JP7381431B2 - スクラップカッター - Google Patents
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Description
F=T/r
で表され、前記クランク軸の上死点からの回転角度をθとすると、前記上刃による押し力Pは、次式、
P=F/(sinθ*n*s)=T/(r*sinθ*n*s)
但し、n:非対称傾き刃は1、対称傾き刃は2、s:安全係数
で表され、前記切断許容限度のスクラップ材の厚さをt、剪断抵抗をKfc、及び前記シャー角をαとすると、前記シャー角αは、次式、
α=-tan-1(Kfc*t2/2P)=-tan-1(Kfc*t2*n*s*r*sinθ/2T)
で表される。尚、上記の式中の記号*は、掛け算を意味する。
x=(r/A)*(π-θ)
y=-r(1+cosθ)
但し、A=Kfc*t2*n*s*r/2T
で表される。
F=T/r
で表される。
[数1]
P=F/(sinθ*n*s)=T/(r*sinθ*n*s)
但し、n:非対称傾き刃は1、対称傾き刃は2、s:安全係数
で表される。
[数2]
S=P/Kfc=t2/(2tanα)
で表される。尚、Kfcは、剪断抵抗〔N/mm2〕である。
[数3]
α=-tan-1(Kfc*t2/2P)=-tan-1(Kfc*t2*n*s*r*sinθ/2T)
[数3]式に示すシャー角αは、スクラップ材の切断開始から切断終了に向かって(クランク軸の回転角度θを変数として)徐々に小さくなる角度である。また、このシャー角αは、板厚t、剪断抵抗Kfcにより決定される切断許容限度のスクラップ材を切断する場合に、そのスクラップ材を切断開始から切断終了にわたってクランク軸の駆動トルクTを一定にして(最大トルクの出力状態で)切断することができる角度である。
[数4]
α=-tan-1(A*sinθ)
∴tanα=-A*sinθ
xy座標系でのカッター刃の刃先の傾きをdy/dxとすると、刃先の傾きdy/dxは、[数4]式に基づいて次式により表すことができる。
[数5]
dy/dx=tanα=-A*sinθ
一方、カッター刃の刃先上のy座標は、クランク軸の回転角度θとクランク半径rにより、次式、
[数6]
y=-r(1+cosθ)
で表される。
[数7]
dy/dθ=r*sinθ
[数5]式と[数7]式とから、次式が成立する。
[数8]
dx/dθ=(dy/dθ)/(dy/dx)=(r*sinθ)/(-A*sinθ)=-r/A
[数8]式をθで積分すると、カッター刃の刃先上のx座標は、次式により表すことができる。
[数9]
x=-(r/A)*θ+C=-(r/A)*θ+(r/A)*π=(r/A)*(π-θ)
但し、C:積分定数、A=Kfc*t2*n*s*r*/2T
よって、カッター刃の刃先上の座標(x,y)は、[数6]式及び[数9]から、次式、
[数10]
x=(r/A)(π-θ)
y=-r(1+cosθ)
但し、A=Kfc*t2*n*s*r* /2T、θ:0~π
で表すことができる。
cosθ=-h/r-1
∴θ=cos-1(-h/r-1)
となり、[数10]式は、次式に書き換えることができる。
[数11]
x=(r/A){π-cos-1(-h/r-1)}
y=h
但し、A=Kfc*t2*n*s*r*/2T
図7は、カッター刃の刃形状の一例を示すグラフである。
クランク軸の駆動トルク T:70〔Nm〕
クランク半径 r:12.5〔mm〕
スクラップ材の剪断抵抗 Kfc:637〔N/mm2〕
スクラップ材の板厚 t:0.3〔mm〕
刃形状(切り数) n:2(片刃 1、両刃 2)
切断終了高さ h0:0〔mm〕
切断開始高さ h1:6〔mm〕
安全係数 s:2
図8及び図9は、それぞれカッター刃のxy座標等の計算結果を示す図表である。
本実施形態では、下刃(固定刃)には傾きを設けずに、上刃(移動刃)に連続的に変化する傾きを設けることで、スクラップ材の切断開始から切断終了にわたって固定刃と移動刃とのなすシャー角αを連続的に変化させるようにしたが、これとは逆に、移動刃には傾きを設けずに、固定刃に連続的に変化する傾きを設けることで、スクラップ材の切断開始から切断終了にわたって固定刃と移動刃とのなすシャー角αを連続的に変化させるようにしてもよい。
20 レベラー
30 フィーダー
40 プレス機械
50 スクラップカッター
51 コラム
52 フレーム
53 ガイド
54 スライド
54A 開口部
55 上刃
56 下刃
57 スコッチヨーク機構
58 スライダ
59 クランク軸
59A 偏芯部
60 廃材コンベア
70 スクラップ材
Claims (5)
- プレス機械の後段に設けられ、前記プレス機械から送出されるスクラップ材を切断するスクラップカッターにおいて、
クランク機構により上下方向に往復駆動されるスライドと、
前記スライドに取り付けられた上刃と、
固定部に取り付けられ、前記上刃との協動により前記スクラップ材を切断する下刃と、を備え、
前記上刃と前記下刃とのなすシャー角は、
前記スクラップ材の切断開始から切断終了に向かって徐々に小さくなる角度であって、
前記クランク機構のクランク軸の駆動トルクを一定にして、材料の厚さと剪断抵抗により決定される切断許容限度のスクラップ材を切断することを想定した場合に、前記クランク軸の回転角度に応じて前記切断許容限度のスクラップ材の切断開始から切断終了にわたって前記上刃の押し力が徐々に増加すると、前記切断許容限度のスクラップ材の剪断位置におけるシャー角が徐々に小さくなり、前記上刃の押し力と前記剪断位置におけるシャー角による前記切断許容限度のスクラップ材の剪断面積との関係を一定に保持する角度を有することを特徴とする、
スクラップカッター。 - 前記クランク機構のクランク軸に加えられる駆動トルクをT、前記クランク軸のクランク半径をrとすると、前記クランク軸の接線方向の接線力Fは、次式、
F=T/r
で表され、前記クランク軸の上死点からの回転角度をθとすると、前記上刃による押し力Pは、次式、
P=F/(sinθ*n*s)=T/(r*sinθ*n*s)
但し、n:非対称傾き刃は1、対称傾き刃は2、s:安全係数
で表され、前記切断許容限度のスクラップ材の厚さをt、剪断抵抗をKfc、及び前記シャー角をαとすると、前記シャー角αは、次式、
α=-tan-1(Kfc*t2/2P)=-tan-1(Kfc*t2*n*s*r*sinθ/2T)
で表される、
請求項1に記載のスクラップカッター。 - 前記上刃及び前記下刃の少なくとも一方のカッター刃の長手方向をx軸、前記x軸と直交し、かつ前記カッター刃が移動する方向をy軸とするxy座標系における前記カッター刃の刃先上の座標(x、y)は、次式、
x=(r/A)*(π-θ)
y=-r(1+cosθ)
但し、A=Kfc*t2*n*s*r/2T
で表される、
請求項2に記載のスクラップカッター。 - 前記クランク機構は、スコッチヨーク機構である、
請求項1から3のいずれか1項に記載のスクラップカッター。 - 前記上刃及び前記下刃の少なくとも一方のカッター刃は、カッター刃のセンタに対して非対称な非対称傾き刃、又はカッター刃のセンタに対して対称な対称傾き刃を有する、
請求項1から4のいずれか1項に記載のスクラップカッター。
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