(57)【要約】【構成】  冷間鍛造装置に使用するファスナー素材縁取り加工装置および加工方法である。位置固定パンチホルダー１３と、ファスナー素材のバレル部分を保持する内腔を有するパンチ８であって、この内腔に保持されたファスナー部材の頭部の下側を支持する端面を有しかつ多角形軸部を有するパンチ８とを設ける。さらに、内部通路と、開口を有する縁取りプレートとを有するダイ９であって、この縁取りプレート開口円周における多角形刃先を、上記パンチを受け取る上記パンチの軸部の寸法に密接に対応させ、上記パンチに対して軸方向に上記ダイを後退位置から上記ファスナー素材の上側に向けて、上記刃先が上記パンチ端面から突き出る繰り出し縁取り位置まで移動できるダイ９を設ける。
2005519772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷間鍛造装置に使用するファスナー素材縁取り加工装置において、
位置固定パンチホルダーと、
ファスナー素材のバレル部分を保持する内腔を有するパンチであって、この内腔に保持されたファスナー部材の頭部の下側を支持する端面を有しかつ多角形軸部を有するパンチと、そして
内部通路と、開口を有する縁取りプレートとを有するダイであって、この縁取りプレート開口円周における多角形刃先を、上記パンチを受け取る上記パンチの軸部の寸法に密接に対応させ、上記パンチに対して軸方向に上記ダイを後退位置から上記ファスナー素材の上側に向けて、上記刃先が上記パンチ端面から突き出る繰り出し縁取り位置まで移動できるダイとを有することを特徴とするファスナー素材縁取り加工装置。
【請求項２】
上記のパンチ内腔に往復運動できるように突き出しピンを設け、この内腔から上記ダイ通路を介して上記ダイの反対側に上記ファスナー素材を突き出す請求項１記載の装置。
【請求項３】
上記パンチの外面に滑動自在に抜き取りスリーブを取り付け、このスリーブを後退位置と繰り出し位置との間で移動可能に構成し、この繰り出し位置において、上記パンチの端面を越えてこのスリーブの端部を位置させ、上記パンチからスクラップリングを取り出す請求項２記載の装置。
【請求項４】
上記ダイを実質的な水平面内で移動可能に構成し、上記パンチからの除去時に、上記パンチの端面から重力によって上記スクラップリングが脱落するように構成した請求項３記載の装置。
【請求項５】
冷間鍛造法においてファスナー素材から頭部を縁取りする方法において、
端面をもつパンチの内腔にファスナー素材を装着する工程、
このパンチ端面で上記ファスナー素材の頭部の下側を支持する工程、
内部通路と、刃先を備えた縁取りプレートとを有するダイを上記ファスナー素材に向けて移動する工程、
この縁取りプレートの刃先で上記ファスナー素材の頭部をせん断する工程と、
この刃先が上記ファスナー素材の頭部の下側を越えて位置する繰り出し縁取り位置で上記ダイの移動を停止する工程、
上記ファスナー素材を上記パンチ内腔から上記のダイ通路を介して上記ダイの反対側に突き出す工程、
上記ダイを後退させる工程、そして
上記パンチの外面に滑動自在に取り付けた抜き取りスリーブを移動することによって上記パンチ周囲からスクラップリングを除去し、このスリーブによって上記パンチの端面からこのスクラップリングを突き出す工程を有することを特徴とするファスナー素材から頭部を縁取りする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、順送り鍛造方法によって自動クリンチ式金属ファスナーを形成することに関する。
【背景技術】
【０００２】
雌ねじ自動クリンチ式ファスナーは公知であり、ねじを受け取るねじ構造をもち、各要素をパネルに固定できるシートメタルパネルなどが得られる。図３および図４に、細長いバレルをもつ代表的なスタンドオフ型自動クリンチ式ファスナーを示す。このクリンチ式ファスナーの基本構造は、頭部と、自動クリンチ溝、バレル、およびねじを形成した内腔からなる。ファスナーをプレス／アンビルによって取り付けると、多角形頭部をシートに埋設した状態で、溝がシートから金属の常温流れを受け取る。この構造によって、ファスナーが軸方向および回転方向の両方向に強固に固着する。
【０００３】
上記形式の自動クリンチ式ファスナーを製造する一つの有効な手段は、順送りダイ鍛造法である。この方法では、パンチ／ダイ鍛造を順次行って、金属素材または金属スラグからそれぞれファスナーの頭部、クリンチ溝、バレル、および内腔を形成する。このような形成方法は、例えば、２００１年１月３日に出願され、“溝付ナットおよびその製造方法”を発明の名称とし、２００２年５月９日に発行された、坂村などを発明者とする米国特許出願第２００２／００５４８０６号に記載されている。この公報には、図３に例示されるように、上記順送り鍛造法に、パンチ／ダイ装置を利用することが開示されている。この公報の図３に示されているように、水平往復動作ラムに一連のパンチを装着し、それぞれを各ダイに対向配置し、一連の鍛造ステーションを構成する。これらのパンチ／ダイが、ラムの各ストローク後にステーション間を移動する金属の素材から順送りに基本形状を形成する。最終ステーションのパンチ／ダイ間に働くせん断作用により、金属素材をパンチによってダイに送り、最終の多角形状を形成するさいに、ファスナーの一時的に形成された円形頭部の縁部周囲から金属を縁取りする。
【特許文献１】米国特許出願第２００２／００５４８０６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、この製造方法にも問題がある。順送り鍛造の最後のステーションでのせん断工程で、ファスナー頭部の最上部に望ましくない、上向きのまくれが発生するからである。さらに別な問題もある。すなわち、この最終頭部縁取りステーションでは、目的の多角形状に加工するために円形頭部周囲から材料を縁取りする工程で時に生じるスクラップリングが縁取りダイの表面に粘着し、順送り鍛造法の連続作業ができなくなる。従って、冷間鍛造法を利用して、このような問題のない自動クリンチ式ファスナーを形成することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、ファスナー頭部に発生する望ましくない製造まくれの問題を解決し、鍛造法の頭部縁取りを行う最終ステーションで発生するスクラップリングを効率よく除去することを目的とする。本発明の一実施態様によれば、従来の鍛造装置において、頭部縁取りステーションでのパンチ／ダイ加工の位置を逆に構成する。すなわち、ダイを往復動作パンチブロックに配設した状態で、パンチをダイブロックに設ける。これによって、ファスナーとダイとの間の相対運動の方向を逆にし、ファスナー頭部の上側ではなく下側にまくれを形成する。これは、ファスナーをいったんシートに取り付けると、頭部の下側がシート材料の埋設されることになるため、特に望ましい。このまくれは見えず、従ってクリンチした構成の最終外観に影響することはない。本発明システムでは、最終ステーションでファスナーのバレルが必ず縁取りパンチの内腔（キャビティ）内に保持されるため、往復動作する突き出しピンを追加使用して、パンチからダイの対向側を介してこのバレルを突き出すことができる。
【０００６】
また、頭部縁取り時に、ダイとファスナーとの間の動作の相対方向を逆にすると、スクラップリングが、従来のようにダイ表面ではなく、最終ステーションのパンチの外側に発生する。これは、この場合には、縁取り工程の終了後に、縁取りパンチの端部からスクラップリングを押し出す抜き取りスリーブによって縁取りパンチ周囲からスクラップリングを素早くかつ確実に取り外すことができるため、有利である。このため、従来とは違って、スクラップリングの取り外しの確実性が増すことになる。さらに、スクラップ材料から完成品の分離が簡単になり、完成品からスクラップを除去するためにコストの高い選別作業や手動検査が必要なくなり、これも有利な点である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、最後の頭部縁取りステーションでの本発明の鍛造工程について詳しく説明する。管状バレルおよび一時的に形成した円形頭部をもつファスナー素材をパンチの内腔に装着するが、この場合、ファスナー素材のバレルを内腔内に配置し、円形頭部の下側をパンチの端面に当接する。次に、鍛造装置のダイをファスナー素材の上に向けて移動し、ダイの多角形刃先によってファスナー素材の円形頭部の縁部周囲から金属をせん断する。刃先がパンチの端面およびファスナー素材頭部の下側を越えた時点でダイを停止する。この時点で、パンチの内腔内を往復動作する突き出しピンによって、ダイ通路からファスナー素材を突き出し、ダイの反対側から完成品を収容する容器に送り出す。次に、鍛造装置のダイをパンチから引き離す。パンチからダイを引き出した後、パンチの外面周囲で往復運動する抜き取りスリーブを後退位置からパンチ端部に押し出し、パンチ外側に残るスクラップリングを除去する。加工方向が水平であるため、スクラップリングが重力の作用によりパンチから脱落する。この脱落を確実にするために、加圧オイルまたは加圧エアを使用してもよい。この加工サイクルが終了すると、縁取りステーションは、次の、一部が形成されたファスナー素材を受け取る状態になっている。
【０００８】
本発明の頭部縁取り方法を実施する装置は、ファスナー素材のバレル部分の保持する内腔をもつ固定パンチと、内腔内に保持した場合、ファスナー素材の頭部の下側を支持する端面と、多角形軸部とで構成する。この装置の場合、さらに、内部通路をもつ往復運動ダイと、開口をもつ縁取りプレートを設け、この縁取りプレート開口の多角形の円周縁部を、パンチを受け取るパンチ軸の寸法に密接に対応させる。ダイは、後退位置からファスナー素材の上側に向けて繰り出し位置に進むが、この位置では、刃先はパンチの端面から突き出る。パンチ内腔内に突き出しピンを往復運動できるように設け、内腔からダイ通路を介してダイの反対側にファスナー素材を突き出す。また、抜き取りスリーブをパンチ外面に滑動自在に設け、これをバネ作動式機構によって後退位置と繰り出し位置との間で往復運動させる。繰り出し位置では、抜き取りスリーブの先端がパンチ端面に係合し、パンチからスクラップリングを除去する。ダイはがほぼ平面内を往復運動するため、スクラップリングが重力の作用によりパンチ端面から脱落する。この脱落の確実にするために、加圧オイルまたは加圧エアを使用してもよい。当業者ならば、以下の好適な実施態様の説明および添付図面から、本発明の上記以外の目的および作用効果を理解できるはずである。
【０００９】
以下、添付図面に基づいて本発明を説明する。図１は、図３に示すような全体形状をもつ標準自動クリンチ式ファスナーに金属スラグ１５を順次鍛造するために、一連のダイ９を保持するダイブロック１３に対して進退運動する一連のパンチ８を保持する往復運動パンチブロック１１を有する従来の冷間鍛造装置を示す概略図である。この従来装置および本発明装置はいずれも６つの鍛造ステーションＳ１〜Ｓ６を使用するものであり、まず第１ステーションで棒状の素材材料１７から金属スラグ１５を切り出し、そして最後の第６ステーションで円筒形頭部を縁取り加工して、完成品に六角形の頭部を形成する。スラグは、（図示しない）公知移動機構によってパンチブロックの一回の移動（ストローク）毎に一つのダイキャビティから次のダイキャビティに移動するようにステーション間を進む。本発明は、ファスナー素材の円形頭部を六角形に縁取りする第６の最終成形ステーションの構成および動作に関するものである。
【００１０】
本発明の第５ステーションおよび第６ステーションを図２に示すが、ステーション１〜５は、図１に示す各ステーションと実質的に同じである。本発明実施態様の一つでは、ステーション１〜５のパンチ部分８およびダイ部分９の位置を逆にし、パンチ部分１４を固定ダイブロック１３内に固定した状態で、第６ステーションの本発明のダイ部分１２を往復運動パンチブロック１１によって保持する。これら部分の位置を逆にすることによって、頭部縁取りせん断の方向が逆になる。また、以下に記載するように、従来のように、固定ダイブロック１３から脱落させるのではなく、完成品はパンチブロックから突き出す。
【００１１】
縁取り加工方向を変えると、図３および図４に示すように、ファスナー頭部の表面特性に有利な作用効果が得られる。図３に示すように、図１に示す従来の冷間鍛造方法の場合、上向きのまくれが発生し、ファスナー頭部から突き出る。このまくれは、粗く、鋭い縁として見え、外観上望ましくない。しかし、本発明装置を使用すると、頭部を目的の六角形に縁取り加工するダイせん断方法によって必然的に生じるまくれが、ファスナー頭部の下面にそって形成する。このため、ファスナー頭部が素材材料に埋設されるので、この縁取りまくれは見えず、ファスナー頭部の上面が素材材料の外面と同じ高さになり、ファスナーを取り付けた後も、外観がすぐれたものになる。
【００１２】
図２に示す第６ステーションにおける本発明の各部分は、図５に示すように、完成した頭部１６と縁取り加工によるスクラップリング１８をもつ。縁取りダイ１２は、内面に沿って刃先をもつ六角形の開口を備えた縁取りプレート２７をもち、パンチ部分１４は六角形パンチ２３を強くするホルダー１９を有する。また、パンチ部分は、固定パンチ２３およびホルダー１９に対して滑動する抜き取りスリーブ２５および突き出しピン２１を有する。抜き取りスリーブおよび突き出しピンを作動させる手段については、当業者にとっては常識なので、図示していない。
【００１３】
図５に示した装置を利用する４段の縁取り加工を図６Ａ〜図６Ｄに示す。まず図６Ａに示すように、移動機構（図示せず）によってファスナー素材１６を移動し、ホルダー１９内に強く係合する六角形パンチ２３の円形内腔内にファスナーのバレルを位置させる。この縁取り加工の第１工程では、ダイ１２をファスナーに向けて移動する。この位置では、ファスナー素材の円形頭部１５の下側は、パンチの端面に当接する。
【００１４】
図６Ｂに示す状態では、ダイは、そのストロークの最後、すなわち縁取り加工位置まで移動している。ダイ表面の縁取りプレート２７の刃先が、ファスナーの円形頭部からパンチ２３によってせん断されたファスナー素材からスクラップリング１８を切断し、六角形状に成形する。この六角形頭部は、縁取りプレートの後側を越えたダイの通路内に位置する。
【００１５】
本発明の次の工程を図６Ｃに示す。好ましくはバネ負荷式ピン（バネ機構は図示していない）を使用する突き出しピン２１を解除し、図６Ｃに矢印で示すように、ダイ通路２０から完成したファスナー１６を強制的に突き出し、ダイの反対側から重力により落下させる。なお、この段階では、スクラップリング１８は、パンチ２３の外側周囲に存在している。
【００１６】
図６Ｄに最後の加工段階を示すが、ここではいくつかのことが同時に起こる。ダイ１２をその後退位置まで後退させた状態で、突き出しピン２１を後退させ、抜き取りスリーブ２５をパンチ端面と同じ高さになる点まで繰り出し、パンチ端部からスクラップリング１８を突き出し、矢印で示すように、重力により装置から落下させる。その後、抜き出しスリーブ２５を、ホルダー１９の端面と同じ高さにある後退位置まで後退させる。パンチの各部分は、この状態では、図６Ａと同じ位置にあり、従って移動機構から次のファスナーを受け取ることができる。このようにして、加工サイクルが完了する。
【００１７】
なお、本発明はこれら以外の多くの実施態様が可能であり、いずれも当業者に自明なはずである。すなわち、本発明は、特許請求の範囲およびそこに記載した等価構成にのみ制限されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】従来の多段冷間鍛造装置を示す概略図である。
【図２】本発明の冷間鍛造装置を示す概略上面図である。
【図３】従来方法によって成形したファスナーを示す一部横断面図である。
【図４】本発明によって製造したファスナーの拡大領域を示す一部横断面図である。
【図５】図２に示した鍛造ステーション１〜６に対応する、本発明装置の各部分を示す分解等角投影図である。
【図６】図６Ａ〜図６Ｄは、本発明冷間鍛造装置各工程を順に示す、一部切欠いた側面図である。
【符号の説明】
【００１９】
Ｓ１〜Ｓ６：鍛造ステーション
８：パンチ
９：ダイ
１２：ダイ部分
１１：パンチブロック
１３：ダイブロック
１４：パンチ部分
１５：金属スラグ
１６：完成頭部
１８：スクラップリング
１９：ホルダー
２０：ダイ通路
２３：六角形パンチ
２５：抜き取りスリーブ
【図１】
2005519772.tif 000003
【図２】
2005519772.tif 000004
【図３】
2005519772.tif 000005
【図４】
2005519772.tif 000006
【図５】
2005519772.tif 000007
2005519772.tif 000008
【国際調査報告】
2005519772.tif 000009