(57)【要約】　　　（修正有）【課題】バリ等の無い綺麗な打ち抜き加工面が形成でき、ダイと協働で切刃部を打ち抜きの度に研磨でき、しかも積層板の層間剥離、カス上り等を伴うことの無い打ち抜きポンチを提供すること。【解決手段】ダイの上面に垂直な外周面の下端の単一水平面内に、切刃部１０を位置させたポンチの下面に、切刃部に連続する略凹弧面１２で囲まれた凹陥部１３を形成し、該ポンチとダイとのクリアランスを、打ち抜き時にポンチの前記凹弧面に作用する内圧により切刃部外面がダイ内面に当接する寸法とした。【選択図】図４
2004074182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
打ち抜きポンチが、ダイの上面に対し垂直な外周面下端たる単一水平面内に位置する尖鋭な切刃部とを具備し、
該ポンチの下面は、前記切刃部に連続する略凹弧面で囲まれた凹陥部とされており、
該ポンチの切刃部とダイとのクリアランスと、切刃部の肉厚とが、打ち抜き作動時に凹陥部の前記略凹弧面に作用する内圧により、該切刃部がダイ内周面に当接する寸法に選定されていることを特徴とする
自己研磨性を有する打ち抜きポンチ装置。
【請求項２】
ダイの上面に、ワーク押えを兼ねるポンチガイドが配設され、該ポンチガイドのガイド孔に、ポンチが摺動自在に貫挿されており、該ガイド孔の開孔径がポンチの外径と同寸法に設定されている請求項１記載の自己研磨性を有する打ち抜きポンチ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等の穴、スリット或は外形等の打ち抜きを行うポンチ装置の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子機器類のプリント基板その他の薄板部材として、積層合成樹脂薄板、或は銅、アルミ等の金属薄板と合成樹脂薄板との積層板等が多用されており、これ等の薄板に、穴、スリット或は外形等の成形加工として、ポンチによる打ち抜き加工が行われている。
【０００３】
プレス加工としての、ポンチとダイとによる打ち抜き加工では、板材が数ｍｍ以上の厚さの場合、図１８ないし図２１に示すごとく、ポンチＥ、ＦとダイＧ、Ｈとの間にクリアランスＩ、Ｊを設けることが必須とされ、クリアランスＩが小さすぎると、図１８に示すごとく、上層と下層との割れに、食い違いＫ１、Ｋ２が生じ、中間部が引張りによって切断され、図１９に示すごとく、Ｓ字状破断面Ｋが生じ、クリアランスＪが大きすぎると図２０に示すごとく、中間部の引張りによる切断片が上方へ変曲し、図２１に示すごとく、バリＣが発生することが知られている。
【０００４】
被加工材たる板材が１ｍｍ以下の合成樹脂の積層板、合成樹脂板と銅薄板との積層板のごとき薄板の場合でも同様の現象が生じている。
【０００５】
即ち図１１、図１２及び図１３に示すごとく、板厚に応じてクリアランスＬも小さく選定されるが、ポンチＭがダイスＮに向い板材Ｏにくい込み、Ｐ方向に剪断力が作用すると、パンチによる打ち抜きは、パンチとダイとにより被加工板材を挟んで引きちぎる破壊による加工であるため、打ち抜き部Ｑと、残部Ｒとの境界に図１３に示すごとく、広い範囲にわたるクラックＳが発生し、前記図２０、図２１について説明したと同様にバリの発生或は合成樹脂が糸状に引き伸ばされて打ち抜き穴面に残存する所謂糸バリが発生していた。
【０００６】
また、小径孔或は小幅のスリット等の打ち抜き用のポンチでは、図１１ないし図１５に示す如く、ポンチの刃先底面がフラットに成形されているため、図１１に示すごとく、刃先Ｘに摩耗が生じて丸くなり、打ち抜きの繰り返しにより摩耗がポンチ外周面に波及し、前記クリアランスＬが大となると共に、ポンチの切れ味も劣化し、図１８ないし図２１について説明したバリＣ、Ｓ字状破断面Ｋ或は糸バリ等の発生が著しくなる問題が存する。
【０００７】
更に、ポンチの底面が平面の場合、打ち抜き終った瞬間に、抜きカスとポンチ底面との間に真空部分が発生し、高速で上下駆動されているポンチの上昇時に抜きカスが吸引されて所謂カス上り現象が生ずる問題もある。
【０００８】
また前記底面が平面のポンチでは、被加工板材が積層板の場合には、上層の材料が剪断されると同時に延伸された上層の材料がポンチの切刃部分を覆い、そのまま下層材料に当接するため、下層の材料はポンチの切刃が直接当接せずに剪断されるため切断面にバリが発生し易い問題が存するのみでなく、上述の状態のポンチでは、被加工板材に作用する打ち抜き圧が打ち抜き完了まで連続的に変化することとなり、打ち抜き面に変形、撓み、バリ等が生ずる問題もある。
【０００９】
図１５について既述したごとく積層材に、特に接着剤が使用されている積層材に層間剥離が生ずると、厚さの寸法精度の低下のみでなく、加工時の空気の圧縮現象により、微粉となった抜きゴミの剥離部分への侵入の問題も発生する。
【００１０】
前述の抜きカス、抜きクズのポンチ上昇に伴なう問題点の解決策として、図１６に示されるようにポンチＴに空気噴出路Ｕを設け抜きカスＶを吹き飛ばす構造としたり、図１７に示すごとく、抜きカスＶを積極的にバネ弾性で排出する構造等も提案されているが、ポンチの構造が複雑となり、ポンチが小形の場合、加工困難となる問題を有している。
【００１１】
前記諸問題に対し、特開平１１−２４５１９８号公報所載の発明も提案されているが、ポンチとダイスとの相互作用については、該公報の図５に関し、段落番号００１９に、ポンチを分割しなかった場合に、全周縁が凸弧で形成されているポンチでは、スリット穴３４の半円状の両端３５の外方にクラック３６が発生した旨が記述され、ポンチが全周にわたり凸弧刃縁を具備するものの欠点が記述されており、凹弧刃縁を組み合わせた点の有効性は記述されているものの、ポンチの切刃が単一平面において、全周にわたり凸弧刃縁とされている場合の作用時における被加工品のクラックの発生防止策、ポンチ寿命の延長策等については全く開示されていない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の打ち抜きポンチ装置の有する問題点に鑑み、本発明は、ポンチとダイとの間に広いクリアランスを設ける必要がなく、従ってクリアランスの存在によるクラックの発生、バリや糸バリの発生等が無く、ポンチの打ち抜き作動時には、ポンチの切刃部が、該刃部に作用する内圧によってダイ内面に当接して常時仕上研磨された状態となり、鋭い切刃部が常に被加工板材に切り込む作用を生じ、この切り込みにより、ポンチ下面と被加工板材との間に密封された空気を、該ポンチの切刃部で囲まれた凹陥部内で受止し、前記切刃部の研磨圧として利用することにより、尖鋭な切れ味で、常にクラックの発生や剪断に伴うバリ、糸バリの発生を防止できるのみでなく、該凹陥部の内圧で、剪断完了時に抜きカス、抜きクズの下方への排出が確実に行われ、簡単な構造でありながら尖鋭な切れ味を長期にわたって維持でき、しかもポンチの加工が容易であり、如何なる形状の切刃部でも成形できる打ち抜きポンチ装置を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、請求項１の発明では、打ち抜きポンチが、ダイの上面に対し垂直な外周面と、該外周面下端たる単一水平面内に位置する尖鋭な切刃部とを具備し、該ポンチの下面は、前記切刃部に連続する略凹弧面で囲まれた凹陥部とされ、該ポンチの切刃部とダイとのクリアランスと切刃部の肉厚とが、打ち抜き作動時に凹陥部の前記略凹弧面に作用する内圧により、該切刃部がダイ内周面に当接する寸法に選定されているという構成とした。
【００１４】
請求項２の発明では、請求項１の発明に、ダイの上面に、ワーク押えを兼ねるポンチガイドが配設され、該ポンチガイドのガイド孔にポンチが摺動自在に貫挿されており、該ガイド孔の開孔寸法がダイの開孔寸法と同寸法に設定されているという構成要件を付加した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１ないし図１０は、請求項１及び請求項２の両発明を併せ適用した実施の一例を示しており、図１、図６及び図７はポンチ１とダイ２及びポンチガイド３並びに被加工板体４、５、６を要部のみの拡大縦断面図として示しており、図２ないし図５はそれぞれ拡大率の異なる拡大半截縦断面図として示している。
【００１６】
各図において、ポンチ１の切刃部の外形寸法と、ダイ２の開口寸法と、ポンチガイド３の開口寸法とは、ポンチ１が噛み合いを生ずることなくダイ２とポンチガイド３の内孔に摺動自在に嵌入しうる微小クリアランスで嵌入され、組み合わされており、図示実施例の各部材は、図８、図９及び図１０に示されるごとく、略正方形のポンチ１を基準として成形されている。なお、本発明の場合、前記クリアランスは３ミクロンメートル〜０．５ミクロンメートルの範囲で、ポンチ及びダイの材質及び被加工板材の材質に応じて選定される。
【００１７】
ポンチ１は、ダイ２の上面７に対し垂直な外周面８と、外周面８の下端たる単一水平面９内に位置する尖鋭な切刃部１０とを具備し、ポンチ１の底面１１は、切刃部１０に連続する略凹弧面１２で囲まれた凹陥部１３を形成している。
【００１８】
図１ないし図７に示す実施例では、略凹弧面１２は、図２に明示されているごとく、二つの緩斜面１４、１５で形成さており、刃先の角度は３０度〜４５度の範囲に選定されているが、単一の緩弧面であってもよく、また凹陥部１３を形成するポンチ１の底面１１は平坦面に形成されているが凹陥部１３は、切刃部１０を下端とするドーム形状であってもよく、その深さは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に選定されている。然し、被加工板材の材質に応じ、前記角度及び深さは実験的に選択、変更される。
なお、図８ないし図１０に示す実施例では略凹弧面１２は、斜面１２Ａと斜面１２Ｂとで形成されており、切刃部１０を形成する斜面１２Ａの角度θ１は４５度、斜面１２Ｂの角度θ２は３０度に設定され、切刃部１０の一辺の長さは、１．９８ミリメートル、斜面１２Ａと１２Ｂとの高さＨ１とＨ２とは０．２〜０．３ミリメートルの範囲に選定されている。
これ等の斜面１２Ａ、１２Ｂを含む凹弧面１２、凹陥部１３の成形は、立方晶窒化ほう素系またはダイヤモンド系の工具によるドリル加工、リーマー仕上げ、タップ立て仕上げ等により行われ、ポンチ１の材質としては、ＨＲＣ６４（ロックウエル硬度計、スケールＣ）程度のものが採用される。
【００１９】
図１ないし図４は本発明装置の１実施例の作用を時系列的に表しており、図１においてダイ２の上面７に被加工板材４を静置してポンチガイド３で押圧保持し、ポンチ１を降下させた状態を略示しており、ポンチ１の降下に従い、被加工板材４の上面とポンチガイド３の内周面とポンチ１の凹陥部１３とで囲まれた空間に閉じ込められた空気は、矢印で示すごとく、囲繞する各面に押圧力を作用させるが、該空間の容積は、図１１ないし図１５に示したポンチＭの底面が平坦面である場合に比し、凹陥部１３の容積分だけ大きいので、空気の圧縮度合は著しく小さくなり、図４に示されるごとく、被加工板材４の打ち抜き部Ｑを撓曲させること無く、ポンチ１の切刃部１０が図２に示すごとく被加工板材４に切り込み、この切り込みにより打ち抜き部の被加工板材４は、ポンチ３の凹陥部１３の中心方向に押圧される。
【００２０】
この切刃部１０の被加工板材４への進入は、尖鋭な切刃部１０の突き刺さりと切断であるため、被加工板材４の切断部のクラックＳの発生は図３に示されるごとく僅少に留まる。
【００２１】
また切断されつつある打ち抜き部Ｑは、図４に示されるごとく、凹陥部１３内に撓曲され、収容されるため、切刃部１０による切断面にテンションをかけることとなり、引張られた状態で切刃部１０が当り、切断が促進され、バリの無い綺麗な切断面が得られる。
【００２２】
以上記述したポンチ１による打ち抜き作用において、ポンチ１の切刃部１０が被加工板材４に当接した時点から、打ち抜きが完了するまでの間のポンチ１と打ち抜き部Ｑとの間に閉じ込められた空気圧の作用を考察すると、図５に示されるごとく、凹陥部１３に閉じ込められた空気の圧縮圧Ｐ１、Ｐ２と、被加工板材４の切断部からの、押圧力Ｐ３とがポンチ１の切刃部１０内面に作用し、この圧縮圧Ｐ１、Ｐ２と押圧力Ｐ３とにより切刃部１０とその上部の外周面８とは、ダイ２の内周面に弾圧接触され、ポンチ１の切刃部１０の弾性膨出変形が防止されると同時に、該切刃部１０を鋭くする研磨作用をも生ずる。
【００２３】
本発明の前記作用により、ポンチ１の下面１１と被加工板材４の上面との間の空気は、凹陥部１３に貯溜され、切断されつつある打ち抜き部Ｑも凹陥部１３内へ一時的に収容されるので、この凹陥部１３の内圧で打ち抜き部Ｑは排出され、従来の打ち抜き作業で必要であった空気排出の為のプレス速度の低速化を全く考慮することなく生産性を向上させうる。
【００２４】
また尖鋭な切刃部１０が最初に被加工板材４に当接し、切断作用を生ずるので、表面が銅箔の被加工板材４でも、表面が合成樹脂材の被加工板材４であっても、切断のキッカケを強制的に作るので、位相のずれた位置でのクラックの発生を防止する。
【００２５】
更に、凹陥部１３内へ、打ち抜かれる板材、打ち抜きゴミ、粉体等を一時的に収容するので、これ等がポンチ１の切口に架かり、製品の歪みや寸法精度を狂わせることも無い。
【００２６】
本発明では、図６に示すごとく被加工板材５の上面に金属層１６が位置する被加工板材５でも、或は図７に示すごとく被加工板材６の下面に金属層１７が位置する被加工板材６であっても、常に尖鋭な切刃部１０が切り進み、該金属層１６、１７を切断するので切口に金属のダレを生ずることが無い。
【００２７】
請求項２の発明では、ポンチガイド３のガイド孔１８の開孔寸法がポンチ１の外径と同寸法に設定されているので、ポンチ１の切刃部１０はポンチガイド３のガイド孔１８との接触でも研磨作用を受け、その尖鋭な切れ味を維持できるのみでなく、ポンチ１とダイ２とのクリアランスが小さく設定されていても、高速運転時に、ポンチ１は正確にダイ２内へ導入される。
【００２８】
【発明の効果】
請求項１の発明では、ポンチ１がダイ２の上面に対し垂直な外周面の下端の単一水平面内に位置する尖鋭な切刃部１０と、切刃部１０に連続する略凹弧面１２で囲まれた凹陥部１３とを具備し、前記ポンチ１とダイ２との間のクリアランスと切刃部１０の肉厚とが、打ち抜き作動時に、凹陥部１３の略凹弧面１２に作用する内圧により、切刃部１０がダイ２の内周面に当接する寸法に選定されているので、打ち抜き作動時に被加工板材４とポンチ１の下面１１との間に閉じ込められた空気は凹陥部１３に閉じ込められるが、従来の平坦下面のポンチに比し、凹陥部１３の容積分だけ該空気の圧縮度合は小さくなり、従って加工当初は、打ち抜き部Ｑを撓曲させることなく切刃部１０が被加工板材４に切り込み、次いで該打ち抜き部Ｑを凹陥部１３の中心方向へ押圧するので、加工初期に打ち抜き部Ｑの周囲にクラックを発生させる率が著しく小となり、切断面にバリ、糸バリ等を発生させない効果を奏する。
【００２９】
また尖鋭な切刃部１０が最初に被加工板材４に切り込み、かつ打ち抜き部Ｑは凹陥部１３内へ撓曲しながら押圧される結果として、切断面には、凹陥部中心方向への引張り力が作用した状態で切刃部１０が切り込むこととなり、切断を助長し、バリの無い綺麗な切断面を形成しうる効果を奏する。
【００３０】
既述のごとく、ポンチ１による被加工板材４への切り込み時に、略凹弧面１２に作用する切込み圧、凹陥部１３内に閉じ込められた空気、打ち抜き部Ｑによる前記略凹弧面１２に作用する押圧力により、ポンチ１の切刃部１０とこれに連続するポンチ１の外周面とは打ち抜きの往復作動ごとにダイ２の内周面と摩擦接触して研磨作用を受けるので、切刃部１０は常に尖鋭さを保持し、長いポンチ寿命を保持できる効果を奏する。
【００３１】
ポンチ１の切刃部１０が、常に尖鋭な切れ味を保持する結果として、切断面にバリ、糸バリ等の発生の無い美麗な切断面を形成できる効果も奏する。
【００３２】
本発明に係る打ち抜きポンチ装置では、凹陥部１３内に打ち抜き部Ｑが保持され、打ち抜きゴミ、粉体等も同じに打ち抜き部Ｑに保持されたままで１回ごとの打ち抜きが完了し、凹陥部１３の周囲が略凹弧面であることにより打ち抜きと同時に下方へ排出されるのでカス上り、粉塵等のワークへの付着等も、空気吹出し、バネ材による押し出し等の付加装置なしで実現でき、高速運転が可能となり生産性を向上させうる効果を奏する。
【００３３】
請求項２の発明によると、ポンチガイドの開孔寸法がポンチの外径と同寸法とされているので、ポンチとダイとのクリアランスが僅少であっても、ポンチが正確にダイと協働できるのみでなく、ポンチガイド内の往復動によってもポンチの研磨を行いうる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の一例の要部の略示縦断面図である。
【図２】図１に示すものの加工初期のパンチの作用の半截略示縦断面図である。
【図３】図２に示す状態より加工が進行した状態のパンチと被加工板材との関係を示す図２と同様の半截略示縦断面図である。
【図４】打ち抜き完了の時点の図３と同様の半截略示縦断面図である。
【図５】パンチとダイと、加工時にパンチの凹陥部が受ける作用との関係を示す図４と同様の半截略示縦断面図である。
【図６】金属層が上面に存する被加工板材と加工状態を示す図１と同様の略示縦断面図である。
【図７】金属層が下面に存する被加工板材の加工状態を示す図６と同様の略示縦断面図である。
【図８】ポンチの１実施例の斜面図である。
【図９】図８に示すものの底面図である。
【図１０】図９中Ｚ−Ｚ線縦断面図である。
【図１１】従来のポンチとダイとの加工時の位置関係を示す半截略示縦断面図である。
【図１２】図１１に示すものの加工初期の状態の図１１と同様の半截略示縦断面図である。
【図１３】図１１に示すものの被加工板材の生ずるクラックの状態を示す図１１と同様の半截略示縦断面図である。
【図１４】図１１に示す装置のポンチ下降初期の被加工板材の受ける作用を示す略示縦断面図である。
【図１５】図１４に示す装置による加工時に被加工板材に生ずる層間剥離を模型的に示す略示縦断面図である。
【図１６】従来装置における打ち抜きカスの空気吹出しによる除去手段の要部の略示縦断面図である。
【図１７】従来装置における打ち抜きカスのバネによる除去手段の要部の略示縦断面図である。
【図１８】金属板のクリアランスが小さい従来装置によるポンチによる打ち抜き時に金属板の受ける破断構造の説明的縦断面図である。
【図１９】図１８に示す金属板の打ち抜き完了時の金属板の打ち抜き面構造の説明的縦断面図である。
【図２０】金属板のクリアランスが大きい従来装置によるポンチによる打ち抜き時に金属板の受ける破断構造の説明的縦断面図である。
【図２１】図２０に示す金属板の打ち抜き完了時の金属板の打ち抜き面構造の説明的縦断面図である。
【符号の説明】
１　ポンチ
２　ダイ
３　ポンチガイド
７　ダイの上面
８　ポンチの外周面
１０　切刃部
１２　略凹弧面
１３　凹陥部
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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