JP2007000910A - プレス機械を用いた鋳造品の余肉除去方法及び同方法に用いるカッター - Google Patents

Abstract

【課題】鋳造品の余肉除去をプレス機械によって行え、特にワークの余肉を凹状に打ち抜くことを可能にして、鋳造品の仕上げ加工を低コストで行えるようにするために、鋳造品の余肉除去をプレス機械によって行えるようにする方法と装置そしてカッターを提供する。
【解決手段】プレス機械を用いて、鋳造品の余肉を除去するために、ダイセットを構成している、固定型１１と可動型１２の、何れか一方の側にカッター２５を取り付け、他方の側にワークＷをセットし、固定型１１に対する可動型１２の打ち抜き動作により、ワークＷの余肉を凹状に打ち抜いて除去するに当たり、より小型の最初の刃型から、より大型かつ凸状の最終の刃型までの、複数の刃型から成る切断手段を用いて、可動型１２による１回の打ち抜き動作によりワークＷの余肉を凹状に打ち抜く。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス機械を用いて、鋳造品の余肉を除去するための方法及び同方法に用いるカッターに関するものである。

鋳造品には、湯口や堰或いは鋳ばりなど、除去しなければならない余分な肉があり、仕上げの際には取り除かれる。これらを除去するために、従来は、油圧プレスや機械プレスに切断刃物を取り付け、プレス動作により打ち抜いている。余肉と呼ばれるものには、鋳ばりのように止むを得ず発生するものと、設計上の一定の目的を持って設けられるものがあり、必ずしも後者は余分な肉とはいえないが、本発明では、止むを得ずか或いは設計上かを問わず、事後取除くべき部分を鋳造品の余肉というものとする。一般に、容積の大きい余肉ほど除去することが困難になる。

余肉除去の目的を有する先行技術には、例えば特開２００４−１７１２７号のバリ取り装置及びそれに用いるバリ打抜工具の発明がある。同発明は、割型鋳造品であるがいしキャップの周縁に発生した環状のバリを打ち抜き除去するもので、刃先が打抜方向に高低差を有する高刃と低刃とから構成されている環状打抜刃を使用する。その高刃は所定間隔で離間され高刃の間に低刃が配置されているので、ワークは最初高刃で点線状に打ち抜か
れ、続けて点線間を低刃で打ち抜かれることになり、これにより環状切断にかかる最大剪断荷重を低減しようとするものである。

上記の高刃と低刃によるバリの切断では、全周を一度に切断しないので、従来の環状切断刃を備えた打抜工具に比較して、最大切断荷重を３０％程度減少することができる、という効果が期待されている。しかし、同発明の場合、先行切断を高刃で行い、続行切断を低刃で行うというものであり、バリのどの部位においても切断作用を受けるのはただ１回である。従って鋳ばりのように比較的容積の小さいものについては有効であるとしても、設計上の必要から設けられている比較的容積の大きい余肉の除去に対して有効であるとの保証はない。

また、特開平１１−１９７８２０号は鋳造品の不要部の切断除去方法に関するもので、同発明は、上下刃に設けた相似形刃面が鋳造品の切断部位と相似形状をなす構成を有し、切断部位への上下刃の摺接移行と喰い込みにより不要部を切断するというものである。故に上下刃が相似形刃面を有することから、切断部位の外形形状になじむため、妄動することなくスムーズに喰い込んで行き、上下刃の刃先に肩刃を有するので、切断部位にクラックが発生せず、美麗に切断できることが期待される。この場合、上下刃に設けた相似形刃面は鋳造品の切断部位と相似形状をなす構成を有する、というのであるから、切断部位と相似形に切断すると考えられ、バリ取りと類似した作業であると推測される。従って、比較的容積の大きい余肉の除去能力については全くの未知数である。

これに対して本発明では、鋳造品の加工の一環としての余肉除去、即ち設計上必要な余肉の除去が対象となる。例えば図１１〜１２に示した自動車用ディスクブレーキのブラケットの場合、鋳造品１には、ブレーキパッド２の両端片３、３を配置するブレーキパッドガイド４が必要となるが、本発明はこれを余肉除去方法の実施によって形成することを目的とする。ブレーキパッドガイド４を形成する部分５は、鋳型の構造上凹状に型成形することができず、図１１に示した抜き勾配を有する鋳造品１の余肉として残さざるを得ない部分である。なお、６はキャリパーを示す。ブレーキパッドガイド４を形成するには余肉部分５を凹状に掘り取らなければならず、凸状の根元を１辺だけ切断すれば良いこれまでの切断と比較して、３辺にわたって切断しなければならないため単純に考えても３倍の抵抗がかかり、実際にはそれ以上の切断力を必要とする。このため、刃に加わる負荷が過大となり、プレス機械による切断は困難視された。ブレーキパッドガイドのような凹状部分の加工は切断では行えず、工作機械を用いた切削加工によって行うのが一般であったが、工数がかかりコストも高い。また、鋳造品の仕上げ加工としては過大といえる設備投資を必要とすることになる。

特開２００４−１７１２７号 特開平１１−１９７８２０号

本発明は前記の事情に基づいてなされたもので、その課題は、鋳造品の余肉除去をプレス機械によって行えるようにする方法と装置そしてカッターを提供することであり、特に鋳造品の余肉を凹状に打ち抜くことを可能にすることである。また本発明の他の課題は、鋳造品の仕上げ加工を低コストで行えるようにすることである。

前記の課題を解決するため本発明は、プレス機械を用いて、鋳造品の余肉を除去するための方法について、ダイセットを構成している、固定型と可動型の、何れか一方の側にカッターを取り付け、他方の側にワークをセットするものとし、固定型に対する可動型の打ち抜き動作により、ワークの余肉を凹状に打ち抜いて除去するにあたり、より小型の最初の刃型から、より大型かつ凸状の最終の刃型までの、複数の刃型から成る切断手段を用いて、可動型による１回の打ち抜き動作によりワークの余肉を凹状に打ち抜くという手段を講じたものである。

上記の構成は、本発明はプレス機械を使用するものである、ということを明らかにしている。プレス機械を使用できることにより、新たな仕上げ加工機を導入する必要がなく、設備投資が少なくて済むということにつながる。使用するプレス機械は、固定型と可動型とから成るダイセットを有していることを必要とし、その内の何れか一方の側にカッターを取り付け、他方の側にワークをセットする。ワークをセットするための構成は従来と同様で良い。

本発明は、ワークの余肉を凹状に打ち抜いて除去するものであり、そのためにより小型の最初の刃型から、より大型かつ凸状の最終の型に到る複数の刃型から成る切断手段を使用する。ワークの余肉を凹状に打ち抜くことは、１回では負荷が過大となって不可能であるため、この負荷を軽減させる手段として、本発明では、打ち抜いて最終的に形成するべき凹状よりも小さい状態から、徐々に打ち抜きの深さ及び幅を拡大して行くという切断方法を取るものである（図４参照）。

余肉を打ち抜くべき凹状の深さが例えば図４に示すように５．７ｍｍで、これを９段階の刃型によって切断加工することが可能であるとき、１段階当たりの深さ方向の切断量は０．６３ｍｍとなる。この切断量は絶対的なものではなく、例えば実験では１段階当たりの切断量として最大２．０ｍｍの値を得ており、また最少量は切削との兼ね合いから０．３ｍｍ以上であることが望ましい。よって本発明における１段階当たりの切断量は約０．３ｍｍ〜２．０ｍｍの範囲が好適となる。他方、工作機械による切削加工における１回当たりの切削量は百分の何ミリメートルという分量に過ぎないから、本発明によれば切削加工の約１０倍の高能率で切断加工を行えることとなる。この数値で示される切断量が本発明の効果の一つであり、これをプレス機械のワンストローク動作によって行えるようにした点に本発明の一大特徴がある。

本発明の余肉除去方法における切断手段としては、打ち抜くべき余肉の最終形状よりも小さい最初の刃型から最終形状と同型の最終の刃型に到る形態変化を有する、複数の刃型を段階的に配列した刃列を備えており、より小型の最初の刃型が先行し、かつ最初の刃型から最終の刃型までが打ち抜き動作方向へ順に並ぶように設けられている切断刃を使用する。しかし、最も小型の最初の刃型からより大型かつ凸状の最終の刃型に到る、複数の刃型から成る切断刃の形態をどのようなものとするかは自由であり、例えば刃先だけのチップから成るものを基板に取り付けても良いわけである。これに対し、図１に示すように、１枚板の左右両側縁に、より小型の最初の刃型からより大型かつ凸状の最終の刃型までの複数の刃型列を工具鋼より成る基板に直接形成したものを切断手段として使用することも勿論可能である。

請求項２に記載してあるカッターは、打ち抜くべき余肉の最終形状よりも小さい最初の刃型から、最終形状と同型の最終の刃型に到る形態変化を有する、複数の刃型を段階的に配列した刃列を備えているものをすべて含む。例えば、１枚板構成のカッターは図５に示したような形態を取り、左右２分割構成のカッターは図６に示したような形態を取る。図６に示した左右２分割のものをさらに上、下（先、後）２分割した４分割構成のものは図１ないし図３に記載してあるカッターであり、分割度が進むほど、一部分の交換で良く、破損時に修復する際のコストが低くなるので、費用的に好都合である。

本発明は上記のように構成されているので、プレス機械を用いて、複数の刃型から成る切断手段により打ち抜きの際にかかる負荷を複数段階に分け、最初の刃型から最終の刃型に到る切断を、可動型の1回の打ち抜き動作によって、ワークの余肉を凹状に打ち抜くことができる。このように、本発明の余肉除去方法では、切削の１０倍以上の量の切断を何段階かで行うことにより数ミリメートルという大きな深さまで、実施可能であり、３辺から成る凹状、２辺から成るカギ型の凹状、或いはＵ字状などの打ち抜きを容易に行うことができる。

従って本発明によれば、鋳造品の余肉除去を、工作機械を導入しなくてもプレス機械によって行うことができるようになり、特にワークの余肉を様々な形状の凹状に打ち抜いて除去することができるようになるので、鋳造品の仕上げ加工の低コスト化を実現し、しかも工作機械を用いて切削除去するよりも高速の仕上げ処理が可能となる、という効果がある。

以下図示の実施形態により本発明をより詳細に説明する。

＜装置的構成＞
図１は本発明のプレス機械を用いた鋳造品の余肉除去方法を実施するための鋳造品の余肉除去装置１０の１例を示しており、符号１１は下部に位置する固定型（下型）、１２は上部に位置する可動型（上型）で、固定型上に据え付けられたガイドポスト１３、１３により、可動型１２が固定型１１に対して必要なストロークだけ昇降する。１４、１４は可動型側に設けられているガイドブッシュを示す。鋳造品であるワークＷは、下型中程に位置する受けクランプ１５、左右の引き込み式クランプ１６、１６及び手前に位置する押さえクランプ１７によって、下型上にセットされるものである。

引き込み式クランプ１６、１６は、図７ないし図１０の参照により良く理解されるように、下型上に設けられている前後方向への移動体１８と連動して左右方向へ開閉可能に設けられている。即ち移動体１８は前向きの軸受１９を有し、そこに引き込み式クランプ１６の後端部１６ｂを支軸１６ｃによって回転可能に軸支している。引き込み式クランプ１６には長手（前後）方向かつ左右方向の成分を持つカム溝１６ｄが左右対称に設けられており、下型側に植設されているカムピン１６ｅとの係合により、移動体１８の前進で左右両クランプの開閉端１６ａを開き、移動体１８の後退で開閉端１６ａを閉じるように構成されている。

前記の移動体１８にはシリンダー装置２１の伸縮部２２が取り付けられている。移動体１８には、また前方に延びたガイドロッド２３、２３が取り付けられており、そのロッド２３、２３には、受けクランプ１５が左右のガイド部２４、２４にてスライド可能に設けられ、さらに前端に前述の押さえクランプ１７が取り付けられている。なお受けクランプ１５は、ワークセットの基準となる基準面１５ａ及びワークＷの上部を押さえる上部押さえ部１５ｂ、１５ｂなどを有している。従って固定型１１では、受けクランプ１５と押さえクランプ１７との間がシリンダー装置２１の作動によってワークセットのときに開閉可能になっており、これに引き込み式クランプ１６、１６が連動して左右に開閉し、ワークＷの一部を挟持し強固に固定可能とした構成を有している。

これに対する可動型１２の側にはカッター２５が設けられている。例示のカッター２５は、可動型１２の下部に吊り下げるように取り付けた、カッター取り付け基板２６に設けられている左右及び上下に分割した切断手段である切断刃２９より成る。切断刃２９は、打ち抜くべき余肉の最終形状よりも小さい最初の刃型２７−１から最終形状と同型の最終の刃型２７−ｎに到る形態変化を有する複数の刃型２７−１〜２７−ｎを大きさ順に段階的に配列した刃列を備えており、最初の刃型２７−１が先行し、かつ最初の刃型２７−１から最終の刃型２７−ｎまでが適当な間隔２８−１〜２８−（ｎ−１）を置いて打ち抜き動作方向へ並ぶように設けられている。図２、図３及び図４参照。

各刃型２７−１…の形態の１例は図４に具体的に示されている通りで、最終の刃型２７−ｎまでの段数は９段階とし（ｎ＝９）、凸状の最終の刃型２７−９の大きさは基準面からの出っ張り量５．７ｍｍ、幅１７．３ｍｍとした。この寸法は目的とする余肉の打ち抜き形状に等しい。１刃当たりの深さ方向の切断量は０．６３ｍｍとなる。図４に示したように、このカッター２５は、各段の刃型ごとに最終深さの９分の１ずつを切断するもの
で、幅についても最初の刃型２７−１は最も狭く、最終の刃型２７−９まで徐々に拡幅する。よって、大きさ順に配列した刃型２７−１…の列から成る切断刃２９は先端に向かって段階的なテーパー状の形態を有している。これに対して、切断量は複数分の１とせず、初期、中期、後期で大小変化させても良い。

図１に代表される本発明における装置的構成に用いるカッター２５は、上記のように左右及び上下４分割型のカッターとして示されているが、これが１例に過ぎないことは、既に言及し、また図５、図６に示すとおりである。図５の例は、左右の刃列を一体に有するカッター２５′を示しており、図６の例は、刃列を左右２分割したカッター２５″を示している。図５、図６の各例とも、刃型２７−１…の数は同じとして扱っており、一体型も分割型も等しくカッター２５、２５′、２５″として採用し得るということを説明している。またどのカッター２５、２５′、２５″を採用するとしても、カッター取り付け基板２６に取り付けて使用することができるものである。なお、３１はカッター位置決めピ
ン、３２はカッター取り付けボルトを示す。

＜方法の発明＞
次に上記の装置的構成を有する本発明のプレス機械を用いた鋳造品の余肉除去方法について説明する。初めにダイセットを構成している下型１１のシリンダー装置２１を作動させて、受けクランプ１５を後退させ、押さえクランプ１７との間を開き、引き込み式クランプ１６、１６を左右に退避させ（図７、図９）、ワークＷを所定の態勢にしてセットする。次いでシリンダー装置２１を作動させて受けクランプ１５を前進させ、押さえクランプ１７との間でワークＷをクランプし、かつ引き込み式クランプ１６、１６を閉じてワークＷを強固に固定した状態とする（図８、図１０）。

この後で、固定型１１に対する可動型１２の打ち抜き動作を行い、ワークＷの余肉の部分５を凹状に打ち抜いて除去する工程に入る。即ち可動型１２が下降を開始すると、それに取り付けられているカッター２５は最初の刃型２７−１から余肉部分５に接近し、一刃当たりｎ分の１（例示の場合ｎ＝９）に相当する分量だけ切断する（図４Ｄの一番下）。可動型１２の下降度の進行に伴って第２、第３の刃型２７−２、２７−３…と次々にｎ分の１に相当する分量の切断が進み、このようにしてより小型の刃型からより大型かつ凸状の最終の刃型２７−９へと切断が行われ、可動型１２が１回の打ち抜き動作を終えると、余肉部分５は最終の凹状に完全に打ち抜かれることとなる（図４Ｄの一番上）。

図示のプレス機械を用いたワークＷの打ち抜き除去について考察すると、負荷が大きくなるのは固定型１１の下型に対して打ち抜き動作を行う可動型１２の上型である。本発明において、この打ち抜きを行うカッター２５の全打ち抜き量を９段階もしくはそれ以外の複数段階に分割して複数分の１を１段階の切断量としたので、１刃当たりの負荷が著しく軽減し、凹状の打ち抜きでも可動型１２のワンストローク動作で打ち抜くことが可能となった。かくして本発明による凹状の打ち抜き加工工程を終えたならば、可動型１２を上昇させるとともに、受けクランプ１５を後退させ、かつまた引き込み式クランプ１６、１６を左右に開いて、加工済みのワークＷを取り外し、さらに次のワークＷをセットし前記と同様の余肉除去加工方法を繰り返すものである。

本発明の方法と装置及びカッターによれば、鋳造品の加工の自由度が増す、という特徴があり、また適正な仕上げ代を残して余肉を除去し得るため、仕上げ加工が容易となる。よって、本発明のものはこれまでに説明したディスクブレーキパッドガイドのほぼＣ字型の凹部などの加工を好適に実施し得るものであり、当然Ｌ字型（カギ型）やＵ字型等の凹部の加工も問題なく行うことができる。

固定型に対する可動型による上下１方向の加工にとどまらず、前後、左右、上下３方向（Ｘ、Ｙ、Ｚ各軸方向）の加工も可能である。

本発明に係るプレス機械を用いた鋳造品の余肉除去方法を実施する装置の１例を示すもので、Ａは正面図、Ｂは図１ＡのＩＢ−ＩＢ線断面図である。 本発明の方法に用いるカッターの１例を示す正面図。 図２に対する側面図。 図２に示したカッターの切断刃の詳細を示すもので、Ａは正面図、Ｂは平面図、Ｃは側面図、Ｄは各段の刃型の突出量と形状を示す説明図である。 カッターの切断刃の他の例を示す正面図。 カッターの切断刃のさらに他の例を示す正面図。 本発明の余肉除去方法において、ワークをセットする状態を示す説明図。 図７の後ワークセットを完了した状態を示す説明図。 図７に対応する状態を示す平面図。 図８に対応する状態を示す平面図。 鋳造品の余肉部分と除去すべき凹状を示す説明図。 鋳造品であるブレーキパッドガイドと他の部品との組み合せ状態を示す説明図。

符号の説明

１ 鋳造品
２ ブレーキパッド
４ ブレーキパッドガイド
５ ブレーキパッドガイドを形成する余肉部分
１０ 鋳造品の余肉除去装置
１１ 固定型
１２ 可動型
１５ 受けクランプ
１６ 引き込み式クランプ
１７ 押さえクランプ
１８ 移動体
１９ 軸受
２１ シリンダー装置
２２ 伸縮部
２３ ガイドロッド
２４ ガイド部
２５、２５′、２５″ カッター
２６ カッター取り付け基板
２７−１〜２７−ｎ 刃型
２８−１〜２８−（ｎ−１） 間隔
２９ 切断刃

Claims (3)

1. プレス機械を用いて、鋳造品の余肉を除去するための方法であって、ダイセットを構成している、固定型と可動型の、何れか一方の側にカッターを取り付け、他方の側にワークをセットするものとし、固定型に対する可動型の打ち抜き動作により、ワークの余肉を凹状に打ち抜いて除去するにあたり、より小型の最初の刃型から、より大型かつ凸状の最終の刃型までの、複数の刃型から成る切断手段を用いて、可動型による１回の打ち抜き動作によりワークの余肉を凹状に打ち抜くことを特徴とするプレス機械を用いた鋳造品の余肉除去方法。
2. プレス機械を用いて、鋳造品の余肉を除去するための方法に用いるカッターであって、打ち抜くべき余肉の最終形状よりも小さい最初の刃型から最終形状と同型の最終の刃型に到る形態変化を有する、複数の刃型を段階的に配列した刃列を備えており、より小型の最初の刃型が先行し、かつ最初の刃型から最終の刃型までが打ち抜き動作方向へ順に並ぶように設けられていることを特徴とするプレス機械を用いた鋳造品の余肉除去方法に用いるカッター。
3. 切断手段は、より小型の最初の刃型から大型の最終の刃型までの複数の刃型列を、工具鋼より成る基材に直接形成した構成を有している請求項２記載のプレス機械を用いた鋳造品の余肉除去方法に用いるカッター。
   

Images