JPH0435319B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は複合材、特に硬質部材（金属板、合成
樹脂板等）−発泡体（合成樹脂発泡体、無機発泡
体）、または硬質部材−発泡体−柔軟性部材（シ
ート状物等）の順に積層一体化された複合材に適
宜口径の貫通孔を美しく、かつ、発泡体等を破損
することなく穿設するための装置に関する。 一般に異質部材を積層した複合材に貫通孔を穿
設する場合はドリル、プレス（上刃としてのポン
チと下刃としてのダイ）を用いるのが普通であ
る。しかし、異質部材が硬質材−弾性体か、やや
脆い発泡体−柔軟質等からなり、しかも弾性体が
嵩高であるときには、上記工具、装置で穿孔して
も、柔軟質材が発泡体のクツシヨン性のため剪断
力が十分に作用せず、圧縮するだけであり、その
後でむしり取るように硬質材を打抜くため、貫通
孔の大きさが不均一となつたり、所定の貫通孔を
穿設できない等の欠点があつた。さらに、貫通孔
壁面は粗面となり、しかも刃物の切れが悪くなつ
て、硬質材の穿孔外周がバリが出る不利があつ
た。勿論、使用に際してはバリ取りをしなけれた
製品にならず、工数も多くなる欠点があつた。 本発明はこのような欠点を除去するため、刃物
を２段階切断に構成し、かつ同一軸線上を往復動
自在に、しかも発泡体、柔軟性部材の切断を容易
にするため第１段階の刃物に一部回転を与えるよ
うに装着し、その上構造を簡単にして小型化を図
り、そして貫通孔を美麗な切り口（木口）および
貫通孔の壁面とすると共に所定口径を貫通孔を確
実に穿設できる装置を提案するものである。 以下に図面を用いて本発明に係る複合材用穿孔
装置の一実施例について詳細に説明する。第１図
は上記装置の代表的な一例を示す縦断面図であ
り、１は工具ホルダー装着部（以下、単に装着部
という）で、例えばラム等で設定距離（ストロー
ク）だけ直線往復動する機構（図示せず）に連結
され、ホルダ−２を着脱容易に装着するものであ
る。ホルダー２は上端に取付軸３、下端に支持部
４を有し、取付軸３は装着部１に嵌挿固設される
ものである。また、支持部４は中心部に取付穴５
を有し、取付穴５の外壁には下記する打抜刃８の
上端を固定するねじを螺合するねじ孔６が穿設さ
れている。さらに、支持部４の下端面には取付穴
５を中心にリング状の装着溝７が設けられてい
る。８は打抜刃で柱状体（図では段付柱状体）か
らなり、上記取付穴５に嵌挿する上端部８ａと後
記する弾性体の軸心として機能する中間部８ｂと
被穿孔材である、例えば第２図ａ，ｂに示すよう
な腹蔵材Ａの硬質部材Ｂを打抜く上刃９を下端面
に有する下端面８ｃとから構成されるものであ
る。さらに説明すると、中間部８ｂの下端近傍の
外周中央部には、例えば第３図ａ，ｂに示すよう
な案内溝１０が刻設されている。これは後記する
回転刃１１を被加工面へ容易に食い込ませるため
に打抜刃８の直線状の降下により1/4回転〜数回
転位回転させるためのものである。そのため、案
内溝１０は柱状の軸心と平行に設けた垂直溝部１
０ａとその下端に連結した螺線溝部１０ｂとから
形成されている。また、中間部下端から下端部８
ｃ上端には段差、所謂小径部分が形成されてい
る。しかも、この小径部は下端部８ｃの下端面、
所謂上刃９まで同一直径に形成されている。これ
は硬質部材Ｂに穿設する上刃９を容易に形成し得
ると共に、下記する回転刃の内壁との接触摩擦を
低減することと、打抜刃８のストローク用の逃
げ、および組み立ての容易さを得るためのもので
ある。１１は回転刃で打抜刃８の中間部８ｂと下
端部８ｃを往復動可能に内蔵する大径の中空部１
１ａと小径の中空部１１ｂが段付状に形成される
と共に、下端面の周縁に穿孔刃１２が設けられた
ものである。また、大径の中空部１１ａを有する
上端部１１ｃの端面には軸受１３を装着する嵌合
穴１１ｄが形成され、その外周壁には打抜刃８と
回転刃１１を連結すると共に打抜刃８の往復動に
より回転刃１１を回転する駆動力を得るためのピ
ン１４を装着する装着孔１１ｅが穿設されてい
る。さらに、小径の中空部１１ｂは複合材Ａの発
泡体Ｃ、柔軟性部材Ｄに貫通孔Ｅを穿設するため
の所定口径の筒体に形成され、その下端面の筒端
面には、例えば第４図ａ〜ｅに示すような穿孔刃
１２が形成されている。すなわち、ａ，ｂ図は筒
体下端面を刃先１２ａに形成したものであり、ｃ
〜ｅは筒体下端面を鋸歯状に刃先１２ｂに形成し
たものである。なお、刃先による切断面の形状は
第５図ａ，ｂに示すような木口になり、ａ図は第
４図ａ，ｂ，ｄ，ｅに対応し、ｂ図は第４図ｃに
対応するものである。１５は弾性体、例えばコイ
ルばねで打抜刃８の中間部を軸にして嵌挿され、
かつ、下端は軸受に嵌合一体化した受体１３ａ
に、上端は装着溝７に接触するように介在させた
ものである。この弾性体１５は主に複合材Ａに回
転刃１１がスムーズに、しかも打抜刃８の駆動力
を緩衝させると共に弾力を付与して切断し、その
後は回転刃１１、打抜刃８をスムーズに復帰させ
るためのものである。１６はストツパで回転刃１
１の上下方向の下限を規定するものであり、図示
しない穿孔装置自体の架台等に固定されている。
勿論、複合材Ａの厚さによつて上下方向に高さを
変え得るものである。１７はダイ、所謂打抜刃８
の下刃１８を有すると共に、複合材Ａを載置する
ためのものである。また、下刃１８は上刃９と同
径の貫通孔の木口部分であり、それにより下方の
内周壁はテーパ状に形成され、複合材Ａの切り屑
を排除しやすい構造にされている。 次に、上記装置の動作と穿孔方法を簡単に説明
する。例えば、第２図ａに示すような複合材Ａ
（軒天）を製造すると仮定する。部材、所謂複合
材Ａの構成は硬質部材Ｂとして0.27mmのカラー鋼
板、柔軟性部材Ｄとして、クラフト紙にアルミニ
ウム箔をラミネートしたシート状物、発泡体（芯
材）Ｃとしてポリウレタンフオームを現場発泡方
式により一体化したものであり、厚さｔは16mm、
密度は30Kg／m³の独立気泡組織に形成されてい
る。また、貫通孔Ｅは円形で直径がd₁のものを１
個づつ多数個穿設するものである。なお、S₁は上
刃９のストローク、S₂は回転刃１１のストロー
ク、H₁は上刃９の刃先部端面から回転は１１の
刃先先端までの距離、H₂は複合材Ａの柔軟性部
材Ｄから穿孔刃１２の先端までの距離であり、ス
トツパ１６はプレス機（図示せず）に間隔調節可
能に装着されているものである。そこで、第１図
に示すように上記複合材Ａが下刃１８に柔軟性部
材Ｄを上にして水平に載置されたとする。このと
き、装着部１は下刃（ダイ）１８から上刃９は
H₃の位置に存在するように設定されており、穿
孔動作はこの位置から矢印イ方向へ直線的に降下
することにより始められる。装着部１の降下に応
じて上刃９が直線的に降下し、回転刃１１の穿孔
刃１２がシート状物からなる柔軟性部材Ｄに接触
するまで装着部１の降下速度に応じてホルダー
２、上刃９、回転刃１１、弾性体１５が連結状態
で第６図に示す位置まで降下する。シート状物か
らなる柔軟性部材Ｄに穿孔刃１２が接触すると円
筒端面の刃先が装着部１の降下とコイルばねから
なる弾性体１５とシート状物からなる柔軟性部材
Ｄ間の力関係、所謂回転刃１１の一時的なストツ
パとして機能させることにより穿孔刃１２がシー
ト状物からなる柔軟性部材Ｄに回転しながら食い
込み、同時にこれを切断し、そのままの状態で装
着部１が直線的に降下するのに応じて、コイルば
ねからなる弾性体１５を介して穿孔刃１２が直線
的に降下せしめられる。穿孔刃１２が降下すると
発泡体Ｃの一部は回転刃１１の内径d₀の断面積で
切断され、回転刃１１の中空部１１ｂ内に充填せ
しめられる。さらに、装着部１が降下して回転刃
１１の下端部１１ｆが第７図に示すようにストツ
パ１６に当接すると、発泡体Ｃの厚さｔの大部分
が切断、穿孔される。すなわち、シート状物から
なる柔軟性部材Ｄ、ポリウレタンフオームからな
る発泡体Ｃの打抜きがS₂＝H₂＋ｔのストローク
で完了したことになる。なお、穿孔刃１２の先端
とカラー鋼板からなる硬質部材Ｂ間には刃先を保
護するため、Δl₁のギヤツプを有するように設定
されている。そして、回転刃１１がシート状物か
らなる柔軟性部材Ｄと発泡体Ｃを貫通した後は、
回転刃１１の上端部下端面がストツパ１６に当接
された状態で、上刃９が小中空部内の上記の切り
屑を圧縮しながら、打抜刃８が徐々に降下せしめ
られる。さらに打抜刃８が降下すると、上刃９と
下刃１８が協働してカラー鋼板からなる硬質部材
Ｂが打抜かれ、上刃９が第８図に示すようにΔl₂
の位置まで降下し、ダイ１７から切り屑が排出さ
れる。その後は打抜刃８が装着部１の上昇に従つ
て、上刃９、回転刃１１が連動して上昇し、第１
図に示す元の位置にコイルばねからなる弾性体１
５の働きによりスムーズに復帰させられるもので
ある。なお、複合材Ａに複数個の貫通孔Ｅを穿設
する際は、その個数分だけ上記動作を行えばよい
ものである。また第９図は上記装置の動作を説明
するための時間（横軸）と上下方向の距離（縦
軸）の相対関係を示す特性図である。図におい
て、実線は上刃９に対応し、半線は回転刃１１に
対応する軸跡を示すものである。なお、第９図で
W₁の範囲が穿孔刃１２によつてシート状物から
なる柔軟性部材Ｄを回転により穿孔する時間であ
り、の点が上刃９によるカラー鋼板からなる硬
質部材Ｂの切断点、W₂は穿孔刃１２がポリウレ
タンフオームからなる発泡体Ｃを切断、穿孔する
時間、W₃が打抜刃８の上刃９が小中空部内のシ
ート状物からなる柔軟性部材Ｄ、ポリウレタンフ
オームからなる発泡体Ｃの切り屑を圧縮する時
間、γが全切り屑を排出する時間、W₄が打抜刃
８の復帰（上昇）時間、W₅が回転刃１１の復帰
（上昇）時間、W₆は回転刃１１がガイド１６と接
触し、固定されている時間を示すものである。 以上説明したのは本発明に係る複合材用穿孔装
置の一実施例にすぎず、ホルダー２をチヤツク構
造、もしくは打抜刃８、回転刃１１の組み合わせ
多数本を同時に装着し得る多軸支持構造体とする
こともできる。また、打抜刃８と回転刃１１は直
径、特に上刃９の直径によつて外径を同じに設定
することも可能である。 上述したように本発明に係る複合材用穿孔装置
によれば、硬質部材と発泡組織の芯材と柔軟可撓
性部材のように性質の全く異なる材料の組合わせ
によつて作られた複合材を２種類の回転刃と打抜
刃にそれぞれ分担させて切断、穿孔し、美麗な切
口の端縁、側壁を得ることができるものである。
すなわち、比較的柔軟で破れ、或いは圧潰しやす
い柔軟性部材とフオームのような構造の芯材とを
筒体端面に形成した鋸歯状の薄肉の刃先部を回転
させて切断、穿孔するため、上記両部材を剪断し
たときに引張つて切口の近傍を破つたり、芯材を
剪断したときに圧潰させることもなく、所定大き
さの断面形状の切口に切断、打抜きできる特徴が
ある。また、切断、打抜いた屑は回転刃内に収
容、所謂芯材と完全に遮断したまま最後に外部へ
排出するため穿孔の側壁は美しく、所定寸法の穿
孔を形成できる特徴がある。さらに、硬質部材は
通常のポチーダイの関係で打抜くため反り、変
形、擦過傷のない状態で確実に剪断できると共
に、美しく、バリのない切口とすることができ
る。また、装置は小型、安価として構造が簡単
で、既存装置に装着できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る複合材用穿孔装置の一実
施例を示す説明図、第２図ａ，ｂは複合材の一例
を示す斜視図、第３図ａ，ｂは本発明に係る装置
の１つの要部である打抜刃の一例を示す説明図と
第３図Ｆ−Ｆ線における切断面図、第４図ａ〜ｅ
は本発明に係る装置のもう１つの要部である回転
刃の刃先（穿孔刃）の一例を示す説明図、第５図
ａ，ｂは複合材の穿孔後の断面を示す説明図、第
６図〜第８図は本発明に係る装置の動作状態を示
す説明図、第９図は本発明に係る装置の動作の軌
跡を示す説明図である。 １……工具ホルダー装着部、８……打抜刃、９
……上刃、１１……回転刃、１２……穿孔刃、１
５……弾性体。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 柱状体の下端縁に上刃を有し、上端部にホル
   ダーが固設され、中間部外周中央部に前記柱状体
   と略平行に形成した垂直溝部と該垂直溝部の下端
   に連結した螺線状の螺線溝部を連続して形成した
   案内溝を備えた打抜刃と、該打抜刃の下端部、中
   間部を往復動しうるように前記打抜刃の案内溝を
   介して追従する連結用ピンを植設し内蔵すると共
   に、先端を鋸歯等に形成した穿孔刃を有する下端
   部と上端面に軸受を固設した上端部とからなる回
   転刃と、前記ホルダーと上記軸受間に打抜刃を軸
   芯として介在させた弾性体と、上記回転刃の直下
   方向のストロークを規制する高さ調節可能なスト
   ツパと、該ストツパより下方に複合材を載置する
   と共に前記上刃と協働する下刃を有するダイとを
   備えたことを特徴とする複合材用穿孔装置。