(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022151728
(43)【公開日】2022-10-07
(54)【発明の名称】穴抜き加工用のパンチ
(51)【国際特許分類】
B21D 28/16 20060101AFI20220929BHJP
B21D 28/34 20060101ALI20220929BHJP
B21D 37/08 20060101ALI20220929BHJP
【ＦＩ】
B21D28/16
B21D28/34 C
B21D37/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022040497
(22)【出願日】2022-03-15
(31)【優先権主張番号】P 2021052520
(32)【優先日】2021-03-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001553
【氏名又は名称】アセンド特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】山形 光晴
(72)【発明者】
【氏名】安富 隆
(72)【発明者】
【氏名】本多 由明
【テーマコード（参考）】
4E048
4E050
【Ｆターム（参考）】
4E048GA02
4E048LA02
4E048LA03
4E048LA11
4E050DA07
(57)【要約】
【課題】穴抜き加工におけるシェービング加工で発生した削りかすを確実に除去することのできるパンチを提供する。
【解決手段】パンチ（１０）は、第１軸部（１１）と、打抜き刃（１４）と、第２軸部（１２）と、シェービング刃（１５）と、を備える。第１軸部（１１）は、軸方向の先端側に配置される。打抜き刃（１４）は、第１軸部（１１）が有する第１端面（１１１）の周縁に設けられる。第２軸部（１２）は、軸方向に沿って第１軸部（１１）に繋がる。シェービング刃（１５）は、第２軸部（１２）が有する第２端面（１２１）の周縁に設けられる。パンチ（１０）は、軸方向に延びる分割面（Ａ）によって、第１パンチ部（１０ａ）と、第１パンチ部（１０ａ）に対して軸方向の先端側に向けて突出可能な第２パンチ部（１０ｂ）と、に分割される。
【選択図】図１
【解決手段】パンチ（１０）は、第１軸部（１１）と、打抜き刃（１４）と、第２軸部（１２）と、シェービング刃（１５）と、を備える。第１軸部（１１）は、軸方向の先端側に配置される。打抜き刃（１４）は、第１軸部（１１）が有する第１端面（１１１）の周縁に設けられる。第２軸部（１２）は、軸方向に沿って第１軸部（１１）に繋がる。シェービング刃（１５）は、第２軸部（１２）が有する第２端面（１２１）の周縁に設けられる。パンチ（１０）は、軸方向に延びる分割面（Ａ）によって、第１パンチ部（１０ａ）と、第１パンチ部（１０ａ）に対して軸方向の先端側に向けて突出可能な第２パンチ部（１０ｂ）と、に分割される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
金属板の穴抜き加工に用いられるパンチであって、
前記パンチの軸方向の先端側に配置された第１軸部であって、前記第１軸部の先端に第１端面を有する、前記第１軸部と、
前記第１端面の周縁に設けられた打抜き刃と、
前記パンチの前記軸方向に沿って前記第１軸部に繋がる第２軸部であって、前記第２軸部の先端に前記第１端面の輪郭よりも大きい輪郭の第２端面を有する、前記第２軸部と、
前記第２端面の周縁に設けられたシェービング刃と、を備え、
前記パンチは、前記軸方向に延びる分割面によって、第１パンチ部と、前記第１パンチ部に対して前記軸方向の前記先端側に向けて突出可能な第２パンチ部と、に分割され、
前記第２パンチ部を前記軸方向に沿って見て、前記第１端面の前記輪郭のうちで前記分割面と交わる２つの点を第１交点及び第２交点としたとき、前記第１交点と前記第２交点とを結ぶ直線と前記第１端面の前記輪郭の前記第１交点での接線とがなす角度が鋭角であり、前記直線と前記第１端面の前記輪郭の前記第２交点での接線とがなす角度が鋭角である、パンチ。
前記パンチの軸方向の先端側に配置された第１軸部であって、前記第１軸部の先端に第１端面を有する、前記第１軸部と、
前記第１端面の周縁に設けられた打抜き刃と、
前記パンチの前記軸方向に沿って前記第１軸部に繋がる第２軸部であって、前記第２軸部の先端に前記第１端面の輪郭よりも大きい輪郭の第２端面を有する、前記第２軸部と、
前記第２端面の周縁に設けられたシェービング刃と、を備え、
前記パンチは、前記軸方向に延びる分割面によって、第１パンチ部と、前記第１パンチ部に対して前記軸方向の前記先端側に向けて突出可能な第２パンチ部と、に分割され、
前記第２パンチ部を前記軸方向に沿って見て、前記第１端面の前記輪郭のうちで前記分割面と交わる２つの点を第１交点及び第２交点としたとき、前記第１交点と前記第２交点とを結ぶ直線と前記第１端面の前記輪郭の前記第１交点での接線とがなす角度が鋭角であり、前記直線と前記第１端面の前記輪郭の前記第２交点での接線とがなす角度が鋭角である、パンチ。
【請求項2】
請求項１に記載のパンチであって、
前記第１端面の前記輪郭の形状が前記第２端面の前記輪郭の形状と相似である、パンチ。
前記第１端面の前記輪郭の形状が前記第２端面の前記輪郭の形状と相似である、パンチ。
【請求項3】
請求項２に記載のパンチであって、
前記第１端面の前記輪郭の形状及び前記第２端面の前記輪郭の形状が円形である、パンチ。
前記第１端面の前記輪郭の形状及び前記第２端面の前記輪郭の形状が円形である、パンチ。
【請求項4】
請求項２に記載のパンチであって、
前記第１端面の前記輪郭の形状及び前記第２端面の前記輪郭の形状が楕円形である、パンチ。
前記第１端面の前記輪郭の形状及び前記第２端面の前記輪郭の形状が楕円形である、パンチ。
【請求項5】
請求項２に記載のパンチであって、
前記第１端面の前記輪郭の形状及び前記第２端面の前記輪郭の形状が多角形である、パンチ。
前記第１端面の前記輪郭の形状及び前記第２端面の前記輪郭の形状が多角形である、パンチ。
【請求項6】
請求項１から５のいずれか１項に記載のパンチであって、
前記分割面は、前記第１端面の重心と前記第１交点とを結ぶ直線を含む第１分割面と、前記第１端面の前記重心と前記第２交点とを結ぶ直線を含む第２分割面と、から構成される、パンチ。
前記分割面は、前記第１端面の重心と前記第１交点とを結ぶ直線を含む第１分割面と、前記第１端面の前記重心と前記第２交点とを結ぶ直線を含む第２分割面と、から構成される、パンチ。
【請求項7】
請求項１から６のいずれか１項に記載のパンチであって、
前記第１軸部の外周面のうち前記第２軸部に隣接する部分に、前記第１軸部の周方向に沿って溝が設けられている、パンチ。
前記第１軸部の外周面のうち前記第２軸部に隣接する部分に、前記第１軸部の周方向に沿って溝が設けられている、パンチ。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか１項に記載のパンチであって、さらに、
前記第２軸部の径方向外側に配置され、前記第２軸部が貫通する孔を有する補助部材であって、前記第１パンチ部又は前記第２パンチ部に接続される前記補助部材を備える、パンチ。
前記第２軸部の径方向外側に配置され、前記第２軸部が貫通する孔を有する補助部材であって、前記第１パンチ部又は前記第２パンチ部に接続される前記補助部材を備える、パンチ。
【請求項9】
請求項８に記載のパンチであって、
前記補助部材は、リング状であり、
前記孔の輪郭の形状が前記第２端面の前記輪郭の形状と同じである、パンチ。
前記補助部材は、リング状であり、
前記孔の輪郭の形状が前記第２端面の前記輪郭の形状と同じである、パンチ。
【請求項10】
請求項８又は９に記載のパンチであって、
前記補助部材は、前記軸方向に伸縮可能な弾性体を介して前記第１パンチ部又は前記第２パンチ部に接続される、パンチ。
前記補助部材は、前記軸方向に伸縮可能な弾性体を介して前記第１パンチ部又は前記第２パンチ部に接続される、パンチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、穴抜き加工用のパンチに関する。
【背景技術】
【0002】
穴抜き加工は、金属板に穴を形成するための手法の一つである。単に打抜き加工によって金属板に穴を形成した場合、その穴の内周面には、加工硬化が集中したせん断面、表面粗度の大きい破断面、及びせん断方向に伸びたバリ等の不正面が存在する場合が多く、寸法精度に問題を生じる。そこで、寸法精度の高い穴を形成する場合、穴抜き加工では、打抜き加工とシェービング加工が行われる。このような穴抜き加工において、打抜き加工では、打抜き用パンチによって金属板を打抜き、下穴を形成する。下穴の周囲には、最終的に所望する穴の仕上げ寸法に対し、削り代が設けられている。シェービング加工では、シェービング用パンチによってこの削り代を削り取る。これにより、金属板に所定の寸法、形状、及び平滑な打抜き加工面を有する穴を形成することができる。
【0003】
例えば、特許文献１には、打抜き用パンチとシェービング用パンチを一体化したパンチが提案されている。この一体型パンチは、軸方向の先端側に配置される打抜き用パンチと、軸方向に沿って打抜き用パンチに繋がるシェービング用パンチとを備える。一体型パンチによれば、打抜き加工に続いてシェービング加工を行うことができる。また、打抜き用パンチとシェービング用パンチを個別に用意する必要がないため、パンチの製造コストを抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５－２７８３１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
金属板に穴抜き加工を施すと、抜きかすが発生する。打抜き加工及びシェービング加工を含む穴抜き加工の場合、２種類の抜きかすが発生する。つまり、打抜き加工では打抜きかすが発生し、シェービング加工では、下穴の周囲に設けられた削り代に対応する削りかすが発生する。上述した一体型パンチを用いた穴抜き加工の場合、打抜きかすは、そのまま自重で落下する。一方、削りかすは、自重で落下することなく、打抜き用パンチの周囲に残留することがある。
【0006】
通常、穴抜き加工は製造ラインの中で同じパンチを用いて繰り返し連続的に行われる。そのため、打抜き用パンチに削りかすが残留した場合、その削りかすを除去するために、穴抜き加工を一旦止める必要が生じる。打抜き用パンチに削りかすが残留した状態で次の穴抜き加工を継続すれば、削りかすが下穴の形成を阻害し、寸法精度の高い穴を形成するのが困難になるからである。
【0007】
本開示の目的は、穴抜き加工におけるシェービング加工で発生した削りかすを確実に除去することができるパンチを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示に係るパンチは、金属板の穴抜き加工に用いられる。パンチは、第１軸部と、打抜き刃と、第２軸部と、シェービング刃と、を備える。第１軸部は、パンチの軸方向の先端側に配置され、第１軸部の先端に第１端面を有する。打抜き刃は、第１端面の周縁に設けられる。第２軸部は、パンチの軸方向に沿って第１軸部に繋がり、第２軸部の先端に第１端面の輪郭よりも大きい輪郭の第２端面を有する。シェービング刃は、第２端面の周縁に設けられる。パンチは、軸方向に延びる分割面によって、第１パンチ部と、第１パンチ部に対して軸方向の先端側に向けて突出可能な第２パンチ部と、に分割される。第２パンチ部を軸方向に沿って見て、第１端面の輪郭のうちで分割面と交わる２つの点を第１交点及び第２交点としたとき、第１交点と第２交点とを結ぶ直線と第１端面の輪郭の第１交点での接線とがなす角度が鋭角である。該直線と第１端面の輪郭の第２交点での接線とがなす角度が鋭角である。
【発明の効果】
【0009】
本開示に係るパンチによれば、穴抜き加工におけるシェービング加工で発生した削りかすを確実に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
実施形態に係るパンチは、金属板の穴抜き加工に用いられる。パンチは、第１軸部と、打抜き刃と、第２軸部と、シェービング刃と、を備える。第１軸部は、パンチの軸方向の先端側に配置され、第１軸部の先端に第１端面を有する。打抜き刃は、第１端面の周縁に設けられる。第２軸部は、パンチの軸方向に沿って第１軸部に繋がり、第２軸部の先端に第１端面の輪郭よりも大きい輪郭の第２端面を有する。シェービング刃は、第２端面の周縁に設けられる。パンチは、軸方向に延びる分割面によって、第１パンチ部と、第１パンチ部に対して軸方向の先端側に向けて突出可能な第２パンチ部と、に分割される。第２パンチ部を軸方向に沿って見て、第１端面の輪郭のうちで分割面と交わる２つの点を第１交点及び第２交点としたとき、第１交点と第２交点とを結ぶ直線と第１端面の輪郭の第１交点での接線とがなす角度が鋭角である。該直線と第１端面の輪郭の第２交点での接線とがなす角度が鋭角である（第１の構成）。
【0012】
第１の構成に係るパンチによれば、第２パンチ部を突出させたとき、穴抜き加工のうちシェービング加工によって発生した削りかすは、第２パンチ部と共に軸方向の先端側に向けて移動する。そのため、削りかすは第１パンチ部の拘束から外れ、第２パンチ部のみに接触した状態になる。削りかすが第２パンチ部のみに接触した状態になったとき、削りかすは第２パンチ部の拘束から外れる方向への移動を許容される。このため、第２パンチ部の拘束から外れた削りかすは、自重でパンチから落下する。このように、第１の構成に係るパンチによれば、穴抜き加工におけるシェービング加工によって発生した削りかすを確実に除去することができる。このような削りかすの除去は、繰り返し連続的に行われる穴抜き加工を止めることなく、穴抜き加工の一連の動作の中で行える。つまり、削りかすの除去は、短時間で自動的に行える。
【0013】
第１の構成のパンチにおいて、好ましくは、第１端面の輪郭の形状が第２端面の輪郭の形状と相似である（第２の構成）。
【0014】
第２の構成のパンチのように、第１端面の輪郭の形状が第２端面の輪郭の形状と相似であれば、削り代を周方向で均一にすることができる。ただし、第１端面の輪郭の形状が第２端面の輪郭の形状と相似でなくてもよい。この場合、打抜き加工によって形成される下穴の形状がシェービング加工によって形成される穴の形状と異なる。そうすると、削り代が周方向で均一にならない。
【0015】
第２の構成のパンチにおいて、典型的な例では、第１端面の輪郭の形状及び第２端面の輪郭の形状が円形である（第３の構成）。この場合、金属板に円形の穴が形成される。
【0016】
第２の構成のパンチにおいて、第１端面の輪郭の形状及び第２端面の輪郭の形状が楕円形であってもよい（第４の構成）。この場合、金属板に楕円形の穴が形成される。
【0017】
第２の構成のパンチにおいて、第１端面の輪郭の形状及び第２端面の輪郭の形状が多角形であってもよい（第５の構成）。この場合、金属板に多角形の穴が形成される。
【0018】
好ましくは、分割面は、第１端面の重心と第１交点とを結ぶ直線を含む第１分割面と、第１端面の重心と第２交点とを結ぶ直線を含む第２分割面と、から構成される（第６の構成）。
【0019】
第６の構成によれば、パンチを第１パンチ部及び第２パンチ部に分割する分割面は、第１端面の重心を通る。そのため、第１パンチ部及び第２パンチ部のうちの一方が細くなりすぎることはない。このため、第１パンチ部及び第２パンチ部の両方の曲げ強度を確保することができる。
【0020】
第１軸部の外周面のうち第２軸部に隣接する部分に、第１軸部の周方向に沿って溝が設けられてもよい（第７の構成）。
【0021】
第７の構成によれば、第１軸部は、第２軸部に隣接する部分に、第１軸部の周方向に沿った溝を有する。これにより、シェービング加工時、金属板は第１軸部と強く接触することはない。この場合、金属板は第１軸部から拘束を受けにくくなるため、パンチへの負荷を軽減することができる。
【0022】
第１～７の構成のパンチは、さらに、補助部材を備えていてもよい。補助部材は、第２軸部の径方向外側に配置され、第２軸部が貫通する孔を有する。補助部材は、第１パンチ部又は第２パンチ部に接続される（第８の構成）。
【0023】
通常、打抜き加工の際、パンチの先端部は金属板から打抜きの反力を受ける。この反力は、パンチの軸方向だけでなく、パンチの軸方向に垂直な水平方向にもはたらく。このとき、パンチは先端部にはたらく水平方向の力により生じる曲げモーメントを受ける。例えば、第１～第７の構成のパンチの場合、パンチに生じる曲げモーメントの大きさは、第２軸部の後端の位置で最大となる。この曲げモーメントの大きさは、先端部にはたらく水平方向の力の大きさと第１軸部の先端から第２軸部の後端までの距離の積である。
【0024】
一方、第８の構成のパンチの場合、第２軸部の周囲には、補助部材が配置されている。この場合、先端部にはたらく水平方向の力によるパンチの変形が補助部材によって妨げられる。このとき、パンチに生じる曲げモーメントの大きさは、補助部材の先端の位置で最大となる。この曲げモーメントの大きさは、先端部にはたらく水平方向の力の大きさと第１軸部の先端から補助部材の先端までの距離の積である。第２軸部は補助部材を貫通しているため、補助部材の先端は第２軸部の後端よりもパンチの軸方向先端側に位置する。つまり、第１軸部の先端から補助部材の先端までの距離は、第１軸部の先端から第２軸部の後端までの距離よりも小さい。したがって、第８の構成に係るパンチによれば、パンチに生じる曲げモーメントの大きさを低減することができる。
【0025】
第８の構成のパンチは、好ましくは、以下の構成を有する。補助部材は、リング状である。補助部材の孔の輪郭の形状が、第２端面の輪郭の形状と同じである（第９の構成）。第９の構成のパンチにおいて、補助部材の孔の輪郭の形状は、第２端面の輪郭の形状、すなわち第２軸部の軸方向に垂直な断面形状と実質的に同じである。そのため、第２軸部の外周面と孔の内周面との間には、隙間がほとんど存在しない。これにより、第９の構成に係るパンチによれば、パンチの先端部に水平方向の力がはたらいた際、パンチの変形を確実に防止することができる。
【0026】
第８又は第９の構成のパンチにおいて、補助部材は、軸方向に伸縮可能な弾性体を介して第１パンチ部又は第２パンチ部に接続されてもよい（第１０の構成）。補助部材を第２軸部の軸方向先端付近に配置すると、シェービング加工においてパンチが下死点に到達する前に補助部材が金属板に衝突する場合がある。第１０の構成に係るパンチでは、補助部材は軸方向に伸縮可能な弾性体を介して第１パンチ部又は第２パンチ部に接続されている。この場合、第１パンチ部及び第２パンチ部は、補助部材に対して軸方向に相対移動可能である。第１０の構成のパンチは、シェービング加工の最中に補助部材が金属板に衝突したとしても、弾性体が縮むことにより第１パンチ部及び第２パンチ部は下降を続けることができる。したがって、第１０の構成に係るパンチによれば、第２軸部の軸方向先端近傍に補助部材を配置することができる。そのため、パンチに生じる曲げモーメントの大きさをより低減することができる。
【0027】
以下に、図面を参照しながら、本実施形態のパンチについてその具体例を説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。
【0028】
［第１実施形態］
［パンチの構成］
図１は、第１実施形態に係るパンチ１０の斜視図である。パンチ１０は、金属板の穴抜き加工に用いられる。図１を参照して、パンチ１０は、それぞれ円筒形状の第１軸部１１と、第２軸部１２とを備える。第１軸部１１と第２軸部１２は一体化されている。ただし、第１軸部１１及び第２軸部１２は、詳細は後述する分割面Ａによって、第１パンチ部１０ａと第２パンチ部１０ｂとに分割される。使用状態において、パンチ１０は上下方向に沿って配置される。つまり、本明細書において、パンチ１０の軸方向は上下方向に相当する。パンチ１０の先端は下側にあり、パンチ１０の先端とは反対側の後端は上側にある。
［パンチの構成］
図１は、第１実施形態に係るパンチ１０の斜視図である。パンチ１０は、金属板の穴抜き加工に用いられる。図１を参照して、パンチ１０は、それぞれ円筒形状の第１軸部１１と、第２軸部１２とを備える。第１軸部１１と第２軸部１２は一体化されている。ただし、第１軸部１１及び第２軸部１２は、詳細は後述する分割面Ａによって、第１パンチ部１０ａと第２パンチ部１０ｂとに分割される。使用状態において、パンチ１０は上下方向に沿って配置される。つまり、本明細書において、パンチ１０の軸方向は上下方向に相当する。パンチ１０の先端は下側にあり、パンチ１０の先端とは反対側の後端は上側にある。
【0029】
第１軸部１１は、パンチ１０の軸方向の先端側に配置される。第１軸部１１の先端には、第１端面１１１を有する。第１端面１１１の周縁には打抜き刃１４が設けられる。第１軸部１１は、金属板の打抜き加工に用いられる。打抜き加工では、第１軸部１１の打抜き刃１４で金属板を打抜く。これにより、第１端面１１１の輪郭と同形状の下穴が形成される。
【0030】
第２軸部１２は、パンチ１０の軸方向に沿って第１軸部１１に繋がる。つまり、第２軸部１２は、第１軸部１１の先端側とは反対側の後端に繋がる。第２軸部１２の先端には、第２端面１２１を有する。第２端面１２１の周縁にはシェービング刃１５が設けられる。第２端面１２１の輪郭は、第１端面１１１の輪郭よりも大きい。第２軸部１２は、金属板のシェービング加工に用いられる。シェービング加工では、打抜き加工で形成された下穴の周囲の削り代を、第２軸部１２のシェービング刃１５で削り取る。これにより、金属板に、第２端面１２１の輪郭と同形状の穴が形成される。
【0031】
パンチ１０は、軸方向に延びる分割面Ａによって、第１パンチ部１０ａと、第２パンチ部１０ｂとに分割される。第１パンチ部１０ａは、軸方向に垂直な１方向に向かって突出した突出部１２２を含む。突出部１２２は、第２軸部１２の後部のうち、周方向の一部に相当する。第２パンチ部１０ｂは、突出部１２２の下方に位置する。本実施形態では、軸方向において、第２パンチ部１０ｂと、第１パンチ部１０ａと一体の突出部１２２と、の間に隙間１２３が形成されている。
【0032】
上述の通り、第１軸部１１及び第２軸部１２の各々は、円筒形状を有する。第１軸部１１の第１端面１１１及び第２軸部１２の第２端面１２１はそれぞれ円形である。さらに、第１軸部１１の中心軸は、第２軸部１２の中心軸と一致する。つまり、第１端面１１１の輪郭の形状は、第２端面１２１の輪郭の形状と相似である。したがって、打抜き刃１４の形状及びシェービング刃１５の形状は同軸上で円形である。特に限定されるものではないが、第１軸部１１及び第２軸部１２の横断面形状は、好ましくは相似である。
【0033】
図２は、パンチ１０の縦断面図である。本明細書において、縦断面は、パンチ１０を軸方向に沿って切断したときの断面を意味する。横断面は、パンチ１０を軸方向に垂直な断面で切断したときの断面を意味する。
【0034】
図２を参照して、パンチ１０は、第２パンチ部１０ｂと突出部１２２との間の隙間１２３に、突出機構１３を備える。第２パンチ部１０ｂは、この突出機構１３の動作により、第１パンチ部１０ａに対して軸方向の先端側に向けて突出可能である。本実施形態では、突出機構１３はソレノイド１３１である。ソレノイド１３１は、軸方向に伸縮可能な可動棒１３１ａを有する。可動棒１３１ａは可動鉄心である。可動棒１３１ａは第２パンチ部１０ｂに連結される。
【0035】
図３は、パンチ１０を先端側から軸方向に沿って見たときの平面図である。図３を参照して、上述の通り、第１軸部１１の第１端面１１１及び第２軸部１２の第２端面１２１はそれぞれ円形であり、それぞれの中心（重心）は一致している。つまり、打抜き刃１４の形状及びシェービング刃１５の形状は同軸上の円形である。ただし、第１軸部１１及び第２軸部１２の形状は、これに限定されるものではない。例えば、第１端面１１１の輪郭及び第２端面１２１の輪郭は、それぞれ楕円形であってもよいし、多角形であってもよい。
【0036】
上述の通り、パンチ１０は、分割面Ａによって第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂに分割される。本実施形態では、分割面Ａは１つの平面から構成される。この２つのパンチ部は、次のように規定される。第１軸部１１の第１端面１１１は、分割面Ａとそれぞれ第１交点Ｐ１及び第２交点Ｐ２の２つの点で交わる。第２パンチ部１０ｂを軸方向に沿って見て、第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍを描く。この直線ｍは仮想の直線である。第１端面１１１の輪郭の第１交点Ｐ１での接線ｌ１を描く。同様に、第１端面１１１の輪郭の第２交点Ｐ２での接線ｌ２を描く。これらの接線ｌ１及び接線ｌ２も仮想の接線である。第１交点Ｐ１について、直線ｍと接線ｌ１とがなす角度θ１は、鋭角である。同様に、第２交点Ｐ２について、直線ｍと接線ｌ２とがなす角度θ２は、鋭角である。つまり、分割面Ａによって分割される２つのパンチ部のうち、直線ｍと接線ｌ１とがなす角度及び直線ｍと接線ｌ２とがなす角度のいずれも鋭角であるパンチ部が第２パンチ部１０ｂである。
【0037】
図４は、パンチ１０の好ましい例を示す平面図である。図４には、パンチ１０を先端側から軸方向に沿って見たときの様子が示される。図３に示すパンチ１０では、分割面Ａは、軸方向に沿って見て第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍを含む。しかしながら、分割面Ａの構成はこれに限定されるものではない。図４に示すように、パンチ１０を軸方向に沿って見て、分割面Ａは、好ましくは、第１分割面Ａ１と、第２分割面Ａ２とから構成される。第１分割面Ａ１は、第１端面１１１の重心Ｇと第１交点Ｐ１とを結ぶ直線を含む。第２分割面Ａ２は、重心Ｇと第２交点Ｐ２とを結ぶ直線を含む。
【0038】
［パンチ１０による穴抜き加工方法］
以下では、図５Ａ～図５Ｆを参照して、本実施形態のパンチ１０を用いた穴抜き加工方法の一例について説明する。この穴抜き加工では、パンチ１０によって金属板１に打ち抜き加工及びシェービング加工を施す。これにより、所定の大きさの穴を有する製品２を製造する。
以下では、図５Ａ～図５Ｆを参照して、本実施形態のパンチ１０を用いた穴抜き加工方法の一例について説明する。この穴抜き加工では、パンチ１０によって金属板１に打ち抜き加工及びシェービング加工を施す。これにより、所定の大きさの穴を有する製品２を製造する。
【0039】
図５Ａは、穴抜き加工の初期状態を示す縦断面図である。図５Ａを参照して、金属板１はダイ３の上に配置される。パンチ１０は、金属板１及びダイ３の上方に配置される。金属板１は、ダイ３と図示しない板押えとによって挟持される。ダイ３の中央には、パンチ１０の第２軸部１２に対応する穴４が設けられている。穴４は、円形であり、軸方向の全域にわたって一定の大きさである。第２軸部１２の輪郭と、ダイ３の穴４の周縁とは実質的に同一形状である。
【0040】
パンチ１０は、上下方向に移動可能である。パンチ１０の第１端面１１１及び第２端面１２１の中心と、ダイ３の穴４の中心とは一致する。以下、穴抜き加工の初期状態におけるパンチ１０の位置を、上死点とも言う。
【0041】
図５Ａに示すように、パンチ１０のうち第２パンチ部１０ｂは、穴抜き加工の初期状態において、第１パンチ部１０ａに対して突出していない。つまり、第１パンチ部１０ａの端面は、第２パンチ部１０ｂの端面と面一である。
【0042】
図５Ｂは、打抜き加工の様子を示す縦断面図である。打抜き加工では、パンチ１０を上死点から下降させ、打抜き刃１４によって金属板１を打抜く。これにより、金属板１に第１端面１１１と同じ大きさの下穴２ａが形成される。
【0043】
具体的には、上死点からパンチ１０を下降させると、パンチ１０の先端部分である、第１軸部１１の第１端面１１１が金属板１と接触する。第１端面１１１の周縁には打抜き刃１４が設けられているため、パンチ１０のさらなる下降に伴って、金属板１は第１軸部１１の第１端面１１１によって打抜かれる。これにより、金属板１に下穴２ａが形成される。このとき、打抜きかす１ａが発生する。打抜きかす１ａは、そのまま自由落下する。このため、次の穴抜き加工に悪影響を及ぼすことはない。
【0044】
打抜き加工で金属板１に設けられた下穴２ａは、製品２に設けられる穴２ｂよりも小さい。要するに、打抜き加工終了時点では、金属板１は下穴２ａの周囲に削り代１ｂを有している。後述するシェービング加工において、金属板１の削り代１ｂが削り取られることで、最終的に製品２を形成することができる。
【0045】
図５Ｃは、シェービング加工の様子を示す縦断面図である。打抜き加工後の位置からパンチ１０をさらに下降させると、第１軸部１１が下穴２ａに進入し、第２軸部１２の第２端面１２１が金属板１と接触する。第２端面１２１の周縁にはシェービング刃１５が設けられているため、パンチ１０のさらなる下降に伴って、下穴２ａの周囲の削り代１ｂが、第２軸部１２の第２端面１２１によって削り取られる。これにより、金属板１には第２端面１２１と同じ大きさの穴２ｂが形成される。シェービング加工終了後、パンチ１０は下死点に到達する。
【0046】
シェービング加工において金属板１から削り取られた削り代１ｂは、削りかす１ｃとして第１軸部１１の周囲に残留することがある。本実施形態では、第１軸部１１及び第２軸部１２の各々が円筒形状であるため、削りかす１ｃはリング状で周方向に繋がっている。
【0047】
図５Ｄは、シェービング加工後にパンチ１０を上昇させている様子を示す縦断面図である。パンチ１０は、次の穴抜き加工のために、下死点から上死点まで上昇する。図５Ｄは、その途中の状況を表す図である。図５Ｄを参照して、パンチ１０の上昇中、シェービング加工で発生した削りかす１ｃは第１軸部１１の周囲に残留する。
【0048】
仮に、図５Ｄに示すように、第１軸部１１の周囲に削りかす１ｃが残留し続けると、次の穴抜き加工の妨げになり、穴抜き加工を継続することができない。そのため、次の穴抜き加工を開始するまでの間に、パンチ１０から削りかす１ｃを取り除く必要がある。本実施形態のパンチ１０では、パンチ１０から削りかす１ｃを取り除くことができる。以下、図５Ｅ及び図５Ｆを参照して、第１軸部１１の周囲から削りかす１ｃを取り除く方法を説明する。
【0049】
図５Ｅは、第２パンチ部１０ｂを突出させた様子を示す縦断面図である。シェービング加工終了後に、ソレノイド１３１を作動させる。これにより、ソレノイド１３１の可動棒１３１ａが伸びる。第２パンチ部１０ｂは、可動棒１３１ａの伸びに応じて下方（パンチ１０の軸方向先端側）に移動する。つまり、第２パンチ部１０ｂは第１パンチ部１０ａに対して下方に突出する。
【0050】
第２パンチ部１０ｂの突出により、削りかす１ｃは、第２パンチ部１０ｂと共に下方（パンチ１０の軸方向先端側）に移動する。このとき、リング状の削りかす１ｃは、第１パンチ部１０ａによる拘束が外れ、第２パンチ部１０ｂの周囲のみに接触した状態になる。
【0051】
第２パンチ部１０ｂを突出させるタイミングは、シェービング加工終了後である限り、特に限定されない。例えば、下死点で第２パンチ部１０ｂを突出させてもよいし、上死点で突出させてもよい。ただし、次の穴抜き加工のための金属板１をダイ３上に配置した後に突出させた場合、削りかす１ｃは金属板１上に落下し、次の穴抜き加工の妨げとなる。そのため、第２パンチ部１０ｂの突出は、パンチ１０が下死点から上死点に上昇している間に、完了していることが好ましい。
【0052】
図５Ｆは、削りかす１ｃが落下する様子を示す縦断面図である。上述したように、第２パンチ部１０ｂが突出すると、削りかす１ｃは第１パンチ部１０ａからの拘束が外れる。すると、削りかす１ｃは自重により落下する。したがって、穴抜き加工を継続することができる。
【0053】
［効果］
本実施形態に係るパンチ１０によれば、第２パンチ部１０ｂを突出させたとき、穴抜き加工のうちシェービング加工によって発生した削りかす１ｃは、第２パンチ部１０ｂと共に軸方向の先端側に向けて移動する。そのため、削りかす１ｃは第１パンチ部１０ａの拘束から外れ、第２パンチ部１０ｂのみに接触した状態になる。
本実施形態に係るパンチ１０によれば、第２パンチ部１０ｂを突出させたとき、穴抜き加工のうちシェービング加工によって発生した削りかす１ｃは、第２パンチ部１０ｂと共に軸方向の先端側に向けて移動する。そのため、削りかす１ｃは第１パンチ部１０ａの拘束から外れ、第２パンチ部１０ｂのみに接触した状態になる。
【0054】
上述の通り、図３を参照して、第２パンチ部１０ｂを軸方向に沿って見て、直線ｍ（第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍ）と、接線ｌ１（第１端面１１１の輪郭の第１交点Ｐ１での接線ｌ１）とがなす角度θ１は、鋭角である。同様に、直線ｍと、接線ｌ２（第１端面１１１の輪郭の第２交点Ｐ２での接線ｌ２）とがなす角度θ２は、鋭角である。この場合、削りかす１ｃが第２パンチ部１０ｂのみに接触した状態になったとき、削りかす１ｃは、第２パンチ部１０ｂの拘束から外れる方向への移動を許容される。このため、第２パンチ部１０ｂの拘束から外れた削りかす１ｃは、自重でパンチ１０から落下する。このように、本実施形態のパンチ１０によれば、穴抜き加工におけるシェービング加工によって発生した削りかす１ｃを自動的に除去することができる。そのため、パンチ１０を用いて穴抜き加工を繰り返す際、削りかす１ｃを除去するために穴抜き加工を止める必要が無い。これにより、穴抜き加工を繰り返し連続的に行うことができる。
【0055】
本実施形態において、第１軸部１１の第１端面１１１の輪郭は、第２軸部１２の第２端面１２１の輪郭と相似である。パンチ１０の径方向において、シェービング加工時に発生する削り代１ｂの大きさは、打抜き加工で形成される下穴２ａの大きさと、シェービング加工で形成される穴２ｂの大きさと、の差である。下穴２ａ及び穴２ｂの形状は、それぞれ第１端面１１１の輪郭（打抜き刃１４）、第２端面１２１の輪郭（シェービング刃１５）で決まる。このため、本実施形態のパンチ１０によれば、削り代１ｂを周方向で均一にすることができる。削り代１ｂが周方向で均一であれば、形成された穴２ｂの周方向の性状が均一になる。
【0056】
本実施形態では、第１端面１１１の輪郭（打抜き刃１４）の形状及び第２端面１２１の輪郭（シェービング刃１５）の形状はそれぞれ円形である。この場合、金属板１に円形の穴を形成することができる。ただし、第１端面１１１の輪郭及び第２端面１２１の輪郭は、例えば、楕円形であってもよいし、多角形であってもよい。その場合は、それぞれ金属板１に楕円形、多角形の穴を形成することができる。
【0057】
図４に示すパンチ１０の場合、パンチ１０を第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂに分割する分割面Ａは、第１端面１１１の重心Ｇを通る。この場合、分割面Ａは、第１端面１１１の重心Ｇと第１交点Ｐ１とを結ぶ直線を含む第１分割面Ａ１と、重心Ｇと第２交点Ｐ２とを結ぶ直線を含む第２分割面Ａ２とから構成される。このため、第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂのうちの一方が細くなりすぎることはない。つまり、第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂの両方の太さが確保することができる。そうすると、第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂの両方の曲げ強度を確保することができ、第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂの不意な折損を防止することができる。
【0058】
（パンチの変形例）
図６Ａ～図６Ｆを参照して、パンチ１０の別の形状を例示する。図６Ａ～図６Ｆは、パンチ１０の変形例を示す平面図である。図６Ａ～図６Ｆには、パンチ１０を先端側から軸方向に沿って見たときの様子が示される。
図６Ａ～図６Ｆを参照して、パンチ１０の別の形状を例示する。図６Ａ～図６Ｆは、パンチ１０の変形例を示す平面図である。図６Ａ～図６Ｆには、パンチ１０を先端側から軸方向に沿って見たときの様子が示される。
【0059】
図６Ａに示すパンチ１０では、第１軸部１１の第１端面１１１及び第２軸部１２の第２端面１２１はそれぞれ正方形である。これと同様に、図６Ｂに示すパンチ１０では、第１軸部１１の第１端面１１１及び第２軸部１２の第２端面１２１はそれぞれ正方形である。これらのパンチ１０によれば、金属板１に正方形の穴を形成することができる。
【0060】
図６Ａに示すパンチ１０では、分割面Ａは１つの平面から構成される。つまり、分割面Ａは、軸方向に沿って見て第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍを含む。図６Ａに示すパンチ１０の場合、分割面Ａは重心Ｇを通らない。一方、図６Ｂに示すパンチ１０では、分割面Ａは、第１分割面Ａ１と、第２分割面Ａ２とから構成される。図６Ｂに示すパンチ１０の場合、分割面Ａは重心Ｇを通る。つまり、第１分割面Ａ１は、重心Ｇと第１交点Ｐ１とを結ぶ直線を含む。第２分割面Ａ２は、重心Ｇと第２交点Ｐ２とを結ぶ直線を含む。
【0061】
いずれのパンチ１０の場合も、第２パンチ部１０ｂを軸方向に沿って見て、直線ｍ（第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍ）と、接線ｌ１（第１端面１１１の輪郭の第１交点Ｐ１での接線ｌ１）とがなす角度θ１は、鋭角である。同様に、直線ｍと、接線ｌ２（第１端面１１１の輪郭の第２交点Ｐ２での接線ｌ２）とがなす角度θ２は、鋭角である。第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂの不意な折損を防止する観点では、図６Ｂに示すパンチ１０が好ましい。図６Ｂに示すパンチ１０は重心Ｇを通る分割面Ａを有するからである。
【0062】
図６Ｃに示すパンチ１０では、第１軸部１１の第１端面１１１及び第２軸部１２の第２端面１２１はそれぞれ正五角形である。これと同様に、図６Ｄに示すパンチ１０では、第１軸部１１の第１端面１１１及び第２軸部１２の第２端面１２１はそれぞれ正五角形である。これらのパンチ１０によれば、金属板１に正五角形の穴を形成することができる。
【0063】
図６Ｃに示すパンチ１０では、分割面Ａは１つの平面から構成される。つまり、分割面Ａは、軸方向に沿って見て第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍを含む。図６Ｃに示すパンチ１０の場合、分割面Ａは重心Ｇを通らない。一方、図６Ｄに示すパンチ１０では、分割面Ａは、第１分割面Ａ１と、第２分割面Ａ２とから構成される。図６Ｄに示すパンチ１０の場合、分割面Ａは重心Ｇを通る。つまり、第１分割面Ａ１は、重心Ｇと第１交点Ｐ１とを結ぶ直線を含む。第２分割面Ａ２は、重心Ｇと第２交点Ｐ２とを結ぶ直線を含む。
【0064】
いずれのパンチ１０の場合も、第２パンチ部１０ｂを軸方向に沿って見て、直線ｍ（第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍ）と、接線ｌ１（第１端面１１１の輪郭の第１交点Ｐ１での接線ｌ１）とがなす角度θ１は、鋭角である。同様に、直線ｍと、接線ｌ２（第１端面１１１の輪郭の第２交点Ｐ２での接線ｌ２）とがなす角度θ２は、鋭角である。第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂの不意な折損を防止する観点では、図６Ｄに示すパンチ１０が好ましい。図６Ｄに示すパンチ１０は重心Ｇを通る分割面Ａを有するからである。
【0065】
図６Ｅに示すパンチ１０では、第１軸部１１の第１端面１１１及び第２軸部１２の第２端面１２１はそれぞれ正六角形である。これと同様に、図６Ｆに示すパンチ１０では、第１軸部１１の第１端面１１１及び第２軸部１２の第２端面１２１はそれぞれ正六角形である。これらのパンチ１０によれば、金属板１に正六角形の穴を形成することができる。
【0066】
図６Ｅに示すパンチ１０では、分割面Ａは１つの平面から構成される。つまり、分割面Ａは、軸方向に沿って見て第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍを含む。図６Ｅに示すパンチ１０の場合、分割面Ａは重心Ｇを通らない。一方、図６Ｆに示すパンチ１０では、分割面Ａは、第１分割面Ａ１と、第２分割面Ａ２とから構成される。図６Ｆに示すパンチ１０の場合、分割面Ａは重心Ｇを通る。つまり、第１分割面Ａ１は、重心Ｇと第１交点Ｐ１とを結ぶ直線を含む。第２分割面Ａ２は、重心Ｇと第２交点Ｐ２とを結ぶ直線を含む。
【0067】
いずれのパンチ１０の場合も、第２パンチ部１０ｂを軸方向に沿って見て、直線ｍ（第１交点Ｐ１と第２交点Ｐ２とを結ぶ直線ｍ）と、接線ｌ１（第１端面１１１の輪郭の第１交点Ｐ１での接線ｌ１）とがなす角度θ１は、鋭角である。同様に、直線ｍと、接線ｌ２（第１端面１１１の輪郭の第２交点Ｐ２での接線ｌ２）とがなす角度θ２は、鋭角である。第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂの不意な折損を防止する観点では、図６Ｆに示すパンチ１０が好ましい。図６Ｆに示すパンチ１０は重心Ｇを通る分割面Ａを有するからである。
【0068】
（ダイの変形例）
図５Ａ～図５Ｆを参照して、ダイ３の中央に設けられる穴４は、軸方向の全域にわたって一定の大きさである。しかしながら、穴抜き加工に用いられるダイ３の形状は、これに限定されるものではない。図７は、ダイ３の変形例を示す縦断面図である。図７には、シェービング加工後の様子が示される。図７を参照して、ダイ３の穴４は、上方から下方に向けて順に、小径部４ａ及び大径部４ｂを含む。小径部４ａ及び大径部４ｂは、それぞれ円形である。大径部４ｂの大きさは、小径部４ａの大きさよりも大きい。小径部４ａ及び大径部４ｂ、並びにパンチ１０の第１端面１１１及び第２端面１２１は、それぞれ中心が一致する。
図５Ａ～図５Ｆを参照して、ダイ３の中央に設けられる穴４は、軸方向の全域にわたって一定の大きさである。しかしながら、穴抜き加工に用いられるダイ３の形状は、これに限定されるものではない。図７は、ダイ３の変形例を示す縦断面図である。図７には、シェービング加工後の様子が示される。図７を参照して、ダイ３の穴４は、上方から下方に向けて順に、小径部４ａ及び大径部４ｂを含む。小径部４ａ及び大径部４ｂは、それぞれ円形である。大径部４ｂの大きさは、小径部４ａの大きさよりも大きい。小径部４ａ及び大径部４ｂ、並びにパンチ１０の第１端面１１１及び第２端面１２１は、それぞれ中心が一致する。
【0069】
小径部４ａは、パンチ１０の第２軸部１２に対応する。つまり、軸方向に沿って見て、第２軸部１２の輪郭と、小径部４ａの周縁とは実質的に同一形状である。
【0070】
図５Ａ～図５Ｆに示す穴抜き加工では、ダイ３の穴４の大きさは一定である。シェービング加工終了後、パンチ１０がダイ３の穴４の中にある状態で、第２パンチ部１０ｂが第１パンチ部１０ａに対して突出した場合、削りかす１ｃがダイ３の穴４に引っ掛かるおそれがある。削りかす１ｃの外周とダイ３の穴４はほぼ同じ大きさだからである。
【0071】
一方、図７に示す穴抜き加工では、ダイ３の穴４が、上方から下方に向けて順に、小径部４ａ及び大径部４ｂを含む。この場合、シェービング加工終了後、パンチ１０がダイ３の穴４の中にある状態で、第２パンチ部１０ｂが第１パンチ部１０ａに対して突出しても、削りかす１ｃはダイ３の穴４に引っ掛かることなく、落下する。したがって、穴抜き加工におけるシェービング加工によって発生した削りかす１ｃをより自動的に除去することができる。
【0072】
［第２実施形態］
図８は、第２実施形態に係るパンチ２０の縦断面図である。図８を参照して、パンチ２０は、第１軸部１１の外周面に、第１軸部１１の周方向に沿って溝１１２が設けられている。溝１１２は、第１軸部１１の外周面のうち第２軸部１２に隣接する部分に形成されている。
図８は、第２実施形態に係るパンチ２０の縦断面図である。図８を参照して、パンチ２０は、第１軸部１１の外周面に、第１軸部１１の周方向に沿って溝１１２が設けられている。溝１１２は、第１軸部１１の外周面のうち第２軸部１２に隣接する部分に形成されている。
【0073】
本実施形態のように、第１軸部１１が溝１１２を有する場合、シェービング加工時、金属板１は第１軸部１１と強く接触することはない。このため、金属板１は第１軸部１１から拘束を受けにくくなる。したがって、本実施形態に係るパンチ２０によれば、穴抜き加工によるパンチ２０への負荷を軽減することができる。
【0074】
［第３実施形態］
図９は、第３実施形態に係るパンチ３０の縦断面図である。本実施形態のパンチ３０では、第２パンチ部１０ｂが突出部１２２と軸方向で接触している。別の観点では、軸方向において、第２パンチ部１０ｂと突出部１２２との間に隙間がない。本実施形態では、突出部１２２には貫通孔１２２ａが設けられている。突出機構１３を構成するソレノイド１３１は、第２軸部１２よりも上側（後端側）に配置される。ソレノイド１３１の可動棒１３１ａは、突出部１２２に形成された貫通孔１２２ａを通じて、第２パンチ部１０ｂに連結される。
図９は、第３実施形態に係るパンチ３０の縦断面図である。本実施形態のパンチ３０では、第２パンチ部１０ｂが突出部１２２と軸方向で接触している。別の観点では、軸方向において、第２パンチ部１０ｂと突出部１２２との間に隙間がない。本実施形態では、突出部１２２には貫通孔１２２ａが設けられている。突出機構１３を構成するソレノイド１３１は、第２軸部１２よりも上側（後端側）に配置される。ソレノイド１３１の可動棒１３１ａは、突出部１２２に形成された貫通孔１２２ａを通じて、第２パンチ部１０ｂに連結される。
【0075】
本実施形態に係るパンチ３０は、第２パンチ部１０ｂを突出させる前の状態において、第２パンチ部１０ｂが、第１パンチ部１０ａと一体の突出部１２２と軸方向で接触している。この場合、第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂの位置合わせが容易である。また、パンチ３０を用いた穴抜き加工の間、第２パンチ部１０ｂが、第１パンチ部１０ａと一体の突出部１２２と軸方向で接触し続ける。この場合、打抜き加工及びシェービング加工の際、ソレノイド１３１に加工荷重が加わらない。そのため、突出機構１３（ソレノイド１３１）が劣化又は破損するのを抑制することができる。
【0076】
［第４実施形態］
図１０は、第４実施形態に係るパンチ４０の縦断面図である。本実施形態のパンチ４０は、円筒形状の第３軸部１６をさらに備える。第３軸部１６は第１軸部１１及び第２軸部１２と一体化されている。ただし、第１軸部１１、第２軸部１２、及び第３軸部１６は、第１パンチ部１０ａと第２パンチ部１０ｂとに分割される。
図１０は、第４実施形態に係るパンチ４０の縦断面図である。本実施形態のパンチ４０は、円筒形状の第３軸部１６をさらに備える。第３軸部１６は第１軸部１１及び第２軸部１２と一体化されている。ただし、第１軸部１１、第２軸部１２、及び第３軸部１６は、第１パンチ部１０ａと第２パンチ部１０ｂとに分割される。
【0077】
第３軸部１６は、パンチ１０の軸方向に沿って第２軸部１２に繋がる。つまり、第３軸部１６は、第２軸部１２の後端に繋がる。第３軸部１６の先端には、第３端面１６１を有する。第３端面１６１の輪郭は、第２端面１２１の輪郭よりも大きい。第３軸部１６の中心軸は、第１軸部１１及び第２軸部１２の中心軸と一致する。第３軸部１６の横断面形状は、第１軸部１１及び第２軸部１２の横断面形状と相似であってもよい。
【0078】
第１パンチ部１０ａは、軸方向に垂直な１方向に向かって突出した突出部１６２を含む。突出部１６２は、第３軸部１６の後部のうち、周方向の一部に相当する。第２パンチ部１０ｂは、突出部１６２の下方に位置する。本実施形態では、軸方向において、第２パンチ部１０ｂと、第１パンチ部１０ａと一体の突出部１６２との間に隙間１６３が形成されている。突出機構１３（ソレノイド１３１）は、第２パンチ部１０ｂと突出部１６２との間の隙間１６３に配置される。
【0079】
第２軸部１２の径方向外側には、補助部材１７が配置される。補助部材１７は、第２軸部１２が貫通する孔１７１を有する。補助部材１７は第２軸部１２の径方向外側で周方向に繋がっている。本実施形態の例では、補助部材１７はリング状である。要するに、補助部材１７の外周面は、円形である。孔１７１の輪郭の形状は、第２軸部１２の第２端面１２１の輪郭の形状と実質的に同じである。つまり、第２軸部１２の外周面と孔１７１の内周面との間には、ほとんど隙間がない。ただし、孔１７１の輪郭は、第２軸部１２が補助部材１７を貫通可能なように、第２端面１２１の輪郭よりも多少大きくてもよい。
【0080】
本実施形態の例のように第２軸部１２の外周面が円形であれば、第２軸部１２と補助部材１７の孔１７１とは、どちらか一方の寸法を基準とし、他方の寸法公差がＪＩＳ Ｂ ０４０１ ２０１６に基づき設定されてもよい。この場合、第２軸部１２と孔１７１のうち、第２軸部１２を基準とした軸基準はめあい方式を適用することが好ましい。シェービング加工の精度は、第２軸部１２の寸法に影響を受ける。そのため、第２軸部１２を基準とするほうが、孔１７１を基準とする場合と比較してシェービング加工の精度が向上する。また、第２軸部１２又は孔１７１の寸法公差として、ＪＩＳ Ｂ ０４０１ ２０１６に記載のはめあい公差のうち、すきまばめの寸法公差を適用することが好ましい。第２軸部１２は補助部材１７に対して相対移動する必要があるため、隙間を可能な限り小さく保ちながら相対移動を許容させる観点から、すきまばめが好適である。
【0081】
補助部材１７は、第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂに接続される。本実施形態の例では、補助部材１７は第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂに直接固定されているが、補助部材１７は別の部品を介して第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂに連結されてもよい。
【0082】
補助部材１７が第１パンチ部１０ａに固定されている場合、第２パンチ部１０ｂは補助部材１７に対して軸方向に相対移動可能である。補助部材１７が第１パンチ部１０ａに固定されたパンチ４０において、ソレノイド１３１を作動させると、第２パンチ部１０ｂは第１パンチ部１０ａ及び補助部材１７に対して突出する。また、補助部材１７が第２パンチ部１０ｂに固定されている場合、第１パンチ部１０ａは補助部材１７に対して軸方向に相対移動可能である。補助部材１７が第２パンチ部１０ｂに固定されたパンチ４０において、ソレノイド１３１を作動させると、第２パンチ部１０ｂ及び補助部材１７は第１パンチ部１０ａに対して突出する。
【0083】
補助部材１７の材質は、特に限定されるものではない。打抜き加工の際に金属板１から受ける反力で塑性変形しない材質が好ましい。補助部材１７の材質は、例えば金型と同じであってもよいし、炭素鋼であってもよい。また、補助部材１７の材質はエンジニアプラスチックであってもよい。
【0084】
通常、打抜き加工の際、パンチの先端部（第１軸部１１の第１端面１１１）は金属板１から打抜きの反力を受ける。この反力は、パンチの軸方向だけでなく、パンチの軸方向に垂直な水平方向にもはたらく。パンチは、先端部にはたらく水平方向の力により生じる曲げモーメントを受ける。パンチが補助部材１７を備えていない場合、パンチに生じる曲げモーメントの大きさは、第２軸部１２の後端（第３軸部１６の先端）の位置で最大となる。この曲げモーメントの大きさＭ１は、パンチの先端部にはたらく水平方向の力の大きさＦ及び第１軸部１１の先端から第２軸部１２の後端までの距離Ｌ１を用いて、Ｍ１＝Ｆ×Ｌ１と表せる。
【0085】
一方、本実施形態のパンチ４０の場合は、補助部材１７を備えている。この場合、先端部にはたらく水平方向の力によるパンチ４０の変形が補助部材１７によって妨げられる。このとき、パンチ４０に生じる曲げモーメントの大きさは、補助部材１７の先端の位置で最大となる。この曲げモーメントの大きさＭ２は、パンチ４０の先端部にはたらく水平方向の力の大きさＦ及び第１軸部１１の先端から補助部材１７の先端までの距離Ｌ２を用いて、Ｍ２＝Ｆ×Ｌ２と表せる。第２軸部１２は補助部材１７を貫通しているため、補助部材１７の先端は第２軸部１２の後端よりも軸方向先端側に位置する。つまり、第１軸部１１の先端から補助部材１７の先端までの距離Ｌ２は、第１軸部１１の先端から第２軸部１２の後端までの距離Ｌ１よりも小さい。このことから、補助部材１７の先端の位置に生じる曲げモーメントの大きさＭ２は、第２軸部１２の後端の位置に生じる曲げモーメントの大きさＭ１よりも小さい。したがって、本実施形態に係るパンチ４０によれば、パンチ４０に生じる曲げモーメントの大きさを低減することができる。
【0086】
本実施形態に係るパンチ４０において、補助部材１７の孔１７１の輪郭の形状は、第２軸部１２の第２端面１２１の輪郭の形状、すなわち第２軸部１２の軸方向に垂直な断面形状と実質的に同じである。第２軸部１２の外周面と孔１７１の内周面との間には、隙間がほとんど存在しない。これにより、本実施形態に係るパンチ４０によれば、パンチ４０の先端部に水平方向の力がはたらいた際、パンチ４０の変形を確実に防止することができる。
【0087】
［第５実施形態］
図１１は、第５実施形態に係るパンチ５０の縦断面図である。図１１では、穴抜き加工の初期状態を示す。本実施形態のパンチ５０は、弾性体１８を含む。弾性体１８は、例えば圧縮コイルばねである。弾性体１８は、パンチ５０の軸方向において、第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂと補助部材１７との間に配置される。補助部材１７は、弾性体１８を介して第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂに接続される。本実施形態の例では、補助部材１７は弾性体１８を介して第１パンチ部１０ａに接続される。弾性体１８は、例えば補助部材１７の後端面と第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂのうち第３軸部１６の第３端面１６１とを連結する。弾性体１８は、パンチ５０の軸方向に伸縮可能である。第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂは、補助部材１７に対して軸方向に相対移動可能である。
図１１は、第５実施形態に係るパンチ５０の縦断面図である。図１１では、穴抜き加工の初期状態を示す。本実施形態のパンチ５０は、弾性体１８を含む。弾性体１８は、例えば圧縮コイルばねである。弾性体１８は、パンチ５０の軸方向において、第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂと補助部材１７との間に配置される。補助部材１７は、弾性体１８を介して第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂに接続される。本実施形態の例では、補助部材１７は弾性体１８を介して第１パンチ部１０ａに接続される。弾性体１８は、例えば補助部材１７の後端面と第１パンチ部１０ａ又は第２パンチ部１０ｂのうち第３軸部１６の第３端面１６１とを連結する。弾性体１８は、パンチ５０の軸方向に伸縮可能である。第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂは、補助部材１７に対して軸方向に相対移動可能である。
【0088】
補助部材１７は、第２軸部１２の先端付近に配置されてもよい。本実施形態の例では、補助部材１７は、補助部材１７の先端面が第２軸部１２の第２端面１２１と面一になる位置に配置される。
【0089】
図１２は、本実施形態に係るパンチ５０を用いたシェービング加工の様子を示す縦断面図である。図１２では、シェービング加工開始時の様子を示す。図１２を参照して、本実施形態に係るパンチ５０を用いた穴抜き加工において、シェービング加工開始時には、第２軸部１２の第２端面１２１と補助部材１７の先端面とが同時に金属板１と接触する。その後、パンチ５０をさらに下降させようとすると、補助部材１７に連結された弾性体１８が縮む。すると、補助部材１７の先端面が金属板１と接触した状態で第１パンチ部１０ａ及び第２パンチ部１０ｂが下降する。これにより、上述した各実施形態と同様にシェービング加工を行うことができる。
【0090】
したがって、本実施形態に係るパンチ５０では、第２軸部１２の軸方向先端近傍に補助部材１７を配置することができる。この場合、第１軸部１１の先端から補助部材１７の先端までの距離Ｌ２が小さくなる。そのため、補助部材１７の先端の位置に生じる曲げモーメントの大きさＭ２、すなわちパンチ５０に生じる曲げモーメントの大きさをより低減することができる。
【0091】
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【0092】
上記各実施形態では、穴抜き加工の際、シェービング加工で発生した削りかす１ｃは、特に外力が与えられることなく、自重のみを受けて落下する。しかしながら、例えば、エアーを与えることにより、落下を促進させてもよい。
【0093】
上記各実施形態では、第２パンチ部１０ｂを突出させる突出機構１３は、ソレノイド１３１である。しかしながら、突出機構１３は、ソレノイド１３１に限定されるものではない。例えば、突出機構１３として油圧シリンダ、ばね等を用いてもよいし、ソレノイド１３１とばねを併せて用いてもよい。以下では、突出機構１３として圧縮コイルばねを用いた場合の穴抜き加工方法を説明する。この場合、圧縮コイルばねは、第２パンチ部１０ｂと、第１パンチ部１０ａと一体の突出部１２２と、の間の隙間１２３に配置される。圧縮コイルばねは、第２パンチ部１０ｂ及び突出部１２２の両方に連結される。
【0094】
穴抜き加工の初期状態において、第２パンチ部１０ｂは、第１パンチ部１０ａに対して突出している。つまり、第２パンチ部１０ｂの端面は、第１パンチ部１０ａの端面よりも飛び出している。このとき、圧縮コイルばねは、圧縮の荷重を受けていない。
【0095】
初期状態からパンチを下降させると、第２パンチ部１０ｂの端面が金属板１と接触する。この時点では、第１パンチ部１０ａの端面は金属板１と接触していない。その後、パンチに下降させようとする力を加えると、金属板１が打抜かれる前に圧縮コイルばねが縮む。圧縮コイルばねが縮むと、第１パンチ部１０ａの端面は金属板１と接触し、第２パンチ部１０ｂの端面と面一になる。
【0096】
第１パンチ部１０ａと第２パンチ部１０ｂが面一になった状態からさらにパンチを下降させることにより、上述した各実施形態と同様に打抜き加工及びシェービング加工を行うことができる。ただし、シェービング加工が終了するまでの間、圧縮コイルばねは金属板１から圧縮方向の力を受け続ける。つまり、圧縮コイルばねは縮んだ状態のままである。
【0097】
打抜き加工及びシェービング加工により、金属板１は、打抜かれ、また、削り取られる。シェービング加工終了後、圧縮コイルばねは圧縮方向の力を受けなくなる。すると、圧縮コイルばねは、復元力で元の長さに戻る。第２パンチ部１０ｂは、再び第１パンチ部１０ａに対して突出する。このように、突出機構１３として圧縮コイルばねを使用した場合でも、第２パンチ部１０ｂが突出するため、穴抜き加工におけるシェービング加工によって発生した削りかす１ｃを自動的に除去することができる。
【符号の説明】
【0098】
１０、２０、３０、４０、５０：パンチ
１０ａ：第１パンチ部
１０ｂ：第２パンチ部
１１：第１軸部
１１１：第１端面
１２：第２軸部
１２１：第２端面
１３：突出機構
１３１：ソレノイド
１４：打抜き刃
１５：シェービング刃
１７：補助部材
１７１：孔
１８：弾性体
１０ａ：第１パンチ部
１０ｂ：第２パンチ部
１１：第１軸部
１１１：第１端面
１２：第２軸部
１２１：第２端面
１３：突出機構
１３１：ソレノイド
１４：打抜き刃
１５：シェービング刃
１７：補助部材
１７１：孔
１８：弾性体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図5F】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図6F】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】