(57)【要約】【課題】  圧入部品を安価に製造する打抜き圧入方法を提供すること。【解決手段】  棒材５３に運動エネルギーを与えて軸方向に高速で移動させ、その棒材５３の先端で板材５１を打ち抜き、打ち抜いた板材５１の打抜き孔に棒材５３を圧入させる場合に、棒材５３の先端で打ち抜いた板材５１の打抜き片５８を衝撃吸収部材としてその棒材５３の先端と衝突面３４との間に介在させて棒材５３に対する衝撃を吸収するようにした打抜き圧入方法。【選択図】        図２
2005246571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
棒材に運動エネルギーを与えて軸方向に高速で移動させ、その棒材先端で板材を打ち抜き、打ち抜いた板材の打抜き孔に棒材を圧入させる場合に、
棒材先端で打ち抜いた板材の打抜き片を衝撃吸収部材としてその棒材先端と衝突面との間に介在させて棒材に対する衝撃を吸収するようにしたことを特徴とする打抜き圧入方法。
【請求項２】
請求項１に記載する打抜き圧入方法において、
前記棒材に対し前記板材への圧入位置にその棒材で打ち抜いた打抜き孔の径よりも外形が大きいセレーションを設け、当該セレーションが打抜き孔を塑性変形させて圧入するようにしたことを特徴とする打抜き圧入方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載する打抜き圧入方法において、
前記棒材に対し、その棒材が高速移動する移動通路の内壁と僅かなクリアランスで形成されたピストンを装着し、移動通路内に供給した圧縮エアのエア圧によって前記棒材に運動エネルギーを与えるようにしたことを特徴とする打抜き圧入方法。
【請求項４】
請求項３に記載する打抜き圧入方法において、
前記移動通路の途中に大気孔を形成し、前記ピストンがその大気孔を通過した後は、そのピストンを加圧する圧縮エアが大気孔から放出し、前記ピストンが装着された棒材が慣性力で前記板材を打ち抜いて圧入するようにしたことを特徴とする打抜き圧入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動エネルギーの与えられた棒材が慣性運動によって板材を打ち抜いて圧入される打抜き圧入方法であって、特に打ち抜いた板材の打抜き部分を衝撃緩衝材として利用した方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一方の部材に他方の部材を圧入させる方法には、慣性圧入技術が提案されている。慣性圧入した圧入部品としては、例えば図５に示すようなものを挙げることができる。この圧入部品５０は、四角形状の板材５１の中央にセレーション５２と一体になったシャフト５３を貫通させて圧入したものである。すなわち、シャフト５３のほぼ中間位置にセレーション５２が固定され、そのセレーション５２が図示するように板材５１に圧入されている。
【０００３】
ここで、図３及び図４は慣性圧入方法を示した図であり、図３に圧入前の状態を示し、図４に圧入時の状態を示している。この方法に使用する慣性圧入装置３０は、シャフト５３の姿勢を保って勢いよく下降させるための加速導管３１が立設された縦型構造をしている。その加速導管３１は、その下端部分が押え蓋材３２に固定され、固定ガイド３３の上面に嵌り込んでいる。固定ガイド３３の上面には、板材５１の形状に合わせて凹んだキャビティ３６が形成されている。そして、固定ガイド３３には、加速導管３１の延長上に同軸上のガイド孔３５が形成され、ベース３４に達した底部には衝撃吸収材５５を配置させる空間が形成されている。その空間は図面を貫く方向に開通しており、衝撃吸収材５５を同方向に出し入れできるようになっている。
【０００４】
シャフト５３には、セレーション５２の上方にピストン５６が被せられ、加速導管３１内に送り込まれる圧縮エアのエア圧を受けて勢いよく下降するための運動エネルギーを得ている。一方、押え蓋材３２と固定ガイド３３との間にセットされた板材５１には、ガイド孔３５の位置に合わせたほぼ中央に予め圧入孔５７が形成されている。
そこで、加速導管３１内に圧縮エアが送り込まれると、そのエア圧によってシャフト５３が勢いよく下降し、圧入孔５７にセレーション５２が圧入される。圧入孔５７の径はセレーション５２の外形より小さく圧入代を有しているため、下降するシャフト５３の運動エネルギーが圧入時に板材５１側の塑性変形によって一部吸収される。そして、圧入によって吸収しきれなかった余剰エネルギーは、シャフト５３が衝撃吸収材５５に衝突し、その衝撃部材５５の変形によって吸収される。
【特許文献１】特開２０００−４２８４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した慣性圧入方法では、シャフト５３に対して大きな運動エネルギーを与えて板材５１に圧入させるため、停止時の衝撃でシャフト５３が座屈したり先端が潰れることのないようにアルミ板などの柔らかい金属材料を衝撃吸収部材５５が使用されてる。衝撃吸収として油圧シリンダやバネなども考えられるが、高速で突入するシャフト５３に対して応答性が悪く、シャフト５３の座屈が避けられないからである。そこで、衝撃吸収部材５５にはアルミ板などが使用されている。
【０００６】
図５に示した圧入部品５０は、板材５１に対してセレーション５３で位置決めされたシャフト５３が、その板材５１に対して端面までの距離、すなわち突き出し量ｈが一定であることが重要である。従って、シャフト５３の衝突によって衝撃吸収部材５５は凹んでしまうが、それをそのまま使用すると突き出し量ｈが変化してしまうため、一回の圧入毎に新品の衝撃吸収部材５５に交換するが必要があった。１回の圧入で衝撃吸収部材５５を交換していたのでは、それに要するコストが問題であった。
また、板材５１には予め圧入孔５７がプレス加工によってあけられているが、そのための加工精度良くすることが必要であった。径の大きさや位置が異なると、セレーション５２が圧入する時の消費エネルギーが異なって突き出し量ｈにくるいが生じるからである。従って、そのための加工コストに加え、加工精度を上げるために金型の摩耗による交換のためのコストも問題であって。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる課題を解決すべく、圧入部品を安価に製造する打抜き圧入方法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】
【０００８】
本発明の打抜き圧入方法は、棒材に運動エネルギーを与えて軸方向に高速で移動させ、その棒材先端で板材を打ち抜き、打ち抜いた板材の打抜き孔に棒材を圧入させる場合に、棒材先端で打ち抜いた板材の打抜き片を衝撃吸収部材としてその棒材先端と衝突面との間に介在させて棒材に対する衝撃を吸収するようにしたことを特徴とする。
また、本発明の打抜き圧入方法は、前記棒材に対し前記板材への圧入位置にその棒材で打ち抜いた打抜き孔の径よりも外形が大きいセレーションを設け、当該セレーションが打抜き孔を塑性変形させて圧入するようにしたことを特徴とする。
また、本発明の打抜き圧入方法は、前記棒材に対し、その棒材が高速移動する移動通路の内壁と僅かなクリアランスで形成されたピストンを装着し、移動通路内に供給した圧縮エアのエア圧によって前記棒材に運動エネルギーを与えるようにしたことを特徴とする。
更に、本発明の打抜き圧入方法は、前記移動通路の途中に大気孔を形成し、前記ピストンがその大気孔を通過した後は、そのピストンを加圧する圧縮エアが大気孔から放出し、前記ピストンが装着された棒材が慣性力で前記板材を打ち抜いて圧入するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
発明の打抜き圧入方法によれば、棒材が打ち抜いた打抜き片をその棒材が衝突する際のクッションとなるようにしたので、衝撃吸収部材を必要としなくなったため、その点でコストを下げることが可能になった。また、板材に対して予め孔あけを行う必要がなくなったため、打抜き工程を省略すことにより加工工程の簡易化とともにコストを下げることが可能になった。従って、衝撃吸収部材を無くし、板材に対する打抜き工程の省略によって、圧入部品を安価に製造する打抜き圧入方法を提供することが可能になった。
また、発明の打抜き圧入方法によれば、セレーションを設けて板材を塑性変形させて圧入させるようにしたので、セレーションと板材とが金属結合を生じ、棒材と板材とを高い結合強度で一体にすることが可能になる。
また、発明の打抜き圧入方法によれば、棒材にピストンを装着して高速移動させるようにしたので、圧縮エアのエア圧を効率よく棒材の運動エネルギーに変換することができる。
更に、発明の打抜き圧入方法によれば、移動通路の途中に大気孔を形成して棒材を慣性力で板材に衝突させるようにしたので、板材への圧入後の余剰エネルギーを小さくして棒材への衝撃荷重を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明に係る打抜き圧入方法の一実施形態について図面を参照しながら以下に説明する。本実施形態の打抜き圧入方法でも図５に示す圧入部品５０を製造する。圧入部品５０は、前述したように四角形状の板材５１の中央にセレーション５２と一体になったシャフト５３を、その板材５１から高さｈだけ突き出すようにして圧入するものである。なお、シャフト５３は板材５１に対して硬い材質のもので作られている。
ここで、図１及び図２は本実施形態の打抜き圧入方法を示した図であり、図１に圧入前の状態を示し、図２に圧入時の状態を示している。
【００１１】
本実施形態の方法でも、前述した方法で使用したものと同じ慣性圧入装置３０が使用される。慣性圧入装置３０は、シャフト５３を垂直な姿勢のまま下の板材５１にまで導く加速導管３１が立設されている。その加速導管３１は、その下端部分が押え蓋材３２に固定され、固定ガイド３３の上面に固定される。そして、押え蓋材３２が取り付けられる固定ガイド３３の上面には、板材５１の形状に合わせて凹ませたキャビティ３６が形成されている。固定ガイド３３には、加速導管３１の延長同軸上のガイド孔３７が形成されている。本実施形態のガイド孔３７はベース３４まで同じ径であり、底部には従来のようい衝撃吸収材は用意されていない。ただし、ガイド孔３７の底部は図面を貫く方向に貫通孔３８が開通しており、板材５１の打抜き片５８を同方向に取り出せるようになっている。
【００１２】
セレーション５２と一体のシャフト５３には上方にピストン５６が被せられている。ピストン５６は、加速導管３１の内径と一定のクリアランスをもって形成された円柱体であって、加速導管３１内に送り込まれる圧縮エアのエア圧によってシャフト５３が板材５１を打ち抜いて圧入する運動エネルギーを得るようにしている。従って、ピストン５６は、加速導管３１内に送り込まれる圧縮エアのエア圧を漏らさずに効率よく受ける一方、加速導管３１内壁との接触抵抗があまり大きくならないように設計されている。
一方、板材５１は、固定ガイド３３のキャビティ３６内に装填され、押え蓋材３２の嵌め込みによってセットされる。本実施形態では、このセットされた時点では材５１にはまだ孔はあけられておらずガイド孔３７が塞がれた状態になっている。
【００１３】
ところで、図面では慣性圧入装置３０を立てた状態で配置しているが横向きに配置してもよい。このとき、シャフト５３にはピストン５６がはめ込まれ、そのピストン５６が加速導管３１内に摺動可能に僅かなクリアランスで挿入されているため、横向きにしてもシャフト５３の軸芯が板材５１の中心位置にほぼ重なるように圧入させることができる。
一方、縦置きにした場合には、加速導管３１の上方でシャフト５３を待機させなければいけない。そのため、例えば可撓性を有する不図示の引っ掛け部材などによってピストン５６が引っ掛けられ、加速導管３１内の所定位置に位置決めされる。
【００１４】
慣性圧入装置３０は、その加速導管３１に対して不図示のエア通路が接続されるようになっており、そのエア通路には通路内を常時加圧下にするエアタンクがに接続されている。そして、そのエア通路には加速導管３１への圧縮エアの供給と遮断とを切り換える切換弁が設けられている。
一方、慣性圧入装置３０の加速導管３１内では、供給された圧縮エアのエア圧によってピストン５６が加圧され、シャフト５３が運動エネルギーを得て下降するようになっている。ただし、加速導管３１には大気孔３９が形成され、ピストン５６が大気孔３９を通過すると、供給される圧縮エアはピストン５６を加圧することなく大気に放出され、シャフト５３の加速は落ちて慣性によって下降するようになっている。
【００１５】
また、加速導管３１の下部にも大気孔４０が形成され、板材５１に向かって移動するシャフト５３のブレーキにならないように、ピストン５６と板材５１との間で圧縮される空気を逃がすようにしている。
更には、板材５１を突き抜けた先のガイド孔３７には、板材５１の打抜き片５８を取り出すための貫通孔３８が形成されているが、この貫通孔３８も、シャフト５３が板材５１を打ち抜いてガイド孔３７内に進入した際、そのガイド孔３７内の空気が加圧されて打抜きを行うシャフト５３のブレーキにならないように圧縮される空気を大気へ逃がすように機能している。
【００１６】
次に、こうした慣性圧入装置３０を利用した本実施形態の打抜き慣性圧入方法について説明する。
先ず、加速導管３１に接続されたエア通路には、エアタンクから常時圧縮エアが供給された状態にあるが、切換弁によってエアタンクと加速導管３１とは遮断された状態にある。一方、慣性圧入装置３０では、図１に示すように、固定ガイド３３のキャビティ３６内に孔のあけられていない板材５１が装填され、押え蓋材３２の嵌め込みによって押さえつけられている。また、加速導管３１内にはセレーション５２の上方にピストン５６が装着されたシャフト５２が挿入され、図１に示すように加速導管３１の上端部に配置されている。
【００１７】
次に、切換弁の切り換えによってエアタンクからの圧縮エアが加速導管３１内に供給されると、ピストン５６がその圧縮エアのエア圧を受け、シャフト５３が板材５１へ突入するための運動エネルギーを得る。運動エネルギーを得たシャフト５３は、加速導管３１内を垂直な姿勢を保ちながら下降する。このとき、加速導管３１とピストン５６とのクリアランスが小さいため、ピストン５６は加速導管３１内に供給される圧縮エアのエア圧を受け続け、シャフト５３が加速しながら高速で下降する。
【００１８】
しかし、ピストン５６がが大気孔３９を通過すると、それまでピストン５６を加圧していた圧縮エアがその大気孔３９から放出されるため、その後、シャフト５３は慣性力によって板材５１へと突入していく。
また、こうしてピストン５６が下降する場合には、そのピストン５６の下方にある加速導管３１内の空気が押されるが、大気孔３９，４０から押し出されてる。そのため、ピストン５６の進行方向側の加速導管３１内は大気圧に維持され、シャフト５３が板材５１への突入するための運動エネルギーを無駄に消費しないようにしている。
【００１９】
従って、加速導管３１を下降したシャフト５３が板材５１に対して高速で衝突する。板材５１は、上からシャフト５３の下端面が押し付けられ、下側ではガイド孔３７があけられた固定ガイドの上端の角部が切刃となって打ち抜かれる。これによって板材５１には貫通孔があけられる。そして、更にシャフト５３が下降することにより、板材５１の中心にあけられたその打抜き孔にセレーション５２が圧入される。
このとき、シャフト５３によって打ち抜かれた打抜き孔の径はセレーション５２の外形より小さいるため、その打抜き孔部分をセレーション５２が塑性変形して圧入される。セレーション５２が圧入された部分は温度が上がって、そのセレーション５２と板材５１とが金属結合を生じ、シャフト５３と板材５１とが高い結合強度で一体になる。
【００２０】
更に、シャフト５３は、下端がベース３４側に衝突するが、その際シャフト５３先端とベース３４との間にはそのシャフト５３が打ち抜いた板材５１の打抜き片５８が挟まれてクッションとなる。従って、セレーション５２が板材５１の打抜き孔に圧入する際、その板材５１側の塑性変形によってシャフト５３の運動エネルギーが一部吸収される。そして、圧入によって吸収しきれなかった余剰エネルギーは、打抜き片５８が衝撃吸収材として機能して吸収される。
【００２１】
こうして、本実施形態の打抜き慣性圧入方法では、シャフト５３がパンチのように板材５１を打抜き、あけた孔にそのままセレーション５２を圧入させて結合する。そして、板材５１の打抜き片５８は、シャフト５３が板材５１を打ち抜いた勢いでベース３４に衝突する衝撃を吸収するクッションとなる。こうして、板材５１を打ち抜いたシャフト５１が圧入結合した圧入部品５０は、図５に示すように板材５１からシャフト５３の突き出し量がｈになっている。
【００２２】
よって、本実施形態の打抜き慣性圧入方法にれば、シャフト５３が打ち抜いた打抜き片５８をそのシャフト５３がベース３４へ衝突する際のクッションとなるようにしたので、衝撃吸収部材を必要としなくなったため、その点でコストを下げることが可能になった。また、板材５１に対して予め孔あけを行う必要がなくなったため、打抜き工程を省略すことにより加工工程の簡易化とともにコストを下げることが可能になった。従って、こうした点から大幅なコスト削減になり、圧入部品５０を安価に製造する打抜き圧入方法を提供することが可能になった。
また、セレーション５２を設けて板材５１を塑性変形させて圧入させるようにしたので、セレーション５２と板材５１とが金属結合を生じ、シャフト５３と板材５１とを高い結合強度で一体にすることが可能になった。
また、シャフト５３にピストン５６を装着して高速移動させるようにしたので、圧縮エアのエア圧を効率よくシャフト５３の運動エネルギーに変換することができる。
更に、加速導管３１の途中に大気孔３９を形成してシャフト５３を慣性力で板材５１に衝突させるようにしたので、板材５１への圧入後の余剰エネルギーを小さくしてシャフト５３への衝撃荷重を小さくすることができ、衝撃吸収部材である打抜き片５８のクッション効果とともに座屈を防止することができる。
【００２３】
なお、本発明の打抜き圧入方法は、前記実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】打抜き圧入方法の一実施形態における圧入前の状態を示した図である。
【図２】打抜き圧入方法の一実施形態における圧入時の状態を示した図である。
【図３】衝撃吸収部材を必要とする打抜き圧入方法における圧入前の状態を示した図である。
【図４】衝撃吸収部材を必要とする打抜き圧入方法における圧入時の状態を示した図である。
【図５】圧入部品を示した斜視図である。
【符号の説明】
【００２５】
３０  慣性圧入装置
３１  加速導管
３２  押え蓋材
３３  固定ガイド
３４  ベース
５０  圧入部品
５１  板材
５２  セレーション
５３  シャフト
５６  ピストン
５８  打抜き片
【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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