(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アッパプラテンとロアプラテンを有しているプレスに使用され、鋳造部品の開口部からばりを除去するように形成されている自己整列ポンチであって、
（ａ）固定ポンチと、
（ｂ）移動ポンチと、
から成り、
前記固定ポンチは、
軸方向孔を有し、前記アッパプラテンの下面に対して鉛直方向に延びるよう該下面に取り付けられるよう形成されている取り付けシャフトと、
前記取り付けシャフトの下端に設けられた切削部と、
から成り、
前記移動ポンチは、軸方向孔とテーパ部とを備え、前記テーパ部は、切削ショルダの箇所にて終結し、前記移動ポンチの前記軸方向孔は、前記固定ポンチの前記取り付けシャフトを収容するように形成されており、
（ｃ）前記移動ポンチの軸方向孔は、前記移動ポンチが前記取り付けシャフトに対して水平方向に移動可能となるよう前記取り付けシャフトの外径よりも大きい内径を有しており、前記移動ポンチが前記取り付けシャフトの軸方向に沿って移動可能となるよう前記移動ポンチの上面と前記アッパプラテンの下面との間には隙間が形成されるよう設定されており、もって、前記移動ポンチは前記鋳造部品の前記開口部と自己整列することを特徴とするポンチ。
【請求項２】
前記取り付けシャフトと前記切削部とは一体に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のポンチ。
【請求項３】
前記取り付けシャフトと前記切削部とは独立して別個に設けられ、取り外し可能に繋がっていることを特徴とする請求項１に記載のポンチ。
【請求項４】
前記固定ポンチの前記切削部は、前記鋳造部品の前記開口部からばりを除去するための一定の高さを有する切削エッジを備えていることを特徴とする請求項１に記載のポンチ。
【請求項５】
前記隙間は、前記アッパプラテンと前記移動ポンチの上面との間に介在されている取り付けベースの下面と前記移動ポンチとの間に形成されるよう設定されていることを特徴とする請求項１に記載のポンチ。
【請求項６】
前記切削ショルダの外径寸法は、前記鋳造部品の前記開口部の内径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のポンチ。
【請求項７】
鋳造品の開口部からばりを除去する装置であって、
（ａ）プレスと、
（ｂ）前記プレスのアッパプラテンに取り付けられているポンチと、
から成り、
前記ポンチは、
切削面及び取り付けシャフトを有するように形成されている固定ポンチと、
軸方向孔及びテーパ部とを備えるように形成されている移動ポンチと、
から成り、前記テーパ部は切削ショルダの箇所にて終結しており、
（ｃ）前記移動ポンチの前記軸方向孔は、前記固定ポンチの前記取り付けシャフトを収容するよう形成されており、前記移動ポンチが前記取り付けシャフトに対して水平方向に移動可能となるよう前記取り付けシャフトの外径よりも大きい内径を有しており、前記移動ポンチが前記取り付けシャフトの軸方向に沿って移動可能となるよう前記移動ポンチの上面と前記アッパプラテンの下面との間には隙間が形成されており、
ばりの除去の際、前記固定ポンチの前記切削面が動作して、最初、前記ばりの大半を除去し、その後、前記移動ポンチは、前記軸方向及び前記水平方向に移動することによって前記開口部の壁と自己整列し、前記切削ショルダが前記開口部を通過するときに残留したばりの少なくとも一部を除去するように動作することを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願開示は、鋳造部品からばりをトリミングする工具に関する。本発明のポンチは固定要素と、移動要素即ち自己心合せ（セルフセンタリング）（self-centering）要素と、から成る。該ポンチは、最初、固定要素でばりの大半を取り除き、次いで、鋳造部品の開口の中心と自己整列し、即ち該中心と一直線上に並び、その後、残存するばりを取り除いて、ばりのない鋳造部品を形成し、次の機械加工に備える。
【０００２】
【従来の技術】
金属製造産業、特に、自動車産業において、金属部品を製造する際、寸法の精度が高いことが要求されている。例えば、水で冷却されたスチールモールドに溶融金属を押し込むことによって、エンジン用ダイカスト金属部品を製造する。冷却の際、高い圧力が用いられるために、金属部品は、２つのモールド半体の間で”ばり”を生じる。該部品を仕上げ削り、或いは最終製品に取り付けて顧客に輸送する前に、このばりをトリミングしなければならない。
【０００３】
鋳造金属部品のばりは、通常、トリムプレス等の周知の装置を使用してトリミングすることができる。トリムプレスは、ばりを取り除くように動作するダイコア（die core）とポンチとから成る。ポンチは鋳造金属部品の開口部からばりを取り除き、ダイコアは高精度の鋳造表面を形成するのに用いられる。鋳造部品は、トリムプレス内に配置され、その後、プレスは、ばりを剪断及び除去するのに十分な運動量で鉛直方向に下降する。従来のポンチの場合、鉛直軸に対して横断方向に移動することによって、該ポンチに取り付けられているプレスプレートと鋳造部品の開口部とが自己整列する、即ち一直線上に並ぶ。鋳造部品の所望の寸法が所定の許容差を保つようにばりを除去する一方で、鋳造部品に損傷を与えないように、横方向の移動量を小さくする必要がある。トリムプレスでの加工を繰り返し行った後、部品を検査する。残存するばりが多いときは、その部品は不良品として扱われる。特定の用途次第では、所望の許容差を達成するために、ばりを大部分除去しなければならない。通常、部品は、その後で最終アセンブリ、又は機械加工ジグ若しくはパレットに取り付けられて、更なる処理が施される。従って、ある製造環境において、鋳造部品の開口部の内側が約０．５ミリメータ（mm）以上のばりで包囲されている場合、若しくは残存するばりが均一でない場合、その鋳造部品は機械加工パレットに取り付けることができないために不良品となる。
【０００４】
鋳造部品からばりを除去する際、該部品への破損を回避することが必要である。この破損は、特に、鋳造部品の開口部からばりを除去する際に生じる。この破損は、トリムポンチの切削エッジが開口部内に進入してばりを剪断及び除去する際に生じる。一般的には、トリムポンチの切削エッジと、鋳造部品又は開口部の両側との接触によって破損が生じる。
【０００５】
この破損は、いくつかの条件が原因で生じる。トリムポンチの切削エッジの外側の寸法の最大値が鋳造部品の開口の寸法の最小値を超えているとき、ポンチは該部品に接触して損傷を与える。また、鋳造部品の開口部の位置が若干ずれているときも、該部品に破損が生じることがある。この場合、トリムポンチの中心と開口部の中心とは一致していない。
【０００６】
以上の条件のなかで、トリムポンチの切削エッジが鋳造部品と好ましくない接触を起こす場合がある。この問題を回避するべく、鋳造部品の開口の寸法の最小値よりも常に小さい値を最大値とする寸法のトリムポンチの切削エッジを選択することが知られている。開口部の中心線に対して水平方向に移動してトリムポンチと鋳造部品とがトリミングの際に一列になるようなトリムポンチを選ぶことも周知である。この例として、米国特許第５７１５７２１号を参照されたい。しかし、上述の方法では、１回の製造工程の際に、全てのばりを除去することができないために、機械加工を更に行わなければならない。しかも、上記開口部の寸法が通常よりも大きい或いは小さい場合、配置の許容差のスタックアップ（stack-up）がある場合、及び鋳造部品の開口部がずれている場合等の、回避不可能な製造上の誤差が原因で、鋳造部品の開口部の中心線及び側壁に対して、ばりの除去が均等に行えない。
【０００７】
Anders et. alに付与された米国特許第５７１５７２１号は、板状金属部品の多数ある穴の周辺にフランジを形成する装置及び方法を開示している。この特許公報では、ホルダに取り付けられているポンチ及びダイが教示されている。該ホルダによって、ホルダ上でのダイ及びポンチの横方向への移動量を小さくでき、もって、ポンチは、部品の穴と一列に並ぶ。この公報に開示されている工具は、板状金属部品自体の移動並びにポンチ及びダイの若干の移動によって、１片の金属板に多数のフランジを形成する。この公報には、固定要素と共に、移動即ち自己心合せ要素を用いるポンチが提案或いは開示されていない。
【０００８】
Kaeselerに付与された米国特許第４９１６９３１号は、ダイ並びに内側及び外側ポンチを備える成形装置を開示している。該ダイ及びポンチは、既に使用されたスポット溶接電極を改良する過程で使用される。
【０００９】
この装置が作動すると、変形した或いは使用された電極を内側ダイに配置したダイのセンタリング領域内に強制的に鉛直方向に移動したポンチが進入する。この装置のセンタリング過程は、内側ポンチを浮き上がった状態で包囲する外側ポンチによって実行される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の装置は、最初にばりの大部分を低い精度で除去し、次いで、残存するばりを綿密に除去することを意図した高精度な製造工程を実行して、所要の許容可能な許容差を得る。従って、鋳造部品及び／又は開口部を破損させずに、１回の工程で出来るだけ多くのばりを均等に除去できるトリムポンチが従来から求められている。
【００１１】
自動車産業は競争が激しく、鋳造部品の品質を妥協したり、所望の品質レベルを得ることが非効率即ち必要以上に高価であったりすると、製造業者は経済的な困難に遭遇する。ダイカスト金属部品からばりを除去する現在のシステムは、許容不可能なレベルの不良品を生み出すことから、十分とはいえない。本発明の自己心合せトリムポンチは、金属鋳造品に過度に或いは不均一に分布するばりの問題の解決を図る。本願のポンチを用いて、残存するばりの寸法の許容差を約０．５mm以下とすることができる。
【００１２】
上記の米国公報は、鋳物に形成された隙間、凹部、或いは開口部内から不要物（ばり）を除去する自己心合せポンチを使用する方法を提案及び開示していない。更に、従来のポンチは、固定ポンチが最初にばりの大部分を除去した後で自己心合せする要素を採用していない。従来、一列に並ぶようにある程度自由に移動するポンチが使用されてきた。小ねじ及びロケーティングピン（locating pin）を組み合わせて使用し、ポンチをトリムプレスプラテンに緩く取り付けることによって、横方向への移動が可能になる。この場合、鋳物が破損し、ばりの除去が不均一になったり、或いは不完全に終わることがある。本発明のマルチピース（multi-piece）自己心合せポンチは、以上の問題を解決し、許容可能な許容差を提供し、欠陥或いは変形が少ない或いは皆無な完成品を製造する。ばりの除去及び許容差の規定を満たして、不良品の数を減らし、効率よく製造された高品質の製品を確約するような改良がポンチに施されることが自動車産業界で求められている。本願のマルチピース自己心合せポンチはそのような要望に応えることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、鋳造部品からばりを除去するポンチと該ばりの除去方法の改良に関する。本発明のマルチピース自己心合せポンチ、即ちマルチパート（multi-part）自己心合せポンチは、約０．５mmという高い精度が要求される寸法の許容差の規定を確実に満たし、鋳造部品の開口の内側に残存するばりを最小限にする或いは削除する。従って、アッパプラテン及びロアプラテンを有し、鋳造部品の開口部からばりを除去するように形成されているプレスに使用される自己整列ポンチが開示されている。該ポンチは、
（ａ）固定ポンチと、
（ｂ）移動ポンチと、
から成り、
前記固定ポンチは、
軸方向孔を有し、前記アッパプラテンの下面に対して鉛直方向に延びるよう該下面に取り付けられるよう形成されている取り付けシャフトと、
前記取り付けシャフトの下端に設けられた切削部と、
から成り、
前記移動ポンチは、軸方向孔とテーパ部とを備え、前記テーパ部は、切削ショルダの箇所にて終結し、前記移動ポンチの前記軸方向孔は、前記固定ポンチの前記取り付けシャフトを収容するように形成されており、
（ｃ）前記移動ポンチの軸方向孔は、前記移動ポンチが前記取り付けシャフトに対して水平方向に移動可能となるよう前記取り付けシャフトの外径よりも大きい内径を有しており、前記移動ポンチが前記取り付けシャフトの軸方向に沿って移動可能となるよう前記移動ポンチの上面と前記アッパプラテンの下面との間には隙間が形成されるよう設定されており、もって、前記移動ポンチは前記鋳造部品の前記開口部と自己整列する。
【００１４】
本発明のポンチは、溶融金属、粉末状の金属、或いはプラスチック素材等で形成された鋳造部品からばりを除去するために使用される。本願のポンチを採用するプレスは当業界では周知であり、”トリムプレス”と呼ばれることもある。プレスは液圧プレス等の従来の構成を有するものでもよい。該液圧プレスは、数個の液圧シリンダを支持する上部クロスメンバを備えているフレームを有している。液圧シリンダ内には液圧ピストンが取り付けられており、鉛直方向の移動及びラムに掛かる鉛直方向の力が制御される構成となっている。ラムの下面は、プレート或いはブロックを有する平坦なダイ即ちプラテンとなっており、ツーリング（tooling）及び／又はクランプ（clamp）の取り付け箇所を備えている。該プラテンは、通常不動であり、アッパプラテンと鉛直方向に整列、即ち一直線上に並び、除去すべきばりを有する鋳造部品の保持に通常は使用されている。
【００１５】
本発明の重要な概念の１つに、移動ポンチ、即ち自己心合せ要素がある。この移動ポンチは、固定ポンチが残したばりを除去する。移動ポンチは、鋳造部品の開口部に対して自己心合わせ、即ちセンタリングを行い、切削ショルダを用いて、残存するばりを除去する。その後、プレスは開きポンチは鋳造部品から後退する。鋳造部品はプラテンから取り外されて、該部品が次の機械加工に対して、許容差を達成するだけの十分な量のばりが除去されているか否かの検査が行われる。
【００１６】
更に、鋳造品の開口部からばりを除去する装置が開示されている。該装置は、
（ａ）プレスと、
（ｂ）前記プレスのアッパプラテンに取り付けられているポンチと、
から成り、
前記ポンチは、
切削面及び取り付けシャフトを有するように形成されている固定ポンチと、
軸方向孔及びテーパ部とを備えるように形成されている移動ポンチと、
から成り、前記テーパ部は切削ショルダの箇所にて終結しており、
（ｃ）前記移動ポンチの前記軸方向孔は、前記固定ポンチの前記取り付けシャフトを収容するよう形成されており、前記移動ポンチが前記取り付けシャフトに対して水平方向に移動可能となるよう前記取り付けシャフトの外径よりも大きい内径を有しており、前記移動ポンチが前記取り付けシャフトの軸方向に沿って移動可能となるよう前記移動ポンチの上面と前記アッパプラテンの下面との間には隙間が形成されており、
ばりの除去の際、前記固定ポンチの前記切削面が動作して、最初、前記ばりの大半を除去し、その後、前記移動ポンチは、前記軸方向及び前記水平方向に移動することによって前記開口部の壁と自己整列し、前記切削ショルダが前記開口部を通過するときに残留したばりの少なくとも一部を除去するように動作する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
添付の図面を参照して、以下の好適な実施例の説明によって、本願とその目的及び効果がよく理解できよう。
【００１８】
図３を除く図面に示されたポンチは本願の好適実施例のポンチである。図面中、同一即ち対応する部品には類似参照符号を付けている。図１において、マルチパート自己心合せポンチ１０はプレス（図１では図示せず）のアッパダイプレート即ちプラテン１２に取り付けられている。ポンチ１０は、鋳造部品からばりを高精度で確実に除去するうに形成されている。ポンチ１０は、通常、アッパプラテン１２よりも低く配置されているが、プレスの可動或いは固定ロアプラテンに取り付けることができる。ポンチ１０は、移動ポンチ１６と軸方向に一直線状に並び、該移動ポンチ１６と関連している固定ポンチ１４を内蔵している。該固定ポンチ１４は、取り付けベース１８に取り付けられていることが好ましい。これらの部品１４、１６、１８は、ボルト２０或いは他の締め付け装置によって、プラテン１２に取り付けられている。ポンチをプラテンに取り付ける他の手段としては、取り外し可能或いは固定されたねじ、圧入ピン、膨張可能なボルト、ねじ切りされたスピンドル及びジャーナル、ラッグボルト及びキャップボルト（cap bolt）、クランプ、及びそれに類似する多くの締め付け具等が本願では考えられる。固定ポンチ１４及び取り付けベース１８は、固定されていることが好ましく、移動ポンチ１６は、固定ポンチ１４、取り付けベース１８、及びプラテン１２に対して鉛直及び水平方向に自由に移動する。この自由な移動は、添付の各種図面に示され、以下で詳細に説明する互いに等価な幾つかの適当な方法で達成できる。
【００１９】
マルチパートポンチ１０の一部である固定ポンチ１４は切削ベース２２を備えている。該切削ベース２２は、この実施例では概ね円形である。この実施例は、鋳造部品の円形開口部からばりを除去する作業に適している。しかし、本願のポンチは、四角形、楕円形、及び他の各種形状の開口部に使用できることは理解できよう。固定ポンチ１４は、ショルダ２４、シャフト２５、テーパ部２８、及び上面２７を有するように形成されている。固定ポンチ１４はキャビティ即ち孔２６を備える形状をしている。該孔２６は、概ね軸方向に延びて固定ポンチ１４及びシャフト２５の中心を通る。キャビティ２６は、切削ベース２２に隣接するカウンタボアを備えており、シャフト２５を介して上面２７に連続して、もって、ボルト２０は固定ポンチ１４の上面２７を越えて突出し、プラテン１２に係合するように取り付けられている。固定ポンチ１４のテーパ部２８は、切削ベース２２から上方に延びて、概ね水平な領域即ちショルダ２４に達している。固定ポンチ１４のシャフト２５は、ショルダ２４から上方に延び、凹部２３にて取り付けベース１８に隣接するように連続している（図１参照）。
【００２０】
本願の他の実施例の自己心合せポンチ１１０が図９に示されている。この実施例のポンチ１１０は、図１の自己心合せポンチ１０に類似しているが、２ピース固定ポンチ１１４から成る。詳しくは、図９の２ピース固定ポンチ１１４は、シャフト１２５とテーパ部１２８とを有する。該シャフト１２５とテーパ部１２８とは互いに独立した別個の部材である。
【００２１】
図１の固定ポンチ１４を参照して述べたように、固定ポンチ１４のテーパ部２８は、鋳造部品に対して望ましくない接触をする場合がある。このような望ましくない接触の結果、鋳造部品が損傷するだけでなく、固定ポンチ１４の一部が破損する場合がある。例えば、中心がずれている状態で、固定ポンチ１４に十分な力が加えられた場合、シャフト２５が湾曲することがある。更に、この鋳造部品との望ましくない接触によって、切削ベース２２の少なくとも一部が損傷する場合がある。従って、シャフト或いはテーパ部の少なくとも一方のみが、この鋳造部品との望ましくない接触によって損傷するような場合、その損傷箇所のみを交換するだけでよい。
【００２２】
２ピース固定ポンチ１１４の場合、このような交換が可能となる。固定ポンチ１４のシャフト２５と同様、２ピース固定ポンチ１１４のシャフト１２５の上端１２３は、取り付けベース１８の凹部２３内に進入するようになっていることが好ましい。孔は、軸方向に延びて、シャフト１２５をその中心に沿って通過している。該孔は、取り付けボルト２０を収容するために設けられている。シャフト１２５の下端１３３は、テーパ部１２８のショルダ１２４の対応する凹部１３５と係合するようになっていることが好ましい。
【００２３】
テーパ部１２８は、凹部１３５でシャフト１２５と合わさることによって、２ピース固定ポンチ１１４の構成部材が一列に並ぶ。ボルト２０を収容するための軸方向に延びる孔は、テーパ部１２８の一端側のショルダ１２４にて開放しており、テーパ部の他端にて開放しているカウンタボア１２６と連通している。カウンタボア１２６によって、ボルト２０の頭がテーパ部１２８内に配置される。好ましくは、テーパ部１２８の切削ベース１２２は、下方に延びて、実質的な切削エッジ１３６を形成している。それによって、鋳造部品と望ましくない接触をした際のテーパ部の損傷即ち破損に対する抵抗力が増加する。
【００２４】
図９において、図示された２ピース固定ポンチ１１４は、概ね円形の切削ベース１２２を有しているが、固定ポンチは、四角形、楕円、及びその他の形状の開口部にも使用できるように形成されていることは理解できよう。更に、２ピース固定ポンチ１１４は延長切削ベース１２２を備えているが、図１に示される切削エッジ２２を備えた２ピース型の構成も可能であることは理解できよう。
【００２５】
ポンチ１０の第２部材は移動ポンチ１６である。移動ポンチ１６は、固定ポンチ１４のシャフト２５の周辺で鉛直方向及び水平方向に移動できるように形成されている。移動ポンチ１６は、取り付けベース１８によって形成されている上部境界線を限界としてシャフト２５を中心に三次元に自由に移動する。移動ポンチ１６は、固定ポンチのシャフト２５が通過する軸方向開口３０を有する。移動ポンチ１６の軸方向開口即ち孔３０は、シャフト２５の直径よりも約５％乃至約２５％、好ましくは約１８％大きい。これにより、固定ポンチ１４及び取り付けベース１８に対する移動ポンチ１６の概ね水平方向への移動が可能となる。深さを有する凹部２３よりも低い位置にある移動ポンチ１６の高さは、シャフト２５の高さよりも約５％乃至約３０％、好ましくは約２０％小さい。これによって、固定ポンチ１４及び取り付けベース１８に対する移動ポンチ１６の概ね鉛直方向への移動が可能となる。これによって自己心合せ及び整列（アライメント）が行われるので、プレスが動作する際、ポンチが鋳造部品の開口部に切り目を付けることがなくなるので、精密なトリミング操作の際に鋳造部材を損傷から最大限に保護することができる。固定ポンチと移動ポンチとの相対的な寸法に関して、以下で更に開示する。
【００２６】
鋳造部品の開口部（図１には図示せず）に進入する前に、移動ポンチ１６のベース３２は、固定ポンチ１４のショルダ領域２４に当接する。このベース３２は、テーパ部３４の下端に隣接して、本願のポンチの自己整列即ち自己心合せを行う。テーパ部３４の上部には、トリミング部即ちトリミングショルダ３６がある。該ショルダ３６は、移動ポンチ１４の切削ベース２２よりも寸法が大きくなるように形成されている。適宜に設定された寸法のショルダは、ばりを適正な量だけ除去するために、所望の許容差を含んでいる。テーパ部３４の高さは、移動ポンチ１６の高さの少なくとも約３０％乃至約７０％、好ましくは約６０％である。
【００２７】
移動ポンチ１６の上面３８は水平領域となっており、該水平領域は取り付けベース１８の真下にある。取り付けベース１８は必須ではないが、従来の工具及びダイの使用において、ポンチの作動中、該ポンチを適宜に配置してプラテン１２を損傷から保護するために、ベースを使用することは必要である。取り付けベース１８は、ボルト２０を通過させるための軸方向開口と、固定ポンチ１４の上面２７との係合面と、配置手段２１と、を備えるように形成されている。該配置手段２１はポンチ１０を適宜に配置するために、プラテン１２と協働して使用される。
【００２８】
図２を参照して、ポンチ１０の構成及び組み立てを説明する。ボルト２０は鉛直方向に延びて、固定ポンチ１４の軸方向孔２６を通過する。ボルト２０は、また、中心線”Ａ”に沿って取り付けベース１８の開口１９に進入し、（図２には示されていないが）プラテン１２内に入り込んで、該プラテン１２と螺合する。ボルト２０がプラテン１２と係合する前に、移動ポンチ１６は固定ポンチ１４のシャフト２５に配置される。ポンチをプラテンに取り付けた後、移動ポンチ１６は、プレスが閉じる前に固定ポンチ１４のショルダ２４に当接する。移動ポンチ１６が許容可能な鉛直及び水平移動範囲を有するために、好ましくは約５mm乃至２０mmの隙間が上面３８と隣接する取り付けベース１８の面との間に存在することが重要である。
【００２９】
図３Ａ乃至図３Ｄは、従来のポンチ１０’及び該ポンチのばりを除去する方法を示している。図３Ａは、ばり５２’を有する鋳造金属部品５０’に関連させて、単体のポンチ４８’を示している。図３Ｂは、ポンチが鋳造金属部材５０’を通過する工程の初期状態を示している。図３Ｃは、従来の単体ポンチ４８’を用いてばり５２’を除去している状態を示している。図３Ｄは、鋳造部品５０’を示す図であって、符号４０’及び４２’は、鋳造部品の開口の内部に残存するばりを示す。残存するばり４０’、４２’の一方或いは両方は、鋳造部品５０’の開口部５４’の壁から約０．５mm以上ある。
【００３０】
従来、トリムポンチの切削エッジ或いは鋳造部品の開口部の寸法には限度があり、１回の工程で鋳造部品からばりを十分に除去することは困難であった。円筒形トリムポンチの切削エッジの直径が鋳造部品の開口部の直径よりも大きいとき、鋳造部品が破損することがある。この場合、鋳造部品からばりをトリミングしようとする際、ポンチの切削エッジを鋳造部品の開口部に圧入するので、該開口部に切れ目が付く恐れがある。従って、このような鋳造部品の開口部は規格に合わない。この穴／ポンチの大きさの問題に加えて、配置に係わる寸法の許容差のスタックアップによって、トリムポンチの切削エッジの中心線が鋳造部品の開口部の中心線と一致しなくなる。この場合、切削エッジは鋳造部品の開口部を破損する恐れがある。前者の問題を解決するべく、従来の装置は、鋳造部品の開口部の最小値よりも小さい値が最大値であるような外径を有するトリムポンチ切削エッジを用いる場合がある。後者の問題に対処するために、上記米国特許第５７１５７２１号に教示されているような従来の装置では、鉛直方向には移動せずに、横方向に少しだけ移動できるようになっている。しかし、このような対処方法では、ばりを十分に除去して更なる機械加工の必要性を最小限にすることができない。製造工程を最小限にすることの有効性は明らかである。残存するばり４０’、４２’に約０．５mmを越える箇所があったり、部品の開口部の周辺のばりが不均一であったりすると、該部品は機械加工パレットに正確に取り付けることができない。部品を機械加工パレットに正確に固定できないと、該部品は不良品として扱われて返品され、手作業で修繕したり、廃棄しなければならない。このような状況は、効率性の維持及び低コスト化の面で許容不可能である。
【００３１】
図４は本発明に係わるトリムプレス４０を示し、特に、ガイドポスト４２と、ガイドブッシュ４４と、図１に示されたポンチ１０と、を備えている箇所を示している。ポンチ１０のアッパプラテン１２への取り付けはボルト２０で行う。ガイドポスト４２はプレスのロアプラテン４６に取り付けられている。トリムプレス４０が動作している場合、ガイドポスト４２及びガイドブッシュ４４は、互いに係わり合って動作して、２つのプラテン１２、４６を互いに一直線に並んだ状態に保持する。鋳造ガイド４８は、鋳造金属部品５０をポンチ１０よりも低い箇所に固定する。鋳造金属部品５０は、開口部５４内にばり５２を有している。
【００３２】
隙間５６は、移動ポンチ１６の上面３８と取り付けプレート１８の下面との間に存在する。これによって、移動ポンチ１６の単軸方向、すなわち鉛直方向への移動が可能となる。同様に、固定ポンチ１４のシャフト２５と移動ポンチ１６の軸方向開口３０との間には隙間５８が存在する。これによって、移動ポンチ１６が２つの軸方向、すなわち水平方向へ移動することが可能となる。トリムプレス４０のロアプラテン４６には開口６０が形成されているので、ばり５２が鋳造金属部品５０から落下して、ポンチ１０は鋳造金属部品５０を通過することができる。
【００３３】
動作の際、３つの軸方向、すなわち水平方向、及び鉛直方向の移動を組み合わせることで、移動ポンチ１６は、その上面が取り付けプレート１８の下面に接触する前に、中心を鋳造部品の開口部５４と合わせる、即ち中心と開口部とが整列する。プレスが下降すると、移動ポンチ１６の上面と取り付けプレート１８の下面とが接触して、移動ポンチ１６は水平方向には移動できない。最初にアライメントを行うことによって、鋳造部品５０及び開口部５４は、ばりの除去作業の際に破損することがない。
【００３４】
図５は、図４の状態からプレスが閉じ始めたときのトリムプレス４０を示す。トリムプレス４０が閉じた状態で、アッパプラテン１２とロアプラテン４６との距離は短くなり、それによって、ポンチ１０は鋳造金属部材の開口部５４内に圧入され、ばり５２の大半が固定ポンチ１４によって剪断及び除去される。剪断されたばり５２は、ロアプラテン４６の開口６０を介して排出される。図示されているように、ばりの一部は、除去する必要があるタブ４０、４２として残存する。上述の直径の寸法の許容差及び配置に関する許容差のスタックアップが原因で、残留ばり４０、４２が鋳造部品の開口部５４の内側の周辺に不均一に存在することがある。
【００３５】
図６は、図４及び図５に示される領域と同じ領域を示している。トリムプレス４０は、殆ど完全に閉じている。図示されているように、移動ポンチ１６は、開口５４から残存するばり４０、４２の一部を除去する。この機能は、移動ポンチ１６の自己心合せテーパ部３４が自身の位置を調節した後で、切削ショルダ３６が開口部５４内に進入することによって、達成される。
【００３６】
移動ポンチ１６のこの移動によって、開口部５４に対して、残留ばり４０、４２をある程度均一に除去することができる。図６に明示されるように、固定ポンチのシャフト２５と移動ポンチ１６との間に存在する隙間５８は、その一側が大きくなり、もって、鋳造部品５０の開口部５４に対して、移動ポンチ１６の切削ショルダ３６が正しく配置される。移動ポンチ１６の上面３８と取り付けベース１８の下面との間の隙間５６（図４参照）は無くなり、移動ポンチ１６と固定ポンチ１４のショルダ２４との間において、隙間６２が形成される。この移動によって、移動ポンチ１６の自己心合せテーパ部３４は、鋳造金属部品５４の開口と自己整列する、即ち一直線に並ぶ。切削ショルダ３６は、部品５０及び開口部５４に損傷を与えることなく、残存するばり４０、４２を均等にトリミングして適宜な許容差以内にする。
【００３７】
図７を参照するに、鋳造金属部品５０の断面図は図４、図５、及び図６に示されている。残存するばりの量は、適宜な最大許容差、例えば、０．０５mm乃至約０．５mmになるまで減少した。
【００３８】
最後に、図８は本発明の他の実施例を示しており、固定ポンチ及び移動ポンチはテーパ状の台形の側面を有している概ね四角形状をしている。四角形及び円形のトリムポンチが開示されているが、本発明は、他の外形及び断面にも応用できる。この実施例は、上記実施例の円形形状を利用している。この実施例のポンチの構成を以下で説明する。ボルト２０’は、鉛直に延びて固定ポンチ６６の切削ベース６４を通過して、シャフト６８の孔８６を通る。平坦な水平面７０は固定ポンチ６６のテーパ状のエッジ７２の上端にある。中心線”Ｂ”を基準に、移動ポンチ７４はシャフト６８に配置されて水平領域７０に当接する。移動ポンチのベースは固定ポンチの水平面７０の真上にある。固定ポンチのシャフトは鉛直に延びて移動ポンチ７４の軸方向孔７８を通過する。テーパ状エッジ８０はベース７６から上方に延びて切削ショルダ８２に繋がっている。取り付けベース８４は、シャフト６８の上面と上部プレスプラテン即ちダイ（図示せず）との間に固定される。
【００３９】
本願のポンチを個々で使用するか或いは２、３或いはそれ以上の数のポンチをグループで使用するか否かは、ばりの除去が必要な鋳造部品の開口部の数に依存することは当業者には理解できよう。本願のポンチは、例えば成形ダイ、コアリングツール（coring tool）及びボーリング装置等のプレスに用いられる他の工具と共に使用してもよい。
【００４０】
上述のように、本発明のポンチが適正に機能するために、該ポンチの構成部材の相対的な寸法及び鋳造部品の開口部は重要な要因である。例えば、図１乃至図７を参照するに、鋳造部品５０の開口部５４が円形であり、好ましくは約７３mmの直径を有する場合、固定ポンチ１４の切削ベース２２の直径は、６７mm乃至約７１mmの範囲にあることが好ましい。若しくは、例えば、切削ベース２２の直径は、好ましくは、開口部５４の直径の約９０％乃至約９８％の範囲にある。移動ポンチ１６の切削ショルダ３６の直径は、約７１．５mm乃至約７２．５mmの範囲にあることが好ましく、約７２mmが最適である。若しくは、所望の製造許容差次第では、切削ショルダ３６の直径は、開口部５４の直径の約９８％乃至約９９．９％の範囲にあることが好ましく、最適な範囲としては約９９％乃至９９．９％である。移動ポンチ１６のテーパ部３４の高さは、部品の開口部５４の直径及び深さによって、大きく変わる。しかし、テーパ部３４の高さは、好ましくは、移動ポンチ１６の高さの少なくとも３０％であり、少なくとも４０％だとより好ましく、少なくとも６０％が最適である。
【００４１】
［実施例］
本願の好適実施例に開示されたポンチは、以下の規格に合わせて製造されたものであり、本発明は、鋳造金属部品からばりを除去するためのトリムプレスに使用された。この例で使用される鋳造部品は、３つの円形の開口を有する自動車のトランスミッションハウジングであった。ばりが除去される各開口の直径は約５８mmである。図３に示される従来のポンチ及びその使用方法と、本願のポンチとを比較した。
【００４２】
固定ポンチ１４は、約５５mmの直径を有する切削ベース２２と、高さが約６０mmのシャフトと、高さが約２０mmのテーパ部と、を有している。シャフトの直径は約２３mmであった。固定ポンチ１４のボルト２０用の孔２６の直径は約１１mmであり、ボルトの頭の凹部の直径は約１９mmであった。固定ポンチ１４のショルダ領域は直径が約４０mmであり、固定ポンチ１４の高さは約８０mmであった。
【００４３】
移動ポンチ１６のベース３２の直径は約４０mmであり、固定ポンチ１４のシャフト２５が通過する軸方向開口３０の直径は約２７mmであった。移動ポンチ１６の切削ショルダ３６は、高さが約１５mmであり、直径が約５７mmであった。テーパ部３４の始点は約４０mmの小径を有し、終点は約５７mmの大径を有する。始点と終点との距離は約３０mmであった。
【００４４】
取り付けベース１８は、直径が約５５mmで高さが約２０mmの概ね円筒形状の部材である。しかし、取り付けベース１８の形状には他の各種形状を適用してもよい。直径が約５５mmのベース１８には、直径が約２３．２mmで高さが約５mmの凹部が形成されている。該凹部は、固定ポンチ１４のシャフト２５の上端２７を収容する。凹部２３には、直径が約１１mmで高さが約１０mmの軸方向開口１９が形成されている。該開口１９にはボルト２０が通る。この軸方向開口１９の上部には別の凹部２９がある。該凹部２９の直径は約４０mmで高さは約５mmである。凹部２９はプレス４０の上部プラテン、即ちアッパプラテン１２と係合する。
【００４５】
本願のポンチ１０は、６６９８８個の鋳造されたアルミニウム合金部品からばりを除去するトリムプレスに使用された。この６６９８８個のうち、不良品、即ち、ばりの除去が正確に行われていなかったことが原因で修繕或いは手作業による機械加工が必要な部品は皆無であった。対照的に、（図３Ａ乃至図３Ｃ）の従来のポンチ１０を同様なばりの除去作業に使用して、８１６６９個の鋳造された金属部品をトリムプレスに通した。修繕が必要な鋳造金属部品は９６４８個あった。この数字は、従来のポンチを使用すると、およそ９個に１個は修繕或いは交換が必要であり、莫大な資産が製造業者に掛かることを意味する。以上のデータから、本願のポンチが金属製造業に進歩をもたらしたことが証明された。
【００４６】
以上で開示された好適な実施例に基づいて、数多くの変形例を実施できることは当業者には理解できよう。更に、それらの変形例は上記の特許請求の範囲内にあることも理解できよう。
【００４７】
【発明の効果】
過去数十年間、鋳造部品からばりを除去する技術には殆ど変化が見られなかった。トリムプレスは、鋳造部品の開口部からばりを除去するポンチに合うように設計されてきた。しかし、従来、ポンチと部品との位置の若干のずれを調節することができるものはなかった。従来のポンチには、ばりが完全及び／若しくは均等に除去されない、という問題があった。部品のばりの除去が不完全／不均一であると、それ以降の機械加工において問題が生じることになる。即ち、ばりのトリミング作業の後で１或いはそれ以上の回数の作業を行うことによって、ばりを手で除去しなければならなかった。
【００４８】
金属製造業、特に、自動車産業では、製造技術の向上が常に求められている。上述のように、本願のマルチパートポンチは、欠陥或いは不良品を生むことなく、効果的に且つ効率良く鋳造部品からばりを除去して、許容差を許容可能なものにする。本願のポンチは１回の工程における作業能力に優れている。即ち、固定ポンチでばりの大半を除去して、移動ポンチが鋳造金属部品の開口部と中心合わせを行い、残存するばりを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  プレスのプラテン即ちダイにボルト締めされた本願のポンチの断面図。
【図２】  図１の自己心合せトリムポンチの分解斜視図。
【図３Ａ】  従来のポンチ及びばりの除去の際の該ポンチの使用方法を示す図。
【図３Ｂ】  従来のポンチ及びばりの除去の際の該ポンチの使用方法を示す図。
【図３Ｃ】  従来のポンチ及びばりの除去の際の該ポンチの使用方法を示す図。
【図３Ｄ】  従来のポンチ及びばりの除去の際の該ポンチの使用方法を示す図。
【図４】  鋳造部品の一部に関連させて、本願のポンチ並びにプレスのアッパ及びロアプラテンの一部を断面にして示した図。
【図５】  図４のプレスを示す図であり、ポンチの固定要素がばりに接触するように十分にプレスが閉じて、本願のポンチを用いてばりを除去する工程の一部を構成する部分的な除去の工程を示す図。
【図６】  図４及び図５のプレスを示す図であり、プレスは完全に閉じて、可動ポンチをばりに接触させてばりを除去することによって、ばりの除去の工程が終了したことを示す図。
【図７】  本願のポンチを適用した後における図４、図５及び図６の鋳造金属部品の断面図であり、残存するばりの測定値を示す図。
【図８】  本発明の他の実施例のポンチの斜視図。
【図９】  本発明の他の実施例の自己心合せトリムポンチの断面図であり、固定ポンチ部を示す図。
【符号の説明】
１２  アッパプラテン
４６  ロアプラテン
５０  鋳造部品
５４  開口部
５２  ばり
４０  プレス
１０  自己整列ポンチ
１１４  固定ポンチ
１６  移動ポンチ
１２６  軸方向孔
１２５  取り付けシャフト
１２２  切削部
３０  軸方向孔
３４  テーパ部
３６  切削ショルダ
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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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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