(57)【要約】【課題】ホロー部を有するロール成形材の剪断小口が維持された断面形状を有し、材料ロスを最小限に抑えた所定長さのロール成形材を提供する。【解決手段】断面形状の少なくとも一部に仕切壁１１と周囲壁１２とからなる中空状のホロー部１０を有するロール成形材９の剪断方法であって、前記仕切壁１１を鉛直方向に保持した状態で、ホロー部１０の上方側の前記仕切壁１１と前記周囲壁１２との交叉部Ｃを加圧始点とし、ロール成形材９の長手方向に直交状に上方から加圧してロール成形材９を剪断する。【選択図】　　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面形状の少なくとも一部に仕切壁と周囲壁とからなる中空状のホロー部を有するロール成形材の剪断方法であって、前記仕切壁を鉛直方向に保持した状態で、ホロー部の上方側の前記仕切壁と前記周囲壁との交叉部を加圧始点とし、ロール成形材の長手方向に直交状に上方から加圧してロール成形材を剪断するようにしたことを特徴とするホロー部を有するロール成形材の剪断方法。
【請求項２】
断面形状の少なくとも一部に仕切壁と周囲壁とからなる中空状のホロー部を有するロール成形材の剪断装置であって、剪断装置は主要部をダイとパンチを一体的に構成するダブルカット方式のダイセットからなり、ダイには前記仕切壁が鉛直方向となるようロール成形材を挿通すると挿通孔を有し、上下動可能な加圧手段に保持されたパンチの刃先がホロー部の上方側の前記仕切壁と前記周囲壁との交叉部の直上に位置させるようにして、ロール成形材の長手方向に直交状に上方からパンチを圧下させてロール成形材を剪断するようにしたことを特徴とするホロー部を有するロール成形材の剪断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製のドアやサッシの枠に用いられるホロー部を有するロール成形材の剪断方法およびその剪断装置に関し、特に、アンコイラーから供給される薄板鋼板をロールフォーミング工程を経てホロー部を有するロール成形材を次工程の走間剪断工程において連続的に所定寸法に剪断可能とするホロー部を有するロール成形材の剪断方法およびその剪断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ホロー部を有するロール成形材を剪断する場合、金型製作費を低減といわゆる手離れをよくするために、成形材を両側から二つの刃型で挟み、一方の刃型を他方の刃型に沿わせて下降させることにより成形材を剪断するシングルカット方式の剪断方法が採用されていた。また、複雑な断面形状からなる非対称形をしたソリッド部とホロー部とからなるロール成形材を剪断する場合、どの部位にパンチの刃先を向けて剪断するかは作業者の経験と勘に依存していた。かかる従来技術においては、ホロー部を有するロール成形材の剪断に次のような問題が生じていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、シングルカット方式の剪断方法では、ロール成形材は片持ち梁の状態に置かれ、しかもホロー部は中空である。したがってロール成形材の断面が剪断力によって変形や捩れが生じやすく、特にホロー部には芯材を充填することがロール成形上困難であるから、加圧力によって圧潰されやすいため形状の崩れが著しくなっていた。一方、形状の変形を最小限に抑えようとする作業者の経験と勘にも限界がある。
【０００４】
その改善策として、ダイに形成した挿通孔にロール成形材を挿通させ、パンチをダイの上方から圧下させて剪断するダブルカット方式が考えられるが、単にこの方式を採用するとしても、ソリッド部の変形はある程度抑えられてもホロー部の圧潰は依然解消できない。したがってロール成形材の断面の変形は全体としては抑えることが困難であった。
【０００５】
そのため従来技術によって所定寸法のロール成形材にするには、あらかじめ変形や潰れ等を考慮した余裕長を所定寸法の両端部に設ける必要がある。このため、定寸のロール成形材を得るには別途余裕長の部分を切断する必要がある。このような余裕長は材料のスクラップ率の増加を招来するばかりでなく作業工数も増え、結果としてシングルカット方式の金型製作費の節減を賄うことができなかった。
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の課題を抜本的に解決するために創案されたものであって、ホロー部を有するロール成形材であって、特にホロー部の加圧による潰れ等の変形を最小限に抑えることによって、剪断小口が維持された断面形状を有する所定寸法のロール成形材を簡易方法によって量産可能とし、しかもスクラップの低減や作業効率の向上を図るホロー部を有するロール成形材の剪断方法およびその剪断装置を提供せんとするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のホロー部を有するロール成形材の剪断方法は、請求項１に記載したように、断面形状の少なくとも一部に仕切壁と周囲壁とからなる中空状のホロー部を有するロール成形材の剪断方法であって、前記仕切壁を鉛直方向に保持した状態で、ホロー部の上方側の前記仕切壁と前記周囲壁との交叉部を加圧始点とし、ロール成形材の長手方向に直交状に上方から加圧してロール成形材を剪断するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明のホロー部を有するロール成形材の剪断装置は、請求項２に記載したように、断面形状の少なくとも一部に仕切壁と周囲壁とからなる中空状のホロー部を有するロール成形材の剪断装置であって、剪断装置は主要部をダイとパンチを一体的に構成するダブルカット方式のダイセットからなり、ダイには前記仕切壁が鉛直方向となるようロール成形材を挿通する挿通孔を有し、上下動可能な加圧手段に保持されたパンチの刃先がホロー部の上方側の前記仕切壁と前記周囲壁との交叉部の直上に位置させるようにして、ロール成形材の長手方向に直交状に上方からパンチを圧下させてロール成形材を剪断するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
このように構成したことにより、高度な技能に依拠するまでもなく、画一的に剪断面の変形を最小限に抑えることができる。また、総体的に作業効率や生産効率を向上させることができ、結果的に製品のコスト低減を図ることもできる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１ないし図４は本発明の剪断装置に係り、図１は、ダブルカット方式のダイセットの断面（ロール成形材の断面が現れる方向）概略図、図２はその正面（ロール成形材の長手方向）概略図、図３はダイセットを装備した走間剪断装置の部分正面図、図４はダイの挿通孔、ロール成形材、パンチの相互関係を示す断面詳細図とである。図１に示されるように、１はダブルカット方式のダイセットであって、パンチホルダ２はガイドポスト３に案内されて上下動する。パンチ４はパンチブレード５に装備される。一方ダイ６はダイホルダ７に固定されている。これらダイセット１の構造は従来のダイセットの構造と同様であるので、特に本発明に固有な特徴を有するものではない。
【００１２】
ダイ６には、ロール成形材９を挿通するための挿通孔８が図２に示されるように水平に貫通する。挿通孔８は、ロール成形材９の断面外形寸法にクリアランスδをもって略同一形状に加工される。
【００１３】
ここでロール成形材９の断面形状は、もっとも簡素化したホロー部１０のみよりなるものとした。ホロー部１０は直線状の仕切壁１１と湾曲状の周囲壁１２とでロール成形されて中空状になって、断面視において略Ｄ形状をしている。
【００１４】
ホロー部１０の上方側に位置し、仕切壁１１と周囲壁１２とが交叉する部位を交叉部Ｃと称する。交叉部Ｃは厳密には、図４に示されるように、仕切壁１１の内壁１１ａの上端と周囲壁１２の内壁１２ａの上端の交点である。
【００１５】
さて、このようなホロー部１０のみからなるロール成形材９の形状に伴い、ダイ６の挿通孔８の断面形状も中空状の略Ｄ形状となるが、挿通孔８はロール成形材９の仕切壁１１が鉛直方向となるように孔あけされる。
【００１６】
この結果、仕切壁１１に対向する挿通孔８の挿通壁８ａと交叉部Ｃを通る垂線Ｘ−Ｘとの関係は、垂線Ｘ−Ｘが挿通壁８ａより図４の右側にクリアランスδプラス仕切壁１１の板厚ｔ分だけ変位している。このように垂線Ｘ−Ｘの位置を明らかにするのは、後記するようにパンチ４の刃先４ａをこの垂線Ｘ−Ｘに合致させるためである。
【００１７】
そしてパンチ４の刃先４ａは、上記垂線Ｘ−Ｘ上に位置するようにパンチブレード５に固着される。
【００１８】
つぎに、図２に示されるように、パンチ４は、ダイ６に鉛直方向に孔あけされたパンチ案内孔６ａに上方の待機姿勢から鉛直下方に向けて移動姿勢に入ると、刃先４ａが交叉部Ｃに至ってロール成形材９の剪断をスタートするようになっている。パンチ４の刃の厚さはロール成形材９の板厚が０．４〜１．６ｍｍ程度の薄板鋼板であれば、３ｍｍ程度で十分である。
【００１９】
なお、パンチ４の矢弦４ｂ、４ｃは曲線形状を有するが、該形状における各部位の曲率はホロー部１０の形状によって変化させるように予め調整されている。
【００２０】
また図３に示される走間剪断装置１３において、上ベース１４の下面とベッド１５の上面には、それぞれ上レール１６、下レール１７が対向して敷設してあり、パンチ４のパンチホルダ２およびダイ６のダイホルダ７に設けた走行溝が上記レール１６、１７と係合してパンチ４、ダイ６はシリンダ１８の加圧により同時にレール１６、１７を走行するようになっている。
【００２１】
さらにダイ６の挿通孔８に、前工程で成形されたロール成形材９を挿通させ、シリンダ１８でパンチ４、ダイ６を矢印方向に走行させて、ロール成形材９の走行速度と同期に至った時点で、パンチホルダ２を下降させることにより、該パンチホルダ２に懸架されたパンチ４が下降してロール成形材９を剪断する。
【００２２】
つぎに、上記のように構成された剪断装置を用いてホロー部１０を有するロール成形材９の剪断方法について説明する。
【００２３】
図示しない前工程のロール成形機により所定形状（断面視において略Ｄ形状）に成形されたロール成形材９は、走間剪断装置１３にその先端が至り、挿通孔８に挿通される。
【００２４】
ロール成形材９を所望の長さＬに切断するため、パンチ４の剪断開始時のパンチ４の位置を起点とし、上記長さＬの位置に図示しないストッパーが設けられており、ロール成形材９の先端が該ストッパーに当接することにより、ストッパーの接触信号がシリンダー１８の駆動制御部Ｍに伝達される。するとシリンダー１８の圧力によってダイセット１がレール１６、１７に沿って走行移動する。
【００２５】
しかしてロール成形材９の走行速度とダイセット１の移動速度が同調した時点で、今まで待機姿勢にあったパンチ４が、刃先４ａが垂線Ｘ−Ｘに沿って移動姿勢に入るよう下降し、パンチ４の加圧力によってロール成形材９が剪断される。
【００２６】
ここで剪断時におけるパンチ４のロール成形材９に対する加圧作用を、図４に基づいて力学的観点から解析する。
【００２７】
パンチ４の刃先４ａがホロー部１１の外面の交叉部Ｃに至ると、刃先４ａの集中加重により仕切壁１１および周囲壁１２には内部応力が発生する。この内部応力は仕切壁１１については、板厚ｔの上方から下方への圧縮応力とともに挿通壁８ａ側への曲げ応力の合成として発生する。しかし仕切壁１１は挿通壁８ａとのクリアランスδ（ロール成形材９を一定プラス交差内で挿通させることができるようにするための微小寸法）内で撓みを生ずるに過ぎず、仕切壁１１のスプリングバックを考慮すれば塑性的な曲げ変形や座屈変形を起こすおそれがない。
【００２８】
一方、周囲壁１２の内部応力は、板厚に沿って上方から下方への圧縮応力とともに分力として中空側への曲げ応力も発生する。しかし、この分力は矢弦４ｃの曲面によって最小限に抑えられるように矢弦４ｃの曲率が設定されているから（剪断に係る周囲壁１２の板厚に矢弦４ｃが極力直交するように設定されている）、周囲壁１２が中空側に圧潰されることはない。
【００２９】
したがって、パンチ４の加圧作用（剪断力）によってロール成形材９は、断面形状を阻害されることなく剪断される。また前記したようにパンチ４は刃厚が薄刃であってダブルカット方式によるから、バリの発生やスクラップの発生も可及的に最小なものとすることができる。
【００３０】
以上は極めて単純な断面形状をしたホロー部１０のみを有するロール成形材９の剪断方法について説明したが、複雑な断面形状に係るホロー部１０を有するロール成形材９の剪断方法について以下説明する。
【００３１】
図５は、自動車のドアサッシ用のホロー部１０を有するロール成形材９Ａの断面形状であって、ロール成形材９Ａはソリッド部１９とホロー部１０とが一体成形されてドアサッシの機能を果たす。すなわち仕切壁１１を共通にし、下方に向けた開口を有する断面がリップ溝形形状のソリッド部１９は、図示しないグレージングチャンネルを被冠してガラス溝となる部分である。一方、ホロー部１０の断面形状は既述の略Ｄ形状と近似した中空状の仕切壁１１と湾曲状の周囲壁１２とからなり、ドアの外部見付け面をなす。ロール成形材９Ａの材質は薄板鋼板であって、Ｐはロール成形によって重合する薄板鋼板同士を結合するためのスポット溶接（ピッチ５０ｍｍ内外）を示す。
【００３２】
この種のロール成形材９Ａ（長手方向の端部処理加工が一部施される）はＵ字状に三次元加工されてその端部は、自動車の流れ生産工程において、サッシロアーに短時間で嵌め込みしなければならないから、端部の断面が変形していれば生産工程に重大な影響を及ぼすこととなる。したがって、該端部処理はプレス加工によって変形しないことが不可欠となる。
【００３３】
さて、このロール成形材９Ａにおいても、仕切壁１１は図６に示されるようにダイ６に鉛直方向となるように保持されており、交叉部Ｃはホロー部１０の上方側の仕切壁１１と周囲壁１２の交点（垂線Ｘ−Ｘが周囲壁１２と交叉する部位）である。
【００３４】
そしてロール成形材９Ａの剪断方法は、既述したロール成形材９の剪断方法と同様であって、剪断装置はダブルカット方式のダイセット１を装備した走間剪断装置１３を使用し、仕切壁１１を鉛直方向となる挿通孔８を有するダイ６に挿通させるとともに、刃先４ａを交叉部Ｃに垂線Ｘ−Ｘに沿って圧下させて剪断する。パンチ４の一ストロークによってソリッド部１９とホロー部１０とから形成されるロール成形材９Ａが一瞬に剪断されることはもとよりである。
【００３５】
図６に示されるように、ホロー部１０の中空内部を除くソリッド部１９とホロー部１０の断面周囲（斜線部分）はダイ６の挿通孔８の挿通壁でいわば囲繞された状態になっているから、ホロー部１０、ソリッド部１９とも座屈や捩れ等の変形が生じることがない。
【００３６】
また、スクラップもほとんど発生することなく所望の長さＬのロール成形材９Ａとなすことができるから、従来技術では余長部分（この部分、約４０ｍｍはスクラップとなる）にも行っていたスポット溶接の無駄を排除することができる。
【００３７】
なお、いずれのロール成形材９、９Ａとも、二次元的なストレートロール成形のみならず三次元的なキャンバーロール成形により加工する場合があるが、いずれのロール成形を前工程とする場合においても、本発明に係るホロー部を有するロール成形材の剪断方法およびその剪断装置が適用可能である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明に係るホロー部を有するロール成形材の剪断方法およびその剪断装置によれば、特にホロー部の加圧による潰れ等の変形を最小限に抑えることによって、剪断小口が維持された断面形状を有する所定寸法のロール成形材を簡易方法によって量産可能とし、しかもスクラップの低減や作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ダブルカット方式のダイセットの断面概略図である。
【図２】図１の正面概略図である。
【図３】ダイセットを装備した走間剪断装置の部分正面図である。
【図４】ロール成形材とパンチの関係を示す断面詳細図である。
【図５】他の実施例に係るロール成形材の断面形状である。
【図６】他の実施例に係るロール成形材とパンチの関係を示す断面詳細図である。
【符号の説明】
１　ダイセット
４　パンチ
４ａ　パンチの刃先
６　ダイ
８　挿通孔
９、９Ａ　ロール成形材
１０　ホロー部
１１　仕切壁
１２　周囲壁
１３　走間剪断装置
Ｃ　交叉部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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