JPH0319797A - 打抜き装置及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、板状などの材料から必要な形状の製品を抜き
取る打抜き装置及びその運転方法に関する。更に詳しく
は脆性材料などの難打抜き加工性材料を美麗な切口面に
打抜くための装置及びその運転方法に関する。

［従来の技術コ 打抜き加工は、ルータ加工、ドリル加工等の機械加工に
比へて、作業が簡便、且つ加工時間が短いなどの利点か
ら、比較的薄いシートから所望形状の素材を大量に効率
よく抜き取る場合に用いられる。

しかし、塑性せん断によって材料が分離する機構のため
、良好に打抜くには被加工材に十分な延性かあることが
必要であり、脆性な硬質材料の場合、打抜き面にクラッ
ク、或いは割れが発生するなどの欠点がある。

この問題を改良する手段として、被加工材を加熱して十
分な延性を与えて打抜く方法が種々、研究されている。

例えば、ポンチを加熱し、ポンチと被加工材を接触させ
その際の熱伝達により、被加工材のポンチ周辺を軟化さ
せて打抜く加熱ポンチ打抜き法やポンチに微振動を与え
、被加工材のポンチ周辺にせん断熱を発生させて打抜く
振動打抜き法等が検討されているが、未だ技術的にも経
済的にも完全に満足できるものに至っていない。

［発明が解決しようとする課！］ 特開昭５７−１０２３１０に記載されている、被加工材
を上下のポンチで拘束した状態で、微小振動を上下のポ
ンチに繰り返し与え、被加工材の割れをｔＥｎえつつ、
せん断加工領域をせん断発熱させて打抜く振動仕上げ抜
き法は、振動機構、機能を備えた特殊専用プレス、金型
が必要であり、装置が複３１１ｆなのに加えて製品形状
が、丸、四角等の単純形状に限定される欠点を有する。

方、加熱ポンチ打抜き法に関しては、ポンチだけを加熱
するため、熱膨張によるポンチの寸法変化により、加熱
条件によってポンチとダイスのクリアランスが変わり、
クリアランス精度の保持が卸しく、加熱ムラが生しると
金型がかしりやずい欠点を有する。

又、加熱ポンチからの外部熱伝達によって被加工材の軟
化を図るため、加熱効果を十分に発揮させて打抜くには
、打抜き速度を遅くする必要があり、生産性に劣る欠点
も有する。

本発明の目的は、従来公知の打抜き法とは全く異なる加
熱方７去をもって、上記欠点を解決し、従来打抜き加工
が不適とされてきた難加工材料か美麗な切口面に効率よ
く打抜ける技術的にも経済的にも優れた打抜き装置及び
その運転方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段、及び作用］木発明者らは
、従来の加熱打抜き装置の欠点を克服すへく鋭意検討し
た結果、打抜きにあたり、被加工材のせん断加工領域を
局部的に高周波銹電加熱すると、技術的にも経済的にも
優れていることを見出し、本発明に至った。

すなわち本発明の第１はポンチとダイスが係合して被加
工材を切断する複刃打抜き金型を有する打抜き装置であ
って、ポンチ及びダイスの少なくとも一方の刃先の角度
が９０度未満であり、ポンチ及びダイスが高周波発振器
の上下電極であることを特徴とする打抜き装置であり、
第２はポンチ及びダイスの刃先が被加工材に接触した状
態で被加工材を高周波誘電加熱することを特徴とする本
発明第１の打抜き装置の運転方法である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明第１の打抜き装置は、ポンチとダイスが係合する
ことにより被加工材を切断する（打抜く）複刃打抜き金
型を有している。

本発明において、ポンチ及びダイスの少なくとも１方の
刃先の角度は９０度未満であり、好ましくは８０度以下
である。刃先が鋭角になる程、被加工材の局所加熱に有
利であるが、一方、鋭角になる程ダイスあるいはポンチ
の刃先の耐久性が低下するので好ましくない。最も好ま
しい角度は８０度〜２０度である。

本発明においてポンチ及びダイスは高周波発振器に接続
され、上下電極として構成されている。

本発明の打抜き装置で被加工材を打抜く時、ボンチ及び
ダイスを係合させるが、ポンチを押し下げても、ダイス
を押し上げても、又、両方を作動させて係合させても何
れでもかまわない。

本発明第２の、本発明第１の打抜き装置の運転方法にお
いては、ポンチ及びダイスの刃先が被加工材に接触した
状態、好ましくは該刃先が被加工材に０．０１ｍｍ好ま
しくは０．０５〜１ｍｍ程度、喰い込んだ状態、すなわ
ち被加工材と刃先の間に実質的に空間が存在しない状態
で高周波訊電加熱を行う。

本発明の打抜き装置及びその運転方法による打抜き加工
に用いられる被加工材とは、誘電物質であれば何でもよ
く、例えば合成樹脂では、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ）
、ボリスチレン、スチレンーアクリロニトリル共重合体
、スチレンーメチルメタクリレート共重合体、ポリカー
ボネート（ｐｃ），塩化ビニル（ｐｖｃ）　、ポリエス
テル（ＰＥＴ）　．ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）　、
ナイロン（Ｎｙ６、Ｎｙ６６など）、フェノール樹脂な
ど挙げられるが、ポリエチレンやボリブロビレンなとの
本来的に極性基をもたず、それ自体高周波銹電加熱でき
ないポリオレフィンなどでも、あらかじめ極性分子を分
散させたものてあればよい。

又、カーボンのような伝４電子が混合された非誘電性の
合成樹脂は、銹電損による発熱でなく、伝導電流による
オーム損によって発熱するが、この種の合成樹脂も適用
可能である。

無機ガラスでは、誘電率の大きい高鉛ガラス、ソーダ石
灰ガラスなどが良好に用いられる。

又、誘電体損失の小さい無機ガラスでも合成樹脂と同様
に極性分子、伝導電子を添加して用いることも可能であ
る。

本発明にいう打抜き加工とは、板状、線状又は棒状など
の材料に、所要の断面において主としてせん断応力を発
生させ、所望の寸法、形状に材料を切断し、分１１１１
ｔする加工法を総称する。

本発明にいう高周波誘電加熱とは、１〜３０００Ｍｔｌ
ｚの周波数を使った誘電加熱を総称する。いわゆるマイ
クロ波誘電加熱も含むものとする。

被加工材に印加する高周波電界強度は、加熱時間を短縮
する観点から、被加工材の絶縁破壊電圧を越えない範囲
で大きい方が望ましい。

高周波誘電加熱の場合、被加熱物に投入される電力、即
ち被加熱物内に生じる誘電体損失は、被加熱物に与える
高周波電界の周波数をｆ　（ｃ／ｓ）、電界強度をＥ（
Ｖ／ｍ）．被加熱物の体積をΩ（ｍ３１．比誘電率をε
１、誘電体力率をｔ’ａｎδとすれば、それらの積、　
（５／９）　Ｘ　１０−　１　０Ωｆ　Ｅ２εｒ　４ａ
ｎδで表わされ、この内、ε１、ｔａｎδは周波数ｆに
よって値が異る場合が多いので、打抜きの際、被加工材
を効率よく加熱するには、電界強度もさることながら被
加工材の誘電特性と周波数との関係を最適に合せること
が重要である。

打抜きの際の被加工材の被打抜き部分の加熱温度は、被
加工材の種類とその打抜き特性、せん断分離特性によっ
て異るが、非結晶性材料は、大体その軟化温度、ガラス
転移温度近傍に設定するとよい。

次に図面を用いて本発明を具体的に説明する。

第１，２図は本発明の打抜き装置の金型の一例を示す断
面図であり、第３，４図は金型の刃先の拡大図である。

１はボンチ（上電極）、２は材料押えで、硬質の非誘電
性の電気的絶縁材料が用いられる。

３は被加工材、４はダイス（下電極）、５は高周波発振
器である。

ボンチ１の刃先６の角度α、及びダイス４の刃先７の角
度βは９０度未満である。

第２図は、第１図の金型の一部を変化させたものである
。第２図において、ボンチ１で打抜かれる被加工材部分
が除去され、ダイス４と材料押え２で圧縮固定されてい
る被加工材部分が製品として使用される場合、ダイス４
の刃先の角度γは９０度で、ボンチ１の刃先の角度αは
９０度未満の鋭角てある。

第３図において、ボンチ１の刃先６あるいは及びダイス
４の刃先７が鋭角になると、高周波エネルギーは、ポン
チの刃先とダイスの刃先を結んだ線上部分８に集中する
。

第４図は本発明のダイス及びポンチの刃先の形状及び、
本発明で高周波誘電加熱が行われる時の、ダイス及びポ
ンチと被加工材との位置関係の例を示す。

（４　−　１　）はボンチ１の刃先６とダイス４の刃先
７の先端部が、被加工材３に喰い込んだ状態で高周波誘
電加熱が行われる本発明の方法を示す。

（４−２）はボンチ１の刃先６とダイス４の刃先７の先
端部に微少の平端部９がある場合であり、刃先が被加工
材に喰い込んでゆく時に、大きな妨害にならない程度の
微少の平端部の存在は本発明に含まれるものとする。平
端部の長さ１０が０．５ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍ
ｍ以下であれば、本発明に良好に使用できる。

（４−３）は、ダイス４の刃先７が非常に小さい場合で
あり、刃先の長さ１ｌが、被加工材の厚みの１／３〜１
／２０のものは本発明に良好に使用できる。

第４図に示す図は、何れも刃先が被加工材に喰い込んだ
状態であるが、本発明においては、刃先と被加工材の間
に実質的に空間の無い状態であれば接触しているだけで
も良い。

例えば、ポリメチルメタクリレートのシートや、ボリカ
ーホネートのシートを打抜く場合には、一般に該シート
の表裏に保護用のポリオレフィン等のマスキングフィル
ムがつけられているが、該マスキングフィルムにポンチ
、ダイスの刃先が喰い込んだ状態で十分の効果があり、
もちろんポリメチルメタクリレートや、ボリカーボネー
ト自体に刃先が喰い込んだ状態は良好に使用できる。

本発明ではこの状態で被加工材を高周波誘電加熱して打
抜き部分のみを選択的に、集中的に加熱してから打抜く
。

本発明において被加工材のせん断加工領域の加熱に高周
波銹電加熱を用いるのは、高周波誘電加熱は、熱放射や
熱伝導による物質の外部からの加熱と異り、熱伝導に関
係なく高周波電力に比例して急速に加熱できること、高
周波電界をかけた部分のみ発熱すること、物質自体が発
熱するため内外部共均一に加熱できることなどの特徴が
あり、熱伝導率の小さい合成樹脂シート、無機ガラスな
どを局所的に、且つ短時間に均一加熱するのに優れるか
らである。

打抜きにあたり、被加工材のせん断加工領域だけを局部
加熱するのは、局部高周波電界をかけることにより、熱
′の局部集中，ができ、均一加熱されやすいこと、熱的
要因によって発生する打抜き製品の変形、反りが少ない
こと、打抜き製品の寸法安定性がよいことからである。

本発明に用いられる打抜き金型は、被加工材のせん断加
工領域を局部高周波銹電加熱できる構造である必要があ
り、ポンチあるいは及びダイスの刃先の角度が鋭角であ
ることが、局部加熱に著しく有効であることがわかり、
木発明に至った。すなわち木発明の打抜き装置のポンチ
あるいは及びダイスの刃先の角度が９０度未満である。

ポンチ及びダイスの刃先の角度が鋭角になると、高周波
誘電加熱のエネルギーがポンチとダイスの刃先を結んだ
線上、すなわち、打抜かれる所にエネルギーが集中して
局部的にこれを加熱し、軟化させる。

従って、充分に軟化した部分を切断することになるので
被加工材に割れやクラツクが生じることが１１ なく、スムーズに切断、打抜くことができる。

一般に打抜き加工によって切断されたシートの片方だけ
が製品として使用されることが多く、この場合、製品と
して使用される側の刃先が９０度未満で且つ９０度に近
く、切断除去される側の刃先を鋭角にすることが用いら
れる。製品として使用される側の刃先の角度を適度に選
択することにより、製品側の破断部分のシートの変形を
最少限にして打抜くことができる。

又、ダイス及びポンチの刃先を鋭角にすると、刃先が被
加工材に喰い込みやすく、従って、刃先と被加工材との
間に実質的に空間の無い状態で、被加工材を高周波加熱
できる。

刃先と被加工材の間に空間がある状態で被加工材を高周
波誘電加熱を行うと、該空間部分にスパークが発生し、
被加工材表面が黒くなる等の不良現象が発生するが、本
発明では刃先が被加工材に接触、好ましくは喰い込んて
いる状態で高周波誘電加熱することにより、スパークの
発生を防止し、被加工材表面に生じる不良現象を防止し
てい１２ る。

［実施例コ 実施例１ 第１図に示した複刃打抜き金型を用い、ポンチ及びダイ
スの刃先の角度α，βはそれぞれ４５度とした。被加工
材３に２ｍｍ厚のポリメチルメタクリレート（旭化成工
業■製、デラグラスＡ）を用い、周波数４０ＭＨｚ　，
出力３ＫＷの高周波発振器５の上電極をボンチ１に、下
電極をダイス４に構成せしめた。ダイス及びポンチの刃
先を約０．１ｍｍ、被加工材３に喰い込ませた後、せん
断加工領域を約１００℃に高周波銹電加熱し、せん断速
度約１０ｍｍ／ｓｅｃで打抜いた。

製品は割れずに約５００Ｋｇの低荷重で打抜けた。

そのせん断切り口面ば非常に美麗であった。

［発明の効果］ 木発明の打抜き装置及びその運転方法によると、被加工
材の打抜き部分のみを充分に加熱軟化させて切断できる
ため、切口面が滑らかで、割れやクシックのない見栄え
の良い打ち抜き加工ができる。

又、従来、脆性材料のためルータ加工等の特殊な機械加
工によってのみ、所望の製品形状が得られていたメタク
リル樹脂製品等が、経済的な打抜き法によって得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１〜４図は本発明の金型の断面の、本発明に係る部分
を示す図面である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンチとダイスが係合して被加工材を切断する複
   刃打抜き金型を有する打抜き装置であって、ポンチ及び
   ダイスの少なくとも一方の刃先の角度が９０度未満であ
   り、ポンチ及びダイスが高周波発振器の上下電極である
   ことを特徴とする打抜き装置。
2. （２）ポンチ及びダイスの少なくとも一方の刃先の角度
   が８０度以下２０度以上である請求項（１）記載の打抜
   き装置。
3. （３）ポンチ及びダイスの刃先が被加工材に接触した状
   態で被加工材を高周波誘電加熱することを特徴とする請
   求項（１）、（２）記載の打抜き装置の運転方法。