JP2003260614A - 目標破断個所を備えた延性材から成る半製品およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の技術によるローリングカッ
ティング技術を用いた分断の欠点を解消すること、しか
も高コストまたは低生産率にならないようにすることで
ある。詳細には以下の部分的課題が解決されるべきであ
る。所定位置での破断個所の形成、まくれ形成の回避、
摩耗およびフリッター形成の低減、破断部分の劇的減
少、破断部分とまくれの外側位置によって生じる分断物
の機械的脆弱個所の回避。 【解決手段】少なくとも２つの部分（６）に分割され
る、特に延性材から成る帯状の半製品（１）で、少なく
とも１対の被切削成形される楔状の縦溝（２，３）を有
し、これら縦溝に生じる先端部（２ａ，３ａ）の間に薄
い細条部（４）を残し、細条部（４）はわずかな力で切
削成形せずに簡単に破断させることができることとし、
まくれなしに分断されたエッジと、分断面の所定の幾何
学的形状と、極めて小さな破断面部分とを特徴とし、た
とえばローリングカッティング技術で分断された従来の
半製品に比べると、静的負荷および動的負荷時、特に交
番曲げ強さに対し優れた耐久性を示すこととする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、目標破断個所を備
えた延性材、特に金属から成る半製品に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】延性材は半製品として大量に且つ大型の
形式で製造され、特に金属材料がそうである。製造工程
では、種々の幅または長さで製造された予備成形物を個
別化することにより必要な幾何学的形状を得る必要が生
じる。たとえば帯状の半製品は、縦方向および横方向に
分断することによりそれぞれの使用目的に必要な幅およ
び／または長さで生産される。このため大量生産ではロ
ーリングカッティング原理に従って構成されたカッティ
ング方法を適用することが多い。

【０００３】この場合、少なくともコイルに巻回された
帯板は縦分断機において複数個の幅狭帯材またはストリ
ップに分断される。分断は円形の回転カッター（円カッ
ター）を用いてロスのないカッティングによって行なわ
れる。作動軸が貫通している円カッター剪断機は円カッ
ター、ローリングリングおよびスペーサースリーブを備
えている。従来技術による方法を図１に示す（特許文献
１を参照）。

【０００４】ローリングカッティング原理による非切削
縦分断に典型的な円カッター剪断機は実質的に回転対称
なカッターから成り、これらのカッターは分断される材
料の厚さに整合した間隔で上部および下部カッターバー
に固定され、或いは、帯材の上方および下方のカッター
軸に軸線方向に締め付け固定される。カッターは軸線方
向においては特定の切削空気に適合するように、そして
鉛直方向においては工具の侵入深さに適合するように位
置調整される。調整値は材料自身の性質、その厚さおよ
びカッティングエッジの所望の形状により決定される。

【０００５】上カッターの湾曲切刃は切断時に下カッタ
ーの切刃のほうへ転動する。材料の一部は協働するカッ
ターにより剪断され、カッターは残りの厚さの材料を完
全に分断するまで破断する。

【０００６】多くの材料の場合、この破断部分は厚さ、
硬さ、性質に依存して帯材の厚さの約２０%ないし４０%
になる。当然のことながら破断ゾーンはかなり粗い乱暴
な破断表面を生じさせる。その形状は十分自由に進行す
る破断プロセスによって決定されている。したがって、
破断ゾーンの形状と寸法は工具の直接作用により形成さ
れる剪断ゾーンから明らかに異なっており、破断ゾーン
には本来の表面から切断まくれが出る（図２）。

【０００７】切断まくれは高密度の、エッジの鋭い材料
であり、理想的に分断された材料から突出するものであ
る。まくれの形状と大きさも方法パラメータによってか
なり影響を受ける。

【０００８】まくれはいかなる点でも望ましいものでは
ない。手で取り扱う場合、傷害のリスクを含んでいる。
以後の処理では、まくれによって望ましくない摩耗やフ
リッターが増すことがあり、或いは、まくれの切断作用
により周囲の材料が損傷することがある。使用時には、
常に材料の外側エッジにあるまくれは基本的に脆弱な個
所である。この個所で動的負荷および静的負荷の場合に
亀裂が形成しはじめることがある。特に幅狭のストリッ
プ材料の交番曲げ強さに対し要求が高度な場合、切断品
質に対しては特に高度な要求がある。剪断ゾーンにおけ
る帯材エッジの好ましくない形状、粗い破断ゾーン、切
断まくれは交番曲げ強さを特に阻害する。このため、ま
くれの形成を最小にすることに多大な努力が向けられ、
まくれを含んでいる分断された帯材の低コストの後加工
に大きな注目が集まっている。

【０００９】分断面の破断部分の不定の形状は、経済的
に使用できるローリングカッティング技術ではあって
も、この技術の更なる欠点である。このため、種々の使
用例に対し、低価格の分断される帯状半製品の代わり
に、高コストであってもエッジを重ね合わせて圧延する
ことにより後加工された帯材が求められる。択一的に、
最初から全横断面に関し所定の幾何学的形状を持ったワ
イヤー形状のプレス加工／引張り加工品も使用される。

【００１０】

【特許文献１】Handbuch der Umformtechnik（成形技術
ハンドブック）／Schuler GmbH, Springer-Verlag Berl
in Heidelberg New York, 1996, 第２８６頁 図４．
６．２

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の技術によるローリングカッティング技術を用いた分断
の欠点を解消すること、しかも高コストまたは低生産率
にならないようにすることである。詳細には以下の部分
的課題が解決されるべきである。 所定位置での破断個所の形成 まくれ形成の回避 摩耗およびフリッター形成の低減 破断部分の劇的減少 破断部分とまくれの外側位置によって生じる分断物の機
械的脆弱個所の回避

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、延性材、特に金属から成る延性材において、半製
品の互いに対向する側に少なくとも１対の楔状の溝が互
いに整列するように方向づけて設けられており、楔状の
溝の先端部の間に細条部があり、その厚さｄは、半製品
の厚さDに比べて、溝対により境界付けられている半製
品領域を互いに逆方向に変位させることによって切削成
形せずにわずかな力で細条部を破断できるほどの薄さで
あることによって解決される。

【００１３】溝は特に非切削成形されている。半製品は
有利には帯材である。しかし本発明はたとえばワイヤー
または異形ワイヤーにも適用することができる。たとえ
ば亜鉛、銀、またはニッケルで表面をコーティングした
帯材の場合、溝側面のコーティングが十分に維持される
という利点も得られる。

【００１４】本発明の特別な実施形態は請求項５ないし
１９の対象である。

【００１５】本発明により、円カッター剪断機の機能を
ベースとして、剪断と破断とが空間的に分離される。

【００１６】延性材から成る被分断半製品を、後の分断
線に対し垂直な軸線であって半製品の表面に対し垂直な
軸線で切削成形せずに塑性成形することにより、両面に
対称に楔状の溝を備えさせ、互いに可能な限り正確に対
向しあっているこれら両溝の先端部の間に被分断材の非
常に薄い細条部を残すことを提案する。

【００１７】回転対称な工具を、従来の円カッター剪断
機から知られているような機械工学的配置で使用する。
楔状の縦溝に対しては、たとえば適当な横断面を持った
ローリングディスクを工具として使用する。楔横断面の
典型的な幾何学的形状は１０゜−８０゜の楔角を有して
いる。ディスク楔先端部の軸線方向および鉛直方向のず
れは最小限に保持され、その結果従来の精密切断工具に
対し実現可能な最小の公差設定を適用できる。

【００１８】残っている細条部の厚さは帯状の半製品の
場合０．５ｍｍ以下であり、有利には分断される材料の
材料厚の５%ないし４０%である。溝から材料が排除され
ることにより生じる半製品の長さ方向および幅方向にお
ける材料流によって被分断半製品の横断面の輪郭が変化
するため、形状精度の点で阻害を受ける面を限定的に冷
間成形して後加工するのが合目的な場合がある。

【００１９】この冷間成形は、溝対の個所で少なくとも
１回の工程で成形してほぼ角形のエッジガイドを達成す
るために適用することができる。

【００２０】さらに、上記冷間成形により、非常に薄い
帯材Ｄ≦０．２ｍｍの場合、および公差上の問題のため
に所定のノッチを形成させるのが困難か、或いは許され
ないようなフォイルの場合には、溝を複数回の工程でほ
ぼローリング成形し、しかし目標破断個所が得られてい
るような、予め製造された帯材を出発点とすることがで
きる（請求項２０）。

【００２１】このようにして予め準備した半製品を、溝
によって境界付けられている半製品領域を他の工程でわ
ずかな力で且つ任意の速度で相互に変位させることによ
り分断させる。

【００２２】さらに本発明の対象は、請求項２１ないし
２６に記載の、本発明による半製品または半製品部分の
使用方法にも関わる。

【００２３】分断した半製品部分は、本発明に従って方
法を実施した後、所定の構成の外側エッジを有するに至
る。破断面は常に分断面の面内に埋設された状態にあ
り、本来の材料表面まで達していない。破断面の拡がり
は、互いに対向しているそれぞれ２つの溝によって形成
される細条部の厚さに相当している。したがって、破断
面の拡がりはローリングカッターを用いた従来の切断の
場合よりも複数倍小さい。まくれは、細条部を分断する
際に溝が相互に十分整列して方向づけられていれば生じ
ない。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１と図２の従来の技術に対比さ
せて本発明を図３ないし図５の実施形態に関し説明す
る。

【００２５】図３と図４に図示した厚さＤの帯状の半製
品１は２対の楔状縦溝２，３を有している。縦溝２と３
は先端部２ａと３ａと側部２ｂと３ｂとを有し、側部の
間に楔角αが形成されている。有利にはわずかにずらし
て配置される先端部２ａ，３ａの間には厚さｄの薄い細
条部４が延びている。

【００２６】縦溝２，３は、図４によれば、上部および
下部ノッチディスク５（ここでは上部ノッチディスクの
み図示した）を用いて刻設される。縦溝２，３の間にあ
る材料は両側からの刻設工程により補強したものであ
る。細条部４は薄く、比強度を増大させたものである
が、材料の破断伸びは細条部４の狭い局部領域において
かなり低下している。これにより分離性が予め提供され
ており、分離にはわずかな力を必要とするにすぎない。
縦溝２，３に隣接している領域を、図４に示した矢印の
方向に必要な力で変位させることにより、半製品部分６
が分断される。

【００２７】図示したように、半製品部分６は（両側に
おいて）わずかな破断面７しか有していない。

【００２８】この点は図５からも明らかであり、この種
の半製品部分６は縦方向に溶接して１本の管を形成させ
るために成形されてスリット管を形成する。

【００２９】数値例：互いに整列し、帯材の中にそれぞ
れ０．０８０ｍｍだけ侵入する楔状の円カッター先端部
により、完全焼き鈍ししたＳＥ−Ｃｕ５８の厚さＤ＝
０．２０ｍｍの帯材をＢ＝６ｍｍ幅のストリップ（部
分）６に分割した。この場合、上部作動軸と下部作動軸
に軸線方向において固定されている円カッターディスク
５の幅はストリップ幅Ｂに等しい。円カッター先端部は
ディスクの厚さの半分Ｂ／２に研削してある。縦溝横断
面の楔角はα＝２０゜である。複数の円カッター５を
（両）作動軸に固定した後、台架においてカッター先端
部２ａと３ａの整列と同心性を調整した。この調整過程
により、楔状先端部２ａ／３ａをディスク先端部半径≦
５μｍに簡単に丸くさせることができた。

【００３０】このように調整した（楔）円形カッターシ
ステムと、帯材ストリップ横断面に対し指向させたブレ
ーキプルを取り付けることにより、対称に縦方向に刻み
目を入れた帯材ストリップ６を生成させた。細条部の厚
さｄはｄ＝３０μｍないし５０μｍであり、すなわち平
均すると、帯材の厚さｄの２０%に相当する４０μｍで
あった。

【００３１】このように処理したコイルを、他の処理機
の巻き戻し体に取り付けた。次に、約１ｍの長さで６ｍ
ｍ幅の個々の部分６を順次手でコイルから分断させた。
このため、それぞれ最も外側の部分６を軽く引張って帯
材面から変位させることによってもぎ取った。後に検査
した試料は、横断面にてほぼ４０μｍ±１０μｍ厚の、
ほぼ中心に延びる破断ゾーンを示していた。まくれはカ
ット面に確認されず、また破断ゾーンを触ってみても確
認されなかった。分断した個々の部分６の横断面は、必
要な公差の範囲内では、分断に使用した力による帯材横
断面の望ましくない塑性変形を示さなかった。このよう
にして分断した個々の部分６を他の処理機に挿通させ、
これら個々の部分６を一緒にガイドローラを介してわず
かに張りを持たせて且つ一様に加速させて、他の処理を
行なうために引き込ませた。ガイドローラは個々の部分
６を互いに逆方向へ変位させて、連続的にもぎ取るため
のものである。

【００３２】図７は、楔状の縦溝２，３と残っている細
条部４とを備えた図７のａの帯状の半製品１（図３を参
照）を出発点として、溝対２，３を形成させるためのた
とえば３回の圧延段階を示したものである。

【００３３】すでに最初の圧延段階が終わった後（図７
のｂ）、縦溝２，３の場所にはほぼ角形のエッジガイド
が達成される。

【００３４】さらに２回の圧延段階後、本来の縦溝２，
３はほとんど圧延されているが（図７のｃ／図７の
ｄ）、縦溝２，３の場所には目標破断個所７が残ってい
る。

【００３５】

【発明の効果】本発明は上述のように構成され、所定位
置での破断個所が形成されることがなく、まくれ形成が
なくなり、摩耗、フリッター形成が低減され、破断部分
を減少させ、その破断部分とまくれの外側位置によって
生じる分断物の機械的脆弱個所をなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の技術による帯状の半製品の縦分割装置を
示す図である。

【図２】従来の技術によるまくれの形成を示す図であ
る。

【図３】本発明による縦溝を備えた帯状の半製品の概略
図である。

【図４】本発明による半製品の製造とその１つの半製品
部分の分断とを説明する概略図である。

【図５】スリット管に成形した半製品部分を、縦シーム
を備える管に溶接する前の段階で示した概略図である。

【図６】本発明による半製品の製造を数値例との関連で
説明するための詳細図である。

【図７】目標破断個所を得ながら１対の溝を形成するこ
とへの圧延工程の影響を説明するための概略図である。

【符号の説明】

１ 半製品 ２，３ 縦溝 ２ａ，３ａ 先端部 ４ 細条部 ５ ノッチディスク ６ 半製品部分 ７ 破断面 Ｂ 半製品部分の幅 Ｄ 帯材の厚さ

フロントページの続き (72)発明者 アンドリュアス ボ−ゲル ドイツ国 ディ−89264 ウェイヴェンフ ォ−ン ロベルトシュ−マンシュトラ−セ ４ビ− (72)発明者 イザベル ブルッシュ ドイツ国 ディ−89257 イレッセン バ −ガ−メイスタ− ワンナ− シュトラ− セ 62 (72)発明者 ロバ−ト クロックラ− ドイツ国 ディ−89257 ティフェンバッ ハ ハ−ドウェッグ ２ (72)発明者 ヘインツ ウルリッヒ コボッケン ドイツ国 ディ−58093 ハ−ゲン コ− ルベンシュトラ−セ ６ (72)発明者 エバ−ハ−ド レピン ドイツ国 ディ−89257 イレッセン シ ュドリッヒ ハルデ 30 (72)発明者 カ−ル ハ−マン スタッヒル ドイツ国 ディ−89269 ヴォ−リンゲン プァ−ルツァ−シュトラ−セ 14 (72)発明者 ハンス ユ−ゲン ストゥ−クル ドイツ国 ディ−89269 ヴォ−リンゲン カナルシュトラ−セ ５ Ｆターム(参考） 3C051 FF26

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 延性材、特に金属から成る半製品におい
   て、 半製品（１）の互いに対向する側に少なくとも１対の楔
   状の溝（２，３）が互いに整列するように方向づけて設
   けられていること、 楔状の溝（２，３）の先端部（２ａ，３ａ）の間に細条
   部（４）があり、その厚さｄは、半製品（１）の厚さD
   に比べて、溝対（２，３）により境界付けられている半
   製品領域を互いに逆方向に変位させることによって切削
   成形せずにわずかな力で細条部を破断できるほどの薄さ
   であることを特徴とする半製品。
2. 【請求項２】 溝（２，３）が非切削成形されているこ
   とを特徴とする、請求項１に記載の半製品。
3. 【請求項３】 帯状の半製品であることを特徴とする、
   請求項１または２に記載の半製品。
4. 【請求項４】 帯状の半製品がコーティングされている
   ことを特徴とする、請求項３に記載の半製品。
5. 【請求項５】 細条部（４）が半製品の、溝対（２，
   ３）により定義される範囲の中心にあることを特徴とす
   る、請求項１から４までのいずれか一つまたは複数に記
   載の半製品。
6. 【請求項６】 細条部（４）が半製品の、溝対（２，
   ３）により定義される範囲に偏心して位置していること
   を特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つまた
   は複数に記載の半製品。
7. 【請求項７】 細条部（４）が、半製品の、溝対（２，
   ３）により定義される範囲で、周縁位置を占めることを
   特徴とする、請求項１から４までのいずれか一つまたは
   複数に記載の半製品。
8. 【請求項８】 細条部の厚さがｄ≦０．１ｍｍであるこ
   とを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つま
   たは複数に記載の半製品。
9. 【請求項９】 帯材（１）の厚さがＤ≦従来の技術によ
   るローリングカッティング技術を用いた分断の欠点を解
   消すること、しかも高コストまたは低生産率にならない
   ようにすることである。詳細には以下の部分的課題が解
   決されるべきである。 所定位置での破断個所の形成 まくれ形成の回避 摩耗およびフリッター形成の低減 破断部分の劇的減少 破断部分とまくれの外側位置によって生じる分断物の機
   械的脆弱個所の回避 ０．５ｍｍである場合、細条部の厚さがｄ＝０．０１ｍ
   ｍないし０．１ｍｍであることを特徴とする、請求項８
   に記載の半製品。
10. 【請求項１０】 溝（２，３）の先端部（２ａ，３ａ）
    がわずかにずれていることを特徴とする、請求項１から
    ９までのいずれか一つまたは複数に記載の半製品。
11. 【請求項１１】 楔角がα＝０゜ないし１２０゜である
    ことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一
    つまたは複数に記載の半製品。
12. 【請求項１２】 楔角がα＝１０゜ないし８０゜である
    ことを特徴とする、請求項１１に記載の半製品。
13. 【請求項１３】 溝（２，３）の側面（２ｂ，３ｂ）が
    平坦な面ではないことを特徴とする、請求項１から１２
    までのいずれか一つまたは複数に記載の半製品。
14. 【請求項１４】 側面（２ｂ，３ｂ）が弓状横断面、波
    形横断面、またはこれらを組み合わせた横断面を有して
    いることを特徴とする、請求項１３に記載の半製品。
15. 【請求項１５】 延性材が銅をベースとした材料、また
    はこれと結合させた複合材料であることを特徴とする、
    請求項１から１４までのいずれか一つまたは複数に記載
    の半製品。
16. 【請求項１６】 延性材がアルミニウムをベースとした
    材料、またはこれと結合させた複合材料であることを特
    徴とする、請求項１から１４までのいずれか一つまたは
    複数に記載の半製品。
17. 【請求項１７】 延性材が鉄をベースとした材料、また
    はこれと結合させた複合材料であることを特徴とする、
    請求項１から１４までのいずれか一つまたは複数に記載
    の半製品。
18. 【請求項１８】 延性材が亜鉛をベースとした材料、ま
    たはこれと結合させた複合材料であることを特徴とす
    る、請求項１から１４までのいずれか一つまたは複数に
    記載の半製品。
19. 【請求項１９】 延性材がプラスチック、セラミック
    ス、またはこれと結合させた複合材料であることを特徴
    とする、請求項１から１４までのいずれか一つまたは複
    数に記載の半製品。
20. 【請求項２０】 溝（２，３）の部位で少なくとも１回
    の冷間成形を行った後ほぼ角形のエッジガイドを有して
    いることを特徴とする、請求項１から１９までのいずれ
    か一つまたは複数に記載の半製品。
21. 【請求項２１】 請求項１から２０までのいずれか一つ
    または複数に記載の半製品を、所定の破断面（７）を備
    え、破断面（７）の拡がりがほぼ細条部（４）の厚さｄ
    に相当している半製品分離部分（６）の製造に使用する
    使用方法。
22. 【請求項２２】 厚さがＤ＝１０μｍないし３００μ
    ｍ、幅がＢ＝０．５ｍｍないし２５ｍｍの帯状半製品部
    分（６）の製造に使用する、請求項２１に記載の使用方
    法。
23. 【請求項２３】 電気信号を伝送するための、または、
    電気エネルギーを伝送するための可撓性フラットケーブ
    ルの製造に使用する、請求項２１または２２に記載の半
    製品部分（６）の使用方法。
24. 【請求項２４】 プラグソケットコネクタ、リレー、コ
    ンタクトスプリング等の電子機械部品の製造に使用す
    る、請求項２１または２２に記載の半製品部分（６）の
    使用方法。
25. 【請求項２５】 建物正面のルーフィング、カバーリン
    グのような建築用に使用する、請求項２１または２２に
    記載の半製品部分（６）の使用方法。
26. 【請求項２６】 溶接構造部、特に管の溶接構造部に使
    用する、請求項２１または２２に記載の半製品部分
    （６）の使用方法。