JP6859214B2 - 角パイプの穴開加工装置。 - Google Patents

Description

本発明は、パイプ材に加工を施すための穴開加工装置であって、特にパイプ材の内側に挿入配置する内金型装置及びパイプ材の外側に配置する外金型装置を使用し、穴開加工にて生じた打ち抜きカス（以下、スクラップと呼ぶ）の効率的な処理等ができる穴開加工装置に関するものである。

従来、パイプ材に穴開等の加工を施す場合、パイプ材の外側に配置する外金型装置と、前記パイプ材の内側に挿入，配置する内金型装置との協働作用により加工を行っている。前記外金型装置には、前記内金型装置をその外金型装置とのパイプ材の幅方向の位置決めを行うパイロット用の金型を備えている。このパイロット金型は、打抜作用を行うパンチ金型とともに固定されて配置されている。更にパイロット金型は、打抜作用をする前に内金型装置を位置決めする必要があり、パンチ金型先端よりパイロット金型先端は内金型装置のダイの作用面に近くなるように設定配置されている。

この方式の場合、パイロット金型先端部がパンチ刃先より下方に位置するため、パンチが下降を開始し下死点位置到達時近辺でスクラップをパイプ長手方向にエアーで吹き出す場合、スクラップの通路が狭くなっているので排出できないという問題点があった。更に板厚の厚いパイプ材を穴開加工する場合は、板厚が薄いパイプ材を穴開加工する場合に比較して、パンチ金型の先端よりパイロット金型の先端までの距離を長くする必要がありこのような問題が顕著になる。また板厚が厚いパイプ材を穴開加工する場合には、穴開加工により生じるスクラップの厚みも厚くなる。内金型装置内には、スクラップが溜まっており、穴開加工の際のパイロット金型の下降に伴い、その先端が内金型装置内に溜まったスクラップと干渉し穴開加工が正常になされないという問題も発生する。

本発明は、上述のような従来技術に鑑み、パイプ材の内側に挿入配置する内金型装置及びパイプ材の外側に配置する外金型装置を使用し、前記外金型装置に前記内金型装置をその外金型装置とのパイプ材の幅方向の位置決めを行うパイロット用の金型を備えた角パイプの穴開装置において、パイロット金型が内金型装置との位置決め行う際に内金型装置内に深く挿入されることが無く打ち抜きカス（スクラップ）のスクラップ収容部の空間を十分確保した角パイプの穴開加工装置を提供する。

上記課題を解決することを目的としてなされた第１発明の穴開加工装置は、パイプ材の外側に配置する外金型装置と、このパイプ材の内部に挿入され前記外金型装置のパンチと協働してパイプ材に加工を施す内金型装置を備えたパイプ材加工用の穴開加工装置において、以下の特徴を有する。
前記内金型装置は、二つ以上に分割されており、前記内金型装置の分割された金型部材をパイプ材の開口している方向に往復移動させ、前記分割された金型部材をそのクサビ機能によりパイプ材の打ち抜き方向に昇降させる拡縮機構、及び前記分割された金型部材を昇降させる力を伝達する伝達部材を備え、
前記外金型装置は、その外金型装置と前記内金型装置との位置決めを行うパイロット用の金型を備え、
前記パイロット金型の金型本体は、穴開加工時の前記外金型装置のパンチの移動方向に弾性部材によって付勢されており、前記穴開加工時に、前記移動方向への移動を制限する接触部に接触することによって内金型装置内に一定寸法以上挿入されないような機構を備えた。

第１発明によれば以下の効果が発現する。
板厚が厚いパイプ材を穴開加工する場合でも、外金型装置のパイロット金型が作用して外金型装置と内金型装置とのパイプ材の幅方向の位置決めを行うために内金型装置内にパイロット金型が挿入されても一定寸法以上挿入されない。従来の構成のパイロット金型の構成では、板厚が厚いパイプ材を穴開加工する場合には、内金型装置内にパイロット金型が深く侵入する。その結果として内金型装置内のスクラップ収容部にパイロット金型が侵入し、スクラップをエアーで吹き出すことを阻害することになる。本発明によれば、パイロット金型が一定寸法以上スクラップ収容部に侵入することは無く、スクラップをエアーで吹き出すための空間が十分確保でき、エアーによるスクラップの吹き出しに支障をきたすことは皆無となる。またスクラップ収容部内に溜まったスクラップがパイロット金型の先端部と当たり正常な穴開加工が阻害されることも皆無となる。

第２発明の穴開加工装置は、第１発明において以下の特徴を有する。
前記機構は、前記パイロット金型に肩部を設け穴開装置が下降の際に前記肩部が前記接触部に接触することにより前記パイロット金型の先端が内金型装置内に一定寸法以上挿入されないような機構である。

第２発明によれば、第１発明と同様の効果が発現する。

本発明の穴開加工装置の全体図（正面図）。 本発明の穴開加工装置の全体図（平面図）。 本発明のパイロット金型が内金型装置に一定寸法以上挿入されない機構の説明図。 本発明の穴開加工装置に使用するパイロット金型を使用した外金型装置の説明図。 本発明の穴開加工装置に使用する内金型装置の拡縮機構の説明図。

次に、本発明の実施の形態例を図により説明する。
図１は、本発明の穴開加工装置の全体図（正面図）であり、図２は、本発明の穴開加工装置の全体図（平面図）である。図３は、本発明のパイロット金型が内金型装置に一定寸法以上挿入されない機構の説明図、図４は本発明の穴開加工装置に使用するパイロット金型を使用した外金型装置の説明図、図５は本発明の穴開加工装置に使用する内金型装置の拡縮機構の説明図である。

＜１＞穴開加工装置の構成
本発明の穴開加工装置（以下、プレス機という）の構成を図１及び図２により説明する。図１において、１はプレス機本体、２は外金型装置３を昇降させるプレス装置、４は内金型装置、５はパイプ材を搭載し移動可能なテーブルである。プレス装置２はプレス機本体１に配置され、連結ブロック６によりプレス機本体１に配置したパンチプレ−ト７を介して外金型装置３と連結されている。２２はプレス機本体１のプレス基台８上に立設し前記パンチプレ−ト７を上下方向に摺動可能に案内するガイドポスト、２３はストリッパプレ−トで、パンチプレ−ト７に外金型装置３と共に取付けられている。プレス装置２の力は、連結ブロック６とパンチプレ−ト７を介して外金型装置３とストリッパプレ−ト２３を昇降させる。２４はストリッパプレ−ト２３とパンチプレ−ト７の間に介在させたストリップバネ、２５は外金型装置３のパンチ刃、Ｐはパイロット金型、２６は内金型装置４の切刃部、２７は抜孔であり、抜孔２７の上部の縁部が切刃部２６となっている。２８は前記切刃部２６から下部に位置する内金型装置４のスクラップ収容部である。尚パンチ刃２５の先端の形状は、本実施形態の説明図では上側に広がる方向に弱テーパを設けた形状としているが、通常のフラット形状でも良い。

内金型装置４は、加工ワークであるパイプ材（以下、角パイプＷという）の内側に挿入された状態で使用する。角パイプＷは、テーブル５上にセット固定される。また内金型装置４は、フレ−ム９上に配置した摺動駆動装置１０に連結され、摺動駆動装置のシリンダー１０ａの伸縮により伝達部材４１を介して、内金型装置４を上下方向に拡縮動作を行う。尚内金型装置４の構成部材には、穴開加工により生じたスクラップＳを処理するためのエアー通路３１から３３が設けられている。外金型装置３はプレス機の上部に設けられ上下に昇降し、内金型装置４はフレーム９とプレス機１下部のプレス基台８上のテーブル５により支持されている。

＜２＞角パイプの穴開加工方法
図１及び図２により角パイプの穴開加工方法について説明する。上述したように、角パイプＷは、幅方向は仮位置決めされ長手方向に位置決め固定された状態でテーブル５に設置される。角パイプＷの長さは、２ｍから４ｍの長さを有している。テーブル５は、プレス基台８上に配置されたガイド１６に沿って移動可能となっている。またテーブル５は、移動ユニット１５を介して位置決め駆動装置１１と接続されている。位置決め駆動装置１１は、ボ−ルネジ１７とサ−ボモ−ター１８により構成されている。この位置決め駆動装置１１により角パイプＷを外金型装置３に対してその長手方向の加工位置に位置決めを行う。

角パイプＷの幅方向の位置決めは、以下のように行う。図２のＸ矢視図に示すようにプレス基台８上にクランプ装置１４が設けられている。クランプ装置１４は、基準ブロック１９とクランプシリンダー２０により構成されている。テーブル５上に長手方向に位置決め固定した角パイプＷをクランプシリンダー２０により基準ブロック１９に押しつけることにより角パイプＷの幅方向の位置決めが行われる。このクランプ装置１４は、角パイプＷを搭載したテーブル５が移動中はアンクランプ状態であり、テーブル５の加工位置に移動完了した後に角パイプＷをクランプする。

角パイプＷの位置決め制御、プレス装置２の制御、内金型装置４の拡縮制御、摺動駆動装置１０の制御、位置決駆動装置１１、クランプ装置１４の制御は、図１及び図２の制御装置２１により行われる。またこの制御装置は、穴開加工により発生したスクラップ（抜きカス）Ｓの排出のためのエアーブロー制御も行う。

テーブル上で長手方向に位置決め固定された角パイプＷを位置決駆動装置１１により外金型装置３に対して位置決めし、位置決め完了後プレス基台８上に設けられたクランプ装置１４により角パイプをクランプし幅方向の位置決めが行われる。その後図４（ｃ）に示すようにプレス装置２の作用により外金型装置３が下降して内金型装置４との協働作用により角パイプＷに穴開加工を行う。加工終了後クランプ装置１４は、アンクランプ状態となる。このような動作を連続的に行い、角パイプＷに指定したピッチで多数の穴開加工を行う。穴開加工終了後、角パイプＷを搭載したテ−ブル５は原位置に戻り、加工終了した角パイプをテーブル５から取り外す。これにより一連の穴開加工動作が終了する。後述するが、穴開加工により発生したスクラップは、角パイプの開口部４４付近に溜まっている。作業者は、加工終了した角パイプを取り外した時に、角パイプの開口部４４に溜まったスクラップをバケット等に廃棄する。

このプレス機に設けられる本発明の穴開加工装置に使用される具体的な構成要素であるテーブル５、外金型装置３のパイロット金型Ｐ、及び内金型装置４の拡縮機構について図により説明する。
＜３＞テーブルの構成
テーブル５は、図１のＡ部に相当する部分である。上述のとおり、テーブル５は穴開加工する角パイプＷを搭載しその長手方向に位置決めセット固定し、加工する角パイプＷの長手方向に外金型装置３に対して位置決め駆動装置１１により位置決め移動する部分である。テーブル５には、位置決め移動する機能、テーブル上で角パイプＷを長手方向に位置決め固定する機能を備えている。図１及び図２では、角パイプのセットする本数は１本であるが、これに限定されるものではなく複数本セットする形態も可能である。このような構成により同種の角パイプの穴開加工を複数個行うことができる。

テーブル５は、位置決め駆動装置１１と移動ユニット１５を介して接続されている。位置決駆動装置１１によりテーブル５は、ガイド１６に沿って移動し、外金型装置３に対する角パイプの穴開加工位置に位置決めされる。

角パイプＷは、テーブル５上に長手方向のストッパー５１と長手クランプ装置５２によりその長手方向が位置決め固定されている。角パイプを穴開加工位置に移動させるためにテーブルが移動することになる。したがって角パイプはローラー等のワーク受け部材上を摺動することは無いので角パイプに摺動による傷が発生することはない。また上述のとおり角パイプＷの幅方向は、穴開加工の直前にプレス基台８上に設けられたクランプ装置１４によりクランプされた状態となり、穴開加工が終了するとアンクランプされた状態となる。

＜４＞外金型装置のパイロット金型Ｐの構成
パイロット金型Ｐとは、図１のＢ部に相当する部分に配置されている。パイロット金型Ｐについて図３及び図４により説明する。図３（ａ）は、プレス装置が上昇した状態におけるパイロット金型Ｐの構成の説明図であり、図３（ｂ）はプレス装置が下降した状態におけるパイロット金型Ｐの状態の説明図である。図４はパイロット金型Ｐの動作順序の説明図である。

パイロット金型Ｐは、外金型装置３に、外金型装置３と内金型装置４の位置決め用に加工用金型（以下、パンチ刃２５という）と別に設けられている。パイロット金型Ｐの個数は１個以上設けておけばよい。図３ではパイロット金型Ｐは外金型装置３と内金型装置４との位置決めを行うためにパイプ材の幅方向に２個設けている。尚パイロット金型の配置の仕方は、これに限定されるものではない。図３に示されるように、パイロット金型Ｐはその先端が内金型装置４のパイロット金型のパイロット穴Ｈ（図２参照）に挿入しやすい形状となっている。パイロット金型Ｐとパイロット穴Ｈの寸法関係は、角パイプの長さ方向には隙間は大きく、パイプ材の幅方向にはほぼ隙間は極小である。また外金型装置のパイロット金型Ｐの長さ寸法は、加工用のパンチ刃２５の先端よりも５ｍｍ程度長い構成となっている。但し板厚が厚い角パイプではパンチ刃２５の先端とパイロット金型の先端の寸法差は５ｍｍよりも長くなる。この寸法差が長くなるとパイロット金型は内金型装置４のスクラップ収容部２８（図1参照）内に深く侵入することになる。パイロット金型Ｐがスクラップ収容部２８内に深く侵入すると、穴開加工で生じたスクラップをエアーで吹き出す際に邪魔になり、またパイロット金型Ｐがスクラップと当たり干渉するなどの問題が発生する。このような問題を解決するためにパイロット金型Ｐを以下の構成とした。

パイロット金型Ｐは、金型本体Ｐ１、スプリングＰ３、及びスタッドボルトＰ４により構成されている。金型本体Ｐ１は、ストリッパプレート２３に挿入された状態である。プレス装置１が下降すると金型本体Ｐ１は下降し、その先端部は内金型装置のパイロット穴Ｈ（図２参照）に挿入される。その後金型本体Ｐ１の先端部が内金型装置内に一定寸法挿入されると金型本体Ｐ１の肩部Ｐ２がストリッパプレート２３のＫ部に当たり、パイロット金型Ｐはそれ以上内金型装置４内に挿入されることはない。更にプレス装置が下降しパンチ刃２５が角パイプと接触した状態になってもパイロット金型の金型本体Ｐ１はその肩部Ｐ２はストリッパプレート２３のＫ部と当たったままである。プレス装置１の下降に伴いスプリングＰ３がたわみ、スタッドボルトＰ４はダイプレート２９のガイド穴Ｇに沿って上昇し、下死点位置で図３（ｂ）のとおりとなる。尚図３（ｂ）に、従来技術におけるパイロット金型先端の状況を二点鎖線で示した。板厚の厚い角パイプを穴開加工するときにパイロット金型が一定寸法以上侵入しない機構が無いと、パイロット金型の先端部がスクラップ収容部に深く侵入しその空間が狭くなることが分る。

パイロット金型Ｐは、以下のように動作する。加工する角パイプＷは、位置決駆動装置１１により加工する所定の位置に移動し位置決めされる。図４（ａ）の状態から外金型装置３のパイロット金型Ｐは、下降しパイロット穴Ｈに挿入される。この時、内金型装置４の拡縮上昇動作（詳細は＜５＞で説明する）が完了し上側拡縮ブロックが角パイプＷの内面に接した後パイロット金型Ｐは下降しパイロット穴Ｈに挿入され図４（ｂ）の状態となる。このときパイロット金型Ｐとパンチ刃２５は伴に下降した状態であるが、パイロット金型Ｐの方が長いため先に内金型装置４のパイロット穴Ｈに挿入される。これにより内金型装置４は外金型装置３と角パイプＷの幅方向に位置決めされる。その後、図４（ｂ）（パンチ刃２５が下降する前）の状態から、図４（ｃ）に示すようにパンチ刃２５が下降し穴開加工が終了する。
このようなパイロット金型Ｐを用いることにより、従来技術では必要であった外金型装置３と内金型装置４との同軸の位置決め調整は不要となる。パイロット金型Ｐは上述のように図３の構成となっており、パンチ刃２５が下降しても、その先端は一定寸法以上内金型装置４内に侵入することはない。更にスクラップ処理において、パイロット金型が内金型装置４のスクラップ収容部２８内に深く侵入しエアーによるスクラップ処理を阻害することはない。またスクラップとパイロット金型Ｐが干渉することもない。

＜５＞内金型装置の拡縮機構
内金型装置４の拡縮機構は図１のＣ部に相当する部分である。図５により内金型装置の拡縮機構について説明する。

内金型装置４は、上側拡縮ブロック４３と下側拡縮ブロック４２に分割されている。両者は、弱テーパ面で相互に接触摺動する構成となっている。上側拡縮ブロック４３は、プレス機１のプレス基台８に対して水平方向の位置が変化しないように上下方向に移動する。下側拡縮ブロック４２がシリンダー１０ａ又は摺動駆動装置１０の作用により水平方向に移動することにより、上側拡縮ブロック４３は、鉛直方向に上昇下降する。その際に上側拡縮ブロック４３の抜孔２７と、外金型装置のパイロット金型Ｐ及びパンチ刃２５の角パイプの長さ方向に対する相対位置が変化しないように上昇する機構となっている。

内金型装置４は、加工ワークである角パイプＷの内側に挿入された形態で機能する。上側拡縮ブロック４３の上昇動作は以下のとおりである。図５（ａ）の状態から外金型装置３が下降し更にパイロット金型Ｐも下降し外金型装置３と内金型装置４の同軸位置決めが完了した状態となる。次に下側拡縮ブロック４２がシリンダー１０ａ（図１及び図２参照）により水平方向（図５（ａ）の矢印Ｙ方向）に動作すると上側拡縮ブロック４３は約０．５ｍｍ上昇し図５（ｂ）の状態となり図５（ａ）の隙間Ｔは無くなる。尚図５（ｂ）は、パンチ刃２５が下降する前（穴開加工前）の状態を示している。これにより上側拡縮ブロック４３の上面と下側拡縮ブロック４２の下面は角パイプＷの上下の内面と密着する。その後パンチ刃２５が下降し穴開加工が行われる。

上側拡縮ブロックの下降動作は以下のとおりである。図５（ｃ）は、穴開加工終了しパンチ刃２５が上昇した状態を示している。図５（ｃ）の状態からパイロット金型Ｐを含め外金型装置３が上昇しシリンダー１０ａが図５(ｃ)の水平方向の矢印Ｚ方向に動作し下側拡縮ブロックもＺ方向に移動する。これにより上側拡縮ブロック４３は下降し図５（ａ）の状態となり内金型装置４の上下方向のサイズは縮小し角パイプの内側寸法よりも小さくなり、長さが２ｍから４ｍある角パイプの内側に内金型装置４を容易に挿入することが可能となる。また穴開加工時は、この拡縮機能により角パイプの穴開部分と内金型装置４が密着しているので加工時の角パイプの被加工面の歪も少なく且つバリ発生は極小となり穴開加工の位置精度も従来の加工方法に比べて格段に向上する。

本実施形態の穴開加工装置の説明は、＜３＞で説明した角パイプＷを搭載する移動テーブル５、＜４＞で説明したパイロット金型Ｐ、及び＜５＞で説明した内金型装置４の拡縮機構を備えた形態の装置として説明したが、更に本発明の穴開加工装置として以下の形態も可能である。
本実施例で説明した＜３＞で説明した角パイプＷを搭載する移動テーブル５を使用せず角パイプを位置決め移動装置にて固定し位置決め移動して穴開加工を行う装置にも本発明内容は適用可能である。

１ プレス機本体
２ プレス装置
３ 外金型装置
４ 内金型装置
５ テーブル
６ 連結ブロック
７ パンチプレート
８ プレス基台
９ フレーム
１０ 摺動駆動装置
１１ 位置決め駆動装置
１４ クランプ装置
１５ 移動ユニット
１６ ガイド
１７ ボールネジ
１８ サーボモーター
１９ 基準ブロック
２０ クランプシリンダー
２１ 制御装置
２２ ガイドポスト
２３ ストリッパプレート
２４ ストリップバネ
２５ パンチ刃（加工用パンチ）
２６ 切刃部
２７ 抜孔
２８ スクラップ収容部
２９ ダイプレート
４１ 伝達部材
４２ 下側拡縮ブロック
４３ 上側拡縮ブロック
４４ 開口部（内金型装置）
５１ ストッパー
５２ 長手クランプ装置
Ａ 角パイプ搭載部（移動テーブル）
Ｂ 金型位置決め部
Ｃ 内金型装置の拡縮部
Ｇ ガイド穴（ダイプレート）
Ｈ パイロット穴
Ｋ 当たり部（ストリッパプレートとパイロット金型本体の肩部との接触部）
Ｐ パイロット金型
Ｐ１ 金型本体
Ｐ２ 肩部
Ｐ３ スプリング
Ｐ４ スタッドボルト
Ｓ スクラップ
Ｔ 隙間
Ｗ 角パイプ

Claims (2)

1. パイプ材の外側に配置する外金型装置と、このパイプ材の内部に挿入され前記外金型装置のパンチと協働してパイプ材に加工を施す内金型装置を備えたパイプ材加工用の穴開加工装置において、
   前記内金型装置は、二つ以上に分割されており、前記内金型装置の分割された金型部材をパイプ材の開口している方向に往復移動させ、前記分割された金型部材をそのクサビ機能によりパイプ材の打ち抜き方向に昇降させる拡縮機構、及び前記分割された金型部材を昇降させる力を伝達する伝達部材を備え、
   前記外金型装置は、その外金型装置と前記内金型装置との位置決めを行うパイロット金型を備え、
   前記パイロット金型の金型本体は、穴開加工時の前記外金型装置のパンチの移動方向に弾性部材によって付勢されており、前記穴開加工時に、前記移動方向への移動を制限する接触部に接触することによって内金型装置内に一定寸法以上挿入されないような機構を備えたことを特徴とするパイプ材の穴開加工装置。
2. 前記機構は、前記パイロット金型に肩部を設け穴開装置が下降の際に前記肩部が前記接触部に接触することにより前記パイロット金型の先端が内金型装置内に一定寸法以上挿入されないような機構であることを特徴とする請求項１に記載の穴開加工装置。

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