JP3619111B2 - スピニング加工用板材の形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
本発明はスピニング加工用板材を形成するための装置に関し、更に詳しくは、スピニング加工装置により各種軸対称中空部品を成形加工するにあたり、このスピニング加工装置に供給される成形素材である円板状板材であって、その中心部にセンタ孔を有するスピニング加工用板材を形成する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来、上記のようなスピニング加工用板材を形成するには、回転駆動される上下一対のカッターからなるサークル剪断機によって金属板を円形状に切断した後、この円形状金属板をパンチ機等によって孔開け加工していた。即ち、従来ではサークル剪断機とパンチ機等との２種類の機械を使用してスピニング加工用板材を形成していることから、各機械ごとに金属板の位置決めを行う必要もあって、作業に手間がかかり、製品コストが非常に高くついていた。
【０００３】
本発明は、上記に鑑み、１台の装置で金属板の円形状切断作業とセンタ孔開け作業を同時に行える装置を提供することを主たる目的とする。本発明の他の目的は、金属板を円形状に切断する際に周辺の残材を螺旋状に変形させることなく、偏平板状のままで切り落とすことのできる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】
請求項１に係る発明のスピニング加工用板材の形成装置は、基台１上の片側に固定枠２を設け、その反対側に可動枠３を固定枠２に対し遠近移動可能に設け、固定枠２には、回転駆動される上下一対のカッター４，５によって金属板Ｋを切断するサークルカッター６を装備し、可動枠３には、金属板Ｋをテーブル７上に載置して上からクランプヘッド８を押し付けてクランプすると共に、クランプヘッド８を貫通するポンチ９によってテーブル７の中心位置で金属板Ｋにセンタ孔１０を開けるポンチング兼用クランプ機構１１を装備し、このクランプ機構１１のテーブル７上からサークルカッター６の上下両カッター４，５間にわたって配置した金属板Ｋを前記クランプ機構１１のクランプヘッド８によりクランプして、該クランプヘッド８に挿通されるポンチ９によってセンタ孔１０を開けると共に、該ポンチ９と相対回転自在に設けられたクランプヘッド８にクランプされた前記金属板Ｋを上下両カッター４，５により前記センタ孔１０を中心とする所要半径の円形状に切断してスピニング加工用板材Ｎを形成するようにしたことを特徴とする。
【０００５】
請求項２は、請求項１に記載のスピニング加工用板材の形成装置において、サークルカッター６の下部カッター５は、その回転軸２９が水平に対し所定角度傾斜した姿勢で軸承部材３０によって定位置に保持され、上部カッター４は、その回転軸３１が軸承部材３２によって水平姿勢に保持されると共に、この軸承部材３２が油圧シリンダ３３に連動連結されていて、このシリンダ３３の伸縮駆動によって下部カッター５に対し上下動するようになっていることを特徴とする。
【０００６】
請求項３は、請求項２に記載のスピニング加工用板材の形成装置において、上部カッター駆動用油圧シリンダ３３の油圧回路には、上部カッター４の下動時に該カッター４にかかる負荷の増大による回路圧の上昇を制限する圧力制御弁５２が設けられていることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るスピニング加工用板材形成装置の全体を示す正面図、図２の（Ａ）は図１の一部拡大図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。これらの図において１は基台、２は基台１上の片側に設けられた固定枠、３はこの固定枠２の反対側に固定枠２に対し遠近移動可能に設けられた可動枠である。固定枠２には、回転駆動される上下一対のカッター４，５によって素材である金属板Ｋを円形状に切断するサークルカッター６が装備され、可動枠３には、金属板Ｋをテーブル７上に載置して上からクランプヘッド８を押し付けてクランプすると共に、クランプヘッド８を貫通するポンチ９（図３参照）によってテーブル７の中心位置で金属板Ｋにセンタ孔１０を開けるポンチング兼用のクランプ機構１１が装備されている。
【０００８】
可動枠３は、図１に示すように、上枠部３ａと下枠部３ｂと両枠部３ａ，３ｂをつなぐ連結枠部３ｃとで略Ｃ字状に形成されていて、下枠部３ｂの下部に可動ベース１２を有する。この可動ベース１２は、図４に示すように、基台１内に設けられたガイドレール５３，５３に沿ってスライド自在に支持されると共に、螺軸１３に螺合されており、しかしてハンドル１４を回すことにより、ハンドル軸５４よりマイタ歯車５５を通じて螺軸１３を回転させ、これによって可動枠３を固定枠２に対し進退移動させることができる。
【０００９】
この可動枠３に装備されたポンチング兼用クランプ機構１１は、図２及び図３に示すように、下枠部３ｂの先端部に回転軸線Ｇを中心に回転自在に支承された円板状のテーブル７と、このテーブル７の上方でテーブル７の回転軸線Ｇに沿って昇降するクランプ本体１５と、このクランプ本体１５を昇降駆動するように上枠部３ａの先端部に設けられた油圧シリンダ１６とからなる。
【００１０】
クランプ本体１５は、図３に示すように、下端部に径小円筒部１７を連設した中筒１８と、上部側が油圧シリンダ１６のピストンロッド１６ａに螺嵌固定され且つ下部側が中筒１８に一定範囲伸縮できるように連結された上筒１９と、中筒１８の径小円筒部１７に軸受２０を介して回転自在に取り付けられた下筒２１と、この下筒２１の下端部に同軸一体に連結されたクランプヘッド８と、上筒１９の下端部と中筒１８の底部との間に介装されて両筒１８，１９を互いに伸張状態に付勢する圧縮コイルばね２２と、中筒１８の径小円筒部１７内に挿通されていて上端部がコイルばね２２の長手方向中間部に連結されたポンチ取付軸２３と、このポンチ取付軸２３の下端部に取り外し可能に同軸に取り付けられると共に中空状のクランプヘッド８に対し相対回転自在に挿通されるポンチ９とからなるもので、図３のように油圧シリンダ１６のピストンロッド１６ａが収縮した位置ではポンチ９の下端がクランプヘッド８の下端孔８ａ内に退入している。
【００１１】
しかして、油圧シリンダ１６のピストンロッド１６ａが伸張作動して上筒１９が下動すると、これに伴い中筒１８、下筒２１及びクランプヘッド８が一体に下動して、図２の仮想線で示すように下部のクランプヘッド８がテーブル７上面に押し付けられ、これによりテーブル７上に載置した金属板Ｋがクランプされる。このクランプ状態から上筒１９が更に下動すると、コイルばね２２が圧縮され、これによりポンチ取付軸２３が上筒１９で押し下げられてポンチ９の下端部がクランプヘッド８の下端孔８ａから所要長さ突出し、テーブル７上の金属板Ｋにセンタ孔１０を開ける。また、油圧シリンダ１６が収縮作動して上筒１９が上動すると、コイルばね２２が伸張するのに伴ってポンチ取付軸２３が引き上げられ、それによりポンチ９がクランプヘッド８の下端孔８ａに退入し、その後中筒１８、下筒２１及びクランプヘッド８が上動して、図３のようにクランプ解除された状態となる。
【００１２】
図２〜図４において、２４は前記可動枠３の上枠部３ａ先端に固着されたブラケットで、このブラケット２４の上板部２４ａに油圧シリンダ１６が取り付けられ、縦板部２４ｂにはクランプ本体１５の中筒１８を昇降案内するガイド２５が設けてある。また、２６は下枠部３ｂの先端に固着されたブラケットで、このブラケット２６に支持円筒２７が高さ調整可能に取り付けられ、この支持円筒２７内には上端にテーブル７を固着した支軸２８が軸受を介して回転自在に支承されている。また、テーブル７にはポンチ９が突入するポンチ孔７ａが回転軸線Ｇに沿って設けられている。テーブル７は、その上面レベルが上枠部３ａと下枠部３ｂとの間に設けられた作業用スペースＳ１内に位置するように設置される。
【００１３】
次に、サークルカッター６の詳細構造につき図５〜図７を参照して説明すると、図５は図１に関してサークルカッター６の左側半分の拡大縦断面図、図６は右側半分の拡大縦断面図であり、図７はサークルカッター６の拡大左側面図である。先ず図５から分かるように、下部カッター５は、その回転軸２９が水平に対し所定角度傾斜した姿勢で軸承部材３０によって固定枠２の下部側定位置に保持され、また上部カッター４は、その回転軸３１が軸承部材３２によって水平姿勢に保持されると共に、この軸承部材３２が固定枠２に設置された油圧シリンダ３３に連動連結されていて、このシリンダ３３の伸縮駆動によって下部カッター５に対し上下動するようになっている。
【００１４】
図１、図５及び図６に示すように、下部カッター５の回転軸２９は、固定枠２内に水平に軸架されている連動軸３４にユニバーサルジョイント３５を介して連結され、上部カッター４の回転軸３１は、上記連動軸３４の上方で固定枠２内に水平に軸架されている連動軸３６にユニバーサルジョイント３７を介して連結され、両連動軸３４，３６は歯車３８，３９を介して連動連結され、下部側の連動軸３４は、基台１内に設置された変速機付きモーター４０の出力軸４０ａにベルト伝動機構４１によって連動連結されている。従って、モーター４０の回転は、ベルト伝動機構４１によって下部の連動軸３４に伝達されると共に、歯車３８，３９によって上部の連動軸３６に伝達され、両連動軸３４，３６の回転はユニバーサルジョイント３５，３７を介して回転軸２９，３１に夫々伝達されて、下部カッター５及び上部カッター４が等速で互いに反対方向に回転駆動される。
【００１５】
また図５に示すように、上部カッター４の回転軸３１は、軸承部材３２を介して取付枠体４２の下端部に取り付けられ、この支持枠体４２は、フローティングジョイント４３を介して油圧シリンダ３３のピストンロッド３３ａに連結されると共に、固定枠２に固着されたブラケット４４のガイド枠４５に上下スライド可能に支持案内される。
【００１６】
しかして、上下カッター４，５により切断を行うにあたって、油圧シリンダ３３が収縮状態から予め設定されたストロークだけ伸張作動する際に、ピストンロッド３３ａの下動伸張に伴って支持枠体４２が上限位置から下動すると、上部カッター４の回転軸３１は回転しながらユニバーサルジョイント３７を中心に下向きに揺動し、それにより上部カッター４が下降して、定位置で回転している下部カッター５との間で金属板Ｋの切断を行う。切断が終了すると、油圧シリンダ３３が収縮作動し、ピストンロッド３３ａの上動収縮に伴う支持枠体４２の上動によって、上部カッター４の回転軸３１は回転しながらユニバーサルジョイント３７を中心に上向きに揺動し、元の上限位置に停止する。この場合、油圧シリンダ３３のストロークは精々２０ｍｍ程度であるのに対し、上部カッター４の回転軸３１の長さは５００ｍｍ程あるから、上部カッター４の揺動運動はほとんど上下直線運動となる。尚、Ｓ２は、前記可動枠３の作業用スペースＳ１に対応する固定枠２側の作業用スペースである。
【００１７】
図８は、ポンチング兼用クランプ機構１１の油圧シリンダ１６及びサークルカッター６の油圧シリンダ３３に使用される油圧回路を示すもので、この図において４６は油圧タンクユニット、４７はクランプ機構側シリンダ１６用の電磁切換弁、４８はサークルカッター側シリンダ３３用の電磁切換弁、４９は流量調整弁、５０はチェック弁、５１は流量調整弁である。そして、５２はサークルカッター側シリンダ３３の入口側に設けられたリリーフ弁（圧力制御弁）で、上部カッター４の下動時にそのカッターにかかる負荷が増大して回路圧が上昇すると、タンクＴに油を逃がして回路圧を一定に保つようになっている。
【００１８】
次に、上述したような構成を有するスピニング加工用板材形成装置の使用方法について説明する。
【００１９】
先ず、形成すべきスピニング加工用板材によって切断円の半径ｒ（図２参照）を設定する。即ち、図１や図４に示す可動枠移動操作用のハンドル１４を回して可動枠３を固定枠２に対し進退移動させ、ポンチング兼用クランプ機構１１のテーブル７の回転軸線Ｇとサークルカッター６における上下両カッター４，５の噛合位置Ｐとの間の距離を切断円の半径ｒ寸法に合わせる。尚、図４に示すように、ハンドル１４の取付部には、ハンドル１４の回転に従って上記回転軸線Ｇとカッター噛合位置Ｐの間の距離、即ち切断円の半径ｒをディジタル表示するインジケータ５６が設けてあるから、切断円の半径ｒの設定操作を容易に行える。
【００２０】
それから、例えば厚さ１ｍｍの金属板Ｋをクランプ機構１１のテーブル７上からサークルカッター６の上下両カッター４，５間にわたるように配置する。このとき、油圧シリンダ１６，３３の油圧回路は図８に示す状態にあって、クランプ機構１１のクランプ本体１５及びサークルカッター６の上部カッター４は夫々上限位置にある。このような状態下で装置を始動すると、クランプ機構側油圧シリンダ１６の伸張作動により、クランプ本体１５が下動してそのクランプヘッド８がテーブル７上面に押し付けられ、これによってテーブル７上に載置した金属板Ｋがクランプされた後、直ぐにポンチ９がクランプヘッド８の下端孔８ａから突出して、テーブル７上の金属板Ｋにセンタ孔１０を開ける。
【００２１】
このように金属板Ｋがクランプヘッド８でテーブル７上にクランプされている間に、サークルカッター側油圧シリンダ３３の伸張作動によって上部カッター４が回転しながら一定速度で低速下降し、定位置で回転する下部カッター５との噛合位置Ｐにおいて金属板Ｋに食い付いた状態で、クランプされた金属板Ｋを回転させながら、この金属板Ｋを、回転する上下両カッター４，５により前記センタ孔１０を中心とする所定半径ｒの円形状に切断してスピニング加工用板材Ｎを形成する。この金属板Ｋの円形状切断線を図２の（Ｂ）にＣＬで示す。
【００２２】
上記のように、このスピニング加工用板材形成装置によれば、この装置１台で金属板Ｋの円形状切断作業とセンタ孔開け作業とを同時に行えるから、スピニング加工用板材Ｎの形成作業迅速且つ容易に行うことができて、作業能率の向上を図り、それによって製品コストを安くすることができる。
【００２３】
また、上記サークルカッター６による金属板Ｋの円形切断に際しては、油圧シリンダ３３の伸張作動によって上部カッター４が下動して金属板Ｋに当接するとき、この上部カッター４にかかる負荷によって油圧回路の回路圧が設定圧以上に上昇することがあるが、斯かる場合には図８に示されるリリーフ弁（圧力制御弁）５２が作動して、油圧シリンダ３３のヘッド側圧力がタンクＴに逃がされ、回路圧は設定された一定の圧力状態に保持される。これによって、カッターの破損等を防止し、その寿命を長く延ばすことができる。
【００２４】
特に、このサークルカッター６によれば、下部カッター５の回転軸２９が水平に対し所定角度傾斜した姿勢で軸承部材３０によって定位置に保持される一方、上部カッター４の回転軸３１が軸承部材３２によって水平姿勢に保持されると共に油圧シリンダ３３に連動連結されて、この油圧シリンダ３３の伸縮駆動により下部カッター５に対し上下動するように構成されているから、上部カッター４の下動により金属板Ｋを円形状に切断する際に、金属板Ｋの切断面の形状を出来るだけ小さくして切断精度の向上を期することができる。また、この円形状切断の際には、切断線ＣＬに沿って切断された周辺の残材ｋが、従来のサークル剪断機による場合のように螺旋状に変形せず、偏平板状のまま切り落とされるようになるから、残材を回収して集めるとき、その残材が嵩張らず、残材回収タンク等内に板状のまま効率よく収納することができる。
【００２５】
また、上記ポンチング兼用クランプ機構１１では、可動枠３を固定枠２に対して適宜に遠近移動させることによって、必要とする任意の径の円形状に切断することができ、またポンチ９を所要径のものと取り替えることによって、必要とする任意の径のセンタ孔１０を形成することができる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１に係る発明のスピニング加工用板材形成装置によれば、この装置１台で金属板の円形状切断作業とセンタ孔開け作業を同時に行うことができるから、スピニング加工用板材の形成が迅速且つ容易に行えて、作業能率の向上を図り、もって製品コストの低廉化を図ることができる。また、可動枠を固定枠に対して適宜に遠近移動させるだけで、任意の径の円形状に切断でき、またポンチを交換することによって、任意の径のセンタ孔を形成することができる。
【００２７】
請求項２に係る発明のスピニング加工用板材形成装置によれば、上部カッターの下動により金属板を円形状に切断する際に、金属板の切断面の形状を出来るだけ小さくして切断精度の向上を期することができる。また円形状切断の際には、切断線に沿って切断された周辺の残材が、従来のサークル剪断機による場合のように螺旋状に変形せず、偏平板状のまま切り落とされるようになるから、残材を回収して集めるとき、その残材が嵩張らず、残材回収タンク等内に板状のまま効率よく収納できる。
【００２８】
請求項３に係る発明のスピニング加工用板材形成装置によれば、サークルカッター側油圧シリンダの油圧回路に、上部カッターの下動時にそのカッターにかかる負荷による回路圧の上昇を制限する圧力制御弁を設けたことにより、カッターの破損等を防止し、その寿命を長く延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明に係るスピニング加工用板材形成装置の全体を示す正面図である。
【図２】（Ａ）は図１の一部拡大正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】ポンチング兼用クランプ機構の一部断面拡大正面図である。
【図４】図３に示すポンチング兼用クランプ機構の右側面図である。
【図５】図１に関しサークルカッターの左側半分の拡大縦断面図である。
【図６】図１に関しサークルカッターの右側半分の拡大縦断面図である。
【図７】サークルカッターの拡大左側面図である。
【図８】本装置の油圧回路を示す回路図である。
【符号の説明】
１ 基台
２ 固定枠
３ 可動枠
４ サークルカッターの上部カッター
５ サークルカッターの下部カッター
６ サークルカッター
７ ポンチング兼用クランプ機構のテーブル
８ クランプヘッド
９ ポンチ
１０ センタ孔
１１ ポンチング兼用クランプ機構
１６ クランプ機構側油圧シリンダ
２９ 下部カッターの回転軸
３０，３２ 軸承部材
３１ 上部カッターの回転軸
３３ サークルカッター側油圧シリンダ
５２ リリーフ弁（圧力制御弁）

Claims (3)

1. 基台上の片側に固定枠を設け、その反対側に可動枠を固定枠に対し遠近移動可能に設け、固定枠には、回転駆動される上下一対のカッターによって金属板を切断するサークルカッターを装備し、可動枠には、金属板をテーブル上に載置して上からクランプヘッドを押し付けてクランプすると共に、クランプヘッドを貫通するポンチによってテーブルの中心位置で金属板にセンタ孔を開けるポンチング兼用のクランプ機構を装備し、このクランプ機構のテーブル上からサークルカッターの上下両カッター間にわたって配置した金属板を前記クランプ機構のクランプヘッドによりクランプして、該クランプヘッドに挿通されるポンチによってセンタ孔を開けると共に、該ポンチと相対回転自在に設けられたクランプヘッドにクランプされた前記金属板を上下両カッターにより前記センタ孔を中心とする所要半径の円形状に切断してスピニング加工用板材を形成するようにしたスピニング加工用板材の形成装置。
2. サークルカッターの下部カッターは、その回転軸が水平に対し所定角度傾斜した姿勢で軸承部材によって定位置に保持され、上部カッターは、その回転軸が軸承部材によって水平姿勢に保持されると共に、この軸承部材が油圧シリンダに連動連結されていて、このシリンダの伸縮駆動によって下部カッターに対し上下動するようになっている請求項１に記載のスピニング加工用板材の形成装置。
3. 上部カッター駆動用油圧シリンダの油圧回路には、上部カッターの下動時にカッターにかかる負荷の増大による回路圧の上昇を制限する圧力制御弁が設けられている請求項２に記載のスピニング加工用板材の形成装置。

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