(57)【要約】【課題】パンチ刃の加工負荷を低減できるニブラを提供する。【解決手段】ダイス１０と、パンチ刃２２を備えるパンチ２０と、パンチ２０を収納するケース３０と、を具備し、ダイス１０とパンチ２０との間にシート状のワークＷの切断部を介装し、ダイス１０およびパンチ２０を進行方向に移動させながらパンチ２０を往復移動させて、ワークＷを連続的に打ち抜くことにより、進行方向に向かってワークＷを切断するニブラ５０であって、パンチ刃２２には、ダイス１０側の先端に第一傾斜角α１が形成され、パンチ刃２２の刃先の端面には、第二傾斜角α２が形成され、第一傾斜角α１は、進行方向の前側から後側に向かって斜め下方に傾斜し、第二傾斜角α２は、第一傾斜角α１とは反対側の方向に傾斜している。【選択図】図５
2014108460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円柱形状に形成され、進行方向の前側にダイス孔が形成されるダイスと、
前記ダイスに対して近接離間する方向へ往復移動可能であり、ダイスに対して近接する方向へ移動した際に前記ダイス孔に嵌挿されるパンチ刃を備えるパンチと、
円筒状に形成され、前記パンチを収納するケースと、
を具備し、
前記ダイスと前記パンチとの間にシート状のワークの切断部を介装し、前記ダイスおよび前記パンチを進行方向に移動させながら前記パンチを往復移動させて、前記ワークを連続的に打ち抜くことにより、前記進行方向に向かってワークを切断するニブラであって、
前記パンチ刃には、前記ダイス側の先端に第一の傾斜が形成され、
前記パンチ刃の刃先の端面には、第二の傾斜が形成され、
前記第一の傾斜は、進行方向の前側から後側に向かって斜め下方に傾斜し、
前記第二の傾斜は、前記第一の傾斜角とは反対側の方向に傾斜している、
ニブラ。
【請求項２】
請求項１記載のニブラであって、
前記パンチ刃のシャー量Ａ、前記パンチのストローク量Ｂ、および前記ワークの板厚Ｃは、
シャー量Ａ≧ストローク量Ｂ−板厚Ｃ
との関係を有する、
ニブラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ニブラの技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニブラとは、金属シート等を連続的に打ち抜くことで切断する切断工具である。一般的なニブラとしては、作業者が手に持って作業する電動式ニブラが良く知られている。一方、近年では、自動車工場の車体の加工装置において、産業用ロボットにニブラを把持させて車体を構成する鋼板に抜き加工等を施す試みがなされている。
【０００３】
ニブラは、略円柱形状に形成され進行方向の前側にダイス穴が形成されるダイスと、ダイスに対して近接離間する方向へ往復移動可能であり、ダイスに対して近接する方向へ移動した際にダイス孔に嵌挿されるパンチと、を具備し、ダイスの進行方向の前側にシート状のワークを載置し、パンチ刃を往復移動させてワークを連続的に打ち抜くことにより、ワークを切断する構成とされている。
【０００４】
例えば、特許文献１には、電動式ニブラが開示されている。特許文献１に開示される電動式ニブラは、パンチ刃又は固定刃の一方の先端側に、進行方向の前側から後側に向かって他方から離れる方向に傾斜する傾斜面を形成することによって、切断時の切断抵抗を低減している。
【０００５】
しかし、パンチ刃の先端側に上述の傾斜面が形成されるニブラでは、切断時において、ニブラの進行方向の後側にパンチ刃がずれようとする。言い換えれば、パンチ刃がパンチ刃の先端にある傾斜面で滑ってしまう状態になる。ニブラの進行方向の後側にパンチ刃がずれた場合には、切断距離が小さくなり、加工負荷が増大する。なお、加工負荷とは、物体を加工する際に工具にかかる負荷を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５８−１５５１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の解決しようとする課題は、パンチ刃の加工負荷を低減できるニブラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、略円柱形状に形成され、進行方向の前側にダイス孔が形成されるダイスと、前記ダイスに対して近接離間する方向へ往復移動可能であり、ダイスに対して近接する方向へ移動した際に前記ダイス孔に嵌挿されるパンチ刃を備えるパンチと、円筒状に形成され、前記パンチを収納するケースと、を具備し、前記ダイスと前記パンチとの間にシート状のワークの切断部を介装し、前記ダイスおよび前記パンチを進行方向に移動させながら前記パンチを往復移動させて、前記ワークを連続的に打ち抜くことにより、前記進行方向に向かってワークを切断するニブラであって、前記パンチ刃には、前記ダイス側の先端に第一の傾斜が形成され、前記パンチ刃の刃先の端面には、第二の傾斜が形成され、前記第一の傾斜は、進行方向の前側から後側に向かって斜め下方に傾斜し、前記第二の傾斜は、前記第一の傾斜角とは反対側の方向に傾斜しているものである。
【００１０】
請求項２においては、請求項１記載のニブラであって、前記パンチ刃のシャー量Ａ、前記パンチのストローク量Ｂ、および前記ワークの板厚Ｃは、シャー量Ａ≧ストローク量Ｂ−板厚Ｃとの関係を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のニブラによれば、パンチ刃の加工負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】加工装置の構成を示した模式図。
【図２】抜き加工装置の構成を示した模式図。
【図３】ニブラの構成を示した側面図。
【図４】ニブラの作用を示した模式図。
【図５】パンチ刃を示した側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１を用いて、加工装置１０００について説明する。
なお、図１では、加工装置１０００を側面視にて模式的に表している。
【００１４】
加工装置１０００は、本発明に係るニブラを備えた加工装置の実施形態である。加工装置１０００は、ワークＷを加工する装置である。本実施形態の加工装置１０００は、自動車工場に設置され、本実施形態のワークＷは、自動車のボディを構成する鋼板とされている。加工装置１０００は、絞り加工装置１００と、抜き加工装置２００と、曲げ加工装置３００と、を備えている。
【００１５】
絞り加工装置１００は、ワークＷに対して、絞り加工を施すための装置である。絞り加工装置１００は、一対の金型である上型１１０及び下型１２０と、上型１１０及び下型１２０が取り付けられるプレス機１３０と、を備えている。絞り加工装置１００は、プレス機１３０によって、上型１１０を下型１２０に接近させることで、上型１１０及び下型１２０の間に配置されたワークＷに絞り加工を施す。
【００１６】
なお、本実施形態の絞り加工装置１００は、プレス機１３０に一対の金型（上型１１０及び下型１２０）が取り付けられた構成としているが、これに限定されない。例えば、複数対の金型が鉛直方向に取り付けられる構成（多段プレス機）としても良い。
【００１７】
抜き加工装置２００は、絞り加工装置１００によって絞り加工が施されたワークＷに対して、抜き加工を施すための装置である。抜き加工装置２００について、詳しくは後述する。
【００１８】
曲げ加工装置３００は、抜き加工装置２００によって抜き加工が施されたワークＷに対して、曲げ加工を施すための装置である。曲げ加工装置３００は、ベース３１０と、産業用ロボット３２０・３２０と、ローラ３３０・３３０と、を備えている。
【００１９】
ベース３１０は、抜き加工装置２００によって抜き加工が施されたワークＷが載置されるものである。ローラ３３０は、ワークＷ上を転動することによって、ワークＷに対する曲げ加工を行うものである。
【００２０】
このような構成とすることで、加工装置１０００は、絞り加工装置１００によってワークＷに絞り加工を施し、抜き加工装置２００によって、絞り加工が施されたワークＷに抜き加工を施し、曲げ加工装置３００によって、抜き加工が施されたワークＷに曲げ加工を施す。
【００２１】
従来、ワークＷを加工する際には、用途が異なる複数対の金型が取り付けられたプレス機が用いられ、ワークＷがプレスされることによって、ワークＷに所定の加工が施されていた。本実施形態では、絞り加工装置１００によって、ワークＷに絞り加工が施された後、抜き加工装置２００及び曲げ加工装置３００によって、ワークＷが逐次成形されることとなる。
【００２２】
そのため、単位時間あたりに、ワークＷを加工するために必要な荷重が分散され、絞り加工装置１００、抜き加工装置２００、及び曲げ加工装置３００を、必要最小限の荷重を付与するように構成することができる。
【００２３】
このようにして、絞り加工装置１００、抜き加工装置２００、及び曲げ加工装置３００の小型化、ひいては加工装置１０００の小型化を実現できる。言い換えれば、ワークＷの加工に要するスペースを削減できる。また、産業用ロボットに取り付けられた工具を容易に変更できるため、ワークＷの種類の変更等に柔軟に対応することができる。
【００２４】
図２を用いて、抜き加工装置２００について説明する。
なお、図２では、抜き加工装置２００を側面視にて模式的に表している。
【００２５】
抜き加工装置２００は、本発明のニブラに係る実施形態である。抜き加工装置２００は、ワークＷの抜き加工を行う装置である。抜き加工装置２００は、ニブラ５０と、ベース２１０と、産業用ロボット２２０・２２０と、コントローラ２５０と、を備えている。
【００２６】
ニブラ５０は、ワークＷを連続的に打ち抜くことで切断する切断工具である。本実施形態のニブラ５０は、産業用ロボット２２０に把持されている。ニブラ５０は、コントローラ２５０に接続されている。なお、ニブラ５０の詳細について、詳しくは後述する。
【００２７】
ベース２１０は、ワークＷを抜き加工装置２００の作業空間内で支持するものである。ベース２１０は、抜き加工装置２００の作業空間内の略中央部に配置されている。
【００２８】
産業用ロボット２２０は、把持したニブラ５０を抜き加工装置２００の作業空間内で自在に移動させるものである。産業用ロボット２２０は、ベース２１０の両側にそれぞれ設けられている。産業用ロボット２２０は、コントローラ２５０に接続されている。
【００２９】
コントローラ２５０は、産業用ロボット２２０の駆動部（図示略）を制御し、産業用ロボット２２０を作業位置まで移動させる機能を有している。また、コントローラ２５０は、後述するニブラ５０のモータ４１を制御し、ニブラ５０を作業位置にて作動させる機能を有している。コントローラ２５０は、ニブラ５０と、産業用ロボット２２０と、に接続されている。
【００３０】
本実施形態の抜き加工装置２００は、産業用ロボット２２０を２つ設ける構成としたがこれに限定されない。産業用ロボット２２０の配置数は、ワークＷの切断距離や切断位置や加工タクト等に応じて、適宜設定することができる。例えば産業用ロボット２２０を４つ設ける構成としても良い。
【００３１】
図３を用いて、ニブラ５０の構成について説明する。
なお、図３では、ニブラ５０を側面視にて表している。
【００３２】
ニブラ５０は、本発明のニブラの実施形態である。ニブラ５０は、所定の方向へ進行しながらワークＷを連続的に打ち抜くことで、進行方向にワークＷを切断する切断工具である。ニブラ５０は、ダイス１０と、パンチ２０と、ケース３０と、支持部３５と、駆動部４０と、を備えている。
【００３３】
ダイス１０は、円柱形状に形成され、ダイス孔１１と、排出孔１２と、が形成されている。ダイス孔１１は、ダイス１０の軸方向に形成され、後述する支持部３５が嵌合される。
【００３４】
排出孔１２は、ダイス孔１１における進行方向の前側の内周面から、ダイス１０の進行方向の前側の外側面までを貫通する貫通孔として形成されている。排出孔１２は、ダイス孔１１の内周面側からダイス１０の外周面側へいくに従って下降するように傾斜している。ニブラ５０によりワークＷを切断する際には、ダイス１０はワークＷの下方に配置され、ダイス１０のダイス孔１１にパンチ２０の先端部が挿嵌される。
【００３５】
パンチ２０は、上下方向に移動し、ワークＷを打ち抜くものである。パンチ２０は、ケース３０に、上下摺動可能に収納されている。パンチ２０は、円筒形状に形成される支持部２１と、ワークＷを打ち抜くための刃部であるパンチ刃２２と、が形成されている。
【００３６】
支持部２１はパンチ刃２２よりも上方に配置され、後述する支持部４３に支持されるものである。パンチ刃２２は、断面視が略蹄形状となる半円筒形状に形成され、下端には刃先が形成されている。パンチ刃２２の下端部は、パンチ２０が下方（ダイス１０に近接する方向）に移動した際には、ダイス１０の上端面よりも下方に位置し、ダイス孔１１に挿嵌される。
【００３７】
ケース３０は、パンチ２０を収納するものである。ケース３０は、円筒形状に形成され、パンチ２０が収納されている。ここで、ケース３０のワークＷに近接する側を下端部３１とする。
【００３８】
支持部３５は、略円柱形状に形成されている。支持部３５の上部前側には、パンチ２０が外嵌されている。支持部３５の上部は、ケース３０内に侵入しており、進行方向の後側の外周面がケース３０の内周面に固設されている。ケース３０内において、支持部３５とケース３０の前部との間には、パンチ刃２２の形状に合わせた形状の空間が形成されており、パンチ刃２２はこの空間内を摺動可能となっている。
【００３９】
また、支持部３５の下部は、ダイス１０のダイス孔１１に嵌合されている。ダイス孔１１の前部と支持部３５との間には、パンチ刃２２の下端部の形状に合わせた形状の空間が形成されている。この空間は、ダイス１０の上端から上下途中部までにわたって形成されており、排出孔１２と連通している。
【００４０】
駆動部４０は、パンチ２０を上下方向に往復移動させるものである。駆動部４０は、モータ４１と、ロッド４２と、支持部４３と、を備えている。駆動部４０は、ロッド４２を介してモータ４１の回転駆動を支持部４３の上下駆動に変換するものである。支持部４３は、円柱形状に形成され、その下端部によりパンチ２０の支持部２１を支持している。このように構成することで、パンチ２０は、駆動部４０によって、ダイス１０に対して近接離間する方向へ往復移動可能とされている。
【００４１】
図４を用いて、ニブラ５０の作用について説明する。
なお、図４では、ニブラ５０を側面断面視にて模式的に表している。また、図４では、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）の順に、ニブラ５０がワークＷを打ち抜く段階を表している。また、図４（Ａ）、図４（Ｂ）、図４（Ｃ）の下方では、それぞれの図のワークＷの下方から見た断面図を表している。
【００４２】
図４に示すように、ニブラ５０は、ワークＷの切断部がダイス１０上の進行方向の前側に載置された状態、即ちダイス１０とパンチ２０との間にワークＷの切断部を介装した状態で、進行方向に向かってワークＷを連続的に打ち抜くことで、ワークＷを切断する。このとき、パンチ２０は、駆動部４０によって、ケース３０の内部を上下方向に往復移動される。
【００４３】
図４（Ａ）に示すように、パンチ２０は、パンチ刃２２がワークＷの上方に位置する状態から下方移動される。
【００４４】
図４（Ｂ）に示すように、下方向に移動するパンチ２０のパンチ刃２２はワークＷよりも下方へ達し、ワークＷの切断部を打ち抜き、排出孔１２に嵌合される。このとき、断面視にて略蹄形状のパンチ刃２２で打ち抜かれたワークＷのスクラップは平面視にて三日月形状となって、ダイス１０と支持部３５との間の空間に落下し、排出孔１２から排出される。
【００４５】
図４（Ｃ）に示すように、ワークＷを打ち抜いた後に、パンチ２０が上方向に可動され、パンチ刃２２が排出孔１２から引き抜かれる。さらに、ニブラ５０は、ワークＷに対して、ワークＷを打ち抜いた分だけ進行方向に進む。
【００４６】
図５を用いて、パンチ刃２２について説明する。
図５では、パンチ刃２２を側面断面視にて模式的に表している。また、図５の右上では、パンチ刃２２を斜視にて表している。
【００４７】
上述したように、パンチ刃２２は、断面視が略蹄形状となる半円筒形状に形成され、下端には刃先が形成されている。パンチ刃２２は、パンチ２０が下方に移動した際には、ダイス孔１１に挿嵌される。
【００４８】
パンチ刃２２の刃先（ダイス１０側の先端）には、第一傾斜角α１が形成されている。なお、第一傾斜角α１とは、パンチ刃２２の刃先からパンチ２０の移動方向（上下方向）と直交する方向へ延出する線分（図５において水平方向へ延出する線分）に対する、ワークＷのスクラップが流れていく面（傾斜面）の角度である。第一傾斜角α１を形成する傾斜面は、具体的には、パンチ刃２２の刃先にて、進行方向の前側から後側に向かって斜め下方に傾斜する斜面２２Ａとして形成されている。
【００４９】
パンチ刃２２の刃先の進行方向の前側の端面、即ち第一傾斜角α１を形成する斜面２２Ａには、第一傾斜角α１とは反対側の方向に傾斜する第二傾斜角α２が形成されている。
【００５０】
具体的には、パンチ刃２２における刃先の端面となる斜面２２Ａには、斜面２２Ａからパンチ刃２２の厚み方向内側に向かって上方へ傾斜する傾斜面２２Ｂが形成されており、パンチ２０の移動方向（上下方向）と直交する方向へ延出する線分（図５において水平方向へ延出する線分）に対する、傾斜面２２Ｂの角度が第二傾斜角α２となっている。つまり、傾斜面２２Ｂは、斜面２２Ａにて、進行方向の前側から後側に向かって斜め上方に傾斜する斜面として形成されている。
【００５１】
また、パンチ刃２２のシャー量Ａは、パンチ刃２２のストローク量ＢおよびワークＷの板厚Ｃとの相関において、以下に示す関係を有するように形成されている。
シャー量Ａ≧ストローク量Ｂ−板厚Ｃ
【００５２】
なお、シャー量Ａとは、パンチ刃２２にてワークＷを実際に剪断する刃の、パンチ２０の上下移動方向の長さである。ここで、シャー量Ａとは、パンチ刃２２の先端側で第一傾斜角α１が形成されている部分の上下方向の長さである。また、ストローク量Ｂとは、実際にパンチ刃２２が上下移動する量である。
【００５３】
ニブラ５０の効果について説明する。
従来、パンチ刃の先端側に、ニブラの進行方向の前側へ向かうに従って上方へ傾斜する傾斜角が形成されるニブラでは、ワークの切断時において、進行方向の後側にパンチ刃がずれようとしていた。言い換えれば、切断時において、ワークから受ける力がパンチ刃に対して後側へ作用して、パンチ刃が傾斜角の傾斜面で後側へ滑るような状態が発生していた。進行方向の後側にパンチ刃がずれた場合には、切断距離が小さくなり、加工負荷が増大していた。
【００５４】
本実施形態のニブラ５０では、パンチ刃２２の刃先にはニブラの進行方向の前側へ向かうに従って上方へ傾斜する傾斜角である第一傾斜角α１が形成されているとともに、第一傾斜角α１が形成される斜面２２Ａに、第一傾斜角α１とは逆側の角度である第二傾斜角α２を有する傾斜面２２Ｂが形成されている。
【００５５】
そのため、パンチ刃２２にてワークＷを切断する際には、パンチ刃２２の刃先には、第一傾斜角α１によりワークから受ける力が後側へ作用するが、第二傾斜角α２によりワークから受ける力が前側へ作用することとなるため、第一傾斜角α１による後側へ作用する力が、第二傾斜角α２による前側へ作用する力により打ち消されて、後側へのパンチ刃２２のずれを抑制することができる。
【００５６】
言い換えれば、パンチ刃２２が第一傾斜角α１の傾斜面にて後側へ滑ることを抑制できる。そのため、ニブラ５０のパンチ刃２２の加工負荷を低減できる。
【００５７】
また、パンチ刃２２のシャー量Ａ、パンチ２０のストローク量Ｂ、およびワークＷの板厚Ｃが、シャー量Ａ≧ストローク量Ｂ−板厚Ｃ、との関係を有するように構成することによって、パンチ刃２２の刃先が移動速度０から切断仕事を開始する（例えば、図５に示すように、パンチ刃２２の刃先の先端が、ワークＷの上面に接触している状態からワークＷの切断が開始される）ため、パンチ刃２２とワークＷの接触音（ブレークスルー音）の発生を防止できる。そのため、ニブラ５０による作業時の騒音を低減できる。
【符号の説明】
【００５８】
１０      ダイス
１１      ダイス孔
２０      パンチ
２２      パンチ刃
３０      ケース
５０      ニブラ
【図１】
2014108460.tif 000003
【図２】
2014108460.tif 000004
【図３】
2014108460.tif 000005
【図４】
2014108460.tif 000006
【図５】
2014108460.tif 000007