(57)【要約】【課題】バリの発生を低減できる剪断加工装置および剪断加工方法を提供する。【解決手段】剪断加工装置１００は、板状材料ＰＬの一部を固定型１２、押圧型２２およびコンプレッションスプリング２５とで構成されたクランプ機構ＣＬで固定するとともに、保持型１３に対して潰し型２３を下降させて、保持型１３と潰し型２３との間で板状材料ＰＬを挟圧して板状材料ＰＬを所定量だけ押潰し、その後、保持型１３と潰し型２３とによって板状材料ＰＬの両面を挟持しながら、クランプ機構ＣＬに対して下降させることによって、板状材料ＰＬを剪断する。【選択図】　図２
2004050197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状材料の一部分を固定するクランプ機構、
前記板状材料の残りの部分を保持する保持型、
前記保持型に対して接近することによって、前記保持型との間で前記板状材料を挟圧し、前記板状材料を所定量だけ押潰す潰し型、および
所定量だけ押潰された前記板状材料の両面を挟持しながら、前記クランプ機構に対して前記板状材料の板厚方向に相対移動することによって、前記板状材料を剪断する分離機構を備えたことを特徴とする剪断加工装置。
【請求項２】
更に、固定部を備え、前記分離機構は前記保持型と前記潰し型とによって構成されるとともに、前記固定部と前記保持型との間に弾性機構を設けることによって、前記保持型に所定量の設定荷重を与え、前記板状材料を所定量だけ押潰した後、更に、前記潰し型が前記保持型に対して接近することによって、前記設定荷重より大きな荷重で前記潰し型が前記保持型を押圧し、前記潰し型と前記保持型とが前記板状材料を挟持しながら前記クランプ機構に対して移動することによって、前記板状材料を剪断することを特徴とする請求項１記載の剪断加工装置。
【請求項３】
前記潰し型は、前記板状材料を潰すための潰し刃と、前記潰し刃の近傍に設けられた凹部と、前記潰し刃と前記凹部とを連結する斜面部とによって構成されるとともに、前記潰し刃と前記斜面部との間には半径３．５ｍｍ以上の曲面部を備えたことを特徴とする請求項１記載の剪断加工装置。
【請求項４】
板状材料の一部分を固定するとともに、前記板状材料の残りの部分を挟圧することによって前記板状材料を所定量だけ押潰し、その後、所定量だけ押潰された前記板状材料の両面を挟持しながら、固定された前記板状材料の一部分に対してその板厚方向に相対移動することによって、前記板状材料を剪断することを特徴とする剪断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状材料を剪断する剪断加工装置および剪断加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
板状材料を剪断する剪断加工装置および剪断加工方法に関する従来技術としては、特開２０００−１１７３４４号公報に開示されたものがある。この公報に開示された従来技術は、バリの発生を低減することを目的としたもので、板状材料の打抜き部を加圧具によって加圧することによって薄肉にし、更に、薄肉となった打抜き部をパンチにて打抜いて分離する加工方法であった。
【０００３】
しかしながら、本発明の発明者が、上述した従来技術による板状材料の剪断加工方法を試したところ、板状材料の種類によっては、剪断加工時のバリの低減が完全なものではなく、特に、板厚が１ｍｍ未満であるような薄板の材料を剪断加工する際には、バリの発生により、その仕上りは満足できるものではなかった。
【０００４】
【発明の概要】
本発明は、上述した従来技術の課題を解消するもので、その目的は、バリの発生を低減できる剪断加工装置および剪断加工方法を提供することである。
【０００５】
本発明の第１の発明においては、板状材料の一部分を固定するクランプ機構、前記板状材料の残りの部分を保持する保持型、前記保持型に対して接近することによって、前記保持型との間で前記板状材料を挟圧し、前記板状材料を所定量だけ押潰す潰し型、および所定量だけ押潰された前記板状材料の両面を挟持しながら、前記クランプ機構に対して前記板状材料の板厚方向に相対移動することによって、前記板状材料を剪断する分離機構を備えたことを特徴とする剪断加工装置とした。
【０００６】
この第１の発明の構成によれば、分離機構がクランプ機構に対して板状材料の板厚方向に相対移動して板状材料を剪断するとき、所定量だけ押潰された板状材料の両面を挟持しているため、周辺部から剪断部への材料の流れこみが防止され、バリの発生が低減される。
【０００７】
上述した第１の発明の詳細な構成においては、更に、固定部を備え、前記分離機構は前記保持型と前記潰し型とによって構成されるとともに、前記固定部と前記保持型との間に弾性機構を設けることによって、前記保持型に所定量の設定荷重を与え、前記板状材料を所定量だけ押潰した後、更に、前記潰し型が前記保持型に対して接近することによって、前記設定荷重より大きな荷重で前記潰し型が前記保持型を押圧し、前記潰し型と前記保持型とが前記板状材料を挟持しながら前記クランプ機構に対して移動することによって、前記板状材料を剪断することを特徴とする第１の発明記載の剪断加工装置とした。
【０００８】
この第１の発明の詳細な構成によれば、板状材料を所定量だけ押潰した後、潰し型と保持型とが板状材料を挟持しながら板状材料を剪断することにより、潰し型を移動するのみで板状材料の潰し、および剪断を連続的に行うことができ、生産性がよく、構成が簡素であり、小型、軽量で低コストな剪断加工装置とすることができる。
【０００９】
また、第１の発明の別の詳細な構成においては、前記潰し型は、前記板状材料を潰すための潰し刃と、前記潰し刃の近傍に設けられた凹部と、前記潰し刃と前記凹部とを連結する斜面部とによって構成されるとともに、前記潰し刃と前記斜面部との間には半径３．５ｍｍ以上の曲面部を備えたことを特徴とする第１の発明記載の剪断加工装置とした。
【００１０】
この第１の発明の別の詳細な構成によれば、潰し型の潰し刃と斜面部との間に半径３．５ｍｍ以上の曲面部を備えたことにより、板状材料を潰す時に曲面部によって剪断部から材料が円滑に流出して凹部へと到達するため、一層、バリの発生の少ない剪断加工装置とすることができる。
【００１１】
本発明の第２の発明においては、板状材料の一部分を固定するとともに、前記板状材料の残りの部分を挟圧することによって前記板状材料を所定量だけ押潰し、その後、所定量だけ押潰された前記板状材料の両面を挟持しながら、固定された前記板状材料の一部分に対してその板厚方向に相対移動することによって、前記板状材料を剪断することを特徴とする剪断加工方法とした。
【００１２】
この第２の発明の構成によれば、固定された板状材料の一部分に対して、その板厚方向に相対移動して板状材料を剪断するとき、所定量だけ押潰された板状材料の両面を挟持しているため、周辺部から剪断部への材料の流れこみが防止され、バリの発生が低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明による剪断加工装置１００（図１に示す）によって剪断加工される製品の一例を表す。図にあるように、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属材料によって形成された、厚さ０．数ｍｍの板状材料ＰＬに対し、本発明による剪断加工装置１００によって剪断加工が施され、中央部ＣＥが打抜かれて、中央部ＣＥと周辺部ＦＲとに分離される。中央部ＣＥは製品化されるために次工程へと送られる。尚、本発明による剪断加工装置１００によって剪断加工される板状材料ＰＬは、必ずしも厚さ０．数ｍｍのものでなければならないわけではなく、あらゆる板厚の材料に適用できる。
【００１４】
図１は、本発明の実施の形態による剪断加工装置１００の横断面図である。図１は、剪断加工装置１００の上型２０が、下死点にある時（板状材料ＰＬを剪断する状態）を表している。剪断加工装置１００は、下型１０と上型２０とを備えており、図１において、下型１０と上型２０との間には、上述した板状材料ＰＬが設置されている。
【００１５】
下型１０は、図示しないプレス装置の型台の上に載置されており、一方、上型２０は、図示しないプレス装置の駆動機構にその上端が連結されている。上型２０は、プレス装置の駆動機構からの駆動力によって図において下降し、下型１０と係合することによって、板状材料ＰＬを剪断する。その後、プレス装置の駆動機構によって、上型２０に対し剪断時と逆方向に駆動力が働き、上型２０が図において上方へ引き上げられ、上型２０と下型１０との間には所定の間隔が維持される。
【００１６】
下型１０は、最下部に設置された本発明の固定部である基台１１と、基台１１の中央部に固定されたほぼ長方形の固定型１２と、基台１１に対し図において上下方向に移動可能で、固定型１２を取囲む枠状の保持型１３とを備えている。基台１１は、図に示されたように、２層の部材から構成されている。保持型１３は、固定型１２の周囲において、板状材料ＰＬを保持する機能を備える。保持型１３には、段付形状の貫通孔であるガイド孔１３ａが設けられており、ガイド孔１３ａの上部には段部１３ａ１が設置されている。
【００１７】
また、ガイド孔１３ａにはガイドピン１４がその軸方向に移動可能に挿通されている。ガイドピン１４の上端は大径とされ、ガイド孔１３ａの段部１３ａ１と係合するように、肩部１４ａが設置されている。一方、ガイドピン１４の下端は、基台１１にネジ止めされて固定されている。ガイドピン１４は、保持型１３が基台１１に対して図の上下方向に移動するときに、保持型１３の案内の役割を果たす。
【００１８】
更に、基台１１と保持型１３との間には、本発明の弾性機構に該当するコンプレッションスプリング１５が、ガイドピン１４を取り囲むように介装されており、保持型１３はコンプレッションスプリング１５からスプリング力を受けることによって、図１において上方へと付勢され、下型１０が上型２０と係合していない状態において、ガイドピン１４の肩部１４ａがガイド孔１３ａの段部１３ａ１と係合することによって位置決めされ保持される。この状態において、保持型１３と基台１１間には所定量のすきまが設定されるとともに、保持型１３にはコンプレッションスプリング１５による所定量ＳＦ１の上向き荷重が与えられている。
【００１９】
尚、下型１０が上型２０と係合していない状態において、固定型１２と保持型１３との図において上端面は、ほぼ画一とされている。また、ガイドピン１４およびコンプレッションスプリング１５は、下型１０に複数個設置されているが、図１においては、そのうちの１つのみを示している。
【００２０】
上型２０は、上述したプレス装置の駆動機構に連結される基盤２１と、基盤２１に対し図において上下方向に移動可能で、下型１０の固定型１２に対応してほぼ長方形をした押圧型２２と、基盤２１に固定され、下型１０の保持型１３に対応して押圧型２２を取囲む枠状の潰し型２３とを備えている。基盤２１は、図に示されたように、４層の部材から構成されている。
【００２１】
また、基盤２１には、段付形状の貫通孔であるガイド孔２１ａが設けられており、ガイド孔２１ａの上部には段部２１ａ１が設置されている。更に、ガイド孔２１ａにはガイドピン２４がその軸方向に移動可能に挿通されている。ガイドピン２４の上端は大径とされ、ガイド孔２１ａの段部２１ａ１と係合するように、肩部２４ａが設置されている。一方、ガイドピン２４の下端は、押圧型２２にネジ止めされて固定されている。ガイドピン２４は、押圧型２２が基盤２１に対して図の上下方向に移動するときに、押圧型２２の案内の役割を果たす。
【００２２】
更に、基盤２１と押圧型２２との間には、コンプレッションスプリング２５が、ガイドピン２４を取り囲むように介装されており、押圧型２２はコンプレッションスプリング２５からスプリング力を受けることによって、図１において下方へと付勢され、下型１０が上型２０と係合していない状態において、ガイドピン２４の肩部２４ａがガイド孔２１ａの段部２１ａ１と係合することによって位置決めされ保持される。この状態において、押圧型２２と基盤２１間には所定量のすきまが設定されるとともに、押圧型２２にはコンプレッションスプリング２５による所定量ＳＦ２の下向き荷重が与えられている。尚、荷重ＳＦ２は上述の荷重ＳＦ１より小さく設定されている。
【００２３】
尚、下型１０が上型２０と係合していない状態において、押圧型２２の下端面は潰し型２３の下端面よりも図において下方にあるように設定されている（図２（ａ）に示す）。また、ガイドピン２４およびコンプレッションスプリング２５は、上型２０に複数個設置されているが、図１においては、そのうちの１つのみを示している。尚、図３に明瞭に示したように、押圧型２２の右端部は固定型１２の右端部に対して、図上左方にずらしている。これによって、潰し型２３と押圧型２２とが当接することがなく、潰し型２３が押圧型２２に対して上下動しても、潰し型２３と押圧型２２との間で摩擦抵抗による損失が発生することがない。
【００２４】
押圧型２２は、下型１０の固定型１２およびコンプレッションスプリング２５とによって、本発明のクランプ機構ＣＬを構成し、後述するように、剪断加工装置１００の作動時（下型１０と上型２０との係合時）に、固定型１２と押圧型２２とによって板状材料ＰＬの中央部（剪断加工後に中央部ＣＥとなる部分）を挟持し固定する。また、潰し型２３は後述するように、その下面に潰し刃２３ａ（図２および図３に示す）を備え、下型１０の保持型１３およびコンプレッションスプリング１５とによって、本発明の分離機構ＤＩを構成して、板状材料ＰＬの、上述したクランプ機構ＣＬによって挟持した部分の周辺部（剪断加工後に周辺部ＦＲとなる部分）を挟圧し剪断する。
【００２５】
尚、コンプレッションスプリング１５およびコンプレッションスプリング２５は、保持型１３および押圧型２２に対して、所定量の設定荷重を発生させるものであれば、ガスを封入した室あるいはゴム等の弾性体に置き換えることが可能である。
【００２６】
下型１０の基台１１には、メインガイドピン３０が嵌入されることによって固定されている。一方、上型２０の基盤２１には、スリーブ２１ｂが固定されており、スリーブ２１ｂの内周部には、メインガイドピン３０の上部が摺動可能に挿通されている。メインガイドピン３０は、上型２０が下型１０に対して図の上下方向に移動したときに、上型２０の案内の役割を果たす。メインガイドピン３０は、下型１０と上型２０の間に複数個設置されているが、図１においては、そのうちの１つのみを示している。
【００２７】
以下、図２を用いて、本発明の剪断加工装置１００を用いた剪断加工方法について説明する。図２は、図１に示した剪断加工装置１００の要部の作動を、拡大して表した模式的な図である。尚、図２において、クランプ機構ＣＬのコンプレッションスプリング２５および分離機構ＤＩのコンプレッションスプリング１５は省略している。また、図２（ａ）〜図２（ｅ）において、矢印Ｆは潰し型２３にかかる荷重ベクトルを、コンプレッションスプリング１５により保持型１３にかかる荷重ＳＦ１のベクトルと対応させて記載している。
【００２８】
図２（ａ）において、上型２０はプレス装置の駆動機構によって上死点に置かれ、下型１０と上型２０は互いに非係合の状態にあり、その間には所定の間隔が備えられている。この状態において、例えば厚さ０．１ｍｍの板状材料ＰＬを固定型１２および保持型１３の上に載せ、これによって板状材料ＰＬは固定型１２および保持型１３によって保持される。
【００２９】
次に、プレス装置の駆動機構によって、基盤２１に駆動力を与えて、上型２０を下型１０に対し下方に移動させる。すると、図２（ｂ）にあるように、最初に上型２０の押圧型２２の下面が板状材料ＰＬの上面に接し、下型１０の固定型１２とともに板状材料ＰＬを挟持するようになる。前述したように、押圧型２２と基盤２１との間に介装されたコンプレッションスプリング２５によって、押圧型２２と基盤２１との間には所定量ＳＦ２の荷重が設定されているため、上型２０が板状材料ＰＬに当接しながら下降するにしたがってコンプレッションスプリング２５が圧縮され、その荷重は増加し、クランプ機構ＣＬを構成する押圧型２２と固定型１２は、荷重ＳＦ２以上で板状材料ＰＬの中央部を挟持し固定する。
【００３０】
その後、プレス装置の駆動機構の働きによって、上型２０が更に下降すると、図２（ｃ）にあるように潰し型２３の下面の潰し刃２３ａが板状材料ＰＬに当接する。この時点では、潰し型２３が板状材料ＰＬを押圧する荷重が、上述した保持型１３と基台１１との間に介装されたコンプレッションスプリング１５の設定荷重ＳＦ１より小さいため、保持型１３は移動させられることがない。従って、図２（ｄ）にあるように、潰し型２３が保持型１３に対し接近して、板状材料ＰＬが保持型１３と潰し型２３との間で挟圧され、潰し型２３の潰し刃２３ａによって、その上面から押潰（切断）され始める。
【００３１】
上型２０の下降が進むにつれ板状材料ＰＬの潰しが進行して、板状材料ＰＬが所定量だけ押潰されて（所定量だけ切断されて）、加工前の板厚が０．１ｍｍであった板状材料ＰＬの潰し部の残りの厚さが０．０２ｍｍとなると、潰し型２３が板状材料ＰＬを介して保持型１３を押圧する荷重が、コンプレッションスプリング１５による設定荷重ＳＦ１に到達する。潰し型２３が保持型１３を押圧する荷重が、コンプレッションスプリング１５による設定荷重ＳＦ１以上になると、コンプレッションスプリング１５の圧縮が開始して保持型１３が下降するため、図２（ｅ）に示したように、潰し型２３と保持型１３とで板状材料ＰＬを挟持しながら一体となって、固定型１２および押圧型２２（クランプ機構ＣＬ）に対して下降する（クランプ機構ＣＬに対して、板状材料ＰＬの板厚方向に相対移動する）。したがって、板状材料ＰＬが潰し型２３と保持型１３とによって挟持されながら剪断される。
【００３２】
板状材料ＰＬが剪断された後、プレス装置の駆動装置によって上型２０に対し剪断時と逆方向に駆動力が働き、上型２０が図において上方へ引き上げられる。上型２０が図１の上方へと戻されることによって、押圧型２２の固定型１２に対する押圧が解除されるため、剪断加工された板状材料ＰＬの中央部ＣＥの取出しが可能となるとともに、係合していた潰し型２３の上昇に伴い、自由となった保持型１３がコンプレッションスプリング１５のスプリング力によって上方へ戻されるため、板状材料ＰＬの周辺部ＦＲも保持型１３によって自動的に上方に払い出される。
【００３３】
上述した実施の形態によれば、板状材料ＰＬの一部を固定したクランプ機構ＣＬに対して、板状材料ＰＬのその他の部分を、その板厚方向に相対移動させることによって板状材料ＰＬを剪断する時、剪断部を潰し型２３と保持型１３によって挟持しているため、周辺部から剪断部へ材料が流れ込むことを防ぐことができ、剪断加工によるバリの発生を低減することができる。
【００３４】
また、上述した実施の形態によれば、保持型１３と基台１１との間に所定量の設定荷重を備えたコンプレッションスプリング１５を介装して、分離機構ＤＩを構成したため、上型２０を下降させるのみで、板状材料ＰＬの潰し加工および剪断加工を連続的に行うことができ、打抜き刃具の取換え、あるいは板状材料ＰＬのクランプ換え等を行う必要がなく、加工時間の短い剪断加工装置１００とすることができる。
【００３５】
更に、上述した実施の形態によれば、剪断加工後の上型２０の上昇に伴って、コンプレッションスプリング１５のスプリング力により保持型１３が上方に戻されるため、板状材料ＰＬの周辺部ＦＲも自動的に保持型１３により上方に払い出され、剪断加工後の板状材料ＰＬのプッシュバック（剪断された材料同士が完全に分離せずに、互いに連結したままの状態を維持すること）を防止することができる。
【００３６】
次に、図３を用いて本発明の潰し型２３の形状について詳述する。図３は、剪断加工装置１００によって、板状材料ＰＬに対し剪断加工を行った時の要部を、拡大して表した模式図である。図にあるように、潰し型２３の潰し刃２３ａには、凹部２３ｂが斜面部２３ｃを介して連結されている。凹部２３ｂは、その下面が潰し刃２３ａの刃面より所定量後退した形状をしており、潰し刃２３ａによって板状材料ＰＬを潰す時に、材料が流入するスペースを備えている。更に、潰し刃２３ａと斜面部２３ｃとは、曲面部２３ｄによって接続されている。曲面部２３ｄは、その半径が３．５ｍｍ以上となる形状にすることが望ましい。
【００３７】
板状材料ＰＬが潰される際に、潰し刃２３ａによって押し退けられた材料は、斜面部２３ｃを介して凹部２３ｂへと流入する。この時、潰し刃２３ａと斜面部２３ｃとの間に曲面部２３ｄを備えたことにより、材料が更に円滑に流出して凹部２３ｂへと到達するため、バリの発生を一層低減できる。特に、曲面部２３ｄの半径を３．５ｍｍ以上とすれば、その効果が著しい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による剪断加工装置の断面図である。
【図２】本発明による剪断加工装置の下型の上に板状材料を設置したところを表す図（ａ）、剪断加工装置の固定型と押圧型とで板状材料を固定したところを表す図（ｂ）、剪断加工装置の潰し型が板状材料に当接したところを表す図（ｃ）、剪断加工装置の潰し型で板状材料を押潰しているところを表す図（ｄ）および剪断加工装置の潰し型と保持型で板状材料を剪断したところを表す図（ｅ）である。
【図３】本発明による剪断加工装置の潰し型の形状を詳説するための模式図である。
【図４】本発明による剪断加工装置によって加工される製品の一例を表す斜視図である。
【符号の説明】
１０…下型、１１…基台、１２…固定型、１３…保持型、１５…コンプレッションスプリング、２０…上型、２２…押圧型、２３…潰し型、２３ａ…潰し刃、２３ｂ…凹部、２３ｃ…斜面部、２３ｄ…曲面部、１００…剪断加工装置、ＣＬ…クランプ機構、ＤＩ…分離機構
【図１】
2004050197.tif 000003
【図２】
2004050197.tif 000004
【図３】
2004050197.tif 000005
【図４】
2004050197.tif 000006