(57)【要約】【構成】従来のボールロック機構の代わりに、パンチ、成形工具やダイ・ブッシュなどの工具を保持ブロック内にロックするウエッジを使用する。このウエッジによって、工具を保持ブロックに対して正確に位置決めできる。ウエッジを保持ブロックから離れる方向に移動することによって工具を解除する。垂直線に対して鋭角で上向きまたは下向きにウエッジ面を傾斜するか、あるいはウエッジ面を上向きおよび下向きの両方向に傾斜する。工具の上部は非円形とするのが好ましく、ウエッジを保持ブロック内に配設したときに形成する工具キャビティに保持する。ウエッジの一面（工具係合面）は、ウエッジに接触する工具面に対応する。保持ブロック内に滑り配設したウエッジ装置は、ダイ・シューに直接固定するのではなく、焼き入れ支持プレートとともに使用するのが好ましい。保持ブロック内にウエッジを固定するいくつかの実施態様では、ウエッジは上下方向に移動可能である。ウエッジを形成する好適な方法では、ワイヤ電気放電装置で焼き入れ工具鋼のブロックから切り出して形成する。
2005503924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具/ウエッジ嵌合キャビティが垂直に延設され、かつ支持プレートに固定され、次にパンチプレスの上ダイ・シューに固定された保持ブロックと、
上部および下部をもち、そして上部を工具/ウエッジ嵌合キャビティ内に密接嵌合する工具と、
このキャビティ内に位置決めされるが、ダイ・シューには直接取り付けられないウエッジ手段であって、垂直線に対して鋭角で傾斜した少なくとも一つのウエッジ作用面と工具係合面とを有するウエッジ手段と、そして
このウエッジ手段と係合して、工具/ウエッジ嵌合キャビティに上記上部を解除自在にロックする固定手段とを有することを特徴とする工具構造体。
【請求項２】
第４（右下）象限において下垂直線から測定した場合に、上記ウエッジ手段の少なくとも一つのウエッジ作用面を下向き鋭角で傾斜させて、実質的に逆V-形のウエッジを形成した請求項１記載の工具構造体。
【請求項３】
第１（右上）象限において下垂直線から測定した場合に、上記ウエッジ手段の少なくとも一つのウエッジ作用面を上向き鋭角で傾斜させて、実質的にV-形のウエッジを形成した請求項１記載の工具構造体。
【請求項４】
上垂直線の両側で測定した場合に、上記ウエッジ手段の第１ウエッジ作用面を上向き活外向き鋭角で傾斜させ、そして対向して傾斜する第２ウエッジ作用面を鋭角で上向きかつ外向きに傾斜させて、分岐ウエッジ作用面をもつV-形ウエッジを形成した請求項１記載の工具構造体。
【請求項５】
第４象限において下垂直線から測定した場合に、上記ウエッジ手段の第１ウエッジ作用面を下向きかつ外向き鋭角で傾斜させ、そして第３象限において下垂直線から測定した場合に、対向して傾斜する第２ウエッジ作用面を鋭角で下向きかつ外向きに傾斜させて、分岐ウエッジ作用面をもつ逆V-形ウエッジを形成した請求項１記載の工具構造体。
【請求項６】
第４象限において下垂直線から測定した場合に、上記ウエッジ手段の第１ウエッジ作用面を下向きかつ外向き鋭角で傾斜させ、そして第１象限において上垂直線から測定した場合に、同様に傾斜する第２ウエッジ作用面を鋭角で上向きかつ外向きに傾斜させて、非分岐ウエッジ作用面をもつ逆V-形ウエッジを形成した請求項１記載の工具構造体。
【請求項７】
上記上部が非円形で、かつ上記キャビティ内に非回転的にロックされる請求項１記載の工具構造体。
【請求項８】
上記工具の上部即ちシャンクの断面が非円形で、上記工具の下部即ち加工部の断面が、シャンクの非円形断面と同じか異なる非円形である請求項１記載の工具構造体。
【請求項９】
ダイ・ブッシュ/ウエッジ嵌合キャビティを垂直に延設した保持ブロックであって、パンチプレスの下ダイ・シューに固定され、かつ保持ブロックの上面に素材を支持する保持ブロックと、
このダイ・ブッシュ/ウエッジ嵌合キャビティ内に固定保持されるダイ・ブッシュと、
上記ダイ・ブッシュ/ウエッジ嵌合キャビティ内に位置決めされ、上記ダイ・シューに選択的に直接取り付けられるウエッジ手段であって、垂直線に対して傾斜した少なくとも一つのウエッジ作用面および工具接触面を有するウエッジ手段と、そして
このウエッジ手段に係合し、上記工具/ウエッジ嵌合キャビティ内に上記ウエッジ手段を解除自在にロックする固定手段とを有することを特徴とする工具構造体。
【請求項１０】
上記ダイ・ブッシュが貫通路を有し、第３象限において下垂直線から測定した場合に、このダイ・ブッシュの傾斜面の向きを鋭角で下向きかつ外向きに構成し、実質的に逆V-形のダイ・ブッシュを形成し、
上記ウエッジ手段を上記ダイ・シューに直接取り付け、このウエッジ手段の対向傾斜面のうち、第１傾斜面を上記ダイ・ブッシュの対応する傾斜面に接触させ、そして第２傾斜面を上記保持ブロックの対応する傾斜面に滑り接触させて、分岐ウエッジ面をもつ実質的にV-形のウエッジを形成した請求項９記載の工具構造体。
【請求項１１】
上記ダイ・ブッシュが貫通路を有し、第３象限において下垂直線から測定した場合に、このダイ・ブッシュの傾斜面の向きを鋭角で下向きかつ外向きに構成し、実質的に逆V-形のダイ・ブッシュを形成し、
上記ウエッジ手段を上記ダイ・シューに直接取り付けずに、このウエッジ手段の対向傾斜面のうち、第１傾斜面を上記ダイ・ブッシュの対応する傾斜面に接触させ、そして第２傾斜面を上記保持ブロックの対応する傾斜面に滑り接触させて、分岐ウエッジ面をもつ実質的にV-形のウエッジを形成した請求項９記載の工具構造体。
【請求項１２】
上記ダイ・ブッシュが貫通路を有し、第３象限において下垂直線から測定した場合に、このダイ・ブッシュの傾斜面の向きを鋭角で下向きかつ外向きに構成し、実質的に逆V-形のダイ・ブッシュを形成し、
上記ウエッジ手段を上記ダイ・シューに直接取り付けずに、このウエッジ手段の対向傾斜面のうち、第１傾斜面を上記ダイ・ブッシュの対応する傾斜面に接触させ、そして第２傾斜面を上記保持ブロックの対応する傾斜面に滑り接触させて、非分岐ウエッジ面をもつ実質的にV-形のウエッジを形成した請求項９記載の工具構造体。
【請求項１３】
上記ダイ・ブッシュが貫通路および対向垂直面をもち、
上記ウエッジ手段を上記ダイ・シューに直接取り付けずに、一つの垂直面と対向傾斜面を上記保持ブロックの対応する傾斜面と接触させて、実質的にV-形のウエッジを形成した請求項９記載の工具構造体。
【請求項１４】
保持ブロック内に成形工具、パンチまたはダイ・ブッシュを固定する方法において、
この保持ブロック内に工具/ウエッジキャビティを垂直に延設する工程と、
この工具/ウエッジキャビティ内に挿入するウエッジであって、少なくとも一つの傾斜面および工具係合面を有するウエッジを形成する工程と、
傾斜保持ブロック接触面に対応する、工具係合面およびウエッジ傾斜面を与えるようにウエッジを形成する工程と、
ウエッジおよび保持ブロックを組み立て、パンチプレスの上ダイ・シューにウエッジを直接取り付けずに工具/ウエッジキャビティを形成する工程と、
工具を工具キャビティ内に挿入し、工具をこのキャビティ内に密接嵌合するとともに、工具係合面に対して滑り接触させる工程と、そして
保持ブロック内にウエッジを固定し、工具係合面と工具との間に、工具を上記キャビティ内に解除自在にロックするのに十分な相対運動を与える工程とを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パンチなどの工具、あるいはダイ・ブッシュ（またはダイまたはダイボタン）や成形工具などを着脱自在にダイ・シューに固定するために通常使用されている保持装置の改良に関する。
関連出願：本出願は、米国特許第６，１８２，５４５号として発行された特許出願第０９/３５１，７３０（出願日：１９９９年７月１２日）の一部継続出願である。
【背景技術】
【０００２】
パンチ用の保持装置は、この内部に保持されたパンチをパンチプレスのダイ・シュー、通常はその上部に固定して、何度もパンチを下向きに移動し、ダイ・ブッシュに正確に係合すると、厳格な仕様の打ち抜きシートを維持できる。ダイ・ブッシュについては、保持装置（ダイ・ブッシュ保持装置）に保持し、パンチプレスの対向ダイ・シューに固定する。いずれの保持装置の場合も、それぞれのダイ・シューに着脱自在に固定し、またパンチおよびダイ・ブッシュについてもそれぞれの保持装置に着脱自在に固定する。
【０００３】
ここ数十年にわたって、パンチを固定するために、“ボールロック式パンチ保持装置”が使用されている。また、実例は少ないが、プレスの下部ダイ・シューに頻繁に締め付けられるか、あるいは内部の凹部に強く嵌合されるダイ・ブッシュに対しても使用されている。保持装置内の角のある細長い通路内に保持されたコイルバネに対してバネバイアスボールをバイアスするために発生する多くの問題にもかかわらず、この装置は、各部品の製造コストが比較的低いため、工業的に有利な装置である。しかし、このようなパンチの（上部である）シャンクの位置決め精度が比較的低く、またパンチの（下部である）打ち抜き加工部が被打ち抜き加工部材である素材シートに任意の横断面をもつ貫通孔を形成するさいの精度がある程度あることを別にしても、見逃せない問題がある。即ち、交換のさいの面倒かつ厄介なパンチの取り外し作業である。理由の一つは、打ち抜き加工を繰り返している間に、ボールの形状が歪み、パンチに対して、あるいはボールをバイアスするコイルバネに対してボールが引っかかり、動かなくなることである。このパンチ交換作業における問題は、（パンチの抜き取り時に）ボールが耐えることができる以上のストリッピング力が発生したときに生じるボールのせん断変形時に悪化する。また、打ち抜き加工時に、打ち抜き加工部のゴーリングを原因とする予想もしない大きなストリッピング力がパンチに加わる。
【０００４】
パンチをボールでロックするために、パンチのシャンク内のボールシートまたはポケットを使用した場合には、必然的に、パンチのシャンクを円筒形にしなければならない。パンチの打ち抜き加工部の横断面形状が非円形の場合、シャンクに達する程度に打ち抜き加工部が使用されるまでは、打ち抜き加工部は鋭くならない。さらに、ポケットとボールとの間にクリアランスが必要なため、またボールに作用するバネが発生する力が比較的小さいため、０．００１インチ（０．０２５４ｍｍ）未満のトレランスでは同心性を維持することは困難である。特に、形成すべき孔の形状が円形以外のときには、シャンクをその細長い通路に密接し、かつ非回転状態で保持できず、ボールとポケットの間に遊びが発生し、形成すべき孔の向きがわずかではあるが、許容できないほどずれる結果になる。これら問題点を、従来機構を示す図１および図２について詳しく説明する。これら図から、本発明と比較した場合の構成上の違い、これら違いが工具交換時に発生する力に作用する効果も容易に理解できるはずである。
【０００５】
同じことは、成形工具が成形プレスで、これを同様な方法でパンチに固定する場合にもいえる。従来普通に使用されている成形パンチの場合、打ち抜き加工部で素材シートに目的の穴を形成する。この打ち抜き加工部先端の上部に上向きに広がる円錐部を設ける。この広がった部分が、目的の凹部を形成することになる。以下、便宜上の理由により、また説明を簡単にするため、パンチ、成形工具、成形パンチ、およびダイ・ブッシュをまとめて工具と呼ぶことにする。なお、具体的に示す場合には、これらの名称を指摘することにする。
【０００６】
図１および図２について説明すると、参照符号１０は保持ブロックで、参照符号２０は、保持ブロックに保持されている通常のパンチ２０である。成形工具を使用する場合は、これを同様に保持すればよい。保持ブロック１０の完全焼き入れ支持プレート１２は、保持ブロックの上面に一致するように構成する。これら両者については、Allenヘッドネジ（図示せず）などの適当な固定手段によって打ち抜き機能や成形機能をもつパンチプレスや他の装置の上ダイ・シューに固定する。工具（パンチまたは成形プレス）を一般に直立姿勢でパンチや成形プレスに使用するため、本明細書で上、下と呼ぶときの基準はこのような直立姿勢である。保持ブロック１０には、パンチ２０の（上部である）シャンク２２を滑り挿入し、着脱自在に固定する円筒形ボア、即ち工具ソケット１４を設ける。パンチ２０の下部は、楕円形の打ち抜き加工部２４である。また、保持ブロック１０には、ボア１４に対して斜めに形成した円筒形ボア１５を設ける。このボア１５は、ソケット１４に部分的に交差するように、内向きかつ下向きに延設する。この部分的交差のために、ボア１５の下端にボールシート１３になる段差付き表面を形成する。
【０００７】
保持ボール１６を移動できるようにボア１５内に配設し、コイル圧縮バネ１８をボア１５内に滑り嵌めする。この場合、一端を支持プレート１２に当接させ、ボール１６をボア１５の交差部分の外へ押圧するように構成する。ボールはソケット１４に入り込むが、ソケット１４に完全に嵌ることはない。保持ブロックには、貫通路、即ち解除孔１７を設け、この孔を介して、細いロッドかドリフトピンを挿入し、ボールを上向きに押し、パンチ２０を取り外すときに、ボールシート１３から移動させる。歪んだ、あるいは変形したボール１６を交換する場合には、支持プレート１２から保持ブロック１０を取り外し、ボア１５の上部からバネとボールを取り出す。
【０００８】
シャンク２２には、長手方向正面からみた場合、こぼれる涙のほぼ半分の形にみえる形状の半ポケット即ちボールシート２５を設ける。このボールシート２５で、ロッキングボール１６を受け取り、ボア１４内にパンチ２０を解除自在にロックする。ポケットの上部２６は直線のようにみえるが、ボア１５の連続部分である。また、下部には、ボール１６の半径より大きい半径で湾曲させた戻り部分２８を設け、ポケット２５の最も深い部分をシャンクの表面に接続する。ポケット２５内にボール１６を保持する場合、戻り部分２４の半径がボールの半径よりも実質的に大きいと、ポケットの底にボールが接触することになる。また、ボールの半径が戻り部分２８の半径より実質的に大きいと、ポケット２５の極縁部３４、３５がボールに接触することになる。
【０００９】
保持ブロック内にボールを正確に位置決めしこれをロックする作用効果を理解するためには、ポケット/保持ボールを使用したさいに発生する問題点を理解するのがよく、これらについて図３および図４により説明する。２つの問題、即ち工具をダイ・シューに固定する問題およびパンチ（およびダイ・ブッシュ）を正確に位置決めする問題は、直径が約７．６ｃｍ（３インチ）未満のシャンクをもつ比較的小径のパンチの場合に特に大きい。直径の比較的大きいシャンクの場合、シャンクおよびダイ・シューにネジおよび合わせピンを挿入すれば、固定でき、正確に位置決めすることができる。図３に、円弧状断面の半径がボール１６Aの半径よりも実質的に大きいポケット２５Aをもつシャンク２２Aを示す。円弧状の双頭矢印で示すように、パンチはいずれかの方向にわずかに回転できる。従って、非円形パンチとその対応するダイ・ブッシュとの間に正確なアライメントを維持できない。図４に示すシャンク２２Bの場合、ポケット２５Bの円弧状断面の半径が、ボール１６Bの半径よりも小さいため、シャンク内のポケットの角部３４B、３５Bに係合する。大きな力を発生する加工条件下では、ボールおよびシャンクの相対硬度に応じて、いずれか一方が、あるいは両方が、歪むか損傷を受ける可能性がある。少なくとも、ポケットの極縁部３４、３５が３８、３９で示すように、外向きに押圧されることになる。
【００１０】
従って、ロックを最適化するためには、ポケットに正確に嵌合できるボールの直径を選択し、図２に示すように、縁部３４、３５から内向きに離間配設した２つの対向点３３でポケットをボールに接触させるように構成するのが好適である。距離については、極縁部３４、３５に外向きに力が作用しないように選択する。このようにして精度を確保することは、現実には難しく、またこの分コストが高くなり、経済的ではない。精度を確保できたとしても、ボールが球状であるため、ポケット２５の表面に対する３３での接触は点接触にならざるを得ず、実質的にボール１６Bとシャンク２２Bとの間のポケット２５Bと接触と実質的に同じである。
【００１１】
ボールロック機構を用いる代わりに、USP３，１３７，１９３に開示されているように、ウエッジを使用して、保持装置内に横方向にパンチをロックすることが提案されている。この場合、シャンクの一側部に、パンチ保持装置内に横方向に形成した開口内に嵌合するテーパ加工保持ピン上に形成した係合平坦部に係合する平坦部（シャンク平坦部）を設ける。テーパ加工ピンがあっても、パンチが上下に移動するため、別なピンによってシャンクを保持する必要がある。このピンの内端部の傾斜ウエッジ面が、パンチのシャンク上にシャンク平坦部の反対側において切欠きの一部として形成された係合ウエッジ面に係合する。パンチを保持装置に保持するこの手段は精度に関して大きなメリットがあるが、このようなパンチ/保持装置の場合、ウエッジの作用によりシャンクを垂直方向ではなく、横方向に保持するものである。これら傾斜面は、水平面内における水平線に対して鋭角、即ち“横鋭角”を形成するものであり、垂直面内における垂直線に対して鋭角、即ち“縦鋭角”を形成するものではない。さらに、このような機構は複雑で、製造コストが高い。同様に、ボールロック式パンチ保持装置が工作機械分野で現在スタンダードになっている理由でもある。
【００１２】
同様な方法で、ダイ・ブッシュをダイ係合孔に締め付けることが不便あるいは実際的でない場合、あるいはダイ・ブッシュをダイ係合孔にプレス嵌めすることや、このためにボールロック機構を使用することを避ける場合には、Whistlerなどを発明者とするUSP３，５３５，９６７に開示されているように、ダイ・ブッシュを保持することができる。ダイ・ブッシュを可撓性の保持装置内に正確に位置決めしてから、これをプレス嵌めし、ブッシュの一側部に設けた平坦表面によってダイ保持ブロックに保持する。この平坦表面は、ダイ保持装置内に横方向に延設形成した開口内に横方向に設けられたアラインメントピン上の対応する平坦部に係合する。
【００１３】
Guy Pignonを発明者とするEP０４４６５３６A1には、その発明のいくつかの実施態様が開示されている。例えば、図１９の上下を逆にした斜視図に示されるように、平行六面体を構成する一対の補足ウエッジ１および２を有する実施態様である。また、一つのウエッジ１を有する実施態様である。この実施態様の正常な加工位置は、図２０の断面図に示されている。いずれの実施態様においても、パンチCを支持プレート（または保持ブロック）６内に保持し、次に支持プレート３を介して支持ブロック（またはダイ・シュー）７に固定する。いずれの場合も、ネジ５をダイ・シュー７に挿入する。図２０では、ダイ・シュー７にネジ５を挿入し、ウエッジ１内にネジ作用によって固定する。図１９の場合は、保持ブロック６にネジ５を挿入し、ダイ・シュー７内にネジ作用によって固定する（公報の図２を参照）。
【００１４】
上記の各実施態様では、移動可能なウエッジ１を直接ダイ・シューにネジ作用によって取り付け、工具（パンチC）を締め付ける垂直工具係合面を形成する。いずれの場合も、ウエッジの向きは垂直である。即ち、工具係合面が垂直で、対向面が、垂直線から遠くなるに従って下向きに垂直鋭角を構成する実質的なV-形姿勢を取る。なお、この対向ウエッジ面は、保持ブロック６の対応する傾斜面に接触する。
【００１５】
この実質的な逆V-形姿勢の場合、パンチの加工作業時にのみ、角度の付いたウエッジ面によって能動的なウエッジ作用が得られる。なお、“能動的なウエッジ作用”は、成形工具が素材に対して加工作業を実行している場合、あるいは成形工具が抜き取られている（ストリッピング）場合のいずれであっても、成形工具の移動方向における角度の付いた表面の妨害運動による、あたかも戻り止めのような能動的な機械的干渉を意味する。上記EP公報の場合、パンチが素材から目的の形を打ち抜き、戻る場合に、能動的なウエッジ機能を示さない。なぜなら、ストリッピング力が（能動的ウエッジ機能ではなく、締め付け機能のみを示す）垂直工具係合/シャンク表面にそって作用し、ウエッジの傾斜面は、ウエッジ面の角度の下向きかつ外向き傾斜のために、滑り出るからである。同じ問題、即ち締め付け機能のみを示し、能動的ウエッジ機能を示さない問題は、図１９の補足ウエッジでも発生する。従って、上記EP公報のウエッジ機能は、加工素材からの戻り時に締め付けられたパンチを弛めることがない程度にストリッピング力が小さい比較的軽量の素材を加工する場合にのみ有効である。締め付け機能は、上記EP公報の図６および図７に明示されている。
【００１６】
加工時、鋼やその他の金属素材の打ち抜きにより大きな力が発生するため、工具係合面をもつウエッジがウエッジキャビティ内に強く保持されるため、パンチの交換のさいには、ウエッジをキャビティ内で弛める必要がある。図２０に示されている構成でこれを行なうためには、ダイ・シューを介してアクセスする必要がある。プレスからダイ・シューを取り出し、ネジ５を外し、ネジのボアを介して挿入した合わせピンでウエッジ１を下げる必要がある。上記EP公報の図２の場合、ダイ・シューを介するアクセスに関する記載がなく、またウエッジを弛める方法に関する記載もない。
【００１７】
なお、上記EP公報の各実施態様では、保持ブロック６内にウエッジを固定するネジは、ダイ・シュー７にねじ込むか、あるいは滑り挿入し、ウエッジをダイ・シューに直接取り付ける。いずれの場合も、パンチプレスからダイ・シューを取り外し、プレス内にダイ・シューを再嵌合する必要がある。比較的小型の９０トンパンチプレスの場合でも、約６１ｃｍ×７６ｃｍ×５ｃｍ（２４インチ×３０インチ×２インチ）のダイ・シューは重量が約２００Ｋｇ（４４０ポンド）あるいはそれ以上であり、取り外しには、フォークリフトトラックやオーバーヘッドクレーンが必要である。さらに、異なる形を異なるパンチで打ち抜き加工する場合などのようにウエッジの位置を変更するたびに、ねじを形成したボアや貫通路の新しい位置に応じてダイ・シューを機械加工する必要があり、新しい位置が前の位置に一部重なる問題が発生し、ほぼすべての場合に、ダイ・シューの有効寿命が短くなる。
【００１８】
上ダイ・シューに取り付けて、ストリッピング時締め付け機能のみを示すウエッジを使用するさいの問題、およびダイ・シューをプレスから取り外し、これを機械加工して装置を構成するさいの問題はいずれも本発明によって解決できる。また、本発明は、精度および強度のみではなく、加工コストおよび加工の容易さに関して改良されたボールロック式装置を提供するものである。ウエッジキャビティのウエッジを保持ブロックの支持プレートに固定するネジ手段のネジ線条のピッチに比例する力で工具係合キャビティ内の工具を解除することによって工具の交換が簡単になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
本発明によれば、ウエッジ形ブロック（以下ウエッジと呼ぶ）などのテーパ加工保持手段がパンチやダイ・ブッシュなどの成形工具をロックし、上ダイ・シューに直接取り付けることなく、パンチプレスの支持プレートに固定された保持ブロック内に成形工具を位置決めできる。このウエッジは加工時保持ブロック内に強固にロックされるが、上ダイ・シューを介してアクセスすることなく、また保持ブロックを解体することなく、成形工具を交換することができる。なお、バイアス負荷手段によってウエッジが成形工具をロックでき、能動的ウエッジ機能を実現できる。
【００２０】
本発明の全体的な目的は、保持ブロックと、パンチやダイ・ブッシュなどの成形工具と、そして支持プレートに直接取り付けられるが、パンチプレスのダイ・シューには直接取り付けられないウエッジ手段とを有する工具構造体において、上記保持ブロックは、加工時相互に所定位置にロックされるパンチまたはダイ・ブッシュおよびウエッジ手段の両者を受け取る工具/ウエッジ係合キャビティまたは係合路を有し、上記ウエッジ手段に、垂直線から傾斜した少なくとも一つの傾斜面および工具接触面、好ましくは工具係合面を設けた工具構造体であって、上記ウエッジを上記保持ブロック内に解除自在に固定し、上記パンチを上記工具キャビティ内にロックし、かつロックを解除するバイアス負荷手段をさらに有する工具構造体を提供することである。
【００２１】
本発明の具体的な目的は、支持プレートに直接取り付けられるが、上ダイ・シューには直接取り付けられず、そして保持ブロックのウエッジキャビティに解除自在かつ移動自在に固定された実質的なV-形ウエッジにおいて、このウエッジが一つの垂直工具係合面と、保持ブロックに接触する対向面とを有し、この対向面が、垂直線から下向きかつ離れる方向の垂直鋭角を形成するV-形ウエッジを提供することである（図６および図７を参照）。
【００２２】
本発明の別な具体的な目的は、支持プレートに直接取り付けられるが、上ダイ・シューには直接取り付けられず、そして保持ブロックのウエッジキャビティに解除自在かつ移動自在に固定された実質的なV-形ウエッジにおいて、このウエッジが一つの垂直工具係合面と、（垂直線から測定した場合に）垂直鋭角を構成する対向面とを有し、この傾斜面がパンチのストリッピング力による抜き出しに干渉することによって戻り止め機能を与えるV-形ウエッジを提供することである（図８、図９および図１０を参照）。
【００２３】
本発明のさらに別な具体的な目的は、支持プレートに直接取り付けられるが、上ダイ・シューには直接取り付けられず、そして保持ブロックのウエッジキャビティに解除自在かつ移動自在に固定された実質的なV-形ウエッジにおいて、このウエッジの対向傾斜面が垂直線から分かれて、上垂直線から測定した場合に、垂直鋭角を形成するV-形ウエッジを提供することである（図１５、図１５A、図１７および図１８を参照）。
【００２４】
本発明のさらに別な具体的な目的は、支持プレートに直接取り付けられるが、上ダイ・シューには直接取り付けられず、そして保持ブロックのウエッジキャビティに解除自在かつ移動自在に固定された全体として逆V-形ウエッジにおいて、このウエッジ対向面がそれぞれ（下象限において垂直線の両側で測定した場合）下向き垂直鋭角を形成し、これら鋭角それぞれの向きが対向し、分岐ウエッジ面を構成するか（図１１参照）、あるいはそれぞれ向きが同様に対向し、非分岐ウエッジ面を構成する（図１５C、図１５D、図１７Aおよび図１８Aを参照）逆V-形ウエッジを提供することである。
【００２５】
本発明のもう一つの全体的な目的は、保持ブロック内にパンチ、成形パンチまたはダイ・ブッシュ（工具）を固定する方法において、工具およびウエッジそれぞれを係合して受け取る工具キャビティおよびウエッジキャビティを与えるように形成した工具/ウエッジ係合キャビティを形成する工程と、傾斜面（ウエッジ傾斜面）をもち、ウエッジキャビティに挿入されるウエッジ手段を形成する工程と、好ましくは相互に対向する関係で、工具係合面および保持ブロックに接触するウエッジ傾斜面の両方を与えるようにウエッジを形成する工程と、ウエッジおよび保持ブロックを組み立て、ウエッジをパンチプレスの上ダイ・シューに直接取り付けることなく、工具キャビティを形成する工程と、工具キャビティ内に係合して受け取られ、かつ工具係合面に滑り係合するように工具を工具キャビティ内に挿入する工程と、そして工具係合面と工具との間に、工具を工具キャビティに解除自在にロックするのに十分な相対運動を与える工程とを有する固定方法を提供することである。
【００２６】
本発明の一つの具体的な目的は、（i）ウエッジ傾斜面およびウエッジ傾斜面に接触するキャビティの側壁（図６〜９および図１５を参照）および（ii）工具面およびウエッジの工具係合面（図１０を参照）、あるいは（iii）（i）と（ii）の両方（図１１、図１７および図１８を参照）からなる係合面に対応する傾斜面を与えることである。
【００２７】
本発明の別な具体的な目的は、保持ブロック内にパンチまたは成形工具を固定しかつ固定を解除する方法において、ブロックの少なくとも一つの表面（傾斜ブロック面）を垂直線から傾斜させたブロック内にウエッジ形キャビティを形成する工程と、少なくとも一つの傾斜面（ウエッジ傾斜面）がブロックまたはパンチのいずれかかあるいは両方の対応する傾斜面に滑り係合する一つのウエッジであって、相互に対向関係で傾斜する工具係合面とウエッジ作用面を与えるように形成され、そしてウエッジをウエッジキャビティに挿入したときに、ウエッジの表面に係合する工具係合面が、工具が保持されるべき工具通路を与えるウエッジを形成する工程と、ウエッジをウエッジキャビティに挿入する工程と、工具を工具通路に挿入する工程と、そしてウエッジを保持ブロック内に解除自在に挿入し、ウエッジをプレスの上ダイ・シューに直接取り付けることなく、保持ブロックに対して垂直に移動できるように構成する工程とを有する方法を提供することである。
【００２８】
本発明のさらに別な具体的な目的は、保持ブロックと保持ブロック内のキャビティを保持される工具を製造する方法において、ワイヤ電気放電装置（EDM）内に素材のブロックを位置決めする工程と、ブロック内から目的の形の工具を切り出し、任意の断面をもち、かつブロックの上下部で開口する工具キャビティを形成するようにEDMをプログラミングする工程と、そして目的の形をもち、少なくとも一つの傾斜面を垂直線から約０．２５°〜約３０°の角度で傾斜させ、ウエッジキャビティを形成するウエッジをワイヤで保持ブロック内から切り出すようにEDMをプログラミングする工程とを有し、ウエッジをウエッジキャビティ内に解除自在に挿入できるように構成し、かつ形成方法にかかわらず、工具を工具キャビティ内に解除自在に挿入できるように構成した方法を提供することである。
【００２９】
本発明のさらに別な具体的な目的は、ワイヤEDMを使用し、かつ工具、ウエッジおよびキャビティの間に目的のクリアランスを与えるのに十分小さい直径をもつ細いワイヤを使用して、保持ブロックからウエッジだけでなく、工具/ウエッジキャビティを切り出すことである。
【００３０】
本発明の上記目的および他の目的および作用効果については、好適な実施態様を示す概略図を参照して以下の詳細な説明読めば明らかになるはずである。なお、図面中、同じ参照符号は同じ構成部材を示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図５および図６について説明すると、パンチ２０は、ボール嵌合ポケットのない円筒形シャンク２２と、横断面が実質的に楕円形の加工部２４とを有している。ウエッジ３１で、シャンク２２を保持ブロック３０内に保持する。ウエッジ３１は、側断面において、側部３２を除いてほぼ多角形の外周をもつ。この側部３２は円弧状であり、シャンク２２に密接嵌合するウエッジの円弧状で、ほぼ垂直な工具係合面になる。シャンク２２の横断面が矩形の場合、側部３２は垂直平面を構成し、外周が線形になる。係合面が接触して、工具を保持ブロック内に固定できる限り、係合面の外周は臨界的な意味をもたない。
【００３２】
ウエッジ３１の傾斜面３６は側面３２から反対側にあり、キャビティの他方の表面に対して精密機械加工して構成する。図示では、ウエッジ３１の上縁部を破線１４で示す。傾斜面３６は、パンチの垂直中心線に対して垂直鋭角θの角度で構成する。ここで“鋭角”は、象限（四分円）を正面から見た場合の、ウエッジ面と垂直面との交差によって形成する包含角度（図示のとおり）を意味する。この角度の両辺が開き、そして下向きに分岐しているため、ウエッジ作用面は、図示のように、下垂直線から右下象限において測定した“下向き鋭角”をもつ面ということができる。換言すれば、ウエッジ３１は、実質的に“逆V-形”ウエッジである。なお、明らかなように、角度θは、（垂直面に対して）９０°未満で０°以上である限り、厳密にいっても臨界的な意味はもたない。これもまた明らかなように、より小さい角度、６０°未満の角度でも十分なウエッジ作用をもつ。好ましい角度範囲は、約１°〜約４５°である。一般的にいって、角度が大きくなる程、例えばパンチを交換するなどの場合に、ウエッジを解除しやすくなる。ほとんどのパンチ保持装置において、最適な鋭角範囲は、約１°〜約２０°である。
【００３３】
ウエッジ３１を保持ブロック３０内に嵌合するが、この保持ブロック３０には、工具/ウエッジ嵌合キャビティ４０とも呼ばれる垂直に走る貫通路を設ける。この貫通路は、シャンク２２だけでなく、工具係合面３２をもつウエッジ３１に密接嵌合するサイズで構成する。図６に示すように、キャビティ４０の一つの側壁４１はウエッジ面３６と同じ鋭角で傾斜しているため、ブロックの側壁４１に対してかつこの側壁４１にそってウエッジ３１を移動させることができる。ウエッジ３１には、Allenヘッドショルダーネジ４３などの固定手段を挿入する貫通孔４２を設け、ネジ線条上部の外周方向に延設した溝内にスナップリング４４を配設する。このスナップリングは、保持ブロックおよび工具と係合してウエッジを保持する機能と、ネジ４３をねじ込んだ支持プレート１２のネジ４３を弛めた場合に、ウエッジの上面がバイアス当接する当接部を与える機能とをもつ。シャンク２２は、ウエッジ面３２と工具キャビティ４０の対向面との間に挿入する。ウエッジは、Allenネジ４３を締め付けると、シャンク２２を保持ブロック内に固着する寸法で構成する。パンチを取り外すためには、Allenネジ４３を弛め、スナップリング４４によりウエッジブロックを支持プレート１２から十分にバイアスさせ、パンチを解除する。ウエッジを下向きに押圧するこのようなバイアス負荷手段を設けない場合、ウエッジはパンチの作用時に発生する大きな力によって強く保持され、支持プレート１２から保持ブロック３０を取り外し、ウエッジを押し出さない限り、ウエッジを取り外すことはできない。
【００３４】
ウエッジ傾斜面の目的は、能動的なエッジ作用力を発生することにあるため、工具係合面をこのウエッジ傾斜面に対向させる必要はないが、対向させた方が好ましい。図７および図８に示す実施態様において明らかなように、ダイ・シュー、支持プレートのいずれにもネジ線条を設ける必要はない。もちろん、実際には、取り外しや交換の便宜の点から、またダイ・シューの硬化度が十分でないため、支持プレートついてはこれを利用する。
【００３５】
ブロック１０の貫通孔に挿入され、かつ支持プレート１２にネジにより固着されたAllenヘッド保持ネジ１１などの保持手段によってプレスの上部ダイ・シューに係合する位置に支持プレートまたはパンチ保持パッド１２を保持する。この場合、合わせピン１９を支持プレートに対して正確にアラインメントする。なお、完全には硬化していないため、保持パッド１２を省略した場合損傷を受ける恐れのあるダイ・シュー（図示せず）を保護するために支持プレートとしては、完全に硬化した支持プレートを使用する。
【００３６】
図７に別な実施態様を示す。この実施態様では、Allenビーズ止めネジ５３などのネジで、ウエッジを保持ブロック５２の工具/ウエッジキャビティ５０内で移動させる。側壁５４に係合し、所望のウエッジ作用力を発生するウエッジにおける一つの面５５の場合と同様に、キャビティ５０の一つの側壁５４を下向きに鋭角θの角度で傾斜配置する。この側壁５４の上部にチャネル形の溝を形成する。なお、チャネルの長さは、止めネジ５３のネジ線条の長さに対応する。止めネジ５３の上端はチャネルの頂部に５７の位置で当接し、この止めネジの頭はウエッジの下面に５８の位置で当接する。キャビティ５０の傾斜側壁５４にネジを形成し、止めネジ５３をネジ係合により受け取るように構成し、止めネジが一つの方向に回転すると、支持プレート１２の方に上向きにウエッジが移動するように構成する。また、止めネジ５３の回転方向を逆にした場合には、ウエッジが下向きに移動するように構成する。側壁５４にネジ線条を形成する範囲（即ち、傾斜側壁に沿って測定した長さ）は、ウエッジの移動距離に相当する。前の実施態様と同様に、ウエッジ５１の工具係合面５６は垂直円弧状に形成し、パンチ２０の円筒形シャンク２２を密接して受け取るように構成する。また同様に、支持プレートはダイ・シューに固定する。この支持プレートをダイ・シューに固定することについては、ウエッジを利用する以下の実施態様では繰り返さない。
【００３７】
図８について説明すると、傾斜側壁６４をもつ保持ブロック６６内に工具/ウエッジキャビティ６０を設ける。ウエッジ６１の傾斜面６５が側壁６４と係合する。なお、それぞれは鋭角θに対して鈍角αで傾斜している。ここで、“鈍角”は、右下象限の垂直線から出発して上向きに測定し、正面からみた場合、ウエッジ面と垂直面との交差によって形成される角度（図示のとおり）を意味する。これは、“鋭角”の場合と同じである。説明するまでもなく、鈍角αは鋭角θの余角であるが、あたかも鏡像関係のように、即ち紙面に対して垂直な面内に設けた鏡のように、向きが逆方向になる。便宜上、またこの関係を視覚化するために、ウエッジ傾斜面の鈍角αについては、図示のように、上垂直線から右上象限内で測定した“上向き鋭角θ”と呼び、またウエッジ６１については実質的に“V-形”ウエッジと呼ぶことにする。前の実施態様と同様に、この上向き鋭角は、垂直面に対して１８０°未満で９０°以上である限り、厳密な臨界的な意味はなく、１２０°以上の角度でも、十分なエッジ機能を発揮する。この角度の好ましい範囲は、約１３５°〜約１７９°である。一般的には、この角度の値が小さくなる程、ウエッジの取り出しが簡単になる。ほとんどのパンチ/保持装置の場合、最適な鈍角範囲は、約１６０°〜約１７９°である。
【００３８】
上向き傾斜ウエッジは、ボールロック式機構が許容できる以上に大きな力の作用を受けるパンチ抜き取り装置に使用するのが特に好適である。ウエッジ６１にはボア６２を形成する。このボア６２の一部にネジ線条を設け、このボアにAllenネジをねじ込む。そして、ネジの端部が支持プレート１２に対してバイアスした時に、ネジ６３を回転し、ウエッジを上下動させる。前の実施態様と同様に、シャンク２２が工具係合面６７に密接係合する。ネジを回転すると、ウエッジが下向きに移動し、シャンク２２を所定位置にロックする。一方、上向きに移動すると、シャンクが解放される。
【００３９】
ウエッジ６１が上向き傾斜面を有しているため、ウエッジ６１が支持プレート１２の下面付近の最も高い位置にあるときに、シャンクを工具/ウエッジキャビティ６０に挿入すべき十分なクリアランスが存在する程度に角度θが保持ブロック６６の厚さに対して十分小さくない場合、保持ブロックとウエッジとを組み立ててから、これをダイ・シューに固定する。ウエッジ６１にネジ６３をねじ込み、ネジの端部をウエッジの表面と同じ高さにしてから、保持ブロックとウエッジとを一体的に支持プレート１２に固定する。ウエッジ６１上の角度を例えば３°に設定すると、保持ブロック６６をウエッジに被せ、係合する傾斜面を接触させ、ウエッジを固定することができる。次に、保持ブロック６６を支持プレート１２に固定する。この組み立て方法は、ウエッジ表面の一つが余りにも大きな角度で上向きに傾き、工具/ウエッジキャビティのウエッジを用いて、シャンクを下から挿入できないすべての場合に使用できる。ウエッジを保持ブロックに固定してから、これをダイ・シューに固定すると、ウエッジの位置ずれがなくなる。
【００４０】
図９について説明すると、保持ブロック７５に、傾斜側壁７４をもつ工具/キャビティ７０を設け、ウエッジ７１の傾斜面７７をこの傾斜側壁７４に係合させる。この場合、それぞれの傾斜角を上向き鋭角θに設定し、実質的にV-形ウエッジを形成する。ウエッジ７１には、ネジ７３をねじ込むネジ線条つきボア７２を設ける。すなわち、ネジ７３の一方の部分７３´に左ネジ線条を設け、残り部分７３´´には右ネジ線条を設ける。従って、ウエッジ７１のネジ線条付きボアは、支持プレート１２のネジ線条付きボアに対して逆“手”関係になり、ネジはターンバックルと同様な作用をもつことになる。前の実施態様と同様に、ウエッジを保持ブロック７５に取り付けてから、ダイ・シューに固定し、シャンク２２を工具係合面７６に係合する。ネジを回転し、ウエッジを下向きに移動させると、ウエッジがシャンク２２を所定位置にロックし、また上向きに移動させると、シャンクが解除される。
【００４１】
図１０について説明すると、保持ブロック８５に垂直側壁８４をもつ工具/ウエッジキャビティ８０を設け、ウエッジ８１の垂直面８３をこの垂直側壁８４に係合させる。ウエッジの工具係合面８５については、下向き鋭角θの角度で傾け、シャンク２２の対応する下向き鈍角傾斜面８６に係合し、全体として逆V-形ウエッジを形成する。シャンクが円筒形であるため、傾斜面８６は円弧状になる。ウエッジ８１に、Allenネジ４３を挿入する貫通孔４２を設け、ネジ線条上部に切削した溝にスナップリング４４を装着する。前の実施態様と同様に、シャンク２２が工具係合面８５に係合する。ウエッジ８１については、Allenネジ４３を締め付けると、シャンクが保持ブロック内に保持されるように寸法を選択する。また、ネジを弛めると、スナップリングがウエッジを移動させ、パンチが解除される。
【００４２】
図１１について説明すると、保持ブロック９５に、傾斜側壁９４をもつ工具/ウエッジキャビティ９０を設け、ウエッジ９１の傾斜面９５を側壁９４に係合させる。これらはそれぞれ下向き鋭角θの角度で傾いている。下向き鋭角θで傾いているウエッジの対向工具係合面９６が、シャンク２２の対応する鈍角傾斜面９７に係合する。この位置においてウエッジ９１とV-形ウエッジと異なる点は、ウエッジ９１の第１ウエッジ作用面を上向き鋭角で傾け、第２ウエッジ作用面を下向き鋭角で傾けて、逆V−形ウエッジを形成した点である。シャンクが円筒形であるため、傾斜面９６は円弧状である。ウエッジ９１に、Allenネジ４３を挿入する貫通ボア４２を設け、ネジ線条上部に切削した溝にスナップリング４４を装着する。前の実施態様と同様に、シャンク２２が工具係合面９６に係合する。ウエッジ９１については、Allenネジ４３を締め付けると、シャンクが保持ブロック内に保持されるように寸法を選択する。また、支持プレート１２内のネジを弛めると、スナップリングがウエッジを移動させ、パンチが解除される。
【００４３】
上記各実施態様では、従来と同様に、シャンクは図示のように円筒形であり、素材ウエブに打ち抜き加工により円形の孔を形成する普通の加工方法の場合、ダイ・ブッシュに対するクリアランスが正確に設定されている限り、シャンクのそのキャビティにおける回転は重要ではないが、パンチ、保持ブロックおよびダイ・ブッシュの係合面の寸法トレランスが臨界的な意味をもち、従って厳密に制御する必要がある場合、穿孔した孔のトレランスを２５．４μｍ未満即ち０．００１インチ未満に設定する必要がある。例えば、打ち抜き加工部の横断面が非円形、シャンクが円筒形で、打ち抜き加工部を対応する形状のダイ・ブッシュに１２．７μｍ（０．０００５インチ）のクリアランスで正確に配設した場合、円筒形シャンクに平坦部を設け、対応する係合平坦部をウエッジの工具係合面に設ける。非円形パンチの横断面がその上部・下部において同一な場合には、保持ブロックをこれに対応する形にし、クリアランスを最小に、例えば１２．７μｍにする。シャンクの横断面が円形であっても、あるいは非円形であっても、ウエッジがパンチを保持ブロックに保持する力が、同じサイズのパンチを使用する同じ用途における通常のボールロック/スプリングが発生する力よりもはるかに大きい。例えば、直径が９．５ｍｍ（０．３７５インチ）のシャンクおよび通常のボールロック/スプリングを備えたパンチのポケットに９．８４ｍｍ（０．２５インチ）のボールを装着した場合、パンチに２７２．７Kg（６００ポンド）のストリッピング力が働くと、ボールが壊れるが、同じシャンクを下向き傾斜ウエッジ(図６)で固定し、滑りが発生しても、ストリッピング力が９０９Kg（２，０００ポンド）でこのシャンクを保持できる。上向き傾斜工具係合面および下向き傾斜ウエッジ傾斜面（図１１）いずれの場合も、このような滑りは発生しない。
【００４４】
なお、図５、図６、図９、図１０、図１１、図１２および図１４に示す実施態様では、支持プレートにねじ込むネジによってウエッジを工具/エッジキャビティに保持する。ただし、図７および図８に示す実施態様では、ネジをねじ込まないが、図７に示す実施態様以外では、このネジは支持プレートに係合し、ウエッジを移動させる。
【００４５】
図１２について説明すると、複数のパンチ１０１、１０２、１０３および１０４を合わせピン１９で従来どおり保持かつ位置決めし、Allenネジ１１で支持プレートに対して固定した保持ブロック１００の底面を上に向けた底面図である。各パンチは、実質的な焼入れ鋼か他の金属で構成したロッドで、横断面が一様であるが、その形状は異なっている。各ロッドは、対応する形状の工具係合面がパンチ外周の一部に係合するウエッジで固定する。この外周の残りの部分は、ウエッジに対向する保持ブロックの側壁内の対応する形状の工具係合面に係合する。上記の各ウエッジの場合、工具係合面が垂直で、対向傾斜面の角度は下向き鋭角θである。また、いずれの場合も、パンチであっても、あるいは成形工具であっても、さらにダイ・ブッシュであっても、ウエッジは、工具を解除できるのに十分な範囲で各工具キャビティ内を垂直に移動する。
【００４６】
図１３は、図１２において参照符号１０３でウエッジ/パンチ装置を示すように、断面が実質的に六角形のパンチ１０３の斜視図である。パンチ外周のほぼ１/３が、保持ブロック１１０の１/３六角形工具係合面に係合し、そして残りの２/３が、保持ブロックに切削加工された、対応する２/３六角形の垂直面に係合する。
【００４７】
図１４に、それぞれ共通のダイ・ブッシュ保持ブロック１１０内にウエッジ１０７および１０８によって固定された一対のダイ・ブッシュ１０５および１０６を示す。この保持ブロック１１０は、Allenネジ１１によってパンチプレスの下ダイ・シューに固定されている。各ダイ・ブッシュは非円形で、平面である上面が、共通のダイ保持ブロックおよび対応するパンチに対して正確に位置決めされた対応する非円形パンチが嵌合する、打ち抜き加工部貫通路を形成する。いずれの場合も、ウエッジ傾斜面を非円形打ち抜き加工部に対して精密機械加工する。目的は、構成部材が保持ブロック１１０の表面から実質的に突き出すことなく、即ちダイ保持ブロック上に正確に位置決めされた素材と干渉することなく、ダイ・ブッシュを高度に確実正確に位置決めするためである。
【００４８】
図１５に、楕円形にテーパ加工した貫通ボア１０９をもつダイ・ブッシュ１０６を示す。この貫通ボアは、保持ブロックの表面で、これが係合する楕円形パンチに正確な目的のクリアランスを与えるものである。ダイ・ブッシュ１０６の一部に、ウエッジ１０８上の対応する平坦表面によって保持される平坦部１１１を設ける。ダイ・ブッシュ１０６およびウエッジ１０８の外周が工具/ウエッジキャビティ１１２の外周を構成する。この場合、垂直線に対して鋭角θでキャビティの側壁１１３が傾斜する。左手上象限の正面からみた場合、この角度は、傾斜面の平面と、Allenネジ４３の中心を通る垂直平面との間の包含角度である。前の実施態様と同様に、ウエッジの工具係合面が平面かつ垂直であるため、下支持プレート１２´にねじ込んだAllenネジ４３が、これを締め付けたときに、ダイ・ブッシュを所定位置に固定する。支持プレート１２´には、打ち抜き加工した素材を排出する貫通ボア１７１を設ける。ネジ線条上部の溝に嵌合したスナップリング４４が、ネジを弛めたときに、ダイ・ブッシュを解放する。スナップリングの代わりに、ウエッジの下面と支持プレートの表面との間にスプリングワッシャを設けてもよい。
【００４９】
図１５Aに、プレスの下部ダイ・シュー１７０に直接取り付けたウエッジ１０８を示す。ダイ・ブッシュ１０６´の楕円形にテーパ加工した貫通ボア１９が、保持ブロック１１０の表面で、これが係合する楕円形パンチの正確な目的のクリアランスを与える。ダイ・ブッシュ１０６の一部に、ウエッジ１０８上の対応する傾斜面によって保持された傾斜面１１１を設ける。ダイ・ブッシュ１０６´およびウエッジ１０８´の外周が工具/ウエッジキャビティ１１２の外周を構成する。この場合、キャビティの側壁１１３は、第２象限において上部垂直線から測定した場合、鋭角θ´´で傾斜している。ウエッジ１０８´の対向面は上向きに分岐している。即ち、第１ウエッジ作用面１５１が、第１象限において上垂直線から測定した場合、上向きかつ外向き鋭角θ´で傾斜し、そして対向する傾斜第２ウエッジ作用面１５２が、第２象限において上垂直線から測定した場合、鋭角θ´´で上向きかつ外向きに傾斜し、図示のように、分岐面をもつV-形ウエッジを形成する。ネジ線条上部に切削加工した溝にスナップリング４４を装着した状態で、下ダイ・シュー１７０（図示）にねじ込んだAllenネジ４３が、これを締め付けたときに、ウエッジ１０８´およびダイ・ブッシュ１０６´を所定位置に固定し、弛めたときに、ダイ・ブッシュを解放する。
【００５０】
下ダイ・シュー１７０に支持プレートを設けない場合、下ダイ・シューを機械加工しないことがきわめて望ましい。このためには、図１５Bに示すように、ウエッジ１０８´にネジ線条を形成したボア１１４を形成すればよい。ウエッジ１０８´に雌ネジを形成し、ダイ・ブッシュ１０６´をロックすると、作業時ロックが強固になる。ネジ線条を形成したボアにねじ込んだAllenネジ６３を回転すると、ネジの端部がダイ・シューに対してバイアスし、ウエッジ１０８を上に移動し、ダイ・ブッシュ１０６´を解放できる。
【００５１】
図１５Cについて説明すると、下支持プレート１２´を介して保持ブロック１１０を下ダイ・シューに固定する。ボア１０９をもつダイ・ブッシュ１６６に垂直面を形成し、第３象限において下垂直線から測定した場合に、鋭角β´で傾斜している対向第１表面１６５を保持ブロック１１０内に固定する。中央に段差のあるボア１８２をもつウエッジ１８１によってダイ・ブッシュ１６６を所定位置に固定する。この場合、ボア１８２の下部にネジ線条を形成し、ウエッジの下表面から突き出るAllenネジ６３と螺合する。ウエッジの、上記第１表面と滑り接触する第１ウエッジ作用面１６８を鋭角β´で傾けるととともに、対向する第２ウエッジ作用面を、同様に測定した鋭角β´´で傾斜させて、分岐面をもたない逆V-形ウエッジを形成する。
【００５２】
図１５Dについて説明すると、図１５Cに示すように、下支持プレートを介して保持ブロックを下ダイ・シュー（図示せず）に固定する。ボア１０９をもつダイ・ブッシュ１６７に、それぞれ対向する第１垂直面１７３および第２垂直面１７４を設ける。Allenネジ６３とともに一部ネジ線条を形成し、段差を設けたボア１８２をもつウエッジ１８４の垂直な第１表面を上記第２垂直面に係合するとともに、対向第２表面１８５を、第３象限において下垂直線から測定した場合に、鋭角β´´で傾け、一つの分岐面をもつ逆V-形ウエッジを形成する。
【００５３】
図８、図９、図１０および図１１に示す切り出しウエッジの場合と同様に、図５、図１２および図１４に示したウエッジは、矩形ブロックから切り出した断面をもっているが、工具係合面が工具の表面に対応し、ウエッジ傾斜面が保持ブロックの傾斜面に対応する限り、（図示の側面において）任意の断面をもつようにウエッジを切り出すことが可能である。
【００５４】
図１６に、共通の保持ブロック１２０内に、保持ブロック内に切削加工された部分円錐の傾斜面間に密接して嵌合した部分円錐台形ウエッジ１２１によって形成される工具キャビティに保持したパンチのシャンク２２を示す。この傾斜面は、下向き傾斜角θで切削加工する。ブロック内に切削加工した部分円錐の円錐面は、円錐ウエッジの円錐面に対応し、外周は、破線１２２で示す。ウエッジの表面１２３および１２６は垂直で、平面である。シャンク２２の平坦化円筒形面に対応して、１２８の位置で平坦化した部分を除いて、ウエッジの工具係合面１２４は垂直かつ平面である。前の実施態様と同様に、Allenネジ１１と合わせピン１９で保持ブロックをダイ・シューに固定し、ネジ線条上部に形成した溝にスナップリングを装着したAllenヘッドショルダーボルト１２５を使用して、保持ブロック１２０に円錐形ウエッジを固定する。保持ブロックに対して円錐形ウエッジを締め付けると、ブロック内にシャンク２２をロックでき、ネジ１２５を弛めると、ウエッジが解放され、下向きに移動する。
【００５５】
保持ブロック１２０内のもう一つのウエッジ１３０は、形状が不規則である。このウエッジは、平面からなるウエッジ傾斜面を有する。この傾斜面の下縁部１３１は角度θで下向きに傾斜し、上縁部は破線１３１のように構成する。表面１３３は垂直かつ円弧状であり、一部円筒形で外側に湾曲している。工具係合面１３５は垂直かつ円弧状であり、一部円筒形で内側に湾曲している。部分多角形として示す外周の残りの垂直面が表面１３４になる。現実には、目的に適う形状で、最も経済的に切削加工できる形状のウエッジを選択すればよい。
【００５６】
上記各実施態様の場合、同じ目的で使用されている従来の工具/保持装置では確保できない信頼性および正確さを実現するためにキーとなるのは、明らかに、ウエッジおよび保持ブロックを機械加工して、所望の工具キャビティを製造することである。また、望む場合には、ウエッジに複数の傾斜面を設けることも可能である。適正な工具キャビティをもつウエッジ、パンチまたはダイ・ブッシュについては、これらを所望の仕様に従って機械加工することによって別々に形成してもよいが、工具キャビティとウエッジをほぼ同時に形成する方法を使用するのが好ましい。これは、例えば、薄い連続ワイヤ状の細長い電極を軸方向に走行させるか、あるいは供給リールから巻き取りリールまで走行させ、保持ブロックを走行ワイヤ電極と併置した状態で、一連の電気放電によってブロックから材料を排除する誘電流体の存在下において、走行ワイヤとブロックとの間の加工間隙間に電気エネルギーを時間間隔のある電気パルスとして供給するワイヤ走行式電気放電装置（TW-EDM）によって実施できる。材料を排除しながら、所定の経路を軸方向に走行するワイヤ電極に対してブロックを進めて、ブロック内に所定の切削パターンを形成する。
【００５７】
TV-EDM方法を実施するために設計された従来の装置の場合、一対の支持アームを装置基部に垂直に設けた柱部材から延設する。これら支持アームのうちの一つが、供給リールから巻き出された連続ワイヤ電極を案内し、被加工物を機械加工する部分を配設した機械加工領域に送り込む。そして、もう一つの支持アームが機械加工を受けているワイヤ電極を連続的に巻き取りリールに案内する。制御式の回転駆動装置によってワイヤ電極を走行させる。この回転駆動装置は、被機械加工物に対してワイヤ電極をスムーズかつ正確に機械加工位置に送るのに十分な張力をかけた状態で、支持部材間に案内される走行ワイヤを延伸する作用も示す供給/ブレーキローラ構成体を有する。この結果、焼き入れ工具鋼のブロックを正確に切り出すことができる。ただし、装置は、正確に運転できるようにプログラムされている。なお、焼き入れ処理の必要のない、あるいは後で焼き入れ処理することができる非焼き入れ合金鋼からウエッジを切り出してもよい。焼き入れ鋼からウエッジを切り出す場合、焼き入れ時に発生する恐れのある歪みを最小限に抑えることができる利点がある。ブロックを目的に従って機械加工できる装置の実例は、三菱製FX10であり、好ましくは、厚みが約０．２５４ｍｍ（０．０１０インチ）のワイヤを使用する。装置のプログラムに関しては、従来と同様で、当業者にとってはよく知られているプログラムなので、詳しい説明は省く。
【００５８】
なお、工具を保持すべき保持ブロックの厚みより工具が長いため、保持ブロックおよびウエッジと同じ焼き入れ鋼のブロックから工具を切り出すことは経済的ではない。例えば、長さが７．６２ｃｍ（３インチ）の、図６に示すパンチの場合、保持ブロックの厚みの代表例は２．５４ｃｍ（１インチ）である。従って、工具の場合、好ましくは同種または異種の多くの工具の場合、ウエッジおよび保持ブロックを切り出すブロック（２．５４ｃｍ）より十分に長い寸法（７．６２ｃｍ）の別なブロックから切り出す。
【００５９】
図１７に、打ち抜き力が極端で、これに対応してストリッピング力も極端なため、上ダイ・シューに取り付ける前に支持プレートに保持するヘッド付きパンチに最適な装置を示す。この装置の場合、保持ブロック１５５に、傾斜壁１５４をもつ工具/ウエッジキャビティ１５０を設けるとともに、この傾斜壁１５４およびシャンク２２の表面１４７に係合する対向傾斜面１４５および１４６をもつウエッジ１４１を設ける。各面は、図示のように、上垂直線の両側から測定した場合に、それぞれ鋭角θ´およびθ´´で対向傾斜し、かつ上向きになっている。このように外側を向き、上向き鋭角の対向面の場合、下向きの打ち抜き時および上向きストリッピング時の両者において能動的なウエッジ作用を得ることができない。パンチは、ウエッジ面１４６が下象限において垂直線から下向きかつ外向きになっているため、引き抜くことができる。図示の位置にあるこのV-形ウエッジ１４１と逆V-形ウエッジと異なる点は、上垂直線の両側から測定した場合に、ウエッジ１４１の第１ウエッジ作用面を上向きかつ外向き鋭角で傾斜させ、対向して傾斜している第２ウエッジ面を上向きかつ外向き鋭角で傾斜させて、分岐V-形ウエッジを形成している点である。
【００６０】
ウエッジの工具係合面１４６は、角度θ´´で傾斜し、シャンク２２の対応する傾斜面１４７に密接係合する。角度の選択に厳密な意味はないが、支持プレート１２から保持ブロック１５５を外さずに、パンチを取り外し交換するためには、０．２５°〜約１０°、好ましくは１．５°〜３°の比較的小さい角度が都合がよい。角度θ´の場合には、角度θ´´の３倍〜５倍の範囲にある角度、例えば０．７５°〜３０°、最適には４．５°〜１０°である。シャンクが円筒形であるため、傾斜面１４７については円弧状とするのが好ましいが、傾斜面１４７は平面でもよく、この場合には、ウエッジ面１４６も対応して平面にする。ウエッジ１４１には、段差付き貫通ボア１４３を設ける。このボア１４３の上部にネジ線条を形成し、Allenネジ１４８を挿入し、ウエッジの上面から突き出し、支持プレート１２の下面にバイアスさせる。
【００６１】
ウエッジの表面１４５および１４６のいずれもテーパ加工してあるため、ウエッジをキャビティ１５０の上部開口に挿入してから、ブロック１５０を支持プレートに固定する。ウエッジ１４１を支持プレートに向けて押し上げると、十分なクリアランスが形成するため、パンチのシャンク２２を挿入でき、ウエッジ面１４６に対して保持できる。また、Allenネジを支持プレートに締め付けると、ウエッジがシャンクを所定位置に強くロックする。パンチを取り外すさいには、Allenネジ１４８を抜き出し、合わせピンを段差付きボア１４３の下部に挿入し、ハンマーで衝撃を加え、ウエッジを支持プレートから叩き出し、パンチを解除する。
【００６２】
例えば図１２（ウエッジ１０５の一つの側部のみが傾斜している）に示すように、ウエッジキャビティの対向側部が対向せずに鋭角に傾斜している場合にのみ、パンチの取り外し後に、ウエッジを外すことができる。
【００６３】
図１７Aに、両面を同一方向に傾斜させたV-形ウエッジのより好適な実施態様を示す。保持ブロック１５５´には、傾斜壁１５４´をもつ工具/ウエッジキャビティ１５０´およびウエッジ１４１´を設ける。このウエッジ１４１´の対向傾斜面１４５´および１４６´は、傾斜壁１５４´およびシャンク２２´の表面１４７´と係合する。この場合、各面は、角度θ´について示すように、上垂直線の同じ側で測定した場合、同じ方向にそれぞれ鋭角θ´およびα´で上向きに構成する。便宜上、角度α´については、第３象限において下垂直線から測定した、対応する交差角度として示す。外向きに同じ方向に、上向き鋭角で面を傾斜させた場合、能動的ウエッジ作用は上向きストリッピング方向に得られる。なぜなら、傾斜面１４６´がパンチの抜き取りを妨害するからである。また、下向き打ち抜き加工時にも能動的ウエッジ作用が得られる。なぜなら、傾斜壁１５４´がパンチの打ち抜き加工を妨害するからである。この場合、ウエッジ面１４６´が下垂直線から下向きかつ外向きに傾斜しているため、パンチを抜き取ることはできない。図示の位置にあるこのV-形ウエッジ１４１´と前記のV-形ウエッジ１４１および逆ウエッジと異なる点は、第１象限における垂直線の同じ側から測定した場合、ウエッジ１４１´の第１ウエッジ面が上向きかつ外向き鋭角で傾斜し、対向して傾斜している第２ウエッジ面も上向きかつ外向き鋭角で傾斜している点である。ウエッジ１４１´の場合、傾斜面が相互に非分岐面である。
【００６４】
図１８に、図１７に示す構成と同様な構成を示す。同じ対向傾斜面を図示のように上向きかつ外向きに鋭角θ´およびθ´´としたウエッジ１６１を有する。ただし、このウエッジに底部を閉じたバネキャビティ１６０を設ける。このバネキャビティの底部１６２に拘束バイアス負荷手段、好ましくはウエッジの底部を下向きに押圧し、保持ブロック１５５内にパンチのシャンク２２をロックするのに十分に高いバネ定数をもつコイルバネ１６３、バネ鋼からなるZ-形ストリップ、あるいは任意の圧縮性部材をバイアスする。前の実施態様と同様に、キャビティ１５０の上部開口にウエッジ１６１を挿入するため、保持ブロック１５５を支持プレート１２から外さない限り、ウエッジを外すことはできない。パンチを取りはずすさいには、キャビティ１５０の下端に合わせピンを挿入し、押し上げ、バネの圧力を跳ね返すと、パンチを解除できる。ウエッジ１６１を押し上げ、パンチのシャンクを挿入し、支持プレート１２に当接すると、パンチを交換できる。
【００６５】
図１８Aに、図１７Aに示すウエッジと同様なV-形ウエッジのより好ましい実施態様を示す。このウエッジの両面は同じ方向に傾斜している。保持ブロック１５５´に、傾斜壁１５４´をもつ工具/ウエッジキャビティ１５０´、およびこの傾斜壁１５４´およびシャンク２２´の表面１４７´に係合する対向傾斜面１４５´および１４６´をもつウエッジ１６１´を設ける。各面は同じ方向に傾斜し、図１７Aに関して説明したように、上垂直線の同じ側でそれぞれ鋭角θ´およびα´で上向きである。
【００６６】
図１７、図１７A、図１８および図１８Aに示す構成の作用効果は、以下の加工実験により明らかである。厚みが９．５２ｍｍ（０．３７５インチ）の軟炭素鋼の積層プレートを下向きにフレア加工した、上部直径が１２．７ｍｍ（０．５００インチ）、下部直径が１５．２４ｍｍ（０．６００インチ）のダイ・ブッシュ上に準備する。なお、上下部間のクリアランスは通常設定、例えば被打ち抜き加工素材の厚みの２０％に設定する。ダイ・ブッシュは、図１５Dに示すように、単一の傾斜ウエッジである。図１７Aに示す構成に直径が０．５００インチのパンチを配設し、Fercute社製の９０トンC-フレームパンチプレスでプレートにいくつかの孔を順次打ち抜き加工する。各孔の直径は０．５００インチである。打ち抜き加工した素材のその上パンチ接触面における直径は１４．２２ｍｍ（０．５００インチ）、その下面における直径は０．５６０インチである。いずれの場合も、ストリッピング時、パンチは保持ブロック内に維持されていた。
【００６７】
別な加工実験では、（図１５Cに示すような）ダブル傾斜ウエッジを備えたダイ・ブッシュに同じ厚みの積層軟鋼プレートを準備する。打ち抜き加工素材のダイ・キャビティは上下部の直径が同じで、それぞれ０．５００インチであり、クリアランスは設定していない。上記実験と同じ０．５００インチ径のパンチを同じ９０トンプレスに使用し、厚みが０．３７５インチの鋼シートにいくつかの孔を形成した。各孔の直径は、０．５００インチである。打ち抜き加工した素材のその上パンチ接触面における直径は０．５００インチ、その下面における直径は０．５６０インチである。いずれの場合も、パンチは、保持ブロック内で弛むことなく、鋼からストリッピングできた。
【００６８】
以上本発明について、全体的な構成、工具/ウエッジ装置の細部を実施の最良態様の具体的実施例について説明してきたが、説明した構成以外の他の構成にも本発明を利用できることは明らかである。ウエッジロック可能な工具は、長年の問題の有効な解決手段である。従って、図示し、説明してきた具体的実施態様を理由として不当な制限を加えるべきものではなく、特に、本発明は以上説明してきた細部に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】解除自在にパンチを保持する保持ボールを設けた従来の保持ブロックを示す中心垂直断面図である。
【図２】矢印の方向にみた、図１の２−２線断面図である。
【図３】直径がポケットよりわずかに大きいボールの横平面における概略断面図である。
【図４】直径がポケットよりわずかに小さいボールの横平面における概略断面図である。
【図５】ウエッジで円筒形シャンクを保持ブロック内に保持した状態における、円筒形シャンクおよび楕円形加工部をもつパンチの底部を上からみた平面図である。
【図６】パンチを解除自在に固定する第１実施態様における、パンチの中心線に対して角度θで傾斜した傾斜ウエッジ面をもつウエッジを示す、矢印の方向にみた図５の６−６線側面図である。
【図７】パンチを解除自在に固定する第２実施態様における、角度θで傾斜した傾斜ウエッジ面をもつウエッジを示す、図６と同様な側面図である。
【図８】パンチの垂直中心線に対して鈍角αで傾斜したウエッジ面をもつウエッジで保持されたパンチを解除自在に固定する第３実施態様を示す、図６および図７と同様な側面図である。
【図９】パンチを解除自在に固定する第４実施態様における鈍角αで傾斜するウエッジ面をもつウエッジを示す、図８と同様な側面図である。
【図１０】工具係合面がパンチの垂直中心線対して鋭角θで傾斜し、そして保持ブロック内のキャビティの側壁に接触するウエッジの対向面が垂直であるウエッジによって保持されたパンチを解除自在に固定する第５実施態様を示す、図６と同様な側面図である。
【図１１】全体が逆V-形の構成において対向側部部のウエッジ面が相互に対向傾斜、即ち鈍角αおよび傾斜角θで傾斜した、パンチを解除自在に固定する第６実施態様を示す側面図である。
【図１２】ウエッジのシャンク係合面に対して各非円形シャンクを非回転的に保持し、同じ断面をもつ加工部とシャンクを一体化し、断面として任意の非円形を選択した、共通の保持ブロックと支持プレートとをもつパンチ装置内における複数のパンチの底部を上からみた平面図である。
【図１３】共通の断面をもつシャンクおよび加工部を示す、六角形パンチの斜視図である。
【図１４】それぞれ楕円形および六角形の断面をもつ一対のパンチを対象とし、共通な保持ブロックを有するダイ・ブッシュ装置における一対のダイ・ブッシュを下からみた上面図である。
【図１５】下ダイ・シューの下支持プレートに固定され、パンチの垂直中心線に対して角度θで傾斜したウエッジ面をもつウエッジによって保持された円筒形ダイ・ブッシュを示す、矢印の方向にみた図１４の１５−１５線側面図である。
【図１５Ａ】ウエッジ形ダイ・ブッシュを固定するV-形ウエッジの一実施態様を示す、図１５と同様な側断面図である。ウエッジの対向ウエッジ面はそれぞれ上垂直線の両側で測定した場合、角度θ´およびθ´´で傾斜し、上下方向の両者において能動的ウエッジ作用を示す。なお、ウエッジは下ダイ・シューに直接固定する。
【図１５Ｂ】下ダイ・シューの機械加工を実施しない一実施態様を示す、図１５Aと同様な側面図である。
【図１５Ｃ】逆V-形ウエッジの一実施態様を示す、図１５Aと同様な側断面図である。このウエッジの対向ウエッジ面はそれぞれ第３象限において下垂直線から測定した場合に、鋭角β´およびβ´´で傾斜し、上下方向の両者において能動的ウエッジ作用を示す。なお、ウエッジは下ダイ・シューの下支持プレートに対してバイアスする。
【図１５Ｄ】逆V-形ウエッジの一実施態様を示す、図１５Cと同様な側断面図である。このウエッジは、垂直面と、第３象限において下垂直線から測定した場合に、鋭角β´´で傾斜した一つの対向ウエッジ面とを有し、上下方向の両者において能動的ウエッジ作用を示す。なお、下支持プレートを設けず、ウエッジを下ダイ・シューに対してバイアスする。
【図１６】共通の保持ブロックにおける一対の同じパンチの底部を上からみた底面図である。円弧状垂直係合面をもつ部分的な円錐台形ウエッジによって一方のパンチを保持ブロックに保持し、平面からなる傾斜ウエッジ面、一方が工具係合面である２つの円弧状垂直面および３つの平面をもつウエッジによって他方のパンチを固定する。
【図１７】パンチを解除自在に固定する別な実施態様を示す、図１１と同様な側面図である。この実施態様では、上垂直線の両側でそれぞれ測定した場合に、分岐ウエッジ面をもつ実質的なV-形構成において、対向側におけるウエッジ面がそれぞれθ´およびθ´´の鋭角で対向傾斜している。
【図１７Ａ】パンチを解除自在に固定するさらに別な実施態様を示す側面図である。この実施態様では、上垂直線の同じ側でそれぞれ測定した場合に、非分岐ウエッジ面をもつ実質的なV-形構成において、対向側におけるウエッジ面がそれぞれθ´およびα´の鋭角で対向傾斜している。
【図１８】別な実施態様を示す、図１７と同様な側面図である。図１７の場合と同様に、対向側のウエッジ面が対向傾斜するが、ウエッジはバネによって支持プレートから離れる方向に押圧されている。
【図１８Ａ】さらに別な実施態様を示す、図１８と同様な側面図である。図１７Aの場合と同様に、上垂直線の同じ側でそれぞれ測定した場合に、非分岐ウエッジ面をもつ実質的なV-形構成において、対向側におけるウエッジ面がそれぞれθ´およびα´の鋭角で対向傾斜するが、ウエッジはバネによって支持プレートから離れる方向に押圧されている。
【図１９】平行六面体を形成する一対の補足ウエッジからなる従来装置例を示す図である。ウエッジのうち一つは上ダイ・シューに直接取り付ける。これらウエッジは全体として本発明装置のウエッジと目的は同じである。
【図２０】単一ウエッジを利用する従来例の別な実施態様の断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１２：支持プレート
２０：パンチ
２２：シャンク
３１：ウエッジ
１４１：V-形ウエッジ
１４３：貫通ボア
１４５：ウエッジ面
１４６：ウエッジ面
１４７：傾斜面
１４８：Allenネジ
１５０：キャビティ
１５４：傾斜壁
１５５：保持ブロック
【国際公開パンフレット】
2005503924.tif 000003
2005503924.tif 000004
2005503924.tif 000005
2005503924.tif 000006
2005503924.tif 000007
2005503924.tif 000008
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2005503924.tif 000049
2005503924.tif 000050
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005503924.tif 000051
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2005503924.tif 000052
【国際調査報告】
2005503924.tif 000053