KR20170104514A

KR20170104514A - 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법

Info

Publication number: KR20170104514A
Application number: KR1020177021247A
Authority: KR
Inventors: 류이치 니시무라; 야스히로 이토; 요시아키 나카자와
Original assignee: 신닛테츠스미킨 카부시키카이샤
Priority date: 2015-02-04
Filing date: 2016-02-01
Publication date: 2017-09-15
Also published as: BR112017015798A2; MX2017009973A; US20180272407A1; CA2974931A1; EP3254779A4; JP6424905B2; KR101963065B1; JPWO2016125730A1; RU2685303C2; CN107206458A; TWI618585B; RU2017127451A; EP3254779B1; RU2017127451A3; WO2016125730A1; CA2974931C; TW201637747A; EP3254779A1

Abstract

이 절단 가공 장치는, 상대적으로 접근하는 제1 절삭날(101) 및 제2 절삭날(102)에 의해 판재(1)의 단부(3)를 절제하여 피가공재를 얻는 장치이며, 상기 판재의 피가공재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 제1 맞닿음부(104) 및 상기 제1 절삭날(101)과; 상기 판재의 단부재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 상기 제2 절삭날(102) 및 제2 맞닿음부(105)와; 상기 피가공재 부분 및 상기 단부재 부분이 동일 평면 상에 있는 평탄 상태를 유지한 채, 상기 제1 절삭날(101) 및 상기 제2 절삭날(102)을 상대적으로 접근 개시시키는 구동부를 구비한다.

Description

절단 가공 장치 및 절단 가공 방법

본 발명은 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법에 관한 것이다.

본원은, 2015년 2월 4일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 제2015-020331호에 기초하여 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

자동차, 철도 차량, 건재, 선박, 및 가전 제품 등에는, 예를 들어 도 10에 나타내는 박판 가공 부품(8)(프레스 성형품)이 사용된다. 이 박판 가공 부품(8)은, 예를 들어 도 7a 및 도 7b에 나타내는 판재(1)의 길이 방향에 있어서의 단부(3)를 곡선 상의 절단선(2)에 따라 절단(전단)하는 절단 공정과, 상기 절단 공정 후의 판재(1)(즉, 판재(1)의 피가공재 부분(4))를 프레스 성형하는 프레스 공정을 거쳐 제조된다. 또한, 도 7a는, 판재(1)의 평면도이며, 도 7b는, 도 7a의 부호(X)로 나타낸 부분의 확대도이다.

도 8은, 판재(1)를 절단할 때에 사용되는 종래의 절단 가공 장치(10)를 나타내는 단면 모식도이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 판재(1)의 단부(3)를 절단할 때는, 판재(1)를 하측 날(11)과 판누름(13)에 의해 끼움 지지하면서, 하측 날(11)에 대해 소정의 클리어런스 CL/t(％)를 갖는 상측 날(12)을 하강시킨다. 이에 의해, 판재(1)의 단부(3)가 절제되어, 판재(1)로부터 피가공재(6)가 얻어진다. 또한, 상기의 CL은, 도 8에 도시된 바와 같이, 상측 날(12)과 하측 날(11) 사이의 거리를 나타내고, 상기의 t는, 판재(1)의 판 두께를 나타낸다. 즉, 상기의 「클리어런스 CL/t(％)」는, 판 두께 t에 대한 거리 CL의 비율을 나타낸다.

도 9는, 피가공재(6)를 프레스 성형할 때에 사용되는 프레스 성형 장치(20)를 나타내는 단면 모식도이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 피가공재(6)를 펀치(21), 다이(22) 및 패드(23)를 이용하여 신장 플랜지 성형함으로써, 도 10에 나타내는 박판 가공 부품(8)을 얻을 수 있다.

여기서, 도 8에 나타내는 절단 공정에서는, 판재(1)로부터 단부(3)를 절제할 때, 판재(1)의 피가공재 부분(4)에, 버가 발생하는 경우가 있다. 버는, 강한 가공을 받아서 단단하기 때문에, 피가공재(6)의 가공성(성형성)을 저하시킨다. 그리고, 피가공재(6)의 가공성이 저하하면, 박판 가공 부품(8)의 수율 저하 및 제조 비용의 상승이 생긴다. 버는, 클리어런스 CL/t(％)가 클수록(예를 들어, 10％ 초과), 현저하게 발생하기 때문에, 클리어런스 CL/t(％)를 소정의 값(예를 들어 10％ 이하)으로 관리하는 것은, 박판 가공 부품(8)의 양산성을 높이기 때문에 중요하다.

그러나, 판재(1)를 곡선상의 절단선(2)에 따라 절단할 때에, 상측 날(12)과 하측 날(11) 사이의 클리어런스 CL/t를 소정의 값(예를 들어 10％ 이하)으로 관리하는 것은, 금형의 제작 정밀도 등의 관점에서, 용이하지 않다. 또한, 판재(1)를 직선상으로 절단하는 경우에도, 판재(1)의 절단 시에 생기는, 금형의 탄성 변형 등에 의해 클리어런스 CL/t가 변화한다. 따라서, 양산 공정에서, 클리어런스 CL/t를 소정의 값으로 관리하고, 버 발생을 억제하는 것은, 용이하지 않다.

여기서, 특허문헌 1에서는, 상하로 설치된 롤러에 의해, 펀칭 가공 시에 발생된 버를 압궤하는 펀칭용 금형이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에서는, 판재의 상하로부터 동일 위치 및 동일 형상의 펀치 프레스를 행함으로써, 천공 부분의 단면에 버가 발생하는 것을 방지하는 방법이 개시되어 있다.

그러나, 특허문헌 1에서는, 펀칭 가공에 의해 발생된 버를 압궤하기 때문에 압궤된 부분은 경화하고, 가공성이 더 저하된다. 또한, 특허문헌 2에서는, 판재의 상하로부터 동일 위치 및 동일 형상의 펀치 프레스를 행하기 때문에, 프레스 가공기가 2대 필요하게 되어, 설비비 등의 비용이 증대한다.

일본 특허 공개(평)10-263721호 공보 일본 특허 공개(평)11-221628호 공보

본 발명자들은, 피가공재(6)에 버가 발생되는 요인으로서, 판재(1)를 절단할 때의 판재(1)의 쓰러짐에 주목했다.

도 11은, 도 8에 나타내는 상측 날(12)을 하강시킨 상태를 나타내는 모식도이며, 절단 도중을 나타내는 도면이다. 도 11에 도시된 바와 같이, 판재(1)를 하측 날(11)과 판누름(13)에 의해 끼움 지지한 상태에서 상측 날(12)을 하강시키면, 상측 날(12)이 판재(1)의 표면에 접촉하여, 판재(1)의 단부(3)는 아랫쪽으로 쓰러진다.

이러한 판재(1)의 쓰러짐이 생기면, 하측 날(11)이 판재(1)에 침입되기 어려워져, 하측 날(11)과 접촉하고 있는 개소로부터의 균열이 생기기 어려워진다. 또한, 판재(1)의 쓰러짐에 의해, 판재(1)에 장력이 작용하여, 상측 날(12)로부터의 균열이 생기기 쉬워진다. 그로 인하여, 도 11에 나타내는 상태로부터 상측 날(12)을 더 하강시키면, 상측 날(12)과 접촉하고 있는 개소로부터 균열이 생기고, 상측 날(12)의 이동 방향을 따라서 절단면 S가 형성되는 결과, 버가 생긴다. 또한, 상기의 쓰러짐은, 판재(1)의 탄성 변형에 지배되기 때문에, 판재(1)의 쓰러짐 각도는, 판재(1)의 인장 강도가 높아질수록, 커진다. 바꾸어 말하면, 판재(1)의 인장 강도가 클수록, 피가공재(6)에 생기는 버가 커진다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 판재의 단부를 절제할 때의 버 발생을 저비용으로 또한 용이하게 억제할 수 있는, 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 이하를 채용한다.

(1) 본 발명의 일 형태에 관한 절단 가공 장치는, 상대적으로 접근하는 제1 절삭날 및 제2 절삭날에 의해 판재의 단부를 절제하여 피가공재를 얻는 절단 가공 장치이며, 상기 판재 중의 상기 피가공재가 되는 피가공재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 제1 맞닿음부 및 상기 제1 절삭날과; 상기 판재 중 상기 단부가 되는 단부재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 상기 제2 절삭날 및 제2 맞닿음부와; 상기 판재의 표리면 중 적어도 한쪽에 있어서의, 상기 피가공재 부분 및 상기 단부재 부분이 동일 평면 상에 있는 평탄 상태를 유지한 채, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날을 상대적으로 접근 개시시키는 구동부를 구비한다.

(2) 상기 (1)에 기재된 형태에 있어서, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날에, 이들 제1 절삭날 및 제2 절삭날의 접근 방향으로부터 본 경우에, 곡선부가 형성되어 있어도 된다.

(3) 상기 (2)에 기재된 형태에 있어서, 상기 제1 절삭날의 상기 곡선부의 곡률이, -0.07㎜^-1 이상 0.20㎜^-1 이하여도 된다.

(4) 상기 (1) 내지 (3)의 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날 사이의 클리어런스가, 10％ 초과 30％ 이하여도 된다.

(5) 상기 (1) 내지 (4)의 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 단부재 부분에 대한 상기 제2 맞닿음부의 가압력이 0.05kN 이상이어도 된다.

(6) 상기 (1) 내지 (5)의 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 제2 맞닿음부가, 상기 판재의 상기 단부재 부분에 맞닿는 평탄부를 갖고 있어도 된다.

(7) 상기 (6)에 기재된 형태에 있어서, 상기 평탄부의 최소 폭 치수가 상기 판재의 판 두께 이상이어도 된다.

(8) 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 형태에 있어서, 상기 평탄부의 최대 폭 치수가, 상기 판재의 상기 단부의 최소 폭 치수의 0.5배 미만이어도 된다.

(9) 상기 (6) 또는 (7)에 기재된 형태에 있어서, 상기 평탄부의 최대 폭 치수가 30㎜ 이하여도 된다.

(10) 상기 (1) 내지 (9)의 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 판재의 절단 후에 또한 상기 제2 절삭날 및 상기 제2 맞닿음부에 의한 상기 단부의 끼움 지지를 해제한 후, 상기 단부에 대해 외력을 부여하는 단부재 제거부를 더 구비해도 된다.

(11) 본 발명의 다른 형태에 관한 절단 가공 방법은, 상대적으로 접근하는 제1 절삭날 및 제2 절삭날에 의해 판재의 단부를 절제하여 피가공재를 얻는 절단 가공 방법이며, 상기 판재 중의 상기 피가공재가 되는 피가공재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 공정과; 상기 판재 중 상기 단부가 되는 단부재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 공정과; 상기 판재의 표리면 중 적어도 한쪽에 있어서의, 상기 피가공재 부분 및 상기 단부재 부분이 동일 평면 상에 있는 평탄 상태를 유지한 채, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날을 상대적으로 접근 개시시키는 공정을 갖는다.

(12) 상기 (11)에 기재된 형태에 있어서, 상기 접근 개시의 시점에서, 상기 판재의 표리면의 어느 곳에도 장력이 부여되어 있지 않아도 된다.

(13) 상기 (11) 또는 (12)에 기재된 형태에 있어서, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날 사이의 클리어런스를 10％ 초과 30％ 이하로 해도 된다.

(14) 상기 (11) 내지 (13)의 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 단부재 부분을 끼움 지지할 때의 가압력을 0.05kN 이상으로 해도 된다.

(15) 상기 (11) 내지 (14)의 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 판재는, 인장 강도가 440MPa 이상의 강판이어도 된다.

(16) 상기 (11) 내지 (15)의 어느 한 항에 기재된 형태에 있어서, 상기 판재의 판 두께가, 0.6㎜ 내지 3.6㎜여도 된다.

본 발명의 상기 각 형태에 따르면, 판재의 단부를 절제할 때의 버 발생을 저비용으로 또한 용이하게 억제할 수 있다.

도 1a는 본 발명의 실시 형태에 관한 절단 가공 장치를 나타내는 사시도.
도 1b는 상기 절단 가공 장치를 나타내는 평면도.
도 1c는 도 1a에 나타내는 절단 가공 장치의 A-A 단면도.
도 2는 도 1a에 나타내는 절단 가공 장치의 A-A 단면도이며, 절단 가공 후의 상태를 나타내는 도면.
도 3은 상기 절단 가공 장치에 의해 얻어진 피가공재 및 종래의 절단 가공 장치에 의해 얻어진 피가공재의 단면 사진.
도 4는 쓰러짐 억제 부재의 유무에 의한 버 높이의 변화를 나타내는 그래프.
도 5는 쓰러짐 억제 부재의 설정 하중과 한계 H/한계_ 기준의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 쓰러짐 억제 부재의 폭과 한계 H/한계_ 기준의 관계를 나타내는 그래프.
도 7a는 판재를 나타내는 평면도.
도 7b는 도 7a의 부호(X)로 나타내는 부분의 확대도.
도 8은 종래의 절단 가공 장치를 나타내는 단면 모식도.
도 9는 프레스 성형 장치를 나타내는 단면 모식도이며, 성형 도중을 나타내는 도면.
도 10은 박판 가공 부품의 일례를 나타내는 사시도.
도 11은 종래의 절단 가공 장치에 의해 버가 발생하는 메커니즘을 설명하는 도면.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일 번호를 부여함으로써, 그것들의 중복 설명을 생략한다.

도 1a 내지 도 1c는, 본 발명의 실시 형태에 관한 절단 가공 장치(100)를 나타내는 도면이다. 도 1a는, 절단 가공 장치(100)의 사시도이며, 도 1b는, 절단 가공 장치(100)의 평면도이며, 도 1c는, 도 1a에 나타내는 절단 가공 장치(100)의 A-A 단면도이다. 절단 가공 장치(100)는, 도 1a 및 도 7a에 도시된 바와 같이, 상측 날(102)이 연직 방향 Z(상측 날(102)이 하측 날(101)에 대해 접근하는 방향)로 이동함으로써, 판재(1)의 길이 방향에 있어서의 단부(3)(판재(1)의 단부재 부분)를 곡선 상의 절단선(2)에 따라 절제(외형 트림)한다. 또한, 도면을 판독하기 쉽게 하기 위하여, 도 1a에서, 상측 날(102) 및 판재(1)는, 이점 쇄선에 의해 나타내고 있다.

판재(1)의 재질은, 예를 들어 철, 알루미늄, 스테인리스, 구리, 티타늄, 마그네슘 또는 강 등의 금속이다. 판재(1)의 재질은, 상기에 열거한 것에만 한정되지 않고, 금속 및 수지로 이루어지는 복합재 또는 이종 금속 등이어도 된다.

또한, 판재(1)의 판 두께는, 0.6㎜ 내지 3.6㎜인 것이 바람직하고, 0.6㎜ 내지 2.3㎜인 것이 더 바람직하고, 0.6㎜ 내지 1.8㎜인 것이 더욱 바람직하다.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 절단 가공 장치(100)는, 하측 날(101)(제1 절삭날)과, 하측 날(101)에 대향하도록 배치된 판누름(104)(제1 맞닿음부)과, 판누름(104)의 길이 방향에 있어서의 양 단면(104a)으로부터 소정 거리 분리하여 배치된 1쌍의 상측 날(102)(제2 절삭날)과, 1쌍의 상측 날(102)에 대향하도록 배치된 1쌍의 쓰러짐 억제 부재(105)(제2 맞닿음부)와, 1쌍의 스크랩 상자(110)를 구비한다.

하측 날(101)은, 도시되지 않은 저면에 고정되어 있다. 판누름(104)은, 연직 방향 Z로 이동 가능하게 되어 있다. 그리고, 판재(1)를 절단할 때는, 판재(1)의 판 두께 방향에 있어서의 이면(표리면)으로부터, 판재(1)의 피가공재 부분(4)을 하측 날(101) 및 판 누름(104)에 의해 끼움 지지한다.

상측 날(102)은, 예를 들어 클리어런스 CL/t(상측 날(102) 및 하측 날(101) 사이의 거리 CL을 판재(1)의 판 두께 t로 나눈 값: 도 8 참조)가 5 내지 30％가 되도록 하측 날(101)로부터 소정 거리 분리하여 배치되어 있다. 즉, 상측 날(102)의 단면(102a)(곡선부)과 하측 날(101)의 단면(101a)(곡선부) 사이의 거리는, 판재(1)의 판 두께 t의 5 내지 30％가 되어 있다. 또한, 1쌍의 상측 날(102)의 각각은, 구동 장치(120)(구동부)에 설치되어, 연직 방향 Z에 이동 가능하게 되어 있다.

또한, 도 1c에 도시된 바와 같이, 1쌍의 상측 날(102)의 각각은, 그 하단부에 형성된 오목부(102b)와, 오목부(102b)의 내부에 설치된 가압 바(109)(단부재 제거부)와, 가압 바(109)를 오목부(102b)로부터 압출하도록 압박하는 탄성체(108)를 갖고 있다. 탄성체(108)는, 예를 들어 코일 스프링 또는 판 스프링 등이다. 또한, 탄성체(108)의 압박력은, 판재(1)를 변형시키지 않는 정도의 힘으로 설정되어 있고, 판재(1)의 단부(3)는, 절단 후, 가압 바(109) 및 탄성체(108)로부터 외력을 받아서 하방으로 낙하한다.

쓰러짐 억제 부재(105)는, 도 1c에 도시된 바와 같이, 단면이 사다리꼴 형상이며, 판재(1)의 단부(3)의 하면에 맞닿는 천장판면(105a)(평탄부)과, 천장판면(105a)에 접속되고 또한 천장판면(105a)에 수직인 측단면(105c)과, 천장판면(105a)에 접속되고 또한 천장판면(105a)에 대해 경사지는 경사면(105b)과, 천장판면(105a)에 평행한 저면(105d)과, 저면(105d)에 설치된 탄성체(107)를 갖는다. 탄성체(107)는, 쓰러짐 억제 부재(105)를 상측 날(102)을 향하여 압박한다. 탄성체(107)는, 예를 들어 코일 스프링, 또는 판 스프링 등이다. 또한, 탄성체(107) 대신에, 가스 실린더 등을 설치해도 된다.

또한, 쓰러짐 억제 부재(105)는, 그 측단면(105c)과, 하측 날(101)의 단면(101a) 사이의 거리 D가 0.01㎜ 내지 100㎜가 되도록 배치된다. 또한, 거리 D는, 0.01㎜ 내지 50㎜인 것이 더 바람직하고, 0.01㎜ 내지 10㎜인 것이 더욱 바람직하다.

판재(1)를 절단할 때는, 판재(1)의 길이 방향에 있어서의 단부(3)를, 판재(1)의 판 두께 방향에 있어서의 이면(표리면)으로부터 상측 날(102) 및 쓰러짐 억제 부재(105)로 끼움 지지한다. 이 때, 탄성체(107)는, 0.05kN 이상의 가압력이 되도록 설정되어 있다.

1쌍의 스크랩 상자(110)는, 도 1a에 도시된 바와 같이, 쓰러짐 억제 부재(105)의 하방에 배치되어 있다. 그리고, 스크랩 상자(110)는, 판재(1)로부터 절단된 단부(3)를 수용한다.

또한, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이, 하측 날(101)의 단면(101a) 및 판 누름(104)의 단면(104a)은, 연직 방향 Z로부터 본 경우에, 도 7a에 나타내는 판재(1)의 절단선(2)에 따른 곡선 형상을 갖고 있다. 또한, 상측 날(102)의 단면(102a) 및 쓰러짐 억제 부재(105)의 측단면(105c)도, 연직 방향 Z로부터 본 경우에, 판재(1)의 절단선(2)에 따른 곡선 형상을 갖고 있다. 즉, 쓰러짐 억제 부재(105)는, 상측 날(102)의 단면(102a)에 따른 형상을 갖고 있다.

쓰러짐 억제 부재(105)의 천장판면(105a)의 폭 W(판재(1)의 절단선(2)에 교차하는 방향에 있어서의 천장판면(105a)의 길이: 도 1c 참조)는, 쓰러짐 억제 부재(105)가 곡선 형상을 갖고 있기 때문에, 천장판면(105a)의 길이 방향을 따라서 변화한다. 천장판면(105a)의 폭 W의 최대 치수는, 판재(1)의 절단폭 w(즉, 절제된 판재(1)의 단부(3)의 폭: 도 7a 참조)의 최소 치수의 0.5배보다도 작은 것이 바람직하다. 이에 의해, 절단된 판재(1)의 단부(3)의 무게 중심이, 쓰러짐 억제 부재(105)의 천장판면(105a) 상에 위치하지 않기 때문에, 판재(1)의 단부(3)를 하방에 낙하시킬 수 있다. 또한, 천장판면(105a)의 폭 W의 최대 치수는, 예를 들어 30㎜ 이하이다.

한편, 천장판면(105a)의 폭 W의 최소 치수는, 판재(1)의 판 두께 이상인 것이 바람직하다. 이 경우, 쓰러짐 억제 부재(105)의 두께를 증가할 수 있고, 쓰러짐 억제 부재(105)의 강도를 향상시킬 수 있다.

다음에, 절단 가공 장치(100)를 이용하여, 판재(1)의 단부(3)를 절제하고, 피가공재(7)를 얻는 방법에 대해 설명한다. 먼저, 도 1a 및 도 1c에 도시된 바와 같이, 판재(1)를 하측 날(101)과 판누름(104) 사이에 배치하고, 하측 날(101) 및 판 누름(104)에 의해, 판재(1)의 피가공재 부분(4)을 끼움 지지한다. 그 후, 판재(1)의 단부(3)를, 상측 날(102) 및 쓰러짐 억제 부재(105)에 의해 끼움 지지한다. 이 때, 판재(1)의 단부(3)는, 쓰러짐 억제 부재(105)에 설치된 탄성체(107)에 의해, 가압되어 있다.

계속해서, 상측 날(102)을 하강시켜(상측 날(102)을 하측 날(101)을 향하여 접근시켜), 판재(1)의 단부(3)를 절단한다. 이 때, 쓰러짐 억제 부재(105)가, 판재(1)의 단부(3)를 가압하고 있기 때문에, 판재(1)의 단부(3)의 쓰러짐(도 11 참조)을 억제할 수 있다. 그로 인하여, 판재(1)에 장력(판재(1)의 절단선(2)에 교차하는 방향에 있어서의 장력)이 작용하는 것을 방지함과 함께, 하측 날(101)이 판재(1)에 침입하기 쉬워진다. 그 결과, 상측 날(102)로부터 균열을 발생시킴과 함께, 하측 날(101)로부터도 균열을 발생시킬 수 있으므로, 피가공재(7)에 버가 발생되는 것을 억제할 수 있다.

마지막으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 상측 날(102)을 상승시키고, 판재(1)의 절단이 종료된다. 이 때, 상측 날(102)이 상승함으로써, 절단 후의 판재(1)의 단부(3)의 끼움 지지가 해제되므로, 단부(3)는, 상측 날(102)의 가압 바(109)에 의해 외력을 받아서 낙하한다. 그로 인하여, 절단 후의 판재(1)의 단부(3)를 확실하게 낙하시킬 수 있으므로, 절단 작업의 효율화를 도모할 수 있다. 그리고, 쓰러짐 억제 부재(105)의 하방에 스크랩 상자(110)가 설치되어 있기 때문에(도 1a 참조), 단부(3)는, 쓰러짐 억제 부재(105)의 경사면(105b)에 가이드되어 스크랩 상자(110)에 수용된다.

이상의 공정에 의해, 절단 가공 장치(100)를 이용하여, 판재(1)로부터 피가공재(7)를 얻을 수 있다. 그리고, 피가공재(7)에 대해, 도 9에 나타내는 프레스 성형 장치(20)를 이용하여 신장 플랜지 성형을 행함으로써, 신장 플랜지 성형부를 갖는 프레스 성형품을 제조할 수 있다. 이 때, 피가공재(7)는, 버가 억제되어 있기 때문에, 신장 플랜지 성형할 때의 성형 불량 발생을 억제할 수 있다. 그 결과, 프레스 성형품의 수율 저하 및 제조 비용의 상승을 억제할 수 있고, 프레스 성형품을 높은 수율로 양산할 수 있다.

이상에서 설명한, 본 실시 형태에 관한 절단 가공 장치(100)에 의하면, 판재(1)의 단부(3)의 하면을 쓰러짐 억제 부재(105)에 의해 가압하면서, 상측 날(102)을 하측 날(101)에 접근 개시시킨다. 바꾸어 말하면, 판재(1)의 피가공재 부분(4) 및 단부(3)가 동일 평면 상에 있는 평탄 상태를 유지한 채(판재(1)의 판 두께 방향에 있어서의 이면에 장력을 부여하지 않고), 상측 날(102)을 하측 날(101)에 접근 개시시킨다. 그로 인하여, 판재(1)의 단부(3)의 쓰러짐을 억제할 수 있고, 피가공재(7)에 버가 발생하는 것을 억제할 수 있다. 따라서, 저비용으로 또한 용이하게 버 발생을 억제할 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 절단 가공 장치(10)(도 11 참조)에서는, 클리어런스 CL/t가 큰 경우(예를 들어 10％ 초과), 판재의 쓰러짐에 의해 버가 현저하게 발생하지만, 본 실시 형태에 관한 절단 가공 장치(100)에서는, 판재의 쓰러짐을 억제할 수 있으므로, 클리어런스 CL/t가 큰 경우에도 피가공재(7)에 버가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

또한, 판재(1)는, 인장 강도가 높을수록 상기의 쓰러짐이 발생하기 쉽다. 따라서, 쓰러짐 억제 효과의 관점에서는, 판재(1)는, 인장 강도 440MPa 이상의 강판인 것이 바람직하고, 590MPa 이상의 강판인 것이 더 바람직하고, 980MPa 이상의 강판인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 판재(1)는, 판 두께가 얇을수록 상기의 쓰러짐이 생기기 쉽다. 따라서, 판재(1)의 판 두께가 얇을수록, 쓰러짐 억제 효과가 커진다.

또한, 판재(1)에서는, 판재(1)의 절단선(2)의 곡률이 -0.07㎜^-1 이상인 경우에는, 절단 시의 쓰러짐이 현저하게 생긴다. 그로 인하여, 절단선(2)의 곡률이 -0.07㎜^-1 이상인 경우에는, 상기의 쓰러짐 억제 효과가 커진다. 여기서, 부의 곡률은 오목 곡선을 나타내고, 정의 곡률은 볼록 곡선을 나타낸다.

한편, 판재(1)의 절단선(2)의 곡률이 0.20㎜^-1을 초과하는 경우에는, 도 9에 나타내는 프레스 성형 장치(20)를 사용하여 피가공재(7)를 신장 플랜지 성형했을 때에, 피가공재(7)에 응력 집중이 발생하고, 파단이 발생되는 경우가 있다. 그로 인하여, 신장 플랜지 성형 시의 파단을 억제하는 관점에서는, 판재(1)의 절단선(2)의 곡률이 0.20㎜^-1 이하인 것이 바람직하다.

따라서, 판재(1)의 절단선(2)의 곡률은, -0.07㎜^-1 이상 0.20㎜^-1 이하인 것이 바람직하다.

또한, 상기를 환언하면, 판재(1)는 하측 날(101) 및 상측 날(102)의 형상에 따라 절단되기 때문에, 하측 날(101)의 단면(101a)의 곡률이 -0.07㎜^-1 이상 0.20㎜^-1 이하인 것이 바람직하고, 상측 날(102)의 단면(102a)의 곡률이 -0.20㎜^-1 이상 0.07㎜^-1 이하인 것이 바람직하다.

실시예

다음에, 본 발명의 작용 효과를 확인하기 위하여 행한 실시예에 대해 설명한다.

(실시예 1)

본 실시 형태에 관한 절단 가공 장치(100)를 이용하여, 판재(1)의 단부(3)를 절제하고, 피가공재를 제조했다. 이 때, 판재(1)의 절단선(2)의 곡률(곡률 반경의 역수)을, 하기의 표 1의 조건 1 내지 5의 5 수준으로 했다(조건 3은, 절단선(2)이 직선상인 경우를 나타냄). 또한, 표 1의 조건 1 내지 3 및 5에서는, 쓰러짐 억제 부재(105)의 천장판면(105a)의 폭 W를 3㎜로 하고, 클리어런스 CL/t를 25％로 했다. 한편, 표 1의 조건 4에서는, 천장판면(105a)의 폭 W를 3㎜로 하고, 클리어런스 CL/t를 10％, 25％의 2 수준으로 했다. 판재(1)로서, 인장 강도가 980MPa이고 또한 판 두께가 1.4㎜인 강판을 사용했다. 쓰러짐 억제 부재(105)의 설정 하중(판재(1)에 대한 가압력)은, 5.0kN으로 했다.

또한, 비교를 위해, 도 8에 나타내는 종래의 절단 가공 장치(10)를 이용하여, 마찬가지로 피가공재를 제조했다.

그리고, 이들 피가공재에 대해, 폭 방향에 수직인 단면을 촬영하고, 버 높이를 측정했다. 결과를 도 3 및 도 4에 도시한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 비교예에서는, 클리어런스 CL/t가 25％인 경우, 클리어런스 CL/t가 10％인 경우와 비교하여, 큰 버가 발생했다. 한편, 실시예에서는, 클리어런스 CL/t가 25％인 경우에도, 큰 버가 발생하지 않았다. 즉, 실시예에서는, 클리어런스 CL/t가 큰 경우에도, 버 발생이 억제될 수 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 도 4에 나타내는 결과에서도, 실시예에서는, 피가공재의 버 발생을 억제할 수 있음을 확인할 수 있었다. 단, 조건 1에서는, 판재의 쓰러짐에 기인하는 버 높이가 작기 때문에, 조건 2 내지 5에 비하여, 쓰러짐 억제 효과가 작은 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

상기 실시예 1의 경우와 마찬가지로, 판재(1)의 절단선(2)의 곡률을 표 1의 조건 4로서, 피가공재를 제조했다. 또한, 클리어런스 CL/t를 25％로 하고, 쓰러짐 억제 부재(105)의 설정 하중을 0.05kN, 1.5kN, 3.0kN, 5.0kN의 4 수준으로 했다. 그리고, 이들 피가공재에 신장 플랜지 성형을 행하고, 한계 플랜지 높이의 상대값(한계 H/한계 H_ 기준)을 구했다. 결과를 도 5에 나타낸다.

도 5는, 쓰러짐 억제 부재(105)의 설정 하중과, 한계 플랜지 높이의 상대값(한계 H/한계_ 기준)의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 5에 있어서, 쓰러짐 억제 부재의 설정 하중이 제로의 플롯은, 종래의 절단 가공 장치(10)를 사용하여 제조된 피가공재를 신장 플랜지 성형한 경우를 나타내고 있다.

한계 플랜지 높이의 상대값(한계 H/한계_ 기준)은, 약 1㎜ 피치로 플랜지 높이를 높게 하고 있고, 에지부의 균열 또는 판 두께 방향의 국소적인 잘록부가 생기지 않는 한계 플랜지 높이(한계 H)를, 종래의 절단 가공 장치(10)를 사용하여 클리어런스 CL/t=10％의 조건에서 얻어진 피가공재의 한계 플랜지 높이(한계 H_ 기준)로 나눈 값이다.

여기서, 상기의 「플랜지 높이」는, 성형된 플랜지의 근원에 있어서의 상승 곡률부를 제외한 부분의 플랜지 높이로 한다. 따라서, 클리어런스 CL/t=10％의 조건에서 얻어진 피가공재와 동일한 높이의 플랜지를 성형할 수 있는 경우에는, 한계 플랜지 높이의 상대값(한계 H/한계 H_ 기준)은 1.0이 되고, 상승 곡률부에서 나오지 않는 정도의 플랜지 높이밖에 성형할 수 없는 경우에는, 한계 플랜지 높이의 상대값은 제로가 된다.

종래의 절단 가공 장치(10)에 의해 제조된 피가공재에는, 큰 버가 발생하고 있었다. 이로 인해, 도 5에 도시된 바와 같이, 이 피가공재를 신장 플랜지 성형했을 때에 파단이 발생하고, 한계 플랜지 높이의 상대값이 제로가 되었다.

한편, 쓰러짐 억제 부재의 설정 하중을 0.05kN 이상으로 한 경우, 큰 버가 발생하지 않고, 한계 플랜지 높이의 상대값이 0.9 초과가 되었다. 이 결과로부터, 절단 가공 장치(100)는, 클리어런스 CL/t가 25％로 큰 경우에도, 양호한 신장 플랜지 성형성을 갖는 피가공재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

(실시예 3)

상기 실시예 2의 경우와 마찬가지로, 판재(1)의 절단선(2)의 곡률을 표 1의 조건 4로서, 피가공재를 제조했다. 또한, 쓰러짐 억제 부재(105)의 설정 하중을 5.0kN로 하고, 쓰러짐 억제 부재(105)의 천장판면(105a)의 폭 W를 3㎜, 6㎜, 10㎜의 3 수준으로 했다. 그리고, 상기 실시예 2의 경우와 마찬가지로, 한계 플랜지 높이의 상대값(한계 H/한계_ 기준)을 구했다. 결과를 도 6에 나타낸다.

도 6은, 쓰러짐 억제 부재(105)의 천장판면(105a)의 폭 W와(한계 H/한계_ 기준)의 관계를 나타내는 그래프이다. 또한, 도 6에 있어서, 쓰러짐 억제 부재의 폭이 제로의 플롯은, 종래의 절단 가공 장치(10)를 이용하여 제조된 피가공재를 신장 플랜지 성형한 경우를 나타내고 있다.

도 6에 도시된 바와 같이, 종래의 절단 가공 장치(10)에 의해 제조된 피가공재에는, 큰 버가 발생하고 있었다. 이로 인해, 피가공재를 신장 플랜지 성형했을 때에 파단이 발생하고, 한계 플랜지 높이의 상대값이 제로가 되었다.

한편, 본 실시 형태에 관한 절단 가공 장치(100)에 의해 제조된 피가공재에는, 큰 버가 발생하지 않고, 한계 플랜지 높이의 상대값(한계 H/한계_ 기준)이 약 1.0이 되었다. 이 결과에서도, 절단 가공 장치(100)는, 클리어런스 CL/t가 25％로 큰 경우에도, 양호한 신장 플랜지 성형성을 갖는 피가공재를 제조할 수 있음을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명의 실시 형태를 설명했지만, 상기 실시 형태는, 예로서 제시한 것이며, 본 발명의 범위가 상기 실시 형태에만 한정되는 것은 아니다. 상기 실시 형태는, 다른 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 발명의 요지를 일탈하지 않은 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 상기 실시 형태나 그 변형은, 발명의 범위와 요지에 포함되는 것과 마찬가지로, 청구범위에 기재된 발명과 그 균등의 범위에 포함된다.

예를 들어, 상기 실시 형태에서는, 판재(1)의 길이 방향에 있어서의 단부(3)를 절제하는 경우를 나타냈다. 그러나, 판재(1)의 폭 방향에 있어서의 단부를 절제하도록, 절단 가공 장치(100)를 구성해도 된다. 또한, 판재(1)의 주위 방향에 있어서의 단부를 절제하도록(판재(1)의 절단선(2)이 하나의 폐쇄된 선이 되도록) 절단 가공 장치(100)를 구성해도 된다.

또한, 예를 들어 상기 실시 형태에서는, 상측 날(102)이 가압 바(109) 및 탄성체(108)를 갖는 경우를 나타냈다. 그러나, 가압 바(109) 및 탄성체(108)를 쓰러짐 억제 부재(105)에 설치해도 된다. 또한, 가압 바(109) 및 탄성체(108) 대신에, 가스를 판재의 단부에 분사하는 가스 분사 장치를 설치해도 된다.

또한, 예를 들어 상기 실시 형태에서는, 절단 가공 장치(100)가, 1쌍의 상측 날(102)을 구비하는 경우를 나타냈다. 그러나, 절단 가공 장치(100)는, 하나의 상측 날(102)을 구비해도 된다.

또한, 예를 들어 상기 실시 형태에서는, 판재(1)를 곡선 형상으로 절단하는 경우를 나타냈다. 그러나, 판재(1)를 직선상으로 절단해도 된다.

또한, 예를 들어 상기 실시 형태에서는, 쓰러짐 억제 부재(105)가 경사면(105b)을 갖는 경우를 나타냈다. 그러나, 경사면(105b)을 수직면으로 해도 된다. 단, 탄성체(107)의 배치 공간을 확보하는 점 및 쓰러짐 억제 부재(105)의 강도를 향상시키는 점 등으로부터, 경사면(105b)을 설치하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 판재의 단부를 절제할 때의 버 발생을 저비용으로 또한 용이하게 억제할 수 있는, 절단 가공 장치 및 절단 가공 방법을 제공할 수 있다.

1: 판재
2: 절단선
3: 판재의 단부
7: 피가공재
20: 프레스 성형 장치
100: 절단 가공 장치
101: 하측 날(제1 절삭날)
102: 상측 날(제2 절삭날)
104: 판누름(제1 맞닿음부)
105: 쓰러짐 억제 부재(제2 맞닿음부)
107: 탄성체
110: 스크랩 상자
120: 구동 장치(구동부)

Claims

상대적으로 접근하는 제1 절삭날 및 제2 절삭날에 의해 판재의 단부를 절제하여 피가공재를 얻는 절단 가공 장치이며,
상기 판재 중의 상기 피가공재가 되는 피가공재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 제1 맞닿음부 및 상기 제1 절삭날과;
상기 판재 중 상기 단부가 되는 단부재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 상기 제2 절삭날 및 제2 맞닿음부와 ;
상기 판재의 표리면 중 적어도 한쪽에 있어서의, 상기 피가공재 부분 및 상기 단부재 부분이 동일 평면 상에 있는 평탄 상태를 유지한 채, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날을 상대적으로 접근 개시시키는 구동부를 구비하는 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날에, 이들 제1 절삭날 및 제2 절삭날의 접근 방향부터 본 경우에, 곡선부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 절삭날의 상기 곡선부의 곡률이, -0.07㎜^-1 이상 0.20㎜^-1 이하인 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날 사이의 클리어런스가, 10％ 초과 30％ 이하인 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단부재 부분에 대한 상기 제2 맞닿음부의 가압력이 0.05kN 이상인 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 맞닿음부가, 상기 판재의 상기 단부재 부분에 맞닿는 평탄부를 갖는 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제6항에 있어서, 상기 평탄부의 최소 폭 치수가 상기 판재의 판 두께 이상인 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 평탄부의 최대 폭 치수가, 상기 판재의 상기 단부의 최소 폭 치수의 0.5배 미만인 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 평탄부의 최대 폭 치수가 30㎜ 이하인 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판재의 절단 후에 또한 상기 제2 절삭날 및 상기 제2 맞닿음부에 의한 상기 단부의 끼움 지지를 해제한 후, 상기 단부에 대해 외력을 부여하는 단부재 제거부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 절단 가공 장치.
상대적으로 접근하는 제1 절삭날 및 제2 절삭날에 의해 판재의 단부를 절제하여 피가공재를 얻는 절단 가공 방법이며,
상기 판재 중의 상기 피가공재가 되는 피가공재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 공정과;
상기 판재 중 상기 단부가 되는 단부재 부분을 표리면으로부터 끼움 지지하는 공정과;
상기 판재의 표리면 중 적어도 한쪽에 있어서의, 상기 피가공재 부분 및 상기 단부재 부분이 동일 평면 상에 있는 평탄 상태를 유지한 채, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날을 상대적으로 접근 개시시키는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 절단 가공 방법.
제11항에 있어서, 상기 접근 개시의 시점에서, 상기 판재의 표리면의 어느 곳에도 장력이 부여되어 있지 않는 것을 특징으로 하는 절단 가공 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 제1 절삭날 및 상기 제2 절삭날 사이의 클리어런스를 10％ 초과 30％ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 절단 가공 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단부재 부분을 끼움 지지할 때의 가압력을 0.05kN 이상으로 하는 것을 특징으로 하는 절단 가공 방법.
제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판재는, 인장 강도가 440MPa 이상의 강판인 것을 특징으로 하는 절단 가공 방법.
제11항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 판재의 판 두께가, 0.6㎜ 내지 3.6㎜인 것을 특징으로 하는 절단 가공 방법.