(57)【要約】  本発明は、ツールを保持するための例えば保持器（１４）のような保持器、および、例えば弾性的に付勢されたロッキングボール（８０）のようなロッキング部材の移動を制御するための方法に関するものである。ロッキング部材（８０）は、ツール（１６）を受領する通路（５８）に対して交差する通路（７４）内に配置されている。ロッキング部材（８０）の一部は、ツール（１６）に対しての接触関係にある。これにより、通路（７４）内においてツール（１６）を保持することができる。保持器（１４）は、制約部材を具備している。制約部材は、ネジ山付き部材（９２）またはネジ山なし部材（１３２）とすることができる。制約部材は、ロッキング部材（８０）を受領している通路（７４）を閉塞する。
2013505838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スタンピング操作時にツールを保持するための保持器であって、
ツールを受領するように構成された第１通路と、第１開口のところにおいて前記第１通路と交差する第２通路と、第２開口のところにおいて前記第２通路と交差している第３通路と、を備えたボディと；
前記第２通路内に配置されたロッキング部材であるとともに、前記ツールが前記第１通路内に受領された時には前記ツールに対して接触するように構成され、その接触によって前記第１通路内における前記ツールの軸線方向移動を制限するためのロッキング部材と；
前記第３通路内に配置された制約部材であるとともに、前記第３開口から前記第２通路内へと突出するように構成された突出部分を備え、この突出部分が、前記スタンピング操作時には、前記第２通路を少なくとも部分的に閉塞し、これにより、前記ロッキング部材に接触することによって、前記第２通路内における前記第２開口に対しての前記ロッキング部材の軸線方向移動を制限するものとされた、制約部材と；
を具備していることを特徴とする保持器。
【請求項２】
請求項１記載の保持器において、
前記第３通路が、内面上にネジ山を有したネジ山付き部分を有し、
前記制約部材が、ネジ山付き部材を備え、
このネジ山付き部材が、前記第３通路の前記ネジ山付き部分に対して係合する複数のネジ山と、前記突出部分が前記第２通路を少なくとも部分的に閉塞した際には、前記第３開口から前記第２通路内へと突出するように構成された先端と、を有していることを特徴とする保持器。
【請求項３】
請求項２記載の保持器において、
前記ネジ山付き部材が、前記ロッキング部材に対しての接触関係に向けて、前記第３通路内を前進するように構成されているとともに、前記ロッキング部材に対しての非接触関係に向けて、前記第３通路内において引っ込められるように構成されていることを特徴とする保持器。
【請求項４】
請求項１記載の保持器において、
前記制約部材が、前記第３通路内に配置されたネジ山なし部材とされ、
このネジ山なし部材が、前記第３開口から前記第２通路内へと突出するように構成された先端を有していることを特徴とする保持器。
【請求項５】
請求項４記載の保持器において、
前記第３通路が、内面上にネジ山を有したネジ山付き部分を有し、
前記保持器が、さらに、
前記第３通路の前記ネジ山付き部分に対して係合する複数のネジ山を有した位置決めネジと；
前記位置決めネジと前記ネジ山なし部材との間に配置されたスプリング付勢部材であるとともに、前記ネジ山なし部材に対して弾性的な付勢力を印加するように構成されたスプリング付勢部材と；
を具備していることを特徴とする保持器。
【請求項６】
請求項５記載の保持器において、
前記スプリング付勢部材が、圧縮スプリングであることを特徴とする保持器。
【請求項７】
請求項１記載の保持器において、
前記ボディが、第１表面と、第２表面と、前記第１表面と前記第２表面とを連結している側壁と、を備え、
前記第１通路が、前記第１表面から前記第２表面まで長手方向軸線に沿って延在し、
前記第２通路が、前記第１通路に対して傾斜しており、
前記第３通路が、前記第２通路に対して傾斜していることを特徴とする保持器。
【請求項８】
請求項７記載の保持器において、
前記側壁が、エッジに沿って前記第２表面と交差しており、
前記第３通路が、前記エッジから前記第２開口まで前記ボディを通して延在していることを特徴とする保持器。
【請求項９】
請求項１記載の保持器において、
前記ロッキング部材が、ロッキングボールとされ、
前記ツールが、ボール座を備え、
このボール座が、前記ロッキングボールに対して係合するものとされ、この係合によって、前記ツールと前記ロッキングボールとが接触関係とされ、これにより、前記第１通路内における前記ツールの前記軸線方向移動が制限されることを特徴とする保持器。
【請求項１０】
請求項１記載の保持器において、
前記ロッキング部材が、前記第１開口から前記第１通路内へと突出するように構成された第１部分と、この第１部分によって前記第１開口から離間した第２部分と、を有し、
前記制約部材の前記突出部分が、前記ロッキング部材の前記第２部分に対して接触し、この接触によって、前記第２通路内における前記第２開口に対しての前記ロッキング部材の前記軸線方向移動を制限することを特徴とする保持器。
【請求項１１】
請求項１記載の保持器において、
前記制約部材が、前記制約部材の前記突出部分が前記第２通路を閉塞した第１位置と、前記制約部材が前記第２通路を閉塞していない第２位置と、の間にわたって、前記第３通路内において移動可能とされていることを特徴とする保持器。
【請求項１２】
請求項１記載の保持器において、
前記保持器が、さらに、前記第２通路内に配置されたスプリング付勢部材を具備し、
このスプリング付勢部材が、前記ロッキング部材を前記第１開口に向かう向きに弾性的に付勢する付勢力を印加するように構成されていることを特徴とする保持器。
【請求項１３】
請求項１２記載の保持器において、
前記スプリング付勢部材が、圧縮スプリングであることを特徴とする保持器。
【請求項１４】
請求項１２記載の保持器において、
前記スプリング付勢部材が、ウレタンから形成されたボディであることを特徴とする保持器。
【請求項１５】
保持器内にツールを保持するための方法であって、
前記保持器の第１通路内において、この第１通路に対して交差している第２通路内に配置されたロッキング部材によって、前記ツールを保持し；
スタンピング操作時に前記ツールを使用し；
前記スタンピング操作時には、前記第２通路内における前記ロッキング部材の軸線方向移動を、前記第２通路を少なくとも部分的に閉塞する突出部分を有した制約部材を使用して、前記スタンピング操作時には、前記突出部分が前記ロッキング部材に対して接触することによって、機械的に阻止する；
ことを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５記載の方法において、
前記ツールが、パンチとされ、
このパンチが、シャンクと、シャンク上に形成されたボール座と、を備え、
前記ロッキング部材が、球状のロッキングボールとされ、
前記保持器の前記第１通路内において前記ツールを保持するに際しては、
前記シャンクを前記第１通路内に挿入し；
付勢力を印加することにより前記ロッキングボールを前記第２通路内において前記パンチに向かう向きに付勢し、前記ロッキングボールを前記ボール座に対しての接触関係とする；
ことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１５記載の方法において、
前記ツールが、パンチとされ、
前記スタンピング操作に前記ツールを使用するに際しては、
前記パンチの作用端部によってワークピースを穿孔することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１５記載の方法において、
前記制約部材が、前記第２通路と交差している第３通路内に配置されたネジ山付き部材とされ、
前記第２通路を少なくとも部分的に閉塞する前記突出部分が、前記ネジ山付き部材の先端であることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１５記載の方法において、
前記制約部材が、前記第２通路と交差している第３通路内に配置されたネジ山なし部材とされ、
前記第２通路内における前記ロッキング部材の軸線方向移動を機械的に阻止するに際しては、
前記ネジ山なし部材に対して弾性的な付勢力を印加し、これにより、前記ネジ山なし部材の先端を、前記第２通路内へと突出させることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１５記載の方法において、
前記ロッキング部材の大部分が、前記制約部材の先端とツールとの間において前記第２通路内に配置されていることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年９月２９日付けで出願された米国予備出願第６１／２４６，７８８号の優先権を主張するものである。この文献の記載内容は、参考のためここに組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、一般的に、スタンピング操作に際して使用される保持器（リテーナ）に関するものであり、特に、スタンピング操作時にツールを保持するためのボールロック機構を使用した保持器、ならびに、スタンピング操作時にボールロック保持器内にツールを保持するための方法に関するものである。
【０００３】
従来のパンチとダイとを備えたアセンブリは、ダイセットのパンチホルダに対してパンチを固定する交換可能なパンチ保持器と、ダイセットのダイホルダに対してダイボタンを固定する交換可能なダイ保持器と、を備えている。パンチまたはダイボタンのいずれかと一緒に使用される１つの共通のタイプの保持器は、ボールロック保持器である。ボールロック保持器は、金属ブロックを備えており、この金属ブロックには、ダイボタンまたはパンチのいずれかを受領するために第１通路と、傾斜した角度で第１通路と交差する第２通路とが、穴開けされている。スプリングによって付勢されたロッキングボールが、第２通路内に配置されていて、第２通路内において圧縮スプリングによってスプリング付勢されている。このスプリング付勢ロッキングボールは、パンチまたはダイボタン上に設けられたボール座に対して係合する。ロッキングボールとボール座との間の係合は、使用時において、パンチとダイボタンを堅固に保持して位置合わせする。
【０００４】
ボールロックのパンチ保持器とダイボタン保持器とは、現在の人気に寄与する様々な特質を備えている。パンチおよびダイボタンは、それぞれの保持器から容易にかつ迅速に取り外されることができ、交換することができる。壊れたパンチは、便利に交換することができ、なおかつ、パンチ保持器は、プレス内において保持したままである。しかしながら、ボールロックのパンチ保持器およびダイボタン保持器は、それらの使用を制限する問題点を有している。
【０００５】
従来の保持器において観察される１つの特定の問題点は、ボールの反発および振動に関するものである。そして、それは、主に、厚い材料のスタンピング操作時や、例えば高張力鋼といったような硬い材料のスタンピング操作時、に経験される。パンチは、プレスサイクルの穴開け操作時やストリッピング操作時には、周期的な圧縮および引っ張りを受ける。圧縮スプリングによってロッキングボールに対して印加される付勢力の存在にもかかわらず、周期的な圧縮および引っ張りは、パンチを、パンチの長手方向において、軸方向に移動させる。穴開け加工時における衝突およびスナップ時に生成される衝撃力は、ロッキングボールを反発および振動させる。結果として、ロッキングボール上に、また、ボール座上にさえ、バリが形成されかねない。バリの程度が極端に大きい場合には、パンチを、保持器から取り外すのが困難となり、あるいは、不可能になるかもしれない。ボールの反発および振動のもう一つの結果は、ロッキングボールを移動させる力が、ロッキングボールがボール座内に着座したままであることを確保しているスプリング力に打ち勝った場合には、保持器からパンチが飛び出してしまう可能性を増強してしまうことである。
【０００６】
ボールの反発および振動のさらなる結果を、観察することができる。例えば、パンチの作用端部によって形成される穴開きの形状は、パンチのシャンクの径方向の移動および／または横方向移動によって変わってしまう可能性がある。加えて、ボールの反発および振動は、ロッキングボールが疲労して壊れてしまうという傾向を増大させる。ロッキングボールが壊れた際には、パンチが破損する可能性があり、また、ストリッピング操作時に、パンチが保持器から逸脱してしまう可能性がある。
【０００７】
ブースタースプリングを、ボールロック機構に対して追加することができる。ブースタースプリングは、スプリング付勢ロッキングボールに対して印加される弾性的付勢力を補助する。しかしながら、そのようなブースタースプリングは、スタンピング操作時においてボールの反発および振動に起因するから複数の問題に対して、十分な解決手段を提供することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第２，１３６，１９０号明細書
【特許文献２】米国特許第２，５９０，５４８号明細書
【特許文献３】米国特許第１，８６２，６２３号明細書
【特許文献４】米国特許第２，１２８，１１６号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開明細書第０ １１４ １１２Ａ２号
【特許文献６】欧州特許出願公開明細書第１ ３３４ ７８３Ａ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、スタンピング操作時に、ボール座に対しての、ボールロック保持器のロッキングボールの移動を制御し得るような改良された保持器が、要望されている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態においては、保持器は、ツールを受領するように構成された第１通路と、第１開口のところにおいて第１通路と交差している第２通路と、第２開口のところにおいて第２通路と交差している第３通路と、を備えたボディを具備している。ロッキング部材は、第２通路内に配置されている。ロッキング部材は、ツールに対して接触するように構成されている。この接触により、第１通路内におけるツールの軸線方向移動を制限することができる。制約部材が、第３通路内に配置されている。制約部材は、第３開口から第２通路内へと突出するように構成された突出部分を備えている。突出部分は、スタンピング操作時には、第２通路を少なくとも部分的に閉塞し、これにより、ロッキング部材に接触することによって、第２通路内における第２開口に対してのロッキング部材の軸線方向移動を制限する。
【００１１】
他の実施形態においては、保持器内にツールを保持するための方法が提供される。この方法においては、保持器の第１通路内において、この第１通路に対して交差している第２通路内に配置されたロッキング部材によって、ツールを保持する。スタンピング操作時には、ツールを使用する。この方法においては、さらに、第２通路内におけるロッキング部材の移動を機械的に阻止し、これにより、ツールから離間する向きにおけるロッキング部材の移動を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態によるボールロックのパンチ保持器と、本発明の一実施形態によるボールロックのダイボタン保持器とを備えたパンチダイアセンブリを示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態によるボールロックのパンチ保持器を示す分解斜視図である。
【図３】図２の３−３線に沿った断面図である。
【図４】異なるタイプの付勢部材を使用して構成されたボールロックのパンチ保持器を示す断面図である。
【図５】図１と同様の断面図であって、ボールロックのパンチ保持器が、パンチの取外しを容易に行い得る構成とされている。
【図６】複数のボールロック用通路および複数のボールロック機構を備えたマルチ位置保持器を示す断面図である。
【図７】本発明の代替可能な実施形態によるボールロックのパンチ保持器を示す断面図である。
【図８】従来技術によるボールロック保持器システムによって保持されたパンチと、ボールの反発および振動を制御するための制約部材を備えたボールロック保持器システムによって保持されたパンチと、に関するテクスチャー測定によって得られた、摩耗に関する比較データを示すグラフである。
【図９】本発明によるボールロック保持器システムによって保持されたパンチに関しての表面粗さプロファイルを示すグラフであり、ボールの反発および振動を制御するための制約部材の能力が明らかである。
【図１０】従来技術によるボールロック保持器システムによって保持されたパンチに関しての表面粗さプロファイルを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
添付図面は、明細書の一部を構成するものであって、本発明の様々な実施形態を図示している。添付図面と、前述した本発明に関する一般的な説明と、後述する様々な実施形態に関する詳細な説明とは、本発明の様々な実施形態を説明するために機能する。
【００１４】
図１に示すように、本発明の一実施形態においては、パンチダイアセンブリ１０は、一般に、上側のダイシューすなわちパンチホルダ１２と、パンチホルダ１２に対して固定されたパンチ保持器１４と、パンチ保持器１４によって保持されたパンチ１６という代表的な態様とされたツールと、下側のダイシューすなわちダイホルダ１８と、ダイホルダ１８に対して取り付けられたダイボタン保持器２０と、ダイボタン保持器２０によって保持されたマトリクスすなわちダイボタン２２と、を備えている。例えば金属シートといったようなワークピース２４が、パンチ１６とダイボタン２２との間のスペースに配置される。パンチ１６およびダイボタン２２は、寸法的に互いに適合した組を構成し、これらパンチ１６およびダイボタン２２を使用することにより、例えば、ワークピース２４を穴開けすることができ、スラグ２１を除去することができ、これにより、ワークピース２４の厚さ全体を通して貫通した穴２３を形成することができる。
【００１５】
パンチダイアセンブリ１０の他の構成要素として、ダイホルダ１８に向けてパンチホルダ１２から突出するガイドポストブッシング（図示せず）と、パンチホルダ１２に向けてダイホルダ１８から突出するガイドポスト（図示せず）と、パンチ１６の端部からスラグ２１を取り出すためのストリッパー（図示せず）と、を備えることができる。ガイドポストは、ガイドポストブッシング内に適合する。そして、これらガイドポストおよびガイドポストブッシングが協働することにより、スタンピング操作時に、ダイホルダ１８に対してのパンチホルダ１２の動きを案内することができる。ストリッパーは、固定されたストリッパーとすることができる、あるいは、パンチ１６の端部上を少しのプレスフィットでもってスライドするウレタンストリッパーとすることができる、あるいは、スプリングストリッパーとすることができる。
【００１６】
図１〜図３に示すように、パンチ保持器１４は、ボディ２８を備えている。ボディ２８は、上面３０と、ボディ２８の厚さの分だけ上面３０から離間した底面３２と、上面３０と底面３２との間に延在する複数の側面３４，３６，３８と、によって規定されている。上面３０は、パンチダイアセンブリ１０内においてパンチホルダ１２に対して接触する。ボディ２８の側壁を形成する側面３４，３６，３８は、それぞれのエッジ４０，４２に沿って、上面３０および底面３２と交差する。ボディ２８の上面３０および底面３２は、平面状である。これにより、エッジ４０，４２の内角は、それぞれおよそ９０°である。ボディ２８の側面３４，３６，３８の互いに隣接した組は、ボディの周縁まわりに配置されたそれぞれ丸められたコーナー４４，４６，４８において収束している。これにより、平面視においてもまた底面視においても、閉じた多角的な幾何学的形状を形成している。代表的な構成においては、側面３４，３６，３８は、丸められたコーナー４４，４６，４８のところにおける内角がおよそ６０°とされなおかつ丸められたコーナー４４，４６，４８のところにおける外角がおよそ３００oとされた、正三角形として、配置されている。
【００１７】
典型的には、ボディ２８は、硬化された工具鋼からなるブロックから機械加工され、平面視および底面視において、三角形という幾何学的形状を有している。代替可能な実施形態においては、ボディ２８は、異なる形状を有することができ、例えば、台形形状や正方形形状とすることができる。また、ボディ２８は、保持器インサートとして構成することができる。また、ボディ２８は、側面３４，３６，３８のような平面状の側壁に代えてまたはそれに加えて、湾曲した側面を有することができる。例えば、それは、端部保持器として例示される。
【００１８】
ボディ２８の上面３０および底面３２の間には、一対をなすファスナー用の孔または通路５０，５２と、一対をなすダウエル用の孔または通路５４、５６と、パンチ用の孔または通路５８という態様されたツール用の通路と、が延在している。通路５０，５２，５４，５６，５８は、軸線方向において、円形の横断面形状を有することができる。１つの実施形態においては、通路５０，５２，５４，５６，５８は、互いに対して平行な向きで配置され、通路５０，５２，５４，５６は、パンチ用の通路５８の長手方向軸線５５に対して、軸線方向に位置合わせされる。通路５０，５２，５４，５６，５８の各々は、ボディ２８の長さに沿って貫通している。
【００１９】
ファスナー用の通路５０，５２の各々は、底面３２との交差部分においては、座ぐりフライスによって、拡径されている。例えばキャップ付きボルトといったような従来的なファスナー６０は、ファスナー用の通路５０，５２を通って延在し、ファスナーのヘッドは、座ぐりフライスのところにおいて、底面３２に対して面一とされる、あるいは、陥凹される。各々のファスナー６０のネジ山付きシャンクは、パンチホルダ１２の対応するネジ山付き穴６２に対して係合する。これにより、パンチ保持器１４をパンチホルダ１２に対して機械的に固定することができる。
【００２０】
図１において最も明瞭に示すように、ダウエル用の通路５４を通して、ダウエルピン６４が突出する。図１においては、１つのダウエルピン６４だけが図示されている。ダウエルピン６４は、アセンブリ１０内においてパンチ保持器１４を位置合わせするために設けられており、パンチ保持器１４をパンチホルダ１２に対して位置決めして取り付ける。各々のダウエルピン６４は、パンチホルダ１２に形成されたブラインド孔６６内へと、突出する。バッキングプラグ６８は、例えばボディ２８のパンチ用通路５８内へと圧力嵌めするといったような手法によって挿入されたものであり、パンチ用通路５８を閉塞する。バッキングプラグ６８は、パンチダイアセンブリ１０内において、パンチ１６とパンチホルダ１２との間に配置されている。
【００２１】
インライン型のダウエル用の孔または通路７０が、バッキングプラグ６８を貫通して延在しており、ダウエルピン７２を受領し得るよう構成されている。ダウエルピン７２は、ダウエルピン６４と機能的に協働する。これにより、パンチホルダ１２に対してパンチ保持器１４を位置決めし、パンチホルダ１２とパンチ保持器１４を取り付ける。特に、インライン型のダウエル用通路７０内にダウエルピン７２が挿入されることにより、ダイボタン２２に対してのパンチ１６の位置決めを確実なものとすることができる。バッキングプラグ６８内において、インライン型のダウエル用通路７０は、パンチがパンチ保持器１４によって固定されたときには、パンチ１６の中心線上に位置する。パンチ１６は、インライン型のダウエル用通路７０に対して位置合わせされた付加的な通路（図示せず）を備えることができ、ダウエルピン７２は、パンチ１６に設けられたそのような付加的な通路内へとダウエルピン７２を突出させ得るよう、付加的に長いものとすることができる。
【００２２】
ダウエルピン６４は、パンチ１６の作用端部１５が丸められていて成形されていない場合には、アセンブリ１０から省略することができる。代替可能な実施形態においては、インライン型のダウエル用通路７０は、バッキングプラグ６８から省略することができる。この場合には、プラグ６８を中実なものとすることができる。および／または、バッキングプラグ６８とインライン型のダウエル用通路７０とは、ネジ山付きのものとすることができる。他の代替可能な実施形態においては、バッキングプラグ６８は、バッキングプレート（図示せず）が設けられる場合には、省略することができる。その場合には、バッキングプレート（図示せず）は、パンチ保持器１４のボディ２８に対して、一体的なもの（例えば、単一部材構成）とすることができる、あるいは、付設されたもの（例えば、本体に対して溶接されたバッキングプレート）とすることができる。
【００２３】
パンチ用通路５８は、パンチ１６の挿入および除去を容易なものとし得るよう、パンチ１６のシャンク１７を、スリップフィットするクリアランスでもって受領するような寸法のものとして形成されている。１つの実施形態においては、パンチ１６のシャンク１７およびパンチ用通路５８は、円形横断面を有したものとされ、パンチ用通路５８の直径は、パンチ１６のシャンク１７の直径と比較して、わずかに大きなものとされている。シャンク１７の一部と、パンチ１６の作用端部１５とは、ダイボタン２２に向けてパンチ用通路５８から突出する。パンチ１６の作用端部１５は、切断エッジ５９と、この切断エッジ５９によって囲まれた端面６１と、を備えている。
【００２４】
引き続き図１〜図３に示すように、ボールロック用の孔または通路７４は、ボディ２８の上面３０の開口７３から、ボディ２８の底面３２に向けて、斜めに延在している。ボールロック用通路７４は、パンチ用通路５８の長手方向軸線５５に対して傾斜した長手方向軸線７７に沿って、延在している。これにより、ボールロック用通路７４は、開口７５のところにおいてパンチ用通路５８と交差している。傾斜角度は、長手方向軸線５５，７７どうしの間の内角と等しく、鋭角である。ボールロック用通路７４は、その長さの全体にわたって、ボディ２８によって囲まれている。
【００２５】
ボールロック用通路７４に配置されたボールロック機構７６は、圧縮スプリング７８という代表的な態様とされる弾性部材または付勢部材と、ロッキングボール８０という代表的な態様とされるパンチロッキング部材と、を備えている。代表的な実施形態においては、ロッキングボール８０は、球形である。圧縮スプリング７８は、ロッキングボール８０とパンチホルダ１２との間において、無負荷の自由長さから圧縮される。これにより、スプリング７８は、ロッキングボール８０に対して軸方向の力を印加し、ボールロック用通路７４の開口７５に向けて、ロッキングボール８０を弾性的に付勢する。圧縮スプリング７８は、ロッキングボール８０に対して接触している端部コイルと、パンチホルダ１２に対して接触している端部コイルと、これら双方の端部コイルの間において所定ピッチでもって配置された複数の螺旋巻回アクティブコイルと、を備えている。圧縮スプリング７８のアクティブコイルの直径は、ボールロック用通路７４の直径よりも小さなものとされている。
【００２６】
図４においては、図１〜図３と同様の構成部材については同じ参照符号が付されている。図４に示すように、異なるタイプの付勢部材７９を使用することができる。この付勢部材７９を使用することにより、圧縮スプリング７８の代用として、ロッキングボール８０に対してスプリング負荷を与えることができる。付勢部材７９は、中実円柱ボディまたは中空円筒ボディとすることができ、例えばウレタンといったような弾性材料から形成される。ロッキングボール８０から圧縮力が印加されたときには、付勢部材７９は、膨出する。これにより、付勢部材７９は、ロッキングボール８０に対しての衝撃力とバランスするだけの力をもたらすことができる。
【００２７】
さらに、図１〜図３に示すように、ボール座８２（図１）という態様の凹所が、パンチ１６のシャンク１７に形成されている。ボール座８２は、楕円形状または涙形状のものとすることができる。ボール座８２は、ボールロック用通路７４において開口７５と一致したところにおいて、パンチ１６のシャンク１７に沿って、軸線方向に配置されている。パンチ１６がパンチ用通路５８内へと挿入されたときには、ロッキングボール８０の一部が、パンチ保持の目的で、ボール座８２内に適合する。ボール座８２は、パンチ保持器１４からパンチ１６が意図的でなく逸脱することを防止するようにパンチ１６をロックするための凹所を提供し、パンチの中心軸線回りに、パンチ保持器１４のボディ２８に対して、パンチ１６を回転配向させる。
【００２８】
パンチ１６がパンチ用通路５８に取り付けられたときには、圧縮スプリング７８によって印加される軸方向の力が、パンチ用通路５８の開口７５に向けてロッキングボール８０を弾性的に付勢し、ボール座８２に対しての着脱可能な係合をもたらすロック位置へと付勢する。典型的には、ロッキングボール８０は、ボール座８２のエッジに対して、さらに、第３接触点として、ボールロック用通路７４の径方向側壁に対して、接触する。これにより、ロッキングボール８０に対して、正確な径方向位置が提供される。３点での接触を提供するために、代表的には球状をなす実施形態とされたロッキングボール８０の外径は、ボール座８２の内径よりわずかに大きなものとされている。ロッキングボール８０の力は、パンチ１６に対して、ボールロック用通路７４の長手方向軸線７７に一致した方向の力を、印加する。ロッキングボール８０によってパンチ１６に対して印加された力は、パンチ用通路５８の長手方向軸線５５に対して、したがって、パンチ用通路５８の長手方向軸線５５に一致したパンチ１６の長手方向軸線に対して、非垂直な角度すなわち非直交した角度とされている。
【００２９】
代表的な実施形態においては、ロッキングボール８０は、金属または他の耐久性材料から形成された球状ボールベアリングであり、この球状ボールベアリングのうちの、開口７５からパンチ用通路５８内へと突出している部分は、球の凸状外表面部分である。代替可能な実施形態においては、ロッキングボール８０は、開口７５からパンチ用通路５８内へと突出している径方向部分を有しているような、あるいは、開口７５からパンチ用通路５８内へと突出している例えば台形形状といったような他の機械加工形状を有しているような、非球状のロッキング部材によって、代替することができる。
【００３０】
ボールリリース用の通路８３が、ボディ２８の底面３２から軸線方向に延在しており、ロッキングボール８０のところにおいて、ボールロック用通路７４と交差している。ボールリリース用通路８３は、底面３２からアセンブリ１０内のロッキングボール８０に対してのアクセスをもたらすものであって、位置決めネジ８４を受領し得るよう、内面にネジ山を有している。パンチダイアセンブリ１０の使用時には、位置決めネジ８４は、位置決めネジ８４の先端がロッキングボール８０に対して非接触状態であるように、ボールリリース用通路８３内において引っ込められている。ボールロック用通路７４が、パンチ用通路５８の長手方向軸線５５に対して傾斜していることにより、ロッキングボール８０を、ボールリリース用通路８３内の位置決めネジ８４を使用して、操作することができる。これにより、ボール座８２に対して印加された力をリリース（解放）することができる。
【００３１】
パンチ１６をパンチ用通路５８から取り外す際には、図５に示すように、ツール（図示せず）を、位置決めネジ８４の一端部に対して係合させることができ、これにより、ボールリリース用通路８３内において位置決めネジ８４を軸線方向に進めるために操作することができる。これにより、位置決めネジ８４の反対側の端部を、ロッキングボール８０に対して接触させることができる。ボールリリース用通路８３内において位置決めネジ８４をさらに前進させると、圧縮スプリング７８によって印加される付勢力に対して打ち勝つことができ、ロッキングボール８０をボール座８２から離間させることができる。これにより、ボールロック機構７６が非ロック位置とされ、パンチ１６を容易に交換することができる。ボールロック機構７６が非ロック位置（図５）とされたときには、パンチ１６は、パンチ保持器１４から容易に取り外すことができる。これに代えて、位置決めネジ８４を省略することができる。その場合には、ボールリリース用通路８３内に器具を一時的に挿入することができる。これにより、器具をロッキングボール８０に対して接触させて、ボールロック機構７６を非ロック位置とするだけの力を印加することができる。
【００３２】
継続して図１〜図３に示すように、パンチ保持器１４は、さらに、鋭角でもってボディ２８を通して斜めに延在するさらなる孔または通路８６を備えている。孔または通路８６は、開口９０のところにおいて、ボールロック用通路７４と交差している。特に、通路８６の側壁は、開口８８と開口９０との間においてボディ２８を通して延在している。開口８８は、側面３４と底面３２との間の位置においてボディ２８のエッジ４２に沿って、形成されている。代表的な実施形態においては、通路８６は、開口９０と交差する軸線方向長さ部分８５に沿っては、ネジ山を有していて、開口８８と交差する他の軸線方向長さ部分８７に沿っては、ネジ山を有していない。通路８６は、ボディ２８をなす材料によって、その長手方向の全体において、囲まれている。
【００３３】
通路８６は、パンチ用通路５８の長手方向軸線５５に対して傾斜した、なおかつ、ボールロック用通路７４の長手方向軸線７７に対しても傾斜した、長手方向軸線８９に沿って、延在している。パンチ用通路５８に対しての通路８６の傾斜角度は、長手方向軸線５５，８９間の内角と等しく、鋭角である。通路８６の傾斜角度と、ネジ山付き部分８５の相対的長さと、非ネジ山部分８７の相対的長さとは、特定の用途に応じて構造仕様にしたがって選択することができる。しかしながら、通路８６の長手方向軸線８９は、パンチ用通路５８の長手方向軸線５５に対して平行ではなく、かつ、ボールロック用通路７４の長手方向軸線７７は、パンチ用通路５８の長手方向軸線５５に対して垂直ではない。各通路の配置に関するこれら制限により、底面３２からのボールロック用通路７４に対するアクセスが可能とされ、なおかつ、底面３２からの通路８６に対するアクセスが可能とされる。
【００３４】
位置決めネジ９２という代表的な態様とされる制約部材が、通路８６内に配置されており、通路８６のネジ山付き部分８５に対して噛合し得るよう、外面上にネジ山を有している。位置決めネジ９２は、スタンピング操作時には、ロッキングボール８０の一部に対して接触する。これにより、通路８６内における開口９０からのロッキングボール８０の軸線方向移動を制限することができる。位置決めネジ９２の先端９４とロッキングボール８０との間の接触関係は、点接触とすることができる。あるいは、これに代えて、そのような接触は、狭いラインに沿ったものや、小さな面積にわたったもの、とすることができる。代表的な実施形態においては、力が存在していないときには、位置決めネジ９２の先端９４は、ロッキングボール８０の一部に対して接触する。
【００３５】
通路５８，７４，８６は、図示の簡単化のために、単一の平面内に位置するものとして図示されている。しかしながら、本発明の様々な実施形態においては、そのような制限はない。すなわち、位置決めネジ９２を有した通路８６は、ロッキングボール８０のための通路７４に対してまたパンチ１６のための通路５８に対して、共通の平面内に位置している必要はない。そうではなく、通路５８，７４は、通路５８，８６とは異なる平面内に位置することができる。
【００３６】
位置決めネジ９２は、一端部においては、先端９４に向けて先細りとなっており、先端９４とは反対側の端部においては、駆動ツール上の相補的構造に対して係合し得る形状とされた構造（例えば、六角形の凹所）を有している。代表的な実施形態においては、先端９４は、尖鋭端を有した円錐とされる。これにより、先端９４は、尖鋭先端に向けての先細り形状をなす傾斜面を有している。ロッキングボール８０の湾曲面は、先端９４のうちの、尖鋭端とネジ山付き部分との間における傾斜面に対して接触する。
【００３７】
延出された位置決めネジ９２がロッキングボール８０の軸線方向移動を制限している時には、位置決めネジ９２の先端９４の全部または一部は、開口９０を通して、通路８６からボールロック用通路７４内へと、突出する。ボールロック用通路７４内への先端９４の突出は、ボールロック用通路７４を少なくとも部分的に閉塞する。これにより、スタンピング操作時には、ロッキングボール８０に対する接触によって、ボールロック用通路７４内における開口９０に対してのロッキングボール８０の軸線方向移動を制約することができる。一実施形態においては、ロッキングボール８０の大部分は、位置決めネジ９２の先端９４とパンチ１６との間において、ボールロック用通路７４内に配置される。
【００３８】
位置決めネジ９２は、パンチ１６がパンチ保持器１４のパンチ用通路５８内に取り付けられた後に、さらに、ロッキングボール８０がボール座８２に対して係合した後に、手動で操作されて、ロッキングボール８０に対して係合する。この目的のために、駆動ツールを使用することによって、開口９０に向けて通路８６内を通して位置決めネジ９２を前進させることができる。これにより、位置決めネジ９２の先端９４の一部は、少なくとも部分的に、ボールロック用通路７４を閉塞し、代表的な実施形態においては、位置決めネジ９２の先端９４の一部は、ロッキングボール８０の湾曲部分に対しての一定の接触関係をもたらすことができる。ロッキングボール８０に対しての、位置決めネジ９２の先端９４の係合の作用は、ボール座８２に対してのロッキングボール８０の位置を変更しない。パンチ用通路５８からパンチ１６を取り除くためには、駆動ツールを使用することによって、位置決めネジ９２を緩め、それにより、開口８８に向けて位置決めネジ９２を移動させる。これにより、通路８６内におけるロッキングボール８０の軸線方向移動を自由なものとする。この場合、ボールリリース用通路８３内における位置決めネジ８４の移動により、ボールロック機構７６が動作可能とされる。ボールロック機構７６が非ロック状態とされると、パンチ１６を取り外すことができる。代表的な実施形態においては、この操作により、位置決めネジ９２の先端９４は、ロッキングボール８０に対する非接触関係に配置される。
【００３９】
パンチダイアセンブリ１０を使用したスタンピング操作時には、位置決めネジ９２の先端９４の一部とボールロック機構７６のロッキングボール８０との間の接触関係は、ボールロック用通路７４内におけるロッキングボール８０の機械的係止をもたらす。スタンピング操作時にロッキングボール８０に対して負荷が印加されたとき、位置決めネジ９２は、ロッキングボール８０の付勢に対して協力し、ボール座８２および開口７５に対してのボールロック用通路７４内におけるロッキングボール８０の移動すなわち軸線方向移動を制御することができる。特に、圧縮スプリング７８によって印加された付勢力とともに、位置決めネジ９２とロッキングボール８０との接触は、パンチ１６のシャンク１７に対しての、ボールロック用通路７４内におけるロッキングボール８０の移動または振動を排除する。周期的負荷に関し、軸線方向の制約とともに、ロッキングボール８０の移動または振動を排除することは、ロッキングボール８０およびボール座８２上にバリが形成される量を低減し、ロッキングボール８０が繰返し的衝撃から疲労する可能性を減らし、ストリッピング操作時に、パンチ１６が破損したりあるいはパンチ保持器１４から逸脱したりする傾向を低減させる。スタンピング操作時には、振動の低減化は、パンチ１６の切断エッジおよび動作表面が受ける摩耗を低減させる。
【００４０】
スタンピング操作時に経験される周期的負荷により、パンチ１６は、ロッキングボール８０に対して、周期的力を印加することとなる。位置決めネジ９２と圧縮スプリング７８とは、ロッキングボール８０に対して対抗力を印加する。この対抗力は、周期的負荷に対して対抗し、周期的負荷を平衡化させる傾向がある。これにより、ロッキングボール８０を、平衡状態（例えば、固定された状態、あるいは、静的な状態）に維持する。位置決めネジ９２と圧縮スプリング７８とが協働することにより、ボールロック機構７６が、ボール座８２のエッジに対しての接触関係によってロッキングボール８０が特徴づけられたロック位置に維持することができる。この制約は、位置決めネジ９２と圧縮スプリング７８とが、ロッキングボール８０に対してパンチ１６から印加された負荷を共有するという点において、ボールロック機構７６の動作を改良する。
【００４１】
パンチ１６からロッキングボール８０へと伝達される負荷または力の一部は、位置決めネジ９２へと伝達される。パンチ１６からロッキングボール８０へと伝達される負荷または力の他の部分は、圧縮スプリング７８へと伝達される。負荷の分担は、位置決めネジ９２と圧縮スプリング７８との間でほぼ等しいものとすることができる。あるいは、どちらか一方が、多くの負荷を分担することができる。しかしながら、負荷は、位置決めネジ９２と圧縮スプリング７８とによって共有される。位置決めネジ９２は、従来のスプリング負荷の場合に得られる硬さと比較して、ボールロック機構７６の硬さを、はるかに大きなものへと、増大させるように作用する。
【００４２】
代替可能な実施形態においては、制約部材は、代表的な位置決めネジ９２とは異なる構成を有することができる。例えば、位置決めネジ９２の先端９４は、例えば丸い形状といったような異なるタイプの幾何形状を有することができる。他の例として、制約部材は、ネジ山を有していないものとすることができ、異なる態様で通路８６内に固定することができる。
【００４３】
代替可能な実施形態においては、位置決めネジ９２の先端９４は、通路８６内においてわずかに引っ込めることができる、あるいは、通路８６は、開口７３，７５の間において開口７３に向けてわずかに移動した場所において、ボールロック用通路７４と交差することができる。これにより、パンチ１６に対して力が作用していない時には、位置決めネジ９２の先端とボールロック機構７６のロッキングボール８０とは、代表的な接触関係とを有していない。小さなギャップの導入により、ロッキングボール８０を、ボールロック用通路７４内において、少しの距離にわたって、移動させることができる。しかしながら、移動範囲は、位置決めネジ９２によってもたらされる機械的係止が存在しない場合と比較すれば、低減される。ロッキングボール８０は、短い移動範囲にわたって通路７４内を移動し得るものの、移動範囲の一端においては、位置決めネジ９２の先端９４の一部に対して接触する。ロッキングボール８０は、移動範囲の両端においてボール座８２に対して接触するけれども、ボール移動の規制を圧縮スプリング７８に基づくロッキングボール８０のスプリング負荷だけに依存した従来のボールロック機構と比較した場合には、移動量および運動量が低減されている。
【００４４】
図１に示すように、ダイボタン保持器２０も、また、ダイボタン保持器２０内にダイボタン２２を取り付けるバッキングプレート９６を備えている。ダイボタン２２のクリアランス穴２６は、バッキングプレート９６のクリアランス開口９８と、スラグ排出のための、ダイホルダ１８のクリアランス開口１００と、に対して位置合わせされている。クリアランス穴２６は、パンチ用通路５８の長手方向軸線５５に対して中心合わせされており、スラグ２１の切断のために、パンチ１６の作用端部１５の面取りされたエッジと協働するエッジを有している。
【００４５】
ダイボタン保持器２０は、ボールロック用通路１０２と、スプリング式のボールロック機構１０４と、を備えている。これらは、構成および機能の点で、ボールロック用通路７４およびボールロック機構７６とそれぞれ同様のものであり、ダイボタン２２の交換を容易なものとする。ボールロック機構１０４の圧縮スプリング１０６は、ボールロック機構１０４のロッキングボール１０８を、ダイボタン保持器２０のボール座１１０に対して着脱可能に係合させる。例えばピンまたはネジ山付きボールリリースツールといったような器具を、ボールリリース用通路８３と同様のボールリリース用通路１１２内へと、挿入することができる。これにより、ロッキングボール１０８に対して接触して、ボールロック機構７６のロッキングボール１０８をロック位置から非ロック位置へと移動させる内方力を提供することができる。これに代えて、位置決めネジ８４と同様の位置決めネジ（図示せず）を、ボールリリース用通路１１２内において使用することができる。
【００４６】
ダイボタン保持器２０は、さらに、ボディ１１４と、通路８６と同様の孔または通路１１６と、を備えている。孔または通路１１６は、鋭角でもってボディ１１４を通して斜めに延在しており、ボールロック用通路１０２と交差している。位置決めネジ９２と同様の位置決めネジ１１８が、通路１１６内に配置されている。位置決めネジ１１８は、通路８６内のネジ山に対して噛合し得るよう、外面にネジ山を有している。ダイボタン２２がダイボタン保持器２０に取り付けられた後に、そして、ロッキングボール１０８が、ダイボタン保持器２０のボール座１１０に対して係合した後に、ツールを使用することにより、通路１１６内において位置決めネジ１１８を前進させ、これにより、ロッキングボール１０８に対して力が作用していない時には、位置決めネジ１１８の先端１２２が、ロッキングボール１０８に対して接触した状態とする、あるいは、ほぼ接触した状態とする。ダイホルダ１８からダイボタン保持器２０を取り外すためには、ツールを使用することにより、位置決めネジ１１８の先端１２２を引っ込めて、ロッキングボール１０８との接触関係から引っ込める。後述するように、位置決めネジ１１８は、ロッキングボール１０８に関しての制約部材として機能する。
【００４７】
使用に際しては、図１〜図４に示すように、パンチ１６は、パンチ１６をパンチ用通路５８に挿入することによって、さらに、ロッキングボール８０がボール座８２に対して位置合わせされて係合するまでパンチ１６を捩ることによって、パンチ保持器１４に取り付けられる。ロッキングボール８０とボール座８２との間の係合は、ボール座８２内へと接触するようにロッキングボール８０を付勢する圧縮スプリング７８のスプリングの負荷と協同して、パンチ１６をパンチ保持器１４内においてロックする。ロッキングボール８０が操作者に対してもたらすカチッという触覚および／または可聴音は、ロッキングボール８０がボール座８２に対して適切に着座したことを、知らせることができる。パンチダイアセンブリ１０を使用したスタンピング操作時には、駆動ツールを使用することにより、通路８６内にわたって位置決めネジ９２を前進させ、これにより、ボール座８２に対してのロッキングボール８０の移動を拘束するための機械的係止を提供する。
【００４８】
スタンピング操作における使用時には、パンチダイアセンブリ１０は、典型的には、例えば打抜きプレス（パンチプレス）といったようなスタンピング機械内に取り付けられる。パンチ１６は、パンチ１６の作用端部１５がワークピース２４を穿孔または穴開けしてワークピース材料のスラグ２１を剪断して分離することによってワークピース２４に穴２３を形成し得るに十分な力でもって、ダイボタン２２に向けてスタンピング機械によって駆動される。分離後には、パンチ１６の作用端部１５は、ダイボタン２２のクリアランス穴２６内へとスラグをに押し込む。クリアランス穴２６は、パンチ１６の作用端部１５よりもわずかに大きなものとされている。このような寸法関係は、パンチ１６の作用端部１５の周縁とクリアランス穴２６との間のクリアランスを、ワークピース２４に形成された穴２３からスラグ２１を除去するための効果的な剪断のために必要なものとする。パンチ１６がワークピース２４に形成された穴２３から退避させた際には、スラグ２１は、ストリッパーに対して接触して、パンチ１６の作用端部１５から、除去されるすなわち剥ぎ取られる。クリアランス穴２６，９８，１００は、全体として、パンチダイアセンブリ１０からスラグ２１を排出するための通路を構成する。
【００４９】
スタンピング操作時には、位置決めネジ９２は、通路７４内におけるロッキングボール８０の移動を制御する。特に、位置決めネジ９２は、開口７５から離間する向きにおけるおよびパンチ１６から離間する向きにおけるロッキングボール８０のすべての移動または振動を、阻止するあるいは大幅に低減させる。スタンピング操作時におけるロッキングボール８０のすべての移動または振動は、位置決めネジ９２が設けられていない場合の無拘束的な移動と比較すると、低減される。好ましくは、移動が起こらない、あるいは、無視できる程度の移動しか起こらない。これに代えて、ロッキングボール８０に対して力が作用していない場合に先端９４とロッキングボール８０とが離間されていてこれらが互いに非接触状態とされている場合には、ロッキングボール８０の移動に関する制御は、ロッキングボール８０の移動範囲または振動範囲を低減させるだけのものとすることができる。
【００５０】
パンチ保持器１４からパンチ１６を取り外すには（図５）、駆動ツールを使用することによって、位置決めネジ９２を、通路８６内において引っ込める。これにより、位置決めネジ９２の先端９４は、ロッキングボール８０と接触しない。位置決めネジ９２をこの状態とすることにより、接触関係を解除して、機械的係止を解除することができる。これにより、ロッキングボール８０を通路８６内において自由なものとすることができる。その後、位置決めネジ８４を使用することによりロッキングボール８０をボール座８２から持ち上げることによって、さらに、パンチ保持器１４に対して軸線方向にパンチ１６を動かすことによって、パンチ１６がパンチ保持器１４から取り外される。
【００５１】
図６においては、図１〜図５と同様の構成部材については同じ参照符号が付されている。図６に示すように、本発明の一実施形態においては、マルチ位置保持器１５０が、本発明の一実施形態における制約部材を具現することができる。より詳細には、マルチ位置保持器１５０は、複数のボールロック用通路１５２，１５４，１５６を備えている。これらボールロック用通路１５２，１５４，１５６の各々は、ボールロック用通路７４（図１〜図５）と同様または同一である。マルチ位置保持器１５０は、さらに、複数のスプリング式ボールロック機構１５８，１６０，１６２を備えている。これらスプリング式ボールロック機構１５８，１６０，１６２の各々は、スプリング式ボールロック機構７６と同様または同一である。スプリング式ボールロック機構１５８，１６０，１６２の１つまたは複数のものは、本発明の一実施形態に基づく制約部材を、独立的に備えている。この例においては、ボールロック機構１５８，１６０の各々が、それぞれ位置決めネジ１６４，１６６という代表的な構成とされた制約部材を備えている。位置決めネジ１６４，１６６の各々は、構成および機能に関して、位置決めネジ９２（図１〜図５）と同様または同一である。
【００５２】
ボールロック機構１６２は、制約部材を備えていないけれども、マルチ位置保持器１５０は、ボールロック機構１６２と協働した通路８６を備えている。よって、例示としての実施形態においては、ボールロック機構１６２は、空であるけれども、ボールロック機構１６２は、位置決めネジ９２（図１〜図５）と同様の位置決めネジ（図示せず）を受領することができる。したがって、位置決めネジ１６４，１６６の少なくとも１つは、それぞれの通路８６内において、除去することができる、あるいは、非活性化位置へと退避させることができる。
【００５３】
図７においては、図１〜図６と同様の構成部材については同じ参照符号が付されている。図７に示すように、本発明の一実施形態においては、異なるタイプの制約部材を使用することができ、これにより、ロッキングボール８０の移動範囲を制御することができる。制約部材の代替可能な実施形態を具現するために、通路８６が修正されている。この場合には、通路８６は、ネジ山付き部分１３０と、ネジ山のない部分１４０と、を備えている。ネジ山のない部分１４０は、ネジ山付き部分１３０と、ボールロック機構のための通路８６がボールロック用通路７４と交差する開口９０と、の間に配置されている。
【００５４】
制約部材は、ピン１３２を備えている。ピン１３２は、開口９０を通して通路８６からボールロック用通路７４内へと突出する先端１３４を有している。代表的な実施形態においては、ピン１３２の先端１３４は、丸められた凸状湾曲面を有している。位置決めネジ１３６という代表的な態様とされたネジ山付き部材が、通路８６のネジ山付き部分１３０に対して係合している。圧縮スプリング１３８という代表的な態様とされたスプリング付勢部材が、位置決めネジ１３６とピン１３２との間に配置されている。通路８６のネジ山なし部分１４０は、圧縮スプリング１２８とピン１３２とを受領している。圧縮スプリング１３８は、ピン１３２のうちの、先端１３４とは反対側の端部と、位置決めネジ１３６と、の間において、圧縮される。これにより、圧縮スプリング１３８は、ピン１３２に対して、開口９０に向かう向きにピン１３２を付勢する付勢力を印加する。位置決めネジ１３６の位置と、圧縮スプリング１３８の特性とは、弾性的な付勢力の大きさを決定する。通路８６は、さらに、パンチ保持器１４に対しての制約部材の取付を容易なものとし得るよう、穴開け形成された他のネジ山なし部分１４２を有している。
【００５５】
パンチ１６がパンチ用通路５８に取り付けられた後に、そして、ロッキングボール８０がボール座８２に対して係合された後に、ピン１３２および圧縮スプリング１２８が、通路８６内に配置される。駆動ツールを使用することにより、通路８６内において位置決めネジ１３６を前進させる。これにより、圧縮スプリング１２８およびピン１３２を、通路８６内に配置することができる。パンチダイアセンブリ１０を使用したスタンピング操作時には、ピン１３２とロッキングボール８０との接触関係が、上述したようにして、ボールロック用通路７４内におけるロッキングボール８０のすべての軸線方向移動を阻止する、あるいは代替的には、軸線方向の移動範囲を大幅に低減させる。パンチ１６をパンチ用通路５８から取り外すには、駆動ツールを使用することにより位置決めネジ９２を緩めて、通路８６のネジ山付き部分１３０との係合関係から位置決めネジ９２を解除し、ピン１３２および圧縮スプリング１２８を解放する。これにより、ピン１３２は、通路８６内において少なくとも部分的に通路８６を閉塞した状態から解放され、これにより、ロッキングボール８０に関しての軸線方向移動の制御を提供することができる。
【００５６】
実験例
以下の実験例は、本発明の様々な実施形態の詳細を例示するためのものであって、本発明の精神および範囲を制限することを意図したものではない。
【００５７】
テスト手順
同一構成の２つのパンチが、プログレッシブスタンピングダイのステーション内に取り付けられた。第１パンチは、プログレッシブスタンピングダイ内において、ボールの反発および振動を制御するための制約部材が設けられていない従来のボールロック機構を使用することにより、保持された。第２パンチは、プログレッシブスタンピングダイ内において、図１〜図５に図示したものと実質的に同じボールロック機構と、位置決めネジ９２という態様の制約部材と、を使用して、保持された。特定のツール構成は、第１パンチに関しては、Dayton Progress True Position（登録商標） のＢＲＴ１６ヘビーデューティーボールロック保持システムを備えており、制約部材を備えるように修正された第２パンチに関しては、Dayton Progress True Position（登録商標） のＢＲＴ１６ヘビーデューティーボールロック保持システムを備えている。パンチの各々は、ヘビーデューティーボールロック用のボール座を有したDayton Progress BJX 16 1990 P10.3 AISI M2 コーティングなしパンチとされた。
【００５８】
２つのパンチは、同一のテスト状況を受けた。両パンチを保持しているプログレッシブスタンピングダイは、往復移動型のスタンピングプレス内に配置され、スチールシートを穴開けする一連のスタンピング操作が実行された。自動の供給システムを使用することにより、コイルからプログレッシブスタンピングダイへとスチールシートが供給された。プログレッシブスタンピングダイを通してのスチールシートの前進ごとに、往復移動型のスタンピングプレスは、複数のパンチを駆動して、スチールシートに同時に複数の穴を開けた。各穿孔時には、各々のパンチは、スタンピングプレスによって印加された同じ負荷を受けた。すべてのテストは、スタンピングプロセス時の注油なしで実行され、スチールシートは、コーティングされず、亜鉛メッキされなかった。
【００５９】
第１段階においては、パンチを使用することにより、Dual Phase 780(DP780) グレードのAdvanced High Strength Steel(AHSS)スチールシートが穿孔された。両パンチは、２４，９６８ストロークにわたって DP780スチールシートに対して接触して穿孔した。シートの穿孔は、異なる場所において行われた。第２段階においては、両パンチを使用することにより、Dual Phase 980(DP980) グレードのAdvanced High Strength Steel(AHSS)スチールシートが穿孔された。両パンチは、６５，８２１ストロークにわたって DP980スチールシートに対して接触して穿孔した。シートの穿孔は、異なる場所において行われた。２つのパンチが経験した累積的な回数は、９０，７８９であった。
【００６０】
スチールシートに対して繰返し的に接触するパンチの表面は、表面トポロジーを次第に変更するような摩耗を受ける。パンチの表面は、表面組織が変化し、これにより、双方のパンチに関して、摩耗度合いを相対的に評価することができる。摩耗の１つの見地においては、材料が位置ずれして、次第にパンチ面から除去されることである。
【００６１】
切断エッジの近傍において各パンチの切断表面の表面組織が、Veeco Instruments社(Plainview、N.Y.)から市販されているWYKO NT8000光学プロファイラーを使用して、各パンチの選択された領域において、測定された。得られた表面組織データは、WYKO Vision 32ソフトウェアのバージョン4.20を使用して解析された。表面組織データを使用することにより、２つの異なるパンチの作用表面の２次元領域において生じる摩耗が、これらの領域内における山と谷という観点から、定量化された。各パンチの切断表面の選択された領域は、WYKO NT8000光学プロファイラーを使用して、使用前と、２４，９６８ストローク後と、９０，７８９ストローク後と、に関して評価された。
【００６２】
データを得るために使用されたテスト状況の主要な測定パラメータおよび分析パラメータは、以下の通りである。
【００６３】
【表１】
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【００６４】
２つのパンチのテスト条件は、一方のボールロック保持システムにおいてボールの反発および振動を制御するための制約部材が使用されていること以外は、同一であった。
【００６５】
表面組織データから得られた量は、Ｓａであった。Ｓａは、測定領域内の表面全体にわたって評価された３次元（３Ｄ）平均の表面粗さである。３Ｄ平均表面粗さ（Ｓａ）は、ベストフィットの平均平面に対しての表面組織の平均偏差を定量化したものであり、表面組織に対しての変化の総量に関する一般的な指標を表すものである。表面組織データから得られた他の量は、Ｖｍ（ｍｒ）であった。Ｖｍ（ｍｒ）は、ｍｒに対応した高さ位置から表面の最高ピーク位置までのところにおいて含まれる表面材料の量である。パラメータ「ｍｒ」は、０％から１００％にわたって任意の値にセットすることができる。この例においては、８０％にセットされた。
【００６６】
比較例
制約部材を有していない従来のボールロック保持システムに関して、摩耗が評価された。使用前においては、３Ｄ表面粗さの平均Ｓａは、０．１１μｍと決定され、Ｖｍ（ｍｒ）は、０．００００７３ｍｍ３／ｍｍ２と決定された（図８）。２４，９６８ストローク後には、３Ｄ表面粗さの平均Ｓａは、０．１７μｍと決定され、Ｖｍ（ｍｒ）は、０．００００５４ｍｍ３／ｍｍ２と決定された（図８）。９０，７８９ストローク後には、３Ｄ表面粗さの平均Ｓａは、１．３２μｍと決定され、Ｖｍ（ｍｒ）は、０．０００２２８ｍｍ３／ｍｍ２と決定された（図８）。図１０は、９０，７８９ストローク後に、パンチの切断エッジと交差するパンチ表面が示す線形表面分布を示している。
【００６７】
実施例
制約部材を有したボールロック保持システムに関して、摩耗が評価された。使用前においては、３Ｄ表面粗さの平均Ｓａは、０．１４μｍと決定され、Ｖｍ（ｍｒ）は、０．００００５９ｍｍ３／ｍｍ２と決定された（図８）。２４，９６８ストローク後には、３Ｄ表面粗さの平均Ｓａは、０．１３μｍと決定され、Ｖｍ（ｍｒ）は、０．００００４８ｍｍ３／ｍｍ２と決定された（図８）。ＤＰ７８０スチールシートに対してパンチが衝撃を与えた第１段階のストロークの際には、機械加工された材料が平滑化されるにつれて表面粗さが減少する場合に、摩耗が起こる。
【００６８】
９０，７８９ストローク後には、３Ｄ表面粗さの平均Ｓａは、０．７９μｍと決定され、Ｖｍ（ｍｒ）は、０．０００１４１ｍｍ３／ｍｍ２と決定された（図８）。制約部材を有していないボールロック機構によって保持されたパンチに関する対応する値と比較すると、表面粗さおよび除去された材料の量は、それぞれ６７％および６２％低減する。ボール反発および振動に関して制約部材によってもたらされた抑制効果は、これら低減された数値から明らかである。
【００６９】
図９は、９０，７８９ストローク後に、右側のエッジに関してパンチの切断エッジと交差するパンチ表面が示す線形表面分布を示している。図９と図１０との比較から明らかなように、ボール反発および振動に関して制約部材によってもたらされた抑制効果により、切断エッジ上において除去される材料の量がおよそ２０％低減したことである。
【００７０】
本明細書においては、「垂直」や「水平」等といったような用語は、例示のためのものであって、限定のためのものではない。例えば「上に」や「の上に」や「下側」や「側」や「上側」や「下側」や「上方」や「直下」や「下方」といったような用語は、水平面に関して規定される。本発明の精神および範囲を逸脱することなく、本発明を記述するために様々な他の視点を使用し得ることは、理解されるであろう。また、本発明における特徴物は、図面上において必ずしも一定の比率で図示されているわけではないことも、理解されるであろう。
【００７１】
層や領域や基体のような構成部材が、他の構成部材の「上に」や「上で」位置すると記載されている際には、そのような構成部材を他の構成部材上に直接的に配置することも、また、さらなる構成部材すなわち介在部材を介在させて配置するともに、できることは、理解されるであろう。対照的に、構成部材が、他の構成部材に対して「直接的に上に」位置していると記載されている際には、介在部材は存在しない。また、構成部材が、他の構成部材に対して「取り付けられている」や「連結されている」や「接続されている」と記載されている際には、その構成部材は、他の構成部材に対して直接的に連結または接続することができる、あるいは、介在部材を介在させることができる、ことは、理解されるであろう。対照的に、構成部材が、他の構成部材に対して「直接的に取り付けられている」や「直接的に連結されている」や「直接的に接続されている」と記載されている際には、介在部材は存在しない。また、本発明における特徴物は、図面上において必ずしも一定の比率で図示されているわけではないことも、理解されるであろう。
【００７２】
本明細書中の用語は、特定の実施形態だけを記述する目的のものであって、本発明を制限することを目的としたものではない。本明細書においては、特段に明示していない限り、単数形の表現であっても、複数形の態様をも含むことを意図している。また、本明細書においては、「を有している」および／または「を備えている」という用語が、特徴点や完全体やステップや操作や構成部材や構成要素が存在することを特定するものであり、１つまたは複数の他の特徴点や完全体やステップや操作や構成部材や構成要素が存在することをあるいは追加されることを排除するものではないことは、理解されるであろう。さらに、「を備えている」や「を有している」等の用語が、発明の詳細な説明や特許請求の範囲において使用されている場合には、それら用語は、上記と同様に、他の要件の存在や追加を排除するものではない。
【００７３】
本発明につき様々な実施形態に関する説明によって例示したけれども、そして、それら実施形態について詳細に上述したけれども、本出願人は、それら実施形態によって、本発明の精神や添付の特許請求の範囲を制限したり限定したりすることは、意図していない。当業者には、追加的な利点や修正は、自明であろう。したがって、本発明のより広範な見地は、上述した特定の詳細や、代表的な装置や方法や、上述された実例、によって、制限されるものではない。
【符号の説明】
【００７４】
１４  パンチ保持器（保持器）
１６  パンチ（ツール）
１７  シャンク
２４  ワークピース
２８  ボディ
３０  上面（第１表面）
３２  底面（第２表面）
３４  側面（側壁）
３６  側面（側壁）
３８  側面（側壁）
５８  パンチ用通路（第１通路）
７４  ボールロック用通路（第２通路）
７５  開口（第１開口）
７８  圧縮スプリング（スプリング付勢部材）
７９  付勢部材
８０  ロッキングボール（ロッキング部材）
８２  ボール座
８５  ネジ山付き部分
８６  通路（第３通路）
９０  開口（第２開口）
９２  位置決めネジ（制約部材、ネジ山付き部材）
９４  先端（突出部分）
１３２  ピン（制約部材、ネジ山なし部材）
１３４  先端（突出部分）
１３６  位置決めネジ
１３８  圧縮スプリング（スプリング付勢部材）
【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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【国際調査報告】
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