JP2002273530A - 打ち抜き加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 金型の研削によるクリアランスの
増加を抑止するとともに、同一の装置で様々な板厚の素
材に対応することのできる打ち抜き加工装置を提供す
る。 【解決手段】 先端側へ向かって漸次先細にな
るテーパ部１６ｂを形成したポンチ１６と、先端１７ａ
をポンチ１６の先端面１６ａとほぼ同一の仮想平面上に
位置させたストッパー１７を上型１に取り付け、ダイ２
１の抜き穴２０はポンチ１６側の開口に向かって漸次先
細になるテーパ孔部２２を備え、上型１が下死点に達し
たとき、ストッパー１７の先端１７ａをダイ２１に当接
させ、ポンチ１６の先端面１６ａとダイ２１の上面２１
ａとをほぼ同一平面上として素材３を打ち抜き加工する
装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属板等の被加工
素材に打ち抜き加工を施すための打ち抜き加工装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、金属平板等の被加工素材に対
して打ち抜き加工を施す場合、プレス機にセットした加
工金型が用いられている。この加工金型は上型および下
型により構成され、下型のダイの上に搬送もしくは載置
された被加工素材に対し、上型に設けたポンチを昇降さ
せてポンチとダイの抜き穴との剪断作用により打ち抜き
加工を行っている。

【０００３】図６は被加工素材に対して打ち抜き加工を
施すプレス加工金型の主要部の構成を示す断面図であ
る。図６において、符号４０はプレス機の昇降可能な可
動側に支持されたポンチであり、その有効刃部４１は昇
降方向および水平方向に均一の幅で形成されている。こ
のポンチ４０の近傍にはストリッパープレート４２が設
けられ、下型に設けられたダイ５０とともに被加工素材
３を挟持している。ダイ５０にはポンチ４０と対応位置
させて抜き穴５１が形成されている。ダイ５０の抜き穴
５１はポンチ４０よりもやや大きい相似形に形成され、
ポンチ４０側の開口（図示上側）に向かって狭く、反対
側（図示下側）に向かって広がる略円錐状もしくは角錐
状の空間となっている。ダイ５０の内壁面５２はそれぞ
れポンチ４０の昇降方向に対して角度θだけ傾斜して形
成され、抜き穴５１の開口の縁部５４には鋭角の切刃が
形成されている。また、この抜き穴５１の開口には縁部
５４とポンチ４０の外周との間によって形成される所定
のクリアランスｄ１が形成されている。

【０００４】図６の状態からポンチ４０が降下すると、
ポンチ４０とダイ５０の抜き穴５１との剪断作用によ
り、被加工素材３に対して打ち抜き加工が施される。こ
の加工によって生じた打ち抜き品は抜き穴５１から落下
する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の打ち抜き加工装
置においては、ポンチ４０による打ち抜き回数が数万回
乃至数百万回のショットを行うと、ポンチ４０の先端縁
部、及び、抜き穴５１の縁部５４が摩耗することにより
切れ味が悪化する。その結果、被加工素材３を打ち抜く
ときの剪断加工精度が劣化する。そのため、従来から、
ポンチ４０やダイ５０の切れ味を回復させるために、各
々の端面を研削して、摩耗箇所を除去する刃付け作業を
行っている。

【０００６】ところが、ダイ５０の端面を研削すると、
抜き穴５１が角度θをもって傾斜しているため、抜き穴
５１の開口径が徐々に大きくなる。一方、ポンチ４０の
有効刃部４１は、先端が昇降方向および水平方向に均一
の幅で形成されているため、研削を繰り返しても外形寸
法は変化しない。その結果、大きくなったダイ５０の抜
き穴５１とポンチ４０との間のクリアランスｄ１が徐々
に大きくなる。すなわち、傾斜した角度θの抜き穴５１
を有するダイ５０の端面を削り幅Ｘだけ研削したとき、
片側のクリアランスｄ１の増加量は、 ｄ１＝Ｘｔａｎθ ・・・・・・ （式１） となる。因みに、抜き穴５１の傾斜角θを１度とし、ダ
イ５０端面の削り幅を１．０ｍｍとしたとき、片側のク
リアランスｄ１は約１７μｍ大きくなる。

【０００７】クリアランスｄ１が増加した場合には、一
般に知られているように、打ち抜き品にダレやバリが発
生する。このため、打ち抜き品としての品質を著しく低
下させる問題が生ずる。また、抜き穴５１の開口径が大
きくなった場合には、その金型はもはや使用不能になり
廃棄処分にせざるを得ず、金型はここで寿命となる。し
たがって、更に新たな金型に置き換えなくてはならず、
この結果、打ち抜き品のコストが高くなる問題が生ず
る。

【０００８】このように、ポンチ４０とダイ５０との間
のクリアランスｄ１は、打ち抜き品の寸法精度や品質の
ために重要な要素であるが、ダイ５０の端面を研削して
切れ味を回復させるための刃付け作業を行った場合は、
クリアランスｄ１を大きく変化させてしまい、また、ク
リアランスｄ１を大きく変化させないように研削した場
合には、刃付け作業が不十分になるため、十分な切れ味
を回復することができないといった問題が生じていた。

【０００９】本発明は、上記実状に鑑み、ダイ及びポン
チを研削して刃付けを行っても適正なクリアランスを保
持することができ、しかも長期間にわたってダレやバリ
が少ない高品質の打ち抜き品を得ることのできる打ち抜
き加工装置を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載の打ち抜き加工装置は、上型
に取り付けたポンチと、前記ポンチと対応する抜き穴を
有するダイとを備え、前記ダイ上に配置された素材に対
して前記ポンチの押圧により打ち抜き加工を施す打ち抜
き加工装置において、前記上型には先端側へ向かって漸
次先細になるテーパ部を形成したポンチと、先端を上記
ポンチの先端面とほぼ同一の仮想平面上に位置させたス
トッパーを取り付け、前記ダイの抜き穴は前記ポンチ側
の開口に向かって漸次先細になるテーパ孔部を備え、前
記上型が下死点に達したとき、上記ストッパーの先端を
前記ダイに当接させ、前記ポンチの先端面と上記ダイの
上面とをほぼ同一平面上として前記素材を打ち抜き加工
することを特徴としている。

【００１１】本発明の打ち抜き加工装置によれば、先端
側へ向かって漸次先細になるテーパ部を形成したポンチ
の先端面とストッパーの先端面をほぼ同一の仮想平面上
に位置させているので、ポンチやダイの摩耗に伴いポン
チおよびダイを研削して刃付けを行う場合には、ポンチ
とストッパーの各先端面を同量の研削代をもって研削す
ることにより、ほぼ同一の仮想平面が維持され、さら
に、ダイの研削代も同量とすることにより、当初のクリ
アランス量を維持することができる。また、ポンチ及び
ストッパーの研削代と、ダイの研削代を異ならせること
により、任意のクリアランスに設定することができる。

【００１２】また、本発明の請求項２に記載の打ち抜き
加工装置は、ポンチのテーパ部における傾斜角度と、ダ
イの抜き穴のテーパ孔部における傾斜角度を上型の昇降
方向に対して同一の角度に形成してなることを特徴とし
ている。

【００１３】請求項２に記載の打ち抜き加工装置によれ
ば、ポンチのテーパ部と、ダイの抜き穴のテーパ孔部の
傾斜角度が同じなので、ポンチおよびストッパーの研削
代とダイの研削代を同量にすることにより、クリアラン
スを常に一定に保つことができる。

【００１４】また、本発明の請求項３に記載の打ち抜き
加工装置は、請求項２において、上型とストッパーとの
間に昇降方向に対して移動可能な調整手段を設け、スト
ッパーの先端位置によってポンチとダイの抜き穴のクリ
アランスを調整することを特徴としている。

【００１５】この請求項３の発明によれば、上型とスト
ッパーとの間に調整手段を設け、この調整手段によって
ストッパーの先端位置を任意に変更することができるの
で、ポンチの先端面に合わせてストッパーの先端位置を
ほぼ同一の仮想平面上になるように形成することによ
り、クリアランスを任意に調整することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の打ち抜き加工装置
にかかる実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は
本発明の一実施形態にかかる打ち抜き加工装置の全体構
成を示した断面図である。この図１に例示する打ち抜き
加工装置は、上下動するプレス機に適用される。この加
工装置は上型１と下型２を備え、これらの上下型間に板
状の被加工素材３を挟持して打ち抜き加工する装置であ
る。

【００１７】下型２は、プレス機のダイホルダ２６の上
面に固定された構造用炭素鋼等からなるダイ２１を備え
ている。ダイ２１の中央部には、後述するポンチ１６と
対向する位置に、打ち抜き品の形状と同一形状の開口を
形成した抜き穴２０が形成されている。この抜き穴２０
はポンチ１６側、すなわち図示上側の開口に向かって漸
次先細になるテーパ孔部２２を備えている。このテーパ
孔部２２の内壁面２３は上型１の昇降方向に対して、例
えば０．２〜１５度の角度θ２に傾斜させ、開口の縁部
には鋭角な切刃２４が形成されている。切刃２４はダイ
２１の厚み方向に３〜５ｍｍ程度の有効刃部２５を有
し、ダイ２１の上端面を研削しても切れ味を維持するこ
とが可能なように構成されている。

【００１８】また、下型２のダイホルダ２の所定位置に
は複数本のガイドピン２８が立設されている。このガイ
ドピン２８は、上型１に設けられた案内孔１８に対して
挿入可能に設置されているため、上型１が降下したとき
上型１と下型２はそれぞれ水平方向において一義的に位
置決めされる。

【００１９】一方、上型１はプレス機の例えば油圧シリ
ンダ装置（図示省略）等により上下方向に可動し、ポン
チホルダ１３、ポンチプレート１２、案内支持手段１
５、ストリッパープレート１１、ポンチ１６、およびス
トッパー１７を備えている。ポンチプレート１２はポン
チホルダ１３の下面側に固定され、ポンチ１６は、先端
がダイ２１の抜き穴２０と対応するように締付ボルト１
９によってポンチホルダ１３に取り付けられている。ま
た、ストッパー１７はポンチプレート１２の下面側に取
り付けられ、その先端面１７ａはポンチ１６の先端面１
６ａとほぼ同一の仮想平面上に位置するように形成され
ている。ストリッパープレート１１は、プレートホルダ
１３及びポンチプレート１２を貫通する伸縮自在な案内
支持手段１５によって上下移動可能に保持されており、
上型１が降下した際にダイ２１とともに被加工素材３を
挟持する。

【００２０】ポンチ１６の先端部（図示下端部）には、
先端側へ向かって漸次先細になるテーパ部１６ｂが形成
されている。本実施形態において、テーパ部１６ｂの傾
斜角度θ１は、前述したダイ２１のテーパ孔部２２の傾
斜角度θ２と同じ角度に設定されている。そして、ポン
チ１６の先端面１６ａの外形は、ダイ２１の開口の形状
より僅かに小さくされており、ポンチ１６の先端縁部に
形成した刃部１６ｃとダイ２１の開口に形成した切刃２
４との間には、水平方向において一定幅のクリアランス
ｄ１が設けられている。このクリアランスｄ１は、例え
ば被加工素材３の板厚ｔに対して５％程度の値に設定さ
れる。また、ポンチ１６の先端面１６ａには、図示上側
に向かって所定の領域に有効刃部１６ｄが設けられてい
る。したがって、この有効刃部１６ｄを徐々に研削する
ことにより、先端面１６ａは相似形で漸次大きくなる。

【００２１】なお、上型１及び下型２は、下型２に固定
されたガイドポスト（図示せず）とこのガイドポストが
摺動自在に嵌合するように上型１に設けられたガイドブ
ッシュ（図示せず）とによって、相互に接離自在にガイ
ドされている。

【００２２】このような打ち抜き加工装置を用いて、被
加工素材３を打ち抜く形態について図２乃至図４を参照
して説明する。

【００２３】下型２を構成するダイ２１上に被加工素材
３が搬送された後、図示しない油圧シリンダ装置等によ
り上型１が降下し、ストリッパープレート１１が被加工
素材３をダイ２１表面に押圧保持する。上型１の降下初
期の時点ではポンチ１６の先端面１６ａは未だ被加工素
材３に接していないが、上型１が降下するにしたがって
案内支持手段１５が収縮し、やがて図２に示すようにポ
ンチ１６の先端面１６ａが被加工素材３に当接する。こ
のとき、ポンチ１６と同時に降下するストッパー１７
は、その先端１７ａがポンチ１６の先端面１６ａとほぼ
同一の仮想平面上に位置しているため、ダイ２１の上面
２１ａに当接していない。

【００２４】更にポンチ１６が降下すると、図３に示す
ように、ポンチ１６の刃部１６ｃとダイ２１の切刃２４
により被加工素材３は抜き穴２０（テーパ孔部２２）と
同形状に剪断が始まる。そして、ポンチ１６が被加工素
材３の板厚の８割乃至９割まで降下すると、剪断によっ
て形成された角部からクラック３ａが生じて破断が起こ
る。また、ポンチ１６によって押圧された部分は、ダイ
２１の抜き穴２０内に押し込まれた状態になっている。

【００２５】更にまた、ポンチ１６が降下すると、図４
に示すようにストッパー１７の先端１７ａがダイ２１の
上面２１ａに当接して、上型１が下死点に達する。この
下死点においてポンチ１６の先端面１６ａとダイ２１の
上面２１ａはほぼ同一平面上となり、被加工素材３は所
定形状に打ち抜かれる。本発明において、上述のように
ストッパー１７の先端１７ａとポンチ１６の先端面１６
ａとはほぼ同一の仮想平面上に位置するように形成され
ているため、ポンチ１６が下死点にあるとき、その先端
面１６ａはダイ２１のテーパ孔部２２内に進入すること
はない。したがって、ポンチ１６とダイ２１の切刃２４
とが干渉することがなく、所謂かじり現象を未然に防止
することができる。

【００２６】以上のような打ち抜き加工を数十万〜数百
万ショット繰り返すと、ポンチ１６の刃部１６ｃとダイ
２１の切刃２４の摩耗が進行する。そこで、切れ味を回
復させるために各々の先端面１６ａ，２１ａを研削し
て、摩耗箇所を取り除く刃付けを行う必要が生じる。本
実施形態において、ポンチ１６の先端面１６ａを研削す
る際に、ストッパー１７の先端面１７ａもポンチ１６の
先端面１６ａの研削代と同じ量を研削する。この研削作
業は、ポンチ１６とストッパー１７を上型から取り外
し、それぞれの端面を同一面上にセットした状態で両者
を同時に研削しても良いし、両者を同じ研削代で個々に
研削しても良い。いずれにせよ、ポンチ１６とストッパ
ー１７を上型１にセットしたとき、各々の先端面１６
ａ，２１ａは、同一仮想平面上に位置することになる。

【００２７】一方、ダイ２１の上面２１ａもポンチ１６
及びストッパー１７の研削代と同じ量の研削することが
好ましい。これは、図１及び図４で示したように、ポン
チ１６のテーパ部１６ｂの傾斜角度θ１と、ダイ２１の
テーパ孔部２２の傾斜角度θ２とをほぼ同一角度に形成
すると、ダイ２１の上面２１ａとポンチ１６及びストッ
パー１７とを同量ずつ研削してもクリアランスｄ１は変
化することがない。

【００２８】たとえば、傾斜角度θ１、θ２をともに１
５分（０．２５度）とし、ポンチ１６、ストッパー１
７、及びダイ２１の各端面をそれぞれ２．０ｍｍ研削し
た場合には、上述の式１から導かれるように、ダイ２１
のテーパ孔部２２の開口は全周にわたり約８．７μｍだ
け水平方向に拡がる。ところが、ポンチ１６のテーパ部
１６ｂも同式の関係から約８．７μｍ水平方向に拡がる
ので、ポンチ１６とダイ１７のクリアランスｄ１は実質
的に変化しない。したがって、本実施形態によれば、刃
付けを目的とした研削を行ってもクリアランスは変化せ
ず、ポンチ１６とダイ１７の有効刃部１６ｂ，４１の領
域を十分利用して、金型寿命に至るまでの良質な製品を
打ち抜き加工することができる。なお、金型寿命に至る
まで研削を繰り返したとしても、打ち抜き品の寸法が許
容範囲内から外れないように設定しておく必要がある。

【００２９】また、上記実施形態に示した打ち抜き加工
装置を用い、異なった板厚の被加工素材を打ち抜き加工
する場合であっても、ポンチ１６とダイ１７のクリアラ
ンスを任意に調整することで対応することが可能とな
る。

【００３０】すなわち、ポンチ１６とダイ２１との間の
クリアランスｄ１は、一般に被加工素材の板厚ｔの５〜
１０％程度に設定される。したがって、比較的板厚が厚
い素材を打ち抜き加工する場合には、クリアランスｄ１
を大きく設定する。本実施の形態においては、ポンチ１
６にテーパ部１６ｂと、ダイ２１のテーパ孔部２０をほ
ぼ同じ角度に傾斜させているため、ダイ２１の研削代を
ポンチ１６およびストッパー１７の研削代よりも多くと
るならな、クリアランスｄ１を大きくすることができ
る。このため、本形態の打ち抜き加工装置で板厚が厚い
素材を打ち抜き加工する場合であってっも、予めダイ２
１の研削量を多くしてクリアランスｄ１を大きくするこ
とにより、板厚に対して適正な打ち抜き加工を行うこと
ができる。

【００３１】逆に、比較的板厚が薄い素材を打ち抜き加
工する場合は、ポンチ１６とダイ２１とのクリアランス
ｄ１を小さく設定する。この場合には、ポンチ１６およ
びストッパー１７の研削代をダイ２１の研削代をよりも
多くとることにより、クリアランスｄ１を小さくするこ
とができる。このように、本形態によれば、ポンチ１６
およびストッパー１７の研削代とダイ２１の研削代を適
宜に異ならせることにより、所望のクリアランスｄ１量
に設定することが可能となる。

【００３２】また、板厚がほぼ同じ素材であっても、フ
ァインブランキング加工やシェービング加工のようにク
リアランスｄ１を極力小さくして、切断面を美麗かつ高
精度に仕上げる場合は、ポンチ１６およびストッパー１
７の研削量をダイ２１の研削量をよりも多くすること
で、対応が可能となる。

【００３３】以上のように、本実施形態によれば、ポン
チ１６とダイ２１とのクリアランスｄ１を任意に調整す
ることが可能であるため、板厚の厚い素材から薄い素材
まで一つの型で対応することができる。

【００３４】図５は、本発明による打ち抜き加工装置の
調整手段を付加した実施形態を示す要部断面図である。
図５において、上型を構成するポンチホルダ１２とスト
ッパー１７との間には、調整手段として、所定の厚さに
形成された複数枚の鋼板３７が締め付けボルト１９によ
り挟持固定している。これらの鋼板３７は１枚毎に取り
外しが可能となっていて、鋼板３７の挟持枚数を変化さ
せることでストッパー１７の先端１７ａを研削すること
なく先端面位置を昇降方向に対して任意に調整すること
ができる。

【００３５】したがって、取り除いた鋼板３７の板厚に
相当する量だけポンチ１６の先端面１６ａを研削すれ
ば、ポンチ１６の先端面１６ａとストッパー１７の先端
１７ａとを同一の仮想平面上に維持することができる。

【００３６】たとえば、鋼板３７の板厚をそれぞれ１．
０ｍｍに設定した場合、鋼板３７を１枚取り除く毎にポ
ンチ１６の先端面１６ａを１．０ｍｍ研削して刃付けが
行われる。なお、打ち抜き回数が数十万乃至数百万ショ
ットになると、鋼板３７の板厚が薄くなることがあるの
で、実際に取り除いた鋼板３７の板厚を確認した上でポ
ンチ１６の先端面１６ａを研削する事が好ましい。ま
た、ポンチ１６の先端側に形成した有効刃部１６ｄの領
域は、調整手段（鋼板３７）の調整可能寸法と同等もし
くはそれ以上に設定しておくことが好ましい。

【００３７】図５において、複数枚の鋼板３７により構
成した調整手段を示したが、鋼板３７を介在させること
に替えて、締め付けボルト１９の螺合寸法を調節するこ
とでストッパー１７の先端１７ａの高さを調整するよう
に構成してもよい。

【００３８】本発明は以上説明したような実施形態に限
定されることなく本発明を逸脱しない範囲において種々
変更可能であることは言うまでもない。たとえば、本発
明におけるポンチ１６およびダイ２１のテーパ孔部２２
の断面形状は、角形、円形等いかなる形状のものであっ
てもよい。また、本発明にかかる打ち抜き加工装置によ
り作成される打ち抜き品は、電子部品、光学部品、医療
用部品等さまざまな分野に用いられる。

【００３９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明における打ち
抜き加工装置によれば、先端側へ向かって漸次先細にな
るテーパ部を形成したポンチと、ポンチ側の開口に向か
って漸次先細になるテーパ孔部を備えたダイの抜き穴に
よって、被加工素材に対する打ち抜き加工を施すので、
ポンチやダイの摩耗が進行した場合、ポンチおよびスト
ッパーの研削代とダイの研削代を同量にすることで、ク
リアランスの変化が最小限に抑制され、ダレやバリの少
ない高品質な打ち抜き品を長期にわたって加工すること
ができる。また、ポンチの先端面とストッパーの先端面
をほぼ同一の仮想平面上に位置させているので、ポンチ
やダイの摩耗時に行う刃付けを行うときにも、ポンチと
ストッパーの各先端面を同時に同量の研削代をもって研
削するができ、刃付け作業を一段と容易にすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる打ち抜き加工装置の実施の形態
を示した断面図である。

【図２】本発明にかかる打ち抜き加工装置により、被加
工素材を打ち抜く過程を示す部分断面図である。

【図３】本発明にかかる打ち抜き加工装置により、被加
工素材を打ち抜く過程を示す部分断面図である。

【図４】本発明にかかる打ち抜き加工装置によりを、被
加工素材を打ち抜く過程を示す部分断面図である。

【図５】本発明にかかる打ち抜き加工装置における他の
実施形態を示す部分断面図である。

【図６】従来の打ち抜き加工装置を示す部分断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 上型 ２ 下型 ３ 被加工素材 １１ ストリッパープレート １６ ポンチ １６ａ ポンチの先端面 １６ｂ テーパ部 １７ ストッパー １７ａ ストッパーの先端 ２０ 抜き穴 ２１ ダイ ２１ａ ダイの上面 ２２ テーパ孔部 ３７ 調整手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上型に取り付けたポンチと、このポンチ
   と対応する抜き穴を有するダイとを備え、前記ダイ上に
   配置された素材に対して前記ポンチの押圧により打ち抜
   き加工を施す打ち抜き加工装置において、前記上型には
   先端側へ向かって漸次先細になるテーパ部を形成したポ
   ンチと、先端を上記ポンチの先端面とほぼ同一の仮想平
   面上に位置させたストッパーを取り付け、前記ダイの抜
   き穴は上記ポンチ側の開口に向かって漸次先細になるテ
   ーパ孔部を備え、前記上型が下死点に達したとき、前記
   ストッパーの先端を前記ダイに当接させ、前記ポンチの
   先端面と上記ダイの上面とをほぼ同一平面上として前記
   素材を打ち抜き加工することを特徴とする打ち抜き加工
   装置。
2. 【請求項２】 ポンチのテーパ部における傾斜角度と、
   ダイの抜き穴のテーパ孔部における傾斜角度を上型の昇
   降方向に対して同一の角度に形成してなる請求項１に記
   載の打ち抜き加工装置。
3. 【請求項３】 上型とストッパーとの間に昇降方向に対
   して移動可能な調整手段を設け、ストッパーの先端位置
   によってポンチとダイの抜き穴のクリアランスを調整し
   てなる請求項２に記載の打ち抜き加工装置。