(57)【要約】【課題】パンチの頭部に対する応力集中を緩和し、パンチプレートに容易に取着できるパンチ装置を提供する。【解決手段】パンチプレート９の貫通孔１０に挿通して保持される軸部４と、軸部４の尾端の頭部５とを有するパンチ２を備えるパンチ装置であって、頭部５が軸部４から尾方に向けて次第に拡径するテーパ状６に形成されている。パンチプレート９の貫通孔１０の尾端に形成される貫通孔１０より大径の座ぐり部１１に周囲の隙間を存して収納可能な筒状体３を備え、筒状体３は、頭部５を受け入れるテーパ孔部７と、軸部４が隙間を存して挿通されるテーパ孔部７に連続する直孔部４とが形成されている。頭部４の端面が筒状体３の端面外方に浮き出るようにテーパ孔部７が形成されている。筒状体３は、前記パンチよりも軟らかい金属材料からなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチプレートに形成した貫通孔に挿通して保持される軸部と、軸部の尾端の頭部とを有するパンチを備えるパンチ装置であって、
パンチの頭部が軸部から尾方に向けて次第に拡径するテーパ状に形成されているものにおいて、
パンチプレートの貫通孔の尾端に形成される貫通孔より大径の座ぐり部に周囲の隙間を存して収納可能な筒状体を備え、該筒状体は、パンチ頭部を受け入れるテーパ孔部と、パンチの軸部が隙間を存して挿通されるテーパ孔部に連続する直孔部とが形成されていることを特徴とするパンチ装置。
【請求項２】
前記頭部の端面が前記筒状体の端面外方に浮き出るように前記テーパ孔部が形成されていることを特徴とする請求項１記載のパンチ装置。
【請求項３】
前記筒状体は、前記パンチよりも軟らかい金属材料からなることを特徴とする請求項１または請求項２記載のパンチ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、孔あけ加工等に用いられるパンチ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図６（ａ）に示すように、軸部４と、軸部４の尾端に軸部４より大径の頭部５とを備えるパンチ２ａが知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
前記パンチ２ａは、図６（ｂ）に示すように、バッキングプレート１２を介してプレス機１３に装着されたパンチプレート９に取着される。パンチプレート９には、例えば、パンチ２ａが複数個取着され、孔あけ加工用多列打抜雄型として用いられる。パンチ２ａは、軸部４がパンチプレート９の所定の位置に形成された貫通孔１０に嵌通されて保持される一方、頭部５が貫通孔１０の尾端に形成される、貫通孔１０より大径の座ぐり部１１に収容される。
【０００４】
図６（ｂ）に示す装置では、プレス機１３を下降させると、軸部４の先端によりワークＷに孔あけ加工が行なわれる。前記孔あけ加工終了後、前記プレス機１３を上昇させると、座ぐり部１１の底部がパンチ２ａの頭部５下面に係合してパンチ２ａをワークＷから引き抜くが、このときパンチ２ａの軸部４先端部にはワークＷによる摩擦力が作用する。そして、この摩擦力による応力が頭部５の下面に作用する。
【０００５】
一般に、一様な断面を持つ構造物では前記応力は一様に分布するが、パンチ２ａでは頭部５が軸部４に対し直角に張り出しており、そのために頭部５下面の軸部４とのコーナー部で断面が急変する構造となっている。この結果、前記コーナー部に応力が集中し、該コーナー部に亀裂を生じて、頭部５が欠け落ちる、いわゆる頭飛びが発生しやすくなる。
【０００６】
前記頭部５と軸部４とのコーナー部に対する応力集中を緩和するために、図７（ａ）に示すように、頭部５が軸部４から尾方に向けて次第に拡径するテーパ状に形成された、所謂テーパパンチ２ｂが知られている（例えば特許文献２参照）。
【０００７】
テーパパンチ２ｂは、図７（ｂ）に示すように、軸部４がパンチプレート９の貫通孔１０に嵌通して保持される一方、頭部５が貫通孔１０の尾端に形成されたテーパ孔部１９に収容され、図６（ｂ）に示すパンチ２ａと同様に用いられる。この結果、前記孔あけ加工終了後、パンチ２ｂを引き抜くときの応力は頭部５周面のテーパ面６に一様にかかることになり、頭部５と軸部４とのコーナー部に対する応力集中を緩和することができる。
【０００８】
しかしながら、図７（ｂ）の構成とするには、パンチプレート９に形成するテーパ孔部１５の形状を、頭部５のテーパ面６の形状と精密に一致させて、且つ、貫通孔１０の孔軸とテーパ孔部１９の孔軸とを精密に一致させなければならず、高精度の加工が必要になるという不都合がある。特に、現状では、パンチ等の金型部品を製造する部品メーカーと、金型を製造する金型メーカーとは別であり、金型メーカーが部品メーカーから購入したテーパパンチに合わせて、パンチプレートに貫通孔とテーパ孔部とを加工している。そして、金型メーカーには、テーパパンチに適合するテーパ孔部を加工するための専用の工具が無く、前述の如き精密なテーパ孔部の加工を行うことは困難である。そのため、テーパパンチは、頭飛び防止という顕著な効果があるにも係わらず左程普及していない。
【特許文献１】実開昭５６−１１７９２８号公報（第１図（ｂ））
【特許文献２】実開昭５６−１１７９２８号公報（第１図（ａ））
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる不都合を解消して、パンチの頭部に対する応力集中を緩和することができ、しかもパンチプレートに容易に取着することができるパンチ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するために、本発明は、パンチプレートに形成した貫通孔に挿通して保持される軸部と、軸部の尾端の頭部とを有するパンチを備えるパンチ装置であって、パンチの頭部が軸部から尾方に向けて次第に拡径するテーパ状に形成されているものにおいて、パンチプレートの貫通孔の尾端に形成される貫通孔より大径の座ぐり部に周囲の隙間を存して収納可能な筒状体を備え、該筒状体は、パンチの頭部を受け入れるテーパ孔部と、パンチの軸部が隙間を存して挿通されるテーパ孔部に連続する直孔部とが形成されていることを特徴とする。
【００１１】
前記構成によれば、前記パンチの頭部が前記筒状体のテーパ孔部に受け入れられることにより、該パンチの軸と該テーパ孔部の軸とが一致する。このとき、前記テーパ孔部の軸と、前記直孔部の軸とは、わずかにずれていることがあるが、該直孔部は前記パンチの軸部が隙間を存して挿通されるように形成されているので、該軸部は該直孔部と干渉することなく挿通される。従って、前記パンチ装置は、前記筒状体の前記テーパ孔部の軸と前記直孔部の軸とを精密に一致させるような高精度の加工を必要とせず、容易かつ安価に製造することができる。
【００１２】
尚、前記パンチと対になる前記筒状体の製造を金型部品メーカーが行うようにすれば、該パンチの頭部のテーパ形状に適合する専用の工具を用いて、該筒状体のテーパ孔部を該頭部のテーパ形状に合致するように容易に加工でき、合理的である。
【００１３】
次に、本発明のパンチ装置は、前記パンチと筒状体とが前述のように組み合わされた状態で、前記パンチの軸部が前記パンチプレートの貫通孔に挿通されることにより保持され、前記パンチの頭部が前記筒状体と共に前記座ぐり部に収容される。このとき、前記パンチプレートでは、前記貫通孔の軸と前記座ぐり部の軸とがわずかにずれていることがあるが、
前記筒状体は該座ぐり部に周囲の隙間を存して収納可能とされているので、該座ぐり部と干渉することなく該座ぐり部に収容される。従って、前記パンチ装置は、前記パンチプレートに対して前記貫通孔の軸と前記座ぐり部の軸とを精密に一致させるような高精度の加工を必要とすることなく、該パンチプレートに対して容易に取着することができる。
【００１４】
上述のようにして前記パンチプレートに取着された本発明のパンチ装置では、前記パンチプレートをバッキングプレートを介してプレス機に装着し、該プレス機をワークに対して下降させることにより該ワークに孔あけ加工を行うことができる。前記孔あけ加工終了後、前記プレス機を上昇させると、前記パンチが前記ワークから引き抜かれるが、該パンチには前記ワークの摩擦力が作用するので、該パンチの頭部に応力がかかる。
【００１５】
しかし、前記パンチを引き抜くときの応力は、前記筒状体のテーパ孔部を介して、テーパ状に形成された前記頭部周面にかかることになる。従って、本発明のパンチ装置によれば、前記パンチの頭部に対する応力集中を緩和して、頭飛びの発生を低減することができる。
【００１６】
前記筒状体のテーパ孔部は、前記応力をテーパ状に形成された前記頭部周面に伝えられるものであればよく、前記パンチの頭部全体を収容するものでなくても、該頭部の少なくとも一部を受け入れられればよい。そこで、本発明のパンチ装置において、前記筒状体のテーパ孔部は、前記頭部の端面が該筒状体の端面外方に浮き出るように形成されていることを特徴とする。
【００１７】
このようにすることにより、前記バッキングプレートを確実に前記頭部の端面に当接させ、前記ワークに対して前記孔あけ加工を行う際に、該パンチの軸部が前記貫通孔内で軸方向尾方にずれ動くことを防ぐことができる。前記孔あけ加工を行う際に、前記軸部が前記貫通孔内で動くと、該軸部と該貫通孔との摩耗を生じ、該貫通孔による該軸部の保持が不完全になる。
【００１８】
また、本発明のパンチ装置において、前記筒状体は、前記パンチよりも軟らかい金属材料からなる。このようにするときには、前記テーパ孔部の形状は、前記パンチの頭部側面のテーパ形状と精密に一致していなくとも、使用を重ねることにより、次第に該頭部側面のテーパ形状に馴染むことができる。従って、前記テーパ孔部に対して、該テーパ孔部の形状と頭部側面のテーパ形状とを精密に一致させるような高精度の加工を必要とせず、コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
次に、添付の図面を参照しながら本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図１は本発明のパンチ装置の一実施形態を示す説明的断面図、図２は図１のパンチ装置をパンチプレートに取着した状態を示す説明的断面図、図３は図１のパンチ装置による孔あけ加工を示す説明的断面図、図４は他の実施形態のパンチ装置をパンチプレートに取着した状態を示す説明的断面図、図５は本発明のパンチ装置のさらに他の実施形態を示す説明的断面図である。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、本実施形態のパンチ装置１は、パンチ２と筒状体たるブシュ３とからなる。パンチ２は、軸部４と、軸部４の尾端に形成された頭部５とを備える。頭部５は軸部４から尾方に向けて次第に拡径するテーパ状に形成され、頭部５の周面はテーパ面６になっている。パンチ２は、工具鋼または超硬により製造され、軸部４の先端部がパンチ部となる。
【００２１】
一方、ブシュ３は、パンチ２の頭部５を受け入れるテーパ孔部７と、テーパ孔部７に連続して軸部４が挿通される直孔部８とが形成されており、直孔部８はパンチ２の軸部４が間隔Ｃ１を存して挿通可能とされている。ブシュ３は、パンチ２より硬度が低く軟らかい、例えばＨＲＣ（使用硬さ）４０程度の金属材料を切削して、まず直孔部８を形成し、次いで直孔部８に連通するテーパ孔部７を形成することにより製造されている。このとき、テーパ孔部７の軸と直孔部８の軸とは互いに一致するようにされている。
【００２２】
パンチ装置１は、図１（ｂ）に示すように、パンチ２の軸部４がブシュ３の直孔部８に挿通されることにより、パンチ２とブシュ３とが組み付けられる。このとき、パンチ２の頭部５は、テーパ面６がブッシュ３のテーパ孔部７に案内されることにより、パンチ２の軸とテーパ孔部７の軸とが一致せしめられる。
【００２３】
このとき、直孔部８はパンチ２の軸部４が隙間Ｃ１を存して挿通可能に形成されていればよく、テーパ孔部７の軸と直孔部８の軸とが精密に一致するように高精度で加工されている必要はない。軸部４は、直孔部８が隙間Ｃ１を存して挿通可能とされていることにより、テーパ孔部７の軸と直孔部８の軸がわずかにずれているような場合でも、相互に干渉することなく直孔部８に挿通することができる。
【００２４】
パンチ２とブシュ３とが組み付けられたパンチ装置１は、図２に示すように、パンチ２の軸部４がパンチプレート９の貫通孔１０に挿通されることにより、パンチプレート９に取着される。このとき、軸部４は貫通孔１０に軽圧入されることにより、パンチ装置１がパンチプレート９に保持される。パンチプレート９は、例えば、複数のパンチ２が保持され、多列打抜雄型として用いられるが、１本のみのパンチ２を保持するものであってもよい。
【００２５】
パンチ装置１がパンチプレート９に取着されたとき、ブシュ３は、貫通孔１０の尾端に形成された座ぐり部１１に収容される。座ぐり部１１は、貫通孔１０の尾端部に貫通孔１０の軸と座ぐり部１１の軸とが一致するようにして、貫通孔１０よりも大径に形成されている。
【００２６】
座ぐり部１１はブシュ３の周囲との間に隙間Ｃ２を存するように形成されていればよく、貫通孔１０の軸と座ぐり部１１の軸とが精密に一致するように高精度で加工されている必要はない。ブシュ３は、座ぐり部１１との間に隙間Ｃ２を存することにより、貫通孔１０の軸と座ぐり部１１の軸とがわずかにずれているような場合でも、相互に干渉することなく座ぐり部１１に収容されることができる。
【００２７】
パンチ装置１を保持するパンチプレート９は、図３に示すように、さらに頭部５の端面に当接されるバッキングプレート１２を介してプレス機１３に装着される。パンチ装置１は、プレス機１３を下降させることにより、パンチ２の軸部４に対応する雌型１４上に載置されたワークＷに対して孔あけ加工を行う。尚、図３は前記孔あけ加工が終了した状態を示している。
【００２８】
前記孔あけ加工終了後、プレス機１３を上昇させると、軸部４がワークＷから引き抜かれるが、このとき軸部４にはワークＷによる摩擦力が作用し、該摩擦力による応力がパンチプレート９、ブシュ３を介して頭部５に作用する。しかし、頭部５はテーパ面６によりブシュ３に当接しており、テーパ面６により頭部５と軸部４との断面の急変が低減されているので、前記応力が特定の局部に集中することを抑制することができる。
【００２９】
尚、ブシュ３は、前述のようにパンチ２より硬度の低いＨＲＣ４０程度の金属材料により形成されているので、テーパ孔部７の形状がパンチ２のテーパ面６の形状と精密に一致していなくともよい。前記金属材料からなるブシュ３のテーパ孔部７は、使用を重ねることにより次第にパンチ２のテーパ面６の形状に馴染むことができる。
【００３０】
ところで、テーパ孔部７を、パンチ２の頭部５のテーパ面６が軸部４との境界部分に亘ってテーパ孔部７に接するように形成し、ブシュ３を直孔部８の無いものにすることが考えられる。しかし、このものでは、テーパ面６の軸部４寄りの部分を受けるブシュ３の部分（テーパ孔部７の最小径部分）の軸方向の肉厚が薄くなり、パンチ２をワークＷから引き抜く際に、テーパ孔部７の前記最小径部分が座ぐり部１１の底部に食い込むようにして撓む。そのため、座ぐり部１１の底部の貫通孔１０の開口部に変形（へたり）を生ずる。
【００３１】
これに対して本実施形態のブシュ３は、直孔部８を備えており、テーパ孔部７の前記最小径部分でも直孔部８の長さに対応する肉厚が確保されている。従って、テーパ孔部７の前記最小径部分の撓みによる前記へたりを防止することができる。
【００３２】
また、パンチ装置１は、パンチプレート９がプレス機１３に装着されたときに、バッキングプレート１２が頭部５の端面に当接されていることが好ましい。バッキングプレート１２と頭部５の端面との間に間隙があっても、前記孔あけ加工をすることは可能であるが、この場合には前記孔あけ加工を行う毎に軸部４が前記間隙の幅で上下動することになる。軸部４は貫通孔１０に軽圧入されているので、前記上下動を繰り返すと貫通孔１０とのこじりにより摩耗し、貫通孔１０との間に間隙を生じて十分に保持されなくなる。
【００３３】
ここで、本実施形態では、頭部５の端面がブシュ３のパンチ２尾方側の端面と面一になるようにテーパ孔部７が形成されているが、これでは加工公差によりテーパ孔部７が僅かでも設計値より大きくなると、頭部５の端面がブシュ３の端面より低くなってしまい、バッキングプレート１２と頭部５の端面との間に隙間を生ずる。これに対し、図４に示すように、頭部５の端面がブシュ３のパンチ２尾方側の端面外方に浮き出るようにテーパ孔部７が形成されていれば、加工公差でテーパ孔部７が多少大きく形成されても、頭部５の端面がブシュ３の端面より低くなることはなく、有利である。
【００３４】
尚、テーパ孔部７を図４に示す構成としても、座ぐり部１１の深さによっては、頭部５の端面がパンチプレート９と面一にならないことがある。このような場合には、ブシュ３と座ぐり部１１の底部との間にシムを介装することにより、頭部５の端面がパンチプレート９の端面と面一になるように、調節することができる。
【００３５】
前記各実施形態のパンチ２は、頭部５が軸部４から尾方に向けて次第に拡径するテーパ状に形成され、頭部５の周面はテーパ面６になっており、テーパ面６が直接軸部４に接続されている。しかし、ブシュ３の直孔部８は、パンチ２の軸部４との間に間隔Ｃ１を存しているので、図５（ａ）に示すように、頭部５と軸部４とは曲面部１５を介して接続されいてもよい。
【００３６】
前述のように、応力集中は断面が急変する部位に発生するので、曲面部１５を設け、軸部４から頭部５への接続を滑らかにすることにより、頭部５と軸部４との接続部に対する応力集中をさらに抑制することができる。この場合、図５（ｂ）に示すように、曲面部１５は前記間隔Ｃ１により直孔部８内に収容されるので、曲面部１５の曲率半径は、直孔部８内に収容される範囲でできるだけ大きくすることができる。
【００３７】
また、頭部５は、テーパ面６の上方に円筒部１６を備えていてもよい。円筒部１６は上端部に面取り１７が施されており、面取り１７の内周面１８は軸部４と同径とされている。頭部５は、円筒部１６、面取り１７を備えることによりさらに強度が向上し、パンチ２の引き抜き時に破損することを防止することができる。
【００３８】
前記各実施形態では、パンチ２は先端まで等径の軸部４を備え、軸部４の先端部をパンチ部として孔あけ加工を行うようにしているが、軸部４の先端部を所定の形状のパンチ部としてもよい。また、前記各実施形態では、孔あけ加工用のパンチについて説明したが、本発明は鍛造品に窪みを付形するための鍛造用パンチにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明のパンチ装置の一実施形態を示す説明的断面図。
【図２】図１のパンチ装置をパンチプレートに取着した状態を示す説明的断面図。
【図３】図１のパンチ装置による孔あけ加工を示す説明的断面図。
【図４】他の実施形態のパンチ装置をパンチプレートに取着した状態を示す説明的断面図。
【図５】本発明のパンチ装置のさらに他の実施形態を示す説明的断面図。
【図６】従来のパンチの一形態を示す説明的断面図。
【図７】従来のパンチの他の形態を示す説明的断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…パンチ装置、  ２…パンチ、  ３…筒状体、  ４…軸部、  ５…頭部、  ７…テーパ孔部、  ８…直孔部、  ９…パンチプレート、  １０…貫通孔、  １１…座ぐり部。
【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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