JP2549195Y2

JP2549195Y2 - 棒材のせん断装置

Info

Publication number: JP2549195Y2
Application number: JP1991110709U
Authority: JP
Inventors: 正夫村川; 伸裕古閑; 言呂
Original assignee: 正夫村川; 京葉ブランキング工業株式会社
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1997-09-30
Anticipated expiration: 2006-12-18
Also published as: JPH0551525U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は棒材のせん断装置とりわ
け軸方向圧縮力付加式による棒材のせん断装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術及びその技術的課題】金属棒材をせん断す
る方法として、軸方向圧縮力を付加した高速せん断法が
知られている。この方法は、いわゆる薄切り(長さ/直径
の小さいせん断)においても、切口面が平坦でつぶれ量
を減少でき、精密な棒素材を能率的に得ることができる
利点がある。しかし、この軸方向圧縮力付加式高速せん
断法でせん断を行うと、図９(a)(b)のように、得られた
オフカット側切口面Ｅとリメインダ側切口面Ｅ’に焼け
ｆ，ｆが発生する場合があった。このため、外観が悪く
なるだけでなく、焼け発生部は母材硬さに比べてかなり
硬化しているため、被せん断材をたとえば冷間鍛造用素
材として用いると、鍛造時に不均一な変形を起こした
り、鍛造後に焼け発生部に相当する個所に割れが発生し
たりするなどの問題があった。

【０００３】

【考案が解決しようする課題】本考案は前記のような問
題点を解消しようとするもので、その目的とするところ
は、変形が少なくしかも焼けの発生のない精密な切口面
を確実かつ容易に得ることができる棒材のせん断装置を
提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】焼けは、従来一般に、高
速せん断を行うとせん断変形域に歪が集中し、しかも断
熱的に変形するため、切口面が青熱脆性温度域まで上昇
するためと考えられていた。しかし、本考案者らが実地
に検討したところによれば、焼けの発生の真の原因は、
上記のようなせん断変形部の発熱作用だけでなく、クラ
ック発生後分離したオフカット側とリメインダ側の両切
口面がお互いにこすられながらせん断工程が完了するこ
とによる摩擦熱との複合作用によることがわかった。そ
こでこの知見から、摩擦熱による発熱を生じさせずに軸
方向拘束を伴うせん断加工を実現できるような型構造を
開発したものである。すなわち、本考案の特徴とすると
ころは、棒材の挿通穴を有する固定刃と、棒材の先端部
の嵌まる穴を有し加圧手段によって移動される可動刃
と、棒材に軸方向圧縮力を付与する手段を備えた装置に
おいて、棒材Ｗに軸方向圧縮力を付与する手段が、棒材
を半径方向から拘束する可動材料押えを内蔵し前面側に
はバイアス手段を背面には斜面をそれぞれ有する軸線方
向移動可能な本体と、棒材の軸線と直角方向に移動可能
に配され、棒材の径よりも大きな縦穴を有すると共に前
面側に前記本体の斜面に対応する斜面有するくさびと、
該くさびを上昇させて前記本体を軸線方向に移動させる
くさび駆動手段とを備え、前記くさびの頂部には、固定
刃と可動刃により棒材にだれとせん断面が形成されたス
トローク位置で前記加圧手段に当接して押し下げ力を受
けるべき軸圧縮解除用の受圧部を有している構成とした
ことにある。本考案において、「棒材」には、中実な断
面のもののほか、中空断面のものを含む。

【０００５】

【実施例】以下本考案の実施例を添付図面に基いて説明
する。図１は本考案による棒材類のせん断装置の一実施
例を示している。１はプレスベッドないしボルスタに固
定されるベースプレート、２はベースプレート１に固定
された型フレームであり、長手方向中央部にブロック部
２ａを有し、ブロック部２ａの前後には空所２ｂ，２ｃ
が形成されている。前記ブロック部２ａと後壁２ｄには
所要高さ位置に軸線方向に伸びる棒材挿入穴２０が貫設
され、この棒材挿入穴２０に棒材Ｗが挿入され、ローラ
など所望の送り手段１０により前進させられるようにな
っている。そしてブロック部２ａには棒材挿入穴２０と
同心でかつ空所２ｃに開口した袋穴２１が設けられてい
る。３は型フレーム２のブロック部２ａに交換固定され
た固定刃であり、前記棒材挿入穴２０と同心の貫通穴３
０を有し、貫通穴３０よりも下方には排出用の凹部３１
が設けられている。

【０００６】４は前記固定刃３に摺接する可動刃であ
り、空所２ｂに配されたカッタホルダ４ａに保持されて
いる。カッタホルダ４はベースプレート１またはこれを
貫く穴に配されたクッション４ｂによって付勢され、被
加圧部４１が空所２ｂから上方に所要高さ突出し、加圧
手段としてのラム(以下ラムと称す)Ａによって下降移動
されるようになっている。ラムＡはプレス自体かまたは
これに付加された加速装置により高速で動かされるよう
になっている。可動刃４には、カッタホルダ４ａの上死
点位置において前記固定刃３の貫通穴３０と同心となる
貫通穴４０が貫設されている。そして、貫通穴４０には
棒材Ｗの先端が当接するストッパ４ｃが位置している。
このストッパ４ｃは、カッタホルダ４ａに固定されてい
てもよいが、この実施例では軸線方向移動可能な構造と
なっている。すなわち、ストッパ４ｃは、中間にフラン
ジ４２を有すると共にこれより先にカッタホルダ４ａを
貫くロッド４３を有し、フランジ４２とカッタホルダ内
面との間に介在したスプリングなどのバイアス手段４４
により固定刃方向に付勢されている。そして、型フレー
ム２の前壁２ｅには、ロッド４３と対峙する位置に位置
検出センサ４ｄが固定されている。この位置検出センサ
４ｄは、前記送り手段１０により棒材Ｗが挿入され、バ
イアス手段４４に抗してストッパ４ｃが後退したときに
ロッド４３と当接し、くさびや上記ラムの駆動装置に作
動信号を送るものである。また、前壁２ｅには位置検出
センサ４ｄよりも下位にオフカット排出手段４ｅが設け
られている。このオフカット排出手段４ｅはたとえば流
体圧シリンダが用いられ、カッタホルダ４ａが材料分離
位置まで下降したときに作動し、ピストンロッドがスト
ッパ４ｃのロッド４３を押圧する。

【０００７】５は本考案で特徴とする軸方向圧縮力付加
・解除機構であり、本体６とくさび７とくさび駆動手段
８とを備えている。本体６は矩形状断面をなし、型フレ
ーム２のブロック部２ａに設けた袋穴２１に摺動可能に
内嵌され、前端と袋穴底間に介在したバイアス手段６ａ
により後方に付勢されており、後端には斜面６１を有し
ている。そして、本体６は棒材挿入穴２０と同心の棒材
挿入穴６０を前後に有すると共に、それら棒材挿入穴６
０，６０の間にテーパ状空所６２が設けられ、ここに棒
材Ｗを周囲から拘束する可動材料押え９が内蔵されてい
る。可動材料押え９は２つ以上の割型からなっており、
それぞれ内面に棒状類の輪郭に対応した凹部９０を有
し、外面はテーパ状空所６２に対応するテーパ状をなし
ている。そして、テーパ状空所６２の軸方向端部に配し
たバイアス手段９ａによって締付け開放側すなわちテー
パの径小側に向けて付勢されている。なお、テーパ状の
外面またはテーパ状空所内面には、テーパ状空所６２で
のスムーズな移動を図るためベアリング要素９１が設け
られている。可動材料押え９，９の間には、図２で代表
的に示すようにスプリング９２，９２が介在されること
が好ましい。

【０００８】前記本体６は、この実施例では、一端の開
放された第１ブロック６００と開放端に固定される第２
ブロック６０１からなっている。これに代えて、図２の
ように一側壁の開放した第１ブロック６００とその開放
側壁に固定される第２ブロック６０１とから構成しても
よい。

【０００９】くさび７は前記型フレーム１の空所２ｃ内
に軸線と直角方向に移動可能に配されている。このくさ
び７は、棒材Ｗの径よりも大きい窓穴状の縦穴７０を有
し、前面側に前記本体６の斜面６１に対応する斜面７１
が設けられ、後面側は空所２ｃに固定したスライドガイ
ド２３に摺接している。そしてくさび７の頂部には、前
記ラムＡの下降時に押圧される受圧部７ａを有してい
る。この受圧部７ａは、好ましくは、棒材の材質や直径
に応じた軸圧縮応力解除位置を自由に設定し得るように
ボルト類を使用し、くさび７に対する突出高さを調整自
在とする。くさび駆動手段８はくさび７を上昇させて本
体６を軸線方向に移動し棒材Ｗに軸方向圧縮力を与える
ための手段であり、好適には流体圧シリンダが用いられ
る。この流体圧シリンダと圧力源との間には図示しない
制御弁が配され、前記位置検出センサ４ｄからの信号に
よって制御弁が作動し、圧力流体を流体圧シリンダに供
給するようになっている。ピストンロッド８ａはくさび
７の下部に連結されていてもよいし、離間していてもよ
い。

【００１０】本考案は中実な棒材のせん断に限定される
ものではなく、中空棒材のせん断にも適用され得る。図
３はこの場合の型構造を示しており、ストッパ４ｃの先
端部に中空棒材に嵌まる突軸４５が形成され、中空棒材
内には芯金Ｂが内挿されている。型設計の容易さなどの
面から軸方向圧縮力付加・解除機構５はリメインダ側に
設けることが有利であるが、場合によってはオフカット
側に設置してもよい。

【００１１】

【実施例の作用】次に、本考案の実施例の使用法と作用
を説明する。たとえば中実な丸棒をせん断するにあたっ
ては、棒材Ｗを型フレーム２の後壁２ｄの棒材挿入穴２
０に配し、送り手段１０を駆動して棒材Ｗを前進させ
る。このときにはストッパ４ｃはバイアス手段４４によ
って固定刃４の貫通穴４０内に進入している。棒材Ｗは
くさび７の縦穴７０と本体６の棒材挿入穴６０に入り、
可動材料押え９，９がテーパ状凹所６２に沿って動くこ
とによって棒材Ｗを周囲から軽く拘束し始める。棒材Ｗ
はさらに固定刃３の貫通穴３０を通って移動刃４の貫通
穴４０に挿入され、棒材端面がストッパ４ｃの端面に当
接する。なおも棒材Ｗが前送されることによってストッ
パ４ｃは押圧を受けて後退し、ロッド４３が位置検出セ
ンサ４ｄに当接する。これにより図４のようにせん断長
さが設定されたセット状態となる。したがって、ストッ
パ４ｃの長さを任意に選択することでオフカット長さを
調整することができる。このときには、くさび７は下死
点位置にあり、上部の受圧部７ａは固定刃４の頂面レベ
ルよりも間隔Ｓ’だけ沈んでいる。

【００１２】前記のようにストッパ４ｃのロッド４３が
位置検出センサ４ｄに当接することにより圧力回路の制
御弁が作動し、図５に示すように、くさび駆動手段８と
しての流体圧シリンダに圧力流体が供給され、ピストン
ロッド８ａが移動する。それによってくさび７は棒材軸
線と直角方向に押し移動される。このくさび７の移動に
より斜面７１，６１を介して本体６に推力が付与され、
本体６はバイアス手段６ａに抗して袋穴２１内を左方に
移動する。この本体６の移動により可動材料押え９はテ
ーパ状空所６２に沿って右方に移動し、それにより棒材
Ｗは周囲をしっかりと拘束された状態となるとともに、
ストッパ４ｃの後退限すなわちフランジ４２がカッタホ
ルダ４ａの内壁に当接して停止する位置まで軸線方向移
動させられる。この操作により棒材軸方向に所定の軸圧
縮応力が付与される。この軸圧縮応力はくさび駆動手段
８の圧力を調整することにより容易に変更可能である。
前記くさび７の上昇位置で受圧部７ａの頂面はカッタホ
ルダ頂面よりも下位にある。それら受圧部７ａの頂面と
カッタホルダ頂面との間隔Ｓは、だれとせん断面の形成
に要するストロークに設定しておく。これは焼けが発生
しない最適の位置の設定も兼ねており、受圧部７ａとし
てボルトを用いると容易に調整可能である。

【００１３】前記位置検出センサ４ｄからはプレスの駆
動部にも信号が送られ、図５の状態でラムＡが下降させ
られる。それによって、ラムＡの下面がカッタホルダ４
ａの被加圧面４１に接し、カッタホルダ４ａは打撃的押
圧を受けて下降し、カッタホルダ４ａと一体の可動刃４
によってせん断が開始される。ラムＡの下面がカッタホ
ルダ４ａの被加圧面４１に接した段階では、くさび７の
受圧部７ａはラムＡに接していない。棒材Ｗのせん断メ
カニズムは、周知のように、だれとせん断面が形成さ
れ、次いでクラックが発生し材料が分離する経過をたど
り、慣用の軸圧縮力付加方式では分離するまで軸圧縮力
を付加していた。ところが本考案では、可動刃４が棒材
Ｗに食い込み、だれとせん断面が形成されたストローク
(破断面発生直前の状態)に達した図６のような時点で、
くさび７の受圧部７ａがラムＡの下面で押される。これ
によって、可動刃４とともにくさび７も下方に押し上げ
られる。このため、本体６はくさび７による強制的な押
圧が瞬時にかつ確実に解除され、バイアス手段６ａの押
圧力で右方に移動し、それにより、本体６内の可動材料
押え９はバイアス手段９ａに抗してテーパ面に沿って左
方すなわち拡開側に移動する。このため棒材Ｗに付加さ
れていた軸圧縮応力が取り除かれる。

【００１４】そして、図７に示す状態までラムＡがさら
に下降し、可動刃４を押し下げることにより、材料分離
(せん断)が完了するが、前記のようにだれとせん断面形
成後のストローク中は軸圧縮応力が作用していないた
め、オフカット側とリメインダ側の切口面がお互いに強
く擦られることはない。材料分離がなされた後は、スト
ッパ４ｃのバイアス手段４４の反力および前壁２ｅに設
けられているオフカット排出手段４ｅの作動によって切
落し部(オフカット部)Ｗ’が型外部へ排出される。せん
断後は、ラムＡの上昇に伴い、可動刃４も下方のクッシ
ョン４ｂにより固定刃３とお互いの貫通穴４０，３０が
同心位置になる状態まで戻される。以上のような操作を
繰り返すことにより、焼け発生のない精密なせん断切口
面を連続的に得ることが可能となる。

【００１５】本考案を実地に適用し、Ｓ１５Ｃ、直径２
２mmφ、可動刃と固定刃のクリアランス０mm、オフカッ
ト長さ１５mm、せん断速度(Ｖ）６ｍ/sec、軸圧縮応力
約５kgf/mm²の条件でせん断した。このとき、受圧部と
カッタホルダ間隔Ｓを、あらかじめ、だれ＋せん断面の
形成に要するストロークに相当する約３mmに調整してお
いた。その結果、図８に模式的に示すように、全く焼け
の発生のないしかも平滑な切口面が得られた。これは、
移動刃食い込み後に軸圧縮応力が解放されたことによる
ものである。

【００１６】なお、本考案者らは、焼けの発生防止策と
して、ストッパを型フレーム側に設ける一方、カッタホ
ルダと可動刃にストッパを避ける縦溝を設け、ストッパ
を棒材の端面上部域(だれとせん断面形成部分)にのみ当
接させてせん断を行い、可動刃が下降する途中でストッ
パとの当接を解放させる方法も試みた。しかし、この方
法は、長さL/直径Dの小さい棒材のせん断を行えないこ
と、せん断前に強制的に軸圧縮力を付加することができ
ず、長さL/直径Dの小さい棒材の場合につぶれが大きく
なること、オフカット側端面がせん断中にストッパに擦
られながら下方に押されるため、端面にすり傷が発生し
やすい点に問題があり、実用性に乏しかった。本考案に
よればこのような不具合を回避することができる。

【００１７】

【考案の効果】以上説明した本考案によれば、棒材に軸
方向圧縮力を付加しつつ高速せん断する装置において、
棒材Ｗに軸方向圧縮力を付与する手段として、棒材Ｗを
半径方向から拘束する可動材料押え９を内蔵し前面側に
はバイアス手段６ａを背面には斜面６１をそれぞれ有す
る軸線方向移動可能な本体６と、棒材Ｗの軸線と直角方
向に移動可能に配され、棒材Ｗの径よりも大きな縦穴７
０を有すると共に前面側に前記本体の斜面６１に対応す
る斜面７１を有するくさび７と、該くさび７を上昇させ
て前記本体６を軸線方向に移動させるくさび駆動手段８
とを備え、前記くさび７の頂部には、固定刃３と可動刃
４により棒材にだれとせん断面が形成されたストローク
位置で前記加圧手段Ａに当接して押し下げ力を受けるべ
き軸圧縮解除用の受圧部７ａを有しているため、だれと
せん断面を形成する工具食い込みストローク中にのみ軸
圧縮力を作用させ、その直後にきわめて短時間内にしか
も確実かつ大幅に、棒材軸方向に作用している圧縮力を
除去することができ、これにより切口面同士の摩擦熱に
よる焼けの発生を防止することができ、鍛造用素材など
として良好なせん断切口面の加工を行うことができると
いうすぐれた効果が得られる。また構造も簡単で、装置
長さも短くすることができるというすぐれた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による棒材のせん断装置の一実施例を示
す縦断側面図である。

【図２】本考案における本体の他の実施例を示す縦断正
面図である。

【図３】本考案を中空棒材のせん断に適用した実施例を
示す部分的断面図である。

【図４】本考案装置に棒材を送りこんだ段階を示す断面
図である。

【図５】軸圧縮力を付加した状態を示す断面図である。

【図６】軸圧縮力を解除したときの状態を示す断面図で
ある。

【図７】せん断の完了した状態を示す断面図である。

【図８】本考案により得られた切口面を模式的に示す断
面図である。

【図９】従来のせん断法により得られた切口面を模式的
に示す断面図である。

【符号の説明】

３固定刃４可動刃５軸方向圧縮力付加・解除機構６本体６ａバイアス手段７くさび７ａ受圧部８くさび駆動手段９可動材料押え３０，４０貫通穴６１，７１斜面７０縦穴Ｗ棒材Ａ加圧手段

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】棒材Ｗの挿通穴を有する固定刃３と、棒材
Ｗの先端部の嵌まる穴を有し加圧手段Ａによって移動さ
れる可動刃４と、棒材Ｗに軸方向圧縮力を付与する手段
を備えた装置において、棒材Ｗに軸方向圧縮力を付与す
る手段が、棒材Ｗを半径方向から拘束する可動材料押え
９を内蔵し前面側にはバイアス手段６ａを背面には斜面
６１をそれぞれ有する軸線方向移動可能な本体６と、棒
材Ｗの軸線と直角方向に移動可能に配され、棒材Ｗの径
よりも大きな縦穴７０を有すると共に前面側に前記本体
の斜面６１に対応する斜面７１を有するくさび７と、該
くさび７を上昇させて前記本体６を軸線方向に移動させ
るくさび駆動手段８とを備え、前記くさび７の頂部に
は、固定刃３と可動刃４により棒材にだれとせん断面が
形成されたストローク位置で前記加圧手段Ａに当接して
押し下げ力を受けるべき軸圧縮解除用の受圧部７ａを有
していることを特徴とする棒材のせん断装置。