JP5032173B2 - 穴開け装置及び穴開け方法 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物に穴を開ける穴開け装置及び穴開け方法に関するものである。

金属の被加工物に対してパンチを用いて穴を開ける従来の装置として、被加工物にパンチを押し当てる際の被加工物の変形を防止するため、被加工物をストリッパにてガイドした状態で穴開け加工を行う装置が知られている。

この種の装置において、ストリッパが被加工物を押さえる強さは、スプリングを用いて調整されるのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３１２９２８号公報

しかし、スプリングの付勢力では、ストリッパによる被加工物のガイドは十分とはいえず、被加工物にパンチを押し当て穴開け加工する際の被加工物の変形を十分に防止することができない。その場合には、穴開け加工後の被加工物の平面度が確保されない。

平面度が確保されない被加工物を他の部材に締結する場合には、被加工物と他の部材とが平面状に接触しないため、十分な締結力を得ることができない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、被加工物の平面度を確保することができる穴開け装置及び穴開け方法を提供することを目的とする。

本発明は、ダイに支持された被加工物をパンチによって打ち抜き被加工物に穴部を開ける穴開け装置であって、前記パンチを支持すると共に、前記パンチの軸方向に移動自在な移動体と、前記移動体を移動させることによって前記パンチに穴開けのための押圧力を付与する第１の押圧手段と、被加工物を押圧し前記パンチが被加工物を打ち抜く際の被加工物の変形を防止するストリッパと、前記ストリッパを支持する支持部材と、前記支持部材を介して前記ストリッパを被加工物に対して押圧する第２の押圧手段と、前記パンチを保持するホルダと、を備え、前記ストリッパが前記第２の押圧手段による押圧力にて被加工物を押圧した状態で、前記パンチが被加工物を打ち抜き、前記ストリッパ及び前記ホルダは、前記ダイが固定されたシャフトに対して摺動自在に取り付けられて治具ユニットを構成し、前記治具ユニットは、前記ダイが加工位置に位置決めされると共に、前記ストリッパが前記支持部材に、かつ前記ホルダが前記移動体にそれぞれ取り付けられることを特徴とする。

本発明によれば、ストリッパが第２の押圧手段による押圧力にて被加工物を押圧した状態で、第１の押圧手段が移動体を移動させることによって、パンチによる被加工物の打ち抜きが行われる。このように、ストリッパを被加工物に対して押圧する押圧手段と、パンチに穴開けのための押圧力を付与する押圧手段とを独立して備えるため、被加工物の変形を防止するためのストリッパ圧を十分に確保することができる。したがって、パンチが被加工物を打ち抜く際の被加工物の変形を防止するこができ、被加工物の平面度を確保することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

図１及び図２を参照して、本発明の実施の形態の穴開け装置１について説明する。図１（ａ）は穴開け装置１の平面図、図１（ｂ）は穴開け装置１の断面図、図２は治具ユニットの平面図である。

穴開け装置１は、ダイ３に支持された金属製の被加工物をパンチ４によって打ち抜き、被加工物に穴部を開ける装置である。

本実施の形態における被加工物は、緩衝器を車両の車軸に連結するためのナックルブラケット２である。ナックルブラケット２は、緩衝器のチューブ外周を把持する本体部２ａと、本体部２ａから平行に突出して形成され車軸のナックルにボルトにて締結される一対の取付部２ｂとを備える。

ダイ３は、取付部２ｂに加工される穴部と略同形状の開口３ａが両側面に形成された貫通孔３ｂ（本実施の形態では２個）を有し、基台５上に立設する一対の側壁５ａ間に結合されて基台５上に配置される。

ナックルブラケット２は、本体部２ａがダイ３の頂面に形成された治具３ｃに係止されると共に、一対の取付部２ｂがダイ３の開口３ａを塞いだ状態でダイ３に支持される。

穴開け装置１は、ダイ３の両側から一対の取付部２ｂのそれぞれを打ち抜き、一対の取付部２ｂに対してボルト締結用の穴部を同時に加工する装置である。

穴開け装置１は、ダイ３の開口３ａに対向して配置され取付部２ｂに穴部を打ち抜くパンチ４と、パンチ４を支持すると共にパンチ４の軸方向に移動自在な一対のスライダ６（移動体）と、スライダ６を移動させることによってパンチ４に穴開けのための押圧力を付与するプレス装置７（第１の押圧手段）と、取付部２ｂを押圧しパンチ４が取付部２ｂを打ち抜く際の取付部２ｂの変形を防止するストリッパ１８と、ストリッパ１８を取付部２ｂに対して押圧する油圧機構３０（第２の押圧手段）とを備える。

パンチ４は、スライダ６に支持されたホルダ１０に、ダイ３の貫通孔３ｂと同軸上に保持され、基端部にはホルダ１０からの抜け止め用のフランジ４ａが設けられている。このように、パンチ４は、ホルダ１０を介してスライダ６に保持され、スライダ６の移動によって軸方向に移動する。本実施の形態では、パンチ４は、ダイ３の両側方に２個ずつ合計４個配置され、一対の取付部２ｂのそれぞれに２個の穴部を加工する場合について説明する。

スライダ６は底部に溝６ａを有し、ホルダ１０は溝６ａに嵌合することによってスライダ６に支持される。

プレス装置７は、スライダ６の背面の一部に形成された傾斜面６ｃに対応する傾斜面１２ａを有する一対の楔カム１２と、プレス装置７を図中上下に移動させる移動機構（図示せず）とを備える。なお、移動機構の駆動源としては、例えば、油圧、サーボモータが用いられる。

プレス装置７は、楔カム１２をスライダ６背面の傾斜面６ｃに対して押し付けることによって、スライダ６をダイ３に向けて移動（以下、「前進」と称する。）させ、パンチ４をナックルブラケット２の取付部２ｂに押し付けるためのものである。このように、プレス装置７の荷重は、楔カム１２、スライダ６、及びパンチ４を介して取付部２ｂに付与される。したがって、楔カム１２のスライダ６に対する押し付け力を調整することによって、パンチ４の取付部２ｂに対する押圧力が調整される。

ストリッパ１８は、パンチ４が挿通する貫通孔１８ａを有し、油圧機構３０の駆動によってパンチ４に沿って摺動自在に移動可能である。

油圧機構３０は、基台５の両端部に立設する端壁５ｂに結合された油圧シリンダ３１と、油圧シリンダ３１内に進退可能に挿入されパンチ４の軸方向に移動可能なピストンロッド３２とを備える。

ピストンロッド３２には、従動体３３が結合され、従動体３３にはパンチ４の軸方向に延在する３本のシャフト３４ａ，３４ｂ，３４ｃが結合されている。３本のシャフト３４ａ〜３４ｃのうち両側のシャフト３４ａ，３４ｂは、スライダ６後方に立設する後壁５ｃを挿通し、先端部にはストリッパ１８を支持し一対の側壁５ａに沿って移動するストリッパホルダ３５が結合されている。

ストリッパホルダ３５は内壁に溝３５ａを有し、ストリッパ１８は、両端部が溝３５ａに嵌合することによってストリッパホルダ３５に支持される。

３本のシャフト３４ａ〜３４ｃのうち中央のシャフト３４ｃは、後壁５ｃを挿通すると共に、スライダ６及びホルダ１０を挿通し、ストリッパ１８の背面に結合されている。

このように、油圧機構３０は、従動体３３、シャフト３４ａ〜３４ｃ、及びストリッパホルダ３５を介してストリッパ１８をパンチ４に沿って移動させるものである。

したがって、油圧機構３０を駆動し、ピストンロッド３２を前進させストリッパ１８を取付部２ｂの外側面に押圧することによって、取付部２ｂにおける打ち抜かれる以外の部分をダイ３に対して押し付けることができ、取付部２ｂがパンチ４にて打ち抜かれる際の取付部２ｂの変形を防止することができる。

ストリッパ１８が取付部２ｂを押圧するストリッパ圧力は、油圧シリンダ３１に供給される作動油の圧力を調整することによって任意に設定することができる。したがって、プレス装置７によって設定される取付部２ｂを打ち抜くパンチ４の押圧力が大きく、取付部２ｂが変形し易いような場合には、油圧シリンダ３１に供給される作動油の圧力を大きく設定すればよい。これにより、ストリッパ１８のストリッパ圧力は大きくなるため、取付部２ｂがパンチ４にて打ち抜かれる際の取付部２ｂの変形を防止することができる。このように、油圧機構３０によるストリッパ１８が取付部２ｂを押圧するストリッパ圧力は、プレス装置７によってパンチ４に付与される穴開けのための押圧力に応じて設定すればよい。

また、ストリッパ１８による取付部２ｂの押圧は３本のシャフト３４ａ〜３４ｃを介して行われるため、ストリッパ１８が摺動する側壁５ａに対してこじれたり、かじったりすることなく、取付部２ｂに対する確実で均等なストリッパ圧力を発生させることができる。また、３本のシャフト３４ａ〜３４ｃを介してストリッパ１８を押圧することによって、取付部２ｂの押圧時のストリッパ１８の曲げモーメントは低減されるため、ストリッパ１８の板厚を薄くすることができる。

ダイ３、パンチ４を保持したホルダ１０、及びストリッパ１８は、図２に示す治具ユニット４０を構成している。

治具ユニット４０は、ダイ３に固定された２本のシャフト４１ａ，４１ｂに、ストリッパ１８及びホルダ１０を摺動自在に挿入し、シャフト４１ａ，４１ｂの端部に抜け止め用のナット４２を螺合することによって構成される。ストリッパ１８及びホルダ１０は、ダイ３を中心にそれぞれ一対設けられる。

治具ユニット４０は、ダイ３の両端の突起部３ｅを側壁５ａに取り付けられたダイ支持部５ｄの溝５ｅに嵌合することによってダイ３を基台５の中心である加工位置に位置決めすると共に、ストリッパ１８の両端をストリッパホルダ３５の溝３５ａに嵌合し、ホルダ１０をスライダ６底部の溝６ａに嵌合することによって、穴開け装置１に取り付けられる。このようにして治具ユニット４０を穴開け装置１に取り付けることによって、ダイ３に対するストリッパ１８とパンチ４の位置決めが行われる。

穴開け加工を行うナックルブラケット２の種類が変わった場合には、穴開け装置１のうち治具ユニット４０だけを交換するだけで穴開け加工を行うことができる。従来の穴開け装置においては、ナックルブラケット２の種類が変わった場合には、基台５以外の全ての部材を交換する必要があった。しかし、穴開け装置１における治具ユニット４０は、ナックルブラケット２の種類が変わった場合に交換を必要とする部材のみをユニット化したものであるため、従来の穴開け装置における交換部材と比較して非常に小型である。また、治具ユニット４０の穴開け装置１への取り付けは、前述したように、ダイ３、ストリッパ１８、及びホルダ１０をそれぞれ溝５ｅ、溝３５ａ、溝６ａに嵌合するだけで簡単に行うことができる。

基台５上における後壁５ｃの後方には、前進したスライダ６を後退させるための戻し機構１４が設けられている。

戻し機構１４は、基台５上に配置された油圧シリンダ１５と、油圧シリンダ１５内に進退自在に挿入され、後壁５ｃを挿通して延在するロッド１６とを備える。なお、本実施の形態には、戻し機構１４は、一対のスライダ６のそれぞれに２個ずつ設けられている。

ロッド１６にはスライダ６が載置され、また、先端にはスライダ６の前端部に係合する突起部１６ａが設けられている。

スライダ６は、プレス装置７を駆動し、楔カム１２がスライダ６背面の傾斜面６ｃに対して押し付けられた場合にはロッド１６上を前進し、一方、油圧シリンダ１５を駆動し、ロッド１６を後退させた場合にはロッド１６先端の突起部１６ａが前端部に係合することによってロッド１６と共に後退する。

次に、図１，図３，図４を参照して、穴開け装置１の動作について説明する。図１はプレス装置７が最上端にある穴開け加工前の状態を示す図であり、図３はプレス装置７が最下端まで下降した状態を示す図であり、図４は治具ユニット４０の交換方法を説明する図である。なお、図１及び図３において、（ａ）図は平面図、（ｂ）図は断面図であり、（ａ）図ではプレス装置７の図示を省略している。

図１に示すように、プレス装置７が最上端にある加工前の状態では、スライダ６は、背面が後壁５ｃに接触した状態でロッド１６に載置されている。

この状態から、図３に示すように、油圧機構３０を駆動し、シャフト３４ａ〜３４ｃ及びストリッパホルダ３５を介してストリッパ１８をパンチ４に沿って移動させ、ナックルブラケット２の取付部２ｂの外側面に対して押圧する。これにより、取付部２ｂはダイ３に密着する。

次に、プレス装置７を下降させることによって、楔カム１２の傾斜面１２ａをスライダ６背面の傾斜面６ｃに当接させる。プレス装置７の下降に伴って、スライダ６は楔カム１２の傾斜面１２ａに案内されて前進する。

スライダ６が前進すれば、パンチ４は、取付部２ｂの外側面に当接し、プレス装置７の押圧力にて取付部２ｂに食い込む。

図３に示すように、プレス装置７が最下端に到達すれば、パンチ４の先端はダイ３の開口３ａに到達し、取付部２ｂは打ち抜かれる。なお、ダイ３の貫通孔３ｂには、取付部２ｂを打ち抜いた際のカスが通る穴３ｄが設けられている。

パンチ４が取付部２ｂを打ち抜く際、取付部２ｂにおける打ち抜かれる以外の部分は、油圧機構３０による押圧力にてストリッパ１８によって押圧されているため、ダイ３に密着した状態である。したがって、取付部２ｂがパンチ４にて打ち抜かれる際の取付部２ｂの変形は防止される。

プレス装置７が最下端に到達した後は、プレス装置７を上昇させる。

次に、油圧シリンダ１５を駆動し、ロッド１６を後退させる。ロッド１６の後退によって、ロッド１６先端の突起部１６ａがスライダ６の前端部に係合するため、スライダ６はロッド１６の後退に伴って後退する。これにより、パンチ４は、取付部２ｂの穴部から抜け出る。

次に、油圧機構３０を駆動し、ストリッパ１８を後退させ、ストリッパ１８による取付部２ｂの押圧を解除する。

以上のようにして、ナックルブラケット２の取付部２ｂに対する穴部の加工が行われる。

穴開け加工を行うナックルブラケット２の種類が変わった場合には、治具ユニット４０の交換が行われる。図４を参照して、治具ユニット４０の交換方法を説明する。

治具ユニット４０の交換は、図４に示す治具ホルダ５０を用いて治具ユニット４０を保持し穴開け装置１から取り外し、治具ホルダ５０を用いて新たな治具ユニット４０を保持し穴開け装置１に取り付けることによって行われる。

治具ホルダ５０は、基板５１と、基板５１の裏面に結合された複数のスペーサ５２と、基板５１の両端部に揺動自在に設けられたレバー５３と、基板５１の表面に設けられたフック５４とを備える。

治具ホルダ５０による治具ユニット４０の保持は、治具ユニット４０におけるダイ３とストリッパ１８の間、及びストリッパ１８とホルダ１０の間にスペーサ５２を挿入すると共に、図４における右側のレバー５３のように、レバー５３を回転させレバー５３端部に設けられたナット穴５３ａにシャフト４１ａ，４１ｂ端部のナット４２を挿入させた状態で、両側のレバー５３又はフック５４を掴んで持ち上げることによって行われる。

各スペーサ５２は、治具ホルダ５０が治具ユニット４０を保持した状態におけるダイ３に対するストリッパ１８及びホルダ１０の位置が、治具ユニット４０が穴開け装置１に取り付けられた状態と略同一となるように設定されている。

したがって、穴開け装置１の外部に配置されている治具ユニット４０を治具ホルダ５０にて保持し、穴開け装置１に対して鉛直下方に降ろすだけで、治具ユニット４０におけるダイ３、ストリッパ１８、及びホルダ１０は、それぞれ溝５ｅ、溝３５ａ、溝６ａに嵌合し、治具ユニット４０は穴開け装置１に取り付けられる。

なお、治具ユニット４０の交換は、治具ホルダ５０を用いなくても可能である。治具ホルダ５０を用いずに治具ユニット４０を穴開け装置１に取り付ける場合でも、ストリッパ１８及びホルダ１０はシャフト４１ａ，４１ｂに対して摺動自在に移動可能であるため、ストリッパ１８及びホルダ１０を溝５ｅ、溝３５ａに簡単に取り付けることができる。

以上にて説明した穴開け装置１による穴開け加工は、一枚の板を曲げ加工することによって成形されるナックルブラケット２に対して適用可能であると共に、図１及び図３に示すように、取付部２ｂの内周にコの字状の補強部２ｃを取り付けたもの、つまり、取付部２ｂが二重の板で構成されるナックルブラケット２に対しても適用可能である。

取付部２ｂの内周にコの字状の補強部２ｃを取り付ける場合、取付部２ｂと補強部２ｃとは溶接によって結合されるが、取付部２ｂと補強部２ｃとの間に隙間が存在する場合がある。そのような場合には、パンチ４が取付部２ｂ及び補強部２ｃを打ち抜く際に、取付部２ｂ及び補強部２ｃに変形が生じ易い。しかし、穴開け装置１を用いて穴開け加工を行う場合、ストリッパ１８が油圧機構３０による押圧力によって取付部２ｂ及び補強部２ｃを押圧するため、取付部２ｂと補強部２ｃは、互いに隙間なく密着すると共にダイ３に密着した状態となる。したがって、取付部２ｂ及び補強部２ｃがパンチ４にて打ち抜かれる際の取付部２ｂ及び補強部２ｃの変形は防止される。このように、穴開け装置１による穴開け加工は、取付部２ｂが二重の板で構成されるナックルブラケット２に対して適用する場合に特に有効である。

以上の実施の形態によれば、以下に示す効果を奏する。

穴開け装置１による取付部２ｂへの穴部の加工は、油圧機構３０による押圧力にて取付部２ｂを押圧した状態で、プレス装置７によってパンチ４を支持するスライダ６を移動させることによって行われる。このように、穴開け装置１は、ストリッパ１８を取付部２ｂに対して押圧する押圧手段と、パンチ４に穴開けのための押圧力を付与する押圧手段とを独立して備えるため、取付部２ｂの変形を防止するためのストリッパ圧を、パンチ４に付与される押圧力に応じて任意に設定することができる。したがって、ストリッパ圧を十分に確保することができるため、パンチ４による取付部２ｂの打ち抜きは、取付部２ｂがダイ３に密着した状態で行われる。これにより、パンチ４が取付部２ｂを打ち抜く際の取付部２ｂの変形を防止するこができ、取付部２ｂの平面度を確保することができる。

また、穴開け装置１は、ナックルブラケット２の種類が変わった場合に交換を必要とする部材であるダイ３、ストリッパ１８、及びパンチ４を保持したホルダ１０をユニット化した治具ユニット４０を備えるため、ナックルブラケット２の種類が変わった場合でも治具ユニット４０を交換するだけで簡単に対応することができる。このように、穴開け装置１は、ストリッパ１８を取付部２ｂに対して押圧する押圧手段を独立に備え、かつ交換可能な治具ユニット４０を備えるため、どのような打ち抜き条件に対しても対応することができる。

また、従来の穴開け装置では、被加工物の打ち抜き工程を行った後に、打ち抜きに伴う被加工物の変形（そり）を戻すためのプレス工程を行う必要があった。しかし、穴開け装置１は、打ち抜き工程時における被加工物の変形を防止するものであるため、プレス工程が不要となり、従来の穴開け装置と比較して非常に効率的である。

また、パンチ４にて取付部２ｂを打ち抜いた後で、別工程で取付部２ｂをプレスし取付部２ｂの変形を戻す場合には、打ち抜いた穴部の径はプレスによって小さくなってしまう。しかし、穴開け装置１では、打ち抜き工程後のプレス工程が不要であるため、打ち抜いた穴部の径が小さくなるようなことはなく、穴部の寸法精度も確保することができる。

本発明は上記の実施の形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなしうることは明白である。

本発明は、緩衝器を車両の車軸に連結するためのナックルブラケットにボルト締結用の穴部を加工する装置に適用することができる。

（ａ）本発明の実施の形態に係る穴開け装置を示す平面図である。（ｂ）同じく穴開け装置を示す断面図である。 治具ユニットの平面図である。 （ａ）プレス装置が最下端まで下降した状態の穴開け装置を示す平面図である。（ｂ）プレス装置が最下端まで下降した状態の穴開け装置を示す断面図である。 治具ユニットの交換方法を説明する図である。

符号の説明

１ 穴開け装置
２ ナックルブラケット
２ａ 本体部
２ｂ 取付部
３ ダイ
３ａ 開口
４ パンチ
６ スライダ
７ プレス装置
１０ ホルダ
１２ 楔カム
１４ 戻し機構
１５ 油圧シリンダ
１８ ストリッパ
３０ 油圧機構
３４ａ〜３４ｃ シャフト
３５ ストリッパホルダ
４０ 治具ユニット
５０ 治具ホルダ

Claims (4)

1. ダイに支持された被加工物をパンチによって打ち抜き被加工物に穴部を開ける穴開け装置であって、
   前記パンチを支持すると共に、前記パンチの軸方向に移動自在な移動体と、
   前記移動体を移動させることによって前記パンチに穴開けのための押圧力を付与する第１の押圧手段と、
   被加工物を押圧し前記パンチが被加工物を打ち抜く際の被加工物の変形を防止するストリッパと、
   前記ストリッパを支持する支持部材と、
   前記支持部材を介して前記ストリッパを被加工物に対して押圧する第２の押圧手段と、
   前記パンチを保持するホルダと、を備え、
   前記ストリッパが前記第２の押圧手段による押圧力にて被加工物を押圧した状態で、前記パンチが被加工物を打ち抜き、
   前記ストリッパ及び前記ホルダは、前記ダイが固定されたシャフトに対して摺動自在に取り付けられて治具ユニットを構成し、
   前記治具ユニットは、前記ダイが加工位置に位置決めされると共に、前記ストリッパが前記支持部材に、かつ前記ホルダが前記移動体にそれぞれ取り付けられることを特徴とする穴開け装置。
2. 前記第２の押圧手段による前記ストリッパを被加工物に対して押圧する押圧力は、前記第１の押圧手段によって前記パンチに付与される押圧力に応じて設定されることを特徴とする請求項１に記載の穴開け装置。
3. 前記ダイは、前記パンチが挿入される開口を有し、
   被加工物は、緩衝器を車両に連結するためのナックルブラケットであり、
   前記ナックルブラケットは、
   緩衝器のチューブ外周を把持する本体部と、
   当該本体部から平行に突出して形成された一対の取付部と、を備え、
   前記一対の取付部が前記開口を塞いだ状態で前記ダイに支持されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の穴開け装置。
4. ダイに支持された被加工物をパンチによって打ち抜き被加工物に穴部を開ける穴開け方法であって、
   前記パンチを支持すると共に、前記パンチの軸方向に移動自在な移動体と、
   前記移動体を移動させることによって前記パンチに穴開けのための押圧力を付与する第１の押圧手段と、
   被加工物を押圧し前記パンチが被加工物を打ち抜く際の被加工物の変形を防止するストリッパと、
   前記ストリッパを支持する支持部材と、
   前記支持部材を介して前記ストリッパを被加工物に対して押圧する第２の押圧手段と、
   前記パンチを保持するホルダと、を用い、
   前記第２の押圧手段が前記ストリッパを被加工物に対して押圧し、
   前記第１の押圧手段が前記移動体を移動させることによって前記パンチが被加工物を打ち抜き、
   被加工物の種類が変わった場合には、前記ダイが固定されたシャフトに対して前記ストリッパ及び前記ホルダが摺動自在に取り付けられた治具ユニットが交換されることを特徴とする穴開け方法。