JP2014073508A - 金属板材のカット方法及びその金型装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金型装置を用いた金属板材のカット方法について、過剰なコストアップを伴うことなく変形の少ない綺麗な製作物を容易に得られるようにする。
【解決手段】ダイ２の上面に沿って搬送されその先端面から側方に突出した金属板材５の先端側を、ダイ２の先端面２ａに対し略直角の向きとされた先端面４０ａを有してダイ２の先端面２ａに沿う向きで往復スライド動作を行うパンチ４Ａで所定形状に切断するカット方法において、パンチ４Ａの先端面４０ａには、上死点側で突出した金属板材５の先端に当接して所定の突出幅で停止させるストッパ面４２ａをダイ２の先端面２ａに平行に形成してなるストッパ４２が突設されており、ストッパ面４２ａで停止した金属板材５は、パンチ４Ａのカット動作によりその上面がパンチ４Ａの先端面４０ａに当接するまでその先端をストッパ面４２ａ上で摺動させ、ストッパ面４２ａに前記先端を当接したまま切断されるものとした。
【選択図】図２

Description

本発明は、金属板材のカット方法及びその金型装置に関し、殊に、比較的厚い金属板材を少ない変形量で所定の形状に切断するカット方法及びこれに用いる金型装置に関する。

被加工材である金属板材を所定形状の金型でプレスカットして製品を製造する場合、製品側の切断面にはバリやダレと呼ばれる変形部分が形成されて製品の精度や見栄えの悪化に繋がることから、その変形部分を含む部分を研磨等の後加工で除去することが行われている。このような変形部分は、加工する金属板材が厚いものほど大きくなり、後加工の手間とコストが嵩むことになる。

また、図５の金型装置１Ｃを用いた手順図に示すように、金属板材の先端側を剪断作用でカットするシャーリング加工も周知である。これは、ダイ２と板押え３で挟持された金属板材５の突出した先端側に対し（図Ａ）、パンチ４Ｃを鋏のように下降させてダイ２との間の剪断作用でカットすることで、後に製品になる所定形状の製作物５１を得る（図Ｂ）ものである。しかしこの場合、製作物５１に前述したダレに加えてねじれや反りが生じたり（図Ｃ）、製作物５２がパンチ４Ｃの動作に追従するカス上がりが生じて次のカット動作の障害となり（図Ｄ）、製品の歩留まりを悪化させたりすることが知られている。

斯かる問題に対し、特開平９−２２５５５３号や特開２００８−２６９７７７号公報にも記載されているように、切断の際に下押え部材（ノックアウト含む）を用いる方法が知られており、図６の手順図に示すように、金属板材５の先端側をパンチ４Ｃと下押え部材６で上下から挟み込んだ状態でカットすることが普及している。

この方法は、金型装置１Ｄにおいて、切断の直前に金属板材５の突出部分底面側を下押え部材６で支えておき（図Ａ）、パンチ４Ｃと下押え部材６とで挟持しながら下降して切断する（図Ｂ）ことにより、得られた製作物５０において変形を少なく抑える（図Ｃ）ことに加え前述したダレも小さく抑えられ、比較的綺麗な製作物５０が得られる点を特徴としている。

しかしながら、このようにパンチ４Ｃの動作に追従しながら金属板材５を所定圧力で下から押圧動作を行う下押え部材６を設けることは、その金型装置１Ｄの構成を大幅に複雑化させてコストアップを招くとともに、装置の耐久性低下にも繋がりやすい。また、この方式によっても製作物５０がパンチ４Ｃに追従するカス上がりの問題は充分には解消されない。

特開平９−２２５５５３号 特開２００８−２６９７７７号公報

本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、金型装置を用いた金属板材のカット方法について、過剰なコストアップを伴うことなく変形の少ない綺麗な製作物を容易に得られるようにすることを課題とする。

そこで、本発明は、ダイの上面に沿って搬送されその先端面から側方に突出した金属板材の先端側を、ダイの先端面に対し略直角の向きとされた先端面を有してダイの先端面に沿う向きで往復スライド動作を行うパンチで所定形状に切断するカット方法において、そのパンチの先端面には、パンチの上死点側で突出した金属板材の先端に当接して所定の突出幅で停止させるストッパ面をダイの先端面に対し平行に形成してなるストッパが突設されており、このストッパ面で停止した金属板材は、パンチのカット方向の動作によりその上面がパンチの先端面に当接するまでその先端を前記ストッパ面上で摺動させ、ストッパ面に前記先端を当接したまま切断される、ことを特徴とするものとした。

このように、突出する金属板材の先端側を所定のカット位置で当接・停止させるストッパ面を有したストッパをパンチ先端面に設けたことで、金属板材の先端側が正確な幅で切断されるとともに、そのストッパ面をダイ先端面に平行に形成して金属板材の先端が当接したまま摺動しパンチ先端面に上面を当接して切断されるものとしたことで、カット時に金属板材の突出した先端側がストッパ面とパンチ先端面とで保持されて屈曲変形しにくくなるため、切断時に生じる各種変形を、複雑な構成や面倒な手順を要することなく回避しやすいものとなる。

また、この場合、パンチの先端面における刃先から前記ストッパ基端側までの部分を、ダイ先端面に対し９０．５°乃至９２．５°の角度とすれば、切断されてダイ先端面とストッパ面の間に挟まれた金属板材先端側が、その上面先端側に揺動可能なスペースがあることでパンチの上昇動作により容易に脱落するため、カス上がりの発生を回避しやすいものとなる。

さらに、上述した金属板材のカット方法は、厚さ３ｍｍ以上の金属板材を加工対象としていることを特徴としたものとすれば、切断時の変形が問題になりやすい厚板の加工対象において、極めて有効なものとなる。

さらにまた、搬送された金属板材が上面を摺動するダイと、このダイ上面に対向配置されて金属板材をダイとの間に挟み込む板押えと、ダイ先端面に対し略直角の向きとされた先端面を有してダイの先端面に沿う向きで往復スライド動作を行うパンチとを備えて、ダイの先端面から側方に突出した金属板材の先端側をプレスカット又は剪断により所定形状に切断する金型装置において、そのパンチ先端面に、パンチの上死点側で突出した金属板材の先端に当接して所定の突出幅で停止させるストッパ面をダイの先端面に対し平行に形成してなるストッパが突設されており、上述した金属板材の各カット方法を行う金型装置とすれば、上述のカット方法を各々低コストで容易に実施できるものとなる。

パンチ先端面に金属板材の先端側を所定の突出幅で停止させるストッパを設けた本発明によると、過剰なコストアップを伴うことなく変形の少ない綺麗な製作物を容易に得られるものとなる。

本発明における第１の実施の形態で用いる金型装置の特徴部分を示す縦断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、図１の金型装置を用いた金属板材のカット方法による動作手順を説明するための縦断面図である。 本発明における第２の実施の形態で用いる金型装置の特徴部分を示す縦断面図である（円内は部分拡大図）。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、図３の金型装置を用いた金属板材のカット方法による動作手順を説明するための縦断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、従来例による金型装置の動作手順を説明するための縦断面図である。 （Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）は、他の従来例による金型装置の動作手順を説明するための縦断面図である。

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。

図１は、本発明における第１の実施の形態である金属板材のカット方法で用いる金型装置１Ａの特徴部分の縦断面図であるが、各要素を動作させる駆動手段・配線等は一般的な装置と同様であるため図示を省略し、本発明において重要な部分のみを簡略的に示している。また、本実施の形態では、被加工材である金属板材として、プレスカット加工又はシャーリング加工により製作物にダレ・ねじれ・反りなどの変形の発生が問題となりやすい厚さ３ｍｍ以上の鋼板を想定しており、その切断に使用する金型装置の特徴部分の構成は、プレスカット加工用とシャーリング加工用の両方に共通したものとなっている。

本実施の形態による金属板材のカット方法に使用する金型装置１Ａは、搬送された金属板材５が上面を摺動するダイ２と、このダイ２の上面側に対向配置されて金属板材５をダイ２との間に挟み込むように押圧動作を行う板押え３と、ダイ２の先端面２ａに沿う方向でスライド動作を行うものとしてダイ２の先端面２ａに対し略直角な先端面４０ａを有したパンチ４Ａとを備えて、ダイ２の先端面２ａから側方に所定量突出した金属板材５の先端側を、下降動作するパンチ４Ａの先端面４０ａで切断して、所定形状の製作物を得る方式となっている。

そして、本発明では、ダイ２の先端面２ａに対し略直角の向きでパンチ本体４０に形成されている先端面４０ａに、パンチ４Ａの上死点側所定位置でダイ２の先端面２ａから側方に突出した金属板材５が製作物の幅に相当するカット位置にて先端を当接して停止するものとしたストッパ面４２ａをダイ２の先端面２ａに対し平行に形成してなるブロック状のストッパ４２が突設されている点を特徴としている。

また、そのストッパ４２が、パンチ本体４０の先端面４０ａから突設されていることにより、金属板材５の先端側は、その先端を前記ストッパ面４２ａ当接してからパンチ４Ａの下降動作（カット動作）でその上面がパンチ本体４０の先端面４０ａに当接するまでその先端を平坦なストッパ面４２ａ上で摺動させるものとされ、その上面を先端面４０ａに当接しながら先端をストッパ面４２ａに当接したまま、前記カット位置にて切断されるようになっている。

即ち、ダイ２の先端面２ａから側方に突出した金属板材５の先端側は、ストッパ面４２ａにより製作物の幅を規定する正確な位置にて停止することに加え、パンチ本体４０の先端面４０ａとストッパ４２のストッパ面４２ａの両方が当接していることで、その向きが揺動不能な状態で保持されて屈曲変形することなくスムースに切断されることから、従来カット動作で生じていた変形を最小限に抑えることを可能としたものである。

このカット方法の詳細を金型装置１Ａの動作手順で示したのが図２である。先ず、パンチ４Ａの上死点位置において板押え３は上昇位置にあり、金属板材５は図示しない搬送手段の動作により先端側を突出させ（図Ａ）、その先端をパンチ本体４０先端面４０ａに設けたストッパ４２のストッパ面４２ａに当接して搬送を停止し、その後下降した板押え３とダイ２とで挟持される（図Ｂ）。

次に、パンチ４Ａがカット動作を開始し、ダイ２の先端面２ａから側方に突出した金属板材５の先端側は、その上面がパンチ本体４０の先端面４０ａに当接するまで先端をストッパ面４２ａ上で摺動させ、パンチ４Ａがさらに下降することで、先端と上面を当接して保持された状態のまま屈曲することなく切断され、その切断面もダイ２の先端面２に当接したまま向きを変えずに摺動する（図Ｃ）ことから、極めて変形の少ない製作物５０が得られる。また、製作物５０において変形が少ないことで、パンチ４Ａの上昇時にカス上がりを生じにくくする効果もある。

図３は、本発明における第２の実施の形態である金属板材のカット方法に使用する、金型装置１Ｂの特徴部分を縦断面図で示したものである。その基本的な構成は前述した金型装置１Ａと共通しているが、そのパンチ４Ｂにおいて、パンチ本体４１先端面４１ａの刃先からストッパ４２基端側までの部分のダイ２の先端面２ａ（一点鎖線で示す延長線含む）に対する角度θが、９０．５°乃至９２．５°（僅かに鈍角）とされている点を特徴としている。

即ち、パンチ４Ｂにおけるパンチ本体４２の刃先は、従来例において９０°が一般的であるのに対し、本実施の形態では僅かに鋭角とされており、金属板材５の突出した先端側の上面が当接した状態では、その先端側上方部分に僅かな隙間が生じるようになっており、切断された製作物５０がパンチ４Ｂの上昇時にその隙間の存在により僅かに揺動可能な状態となっている。

このカット方法を金型装置１Ａの動作手順で示したのが図４である。各要素の動作自体は図２で示したものと同様であるが、金属板材５の先端がストッパ面４２ａに当接し摺動しながらパンチ４Ｂが下降（図Ｂ）すると、パンチ本体４１の先端面４１ａは、突出した金属板材５の上面に刃先側のみ当接してストッパ４２側に僅かな隙間が生じた状態となり、その状態のままパンチ４Ｂが下降して金属板材５が切断される（図Ｃ）。

この場合も、金属板材５の突出した先端側は、先端面・上面・切断面を保持された状態で切断され、得られた製作物５０はパンチ４Ｂの下死点まで向きを変えずに下降する。そして、この切断により得られた製作物５０は、前述した上面側の隙間の存在でパンチ４Ｂの上昇動作に伴い僅かに揺動するため、金型装置１Ｂの場合よりも一層容易に脱落して（図Ｄ）、カス上がりを殆ど生じさせない。

尚、先端面４１ａの刃先からストッパ４２基端側までの部分のダイ２先端面（一点鎖線で示す延長線含む）に対する角度θを、９０．５°乃至９２．５°としたのは、様々な角度条件で実験した結果、９０．５°未満であるとカス上がり防止機能が不充分になり、９２．５°を超えると切断時の保持能が不充分となって変形の発生が問題となりやすかったからである。

このように、一般に知られた金属板材切断用の金型装置に僅かな改良部分を加えただけの簡易な構成の上述した実施の形態による金属板材のカット方法を使用することにより、面倒な手間を要することなく変形の少ない製作物を得ることができ、最小限の仕上げ加工又は仕上げ加工を要さず製品が完成するものとなる。

以上、述べたように、金型装置を用いた金属板材のカット方法について、本発明により、過剰なコストアップを伴うことなく変形の少ない綺麗な製作物を容易に得られるようになった。

１Ａ，１Ｂ 金型装置、２ ダイ、２ａ，４０ａ，４１ａ 先端面、３ 押え部材、４Ａ，４Ｂ パンチ、５ 金属板材、４０，４１ パンチ本体、４２ ストッパ、４２ａ ストッパ面、５０ 製作物

Claims (4)

1. ダイの上面に沿って搬送され前記ダイの先端面から側方に突出した金属板材の先端側を、前記ダイの先端面に対し略直角の向きとされた先端面を有して前記ダイの先端面に沿う向きで往復スライド動作を行うパンチで所定形状に切断するカット方法において、前記パンチの先端面には、該パンチの上死点側で突出した前記金属板材の先端に当接して所定の突出幅で停止させるストッパ面を前記ダイの先端面に対し平行に形成してなるストッパが突設されており、前記ストッパ面で停止した前記金属板材は、前記パンチのカット方向の動作によりその上面が前記パンチの先端面に当接するまで前記先端を前記ストッパ面上で摺動させ、前記ストッパ面に前記先端を当接したまま切断される、ことを特徴とする金属板材のカット方法。
2. 前記パンチの先端面における刃先から前記ストッパの基端側までの部分は、前記ダイの先端面に対し９０．５°乃至９２．５°の角度とされている、ことを特徴とする請求項１に記載した金属板材のカット方法。
3. 厚さ３ｍｍ以上の前記金属板材を加工対象としている、ことを特徴とする請求項１または２に記載した金属板材のカット方法。
4. 搬送された金属板材が上面を摺動するダイと、該ダイの上面に対向配置されて前記金属板材を前記ダイとの間に挟み込む板押えと、前記ダイの先端面に対し略直角の向きとされた先端面を有して前記ダイの先端面に沿う向きで往復スライド動作を行うパンチとを備えて、前記ダイの先端面から側方に突出した前記金属板材の先端側をプレスカット又は剪断により所定形状に切断する金型装置において、前記パンチの先端面に、該パンチの上死点側で突出した前記金属板材の先端に当接して所定の突出幅で停止させるストッパ面を前記ダイの先端面に対し平行に形成してなるストッパが突設されており、請求項１，２または３に記載した金属板材のカット方法を行うことを特徴とする金型装置。
   

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