(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一側面に凸部を備え他側面に該凸部に対応する凹部を備える所定形状のワークを金属製板材から打ち抜いて形成するワークの打ち抜き成形方法において、
前記板材をダイ上に載置してクランプし、上下移動自在のカウンターパンチがクランプされた該板材の打ち抜き位置を該板材の下方から押し上げた状態とすることにより該板材に引張応力を付与する工程と、
該板材の打ち抜き位置に対応して上下移動自在の成形パンチが、該成形パンチに備える成形凸部により引張応力が付与された板材の所定位置に前記凹部を押圧成形すると共に該成形凸部に対応して前記カウンターパンチに備える成形凹部により前記凸部を押圧成形する工程と、
前記凹部と凸部とが形成された板材の打ち抜き位置に対応して前記成形パンチが該板材を押し下げて前記ワークを打ち抜く工程とを備えることを特徴とするワークの打ち抜き成形方法。
【請求項２】
前記板材に引張応力を付与する工程においては、前記カウンターパンチがダイの上方に向かって突出した状態を維持して、前記板材をダイ上にクランプすることにより前記板材に引張応力を付与することを特徴とする請求項１記載のワークの打ち抜き成形方法。
【請求項３】
前記板材に引張応力を付与する工程においては、前記板材をダイ上に載置してクランプした後、前記カウンターパンチがダイの上方に向かって突出して前記板材をその下方から押し上げることにより前記板材に引張応力を付与することを特徴とする請求項１記載のワークの打ち抜き成形方法。
【請求項４】
一側面に凸部を備え他側面に該凸部に対応する凹部を備える所定形状のワークを金属製板材から打ち抜いて形成するワークの打ち抜き成形装置において、
前記板材を載置するダイと、
該ダイ上に載置された前記板材をクランプするパッドと、
前記ダイに載置した板材の打ち抜き位置を押し下げて所定のワーク形状に打ち抜く成形パンチと、
該成形パンチに対向して上下移動自在に設けられ、該成形パンチによる打ち抜きに先立って、前記パッドによってダイ上にクランプされた前記板材の打ち抜き位置を該板材の下方から押し上げた状態とすることにより該板材に引張応力を付与し、前記成形パンチによる打ち抜き時に、該成形パンチによるワークの押し下げに追従して該ワークに圧接した状態で下降するカウンターパンチとを備え、
前記成形パンチは、前記ワークの凹部を押圧形成する成形凸部を備え、
前記カウンターパンチは、前記成形パンチによる打ち抜き時のワークへの圧接により前記成形パンチの成形凸部の押圧に伴い前記ワークの凸部を形成する成形凹部を前記成形パンチの成形凸部に対向する位置に備えることを特徴とするワークの打ち抜き成形装置。
【請求項５】
前記カウンターパンチは、その側端縁から前記成形凹部が設けられている部分にかけて、次第に突出する形状に形成されていることを特徴とする請求項４記載のワークの打ち抜き成形装置。
【請求項６】
前記成形パンチは、その側端縁から前記成形凸部が設けられている部分にかけて前記カウンターパンチに対応する形状に形成されていることを特徴とする請求項５記載のワークの打ち抜き成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製板材から所定形状のワークを打ち抜いて形成するワークの打ち抜き成形方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一側面に凸部を備え他側面に該凸部に対応する凹部を備える所定形状のワークを金属製板材から打ち抜くとき、先ず、図４（ａ）に示すように、上型１１のパッド１２が下型１３のダイ１４に板材Ｘを介して圧接することにより板材Ｘをクランプする。板材Ｘの打ち抜き位置に対応する上方には板材Ｘをワーク形状に打ち抜くための成形パンチ１５が設けられており、該成形パンチ１５に対向する下方には下降自在のカウンターパンチ１６が設けられている。成形パンチ１５には、前記ワークの凹部Ｗ2 を成形するための押圧ピン１７が該成形パンチ１５の下方に突出して設けられている。カウンターパンチ１６には、押圧ピン１７に対応して前記ワークの凸部Ｗ1 を成形するための成形凹部１８が形成されている。
【０００３】
次いで、図４（ｂ）に示すように、成形パンチ１５が下降する。該成形パンチ１５が下降することにより、前記押圧ピン１７が板材Ｘに押入して凹部Ｗ2 が成形され、同時にカウンターパンチ１６の成形凹部１８により凸部Ｗ1 が成形される。
【０００４】
その後、図４（ｃ）に示すように、成形パンチ１５が更に下降して板材Ｘが打ち抜かれ、所定形状のワークＷが成形される。
【０００５】
しかし、以上のような打ち抜き成形によると、図４（ｂ）に示すように前記押圧ピン１７が成形パンチ１５の打ち抜きに先立って凹部Ｗ2 を成形し始めるために、カウンターパンチ１６の成形凹部１８周辺に向かって肉が流動し、凸部Ｗ1 の基端周縁部Ｙに余肉が集中する。この状態で打ち抜きが行われると、凸部Ｗ1 の基端周縁部Ｙに集中した余肉を所定の厚みに潰すことができず、カウンターパンチ１６の成形凹部１８に対応する正確な凸部Ｗ1 の成形が行われない不都合があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
かかる不都合を解消して、本発明は、ワークの打ち抜き成形に際して、該ワークの両面において互い対応する凸部と凹部とを成形するとき、凸部の基端周縁部への余肉の集中を抑制して、高精度な凸部を成形することができるワークの打ち抜き成形方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、本発明は、一側面に凸部を備え他側面に該凸部に対応する凹部を備える所定形状のワークを金属製板材から打ち抜いて形成するワークの打ち抜き成形方法において、前記板材をダイ上に載置してクランプし、上下移動自在のカウンターパンチがクランプされた該板材の打ち抜き位置を該板材の下方から押し上げた状態とすることにより該板材に引張応力を付与する工程と、該板材の打ち抜き位置に対応して上下移動自在の成形パンチが、該成形パンチに備える成形凸部により引張応力が付与された板材の所定位置に前記凹部を押圧成形すると共に該成形凸部に対応して前記カウンターパンチに備える成形凹部により前記凸部を押圧成形する工程と、前記凹部と凸部とが形成された板材の打ち抜き位置に対応して前記成形パンチが該板材を押し下げて前記ワークを打ち抜く工程とを備えることを特徴とする。
【０００８】
本発明の方法によれば、先ず、ダイ上に載置された前記板材を、該板材の打ち抜き位置を前記カウンターパンチによって下方から押し上げた状態でクランプする。これによって板材の打ち抜き位置に引張応力を付与する。
【０００９】
なお、このとき、具体的には、前記カウンターパンチがダイの上方に向かって突出した状態を維持して、前記板材をダイ上にクランプすることにより、前記板材に引張応力を付与することができる。また、それ以外には、前記板材をダイ上に載置してクランプした後、前記カウンターパンチがダイの上方に向かって突出して前記板材をその下方から押し上げることによっても、前記板材に引張応力を付与することができる。
【００１０】
次いで、前記成形パンチが下降して、該成形パンチの成形凸部とカウンターパンチの成形凹部とが、引張応力が付与された板材を介して上下から圧接し、引張応力が付与された板材の所定位置に凸部と凹部とが押圧成形される。
【００１１】
このように、板材の打ち抜き位置に引張応力を付与することにより、予め板材の打ち抜き位置の肉の流れを分散させておくことができ、成形凸部と成形凹部との圧接によってワークの凸部と凹部とが形成される際には、凸部の基端周縁部に余肉が集中することを抑制することができる。これにより、成形凸部と成形凹部との圧接によって、該成形凹部に沿った精度のよい前記凸部を形成することができる。そして、前記成形パンチの押し下げにより板材の打ち抜き位置が打ち抜かれ、所定形状のワークが成形される。
【００１２】
また、本発明は、一側面に凸部を備え他側面に該凸部に対応する凹部を備える所定形状のワークを金属製板材から打ち抜いて形成するワークの打ち抜き成形装置において、前記板材を載置するダイと、該ダイ上に載置された前記板材をクランプするパッドと、前記ダイに載置した板材の打ち抜き位置を押し下げて所定のワーク形状に打ち抜く成形パンチと、該成形パンチに対向して上下移動自在に設けられ、該成形パンチによる打ち抜きに先立って、前記パッドによってダイ上にクランプされた前記板材の打ち抜き位置を該板材の下方から押し上げた状態とすることにより該板材に引張応力を付与し、前記成形パンチによる打ち抜き時に、該成形パンチによるワークの押し下げに追従して該ワークに圧接した状態で下降するカウンターパンチとを備え、前記成形パンチは、前記ワークの凹部を押圧形成する成形凸部を備え、前記カウンターパンチは、前記成形パンチによる打ち抜き時のワークへの圧接により前記成形パンチの成形凸部の押圧に伴い前記ワークの凸部を形成する成形凹部を前記成形パンチの成形凸部に対向する位置に備えることを特徴とする。
【００１３】
本発明の装置によれば、前記ダイ上に載置された板材は、前記パッドによってクランプされる。このとき、該パッドがダイ上に板材をクランプする押圧方向に対して、その反対方向にカウンターパンチが板材の打ち抜き位置を押し上げる状態とするので、板材の打ち抜き位置には引張応力が付与される。
【００１４】
板材の打ち抜き位置を押し上げているカウンターパンチには前記成形凹部が形成されており、前記成形パンチの押し下げ圧によって該成形パンチの成形凸部が前記成形凹部に対応して板材に凹入する。このとき、引張応力が付与されている板材に前記凹部と前記凸部とが押圧成形される。板材には引張応力が付与されているので、成形パンチの成形凸部の押圧に伴ってカウンターパンチの成形凹部が板材に凸部を成形する際に、板材の肉流が分散して、前記凸部の基端周縁部への余肉の集中が抑制される。これにより、前記凸部の基端周縁部の潰しが十分に行え、精度の高い凸部を形成することができる。
【００１５】
そして、前記成形パンチがカウンターパンチと共に板材の圧接状態を維持して該板材を押し下げ、前記ワークを所定形状に打ち抜くことができる。
【００１６】
また、本発明において、前記カウンターパンチは、その側端縁から前記成形凹部が設けられている部分にかけて、次第に突出する形状に形成されていることが好ましい。これにより、前記カウンターパンチが前記ダイより突出されたとき、クランプされた板材を前記成形凹部に対応する位置に向かって膨出するように変形させることができ、前記凹部を形成する成形凹部に対応する位置に比較的大きな引張応力を発生させることができる。その結果、該成形凹部により前記凸部が成形される際に該凸部の基端周縁部への余肉の集中を確実に抑制することができる。
【００１７】
また、このとき、前記成形パンチは、その側端縁から前記成形凸部が設けられている部分にかけて前記カウンターパンチに対応する形状に形成されていることが好ましい。これにより、引張応力が付与されて膨出するように変形された板材の打ち抜き位置全体に前記成形パンチを密接させることができ、ワークの肉厚を均一に維持して打ち抜き成形を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１（ａ）乃至（ｄ）は、本実施形態のワークの打ち抜き成形装置の概略構成を示すと共に該装置によるワークの打ち抜き成形工程を示す説明図、図２（ａ）及び（ｃ）は他の実施形態におけるワークの打ち抜き成形工程の一部を示す説明図、図３は成形パンチの他の形態を示す説明図である。
【００１９】
本実施形態におけるワークＷは、図１（ａ）に示す金属製板材Ｘを打ち抜くことにより、図１（ｄ）に断面形状で示すように、一側面（図中下面側）に凸部Ｗ1 が形成され、他側面（図中上面側）に凹部Ｗ2 が形成されるものである。この種の形状を有するワークＷとしては、例えば、図示しないが、自動車の無段変速機構に用いられるＶベルトを構成するエレメントが挙げられる。この種のＶベルトの場合、複数の同一形状のエレメントを重ね合わせることが行われ、互いに重ね合わせたときに、凸部Ｗ1 が隣接する他のエレメントの凹部Ｗ2 に係合して相互の位置決めが行われる。このため、凸部Ｗ1 が凹部Ｗ2 に確実に密着係合するように高精度な凸部Ｗ1 を成形する必要がある。
【００２０】
そこで、本実施形態の打ち抜き成形装置１は次の構成を備えている。即ち、図１（ａ）に示すように、打ち抜き成形装置１は、材料となる金属製板材Ｘの下方に位置する下型２と、該板材Ｘを介して下型２の上方に位置する上型３とを備えている。前記下型２は、ダイ４とカウンターパンチ５とを備え、前記上型３は、パッド６と成形パンチ７とを備えている。
【００２１】
前記パッド６は、昇降自在に設けられており、ダイ４上に前記板材Ｘをクランプする際に図示しない昇降駆動手段の駆動により下降する。前記成形パンチ７は、前記板材Ｘの打ち抜き形状に対応する形状を備えており、パッド６とは別体に昇降自在に設けられている。該成形パンチ７は、パッド６によってダイ４上にクランプされた前記板材Ｘの打ち抜き位置に当接して、更に下降され、ダイ４の下方に向かって板材Ｘを押し下げることにより、前記ワークＷを打ち抜き成形する。
【００２２】
該成形パンチ７には、押圧ピン８が上下方向に摺動自在に設けられている。該押圧ピン８は、ワークＷの凹部Ｗ2 を形成する位置に対向して、先端テーパ部９（図中下端部）が成形凸部として突出状態に維持されており、成形パンチ７の下降によって該成形パンチ７と共に下降される。
【００２３】
前記カウンターパンチ５は、成形パンチ７に対向して昇降自在に設けられ、図示しない付勢手段によって上方に付勢されてダイ４の上面から上部が突出するように下型２に保持されている。該カウンターパンチ５の上部は略円弧状に形成されており、該上部の前記成形パンチ７の押圧ピン８に対向する位置には、ワークＷの凸部Ｗ1 を形成する成形凹部１０が形成されている。
【００２４】
また、該カウンターパンチ５は、後述するようにパッド６によってクランプされた板材Ｘがカウンターパンチ５の上部に当接したときに、該板材Ｘを湾曲形状に変形させることができる付勢力をもってダイ４の上面から突出されている。一方、前記成形パンチ７は、カウンターパンチ５の上方に向かう付勢力よりも大きな押圧力をもって下降する。これにより、成形パンチ７が板材Ｘを打ち抜くときには、カウンターパンチ５が板材Ｘの下方から圧接した状態で、成形パンチ７の下降に追従して下降する。
【００２５】
次に、以上の構成の装置１による打ち抜き成形工程を説明する。先ず、図１（ａ）に示すように、上型３と下型２との間に板材Ｘを介入させ、図１（ｂ）に示すように、前記パッド６を下降させて板材Ｘの打ち抜き位置を除く部分をダイ４の上面に圧接させることにより、板材Ｘをクランプする。
【００２６】
このとき、ダイ４の上面からは前記カウンターパンチ５の上部が突出しており、前記パッド６による板材Ｘのクランプに伴い前記カウンターパンチ５の上部によって板材Ｘの打ち抜き位置が押し上げられる。該カウンターパンチ５は前述したように、パッド６によって板材Ｘが押し下げられても、板材Ｘの下降に対抗し得る付勢力を有するので、板材Ｘは上方に膨出するように変形され、この押し上げ変形によって、該板材Ｘの打ち抜き位置に引張応力が発生する。  次いで、図１（ｃ）に示すように、前記成形パンチ７が下降し、該成形パンチ７に備える押圧ピン８が引張応力が付与されている板材Ｘの上面に押入する。該板材Ｘの下面には前記カウンターパンチ５が当接されており、該カウンターパンチ５の成形凹部１０に板材Ｘが侵入する。これにより、板材Ｘに凹部Ｗ2 と凸部Ｗ1 とが成形される。このとき、板材Ｘに付与されていた引張応力によって、押圧ピン８による押圧成形に伴う該板材Ｘの肉流が図中左右方向に向かって分散し、成形凹部１０により成形される凸部Ｗ1 の基端周縁部Ｙへの肉の集中が抑制される。これによって、成形凹部１０に沿って精度よく凸部Ｗ1 が成形される。
【００２７】
そして、図１（ｄ）に示すように、前記成形パンチ７が更に下降し、板材Ｘの打ち抜き位置を下方に押し下げる。前記カウンターパンチ５は、成形パンチ７の押し下げに追従して板材Ｘに圧接した状態で下降し、これによって所定形状のワークＷが打ち抜き成形される。前記押圧ピン８は、ワークＷが打ち抜き成形されると同時に更に突出（下降）して、僅かに前記凹部Ｗ2 への押入量を増加させ、打ち抜きされたワークＷの端縁部への肉寄せを行う。
【００２８】
なお、本実施形態においては、図１（ａ）に示すように、前記カウンターパンチ５の上部をダイ４の上面から突出させておき、パッド６を下降させることにより、図１（ｂ）に示すように、板材Ｘを押し上げ状態として該板材Ｘに引張応力を付与したが、本発明はそれに限るものではない。他の例を示すならば、図２（ａ）に示すように、前記カウンターパンチ５の上部をダイ４の上面よりも下方に後退させておき、次いで、図２（ｂ）に示すように、パッド６により板材Ｘをクランプした後に、図２（ｃ）に示すように、前記カウンターパンチ５の上部をダイ４の上面から突出させる。こうすることによって、板材Ｘは下方から押し上げられた状態で引張応力が付与される。
【００２９】
また、前述した実施形態においては、図１（ａ）乃至（ｄ）に示すように、前記成形パンチ７が前記押圧ピン８を備えているが、本発明の成形パンチはこの構成に限るものではなく、図示しないが、前記成形パンチ７の下端にワークＷの凹部Ｗ2 形状に対応する成形凸部を一体に設けておいてもよい。
【００３０】
また、前述した実施形態においては、図１（ａ）に示すように、カウンターパンチ５に対向する下端面が平坦に形成されている成形パンチ７を採用したが、それ以外に、図４に示すように、カウンターパンチ５の湾曲する先端面形状に対応して、湾曲面とされた下端面を備える成形パンチ７´を採用してもよい。これによれば、打ち抜きの際にはカウンターパンチ５と成形パンチ７´との間にワークＷを密着させた状態で打ち抜き成形が行えるので、ワークＷの端縁部への肉の流動を抑制することができ、ワークＷの肉厚を均一として成形精度を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のワークの打ち抜き成形装置の構成を模式的に示すと共に該装置によるワークの打ち抜き成形工程を示す説明図。
【図２】他の実施形態におけるワークの打ち抜き成形工程の一部を示す説明図。
【図３】成形パンチの他の形態を示す説明図。
【図４】従来のワークの打ち抜き成形工程を示す説明図。
【符号の説明】
Ｗ…ワーク、Ｗ1 …凸部、Ｗ2 …凹部、Ｘ…金属製板材、４…ダイ、５…カウンターパンチ、６…パッド、７…成形パンチ、８…押圧ピン（成形凸部）、１０…成形凹部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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