JP4287926B2 - シャーリングマシン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テーブルの後端に設けた下刃と上下動自在なラムの下端に設けた上刃との協働によってワークの剪断加工を行なうシャーリングマシンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のシャーリングマシン１０１は、図７に示されているように垂直に立設した左右の側板１０３を前板１０５により一体的に連結してシャーリング本体１０７が構成されている。上記の左右の側板１０３の間には板材のワークＷを支持するテーブル１０９が水平に設けられており、テーブル１０９の後端には下刃１１１が設けられ、板状のエプロン部１１３が垂直に一体的に設けられている。
【０００３】
テーブル１０９に載置されたワークＷは上下動自在なラム１１５の下端に設けた上刃１１７と上記の下刃１１１との協働によって剪断加工が行われる。ラム１１５を上下動せしめる昇降駆動手段としての例えば加圧用シリンダ１１９は、図８に示されているように垂直に立設した左右の側板１０３にシリンダ用ブラケット１２１を介して設けられており、加圧用シリンダ１１９のピストンロッド１２３の下端にラム１１５の両端側が連結されている。
【０００４】
上刃１１７と下刃１１１によってワークＷが剪断されるとき、上刃１１７には切断力Ｆが作用する。この切断力Ｆは垂直方向の分力として剪断力Ｖと、上刃１１７と下刃１１１のクリアランスを開けようとする水平方向の分力として側方力Ｈが作用する。
【０００５】
剪断時に上記のクリアランスが広がると、ワークＷは剪断されずに上刃１１７と下刃１１１間に挟まれ、曲がったり、引きちぎられたりするので、良好な剪断面を得るには剪断時のクリアランスを保つことが肝要である。
【０００６】
また、下刃１１１には、当然のこととして上記の切断力Ｆの反力が生じるので、上記の剪断力Ｖと側方力Ｈの反力が生じる。
【０００７】
上記の側方力Ｈは、一般的に剪断力Ｖに対して１５〜２０％程であるが、側方力Ｈによるラム１１５や上刃１１７のたわみは、クリアランスに変動を与え剪断精度に悪影響を与えるので、上記の側方力Ｈによる上刃１１７のたわみを許容値に抑えるべくラム１１５の剛性を高くする構成を採用しているのが一般的である。特に、より長い板材を剪断したり、良好な剪断面を得るためにラム１１５やテーブル１０９が大型化している。
【０００８】
なお、上記の側方力Ｈの反力によって下刃１１１も水平にたわむ傾向にあるので、当然ながら下刃１１１における水平方向のたわみも剪断精度へ悪影響を与える。
【０００９】
また、本出願人は特開平８−１４２８号公報（以下、「先行例１」と称す）に示されているように、図９に示されているように垂直に対するラム１１５の傾斜角をαとし、垂直な剪断力Ｖに対する切断力Ｆの傾斜角をθとしたとき、θ＜α＜３θの関係にあるようにラム１１５の傾斜角αを設定した構成とすることにより、剪断時の側方力Ｈをラム１１５の傾斜角よる水平分力によって相殺しようとする構成がある。
【００１０】
なお、先行例１においては図９における符号説明をすると、ラムは１１５、ラム１１５と一体の昇降部材は１２５で、１２７はガイドローラ、１２９は、昇降駆動装置となっている。
【００１１】
左右の側板１０７にはモータ（図示省略）によって回転される偏心軸１３１が回転自在に支承されており、この偏心軸１３１により駆動されるコネクティングロッド１３３の先端部は駆動連結ピン１３５を介して昇降部材１２５に枢支連結されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のようにラム１１５やテーブル１０９の剛性を高くする構成においては、ラム１１５の大型化により可動部分が大重量になり、ガイド装置への負担が増大したり、振動の騒音が大きくなり、また上記の大型化に伴ってシャーリングマシン１０１の製作コストが高くなるという問題点があった。
【００１３】
また、左右の側板１０３に取り付けられた加圧用シリンダ１１９では、図８の２点鎖線に示されているように加圧用シリンダ１１９には剪断時に上刃１１７にかかる垂直方向の剪断力Ｖにより上方へ負荷がかかるために側板１０３が外側に変形されるという問題点があった。
【００１４】
また、先行例１のような構成においては、垂直に対するラム１１５の剪断時の傾斜角αを大きく設けたことから、剪断時における剪断力Ｖがラム１１５の下部を図９の紙面上において時計回り方向に撓ませて、クリアランスを狭める効果を生じさせる。この側方のたわみ量は上刃１１７の両端部より中央部の方が大きくなり、ラム１１５の傾斜角αが大きくなるほど前記側方たわみ量は大きくなるので、剪断時の側方力Ｈによって生じるクリアランスを広げる力を相殺する効果がある。
【００１５】
しかしながら、先行例１では上記のラム１１５の傾斜角αと切断力Ｆの傾斜角θとの関係はθ＜α＜３θであることが好ましいとしているが、実際のクリアランスの設定を誤って小さくしすぎた場合には剪断時に上下刃１１７，１１１の長手方向の両端部より中央付近の方がクリアランスが小さくなりすぎて剪断精度が低下したり、ムラが生じてしまうという問題点があった。
【００１６】
一方、図９に示されているようなシャーリングマシン１０１では、昇降部材１２５は切断時にクランク軸１２９で斜め後方に引っ張られるので、ガイドローラ１２７に引っ張り力の水平分力がかかる。
【００１７】
従って、後方下部のガイド部材には剪断時の側方力ばかりでなく駆動力そのものが加わって、ガイドローラ時のガイド部材に強大な力が加わっていた。ガイド部材はクリアランスが広がらない様に強固に作られているが、それでも加わる力によって後方への撓みを生じ、その分クリアランスが拡大することを余儀なくされていた。
【００１８】
また、シャーリングマシンの上刃１１７がレーキ角を有するということは、上刃１１７の左右方向の取付位置に高低差が生じるということである。ラム１１５がほぼ垂直に設置されているときには問題がないが、ラム１１５を傾斜させたときこの垂直に生じていた高低差が水平方向差となるので、単純にラム１１５を寝かせていたのではレーキ角の大きさに応じて、上刃１１７と下刃１１１のクリアランスの左右位置での量が大きく異なることになる。このクリアランスの差を生じさせないためにはラム１１５を傾斜せしめると同時に下刃１１１からより離れた上刃１１７側を下刃１１１に接近するように前方へずらして、左右のクリアランスが均一になるようにしてやる必要がある。これは３次元的なラム位置の設定を行うことになる。または、ラム１１５は従来のままで、ラム１１５に取り付けた上刃１１７を３次元的にずらした位置に取付けなくてはならない。このような設置は製造上の難易度が高く、メンテナンスも容易ではない。また意図的に逆方向に撓み生じさせるための傾斜構造のラムの特徴はクリアランス変動を押さえることにあるが、その基本的なクリアランスの調整をも複雑なものにしかねない。
【００１９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、剪断加工時のクリアランスを空運転時のクリアランスとできるだけ同じ程度に保つとともにクリアランスの調整を容易にすると共にラム及びテーブルの軽量化を図り得るシャーリングマシンを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、ワーク（Ｗ）を支持する水平なテーブル（９）に、左右方向に長い下刃（１１）を備えると共に垂直面（ＣＬ）に対して下部側が前方へ離反するように傾斜したエプロン部（１３）を備え、前記下刃（１１）と協働してワーク（Ｗ）の剪断加工を行う上刃（１５）を備えたラム（１７）を上下動自在に備えると共に、垂直面（ＣＬ）に対して上部側が後方へ離反するように前記ラム（１７）を傾斜して備えたシャーリングマシンにおいて、前記上刃（１５）より後側でかつ前記上刃（１５）より上側において前記ラム（１７）を真下に加圧駆動する構成であることを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記シャーリングマシンにおいて、前記ラム（１７）を上下動するための左右の流体圧シリンダー（２５）は、シャーリングマシンにおけるシャーリング本体（７）に備えた左右の側板（３）及び左右の側板（３）を一体的に連結した前板（５）の両方に固定してあることを特徴とするものである。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のシャーリングマシンの実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
図１〜図３を参照するに、本実施の形態に係わるシャーリングマシン１は、垂直に立設した左右の側板３を前板５により一体的に連結してシャーリング本体７が構成されている。上記の左右の側板３の間には板材のワークＷを支持するテーブル９が水平に設けられており、テーブル９の後端には左右方向（図２において左右方向）に延伸した下刃１１が設けられ、下方前方側に傾斜する板状のエプロン部１３が一体的に設けられている。つまり、このエプロン部１３は図４に示されているように垂直面ＣＬに対して下部側が前方側へ離反するように、垂直に対して角度αだけ傾斜して設けられている。
【００２８】
なお、エプロン部１３の傾斜角αは、垂直な剪断力Ｖに対する切断力Ｆの傾斜角をθとしたとき、θ≧αの関係にあるように設定されている。
【００２９】
上記の下刃１１と協働してワークＷの剪断加工を行う上刃１５は、上下動自在なラム１７の下端に設けられている。ラム１７は図４に示されているように垂直面ＣＬに対して上部側が後方側へ離反するように、垂直に対して角度αだけ傾斜して設けられている。
【００３０】
なお、ラム１７の傾斜角もαであるので、上記のテーブル９のエプロン部１３と同様に垂直な剪断力Ｖに対する切断力Ｆの傾斜角をθとしたとき、θ≧αの関係になる。
【００３１】
また、ラム１７の背面には、図１〜図３に示されているように後端側が高くなるように傾斜した板状のブレース１９の基部側が溶接等によって一体的に取り付けられている。このブレース１９とラム１７の背面にはリブ２１が溶接等によって一体的に取り付けられている。
【００３２】
ラム１７の左右両端部には図２に示されているように切欠部２３が設けられている。ラム１７は傾斜ラム部１７Ａと、傾斜ラム部１７Ａの左右両端部で切欠部２３を有するラム端部１７Ｂと、ラム駆動用の流体圧シリンダー２５のピストン２７に連結したラム固定垂直部１７Ｃと、レーキ角により高低差の生じた上刃１５の取付位置全体を含む垂直ラム部１７Ｄとにより構成されている。各流体圧シリンダー２５は前板５の左右両端部にシリンダ用ブラケット２９は使用するが、ほぼダイレクトに接して取り付けられている。すなわち、流体圧シリンダー２５は左右の側板３を前方で繋ぐ前板５の左右端と側板３で構成されるコーナー部に前板５と側板３の両方に接する位置に固定して設けられている。したがって、剪断時に上刃１５にかかる垂直方向の剪断力Ｖは各流体圧シリンダー２５に対して上方へかかる負荷となるが、この負荷は前板５に分散されるので、従来のように側板３を変形するような荷重がかかることがなく側板３への荷重が軽減される。
【００３３】
なお、前板５両端部に固定してもいいし、前板５と側板３の両方に強固に固定してもいい。本例では、前板５の左右端上方を切欠き、内側は前板５のブラケット２９に、外側は、側板３の内側面にブラケット３０を介して強固に固定されている。
【００３４】
このような取付方をしているので、流体圧シリンダー２５の中央のピストン２７は上刃１５よりやや後端側を押圧するに留まり、傾斜角の浅いラム１７をほぼ真下へ加圧駆動する。したがって、ラム１７の上下動をガイドするガイド装置などの他の部材への余分な荷重の負担が軽減される。
【００３５】
また、左右の側板３の内側にはラム１７の上下動の軌跡を安定した状態にして上下刃１５，１１のクリアランスを調整、維持するためのクリアランス調整装置３１があるが、一般的な構成であるので、ここでは省略する。また、前板５の下端の３３は板押え装置である。
【００３６】
上記構成において、テーブル９上にワークＷを載置し位置決めした後に、左右の流体圧シリンダー２５を作動してラム１７を下降せしめることにより、テーブル９に設けた下刃１１とラム１７に設けた上刃１５との協働によってワークＷの剪断が行われる。
【００３７】
上刃１５と下刃１１によってワークＷが剪断されるとき、上刃１５には切断力Ｆが作用し、この切断力Ｆは垂直方向の分力として剪断力Ｖと、上刃１５と下刃１１のクリアランスを開けようとする水平方向の分力として側方力Ｈが上刃１５に作用する。
【００３８】
上記側方力Ｈの作用によりラム１７には側方向（後方向）の変形が生じ、また、当然のこととして下刃１１も上記の切断力Ｆの反力が生じるので、下刃１１と上刃１５との間のクリアランスが増大することは良く知られている。
【００３９】
しかし、本実施の形態では、垂直に対するラム１７の剪断時の傾斜角α並びにテーブル９のエプロン部１３の剪断時の傾斜角αを設けたことから、以下のように作用する。
【００４０】
例えば、ラム１７の垂直面に対する傾斜角αが変化すると、ラム１７の側方たわみ量が次第に減少し、ついには零になり、かつ（−）になる現象が生じる。
【００４１】
図５を参照するに、ワークＷの剪断時に上刃１５、ラム１７に作用する側方力Ｈによってラム１７の下部に側方のたわみが生じる。このたわみはクリアランスを拡大する方向に作用するものであるが、拡大する量は左右端より中央部が大きいものとなる。
【００４２】
一方、ワーク剪断時に生じるもう一つの分力である剪断力Ｖは、傾斜したラム１７に対しては図５（Ｂ）においてラム１７の下部を時計回り方向に回動せしめるべく作用し、ラム１７の下部に同方向の側方たわみ、換言すればクリアランスを狭める方向の側方たわみを生じさせる。この剪断力Ｖに起因するラム１７の側方たわみ量は、やはり両端部より中央部の方が大きくなり、かつ上記の側方力Ｈによるたわみ方向とは逆方向のたわみとなる。したがって、剪断力Ｖによるラム１７のたわみと側方力Ｈによるラム１７のたわみは、相殺可能な関係にある。
【００４３】
なお、上記の剪断力Ｖによるラム１７の側方たわみ量は、ラム１７の垂直面に対する傾斜角αが大きくなるほど上記の剪断力Ｖに対するラム１７の抗力が小さくなるのでラム１７はよりたわみを生じ易くなる。
【００４４】
テーブル９のエプロン部１３における傾斜角αの作用も、上記のラム１７の傾斜角αの作用と同様である。
【００４５】
ワークＷの材質や板厚等の加工条件によって剪断時に作用する切断力Ｆは異なってくるので、この切断力Ｆの分力である側方力Ｈと剪断力Ｖの大きさの差も加工条件により異なる。つまり、切断力Ｆが大きくなるほど側方力Ｈより剪断力Ｖの方が大きくなる割合が大であるので、−方向のたわみ量も大きくなる。したがって、上刃１５と下刃１１のクリアランスの設定の仕方によっては上記の加工条件によりジャミングが発生することがある。この傾向は傾斜角αが大きくなるほど大きくなる。
【００４６】
従来例としての先行例１では上記のラム１７の傾斜角αと切断力Ｆの傾斜角θとの関係はθ＜α＜３θであることが好ましいとしているが、本実施の形態ではラム１７及びテーブル９のエプロン部１３の傾斜角αはθ≧αの関係にあるように設定されているので、たとえ実際のクリアランスの設定を誤って小さくしすぎても、ジャミングするおそれがない。
【００４７】
また、上記の理由から、傾斜角αが大きくなるほど空運転時のクリアランスと剪断加工時のクリアランスの差が大きくなるので、この差が大きくなるとクリアランスの調整は難しくなる。しかし、本実施の形態では上記の傾斜角αはθ≧αの関係にあるように設定されているので、ラム１７のたわみ量のバラツキが小さいものとなり、実験値と実測値の誤差も小さくなるのでクリアランスの調整がし易くなる。
【００４８】
流体圧シリンダー２５は側板３の内側面と前板５の後方面で形成されるコーナー部に接して設けられている。流体圧シリンダー２５は前板５にボルト等で強固に面固定されるか、またはブラケット２９を介して前板５とブラケット３０を介して側板３の両方にボルト等で強固に固定されているので、剪断加工時に生じる切断力Ｆを受けても前後または左右にかかるモーメントを押え込むことが出来る。従って、流体圧シリンダー２５の発生するトルクが効率よくラムに伝わるので、同じ発生トン数に対して流体圧シリンダー２５の大きさを小さくできる。また側板３が左右の外側方向へ撓んでシリンダ本体が左右の外側方向に押されることを抑制できるのでレーキ角の加工中の変化量を小さくすることができる。また、ラム１７の傾斜は慎重に決定されているにもかかわらず、ラム取付位置が前後方向に撓んでラム１７の傾斜の意味が損なわれることを防ぐことができる。更には、流体圧シリンダー２５をほぼダイレクトにコーナー部に設けたから取付金具等の部品点数を減らすことができ製造コストの削減を可能にすることができる。
【００４９】
更には流体圧シリンダー２５を取付けるラム１７側の部材（両端切欠部２３に溶接固定）を垂直状に設けそこに流体圧シリンダー２５を固定することにしたので、上記と同様の効果に加えてラム１７の傾斜に合わせてシリンダ取付を傾斜させる必要がなく、前板５及び側板３の垂直壁に取付けることが可能となり、流体圧シリンダー２５を固定する余分な部材が不要なばかりか、流体圧シリンダー２５の取付安定性が増し、発生するトルクを効率よくラム１７に伝える事ができる。
【００５０】
図６は、駆動機構の異なる他の実施の形態のシャーリングマシン１の例である駆動機構以外のラム１７の形状等は前述のものとほぼ同様である。ラム１７の左右両側部には昇降部材３５が一体的に取り付けられており、各昇降部材３５は左右の側板３に設けた複数のガイドローラ３７等によりなるガイド装置によって上下方向に案内されている。
【００５１】
左右の側板３には昇降部材３５を上下動するために昇降駆動手段としてのクランク軸としての偏心軸３９が設けられている。偏心軸３９はモータ（図示省略）によって回転されるよう左右の側板３に回転自在に支承されており、この偏心軸３９により駆動されるコネクティングロッド４１の先端部は駆動連結ピン４３を介して昇降部材３５に枢支連結されている。しかも、駆動連結ピン４３と偏心軸３９の回転中心は垂直線上位置に設けられている。
【００５２】
テーブル９のエプロン部１３は前述した実施の形態のシャーリングマシン１と同様に傾斜角αが設けられているので、下部テーブル傾斜分、ラム下方部のスペースが大きくなるのでラム駆動部の偏心軸３９の中心を駆動連結ピン４３の真下に設けることができる。
【００５３】
従って、後方下部のラムガイドが受けるのは剪断加工時の側方力に限定され、受ける力が弱まりその部分の撓み量が抑制されて、クリアランスの変動量を抑制せしめることができる。
【００５４】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態から理解されるように、本発明によれば、剪断時の側方力の作用によって上刃と下刃との間のクリアランスが増大する方向へ変形されるが、ラム及びテーブルのエプロン部が後方へ傾斜して設けられ、前記上刃より後側でかつ前記上刃より上側において前記ラムを真下に加圧駆動する構成であるから、剪断時の切断力の作用によって上刃と下刃との間のクリアランスが減少する方向へ変形されて、側方力によるクリアランスを増大する変形力を相殺できる。その結果、クリアランスを抑えるためにラム、テーブルの剛性を大きくする必要がないのでラム、テーブルを軽量化できる。
【００５７】
また、ラムを上下動するための流体圧シリンダーは側板の内側面と前板の後方面で形成されるコーナー部に接して強固に固定されているので、剪断加工時に生じる力を受けても前後または左右にかかるモーメントを押え込むことが出来る。従って、流体圧シリンダーの発生するトルクが効率よくラムに伝わるので、同じ発生トン数に対して流体圧シリンダーの大きさを小さくできる。また側板が左右の外側方向へ撓んで流体圧シリンダーが左右の外側方向に押されることを抑制できるのでレーキ角の加工中の変化量を小さくすることができる。
また、ラムの傾斜は慎重に決定されているにもかかわらず、ラム取付位置が前後方向に撓んでラムの傾斜の意味が損なわれることを防ぐことができる。更には、流体圧シリンダーの取付金具等の部品点数を減らすことができ製造コストの削減を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、シャーリングマシンの側面図である。
【図２】本発明の実施の形態を示すもので、シャーリングマシンの正面図である。
【図３】本発明の実施の形態を示すもので、シャーリングマシンの平面図である。
【図４】上刃及び下刃へかかる荷重の状態を示す説明図である。
【図５】ラムの＋方向、−方向の相殺機能を示す説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態を示すもので、シャーリングマシンの側面図である。
【図７】従来のシャーリングマシンのラム及びテーブル付近の機構を示す概略説明図である。
【図８】従来のシャーリングマシンの側板に取り付けられた加圧用シリンダの部分的な概略説明図である。
【図９】従来例を示す他のシャーリングマシンの側面図である。
【符号の説明】
１ シャーリングマシン
３ 側板
５ 前板
９ テーブル
１１ 下刃
１３ エプロン部
１５ 上刃
１７ ラム
２５ 流体シリンダー
２９ シリンダ用ブラケット

Claims (2)

1. ワーク（Ｗ）を支持する水平なテーブル（９）に、左右方向に長い下刃（１１）を備えると共に垂直面（ＣＬ）に対して下部側が前方へ離反するように傾斜したエプロン部（１３）を備え、前記下刃（１１）と協働してワーク（Ｗ）の剪断加工を行う上刃（１５）を備えたラム（１７）を上下動自在に備えると共に、垂直面（ＣＬ）に対して上部側が後方へ離反するように前記ラム（１７）を傾斜して備えたシャーリングマシンにおいて、前記上刃（１５）より後側でかつ前記上刃（１５）より上側において前記ラム（１７）を真下に加圧駆動する構成であることを特徴とするシャーリングマシン。
2. 請求項１に記載のシャーリングマシンにおいて、前記ラム（１７）を上下動するための左右の流体圧シリンダー（２５）は、シャーリングマシンにおけるシャーリング本体（７）に備えた左右の側板（３）及び左右の側板（３）を一体的に連結した前板（５）の両方に固定してあることを特徴とするシャーリングマシン。

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