JPS6054807B2 - 半球状キャップの製造法及びその製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は絞り製品であつても、トリミング代（通称耳部
）をなくし、且つ加工後の剪断面を内側下向き（上向き
）の傾斜面として形成し、そこに溶接が整然且つ良好に
できる半球状キャップの製造法及びその製造装置に関す
る。

従来より、コイル状の鋼板等の板材料は、冷間圧延を繰
り返すことによつて結晶粒の配列が繊維組織となり、同
時に圧延方向（長手方向）と直角方向とては、引張強さ
や伸び等の機械的性質が異なつており、これを方向性、
異方性と称する。

これで、絞り成形すると、その圧延方向に対して４５０
または００、９００等の方向に４つの耳部が発生する。
この絞り成形で、半球状キャップを加工すると、第１６
図に示すように４つの耳部が形成され、トリミング代れ
となる。このような半球状キャップを溶接して袋ナット
を製品化すると、そのトリミング代部が広がつて鍔状部
が形成されたり、溶接部がＩ形継目となり、これでは溶
接しにくゝ、溶接肉部が露出することゝなりこの肉部を
研摩等する必要があつた。また、第１５図に示すように
、剪断面を傾斜させるには、半球状キャップ製形後に、
内側下方に向かう傾斜部を機械加工にて成形していた。
これでは、溶接は整然且つ良好にできる反面、その傾斜
面とするのに機械加工費が極めて高価となり、全体の袋
ナットの製造費が上昇する不都合があつた。また、耳部
が発生しないようにするのに、クロス圧延によつて絞り
加工のトリミング代を不要にできるが、その板材は著し
く高価であり、一般絞り材には使用されないのが殆んど
である。そこで、本発明は、板材料の適所を、その長手
方向、その直角方向のみが少し大径となる複合楕円状に
打抜き、同時に、その打抜片の断面は角形または弧状に
して、その剪断面と底部周面との角度を鈍角にし、次い
で、この底部が外周面側に位置するようにその打抜片を
半球状に膨出形成する半球状キャップの製造法としたり
、或は、下端が半球面の絞りポンチ杆の上端を、油圧等
て昇降する主可動板下側に垂設し、副可動板下側に外径
抜ポンチを一体化し、この外径抜ポンチの外周形状は、
直交する十字方向のみが少し大径となる複合楕円状にし
、且つこの下端の、側面からみた断面は角形または弧状
に形成し、その副可動板と外径抜ポンチ間に縦貫孔を穿
設し、その絞りポンチ杆を縦貫孔に遊挿し、その副可動
板を常時適宜の圧力で押圧する押圧体を、主可動板に設
け、その副可動板の下側に材料押さえを弾発支持し、そ
の外径抜ポンチの直下には、これに対応するダイスを固
定板に設け、このダイス内面には、その絞りポンチ杆に
対応する絞りダイスを設け、この下側位置の固定板には
脱却チャックを設けた半球状キャップの製造装置とした
ことにより、まず、製造法では、絞り製品でも、トリミ
ング代をなくし、且つ加工後の剪断面を内側下向き（上
向き）の傾斜面として形成てき、これには何等の機械的
加工が不要であり、溶接が整然且つ良好にできる半球状
キャップを極めて安価に提供できるものであるし、また
、製造装置においては、材料の打抜き、断面角形または
弧状にし、その剪断面と底部周面との角度を鈍角にする
ブレス、その打抜片を半球状にする絞り加工、その絞り
ポンチ杆から半球状．キャップの脱却等の一連の作業が
上下の一工程で、可能であり、さらにトレミング代をな
くし、溶接効果の良好な傾斜面に、何等の機械加工をせ
ずに形成でき、量産可能で、半球状キャップを安価に製
造でき、前記の欠点、不都合等を解消した．ものである
。

次に、その製造法及び製造装置について説明する。

まず、その装置について述べると、１は主可動板であつ
て、ブレス機械において、油圧またはリンク機構により
昇降する昇降杆２（これには一・般に上型が取付けられ
る）の下端に、その主可動板１の中央上部が固着されて
いる。この主可動板１は、方形または円形状をなし、比
較的厚材で構成されている。３は下端が半球面３に形成
された絞りポンチ杆で、この上端が主可動板１の中央下
面に固着されて垂下している。

４は副可動板であつて、主可動板１と略同等の形状を有
し、副可動板４の中央下面には外径抜ポンチ５が一体（
図面参照）または別体に垂設されている。

その外径抜ポンチ５の外周形状は、直交する十字方向の
みが少し大径となる複合楕円状に形成されている。この
複合楕円状について詳述すると、第３図における真円（
外径抜ポンチ５の基礎円）で、０に（２？ｒ）、？ｒ／
２、π、３／２？ｒ方向は真円半径Ｒ。より約ｈ／２（
従来のトリミング代ｈの半分）だけ大きくし、π／４、
３／４π、５／４？Ｒｌ７／４π方向は真円半径Ｒ。よ
りも約ｈ／２だけ小さくなるようにして、曲線を求めた
ものである。即ち、これは、第４図に示すようにｈ／２
Ｃ０Ｓ４θの余弦曲線をその真円（基礎円）に巻き付け
て形成したもので、２つの楕円が各々の長軸を直交させ
つつ複合されたものと略同等に形成されており、これを
複合楕円状と指称している。さらに、板材料んから、こ
の複合楕円状の打抜片Ａ１を打抜くときには、その板材
料Ａ１の圧延方向（長手方向）をＸ方向とし、その直角
方向をｙ方向とすると（第２図参照）、そのＸ方向を０
方（２π）、π方向とし、ｙ方向を７ｒ／２、３／２π
方向として加工する。また、その外径抜ポンチ５の下端
の正面（側面）からみた断面は、中間が平坦で、両側が
内側下方に例えは約２００傾斜して斜面５″が形成され
、これを角形と称する。その平坦部は下面からみると、
真円状平面に形成されている。或は、両側は斜面５″と
して形成され、その中間が下方に膨出した谷形弧状部と
して形成され、これを弧状と称する。その副可動板４と
外径抜ポンチ５との間に、縦貫孔６が穿設され、この縦
貫孔６が、前記絞りポンチ杆３に遊挿され、主可動板１
に対して副可動板４が上下摺動可能に設けられている。
７は押圧体であつて、油圧シリンダー、液化ガス圧等に
よるシリンダー等であつて、その外筐部が主可動板１内
に埋設固着され、その押圧体７の可動部下端が、副可動
板４の上面を常時（ブレス加工時）下方に押圧するよう
に設けられている。

この可動部下端を、副可動板４上面に止着することもあ
る。その押圧体７の押圧力は、前記の昇降杆２の下降圧
よりも小さくなるように構成され、その押圧体７の押圧
力て、板材料視は打抜かれる。また、押圧体７の押圧力
が作動していても、昇降杆２が下降すると、その押圧体
７の可動部が縮められる。その押圧体７は、副可動板１
に均等な押圧力を保つために複数設けられている。また
、場合によつては、その押圧体７を、圧縮コイルスプリ
ングにすることもある。また、その副可動板４が一定距
離（高さ）下降するのを規制する規制杆８を設けること
もある。この規制杆８の基部（上端）は主可動板１の側
部に固着され、規制杆８の下端の鈎状部が副可動板４の
下面側縁に係止する。９は材料押さえであつて、外径抜
ポンチ５箇所が孔明けされて副可動板４の下面に設けら
れている。

その材料押さえ９と副可動板４との間には圧縮コイルス
プリング１０が介在され これによつて、材料押さえ９
は常時下方に弾発され、頭付ピン１１にて距離規制され
、その材料押さえ９の下面が外径抜ポンチ５下端より少
し下がるように構成されている。（第１図参照）。その
圧縮コイルスプリング１０の弾発力は、押圧体７の押圧
力よりも小さく構成されている。１２は上面に板材料Ａ
を載せる固定板であつて、図示しないブレス機械の下型
を取付ける箇所に固着されている。

図面ては、その固定数１２を、製作の都合から上側固定
板、下側固定板に分割しているが、一体成形してもよい
。その固定板１２の中央上部内に、前記外径抜ポンチ５
に対応するダイス１３が設けられている。このダイス１
３の内周も、複合楕円状に勿論形成されている。１４は
絞りダイスであつて、そのダイス１３内面に設けられ、
筒状をなし、その上端は上方にゆくに従つて次第に広が
る弧状面１４″に形成されている。

この弧状面１４″の上端縁と、ダイス１３の上端縁との
間隙は、板材料Ａ。の板厚よりも僅かに大きくなるよう
に構成されている。また、その絞りダイス１４の内周下
端は、下方にゆくに従つて広がる傾斜部１４″が形成さ
れている。１５は脱却チャックであつて、略茶笑状をな
し、その上端内方に、半球状キャップＡの剪断面ａに係
止する爪１６が形成され、この爪１６の上部は山形断面
をなし、この外側斜面１６″が前記傾斜部１４″に適時
係止する。

また、その脱却チャック１５の上部から下端近くまでは
、下端のスリーブ１７の直径よりも一段と細径に形成さ
れ、このスリーブ１７を除いて、その外周に複数の縦割
溝１８が形成されている。また、前記ダイス１３絞りダ
イス１４の同軸芯上の直下で、その固定板１２内に縦孔
１９が穿設され、この縦孔１９直径は脱却チャック１５
のスリーブ１７直径と略同等で、その脱却チャック１５
が縦孔１９に遊挿され、僅かに上下摺動可能に構成され
ている。その縦孔１９の下端には少し小径となる段部１
９″が形成され、スリーブ１７下端が係止する。またそ
の脱却チャック１５の爪１６除いた内径は、半径状キャ
ップＡの外径よりも少し大きくなるように構成されてい
る。また、脱却チャック１５に外側斜面１６″を設けな
いで、バネリングを冠着することもある。また、その脱
却チャック１５は、その縦孔１９内に放射状に弾発爪を
して構成し、この弾発爪が絞りポンチ杆３が下降時のみ
、弾発に抗して開き、上昇時には半球状キャップＡの剪
断面ａが係止するようにして半球状キャップＡを絞りポ
ンチ杆３より脱却するようにすることもある。以上のブ
レス加工装置においては、上下部間の部材を高精度に昇
降させるためのガイドピンが適宜設けられているが、図
面の実施例では省略した。また、図面では板材料Ａ。か
ら打抜片Ａ１を一箇取りにした実施例を表わしたが、実
際には、適宜複数の半球状キャップＡがブレス加工され
る。次にその半球状キャップＡの製造法について説明す
る。

この製造法は、その製造装置による作業順序（後述する
作用）がその一実施例となる。特に、ここでは、半球状
キャップＡの製造法の上位の概念について述べる。まず
、冷間圧延による板材料Ａ。の適所を、その長手方向（
圧延方向のみが少し大径となる複合楕円状に打抜ポンチ
、ダイスにて打抜片Ａ１を打抜く。ここて複合楕円状の
説明は前述と同様であり省略する。この打抜き作業と同
時に、その打抜片Ａ１の断面を、前述のように角形また
は弧状にして、その剪断面ａと、その打板片ＡＯの底部
周面（ダイスの上縁の当たる面）との角度０が鈍角（例
えば約１１００）になるようにその打抜ポンチの下面と
、下型（実施例では絞りダイス１４の弧状面１Ｃ）とに
てブレス加工する。この打抜き作業とブレス加工を同時
に行なうことが必須である。そして、そのようにした打
抜片Ａ１（第８図、第９図参照）を、その底部が外周面
側に位置するように半球状に膨出絞り形成する。このと
きには、絞りポンチ、絞りダイスにて行なう。この成形
は、前記の打抜き及びブレスの作業の後に、その機械ま
たは別の機械にセットして行なう。この膨出絞り形成に
て半球状キャップＡを成形する。この成形によつても、
その鈍角部を維持している。以上のような打抜き、ブレ
ス作業と、その後の絞り作業にて半球状キャップＡを製
造する。次に作用効果について説明する。

まず、特許請求の範囲第１項記載の製造法の発明におい
ては、板材料Ａ。

の適所を、その長手方向、その直角方向のみが少し大径
となる複合楕円状に打抜き、その打抜片Ａの断面は角形
または弧状にして、その剪断面ａと底部周面との角度０
を鈍角としたので、半球状に絞り加工したときに、１耳
部（トレミング代）の発生を防止できると共に、２その
剪断面ａを傾射面にできる。その１の作用を詳述すると
、冷間圧延による板材料んでは、平面的にみた方向によ
つて伸びや機械的性質が異なるという方向性、異方性が
生じている。そこで、子め、実験直及び計質値によつて
求められたトレミング代ｈを考慮して、板材料んからの
打抜片Ａ１を複合楕円状にすることで、絞りにより伸び
る方向を板材を少なくし、且つ伸びない方向を少し多く
すること）なり、これで、半球状に絞り加工した半球状
キャップＡには、トレミング代が全くなくなり、側面か
らみると平坦状に形成され、溶接もしやすくなるのみな
らず、外観が良好で製品価値を数段と上げることができ
る。また、２については、打抜きと同時にブレス加工し
たことが、後の絞り加工した後でもその角度θを維持で
きる。即ち、この打抜片Ａ１の剪断面ａと底部周面との
角度θは、何万回の実験により、第１打抜加工時の剪断
面と底部との角度は、後に、その中間にブレス加工した
り、或は全体を絞り加工しても、また、その端面の全属
組織に内部応力歪等が生じても殆んど変化しない性質に
着目したものである。このことから、その底部が外周面
側に位置するようにその打抜片Ａ１を膨出絞り形成する
と、その半球状キャップＡの剪断面ａが、内側上向き（
下向き）の傾斜面として形成され、絞り加工終了後に、
機械加工しなくとも、傾斜面の成形ができる（第１５図
参照）。この傾斜面によつて、半球状キャップＡをナッ
トＢに溶着するのに、第１６図の従来の半球状キャップ
に比較して溶着部が飛出したりせず、溶接を確実に行な
うことができる。換言すれば、その半球状キャップＡで
袋ナットを製造するときの溶接効果が優れたものにでき
る。特に、機械加工不要で、その効果が得られるところ
にその製造法の大きな特質を有する。次に、特許請求の
範囲第２項記載の製造装置の発明の作用効果について述
べる。まず、この装置の作業順序（作用）について詳述
する。これは、前述した様に、製造法の一つの実施例と
もいえる。そこで、外径抜ポンチ５がダイス１３から適
宜の高さ上昇している状態で、図示しない送り機構にて
、板材料Ａ。を固定板１２のダイス１３上面にセットす
る（第１図参照）。次いで、昇降杆２を下降させると、
材料押え９が板材料Ａ。を圧縮コイルバネ１０の弾発力
で押さえる（第５図参照）。さらに、下降させると、そ
の圧縮コイルバネ１０の弾発力に抗して、これを圧縮し
つ）、副可動板４外径抜ポンチ５が下降し、その外径抜
ポンチ５ダイス１３にて、板材料視から打抜片Ａ１を打
抜く。同時に、その外径抜ポンチ５の斜面入５″及び弧
状面１４″とでその打抜片Ａ１の断面を、角形または弧
状にブレス加工し、その剪断面ａと打抜片Ａ１の底部周
面との角度θを鈍角（例えば約１１０１）に形成する（
第６図乃至第９図参照）。次いで、さらに昇降杆２を下
げると、今度は外径抜ポンチ５は、材料押さえ９の上部
に副可動板４が当接していることて停止し、その押圧体
７の押圧力に抗して、これを圧縮させつ）、絞りポンチ
杆３が下降し、その半球面３″でその打抜片Ａ１の上面
を押圧して斜面５″と弧状面１Ｃ間の打抜片Ａ１の周縁
を中央に張引して絞り加工を開始する（第１０図参照）
。そして、さらに、絞りポンチ杆３が下降して、その半
球面３″と絞りダイス１４との間で、その打抜片Ａ１を
半球状キャップＡに絞り加工する（第１１図参照）。こ
の加工で、半球状キャップＡは完成する。以下はその半
球状キャップＡの脱却工程となる。さらに、絞りポンチ
杆３を下降させると、半球面３″に被嵌された半球状キ
ャップＡの外周面にて脱却チャック１５の爪１６を押し
広げ（第１２図参照）、次いで、その半球状キャップＡ
の剪断面ａが爪１６に係止する（第１３図参照）。この
係止状態或はこれより僅かに絞りポンチ杆３が下降した
所で、昇降杆２及び絞りポンチ杆３の下降は停止する。
この一連の工程は、一回の昇降杆２の下降で、略瞬時に
行なわれる。次いで、昇降杆２を上昇させると、その絞
りポンチ杆３が上昇し、この絞りポンチ杆３下端の半球
面３″に被嵌された半球状キャップＡも上昇し、この剪
断面ａに係止した爪１６を介して、その脱却チャック１
５を縦孔１９内を少し上昇させ、その外側斜面１６″が
傾斜部１４１こ嵌合し、その脱却チャック１５の開き防
止作用をなし、さらに絞りポンチ杆３が上昇すると、半
球面３″から半球状キャップＡの被嵌が解かれて、落下
し、機外に取り出せる。さらに昇降杆２を上昇させると
、材料押さえ９にて板材料Ａ。を押さえつ）、外径抜ポ
ンチ５を板材料ＡＯから引き抜き、さらに上昇させると
、その材料押さえ９も板材料Ａ。から離れる（第１図参
照）。以上の昇降杆２の往復動（昇降）にて、板材料Ａ
。から半球状キャップＡ。を絞り加工し、それを脱却す
る一連の工程が完了する以上のように、本発明において
は、下端が半球面３″の絞りポンチ杆３の上端を、油圧
等で昇降する主可動板１下側に垂設し、副可動板４下側
に外径抜きポンチ５を一体化し、この外径抜ポンチ５の
外周形状は、直交する十字方向のみが少し大径となる複
合楕円状にし、且つこの下端の、側面からみた断面は角
形または弧状に形成し、その副可動板４外径抜ポンチ５
間に縦貫孔６を穿設し、その絞りポンチ杆３を縦貫孔６
に遊挿し、その副可動板４を常時適宜の圧力て押圧する
押圧体７を、主可動板１に設け、その副可動板４の下側
に材料押さえ９を弾発支持し、その外径抜ポンチ５の直
下には、これに対応するダイス１３を固定板１２に設け
、このダイス１３内面には、その絞りポンチ杆３に対応
する絞りダイス１４を設け、この下側位置の固定板１２
内には、脱却チャック１５を設けたことにより、板材料
んより打抜片Ａ１を打抜く工程、その打抜片Ａ１の断面
を角形または弧状にしてその剪断面ａと底部周面とを鈍
角にするブレス工程、このようにした打抜片Ａ１を半球
状に絞る工程、その絞りポンチ杆３より半球状キャップ
Ａを脱却する工程の一連の複数の工程を、昇降杆２の一
回の昇降にて可能であり、極めて作業性に優れ、量産可
能であり、その半球状キャップＡを極めて安価に提供で
きる。

また、本発明では、その外径抜ポンチ５の外周を複合楕
円状にしたことにより、前記の製造法で述べた様に半球
状キャップＡのトレミング代をなくし、製品価値を上げ
るものを製造できる。また、打抜片Ａ１の断面を角形ま
たは弧状にし、その打抜片Ａの剪断面ａと底部周面との
角度を鈍角にてきることで、半球状キャップＡを絞り加
工したときに、その剪断面ａが内側上向き（下向き）の
傾斜面として形成され、何等機械加工しなくとも、ブレ
ス加工のみで、その傾斜面が成形でき、これによつて前
述の製造法で述べたように、溶接を整然且つ確実に行な
えるものを製造できる等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の加工前の一部縦断した正面図、第２図
はコイル状の板材料の斜視図、第３図は外径抜ポンチ、
ダイスの外周線図、第４図をその線図を求めるための余
弦曲線のグラフ、第５図は板材料を押えた本発明の要部
断面図、第６図は板材料から打抜片を打抜き且つ断面角
形にする工程の本発明の要部断面図、第７図は第６図の
拡大要部断面図、第８図、第９図は打抜片の断面図、第
１０図、第１１図は打抜片を絞る工程の本発明の要部断
面図、第１２図乃至第１４図は半球状キャップ絞りポン
チ杆より脱却する工程の本発明の要部断面図、第１５図
は本発明によつて製造した半球状キャップの断面図、第
１６図は従来の半球状キャップの断面図である。 ＡＯ・・・・・・板材料、Ａ１・・・・・・打抜片、Ａ
・・・・・・半球状キャップ、θ・・・・・・角度、１
・・・・・・主可動板、３・・・・・・絞りポンチ杆、
３″・・・・・・半球面、４・・・・・・副可動板、５
・・・・・・外径抜ポンチ、６・・・・・・縦貫孔、７
・・・・・・押圧体、９・・・・・・材料押さえ、１２
・・・・・・固定板、１３・・・・・・ダイス、１４・
・・・・・絞りダイス、１５・・・・・・脱却チャック
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 板材料Ａ＿０の適所を、その長所方向、その直角方
   向のみが少し大径となる複合楕円状に打抜き、同時に、
   その打抜片Ａ＿１の断面は角形または弧状にして、その
   剪断面ａと底部周面との角度θを鈍角にし、次いで、こ
   の底部が外周面側に位置するようにその打抜片Ａ＿１を
   半球状に膨出絞り成形することを特徴とした半球状キャ
   ップの製造法。 ２ 下端が半球面３′の絞りポンチ杆３の上端を、油圧
   等で昇降する主可動板１下側に垂設し、副可動板４下側
   に外形抜ポンチ５を一体化し、この外形抜ポンチ５の外
   周形状は、直交する十字方向のみが少し大径となる複合
   楕円状にし、且つこの下端の、側面からみた断面は角形
   または弧状に形成し、その副可動板４外形抜ポンチ５間
   に縦貫孔６を穿設し、その絞りポンチ杆３を縦貫孔６に
   遊挿し、その副可動板４を常時適宜の圧力で押圧する押
   圧体７を、主可動板１に設け、その副可動板４の下側に
   材料押さえ９を弾発支持し、その外形抜ポンチ５の直下
   には、これに対応するダイス１３を固定板１２に設け、
   このダイス１３内面には、その絞りポンチ杆３に対応す
   る絞りダイス１４を設け、この下側位置の固定板１２に
   は脱却チャック１５を設けたことを特徴とした半球状キ
   ャップの製造装置。