(57)【要約】  板状の被加工材（６）の厚さ方向にせん断力を作用させて被加工材（６）を破断するせん断加工方法は、被加工材（６）の厚さ方向に垂直な面方向に作用点（２１、３１）のクリアランス（Ｃ）をもって、被加工材（６）にせん断力を作用させることを開始する工程と、せん断力を作用させることを開始した後、被加工材（６）に破断面が発生するまでせん断力を作用させる工程と、せん断力を作用させることを開始した後、被加工材（６）に破断面が発生するまでの間に、被加工材（６）の厚さ方向の変形に応じて、クリアランス（Ｃ）を増加させる工程とを含む。
2018180820.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被加工材の厚さ方向にせん断力を作用させて前記被加工材を破断するせん断加工方法であって、
前記被加工材の厚さ方向に垂直な面方向に作用点のクリアランスをもって、前記被加工材にせん断力を作用させることを開始する工程と、
前記せん断力を作用させることを開始した後、前記被加工材に破断面が発生するまでせん断力を作用させる工程と、
前記せん断力を作用させることを開始した後、前記被加工材に破断面が発生するまでの間に、前記被加工材の厚さ方向の変形に応じて、前記クリアランスを増加させる工程と
を含む、せん断加工方法。
【請求項２】
下刃と、前記下刃と前記被加工材の厚さ方向に相対的に移動可能な上刃とを備え、前記被加工材の面方向に沿った前記下刃および前記上刃のクリアランスが異なる複数のせん断加工装置により実施され、
前記クリアランスを増加させる工程は、前記複数のせん断加工装置のうち、クリアランスの小さなせん断加工装置から、クリアランスの大きなせん断加工装置の順に、前記被加工材にせん断力を作用させていく、
請求項１に記載のせん断加工方法。
【請求項３】
前記被加工材の下面に当接する下刃と、前記被加工材の厚さ方向では前記下刃に対して相対的に移動可能な上刃とを備えた１台のせん断加工装置により実施され、
前記下刃を前記被加工材の下面に当接させる工程と、
前記被加工材の面方向に沿って前記下刃とクリアランスをもって前記上刃を前記被加工材の上面に当接するまで前記厚さ方向に移動させる工程と、
前記被加工材の上面に当接した前記上刃を、前記被加工材に破断面が発生するまでさらに前記被加工材の厚さ方向に移動させる工程と、
前記上刃が前記被加工材の上面に当接した後、前記破断面が発生するまでの間に、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて前記クリアランスを増加させる工程と
を含む、請求項１に記載のせん断加工方法。
【請求項４】
前記下刃は、前記被加工材の面方向で前記上刃に対して相対的に移動可能であり、
前記クリアランスを増加させる工程は、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて前記下刃および前記上刃を相対的に離隔させる工程を
含む、請求項３に記載のせん断加工方法。
【請求項５】
前記クリアランスを増加させる工程は、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて、前記クリアランスを連続的に増加させる工程を
含む、請求項３または４に記載のせん断加工方法。
【請求項６】
前記クリアランスを増加させる工程は、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて、前記クリアランスを段階的に増加させる工程を
含む、請求項３または４に記載のせん断加工方法。
【請求項７】
前記クリアランスを増加させる工程は、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて決定される単一のタイミングで前記クリアランスを増加させる工程を含む、請求項３または４に記載のせん断加工方法。
【請求項８】
前記クリアランスを増加させる工程は、前記クリアランスが所定値に固定された場合に、前記上刃が前記被加工材の上面に当接してから前記破断面が発生するまでの前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に対応する基準移動量の２０％以上の移動量の範囲で実行される、請求項３から請求項７のいずれか１項に記載のせん断加工方法。
【請求項９】
前記被加工材は、引張強度が２７０ＭＰａ以上の鋼板である、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のせん断加工方法。
【請求項１０】
前記被加工材は、板厚が０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下の鋼板である、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のせん断加工方法。
【請求項１１】
下刃と、
前記下刃に対して接近離間方向に移動可能であり、前記接近離間方向に垂直な方向では、クリアランスをもって前記下刃に対向する上刃と、
前記上刃の接近方向の移動量に応じて、前記クリアランスを増加させるクリアランス調節機構と
を備えるせん断加工装置。
【請求項１２】
前記下刃は、前記上刃の接近離間方向に垂直な方向に相対的に移動可能であり、
前記クリアランス調節機構は、前記上刃および前記下刃の接近方向の相対移動量に応じて前記下刃を前記上刃から離隔させる、請求項１１に記載のせん断加工装置。
【請求項１３】
前記クリアランス調節機構は、前記クリアランスを前記上刃および前記下刃の接近方向の相対移動量に応じて連続的に増加させる、請求項１１または請求項１２に記載のせん断加工装置。
【請求項１４】
前記クリアランス調節機構は、
前記上刃および前記下刃の相対移動方向に、前記上刃とともに一体で移動可能な第１傾斜面と、
前記第１傾斜面に摺接し、前記上刃および前記下刃の相対移動方向とは垂直な方向に、前記下刃とともに一体で移動可能な第２傾斜面と、
を含み、
前記せん断加工装置は、前記第１傾斜面と前記第２傾斜面とが摺接していない状態において、前記クリアランスを保持するクリアランス保持機構をさらに備える、請求項１３に記載のせん断加工装置。
【請求項１５】
前記クリアランス調節機構は、前記上刃の接近方向の移動に伴って、前記上刃の接近方向に垂直な方向から前記下刃が受ける押圧力に対抗する弾性力を前記下刃に与える弾性手段を含む、請求項１３に記載のせん断加工装置。
【請求項１６】
前記クリアランス調節機構は、前記上刃および前記下刃の接近方向の相対移動量に応じて前記クリアランスを段階的に増加させる、請求項１１または請求項１２に記載のせん断加工装置。
【請求項１７】
前記クリアランス調節機構は、前記上刃および前記下刃の接近方向の相対移動量に応じて決定される単一のタイミングで前記クリアランスを増加させる、請求項１１または請求項１２に記載のせん断加工装置。
【請求項１８】
前記クリアランス調節機構は、加工開始から加工終了までの前記上刃および前記下刃の相対移動量に対応する基準移動量の２０％以上の移動量の範囲で前記クリアランスを増加させる、請求項１１から請求項１７のいずれか１項に記載のせん断加工装置。
【請求項１９】
被加工材を搬送する搬送装置と、前記搬送装置の搬送経路に沿って配置され、前記被加工材に対するせん断加工を分担して行う複数のせん断加工装置とを備えたせん断加工設備であって、
前記複数のせん断加工装置のそれぞれは、下刃と、前記下刃に対して接近離間方向に移動可能であり、前記接近離間方向に垂直な方向では、クリアランスをもって前記下刃に対向する上刃とを備え、
前記複数のせん断加工装置は、前記搬送経路の上流から下流に向かうにしたがって、前記クリアランスが大きくなっていくように配置される
せん断加工設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、せん断加工方法、せん断加工装置、およびせん断加工設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
せん断加工は、例えば自動車、鉄道車両、建材、船舶、家電製品などに用いられる金属部品の製造において、金属部材の切断、打抜き、穴抜き、シェービング、トリミングなどのために実施される。一般的に、せん断加工は、部材に当接された下刃に対して上側から上刃を押し込むことによって実行される。このとき、部材は上刃と下刃との間で塑性変形し、最終的には破断する。このようなせん断加工では、破断後の部材端面に塑性変形に伴う加工硬化の影響を受けた部分が残ることが知られている。後工程としてフランジアップなどを実施する場合、加工硬化の影響を受けた部分には割れが発生することがある。【０００３】
そこで、せん断加工時の部材の加工硬化を抑制して伸びフランジ加工性に優れるせん断加工面を得るための技術が、種々提案されている。例えば、特許文献１には、数値シミュレーションを利用してパンチ刃の傾斜角度を適切に設定することによって、伸びフランジ加工性に優れるせん断加工面を得る技術が記載されている。また、特許文献２には、後工程における伸びフランジ割れのシミュレーションに基づいて判定された危険部位から外れるにしたがってクリアランスを徐々に大きくすることによって、伸びフランジ加工性に優れるせん断加工面を得る技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−８８１５２号公報
【特許文献２】特開２０１６−８７６４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、せん断加工が部材を塑性変形させる以上、加工硬化自体は避けがたい。また、上刃と下刃とを結ぶ面に沿って発生する部材の破断面は、加工硬化が集中的に発生している領域を横切ることになる。従って、例えば上記の特許文献１，２に記載された技術を採用しても、依然として破断後の部材端面には加工硬化の影響を受けた部分が残り、伸びフランジ性などの特性にはなおも改善の余地がある。【０００６】
そこで、本発明は、破断後の部材端面における加工硬化の影響を低減することを可能にする、新規かつ改良されたせん断加工方法、せん断加工装置、およびせん断加工設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のいくつかの観点によれば、以下が提供される。
［１］板状の被加工材の厚さ方向にせん断力を作用させて被加工材を破断するせん断加工方法であって、
被加工材の厚さ方向に垂直な面方向に作用点のクリアランスをもって、被加工材にせん断力を作用させることを開始する工程と、
せん断力を作用させることを開始した後、被加工材に破断面が発生するまでせん断力を作用させる工程と、
せん断力を作用させることを開始した後、被加工材に破断面が発生するまでの間に、被加工材の厚さ方向の変形に応じて、前記クリアランスを増加させる工程と
を含む、せん断加工方法。
［２］下刃と、前記下刃と被加工材の厚さ方向に相対的に移動可能な上刃とを備え、被加工材の面方向に沿った下刃および上刃のクリアランスが異なる複数のせん断加工装置により実施され、
クリアランスを増加させる工程は、複数のせん断加工装置のうち、クリアランスの小さなせん断加工装置から、クリアランスの大きなせん断加工装置の順に、被加工材にせん断力を作用させていく、
［１］に記載のせん断加工方法。【０００８】
［３］被加工材の下面に当接する下刃と、被加工材の厚さ方向では下刃に対して相対的に移動可能な上刃とを備えた１台のせん断加工装置により実施され、
下刃を被加工材の下面に当接させる工程と、
被加工材の面方向に沿って下刃とクリアランスをもって上刃を被加工材の上面に当接するまで前記厚さ方向に移動させる工程と、
被加工材の上面に当接した上刃を、被加工材に破断面が発生するまでさらに被加工材の厚さ方向に移動させる工程と、
上刃が前記被加工材の上面に当接した後、破断面が発生するまでの間に、被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に応じてクリアランスを増加させる工程と
を含む、［１］に記載のせん断加工方法。【０００９】
［４］下刃は、被加工材の面方向で上刃に対して相対的に移動可能であり、
クリアランスを増加させる工程は、上刃の移動量に応じて前記下刃を前記上刃から離隔させる工程を含む、［３］に記載のせん断加工方法。
［５］クリアランスを増加させる工程は、被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に応じてクリアランスを連続的に増加させる工程を含む、［３］または［４］に記載のせん断加工方法。
［６］クリアランスを増加させる工程は、被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に応じてクリアランスを段階的に増加させる工程を含む、［３］または［４］に記載のせん断加工方法。【００１０】
［７］クリアランスを増加させる工程は、被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に応じて決定される単一のタイミングでクリアランスを増加させる工程を含む、［３］または［４］に記載のせん断加工方法。
［８］クリアランスを増加させる工程は、クリアランスが所定値に固定された場合に、上刃が被加工材の上面に当接してから破断面が発生するまでの被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に対応する基準移動量の２０％以上の移動量の範囲で実行される、［３］から［７］のいずれかに記載のせん断加工方法。
［９］被加工材は、引張強度２７０ＭＰａ以上の鋼板である、［１］から［８］のいずれかに記載のせん断加工方法。
［１０］被加工材は、板厚が０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下の鋼板である、［１］から［９］のいずれかに記載のせん断加工方法。【００１１】
［１１］下刃と、
下刃に対して接近離間方向に移動可能であり、接近離間方向に垂直な方向では、クリアランスをもって下刃に対向する上刃と、
上刃の接近方向の移動量に応じて、クリアランスを増加させるクリアランス調節機構と
を備えるせん断加工装置。【００１２】
［１２］下刃は、上刃の接近離間方向に垂直な方向に相対的に移動可能であり、
クリアランス調節機構は、上刃および下刃の接近方向の相対移動量に応じて下刃を上刃から離隔させる、［１１］に記載のせん断加工装置。
［１３］クリアランス調節機構は、クリアランスを上刃および下刃の接近方向の相対移動量に応じて連続的に増加させる、［１１］または［１２］に記載のせん断加工装置。
［１４］クリアランス調節機構は、
上刃および下刃の相対移動方向に、上刃とともに一体で移動可能な第１傾斜面と、
第１傾斜面に摺接し、上刃および下刃の相対移動方向とは垂直な方向に、下刃とともに一体で移動可能な第２傾斜面と
を含み、
せん断加工装置は、第１傾斜面と第２傾斜面とが摺接していない状態において、クリアランスを保持するクリアランス保持機構をさらに備える、［１３］に記載のせん断加工装置。【００１３】
［１５］クリアランス調節機構は、前記上刃の接近方向の移動に伴って、前記上刃の接近方向に垂直な方向から前記下刃が受ける押圧力に対抗する弾性力を下刃に与える弾性手段を含む、［１３］に記載のせん断加工装置。
［１６］クリアランス調節機構は、上刃および下刃の接近方向の相対移動量に応じてクリアランスを段階的に増加させる、［１１］または［１２］に記載のせん断加工装置。
［１７］クリアランス調節機構は、上刃および下刃の接近方向の相対移動量に応じて決定される単一のタイミングでクリアランスを増加させる、［１１］または［１２］に記載のせん断加工装置。
［１８］クリアランス調節機構は、加工開始から加工終了までの上刃および下刃の相対移動量に対応する基準移動量の２０％以上の移動量の範囲でクリアランスを増加させる、［１１］から［１７］のいずれかに記載のせん断加工装置。
［１９］被加工材を搬送する搬送装置と、搬送装置の搬送経路に沿って配置され、被加工材に対するせん断加工を分担して行う複数のせん断加工装置とを備えたせん断加工設備であって、
複数のせん断加工装置のそれぞれは、下刃と、下刃に対して接近離間方向に移動可能であり、接近離間方向に垂直な方向では、クリアランスをもって下刃に対向する上刃とを備え、
複数のせん断加工装置は、搬送経路の上流から下流に向かうにしたがって、クリアランスが大きくなっていくように配置される
せん断加工設備。【００１４】
本発明によれば、せん断加工中に、クリアランスを大きくする方向に変化させることにより、破断後の部材端面における加工硬化の影響を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るせん断加工装置を示す概略的な断面図である。
【図２Ａ】図１に示すせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図２Ｂ】図１に示すせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図２Ｃ】図１に示すせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図３Ａ】図２Ａと対比して、従来のせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図３Ｂ】図２Ｂと対比して、従来のせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図３Ｃ】図２Ｃと対比して、従来のせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図４】本発明の一実施形態におけるクリアランス調節機構の別の例を示す概略的な断面図である。
【図５Ａ】本発明の一実施形態におけるクリアランス調節機構のさらに別の例を示す概略的な断面図である。
【図５Ｂ】本発明の一実施形態におけるクリアランス調節機構のさらに別の例を示す概略的な断面図である。
【図６】本発明の一実施形態におけるクリアランス調整機構のさらに別の例を示す概略的な断面図である。
【図７】本発明の一実施形態におけるクリアランス調整のさらに別の例を示す概略的な断面図である。
【図８】クリアランスを連続的に増加させた本発明の実施例について説明するためのグラフである。
【図９】クリアランスを段階的に増加させた本発明の実施例について説明するためのグラフである。
【図１０Ａ】本発明の実施例における破断後の被加工材の端面形状を示す写真である。
【図１０Ｂ】比較例における破断後の被加工材の端面形状を示す写真である。
【図１１】本発明の実施例および比較例における破断後の被加工材の端面の平均ビッカース硬さを示すグラフである。
【図１２】本発明の実施例および比較例における破断後の被加工材の穴広げ性を示すグラフである。
【図１３】クリアランスを段階的に増加させた本発明の別の実施例について説明するためのグラフである。
【図１４】図１３に示された実施例および比較例におけるサイドベンド試験の開口率を示すグラフである。
【図１５】クリアランスを移動量に応じて決定されるタイミングで一括して増加させた本発明の実施例について説明するためのグラフである。
【図１６】図１６に示された実施例および比較例におけるサイドベンド試験の開口率を示すグラフである。
【図１７Ａ】クリアランスを移動量に応じて決定されるタイミングで一括して増加させた場合のせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図１７Ｂ】クリアランスを移動量に応じて決定されるタイミングで一括して増加させた場合のせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図１７Ｃ】クリアランスを移動量に応じて決定されるタイミングで一括して増加させた場合のせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【図１７Ｄ】クリアランスを移動量に応じて決定されるタイミングで一括して増加させた場合のせん断加工装置の動作および被加工材の挙動を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るせん断加工装置１を示す概略的な断面図である。図１を参照すると、本実施形態に係るせん断加工装置１は、ダイ２と、パンチ３と、ホルダ４と、アクチュエータ５ａとを含む。ダイ２には、板状の被加工材６の下面に当接する下刃２１が形成される。パンチ３には、上刃３１が形成される。パンチ３は、図示しない電動機または液圧機構などによって駆動され、被加工材６の厚さ方向（上刃３１および下刃２１の接近離間方向）についてダイ２に対して相対移動可能である。パンチ３が移動することによって、上刃３１は、被加工材６の上方に位置した状態から、図示されているように被加工材６の上面に当接させられ、さらに被加工材６に押し込まれる。上刃３１が被加工材６に押し込まれる過程で、下刃２１と上刃３１との間に破断面が発生し、これによってパンチ３が押し込まれた部分の被加工材６が切り落とされる。ホルダ４は、被加工材６の上面に当接され、ダイ２との間で被加工材６を挟持する。アクチュエータ５ａは、例えば電動機または液圧機構などである。アクチュエータ５ａはダイ２に連結され、ダイ２を被加工材６の面方向、すなわち被加工材６の厚さ方向に対して垂直な方向に移動させる。
なお、上記説明では、下刃２１に対して上刃３１が接近離間方向に相対移動するとして説明していたが、これに限らず、上刃３１が固定され、下刃２１が相対移動してもよく、上刃３１および下刃２１が互いに相対移動してもよい。
【００１８】
ここで、被加工材６の面方向（上刃３１の接近離間方向に垂直な方向）について、上刃３１は、クリアランスＣをもって下刃２１に対向している。アクチュエータ５ａがダイ２を被加工材６の面方向に移動させることによって、下刃２１を上刃３１に対して接近または離間させることができる。下刃２１が上刃３１に接近するとクリアランスＣは縮小し、下刃２１が上刃３１から離隔するとクリアランスＣは拡大する。アクチュエータ５ａは、上刃３１が被加工材６の上面に当接した後、被加工材６に破断面が発生するまでの間に、上刃３１の移動量に応じてクリアランスＣを増加させる。具体的には、アクチュエータ５ａは、上刃３１の被加工材６の厚さ方向の移動量に応じて下刃２１を上刃３１から離隔させる。このようにして、本実施形態において、アクチュエータ５ａはクリアランス調節機構として機能する。なお、アクチュエータ５ａは、上刃３１の移動量に応じて下刃２１を連続的に上刃３１から離隔させてもよいし、あるいは上刃３１の移動量に応じて下刃２１を段階的に上刃３１から離隔させてもよい。また、アクチュエータ５ａは、上刃３１の厚さ方向の移動量に応じて決定される単一のタイミングで下刃２１を所定の距離だけ上刃３１から離隔させてもよい。
【００１９】
図２Ａから図２Ｃは、図１に示すせん断加工装置１の動作および被加工材６の挙動を模式的に示す図である。
【００２０】
図２Ａには、上刃３１が被加工材６の上面に当接した状態が示されている。このとき、クリアランスＣはｃ０に設定されている。以下の説明では、このときの上刃３１の移動量Ｈ（被加工材６の厚さ方向の移動量）を０とする。図２Ａに示す状態から、上刃３１がさらに移動して被加工材６に押し込まれ始めることによって、被加工材６の内部では材料の塑性変形と、それに伴う加工硬化とが始まる。このとき、材料の加工硬化は、下刃２１と上刃３１とを結ぶ面に沿った領域Ｒ１Ａに集中する。
本実施形態では、図２Ａの状態が、被加工材６の厚さ方向に垂直な面方向に作用点のクリアランスをもって、被加工材６にせん断力を作用することを開始する工程（加工開始）に相当する。
【００２１】
図２Ｂには、図２Ａに示す状態から上刃３１がさらに移動して被加工材６に押し込まれた状態が示されている。このとき、上刃３１の移動量Ｈはｈ１である。図２Ａに示す状態の後、アクチュエータ５ａがダイ２を移動させ、下刃２１が上刃３１から離隔したことによって、クリアランスＣはｃ０からｃ１まで増加している。被加工材６の内部における材料の加工硬化は、領域Ｒ１Ｂで発生している。領域Ｒ１Ｂは、領域Ｒ１Ａと比較して、被加工材６の下面側において広がった形状を有する。
【００２２】
図２Ｃには、図２Ｂに示す状態から上刃３１がさらに移動して、より深く被加工材６に押し込まれた状態が示されている。上刃３１の移動量Ｈはｈ１よりも大きいｈ２である。このとき、被加工材６には破断面６１が発生する。図２Ｂに示す状態の後、アクチュエータ５ａがダイ２をさらに移動させ、下刃２１が上刃３１からさらに離隔したことによって、クリアランスＣはｃ１からｃ２まで、さらに増加している。被加工材６の内部における材料の加工硬化は、領域Ｒ１Ｃで発生している。領域Ｒ１Ｃは、領域Ｒ１Ａと比較して、被加工材６の下面側においてさらに広がった形状を有する。
本実施形態では、図２Ｂおよび図２Ｃの状態が、せん断力を作用させることを開始した後、被加工材６に破断面が発生するまでせん断力を作用させる工程（加工終了）と、せん断力を作用させることを開始した後、被加工材６に破断面６１が発生するまでの間に、被加工材６の厚さ方向の変形に応じて、クリアランスを増加する工程に相当する。
【００２３】
ここで、図２Ｃに示されているように、被加工材６の破断面６１は、加工硬化が発生している領域Ｒ１Ｃを横切って発生する。従って、破断後の被加工材６の端面には、加工硬化の影響を受けた領域が残ることになる。しかしながら、後述するように、本実施形態では、せん断加工中に上刃３１の移動量Ｈに応じてクリアランスＣが増加したことによって、加工硬化が従来よりも広い領域に分散して発生している。それゆえ、本実施形態では、破断後の被加工材６の端面における加工硬化の影響が従来よりも低減されている。
【００２４】
図３Ａから図３Ｃは、図２Ａから図２Ｃと対比して、従来のせん断加工装置の動作および被加工材６の挙動を模式的に示す図である。図示された従来の例では、せん断加工の間を通じて、クリアランスＣがｃ２（図２ＣにおけるクリアランスＣと同じ）に固定されている。
【００２５】
図３Ａに示す状態において、被加工材６の内部における材料の加工硬化は領域Ｒ２Ａで発生している。図２Ａに示された領域Ｒ１Ａと同様に、領域Ｒ２Ａは下刃２１と上刃３１とを結ぶ面に沿った領域である。
【００２６】
図３Ｂに示す状態において、被加工材６の内部における材料の加工硬化は領域Ｒ２Ｂで発生している。なお、図２Ｂに示された領域Ｒ１Ｂは被加工材６の下面側において広がった形状を有していたが、図３Ｂに示された領域Ｒ２Ｂにはそのような広がりがない。
【００２７】
図３Ｃに示す状態において、被加工材６の内部における材料の加工硬化は、領域Ｒ２Ｃで発生している。なお、図２Ｃに示された領域Ｒ１Ｃは被加工材６の下面側においてさらに広がった形状を有していたが、図３Ｃに示された領域Ｒ２Ｃにはそのような広がりがなく、領域Ｒ２Ｃは下刃２１と上刃３１とを結ぶ面に沿った比較的狭い領域である。
【００２８】
ここで、図２Ｃに示される本実施形態と、図３Ｃに示される従来の例との間では、被加工材６に破断面６１が発生するときのクリアランスＣが同じ（ｃ２）であるため破断後の被加工材６の端面形状に大きな違いはない。また、破断後の被加工材６の端面に加工硬化の影響を受けた領域が残る点も同じである。しかしながら、本実施形態において破断時に加工硬化が発生している領域Ｒ１Ｃは、従来の場合の領域Ｒ２Ｃよりも広い。つまり、本実施形態では、加工硬化が従来よりも広い領域に分散して発生している。従って、本実施形態では、破断後の被加工材６の端面における加工硬化の影響を従来よりも低減することができる。
【００２９】
図４は、本発明の一実施形態におけるクリアランス調節機構の別の例を示す概略的な断面図である。図４を参照すると、この例において、せん断加工装置１は、クリアランス調節機構としてリニアカム機構５ｂを備える。リニアカム機構５ｂは、パンチ３に形成される第１傾斜面５１と、ダイ２に形成される第２傾斜面５２とを含む。第１傾斜面５１は、パンチ３に形成された上刃３１とともに一体で被加工材６の厚さ方向に移動可能である。また、第２傾斜面５２は、第１傾斜面５１に摺接し、ダイ２に形成された下刃２１とともに一体で被加工材６の面方向に移動可能である。せん断加工装置１には、さらに、被加工材６の面方向でダイ２をパンチ３に向かって付勢するばね２２が設けられる。ばね２２は、第１傾斜面５１と第２傾斜面５２とが摺接していないときにクリアランスＣを保持する、クリアランス保持機構として機能する。
【００３０】
上記の例では、パンチ３が被加工材６の厚さ方向に移動したことによって第１傾斜面５１が第２傾斜面５２に接触した時点で、ダイ２が被加工材６の面方向に移動し、下刃２１が上刃３１から離隔し始める。その後、第１傾斜面５１と第２傾斜面とが摺接した状態でパンチ３が被加工材６の厚さ方向への移動を継続すると、それに伴って連続的に下刃２１は上刃３１から離隔していく。このようにして、上記の例では、リニアカム機構５ｂが、上刃３１の移動量に応じて下刃２１を連続的に上刃３１から離隔させる。
【００３１】
クリアランス調節機構としてリニアカム機構５ｂを用いた場合、パンチ３の駆動力を利用してクリアランスＣを変化させることができるため、例えば設備の簡略化や工程の高速化が実現できる。これに対して、クリアランス調節機構として上述したアクチュエータ５ａを用いた場合、パンチ３の駆動とは独立した動作としてクリアランスＣを変化させることができるため、例えばクリアランスＣの変化のさせ方（変化量、変化の割合、変化の開始時点および終了時点など）を任意に調節できる。
【００３２】
図５Ａおよび図５Ｂは、本発明の一実施形態におけるクリアランス調節機構のさらに別の例を示す概略的な断面図である。
図４で説明した例では、下刃２１が設けられた剛性の高いダイ２を、リニアカム機構５ｂによって、クリアランスが変化する方向に強制的に移動させることにより、クリアランスＣを変化させていた。
これに対して、本例では、図５Ａを参照すると、せん断加工装置１のダイ２は、ダイ本体２ａと、弾性体５ｃを備え、剛性の低いダイ本体２ａの下刃２１を、弾性体５ｃで支持することにより、クリアランスが変化する方向の下刃２１の逃げ方を制御するものである。
【００３３】
ダイ本体２ａのクリアランスの変化方向の移動を許容する状態で、弾性体５ｃがダイ本体２ａを支持する。
ダイ本体２ａは、下刃２１を含む上側部分における、クリアランスが変化する方向での厚さが、上下方向での他の部分より薄い肉薄部分を備えている。
弾性体５ｃは、パンチ３が被加工材６に接触している状態で、少なくともダイ本体２ａの肉薄部分を支持する。
ダイ本体２ａおよび弾性体５ｃは、必ずしも接合されている必要はなく、せん断力の非作用時に離間していてもよい。また、肉薄部分の厚さは上下方向で異なっていてもよい。
弾性体５ｃは、下刃２１の延在方向に沿って連続する状態で配置されていればよい。
弾性体５ｃの上下方向の長さおよびクリアランス変化方向の長さは、たとえばホルダ４の配置との関係や弾性体５ｃの弾性率等に基づいて適宜設定される。
【００３４】
弾性体５ｃは、ダイ本体２ａとは反対側で図示しない壁面などに取り付けられている。下刃２１が受ける被加工材６の面方向の押圧力により、弾性変形した下刃２１の上側部分は、クリアランスが変化する方向に弾性変形する。弾性体５ｃは、被加工材６の面方向に垂直な方向から下刃２１が受ける押圧力に対抗する弾性力を、下刃２１を含むダイ本体２ａに与える。これにより、下刃２１に作用する被加工材６の面方向の押圧力が徐々に増大するに伴って、弾性変形したダイ本体２ａの上側部分が弾性変形した弾性体５ｃに支持された状態で徐々に被加工材６の面方向の押圧力の向きに移動する。
なお、ダイ本体２ａが肉薄部分を備えない構成としてもよい。この場合は、ダイ本体２ａの全体を、被加工材６の面方向に沿って移動自在に取り付け、弾性体５ｃが、ダイ２の移動を許容する状態で支持することになる。下刃２１に作用する被加工材６の面方向の押圧力が徐々に増大するに伴って、ダイ本体２ａの全体が被加工材６の面方向に沿って移動することで、下刃２１が徐々に被加工材６の面方向の押圧力の向きに移動する。
【００３５】
せん断加工装置１では、上刃３１を含むパンチ３が被加工材６の上面に当接した後、さらに被加工材６の厚さ方向に移動するに伴って、下刃２１を含むダイ２に被加工材６の面方向の押圧力、具体的には下刃２１が上刃３１から離隔する向きの押圧力が作用する場合がある。押圧力は、上刃３１の移動に伴って徐々に増大する。この場合、上記のように弾性体５ｃが押圧力に対抗する弾性力をダイ本体２ａに与えることによって、上刃３１の移動量に応じてクリアランスＣを連続的に増加させることができる。
【００３６】
なお、この例において、弾性体５ｃの初期厚さ（被加工材６がない場合、または上刃３１が被加工材６に当接していない場合の厚さ）や、弾性体５ｃの特性は、クリアランスＣの初期値ｃ０に応じて決定される。また、弾性体５ｃの弾性率（ヤング率）等の特性は、上刃３１の移動量Ｈに対するクリアランスＣの適切な増加割合に応じて決定される。
また、弾性体５ｃに代えて、コイルばねや空気ばねを利用した機械的な弾性手段を用いてもよい。例えば、下刃２１の裏面に下刃２１を支持する支持部を設け、さらに支持部の移動ととともに駆動するカム機構、リンク機構等を設け、カム機構およびリンク機構が所定量だけ駆動したら、コイルばね、空気ばねに圧縮力を作用させ、下刃２１の押圧力に対抗する弾性力をダイ本体２ａに与えてもよい。
【００３７】
図６は、本発明の一実施形態におけるクリアランス調整機構のさらに別の例を示す概略的な断面図である。図６を参照すると、この例において、待機状態のパンチ３は、図６の実線で示される位置に配置されている。パンチ３が、図６の実線で示される位置にあると、被加工材６の法線方向から見たときに、パンチ３の上刃３１が、ダイ２の存在領域に位置している。
次に、パンチ３が下降を開始する前、下降を開始すると同時、または、下降を開始した後のいずれかのタイミングでダイ２に対してパンチ３が後退し、パンチ３が被加工材６の面に到達すると、パンチ３は図６の二点鎖線で示される位置に位置する。パンチ３が図６の二点鎖線で示される位置にあると、パンチ３がクリアランスＣ＝ｃ０を持った状態で被加工材６の上面と当接している。
すなわち、待機状態では、パンチ３はどの位置で待機していてもよく、パンチ３が駆動し、被加工材６の面に到達するまでにまたは到達すると同時に、パンチ３およびダイ２がクリアランスＣ＝ｃ０を確保できる位置となるように待機状態からのパンチ３の移動が完了すればよい。
なお、図６では、ダイ２に対して、パンチ３が移動する形で説明をしているが、ダイ２およびパンチ３の移動は、相対移動する場合を含むものであればよい。たとえば、パンチ３に対してダイ２が移動する場合であっても、ダイ２およびパンチ３の両者が移動する場合であってもよい。
【００３８】
図７は、本発明の一実施形態におけるクリアランス調整のさらに別の例を示す概略的な断面図である。図７を参照すると、この例においては、せん断加工設備７は、搬送装置８、およびせん断加工装置１Ａからせん断加工装置１Ｃを備え、搬送装置８に沿って配置されたせん断加工装置１Ａ、せん断加工装置１Ｂ、せん断加工装置１Ｃで分担して、被加工材６の加工を行う。なお、本実施形態では、それぞれのせん断加工装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃには、クリアランス調節機構は設けられてはいない。
搬送装置８は、ロボットアームや、ベルトコンベア等から構成され、せん断加工装置１Ａからせん断加工装置１Ｃの順番で被加工材６を上流から下流に向かって搬送する。
せん断加工装置１Ａでは、クリアランスがＣ＝ｃ０に設定されている。せん断加工装置１Ｂでは、せん断加工装置１Ａのクリアランスよりも大きなクリアランスＣ＝ｃ１に設定されている。せん断加工装置１Ｃでは、せん断加工装置１Ｂのクリアランスよりも大きなクリアランスがＣ＝ｃ２に設定されている。
【００３９】
そして、せん断加工装置１Ａにより、被加工材６をクリアランスＣ＝ｃ０、押込量（被加工材６の厚さ方向における上刃３１および下刃２１の移動量）Ｈ＝０の状態で押圧力を作用させる。この状態で図２Ａに示す加工硬化領域Ｒ１Ａが発生したら、搬送装置８により、被加工材６をせん断加工装置１Ｂに移動し、せん断加工装置１Ｂにより、被加工材６を、図２Ｂに示すクリアランスＣ＝ｃ１、押込量Ｈ＝ｈ１まで加工する。最後に、搬送装置８により、被加工材６をせん断加工装置１Ｃに移動し、せん断加工装置１Ｃにより、被加工材６を図２Ｃに示すクリアランスＣ＝ｃ２、押込量Ｈ＝ｈ２まで加工する。つまり、本例においては、複数のせん断加工装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、搬送経路の上流から下流に向かうにしたがって、クリアランスが大きくなっていくように配置される。
上記例では、せん断加工設備が、３台のせん断加工装置１Ａ、１Ｂ、１Ｃを備えるものを例示したが、せん断加工設備がせん断加工装置を２台または４台以上備えていてもよい。なお、せん断加工装置を３台以上備える場合、せん断加工装置１Ａに設定されたクリアランスＣ＝ｃ０、せん断加工装置１Ｂに設定されたクリアランスＣ＝ｃ１、せん断加工装置１Ｃに設定されたクリアランスＣ＝ｃ０を維持した状態で、被加工材６における他の部位の加工を行ってもよい。
【００４０】
このように複数のせん断加工装置１Ａからせん断加工装置１Ｃを用いても、被加工材６の厚さ方向に垂直な面方向に作用点のクリアランスをもって、被加工材６にせん断力を作用させることを開始する工程と、せん断力を作用させることを開始した後、被加工材６に破断面６１が発生するまでせん断力を作用させる工程と、せん断力を作用させることを開始した後、前記被加工材に破断面が発生するまでの間に、被加工材６の厚さ方向の変形に応じて、クリアランスを増加する工程と、を実施できる。従って、前述と同様な作用および効果を享受できる。
【００４１】
なお、本発明の実施形態におけるクリアランス調節機構の例は、上記の例には限られない。例えば、クリアランス調節機構として、せん断加工中に交換可能な複数のダイ２を用いてもよい。この場合、異なるクリアランスＣに対応する複数のダイ２を、上刃３１の移動量Ｈに応じて順次交換して用いることによって、クリアランスＣを段階的に変化させることができる。また、クリアランスＣの初期値（図２Ａに示されたクリアランスｃ０）および終了値（図２Ｃに示されたクリアランスｃ２）に対応する２種類のダイ２を、上刃３１の移動量Ｈに応じて決定される単一のタイミングで交換して用いることによって、クリアランスＣを増加させてもよい。
【００４２】
以上、本発明の一実施形態について説明した。なお、図１の断面図に示されたようなせん断加工装置の構成は、必ずしもせん断加工装置の全体について共通でなくてもよい。つまり、本実施形態に係るせん断加工装置は、せん断加工部分の一部において、上述のようなクリアランス調節機構（アクチュエータ５ａ、リニアカム機構５ｂなど）が設けられる一方で、せん断加工部分の他の部分にはクリアランス調節機構が設けられず、従ってクリアランスが固定されるものであってもよい。より具体的には、例えば、伸びフランジ割れが発生しやすい曲線部分に限定してクリアランス調節機構が配置されてもよい。
【実施例】
【００４３】
続いて、本発明の実施例について説明する。なお、以下で説明する実施例に共通して、被加工材は引張強度６１５ＭＰａの鋼板であり、板厚は１ｍｍである。また、せん断加工は直径１０ｍｍのパンチを用いた穴抜きである。ダイについては、穴部分の内径が１０．１ｍｍから１０．４ｍｍまで０．０２５ｍｍ刻みで変化する１２種類を用意し、以下で図８および図９を参照して説明するところに従って順次交換しながらせん断加工を実施した。【００４４】
図８は、クリアランスを連続的に増加させた本発明の実施例について説明するためのグラフである。図８に示すグラフでは、実施例１から実施例７におけるクリアランスＣと、上刃の移動量Ｈとの関係が示されている。なお、以下の実施例の説明において、クリアランスＣは板厚ｔに対する割合（Ｃ／ｔ）で記述される。各実施例では、ダイの交換によってクリアランスＣが０．０５ｍｍから０．２ｍｍまで０．０１２５ｍｍ刻みで増加するが、この場合Ｃ／ｔは５％から２０％まで、１．２５％刻みで増加することになる。また、以下の実施例の説明において、移動量Ｈは、基準移動量Ｈ＿ｒｅｆに対する割合（Ｈ／Ｈ＿ｒｅｆ）で記述される。ここで、基準移動量Ｈ＿ｒｅｆは、実施例と同様の被加工材を、クリアランスを最大値（Ｃ／ｔ＝２０％）に固定してせん断した場合に、破断面が発生する移動量Ｈに対応する。基準移動量Ｈ＿ｒｅｆは予め行われた試験によって測定され、各実施例に共通してクリアランスＣの制御のための指標として用いられている。【００４５】
図示されている各実施例では、Ｈ／Ｈ＿ｒｅｆが０から所定値（実施例１では１０％、実施例２では２０％、実施例３では４０％、実施例４では６０％、実施例５では８０％、実施例６では９０％、実施例７では１００％）に達するまでの間に、上記の１２種類のダイを順次交換することによって、Ｃ／ｔが５％から２０％まで疑似連続的に増加させられている。Ｈ／Ｈ＿ｒｅｆが所定値に到達した後は、Ｃ／ｔを２０％に維持したまま、被加工材に破断面が発生するまで上刃の移動を継続した。【００４６】
図９は、クリアランスを段階的に増加させた本発明の実施例について説明するためのグラフである。図９に示すグラフでは、実施例４および実施例４ｓにおけるクリアランスＣ（Ｃ／ｔ）と、上刃の移動量Ｈ（Ｈ／Ｈ＿ｒｅｆ）との関係が示されている。なお、実施例４のグラフは、図８に示されたものと同一である。実施例４ｓでは、実施例４と同程度の移動量Ｈの範囲で、ダイを順次交換することによってＣ／ｔが５％から２０％まで増加させられている。ただし、実施例４ｓでは、上記の１２種類のダイのうち４種類だけを使用することで、クリアランスＣが０．０３７５ｍｍ刻みで（すなわち、Ｃ／ｔが３．７５％刻みで）段階的に変化するようにしている。【００４７】
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本発明の実施例および比較例における破断後の被加工材の端面形状を示す写真である。図１０Ａには、上記で図８に示した実施例６における破断後の被加工材の端面形状が示されている。図１０Ｂには、各実施例と同様の被加工材を、クリアランスを最大値（Ｃ／ｔ＝２０％）に固定してせん断した比較例（比較例１）における、破断後の被加工材の端面形状が示されている。これらの写真に示されているように、実施例６と比較例１との間で、破断後の被加工材の端面形状に大きな差異はなかった。実施例２から実施例５および実施例７についても同様に、比較例１との間で破断後の被加工材の端面形状に大きな差異はなかった。実施例１のみ、比較例１に比べて若干の端面形状の変化が見られたが、この点については後述する。【００４８】
図１１は、本発明の実施例および比較例における破断後の被加工材の端面の平均ビッカース硬さを示すグラフである。それぞれの例において、硬さは、破断後の被加工材を端面に交差する方向で切断し、端面から８０μｍの位置で被加工材の厚さ方向に配列された１４点の測定点で、ビッカース硬さ試験（ＪＩＳ  Ｚ  ２２４４）を実施することによって測定された。なお、図１０Ａおよび図１０Ｂにおいて観察される被加工材の端面付近の点は、ビッカース硬さ試験の測定点である。図１１のグラフには、それぞれの例におけるビッカース硬さ試験の測定値の全測定点での平均値（Ｈｖ＿ａｖｅ）が示されている。【００４９】
グラフを参照すると、実施例１から実施例７、および実施例４ｓのすべてにおいて、Ｈｖ＿ａｖｅの値は比較例１を下回っており、各実施例において破断後の被加工材の端面における加工硬化の影響が低減されていることがわかる。一方、各実施例を比較すると、Ｈｖ＿ａｖｅの値が特に小さいのは、クリアランスＣが連続的に増加し、かつクリアランスＣの増加がＨ＿ｒｅｆの２０％〜８０％にあたる移動量Ｈの範囲で実行される場合（実施例２から実施例５）であった。なお、実施例１については、上述のように比較例１および他の実施例に比べて若干の端面形状の変化が発生したために、硬さが他の実施例よりもやや大きかったものと考えられる。【００５０】
図１２は、本発明の実施例および比較例における破断後の被加工材の穴広げ性を示すグラフである。それぞれの例において、穴広げ性は、上記のように直径１０ｍｍのパンチを用いて穴抜き加工された被加工材に対して、穴広げ試験（ＪＩＳ  Ｚ  ２２５６）を実施することによって測定された。図１２のグラフには、それぞれの例における穴広げ試験によって測定された穴広げ率（λ）が示されている。【００５１】
グラフを参照すると、実施例１から実施例７、および実施例４ｓのすべてにおいて、λの値は比較例１を上回っており、各実施例において破断後の被加工材の穴広げ性が改善していることがわかる。一方、各実施例を比較すると、λの値が特に大きいのは、クリアランスＣが連続的に増加し、かつクリアランスＣの増加がＨ＿ｒｅｆの２０％〜８０％にあたる移動量Ｈの範囲で実行される場合（実施例２〜実施例５）であった。なお、実施例１については、上述のように比較例および他の実施例に比べて若干の端面形状の変化が発生したために、穴広げ性が他の実施例よりもやや低下したものと考えられる。【００５２】
図１３は、クリアランスを段階的に増加させた本発明の別の実施例について説明するためのグラフである。図１３に示すグラフでは、実施例８および実施例９におけるクリアランスＣ（Ｃ／ｔ）と、上刃の移動量Ｈ（Ｈ／Ｈｒｅｆ）との関係が示されている。実施例８は、クリアランスＣを段階的に増加させた例であり、Ｃ／ｔの初期値を５％としてせん断加工を開始した後、Ｈ／Ｈｒｅｆが１６％、３２％、および４８％の時にそれぞれＣ／ｔが３．７５％刻みで増加するようにダイを交換している。これによって、Ｃ／ｔは、初期値の５％から最大値の２０％まで４段階で増加する。実施例９は、実施例８と同様にクリアランスＣを段階的に増加させた例であるが、Ｈ／Ｈｒｅｆが３２％、６４％、および９６％の時にダイを交換することによって、Ｃ／ｔをより緩やかに増加させている。【００５３】
図１４は、図１３に示された実施例および比較例におけるサイドベンド試験の開口率を示すグラフである。なお、サイドベンド試験については、吉田、外５名、「伸びフランジ成形性の評価方法と対策技術」、新日鉄技報、新日本製鐵株式会社、2012年、第393号、p.18-24に詳細に記載されている。図１２には、図１１に示された実施例８および実施例９、ならびにクリアランスを最大値（Ｃ／ｔ＝２０％）に固定してせん断した比較例１における、サイドベンド試験の開口率が示されている。グラフを参照すると、実施例８および実施例９のいずれにおいても開口率は比較例１を上回っており、両実施例において伸びフランジ性が向上していることがわかる。一方、実施例８と実施例９とを比較すると、開口率がより大きいのは、Ｃ／ｔをより緩やかに増加させた実施例９であった。【００５４】
ここで、上述した実施例１から実施例７では、クリアランスＣの増加がＨ＿ｒｅｆの８０％を超える移動量Ｈの範囲で実行される実施例６および実施例７において、ビッカース硬さ試験の測定値や穴広げ率の改善は認められるものの、改善幅は実施例２から実施例５に比べてやや小さいという結果が見られた。これに対して、実施例８と実施例９との間では、クリアランスＣの増加がＨ／Ｈ＿ｒｅｆ＝４８％で終了した実施例８よりも、クリアランスＣの増加がＨ／Ｈ＿ｒｅｆ＝９６％で終了した実施例９の方が開口率の改善幅が大きいことが示された。この結果によって、せん断加工後の被加工材に要求される特性によっては、クリアランスＣを増加させる工程をＨ＿ｒｅｆの８０％以下の移動量Ｈの範囲で実行するのがよいとは限らず、むしろＨｒｅｆの８０％を超える移動量Ｈの範囲まで実行した方がよい場合もあることが示されたといえる。【００５５】
図１５は、クリアランスの相対移動量に応じて決定される単一のタイミングで増加させた本発明の実施例について説明するためのグラフである。図１５に示すグラフでは、比較例２、実施例１０、実施例１１、および実施例１２におけるクリアランスＣ（Ｃ／ｔ）と、上刃の移動量Ｈ（Ｈ／Ｈ＿ｒｅｆ）との関係が示されている。
比較例２では、始めからＣ／ｔが最大値の２０％に増加するようにダイを固定している。
実施例１０では、Ｈ／Ｈｒｅｆが３２％のタイミングで、Ｃ／ｔが最大値の２０％まで増加するようにダイを交換している。
一方、実施例１１では、Ｈ／Ｈｒｅｆが６４％のタイミングで、Ｃ／ｔが５％から２０％まで増加するようにダイを交換している。
さらに、実施例１２では、Ｈ／Ｈ＿ｒｅｆが９６％のタイミングで、Ｃ／ｔが５％から２０％まで増加するようにダイを交換している。【００５６】
図１６は、図１５に示された実施例１０から実施例１２および比較例２におけるサイドベンド試験の開口率を示すグラフである。図１６には、図１５に示された比較例２および実施例１０から実施例１２における、サイドベンド試験の開口率が示されている。図１６を参照すると、比較例２では、開口率が４６％と低くなっているが、ダイの交換のタイミングとなるＨ／Ｈ＿ｒｅｆを大きくすると、開口率が徐々に大きくなっており、実施例１２では、開口率が大幅に向上している。【００５７】
実施例１０から実施例１２に示すように、サイドベンド試験の開口率が向上したのは、以下の知見によるものと推測される。
まず、図１７Ａに示すように、パンチ３の上刃３１による加工当初は、クリアランスＣ＝ｃ０の状態で被加工材６の加工が開始され、上刃３１および下刃２１の間に加工硬化領域Ｒ３Ａが生じる。そのまま、上刃３１が下降すると、図１７Ｂに示すように、被加工材６に加工硬化領域Ｒ３Ｂが拡大する。【００５８】
さらに、上刃３１が下降すると、図１７Ｃに示すように、最も加工硬化の進んだ領域Ｒ３Ｃとなり、破断面が生じる直前となる。この際、ダイ２の下刃２１を後退させると、図１７Ｄに示すように、上刃３１および下刃２１間を結ぶ破断面６１は、加工硬化が生じた領域Ｒ３Ｃではなく、加工硬化が生じていない領域に到達する。
これにより、被加工材６の端部に加工硬化の領域がほとんど生じなくなるため、加工後の被加工材６は、加工硬化の影響を受けていない領域が破断面となり、開口率が大きくなる。【００５９】
上記の結果によって、移動量Ｈに応じてクリアランスＣを増加させる例として、移動量Ｈに応じてクリアランスＣを連続的に、または段階的に増加させる例だけではなく、移動量Ｈに応じて決定される単一のタイミングでクリアランスＣを増加させる例も、破断後の部材端面における加工硬化の影響を低減するために有効であることが示されたといえる。ただし、クリアランスＣを増加させるタイミングによっては、実施例１０および実施例１１のように十分な効果が得られない場合もありうるため、試験等によって移動量Ｈに応じた適切なタイミングを予め決定しておく必要がある。
なお、図１６から判るように、ダイ交換となるタイミングＨ／Ｈ＿ｒｅｆが、破断面６１が生じる直前に近ければ近いほど開口率が向上している。したがって、最もよいタイミングは、破断面６１が生じる直前のタイミングで、クリアランスＣを増加させるのがよいと推定される。【００６０】
以上で説明したような実施例によって、本発明が、破断後の被加工材の端面における加工硬化の影響を低減し、後処理における穴広げ等の加工性を向上させるために有効であることが示された。【００６１】
なお、上記の実施例では、クリアランスＣを増加させる工程が移動量Ｈが０の時点、すなわち上刃が被加工材の上面に当接した直後から開始されたが、当該工程を移動量Ｈが０よりも大きい所定の値になった時点から、すなわち上刃が被加工材にある程度押し込まれた途中の時点から開始してもよい。【００６２】
また、上記の実施例では、引張強度６１５ＭＰａの鋼板を被加工材としてせん断加工を実施したが、本発明者らの知見によれば、本発明をより効果的に実施できる被加工材は、引張強度２７０ＭＰａ以上の、比較的強度が高い鋼板である。その理由は、上記で本発明の一実施形態として説明したような被加工材の挙動は、せん断加工時に延性破壊亀裂が発生することを前提にしたものであるが、強度が低い鋼板では局部変形能に優れるため、そのような延性破壊亀裂が発生しにくいためである。本発明者らの知見によれば、例えば引張強度９８０ＭＰａ以上の高強度鋼板であれば、せん断加工中に延性破壊亀裂が安定して生じるため、本発明は効果的に実施できる。【００６３】
また、上記の実施例では、板厚が１ｍｍの鋼板を被加工材としてせん断加工を実施したが、本発明者らの知見によれば、本発明をより効果的に実施できる被加工材は、板厚が０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下の鋼板である。その理由は、板厚が小さすぎると、それに伴ってクリアランスＣの値も小さくなり、クリアランス調節機構によるクリアランスＣの安定的な制御が困難になるためである。一方、板厚が大きすぎると、クリアランスＣが変化したことに伴って端面形状の変化が生じる場合が多く、被加工材の端面における加工硬化の影響を低減する効果が得られにくいためである。なお、被加工材の材質、およびせん断加工部分の形状などによっては、板厚が０．１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、あるいは板厚が０．０５ｍｍ以上、８ｍｍ以下の場合も、本発明の効果的な実施が可能でありうる。また、本発明における被加工材は必ずしも鋼板には限られず、他の金属材料、例えばアルミニウム合金などの板であってもよい。【００６４】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【００６５】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…せん断加工装置、２…ダイ、２１…下刃、２２…ばね、３…パンチ、３１…上刃、４…ホルダ、５ａ…アクチュエータ、５ｂ…リニアカム機構、５ｃ…弾性体、５１…第１傾斜面、５２…第２傾斜面、６…被加工材、６１…破断面、７…せん断加工設備、８…搬送装置。
【図１】
2018180820.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2018180820.tif 000015
【図９】
2018180820.tif 000016
【図１０Ａ】
2018180820.tif 000017
【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2018180820.tif 000023
【図１６】
2018180820.tif 000024
【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【国際調査報告】
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