JP2862908B2 - 切断機の可動刃本体保持構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、打撃式切断機に代表される高速シャー切断
機に関し、特に可動刃本体の抜け出し、回転を確実に防
止できるとともに、該可動刃本体及びこれを保持するホ
ルダの打撃力による割れを防止できるようにした可動刃
本体の保持構造の改善に関する。

〔従来の技術〕

上記打撃式切断機は、固定刃と、上下移動可能の可動
刃とを対向させて配置し、両刃の貫通穴内に被切断材を
挿入し、この状態で可動刃を打撃力で高速移動させるこ
とにより、被切断材を剪断，破断の組み合わせによって
切断する装置である。従来の打撃式切断機の一例として
第５図ないし第７図に示すものがある。

図において、１は打撃式切断機であり、これは主とし
て基礎上に固定された架台2a上に固定されたベース２
と、該ベース２上に配設された固定刃３と、該固定刃３
の位置決めを行う位置決め部４と、上下動可能に配設さ
れた可動刃５と、被切断材（以下ワークと記す）Ｗの切
断長を規定する切断長設定部６と、可動刃５に打撃力を
作用させるとともに、可動刃５の上下ストロークを規定
する打撃装置７とから構成されている。

上記固定刃３は、その軸心にガイド穴3aを有する円柱
状のもので、保持具3bを介して上記ベース２上に固定さ
れている。なお、3dはワークＷの切断された部分を排出
するための圧縮空気通路である。また上記位置決め部４
は、ベース２に固定されたナット部材4aにボルト部材4b
を螺挿してなり、該ボルト部材4bを回転させるとその先
端が上記固定刃３を前進させるようになっている。

上記可動刃５は、ベース２上に保持具5aによって上下
動可能に保持されており、ホルダ８の中心部に形成され
た保持穴8aに可動刃本体９を焼き嵌めによって挿入固定
した構造になっている。この可動刃本体９は、円板状の
もので、軸心に貫通穴9aが形成されており、その背面側
にはＵ状の逃げ溝9bが形成されている。また上記ホルダ
８は矩形の平板状のもので、上縁には凸部8bが形成さ
れ、上記保持穴8aの縁部には上記逃げ溝9bに連続するよ
うに上方に延びる逃げ溝8cが形成されている。この逃げ
溝9b,8cは、該可動刃５が下降した際に後述のストッパ
ヘッドに干渉するを避けるためのものである。

上記切断長設定部６は、上記ベース２上に固定された
シリンダ10内にピストンロッド11を挿入し、該ロッド11
内に検出ロッド12を軸方向に摺動可能に挿入し、該検出
ロッド12の前端にワークＷの先端に当接して該ワークＷ
の位置決めを行うストッパヘッド13を固着した構造とな
っている。またピストンロッド11の後端には検出ロッド
12の後端と対向するように近接スイッチ14が配設されて
いる。また上記ピストンロッド11の後部にはナット部材
15が螺装されており、該ナット部材15を回転させること
によってピストンロッド11の前進端位置を調整できるよ
うになっている。

上記打撃装置７は、上記ホルダ８の凸部8bを打撃する
エアハンマ16と、エアシリンダと油圧ダンパ等からなる
クッション17とからなり、該クッション17は上記ホルダ
８を可動刃本体９の貫通穴9aがガイド穴3aと一致する高
さに支持するとともに、上記打撃力によるホルダ８の下
降ストロークを、打撃力を緩衝しながら所定値に規制す
る。

上記従来の打撃式切断機１における切断作業時には、
ワークＷを図示しない送り機構で前進させるとその先端
がストッパヘッド13に当接し、該ヘッド13が検出ロッド
12と共に僅かに後退し、近接スイッチ14がワーク検出信
号を打撃装置７に出力する。するとエアハンマ16がホル
ダ８を打撃し、可動刃５が下降してワークＷを切断する
とともに、切断されたワークは圧縮空気通路3dからの高
圧空気によって可動刃５の背面側に排出される。またこ
のとき、ストッパヘッド13は可動刃５の逃げ溝9b,8c内
に位置しているから、可動刃５が下降してもこれに干渉
することはない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記従来の打撃式切断機１では、比較的短時間のうち
にホルダ8,可動刃本体９の、特に保持穴8a縁部の逃げ溝
8c内にクラックＣが発生し、可動刃５の寿命が短いとい
う問題があり、上記クラックを防止して可動刃の寿命を
延長することが要請されている。

本発明者等は、上記従来装置のホルダ等にクラックが
発生する原因を見出すために実験研究を行い、可動刃本
体をホルダに焼き嵌めによって嵌合保持する構造に大き
な原因があることを突き止めた。即ち、焼き嵌めの場合
は、締結力を確認できないから締め代を比較的大きく設
定するととなり、その結果場合によっては残留応力が大
きくなる問題がある。特に上述のように、可動刃本体９
及びホルダ８にはストッパヘッド13との干渉を避けるた
めに逃げ溝9b,8cが形成されているから、上記締め代を
必要以上に大きくとるとクラックが発生するものと考え
られる。

従って上記締め代を比較的小さく設定すれば、上記ク
ラックの発生を抑制でき、寿命を延長できると考えられ
る。しかし締め代が小さい場合、打撃力を繰り返し作用
させるという用途上、可動刃本体が回転したり、ホルダ
から抜け出てしまうことが懸念される。

上記回転等の問題を解消するために、上記両部材8,9
を、例えば特開昭55−94740号公報に記載されたいわゆ
るメタルフロー法によって結合することが考えられる。

この方法は第８図（ａ）に示すように、軸状の第１金
属部材51に周方向凹溝51aを形成するとともに、該凹溝5
1aの底部に軸方向凹溝51bを形成する。そしてこの第１
金属部材51に、これより変形抵抗が小さく、結合用穴52
aを有する第２金属部材52を嵌装し、所定位置に位置決
めする。この状態で第２金属部材52の結合用穴52aの周
縁を環状の凸部53a,54aを有する上，下型53,54で加圧す
る。これにより第８図（ｂ）に示すように、第２金属部
材52の周縁部分が上記結合用凹溝51a,51b内に塑性変形
しながら流入し、この塑性変形部52bが上記凹溝51a,51b
に嵌合し、その結果両部材51、52が結合される。

ところで上記従来のメタルフロー法は、一方の金属部
材の一部を塑性変形させて他方の金属部材の凹溝部に流
入させる方法であるから、少なくとも一方の金属部材の
変形抵抗が比較的小さい（硬度が低い）ことが必要であ
る。しかしながら本発明が対象としている切断機の可動
刃本体及びホルダは両方とも硬度の相当高い材料からな
るのが一般的であるから上記従来のメタルフロー法は採
用困難である。

また上記メタルフロー法では、加圧用型53,54の凸部5
3a,54aの幅ｗと押し込み深さｄとの比w/dが小さいほど
結合力が大きくなり、逆に上記比が大きいほど結合力が
小さくなる。上記比を小さくするには加圧型の凸部53a,
54aを細長くする必要がある。しかしあまり細長くする
と該凸部の根元付近にクラックが生じる恐れがあり、従
っておのずと限度があり、現状ではw/d＝１程度が限界
である。また上記幅ｗをあまり狭くすると該凸部53a,54
aの面圧が極端に高くなり、型として超硬合金等が必要
となり、コスト増の原因となる。さらにこの場合、加圧
跡形が深くなる問題もある。

本発明は、上記要請に応えるためになされたもので、
クラックの発生を防止して、可動刃の寿命を大幅に延長
でき、かつ可動刃本体の抜け出し、回転を確実に防止で
きる切断機の可動刃本体保持構造を提供することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

そこで本発明は、被切断材が挿入されるガイド穴を有
する固定刃と、被切断材の上記ガイド穴から延出する先
端部が挿入される貫通穴を有する可動刃本体をホルダの
保持穴内に保持してなり、被切断材と直角方向に移動可
能に配設された可動刃と、上記可動刃本体内に被切断材
の先端と対向するように挿入され、切断長さを規定する
位置決め部材と、上記可動刃を被切断材と直角方向に移
動させるとともに、該可動刃の移動を所定ストロークに
規定する作動装置とを備えた切断機において、上記可動
刃本体をホルダの保持穴内に保持するための構造であっ
て、上記可動刃本内体の外周面の軸方向一端部分にこれ
より小径で環状の段部を形成し、該段部に結合用周方向
凹溝及び結合用軸方向凹溝を形成するとともに、該段部
の軸方向他端側縁部に該段部より大径で環状の突起部を
形成し、上記ホルダの保持穴の内周面の軸方向一端部分
にこれより大径で環状の段部を形成し、該段部に結合用
周方向凹溝及び結合用軸方向凹溝を形成するとともに、
該段部の軸方向他端側縁部に該段部より小径で環状の突
起部を形成し、上記可動刃本体を上記ホルダの保持穴内
に常温で嵌合挿入し、上記可動刃本体の段部とホルダの
段部とで形成され断面略矩形状で、かつ上記両突起部の
間の空間が連なる環状溝内に、上記可動刃本体及びホル
ダより変形抵抗が小さく、断面略矩形状の環状体である
結合用金属部材を挿入して加圧し、該加圧により上記結
合用金属部材の先端面の一部が上記突起部に当接してそ
の移動が阻止されるとともに残りの部分の移動が上記空
間により許容されることにより該結合用金属部材の先端
部の一部が塑性変形してなる塑性変形部を上記結合用周
方向凹溝，軸方向凹溝内に流入嵌合させたことを特徴と
している。

ここで本発明において、可動刃本体とホルダとの嵌合
挿入には、いわゆる締まり嵌め，中間嵌め，隙間嵌めが
採用できる。

また本発明の作動装置における可動刃を移動させる機
構としては、例えばエアハンマ等の打撃機構，あるいは
クランク機構等が採用できる。

〔作用〕

本発明の可動刃本体とホルダとを組み立てるには、ま
ず可動刃本体をホルダに常温で嵌合挿入して仮結合し、
この仮結合体の環状溝内に結合用金属部材を挿入し、こ
れを加圧型で押圧する。すると結合用凹溝の縁部に一体
形成された突起部によって結合用金属部材の一部が塑性
変形し、該塑性変形部が結合用凹溝内に流入して該部分
に嵌合する。

なお、本発明の結合法は、可動刃本体，ホルダ等の被
結合部品自体に一体形成された突起部（加圧型のパンチ
に相当する）で結合用金属部材を塑性変形させる点に特
徴があり、従来のメタルフロー法と区別するため、以下
ワークパンチ式メタルフロー法と記す。

このように本発明では、可動刃本体とホルダとを常温
で嵌合させたので、上記従来例の焼き嵌めの場合のよう
な残留応力が過大になることはなく、従ってクラックの
発生を防止できる。

一方、単に可動刃本体とホルダとの締結力を小さくし
た場合は、可動刃本体が回転したり、ホルダから抜け出
たりする懸念があるが、本発明では、可動刃本体とホル
ダとを、それぞれの結合用凹溝内に結合用金属部材の塑
性変形部を流入嵌合させることによって相互に結合した
ので、可動刃本体の回転，抜け出しを確実に防止でき
る。

そして本発明では、可動刃本体，ホルダより変形抵抗
が小さく、該両部材と別個の結合用金属部材を用いる方
法を採用したので、共に高硬度を有する両部材をメタル
フロー法によって結合できる。

また本発明では、可動刃本体，ホルダに一体形成され
た突起部によって上記結合用金属部材を塑性変形させ
る、ワークパンチ方式を採用したので、従来の加圧型の
凸部を細長くした場合のようなクラックの問題はなく、
従って上記w/d比を自由に設定でき、この点から結合強
度を大幅に向上でき、しかも加圧跡形が深くなることも
ない。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第４図は本発明の一実施例による打撃式
切断機の可動刃本体保持構造を説明するための図であ
る。本実施例構造は、可動刃以外の部分は上記従来装置
と基本的に同一構造であるので、以下、可動刃について
説明する。

図において、20は可動刃であり、これは可動刃本体21
とこれを保持するホルダ22とから構成されている。可動
刃本体21は例えばSKH9（硬度HRC60）製の円板状のもの
で、その軸心にはワークＷが挿入される貫通穴21aが形
成されており、その固定刃側端部が切刃21gとなってい
る。また該可動刃本体21の背面側（反切刃側）には逃げ
溝21cがＵ字状に形成されている。なお、この可動刃本
体21の上記切刃21gを除く各コーナ部には半径１〜3mm程
度のＲ加工が施してある。これは応力集中を回避するた
めのものである。

上記ホルダ22は例えばSKD61（硬度HRC46）製の矩形平
板状のもので、その軸心には円形の保持穴22aが形成さ
れ、背面側には上記逃げ溝21cに続いて上方に延びる逃
げ溝22cが形成されている。またこのホルダ22の上縁に
は打撃装置によって打撃される凸部22bが形成されてい
る。上記可動刃本体21は、ホルダ22の上記保持穴22aに
常温圧入（締まり嵌め）によって嵌合保持されている。
なお、可動刃本体21と、ホルダ22とは中間嵌め又は隙間
嵌めによって嵌合させてもよい。またこのホルダ22の各
コーナ部には１〜2mm程度の面取加工，あるいは半径１
〜3mm程度のＲ加工が施してある。これは応力集中を回
避するためのものである。

そして上記可動刃本体21とホルダ22とはその境界部の
背面側部分が、ワークパンチ式メタルフロー法によっ
て、例えばS45C製の結合リング23を介して相互に結合さ
れている。以下この結合部について詳述する。

可動刃本体21,ボルダ22の上記結合部には結合リング2
3を挿入する環状溝24を構成するために環状の段部21h,2
2hが形成されており、この環状溝24はボルダ22側に大き
くずれている。なお、この環状溝24は可動刃本体21側に
ずれさせても、又は両者の中央に位置させても何れでも
よい。また上位各段部21h,22hの環状溝構成面にはＶ字
状の周方向凹溝21d,22dが３列づつ形成されている。さ
らに該凹溝部分にはローレット加工による軸方向凹溝21
e,22eが周方向凹溝21d,22dと直交する方向に所定ピッチ
ごとに形成されており、また、上記各段部21h,22hの軸
方向内側縁部には突起部21f,22fが一体形成されてい
る。この突起部21fと22fとの間には空間ａが形成されて
おり、該空間ａは上記環状溝24に連なっている。そして
上記各凹溝内に上記結合リング23の塑性変形部23aが流
入嵌合しており、これにより可動刃本体21とホルダ22と
が結合している。なお、上記凹溝21d,22dは、その形状
がＶ字形に限定されるものではなく、また溝数が３列に
限定されるものでないことは勿論である。

上記可動刃20の組立作業に当たっては、まず可動刃本
体21,ホルダ22を用意し、可動刃本体21を保持穴22a内に
常温で圧入して仮結合する。

次に上記仮結合体を下型30上に、上記環状溝24側が上
になるように載置し、セットするとともに、該環状溝24
内に結合リング23を嵌合挿入し、これの下端面23bを上
記両突起部21f,22fに当接させる。そしてこの結合リン
グ23を上型31の突起部31aでさらに加圧し、下降させ
る。すると上記下端面23bの外周縁，内周縁部分はその
下降が上記突起部21f,22fで阻止されており、また残り
の部分は上記空間ａによりその下降が許容されているの
で、第４図（ｂ）に二点鎖線で示す部分ｂが塑性変形
し、これにより生じた塑性変形部23aが上記周方向凹溝2
1d,22d,及び軸方向凹溝21e,22e内に流入し、これにより
可動刃本体21とホルダ22とが結合される。

次に本実施例の作用効果について説明する。

本実施例では、可動刃本体21をホルダ22に常温圧入に
よって嵌合保持させたので、上記従来の焼き嵌めによる
場合に比較して、可動刃本体21を内方に押し縮める力，
及びホルダ22を外方に押し拡げる力が小さくて済む。従
って可動刃本体21,ホルダ22の特に逃げ溝の底付近に無
理な残留応力が生じることはなく、その結果可動刃本体
21,ホルダ22にクラックが生じるのを防止して可動刃20
の寿命を延長できる。

また、本実施例では可動刃本体21とホルダ22とを結合
リング23を介して結合したので、可動刃本体21が軸方向
に抜けたり、軸回りに回転したりするのを防止できる。
即ち、本実施例では、結合リング23の塑性変形部23aと
周方向凹溝21d,22dとの係合により軸方向の抜けを防止
でき、また塑性変形部23aと軸方向凹溝21e,22eとの係合
により可動刃本体21の回転を確実に防止できる。

また可動刃本体，ホルダより変形抵抗の小さい別個部
品である結合リング23を用いる方法を採用したので、共
に硬度の高い可動刃本体21及びホルダ22を結合できる。

またこの場合、可動刃本体21,ホルダ22に一体形成さ
れた突起部21f,22fで結合リング23を塑性変形させるワ
ークパンチ方式を採用したので、加圧型の凸部で加圧す
る場合のようなw/d比上の制約がほとんどなく、従って
結合強度を大幅に増大できる。また結合リング23の全面
を上型31で加圧する方法であるから、加圧跡形が深くな
ることもない。

〔発明の効果〕

以上のように本発明に係る切断機の可動刃本体保持構
造によれば、可動刃本体をホルダの保持穴に常温で嵌合
挿入し、該可動刃本体とホルダとを、該両部材の結合用
凹溝内に、可動刃本体，ホルダに形成した突起部によっ
て塑性変形させた結合用金属部材の塑性変形部を流入嵌
合させることによって結合したので、可動刃本体，ホル
ダのクラックを防止して可動刃の寿命を延長でき、かつ
可動刃本体の回転，抜け出しを確実に防止できる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の一実施例による打撃式切
断機の可動刃本体保持構造を説明するための図であり、
第１図は断面側面図、第２図は背面図、第３図は可動刃
の組立工程を示す断面側面図、第４図（ａ），第４図
（ｂ）は結合部の拡大断面図、第５図ないし第７図は従
来例を示す図であり、第５図は打撃式切断機の断面正面
図、第６図は可動刃の断面側面図、第７図はその背面
図、第８図（ａ），第８図（ｂ）は従来のメタルフロー
法を示す断面図である。 図において、１は打撃式切断機、３は固定刃、3aはガイ
ド穴、７は打撃装置（作動装置）、13はストッパヘッド
（位置決め部材）、20は可動刃、21,28は可動刃本体、2
1a,28aは貫通穴、21d,22dは周方向凹溝、21e,22eは軸方
向凹溝、21f,22fは突起部、21h,22hは段部（環状溝構成
面）、22はホルダ、22aは保持穴、23は結合リング（結
合用金属部材）、23aは塑性変形部、24は環状溝、Ｗは
ワーク（被切断材）である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 心悟 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動 機株式会社内 (72)発明者 原崎 康夫 静岡県磐田市新貝2500番地 ヤマハ発動 機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−259313（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−245934（ＪＰ，Ａ) 特開 昭48−62079（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−146444（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−55720（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B23D 35/00 B23D 15/04 B21K 25/00 D21D 39/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被切断材が挿入されるガイド穴を有する固
   定刃と、被切断材の上記ガイド穴から延出する先端部が
   挿入される貫通穴を有する可動刃本体をホルダの保持穴
   内に保持してなり、被切断材と直角方向に移動可能に配
   設された可動刃と、上記可動刃本体内に被切断材の先端
   と対向するように挿入され、切断長さを規定する位置決
   め部材と、上記可動刃を被切断材と直角方向に移動させ
   るとともに、該可動刃の移動を所定ストロークに規定す
   る作動装置とを備えた切断機において、上記可動刃本体
   をホルダの保持穴内に保持するための構造であって、上
   記可動刃本体の外周面の軸方向一端部分にこれより小径
   で環状の段部を形成し、該段部に結合用周方向凹溝及び
   結合用軸方向凹溝を形成するとともに、該段部の軸方向
   他端側縁部に該段部より大径で環状の突起部を形成し、
   上記ホルダの保持穴の内周面の軸方向一端部分にこれよ
   り大径で環状の段部を形成し、該段部に結合用周方向凹
   溝及び結合用軸方向凹溝を形成するとともに、該段部の
   軸方向他端側縁部に該段部より小径で環状の突起部を形
   成し、上記可動刃本体を上記ホルダの保持穴内に常温で
   嵌合挿入し、上記可動刃本体の段部とホルダの段部とで
   形成され断面略矩形状で、かつ上記両突起部の間の空間
   が連なる環状溝内に、上記可動刃本体及びホルダより変
   形抵抗が小さく、断面略矩形状の環状体である結合用金
   属部材を挿入して加圧し、該加圧により上記結合用金属
   部材の先端面の一部が上記突起部に当接してその移動が
   阻止されるとともに残りの部分の移動が上記空間により
   許容されることにより該結合用金属部材の先端部の一部
   が塑性変形してなる塑性変形部を上記結合用周方向凹
   溝，軸方向凹溝内に流入嵌合させたことを特徴とする切
   断機の可動刃本体保持構造。