(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチホルダへの取付け用軸部及び先端刃部を有するパンチと、ダイホルダへの取付け用軸部及びアンビル部並びに２分割され開閉可能に枢着され前記パンチの先端刃部と対向する受刃部を形成した可動ブレードを有するダイとからなり、前記パンチ及びダイによって複数枚の金属薄板の重合部を部分的に剪断しつつ塑性変形させて可動ブレード間に膨出させ、かつ、該可動ブレード間で前記パンチとアンビル部とで前記金属薄板の膨出部を据え込み圧延して前記金属薄板の剪断部へ張り出させて結合する金属薄板の結合装置において、
前記可動ブレードの受刃部をダイホルダへの取付け用軸部と同芯の円弧形状とし、これと対応する前記パンチの先端刃部をパンチホルダへの取付け用軸部と同芯の円弧形状とし、前記ダイの可動ブレードの分割面に前記パンチの先端直径以下の隙間を形成したことを特徴とする金属薄板の結合装置。
【請求項２】
パンチホルダへの取付け用軸部及び先端刃部を有するパンチと、ダイホルダへの取付け用軸部及びアンビル部並びに２分割され開閉可能に枢着され前記パンチの先端刃部と対向する受刃部を形成した可動ブレードを有するダイとからなり、前記パンチ及びダイによって複数枚の金属薄板の重合部を部分的に剪断しつつ塑性変形させて可動ブレード間に膨出させ、かつ、該可動ブレード間で前記パンチとアンビル部とで前記金属薄板の膨出部を据え込み圧延して前記金属薄板の剪断部へ張り出させて結合する金属薄板の結合装置において、
前記可動ブレードの受刃部をダイホルダへの取付け用軸部と同芯の円弧形状とし、これと対応する前記パンチの先端刃部をパンチホルダへの取付け用軸部と同芯の円弧形状とし、前記ダイの可動ブレードの分割面を密着させ、かつ、円弧形状の受刃部の両端に逃げ部を形成したことを特徴とする金属薄板の結合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重ね合わせた複数の金属薄板を局部的に加圧して塑性変形させることにより結合する金属薄板の結合装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鋼板等のワークの重なり合った部分を局部的に塑性変形させて機械的に結合させる技術は、リベット等の副材を使用しない、溶接のように熱を加えない、各種の鍍金鋼板や塗装鋼板にも適用できる、等々の理由から自動車部品、電子部品、家電製品、住宅部材の結合にと広い分野で利用されている。
【０００３】
図４は上記結合技術の従来例の１つであって、同図において、１０はパンチ、２０はダイであって、２枚の金属薄板３０、４０に対し、パンチ１０がダイ２０に向けて進出せしめられ、２枚の金属薄板３０、４０を局部的に加圧して塑性変形させて結合する。この結合の態様は、先ず、パンチ１０をダイ２０に向けて進出させることにより、金属薄板３０、４０の一部をパンチ１０でダイ２０の可動ブレード２０ａ、２０ｂ間に切り目３０ａ、４０ａを入れつつ膨出させ、この膨出部５０をさらにパンチ１０とダイ２０のアンビル部２０ｃとで押圧して前記切り目３０ａ、４０ａの両側へ張り出し状態に据え込み圧延させる事によって結合部６０を形成させるものである。この場合、可動ブレード２０ａ、２０ｂはダイ２０の一部に開閉可能に枢着され、かつ、常時、リターンスプリング（図示省略）によって閉状態に保持されており、前記膨出部５０の据え込み圧延による切り目３０ａ、４０ａの両側への張り出し時、可動ブレード２０ａ、２０ｂが前記リターンスプリングの閉方向弾力に抗して両側へ拡開され、これによって結合部６０が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のパンチ１０の先端刃部の断面形状は矩形とされており、そのため、加工機本体のパンチホルダ及びダイホルダ（図示省略）への装着時や交換時等におけるパンチ１０とダイ２０の芯合わせに関して、前記矩形の長辺方向位置と中心軸線回りの回転方向の位置合わせを正確に行って装着することが必要となるため、両者の芯合わせが容易ではなかった。
【０００５】
また、結合部６０の品質管理（結合強度等）に関して、結合部６０のストレート部の最大値（矩形長辺幅）を測定して行われるが、このストレート部は完全な直線では無いため、測定値のバラツキが大きく、結合部６０の品質管理が容易ではなかった。
【０００６】
さらに、パンチ１０の加工に関しては、パンチホルダへの取付け用の軸部が円筒で、先端刃部が矩形のため、軸部の中心線に対して先端刃部の矩形の中心（図芯）を一致させて加工する必要があり、従って、パンチ１０の加工、特に先端刃部の矩形加工が容易ではなかった。
【０００７】
また、ダイ２０の加工に関しても、ダイホルダへの取付け用の軸部が円筒で、アンビル部が矩形であり、しかも、可動ブレード２０ａ、２０ｂを開閉可能に枢着しなければならないため、ダイ２０の加工及び組立てが容易ではないなどの問題点があった。
【０００８】
本発明の目的は、上記従来の問題点を解決し得る金属薄板の結合装置を提供すること、即ち、パンチとダイの芯合わせを容易とし、かつ、結合部の品質管理を容易とし、さらに、パンチとダイの加工並びに組立てを容易とし得る金属薄板の結合装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、請求項１に記載のように、パンチホルダへの取付け用軸部及び先端刃部を有するパンチと、ダイホルダへの取付け用軸部及びアンビル部並びに２分割され開閉可能に枢着され前記パンチの先端刃部と対向する受刃部を形成した可動ブレードを有するダイとからなり、前記パンチ及びダイによって複数枚の金属薄板の重合部を部分的に剪断しつつ塑性変形させて可動ブレード間に膨出させ、かつ、該可動ブレード間で前記パンチとアンビル部とで前記金属薄板の膨出部を据え込み圧延して前記金属薄板の剪断部へ張り出させて結合する金属薄板の結合装置において、
前記可動ブレードの受刃部をダイホルダへの取付け用軸部と同芯の円弧形状とし、これと対応する前記パンチの先端刃部をパンチホルダへの取付け用軸部と同芯の円弧形状とし、前記ダイの可動ブレードの分割面に前記パンチの先端直径以下の隙間を形成したことを特徴としている。
【００１０】
本発明の請求項１によれば、パンチとダイの芯合わせに関して、パンチホルダ及びダイホルダに対してそれぞれの取付け用軸部を挿入し、パンチの先端刃部の向きと可動ブレードの受刃部の向きとを一致させて固定するだけでよいため、簡単容易となる。
【００１１】
また、結合部の品質管理に関しては、結合部が円弧形状となるため、該円弧形状の最大値を測定すればよく、この結合部の円弧形状はパンチとダイによって統一して形成することが可能であるため、測定値のバラツキが防止され、信頼性が向上する。
【００１２】
さらに、パンチの加工に関しては、先端をパンチホルダへの取付け用軸部と同心状に加工すればよく、これによって、パンチの加工が容易となる。
【００１３】
そして、ダイの加工に関しては、可動ブレードの受刃部の円弧形状をアンビル部及びダイホルダへの取付け用軸部と同心状に製作すればよく、ダイの加工が容易である。
【００１４】
また、本発明の請求項１のダイは、受刃部を形成する可動ブレードをダイの一部に開閉可能に枢着してあるため、可動ブレードの拡開力の調整変更や設定をリターンスプリングにより簡単容易に行うことができる。
【００１５】
前記ダイの分割面に前記パンチの先端直径以下の隙間を形成したことにより、金属薄板に切り目を入れずに連続部として残存させておく幅を上記隙間で設定することができる。
【００１６】
本発明の請求項２は、パンチホルダへの取付け用軸部及び先端刃部を有するパンチと、ダイホルダへの取付け用軸部及びアンビル部並びに２分割され開閉可能に枢着され前記パンチの先端刃部と対向する受刃部を形成した可動ブレードを有するダイとからなり、前記パンチ及びダイによって複数枚の金属薄板の重合部を部分的に剪断しつつ塑性変形させて可動ブレード間に膨出させ、かつ、該可動ブレード間で前記パンチとアンビル部とで前記金属薄板の膨出部を据え込み圧延して前記金属薄板の剪断部へ張り出させて結合する金属薄板の結合装置において、
前記可動ブレードの受刃部をダイホルダへの取付け用軸部と同芯の円弧形状とし、これと対応する前記パンチの先端刃部をパンチホルダへの取付け用軸部と同芯の円弧形状とし、前記ダイの可動ブレードの分割面を密着させ、かつ、円弧形状の受刃部の両端に逃げ部を形成したことを特徴としている。この構成によれば、金属薄板に切り目を入れずに連続部として残存させておく部分を上記逃げ部で設定することができると共に、パンチの剪断動作時における可動ブレードの受刃部の金属薄板に対する受圧面積が大きくとれるため、結合部周辺での金属薄板の変形等の悪影響を抑制できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基いて説明する。図１は本発明の第１の実施の形態、図２は第２の実施の形態であって、いずれも（Ａ）はパンチ及びダイの正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はパンチの先端の平面図、（Ｄ）はダイの先端の平面図、（Ｅ）及び（Ｆ）は第１及び第２の実施の形態による金属薄板の結合部を表面及び裏面から見た概略斜視図、（Ｇ）及び（Ｈ）は（Ｅ）図におけるａ−ａ線及びｂ−ｂ線断面図である。
【００１８】
先ず、第１の実施の形態は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、パンチホルダへの取付け用軸部１ａ及び先端刃部１ｂを有するパンチ１と、ダイホルダへの取付け用軸部２ａ及びアンビル部２ｂ並びに２分割された可動ブレード２ｃ、２ｄを有するダイ２とで構成される。
【００１９】
パンチ１は、パンチホルダへの取付け用軸部１ａから先端刃部１ｂに向けて段階的に小径とされ、それぞれの部分はパンチ１の中心軸線に沿って同芯円柱形状とされている。先端刃部１ｂは、端面外周縁をナイフエッジ形状として形成されており、この先端刃部１ｂには図１（Ｃ）にも示すように、パンチ１の先端直径寸法以下の適当な幅寸法Ｌ1の逃げ部１ｃ、１ｄが直径方向に対向形成されている。この逃げ部１ｃ、１ｄは、金属薄板に切り目を入れずに連続部として残存させておくためのもので、先端刃部１ｂを適宜の角度（例えば、中心軸線に対して４５°その他）で斜めに削除する等により形成されている。また、パンチホルダへの取付け用軸部１ａには、上記逃げ部１ｃ、１ｄに対する位置決め用切欠き部１ｅが所定の角度位置関係で形成されている。
【００２０】
ダイ２は、中心軸線方向の一端に円柱形状のダイホルダへの取付け用軸部２ａを有し、他端にパンチ１の先端直径よりも僅かに大径の円柱形状とされたアンビル部２ｂを有し、これらはダイ２の中心軸線を中心として同芯状に形成されており、さらに、これらの間に可動ブレード２ｃ、２ｄの取付部２ｅを一体に有する。この取付部２ｅには、可動ブレード２ｃ、２ｄがダイ２の中心軸線を中心として対称に開閉するようにピン２ｆ、２ｇを介して枢着されており、リターンスプリング２ｈによって常時、閉状態に保持されている。
【００２１】
可動ブレード２ｃ、２ｄは、その先端の対向面中央部に受刃部２ｃ1、２ｄ1を有する。この受刃部２ｃ1、２ｄ1は、可動ブレード２ｃ、２ｄの閉状態において図１（Ｄ）に示すように、ダイ２の中心軸線を中心とする円弧形状とされ、アンビル部２ｂと同一径とされている。この受刃部２ｃ1、２ｄ1は、可動ブレード２ｃ、２ｄの先端面の対向側縁をナイフエッジ形状として形成されている。この可動ブレード２ｃ、２ｄの対向面、即ち、分割面間には、閉状態において、図１（Ｄ）に示すように、パンチ１の先端直径以下の隙間Ｌ2が付与されている。この隙間Ｌ2は、金属薄板に切り目を入れずに連続部として残存させるために形成されるもので、パンチ１の先端刃部１ｂの逃げ部１ｃ、１ｄの幅Ｌ1と略同寸法に設定される。上記可動ブレード２ｃ、２ｄの分割面の位置決め用切欠き部２ｉがダイホルダへの取付け用軸部２ａの外周面に形成されている。
【００２２】
前記取付け部２ｅは、図３に示すように、正面から見て略凸形状をしており、両側面中央部に可動ブレード２ｃ、２ｄの取付け脚部２ｃ2、２ｄ2を収納する凹部２ｊ、２ｋ（図１（Ａ）参照）が形成されている。可動ブレード２ｃ、２ｄの取付け用脚部２ｃ2、２ｄ2は、可動ブレード２ｃ、２ｄの側面幅よりも細幅で該可動ブレード２ｃ、２ｄの側面幅方向中央部に下方に向けて延長形成されており、これを前記凹部２ｊ、２ｋに収納し、ピン２ｆ、２ｇによって枢着している。この構造によって、ダイ２の外側輪郭形状は、取付け部２ｅと可動ブレード２ｃ、２ｄとがダイ２の正面及び両側面において同一面をなす角形ブロック状にコンパクト化されている。
【００２３】
第１の実施の形態は以上の構成からなり、前記パンチ１及びダイ２によって２枚の金属薄板３、４の重合部を部分的に剪断して切り目を形成しつつ塑性変形させて可動ブレード２ｃ、２ｄ間に膨出させ、かつ、該可動ブレード２ｃ、２ｄ間で前記パンチ１とアンビル部２ｂとで前記金属薄板３、４の膨出部を据え込み圧延して前記金属薄板３、４の剪断された切り目部へ張り出させて結合部を形成する。このようにして形成された金属薄板３、４の結合部は、図１（Ｅ）〜（Ｈ）に示す通りであって、これらの図において、５は対向して形成された円弧形状の切り目、６は該切り目５間に残存する連続部、７は膨出部、８は張り出し部、９は結合部を示している。
【００２４】
次に、第２の実施の形態を図２を参照して説明する。この実施の形態におけるパンチ１及びダイ２の構造は、前記第１の実施の形態と殆ど同一であるため、同一部材及び同一部分には同一符号を付して説明の重複を避け、異なる点について詳細に説明する。この実施の形態は、ダイ２の可動ブレード２ｃ、２ｄの閉状態において、その対向面、即ち、分割面を図２（Ａ）及び（Ｄ）に示すように密着させ、かつ、円弧形状の受刃部２ｃ1、２ｄ1の両端に逃げ部２ｃ3、２ｄ3を形成した点が第１の実施の形態と異なる点であって、他の点は同一である。
【００２５】
この第２の実施の形態は以上の構成からなり、この場合も前記実施の形態と同様に、パンチ１及びダイ２によって２枚の金属薄板３、４の重合部を部分的に剪断して切り目を形成しつつ塑性変形させて可動ブレード２ｃ、２ｄ間に膨出させ、かつ、該可動ブレード２ｃ、２ｄ間で前記パンチ１とアンビル部２ｂとで前記金属薄板３、４の膨出部を据え込み圧延して前記金属薄板３、４の剪断された切り目部へ張り出させて結合部を形成する。このようにして形成された金属薄板３、４の結合部は、図２（Ｅ）〜（Ｈ）に示す通りであって、これらの図において、５は切り目、６は連続部、７は膨出部、８は張り出し部、９は結合部を示している。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の請求項１によれば、パンチとダイの芯合わせを容易とし、かつ、結合部の品質管理を容易とし、さらに、パンチとダイの加工並びに組立てを容易とし得る。
【００２７】
また、金属薄板に切り目を入れずに連続部として残存させておく幅を上記隙間で設定することができる。
【００２８】
本発明の請求項２によれば、金属薄板に切り目を入れずに連続部として残存させておく部分を上記逃げ部で設定することができると共に、パンチの剪断動作時における可動ブレードの受刃部の金属薄板に対する受圧面積が大きくとれるため、結合部周辺での金属薄板の変形等の悪影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であって、（Ａ）はパンチ及びダイの正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はパンチの先端の平面図、（Ｄ）はダイの先端の平面図、（Ｅ）及び（Ｆ）は第１の実施の形態による金属薄板の結合部を表面及び裏面から見た概略斜視図、（Ｇ）及び（Ｈ）は（Ｅ）図におけるａ−ａ線及びｂ−ｂ線断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態であって、（Ａ）はパンチ及びダイの正面図、（Ｂ）はその側面図、（Ｃ）はパンチの先端の平面図、（Ｄ）はダイの先端の平面図、（Ｅ）及び（Ｆ）は第２の実施の形態による金属薄板の結合部を表面及び裏面から見た概略斜視図、（Ｇ）及び（Ｈ）は（Ｅ）図におけるａ−ａ線及びｂ−ｂ線断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態におけるダイの分解斜視図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は従来の金属薄板の結合装置例を示すパンチ及びダイの動作前後の正面図及び側面図、（Ｃ）はパンチ及びダイの斜視図である。
【符号の説明】
１    パンチ
１ａ  取付け用軸部
１ｂ  先端刃部
１ｃ、１ｄ  逃げ部
１ｅ  位置決め用切欠き部
２    ダイ
２ａ  取付け用軸部
２ｂ  アンビル部
２ｃ、２ｄ  可動ブレード
２ｃ1、２ｄ1  受刃部
２ｃ2、２ｄ2  取付け用脚部
２ｃ3、２ｄ3  逃げ部
２ｅ  取付部
２ｆ、２ｇ  ピン
２ｈ  リターンスプリング
２ｉ  位置決め用切欠き部
２ｊ、２ｋ  凹部
３、４金属薄板
５    切り目
６    連続部
７    膨出部
８    張り出し部
９    結合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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