(57)【要約】【課題】本発明は、皿モミ加工によってワークに生じる歪みを低減させた金型及びそれを用いた皿モミ加工方法を提供する。【解決手段】本発明の実施形態に係る金型は、ワークに対して皿モミ加工する金型であって、下部において略円柱状の機能部分を持ち、前記機能部分はその先端において皿モミの角度に基づいて狭まるテーパー部分を持つ、パンチと、上面に開口し且つ当該上面に行くに従いテーパー状に広がる凹み部分が形成されたダイとを備えたことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対して皿モミ加工する金型であって、
下部において略円柱状の機能部分を持ち、前記機能部分はその先端において皿モミの角度に基づいて狭まるテーパー部分を持つ、パンチと、
上面に開口し且つ当該上面に行くに従いテーパー状に広がる凹み部分が形成されたダイと
を備えたことを特徴とする皿モミ加工用の金型。
【請求項２】
ワークに対して皿モミ加工する金型であって、
下部において略円柱状の機能部分を持ち、前記機能部分はその先端において皿モミの角度に基づいて狭まるテーパー部分を持ち且つ先端面が窪んでいる、パンチと、
上面に開口する凹み部分が形成されたダイと
を備えたことを特徴とする皿モミ加工用の金型。
【請求項３】
前記パンチの先端面は、略半球状に窪んでいる
ことを特徴とする請求項２記載の金型。
【請求項４】
前記パンチの先端面の窪みは、６０〜９０°の開き角度を持つ
ことを特徴とする請求項３記載の金型。
【請求項５】
前記ダイの凹み部分は、当該ダイの上面に行くに従いテーパー状に広がる
ことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の金型。
【請求項６】
前記ダイの凹み部分は、６０〜９０°の開き角度を持つ
ことを特徴とする請求項１又は５記載の金型。
【請求項７】
前記ダイは、前記凹み部分の底面が上昇する突き上げ機構を持つ
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の金型。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項記載の金型を用いたワークに対する皿モミ加工方法であって、
前記ワークの加工位置に対して第１穴を形成し、
前記ダイの凹み部分に前記ワークの加工位置が合うように前記ダイ上に前記ワークを載置した後、前記第１穴及びその周縁に前記パンチのテーパー部分を押圧して、前記第１穴の周縁材料を前記ダイの凹み部分に押し出し、
前記ワークの加工位置に対して前記第１穴よりも大きい径を持つ第２穴を形成して前記ダイの凹み部分に押し出された前記第１穴の周縁材料を落とす
ことを特徴とする皿モミ加工方法。
【請求項９】
前記第１穴は、前記パンチの機能部分の外径よりも小さい径を持つ
ことを特徴とする請求項８記載の皿モミ加工方法。
【請求項１０】
前記第１穴は、前記パンチの先端面よりも小さい径を持つ
ことを特徴とする請求項８又は９記載の皿モミ加工方法。
【請求項１１】
前記第２穴は、前記パンチの機能部分の外径よりも小さく且つ前記パンチの先端面よりも大きい径を持つ
ことを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項記載の皿モミ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、皿モミ加工用の金型及びそれを用いた皿モミ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、タレットパンチプレス等のパンチ機械を利用した板金等のワークに対する皿モミ加工が一般的に行われている。従来の皿モミ加工では、例えば、先端にテーパー部を持つパンチを用意し、このパンチのテーパー部分をワークに形成された下穴の周縁に押圧する。これによって、下穴の側面がテーパー状に変形して、皿ネジの頭部を受ける皿モミが形成される。しかし、この方法の場合、パンチのテーパー部分の押圧によって下穴の周縁部分の材料が外側に広がってしまい、その結果、ワークに歪みが生じてしまう点が問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】昭５２−１３２４９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで本発明では、皿モミ加工によってワークに生じる歪みを低減させる金型及びそれを用いた皿モミ加工方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態に係る金型は、ワークに対して皿モミ加工する金型であって、下部において略円柱状の機能部分を持ち、前記機能部分はその先端において皿モミの角度に基づいて狭まるテーパー部分を持つ、パンチと、上面に開口し且つ当該上面に行くに従いテーパー状に広がる凹み部分が形成されたダイとを備えたことを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の実施形態に係る皿モミ加工方法は、上記金型を用いたワークに対する皿モミ加工方法であって、前記ワークの加工位置に対して第１穴を形成し、前記ダイの凹み部分に前記ワークの加工位置が合うように前記ダイ上に前記ワークを載置した後、前記第１穴及びその周縁に前記パンチのテーパー部分を押圧して、前記第１穴の周縁材料を前記ダイの凹み部分に押し出し、前記ワークの加工位置に対して前記第１穴よりも大きい径を持つ第２穴を形成して前記ダイの凹み部分に押し出された前記第１穴の周縁材料を落とすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、皿モミ加工によってワークに生じる歪みを低減させる金型及びそれを用いた皿モミ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るプレス機械の一例の全体構成図である。
【図２】同実施形態に係る皿モミ加工用の金型の正面図である。
【図３】同実施形態に係る皿モミ加工用の金型の拡大図である。
【図４】同実施形態に係る皿モミ加工方法の工程を説明する概略図である。
【図５】同実施形態に係る皿モミ加工方法の工程を説明する概略図である。
【図６】同実施形態に係る皿モミ加工方法の工程を説明する概略図である。
【図７】同実施形態に係る皿モミ加工方法の工程を説明する概略図である。
【図８】同実施形態の変形例に係る皿モミ加工用の金型の概要を説明する図である。
【図９】同変形例に係る皿モミ加工用の金型の概要を説明する図である。
【図１０】同実施形態に対する比較例に係る皿モミ加工方法の工程を説明する概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係る皿モミ加工用の金型及びそれを曲げ加工方法について説明する。なお、本実施形態の皿モミ加工方法はプレス機械全般に適用できるが、以下ではタレットパンチプレス１に適用した例について説明する。
【００１０】
先ず、皿モミ加工方法で用いるタレットパンチプレス１の概要について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るタレットパンチプレスの全体構成図である。
タレットパンチプレス１は、ワークテーブル１０、加工部２０、制御部４０、及び操作部５０を備える。
ワークテーブル１０は、複数のテーブルユニット１２が配列されたテーブル本体１１を有する。各テーブルユニット１２は、例えば盤１３と、この盤１３の上面に植設された同じ高さに揃えられた複数のブラシ１４によって構成されている。また、ワークテーブル１０は、テーブル本体１１を支持する脚１５を有する。脚１５は、加工部２０に連接されており、複数のフレームの組み合わせによって構成されている。
【００１１】
加工部２０は、上部タレット２１Ｕ、この上部タレット２１Ｕの下方に配置された下部タレット（図示せず）、及び上部タレット２１Ｕを上方から支持するアーチ部２３を有する。上部タレット２１Ｕは金型Ｔのパンチを装着するためのステーション２２を複数持ち、タレット２１Ｕが回動することで複数のパンチの１つが選択される。同様に、下部タレットは金型Ｔのダイを装着するためのステーションを複数持ち、下部タレットが回動することで複数のダイの１つが選択される。以下において、上部タレット２１Ｕ及び下部タレットを単に「タレット２１」と総称する。また、加工部２０は、このアーチ部２３によって支持されたキャリッジ２４と、このキャリッジ２４によって支持された複数のクランプ２５を有する。複数のクランプ２５は、ワークＷを厚さ方向で把持できる。ここで、キャリッジ２４は、アーチ部２３の延在方向であるＹ方向に移動可能に構成されている。また、複数のクランプ２５は、互いに同期しながらキャリッジ２４の延在方向であるＸ方向に移動可能に構成されている。そのため、各クランプ２５は、ワークＷを挟持しながら、ワークテーブル１０のパスライン上を水平方向に二次元移動することができる。
【００１２】
更に、加工部２０は、アーチ部２３においてプレス駆動部２６を内包する。このプレス駆動部２６は、金型Ｔのパンチを押し込むストライカ２７を上下運動させる。これによって、選択された金型Ｔを用いたプレス動作が実現される。なお、図１の例では、プレス駆動部２６は、リンク機構２９によってモータ２８の回転運動をストライカ２７の上下運動に変換している。
【００１３】
制御部４０は、タレットパンチプレス１全体の動作を制御する。具体的には、タレット２１の回転、タレット２１に装着された金型Ｔの昇降、キャリッジ２４のＹ方向の移動、複数のクランプ２５のＸ軸方向の移動等を制御する。
操作部５０は、画像表示部５１や各種ボタン５２を有する。作業者は、各種ボタン５２を操作することで、タレットパンチプレス１に指示を与える。
【００１４】
次に、本実施形態の皿モミ加工方法で用いる金型Ｔについて説明する。
本実施形態の皿モミ加工方法は、後述する下穴加工、面取り加工、仕上げ加工の３つの工程からなる。各工程ではそれぞれ異なる金型Ｔが用いられる。このうち下穴加工及び仕上げ加工で用いる金型１００及び３００には、一般的な円形穴抜きの金型が利用できるため、ここでの説明を割愛する。一方、面取り加工では、以下のような皿モミ加工用の金型２００を用いる。
【００１５】
図２は、本実施形態に係る皿モミ加工用の金型の正面図であり、図３は後述する同金型のパンチの機能部分及びダイ上面の拡大図である。なお、図２はワークＷも併せて示している。
【００１６】
この金型２００（図１におけるＴ）は、下穴加工で形成されたワークＷの貫通穴Ｗｈの周縁部分をテーパー状に押し拡げる金型であり、ダイ２１０及びパンチ２５０で構成される。
ダイ２１０は、全体が略円柱状であり、その上面の例えば中心近傍には凹み部分２１１が形成されている。この凹み部分２１１は、ダイ２１０の上面に開口しており、この上面に行くに従いテーパー状に広がっている。なお、この凹み部分２１１は、例えば６０〜９０°（図３の場合、６０°）の開き角度θｄを持つ。
【００１７】
パンチ２５０は、タレットパンチプレス１のパンチホルダ（図示せず）に上下動可能に支持される筒状のパンチガイド２５１を有する。このパンチガイド２５１の下端には、ダイ２１０と協働してワークＷを押圧するパンチプレート２５２が、ストレートピン２５４及び穴付きボルト２５５によって取り付けられている。このパンチプレート２５２の中心近傍には、後述する機能部分２６０を挿通させるための貫通穴２５３が形成されている。一方、パンチガイド２５１の上端には、リテーナカラー２５６が着脱可能に配置されている。
【００１８】
パンチガイド２５１内には、パンチボディ２５７が上下動可能に嵌入されている。このパンチボディ２５７は、一体的に形成されたヘッド接続部分２５８、抜け止め部分２５９、及び機能部分２６０によって構成されている。ヘッド接続部分２５８は、抜け止め部分２５９の上側に配置されており、その上端にパンチヘッド２６３を螺着している。抜け止め部分２５９は、パンチガイド２５１の内径と同程度の太さを持つ略円柱状であり、パンチプレート２５２の貫通穴２５３を通過できないように構成されている。機能部分２６０は、抜け止め部分２５９の下側に配置されている。この機能部分２６０は略円柱状であり、パンチプレート２５２の貫通穴２５３を挿通可能な径を持つ。また、この機能部分２６０の下端には、テーパー部分２６１が形成されている。このテーパー部分２６１は、図３に示すように、形成したい皿モミの角度、例えばθｐ１＝９０°で、先端面２６２に行くに従い狭まる。なお、機能部分２６０の先端面２６２は平坦でも良いが、図３に示すように、例えば略半球状に窪ませても良い。この場合、パンチ２５０の刃先となるテーパー部分２６１の下端は略三角形状の断面となる。そして、このテーパー部分２６１にはある程度強度が必要となるため、先端面２６２の窪みは、６０〜９０°（図３の場合は７０°）程度の開き角度θｐ２で形成されることが望ましい。
【００１９】
また、リテーナカラー２５６とパンチヘッド２６３との間には、スペーサ２６４及びパンチヘッドカラー２６５を介してストリッピングスプリング２６６が弾装されている。これによって、パンチボディ２５７は、通常引き上げられており、パンチボディ２５７の抜け止め部分２５９の底面はパンチプレート２５２の上面と離れた状態となっている。そして、ストライカ２７（図２に図示せず）がパンチボディ２５７を押し下げると、図２に示すように、抜け止め部分２５９の底面がパンチプレート２５２の上面に突き当たる。これによって、ダイ２１０に載置されたワークＷが押圧されて、金型２００に確実に固定される。また、機能部分２６０の過度な降下による金型２００やワークＷの破損を回避できる。
【００２０】
次に、上記皿モミ加工用の金型２００を用いた本実施形態の皿モミ加工方法について説明する。
図４〜７は、本実施形態に係る皿モミ加工方法の工程を説明する概略図である。ここでは例として、上端の直径が１０ｍｍ、下端の直径が８．２５ｍｍの皿モミを加工する。
【００２１】
始めに、ステップＳ１０１として、ワークＷの所望の加工位置に対して下穴加工を実行する（図４）。このステップＳ１０１で用いる金型１００（図１におけるＴ）は、ワークＷに対して円形穴を抜くものであり、ダイ１１０及びパンチ１５０によって構成される。パンチ１５０のパンチボディ１５７は、その下部に略円柱状の機能部分１６０を持つ。この機能部分１６０の外径φｐは、所望の下穴の直径によって決まり、皿モミの下端の直径よりも小さくする。ここでは、皿モミの下部の直径８．２５ｍｍよりも小さいφｐ＝７．５ｍｍとする。このステップＳ１０１では、上記金型１００を用いたプレス動作によって、ワークＷに対して下穴となる直径７．５ｍｍの貫通穴Ｗｈ´´（第１穴）を形成する。
【００２２】
続いて、ステップＳ１０２として、ワークＷに対する面取り加工を実行する。ここでは、皿モミ加工用の金型２００を用いて貫通穴Ｗｈ´´の側面をテーパー状に変形させる。なお、このステップＳ１０２で用いる金型２００の機能部分２６０の外径φｃ１は、皿モミの上端の直径以上とする。また、機能部分２６０の先端面２６２の直径φｃ２は、皿モミの下端の直径以下とする。つまり、皿モミの下端の直径８．２５ｍｍ以下とする。したがって、貫通穴Ｗｈ´´、つまり下穴の直径は、機能部分２６０の外径φｃ１よりも小さいことになる。
【００２３】
このステップＳ１０２では、先ず、図５に示すように、金型２００のダイ２１０上に、貫通穴Ｗｈ´´の加工位置が凹み部分２１１の位置に合うように、ワークＷを載置する。その後、パンチ２５０を降下させると、ワークＷがパンチプレート２５２によって押圧されてダイ２１０上に固定される。なお、この時点において、パンチボディ２５７は、まだストリッピングスプリング２６６（図示せず）によって押し上げられた状態である。次に、パンチボディ２５７を降下させ（図５の白抜き矢印ａ１０１）、機能部分２６０のテーパー部分２６１を貫通穴Ｗｈ´´の周縁部分Ｗｅに押圧する。これによって、図６に示すように、貫通穴Ｗｈ´´の周縁部分Ｗｅが変形して、皿モミの角度に合ったテーパーが形成される。ここで、変形後の貫通穴（第２穴）をＷｈ´で示す。この際、不要な周縁部分Ｗｅの材料Ｗｍ（以下、「周縁材料Ｗｍ」と称することもある）は、ダイ２１０の凹み部分２１１に押し出される（図６の白抜き矢印ａ１０２）。ここで、周縁材料Ｗｍの凹み部分２１１への押し出しをより容易にするため、ステップＳ１０１で形成される貫通穴Ｗｈ´´の直径はある程度小さいことが望ましい。例えば、図５に示すように、貫通穴Ｗｈ´´の直径は、機能部分２６０の先端面２６２の外径φｃ２よりも小さくても良い。
【００２４】
最後に、ステップＳ１０３として、ワークＷに対する仕上げ加工を実行する（図７）。このステップＳ１０３で用いる金型３００（図１におけるＴ）は、ワークＷに対して円形穴を抜くものであり、ダイ３１０及びパンチ３５０によって構成される。パンチ３５０のパンチボディ３５７は、その下部に略円柱状の機能部分３６０を持つ。この機能部分３６０の外径φｆは、皿モミの下端と同じにする。つまり、皿モミの下端の直径８．２５ｍｍとする。このステップＳ１０３では、上記金型３００を用いたプレス動作によって、ワークＷの貫通穴Ｗｈ´の加工位置に更に直径８．２５の貫通穴Ｗｈを形成する。この時、貫通穴Ｗｈ´の内側に押し出されていた不要な周縁材料Ｗｍは切り落とされる。これによって、ワークＷに対する上端の直径を１０ｍｍ、下端の直径を８．２５ｍｍとする皿モミの加工が完了する。
以上が、本実施形態の皿モミ加工方法となる。
【００２５】
次に、本実施形態の金型２００及びそれを用いた皿モミ加工方法の効果を説明する。ここでは、比較例として金型２００の代わりに図１０で示す金型４００を用いた皿モミ加工方法を用いる。
【００２６】
比較例の金型４００（図１におけるＴ）は、ダイ４１０の上面に凹み部分が無く、パンチ４５０の機能部分４６０の先端面４６２が平坦である点において、本実施形態の金型２００と異なっている。
【００２７】
上記ステップＳ１０２でこの金型４００を用いた場合でも、テーパー状の周縁部分Ｗｅを持つ貫通穴Ｗｈ´´を形成することはできる。しかし、金型４００の場合、ダイ４１０に凹み部分が形成されず逃げ場のない周縁材料Ｗｍは、図１０の白抜き矢印ａ２０１で示すように、貫通穴Ｗｈ´´の放射外方向の下方向に押し寄せられてしまう。その結果、ワークＷには歪みが生じてしまう。特に、ワークＷがステンレス鋼板の場合にその傾向は強くなる。その点、本実施形態の場合、金型２００のダイ２１０に凹み部分２１１が形成されているため、周縁材料Ｗｍをこの凹み部分２１１に逃がすことができる。その結果、比較例と比べてワークＷに生じる歪みを低減することができる。
【００２８】
また、金型２００のように機能部分２６０の先端面２６２を窪ませれば、テーパー部分２６１の先端が鋭利になる。この場合、テーパー部分２６１の先端がワークＷの周縁部分Ｗｅに食い込み易くなるばかりでなく、周縁材料Ｗｍをより内側に引き込み易くなる。つまり、この先端面２６２を窪ませておけば、更にワークＷの歪みの低減効果を得ることができる。
【００２９】
ここで、ダイ２１０に凹み部分２１１がある場合に考えられる弊害について言及しておく。それは、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に移行する際の金型Ｔの切り替え時に生じ得る。つまり、金型Ｔを２００から３００に切り替えるには、一般的にワークＷを固定したままタレット２１を回動させるか、或いは、ワークＷを金型３００の位置まで移動させる必要がある。そして、仮にステップＳ１０２の後、ダイ２１０の凹み部分２１１にワークＷの周縁材料Ｗｍが引っ掛かっていると、タレット２１の回動或いはワークＷの移動をスムーズに行えなくなる。しかし、本実施形態の金型２００の場合、凹み部分２１１がダイ２１０の上面に行くに従って広がるテーパー状に形成されている。そのため、凹み部分２１１に対する周縁材料Ｗｍの引っ掛かりが少なく、凹み部分２１１からワークＷが容易に外れるため、上記のような問題が生じ難くなっている。
【００３０】
なお、この問題については、例えば以下のような金型５００でも解決することができる。
図８及び９は、本実施形態の変形例に係る皿モミ加工用の金型の概要を説明する図である。
この金型５００（図１におけるＴ）は、ダイ５１０及びパンチ５５０によって構成されている。このうちパンチ５５０は、金型２００のパンチ２５０と同様である。一方、ダイ５１０は、金型２００のダイ２１０と異なり、凹み部分５１１の底面が上昇する突き上げ機構を持つ。具体的には、図８及び９に示すように、凹み部分５１１の底部に上下動可能なカウンタ５１２が備わっている。
【００３１】
この金型５００を用いてステップＳ１０２を実行した場合、図８に示すように、ワークＷの周縁材料Ｗｍは、ダイ５１０の凹み部分５１１の内側に入り込んでしまう。しかし、図９に示すように、パンチ５５０を上昇させた後で（図９の白抜き矢印ａ３０１）、カウンタ５１２を上昇させてやれば（図９の白抜き矢印ａ３０２）、ワークＷが凹み部分５１１内から突き上げられる。その結果、凹み部分５１１に対する周縁材料Ｗｍの引っ掛かりを回避することができる。つまり、金型２００のように、ダイ上面の凹み部分がテーパー状になってない場合であっても、突き上げ機構を利用することで、スムーズなワークＷの移動を実現できる。
【００３２】
つまり、本実施形態によれば、皿モミ加工によってワークに生じる歪みを低減させた金型及びそれを用いた皿モミ加工方法を提供することができる。
【００３３】
以上、本発明の実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・タレットパンチプレス、１０・・・ワークテーブル、１１・・・テーブル本体、１２・・・テーブルユニット、１３・・・盤、１４・・・ブラシ、１５・・・脚、２０・・・加工部、２１・・・タレット、２１Ｕ・・・上部タレット、２２・・・ステーション、２３・・・アーチ部、２４・・・キャリッジ、２５・・・クランプ、２６・・・プレス駆動部、２７・・・ストライカ、２８・・・モータ、２９・・・リンク機構、４０・・・制御部、５０・・・操作部、５１・・・画像表示部、５２・・・ボタン、１００、２００、３００、４００、５００・・・金型、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０・・・ダイ、１５０、２５０、３５０、４５０、５５０・・・パンチ、１５７、２５７、３５７・・・パンチボディ、１６０、２６０、３６０、４６０・・・機能部分、２１１、５１１・・・凹み部分、２５１・・・パンチガイド、２５２・・・パンチプレート、２５３・・・貫通穴、２５４・・・ストレートピン、２５５・・・穴付きボルト、２５６・・・リテーナカラー、２５８・・・ヘッド接続部分、２５９・・・抜け止め部分、２６１・・・テーパー部分、２６２、４６２・・・先端面、２６３・・・パンチヘッド、２６４・・・スペーサ、２６５・・・パンチヘッドカラー、２６６・・・ストリッピングスプリング、５１２・・・カウンタ、Ｔ・・・金型、Ｗ・・・ワーク、Ｗｅ・・・周縁部分、Ｗｈ、Ｗｈ´、Ｗｈ´´・・・貫通穴、Ｗｍ・・・周縁材料。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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