JP2013223873A - 金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は材料を精度良く切り出す金型装置を提供することを目的とする。
【解決手段】この目的を達成するために、本発明の金型装置は、上型１０２と、前記上型に備えられる打抜き刃１０３と、下型１０４と、前記下型に設けられ、前記打抜き刃に対応する雌型１０５と、前記雌型に摺動可能にはめ込まれる可動部１０６と、を有する金型装置であって、前記可動部は、前記上型の下降量が所定の量を越えた場合、前記上型の下降と連動して下降する構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、積層材料を切り出す金型装置に関するものである。

図６は従来の積層材料を打抜く金型装置１の模式図である。金型装置１は、雌型２と、雌型２に向けて進退する雄型３とを備え、雄型３にはばね体４を介してくり抜き刃５が取り付けられている。この金型装置１によれば、雄型３を積層材料６に向けて押し込むと、まず、くり抜き刃５が積層材料６に当接して軟質材７からなる積層材料上層をくり抜き加工する。更に押し込むと、くり抜き刃５は硬質材８からなる積層材料下層に当接するので、くり抜き刃５を支持するばね体４が伸縮をはじめる。このため、くり抜き刃５は押込み運動を停止し、代わりに、雄型３が積層材料６に向かって進出し、当接する。そして、当接した雄型３を更に押し込んで、硬質材８からなる積層材料下層を打抜き加工する。

なお、この出願に関連する先行技術文献としては、例えば、特許文献１が知られている。

実開平０４−１２９５１８号公報

しかしながら、上記従来の金型装置１では、積層材料下層の硬質材８の硬度が十分高く無い、あるいはその厚みが十分でない場合、加工面にバリが生じる、あるいは加工精度が低くなると言う課題があった。これは、くり抜き刃５が軟質材７からなる積層材料上層をくり抜き加工する際に、くり抜き刃５の押圧により積層材料下層の硬質材８が雌型２に沈み込む様に撓みを生じ、この撓みに起因してくり抜き刃５が上層を精度良く加工することができない為である。

上記の課題を解決するために、本発明の金型装置は、上型と、前記上型に備えられる打抜き刃と、下型と、前記下型に設けられ、前記打抜き刃に対応する雌型と、前記雌型に摺動可能にはめ込まれる可動部と、を有する金型装置であって、前記可動部は、前記上型の下降量が所定の量を越えた場合、前記上型の下降と連動して下降する構成とした。

本発明の金型装置は、軟質材と硬質材とを貼り合わせてなる積層材料を精度良く打抜き加工できるという効果を得ることができる。

実施の形態１の金型装置の模式図 実施の形態１の金型装置が備える打抜き刃の模式図 実施の形態１の金型装置による加工工程の模式図 実施の形態１の金型装置が備える打抜き刃の断面図 ストレート部の幅と加工精度の関係を表す図 従来の金型装置の模式図

（実施の形態１）
以下、本実施の金型装置について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る金型装置の模式図である。

金型装置１０１は、上型１０２と、上型１０２に備えられる打抜き刃１０３と、下型１０４と、下型１０４に設けられ、打抜き刃１０３に対応する雌型１０５と、雌型１０５に摺動可能にはめ込まれる可動部１０６とを有し、可動部１０６は、上型１０２の下降量が所定の量を越えた場合、上型１０２の下降と連動して下降する構成とした。

この構成により、被加工材料の硬度や厚みに関わらず、精度良く打抜き加工することができる。この点についてより具体的に説明する。従来の金型装置１を用いて硬度が低い材料をくり抜き加工する場合、くり抜き刃５が被加工材料に押し当てられると、その押圧力により被加工材料が撓みを生じてしまう。このため、被加工材料が引きちぎられるように切り離されてしまうので、剪断面にバリやだれが大きく生じる、あるいは、剪断面が荒れることにより、加工精度が下がるという課題があった。これに対して本実施の形態の金型装置１０１は、上型１０２の下降量が所定の量を越えた場合、可動部１０６が上型１０２の下降と連動して下降する構成としている。従って、打抜き刃１０３が被加工材料に所定の量だけ押し込まれると、可動部１０６が被加工材料を戴置した状態で打抜き刃１０３と連動して下降するので、被加工材料は打抜き刃１０３から受ける押圧力によっても撓みが生じにくい。その結果、剪断面にバリやだれが生じにくく、同時に、荒れの少ない良好な剪断面を得ることができるので、加工精度を向上することができる。

図２は打抜き刃１０３を模式的に表した図である。

打抜き刃１０３はエッジ１１０を有している。

この構成により、被加工材料へのくり抜き加工と打抜き加工を一度に行うことができると同時に、耐久性の高い打抜き刃１０３を得ることができる。この点について図３を用いて具体的に説明する。

図３は、本実施の形態に係る金型装置１０１を用いて、積層材料１１８を打抜き加工する工程を模式的に表したものである。ここで、積層材料１１８は軟質材１１９と硬質材１２０とを張り合わせて構成される。そして、軟質材１１９が上型１０２の方向を向くように、下型１０４の上に戴置される。

まず、打抜き刃１０３を積層材料１１８に下降させると、打抜き刃１０３に備えられたエッジ１１０が積層材料１１８に押し込まれる（図３（ａ））。これにより、積層材料１１８の軟質材１１９がくり抜き加工される。ここで、軟質材１１９がくり抜き加工される間は、可動部１０６は固定された状態を保つ。このため、軟質材１１９は打抜き刃１０３から受ける押圧力によっても撓みが生じにくい状態でくり抜き加工されるので、良好な剪断面を得ることができる。

更に打抜き刃１０３を下降させると、可動部１０６が打抜き刃１０３と連動して下降する（図３（ｂ））。これにより、硬質材１２０は打抜き刃１０３から受ける押圧力により打抜き加工できる。従来、くり抜き刃のみを用いて軟質材１１９と硬質材１２０とから構成される積層材料１１８を一度に加工しようとすると、くり抜き刃が硬質材に押し込まれたときにチッピング（欠け）を生じる、または、くり抜き刃の耐久性（寿命）が低くなるという課題があった。あるいは、トムソン刃と下型１０４との間のクリアランスを調整するときに精度を非常に高くする必要があり、トムソン刃の加工精度や金型装置の組み立て精度への要求が非常に高くなるという課題があった。しかし、本実施の形態の金型装置１０１は、可動部１０６が打抜き刃１０３と連動して下降するため、軟質材１１９はくり抜き加工しつつも、硬質材１２０だけを打抜き加工することができる。従って、打抜き刃１０３のチッピングが起きにくい、あるいは、寿命の耐久性が高い（寿命が長い）金型装置１０１を得ることができる。

ここで、エッジ１１０の先端にストレート部１１１が設けられている。ストレート部１１１とは、ダイプレート（詳細は後述する）と略平行になるように設けられた面である。

この構成により、耐久性の高い打抜き刃１０３を得ることができる。この点についてより詳細に説明する。ストレート部１１１を設けない場合、打抜き刃１０３に設けられたエッジ１１０が硬質材に押し込まれると、エッジの先端にチッピング（欠け）を生じる、あるいは、打抜き刃１０３の耐久性が低くなる（寿命が短くなる）という問題が生じるが、所定の幅を持つストレート部１１１をエッジ１１０の先端に設けることで、このようなチッピングが起きにくい、あるいは、耐久性が高い（寿命が長い）打抜き刃１０３を得ることができる。

図４は、実施の形態１の金型装置１０１が備える打抜き刃１０３の断面図である。エッジ１１０は所定のテーパー角１２１を持つように形成される。また、ストレート部１１１は所定の幅１２２を持つように形成される。

図５はストレート部１１１の幅と加工誤差の関係を表している。

ストレート部の幅が０．０３ｍｍを越えると、急激に加工誤差が大きくなることが実験の結果明らかになった。これは、ストレート部が大きくなりすぎると、被加工材料への切断負荷が大きくなる。このため、加工中に被加工材料（特に軟質材１１９）が形状を保持できずに、切断面に凹凸を生じる為であると考えられる。従って、ストレート部の幅１２２を０．０３ｍｍ以下にすることで良好な加工精度を得ることができる。

また、テーパー角１２１が小さくなりすぎると、打抜き刃の耐久性（寿命）が急激に低下することが実験の結果明らかになった。具体的には、テーパー角１０°での寿命は数十から数百ショットであったのに対し、テーパー角４５°では耐久性（寿命）は数十万ショット以上となり、大幅に向上した。従って、打抜き刃のテーパー角１２１は４５°にすることが望ましい。

なお、ストレート部の幅とテーパー角との間の関係は、被加工材料の硬度や、所望する加工精度に応じて適宜調整することが望ましい。すなわち、被加工材料の硬度が高い場合には、テーパー角を大きくしつつストレート部の幅を大きくすることで打抜き刃の寿命を伸ばすことができる。また、高い加工精度を求める場合にはテーパー角を小さくしつつストレート部の幅を小さくすることで加工精度を向上できる。

以下、各構成について説明する。

本発明に係る金型装置１０１は、汎用プレス装置（図示せず）に取り付けられる。

金型装置１０１は、上下方向に昇降可能な上型１０２と下型１０４とを有する。

上型１０２は、プレス装置の上型ベースプレート（図示せず）に取り付けられている。また、上型１０２はバッキングプレート１０７とパンチプレート１０８と、プッシュピン１０９からなる。

バッキングプレート１０７はプレス装置（図示せず）と接続され、プレス装置の駆動を伝達する。

パンチプレート１０８はバッキングプレート１０７に取り付けられ、打抜き刃１０３を有する。

プッシュピン１０９はパンチプレート１０８に取り付けられ、所定の長さだけパンチプレート１０８から下方に突出している。

下型１０４は、プレス装置の下型ベースプレート（図示せず）に取り付けられている。この下型１０４は、ダイプレート１１２と、バッキングプレート１０７と、ダイホルダー１１３と、ノックアウトピン１１４と、可動部１０６と、止めねじ１１６と、ばね体１１７からなる。

ダイプレート１１２には製品が打抜かれるべき形状の貫通孔と、複数の略円形の貫通孔とが設けられる。また、ダイプレート１１２上には板材などの被加工材料を戴置することができる。

バッキングプレート１０７はダイプレート１１２の下方に取り付けられ、所定の中空構造を持つ。

ダイホルダー１１３はバッキングプレート１０７の下方に取り付けられ、ねじ溝を切った貫通孔を複数有する。

可動部１０６は、ダイプレート１１２に設けられた貫通孔とバッキングプレート１０７の中空構造内に跨って、摺動可能に組み込まれる。

ノックアウトピン１１４は略円柱形状であり、ダイプレート１１２に設けられた貫通孔とバッキングプレート１０７の中空構造内に摺動可能に設けられる。ここで、ノックアウトピン１１４の下端部にはつば部１１５が設けられる。つば部１１５はバッキングプレート１０７の中空構造内に配され、その径はダイプレート１１２に設けられた（略円形の）貫通孔の径よりも大きくなるように形成される。また、ノックアウトピン１１４の上端とプッシュピン１０９の下端との間は、所定の間隔を空けて対向する様に設けられる。ここで、この所定の間隔とは、打抜き刃１０３のエッジ１１０が積層材料に当接するまで上型を下降させたときに、ノックアウトピン１１４上端とプッシュピン１０９下端の間の間隔が軟質材の厚みと略同一になるように調整するものである。また、ノックアウトピン１１４の下端は可動部１０６に当接し、ノックアウトピン１１４が下降すると可動部１０６が連動して下降するように設けられる。

止めねじ１１６はダイホルダー１１３に設けられた貫通孔の内部に、ねじ込み／ねじ戻し可能に組み込まれる。

ばね体１１７は止めねじ１１６とノックアウトピン１１４の間に組み込まれ、ノックアウトピン１１４と可動部１０６を所定の高さに保持する。

続いて、本実施の形態における金型装置１０１を用いて、軟質材と硬質材とを貼り合わせた積層材料を打抜き加工する工程について説明する。

まず、打抜き刃１０３のエッジ１１０が積層材料に当接するまで上型１０２を下降させたときに、ノックアウトピン１１４上端とプッシュピン１０９下端の間の間隔が軟質材の厚みと略同一になるように、プッシュピン１０９の長さを調整する。

次に、止めねじ１１６をねじ込む、又はねじ戻すことにより、可動部１０６を支持する力を所定の大きさまで調整する。この所定の大きさとは、くり抜かれる軟質材の硬度に応じて適宜調整する。

次に、積層材料の軟質材側が上方向、すなわち上型１０２の方を向くようにしてダイプレート１１２上に戴置する。

次に、プレス装置（図示せず）を駆動して上型１０２を下型１０４に向けて下降させる。これにより、まず、打抜き刃１０３のエッジ１１０が軟質材に当接し、軟質材にエッジ１１０が押し込まれる。その結果、軟質材はエッジ１１０からの押圧によりくり抜き加工される。

また、打抜き刃１０３のエッジ１１０が積層材料に当接するまで上型を下降させたときに、ノックアウトピン１１４上端とプッシュピン１０９下端の間の間隔が軟質材の厚みと略同一になるように設定しているので、エッジによる軟質材のくり抜き加工が完了した時点、すなわち、エッジを軟質材の厚みの分だけ押し込んだ時点で、ノックアウトピン１１４上端とプッシュピン１０９下端は接触している状態になる。

次に、プレス装置（図示せず）を駆動して上型１０２を下型１０４に向けてさらに下降させる。これにより、打抜き刃１０３の下降に連動して可動部１０６も下降する。これは、ノックアウトピン１１４上端とプッシュピン１０９下端が接触した状態から更に上型１０２を下降させるので、上型１０２が下降した分だけノックアウトピン１１４も押し下げられ、ノックアウトピン１１４の下に配される可動部１０６も同時に押し下げられるからである。その結果、積層材料１１８の硬質材１２０は、打抜き刃１０３から受ける押圧により打抜き加工される。

なお、ばね体１１７には、軟質材１１９をくり抜き加工する際にエッジ１１０から受ける押圧では殆ど変位しない程度に弾性を持つ弾性体等を用いることで、上述のような作用が発現することは言うまでもない。すなわち、本実施の形態においてはばね体として説明したが、これに限定されない。

次に、プレス装置（図示せず）を駆動して上型１０２を下型１０４から上昇させる。これにより、可動部１０６も元の位置まで上昇し、打抜かれた積層材料もダイプレート１１２上の元の位置まで戻る。

以上で一連の打抜き動作は完了し、この後は適当な搬送手段（図示せず）を用いて積層材料をダイプレート１１２上で搬送し、次の切り出し動作へと移行すればよい。

以上のように、本実施の形態では、軟質材と硬質材とを貼り合わせた積層材料を一度の押込みで精密に切り出すことができる。

なお、ノックアウトピン１１４上端とプッシュピン１０９下端の間の間隔を調整する方法は、例えば、プッシュピン１０９をねじ状に形成し、これをパンチプレート１０８にねじ込む、又はねじ戻すことで調整してもいいし、プッシュピン１０９に長さを調整するための別の部材を設けることで調整してもよい。あるいは、プッシュピン１０９自体を伸縮自在な構造とすることで調整しても良い。つまり、ノックアウトピン１１４上端とプッシュピン１０９下端の間の間隔が調整できればよく、ここに挙げた方法に限定されない。

なお、上型１０２の下降に伴う可動部１０６の下降を電気的な方法で制御しても構わない。この場合、より精密に可動部１０６の下降を制御することができるので、加工精度を向上することができる。

本発明の金型装置は、軟質材と硬質材とを貼り合わせてなる積層材料を精度良く打抜き加工できるという効果を奏し、種々の材料加工に有用である。

１ 金型装置
２ 雌型
３ 雄型
４ ばね体
５ くり抜き刃
６ 積層材料
７ 軟質材
８ 硬質材
１０１ 金型装置
１０２ 上型
１０３ 打抜き刃
１０４ 下型
１０５ 雌型
１０６ 可動部
１０７ バッキングプレート
１０８ パンチプレート
１０９ プッシュピン
１１０ エッジ
１１１ ストレート部
１１２ ダイプレート
１１３ ダイホルダー
１１４ ノックアウトピン
１１５ つば部
１１６ 止めねじ
１１７ ばね体
１１８ 積層材料
１１９ 軟質材
１２０ 硬質材
１２１ テーパー角
１２２ ストレート部の幅

Claims (7)

1. 上型と、前記上型に備えられる打抜き刃と、下型と、前記下型に設けられ、前記打抜き刃に対応する雌型と、前記雌型に摺動可能にはめ込まれる可動部と、を有する金型装置であって、前記可動部は、前記上型の下降量が所定の量を越えた場合、前記上型の下降と連動して下降する金型装置。
2. 前記打抜き刃はエッジと、前記エッジの先端に備えられるストレート部とを有する請求項１に記載の金型装置。
3. 前記金型装置は、軟質材と硬質材とを貼り合わせた積層材料を所定の形状に切り出すものであって、前記所定の量は、前記軟質材の厚みと略同一である請求項１に記載の金型装置。
4. 前記エッジのテーパー角を４５°とした請求項２に記載の金型装置。
5. 前記ストレート部の幅を０．０３ｍｍ以下とした請求項２に記載の金型装置。
6. 上型と、前記上型に備えられる打抜き刃と、下型と、前記下型に設けられ、前記打抜き刃に対応する雌型と、前記雌型に摺動可能にはめ込まれる可動部と、を備え、前記打抜き刃はエッジと、前記エッジの先端に備えられるストレート部とを有し、前記可動部は、前記上型の下降量が所定の量を越えた時点より、前記上型の下降と連動して下降する金型装置を用いて、軟質材と硬質材とを貼り合わせた積層材料を所定の形状に切り出す加工方法であって、前記エッジを所定の深さまで押込み、前記軟質材を前記所定の形状にくり抜き加工する工程と、前記上型と前記可動部とを連動させ、前記硬質材を前記所定の形状に打抜く工程と、を有する積層材料の打抜き加工方法。
7. 前記所定の量は、前記軟質材の厚みと略同一である請求項６に記載の積層材料の打抜き加工方法。

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