、ワーク１０を保持する。

４５はガイド部であり、パンチホルダー３２をプレス打抜き方向へ移動可能に直接案内する。
このガイド部４５は、ダイ２０が固定された一方の型部に一体的に設けられている。なお、本形態例では、一方の型部が下方に設けられた下型部２２となっている。このため、このガイド部４５は、パンチホルダー３２を上方からセットでき、上方へ排出できるように、パンチホルダー３２の前後左右の位置を規制する。具体的には、起立した複数のガイド面４６、４７、４８、４９によって構成されている。基本的には、少なくとも前後左右の４つのガイド面を備えればよい。前後のガイド面４６、４７がパンチホルダー３２の端面３２ａ、３２ｂ（図４参照）に摺接し、左右のガイド面４８、４９がパンチホルダー３２の左右の側面３２ｃ、３２ｄ（図４参照）に摺接することで、パンチホルダー３２を案内する。
これによれば、パンチホルダー３２が直接案内されるため、高いプレス圧が作用しても好適に移動でき、パンチ３０をワーク１０へ適切に打ち込むことができる。また、ガイド面を大きく取れるため、耐久性も向上できる。

５０は押圧手段であり、パンチホルダー３２の両端部３５ａ、３５ｂを押圧することによって、そのパンチホルダー３２をガイド部４５に沿って移動させ、パンチ３０を筒状部１２の内側から周壁１５へ打ち込んで貫通孔７０を穿設する。
本形態例では、押圧ブロック５１に設けられた一対の突起部５２ａ、５２ｂが、加圧装置５３による押圧力によってパンチホルダー３２の両端部３５ａ、３５ｂを押圧する。これにより、パンチホルダー３２を介して、パンチ３０は周壁１５に直交する下方へ打ち込まれる。なお、一対の突起部５２ａ、５２ｂは、パンチホルダー３２の中間部３３におけるプレス時の撓みを小さくできるように、その軸心線方向の間隔を極力短く設定してある。
また、加圧装置５３としては、例えばシリンダ装置を用いればよい。
ところで、貫通孔７０を穿設する打抜き方向は、本形態例のような上下方向に限定されないことは勿論である。例えば、ワーク１０が立った状態で順送タイプの金型等にセットされ、パンチ３０が水平方向に打ち込まれて貫通孔７０を穿設するようにしてもよい。

５５は復帰手段であり、パンチホルダー３２を加圧前の状態へ復帰させる。コイルスプリング等の弾性手段やシリンダ装置等の直線駆動手段を採用することができる。
本形態例では、先ず、ダイ２０が固定されているベースブロック２３上に一対の第１のコイルスプリング５６、５６が設置されている。各第１のコイルスプリング５６は、パンチホルダー３２の両端部３５ａ、３５ｂであって、前述した一対の突起部５２ａ、５２ｂが接触する面とは反対の面（下面）に直に接触する。この第１のコイルスプリング５６によれば、パンチホルダー３２を受けて直接的に押し戻すように作用する。
さらに、本形態例では、下方からパンチホルダー３２の両端部３５ａ、３５ｂにおける各下面に当接して、突き上げる一対のピン５７、５７が設けられている。この一対のピン５７、５７は、それぞれ、第２のコイルスプリング５８によって上方へ付勢され、パンチホルダー３２を押し戻すように作用する。この第２のコイルスプリング５８によれば、ワーク１０をパンチ３０からストリップする力を好適に得ることができる。

このパンチホルダーの復帰手段５５によれば、押圧ブロック５１の上昇に伴って、パンチホルダー３２を介してパンチ３０を、加圧前の位置へ好適に上昇・復帰させることができる。
なお、以上のような２段のコイルスプリング５６、５８による形態に限らず、スペース等が十分であれば、一つの弾性手段や直線駆動手段を採用してもよく、その方法や形態は特に限定されるものではない。
また、５９は押圧ブロックの復帰手段であり、押圧ブロック５１を加圧前の状態へ復帰させる。コイルスプリング等の弾性手段やシリンダ装置等の直線駆動手段を採用することができる。

６０は固定ストリッパーであり、ワーク１０をダイ２０との間で挟む状態にセットされる。この固定ストリッパー６０が、パンチホルダー３２を復帰させる際に、筒状部１２の外側（外周面１６）に当接してワーク１０を受けることで、そのワーク１０をパンチ３０からストリップする。
この固定ストリッパー６０は、ダイ２０が固定された一方の型部に固定されるように設けられている。なお、本形態例では、一方の型部が下方に設けられた下型部２２となっている。このため、この固定ストリッパー６０は、下型部２２に固定手段（図示せず）によって上方から固定される。
さらに詳細には、全体形状として板状に形成されており、ワーク保持部４０やガイド部４５が形成されている下型部２２の上面に固定される。また、この固定ストリッパー６０には、押圧ブロック５１の一対の突起部５２ａ、５２ｂが出入可能に一対の押圧用貫通孔６１ａ、６１ｂが設けられている。

次に、以上の構成から成る貫通孔の穿設装置を用いて、両端が開口した筒状部１２を有するワーク１０のその筒状部１２の周壁１５に、ダイ２０とパンチ３０によるプレス打抜きによって貫通孔７０を穿設する方法を、図面に基づいて説明する
図１及び２は、本発明に係る穿設装置（金型）にワーク１０をセットした状態を示す図である。図２〜６は、ワーク１０を金型にセットする前の各部についてその詳細を示す図である。図７は、本発明に係る穿設装置によって貫通孔を穿設した状態を示す正面から見た断面図（ａ）及び側面から見た断面図（ｂ）である。図８は、貫通孔７０のパンチ３０による穿設状態を示す図７の部分拡大断面図（正面図（ａ）、側面図（ｂ））である。また、図９は、本発明に係る穿設装置によってワークがパンチからストリップされた状態を示す正面から見た断面図（ａ）及び側面から見た断面図（ｂ）である。また、図１０は、貫通孔が穿設されたワークを示す正面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。

先ず、パンチ３０が側面３３ａに突設されたパンチホルダー３２を、ワーク１０の筒状部の内側へ両端部３５ａ、３５ｂが外側に露出するように挿通する（図５参照）。
次いで、ワーク１０をダイ２０にセットすると共に、パンチホルダー３２自体をプレス打抜き方向へ移動可能に直接案内するガイド部４５にセットする。
そして、ワーク１０をダイ２０との間で挟む状態に、固定ストリッパー６０をセットする（図１及び図２参照）。

次に、押圧手段５０によってパンチホルダー３２の両端部３５ａ、３５ｂを押圧することによって、そのパンチホルダー３２をガイド部４５に沿って移動（下降）させ、パンチ３０を筒状部１２の内側から周壁１５へ打ち込んで貫通孔７０を穿設する（図７及び図８参照）。なお、抜きカス８０は、ダイ穴２１及び排出穴２４を経由して排出される。

本形態例では、ワーク１０の筒状部１２が内周部１３と外周部１４で材質の異なる金属材によって構成され、内周部１３が外周部１４よりも柔らかくて展延性の高い材質となっている。具体的には、内周部１３が青銅によって設けられ、外周部１４が鋳鋼によって設けられている。これにより、貫通孔７０は、内周部１３ではせん断１７によって、外周部１４では破断１８を生じさせて穿設される（図８、１１及び１２参照）。
なお、せん断１７に続いて破断１８が適切になされるには、ダイ２０とパンチ３０とのクリアランスが適正であることを要する。この適正クリアランスについては、適宜に設定すればよい。

そして、パンチホルダー３２を復帰させる際に、固定ストリッパー６０が筒状部１２の外側（外周面１６）に当接してワーク１０を受けることで、そのワーク１０をパンチ３０からストリップする（図９参照）。そして、押圧手段５０が押圧ブロックの復帰手段５９によって初期状態の戻り、パンチホルダー３２と共にワーク１０が排出される。これにより、貫通孔７０のプレス打抜き加工の１サイクルが終了する。
以上の工程を繰り返すことで、効率よく貫通孔７０を穿設できる（図１０参照）。本形態例では、エンジンのコンロッドのピストンに接続される軸穴部（筒状部１２）に、バリを発生させることなく、貫通孔７０を好適に穿設することができた。

次に、以上の穿設装置及び穿設方法によって開口された貫通孔７０の形態及びその際に発生する抜きカスについて図面に基づいて説明する。図１１は、貫通孔７０の形態例を詳細に示す図１０の部分拡大断面図（正面図（ａ）、側面図（ｂ））である。また、図１２は、抜きカス８０の形態例を詳細に示す断面図である。

図１１に示すように、貫通孔７０の周縁７１には、内周部１３及び外周部１４の両方についてパンチ３０が打ち込まれた側の部分で、ダレ７２、７３が生じる。また、内側からのパンチングにより、内周部１３の貫通孔７０の周縁７１ａであって外周部１４と接する部分７４は、バリのように形成されて外周部１４側のダレ７３に密着している。このため、貫通孔７０の部分で、内周部１３が外周部１４に対してカシメられた状態となっている。これによれば、内周部１３と外周部１４の相互間における円周方向及び軸心線方向のずれを防止できる。

また、図１２に示すように、８１は内周部側のスクラップであり、８２は外周部側のスクラップである。以上に説明した穿設方法により、貫通孔７０を開口した際には、両者８１、８２が重なった抜きカス８０の状態で図８に示すように排出される。
本形態例では、内周部側のスクラップ８１の周縁８１ａは、全体的にせん断面（１７）となっている。また、外周部側のスクラップ８２の周縁８２ａは、全体的に破断面（１８）となっている。
そして、この内周部側と外周部側のスクラップ８１、８２同士の接触面８１ｂ、８２ｂは、球面になっている。内周部側のスクラップ８１の接触面８１ｂが凸面で、外周部側のスクラップ８２の接触面８２ｂが凹面になっている。これは、パンチ３０が貫通孔７０を打抜く際に、柔らかい材質である内周部１３を押圧した力が好適に分散し、隣接する外周部１４へ伝達されたことによる。これによれば、パンチ３０による押圧力が硬い材質である外周部１４へ急激且つ不均一に作用することを、防止することができる。従って、脆い材質であって肉厚の外周部１４においても、クラックが生じることなく、貫通孔７０を好適に穿設することができた。また、パンチ３０も損傷することなく、好適に穿設できる。

次に、以上に説明した貫通孔の穿設方法を応用し、硬くて脆性の高い金属のワーク材に、ダイとパンチによるプレス打抜きによって貫通孔を穿設する方法について説明する。
先ず、前記ワーク材に、そのワーク材より柔らかくて展延性の高い金属から成るカバー材を重ねる。
次いで、ダイに、前記ワーク材側を接した状態で、そのワーク材と前記カバー材の２層から成る金属材をセットする。
そして、パンチを前記カバー材側から打ち込んで、貫通孔を、前記カバー材ではせん断によって、前記ワーク材では破断を生じさせて穿設する。
最後に、前記カバー材を前記ワーク材から除去し、貫通孔の開口されたワーク材（製品）を得る。
この方法によれば、硬くて脆性の高い金属から成るワーク材であっても、好適に貫通孔を開口することができる。なお、ワーク材の形状は、平板状や筒状に限定されるものではなく、種々の形状について対応できる。

次に、本発明にかかるパンチ３０やパンチホルダー３２等の寿命を長くするための構成や加工方法について説明する。
先ず、パンチ３０の切刃となる端面を、ワーク１０の筒状部１２の内周面１１の形状に沿うように面取りすることができる（図８（ａ）及び図１３の右半分参照）。なお、図１３は、パンチ３０の形態例を模式的に示した断面図である。
本形態例では、筒状部１２の内側の円周面１１に対応してパンチ３０の左右の部分が面取りされ、２つの面取り部３０ａが形成されている。つまり、図８（ａ）及び図１３の右半分の記載から明らかなように、パンチ３０の打ち込み方向に直交する平坦な端面３０ｆに対して傾斜面となる面取り部３０ａが、パンチ３０の両側に形成されている。これにより、この面取り部３０ａが形成されたパンチ３０の端面における各角部の角度が、９０°より大きい鈍角になっている。なお、平坦な端面３０ｆと面取り部３０ａの傾斜面は、パンチホルダー３２の軸心に対しては平行な面になっている。
このように面取り部３０ａが形成されることで、パンチ３０の端面が筒状部１２の内周面１１に分散して接触でき、パンチ３０が損傷することを防止できる。はさみの切断と同じように、パンチ３０の面取り部３０ａの存在によってシャー角が生じ、これがプレス時の圧力を分散して好適に貫通孔７０を開けることができる。そして、前記角部が鈍角であることで、パンチ３０の刃欠けが生じにくい。
また、図１３の右半分の記載に明らかなように、面取り部３０ａが形成されて削られた分の高さＨに対応して、パンチ３０が設けられたパンチホルダー３２の中間部３３を太くしても、ワーク１０の内側へ挿入することができる。そのパンチホルダー３２の中間部３３の断面積が広くなった分、パンチホルダー３２の剛性及び耐久強度を高めることができる。なお、図１３の左半分の記載は、面取り部３０ａが形成されない場合を比較のために記載した断面図である。
これによれば、金型の寿命を延ばし、加工コストを低減できる。
また、端面に面取り部３０ａを有するパンチ３０によれば、抜きカス８０がパンチ３０の端面に密着して貼り付くことを防止できる。これによっても生産性を向上できる。

次に、図１４に基づいて、パンチ３０のパンチホルダー３２の側面３３ａからの突出高さが、ワーク１０の肉厚よりも短いような場合に、抜きカス８０を好適に排出させる手段について説明する。図１４は、穿設装置の本体を示す側面から見た断面図である。なお、パンチ３０の突出高さを短くできれば、筒状部１２の内側へ挿入されるパンチホルダー３２の中間部３３を太くして強度を高めることができる。また、パンチ３０自体が損傷しにくくなり、その寿命を長くすることができる
５４は弾性手段であり、パンチ３０とダイ２０を相対的に加圧移動させるときにバネ性の力を介在させて加圧できるように、押圧ブロック５１と加圧装置５３の間に配置されている。この弾性手段５４としては、例えばコイルスプリングを用いればよい。
このように弾性手段５４を介在させた場合、パンチ３０が筒状部１２の内周面に当たる際に、徐徐に圧力が加わることになる。圧力が衝撃的に作用することを防止できるため、パンチ３０が欠けるなどの型の損傷を低減できる。
また、パンチによって貫通孔７０が穿設された際には弾性手段５４に蓄積された弾発力が一挙に開放されることになる。つまり、パンチ３０が周壁１５を破断して貫通孔７０を穿ったときに、圧縮されていたコイルスプリングなどの弾性手段５４が急激に元に戻ろうとする。すると、その弾発力で押圧ブロック５１とパンチホルダー３２を介してパンチ３０が急激に下方へ移動しようとする。その作用によって、パンチ３０が、抜きカス８０を排出方向へ衝撃的に押し出すことになる。このため、パンチ３０が短い場合でも抜きカス８０を好適に排出することができる。
これにより、金型の寿命を延ばし、生産性を向上させ、加工コストを低減できる。

また、９０は吸引手段であり、貫通孔７０が穿設されるときにその貫通孔７０を開口すべく、抜きカス８０をダイ２０の抜きカスの排出穴２４から吸引除去する。
これによれば、抜きカス８０が発生する際に吸引状態であって、抜きカス８０が発生した瞬間に吸引除去するため、貫通孔７０に抜きカス８０が残らず好適に開口できる。
前述した弾性手段５４の作用によって、貫通孔７０が穿設された際に切り離されて衝撃的に押し出された抜きカス８０を、さらにこの吸引手段９０が引き継いで引っ張る状態となる。これにより、抜きカス８０が貫通孔７０に引っ掛かることなく好適に分離されて、排出孔２４を通って外部へ排出されるのである。
この吸引手段６０としては、例えば、圧縮空気源からの圧縮空気を断面積のより大きな流路に開放することでベンチュリー効果によって負圧を発生する負圧吸引装置を好適に利用することができる。常態において負圧状態を保ち、抜きカス８０が発生したときに好適に吸引できる。

次に、図１５に基づき、筒状部１２の外周面１６に凹部を設ける工程に続いて、プレス打抜き工程を行い、ワーク１０の周壁１５に貫通孔７０を穿設する方法について説明する。なお、この形態例のワーク１０は、硬くて脆い材質ではなく、一般的な鋼材を想定している。
先ず、図１５（ａ）に示すように、貫通孔７０を穿設する工程の前において、貫通孔７０の穿設予定位置に対応して筒状部１２の外周面１６に、貫通孔７０よりも一回り大きな周縁となる凹み部１９を形成する。この凹み部１９は、潰しパンチ(図示せず)を打込むプレス工程によって成形することができる。
次に、図１に示す状態と同様に、パンチホルダー３２が挿通されたワーク１０を、ワーク保持手段４０及びガイド部４５によってダイ２０にセットする。
そして、図１５（ｂ）に示すように、パンチホルダー３２を介してパンチ３０をダイ２０に近接する方向へ相対的に加圧移動させることで、パンチ３０を筒状部１２の内側からワーク１０の周壁１５へ打ち込む。この工程によって図１５（ｃ）に示すように、せん断１７と凹み部１９の周縁１９ａに達する破断１８を生じさせて、貫通穴７０を穿設する。
この穿設方法によれば、周壁１５の比較的厚いものでも、貫通孔７０を好適に穿設できる。また、最初に凹み部１９を形成したことから、内周面１１だけでなく、外周面１６についてもバリを生じさせない。従って、バレル研磨等の後工程を必要としない。
また、本方法の形態でも、通常のプレス打抜きのようにパンチ３０がワーク１０の周壁１５を突っ切ることを要しない。周壁１５の肉厚の半分程度の長さのパンチ３０によっても、前述した抜きカス８０の排出手段を併用すれば、貫通孔７０を好適に開口できる。従って、抜きカス８０を除去するための後工程を必要としない。
これにより、金型の寿命を延ばし、生産性を向上させ、加工コストを大幅に低減できる。

また、凹み部１９は、プレス工程で形成されることに限定されない。例えば、ドリルによる切削加工（座グリ加工）、放電加工等のプレス加工以外の手段によって凹み部１９を形成してもよい。さらに、後加工で形成された凹み部１９でなく、例えば鋳造品のように型成形（成型加工）によって予め設けられた凹み部１９であってもよい。
このように凹み部１９が設けられることで、貫通孔７０が設けられるべき周壁１５の厚さが実質的に薄くなり、小さなプレス力で穿設できるようになる。
このとき、凹み部１９の内側の角が応力集中を生じる部分として機能し、破断１８が生じ易くなる。これにより、さらに小さなプレス力で貫通孔７０を容易に穿設できる。
また、切削加工等のプレス以外の工程で筒状部１２の外側に凹み部１９を形成した場合は、内周面が変形する問題がない。これに対して、筒状部１２に外側からプレスして凹み部１９を形成する場合は、押圧された肉によって内周面が変形してしまうことがある。
なお、筒状部１２の内側からパンチ３０を打ち込んで貫通孔７０を穿設する際に、せん断１７と破断１８を生じるべき厚さを確保するように、凹み部１９の径と深さを決めればよい。
このように、筒部１２の外周部に何らかの方法で凹み部１９を設け、内側からパンチ３０で打抜くことで、筒状部１２の内側及び外側の両面１１、１６についてバリが発生することを防止できる。また、小さなプレス力で穿設できるため、パンチ３０の寿命を大幅に長くできる。
ところで、凹み部１９の形状は、図１５（ａ）に示した円形の内底を有するようなものに限らず、例えば、外周が貫通孔７０の径に対応したリング状の溝からなる形態でもよい。つまり、貫通孔７０が設けられる部分の厚さを実質的に小さくし、応力集中が生じ易い切欠きのような機能を生じる凹状部であればよい。

以上の実施の形態では円形の貫通孔を穿設する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものでなく、長円形や楕円形などの他の形状の貫通孔を穿設する場合にも適用できるのは勿論である。また、ワークの筒状部の形態については、角筒状等の円筒状以外の筒状部を含むことは勿論である。
また、パンチやダイ、芯金などの各構成の材質については、孔開け精度が高くて寿命が長いなどの好適な金型を得るべく、その仕様条件に応じて既知の材質から適宜に選定すればよい。さらに、パンチやダイなどについては、その耐久強度などを向上させるべく、必要に応じて既知の表面硬化技術を用いればよい。
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

Claims (6)

1. 両端が開口した筒状部を有するワークの該筒状部の周壁に、ダイとパンチによるプレス打抜きによって貫通孔を穿設する方法であって、
   前記パンチが側面に突設されたパンチホルダーを、前記ワークの筒状部の内側へ両端部が外側に露出するように挿通する工程と、
   前記ワークを前記ダイにセットすると共に、前記パンチホルダー自体をプレス打抜き方向へ移動可能に直接案内するガイド部にセットする工程と、
   押圧手段によって前記パンチホルダーの両端部を押圧することによって、該パンチホルダーを前記ガイド部に沿って移動させ、前記パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込んで貫通孔を穿設する工程とを有することを特徴とする貫通孔の穿設方法。
2. 前記ワークを前記ダイとの間で挟む状態に、固定ストリッパーをセットする工程と、
   前記パンチホルダーを復帰させる際に、前記固定ストリッパーが前記筒状部の外側に当接して前記ワークを受けることで、該ワークを前記パンチからストリップする工程とを有することを特徴とする請求項１記載の貫通孔の穿設方法。
3. 前記筒状部が内周部と外周部で材質の異なる金属材によって構成され、前記内周部を前記外周部よりも柔らかくて展延性の高い材質とし、前記貫通孔を、前記内周部ではせん断によって、前記外周部では破断を生じさせて穿設することを特徴とする請求項１又は２記載の貫通孔の穿設方法。
4. 両端が開口した筒状部を有するワークの該筒状部の周壁に、ダイとパンチによるプレス打抜きによって貫通孔を穿設する装置であって、
   前記パンチが側面に突設され、前記ワークの筒状部の内側へ両端部が外側に露出するように挿通できるパンチホルダーと、
   前記ワークをダイにセットすべく保持するワーク保持部と、
   前記パンチホルダーをプレス打抜き方向へ移動可能に直接案内するガイド部と、
   前記パンチホルダーの両端部を押圧することによって、該パンチホルダーを前記ガイド部に沿って移動させ、前記パンチを前記筒状部の内側から前記周壁へ打ち込んで貫通孔を穿設する押圧手段と、
   前記パンチホルダーを復帰させる復帰手段と、
   前記ワークを前記ダイとの間で挟む状態にセットされ、前記パンチホルダーを復帰させる際に、前記筒状部の外側に当接して前記ワークを受けることで、該ワークを前記パンチからストリップする固定ストリッパーとを具備することを特徴とする貫通孔の穿設装置。
5. 両端が開口した筒状部を有するワークであって、請求項１、２又は３記載の貫通孔の穿設方法若しくは請求項４記載の貫通孔の穿設装置によって前記筒状部の周壁に貫通孔が開口されたことを特徴とするワーク。
6. 硬くて脆性の高い金属のワーク材に、ダイとパンチによるプレス打抜きによって貫通孔を穿設する方法であって、
   前記ワーク材に、該ワーク材より柔らかくて展延性の高い金属から成るカバー材を重ねる工程と、
   前記ダイに、前記ワーク材側を接した状態で、該ワーク材と前記カバー材の２層から成る金属材をセットする工程と、
   前記パンチを前記カバー材側から打ち込んで、貫通孔を、前記カバー材ではせん断によって、前記ワーク材では破断を生じさせて穿設する工程と、
   前記カバー材を前記ワーク材から除去する工程とを有することを特徴とする貫通孔の穿設方法。

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