JPH07112224A - 穴あけ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的大径の穴あけ加工に対しても必要加工
力及び加工音が小さく、かつ、パンチとダイとの高精度
の芯合わせを必要とせずに、高品質の穴あけ加工が可能
な板金ワーク用の穴あけ加工装置を提供する。 【構成】 このため、円管状の加工端部に、それぞれ尖
鋭な先端部を有する複数の鋸歯状のせん断刃（ブレー
ド）１５が円周上に等ピッチ形成され、その軸方向中心
部には、板金ワークＷ上面にその先端部から弾性的に当
接するよう付勢されたスクラップ押し部材１２を有する
クラウン形パンチ１０と、その上面をワークＷの下面に
当接するウレタンダイ２１を支持するダイ２０とより金
型を構成し、このクラウン形パンチ１０を、加工方向Ｘ
−Ｘ及び軸心まわり回転方向ωに駆動可能のグリッパ４
に取付けるよう構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として板金ワーク
の穴あけ加工装置、特にクラウン形パンチ及びウレタン
ダイによる穴あけせん断加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、板金ワーク等の穴の打抜き（パン
チング）加工を施す場合には、通常、相補の一対のパン
チとダイとより成る金型工具を使用するパンチングプレ
ス等が主として用いられていた。

【０００３】しかしながら、従来のこの種のパンチング
加工方法にあっては、一般的に打抜きに要するせん断力
が比較的大であり、また、その打抜き加工音も大きく、
さらにワークを押さえるためのストリッパ等により製品
ワークに傷が付く怖れもあった。

【０００４】なお、この種の金型においては、公知のよ
うにパンチとダイとの中心線の整合（芯合わせ）が基本
的に最重要であり、この整合精度が損なわれると、ワー
クの加工品質を低下させると共に、金型の寿命短縮を招
く怖れがあった。

【０００５】以上のようなパンチング穴あけ加工に伴う
必要動力，加工音，芯合わせ精度，金型寿命等の諸問題
点を回避するために、ドリル工具、もしくは比較的大径
の穴加工に対してはホールソー工具等による切削機械加
工方法が一方において行われている。これらは、いずれ
も工具をワークに対して圧接しつつ回転させる機械的な
切削加工であり、パンチング加工によるせん断加工と異
なり切削／冷却油や切粉の処理，バリ取り作業等が必要
となる。特にホールソーの場合には、刃部を板金状ワー
クに噛せた状態でツールを回転させると、ワークがクラ
ンプからずれて加工精度に影響する怖れがあった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、以上のよ
うなこの種の穴加工に関する従来技術の諸問題点にかん
がみてなされたもので、比較的大径の穴あけ加工に対し
ても必要加工力及び加工音が小さくまた、パンチとダイ
とに高精度の芯合わせを必要とすることなく、高品質の
穴加工が可能であると共に、金型の稼働寿命をも向上し
得、さらに切削油や切粉等の処理を必要としない板金ワ
ーク等の穴あけ加工装置の提供を目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、この発明にお
いては、それぞれ軸方向及びその軸中心回転方向に駆動
可能なパンチ保持手段に固設され、その円管状加工端部
の円周上にはそれぞれ複数の鋸歯状せん断刃を等ピッチ
に形成すると共に、その軸中心部には、ワーク上面にそ
の先端部を弾性的に当接するよう付勢されたスクラップ
押し手段を備えたクラウン形パンチと、その上面を前記
ワークの下面に当接するウレタンダイを支持するダイホ
ルダ手段を備えたダイとより構成することにより、ある
いはまた、それぞれ軸方向及びその軸中心回転方向に駆
動可能なパンチ保持手段に固設され、その正多角形管状
加工端部の正多角形上にはそれぞれ複数の山形状せん断
刃を等ピッチに形成すると共に、その軸中心部には、ワ
ーク上面にその先端部を弾性的に当接するよう付勢され
たスクラップ押し手段を備えたクラウン形パンチと、そ
の上面を前記ワークの下面に当接するウレタンダイを支
持するダイホルダ手段を備えたダイとより構成すること
により前記目的を達成しようとするものである。

【０００８】

【作用】以上のような本発明装置によれば、クラウン形
パンチによるせん断作用による順次切断加工であるた
め、加工に要する力が少なくて済み、また加工音が低減
される。またワークをウレタンダイで受けるため、ワー
クに加工傷を与える怖れがなく、またダイはワークを支
持するのみであるため、バンチ／ダイの芯ずれの影響を
受けることなく、金型寿命を損うことがない。

【０００９】また、以上のような低加工動力及び高精度
の金型芯出し不要特性等は、例えばロボット等によるパ
ンチング加工を行う際には極めて有利である。

【００１０】

【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る：図１に本発明に係るクラウン形パンチおよびウレタ
ンダイの一実施例の要部位置決め状態正面図、図２にそ
のワーク加工状態断面図を示す。

【００１１】（構成）図１，２において、Ｗは板金ワー
ク、１０はクラウン形パンチ、２０はウレタンダイを示
す。クラウンパンチ１０は、パンチボディ１１の下方の
加工端部は、円管状を呈し、複数（図例は８個）のそれ
ぞれ尖鋭な先端部を有する鋸歯状のせん断刃（ブレー
ド）１５が円周上に等ピッチに形成されている。パンチ
ボディ１１の上部にはシャンク１１ａ部を有し、矢印Ｘ
方向の加工方向および矢印ω方向の回転方向に駆動可能
に構成されたパンチグリッパ４下端の取付け穴部に挿入
され、複数の止めねじ５により、シャンク１１ａ上部の
みぞ部１４に係合して取付けられている。

【００１２】なお、図２において、１２はパンチボディ
１１の軸方向中心部に、ワークＷにその先端部を弾性圧
接するよう軸方向に摺動可能に配設された抜きかす分離
用のスクラップ押し部材（通称、かすプッシュ）で、１
３はその付勢用圧接コイルばねを示す。

【００１３】一方、ダイ２０は、ダイホルダ２３上部に
設けられた受け穴中に円筒形のウレタンゴム（合成ポリ
ウレタン樹脂エラストマー）製のウレタンダイ２１を受
けており、ダイホルダ２３はその下部のシャンク２３ａ
部をダイホルダグリッパ４により、前記パンチシャンク
１１ａ部と同様にみぞ部２４を複数の止めねじ５で保持
固定されている。

【００１４】なお、上下の各グリッパ４は、それぞれ図
示矢印Ｘ（上下）方向に運動し得るよう構成され、また
上方のパンチグリッパ４は、前記のようにさらに図示ω
方向に軸心回りに回転駆動可能に構成されている。

【００１５】（動作）次に、図１，２ならびにクラウン
パンチ１１の加工動作シーケンスを示す側面図図３及び
ロック加工部平面図図４を用いて本実施例の穴あけ加工
動作を説明する：図１に示したようにワークＷ上下の所
定位置にそれぞれクラウンパンチ１１、ウレタンダイ２
１がセットされた状態では、ワークＷの下面は、ウレタ
ンダイ２１の上面に当接している。但し、例えば後述の
図６，７の実施例のように、ウレタンダイ２１は、加工
時のみにワーク裏面へ接近してワークを支持する場合も
ある。

【００１６】１）この状態で図２及び図３ステップ１に
示すように、パンチ１０をワークＷ表面上からブレード
１５の各歯先からＸ方向に例えば歯高の１／３寸法下降
させると、各歯の尖鋭な先端部と斜め刃部とにより、せ
ん断作用によって図４（ａ）に示すような所定半径円周
上の等ピッチの間欠的な複数箇所の同芯，同一半径の各
円弧状せん断が行われる。

【００１７】２）つぎに、この状態から図３ステップ２
に示すように、パンチ１０を前記歯高の２／３Ｘ方向上
方に戻す。なお、この時、ワークＷからブレード１５が
離れるまでは、かすプッシュ１２がワークＷを押圧して
いるため、ワークＷはばたつくことなく、ワークＷのパ
スラインは変わることがない。この状態でパンチ１０
を、歯の１ピッチ分を軸心回りω方向に回転させた状態
とする（図３ステップ３）。

【００１８】３）この状態で再び、図３ステップ１にお
けると同様に、パンチ１０を再びＸ方向にワークＷ表面
上から各歯先から歯高の１／３下降させると、図４
（ｂ）に示すような前記図４（ａ）の未切断部を切断し
て、切断部が円周的に連続して所定半径の穴せん断が完
了し、パンチ１０側は、かすプッシュ１２により、また
ダイ２０側ウレタンダイ中央部２２（図２）によりそれ
ぞれ抜きかす（スクラップ）が分離される。

【００１９】（他の実施例）なお、上記穴せん断動作
は、図３，４に示すようにパンチ１０の歯の１ピッチ回
軸による２工程せん断により穴あけを完了する事例につ
いて説明したが、これのみに限定されることなく、例え
ば加工穴径，パンチのブレードピッチ、ワークの板厚、
材質、装置のプレス容量等により、一工程毎のパンチ回
転角度を１ピッチ分より小角度として各工程の切断円弧
部が連続するまでこの工程を繰返すようにしても差支え
ない。また、以上とは逆に、１行程で円のせん断加工が
完了するようにすることも可能である。

【００２０】また、以上の実施例は、加工穴形状が円形
であり、クラウン形パンチ１０も円管状の事例について
説明したが、この発明は、これのみに限定されるもので
なく、例えば図５に示すように正方形穴の加工に（ａ）
図に示す山形形状の一対の対向ブレードを持つパンチと
して、（ｂ）図に示すような２工程を用いて正方形穴を
加工することもできる。このことは、正方形穴のみでな
く、任意の正多角形穴加工にも同様に応用し得ることを
示している。

【００２１】また、クラウン形パンチのブレードの歯
数、歯形状、ならびに金型の細部形状、グリップ／ロッ
ク方法、各部材の材質も図例のみに限定されないことは
もちろんである。

【００２２】（ロボット加工装置への応用例）なお、前
記実施例は、本発明装置の加工部要部について説明した
が、〔作用〕の項においても既述のように、本発明の低
加工動力及び金型の精密芯出し不要特徴により、例えば
ロボット（マニピュレータ）による単能加工機械、もし
くは例えば、レーザ／プラズマ加工機能等を備えた複合
加工機械に、パンチ加工機能を付加する場合等に極めて
有利である。図６，７に、本発明の穴あけ加工装置をこ
れらロボットを使用する加工装置に応用した実施態様の
一例のそれぞれ正面図と側面図とを示す。

【００２３】図６，７において、１は、この種のロボッ
ト加工装置全体で、３は、それぞれのロボットアームの
先端部にそれぞれグリッパ４を用いて本発明によるクラ
ウン形パンチ１０またはウレタンダイ２０を取付け得る
一対の５自由度（Ｘ，Ｙ，Ｚ，３軸及びω，θ回転）ロ
ボットを示す。図例の装置は、パンチ１０ａまたは第２
０ａとして、従来の例えば、曲げ加工／切起しツールを
装着した事例を示しており、これらツールに代えて、例
えば図７（ａ）に例示した如く、本発明に係るクラウン
形パンチ１０（あるいはウレタンダイ２０）を容易に換
装して、本発明加工装置を実施することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明装置によ
れば、この穴あけ加工法はクラウン形パンチによるせん
断加工であるため所要加工力が比較的小さく、また加工
騒音が低く、またワークをウレタンダイで受けるためパ
ンチ／ダイの高精度芯出し不要であり、かつワークに加
工傷を与える怖れがない。

【００２５】以上の諸特性により、特に将来のロボット
加工機等への応用分野に大きな可能性を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施例の要部位置決め状態正面図

【図２】 図１の加工状態断面図

【図３】 加工動作シーケンス説明側面図

【図４】 同上ワーク加工部平面図

【図５】 正方形穴加工図例

【図６】 ロボット加工装置への一応用例の正面図

【図７】 同上側面図

【符号の説明】

１ ロボット加工装置 ３ ロボット ４ グリッパ １０ パンチ １２ スクラップ押し（かすプッシュ） １５ ブレード ２０ ダイ ２１ ウレタンダイ ２３ ダイホルダ Ｗ ワーク Ｓ スクラップ（切断かす）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれ軸方向及びその軸中心回転方向
   に駆動可能なパンチ保持手段に固設され、その円管状加
   工端部の円周上にはそれぞれ複数の鋸歯状せん断刃を等
   ピッチに形成すると共に、その軸中心部には、ワーク上
   面にその先端部を弾性的に当接するよう付勢されたスク
   ラップ押し手段を備えたクラウン形パンチと、その上面
   を前記ワークの下面に当接するウレタンダイを支持する
   ダイホルダ手段を備えたダイとより成ることを特徴とす
   る穴あけ加工装置。
2. 【請求項２】 それぞれ軸方向及びその軸中心回転方向
   に駆動可能なパンチ保持手段に固設され、その正多角形
   管状加工端部の正多角形上にはそれぞれ複数の山形状せ
   ん断刃を等ピッチに形成すると共に、その軸中心部に
   は、ワーク上面にその先端部を弾性的に当接するよう付
   勢されたスクラップ押し手段を備えたクラウン形パンチ
   と、その上面を前記ワークの下面に当接するウレタンダ
   イを支持するダイホルダ手段を備えたダイとより成るこ
   とを特徴とする穴あけ加工装置。
3. 【請求項３】 前記穴あけ加工装置を少なくとも一対の
   ロボットマニピュレータを有する加工装置に装備したこ
   とを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の穴
   あけ加工装置。