JP3655399B2 - 帯刃の曲げ加工装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙、布、皮革、プラスチック等のシート材を所定の形状に打ち抜き加工するために帯状の片側に刃が形成された帯刃、いわゆるトムソン刃の自動曲げ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
本発明者は、加工すべき帯刃を貫通保持する軸方向のスリットを有する固定インナーダイと、その固定インナーダイの外周に嵌合し、上記スリットの出口の左右両側に帯刃の側面に曲げ荷重を与える可動アウターダイを備え、上記スリットの入口から供給される帯刃を例えば所定の微小量ずつ間欠送りしながら可動アウターダイをそれと同期して間欠的に駆動することにより、帯刃を少しずつ折り曲げてゆき、これを所定回数くり返すことにより所望の曲率半径、所望の曲げ角に曲げ加工する装置を提案している(特公平7−90276)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
帯刃の厚みは通常0.4mmから2.0mmの範囲のものが使用されており、これを上記したインナーダイとアウターダイの相互押圧力により常温において曲げ加工するには、強大なトルクを要する。一方、要求される曲げ形状は、最近益々複雑化の傾向にあり、曲率半径の大きなものから小さなものまで適用範囲が広がっているので、それに対応するため、外径の小さなインナーダイを用いなければならない。ダイの径が細くなるほど、曲げ加工時の荷重が作用した際の「ねじれ」と「たわみ」が大きくなる。また、加工される帯刃も決して均質でなく、刃先部の硬化焼き入れ処理の際に刃先側の広い部分が硬化処理されていたため、刃先から背までの刃幅方向に対して曲り易さが変化していることがある。
【0004】
これらの要因により、例えば図1に示すように、刃先が一平面上に揃わず刃先線がねじれる現象が生ずるが、各要因を解明し上記したダイの「ねじれ」と「たわみ」を軸方向に対して均一化することは至難であり、かつ構造、制御装置が煩雑になり高価になる。
【0005】
これに対し本発明者は、ダイの「ねじれ」と「たわみ」が、力の作用点が軸方向に変動するに応じて変化することに着目し、加工すべき帯刃とダイの軸方向位置を対症療法的に調節するという、きわめて簡単な手法により、ダイの「ねじれ」と「たわみ」、さらには帯刃の刃幅方向の強度ムラが総合的に補正され、刃先線が一平面上に揃うことを仮説し、これを実証した。
【0006】
そこで本発明の目的は、従来より使用されているアウターダイとインナーダイ及びそれらの駆動機構をそのまま活用しながら、インナーダイの軸方向調節機構を付加するだけのきわめて簡易かつ安価な手段により、刃先線の非平面性(ねじれ)を解消することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の帯刃の曲げ加工装置は、加工すべき帯刃を貫通保持する軸方向のスリットを有する固定インナーダイと、該固定インナーダイを嵌合保持し、固定インナーダイのスリットを貫通した帯刃の側面に曲げ荷重を与える可動アウターダイと、加工すべき帯刃に対し長手方向の送りと停止を交互に行う送材装置とを有しする帯刃の曲げ加工装置において、
前記固定インナーダイと前記可動アウターダイの軸方向位置関係を調節する調節手段が設けられ、該調節手段により、前記固定インナーダイのスリットと、該スリットを貫通した前記帯刃との位置関係を前記固定インナーダイの軸方向に相対的に調整することにより特徴づけられる。
【0008】
本発明の調節効果をさらに高めるため、固定インナーダイのスリット幅、または、可動アウターダイのエッジ間距離のいずれか片方または双方を、軸方向座標に対して変化したものにすることが出来る。
【0009】
本発明の調節手段は、加工される帯刃が送材装置からダイに送られるテーブル上に固定される固定部と、その固定部に対し上下方向に摺動変位する可動部と、その可動部とインナーダイの上端部を連結するアームと、上記可動部の高さを調整する調整装置より成る。この調整装置はねじ機構によることが好ましい。
【0010】
【作用】
図10に固定インナーダイ1のスリット3と加工すべき帯刃Wの位置関係を例示する。この固定インナーダイ1は、円周方向に回転しないという意味で固定であり、従来は軸方向に対しても固定されていたが、本発明においては調節手段により軸方向に変位することが特徴である。この固定インナーダイ1に対する荷重は、可動アウターダイ2のエッジが帯刃Wの側面を押圧するとき、この帯刃Wを介して作用する。(A)図に示すように、帯刃Wがスリット3の上部にあるとき、固定インナーダイ1の下端部が可動アウターダイ2に嵌合支持されていながら円周方向には回転自在であるから、スリット3出口のねじり量およびたわみ量は帯刃Wの背部で大きく、刃先部では小さい。この「ひずみ」による逃げのため、刃先部ではエッジの押圧力が最も有効に作用してよく曲がる。
【0011】
これと反対に、(B)図に示すように帯刃Wがスリット3の下部にあるとき、スリット3出口のねじり量は先端に近づく分だけ増大するが、スリットの下方部4Bが殆ど剛体に近いアウターダイ2により嵌合支持されているので帯刃Wの背部のたわみ量は小さく、これに対し帯刃Wの刃先部はスリット3の略中央部にあり、かつ固定インナーダイ1の外径と可動アウターダイ2の内径の間隙dが存在するため、「ねじり」と「たわみ」両方による「ひずみ」による逃げが大きくなる。従って、スリット下端の背部にエッジの押圧力が最も有効に作用してよく曲る。
【0012】
固定インナーダイ1の高さを帯刃Wに対して相対的に調節することにより、帯刃Wの刃先部と背部の曲がり量が等しく刃先線が一平面上に揃う加工状態が存在する。さらに加えて、スリット幅を軸方向座標に対し変化させることにより、本発明の調節効果を格段に高めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の帯刃の曲げ加工部について説明する。図2はその斜視図であり、図3はその正面図の部分断面図である。
【0014】
固定インナーダイ1には、その半径方向に被加工物Wを貫通させる軸方向のスリット3が設けられ、スリット3の上方部4Aおよび下方部4Bは、可動アウターダイ2に嵌合支持され、上端部がアーム12に保持されている。可動アウターダイ2は、スリット3の貫入を阻止しない遊びのある入口側開口部6と、出口側開口部7を有し、出口側開口部7の内縁にエッジ5、5が形成されている。固定インナーダイ1のスリット3をカバーする範囲が、可動アウターダイ2の内径よりも細く形成され、従って、エッジ5、5が形成された開口部7の内縁とスリット3の出口外縁には距離dの間隙が保持されている。可動アウターダイ2の下端部は後述するサーボモータ等により両方向に回転駆動され、被加工物Wの側面に曲げ荷重を与える。
【0015】
図4は本発明実施例を全体的に示す側面図である。テーブル9上に帯刃Wが刃先を上に背を下にした姿勢で矢印の向きに供給され、送材装置8が帯刃Wの停止と送り量を制御し、帯刃Wの停止中に固定ダイ1と可動ダイ2により曲げ加工が実行される。本発明の特徴部分であるアーム12を上下方向に調節する手段については後述する。
【0016】
テーブル9の下にある回転体14がベアリング13により回転自在に支持され、この回転体14が第1のサーボモータ15に減速機16を介して結合され、この回転体14の上面に設けられた調心型チャック17に可動アウターダイ2の下端部が固持されている。一方、可動アウターダイ2に嵌合保持された固定インナーダイ1の上端部は調心型チャック19に固持されている。上下の調心型チャック17、19の中心軸は完全に一致している。
【0017】
送材装置8はベッド10に、被加工物Wの送り方向と平行に固定されたガイド棒20と、それと平行に設けられた送りねじ21に往復台22が装荷され、この往復台22の上に被加工物Wをクランプする装置が設けられている。送りねじ21は第2のサーボモータ23により駆動される。第1のサーボモータ15および第2のサーボモータ23はコンピュータ24により制御される。なお、この送材装置8は、クランプ装置をねじ送りする機構に代えて、一対のローラにより実施することもできる。
【0018】
図5に本発明の調節手段の一実施例の側面図を示す。
【0019】
調節手段11は、テーブル9上に固定された固定部25と、その固定部25の立ち上がり部26に沿って上下方向に摺動変位する可動部27と、可動部27の頂面にネジ28・・28により着脱自在に固着されたアーム12と、固定部25に一体化された固定棚29と可動部27と一体化された可動棚30の間隔を調節する調節ねじ31より構成されている。アーム12の先端には固定インナーダイ1の上端が固定されている。従って、調節ねじ31を回すことにより固定インナーダイ1を軸方向に調節することができる。また、従前よりテーブル9上に固定インナーダイ1の上端を支持する固定アーム取付用めねじが設けられていた機械では、この取付用めねじをそのまま活用して固定アーム保持具を本発明の調節手段に置換することができる。
【0020】
本発明のスリット3、またはエッジ5、5の正面形状は、種々な形状により実施することができる。図6は、従来より公知なものであって、スリット3の幅が軸方向に沿って一様であり、エッジ5、5も軸方向に沿っている。なお、この図は、固定インナーダイ1と可動アウターダイ2を分解し、組立状態と同じ高さに併置して表現している。以下の変形実施例についてもこれと同じ表現方法を用いる。
【0021】
図7に示す実施例は、固定インナーダイ1Aのスリット3Aがテーパ形であって、根幹部から先端部へ近づくほどスリット幅が減少している。一方の可動アウターダイ2Aのエッジ5A、5Aもテーパ形であって、その対向間隔が根幹部から先端部へ近づくほど減少している。スリットまたはエッジに、軸方向に対し横向きの力が作用するとき、その作用点が先端に近いほど、ダイの「たわみ」や「ねじれ」が増大するが、この実施例によれば、復元状態の軸方向からの傾き角と荷重状態の「ひずみ」による傾き量が相殺されて、帯刃Wの側面と平行にスリットまたはエッジに当接することが期待できる。
【0022】
図8に示す実施例は、固定インナーダイ1Bのスリット3Bが対向シリンドリカル形であって、スリットの両端の幅に対し中央部の幅が狭くなる向きのシリンドリカル面が近接対向し合っている。一方の可動アウターダイ2Bのエッジ5B、5Bも同様に円弧が近接対向し合った形状である。スリットやエッジが形成されていない部分は、無垢の円柱形であって剛性に近いが、スリットやエッジの形成部はその切欠きのため、「たわみ」や「ねじれ」が大きくなる。特にその中央部が最大となる。この実施例によれば、曲げ加工による力が作用するとき、スリット幅またはエッジ間距離が増大する向きに「ひずみ」が生ずるから、復元状態における軸方向の傾き角と荷重による「ひずみ」による傾き量が相殺されて、帯刃Wの側面と平行にスリットまたはエッジに当接することが期待できる。
【0023】
上記の図7、図8とともに説明した実施例は、固定インナーダイ1A、1Bのみに実施してもよく、可動アウターダイ2A、2Bのみに実施してもよく、或いはそれらの双方に実施してもよい。
【0024】
図9に本発明の固定インナーダイのスリットの他の変形例を示す。スリット3Cは、中央部が互に平行な平面、上下両端部が端に近づくほどスリット幅が減少するテーパ形である。この実施例によれば、ダイの軸方向調節により、帯刃Wとスリット幅との間隙を、刃先部で大きく(小さく)するか背部で大きく(小さく)するかを選択することができる。
【0025】
なお、曲げ加工時における可動アウターダイのエッジの「ひずみ」を抑制して曲げ加工の精度を向上させるために、可動アウターダイの外周に、ボルトをゆるめると、可動アウターダイに嵌合したまま軸方向に摺動させることができ、ボルトを締めつけると可動アウターダイの外径寸法の膨張を抑止するリング部材を使用することができる。このリング部材は、本発明の実施と併用することもでき、このリング部材のみを独立して実施することもできる。
【0026】
【発明の効果】
本発明によれば、帯刃の曲げ加工時に必要な強大な荷重に対して発生する各種のひずみ要因、例えば、可動アウターダイのエッジのねじれとたわみ、帯刃に作用する荷重が帯刃の部位により異なること、帯刃を介して固定インナーダイのスリット出口に作用する荷重、その荷重により生ずるスリット出口のねじれとたわみ、帯刃の強度が帯刃の部位により異なること等を個別に計測し、演算補正するのではなく、総合的に唯一固定インナーダイの高さ調節のみで相殺補正したので、非常に安価かつ簡単な装置で、帯刃の刃先線の非平面性を解消することができた。
【0027】
また本発明の調節手段は、従来品の一部を取替えることにより、ただちに実施することができる。
【0028】
さらに従来は、加工すべき帯刃Wの厚さ、刃高(幅長)などが変るごとに、固定インナーダイ及び可動アウターダイの交換とその調整作業を必要としたが、本発明によれば、調節手段の可動部頂面にボルトにより着脱自在に固着されているアームを取り外すだけで、アーム先端の固定インナーダイもろともに取り替えることができ、しかも、インナーダイ1のスリット部の外径をアウターダイ2の内径に対し各種製作しておけば、インナーダイ1の変換のみにより両径のギャップd(図3参照)を所望の値に選択することができるので、アウターダイ2を共通化したままインナーダイ1のみを交換すればよく、帯刃Wの変更に対する対応作業が簡易化されその時間が大幅に短縮された。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の解決課題の説明図
【図2】本発明の曲げ加工部を示す斜視図
【図3】本発明の曲げ加工部の正面図の部分断面図
【図4】本発明実施例の全体を示す側面図
【図5】本発明実施例の調節手段を示す側面図
【図6】本発明一実施例の固定インナーダイ1と可動アウターダイ2を分解して示す正面図
【図7】本発明の他の実施例の固定インナーダイ1Aと可動アウターダイ2Aを分解して示す正面図
【図8】本発明のさらに他の実施例の固定インナーダイ1Bと可動アウターダイ2Bを分解して示す正面図
【図9】本発明の固定インナーダイのさらに他の実施例を示す正面図
【図10】本発明の作用説明図
【符号の説明】
1 固定インナーダイ
2 可動アウターダイ
3 スリット
5 エッジ
8 送材装置
9 テーブル
10 べッド
11 調節手段
12 アーム
14 回転体
15 第1のサーボモータ
21 送りねじ
22 往復台
23 第2のサーボモータ
25 固定部
26 立ち上り部
27 可動部
31 調節ねじ
W 帯刃
Claims (4)
- 加工すべき帯刃を貫通保持する軸方向のスリットを有する固定インナーダイと、該固定インナーダイを嵌合保持し、固定インナーダイのスリットを貫通した帯刃の側面に曲げ荷重を与える可動アウターダイと、加工すべき帯刃に対し長手方向の送りと停止を交互に行う送材装置とを有しする帯刃の曲げ加工装置において、
前記固定インナーダイと前記可動アウターダイの軸方向位置関係を調節する調節手段が設けられ、該調節手段により、前記固定インナーダイのスリットと、該スリットを貫通した前記帯刃との位置関係を前記固定インナーダイの軸方向に相対的に調整することを特徴とする、帯刃の曲げ加工装置。 - 上記固定インナーダイのスリット幅が軸方向座標に対して変化している、第1項記載の帯刃の曲げ加工装置。
- 上記可動アウターダイのエッジ間距離が軸方向座標に対して変化している、第1項記載の帯刃の曲げ加工装置。
- 上記調節手段が、固定部と、その固定部に対し上下方向に摺動変位する可動部と、その可動部と上記固定インナーダイの上端部を連結するアームと、上記固定部に対し上記可動部の高さを調整する調整装置より成る、第1項記載の帯刃の曲げ加工装置。
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