JP2006061957A - トリミング方法およびトリミング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】バリ等の不要部分の残りの発生を確実に防止し、もって、後のバリ取り工程を不要とするトリミング方法およびトリミング装置を提供する。
【解決手段】バリ等の不要部分Ｂ１、Ｂ２を有する成形品Ｗを下型１に載置し、ワーク押え３が内装された上型２を油圧シリンダ１５により下降させて、ワーク押え３により成形品Ｗを押えながら前記不要部分をせん断するトリミング方法、装置において、前記せん断中、油圧シリンダ１５の油圧を油圧センサ１７により検出して、その信号をバリ残り判定装置２３に送出する。バリ残り判定装置２３は、油圧センサ１７によって得られた油圧変化に基いて不要部分の残りの有無を判断し、そこでバリ残りと判定された場合は、ばね１７の付勢力でワーク押え３による成形品Ｗの押えを維持しながら、上型２を上昇−下降させてせん断を繰返す。
【選択図】図３

Description

本発明は、鋳造品、鍛造品等の成形品に存在する不要部分をせん断除去するためのトリミング方法およびトリミング装置に関する。

例えば、鋳造品には、バリを始め、湯口や湯道などを含む方案部、鋳抜き穴内の残肉部等の多くの不要部分が存在し、このため、鋳造品の製造に際しては、最終的にトリミングを行ってこれら不要部分をせん断除去するようにしている。そして従来、この種のトリミングを行うトリミング装置は、一般に鋳造品（成形品）が載置される下型と、下型に対して接近離間する上型と、該上型内に配設され、前記下型に対して鋳造品を押えるワーク押えとを備えた構造となっていた（例えば、特許文献１参照）。このようなトリミング装置において、前記上型は、通常、油圧シリンダによって昇降駆動されるようになっており、トリミングに際しては、先行して下降するワーク押えによって鋳造品が下型に押えられ、続いて上・下型に設けられた切刃（トリミング刃）の協働によって不要部分がせん断される。なお、鋳造品の場合は、鋳抜き穴内に鋳抜きピン（中子）の折れ片が残存する場合があるため、特許文献１に記載されるものでは、型内に鋳抜き穴に挿入可能なピン部材を配設して、このピン部材の軸方向変位量から前記折れ片の残存の異常を検知するようにしている。
実開平５−２４１５１号公報

ところで、上記したトリミングにおいては、成形品の寸法バラツキや下型に対する成形品のセット位置のバラツキ等により不要部分の残りがしばしば発生する。このため、従来は、トリミング工程の後に機械加工等によるバリ取り工程を設定することが必要不可欠となっており、その分、製造工程が複雑化すると共に、製造コストも上昇する、という問題があった。

本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、不要部分の残りの発生を確実に防止し、もって、後のバリ取り工程を不要とするトリミング方法およびトリミング装置を提供することにある。

本発明者等は、油圧シリンダを駆動源とするトリミング装置において、不要部分ののせん断中における油圧変化を鋭意観察した結果、前記油圧変化と不要部分のせん断状況との間に密接な相関があることを見出した。すなわち、図１（ａ）に示されるように、切刃Ａによって成形品Ｗに存在するバリ等の不要部分Ｂが円滑にせん断された場合は、同図（ｂ）に示されるように、油圧変化は、一時的に急増した後、急減するプロファイルとなる。しかし、図２（ａ）に示されるように、ワークＷに存在する不要部分Ｂが切刃Ａによって十分にせん断されずに残った場合は、同図（ｂ）に示されるように、油圧変化は、一時的に急増した後、多段階に低下するプロファイルとなる。

本発明は、上記したせん断時の油圧変化に着目してなされたもので、本発明に係るトリミング方法は、バリ等の不要部分を有する成形品を下型に載置し、ワーク押えが内装された上型を油圧シリンダにより下降させて、前記ワーク押えにより成形品を押えながら前記不要部分をせん断するトリミング方法において、前記せん断中、前記油圧シリンダの油圧変化を検出し、該油圧変化に基いて不要部分の残りの有無を判断して、不要部分の残りがあると判断した場合に、前記ワーク押えによる成形品の押えを維持しながらせん断を繰返すことを特徴とする。この場合、油圧変化のプロファイルの形状に基いて不要部分の残りの有無を判断するのが望ましい。

また、本発明に係るトリミング装置は、バリ等の不要部分を有する成形品を下型に載置し、ワーク押えを備えた上型を油圧シリンダにより下降させて、前記ワーク押えにより成形品を押えながら前記不要部分をせん断するトリミング装置において、前記上型に、前記ワーク押えを成形品押え位置に拘束する拘束手段を配設し、さらに、前記油圧シリンダの油圧を検出する油圧センサと該油圧センサによって得られた油圧の変化に基いて不要部分の残りの有無を判断するバリ残り判定装置とを設けたことを特徴とする。この場合、前記拘束手段は、常時は押え部材を下方向へ付勢する付勢手段からなる構成としても、押え部材に下方向への押圧力を加えるシリンダ装置からなる構成としてもよい。

上記のように構成したトリミング方法およびトリミング装置においては、せん断時の油圧変化を監視して、その油圧変化から不要部分の残りの有無を判断し、せん断を繰返すので、不要部分が確実に除去される。しかも、拘束手段によってワーク押えを拘束し、成形品の押えを維持しながらせん断を繰返すので、せん断を高精度にかつ安全に繰返すことができる。

本発明に係るトリミング方法およびトリミング装置によれば、不要部分の残りがなくなるまでせん断を繰返すので、後のバリ取り工程が不要になり、工程の簡略化はもとより、製造コストの低減に大きく寄与するものとなる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。
図３は、本発明の第１実施形態としてのトリミング装置を示したものである。本トリミング装置は、鋳造品（成形品）Ｗの外周に存在するバリ、方案部等の不要部分Ｂ１および鋳抜き穴Ｈ内に存在する残肉部（不要部分）Ｂ２をせん断除去するもので、鋳造品Ｗが載置される下型１と、下型１に対して接近離間可能に配置された上型２と、上型２内に配設され、下型１に対して鋳造品Ｗを押えるワーク押え３とを備えている。

下型１は、ベース部４とこのベース部４から立上げられた中空の台座部５とからなっており、その台座部５の上端外周縁部には切刃６が設けられている。また、上型２は、前記下型１の切刃６と協働する切刃７を下端部に有する筒状部８および鋳造品Ｗの鋳抜き穴Ｈに挿入可能なポンチ部９を有する下部構造２Ａと、この下部構造２Ａに対して隔壁１０で隔てられたボックス形状の上部構造２Ｂとからなっている。さらに、ワーク押え３は、前記上型２の上部構造２Ｂ内に配置された押え板部１１とこの押え板部１１から前記隔壁１０に形成した貫通孔１３を挿通して下部構造２Ａ内まで延ばされた複数の押えピン部１２とからなっている。なお、下型１、上型２内の切刃６、７は、別体に形成して対応する台座部５、筒状部８に接合一体化してもよいことはもちろんである。

上型２は、装置架台１４に配置された複数の油圧シリンダ１５に支持され、該油圧シリンダ１５によって昇降駆動されるようになっている。また、上型２の上部構造２Ｂ内には、該上部構造２Ｂの上板部１６とワーク押え３の押え板部１１との間に介装され、常時はワーク押え３を下方向へ付勢する複数のばね（拘束手段）１７が配設されている。ワーク押え３は、その自重と付勢手段としてのばね１７の付勢力とにより、図示の型開き時にはその押え板部１１が上記隔壁１０に載る状態を維持し、この状態でその押えピン部１２の下端が前記ポンチ部９よりも所定量だけ下方位置に位置決めされる。上型２の上部構造２Ｂにはまた、ワーク押え３の押え板部１１を隔壁１０から離間する中間位置に保持するストッパ手段１８、１８が配設されている。ストッパ手段１８は、ここでは油圧シリンダからなっており、そのロッド１９が前記押え板部１１の昇降範囲に進退出可能に上部構造２Ｂの側壁に固設されている。一方、前記装置架台１４には、複数の押出ピン２０が配置されている。各押出ピン２０は、上型２の上板部１６に形成した貫通孔２１に挿入可能な位置に設置されており、上型２の上昇端（上死点）への上昇に応じて各押出ピン２０の先端部が上型２の上部構造２Ｂ内に挿入されるようになっている。

本実施形態において、上記各油圧シリンダ１５には、その内部の油圧を検出する油圧センサ２２が付設されている。また、別途，バリ残り判定装置２３が設置されており、前記各油圧センサ２２の信号がこのバリ残り判定装置２３に送出されるようになっている。バリ残り判定装置２３は、各油圧センサ２２で検出した油圧を平均化して、前記図１および図２に示したごとき油圧変化のプロファイルを求め、この油圧変化プロファイルの形状に基いて不要部分の残り（以下、これをバリ残りという）の有無を判断する機能を有しており、その判定結果は、本装置全体の作動を制御する制御装置２４へ送出されるようになっている。

ここで、上記バリ残り判定装置２３には、バリ残りがない場合の油圧変化のプロファイル（図１）が正常プロファイルとして予め記憶されており、バリ残り判定装置２３は、油圧センサ２２の検出結果から得られた油圧変化のプロファイルをこの正常プロファイルと比較し、正常プロファイルから外れる場合にバリ残りと判断する。この場合、プロファイルの比較判断の指標としては、ピークからの減圧速度、プロファイルの基底部側の幅、プロファイル内の面積などのプロファイルの形状を用いることができる。なお、所望によりバリ残り判定装置２３には、前記油圧変化のプロファイルや判定結果を表示する表示装置を付設してもよい。

以下、上記のように構成されたトリミング装置によるトリミング方法を、図４および図５も参照して説明する。

トリミングに際しては、図３に示すように、予め上型２を上死点に位置決めした状態とし、この状態で下型１の台座部５上に鋳造品（以下、これを粗材という）Ｗを載置する（図５：Ｓ１）。そして、この粗材Ｗの載置完了により油圧シリンダ１５が伸長動作し、上型２の下降が開始される。また、これと同時にバリ残り判定装置２３が起動され、油圧センサ２２の信号がバリ残り判定装置２３に連続に取込まれる（図５：Ｓ２）。上型２が下降すると、図４（１）に示されるように、先ずワーク押え３の押えピン部１２が粗材Ｗの上面に当接し、続いてばね１７が次第に短縮し、これにより粗材Ｗが下型１に対して強固に押えられる。なお、この時、ストッパ手段１８のロッド１９は、ワーク押え３の押え板部１１に干渉しない短縮端に位置決めされている。

その後、さらに上型２が下降すると、図４（２）に示されるように、上型２の筒状部８の先端の切刃７が下型１側の切刃６の側方を通過すると共に、ポンチ部９が粗材Ｗの鋳抜き穴Ｈ内に挿入される。これにより粗材Ｗの外周の不要部分Ｂ１が両切刃６および７の協働によりせん断除去され、これと同時に粗材Ｗの鋳抜き穴Ｈ内の残肉部Ｂ２がポンチ部９によりせん断除去される。この時、ワーク押え３が不動となっているので、上型２は、ばね１７を短縮させながら下降し、遂には油圧シリンダ１５の伸長端で決まる下死点に到達する。しかしてこの間、油圧センサ２２による油圧の検出が続行されており（図５：Ｓ３）、バリ残り判定装置２３は、このせん断中における油圧変化のプロファイルから、前記した要領でバリ残りの有無を判断する（図５：Ｓ４）。

そして、上記ステップＳ４でバリ残りがあると判断（ＮＧ）された場合は、ステップＳ５で、所定のサイクルタイム内かどうかが判断され、所定のサイクルタイム内であれば（ＯＫ）、油圧シリンダ１５が短縮側へ作動されて上型２が上昇する。この場合、上型２の上昇位置は、図４（３）に示されるように、ワーク押え３による粗材Ｗの押えが効いている範囲内とする。これによりワーク押え３は、ばね１７の付勢力でその位置に拘束され、粗材Ｗは下型１上に位置不動のまま保持され、この結果、上型２のポンチ部９が粗材Ｗの鋳抜き穴Ｈから円滑に抜ける。本第１実施形態においては、このワーク押え３の拘束にばね１７を用いているので、装置は、特別に複雑大型化することはなく、コスト上昇も最小限に抑えられる。

その後、上型２は、図４（４）に示されるように、油圧シリンダ１５の伸長動作に応じて再び下死点まで下降し、これにより下型１側の切刃６と上型２側の切刃７との協働により、あるいは鋳抜き穴Ｈへのポンチ部９の再挿入により、不要部分Ｂ１の残りや残肉部Ｂ２の残りがせん断除去される。しかしてこの間、油圧センサ２２による油圧の検出が続行されており、ステップＳ４でバリ残りと判断され、かつステップＳ５で所定のサイクルタイム内と判断された場合は、再び、上型２の上昇−下降の行程が繰返され、バリ残りがせん断除去される。

一方、ステップＳ４でバリ残りがないと判断（ＯＫ）された場合は、制御装置２４からの指示で、先ず図４（４）に示されるように、ストッパ手段１８が伸長動作してそのロッド１９がワーク押え３の押え板部１１の下側へ進出し、ワーク押え３の下降、すなわち上型２との相対移動が規制される。次に、図４（５）に示されるように、油圧シリンダ１５が短縮動作して上型２が上昇する（図５：Ｓ７）。すると、ストッパ手段１８によって上型２に対するワーク押え３の相対移動が規制されていることから、不要部分Ｂ１，Ｂ２が除去された粗材（良品）Ｗが上型２と一体に上昇する。

そして、上型２が上死点近くまで上昇すると、装置架台１４に配置された押出ピン２０が上板部１６の貫通孔２１を挿通して上部構造２Ｂ内に進入し、ストッパ手段１８により保持されていたワーク押え３の押え板部１１に当接する。本実施形態においては、前記押出ピン２０が押え板部１１に当接するタイミングで、ストッパ手段１８のロッド１９が後退させられるようになっており、これによりワーク押え３が押出ピン２０によって強く押し下げられる。この結果、図４（６）に示されるように、良品としての粗材（鋳造品）Ｗの全体が上型２から脱型される。一方、上型２の上昇中、適宜のハンドリング手段により受台２５が下型１と上型２との間に搬入されており、前記脱型された鋳造品Ｗは前記受台２５上に払い出され（図５：Ｓ８）、その後、該受台２５の移動により装置外へ搬送される。なお、上型２は、前記鋳造品Ｗの脱型とほぼ同時に上死点に到達する。

一方、ステップＳ５で、所定のサイクルタイムをオーバーしていると判断された場合は、表示装置にバリ残り有の不良表示を行い（図５：Ｓ９）、処理をステップＳ７に移して上型２を上死点まで上昇させ、不良品としての粗材Ｗを前記同様に受台２５に払い出す。なお、サイクルタイムに制限がない場合は、バリ残りがなくなるまで上記せん断行程を何回繰返してもよい。、

図６は、本発明の第２実施形態としてのトリミング装置を示したものである。本第２実施形態の特徴とするところは、上記第１実施形態においてワーク押え３の拘束に用いられたばね（付勢手段）１７に代えてシリンダ装置（拘束手段）３０を用い、かつワーク押え３を中間位置に保持するストッパ手段１８として、第１実施形態における油圧シリンダに代えて機械式ロック機構を用いた点にある。拘束手段としてのシリンダ装置３０は、前記ワーク押え３の押え板部１１を挿通して上型２の隔壁１０に載置固定されており、上方へ延ばされたロッド３１の先端には、前記押え板部１１の上面に当接可能なストッパ片３２が一体に設けられている。一方、ストッパ手段１８としての機械式ロック機構は、本体３３に摺動可能に組込まれ、該本体３３に内蔵したばねにより、常時は本体３３からの突出方向へ付勢された作動ピン３４を備えている。なお、ここでは、図３に示した装置架台１４、油圧センサ２２、バリ残り判定装置２３、制御装置２４等を図示省略している。

以下、本第２実施形態としてのトリミング装置によるトリミング方法を、図７も参照して説明する。

トリミングに際しては、図６に示したように、予め上型２を上死点に位置決めした状態とし、この状態で下型１の台座部５上に粗材（鋳造品）Ｗを載置する。そして、この粗材Ｗの載置完了により、第１実施形態と同様に油圧シリンダ１５が伸長動作し、上型２の下降が開始される。また、これと同時にバリ残り判定装置２３が起動され、油圧センサ２２の信号がバリ残り判定装置２３に連続に取込まれる。上型２が下降すると、図７（１）に示されるように、先ずワーク押え３の押えピン部１２が粗材Ｗの上面に当接し、粗材Ｗは、ワーク押え３の自重によって下型１に対して押えられる。なお、この時、シリンダ装置３０のロッド３１は伸長端に位置決めされている。

その後、さらに上型２が下降すると、図７（２）に示されるように、上型２の筒状部８の先端の切刃７が下型１側の切刃６の側方を通過すると共に、ポンチ部９が粗材Ｗの鋳抜き穴Ｈ内に挿入される。これにより粗材Ｗの外周の不要部分Ｂ１が両切刃６および７の協働によりせん断除去され、これと同時に粗材Ｗの鋳抜き穴Ｈ内の残肉部Ｂ２がポンチ部９によりせん断除去される。この時、ワーク押え３は上型２と相対に上昇し、上型２が下死点に到達する段階では、ワーク押え３の押え板部１１がストッパ手段１８の作動ピン３４を本体３３内に押込みながら該作動ピン３４の上側へ変位し、該押え板部１１はシリンダ装置３０のロッド３１の先端のストッパ片３２に当接する状態となる。しかして、この間、油圧センサ２２による油圧の検出が続行されており、バリ残り判定装置２３は、このせん断中における油圧変化のプロファイルから上記した手順でバリ残りの有無を判断する。

そして、バリ残り判定装置２３によりバリ残りがあると判断された場合は、上記第１実施形態と同様に所定のサイクルタイム内かどうかが判断され、所定のサイクルタイム内であれば、油圧シリンダ１５の短縮側への作動により上型２が上昇する。一方、図７（３）に示されるように、前記上型２の上昇に合せて、シリンダ装置３０のロッド３１が短縮側へ作動される。これによりワーク押え３はシリンダ装置３０のストッパ片３２によってその位置に拘束され、粗材Ｗは下型１上に位置不動のまま保持され、この結果、上型２のポンチ部９が粗材Ｗの鋳抜き穴Ｈから円滑に抜ける。なお、この時、ワーク押え３の押え板部１１はストッパ手段１８の作動ピン３４を乗越えてその下側へ変位する。

その後、図７（４）に示されるように、先ずシリンダ装置３０のロッド３１が伸長し、続いて油圧シリンダ１５が伸長動作する。これにより上型２の下降が再び開始され、これに応じて下型１側の切刃６と上型２側の切刃７との協働により、あるいは鋳抜き穴Ｈへのポンチ部９の再挿入により、不要部分Ｂ１あるいは残肉部（不要部分）Ｂ２の残りがせん断除去される。この時、ワーク押え３は上型２と相対に上昇し、その押え板部１１がストッパ手段１８の作動ピン３４を乗越えてその上側へ変位する。しかして、この間、油圧センサ２２による油圧の検出が続行されており、この段階でバリ残りと判断され、かつ所定のサイクルタイム内と判断された場合は、再び、上型２の上昇−下降の行程が繰返される。

そして、バリ残り判定装置２３によりバリ残り無しと判断された場合は、図７（５）に示されるように、油圧シリンダ１５が短縮動作して上型２が上昇する。すると、ストッパ手段１８の作動ピン３４によってワーク押え３と上型２との相対移動が規制されていることから、図７（５）に示されるように、不要部分Ｂ１，Ｂ２が除去された粗材（良品）Ｗが上型２と一体に上昇する。

そして、上型２が上死点近くまで上昇すると、図７（６）に示されるように、装置架台１４に配置された押出ピン２０が上板部１６の貫通孔２１を挿通して上部構造２Ｂ内に進入し、ストッパ手段１８により保持されていたワーク押え３の押え板部１１に当接する。押出ピン２０は、上型２のさらなる上昇に応じて前記押え板部１１を強く押し下げ、これにより押え板部１１は、ストッパ手段１８の作動ピン３４を乗越えて、その下側へ移動する。この結果、良品としての鋳造品（粗材）Ｗの全体が上型２から脱型される。一方、上型２の上昇中、適宜のハンドリング手段により受台２５が下型１と上型２との間に搬入されており、前記脱型された鋳造品Ｗは前記受台２５上に払い出され、その後、受台２５の移動により装置外へ搬送される。本第２実施形態においては、上型２から脱型された鋳造品Ｗには、ワーク押え３の自重のみが加わるだけなので、ばね１７（図３、４）の付勢力を受ける第１実施形態の場合よりも落下の勢いが抑制され、受台２５との衝突で鋳造品Ｗが傷付けられる危険性は解消される。

ここで、所定のサイクルタイムをオーバーしていると判断された場合は、第１実施例と同様に、表示装置にバリ残り有の不良表示を行い、上型２を上死点まで上昇させて、不良品としての粗材Ｗを前記同様に受台２５に払い出す。また、サイクルタイムに制限がない場合は、バリ残りがなくなるまで上記せん断行程を何回繰返してもよいことは、第１実施形態の場合と同様である。

なお、上記各実施形態においては、不要部分Ｂ１、Ｂ２を除去した後、鋳造品Ｗを上型２と一緒に上昇させて、受台２５に払い出すようにしたが、この鋳造品Ｗは、そのまま下型１上に残してもよいものである。この場合は、上型２に対するワーク押え３の相対移動を規制するストッパ手段１８が不要になることはもちろん、設備架台１４側の押出ピン２も不要になる。

バリ残りがない場合のトリミング状況と油圧変化とを示す説明図である。 バリ残りがある場合のトリミング状況と油圧変化とを示す説明図である。 本発明の第１実施形態としてのトリミング装置の全体構成を示す断面図である。 第１実施形態としてのトリミング装置によるトリミング方法を順を追って示す断面図である。 本トリミング方法における処理フローを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態としてのトリミング装置の全体構成を示す断面図である。 第２実施形態としてのトリミング装置によるトリミング方法を順を追って示す断面図である。

符号の説明

１ 下型
２ 上型
３ ワーク押え
６ 下型の切刃
７ 上型の切刃
１５ 油圧シリンダ
１７ 付勢手段としてのばね（拘束手段）
１８ ストッパ手段
２２ 油圧センサ
２３ バリ残り判定装置
３０ シリンダ装置（拘束手段）
Ｗ 鋳造品（成形品）
Ｂ１ 外周の不要部分
Ｂ２ 鋳抜き穴内の残肉部（不要部分）

Claims (5)

1. バリ等の不要部分を有する成形品を下型に載置し、ワーク押えが内装された上型を油圧シリンダにより下降させて、前記ワーク押えにより成形品を押えながら前記不要部分をせん断するトリミング方法において、前記せん断中、前記油圧シリンダの油圧変化を検出し、該油圧変化に基いて不要部分の残りの有無を判断して、不要部分の残りがあると判断した場合に、前記ワーク押えによる成形品の押えを維持しながらせん断を繰返すことを特徴とするトリミング方法。
2. 油圧変化のプロファイルの形状に基いて不要部分の残りの有無を判断することを特徴とする請求項１に記載のトリミング方法。
3. バリ等の不要部分を有する成形品を下型に載置し、ワーク押えが内装された上型を油圧シリンダにより下降させて、前記ワーク押えにより成形品を押えながら前記不要部分をせん断するトリミング装置において、前記上型に、前記ワーク押えを成形品押え位置に拘束する拘束手段を配設し、さらに、前記油圧シリンダの油圧を検出する油圧センサと該油圧センサによって得られた油圧の変化に基いて不要部分の残りの有無を判断するバリ残り判定装置とを設けたことを特徴とするトリミング装置。
4. 拘束手段が、常時は押え部材を下方向へ付勢する付勢手段からなることを特徴とする請求項３に記載のトリミング装置。
5. 拘束手段が、押え部材に下方向への押圧力を加えるシリンダ装置からなることを特徴とする請求項３に記載のトリミング装置。
   
   

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