JP5224892B2

JP5224892B2 - シート状ワークの切断方法及び装置

Info

Publication number: JP5224892B2
Application number: JP2008118703A
Authority: JP
Inventors: 純一小山; 英俊金; 眞村田; 孝久保木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2008-04-30
Filing date: 2008-04-30
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2028-04-30
Also published as: JP2009269092A

Description

本発明は、金属板などのシート状ワークの切断方法及び装置に係り、さらに詳細には、ワークの切断面に切断継目を生じることなく、切断面を円滑に切断することのできるシート状ワークの切断方法及び装置に関する。

従来、上刃と下刃とを備えた切断機によって薄い金属板を切断（剪断）する場合、一般的にはシャーリングマシンが用いられている。シャーリングマシンにおいては、剪断対象とする板状のワークの幅寸法よりも長い上刃，下刃を必要とするので、大型になるという問題がある。そこで、小型化を図るために、Ｖ字形状のブレードを、ワークに対して相対的に切込んでワークの切断を行う構成が提案されている（特許文献１参照）。

また、板状のワークを切断する構成として、例えばタレットパンチプレスなどのごときパンチプレスを使用することも行われている。パンチプレスによってワークの切断を行う場合、上下の金型としてのパンチ，ダイを用いてのニブリング加工や追切り加工が行われている。ニブリング加工や追切り加工の場合、ダイに対してパンチの上下動を繰り返す毎に歩進的にワークの切断を繰り返すものであるから、切断面に切断毎の微少継ぎ目が生じ、綺麗な切断面を得ることが難しいという問題がある。

そこで、上下の金型としてのパンチ，ダイにそれぞれ回転刃を回転自在に備え、この上下の回転刃に対してワークの送りを行ってワークを連続的に切断することが提案されている（例えば特許文献２、３参照）。
特開平６−５５３３２号公報特開平９−２９３５２号公報特開平９−５２１２９号公報

前記特許文献１に記載の第１実施例に係るブレードは、両刃構成の上刃と下刃とをＶ字形状に組合せ、このＶ字形状の部分を板状のワークに対して相対的に送り込み、前記上刃と下刃とによってワークの切断を行う構成である。上記構成によれば、前記ブレードに備えた上刃及び下刃は両刃であり、スクラップを生じることなくワークの切断を行うことができるものの、前記ブレードの上刃，下刃によってワークの切断を行うとき、上刃，下刃がＶ字形を形成する底部に常にワークが作用するので、ワークを切断する部分の摩耗が激しいと共に、ワークを切断するときには、前記ブレードがワークを押し分けるように送り込まれるので、ワークの切断面は互いに離反する方向へ押圧変形されるという問題がある。

また、特許文献１の第２の実施例に係るブレードは、上刃と下刃とを組合せてＶ字形状に形成してある。このブレードによってワークの切断を行うと、切断されたワークの一方は下刃に沿って上方向に湾曲され、ワークの他方は上刃に沿って下方向に湾曲されるという問題があると共に、ワークから切断分離された製品の互に反対側の側縁の湾曲方向及びバリの発生方向が逆方向になるという問題がある。

また、前記特許文献２、３に記載の切断金型を用いてワークを一方向から切断すると、前記特許文献１の場合と同様の問題がある。

本発明は、前述したごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、シート状のワークを支持するワーク支持台に並行に備えた一対の下部ブレード間に上下動可能に係合した上部ブレードに、前記下部ブレードに対して２０°〜４０°の鋭角に傾斜した平面状の切断面を備え、前記下部ブレードと上部ブレードとによってワークを切断加工する切断加工方法であって、前記ワーク支持台の前記下部ブレード間に前記上部ブレードを係合した状態に保持し、前記下部ブレードと上部ブレードの切断面との交差部へワークを相対的に送り込み、前記上部ブレードの厚さに等しい連続したスクラップを前記下部ブレード間の下方向へ発生させつつワークの切断を行うことを特徴とするものである。

また、シート状のワークを支持するワーク支持台に並行に備えた一対の下部ブレードと、上記一対の下部ブレード間へ係合可能かつ前記下部ブレードに対して２０°〜４０°の鋭角に傾斜した平面状の切断面を備えた上部ブレードと、前記ワーク支持台の下部ブレードと前記上部ブレードの切断面との交差部へワークを相対的に送り込むためのワーク移動手段とを備え、前記下部ブレードと上部ブレードの切断面との交差部へ前記ワーク移動手段によってワークを相対的に移動することにより、前記下部ブレード間の下方向へ連続したスクラップを発生させる構成であることを特徴とするものである。

本発明によれば、板状のワークの切断を行うとき、連続したスクラップを下方向に生じるので、製品のバリの発生方向は常に下面になる。そして、スクラップが連続して発生することにより、ワークの切断面に継ぎ目を生じることがなく、前述したごとき従来の問題を解消し得るものである。

図１を参照するに、本発明の実施形態に係るシート状ワーク切断装置１は、概念的、概略的に示すように、シート状のワークＷを支持するワーク支持台３を備えており、このワーク支持台３がワークＷの下面を支持する部分には一対の下部ブレード５が互いに並行に備えられている。そして、この一対の下部ブレード５の上方には、ワークＷを下部ブレード５の上面へ押圧自在なワーク押え手段（板押え手段）７が備えられている。

また、前記ワーク切断装置１には、前記一対の下部ブレード５の間へ係合可能かつ上下動自在な上部ブレード９が備えられている。この上部ブレード９には、前記ワーク支持台３に備えた前記下部ブレード５とのなす傾斜角αが鋭角の切断面１１が形成してある。さらに、前記ワーク切断装置１には、前記一対の下部ブレード５の間に上部ブレード９が係合した状態にあるとき、前記下部ブレード５と上部ブレード９の切断面１１との交差部へワークＷを相対的に送り込むためのワーク移動手段１３が備えられている。

前記構成においてシート状のワークＷの切断を行うには、前記ワーク切断装置１を、例えばパンチプレスなどのごとき適宜のプレス（図示省略）に装着するものである。すなわちプレスに備えた下型ホルダ（図示省略）に前記ワーク支持台３を装着する。そして、下型ホルダの上側に備えた上型ホルダ（図示省略）に前記上部ブレード９を上下動可能に装着すると共にワーク押え手段７を上下動可能に装着する。

このワーク押え手段７は、ワークＷの切断時にワークＷがワーク支持台３の上面から上方向に僅かに湾曲することを抑制するものであって、前記ワーク支持台３に対してワークＷを移動するとき、ワークＷの移動が可能であるように軽く押さえるものである。なお、ワーク押え手段７は必ずしも必要ではなく、場合によっては省略することも可能である。また、下部ブレード５に対して上部ブレード９が水平方向に相対的に移動可能な構成である場合には、前記ワーク押え手段７によってワークＷをワーク支持台３に対して不動状態に押圧固定することも可能である。また、ワーク押え手段７と上部ブレード９とが下部ブレード５に対して相対的に一体的に移動可能な構成とすることも可能である。

上記構成により、一対の下部ブレード５の間に上部ブレード９が係合した状態にあるとき、下部ブレード５と上部ブレード９の切断面１１との交差部へ、ワーク移動手段１３によってワークＷを相対的に送り込むと、ワークＷの上部ブレード９における切断面１１に対応した部分は、切断面１１に沿って下方向へ指向して移動されることとなり、一対の下部ブレード５と上部ブレード９との間においてワークＷの切断が行われる。このようにワークＷの切断が行われると、図２に示すように、前記上部ブレード９の厚さに幅寸法が等しいスクラップＳを生じることとなり、ワークＷの切断面の下縁に下向きのバリを生じることになる。

すなわち、スクラップＳの両側には上向きのバリが生じることとなり、ワークＷの切断面には下向きのバリが生じることとなるので、ワークＷから切断分離された製品においてのバリの発生方向は常に一定であって、製品の表面にバリが生じるようなことがないので、製品の品質向上を図ることができると共に、バリは常に製品の裏面に生じるものであるから、バリ処理も容易に行い得るものである。

前記構成において、上部ブレード９における切断面１１の傾斜角αとワークＷにおける切断面の切断精度の関係を実験的に調べたところ、図３（ａ），（ｂ）に示す結果が得られた。すなわち、ワークＷとして厚さｔ＝０．７５ｍｍのＳＰＣＣを用い、下部ブレード５と上部ブレード９との間の片側のクリアランス０．１ｍｍ，上部ブレード９に対するワークＷの相対的な送り込み速度１７０ｍｍ／ｍｉｎで実験を行い、ワークＷの切断面の長さ方向の粗さを測定し平均したときの表面粗さＲａと前記切断面１１の水平に対する傾斜角αとの関係は図３（ａ）に示すとおりであった。そして、ワークＷの切断縁に発生したバリの高さ寸法と傾斜角αとの関係は図３（ｂ）に示すとおりであった。

図３（ａ）の結果からは、傾斜角αは２０°〜４０°の範囲が望ましく、図３（ｂ）の結果からは、傾斜角αは１０°〜４０°の範囲が望ましいものである。したがって、表面粗さ、バリの高さ寸法を考慮すると、上部ブレード９における切断面１１の傾斜角αは２０°〜４０°の範囲であることが望ましいものである。

図４（ａ）は、ワークＷにスロット又はスリットを形成することのできる上部ブレード９Ａを示すものである。この上部ブレード９Ａは、下端部１５を鋭角に形成してワークＷを上方向から貫通可能に構成してある。そして、上部ブレード９Ａにおける切断面１１の上部には、スクラップ切断部１７が備えられている。このスクラップ切断部１７の下方向への突出端部（下端部）１９は前記下端部１５よりも高位置に位置しており、かつワークＷを切断して貫通可能なように鋭角に形成してある。なお、前記スクラップ切断部１７は、ワークＷからスクラップを切断分離することができればよいものであり、図４（ｂ）に示すように、ほぼ水平な切断刃に構成することも可能である。

上記構成により、上部ブレード９Ａの下端部１５ＡをワークＷに上方向から突き刺して一対の下部ブレード５の間に係合する。その後、上部ブレード９Ａの切断面１１に対してワークＷを相対的に送り込むと、前述したようにワークＷの切断が行われる。ワークＷを適宜長さに亘って切断した後、前記上部ブレード９Ａをさらに下降してスクラップ切断部１７によってワークＷを切断すると、ワークＷの切断時に生じていたスクラップＳはワークＷから切断分離されることになる。すなわち、ワークＷの適宜範囲に亘ってスロット又はスリットが加工されることになる。

図５は、例えばタレットパンチプレスなどのパンチプレスに水平に回転可能に備えられている回転金型に装着するパンチ，ダイにワーク切断装置を適用した場合の構成を示すものである。すなわち、パンチプレスの一例としてのタレットパンチプレスは、公知のように、上部金型支持手段の一例として上部タレット２１を備えており、この上部タレット２１には上部金型としてのパンチ金型を着脱交換可能かつ上下動可能に支持する上部金型ホルダ２３が旋回自在に備えられている。そして、下部金型支持手段の一例としての下部タレット２５を備えており、この下部タレット２５には下部金型としてのダイ金型を着脱交換可能に支持する下部金型ホルダ２７が旋回自在に備えられている。このように、上部金型ホルダ２３，下部金型ホルダ２７を旋回自在に備えたタレットパンチプレスなどのパンチプレスは既に周知又は公知であるから、パンチプレスの詳細については説明を省略する。

さて、前記上部金型ホルダ２３に上下動可能に支持されるパンチ金型２９には一般的なパンチ金型と同様に筒状のパンチガイド３１が備えられており、このパンチガイド３１内に上下動可能に嵌合されたパンチボディ３３の下部には、前記上部ブレード９Ａと同様に切断面１１，下端部１５，スクラップ切断部１７，突出端部１９を備えたパンチ刃部３５が備えられている。さらに、前記パンチガイド３１の下部には、前記下部金型ホルダ２７に装着したダイ金型３７の上面に対してワークＷを押圧自在なワーク押え手段としてローラ又はボールなどの回転手段又は滑り手段などからなる複数の滑動押圧手段３９が備えられている。

前記ダイ金型３７はワークＷを支持する前記ワーク支持台３に相当するものであって、このダイ金型３７の上部には、前記下部ブレード５に相当する一対のダイ刃部４１を並行に備えている。そして、前記一対のダイ刃部４１間の溝の一部の底部には、前記ワークＷの切断時に発生したスクラップＳをダイ金型３７の上面方向へ案内するためのスクラップ案内面４３が形成してある。

上記構成により、パンチプレスに上下動自在に備えたラム（図示省略）によってパンチ金型２９を下降すると、パンチガイド３１に備えた滑動押圧手段３９がワークＷをダイ金型３７の上面に押圧すると共に、パンチ刃部３５に備えた下端部１５及び切断面１１の一部はダイ金型３７に備えた一対のダイ刃部４１の間に係合した状態になる。このように、パンチ刃部３５をダイ刃部４１の間に係合した状態に保持し、パンチプレスにＸ，Ｙ軸方向へ移動自在に備えたワーククランプなどのワーク移動手段４５によってワークＷを前記切断面１１へ送り込むと、前述した場合と同様に、スクラップＳを発生してワークＷの切断が行われる。

上述のように、ワークＷの切断によって生じたスクラップＳは、ダイ金型３７に備えたスクラップ案内面４３に沿ってダイ金型３７の上面方向へ案内され、ワークＷの切断によって形成されたスリット内に案内される。上述のようにパンチ金型２９とダイ金型３７との協働によってワークＷの切断を行っているときに、上部金型ホルダ２３，下部金型ホルダ２７を同期して同方向に回動すると共に前記ワーク移動手段４５をＸ，Ｙ軸方向に移動してワークＷの送りを行うと、ワークＷには図６に示すごとき適宜曲線状のスリットＳＬを加工することができるものである。

ところで、前記説明においては、切断対象のワークＷはシート状ワークの場合について説明した。しかし、ワークが図７に示すようにパイプＰである場合には、一対の下部ブレード４７を平行に備えたマンドレル４９を前記パイプＰ内に嵌入する。そして、前記上部ブレード９を前記マンドレル４９における一対の下部ブレード４７間に係合した状態に保持し、パイプＰを上部ブレード９，マンドレル４９に対して相対的に長手方向に移動することにより、パイプＰに軸心と平行なスロット又はスリットを加工することができるものである。

ところで、本発明は前述した実施形態のみに限るものではなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態で実施可能なものである。例えば上部ブレード９に上下方向の微振動を付与して振動エネルギーを切断に寄与する構成とすることも可能である。また、ワークＷの切断に際しては、ワークＷの端縁部を一対の下部ブレード５の間に位置決めしてトリミング加工を行うことも可能である。さらには、上部ブレード９の高さ位置を調節して、ワークＷを切断する切断面１１の位置を変更して上部ブレード９の長寿命化を図ることも可能である。

本発明の実施形態に係るワーク切断装置の構成を概念的，概略的に示した説明図である。前記ワーク切断装置によるワークの切断状態を示す説明図である。上部ブレードにおける切断面の傾斜角度と切断面の粗さ、バリの高さとの関係を示した説明図である。上部ブレードの第２の形態を示す説明図である。ワーク切断装置をパンチ金型，ダイ金型に適用した場合の説明図である。ワークに対するスロット又はスリットの加工例を示す説明図である。ワーク切断装置をパイプ切断装置に適用した場合の説明図である。

符号の説明

１シート状ワーク切断装置
３ワーク支持台
５下部ブレード
７ワーク押え手段（板押え手段）
９上部ブレード
１１切断面
１３ワーク移動手段
１５下端部
１７スクラップ切断部
１９突出端部
２９パンチ金型
３５パンチ刃部
３７ダイ金型
３９滑動押圧手段
４１ダイ刃部
４３スクラップ案内面
４５ワーク移動手段

Claims

シート状のワークを支持するワーク支持台に並行に備えた一対の下部ブレード間に上下動可能に係合した上部ブレードに、前記下部ブレードに対して２０°〜４０°の鋭角に傾斜した平面状の切断面を備え、前記下部ブレードと上部ブレードとによってワークを切断加工する切断加工方法であって、前記ワーク支持台の前記下部ブレード間に前記上部ブレードを係合した状態に保持し、前記下部ブレードと上部ブレードの切断面との交差部へワークを相対的に送り込み、前記上部ブレードの厚さに等しい連続したスクラップを前記下部ブレード間の下方向へ発生させつつワークの切断を行うことを特徴とするシート状ワークの切断方法。
シート状のワークを支持するワーク支持台に並行に備えた一対の下部ブレードと、上記一対の下部ブレード間へ係合可能かつ前記下部ブレードに対して２０°〜４０°の鋭角に傾斜した平面状の切断面を備えた上部ブレードと、前記ワーク支持台の下部ブレードと前記上部ブレードの切断面との交差部へワークを相対的に送り込むためのワーク移動手段とを備え、前記下部ブレードと上部ブレードの切断面との交差部へ前記ワーク移動手段によってワークを相対的に移動することにより、前記下部ブレード間の下方向へ連続したスクラップを発生させる構成であることを特徴とするシート状ワーク切断装置。