JP5502515B2 - トリム加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、下型に支持されたワークを上型のトリム刃で切断加工を行うトリム加工装置に係り、特に、上型の移動速度の制御技術の改良に関する。

トリム加工装置は、特許文献１に開示されているように、ワークを支持する下型と、ワークを切断加工するトリム刃を有する上型を備えている。上型におけるワークに対向する部分には、弾性部材を介してワークを上方から押圧するパッドが設けられている。このようなトリム加工装置では、プレスラムにより上型を下型に向けて下降させると、ワークがパッドにより押圧され、上型のトリム刃でワークの切断加工が行われる。

プレスラムの駆動には、油圧手段やカム機構等の機械的機構やサーボモータが用いられている。サーボモータは、電動によりプレスラムの移動速度を制御することができるが、高価である。このため、一般的には機械的機構が用いられ、所定速度でプレスラムを下降させている。

特開平７−２４６４３０号公報

しかしながら、上型のトリム刃がワークに接触する際、上型の下降速度が大きい場合、トリム刃は強い衝撃を受け、トリム刃に欠けが生じる虞がある。そこで、トリム刃の靱性を高めるために硬度を低く設定する、あるいは、上型の下降速度を低く設定することが考えられる。

ところが、トリム刃の硬度を低く設定すると、トリム刃が摩耗しやすくなり、トリム刃への肉盛りあるいは再研磨等の手入れを頻繁に行う必要がある。上型の下降速度を低く設定する手法として、プレスマシン自体の駆動速度を低くすることが考えられるが、この場合、切断加工前後の速度も低くなり、トリム加工のサイクルタイムが長くなってしまう。

したがって、本発明は、トリム刃の手入れを不要とすることができるのはもちろんのこと、切断加工のサイクルタイムの短縮を図ることができるトリム加工装置を提供することを目的とする。

本発明のトリム加工装置は、ワークを支持する下型と、ワークの切断加工を行うトリム刃を有する上型と、上型を下型に向けて移動させる駆動手段と、上型と下型との間に設けられたクッション部とを備え、上型は、トリム刃を有するトリム部と、駆動手段に設けられるとともにトリム部を支持する支持部とを備え、トリム部は、支持部によって、下型へ向かう方向とは反対方向に移動可能に支持され、クッション部は、上型の移動時におけるトリム刃のワークへの当接前に、トリム部と当接して、下型へ向かう方向とは反対方向にトリム部を付勢し、トリム部における下型とは反対側の面、および、支持部における反対側の面と対向する面のうちの一方の面に、他方の面と所定間隔をおいて押圧手段が設けられ、押圧手段は他方の面と当接することにより、トリム部が下型へ向けて押圧されることを特徴としている。

本発明のトリム加工装置では、上型を下型に向けて駆動手段により移動させると、クッション部は、トリム刃のワークへの当接前に上型のトリム部と当接して、下型へ向かう方向とは反対方向にトリム部を付勢する。ここで、上型では、トリム部が、駆動手段に設けられた支持部によって下型へ向かう方向とは反対方向に移動可能に支持されているので、クッション部による付勢によってトリム部が下型へ向かう方向とは反対方向に移動することができるとともに、これにより、トリム部の速度は、駆動手段の駆動速度と同じ速度である支持部の移動速度よりも低くなる。引き続き、上型を下型に向けて駆動手段により移動させると、トリム部のトリム刃はワークに当接する。

この場合、トリム部の速度は、駆動手段の駆動速度よりも低いから、駆動手段と同じ速度でトリム刃がワークに当接する場合と比較して、トリム刃への衝撃が小さくなる。これにより、トリム刃の欠けの発生を防止することができる。このようにトリム刃の欠けの発生防止のために、トリム刃の靱性を高めるために硬度を低く設定すること、および、駆動手段の駆動速度を低く設定することが不要となる。その結果、トリム刃の手入れを不要とすることができるのはもちろんのこと、トリム加工のサイクルタイムの短縮を図ることができる。

本発明のトリム加工装置は種々の構成を用いることができる。本発明のトリム加工装置では、上型を下型に向けて駆動手段により移動させると、トリム刃によりワークの切断加工がなされることがあるが、通常、クッション部の付勢力およびワークの反力により、トリム部のワークへの当接状態が維持されるとともに、トリム部は下型へ向かう方向とは反対方向に移動する。

また、トリム部における下型とは反対側の面、および、支持部における反対側の面と対向するの面のうちの一方の面に、他方の面と所定間隔をおいて押圧手段が設けられ、押圧手段は他方の面と当接することにより、トリム部が下型へ向けて押圧される態様により、トリム部が下型へ向かう方向とは反対方向に移動すると、上記一方の面に設けられた押圧手段が、他方の面と当接してトリム部を下型へ向けて押圧することができるので、切断加工を大きな力で行うことができる。その結果、切断加工を確実に行うことができる。

ここで、押圧手段は、２以上のシリンダからなり、シリンダは、互いに連結されている構成を用いることができる。この態様では、押圧手段によるトリム部への押圧力の均一化を図ることができるので、トリム部の傾きを抑制することができる。

本発明のトリム加工装置によれば、トリム刃の靱性を高めるために硬度を低く設定すること、および、駆動手段による上型の下降速度を低く設定することなく、トリム刃の欠けの発生を防止することができる。その結果、トリム刃の手入れを不要とすることができるのはもちろんのこと、トリム加工のサイクルタイムの短縮を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るトリム加工装置を表す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るトリム加工装置の動作状態を表す側断面図である。 図２に続くトリム加工装置の動作状態を表す側断面図である。 図３に続くトリム加工装置の動作状態を表す側断面図である。 図４に続くトリム加工装置の動作状態を表す側断面図である。 図５に続くトリム加工装置の動作状態を表す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るトリム加工装置の変形例を表す側断面図である。 本発明の一実施形態に係るトリム加工装置の他の変形例を表す側断面図である。

（１）実施形態の構成
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るトリム加工装置１を表す側断面図である。トリム加工装置１は、下型１１０、上型１２０、プレスラム１３０（駆動手段）、および、クッション部１４０を備えている。下型１１０はワークＷを支持する。上型１２０は、下型１１０に対向して配置され、ワークＷの切断加工を行うトリム刃１２１Ａを有している。プレスラム１３０は、上型１２０の上面に設けられるとともに、上型１２０を下型１１０に向けて移動させる。プレスラム１３０は、駆動源１３１（図１のみに図示）により駆動される。クッション部１４０は、下型１１０と上型１２０との間に設けられている。

下型１１０では、たとえば中央部に形成された凸部にワークＷが載置される。下型１１０の凸部の両端部にはトリム刃１１０Ａが設けられている。下型１１０の両端部に形成された凹部には、クッション部１４０が配置されている。上型１２０は、たとえばトリム刃１２１Ａが設けられたトリム部１２１と、プレスラム１３０の下面に固定されるとともにトリム部１２１を支持する支持部１２２とを有している。

支持部１２２は、たとえば一体形成された上部１２２Ａと側部１２２Ｂとを有し、上部１２２Ａと側部１２２Ｂにより形成される空間にトリム部１２１が配置されている。トリム部１２１は、支持部１２２の上部１２２Ａの下面と所定間隔をおいて配置されるとともに、支持部１２２によって、下型へ向かう方向とは反対方向に移動可能に支持されている（すなわち、プレスラム１３０に対して接近離間可能に支持されている）。

トリム部１２１の両端部には、ガイドポスト１２３がクッション部１４０に対向して設けられている。ガイドポスト１２３は、上型１２０の下降時、クッション部１４０に接触してクッション部１４０を押圧する。トリム部１２１の中央部に形成された凹部には、パッド１２４が下型１１０の中央部の凸部に対向して配置されている。

パッド１２４の中央部には、下型１１０の凸部に対応する形状の凹部が形成されている。パッド１２４は、たとえばプレスラム１３０の下端部に設けられたパッド押圧部１５１に支持されている。パッド支持部１５１は、ピストン１５１Ａとシリンダ１５１Ｂを有する流体シリンダ（たとえばエアシリンダ）である。ピストン１５１Ａは、シリンダ１５１Ｂ内に摺動可能に支持され、シリンダ１５１Ｂ内の空気圧を受ける。ピストン１５１Ａは、支持部１２２の中央部に形成された孔部を貫通してパッド１２４の上面に固定されている。パッド１２４は、上型１２０の下降時、下型１１０の凸部に載置されたワークＷを押圧する。なお、図示の便宜上、トリム部１２１の上面と支持部１２２との間隔、および、パッド１２４の上面とトリム部１２１との間隔を大きく図示しているため、ピストン１５１Ａをシリンダ１５１Ｂと比べて長く図示している。

トリム部１２１の外周面下端部には、たとえばトリム部１２１の支持部１２２に対する摺動を受ける摺動受部材１２５が設けられている。トリム部１２１の外周面上端部には、たとえばピン（図示略）が形成され、支持部の側部内周面には、たとえばトリム部１２１のピンを軸線方向に摺動可能に案内する溝（図示略）が形成されている。ピンおよび溝は、トリム部１２１の支持部１２２からの離脱を防止する機構として機能している。

プレスラム１３０の下端部には、トリム部押圧部１５２，１５３が設けられている。トリム部押圧部１５２，１５３は、ピストン１５２Ａ，１５３Ａとシリンダ１５２Ｂ，１５３Ｂを有する流体シリンダ（たとえばエアシリンダ）である。ピストン１５２Ａ，１５３Ａは、シリンダ１５２Ｂ，１５３Ｂ内に摺動可能に支持され、シリンダ１５２Ｂ，１５３Ｂ内の空気圧を受ける。ピストン１５２Ａ，１５３Ａの下端部は、支持部１２２の上部に形成された孔部を通じて支持部１２２内の空間へ突出している。ピストン１５２Ａ，１５３Ａの下面は、トリム部１２１と所定の間隔をおいて配置されている。

クッション部１４０は、上型１２０の下降時におけるトリム刃１２１ＡのワークＷへの当接前にトリム部１２１のガイドポスト１２３と当接することにより、トリム部１２１を上方に付勢する。クッション部１４０は、たとえばピストン１４１とシリンダ１４２を有する流体シリンダ（たとえばエアシリンダ）である。ピストン１４１は、シリンダ１４２内に摺動可能に支持され、シリンダ１４２内の空気圧を受ける。

（２）実施形態の動作
トリム加工装置１の動作について図１〜６を参照して説明する。図２〜６は、トリム加工装置１の動作状態を表す側断面図である。

まず、図１に示すように、ワークＷを下型１１０の凸部に載置した後、駆動源１３１によりプレスラム１３０を駆動して上死点から下方へ移動させる。すると、上型１２０のトリム部１２１、支持部１２２、および、パッド１２４が下降する。すると、まず、図２に示すように、パッド１２４の凹部がワークＷに当接して押圧する。この場合、プレスラム１３０をさらに下方へ移動させると、パッド１２４によるワークＷへの押圧状態が維持されるとともに、プレスラム１３０の下方への移動に従ってパッド押圧部１５１が縮み始める。

次いで、図３に示すように、トリム部１２１に設けられたガイドポスト１２３が、クッション部１４０に当接し、クッション部１４０はトリム部１２１を上方に付勢する。これにより、トリム部１２１は減速され、トリム部１２１の速度は支持部１２２の速度（すなわち、プレスラム１３０の駆動速度）よりも低くなる。続いて、プレスラム１３０を下方へ移動させると、ガイドポスト１２３によるクッション部１４０への押圧状態が維持されるとともに、クッション部１４０が縮み始める。この場合、トリム部１２１はクッション部１４０により付勢され、支持部１２２の溝に係合しているトリム部１２１のピンは、その溝に沿って上昇するから、トリム部１２１は支持部１２２に対して相対的に上昇する。このようにしてトリム部１２１は減速され、トリム部１２１の速度は支持部１２２の速度よりも低くなる。

続いて、プレスラム１３０を下方へ移動させると、図４に示すように、トリム部１２１のトリム刃１２１ＡがワークＷに当接する。ここで、トリム部１２１は、上記のようにプレスラム１３０の駆動速度よりも低いので、トリム刃１２１Ａがプレスラム１３０の駆動速度と同じ速度でワークＷに当接する場合と比較して、当接時のトリム刃１２１Ａへの衝撃が小さい。これにより、トリム刃１２１Ａの欠けの発生を防止することができる。

続いて、プレスラム１３０を下方へ移動させると、クッション部１４０の付勢力およびワークＷの反力により、トリム部１２１のワークＷへの当接状態が維持されるとともに、トリム部１２１は支持部１２２に対して相対的に上昇し、図５に示すように、トリム部押圧部１５２，１５３のピストン１５２Ａ，１５３Ａがトリム部１２１の上面に当接する。これにより、図６に示すように、トリム刃１１０Ａ，１２１ＡによるワークＷの切断加工が行われる。この場合、トリム部１２１はトリム部押圧部１５２，１５３により押圧されるので、上記切断加工をより大きな力で行うことができ、これにより切断加工をより確実に行うことができる。なお、図７に示すようにトリム部押圧部１５２，１５３を設けない態様を採用してもよい。この態様では、トリム部１２１は、支持部１２２の上部１２２Ａの下面により押圧される。

以上のように本実施形態では、トリム部１２１のトリム刃１２１ＡのワークＷへの当接時、トリム部１２１の速度は支持部１２２の速度（すなわち、プレスラム１３０の駆動速度）よりも低くなっているから、プレスラム１３０の駆動速度と同じ速度でトリム刃１２１ＡがワークＷに当接する場合と比較して、トリム刃１２１Ａへの衝撃が小さくなる。これにより、トリム刃１２１Ａの欠けの発生を防止することができる。したがって、このような効果を得るためにトリム刃１２１Ａの硬度を低く設定すること、および、プレスラム１３０による上型１２０の下降速度を低く設定することが不要となる。その結果、トリム刃１２１Ａの手入れを不要とすることができるのはもちろんのこと、トリム加工のサイクルタイムの短縮を図ることができる。

特に、トリム部１２１が下型１１０へ向かう方向とは反対方向に移動すると、トリム部押圧部１５２，１５３が、トリム部１２１の上面と当接してトリム部１２１を下型１１０へ向けて押圧することができるので、切断加工を大きな力で行うことができる。その結果、切断加工を確実に行うことができる。

（３）変形例
上記実施形態を用いて本発明を説明したが、本発明は上記記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。たとえば上記実施形態では、本発明のクッション部１４０として流体シリンダを用いたが、これに限定されるものではなく、本発明のクッション部は、トリム部１２１に当接して、下型１１０へ向かう方向とは反対側の方向にトリム部１２１を付勢することができる手段（たとえばばね等の弾性部材）であればよい。

また、押圧手段として流体シリンダであるトリム部押圧部を用いたが、その代わりに、ばね等の弾性部材を用いたり、支持部１２２の上部１２２Ａの下面に突起部を形成してもよい。この場合、突起部は、弾性体あるいは剛体としてもよい。また、押圧手段は、トリム部１２１の上面に設けてもよい。

さらに、トリム部押圧部は、２以上の流体シリンダからなる場合、それらシリンダを互いに連結することができる。図８は、トリム加工装置１の他の変形例を表し、トリム部押圧部が連結された形態を表す側断面図である。なお、図８では、プレスラム１３０のみを図示している。具体的には、図１に示すトリム部押圧部１５２，１５３を互いに連結して、図８に示すトリム部押圧部２５２として用いることができる。

この場合、トリム部押圧部２５２は、ピストン２５２Ａとシリンダ２５２Ｂとからなる。ピストン２５２Ａは、図１に示すピストン１５２Ａ，１５３Ａが連結された形態を有し、シリンダ２５２Ｂは、図１に示すシリンダ１５２Ｂ，１５３Ｂが連結された形態を有している。この態様では、トリム部押圧部２５２によるトリム部１２１への押圧力の均一化を図ることができるので、トリム部１２１の傾きの発生を抑制することができる。

本発明は、上型を移動させる駆動源として油圧手段やカム機構等の機械的機構を用いるトリム加工装置に適用することが好適であるが、駆動源としてサーボモータを用いるトリム加工装置に適用することができるのは言うまでもない。

１…トリム加工装置、１１０…下型、１２０…上型、１２１…トリム部、１２１Ａ…トリム刃、１２２…支持部、１２３…ガイドポスト（トリム部）、１３０…プレスラム（駆動手段）、１３１…駆動源、１４０…クッション部、１５２，１５３，２５２…トリム部押圧部（押圧手段）、Ｗ…ワーク

Claims (2)

1. ワークを支持する下型と、
   前記ワークの切断加工を行うトリム刃を有する上型と、
   前記上型を前記下型に向けて移動させる駆動手段と、
   前記上型と前記下型との間に設けられたクッション部とを備え、
   前記上型は、前記トリム刃を有するトリム部と、前記駆動手段に設けられるとともに前記トリム部を支持する支持部とを備え、
   前記トリム部は、前記支持部によって、前記下型へ向かう方向とは反対方向に移動可能に支持され、
   前記クッション部は、前記上型の移動時における前記トリム刃の前記ワークへの当接前に、前記トリム部と当接して、前記下型へ向かう方向とは反対方向に前記トリム部を付勢し、
   前記トリム部における前記下型とは反対側の面、および、前記支持部における前記反対側の面と対向する面のうちの一方の面に、他方の面と所定間隔をおいて押圧手段が設けられ、
   前記押圧手段は前記他方の面と当接することにより、前記トリム部が前記下型へ向けて押圧されることを特徴とするトリム加工装置。
2. 前記押圧手段は、２以上のシリンダからなり、
   前記シリンダは、互いに連結されていることを特徴とする請求項１に記載のトリム加工装置。

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