JP5287548B2 - 穴明き円盤状部品加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状素材に剪断加工を行って円盤状部品を得る円盤状部品加工装置に関する。

板状素材に円形状の剪断加工を行って円盤状部品を得る方法としては種々の方法が考えられる。例えば、特許文献１においては、いわゆるバリの生成を防止して円形状の被切断材を得るために、被切断材の円形状の被切断部位に抜き変形加工を行う一対に対向する抜き変形加工体と、この抜き変形加工体により形成された抜き変形加工部位を逆方向に押戻加工して被切断部位を分離させる一対に対向する押戻加工体とを備えた板材円形切断装置が開示されている。この板材円形切断装置においては、移送部に保持した被切断材を回転させ、この被切断材を機台に配設した抜き変形加工体によって剪断加工し、押戻加工体によって抜き変形加工部位を逆方向に押戻加工して、被切断材を円形状に切断している。

また、特許文献２においては、連続的に供給される薄鋼帯の先端あるいは尾端のエッジを鋼帯が停止した状態で円滑に曲線せん断する曲線せん断機が開示されている。この曲線せん断機においては、停止中の鋼帯の両エッジに対し、上下一対の回転刃を鋼帯の両面に対向させて、所望する曲線に沿った曲率で旋回させることにより、鋼帯に曲線形状の剪断加工をすることができる。

特開２０００−２３３３１３号公報 特開平６−３０４８０８号公報

しかしながら、上記特許文献１のように、被切断材（板状素材）を回転させて剪断加工を行う場合には、板状素材として使用できる素材が正方形に近い形状に限られることになる。また、上記特許文献２においては、上下一対の回転刃を鋼帯の両面に対向させて剪断加工を行う。そのため、円盤状部品を加工するためには、上下一対の回転刃を隔離させた後、再び鋼帯の両面にそれぞれ対向させる機構が必要になり、装置が複雑になると共に、生産性に優れない。
また、特許文献１、２においては、剪断加工を行うのみであり、これと共に打抜き加工を行うための工夫については何ら開示されていない。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、簡単な装置構成で打抜き加工及び剪断加工を行うことができ、円盤状部品の生産性を向上させることができる穴明き円盤状部品加工装置を提供しようとするものである。

本発明は、真円形状の外周刃と該外周刃に対する内周側位置に設けた打抜き穴とを有するダイスと、
加圧力及び回転力を発生させる回転主軸と、
該回転主軸に固定し、上記ダイスの中心軸線と同一軸線上に配置した回転中心軸線の回りに回転可能な回転ホルダと、
上記回転中心軸線に対して垂直に配置した空転中心軸線の回りに空転可能な状態で上記回転ホルダに配設し、該回転ホルダの回転を受けて上記外周刃の外周に沿って移動するよう構成した回転刃と、
上記回転ホルダの回転中心部分において、該回転ホルダに対して相対的に空転可能に配設した打抜きパンチとを備えており、
上記回転主軸の加圧力を受けた上記打抜きパンチと、上記ダイスの上記打抜き穴とによって、上記ダイスに配置した上記板状素材に打抜き加工を行って中心穴を形成し、かつ、上記回転主軸の加圧力及び回転力を受けた上記回転刃が、上記外周刃の外周に沿って上記板状素材の表面を転がりながら周回移動することにより、上記ダイスに配置した上記板状素材に剪断加工を行って、穴明き円盤状部品を得るよう構成したことを特徴とする穴明き円盤状部品加工装置にある（請求項１）。

本発明の穴明き円盤状部品加工装置は、板状素材を配置したダイスに対して、回転刃を備えた回転ホルダを回転させることにより、板状素材から円盤形状に加工し、かつ円盤形状の中心部分に中心穴を形成することができるものである。
具体的には、本発明の穴明き円盤状部品加工装置は、回転主軸による加圧力及び回転力を利用して、回転ホルダに配設した回転刃及び打抜きパンチをダイスに対して動作させることにより、穴明き円盤状部品を加工することができる。

本発明の穴明き円盤状部品加工装置によって穴明き円盤状部品を加工する際には、板状素材をダイスに配置し、回転主軸の移動によって回転ホルダをダイスへ接近させる。
そして、回転主軸の加圧力を受けた打抜きパンチと、ダイスの打抜き穴とによって、ダイスに配置した板状素材に打抜き加工が行われ、中心穴が形成される。
また、中心穴が形成されると同時又は中心穴が形成された後には、回転主軸の加圧力及び回転力を受けた回転刃が、外周刃の外周に沿って板状素材の表面を転がりながら周回移動することにより、ダイスに配置した板状素材に剪断加工が行われる。このとき、回転刃と外周刃とによって、外周刃の周方向の部分的箇所から全周にわたって、順次板状素材に対して剪断加工が行われ、円盤形状に加工することができる。そのため、小さな荷重で穴明き円盤状部品を加工することができ、装置の構成を簡単にし、安価に装置を構成することができる。なお、剪断加工を行った後に中心穴を形成することも可能である。

また、本発明においては、板状素材としては種々の形状のものを用いることができ、特に、板状素材を帯状に巻き付けて保管したコイル材等を用いることができる。これにより、板状素材に対して穴明き円盤状部品を加工するごとに別の板状素材を配置するのではなく、コイル材等を所定量送り出した後、迅速に次の穴明き円盤状部品の加工を開始することができる。そのため、穴明き円盤状部品を加工するための生産性を向上させることができる。

それ故、本発明の穴明き円盤状部品加工装置によれば、種々の形状の板状素材を用いることができ、簡単な装置構成で打抜き加工及び剪断加工を行い、穴明き円盤状部品の生産性を向上させることができる。

実施例における、穴明き円盤状部品加工装置を示す断面説明図。 実施例における、押付保持部が板状素材をダイスに押し付けた状態の穴明き円盤状部品加工装置を示す断面説明図。 実施例における、打抜きパンチが打抜き加工を行った状態の穴明き円盤状部品加工装置を示す断面説明図。 実施例における、回転刃が剪断加工を行った状態の穴明き円盤状部品加工装置を示す断面説明図。 実施例における、回転刃の配設状態を水平方向に切断した状態で示す断面説明図。 実施例における、回転刃によって板状素材が剪断加工される状態を拡大して示す断面説明図。 実施例における、回転刃が板状素材の表面を転がりながら周回移動する状態を拡大して示す説明図。

上述した本発明の穴明き円盤状部品加工装置における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記回転主軸が１ストローク動作して加圧力を発生させる際に、上記打抜きパンチによって上記打抜き加工を行い、該打抜きパンチによって上記板状素材の位置決めを行った状態で、上記回転主軸の回転力を受けた上記回転刃によって上記剪断加工を行うよう構成することが好ましい（請求項２）。
この場合には、回転主軸の１ストローク動作によって打抜き加工及び剪断加工を行うための加圧力を発生させることができ、装置構成をより簡単にすることができる。
また、打抜きパンチによって板状素材の位置決めを行うことにより、打抜き加工によって形成された中心穴と、剪断加工によって形成された円盤形状との軸心がずれないようにすることができる。これにより、穴明き円盤状部品の加工精度を向上させることができる。

また、上記回転刃は、上記回転ホルダにおける周方向の等間隔位置に複数個配設してあり、該複数個の回転刃を同時に転がしながら上記外周刃の外周に沿って周回移動させるよう構成することが好ましい（請求項３）。
この場合には、複数個の回転刃によって、迅速かつ安定して円盤形状の加工を行うことができる。また、回転刃は、例えば、回転ホルダの周方向の２〜４箇所に配設することができる。

また、上記打抜きパンチの外周側であって上記回転ホルダの内周側には、上記板状素材を上記ダイスに対して押し付けて保持するための押付保持部が、上記回転ホルダに対して相対的に空転可能に配設してあり、上記押付保持部は、付勢部材によって上記ダイスに対向する先端方向へ付勢されており、上記押付保持部が上記付勢部材の付勢力に抗して上記板状素材を押さえ付けた状態で、上記打抜きパンチによる打抜き加工及び上記回転刃による剪断加工を行うよう構成することが好ましい（請求項４）。
この場合には、ダイスに対して板状素材を保持する手段を、回転ホルダに対して設けることにより、ダイスに対する板状素材の保持を容易に行うことができる。そして、穴明き円盤状部品をより迅速に加工することができる。

以下に、本発明の穴明き円盤状部品加工装置にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の穴明き円盤状部品加工装置１は、図１、図５に示すごとく、板状素材８０に打抜き加工及び剪断加工を行って穴明き円盤状部品８を加工する装置である。この穴明き円盤状部品加工装置１は、以下のダイス２、回転主軸１１、回転ホルダ３、回転刃４、打抜きパンチ５を有している。

ダイス２は、真円形状の外周刃２１と外周刃２１に対する内周側位置（ダイス２の中心部分）に設けた打抜き穴２２とを有している。回転主軸１１は、加圧力及び回転力を発生させるよう構成してある。回転ホルダ３は、回転主軸１１に固定し、ダイス２の中心軸線Ｃ１と同一軸線上に配置した回転中心軸線Ｃ２の回りに回転可能である。回転刃４は、回転中心軸線Ｃ２に対して垂直に配置した空転中心軸線Ｃ３の回りに空転可能な状態で回転ホルダ３に配設してあり、回転ホルダ３の回転を受けて外周刃２１の外周に沿って移動するよう構成してある。打抜きパンチ５は、回転ホルダ３の回転中心部分において、回転ホルダ３に対して相対的に空転可能に配設してある。

本例の穴明き円盤状部品加工装置１は、図２、図３に示すごとく、回転主軸１１の加圧力を受けた打抜きパンチ５と、ダイス２の打抜き穴２２とによって、ダイス２に配置した板状素材８０に打抜き加工を行って中心穴８１を形成し、かつ、図４に示すごとく、回転主軸１１の加圧力及び回転力を受けた回転刃４が、外周刃２１の外周に沿って板状素材８０の表面を転がりながら周回移動することにより、ダイス２に配置した板状素材８０に剪断加工を行って、穴明き円盤状部品８を得るよう構成してある。

以下に、本例の穴明き円盤状部品加工装置１につき、図１〜図７を参照して詳説する。
本例の穴明き円盤状部品８を加工するための板状素材８０は、鋼帯を筒状に巻き付けてなるコイル材である。
図１に示すごとく、本例のダイス２は、固定ホルダ２３に対して設置固定してある。ダイス２の上方端部の全周には、径方向外周側へ突出して真円形状の外周刃２１が形成してある。また、ダイス２の打抜き穴２２の上方縁部には、板状素材８０に打抜き加工を行うための内周刃２２１が形成してある。
図１、図５に示すごとく、本例の回転刃４は、回転ホルダ３における周方向Ｃの互いに対向する位置（１８０°異なる位置）に２個配設してある。２個の回転刃４は、回転ホルダ３の回転を受けて、板状素材８０の表面を同時に転がりながら（自転しながら）、外周刃２１の外周に沿って周回移動するよう構成されている。

本例の穴明き円盤状部品加工装置１は、装置の出力仕様等を小さくして小型化させ、装置に加わる負荷を低減させるため、回転主軸１１は、板状素材８０に中心穴４１の打抜き加工を行うまでは、徐々に（例えば、０．１〜２．０ｍｍ／ｒｅｖの送り量で）下降させるよう構成してある。また、回転主軸１１は、板状素材８０に対して円盤形状を加工する際には、回転ホルダ３を高速（例えば、１００〜６００ｒｐｍの回転速度）で回転させながら徐々に（例えば、０．１〜２．０ｍｍ／ｒｅｖの送り量で）下降させるよう構成してある。そして、回転ホルダ３の回転動作は、回転ホルダ３の移動動作（下降動作）を行う途中から開始し、移動動作と連続して行うよう構成してある。

本例の穴明き円盤状部品加工装置１は、回転刃４を、外周刃２１の外周に沿って複数回周回移動させて剪断加工を行うよう構成してある。
図６には、回転刃４によって板状素材８０が剪断加工される状態を拡大して示す。同図において、符号Ｓは、板状素材８０が回転刃４における切刃４１１によって剪断される部分を示している。
図７には、回転刃４が板状素材８０の表面を転がりながら周回移動する状態を拡大して示す。同図に示すごとく、回転刃４は下方向Ｈ１への加圧力を受け、空転方向Ｑへ自ら回転しながら周方向Ｃへ移動する。また、回転刃４は下方向Ｈ１へ移動しながら周方向Ｃへ周回移動するため、回転刃４における切刃４１１の周回移動軌跡は傾斜ラインＬのようになる。

図１に示すごとく、打抜きパンチ５の外周側であって回転ホルダ３の内周側には、板状素材８０をダイス２に対して押し付けて保持するための押付保持部６が、回転ホルダ３に対して相対的に空転可能に配設してある。押付保持部６は、スプリング（付勢部材）６４によってダイス２に対向する先端方向（下方向）Ｈ１へ付勢されている。
回転刃４は、ローラ４１の外周面に対し径方向外周側に突出形成した突出部に切刃４１１を形成してなる。回転刃４は、回転ホルダ３に設けた支持ホルダ３１に対して支持ピン４２及びラジアルベアリング４３を介して空転可能に配設してある。

同図に示すごとく、本例の打抜きパンチ５は、回転主軸１１に対して固定されており、打抜きパンチ５の外周側には、打抜きパンチ５に対して回転ホルダ３を回転させるためのラジアルベアリング３２及びスラストベアリング３３が配設してある。
また、押付保持部６は、打抜きパンチ５の回りの周方向の複数箇所に配置したピン６１に対して摺動する摺動部６２と、摺動部６２の下端に連結した保持先端部６３とを有している。ピン６１は、打抜きパンチ５の基端ベース部５１に固定してあり、スプリング６４は、ピン６１を挿通させる状態で基端ベース部５１と摺動部６２との間に配置してある。

そして、回転ホルダ３は、押付保持部６によってダイス２に対して板状素材８０を保持した状態において、ラジアルベアリング３２及びスラストベアリング３３の回転支持を受けて、回転が固定された打抜きパンチ５及び押付保持部６に対して、回転主軸１１と一体化して回転するよう構成してある。また、本例の穴明き円盤状部品加工装置１は、押付保持部６がスプリング６４の付勢力に抗して板状素材８０を押さえ付けた状態で、打抜きパンチ５による打抜き加工及び回転刃４による剪断加工を行うよう構成してある。

また、本例の穴明き円盤状部品加工装置１は、押付保持部６がダイス２上に配置した板状素材８０を押さえ付け、次いで、打抜きパンチ５が打抜き加工を行った後、複数の回転刃４が剪断加工を行うよう構成してある。本例の穴明き円盤状部品加工装置１は、回転主軸１１が１ストローク動作して加圧力を発生させる際に、打抜きパンチ５によって打抜き加工を行い、打抜きパンチ５によって板状素材８０の位置決めを行った状態で、回転主軸１１の回転力を受けた複数の回転刃４によって剪断加工を行うよう構成してある。
また、穴明き円盤状部品加工装置１においては、回転刃４を支持する各支持ホルダ３１を、回転ホルダ３の回転中心軸線Ｃ２に対する径方向の位置を互いに連動して調整可能にすることができる。これにより、穴明き円盤状部品加工装置１を、種々の外径の円盤形状を有する穴明き円盤状部品８の加工に対応させることができる。

次に、本例の穴明き円盤状部品加工装置１によって穴明き円盤状部品８の加工を行う手順、及び作用効果について説明する。
穴明き円盤状部品８を加工するに当たっては、まず、図１に示すごとく、コイル材として巻き付けてある鋼帯としての板状素材８０の一部（端部）をダイス２の上面に配置する。次いで、回転主軸１１の移動動作により、ダイス２に対して回転ホルダ３の全体を下降させる（ダイス２に接近させる）。
このとき、図２に示すごとく、はじめに押付保持部６の下端面がダイス２に配置した板状素材８０に当接し、この押付保持部６がスプリング６４を弾性変形させながら回転ホルダ３内に引き込まれる。そして、板状素材８０は、スプリング６４による付勢力を受けた押付保持部６によってダイス２に押さえ付けられ、ダイス２から動かないように保持される。

そして、図３に示すごとく、回転主軸１１の移動動作により回転ホルダ３がさらに下降すると、打抜きパンチ５が板状素材８０に当接する。そして、回転主軸１１の加圧力を受けた打抜きパンチ５が板状素材８０をダイス２へ押し付け、板状素材８０の一部をダイス２の打抜き穴２２へ剪断させて、打抜き加工が行われる。これにより、板状素材８０に打抜きパンチ５の断面形状に沿った形状の中心穴８１が形成される。そして、板状素材８０の中心穴８１に打抜きパンチ５が挿入された状態が維持される。なお、打抜き加工により生じたスクラップ８２は、打抜き穴２２内に落下させた後、取り出すことができる。

次いで、打抜きパンチ５によって打抜き加工を行った直後には、回転主軸１１の回転動作によって回転ホルダ３の一体的な回転を開始させる。このとき、回転ホルダ３は、各ベアリング３２、３３を介して、打抜きパンチ５及び押付保持部６に対して相対的に回転することができる。
そして、図４に示すごとく、回転主軸１１の移動動作及び回転動作によって回転ホルダ３が回転しながら下降し、回転ホルダ３における複数の回転刃４がダイス２上の板状素材８０に当接する。このとき、複数の回転刃４が、ダイス２における外周刃２１の外周に沿って板状素材８０の表面を転がりながら周回移動する。また、本例においては、装置の負荷を低減するために、複数の回転刃４を、外周刃２１の外周に沿って複数回周回移動させて剪断加工を行う。

これにより、図６、図７に示すごとく、複数の回転刃４と外周刃２１とによって、外周刃２１の周方向Ｃの部分的箇所から全周にわたって、徐々に板状素材８０に対して剪断加工が行われ、穴明き円盤状部品８の円盤形状を加工することができる。そのため、小さな荷重で穴明き円盤状部品８を加工することができ、装置の構成を簡単にし、安価に装置を構成することができる。また、本例の打抜き加工及び剪断加工は、回転主軸１１の１ストロークの移動動作（下降動作）によって行うことができる。これにより、装置構成をより簡単にすることができる。

なお、本例においては、穴明き円盤状部品８の加工後には、払出手段によってダイス２上から穴明き円盤状部品８を取り出し、コイル材としての板状素材８０の他の部分をダイス２上へ送ることができる。
また、穴明き円盤状部品８の加工を終わった後には、回転主軸１１の回転動作の停止によって回転ホルダ３の回転を停止させ、回転主軸１１の上昇動作によって回転ホルダ３を上昇させることができる。この際、回転主軸１１の回転動作の停止は、押付保持部６が加工後の穴明き円盤状部品８を押さえ付けている間に行うことができる。

また、本例の円盤形状の剪断加工は、打抜きパンチ５が板状素材８０の中心穴８１に挿通された状態で行う。これにより、剪断加工を行う際には、打抜きパンチ５によって板状素材８０の位置決めを行うことができ、打抜き加工によって形成された中心穴８１と、剪断加工によって形成された円盤形状との軸心がずれないようにすることができる。そのため、穴明き円盤状部品８の加工精度を向上させることができる。

また、本例の穴明け円盤状部品加工装置１は、回転ホルダ３を回転させて剪断加工を行うため、板状素材８０には、種々の形状のものを用いることができる。そして、本例においては、板状素材８０として、鋼帯を巻き付けて形成したコイル材を用いている。これにより、板状素材８０に対して穴明き円盤状部品８を加工するごとに別の板状素材８０を配置するのではなく、コイル材等を所定量送り出した後、迅速に次の穴明き円盤状部品８の加工を開始することができる。そのため、穴明き円盤状部品８を加工するための生産性を向上させることができる。
それ故、本例の穴明き円盤状部品加工装置１によれば、種々の形状の板状素材８０を用いることができ、簡単な装置構成で打抜き加工及び剪断加工を行い、穴明き円盤状部品８の生産性を向上させることができる。

１ 穴明き円盤状部品加工装置
１１ 回転主軸
２ ダイス
２１ 外周刃
２２ 打抜き穴
３ 回転ホルダ
４ 回転刃
５ 打抜きパンチ
６ 押付保持部
６４ スプリング（付勢部材）
８ 穴明き円盤状部品
８０ 板状素材
８１ 中心穴

Claims (4)

1. 真円形状の外周刃と該外周刃に対する内周側位置に設けた打抜き穴とを有するダイスと、
   加圧力及び回転力を発生させる回転主軸と、
   該回転主軸に固定し、上記ダイスの中心軸線と同一軸線上に配置した回転中心軸線の回りに回転可能な回転ホルダと、
   上記回転中心軸線に対して垂直に配置した空転中心軸線の回りに空転可能な状態で上記回転ホルダに配設し、該回転ホルダの回転を受けて上記外周刃の外周に沿って移動するよう構成した回転刃と、
   上記回転ホルダの回転中心部分において、該回転ホルダに対して相対的に空転可能に配設した打抜きパンチとを備えており、
   上記回転主軸の加圧力を受けた上記打抜きパンチと、上記ダイスの上記打抜き穴とによって、上記ダイスに配置した上記板状素材に打抜き加工を行って中心穴を形成し、かつ、上記回転主軸の加圧力及び回転力を受けた上記回転刃が、上記外周刃の外周に沿って上記板状素材の表面を転がりながら周回移動することにより、上記ダイスに配置した上記板状素材に剪断加工を行って、穴明き円盤状部品を得るよう構成したことを特徴とする穴明き円盤状部品加工装置。
2. 請求項１において、上記回転主軸が１ストローク動作して加圧力を発生させる際に、上記打抜きパンチによって上記打抜き加工を行い、該打抜きパンチによって上記板状素材の位置決めを行った状態で、上記回転主軸の回転力を受けた上記回転刃によって上記剪断加工を行うよう構成したことを特徴とする穴明き円盤状部品加工装置。
3. 請求項１又は２において、上記回転刃は、上記回転ホルダにおける周方向の等間隔位置に複数個配設してあり、
   該複数個の回転刃を同時に転がしながら上記外周刃の外周に沿って周回移動させるよう構成したことを特徴とする穴明き円盤状部品加工装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項において、上記打抜きパンチの外周側であって上記回転ホルダの内周側には、上記板状素材を上記ダイスに対して押し付けて保持するための押付保持部が、上記回転ホルダに対して相対的に空転可能に配設してあり、
   上記押付保持部は、付勢部材によって上記ダイスに対向する先端方向へ付勢されており、
   上記押付保持部が上記付勢部材の付勢力に抗して上記板状素材を押さえ付けた状態で、上記打抜きパンチによる打抜き加工及び上記回転刃による剪断加工を行うよう構成したことを特徴とする穴明き円盤状部品加工装置。

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