JP2005007506A - 切断装置、プレス装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断速度又は切断荷重を容易に変更できる切断装置を実現する。
【解決手段】切断装置は、第１可動ピン２８と、第１可動ピン２８と軸方向が平行な第２可動ピン３０と、第１可動ピン２８と第２可動ピン３０を連結するとともに、これらのピン２８、３０を軸として回転可能な第１リンクアーム３２と、第１可動ピン２８を下降させるシリンダー装置３９と、右向きに第２可動ピン３０を案内する案内溝４３と、第２可動ピン３０と連動して移動する切断部４８を備えている。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、切断装置、プレス装置及び切断方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば鍛造素材等のワークを切断するために切断装置が用いられている。このような切断装置の中には、直線運動する刃によってワークを切断するものがある。このような直線運動は、モータを駆動源として生じさせた回転運動を、回転カムやクランク機構によって直線運動に変換することで生じさせている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１３８２８号公報（その公報の図１参照）
【０００４】
ワークの種類や形状に応じて、切断速度又は切断荷重を変更する必要が生じる場合がある。従来は、切断速度又は切断荷重を変更するには、駆動源の出力を変化させたり、ギア比を変化させて減速比を変化させること等で対応していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の手法によって切断速度や切断荷重を変更するのは、手間がかかるという問題があった。例えば、駆動源（モータ）の出力を変化させるには、インバータ等を追加する必要がある。また、ギアで減速比を変更するには、その前提としてギア機構を設ける必要がある。
【０００６】
本発明は、切断速度又は切断荷重を容易に変更できる技術を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用と効果】本発明の１つの態様の切断装置は、軸部を有する第１可動部と、第１可動部の軸部と軸方向がほぼ平行な軸部を有する第２可動部と、第１可動部の軸部と第２可動部の軸部を連結するとともに、これらの軸部を軸として回転可能な第１連結部と、前記軸方向にほぼ直交する第１の向きに第１可動部を移動させる駆動機構と、前記軸方向にほぼ直交するとともに第１の向きと非平行な第２の向きに第２可動部を案内する案内部と、第２可動部と連動して移動する切断部を備えている。
【０００８】
本態様では、駆動部によって第１可動部を第１の向きに移動させると、これに連動して第２可動部が第２の向きに移動する。
本態様によると、第１可動部が第１の向きに移動した距離と、これに連動して第２可動部が第２の向きに移動した距離の比を、第２可動部（第１可動部）の位置によって変化させることができる。よって、第１可動部の第１の向きの移動速度が例えば一定であっても、第２可動部の位置によって、第２可動部の第２の向きの移動速度を変化させることができる。このため、駆動機構の駆動源の出力を変化させたり、ギア比を変化させたりしなくても、第２可動部に接続する切断部の切断位置を変化させることで、切断部の切断速度を変化させることができる。
【０００９】
また、本態様によると、駆動部によって第１可動部を第１の向きに移動させたときに第２可動部が第２の向きに加える荷重を、第２可動部（第１可動部）の位置によって変化させることができる。よって、第１可動部が第１の向きに加える荷重が例えば一定であっても、第２可動部の位置によって、第２可動部が第２の向きに加える荷重を変化させることができる。このため、駆動機構の駆動源の出力を変化させたり、ギア比を変化させたりしなくても、第２可動部に接続する切断部の切断位置を変化させることで、切断部の切断荷重を変化させることができる。
【００１０】
このように、本態様によると、切断速度又は切断荷重を容易に変更できる。
【００１１】
第１可動部の軸部と軸方向がほぼ平行な軸部を有するとともに位置決めされた位置決め部と、第１可動部の軸部と位置決め部の軸部を連結するとともに、これらの軸部を軸として回転可能な第２連結部をさらに備えていることが好ましい。本態様によると、切断速度又は切断荷重をより広い範囲で容易に変更できる。
【００１２】
本発明の他の態様の切断装置は、第１の向きの直線運動を、第１の向きと非平行な第２の向きの直線運動に変換するリンク機構と、リンク機構で変換した第２の向きの直線運動を利用してワークを切断する切断部を備えている。
本態様によっても、切断速度又は切断荷重を容易に変更できる。
【００１３】
切断部の切断位置を変化させる切断位置の調整機構をさらに備えていることが好ましい。
本態様によると、切断速度又は切断荷重をより容易に変更できる。
【００１４】
本発明の他の態様のプレス装置は、上記切断装置と、プレス機構を備え、切断装置の駆動機構が、プレス機構を利用して構成されている。
本態様によると、プレス機構を利用して第１可動部を移動させ、切断動作を行うことができる。
【００１５】
本発明の他の態様の切断方法は、第１の向きの直線運動を、リンク機構によって第１の向きと非平行な第２の向きの直線運動に変換し、その第２の向きの直線運動を利用してワークを切断する。この場合、切断位置を調整して切断速度又は切断荷重を変化させることが好ましい。また、第１の向きの直線運動をプレス装置のプレス動作を利用して生じさせるおとが好ましい。
【００１６】
前記第２の向きは、前記第１の向きにほぼ直交していることが好ましい。
本態様によると、切断速度又は切断荷重をより広い範囲で変更できるようにし易い。
本明細書で、「ほぼ平行」な状態とは、正確に平行な状態から５度以下（好ましくは、３度以下）ずれた状態を含む。また、「ほぼ直交」した状態とは、正確に直交した状態から５度以下（好ましくは、３度以下）ずれた状態を含む。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施例） 図１は、第１実施例の切断装置の正面図を示す。図２は、その平面図を示す。この切断装置は、基台２２上に、位置決め部２４が設けられている。位置決め部２４は、基台２２に対して固定されている。図２に示すように、位置決め部２４は、図２の上下方向に間隔を置いて２つ設けられている。２つの位置決め部２４の間には、第２リンクアーム（第２連結部）３４の下端部（一端部）が配置されている。２つの位置決め部２４と、第２リンクアーム３４には、ピン挿入孔が形成されている。これらのピン挿入孔の中心軸は一致している。これらのピン挿入孔に１本のピン（軸部）２６が挿入されている。ピン２６は両端が抜け止めされている。以上の構成により、ピン２６は位置決めされている。第２リンクアーム３４は、位置決めピン２６を軸として回転可能になっている。
【００１８】
第２リンクアーム３４の上端部（他端部）と、第１リンクアーム３２の上端部（一端部）にも、ピン挿入孔が形成されている。これらのピン挿入孔の中心軸は一致している。第１リンクアーム３２と第２リンクアーム３４の長さはほぼ等しい。これらのピン挿入孔に１本の第１可動ピン（軸部、第１可動部）２８が挿入されている。第１可動ピン２８の両端は、溝カム部３６に形成されたカム溝２９内に位置している。カム溝２９は、図１の左右方向に伸びている。溝カム部３６の頂部には、油圧シリンダー装置３９のシリンダーロッド４０の先端部が取付けられている。シリンダーロッド４０は、図１の上下方向に移動可能である。よって、シリンダーロッド４０に取付けられた溝カム部３６も、上下方向に移動可能である。溝カム部３６の周囲には、溝カム部３６の支持部３８が設けられている。溝カム部３６の支持部３８は固定されている。よって、溝カム部３６は、支持部３８に対して相対的に上下動する。溝カム部３６やシリンダー装置３９によって駆動機構が構成されている。
【００１９】
基台２２上には、案内台４１が設けられている。案内台４１は、基台２２に対して固定されている。案内台４１には、図２に示すように、２つの案内壁４１ａが設けられている。２つの案内壁４１ａの間には、案内空間４４が形成されている。案内空間４４には、第１リンクアーム３２の下端部（他端部）が配置されている。案内空間４４にはまた、切断アーム４５が配置されている。アーム４５は、第１リンクアーム３２を挟み込む部位を有する。第１リンクアーム３２の下端部と切断アーム４５には、ピン挿入孔が形成されている。これらのピン挿入孔の中心軸は一致している。これらのピン挿入孔に１本の第２可動ピン（軸部、第２可動部）３０が挿入されている。第２可動ピン３０の一端は、一方の案内壁４１ａに形成されたピン案内溝４３内に位置している。第２可動ピン３０の他端は、他方の案内壁４１ａに形成されたピン案内溝４３内に位置している。ピン案内溝４３は、図１の左右方向に伸びている。
第１可動ピン２８と、第２可動ピン３０と、位置決めピン２６の軸方向は平行である。可動ピン２８、３０や、位置決めピン２６や、リンクアーム３２、３４によってリンク機構が構成されている。
【００２０】
切断アーム４５の右端部には、切断位置の調整機構４６が取付けられている。切断位置の調整機構４６は、可変長部４６ａを有する。可変長部４６ａは、図１の左右方向の長さが調整可能である。切断位置の調整機構４６の右端部には、切断部４８が取付けられている。なお、調整機構４６の右端部に隙間を空けることで、衝撃切断を効果的に行うことができる。切断部４８には、ワーク挿入孔５０が形成されている。切断部４８のうちワーク挿入孔５０の周囲には、刃が形成されている。ワーク挿入孔５０には、丸棒状の金属製のワーク５２が挿入されている。ワーク５２は、ワーク搬送機構５６によって搬送される。
【００２１】
なお、ワーク搬送機構５６を、図２の左右方向（例えば符号５６ａの位置や符号５６ｂの位置）に移動させることで、切断位置を調整してもよい。この場合、ワーク搬送機構５６の左右方向の位置を調整する機構が、切断位置の調整機構といえる。なお、この場合は、切断部４８には、図２の左右方向に間隔を置いて複数のワーク挿入孔５０を形成しておく。この構成によれば、ワーク搬送機構５６が左右方向に移動したことに連動してワーク５２の位置が移動したときでも、そのワーク５２をワーク挿入孔５０に挿入できる。符号５６ａや５６ｂは、ワーク搬送機構５６を側面からみた図である。
【００２２】
図１のＳＴ１はシリンダー装置３９のシリンダーロッド４０のストローク（シリンダーストロークを示す。但し、シリンダストロークＳＴ１の値が大きい方がストロークの初期となる。図１のＳＴ２は切断アーム４５のストローク（切断アームストローク）を示す。切断アームストロークＳＴ２については、ＳＴ２の値が小さい方がストロークの初期となる。
また、図１のＸは第１可動ピン２８の一点鎖線の位置からの下向きの移動量を示す。図１のＹは、第２可動ピン３０の一点鎖線の位置からの右向きの移動量を示す。
【００２３】
次に、切断装置の動作を説明する。まず、ワーク搬送機構５６によって棒状のワーク５２を搬送し、切断部４８のワーク挿入孔５０に挿入する。次に、シリンダー装置３９を駆動させて、シリンダーロッド４０を下降させる。これに連動して、溝カム部３６も下降する。溝カム部３６が下降すると、これに連動して第１可動ピン２８も下降する。位置決めピン２６が位置決めされ、第２可動ピン３０が位置決めされていないため、第１可動ピン２８が下降すると、第１リンクアーム３２と第２リンクアーム３４のなす角（アーム角）αが徐々に増加する。この結果、第２可動ピン３０は、ピン案内溝４３に案内されて図１の右向きに移動する。これにより、第２可動ピン３０に連動して移動する切断部４８も図１の右向きに移動する。この結果、切断部４８のワーク挿入孔５０の周囲に形成された刃によって、ワーク５２が切断される。
【００２４】
次に、切断装置の上記動作中の第１可動ピン２８の動作を説明する。溝カム部３６が下降すると、第１可動ピン２８は、位置決めピン２６を軸として回転し、時計回りに円弧を描いて移動する。よって、溝カム部３６が下降すると第１可動ピン２８は下降するとともに、カム溝２９に沿って図１の右向きに移動する。
【００２５】
図３は、第１可動ピン２８の下降量と右向きの移動量の関係を示す。アーム角がα１から、α１より大きいα２となるように第１可動ピン２８を下降させたとする。このときの下降量をＸとし、右向きの移動量をＹ１とする。次に、アーム角がα１より大きいα３から、α４となるように第１可動ピン２８を下降させたとする。このときの下降量を上記と等しいＸとし、右向きの移動量をＹ２とする。第１可動ピン２８は曲線（この例では円弧）を描いているため、下降量がＸと等しくても、右向きの移動量Ｙ１とＹ２は異なり、Ｙ１はＹ２よりも大きい。このことは、第１可動ピン２８の下降速度が一定であっても、第１可動ピン２８の高さ（アーム角α）が異なれば、第１可動ピン２８の右向きの移動速度を異ならせることができることを意味する。具体的には、第１可動ピン２８の位置が高い（アーム角αが小さい）方が、第１可動ピン２８の右向きの移動速度を速くできる。
【００２６】
第１可動ピン２８の下降量をＸとし、右向きの移動量をＹ１とした場合、このときの第２可動ピン３０の右向きの移動量は、Ｙ１のほぼ２倍となる。第１リンクアーム３２と第２リンクアーム３４の長さはほぼ等しく、また、第１可動ピン２８が下降すると、第１リンクアーム３２と第２リンクアーム３４は対称的に動作するからである。
【００２７】
以上のことから、第１可動ピン２８が高い（アーム角αが小さい）位置でワークを切断した方が切断速度を速くできることがわかる。よって、切断速度を速くしたい場合は、切断位置の調整機構４６の可変長部４６ａの長さを長くして、第１可動ピン２８が高い（アーム角αが小さい）位置でワークを切断する。このように、シリンダーストロークの初期に切断すると、切断速度を速くできる。
【００２８】
図４は、第１可動ピン２８の高さ（アーム角α）と、第２可動ピン３０が右向きに加える荷重の関係を示す。シリンダー装置３９を駆動させてシリンダーロッド０を下降させると、溝カム部３６を介して第１可動ピン２８に荷重が加わる。この荷重が、第１リンクアーム３２を介して第２可動ピン３０に加わる。この荷重がさらにアーム４５を介して切断部４８に加わる（図１参照）。
第２可動ピン３０に加わる荷重Ｆが一定である場合、第１可動ピン２８の位置が低い（アーム角αが大きい）方が、第２可動ピン３０が右向きに加える荷重が大きい。図４に示すように、第１可動ピン２８の位置が高い場合に第２可動ピン３０が右向きに加える荷重Ｆ１１に比べて、第１可動ピン２８の位置が低い場合に第２可動ピン３０が右向きに加える荷重Ｆ２１の方が大きい。
【００２９】
以上のことから、第１可動ピン２８が低い（アーム角αが大きい）位置でワークを切断した方が切断荷重を大きくできることがわかる。よって、切断荷重を大きくしたい場合は、切断位置の調整機構４６の可変長部４６ａの長さを短くして、第１可動ピン２８が低い（アーム角αが大きい）位置でワークを切断する。このように、シリンダーストロークの後期に切断すると、切断荷重を大きくできる。
【００３０】
図５は、シリンダーストロークＳＴ１と切断アームストロークＳＴ２の関係を示す。これは、第１リンクアーム３２と第２リンクアーム３４の長さを４００ｍｍに設定した場合の関係である。図５において、Ａで囲んだ領域は、アーム角が図３に示すようにα１からα２に至る領域に概ね相当する。Ｂで囲んだ領域は、アーム角が図３に示すようにα３からα４に至る領域に概ね相当する。図５からも、シリンダーストロークの初期の方（ＳＴ１の大きい方）が、シリンダーストロークＳＴ１の変化に対する切断アームストロークＳＴ２の変化の割合が大きいことがわかる。即ち、シリンダストロークの初期の方が切断速度を速くできることがわかる。
【００３１】
（第２実施例） 図６は、第２実施例の油圧プレス装置の構成図を示す。図７は、図６の油圧プレス装置が有する切断装置１２０の構成図を示す。このプレス装置は、切断機能付きプレス装置といえる。
図６に示す油圧プレス装置では、基台１０２に２本のフレーム１１４の下端が固定されている。２本のフレーム１１４の頂端には、クラウン１１６が取付けられている。２本のフレーム１１４の間の領域のうち下部には、ヘッド１０４が取付けられている。ヘッド１０４は、フレーム１１４に固定されている。ヘッド１０４の頂面には、プレス用ワークの載置台１０６が取付けられている。
ヘッド１０４の上方には、ラム（スライド）１１０が位置している。ラム１１０は、２本のフレーム１１４の間に配置され、２本のフレーム１１４に対して上下動可能に取付けられている。載置台１０６の直上であって、ラム１１０の底面には、プレス具１０８が取付けられている。クラウン１１６やラム１１０によってプレス機構が構成されている。一方のフレーム１１４には、油圧プレス装置の制御を行うためのコントローラ１１２が取付けられている。
【００３２】
図７に示す切断装置１２０は、第１実施例の切断装置の構成と類似した構成となっている。この切断装置１２０について、第１実施例と異なる点を中心に説明する。なお、第１実施例の部材と概ね同様の機能を持つ部材は、第１実施例と同じ符号を付している。但し、同じ符号を付していても、細かい構成は第１実施例と異なるものもある。
【００３３】
まず、この切断装置１２０は、第１実施例のようなシリンダ装置３９（図１参照）を備えていない。溝カム部３６を下降させる力は、油圧プレス装置のラム１１０の下降動作を利用して得ている。具体的にはラム１１０が下降すると、ラム１１０の底面に切断装置１２０の加圧板１６６が当接する。さらにラム１１０が下降すると、加圧板１６６も下降し、これに連結されたロッド１３７と溝カム部３６も下降する。溝カム部３６が下降した後の動作は、第１実施例と概ね同様である。
【００３４】
なお、本実施例では、第１リンクアーム３２の下端部には、切断アームではなく切断部４８が第２可動ピン３０を介して直接的に取付けられている。切断部４８は、案内空間１６２に案内されて図７の左右方向に移動する。案内空間１６２は案内台１６０に形成されている。案内台１６０と位置決め部２４は油圧プレス装置のヘッド１０４にネジで取付けられ、固定されている。溝カム部３６の支持部３８は、フレーム１１４にネジで取付けられ、固定されている。
【００３５】
また、溝カム部３６を上昇させる力は、シリンダー装置ではなく、戻しスプリング１６４の上向きの付勢力によって得ている。ラム１１０が下降している状態では、戻しスプリング１６４が縮められている。この状態では、戻しスプリング１６４には、上向きに付勢するエネルギーが蓄積されている。ラム１１０が上昇すると、このエネルギーが解放され、戻しスプリング１６４の上向きの付勢力によって、加圧板１６６が上昇する。加圧板１６６の上昇に連動して、溝カム部３６も上昇する。
なお、加圧板１６６の位置を規制する戻しストッパー１６８が、フレーム１１４に取付けられている。これによると、溝カム部３６が所望の位置よりも高い位置まで上昇することを規制できる。
【００３６】
（第３実施例） 図８は、第３実施例の切断装置の概略図を示す。この切断装置は、第１リンクアーム３２と第２リンクアーム３４の間に第３リンクアーム３５が介在している点で、第１実施例の切断装置と異なる。第３リンクアーム３５と第１リンクアーム３２は可動ピン２９ａを介して連結されている。第３リンクアーム３５と第２リンクアーム３４は可動ピン２９ｂを介して連結されている。第３リンクアーム３５と可動ピン２９ａ、２９ｂによって第１可動部が構成され、可動ピン３０によって第２可動部が構成されている。
【００３７】
この切断装置においても、例えばシリンダー装置や、プレス装置のラムを利用して第１可動部（第３リンクアーム３５と可動ピン２９ａ、２９ｂ）を下降させることで、第２可動部（可動ピン３０）を図８の右向きに移動させることができる。
【００３８】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
（１）例えば上記した各リンクアーム３２、３４、３５は直線状でなくてもよく、折れ曲がっていても、曲線状であってもよい。
（２）シリンダーロッド４０の進行する向きと、切断部４８の進行する向きは、直交していなくてもよい。例えば、図１において、右斜め下の向きや右斜め上の向きに切断部４８が進行するように案内台４１を形成してもよい。
（３）切断するワークの材料や形状に限定はない。ワークは金属や樹脂等に限らず、例えば紙であってもよい。ワークは棒状でなくても、例えば板状であってもよい。
（４）シリンダー装置は、空気圧式等であっても勿論よい。
【００３９】
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の切断装置の正面図を示す。
【図２】第１実施例の切断装置の平面図を示す。
【図３】第１可動ピンの下降量と右向きの移動量の関係を示す。
【図４】第１可動ピンの高さ（アーム角）と、第２可動ピンが右向きに加える荷重の関係を示す。
【図５】シリンダーストロークと切断アームストロークの関係を示す。
【図６】第２実施例の油圧プレス装置の構成図を示す。
【図７】第２実施例の油圧プレス装置が有する切断装置の構成図を示す。
【図８】第３実施例の切断装置の概略図を示す。
【符号の説明】
２２：基台
２４：位置決め部
２６：位置決めピン（軸部）
２８：第１可動ピン（軸部、第１可動部）
３０：第２可動ピン（軸部、第２可動部）
３２：第１リンクアーム（第１連結部）
３４：第２リンクアーム（第２連結部）
３６：溝カム部
３８：溝カム部の支持部
３９：油圧シリンダー装置
４０：シリンダーロッド
４１：案内台
４５：切断アーム
４６：切断位置の調整機構
４８：切断部
５０：ワーク挿入孔
５２：ワーク

Claims (8)

1. 軸部を有する第１可動部と、
   第１可動部の軸部と軸方向がほぼ平行な軸部を有する第２可動部と、
   第１可動部の軸部と第２可動部の軸部を連結するとともに、これらの軸部を軸として回転可能な第１連結部と、
   前記軸方向にほぼ直交する第１の向きに第１可動部を移動させる駆動機構と、
   前記軸方向にほぼ直交するとともに第１の向きと非平行な第２の向きに第２可動部を案内する案内部と、
   第２可動部と連動して移動する切断部を備えた切断装置。
2. 第１可動部の軸部と軸方向がほぼ平行な軸部を有するとともに位置決めされた位置決め部と、
   第１可動部の軸部と位置決め部の軸部を連結するとともに、これらの軸部を軸として回転可能な第２連結部をさらに備えた請求項１に記載の切断装置。
3. 第１の向きの直線運動を、第１の向きと非平行な第２の向きの直線運動に変換するリンク機構と、
   リンク機構で変換した第２の向きの直線運動を利用してワークを切断する切断部を備えた切断装置。
4. 切断部の切断位置を変化させる切断位置の調整機構をさらに備えた請求項１〜３のいずれかに記載の切断装置。
5. 請求項１〜３のいずれかに記載の切断装置と、プレス機構を備え、切断装置の駆動機構が、プレス機構を利用して構成されているプレス装置。
6. 第１の向きの直線運動を、リンク機構によって第１の向きと非平行な第２の向きの直線運動に変換し、その第２の向きの直線運動を利用してワークを切断する切断方法。
7. 切断位置を調整して切断速度又は切断荷重を変化させる請求項６に記載の切断方法。
8. 第１の向きの直線運動をプレス装置のプレス動作を利用して生じさせる請求項６又は７に記載の切断方法。

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