特開 2023-184123 プレスカッタと、これを用いたパネル材の切断方法

(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】P2023184123

(43)【公開日】2023-12-28

(54)【発明の名称】プレスカッタと、これを用いたパネル材の切断方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 28/00 20060101AFI20231221BHJP

   B23D 15/04 20060101ALI20231221BHJP

【ＦＩ】

B21D28/00 A

B23D15/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022098087

(22)【出願日】2022-06-17

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002572

【氏名又は名称】弁理士法人平木国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高津 嘉伸

(72)【発明者】

【氏名】松本 勝幸

(72)【発明者】

【氏名】榊原 信幸

(72)【発明者】

【氏名】高野 拓也

【テーマコード（参考）】

3C039

4E048

【Ｆターム（参考）】

3C039AA02

3C039AA25

3C039AA42

4E048AA03

(57)【要約】

【課題】金属製のパネル材の切断時に、切粉の発生を抑えることができるプレスカッタを提供する。
【解決手段】プレスカッタ１は、上刃１０と下刃２０とを備えている。上刃１０は、上刃１０の移動方向Ｄに沿って形成された第一面１１と、第一面１１と直交し、下方に向いた下平面１２とを有している。上刃１０の第一面１１と下平面１２により、上刃１０の刃先の角度θ１が直角に形成されている。下刃２０は、パネル材Ｐの切断時に、第一面１１と対向し、移動方向Ｄに沿って形成された第二面２１と、下平面と平行となる平面上に形成され、上方を向いた上平面２２と、第二面２１と上平面２２との間において、第二面２１と上平面２２とに連続して形成され、上平面２２に対して傾斜した傾斜平面２３と、を有している。下刃２０の第二面２１と傾斜平面２３とにより、下刃２０の刃先の角度θ２が鈍角に形成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

上刃と下刃とを備え、前記下刃に載置した金属製のパネル材に対して、前記上刃を下降させることにより、前記上刃と前記下刃に前記パネル材を挟み込むようにして、前記パネル材を切断するプレスカッタであって、
前記上刃は、
上刃の移動方向に沿って形成された第一面と、
前記第一面と直交し、下方に向いた下平面と、を有し、
前記第一面と前記下平面により、前記上刃の刃先の角度が直角に形成されており、
前記下刃は、
前記パネル材の切断時に、前記第一面と対向し、前記移動方向に沿って形成された第二面と、
前記下平面と平行となる平面上に形成され、上方を向いた上平面と、
前記第二面と前記上平面との間において、前記第二面と前記上平面とに連続して形成され、前記上平面に対して傾斜した傾斜平面と、を有しており、
前記第二面と前記傾斜平面とにより、前記下刃の刃先の角度が鈍角に形成されていることを特徴とするプレスカッタ。

【請求項2】

請求項１に記載のプレスカッタを用いたパネル材の切断方法であって、
前記下刃の前記上平面に前記パネル材が接触し、前記パネル材のうち前記上刃で前記パネル材から切除される部分が前記下刃からはみ出すように、前記パネル材を前記下刃に配置する配置工程と、
前記上刃を下降させて、前記上刃の前記下平面に前記パネル材を接触させることにより、前記傾斜平面に沿って前記パネル材を変形させた状態で、前記下刃に配置された前記パネル材を前記上刃で切断する切断工程と、
を含むことを特徴とするパネル材の切断方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、パネル材を切断するプレスカッタと、これを用いたパネル材の切断方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の技術として、上刃と下刃とを備えたプレスカッタが提案されている。このプレスカッタは、下刃に載置した金属製のパネル材に対して、上刃を下降させることにより、上刃と下刃にパネル材を挟み込むようにして、パネル材を切断している。たとえば、特許文献１には、パネル材の凹凸の形状に応じた刃先形状の上刃と下刃を有したプレスカッタが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８－２７２７６５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に示すプレスカッタを用いた場合であっても、パネル材の切断時に多くの切粉が発生することがある。特に、パネル材の形状に、刃先の形状が形成されていたとしても、金属製のパネル材に反りが発生した場合には、下刃とパネル材との間に隙間が発生するため、切粉が発生し易くなる。

【0005】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、金属製のパネル材の切断時に、切粉の発生を抑えることができるプレスカッタを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題に鑑みて、本発明に係るプレスカッタは、上刃と下刃とを備え、前記下刃に載置した金属製のパネル材に対して、前記上刃を下降させることにより、前記上刃と前記下刃に前記パネル材を挟み込むようにして、前記パネル材を切断するプレスカッタであって、前記上刃は、上刃の移動方向に沿って形成された第一面と、前記第一面と直交し、下方に向いた下平面とを有し、前記第一面と前記下平面により、前記上刃の刃先の角度が直角に形成されており、前記下刃は、前記パネル材の切断時に、前記第一面と対向し、前記移動方向に沿って形成された第二面と、前記下平面と平行となる平面上に形成され、上方を向いた上平面と、前記第二面と前記上平面との間において、前記第二面と前記上平面とに連続して形成され、前記上平面に対して傾斜した傾斜平面と、を有しており、前記第二面と前記傾斜平面とにより、前記下刃の刃先の角度が鈍角に形成されていることを特徴とする。

【0007】

本発明によれば、下刃の上平面にパネル材が接触し、パネル材のうち上刃でパネル材から切除される部分が、下刃からはみ出すように、パネル材を下刃に配置する。次に、上刃を下降させる。これにより、上刃の下平面にパネル材を接触し、傾斜平面に沿ってパネル材が変形する。この変形した状態では、刃先を形成する傾斜平面にパネル材が倣った状態で、パネル材が切断される。この結果、下刃に接触したパネル材の部分に、剪断応力による亀裂が発生し難くなり、下刃に接触したパネル材の部分から、切粉が発生することを抑制することができる。これに加えて、上刃の刃先は、直角であるので、上刃の刃先により、パネル材に作用する剪断応力を低減することができるため、上刃に接触する部分からの切粉の発生も抑制することができる。

【0008】

ここで、本発明として、上述したプレスカッタを用いたパネル材の切断方法を開示する。本発明に係る切断方法は、前記下刃の前記上平面に前記パネル材が接触し、前記パネル材のうち前記上刃で前記パネル材から切除される部分が、前記下刃からはみ出すように、前記パネル材を前記下刃に配置する配置工程と、前記上刃を下降させて、前記上刃の前記下平面に前記パネル材を接触させることにより、前記傾斜平面に沿って前記パネル材を変形させた状態で、前記下刃に配置された前記パネル材を前記上刃で切断する切断工程と、を含むことを特徴とする。

【0009】

この切断方法によれば、まず、配置工程において、パネル材のうち上刃でパネル材から切除される部分が下刃からはみ出すように、パネル材を前記下刃に配置する。次に、切断工程において、上刃を下降させて、上刃の下平面に前記パネル材を接触させることにより、傾斜平面に沿ってパネル材を変形させると、パネル材と傾斜平面との間の隙間の発生が抑制される。この結果、下刃に接触したパネル材の部分に、剪断応力による亀裂が発生し難くなり、下刃に接触したパネル材の部分から、切粉の発生することを抑制することができる。これに加えて、上刃の刃先は、直角であるので、上刃の刃先により、パネル材に作用する剪断応力を低減することができるため、上刃に接触する部分からの切粉の発生も抑制することができる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、金属製のパネル材を切断時に切粉の発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１に示すプレスカッタの模式的斜視図である。

【図2】図１に示すＡ方向から視たプレスカッタの平面図である。

【図3】図１に示すプレスカッタを用いたパネル材の切断方法であり、（ａ）は、パネル材を下刃に配置する配置工程を説明する模式図であり、（ｂ）は、切断工程においてパネル材が変形した状態を説明するための模式図であり、（ｃ）は、切断工程においてパネル材が変形した状態で、パネル材を切断した状態を説明するための模式図である。

【図4】（ａ）は、比較例１に係るプレスカッタの模式的斜視図であり、（ｂ）は、比較例２に係るプレスカッタの模式的斜視図である。

【図5】（ａ）は、比較例２に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図であり、（ｂ）は、比較例３に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図である。

【図6】（ａ）は、比較例３に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図であり、（ｂ）は、本実施形態に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図であり、（ｃ）は、比較例４に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施形態に係るプレスカッタを図面に基づき詳細に説明する。

【0013】

１．プレスカッタ１について
図１および図２に示すプレスカッタ１は、自動車の外板や部品などを下降するためのプレスカッタであり、たとえばプレス成形された金属製の部品（パネル材）を、所望の形状に打ち抜くための装置である。図示しないが、プレスカッタ１は、加工品の形状に応じた上型と下型とを備えている。上型には、加工品の外縁に沿って上刃が設けられており、下型には、上型に応じた位置に下刃が設けられている。

【0014】

本実施形態では、これらの上刃と下刃のうち、パネル材Ｐの厚さ方向の形状に制約を受けない部分の上刃１０と下刃２０とを示している。その他の上刃と下刃の部分の形状、および、上型と下型の形状は、一般的に知られた形状であるので、詳細な説明を省略する。

【0015】

図２に示すように、本実施形態で切断されるパネル材Ｐは、鋼板またはアルミニウムボードが、プレス成形等により加工され、凸部（余肉凸部）Ｐａおよび凹部（ビード凹部）Ｐｂが成形されたものであるが、この形状に特に限定されるものではない。たとえば、パネル材Ｐは、平板状であってもよく、湾曲した形状であってもよい。

【0016】

図２に示すように、凸部Ｐａおよび凹部Ｐｂを有するパネル材Ｐでは、凸部Ｐａが上刃に先に接触し易く、凹部Ｐｂは、遅れて上刃に接触することが想定される。また、このような形状でなくても、パネル材Ｐの反りなどにより、下刃とパネル材Ｐとの間に、隙間が形成されることがある。これらの切断条件で、通常の上刃と下刃を用いて切断すると、パネル材Ｐに過大な剪断応力が作用し、切粉が発生し易い。本実施形態では、このような点を解消すべく、プレスカッタ１は、以下の上刃１０と下刃２０とを有している。

【0017】

本実施形態では、プレスカッタ１は、上刃１０と下刃２０とを備え、下刃２０に載置した金属製のパネル材Ｐに対して、上刃１０を下降させることにより、上刃１０と下刃２０にパネル材Ｐを挟み込むようにして、パネル材Ｐを切断する装置である。上刃１０および下刃２０は、たとえば工具鋼などからなる。

【0018】

本実施形態では、図１に示すように、上刃１０は、第一面１１と下平面１２とにより刃先１５を形成している。第一面１１は、上刃１０の移動方向Ｄに沿って形成されており、本実施形態では、第一面１１は、鉛直方向に沿って形成された平面である。下平面１２は、第一面１１と直交し、下方に向いた平面である。本実施形態では、下平面１２は、水平方向に対してわずかに傾斜して形成されている。

【0019】

このようにして、上刃１０の第一面１１と下平面１２により、上刃１０の刃先１５の角度θ１が直角に形成されている。ここで、図２に示すように、上刃１０の刃先１５は、第一面１１と下平面１２との稜線であり、上刃１０の幅方向Ｗにおいて、単調的に傾斜している。

【0020】

下刃２０は、第二面２１と、上平面２２と、傾斜平面２３と、を備えており、第二面２１と、傾斜平面２３により、下刃２０の刃先２５を形成している。第二面２１は、パネル材Ｐの切断時に、第一面１１と対向し、移動方向Ｄ（垂直方向Ｖ）に沿って形成された平面である。

【0021】

上刃１０の第一面１１と下刃２０の第二面２１との間には隙間Ｃが形成されている。この隙間Ｃは、パネル材Ｐの厚み等に応じて設定される大きさである。上平面２２は、上刃１０の下平面１２と平行となる平面上に形成され、上方を向いた平面である。本実施形態では、上平面２２は、水平方向Ｈに対してわずかに傾斜して形成されている。

【0022】

さらに、傾斜平面２３は、第二面２１と上平面２２との間において、第二面２１と上平面２２とに連続して形成され、上平面２２に対して傾斜している平面である。傾斜平面２３は、上刃１０に向いて形成されており、第二面２１と傾斜平面２３とにより、下刃２０の刃先２５の角度θ２が鈍角に形成されている。

【0023】

ここで、刃先２５の角度θ２は、たとえば、発明者の実験等の結果から、１００°～１２０°の範囲であることが好ましく、本実施形態では、角度θ２は、１１０°である。ここで、図２に示すように、下刃２０の刃先２５は、第二面２１と上平面２２とで形成される稜線であり、下刃２０の幅方向Ｗにおいて、上刃１０の刃先１５と同じ方向に傾斜している。

【0024】

さらに、図１示す傾斜平面２３の幅（第二面２１と上平面２２との間における水平方向の幅）Ｗ１は、上平面２２の同じ方向の幅Ｗ２以上であることが好ましい。たとえば、傾斜平面２３の幅Ｗ１は、１０ｍｍ以上であることが好ましい。傾斜平面２３の幅Ｗ１を上述した如く設定することにより、上刃１０により、パネル材Ｐが下方に押し込まれた際に、パネル材Ｐが、傾斜平面２３に沿って変形し、傾斜平面２３に倣いやすい。この結果、パネル材Ｐと傾斜平面２３との隙間を無くし、剪断応力による切粉の発生を抑えることができる。

【0025】

２．プレスカッタ１を用いたパネル材Ｐの切断方法について
以下に、本実施形態に係るプレスカッタ１を用いたパネル材Ｐの切断方法について、図３（ａ）～（ｃ）を参照しながら説明する。

【0026】

まず、図３（ａ）に示すように、配置工程を行う。下刃２０の上平面２２にパネル材Ｐが接触し、パネル材Ｐのうち上刃１０でパネル材Ｐから切除される部分（スクラップ部分）Ｐ１が、下刃２０からはみ出すように、パネル材Ｐを下刃２０に配置する。このとき、凸部（余肉凸部）Ｐａおよび凹部（ビード凹部）Ｐｂが成形されている場合には、下刃２０の上平面２２とパネル材Ｐとの間に隙間が形成されていてもよい。

【0027】

次に、図３（ｂ）および（ｃ）に示すように、切断工程を行う。具体的には、上刃１０を下降させて、上刃１０の下平面１２にパネル材Ｐを接触させることにより、傾斜平面２３に沿ってパネル材Ｐを変形させる。ここで、パネル材Ｐに、凸部Ｐａおよび凹部Ｐｂが形成されている場合には、これらも平面状に塑性変形し、傾斜平面２３に倣う。本実施形態では、上刃１０の下平面１２と平行となる平面上に、下刃２０の上平面２２を形成したので、上刃１０の下降に伴い、パネル材Ｐが、傾斜平面２３に倣い易い。

【0028】

なお、上刃１０の荷重により、パネル材Ｐの浮き上がりを防止するように、下型と対向する部分を除くパネル材Ｐの一部を押さえる、押さえ機構が設けられていてもよい。押さえ機構は、上型（図示せず）部分に設けられ、上下の移動が拘束されていてもよい。

【0029】

最後に、図３（ｃ）に示すように、傾斜平面２３に沿ってパネル材Ｐが変形した状態で、下刃２０に配置されたパネル材Ｐを上刃１０で切断する。これにより、スクラップ部分（切除される部分）Ｐ１が、パネル材Ｐから切除される。

【0030】

以上、本実施形態では、下刃２０の上平面２２にパネル材Ｐが接触し、パネル材Ｐのうち上刃１０でパネル材Ｐから切除される部分Ｐ１が、下刃２０からはみ出すように、パネル材Ｐを下刃２０に配置する。次に、上刃１０を下降させる。

【0031】

これにより、上刃１０の下平面１２にパネル材Ｐが接触し、傾斜平面２３に沿ってパネル材Ｐが変形する。この変形した状態は、刃先１５を形成する傾斜平面２３にパネル材Ｐが倣った状態であり、この状態で、パネル材Ｐが切断される。

【0032】

この結果、下刃２０に接触したパネル材Ｐの部分に、剪断応力による亀裂が発生し難くなり、下刃２０に接触したパネル材Ｐの部分から、切粉が発生することを抑制することができる。これに加えて、上刃１０の刃先１５は、直角であるので、上刃１０の刃先１５により、パネル材Ｐに作用する剪断応力を低減することができるため、上刃１０に接触する部分からの切粉の発生も抑制することができる。

【0033】

３．実施例について
以下に、図４～図６を参照しながら、本発明に至るべく、発明者らが行った実施例を、比較例とともに説明する。図４（ａ）は、比較例１に係るプレスカッタの模式的斜視図であり、図４（ｂ）は、比較例２に係るプレスカッタの模式的斜視図である。

【0034】

図４（ａ）に示すように、比較例１に係る上刃５０は、第一面５１と下平面５２とにより刃先５５が形成されている。上刃５０の刃先５５の角度θ１は、８０°である。比較例１に係る下刃６０は、第二面６１と上平面６２とにより刃先６５が形成されている。比較例１に係る下刃６０の刃先６５の角度θ２は、９０°である。

【0035】

さらに、図４（ａ）に示す下刃６０は、上平面６２に、凹部Ｐｂの形状に応じた溝部６４が形成された下刃である。一方、図４（ｂ）に示すように、比較例２に係る下刃６０が、比較例１と相違する点は、上平面６２に溝部６４が形成されていない点であり、比較例２に係る上刃５０は、比較例１のものと同じである。

【0036】

図４（ａ）、（ｂ）に示す上刃５０と下刃６０を用いて、凹部Ｐｂが形成されたパネル材Ｐの切断を行った。その結果、図４（ｂ）に示す上刃５０と下刃６０でパネル材Ｐを切断したものは、図４（ａ）に示すものに比べて、切粉が多く発生していることがわかった。これは、図４（ｂ）に示す上刃５０と下刃６０とでパネル材Ｐを切断する際に、パネル材Ｐの凹部Ｐｂの部分が、上平面６２の形状に合わせて、フラットに変形していないことが理由であると考えられる。

【0037】

さらに、図４（ｂ）に示す比較例２に係る上刃５０と下刃６０でパネル材Ｐを切断する状態を図５（ａ）に示す。この結果、図５（ａ）に示すように、下刃６０の刃先６５と上刃５０の刃先５５により、パネル材Ｐが変形しようとするが、上刃５０の刃先５５によりパネル材Ｐが伸びる部分がほとんどない。これにより、下刃６０の刃先６５と上刃５０の刃先５５により、パネル材Ｐに過剰な剪断応力が作用し、亀裂Ｓ１、Ｓ２が発生してから、パネル材Ｐが切断されてしまう。この結果、パネル材Ｐから、切粉が多量に発生したと考えられる。

【0038】

そこで、図５（ｂ）に示すように、下刃として、本実施形態に係る下刃２０を採用した。図５（ｂ）は、比較例３に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図である。なお、比較例３に係るプレスカッタでは、上刃５０が、本実施形態のものと異なる。

【0039】

比較例３に係るプレスカッタを用いると、図５（ａ）に示す場合に比べて、パネル材Ｐからの切粉の発生量は、減少したことがわかった。ただし、この場合であっても、上刃５０の刃先５５に接触するパネル材Ｐの部分から切粉が発生していることが確認された。

【0040】

そこで、図６（ａ）～（ｃ）に示すように、上刃の刃先の検討を行った。図６（ａ）は、比較例３に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図である。図６（ｂ）は、本実施形態に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図である。図６（ｃ）は、比較例４に係るプレスカッタにより、切断されるパネル材の状態を説明するための模式図である。

【0041】

図６（ａ）に示す上刃は、図５（ｂ）と同じ上刃５０であり、上刃５０の刃先５５の角度θ１は、８０°である。図６（ｂ）に示す上刃は、本実施形態に係る上刃１０であり、上刃１０の刃先１５の角度θ１は、９０°（直角）である。図６（ｃ）に示す上刃は、比較例４に係る上刃７０であり、上刃７０の刃先７５の角度θ１は鈍角である。具体的には、第二面７１と下平面７２とで形成された刃先７５の角度θ１は、１１０°である。なお、比較例３および４では、下刃は、本実施形態で示す下刃２０を用いた。

【0042】

図６（ａ）～（ｃ）に示す上刃５０、１０、７０を用いてパネル材Ｐを切断したところ、図６（ａ）および（ｃ）に示す上刃５０、７０を用いたものに比べて、図６（ｂ）に示す上刃１０を用いて切断したパネル材Ｐから発生する切粉の量は、最も少なかった。これは、図６（ｂ）に示す上刃１０では、パネル材Ｐに、上刃１０の刃先１５だけでなく、下平面１２も接触するため、パネル材Ｐに作用する剪断応力が低減されたことによると考えられる。

【0043】

一方、図６（ａ）に示す上刃５０の刃先５５は、鋭角であるため、上述した如く、パネル材Ｐに大きな剪断応力が発生したため、図６（ｂ）に示すものに比べて、パネル材Ｐから発生する切粉の量は多かったと考えられる。また、図６（ｃ）に示す上刃７０の刃先７５は、鈍角であるため、刃先７５ではないところから、パネル材Ｐに先に接触する。この結果、上刃７０と下刃２０との見かけ上のクリアランスが大きくなったため、図６（ｂ）に示すものに比べて、パネル材Ｐから発生する切粉の量は多かったと考えられる。

【0044】

以上のことから、図６（ｂ）に示すように、上刃１０の刃先１５の角度が直角で、下刃２０の角度θ２が鈍角であるプレスカッタにより、パネル材Ｐを切断すれば、パネル材Ｐから発生する切粉の量が抑えられることがわかった。

【0045】

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の変更を行うことができる。本発明は、或る実施形態の構成を他の実施形態の構成に追加したり、或る実施形態の構成を他の実施形態と置換したり、或る実施形態の構成の一部を削除したりすることができる。

【符号の説明】

【0046】

１：プレスカッタ、１０：上刃、１１：第一面、１２：下平面、２０：下刃、２１：第二面、２２：上平面、Ｐ：パネル材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】