(57)【要約】【課題】板厚が大きく小さな曲率半径を有する鋭角の湾曲部を、機能を犠牲にすることなく、コストの削減を図りつつ打ち抜くことが可能なワークピースの製造方法及びその装置を提供すること。【解決手段】ワークピースを、単段式の精密打抜き装置内で、Ａ）製造後の該ワークピースの形状と一致する形状に、かつ、だれの発生を抑えるよう打抜き材を鉛直方向に打ち抜いて半仕上げ状態にする第１のステップと、Ｂ）前記第１のステップ（Ａ）において半仕上げ状態になった当該ワークピースを前記第１のステップ（Ａ）における打抜き方向と逆方向に打ち抜き、少なくとも湾曲部における前記第１のステップ（Ａ）で生じただれを修正して最終的に仕上げる第２のステップとにより打ち抜くとともに、前記第１及び第２のステップ（Ａ，Ｂ）を時間的に前後して行う。
2009525184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打抜き厚さに比べて小さな湾曲部を有し、かつ、だれの少ないワークピースを精密打抜き装置内で打抜きによって製造する製造方法であって、前記ワークピースがそれぞれ上板部材及び下板部材の二部材間で上側ポンチ及び下側ポンチにより挟圧されるとともに、これら上側ポンチ及び下側ポンチの相互作用により精密打抜きがなされる上記製造方法において、
前記ワークピースを、単段式の精密打抜き装置内で、
Ａ）製造後の該ワークピースの形状と一致する形状に、かつ、だれの発生を抑えるよう打抜き材を鉛直方向に打ち抜いて半仕上げ状態にする第１のステップと、
Ｂ）前記第１のステップ（Ａ）において半仕上げ状態になった当該ワークピースを前記第１のステップ（Ａ）における打抜き方向と逆方向に打ち抜き、少なくとも前記湾曲部における前記第１のステップ（Ａ）で生じただれを修正して最終的に仕上げる第２のステップと
により打ち抜くとともに、前記第１及び第２のステップ（Ａ，Ｂ）を時間的に前後して行うことを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記上側ポンチ及び前記下側ポンチに対し、前記第１及び第２のステップ（Ａ，Ｂ）においてそれぞれ互いに時間的にずらしつつ逆方向に負荷を与えることを特徴とする請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
前記第１及び第２のステップにおける前記各ポンチの形状を、それぞれ前記ワークピースの縁部においてこの各ポンチに作用する負荷が軽減されるよう形成することを特徴とする請求項１又は２記載の製造方法。
【請求項４】
前記第１のステップ（Ａ）におけるポンチの形状と前記第２のステップ（Ｂ）におけるポンチの形状を、前記第１のステップにおいて前記ワークピースの縁部に生じるだれを修正し、かつ、前記ワークピースの有効長さを犠牲にすることなく調整することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
それぞれ少なくともダイ及びポンチで構成された２つの可動部から成り、打抜き厚さに比べて小さな湾曲部を有し、かつ、だれの少ないワークピースを打抜き片、打抜き板、コイル材などから精密打抜きする精密打抜き装置において、
前記ポンチを打抜き材（１３）を半仕上げ状態の第１の形状に打抜く多部材から成るメインポンチ（１０）として形成するとともに、該メインポンチ（１０）に対して垂直に動作しつつ前記半仕上げ状態の打抜き材を最終的に仕上げるサブポンチ（１８）を該メインポンチに設け、前記サブポンチ（１８）を、前記半仕上げ状態の打抜き材を前記メインポンチの打抜き方向とは逆方向に打ち抜くよう配置したことを特徴とする精密打抜き装置。
【請求項６】
前記メインポンチ（１０）の打抜き形状を、均等又は不均等な曲率とするとともに、直線又はその組合せとしたことを特徴とする請求項５記載の精密打抜き装置。
【請求項７】
前記サブポンチ（１８）の打抜き形状を、均等又は不均等な曲率とするとともに、直線又はその組合せとしたことを特徴とする請求項５記載の精密打抜き装置。
【請求項８】
前記メインポンチ（１０）と前記サブポンチ（１８）を、それぞれ同時に動作させないとともに、互いに逆方向へ動作するよう構成したことを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の精密打抜き装置。
【請求項９】
前記メインポンチ（１０）及び前記サブポンチ（１８）の断面形状を、打ち抜かれる前記ワークピースの縁部に作用する負荷が低減されるよう互いに調整したことを特徴とする請求項７記載の精密打抜き装置。
【請求項１０】
前記メインポンチ（１０）及び前記サブポンチ（１８）の断面形状を、前記ワークピースの縁部に生じるだれを修正するとともに前記ワークピースの有効長さを犠牲にすることのないよう互いに調整したことを特徴とする請求項７記載の精密打抜き装置。
【請求項１１】
当該精密打抜き装置を単段式に構成したことを特徴とする請求項１記載の精密打抜き装置。
【請求項１２】
単段式の当該精密打抜き装置によって、互いに逆向きかつ連続した交互の打抜きステップ（Ａ，Ｂ）を可能としたことを特徴とする請求項１又は１１記載の精密打抜き装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、打抜き厚さに比べて小さな湾曲部を有し、かつ、だれの少ないワークピースを精密打抜き装置内で打抜きによって製造する製造方法であって、前記ワークピースがそれぞれ上板部材及び下板部材の二部材間で上側ポンチ及び下側ポンチにより挟圧されるとともに、これら上側ポンチ及び下側ポンチの相互作用により精密打抜きがなされる上記製造方法に関するものであり、さらに、それぞれ少なくともダイ及びポンチで構成された２つの可動部から成り、打抜き厚さに比べて小さな湾曲部を有し、かつ、だれの少ないワークピースを打抜き片、打抜き板、コイル材などから精密打抜きする精密打抜き装置に関するものでもある。
【背景技術】
【０００２】
打ち抜かれる板材とその材料特性と比較して小さな湾曲部を有する部材の精密打抜きについての限界はよく知られており、経験に基づいて精密打抜き難易度（Feinschneidschwierigkeitsgrad）が決定される。この精密打抜き難易度はＳ１（容易）、Ｓ２（中程度）及びＳ３（困難）のように等級付けされており（非特許文献１参照）、基本的に打抜き断面形状及び板厚によって定義されている。
【０００３】
この打抜き断面形状は、例えば湾曲部の曲率半径、穴径、隙間幅、ウェブ幅などの単純な基本形状に分解することができる。また、精密打抜き難易度は、打抜き断面形状の大きさと板厚の比によって決定され、板厚が大きくなるほど大きくなる。
【０００４】
すなわち、打抜き断面が小さく、板厚の薄い板材を打ち抜くのは、板厚が厚く細いウェブ又はリングを打抜くよりも容易である。また、曲率半径の大きい鈍角の縁部の打抜きは、曲率半径の小さい鋭角の縁部の打抜きよりも精度良く行うことが可能である。
【０００５】
ところで、特許文献１には、例えば精密打抜き装置内で、カウンター精密打抜きによってばりのないワークピースを製造する方法が開示されており、ワークピースを打抜く材料である板材が上側のダイ及びポンチと下側のダイ及びポンチとの間に挟圧されている。そして、打抜きは上側のポンチ及び下側のポンチの相互作用によりなされ、ワークピースは切断線に沿って打抜かれるとともにワークピースとその他の部分が互いに逆方向に切り取られる。なお、このような方法では、ワークピース切断部の上端及び下端に不自然なだれが発生してしまう。
【０００６】
精密打抜きの典型的な特徴は、ばりとだれである。特に、湾曲部にだれが生じ、このだれは、曲率半径が小さくなればなるほど、また板厚が大きくなればなるほど大きくなる。このだれの大きさ（深さ）にあっては板厚の２０％まで、幅にあっては板厚の３０％まで許容されている（DIN3345，Feinschneiden，Aug. 1980参照）。
【特許文献１】独国特許第３９３１３２０号明細書
【非特許文献１】“Umformen und Feinschneiden”、Handbuch fuer Verfahren, Werkstoffe, Teilegestaltung、（スイス国）、Verlag Hallwag AG、1997、p. 154-165
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようなだれは、板厚及び材料特性に依存しており、その調整は限定された範囲内でのみ可能となっている。また、このような調整をするために、例えば歯状部材の湾曲部における鋭角性を犠牲にするなどの機能面での妥協がなされることになってしまう。
【０００８】
本発明は上記問題にかんがみてなされたもので、その目的とするところは、板厚が大きく小さな曲率半径を有する鋭角の湾曲部を、機能を犠牲にすることなく、コストの削減を図りつつ打ち抜くことが可能なワークピースの製造方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、請求項１記載の製造方法によって達成されるとともに、請求項５記載の精密打抜き装置によって達成される。なお、製造方法及び精密打抜き装置の好ましい実施形態は、各従属請求項に記載されている。
【００１０】
本発明は、曲率半径が小さく鋭角の湾曲部を有する部材、例えば厚みの厚い歯状部材に対して安価に適用することが可能である。これは、湾曲部で交差することなく部材を異なる方向に打ち抜くことに基づいている。
【００１１】
したがって、打ち抜かれる部材は、例えば円形状と歯状の少なくとも２つの切断形状を組み合わせて構成されている。なお、打抜きプロセスは、単段式の装置内で行われる。第１のステップでは、歯状部材の歯先円に相当する形状が板材から垂直に打ち抜かれる。そして、第２のステップでは、第１のステップとは逆方向に歯状部を形成するように打ち抜かれる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明による製造方法によれば、互いに交差する切断形状の打抜きが同時でも同方向でもなく行われる。そのため、ワークピースの湾曲部に作用する負荷が著しく減少され、厚みが大きく鋭角の複雑な湾曲部でのだれを大きく削減しつつ正確な有効長さを得ることが可能である。
【００１３】
また、上記第１のステップにおける切断形状を適当に選択することにより、第２のステップにおける打抜き時にだれを修正することが可能である。
【００１４】
さらに、本発明による製造方法には、単段式の装置のみしか必要でない。これにより、多段式の装置の加工プロセスを最小化することが可能であり、厚みが大きく複雑な形状の部材の精密打抜きプロセスをコストを削減して行うことも可能である。なお、他の利点については、以下の添付図面を用いた説明において説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
本実施の形態では、ワークピースである厚さｄ＝６．５ｍｍの歯状部材１を打抜き材２から精密打抜きによって製作する例を示す。なお、精密打抜き装置３の基本構造は従来のものと同様なので、この精密打抜き装置３の詳細については省略する。したがって、以下では、精密打抜き装置における本発明の特徴についてのみ説明する。
【００１７】
図１及び図２には、特許文献１に基づきそれぞれ精密打抜き（一方向への打抜き）及びカウンター精密打抜き（相互方向への打抜き）された部材４，５が示されている。精密打抜きされた部材４にはだれ６、せん断面７及びばり８が形成されており、ばり８は、だれ６の反対側の端面に形成されている。一方、カウンター精密打抜きされた部材５には、その両端面にだれ９が形成されている。そのため、例えば歯状部材などの鋭いエッジが求められる部材については、その必要な寸法精度で加工することが不可能となっている。
【００１８】
ところで、図３〜図５に示すように、単段式の精密打抜き装置３は多段式のメインポンチ１０を備えて構成されている。また、打ち抜かれる打抜き材２は、支持クランプ１１と打抜きポンチ１２の間に挟圧されている。なお、打抜き材２の厚さｄは６．５ｍｍとなっている。
【００１９】
しかして、打抜き後の歯状部材１に対応した形状を有するメインポンチ１０は、ステップＡ（図３）において、歯１５に対応する歯先円直径を見込みつつ板材１３（打抜き材２）を垂直方向へ打ち抜く（半仕上げ状態）。このとき、板材１３の歯先円におけるだれ１６が板材１３におけるメインポンチ１０と反対側の側面部１７に形成されるが、これは無視できるほど小さい。
【００２０】
そして、次のステップＢ（図４）においては、歯溝用ポンチ１８がステップＡとは反対方向へ打抜き材２の厚さｄに相当する分だけ移動し、ダイ２０上の板材１３に歯形状１９が形成されるようになっている。これにより、打抜きくず２１も除去される。なお、この場合も、ステップＡと同様なだれ１６が発生する。
【００２１】
精密打抜き装置３のポンチは例えば板材１３を打ち抜く多部材から成るメインポンチ１０として形成されており、板材１３の直径は、製作すべき歯状部材１の歯１５の歯先円直径に相当する。そして、メインポンチ１０の変位方向は垂直方向であり、このメインポンチ１０には、半仕上げ品を仕上げ品である歯状部材１へ仕上げるための歯溝用ポンチ（サブポンチ）１８が付設されている。この歯溝用ポンチ１８は、メインポンチ１０が位置する方向に対して逆方向へ変位し、打抜き形状を包含しつつ同方向に負荷がかからないようにして打抜き形状を形成する。
【００２２】
歯状部材１を製作する場合には、メインポンチ１０の断面形状は、歯先円直径と同様になっている。一方、他の複雑な形状の部材を精密打抜きする場合には、均等又は不均等な曲率から成る形状を組み合わせてメインポンチ１０の断面形状（打抜き形状）を構成することもできる。なお、仕上げのための歯溝用ポンチ１８は、均等又は不均等な曲率から成る断面形状を有している。また、メインポンチ１０及び歯溝用ポンチ１８の断面形状を、単純な形状を組み合わせて複雑なものとすることが可能である。
【００２３】
ところで、精密打抜き装置３は単段式に構成されており、既にステップＡ，Ｂを説明したように、相対的かつ直接に接触した打抜きが可能である。また、メインポンチ１０及び歯溝用ポンチ１８の形状の組み合わせによって、同時及び同方向に負荷がかかることがないため、歯状部材における局所的な集中応力を低減するために通常必要なアールを設ける必要がない。なお、図５には、本発明の方法によって製作した歯状部材の一例が示されている。
【００２４】
以上のような構成によれば、鋭いエッジを有し、かつ、だれの発生を抑えた複雑な形状の部材や厚みの大きい部材を安価に精密打抜きして製作することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】特許文献１に基づき精密打抜きされた部材の断面を部分的に示す図である。
【図２】特許文献１に基づき精密打抜きされた部材の断面を部分的に示す図である。
【図３】ステップＡを行う本発明による精密打抜き装置の概要を示す図である。
【図４】ステップＢを行う本発明による精密打抜き装置の概要を示す図である。
【図５】発明の方法によって製作した歯状部材の拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
１          歯状部材
２          打抜き材
３          精密打抜き装置
４          精密打抜きされた部材
５          カウンター精密打抜きされた部材
６          だれ
７          せん断面
８          ばり
９          だれ
１０        メインポンチ
１１        支持クランプ
１２        ダイ
１３        板材
１４        歯先
１５        歯
１６        だれ
１７        側面部
１８        歯溝用ポンチ
１９        歯形状
２０        ダイ
２１        打抜きくず
ｄ          打抜き材の厚さ
【図１】
2009525184.tif 000003
【図２】
2009525184.tif 000004
【図３】
2009525184.tif 000005
【図４】
2009525184.tif 000006
【図５】
2009525184.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月7日(2008.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
当該精密打抜き装置を単段式に構成したことを特徴とする請求項７記載の精密打抜き装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
単段式の当該精密打抜き装置によって、互いに逆向きかつ連続した交互の打抜きステップ（Ａ，Ｂ）を可能としたことを特徴とする請求項７記載の精密打抜き装置。
【国際調査報告】
2009525184.tif 000008
2009525184.tif 000009
2009525184.tif 000010
2009525184.tif 000011
2009525184.tif 000012
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