JP7505857B2

JP7505857B2 - 分断装置および分断方法

Info

Publication number: JP7505857B2
Application number: JP2018145882A
Authority: JP
Inventors: 信幸榊原; 将行三浦; 貴浩橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2024-06-25
Anticipated expiration: 2038-08-02
Also published as: CN110788196A; JP2020019112A; CN110788196B; US10946460B2; US20200038976A1

Description

本発明は、分断装置および分断方法に関する。

従来、板材からスクラップ部分（不要部分）を取り除くトリミング加工を行うトリミング装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１のトリミング装置は、下型と押さえ板との間にアルミニウム合金板が挟持された状態で、下型に対して上型を下降させることにより、下型からはみ出したスクラップ部分を切断して除去するように構成されている。

特開２００５－２８４３７号公報

ここで、従来のトリミング装置では、スクラップ部分を切断して除去する際に切粉が発生する場合がある。そこで、図５～図７を参照して、従来例のトリミング装置２００によるトリミング加工について詳細に説明する。

トリミング装置２００は、図５に示すように、板材２５０が設置可能な下型２０１と、板材２５０を下型２０１に押さえ付けるパッド２０２と、下型２０１に対して昇降可能な上型２０３とを備えている。板材２５０は、たとえばアルミニウム合金製であり、成形品部分２５０ａおよびスクラップ部分２５０ｂを有する。成形品部分２５０ａの下方には下型２０１が配置され、スクラップ部分２５０ｂが下型２０１からはみ出している。すなわち、スクラップ部分２５０ｂの下方に下型２０１が配置されておらず、スクラップ部分２５０ｂが浮いた状態になっている。

そして、下型２０１に対して上型２０３が下降され、上型２０３の刃部２０３ａにより板材２５０が切断されるときに、図６に示すように、板材２５０のスクラップ部分２５０ｂが倒れ込む（スクラップ部分２５０ｂの自由端側（図６における右側）が下方に落ち込む）ので、刃部２０３ａによるせん断面の先（下方）に湾曲した亀裂２５１が形成される。これにより、板材２５０の成形品部分２５０ａの切断端面２５２に、スクラップ部分２５０ｂ側に突出する突状部２５２ａが形成される。

次に、板材２５０が切断されてスクラップ部分２５０ｂが取り除かれた後に、図７に示すように、下型２０１に対して上型２０３が上昇される際に、上型２０３の刃部２０３ａにより突状部２５２ａ（図６参照）が削られるので、切粉２５３が発生する。なお、このような課題は未公知である。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、板材を分断する際に切粉が発生するのを抑制することが可能な分断装置および分断方法を提供することである。

本発明による分断装置は、板材を分断予定線に沿って分断するものであり、板材が設置可能に構成され、板材の分断予定線に対する一方側に配置される下型と、下型に対して昇降可能に構成された上刃と、板材の分断予定線に対する他方側に配置される支持部材とを備える。上刃の刃部は、鉛直方向に延びる刃面と、刃面の下端から斜め上方に延びる先端面とを有し、刃面と先端面とのなす角が鋭角に設定されている。支持部材は、上刃の昇降方向から見た場合に上刃と対応しない位置に配置されており、板材が分断される際に、板材の分断予定線に対する他方側の倒れ込みを抑制しながら、分断された板材を下方に逃がすことが可能なように構成されている。下型に対して上刃が最も下降された場合における上刃の板材に対する食い込み量は、板材の厚みの５０％以上７５％以下に設定されている。分断装置は、板材が下型および支持部材によって支持された状態で、下型に対して上刃が下降される場合に、上刃によって板材の分断予定線に切れ目が形成されるとともに、その切れ目の形成に伴い亀裂が形成されることにより、板材が分断予定線に沿って分断されるように構成されている。

このように構成することによって、板材が分断される際に、板材の分断予定線に対する他方側が支持部材により支持されるので、板材の分断予定線に対する他方側の倒れ込みを抑制することができる。これにより、亀裂が直線状に形成されるので、板材の分断予定線に対する一方側の切断端面が平坦化され、切粉の発生を抑制することができる。また、上刃が下型に擦られないようにしながら、板材に切れ目を適切に形成することができる。

上記分断装置において、下型には、下刃が設けられていてもよい。

このように構成すれば、下刃による切れ目により、板材を分断しやすくすることができる。

上記分断装置において、下型に対して昇降可能に構成され、板材を下型に押さえ付けるパッドを備え、上刃はパッドに取り付けられ、刃部がパッドよりも下方に突出されるようにしてもよい。

このように構成すれば、板材に対する上刃の刃部の食い込み量を容易に調整することができる。

上記分断装置において、板材の分断予定線に対する一方側は、成形品部分であり、板材の分断予定線に対する他方側は、スクラップ部分であってもよい。

このように構成すれば、板材を分断してスクラップ部分を取り除くことができる。

上記分断装置において、板材は、アルミニウム合金製であってもよい。

このように構成すれば、アルミニウム合金製の板材を分断することができる。

本発明による分断方法は、板材を分断予定線に沿って分断するものであり、板材を下型に設置することにより、板材の分断予定線に対する一方側を下型によって支持させるとともに、板材の分断予定線に対する他方側を支持部材によって支持させる工程と、板材が下型および支持部材によって支持された状態で、下型に対して上刃を下降させることにより、上刃によって板材の分断予定線に切れ目を形成するとともに、その切れ目の形成に伴い亀裂を形成して、板材を分断予定線に沿って分断する工程とを備える。上刃の刃部は、鉛直方向に延びる刃面と、刃面の下端から斜め上方に延びる先端面とを有し、刃面と先端面とのなす角が鋭角に設定されている。支持部材は、上刃の昇降方向から見た場合に上刃と対応しない位置に配置されており、板材が分断される際に、板材の分断予定線に対する他方側の倒れ込みを抑制しながら、分断された板材を下方に逃がすことが可能なように構成されている。下型に対して上刃が最も下降された場合における上刃の板材に対する食い込み量は、板材の厚みの５０％以上７５％以下に設定されている。

本発明の分断装置および分断方法によれば、板材を分断する際に切粉が発生するのを抑制することができる。

本実施形態によるトリミング装置を説明するための模式図である。本実施形態のトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図であって、上刃によるせん断が開始される状態を示した模式図である。本実施形態のトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図であって、亀裂が直線状に形成された状態を示した模式図である。本実施形態のトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図であって、板材が分断された状態を示した模式図である。従来例によるトリミング装置を説明するための模式図である。従来例のトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図であって、湾曲した亀裂が形成された状態を示した模式図である。従来例のトリミング装置によるトリミング加工を説明するための図であって、スクラップ部分が取り除かれた後に上型が上昇されるときの状態を示した模式図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下では、分断装置の一例であるトリミング装置に本発明を適用した場合について説明する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態によるトリミング装置１００について説明する。

トリミング装置１００は、図１に示すように、下型１と上刃２と支持部材３とパッド４とを備え、板材１５０からスクラップ部分（不要部分）１５０ｂを取り除くトリミング加工を行うように構成されている。このトリミング装置１００は、下型１および支持部材３によって支持される板材１５０に対して上刃２およびパッド４がプレスされることにより、板材１５０が分断予定線１５０ｃに沿って分断されるように構成されている。

板材１５０は、たとえば、アルミニウム合金製であり、車両用のボディパネルである。この板材１５０は、成形品部分１５０ａおよびスクラップ部分１５０ｂを有しており、その成形品部分１５０ａおよびスクラップ部分１５０ｂの境界部に分断予定線１５０ｃが設定されている。図１の例では、板材１５０が平板状であり、成形品部分１５０ａが一方側（Ｘ１方向側）に配置されるとともに、スクラップ部分１５０ｂが他方側（Ｘ２方向側）に配置されており、分断予定線１５０ｃが図１の紙面に対する垂直方向に延びている。すなわち、分断予定線１５０ｃは、平面的に見て直線状になっている。なお、成形品部分１５０ａは、本発明の「板材の分断予定線に対する一方側」の一例であり、スクラップ部分１５０ｂは、本発明の「板材の分断予定線に対する他方側」の一例である。

下型１は、設置面１ａを有し、その設置面１ａに板材１５０を設置可能に構成されている。下型１に板材１５０が設置された場合には、成形品部分１５０ａの下方（Ｚ１方向）に下型１が配置され、スクラップ部分１５０ｂの下方に下型１が配置されていない。すなわち、成形品部分１５０ａが下型１に載置され、スクラップ部分１５０ｂが下型１からはみ出すようになっている。

また、下型１の設置面１ａの端部（Ｘ２方向側の端部）には下刃１１が設けられ、その下刃１１が板材１５０の分断予定線１５０ｃに沿って延びる刃部１１ａを有する。この刃部１１ａは、分断予定線１５０ｃの下方に配置され、図１の紙面に対する垂直方向に延びるように形成されている。なお、下型１の設置面１ａに対する下刃１１の刃面の角度θは、たとえば、９０度であるが、８０～１００度であってもよい。

支持部材３は、板材１５０のスクラップ部分１５０ｂを支持するように構成されている。すなわち、支持部材３がスクラップ部分１５０ｂの下方に配置され、支持部材３にスクラップ部分１５０ｂが載置されている。支持部材３は、たとえば、分断予定線１５０ｃから離れた位置に配置され、スクラップ部分１５０ｂの端部（Ｘ２方向側の端部）に配置されている。

上刃２はパッド４に取り付けられ、パッド４は板材１５０を下型１に押さえ付けるために設けられている。パッド４は、下型１に対して昇降可能に構成され、上刃２は、パッド４とともに下型１に対して昇降可能に構成されている。パッド４は、板材１５０に当接される押さえ面４ａを有し、下型１の上方すなわち成形品部分１５０ａの上方（Ｚ２方向）に配置されている。

上刃２は、パッド４に取り付けられる本体部２１と、本体部２１から下方に突出する刃部２２とを有する。本体部２１の下端部が押さえ面４ａと面一にされ、刃部２２が押さえ面４ａよりも下方に突出されている。刃部２２は、板材１５０の分断予定線１５０ｃに沿って延びるように形成されている。刃部２２は、分断予定線１５０ｃの上方に配置され、図１の紙面に対する垂直方向に延びるように形成されている。また、刃部２２は、鉛直方向に延びる刃面２２ａと、刃面２２ａの先端（下端）から斜め上方に延びる先端面２２ｂとを有する。刃面２２ａと先端面２２ｂとのなす角は、たとえば４５度に設定されている。なお、上刃２の刃部２２と下刃１１の刃部１１ａとのクリアランスは、たとえば、ゼロから±０．１ｍｍまでの間の値に設定されている。

ここで、上刃２の刃部２２は、押さえ面４ａに対する突出量が、板材１５０の厚みｔの１／２以上に設定されるとともに、板材１５０の厚みｔ以下に設定されている。このため、下型１に対して上刃２が最も下降された場合における刃部２２の板材１５０に対する食い込み量が、板材１５０の厚みｔの１／２以上に設定されるとともに、板材１５０の厚みｔ以下に設定されている。

－トリミング装置によるトリミング加工（分断方法）－
次に、図１～図４を参照して、本実施形態のトリミング装置１００によるトリミング加工（トリミング装置１００の動作例）について説明する。なお、図２～図４では、板材１５０の分断予定線１５０ｃの近傍を拡大して示している。

まず、図１に示すように、下型１の設置面１ａに板材１５０が設置される。これにより、板材１５０の成形品部分１５０ａが下型１に支持されるとともに、板材１５０のスクラップ部分１５０ｂが支持部材３に支持される。このとき、下刃１１の刃部１１ａの上方に板材１５０の分断予定線１５０ｃが配置されるとともに、板材１５０の分断予定線１５０ｃの上方に間隔を隔てて上刃２の刃部２２が配置されている。そして、パッド４が下型１に対して下降（Ｚ１方向に移動）されることにより、上刃２が下降される。

次に、図２に示すように、上刃２の刃部２２が板材１５０の分断予定線１５０ｃに突き当たり、上刃２および下刃１１によるせん断が開始される。このとき、支持部材３（図１参照）によりスクラップ部分１５０ｂが支持されていることから、スクラップ部分１５０ｂが倒れ込まない。すなわち、下型１からはみ出す板材１５０のスクラップ部分１５０ｂが上刃２によって押されてもほぼ水平な状態で保たれる。つまり、支持部材３により、板材１５０の姿勢の変化が抑制される。

そして、上刃２がさらに下降されることにより、図３に示すように、上刃２によって板材１５０の上面に切れ目（せん断面）１５１ａが形成されるとともに、切れ目１５１ａの形成に伴い亀裂１５２が形成される。この亀裂１５２は、切れ目１５１ａから下方に直線状に延びるように形成される。つまり、亀裂１５２は、ほぼ鉛直方向に延びるように形成される。また、下刃１１によって板材１５０の下面に切れ目１５１ｂが形成される。なお、亀裂１５２は板材１５０の脆性によって形成される。

その後、上刃２がさらに下降され、亀裂１５２と切れ目１５１ｂとが繋がることにより、図４に示すように、板材１５０が分断予定線１５０ｃ（図１参照）で分断され、スクラップ部分１５０ｂが取り除かれる。このとき、パッド４により板材１５０の成形品部分１５０ａが下型１に押さえ付けられている。また、上刃２の刃部２２の先端が板材１５０の成形品部分１５０ａの下面よりも上方に配置されている。そして、成形品部分１５０ａの切断端面１５３ａおよびスクラップ部分１５０ｂの切断端面１５３ｂがほぼ平坦になっている。

－効果－
本実施形態では、上記のように、板材１５０のスクラップ部分１５０ｂを支持する支持部材３を設けることによって、板材１５０が分断される際に、スクラップ部分１５０ｂが支持部材３により支持されるので、スクラップ部分１５０ｂの倒れ込みを抑制することができる。これにより、亀裂１５２が直線状に形成されるので、成形品部分１５０ａの切断端面１５３ａが平坦化され、切粉の発生を抑制することができる。その結果、板材１５０からスクラップ部分１５０ｂが除去された成形品部分１５０ａの品質向上を図ることができる。

また、本実施形態では、上刃２の刃部２２の押さえ面４ａに対する突出量を板材１５０の厚みｔ以下にすることによって、上刃２の刃部２２が下刃１１の刃部１１ａに擦られないようにすることができるので、凝着しにくくすることができる。

また、本実施形態では、上刃２の刃部２２の押さえ面４ａに対する突出量を板材１５０の厚みの１／２以上にすることによって、板材１５０に切れ目１５１ａおよび亀裂１５２を適切に形成することができる。

また、本実施形態では、下型１に下刃１１を設けることによって、下刃１１による切れ目１５１ｂにより、板材１５０を分断しやすくすることができる。

また、本実施形態では、上刃２がパッド４に取り付けられることによって、板材１５０に対する上刃２の刃部２２の食い込み量を容易に調整することができる。また、上刃がパッドに取り付けられておらず、上刃がパッドとは個別に駆動される場合に比べて、トリミング装置１００の小型化を図ることができる。

－実験例－
次に、本実施形態の効果を確認するために行った実験例１～３について説明する。実験例１～３で用いる板材１５０は、アルミニウム合金製であり、厚みｔが１．６ｍｍである。

［実験例１］
実験例１では、板材１５０に対する上刃２の食い込み量を調整して板材１５０の分断の可否を確認した。この実験例１では、下型１の設置面１ａに対する下刃１１の刃面の角度θを９０度にした。すなわち、下刃１１は、刃面が鉛直方向に延びている。実験例１による実験結果を表１に示した。なお、表１において、板材１５０が分断されたものを○とし、板材１５０が分断されなかったものを×とした。

表１に示すように、上刃２の食い込み量が板材１５０の厚みの１／２以上である実施例１～５による試料では、板材１５０が分断されていたのに対して、上刃２の食い込み量が板材１５０の厚みの１／２未満である比較例１および２による試料では、板材１５０が分断されていなかった。

［実験例２］
実験例２では、板材１５０に対する上刃２の食い込み量を調整して板材１５０の分断の可否を確認した。この実験例２では、下型１の設置面１ａに対する下刃１１の刃面の角度θを８０度にした。すなわち、下刃１１は、下刃１１の下側が内側（Ｘ１方向側）に配置されるように傾斜されている。実験例２による実験結果を表２に示した。なお、表２において、板材１５０が分断されたものを○とし、板材１５０が分断されなかったものを×とした。

表２に示すように、上刃２の食い込み量が板材１５０の厚みの１／２以上である実施例６～１０による試料では、板材１５０が分断されていたのに対して、上刃２の食い込み量が板材１５０の厚みの１／２未満である比較例３および４による試料では、板材１５０が分断されていなかった。

［実験例３］
実験例３では、板材１５０に対する上刃２の食い込み量を調整して板材１５０の分断の可否を確認した。この実験例３では、下型１の設置面１ａに対する下刃１１の刃面の角度θを１００度にした。すなわち、下刃１１は、下刃１１の下側が外側（Ｘ２方向側）に配置されるように傾斜されている。実験例３による実験結果を表３に示した。なお、表３において、板材１５０が分断されたものを○とし、板材１５０が分断されなかったものを×とした。

表３に示すように、上刃２の食い込み量が板材１５０の厚みの１／２以上である実施例１１～１５による試料では、板材１５０が分断されていたのに対して、上刃２の食い込み量が板材１５０の厚みの１／２未満である比較例５および６による試料では、板材１５０が分断されていなかった。

したがって、板材１５０がアルミニウム合金製である場合には、下型１の設置面１ａに対する下刃１１の刃面の角度θにかかわらず、上刃２の食い込み量が板材１５０の厚みの１／２以上であれば、板材１５０を分断することができることが判明した。

－他の実施形態－
なお、今回開示した実施形態は、すべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、本発明の技術的範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、トリミング装置１００に本発明を適用する例を示したが、これに限らず、トリミング装置以外の分断装置に本発明を適用するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、板材１５０の材料がアルミニウム合金である例を示したが、これに限らず、切れ目の形成に伴い直線状の亀裂が形成されて分断されるものであれば、板材の材料がアルミニウム合金以外であってもよい。

また、上記実施形態では、板材１５０が車両用のボディパネルである例を示したが、これに限らず、板材が車両用のボディパネル以外であってもよい。

また、上記実施形態では、板材１５０が平板状である例を示したが、これに限らず、板材の形状がどのようなものであってもよい。

また、上記実施形態では、分断予定線１５０ｃの平面形状が直線状である例を示したが、これに限らず、分断予定線の平面形状がどのようなものであってもよい。

また、上記実施形態では、下型１に下刃１１が設けられる例を示したが、これに限らず、上刃のみで分断可能であれば、下型に下刃が設けられていなくてもよい。

また、上記実施形態では、支持部材３がスクラップ部分１５０ｂの端部に配置される例を示したが、これに限らず、支持部材がスクラップ部分の端部以外の位置に配置されていてもよい。

また、上記実施形態では、上刃２がパッド４に取り付けられる例を示したが、これに限らず、上刃がパッドに取り付けられておらず、上刃がパッドとは個別に駆動されるようにしてもよい。この場合には、パッドにより板材を下型に押さえ付けた状態で、上刃を下降させて切れ目および亀裂が形成されるようにしてもよい。上刃の食い込み量は、たとえば、ダイハイトによって調整可能である。

また、上記実施形態では、刃部２２が刃面２２ａおよび先端面２２ｂを有するとともに、刃面２２ａおよび先端面２２ｂの角度が４５度である例を示したが、これに限らず、刃部の形状はどのようなものであってもよい。

また、上記実施形態では、上刃２の刃部２２の突出量が板材１５０の厚みｔの１／２以上板材１５０の厚みｔ以下に設定される例を示したが、これに限らず、上刃の刃部の突出量が板材の厚みの１／２未満であってもよいし、上刃の刃部の突出量が板材の厚みを超過していてもよい。

本発明は、板材を分断予定線に沿って分断する分断装置および分断方法に利用可能である。

１下型
２上刃
３支持部材
４パッド
１１下刃
２２刃部
１００トリミング装置（分断装置）
１５０板材
１５０ａ成形品部分（板材の分断予定線に対する一方側）
１５０ｂスクラップ部分（板材の分断予定線に対する他方側）
１５０ｃ分断予定線
１５１ａ切れ目
１５２亀裂

Claims

板材を分断予定線に沿って分断する分断装置であって、
前記板材が設置可能に構成され、前記板材の分断予定線に対する一方側に配置される下型と、
前記下型に対して昇降可能に構成された上刃と、
前記板材の分断予定線に対する他方側に配置される支持部材とを備え、
前記上刃の刃部は、鉛直方向に延びる刃面と、前記刃面の下端から斜め上方に延びる先端面とを有し、前記刃面と前記先端面とのなす角が鋭角に設定され、
前記支持部材は、前記上刃の昇降方向から見た場合に前記上刃と対応しない位置に配置されており、前記板材が分断される際に、前記板材の分断予定線に対する他方側の倒れ込みを抑制しながら、分断された板材を下方に逃がすことが可能なように構成され、
前記下型に対して前記上刃が最も下降された場合における前記上刃の前記板材に対する食い込み量は、前記板材の厚みの５０％以上７５％以下に設定され、
前記板材が前記下型および前記支持部材によって支持された状態で、前記下型に対して前記上刃が下降される場合に、前記上刃によって前記板材の分断予定線に切れ目が形成されるとともに、その切れ目の形成に伴い亀裂が形成されることにより、前記板材が分断予定線に沿って分断されるように構成されていることを特徴とする分断装置。
請求項１に記載の分断装置において、
前記下型には、下刃が設けられていることを特徴とする分断装置。
請求項１または２に記載の分断装置において、
前記下型に対して昇降可能に構成され、前記板材を前記下型に押さえ付けるパッドを備え、
前記上刃は前記パッドに取り付けられ、前記刃部が前記パッドよりも下方に突出されていることを特徴とする分断装置。
請求項１～３のいずれか１つに記載の分断装置において、
前記板材の分断予定線に対する一方側は、成形品部分であり、
前記板材の分断予定線に対する他方側は、スクラップ部分であることを特徴とする分断装置。
請求項１～４のいずれか１つに記載の分断装置において、
前記板材は、アルミニウム合金製であることを特徴とする分断装置。
板材を分断予定線に沿って分断する分断方法であって、
前記板材を下型に設置することにより、前記板材の分断予定線に対する一方側を前記下型によって支持させるとともに、前記板材の分断予定線に対する他方側を支持部材によって支持させる工程と、
前記板材が前記下型および前記支持部材によって支持された状態で、前記下型に対して上刃を下降させることにより、前記上刃によって前記板材の分断予定線に切れ目を形成するとともに、その切れ目の形成に伴い亀裂を形成して、前記板材を分断予定線に沿って分断する工程とを備え、
前記上刃の刃部は、鉛直方向に延びる刃面と、前記刃面の下端から斜め上方に延びる先端面とを有し、前記刃面と前記先端面とのなす角が鋭角に設定され、
前記支持部材は、前記上刃の昇降方向から見た場合に前記上刃と対応しない位置に配置されており、前記板材が分断される際に、前記板材の分断予定線に対する他方側の倒れ込みを抑制しながら、分断された板材を下方に逃がすことが可能なように構成され、
前記下型に対して前記上刃が最も下降された場合における前記上刃の前記板材に対する食い込み量は、前記板材の厚みの５０％以上７５％以下に設定されていることを特徴とする分断方法。