JP2015171741A - シャーリングマシン - Google Patents

Abstract

【課題】送り切り加工においてワークに圧痕が付きにくいシャーリングマシンを提供する。【解決手段】シャーリングマシン(1)に、レーキ角(θa)が付与されワーク(W)の送り方向(DR1)下流側の下方の角部(7c)が最下位置となる上刃(7)と、上刃(7)との間に配置されたワーク(W)を、上刃(7)と協働で剪断切断する下刃(9)と、送り切り加工でワーク(W)を送り込むワーク送り込み装置(15)と、角部(7c)よりもワーク(W)の送り方向下流側に設けられ、角部(7c)よりも下方に突出した状態で上刃(7)と一体的に昇降する緩衝部材(17b)と、を設けた。【選択図】図１

Description

本発明は、シャーリングマシンに係り、特に、送り切り加工が可能なシャーリングマシンに関する。

送り切り加工が可能なシャーリングマシンの例が、特許文献１に記載されている。
送り切り加工は、ワークに対する切断長がシャーリングマシンの上刃の長さよりも長い場合に行う加工である。具体的には、最初の切断加工後に、上刃を上方に退避させると共にワークの未切断部分を上刃に対応した位置まで送り込んで、次の切断加工を行う加工である。この送り切り加工により、上刃よりも長い切断長でワーク切断ができる。

特開２０００−３２６１３５号公報

送り切り加工においてワークを送り込む方法には、例えば次の二つの方法がある。
一つは、特許文献１に記載されたように、ワークをクランプで把持して送り込む方法である。
他は、ワーク支持台の内部に退避させていたコンベアベルトを、上刃の上方への退避タイミングで支持台表面から上方に突出させ、ワークをそのコンベアベルトに載せて送り込む方法である。

例えば、帯状又は送り方向に長尺のワークを用い、そのワークから長尺材の切り出しを行う場合には、送り込みの回数が多くなることから、前者のクランプを用いる方法よりも後者のコンベアベルトを用いる方法が好適である。

ところで、加工効率の観点から、ワークの送り込みの際の上刃の退避位置は、低い方が好ましい。
しかしながら、上刃の退避位置を低くした場合、送り込み中のワークに振動等が生じると、ワークが上刃に衝突する可能性が高くなる。

前者のクランプを用いた方法では、クランプがワークの一側部を把持して片持ち支持になることから、ワークが幅方向に長尺の場合に、移動に伴う共振等で上下振動が生じ、上刃に衝突する虞がある。
後者のコンベアベルトを用いた方法では、コンベアベルトを上方に突出させる動作の勢いでワークが上方に跳ね、上刃に衝突する虞がある。

上刃には、レーキ角が設定されている。そのため、下端の一方の角部が鋭角に尖っており、上刃の最下部位となっている。
従って、ワークが上刃に衝突するときは、その鋭角に尖った角部に衝突するので、ワークに圧痕が付く可能性がある。
そのため、送り切り加工が可能なシャーリングマシンに対し、送り切り加工においてワークに圧痕が付く可能性をできるだけ低減する工夫が求められている。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、送り切り加工においてワークに圧痕が付きにくいシャーリングマシンを提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。
１） ワークに対して送り切り加工が可能なシャーリングマシンであって、
レーキ角が付与され前記ワークの送り方向下流側の下方の角部が最下位置となる上刃と、
前記上刃との間に配置された前記ワークを、前記上刃と協働で剪断切断する下刃と、
前記送り切り加工で前記ワークを送り込むワーク送り込み装置と、
前記角部よりも前記ワークの送り方向下流側に設けられ、前記角部よりも下方に突出した状態で前記上刃と一体的に昇降する緩衝部材と、
を備えていることを特徴とするシャーリングマシンである。
２） 前記緩衝部材は、前記上刃と前記下刃との間に配置された前記ワークが上方に移動した際に、前記ワークに対し前記角部よりも先に当接すると共に圧縮変形して前記ワークの運動エネルギを吸収するよう構成されていることを特徴とする１）に記載のシャーリングマシンである。
３） 前記緩衝部材が前記角部よりも下方に突出する突出量を調整可能な調整部を有していることを特徴とする１）又は２）に記載のシャーリングマシンである。

本発明によれば、送り切り加工においてワークに圧痕が付きにくい、という効果が得られる。

本発明の実施の形態に係るシャーリングマシンの実施例であるシャーマシン１の全体構成を説明するための模式的右側面図である。 シャーマシン１を説明するための要部の模式的平面図である。 シャーマシン１における上刃７の後端部近傍の詳細を説明するための部分二面図であり、（ａ）が部分右側面図、（ｂ）が部分後面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、シャーマシン１における送り切り加工を説明するための動作図である。 送り切り加工における緩衝部１７の状態を説明するための模式的部分右側面図である。 送り切り動作でのワークＷの跳ね上がりに対する緩衝部１７の緩衝作用を説明するための模式的部分右側面図である。 シャーマシン１の構成を説明するためのブロック図である。

本発明の実施の形態を、実施例を基に図１〜図７を参照して説明する。
上下左右前後の方向は、各図に示された矢印の方向に便宜的に規定してある。

（実施例）
本発明の実施の形態に係るシャーリングマシンの実施例は、シャーマシン１であり、図１はシャーマシン１の概略を説明するための模式的右側面図である。
シャーマシン１は、直交する２辺の同時切断が可能なＬ刃を備えた所謂ブランキングシャーである。
シャーマシン１は、本体部３と、前部が本体部３内に進入するように本体部３の後方側に連結された搬送部５と、を有する。搬送部５は、加工中及び加工後のワークＷを、矢印ＤＲ１で示される搬送方向（前から後へ向かう方向）に搬送する。

本体部３は、上刃７と下刃９との組であるＬ刃１１と、上刃駆動部１３と、を有している。上刃７は上刃駆動部１３の動作により上下動する。下刃９は本体部３側に固定されている。上刃７と下刃９とは、両刃の間に配置されたワークＷを協働して剪断切断する。
搬送部５は、その前方部分におけるＬ刃１１に対応する位置に、送りコンベア部１５を備えている。
上刃駆動部１３及び送りコンベア部１５を含む搬送部５の動作は、例えば本体部３の内部に配置された制御部ＣＴにより制御される（図７参照）。
作業者は、シャーマシン１の動作に関する指示やパラメータの設定等を、入力部ＣＴａ（図７参照）を介して制御部ＣＴに入力する。
制御部ＣＴ及び入力部ＣＴａは、外部のコンピュータ及び入力装置（キーボード或いはタッチパネルなど）であってもよい。

図２は、本体部３における下刃９と、送りコンベア部１５と、切断加工時のワークＷと、の水平方向の位置関係を説明するための模式的平面図である。
図２に示されるように、下刃９は、前後方向に延在する長手刃９ａと、長手刃９ａの前方端部から直交して左方に向け延出する短手刃９ｂと、を有して平面視でＬ字形状に形成されている。
上刃７の平面視上の位置は、図２において一点鎖線で示されている。すなわち、上刃７は、下刃９と同様に、前後方向に延在する長手刃７ａと、長手刃７ａの前方端部から直交して左方に向け延出する短手刃７ｂと、を有して平面視でＬ字形状に形成されている。
上刃７は、平面視で、下刃９の内側（左後方側）に沿うように設けられている。

送りコンベア部１５は、下刃９の長手刃９ａと短手刃９ｂとを二辺とする長方形の範囲に大部分が入り込むように配置されている。また、上下動する上刃７とも干渉しないようになっている。
送りコンベア部１５は、詳細を後述する送り込み加工において、ワークＷの送り込みを行う送り込み装置として機能する。

加工に際し、ワークＷは、本体部３に対し、前方側から後方に向けて人手又は図示しない搬入装置により導入される。
この導入における左右方向の位置は、ワークＷの幅と切断する位置とに応じた位置になるよう図示しない左右案内部により案内される。
また、導入における高さ位置（上下方向位置）も、パスラインＰＬ（図４参照）上となるよう図示しない高さ規定部により規定される。

図３は、図１における上刃７の後端部近傍（Ａ部）の詳細を説明するための部分二面図である。図３（ａ）が部分右側面図であり、図３（ｂ）が部分後面図である。

上刃７の長手刃７ａには、レーキ角θａが与えられており、長手刃７ａにおける後方側の角部７ｃが上刃７で最も下方に位置する。

長手刃７ａの後端部の下方側、換言するならば、角部７ｃよりも送り方向の下流側には、緩衝部１７が取り付けられている。
緩衝部１７は、長手刃７ａ側にボルトＢａで固定されたホールドプレート１７ａと、ホールドプレート１７ａにボルトＢｂで固定された緩衝部材１７ｂと、を有している。
従って、緩衝部材１７ｂは、上刃７と一体的に昇降するようになっている。

ホールドプレート１７ａは、金属で形成されている。
緩衝部材１７ｂは、例えば四角柱状に形成され、設置状態で上下方向に弾性的に圧縮変形可能とされている。緩衝部材１７ｂの材質は限定されないが、例えば、発泡ポリウレタンである。
緩衝部材１７ｂは、その下端面１７ｂ１が、緩衝部材１７ｂが変形していない自由状態において、角部７ｃの上下方向位置よりも距離Ｄａだけ下方側に位置するようにホールドプレート１７ａに固定されている。
ホールドプレート１７ａにおけるボルトＢａを挿通する孔１７ｄは、上下方向に長い長孔とされている。これにより、距離Ｄａは調整可能になっている。
すなわち、ボルトと長孔の孔１７ｄとを含んで、緩衝部材１７ｂの突出する距離Ｄａを調整可能な調整部ＴＳが構成されている。
距離Ｄａの設定例は、１ｍｍである。もちろん１ｍｍに限定されるものではなく、適宜設定される。

次に、シャーマシン１における送り切り加工及び送り込み動作について、右側面側からみた動作図である図４（ａ）〜（ｄ）を主に参照して説明する。
図４（ａ）〜（ｄ）は、図２におけるＩ−Ｉ位置での断面図に相当し、図の煩雑化を避けるため、固定された下刃９は不図示としている。
すなわち、図４には、上刃７と、緩衝部１７と、パスラインＰＬ位置と、ワークＷと、送りコンベア部１５と、が示されている。

送りコンベア部１５は、図示しないモータにより回転駆動される駆動プーリ１５ａ及び従動プーリ１５ｂと、一対のガイドローラ１５ｃ，１５ｄと、プーリ１５ａ，１５ｂとガイドローラ１５ｃ，１５ｄとに掛け渡されたベルト１５ｅと、を有する昇降部、及び昇降部を所定のストロークで上下に昇降させる昇降駆動部１５ｆを有している。
駆動プーリ１５ａ及び昇降駆動部１５ｆの動作は、制御部ＣＴにより制御される。

制御部ＣＴは、まず、上刃駆動部１３を動作させて上刃７を上昇させ、上刃７と下刃９とが上下方向に離隔した待機状態にする。この待機状態は、図１に示される。
待機状態において、上刃７及び緩衝部１７と下刃９との間に、長尺なワークＷを、人手又は図示しないワーク搬入装置により移動（導入）する。

ワークＷの導入が完了したら、制御部ＣＴは、上刃駆動部１３を動作させて、図４（ａ）に示されるように上刃７を下降させる。この下降による上刃７と下刃９との剪断によって、ワークＷは切断される。
ワークＷに対する最初の切断加工では、上刃７の長手刃７ａにおける角部７ｃ及び緩衝部１７は、ワークＷの先端部Ｗａよりも後方側に位置しているので、ワークＷに当接しない。

この上刃７の一回の下降で切断するワークＷの切断長Ｓ１は、上刃７の下降ストロークに応じて決まる。
具体的には、上刃７の下降に伴い、ワークＷにおける切断最前位置が前方に移動して切断長が大きくなる。その切断長が所望の長さとなる切断最前位置を、加工端点Ｐ１として送り切り加工における第１の加工停止点となるように設定する。
すなわち、切断最前位置が加工端点Ｐ１に達したときに上刃７の加工を停止するよう予め動作プログラムで設定しておく。

上刃７が第１の加工停止点に達したら、上刃駆動部１３は、上刃７の下降を停止させ、次いで図４（ｂ）に示されるように、上刃７を所定の位置まで上昇させる。
この所定の位置は、ワークＷがパスライン上を後方に向け移動しても角部７ｃ及び緩衝部材１７ｂに干渉することなく、ワークＷと緩衝部材１７ｂの下端面１７ｂ１との間に上下方向のクリアランスとして距離Ｄｂが得られる位置である。

上刃７が所定の位置まで上昇したら、制御部ＣＴは、図４（ｃ）に示されるように、駆動プーリ１５ａを駆動させてベルト１５ｅを時計回り方向、すなわち、ワークＷを後方側に送る方向に移動させる。
さらに、昇降駆動部１５ｆを動作させて、送りコンベア部１５を所定の上昇位置まで上昇させる。所定の上昇位置は、ベルト１５ｅの上面１５ｅ１がパスラインＰＬから上方に距離Ｄｃだけ突出する位置である。
この上昇により、ワークＷはベルト１５ｅの上に乗るので、ワーク搬入装置のワーク移動と同期してベルト１５ｅの移動によって後方側に送り込まれる。
送り込み量（距離）は、任意に設定できる。例えば切断長Ｓ１と同じ距離とする。
送り込みが終了したら、図４（ｄ）に示されるように、送りコンベア部１５を下降させ、駆動プーリ１５ａを停止し、待機状態とする。

次に、上刃駆動部１３を動作させて上刃７を下降させ、送り切り加工としての二回目の切断を行う。
この下降で上刃７の角部７ｃがワークＷに当接した直後の状態が図５に示されている。
図５は、角部７ｃ及び緩衝部１７近傍の模式的拡大右側面図である。

二回目の切断では、上刃７の下降に伴い、緩衝部１７の緩衝部材１７ｂは、ワークＷに対し上刃７よりも先に当接する。
この場合、緩衝部材１７ｂの弾性反発力よりも上刃７を下降させる力の方がはるかに大きい。そのため、図５に示されるように、緩衝部材１７は上下方向に弾性的に圧縮する。従って、緩衝部材１７ｂは、上刃７による切断に影響を与えない。

図４（ａ）〜（ｄ）を参照して説明した送り切り加工（切断）を繰り返し、切断長が所定の長さに達する切断に至ったら、その切断において上刃７の下降ストロークを、大きくする。すなわち、第１の加工停止点を超えて下方に下降させる。
これにより、ワークＷに対し、上刃７の長手刃７ａと下刃９の長手刃９ａとの剪断による前後方向の切断に加えて、上刃７の短手刃７ｂと下刃９の短手刃９ｂとの剪断による左右方向の切断が実行される。すなわち、短冊状の被切断材が得られる。

上述のように、シャーマシン１は、緩衝部１７を備えている。
これにより、ワークＷが、外力の付与によってパスラインＰＬよりも上方に予期せず移動しても、ワークＷは、上刃７に当接する前に緩衝部１７の緩衝部材１７ｂの下端面１７ｂ１に当接する。
緩衝部材１７ｂは、弾性的に圧縮変形可能に設けられているので、このワークＷの当接で上方に向け圧縮変形すると共に、その圧縮変形による反発力でワークＷを下方に付勢する。
そのため、ワークＷの上方への移動が規制されワークＷの上刃７への当接が回避される、又はワークＷの上方への移動速度が低下し、ワークＷへ当接しても圧痕が付きにくくなる。

ワークＷが上方に移動する可能性のある事象として、送りコンベア部１５の上昇に伴うワークＷの跳ね上げがある。
加工効率を上げるために、送りコンベア部１５の上昇速度はより速いことが望まれる。この上昇速度の高速化により、ワークＷの跳ね上げ速度が増加して上刃７への衝突の可能性が高くなると共に、衝突した場合の衝突エネルギも大きくなって、圧痕がより付きやすくなる。

これに対して、シャーマシン１は緩衝部１７を備えているので、図６に示されるように送りコンベア部１５の上昇に伴い跳ね上がったワークＷ（二点鎖線で図示）は、上刃７における長手刃７ａの角部７ｃに当接する前に、緩衝部１７の緩衝部材１７ｂの下端面１７ｂ１に当接する。
この当接で、緩衝部材１７ｂは、弾性的に圧縮変形してワークＷの運動エネルギーを吸収するので、ワークＷの上刃７への当接が回避される、又は上刃７に当接した際の衝突エネルギが低減する。
これにより、ワークＷに圧痕が付きにくくなる。

緩衝部材１７ｂの圧縮剛性は、切断加工時のワークＷとの当接では、加工の妨げにならないように上刃７の下降する力に屈して距離Ｄａの分だけ圧縮変形し、切断加工時以外のワークＷとの当接では、圧縮変形によりワークＷの運動エネルギを良好に吸収してワークＷの速度を減少させるように設定されている。
後者においては、ワークＷの跳ね上がり態様によらず、圧縮変形量が距離Ｄａ未満になるよう設定すると、衝突が回避されるので望ましい。
この設定は、緩衝部材１７ｂの形状及び材質、並びに、距離Ｄａ〜Ｄｃの少なくとも一つを最適化して行う。

また、送り切り加工での上刃７の下降速度、すなわち、緩衝部材１７ｂに対するワークＷの接近速度Ｖａと、送りコンベア部１５の上昇により跳ね上がるワークＷの接近速度（上昇速度）Ｖｂと、に差がある場合、緩衝部材の緩衝特性に速度依存性をもたせてもよい。
例えば、上刃７の下降速度よりも送りコンベア部１５によるワークＷの跳ね上がり速度が速い場合（Ｖａ＜Ｖｂの場合）、緩衝部材１７ｂとして、その圧縮剛性が、衝突速度が速いほど大きくなる材質を選択することは好ましい。
これにより、上刃７の送り切り加工でのワークＷの当接では、比較的容易に圧縮変形し、跳ね上がりによるワークＷの当接では、圧縮変形しにくくなる。そのため、ワークＷの上刃７への当接が、より起こりにくくなる。

本発明の実施例は、上述した構成に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよい。

シャーマシン１は、送り切り動作を、送りコンベア部１５で行うものであるが、クランパによるワークＷの把持で行うものであってもよい。

１ シャーマシン（ブランキングシャー）
３ 本体部
５ 搬送部
７ 上刃、 ７ａ 長手刃、 ７ｂ 短手刃、 ７ｃ 角部
９ 下刃、 ９ａ 長手刃、 ９ｂ 短手刃
１１ Ｌ刃
１３ 上刃駆動部
１５ 送りコンベア部、 １５ａ 駆動プーリ、 １５ｂ 従動プーリ
１５ｃ，１５ｄ ガイドローラ、 １５ｅ ベルト、 １５ｅ１ 上面
１５ｆ 昇降駆動部
１７ 緩衝部、 １７ａ ホールドプレート、 １７ｂ 緩衝部材
１７ｂ１ 下端面、 １７ｄ 孔
Ｂａ，Ｂｂ ボルト
ＣＴ 制御部、 ＣＴａ 入力部
Ｄａ〜Ｄｃ 距離
ＰＬ パスライン、 Ｐ１ 加工端点
Ｓ１ 切断長
ＴＳ 調整部
Ｖａ，Ｖｂ 接近速度
Ｗ ワーク、 Ｗａ 先端部
θａ レーキ角

Claims (3)

1. ワークに対して送り切り加工が可能なシャーリングマシンであって、
   レーキ角が付与され前記ワークの送り方向下流側の下方の角部が最下位置となる上刃と、
   前記上刃との間に配置された前記ワークを、前記上刃と協働で剪断切断する下刃と、
   前記送り切り加工で前記ワークを送り込むワーク送り込み装置と、
   前記角部よりも前記ワークの送り方向下流側に設けられ、前記角部よりも下方に突出した状態で前記上刃と一体的に昇降する緩衝部材と、
   を備えていることを特徴とするシャーリングマシン。
2. 前記緩衝部材は、前記上刃と前記下刃との間に配置された前記ワークが上方に移動した際に、前記ワークに対し前記角部よりも先に当接すると共に圧縮変形して前記ワークの運動エネルギを吸収するよう構成されていることを特徴とする請求項１記載のシャーリングマシン。
3. 前記緩衝部材が前記角部よりも下方に突出する突出量を調整可能な調整部を有していることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のシャーリングマシン。

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