JPH10180694A - 孔空け加工装置、孔空け加工方法および中空ポンチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 大型の装置を用いることなく、アラミド繊維
強化複合材料の孔空け加工を実用化すること。 【構成】 ダイス孔（８a）を有するダイス（８）と、
前記ダイス孔（８a）と略同径のポンチ孔（３a）が形成
され、前記ダイス（８）との間に加工材料（Ｓ）を挟持
する押え板（９）と、前記ポンチ孔（３a）に収容され
た刃物状の筒状先端縁（１２a）を有する中空ポンチ
（１１）と、前記中空ポンチ（１１）の筒状先端縁（１
２a）がダイス孔（８a）に挿入される方向に前記中空ポ
ンチ（１１）および前記ダイス（８）を相対的に接近さ
せて孔空け加工を行う加圧装置とを備えた孔空け加工装
置、孔空け加工方法および中空ポンチ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アラミド繊維強化
複合材料のような高強度、高靭性を有する高分子複合材
料に孔空け加工を行う方法、装置およびそれに使用する
ポンチに関する。

【０００２】

【従来の技術】アラミド繊維強化複合材料は、現状では
他の工業材料に比べて高価にあるが、高強度でエネルギ
ー吸収能力に優れ、且つ軽量であるために、軽量化が必
要な種々の部材の材料に使用され始めている。前記アラ
ミド繊維強化複合材料は、防弾用に使用されていること
からも分かるように、高強度、高靭性であるが故に、加
工が困難である。前記アラミド繊維強化複合材料の加工
技術として、従来、ウオータージェットや振動孔空け等
の大型の加工装置を用いて加工する技術が知られてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記大型のウオーター
ジェットまたは振動孔空け等の加工機を用いて、アラミ
ド繊維強化複合材料の加工を行う方法は、装置が大型か
つ高価であるため、手軽に利用することはできない。し
かも、前記従来の加工技術は、繊維の含有率Ｖfが大き
い場合（約、Ｖf＞８０％の場合）、振動孔空けはもち
ろんウオータージェットによっても加工面の不整やケバ
のない良好な加工は困難である。

【０００４】また、従来のダイスおよびポンチを用いた
孔空け加工による孔空けを行おうとしても、切断部にお
いてアラミド繊維がきれいに切断できず、アラミド繊維
の切断部の端部が不揃いに露出した状態となる。このた
め、アラミド繊維強化複合材料の孔空け加工による孔空
けは、従来の方法では実用化できなかった。すなわち、
従来の平ポンチや円錐ポンチを用いてアラミド繊維強化
複合材料に孔空け加工を行うと、前記アラミド繊維強化
複合材料にどのような強い拘束を与えても、繊維の擦り
抜けや孔周りの損傷、剥離の発生が不可避であるととも
に、極めて柔軟で高強度のアラミド繊維がポンチとダイ
ス間に逃げ、ケバとして残留することが避けられなかっ
た。

【０００５】本発明は前述の事情及び検討結果に鑑み、
下記（Ｏ01）の記載内容を課題とする。 （Ｏ01） 大型の装置を用いることなく、アラミド繊維
強化複合材料の孔空け加工を実用化すること。

【０００６】

【課題を解決するための手段】次に、前記課題を解決す
るために案出した本出願の発明を説明するが、本発明の
構成要素には、後述の実施例の構成要素との対応を明か
にするため、実施例の構成要素の符号をカッコで囲んだ
ものを付記している。なお、本発明を後述の実施例の符
号と対応させて説明する理由は、本発明の理解を容易に
するためであり、本発明の範囲を実施例に限定するため
ではない。

【０００７】（第１発明）前記課題を解決するために、
本出願の第１発明の孔空け加工装置は、下記の要件を備
えたことを特徴とする、（Ａ01）ダイス孔（８a）を有
するダイス（８）、（Ａ02）前記ダイス孔（８a）と略
同径のポンチ孔（９a）が形成され、前記ダイス（８）
との間に加工材料（Ｓ）を挟持する押え板（９）、（Ａ
03）前記ポンチ孔（９a）に収容された材料打抜き用の
筒状の刃物状先端縁（１２a）を有し、前記材料打抜き
用の筒状の刃物状先端縁（１２a）の内側の空間と基端
面との間に設けられたロッド挿入孔（１３a）を有する
中空ポンチ（１１）、（Ａ04）前記押え板（９）および
前記ダイス（８）を相対的に接近させて前記ダイス
（８）上に載置されたバックプレート（Ｂ）および加工
材料（Ｓ）を挟持して固定するための予圧縮装置
（Ｐ）、（Ａ05）前記中空ポンチ（１１）の筒状の刃物
状先端縁（１２a）がダイス孔（８a）に挿入される方向
に前記中空ポンチ（１１）および前記ダイス（８）を相
対的に接近させて前記ダイス（８）上に配置されたバッ
クプレート（Ｂ）上の加工材料（Ｓ）に孔空け加工を行
う加圧装置。

【０００８】なお、前記「中空ポンチ（１１）」は、
「材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁（１２a）を有
し、前記材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁（１２a）
の内側の空間と基端面との間に設けられたロッド挿入孔
（１３a）を有するポンチ」を意味する用語である。ま
た、「前記中空ポンチ（１１）および前記ダイス（８）
を相対的に接近させて前記ダイス（８）上に配置された
バックプレート（Ｂ）上の加工材料（Ｓ）に孔空け加工
を行う加圧装置」は、固定したダイス（８）に対して中
空ポンチ（１１）を接近させる構成、または固定した中
空ポンチ（１１）に対してダイス（８）を接近させる構
成を採用することができる。

【０００９】（第１発明の作用）前述の特徴を備えた第
１発明の孔空け加工装置では、前記ダイス孔（８a）が
形成されたダイス（８）と前記ダイス孔（８a）と略同
径のポンチ孔（９a）が形成された押え板（９）との間
に、バックプレート（Ｂ）および加工材料（Ｓ）を前記
加工材料（Ｓ）がポンチ孔（９a）側に配置されるよう
に挟持する。前記予圧縮装置（Ｐ）は、前記押え板
（９）および前記ダイス（８）を相対的に接近させて前
記ダイス（８）上に載置されたバックプレート（Ｂ）お
よび加工材料（Ｓ）を挟持して固定する。前記ポンチ孔
（９a）に収容された材料打抜き用の筒状の刃物状先端
縁（１２a）を有する中空ポンチ（１１）および前記ダ
イス（８）は、前記加圧装置により、前記筒状の刃物状
先端縁（１２a）がダイス孔（８a）に挿入される方向に
相対的に接近させられる。このとき、前記加工材料
（Ｓ）は前記中空ポンチ（１１）の筒状の刃物状先端縁
（１２a）により打ち抜かれて、前記筒状の刃物状先端
縁（１２a）の形状（円筒形状、楕円筒形状、角筒形状
等）に応じた形状の孔が空けられる。前記加工材料
（Ｓ）の打ち抜かれた部分（すなわち、抜きカス）は、
前記筒状の刃物状先端縁（１２a）内側に残り、取り除
くのは容易でない。前記筒状の刃物状先端縁（１２a）
内側に残った前記抜きカスは、前記ロッド挿入孔（１３
a）に挿入したロッドにより押し出して取り除くことが
できる。

【００１０】（第２発明）また、本出願の第２発明の孔
空け加工装置は、下記の要件を備えたことを特徴とす
る、（Ｂ01）バックプレート支持台（８）、（Ｂ02）ポ
ンチ孔（９a）が形成され、前記バックプレート支持台
（８）との間に加工材料（Ｓ）を挟持する押え板
（９）、（Ｂ03）前記ポンチ孔（９a）に収容された材
料打抜き用の刃物状先端縁（１２a）を有するポンチ
（１１）、（Ｂ04）前記押え板（９）および前記バック
プレート支持台（８）を相対的に接近させて前記バック
プレート支持台（８）上に載置されたバックプレート
（Ｂ）および加工材料（Ｓ）を挟持して固定するための
予圧縮装置（Ｐ）、（Ｂ05）前記ポンチ（１１）の刃物
状先端縁（１２a）がバックプレート支持台（８）に接
近される方向に前記ポンチ（１１）および前記バックプ
レート支持台（８）を相対的に接近させて前記バックプ
レート（Ｂ）上の加工材料（Ｓ）に孔空け加工を行う加
圧装置。

【００１１】（第２発明の作用）前記本出願の第２発明
の孔空け加工装置では、前記バックプレート支持台
（８）とポンチ孔（９a）が形成された押え板（９）と
の間に、バックプレート（Ｂ）および加工材料（Ｓ）を
前記加工材料（Ｓ）がポンチ孔（９a）側に配置される
ように挟持する。前記予圧縮装置（Ｐ）は、前記押え板
（９）および前記バックプレート支持台（８）を相対的
に接近させて前記バックプレート支持台（８）上に載置
されたバックプレート（Ｂ）および加工材料（Ｓ）を挟
持して固定する。前記ポンチ孔（９a）に収容された材
料打抜き用の刃物状先端縁（１２a）を有するポンチ
（１１）および前記バックプレート支持台（８）は、加
圧装置により、前記刃物状先端縁（１２a）およびバッ
クプレート支持台（８）が接近する方向に相対的に接近
させられる。このとき、前記加工材料（Ｓ）は前記中空
ポンチ（１１）の刃物状先端縁（１２a）により打ち抜
かれて、前記刃物状先端縁（１２a）の形状（直線状、
曲線状、円筒形状、楕円筒形状、角筒形状等）に応じた
形状の孔が空けられる。

【００１２】（第３発明）また、本出願の第３発明の孔
空け加工方法は、下記の要件を備えたことを特徴とす
る、（Ｃ01）ダイス孔（８a）が形成されたダイス
（８）と、前記ダイス孔（８a）と略同径のポンチ孔
（９a）が形成された押え板（９）との間に、重ね合わ
せたバックプレート（Ｂ）および加工材料（Ｓ）を前記
加工材料（Ｓ）がポンチ孔（９a）側に配置されるよう
に挟持して予圧縮する予圧縮工程、（Ｃ02）前記ポンチ
孔（９a）に収容された材料打抜き用の筒状の刃物状先
端縁（１２a）を有する中空ポンチ（１１）および前記
ダイス（８）を相対的に接近させる加圧工程。

【００１３】（第３発明の作用）前記本出願の第３発明
の孔空け加工方法では、予圧縮工程において、前記ダイ
ス孔（８a）が形成されたダイス（８）と、前記ダイス
孔（８a）と略同径のポンチ孔（９a）が形成された押え
板（９）との間に、重ね合わせたバックプレート（Ｂ）
および加工材料（Ｓ）を前記加工材料（Ｓ）がポンチ孔
（９a）側に配置されるように挟持し、予圧縮して固定
する。次に加圧工程において、前記ポンチ孔（９a）に
収容された材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁（１２
a）を有する中空ポンチ（１１）および前記ダイス
（８）を相対的に接近させる。このとき、前記加工材料
（Ｓ）には前記中空ポンチ（１１）の筒状の刃物状先端
縁（１２a）の形状（円筒形状、楕円筒形状、角筒形状
等）に応じた形状の孔が空けられる。

【００１４】（第４発明）また、本出願の第３発明の孔
空け加工方法は、下記の要件を備えたことを特徴とす
る、（Ｄ01）バックプレート支持台（８）と、ポンチ孔
（９a）が形成された押え板（９）との間に、重ね合わ
せたバックプレート（Ｂ）および加工材料（Ｓ）を前記
加工材料（Ｓ）がポンチ孔（９a）側に配置されるよう
に挟持して予圧縮する予圧縮工程、（Ｄ02）前記ポンチ
孔（９a）に収容された材料切断用の刃物状先端縁（１
３a）を有するポンチ（１１）および前記バックプレー
ト支持台（８）を相対的に接近させて加工材料に孔空け
加工を行う加圧工程。

【００１５】前記「バックプレート支持台（８）」は、
ダイス孔（８a）を有するダイス（８）以外に、ダイス
孔の無い構成であってバックプレート（Ｂ）を支持する
ことが可能な構成を含む。

【００１６】（第４発明の作用）前記第４発明の孔空け
加工装置では、予圧縮工程において、バックプレート支
持台（８）と、ポンチ孔（９a）が形成された押え板
（９）との間に、重ね合わせたバックプレート（Ｂ）お
よび加工材料（Ｓ）を前記加工材料（Ｓ）がポンチ孔
（９a）側に配置されるように挟持し、予圧縮して固定
する。次に加圧工程において、前記ポンチ孔（９a）に
収容された材料切断用の刃物状先端縁（１３a）を有す
るポンチ（１１）および前記バックプレート支持台
（８）を相対的に接近させて加工材料に孔空け加工を行
う。このとき、前記バックプレート（Ｂ）および押え板
（９）により挟持され且つ固定された加工材料（Ｓ）
は、ポンチ（１１）の刃物状先端縁（１２a）の形状に
応じた形状の孔が空けられる。すなわち、刃物先端縁
（１２a）の形状が直線状、曲線状、円筒形状、楕円筒
形状、角筒形状等であれば、その形状の孔が空けられ
る。

【００１７】（第５発明）また、本出願の第５発明の孔
空け加工で使用する中空ポンチ（１１）は、下記の要件
を備えたことを特徴とする、（Ｅ01）材料打抜き用の筒
状の刃物状先端縁（１２a）を有し、前記材料打抜き用
の筒状の刃物状先端縁（１２a）の内側の空間と基端面
との間に設けられたロッド挿入孔（１３a）を有する中
空ポンチ（１１）。

【００１８】前記中空ポンチ（１１）は、炭素鋼、超硬
合金、セラミックス等の強靭な材料により構成される。
また、刃物状先端縁（１２a）は、先端が尖った形状お
よび先端に小さな丸みを有する形状を含む。

【００１９】（第５発明の作用）前述の特徴を備えた本
出願の第５発明の孔空け加工で使用する中空ポンチ（１
１）は、材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁（１２a）
を有する。前記材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁（１
２a）を有する中空ポンチ（１１）を使用することによ
り、高強度、高靭性の加工材料（Ｓ）に孔空けを行うこ
とができる。加工材料（Ｓ）の打ち抜かれた部分（すな
わち、抜きカス）は筒状の刃物状先端縁（１２a）の内
側に残る。前記筒状の刃物状先端縁（１２a）の内側に
残った抜きカスは前記ロッド挿入孔（１３a）に挿入し
たロッドにより押し出して取り出すことができる。

【００２０】

【実施の形態】次に図面を参照しながら、本発明の孔空
け加工装置、孔空け加工方法、および中空ポンチの実施
の形態の例（実施例）を説明するが、本発明は以下の実
施例に限定されるものではない。

【００２１】（実施例１）図１は本発明の孔空け加工装
置、孔空け加工方法、および中空ポンチの実施例１の説
明図である。図２は前記図１に示す中空ポンチの説明図
である。図１において、下側基板１、この下側基板１の
上面に支持された複数の鉛直な支柱２、および前記各支
柱２上端に支持された上側基板３は、ボルト４により一
体的に結合されている。前記上側基板３にはポンチ孔３
aが形成されている。下側基板１の上面には固定台６が
固定されている。この固定台６に対して油圧又は空気圧
等の流体圧により上下動可能な可動台７が支持されてい
る。なお、前記可動台７は、前記流体圧により上下動さ
せる代わりに、電気的、機械的に上下動させる構成を採
用することが可能である。

【００２２】前記可動台７の上面にはダイス孔８aを有
するダイス８が載置されている。前記ダイス８上面には
鉄板製のバックプレートＢ、被加工材料（アラミド繊維
強化複合材料）Ｓ、ポンチ孔９aを形成された押え板
９、およびポンチ孔１０aを形成された高弾性高分子材
料製のスペーサ１０が順次載置されている。前記ポンチ
孔３a，９a，１０a内には上方から挿入された中空ポン
チ１１が収容されている。中空ポンチ１１は図示しない
上下位置調節装置により上下位置が調節される。中空ポ
ンチ１１は、中空ポンチ先端部（下端部）１２とその上
側の中空ポンチロッド部分１３を有している。中空ポン
チロッド部分１３は、ポンチ孔３a，９a，１０a内で中
空ポンチ１１が上下動するときの摩擦抵抗を減少させる
ために、前記中空ポンチ先端部１２よりも僅かに径が小
さく形成されている。前記中空ポンチ先端部１２は、先
端面の中央部が凹んで形成され、外側縁が材料打抜き用
の筒状の刃物として形成されている。すなわち、中空ポ
ンチ先端部１２は、材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁
１２aを有している。前記中空ポンチロッド部分１３に
は、前記中空ポンチ先端部１２の材料打抜き用の筒状の
刃物状先端縁１２a内側の空間と中空ポンチロッド部分
１３の上端（基端）面との間を貫通するロッド挿入孔１
３aが形成されている。

【００２３】前記固定台６および可動台７間に図示しな
い流体圧駆動装置により、圧力流体を充填したとき、前
記可動台７が上方に移動して、ダイス８が上昇する。こ
のとき、ダイス８はダイス孔８aが前記中空ポンチ先端
部１２に接近するように移動（上昇）する。したがっ
て、前記固定台６、可動台７および図示しない流体圧駆
動装置により、前記押え板９および前記ダイス８を相対
的に接近させて前記ダイス８上に載置されたバックプレ
ートＢおよび加工材料Ｓを挟持して固定する予圧縮装置
Ｐが構成されている。前記図１に示す状態は前記予圧縮
装置Ｐの可動台７が上昇し、可動台７と上側基板３とに
よってダイス８、バックプレートＢ、加工材料Ｓ、押え
板９、及びスペーサ１０が予圧縮された状態（挟持され
た状態）である。この挟持状態では、ダイス８および押
え板９によりバックプレートＢおよび加工材料Ｓが固定
される。前記図１の予圧縮状態において、前記ポンチ８
を図示しない加圧装置により、下方に押圧すると、前記
中空ポンチ１１の筒状の刃物状先端縁１２aがダイス孔
８aに挿入される方向に移動する。このとき、中空ポン
チ１１の材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁１２aに加
工材料Ｓを押し付けて孔空け加工を行うことができる。

【００２４】（実施例１の作用）前述の構成を備えた実
施例１では、加工材料Ｓに孔空け加工を行う際、下記の
挟持工程および加圧工程を順次実行する。 （１）挟持工程 挟持工程では、前記ダイス孔８aが形成されたダイス８
と、前記ダイス孔８aと略同径のポンチ孔９aが形成され
た押え板９との間に、重ね合わせたバックプレートＢお
よび加工材料Ｓを前記加工材料Ｓがポンチ孔９a側にな
るように配置する。その状態で前記予圧縮装置Ｐの可動
台７を上昇させて、可動台７と上側基板３とによってダ
イス８、バックプレートＢ、加工材料Ｓ、押え板９、及
びスペーサ１０が予圧縮された状態（挟持された状態）
とする。

【００２５】（２）加圧工程 加圧工程では、中空ポンチ１１上端を図示しない加圧装
置により下方に押圧して、前記ポンチ孔９aに収容され
た材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁１２aを前記ダイ
ス８に接近させる。このとき、前記加工材料Ｓには前記
中空ポンチ１１の筒状の刃物状先端縁１２aの形状（円
筒形状）に応じた形状の孔が空けられる。この孔空けが
行われたときの状態は図３に示されている。図３は加工
材料Ｓに孔空けが行われたときの状態を示す図で、図３
ＡはバックプレートＢとして厚さｔ＝２mmのにＺrセラ
ミック板を使用した場合を示す図、図３Ｂは厚さｔ＝１
mmのスチール板を使用した場合を示す図、図３Ｃは厚さ
ｔ＝１０mmのＰＭＭＡ（ポリメチル・メタクリレート）
板を使用した場合を示す図である。バックプレートＢの
材料としては、図３Ａ〜図３Ｃに示すように種々の材料
を使用することが可能である。

【００２６】前述の中空ポンチ１１およびバックプレー
トＢを使用することにより、アラミド繊維強化複合材料
のような高強度、高靭性の加工材料Ｓに対して、ケバの
残らないきれいな孔空け加工を容易に行うことができ
る。

【００２７】（実験例１）図４は加工材料Ｓが、アラミ
ド繊維層を４層積層したアラミド繊維強化複合材料（厚
みが１.６５mm）により構成されている場合に、直径Ｄ
＝１０mmの円形の孔空けを行った際の加圧装置（中空ポ
ンチ１１上端を押し下げる加圧装置）の荷重の変化を示
す図で、図４ＡはバックプレートＢとして厚さ２mmのＺ
rセラミック板を使用した場合を示す図、図４Ｂはバッ
クプレートＢとして厚さ１mmのスチール板を使用した場
合を示す図、図４ＣはバックプレートＢとして厚さ１０
mmのＰＭＭＡ板を使用した場合を示す図、である。図４
Ａ〜図４Ｃにおいて、横軸は加圧装置（図示せず）によ
り下方に押し下げられるポンチ１１の移動距離、縦軸は
荷重を示している。荷重のピーク値Ｐ1〜Ｐ4は４層のア
ラミド繊維層を有する加工材料Ｓの１層目〜４層目のそ
れぞれの孔空け時の最大荷重である。図４Ａ〜図４Ｃに
おいて、４層目の加工材料Ｓの孔空けが完了した時点か
らさらに加圧装置（図示せず）により中空ポンチ１１上
端を押圧して中空ポンチ１１を加工させた場合、荷重
は、Ｐ4から一旦下降してＱ1（白丸○参照）に達した
後、再度上昇する。この白丸○で付加を止めるとケバが
残留する。そこで、本実験例１においては、荷重がＱ2
（黒丸●参照）に達したときに前記加圧装置（図示せ
ず）による中空ポンチ１１の加工を停止させている。前
記図４Ａ〜図４Ｃから分かるように、中空ポンチ１１上
端の負荷荷重Ｑ2を適当に設定することにより、複数の
アラミド繊維層が積層された加工材料Ｓを確実に孔空け
加工することができる。なお、バックプレートＢとして
薄いスチール板を使用した場合には点Ｑ3（図４Ｂ参
照）まで負荷し、打ち抜いて加工を完了することも可能
である。本実験例１により加工材料Ｓに空けられた孔は
ケバの無いきれいな孔であった。

【００２８】（実験例２）図５は加工材料Ｓが、アラミ
ド繊維層を８層積層したアラミド繊維強化複合材料（厚
みが３.３mm）により構成されている場合に、直径Ｄ＝
１０mmの円形の孔空けを行った際の加圧装置（中空ポン
チ１１上端を押し下げる加圧装置）の荷重の変化を示す
図で、図５ＡはバックプレートＢとして厚さ２mmのＺr
セラミック板を使用した場合を示す図、図５Ｂはバック
プレートＢとして厚さ１mmのスチール板を使用した場合
を示す図、図５ＣはバックプレートＢとして厚さ１０mm
のＰＭＭＡ板を使用した場合を示す図、である。図５Ａ
〜図５Ｃにおいて、横軸はポンチ１１の移動距離、縦軸
は荷重を示している。荷重のピーク値Ｐ1〜Ｐ8は８層の
アラミド繊維層を有する加工材料Ｓの１層目〜８層目の
それぞれの孔空け時の最大荷重である。図５Ａ〜図５Ｃ
において、８層目の加工材料Ｓの孔空けが完了した時点
からさらに加圧装置（図示せず）により中空ポンチ１１
上端を押圧して中空ポンチ１１を下降させた場合、荷重
は、Ｐ8から一旦下降してＱ1（白丸○参照）に達した
後、再度上昇する。そこで、本実験例２においては前記
実験例１と同様に、荷重がＱ2（黒丸●参照）に達した
ときに孔空け加工作業を終了している。前記図５Ａ〜図
５Ｃから分かるように、中空ポンチ１１の負荷荷重Ｑ2
を荷重ピーク値Ｐ1〜Ｐ8の大略１０％高く設定すること
により、複数層のアラミド繊維層を有する加工材料Ｓを
確実に孔空け加工することができる。なお、バックプレ
ートＢとして薄いスチール板を使用した場合には点Ｑ3
（図５Ｂ参照）まで負荷し、打ち抜いて加工を完了する
ことも可能である。本実験例２により加工材料Ｓに空け
られた孔はケバの無いきれいな孔であった。

【００２９】（その他の実験例）図６はダイス孔８aお
よび中空ポンチ１１の先端部１２の形状を円形、楕円
形、および六角形とした場合の孔空け加工の実験例で加
工材料Ｓに形成された孔の状態の写真の図であり、図６
Ａは円形孔が形成された加工材料Ｓを示す図、図６Ｂは
楕円形孔が形成された加工材料Ｓを示す図、図６Ｃは六
角形孔が形成された加工材料Ｓを示す図、である。図６
から分かるように、前記ポンチ１１の先端部１２（図２
参照）に材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁１２aを有
する中空ポンチ１１を使用することによって、高強度、
高靭性の加工材料Ｓに容易に孔空け加工や切断加工を行
うことができる。

【００３０】（実施例２）図７は本発明の孔空け加工装
置、孔空け加工方法の実施例２の説明図で、前記実施例
１の図１に相当する図である。なお、この実施例２の説
明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要
素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略す
る。この実施例２は、ダイス８がその上面のダイス孔８
aの外周部に上方突出部８bを有している。上方突出部８
bは、リング状に形成されており、内周縁から外周縁に
向けて緩やかに傾斜する曲面を有している。なお、この
実施例２場合、バックプレートＢとしては塑性変形が可
能なスチール板や薄いＰＭＭＡ板を使用している。その
他の構成は前記実施例１と同様である。

【００３１】（実施例２の作用）前述の構成を備えた本
発明の実施例２は、前記ダイス８の上方突出部８b上に
バックプレートＢおよび加工材料Ｓが載置され、その上
から押え板９で押さえられている。この状態では、バッ
クプレートＢおよび加工材料Ｓの中央部が上に凸に曲が
って加工材料Ｓの上面に引っ張り応力が生じる。この状
態で、前記材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁１２aを
加工材料Ｓ上面に押し付けると、加工材料Ｓ上面に形成
される切れ目が拡大して、容易に孔空け加工が行われ
る。

【００３２】（実施例３）図８は本発明の孔空け加工装
置、孔空け加工方法の実施例３の説明図で、前記実施例
１の図１に相当する図である。この実施例３は、中空ポ
ンチ１１上端は前記上側基板３に固定されたポンチ上端
位置規制部材１４により上昇不可能である。前記ポンチ
上端位置規制部材１４には前記中空ポンチ１１のロッド
挿入孔１３aと同径のロッド貫通孔１４aが形成されてい
る。またこの実施例３ではダイス孔８aが形成されてい
ないバックプレート支持台８を使用している。この実施
例３では、前記押え板９および前記バックプレート８を
相対的に接近させて前記バックプレート８上に載置され
たバックプレートＢおよび加工材料Ｓを挟持して固定す
る予圧縮装置Ｐは、加工部材Ｓに孔空け加工を行う加圧
装置としても使用される。すなわち、前記中空ポンチ１
１を前記バックプレート８に接近させるように移動させ
る代わりに、中空ポンチ１１を図８の状態に保持して、
前記予圧縮装置Ｐと兼用の加圧装置によりバックプレー
ト８を上昇させて、加工材料Ｓに孔空け加工を行う。な
お、その際、前記スペーサ１０は、予圧縮された状態か
らさらに５ｍｍ程度圧縮される。

【００３３】（実施例４）図９は本発明の孔空け加工装
置、孔空け加工方法の実施例４の説明図で、前記実施例
３の図８に相当する図である。図１０は同実施例４で使
用されるポンチの説明図である。この実施例４は、ポン
チ１１の構成が前記実施例３と相違しているが他の点で
は実施例３と同一である。図１０に示すように、ポンチ
１１は直線状の刃物状先端縁を有している。このポンチ
１１を使用してバックプレートＢ上のアラミド繊維強化
複合材料に直線状の穴空け加工を凹面状被支持部（６
a；２４a）内端側断熱部材２８Ａことができる。

【００３４】（変更例）以上、本発明の実施例を詳述し
たが、本発明は、前記実施例に限定されるものではな
く、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内
で、種々の小設計変更を行うことが可能である。本発明
の変更実施例を下記に例示する。 （Ｈ01）本発明はアラミド繊維複合強化材料以外の強靭
な高分子材料等の孔空けに使用することができる。 （Ｈ02）アラミド繊維層の積層数が４層、８層以外の数
の加工材料を穴空け加工することが可能である。 （Ｈ03）中空ポンチの材料打抜き用の筒状の刃物状先端
縁の形状は円筒形、楕円筒形、角筒形以外の種々の筒型
の形状を採用することが可能である。 （Ｈ04）刃物状先端縁を有するポンチとしては、前記筒
状の刃物状先端縁を有する中空ポンチ１１以外に、直線
状または曲線状に形成された刃物状先端縁を有するポン
チを使用することが可能である。 （Ｈ05）また、バックプレートＢの材料としては、例示
した材料以外の種々の材料を使用することが可能であ
る。また、バックプレートを複数枚重ねて使用すること
が可能である。 （Ｈ06）バックプレート支持台８としては、前記ダイス
孔８aを有するダイス８を使用する以外に種々の構成の
支持台を使用することが可能である。

【００３５】

【発明の効果】

（Ｅ01） 大型の装置を用いることなく、アラミド繊維
強化複合材料の孔空け加工を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の孔空け加工装置、孔空け加工
方法、および中空ポンチの実施例１の説明図である。

【図２】 図２は前記図１に示す中空ポンチの説明図で
ある。

【図３】 図３は加工材料Ｓに孔空けが行われたときの
状態を示す図で、図３ＡはバックプレートＢとして厚さ
ｔ＝２mmのにＺrセラミック板を使用した場合を示す
図、図３Ｂは厚さｔ＝１mmのスチール板を使用した場合
を示す図、図３Ｃは厚さｔ＝１０mmのＰＭＭＡ板を使用
した場合を示す図である。

【図４】 図４は加工材料Ｓを４枚重ねて合計の厚みが
１.６５mmのものに直径Ｄ＝１０mmの円形の孔空けを行
った際の加圧装置の荷重の変化を示す図で、図４Ａはバ
ックプレートＢとして厚さ２mmのＺrセラミック板を使
用した場合を示す図、図４ＢはバックプレートＢとして
厚さ１mmのスチール板を使用した場合を示す図、図４Ｃ
はバックプレートＢとして厚さ１０mmのＰＭＭＡ板を使
用した場合を示す図、である。

【図５】 図５は加工材料Ｓを８枚重ねて合計の厚みが
３.３mmのものに直径Ｄ＝１０mmの円形の孔空けを行っ
た際の加圧装置の荷重の変化を示す図で、図５Ａはバッ
クプレートＢとして厚さ２mmのＺrセラミック板を使用
した場合を示す図、図５ＢはバックプレートＢとして厚
さ１mmのスチール板を使用した場合を示す図、図５Ｃは
バックプレートＢとして厚さ１０mmのＰＭＭＡ板を使用
した場合を示す図、である。

【図６】 図６はダイス孔８aおよび中空ポンチ１１の
先端部１２の形状を円形、楕円形、および六角形とした
場合の孔空け加工の実験例で加工材料Ｓに形成された孔
の状態の写真の図であり、図６Ａは円形孔が形成された
加工材料Ｓを示す図、図６Ｂは楕円形孔が形成された加
工材料Ｓを示す図、図６Ｃは六角形孔が形成された加工
材料Ｓを示す図、である。

【図７】 図７は本発明の孔空け加工装置、孔空け加工
方法の実施例２の説明図で、前記実施例１の図１に相当
する図である。

【図８】 図８は本発明の孔空け加工装置、孔空け加工
方法の実施例３の説明図で、前記実施例１の図１に相当
する図である。

【図９】 図９は本発明の孔空け加工装置、孔空け加工
方法の実施例４の説明図で、前記実施例３の図８に相当
する図である。

【図１０】 図１０は同実施例４で使用されるポンチの
説明図である。

【符号の説明】

Ｂ…バックプレート、Ｐ…予圧縮装置、Ｓ…加工材料、
８…ダイス、８a…ダイス孔、９…押え板、９a…ポンチ
孔、１１…ポンチ（中空ポンチ）、１２a…刃物状先端
縁、１３a…ロッド挿入孔、

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下記の要件を備えた孔空け加工装置、
   （Ａ01）ダイス孔を有するダイス、（Ａ02）前記ダイス
   孔と略同径のポンチ孔が形成され、前記ダイスとの間に
   加工材料を挟持する押え板、（Ａ03）前記ポンチ孔に収
   容された材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁を有し、前
   記材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁の内側の空間と基
   端面との間に設けられたロッド挿入孔を有する中空ポン
   チ、（Ａ04）前記押え板および前記ダイスを相対的に接
   近させて前記ダイス上に載置されたバックプレートおよ
   び加工材料を挟持して固定するための予圧縮装置、（Ａ
   05）前記中空ポンチの筒状の刃物状先端縁がダイス孔に
   挿入される方向に前記中空ポンチおよび前記ダイスを相
   対的に接近させて前記ダイス上に配置されたバックプレ
   ート上の加工材料に孔空け加工を行う加圧装置。
2. 【請求項２】 下記の要件を備えた孔空け加工装置、
   （Ｂ01）バックプレート支持台、（Ｂ02）ポンチ孔が形
   成され、前記バックプレート支持台との間に加工材料を
   挟持する押え板、（Ｂ03）前記ポンチ孔に収容された材
   料打抜き用の刃物状先端縁を有するポンチ、（Ｂ04）前
   記押え板および前記バックプレート支持台を相対的に接
   近させて前記バックプレート支持台上に載置されたバッ
   クプレートおよび加工材料を挟持して固定するための予
   圧縮装置、（Ｂ05）前記ポンチの刃物状先端縁がバック
   プレート支持台に接近される方向に前記ポンチおよび前
   記バックプレート支持台を相対的に接近させて前記バッ
   クプレート上の加工材料に孔空け加工を行う加圧装置。
3. 【請求項３】 下記の要件を備えた孔空け加工方法、
   （Ｃ01）ダイス孔が形成されたダイスと、前記ダイス孔
   と略同径のポンチ孔が形成された押え板との間に、重ね
   合わせたバックプレートおよび加工材料を前記加工材料
   がポンチ孔側に配置されるように挟持して予圧縮する予
   圧縮工程、（Ｃ02）前記ポンチ孔に収容された材料打抜
   き用の筒状の刃物状先端縁を有する中空ポンチおよび前
   記ダイスを相対的に接近させて加工材料に孔空け加工を
   行う加圧工程。
4. 【請求項４】 下記の要件を備えた孔空け加工方法、
   （Ｄ01）前記バックプレート支持台と、ポンチ孔が形成
   された押え板との間に、重ね合わせたバックプレートお
   よび加工材料を前記加工材料がポンチ孔側に配置される
   ように挟持して予圧縮する予圧縮工程、（Ｄ02）前記ポ
   ンチ孔に収容された材料切断用の刃物状先端縁を有する
   ポンチおよび前記バックプレート支持台を相対的に接近
   させて加工材料に孔空け加工を行う加圧工程。
5. 【請求項５】 下記の要件を備えた孔空け加工で使用す
   る中空ポンチ、（Ｅ01）材料打抜き用の筒状の刃物状先
   端縁を有し、前記材料打抜き用の筒状の刃物状先端縁の
   内側の空間と基端面との間に設けられたロッド挿入孔を
   有する中空ポンチ。