JP4708540B2 - シャーリングマシン - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シャーリングマシンに関し、詳細には、バリの発生を抑えて剪断することのできる生産性に優れたシャーリングマシンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シャーリングマシンでは、例えばテーブルに固定された下刃に対して、上刃をラムによって上下動させて、該下刃上に位置決めされたワークを剪断するように構成されている。このシャーリングマシンを使用して上記上刃と下刃とにより一度にワークを剪断するとバリが発生し易く、バリ取りのための二次加工が必要となる。
【０００３】
そこで従来は、バリの発生を抑制するために、一度に剪断加工を行ってしまわずに、二度に分けて剪断加工を行うようにしている。例えば、図８及び図９に示すように、切刃を二組（上刃１０１及び下刃１０７と上刃１０３及び下刃１０５）用意し、第１工程で背面側の上刃１０３と前面側の下刃１０５とでワークＷを途中まで切断（ハーフシャー）した後、第２工程で前面側の上刃１０１と背面側の下刃１０７とでワークＷを切断する。
【０００４】
このように、初めにワークＷを板厚の途中まで切断した後、次の工程でワークＷを完全に切り落とすようにしているため、一度にワークＷを剪断する場合に比べてバリの発生を抑制することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第１工程のハーフシャーでは、切刃にシャー角を付けることができないため、汎用シャーに比べ大きな加圧力を発生させる必要がある。また、ワークＷの中央では、クリアランスが広がり、切断品質を安定させることが難しく、幅広のワークＷを加工することが困難である。さらに、加工工程が２工程に分かれているため、生産性が従来の一度の剪断加工に比べて約半分となる。
【０００６】
そこで本発明は、上述の課題を解決するために提案されたものであって、バリの発生を抑えて剪断することのできる生産性に優れたシャーリングマシンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、所定間隔を保持して平行に対向配置した直線状の一対の下直刃（１）を備えた下切刃支持台（９）と、前記下切刃支持台（９）の上方に上下動自在に備えられたラム（３１）と、このラム（３１）に備えた上切刃支持台（２９）に設けられ、前記下直刃（１）との間に板状のワーク（Ｗ）を強固に固定可能な一対の上直刃（５）と、前記下切刃支持台（９）に前記下直刃（１）の長手方向へ移動自在に備えられた下丸刃移動用スライダ（２１）と、この下丸刃移動用スライダ（２１）に備えた下丸刃ホルダー（１７）に回転自在に備えられ、前記一対の下直刃（１）の間から上方向に突出して前記一対の上直刃（５）との協働によりワーク（Ｗ）にハーフシャーを行う下丸刃（７）と、前記ラム（３１）に前記上直刃（５）の長手方向へ移動自在に備えられた上丸刃移動用スライダ（３９）と、この上丸刃移動用スライダ（３９）に備えた上丸刃ホルダー（３５）に回転自在に備えられ、前記一対の上直刃（５）の間から下方向へ突出して前記一対の下直刃（１）との協働によりワーク（Ｗ）にハーフシャーを行う上丸刃（３）と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
＜シャーリングマシンの構成＞
本実施形態のシャーリングマシンは、主として図１及び図２に示すように、所定間隔を置いて平行に対向配置した直線状をなす一対の下直刃１、１と、一対の上記下直刃１、１間を該下直刃１、１の長手方向に沿って回転しながら走行する円盤形状の下丸刃７と、上記下直刃１、１と相対向する上方位置に設けられ、所定間隔を置いて平行に対向配置した直線状をなす一対の上直刃５、５と、一対の上記上直刃５、５間を該上直刃５の長手方向に沿って回転しながら走行する円盤形状の上丸刃３とを備えている。
【００１２】
一対の下直刃１、１は、図１及び図２に示すように、直線状をなす切刃とされており、並列配置された下切刃支持台９、９の相対向する面９ａ、９ａにはめ込まれた形で固定されている。かかる下直刃１、１は、例えば上面のエッジ部分に切刃１ａ、１ａを有しており、それぞれの切刃１ａ、１ａの間隔が所定間隔となるように平行に対向配置されており、上丸刃３と協働してワークＷを切断する構成となっている。
【００１３】
一対の上記下直刃１、１の間隔は、ワークＷの板厚等に応じて適宜調整可能とされている。これら一対の下直刃１、１の間隔を調整（クリアランス調整）することで、剪断精度を上げることができ、バリの発生を最小（バリ無し）なものとすることができる。ここでいうクリアランスとは、上丸刃３とのクリアランスということになる。また、上記下直刃１、１の上面は、上記下切刃支持台９、９の上面９ｂ、９ｂと面位置に設けられている。そして、これら下切刃支持台９、９は、図１に示すように、断面略コ字状をなす支持台１１の立ち上がり部１３、１３の上方に設けられている。
【００１４】
上記下丸刃７は、図１及び図２に示すように、両面におけるそれぞれの周縁部が切刃７ａ、７ａとされた円盤形状をなすいわゆる丸刃とされている。かかる下丸刃７は、その中心に設けられた軸部１５を、下丸刃用ホルダー１７に回転自在に取り付けられている。かかる下丸刃７は、一対の上記下直刃１、１間に挿入され、後述する上直刃５、５の切刃５ａ、５ａと該下丸刃７の切刃７ａ、７ａとの協働によりワークを剪断するようになっている。
【００１５】
上記下丸刃ホルダー１７は、図１及び図２に示すように、上記各下切刃支持台９、９の下面に該下切刃支持台９、９の長手方向に沿って敷設されたそれぞれのガイドレール１９、１９にスライド自在とされた下丸刃移動用スライダー２１に取り付けられている。また、下丸刃ホルダー１７は、上記下丸刃移動用スライダー２１に対して、切込深さ調整手段である圧電素子２３を介して取り付けられている。上記圧電素子２３は、電圧の印加によりその厚みが増す特性を有し、その厚みの変化量（下丸刃７を上下させるストローク量）が充分に確保できるように複数個重ねて形成されている。
【００１６】
従って、上記下丸刃７は、上記圧電素子２３への電圧印加の制御により、例えば図３に示すように、該下丸刃７の上記下直刃１、１間の上面からの突出量が調整自在とされている。これは即ち、被加工物であるワークＷに対する切り込み量が自由に調整できることを意味する。また、圧電素子２３を使用することで、侵入深さ調整機構をコンパクトなものにできる。
【００１７】
上記下丸刃移動用スライダー２１には、図１及び図２に示すように、上記各ガイドレール１９、１９に摺動自在な一対のスライドガイド２５、２５が設けている。そして、この下丸刃移動用スライダー２１は、図示しないサーボモーターの駆動により回転せしめられるボールスクリュー２７によって、上記下直刃１、１の長手方向に移動自在とされている。従って、下丸刃移動用スライダー２１に設けられた下丸刃７は、一対の上記下直刃１、１間を該下直刃１、１の長手方向に沿って回転しながら走行する。
【００１８】
一対の上直刃５、５は、図１及び図２に示すように、下直刃１、１と同様、直線状をなす切刃とされており、並列配置された上切刃支持台２９、２９の相対向する面２９ａ、２９ａにはめ込まれた形で固定されている。かかる上直刃５、５は、例えば下面のエッジ部分に切刃５ａ、５ａを有した直線刃とされており、それぞれの切刃５ａ、５ａの間隔が所定間隔となるように平行に対向配置されている。
【００１９】
また、一対の上記上直刃５、５の間隔は、下直刃１、１と同様、ワークＷの板厚等に応じて適宜調整可能とされている。さらに、上直刃５、５の切刃５ａ、５ａを含む下面は、上記上切刃支持台２９、２９の最下面２９ｂ、２９ｂと面位置に設けられている。そして、上記上切刃支持台２９、２９は、図１に示すように、ラム３１に保持されるようになされている。
【００２０】
上記上丸刃３は、図１及び図２に示すように、下丸刃７と同様、両面におけるそれぞれの周縁部が切刃３ａ、３ａとされた円盤形状をなすいわゆる丸刃とされている。かかる上丸刃３は、その中心に設けられた軸部３３を、上丸刃用ホルダー３５に回転自在に取り付けることによって、加工中は回転しながら剪断を行うようになされている。かかる上丸刃３は、一対の上記上直刃５、５間に挿入され、上記下直刃１、１の切刃１ａ、１ａと該上丸刃３の切刃３ａ、３ａとの協働によりワークＷを剪断するようになっている。
【００２１】
上記上丸刃ホルダー３５は、図１及び図２に示すように、上記各上切刃支持台２９、２９の上面に該上切刃支持台２９、２９の長手方向に沿って敷設されたそれぞれのガイドレール３７、３７にスライド自在とされた上丸刃移動用スライダー３９に取り付けられている。また、上丸刃ホルダー３５は、上記上丸刃移動用スライダー３９に対して、切込深さ調整手段である圧電素子４１を介して上下自動自在に取り付けられている。
【００２２】
すなわち、上丸刃ホルダー３５は、上記上丸刃移動用スライダー３９との間に圧電素子４１を介在させて該上丸刃移動用スライダー３９に取り付けられると共に、上方に延在する一対のスライドガイド４３、４３を上記上丸刃移動用スライダー３９に形成されたそれぞれのスライド挿入孔４５、４５に挿入させて、該スライドガイド４３、４３を案内として上記上丸刃移動用スライダー３９に対して上下動自在とされている。上丸刃ホルダー３５の上下動の量は、上記圧電素子４１への電圧の大きさの制御によって行われる。
【００２３】
上記圧電素子４１は、上記下丸刃ホルダー１７を駆動する圧電素子２３に対して該素子の重ね量を増やし、上記上丸刃ホルダー３５（上丸刃３）を上下動するストローク量を大きくしている。従って、上丸刃３の方が下丸刃７よりも、上直刃５、５よりの突出量が大きく、つまりワークＷに対する切り込み量を多くとることができる。
【００２４】
上記上丸刃移動用スライダー３９には、図１及び図２に示すように、上記各ガイドレール３７、３７に摺動自在な一対のスライドガイド４７、４７が設けている。そして、この上丸刃移動用スライダー３９は、図示しないサーボモーターの駆動により回転せしめられるボールスクリュー４９によって、上記上直刃５、５の長手方向に移動自在とされている。従って、上丸刃移動用スライダー３９に設けられた上丸刃３は、一対の上記上直刃５、５間を該上直刃５、５の長手方向に沿って回転しながら走行する。
【００２５】
上記ラム３１は、図１に示すように、図示を省略するラム駆動用シリンダー５１によって駆動され、上記上直刃５、５をワークＷに対して接近する方向と離れる方向（同図中矢印Ｚ方向）に上下動自在となされている。すなわち、油圧ポンプ５３によってタンク５５から吸い上げられた駆動油をラム駆動用シリンダー５１の後方シリンダ室５１ａに送り込むと、シリンダ５７が押し下げられ、該シリンダ５７に押されてラム３１がワークＷに対して接近する。一方、油圧回路に接続される切換えバルブ５９を切り換えて、ラム駆動用シリンダー５１の前方シリンダ室５１ｂに駆動油を送り込むと、シリンダ５７が上昇し、該シリンダ５７によってラム３１がワークＷに対して離れる方向に持ち上げられる。
【００２６】
なお、上記油圧回路には、前方シリンダ室５１ｂの圧力を検出するための圧力センサー６１が設けられている。また、ラム３１には、上直刃５、５の高さ位置を検出してワークＷの板厚を認識するためのリニアスケール６３が設けられている。
【００２７】
＜シャーリングマシンを用いた剪断方法＞
次に、上記構成のシャーリングマシンによるワークＷの剪断方法について説明する。
【００２８】
先ず、図１に示すように、ワークＷをシャーリングマシンのバックゲージ６９に突き当てて位置決めする。そして、ラム駆動用シリンダー５１の後方シリンダ室５１ａに駆動油を送り込んで上記ラム３１をワークＷに対して接近させ、上記上直刃５、５をワークＷを介して上記下直刃１、１に当接させる。
【００２９】
上直刃５、５がワークＷを介して下直刃１、１に当接すると、ラム駆動用シリンダー５１の前方シリンダ室５１ｂの油圧が上昇する。これを圧力センサー６１で検出し、上記ラム３１の下降を停止させる。また、リニアスケール６３によって、上直刃５、５の高さ位置を検出してワークＷの板厚を認識する。
【００３０】
次に、図４に示すように、ワークＷの横方向に待機していた上丸刃３及び下丸刃７（同図中左側に図示する）を回転させると共に、下丸刃７を上丸刃３に先行させてそれぞれガイドレール１９、１９及び３７、３７に沿って図中矢印で示す右方向に移動させる。このとき、上記ラム３１に接続したリニアスケール６３からのデータを基に下丸刃７によってワークＷを、板厚の１／３〜１／２程度に切り込む。
【００３１】
すると、上直刃５、５と下丸刃７とによって、図５に示すように、ワークＷの一方面である裏面側より切り込み６５が入れられる。つまり、ワークＷの裏面側よりハーフシャーが行われる。そして、上記下丸刃７に遅れて上丸刃３が追従する形で移動するため、この上丸刃３と下直刃１、１とによって、図６に示すように、上記ワークＷをその他方面である表面側より上記切り込み６５に沿って剪断する。その結果、切屑６７は下に落ち、ワークＷは完全に切り離されて剪断される。なお、ワークＷが剪断されたら上丸刃３及び下丸刃７を元の待機位置（図４の左位置）に戻す。
【００３２】
このように、上下４本の直線刃で加工部を上下左右から強固に固定した状態で、下丸刃７と上直刃５、５とによってワークＷをその裏面側より切り込みを入れるハーフシャーを行い、続いてその表面側より上丸刃３と下直刃１、１とによってワークＷを剪断するので、加工時にワークＷが刃に巻き込まれることもなく、また、破断面が表面に出ないためバリの発生が無いか又はバリの発生を極力抑えられ精度の高い剪断加工を行うことができる。また、ワークＷの剪断は、上丸刃３及び下丸刃７と一対の下直刃１、１及び上直刃５、５とのいわゆる左右二条剪断となるため、バリが全て同一方向になるため製品価値も高いものとなる。
【００３３】
また、上下ともの丸刃は、直刃の間に挿入されている構造であるため、クリアランスも変化し難くく、その回転のぶれも比較的抑えられるので、ワークＷの中央でも均一な剪断加工を行うことができると共に、幅広ワークの剪断も行える。さらに、下丸刃７及び上直刃５、５によるハーフシャー加工に続いて上丸刃３及び下直刃１、１による切落とし加工を連続して行うため、ワークＷの剪断加工を効率良く行うことができ、生産性を上げることができる。また、剪断によって発生する切屑６７は、下直刃１、１の下に落下することになるため、スクラップ処理が容易となる。
【００３４】
以上、本発明を適用した具体的な一実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００３５】
上述の実施形態では、下丸刃７と上直刃５、５でハーフシャーした後、上丸刃３と下直刃１、１で剪断加工する他に、上丸刃３と下直刃１、１でハーフシャーした後、下丸刃７と上直刃５、５で剪断するようにしても同様の効果がある。
【００３６】
また、上述の実施形態では、ワークＷを剪断した後に再び上丸刃３及び下丸刃７を元の待機位置に戻して次に加工する新たなワークＷの剪断加工に備えるが、復路で下丸刃７を上丸刃３に先行して移動させることで、該下丸刃７でハーフシャーを行った後に上丸刃３で剪断するようにしてもよい。このようにすれば、上丸刃３及び下丸刃７の往復でワークＷをそれぞれ剪断することができ、生産性の向上を実現することができる。
【００３７】
また、図７に示すように、下丸刃移動用スライダー２１に二つの下丸刃７、下丸刃７を所定間隔（これら下丸刃７、７の間に上丸刃３が位置するような間隔）を置いて設け、往路では先行する下丸刃７（同図中右側の下丸刃７）によってワークＷに切り込み６５を入れた後、復路では先程ハーフシャーをしていなかった後行の下丸刃７（同図中左側の下丸刃７）によって新たなワークＷに切り込みを入れる。
【００３８】
なお、かかる構成の場合は、下丸刃移動用スライダー２１及び上丸刃移動用スライダー３９を移動させる駆動機構を共通とすることができるため、装置構成を簡略化できる。
【００３９】
このように、下丸刃７を二つ設けて往復動させることで、往路と復路でそれぞれワークＷを剪断することができるため、先の実施形態に比べてより一層生産性を高めることができる。
【００４０】
また、侵入深さ調整手段として圧電素子２３、４１を使用したが、この他シリンダーなどの機構を使用することもできる。
【００４５】
【発明の効果】
以上のごとき説明より理解されるように、本発明によれば、直線状をなす一対の下直刃と一対の上直刃との間に挟み込んだ被加工物を、回転する下丸刃と一対の上直刃とによってその裏面側より切り込み自在とし、且つ回転する上丸刃と一対の下直刃とによってその表面側より切り込み自在な構成としてあるので、バリの発生を抑えることができると共に、小さな力で被加工物を剪断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のシャーリングマシンの正面図である。
【図２】本実施形態のシャーリングマシンの要部分解斜視図である。
【図３】本実施形態のシャーリングマシンにおけるワークに対する上丸刃及び下丸刃の切り込み状態を示す要部拡大図である。
【図４】本実施形態のシャーリングマシンにおいて下丸刃を上丸刃に対して先行させて剪断する様子を示す模式図である。
【図５】本実施形態のシャーリングマシンにおいて下丸刃と上直刃とによってワークの裏面に切り込みを入れた状態を示す斜視図である。
【図６】本実施形態のシャーリングマシンにおいて上丸刃と下直刃とによってワークの表面に切り込みを入れた状態を示す斜視図である。
【図７】本実施形態のシャーリングマシンの他の例を示すもので、下丸刃移動用スライダーに二つの下丸刃を設けたシャーリングマシンの分解図である。
【図８】従来のシャーリングマシンによりハーフシャーを行った状態を示す斜視図である。
【図９】従来のシャーリングマシンにより剪断を行った状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 下直刃
３ 上丸刃
５ 上直刃
７ 下丸刃
２１ 下丸刃移動用スライダー
２３、４１ 圧電素子
３９ 上丸刃移動用スライダー
５１ ラム駆動用シリンダー

Claims (4)

1. 所定間隔を保持して平行に対向配置した直線状の一対の下直刃（１）を備えた下切刃支持台（９）と、前記下切刃支持台（９）の上方に上下動自在に備えられたラム（３１）と、このラム（３１）に備えた上切刃支持台（２９）に設けられ、前記下直刃（１）との間に板状のワーク（Ｗ）を強固に固定可能な一対の上直刃（５）と、前記下切刃支持台（９）に前記下直刃（１）の長手方向へ移動自在に備えられた下丸刃移動用スライダ（２１）と、この下丸刃移動用スライダ（２１）に備えた下丸刃ホルダー（１７）に回転自在に備えられ、前記一対の下直刃（１）の間から上方向に突出して前記一対の上直刃（５）との協働によりワーク（Ｗ）にハーフシャーを行う下丸刃（７）と、前記ラム（３１）に前記上直刃（５）の長手方向へ移動自在に備えられた上丸刃移動用スライダ（３９）と、この上丸刃移動用スライダ（３９）に備えた上丸刃ホルダー（３５）に回転自在に備えられ、前記一対の上直刃（５）の間から下方向へ突出して前記一対の下直刃（１）との協働によりワーク（Ｗ）にハーフシャーを行う上丸刃（３）と、を備えていることを特徴とするシャーリングマシン。
2. 請求項１に記載のシャーリングマシンにおいて、前記下直刃（１）の間からの前記下丸刃（７）の上方向への突出量を調整してワーク（Ｗ）に対する切り込み量を調整するために、前記下丸刃ホルダー（１７）を上下に調整する切込深さ調整手段（２３）を備えていることを特徴とするシャーリングマシン。
3. 請求項１又は２に記載のシャーリングマシンにおいて、前記上直刃（５）の間から前記上丸刃（３）の下方向への突出量を調整してワーク（Ｗ）に対する切り込み量を調整するために、前記上丸刃ホルダー（３５）を上下に調整する切込深さ調整手段（４１）を備えていることを特徴とするシャーリングマシン。
4. 請求項１，２又は３に記載のシャーリングマシンにおいて、前記下直刃（１）と前記上直刃（５）によってワーク（Ｗ）を強固に固定したときに前記上直刃（５）の高さ位置を検出してワーク（Ｗ）の板厚を検出するためのリニアスケール（６３）を備えていることを特徴とするシャーリングマシン。

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