JPWO2018180820A1 - せん断加工方法、せん断加工装置、およびせん断加工設備 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]板状の被加工材の厚さ方向にせん断力を作用させて被加工材を破断するせん断加工方法であって、
被加工材の厚さ方向に垂直な面方向に作用点のクリアランスをもって、被加工材にせん断力を作用させることを開始する工程と、
せん断力を作用させることを開始した後、被加工材に破断面が発生するまでせん断力を作用させる工程と、
せん断力を作用させることを開始した後、被加工材に破断面が発生するまでの間に、被加工材の厚さ方向の変形に応じて、前記クリアランスを増加させる工程と
を含む、せん断加工方法。
[2]下刃と、前記下刃と被加工材の厚さ方向に相対的に移動可能な上刃とを備え、被加工材の面方向に沿った下刃および上刃のクリアランスが異なる複数のせん断加工装置により実施され、
クリアランスを増加させる工程は、複数のせん断加工装置のうち、クリアランスの小さなせん断加工装置から、クリアランスの大きなせん断加工装置の順に、被加工材にせん断力を作用させていく、
[1]に記載のせん断加工方法。
下刃を被加工材の下面に当接させる工程と、
被加工材の面方向に沿って下刃とクリアランスをもって上刃を被加工材の上面に当接するまで前記厚さ方向に移動させる工程と、
被加工材の上面に当接した上刃を、被加工材に破断面が発生するまでさらに被加工材の厚さ方向に移動させる工程と、
上刃が前記被加工材の上面に当接した後、破断面が発生するまでの間に、被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に応じてクリアランスを増加させる工程と
を含む、[1]に記載のせん断加工方法。
クリアランスを増加させる工程は、上刃の移動量に応じて前記下刃を前記上刃から離隔させる工程を含む、[3]に記載のせん断加工方法。
[5]クリアランスを増加させる工程は、被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に応じてクリアランスを連続的に増加させる工程を含む、[3]または[4]に記載のせん断加工方法。
[6]クリアランスを増加させる工程は、被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に応じてクリアランスを段階的に増加させる工程を含む、[3]または[4]に記載のせん断加工方法。
[8]クリアランスを増加させる工程は、クリアランスが所定値に固定された場合に、上刃が被加工材の上面に当接してから破断面が発生するまでの被加工材の厚さ方向における上刃および下刃の相対移動量に対応する基準移動量の20%以上の移動量の範囲で実行される、[3]から[7]のいずれかに記載のせん断加工方法。
[9]被加工材は、引張強度270MPa以上の鋼板である、[1]から[8]のいずれかに記載のせん断加工方法。
[10]被加工材は、板厚が0.2mm以上、2mm以下の鋼板である、[1]から[9]のいずれかに記載のせん断加工方法。
下刃に対して接近離間方向に移動可能であり、接近離間方向に垂直な方向では、クリアランスをもって下刃に対向する上刃と、
上刃の接近方向の移動量に応じて、クリアランスを増加させるクリアランス調節機構と
を備えるせん断加工装置。
クリアランス調節機構は、上刃および下刃の接近方向の相対移動量に応じて下刃を上刃から離隔させる、[11]に記載のせん断加工装置。
[13]クリアランス調節機構は、クリアランスを上刃および下刃の接近方向の相対移動量に応じて連続的に増加させる、[11]または[12]に記載のせん断加工装置。
[14]クリアランス調節機構は、
上刃および下刃の相対移動方向に、上刃とともに一体で移動可能な第1傾斜面と、
第1傾斜面に摺接し、上刃および下刃の相対移動方向とは垂直な方向に、下刃とともに一体で移動可能な第2傾斜面と
を含み、
せん断加工装置は、第1傾斜面と第2傾斜面とが摺接していない状態において、クリアランスを保持するクリアランス保持機構をさらに備える、[13]に記載のせん断加工装置。
[16]クリアランス調節機構は、上刃および下刃の接近方向の相対移動量に応じてクリアランスを段階的に増加させる、[11]または[12]に記載のせん断加工装置。
[17]クリアランス調節機構は、上刃および下刃の接近方向の相対移動量に応じて決定される単一のタイミングでクリアランスを増加させる、[11]または[12]に記載のせん断加工装置。
[18]クリアランス調節機構は、加工開始から加工終了までの上刃および下刃の相対移動量に対応する基準移動量の20%以上の移動量の範囲でクリアランスを増加させる、[11]から[17]のいずれかに記載のせん断加工装置。
[19]被加工材を搬送する搬送装置と、搬送装置の搬送経路に沿って配置され、被加工材に対するせん断加工を分担して行う複数のせん断加工装置とを備えたせん断加工設備であって、
複数のせん断加工装置のそれぞれは、下刃と、下刃に対して接近離間方向に移動可能であり、接近離間方向に垂直な方向では、クリアランスをもって下刃に対向する上刃とを備え、
複数のせん断加工装置は、搬送経路の上流から下流に向かうにしたがって、クリアランスが大きくなっていくように配置される
せん断加工設備。
なお、上記説明では、下刃21に対して上刃31が接近離間方向に相対移動するとして説明していたが、これに限らず、上刃31が固定され、下刃21が相対移動してもよく、上刃31および下刃21が互いに相対移動してもよい。
本実施形態では、図2Aの状態が、被加工材6の厚さ方向に垂直な面方向に作用点のクリアランスをもって、被加工材6にせん断力を作用することを開始する工程(加工開始)に相当する。
本実施形態では、図2Bおよび図2Cの状態が、せん断力を作用させることを開始した後、被加工材6に破断面が発生するまでせん断力を作用させる工程(加工終了)と、せん断力を作用させることを開始した後、被加工材6に破断面61が発生するまでの間に、被加工材6の厚さ方向の変形に応じて、クリアランスを増加する工程に相当する。
図4で説明した例では、下刃21が設けられた剛性の高いダイ2を、リニアカム機構5bによって、クリアランスが変化する方向に強制的に移動させることにより、クリアランスCを変化させていた。
これに対して、本例では、図5Aを参照すると、せん断加工装置1のダイ2は、ダイ本体2aと、弾性体5cを備え、剛性の低いダイ本体2aの下刃21を、弾性体5cで支持することにより、クリアランスが変化する方向の下刃21の逃げ方を制御するものである。
ダイ本体2aは、下刃21を含む上側部分における、クリアランスが変化する方向での厚さが、上下方向での他の部分より薄い肉薄部分を備えている。
弾性体5cは、パンチ3が被加工材6に接触している状態で、少なくともダイ本体2aの肉薄部分を支持する。
ダイ本体2aおよび弾性体5cは、必ずしも接合されている必要はなく、せん断力の非作用時に離間していてもよい。また、肉薄部分の厚さは上下方向で異なっていてもよい。
弾性体5cは、下刃21の延在方向に沿って連続する状態で配置されていればよい。
弾性体5cの上下方向の長さおよびクリアランス変化方向の長さは、たとえばホルダ4の配置との関係や弾性体5cの弾性率等に基づいて適宜設定される。
なお、ダイ本体2aが肉薄部分を備えない構成としてもよい。この場合は、ダイ本体2aの全体を、被加工材6の面方向に沿って移動自在に取り付け、弾性体5cが、ダイ2の移動を許容する状態で支持することになる。下刃21に作用する被加工材6の面方向の押圧力が徐々に増大するに伴って、ダイ本体2aの全体が被加工材6の面方向に沿って移動することで、下刃21が徐々に被加工材6の面方向の押圧力の向きに移動する。
また、弾性体5cに代えて、コイルばねや空気ばねを利用した機械的な弾性手段を用いてもよい。例えば、下刃21の裏面に下刃21を支持する支持部を設け、さらに支持部の移動ととともに駆動するカム機構、リンク機構等を設け、カム機構およびリンク機構が所定量だけ駆動したら、コイルばね、空気ばねに圧縮力を作用させ、下刃21の押圧力に対抗する弾性力をダイ本体2aに与えてもよい。
次に、パンチ3が下降を開始する前、下降を開始すると同時、または、下降を開始した後のいずれかのタイミングでダイ2に対してパンチ3が後退し、パンチ3が被加工材6の面に到達すると、パンチ3は図6の二点鎖線で示される位置に位置する。パンチ3が図6の二点鎖線で示される位置にあると、パンチ3がクリアランスC=c0を持った状態で被加工材6の上面と当接している。
すなわち、待機状態では、パンチ3はどの位置で待機していてもよく、パンチ3が駆動し、被加工材6の面に到達するまでにまたは到達すると同時に、パンチ3およびダイ2がクリアランスC=c0を確保できる位置となるように待機状態からのパンチ3の移動が完了すればよい。
なお、図6では、ダイ2に対して、パンチ3が移動する形で説明をしているが、ダイ2およびパンチ3の移動は、相対移動する場合を含むものであればよい。たとえば、パンチ3に対してダイ2が移動する場合であっても、ダイ2およびパンチ3の両者が移動する場合であってもよい。
搬送装置8は、ロボットアームや、ベルトコンベア等から構成され、せん断加工装置1Aからせん断加工装置1Cの順番で被加工材6を上流から下流に向かって搬送する。
せん断加工装置1Aでは、クリアランスがC=c0に設定されている。せん断加工装置1Bでは、せん断加工装置1Aのクリアランスよりも大きなクリアランスC=c1に設定されている。せん断加工装置1Cでは、せん断加工装置1Bのクリアランスよりも大きなクリアランスがC=c2に設定されている。
上記例では、せん断加工設備が、3台のせん断加工装置1A、1B、1Cを備えるものを例示したが、せん断加工設備がせん断加工装置を2台または4台以上備えていてもよい。なお、せん断加工装置を3台以上備える場合、せん断加工装置1Aに設定されたクリアランスC=c0、せん断加工装置1Bに設定されたクリアランスC=c1、せん断加工装置1Cに設定されたクリアランスC=c0を維持した状態で、被加工材6における他の部位の加工を行ってもよい。
比較例2では、始めからC/tが最大値の20%に増加するようにダイを固定している。
実施例10では、H/Hrefが32%のタイミングで、C/tが最大値の20%まで増加するようにダイを交換している。
一方、実施例11では、H/Hrefが64%のタイミングで、C/tが5%から20%まで増加するようにダイを交換している。
さらに、実施例12では、H/H_refが96%のタイミングで、C/tが5%から20%まで増加するようにダイを交換している。
まず、図17Aに示すように、パンチ3の上刃31による加工当初は、クリアランスC=c0の状態で被加工材6の加工が開始され、上刃31および下刃21の間に加工硬化領域R3Aが生じる。そのまま、上刃31が下降すると、図17Bに示すように、被加工材6に加工硬化領域R3Bが拡大する。
これにより、被加工材6の端部に加工硬化の領域がほとんど生じなくなるため、加工後の被加工材6は、加工硬化の影響を受けていない領域が破断面となり、開口率が大きくなる。
なお、図16から判るように、ダイ交換となるタイミングH/H_refが、破断面61が生じる直前に近ければ近いほど開口率が向上している。したがって、最もよいタイミングは、破断面61が生じる直前のタイミングで、クリアランスCを増加させるのがよいと推定される。
Claims (19)
- 板状の被加工材の厚さ方向にせん断力を作用させて前記被加工材を破断するせん断加工方法であって、
前記被加工材の厚さ方向に垂直な面方向に作用点のクリアランスをもって、前記被加工材にせん断力を作用させることを開始する工程と、
前記せん断力を作用させることを開始した後、前記被加工材に破断面が発生するまでせん断力を作用させる工程と、
前記せん断力を作用させることを開始した後、前記被加工材に破断面が発生するまでの間に、前記被加工材の厚さ方向の変形に応じて、前記クリアランスを増加させる工程と
を含む、せん断加工方法。 - 下刃と、前記下刃と前記被加工材の厚さ方向に相対的に移動可能な上刃とを備え、前記被加工材の面方向に沿った前記下刃および前記上刃のクリアランスが異なる複数のせん断加工装置により実施され、
前記クリアランスを増加させる工程は、前記複数のせん断加工装置のうち、クリアランスの小さなせん断加工装置から、クリアランスの大きなせん断加工装置の順に、前記被加工材にせん断力を作用させていく、
請求項1に記載のせん断加工方法。 - 前記被加工材の下面に当接する下刃と、前記被加工材の厚さ方向では前記下刃に対して相対的に移動可能な上刃とを備えた1台のせん断加工装置により実施され、
前記下刃を前記被加工材の下面に当接させる工程と、
前記被加工材の面方向に沿って前記下刃とクリアランスをもって前記上刃を前記被加工材の上面に当接するまで前記厚さ方向に移動させる工程と、
前記被加工材の上面に当接した前記上刃を、前記被加工材に破断面が発生するまでさらに前記被加工材の厚さ方向に移動させる工程と、
前記上刃が前記被加工材の上面に当接した後、前記破断面が発生するまでの間に、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて前記クリアランスを増加させる工程と
を含む、請求項1に記載のせん断加工方法。 - 前記下刃は、前記被加工材の面方向で前記上刃に対して相対的に移動可能であり、
前記クリアランスを増加させる工程は、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて前記下刃および前記上刃を相対的に離隔させる工程を
含む、請求項3に記載のせん断加工方法。 - 前記クリアランスを増加させる工程は、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて、前記クリアランスを連続的に増加させる工程を
含む、請求項3または4に記載のせん断加工方法。 - 前記クリアランスを増加させる工程は、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて、前記クリアランスを段階的に増加させる工程を
含む、請求項3または4に記載のせん断加工方法。 - 前記クリアランスを増加させる工程は、前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に応じて決定される単一のタイミングで前記クリアランスを増加させる工程を含む、請求項3または4に記載のせん断加工方法。
- 前記クリアランスを増加させる工程は、前記クリアランスが所定値に固定された場合に、前記上刃が前記被加工材の上面に当接してから前記破断面が発生するまでの前記被加工材の厚さ方向における前記上刃および前記下刃の相対移動量に対応する基準移動量の20%以上の移動量の範囲で実行される、請求項3から請求項7のいずれか1項に記載のせん断加工方法。
- 前記被加工材は、引張強度が270MPa以上の鋼板である、請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のせん断加工方法。
- 前記被加工材は、板厚が0.2mm以上、2mm以下の鋼板である、請求項1から請求項9のいずれか1項に記載のせん断加工方法。
- 下刃と、
前記下刃に対して接近離間方向に移動可能であり、前記接近離間方向に垂直な方向では、クリアランスをもって前記下刃に対向する上刃と、
前記上刃の接近方向の移動量に応じて、前記クリアランスを増加させるクリアランス調節機構と
を備えるせん断加工装置。 - 前記下刃は、前記上刃の接近離間方向に垂直な方向に相対的に移動可能であり、
前記クリアランス調節機構は、前記上刃および前記下刃の接近方向の相対移動量に応じて前記下刃を前記上刃から離隔させる、請求項11に記載のせん断加工装置。 - 前記クリアランス調節機構は、前記クリアランスを前記上刃および前記下刃の接近方向の相対移動量に応じて連続的に増加させる、請求項11または請求項12に記載のせん断加工装置。
- 前記クリアランス調節機構は、
前記上刃および前記下刃の相対移動方向に、前記上刃とともに一体で移動可能な第1傾斜面と、
前記第1傾斜面に摺接し、前記上刃および前記下刃の相対移動方向とは垂直な方向に、前記下刃とともに一体で移動可能な第2傾斜面と、
を含み、
前記せん断加工装置は、前記第1傾斜面と前記第2傾斜面とが摺接していない状態において、前記クリアランスを保持するクリアランス保持機構をさらに備える、請求項13に記載のせん断加工装置。 - 前記クリアランス調節機構は、前記上刃の接近方向の移動に伴って、前記上刃の接近方向に垂直な方向から前記下刃が受ける押圧力に対抗する弾性力を前記下刃に与える弾性手段を含む、請求項13に記載のせん断加工装置。
- 前記クリアランス調節機構は、前記上刃および前記下刃の接近方向の相対移動量に応じて前記クリアランスを段階的に増加させる、請求項11または請求項12に記載のせん断加工装置。
- 前記クリアランス調節機構は、前記上刃および前記下刃の接近方向の相対移動量に応じて決定される単一のタイミングで前記クリアランスを増加させる、請求項11または請求項12に記載のせん断加工装置。
- 前記クリアランス調節機構は、加工開始から加工終了までの前記上刃および前記下刃の相対移動量に対応する基準移動量の20%以上の移動量の範囲で前記クリアランスを増加させる、請求項11から請求項17のいずれか1項に記載のせん断加工装置。
- 被加工材を搬送する搬送装置と、前記搬送装置の搬送経路に沿って配置され、前記被加工材に対するせん断加工を分担して行う複数のせん断加工装置とを備えたせん断加工設備であって、
前記複数のせん断加工装置のそれぞれは、下刃と、前記下刃に対して接近離間方向に移動可能であり、前記接近離間方向に垂直な方向では、クリアランスをもって前記下刃に対向する上刃とを備え、
前記複数のせん断加工装置は、前記搬送経路の上流から下流に向かうにしたがって、前記クリアランスが大きくなっていくように配置される
せん断加工設備。
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