特開 2021-74757 開先を有する部材の製造方法および開先加工装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-74757(P2021-74757A)

(43)【公開日】2021年5月20日

(54)【発明の名称】開先を有する部材の製造方法および開先加工装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 31/00 20060101AFI20210423BHJP

   B23D 31/00 20060101ALI20210423BHJP

【ＦＩ】

   B23K31/00 P

   B23D31/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-204273(P2019-204273)

(22)【出願日】2019年11月11日

【新規性喪失の例外の表示】新規性喪失の例外適用申請有り

(71)【出願人】

【識別番号】000139735

【氏名又は名称】株式会社伊原工業

(74)【代理人】

【識別番号】100180057

【弁理士】

【氏名又は名称】伴 昌樹

(72)【発明者】

【氏名】伊原 良碩

(57)【要約】

【課題】 開先加工の生産性を向上し、溶接品質を向上しうる開先の製造方法および開先加工装置を提供する
【解決手段】 めっき被覆がある主面５２ａ，５２ｂおよびめっき被覆がない端面５４を有する被加工物５０の主面５２ａを支持可能な載置台３３と、載置台３３に支持した被加工物５０の端面５４に対して非垂直の角度で当接して前記端面５４の一部を含む被加工物５０の一部を切除するように往復直線運動可能な移動刃要素３５と、移動刃要素３５と協働して前記端面５４の一部を含む被加工物５０の一部を切除することが可能な固定刃要素４１と、載置台３３に支持した被加工物５０の主面５２ｂを押さえることが可能な押さえ部材３７とを備えた、開先加工装置３１である。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

めっき被覆がある主面とめっき被覆がない端面とを有する被加工物において、主面または端面に対して非垂直の方向から端面に入る切断刃によって端面の一部を含む被加工物の一部を切除して開先を形成する工程を含む、開先を有する部材の製造方法。

【請求項2】

めっき被覆がある主面およびめっき被覆がない端面を有する被加工物の主面を支持可能な載置台と、
載置台に支持した被加工物の端面に対して非垂直の角度で当接して前記端面の一部を含む被加工物の一部を切除するように往復直線運動可能な移動刃要素と、
移動刃要素と協働して前記端面の一部を含む被加工物の一部を切除することが可能な固定刃要素と、
載置台に支持した被加工物の主面を押さえることが可能な押さえ部材とを備えた、開先加工装置。

【請求項3】

移動刃要素に対して鉛直方向または非鉛直方向に沿った往復直線運動を与えるように移動刃要素を案内するカムドライバを備えた請求項２に記載の開先加工装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、開先を有する部材の製造方法および開先加工装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、構造物の耐久性を高めるために、亜鉛メッキ鋼板等が多用されるようになった。しかし、溶接の熱でガス化しやすい亜鉛等の物質が、溶接母材表面にあると、ブローホール等の溶接欠陥を生じる。そこで、溶接品質向上のために、亜鉛メッキ鋼板の溶接部分の亜鉛を除去してから溶接することが行われている。

【0003】

多品種少量生産の場合は、一般的に開先加工を切削加工で行うので、その結果として開先部分の亜鉛メッキが除去されてしまうので大きな問題にはならない。
しかし、量産される部材の場合は、コスト等の理由から、プレス加工法が採用されている。

【0004】

例えば、図５（ａ）のように、被加工物１０１の外形部を打ち抜いて亜鉛皮膜１０３がない破断面１０４を形成した後、図５（ｂ）のように鋼板１０２の破断面１０４側からではなく、亜鉛皮膜１０３がある主面１０６側からコイニング加工を施し、開先部１０５を形成する方法がある。

【0005】

管体の端部をプレス成型することによって開先部を形成することは行われている（特許文献１、第３図、第４図）。この例では、管体の端面に対して垂直にパンチが入ることで内出し、外出しが行われている。

【0006】

金属ストリップの連続処理ラインにおいて、先行ストリップの後端部と後行ストリップの先端部とをアップカットシャーによって同時に剪断して突き合わせ開先を形成する方法が開示されている（特許文献２）。

【0007】

開先部を製造するにあたり、被加工物の切断予定箇所に押圧手段によって断面形状が台形状の凹みを形成した後、当該凹みの下底部をせん断手段によって打ち抜いて切断することによって、被加工物の切断部両側に加工部のような開先を形成する方法が開示されている（特許文献３）。

【0008】

ほかにも、被加工物の端縁における稜を有する開先加工部位を開先加工する開先加工方法であって、前記被加工物の開先加工部位を、被加工物の主面に対する傾斜方向からせん断刃でせん断加工してそぎ落とす開先加工方法が提案されている（特許文献４）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開昭６１−２９６９９３号公報

【特許文献2】特公平５−５８８３９号公報

【特許文献3】特開２００９−４５６８４号公報

【特許文献4】特開平１０−１１３８１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

しかし、従来のいずれの方法による場合も、亜鉛メッキ鋼板を加工する場合、形成された開先部には、亜鉛が残るので、亜鉛の除去をサンダー加工等で別途行わなければならない。このような問題は、図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように角パイプ１１２に蓋１１４をして溶接部１１３を形成する場合に特に深刻になる。なぜなら図６（ｃ）、図６（ｄ）及び図６（ｅ）に示すように、蓋１１４の４辺及び必要に応じて角パイプ１１２の４辺に対して開先部１１５を形成する必要があるうえ、鋼板１１１の開先部１１５に残った亜鉛層１１６の除去のため、４辺に対してサンダー加工が必要になるからである。したがって、開先加工の生産性を向上する安価で高品質な開先加工法への要請がある。

【0011】

上記現状に鑑み、本発明は、開先加工の生産性を向上し、溶接品質を向上しうる開先を有する部材の製造方法および開先加工装置を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記目的を達成するためになされた本発明の１つの側面は、めっき被覆がある主面とめっき被覆がない端面とを有する被加工物において、主面または端面に対して非垂直の方向から端面に入る切断刃によって端面の一部を含む被加工物の一部を切除して開先を形成する工程を含む、開先を有する部材の製造方法である。

【0013】

上記目的を達成するためになされた本発明の他の側面は、めっき被覆がある主面およびめっき被覆がない端面を有する被加工物の主面を支持可能な載置台と、載置台に支持した被加工物の端面に対して非垂直の角度で当接して前記端面の一部を含む被加工物の一部を切除するように往復直線移動可能な移動刃要素と、移動刃要素と協働して前記端面の一部を含む被加工物の一部を切除することが可能な固定刃要素と、載置台に支持した被加工物の主面を押さえることが可能な押さえ部材とを備えた、開先加工装置である。

【0014】

上記開先加工装置は、移動刃要素に対して鉛直方向または非鉛直方向に沿った往復直線運動を与えるように移動刃要素を案内するカムドライバを備えたものであることが好ましい。斯かるカムドライバを備えたものであると、移動刃面が各プレス動作において常に同一面となり、開先（切断面）の品質が安定する。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、開先加工の生産性を向上し、溶接品質を向上した溶接物を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る開先加工装置の一実施形態を示す模式図。

【図2】図１の一部拡大図。

【図3a】本発明に係る開先加工装置の別の実施形態における開先加工前（ａ）の状態を示す模式図。

【図3b】図３ａに係る開先加工装置の加工時（ｂ）の状態を示す模式図。

【図3c】図３ａのＡ−Ａ断面図（ｃ）。

【図4】図３（ａ）の一部拡大図。

【図5】従来のプレス加工で打ち抜いた板の破断部付近の拡大断面（ａ）、及び、従来の開先形成法によって形成された開先部の拡大断面（ｂ）。

【図6】角パイプ端面に蓋を溶接した斜視図（ａ）、（ａ）のＡ−Ａ断面図（ｂ）、４辺に開先を形成した蓋の斜視図（ｃ）、４辺に開先を形成した蓋の平面図（ｄ）、４辺に開先を形成した蓋のＢ−Ｂ断面図（ｅ）。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明を実施するための形態について以下に適宜図面を参照して説明する。
（第1実施形態）
図１に示す本発明に係る典型的な開先加工装置１は、被加工物２０の１辺に開先を形成するための装置であり、鉛直方向に上下動可能な上型ベースプレート２に鉛直上方から支持された移動刃５および押さえ部材押圧具６と、下型ベースプレート４に鉛直下方から支持された載置台３とで構成される。
載置台３は、被加工物２０の主面２２ａ，２２ｂの面積より小さい面積の主面受容面２６を有し、被加工物２０を傾斜姿勢で支持するブックスタンド様の構造の傾斜受け部８と、傾斜受け部８の主面受容面２６に最高位置で交差する垂直壁面１０とを有し、傾斜受け部８と垂直壁面１０とで画される鋭利な部分が、固定刃要素１１となる。すなわち、本実施形態において、固定刃要素１１は、載置台３と一体化され載置台３の一部になっている。
移動刃５は、載置台３の垂直壁面１０を含む固定刃面１４に対して固定刃要素１１がある側とは反対側に移動刃面１５を有する。移動刃面１５は、移動刃５の可動領域に含まれる固定刃面１４と平行な面のうち、被加工物２０の端面２４と交差する最も固定刃面１４に近い面であり、固定刃面１４とは所定のクリアランス１６が保たれている。クリアランス１６は、抜き加工で通常採用されるよりも大きめに設定されている。
押さえ部材押圧具６は、傾斜受け部８と所定の間隔をあけて正対する面を有し、当該面に形成された収容孔１２には、板押さえスプリング９が収容されてその一端が固定され、その他端は押さえ部材７に連結固定されて押さえ部材７を支持している。ここで板押さえスプリング９の復元定数は、載置台３の傾斜受け部８と押さえ部材７との間隔が、上型ベースプレート２を上昇させていくと、所定の高さで、載置台３に支持する被加工物２０の厚みより大きくなるように設定されている。

【0018】

以下では、本構成による動作について図１および図２を使って説明する。まず、上型ベースプレート２を最高位置まで上げて、載置台３の傾斜受け部８に被加工物２０を載せるが、このとき、めっき被覆がある主面２２ａ，２２ｂが傾斜受け部８の主面受容面２６に接触するようにする。そうすると、めっき被覆がない端面２４の法線が移動刃面１５に対して非垂直になり、かつ端面２４を含む被加工物２０の切除予定部２３が垂直壁面１０を含む固定刃面１４に対して載置台３のある側とは反対側にせり出すように保持される。
プレス圧を加えられた上型ベースプレート２が最高位置から下降するに伴い、押さえ部材７は、被加工物２０に接触する。接触した後、押さえ部材７は被加工物２０との摩擦力により下方向に変位しなくなる。さらに上型ベースプレート２が下降すると、押さえ部材押圧具６が下降し、押さえ部材押圧具６と押さえ部材７との間に挟まれた板押さえスプリング９が圧縮され、その反発力が被加工物２０の主面２２ｂを押圧して被加工物２０の動きを規制する方向に働く。この間、移動刃５は、移動刃面１５内を下降し、被加工物２０の端面２４に対して非垂直の角度で当接し、そのままプレス圧によって鉛直下方に力を加える一方、固定刃要素１１は、移動刃５から被加工物２０を介して鉛直下方に受ける力の反作用を被加工物２０に対して上方に加える。このように、移動刃５および固定刃要素１１が、それぞれ移動刃面１５および固定刃面１４を起点として、上下から反対方向の力を協働して加えることで、被加工物２０の端面２４および主面２２ａにヒビが入り、ヒビが深くなってやがてヒビ同士がつながることで、端面２４の一部を含む切除予定部２３を切除する。以上により、被加工物２０の一辺に開先が形成される。移動刃５の下端が固定刃要素１１の頂点付近まで達してから、プレス圧を開放すると、上型ベースプレート２が上昇し、押さえ部材７から被加工物２０の主面２２ｂに加わっていた押圧力も弱まり、最終的に押さえ部材７は被加工物２０から離れる。
次いで被加工物２０の他の辺が傾斜受け部８の最高位置に来るように被加工物２０の向きを変え、再度上型ベースプレート２にプレス圧を加える。後は最初から繰り返しとなる。

【0019】

（第２実施形態）
図３に示す本発明に係る典型的な開先加工装置３１は、被加工物５０の４辺に同時に開先を形成するための装置であり、鉛直方向に上下動可能な上型ベースプレート３２に鉛直上方から支持された押さえ部材押圧具３６と、押さえ部材押圧具３６の真下の位置で下型ベースプレート３４上に支持された載置台３３と、下型ベースプレート３４上で傾斜案内面５１を載置台３３の側に向けて載置台３３を四方から取り囲むように配置された四台のカムドライバ３８と、各カムドライバ３８の傾斜案内面５１に支持されるとともに上型ベースプレート３２によって上下動を規制された移動刃３５とで構成される。
載置台３３は、被加工物５０を載せるために、被加工物５０の主面５２ａ，５２ｂの面積より小さい面積の水平な天面４８を有する。天面４８の周縁部直下は鋭角に落ち込んで庇状になっており、天面４８と庇裏面４０とで画される鋭利な庇状部分が、固定刃要素４１となる。すなわち、本実施形態において、固定刃要素４１は、載置台３３と一体化され載置台３３の一部になっている。
移動刃３５は、載置台３３の庇裏面４０を含む固定刃面４４に対して固定刃要素４１がある側とは反対側に、移動刃面４５を有する。移動刃面４５は、移動刃３５の可動領域に含まれる固定刃面４４と平行な面のうち、被加工物５０の端面５４と交差する最も固定刃面４４に近い面であり、固定刃面４４とは所定のクリアランス４６が保たれている。クリアランス４６は、抜き加工で通常採用されるよりも大きめに設定されている。
移動刃３５は、移動刃面４５に平行な摺動面５５を有し、該摺動面５５においてカムドライバ３８の傾斜案内面５１に対して摺動可能に接触している。
移動刃３５は、図３（ｃ）に示すように、上型ベースプレート３２およびカムドライバ３８にそれぞれ設けられたガイド溝５６，５８にそれぞれ嵌合する畝部６１，６３を備えている。
押さえ部材押圧具３６は、天面４８と所定の間隔をあけて正対する面５７を有し、当該面５７に形成された収容孔４２には、板押さえスプリング３９が収容されてその一端が固定され、その他端は、押さえ部材３７に連結固定されて押さえ部材３７を支持している。ここで板押さえスプリング３９の復元定数は、載置台３３の天面４８と押さえ部材３７との間隔が、上型ベースプレート３２を上昇させていくと、所定の高さで、載置台３３に支持する被加工物５０の厚みより大きくなるように設定されている。
各移動刃３５において、押さえ部材押圧具３６と正対する面５９には、収容孔４３が設けられ、カム戻しスプリング４９が収容されてその一端が固定され、その他端は、押さえ部材押圧具３６に連結固定されている。

【0020】

以下では、本構成による動作について図３および図４を使って説明する。まず、上型ベースプレート３２が最低位置にあるとき、図３（ｂ）のごとく、カム戻しスプリング４９が圧縮された状態にある。ここから、上型ベースプレート３２に加わっているプレス圧を開放すると、カム戻しスプリング４９の復元力が移動刃３５に加わり、これにより移動刃３５の畝部６１は、上型ベースプレート３２の下面に設けられたガイド溝５６に沿って押さえ部材押圧具３６から離れる方向に摺り動く一方、移動刃３５の畝部６３は、カムドライバ３８の傾斜案内面５１に設けられたガイド溝５８に沿って上方に摺り動き、図３（ａ）の状態になる。この状態では、板押さえスプリング３９も伸びきった状態であり、その復元力は、押さえ部材３７の重力と釣り合っているため、押さえ部材押圧具３６が押さえ部材３７を吊り下げた状態となっており、載置台３３の天面４８に被加工物５０を載せたり、取り出したりが自由に可能な状態となっている。
次に、載置台３３の天面４８に被加工物５０を載せると、被加工物５０の主面５２ａ，５２ｂの面積は、天面４８より大きいため、図４のごとく、被加工物５０の端面５４を含む被加工物５０の切除予定部５３が固定刃要素４１より外側にせり出した状態となり、移動刃面４５とめっき被覆のない端面５４とは非垂直に交差する状態となる。
次にプレス圧を加えて上型ベースプレート３２を下げていくと、移動刃３５が、カムスライダ３８の傾斜案内面５１に設けられたガイド溝５８に沿って下方に摺り動いていき、被加工物５０のめっき被覆がない端面５４に当接する。この状態で上型ベースプレート３２は、カム戻しスプリング４９からは相当な復元力を受けているが、さらに復元力に抗してプレス圧を付加することによって、切除予定部５３に移動刃３５および固定刃要素４１から力が働き、移動刃３５と被加工物５０の端面５４との当接部分近傍および固定刃要素４１と被加工物５０の主面５２ａとの当接部分近傍にヒビが入り、ヒビが深くなってやがてヒビ同士がつながることで、端面５４の一部を含む切除予定部５３をそぎ落とす。これにより、被加工物５０の４辺に開先が形成される。
移動刃３５の下端が固定刃要素４１の頂点付近まで達してから、プレス圧を開放すると、カム戻しスプリング４９の復元力が開放されて、移動刃３５の畝部６３は、カムドライバ３８の傾斜案内面５１に設けられたガイド溝５８に沿って上方に摺り動く一方、移動刃３５の畝部６１は、上型ベースプレート３２の下面に設けられたガイド溝５６に沿って押さえ部材押圧具３６から離れる方向に摺り動きながら上型ベースプレート３２を突き上げ、図３（ａ）の状態に戻る。その間に、押さえ部材３７から被加工物５０の主面５２ｂに加わっていた押圧力も弱まり、最終的に押さえ部材３７は被加工物５０から離れる。
後は新たな被加工物５０を天面４８に用意し、最初から繰り返しとなる。

【0021】

なお、本発明の実施の形態は上記実施形態に何ら限定されるものではなく、また、上記実施形態に説明される構成のすべてが本発明の必須要件であるとは限らない。本発明は、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当該技術的範囲に属する限り種々の改変等の形態を採り得る。例えば、上記実施形態では、固定刃要素１１、４１は、載置台３、３３と一体化され載置台３、３３の一部になっているものとしたが、両者は別々の部材として各部材を組み合わせて構成してもよい。また移動刃は、上型ベースプレートに支持された部材に別の部材として取り付けたもの、すなわち移動刃要素であってもよい。

【産業上の利用可能性】

【0022】

本発明の開先加工装置は、亜鉛メッキ鋼板製の住宅部品に開先加工を施す場合に特に好適に適用可能である。

【符号の説明】

【0023】

１、３１ 開先加工装置
２、３２ 上型ベースプレート
３、３３ 載置台
４、３４ 下型ベースプレート
５、３５ 移動刃
６、３６ 押さえ部材押圧具
７、３７ 押さえ部材
８ 傾斜受け部
９、３９ 板押さえスプリング
１０ 垂直壁面
１１、４１ 固定刃要素
１２、４２，４３ スプリングの収容孔
１４、４４ 固定刃面
１５、４５ 移動刃面
１６、４６ クリアランス
２０、５０、１０１ 被加工物
２２ａ，２２ｂ，５２ａ，５２ｂ 主面
２３、５３ 切除予定部
２４、５４ 端面
２６ 主面受容面
３８ カムドライバ
４９ カム戻しスプリング
４０ 庇裏面
４８ 天面
５１ 傾斜案内面
５５ 摺動面
５６、５８ ガイド溝
５７ 天面との正対面
５９ 押さえ部材押圧具との正対面
６１，６３ 畝部
１０２、１１１ 鋼板
１０３、１１６ 亜鉛皮膜
１０４ 破断面
１０５、１１５ 開先部
１０６ 主面
１１２ 角パイプ
１１３ 溶接部
１１４ 蓋

【図1】

【図2】

【図3a】

【図3b】

【図3c】

【図4】

【図5】

【図6】