(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-08
(45)【発行日】2022-04-18
(54)【発明の名称】剪断装置
(51)【国際特許分類】
B23D 15/14 20060101AFI20220411BHJP
B23D 15/04 20060101ALI20220411BHJP
B23D 15/08 20060101ALI20220411BHJP
【ＦＩ】
B23D15/14
B23D15/04
B23D15/08 Z
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2021136406
(22)【出願日】2021-08-24
【審査請求日】2021-08-27
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】599095159
【氏名又は名称】株式会社ムラタ溶研
(74)【代理人】
【識別番号】100129540
【弁理士】
【氏名又は名称】谷田 龍一
(74)【代理人】
【識別番号】100137648
【弁理士】
【氏名又は名称】吉武 賢一
(72)【発明者】
【氏名】村田 彰久
(72)【発明者】
【氏名】村田 唯介
【審査官】村上 哲
(56)【参考文献】
【文献】西独国特許出願公告第０１１７９７８４（ＤＥ，Ｂ）
【文献】特開２００４－０８２２５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特表２０１２－５０８６５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０３－０３６７１２（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開平０８－２８４９０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－０８６６８６（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２３Ｄ １５／１４
Ｂ２３Ｄ １５／０４
Ｂ２３Ｄ １５／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
固定刃と、可動刃と、前記可動刃を駆動する駆動装置と、を備える剪断装置であって、前記駆動装置は、前記可動刃の幅方向一方側に形成された第１軸孔に挿通された第１ピボット軸を介して連結された第１ピストンロッドと、前記第１ピストンロッドと平行に作動するように設けられるとともに前記可動刃の幅方向他方側に形成された第２軸孔に挿通された第２ピボット軸を介して連結された第２ピストンロッドと、前記第１ピストンロッド及び前記第２ピストンロッドを作動させる油圧回路と、を備え、
前記第１軸孔及び前記第２軸孔の少なくとも一方が、前記第１ピボット軸及び前記第２ピボット軸の少なくとも一方との間に遊びを持たせるように前記可動刃の幅方向に沿って延びる長孔とされることにより、前記可動刃が、前記第１ピストンロッド及び前記第２ピストンロッドの少なくとも一方と、ルーズジョイントにより連結されており、
前記油圧回路は、前記第１ピストンロッドを剪断方向に押し出して前記可動刃の切込み位置で停止させた後に前記第１ピストンロッドを停止させた状態で前記第２ピストンロッドを剪断方向に押し出すように構成されている、
前記剪断装置。
【請求項2】
前記第１ピストンロッドは、前記可動刃の前記切込み位置でストロークエンドに達するように構成されており、
前記油圧回路は、第１ピストンロッドを作動させる作動油を供給する第１油路と、前記第１油路から分岐して前記第２ピストンロッドを作動させる作動油を供給する第２油路と、前記第２油路に介在された絞りと、前記絞りをバイパスするバイパス油路と、前記バイパス油路に介在されて前記第２ピストンロッドへの作動油の流れを阻止する逆止弁と、を備え、
剪断時には、作動油が供給されることにより、前記絞りによって前記第２油路の作動油の流れが制限されて、前記第２ピストンロッドの作動が制限された状態で、前記第１ピストンロッドが優先的に押し出され、前記第１ピストンロッドが前記可動刃の前記切込み位置でストロークエンドに達すると、前記第１油圧シリンダーに作動油をそれ以上供給できなくなって、前記絞りを通じて前記第２油路から前記第２油圧シリンダーに作動油が供給され、前記第２ピストンロッドが作動し、押し出され、
剪断後は、前記第１油路より前記第１油圧シリンダーから作動油が引き抜かれ、前記バイパス油路より前記第２油圧シリンダーから作動油が引き抜かれるように構成されている、請求項１に記載の剪断装置。
【請求項3】
前記絞りは、可変絞りである、請求項２に記載の剪断装置。
【請求項4】
前記剪断ヘッドは、並行状に延びる第１辺部及び第２辺部と、前記第１辺部及び第２辺部を連設する連設部とを備えるコ字状であって、前記第１辺部の先端側に設けられた位置決め孔と、前記第２辺部の先端側に出没可能に設けられて、前記位置決め孔に嵌入可能な第３ピストンロッドと、を備え、前記第３ピストンロッドは、前記第１ピストンロッドと同期して作動するように構成されている、請求項１～３の何れかに記載の剪断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、帯状金属薄板を剪断する剪断装置に係り、特に、帯状金属薄板溶接装置に組み込まれる剪断装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、先行する帯状金属薄板と後続の帯状金属薄板とを連結するために、先行する帯状金属薄板を後端縁で剪断し、後続の帯状金属薄板を先端縁で剪断して、切断された互いの端縁同士を突き合わせて溶接する溶接装置が知られている（特許文献１、２等）。
【0003】
図７は、従来の帯状金属薄板溶接装置１の一例であり、溶接トーチ２と、剪断装置３を備えている。剪断装置３は、図７の収納位置から、矢印Ｙ１で示す方向に移動することができる。溶接トーチ１０１は、図７の待機位置から、矢印Ｙ２方向に往復動して溶接を行うことができる。
【0004】
この種の溶接装置に組み込まれる剪断装置は、シャーリング装置、剪断機等とも呼ばれ、一般に、図８及び図９に概略構造を示すように、剪断ヘッド４に固定された固定刃５と、剪断ヘッド４に設けられた可動刃６と、剪断ヘッド４に設けられて可動刃６を上下動させる油圧シリンダー７と、を備え、可動刃６を上下方向に平行移動させることにより、帯状金属薄板を剪断する。図８は待機位置、図９は剪断位置を其々示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１８－８６６８６号公報
【文献】特開２０１８－３９０９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上記従来の剪断装置は、可動刃を作動する油圧を高めるために増圧シリンダーを設けたり、固定刃及び可動刃を保持する剪断ヘッド等の剛性を高める等して、板厚寸法の大きい帯状金属薄板に対応している。
【0007】
しかしながら、増圧シリンダーを追加したり剛性を高めたりするにつれて剪断装置が大型化し、製造コストも増大する。
【0008】
そこで、本発明は、大型化及びコスト増を抑制しつつ、板厚寸法の大きい帯状金属薄板を剪断可能な剪断装置を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る剪断装置は、固定刃と、可動刃と、前記可動刃を駆動する駆動装置と、を備える剪断装置であって、前記駆動装置は、前記可動刃の幅方向一方側に形成された第１軸孔に挿通された第１ピボット軸を介して連結された第１ピストンロッドと、前記第１ピストンロッドと平行に作動するように設けられるとともに前記可動刃の幅方向他方側に形成された第２軸孔に挿通された第２ピボット軸を介して連結された第２ピストンロッドと、前記第１ピストンロッド及び前記第２ピストンロッドを作動させる油圧回路と、を備え、前記第１軸孔及び前記第２軸孔の少なくとも一方が、前記第１ピボット軸及び前記第２ピボット軸の少なくとも一方との間に遊びを持たせるように前記可動刃の幅方向に沿って延びる長孔とされることにより、前記可動刃は、前記第１ピストンロッド及び前記第２ピストンロッドの少なくとも一方と、ルーズジョイントにより連結されており、前記油圧回路は、前記第１ピストンロッドを剪断方向に押し出して前記可動刃の切込み位置で停止させた後に前記第２ピストンロッドを剪断方向に押し出すように構成されている。前記絞りは、可変絞りとし得る。
【0011】
前記第１ピストンロッドは、前記可動刃の前記切込み位置でストロークエンドに達するように構成されており、前記油圧回路は、第１ピストンロッドを作動させる作動油を供給する第１油路と、前記第１油路から分岐して前記第２ピストンロッドを作動させる作動油を供給する第２油路と、前記第２油路に介在された絞りと、前記絞りをバイパスするバイパス油路と、前記バイパス油路に介在されて前記第２ピストンロッドへの作動油の流れを阻止する逆止弁と、を備え、剪断時には、作動油が供給されることにより、絞りによって前記第２油路の作動油の流れが制限されて、前記第２ピストンロッドの作動が制限された状態で、前記第１ピストンロッドが優先的に押し出され、前記第１ピストンロッドが前記可動刃の前記切込み位置でストロークエンドに達すると、前記第１油圧シリンダーに作動油をそれ以上供給できなくなって、絞りを通じて前記第２油路から前記第２油圧シリンダーに作動油が供給され、前記第２ピストンロッドが作動し、押し出され、剪断後は、前記第１油路より前記第１油圧シリンダーから作動油が引き抜かれ、前記バイパス油路より前記第２油圧シリンダーから作動油が引き抜かれるように構成され得る。
【0013】
前記剪断ヘッドは、並行状に延びる第１辺部及び第２辺部と、前記第１辺部及び第２辺部を連設する連設部とを備えるコ字状であって、前記第１辺部の先端側設けられた位置決め孔と、前記第２辺部の先端側に出没可能に設けられて、前記位置決め孔に嵌入可能な第３ピストンロッドと、を備え、前記第３ピストンロッドは、前記第１ピストンロッドと同期して作動するように構成され得る。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、前記油圧回路から作動油の供給を開始すると、先ず可動刃の幅方向一方側が剪断方向に作動し、次いで、可動刃の幅方向他方側が剪断方向に作動する。それにより、剪断開始時のシャー角（レーキ角）を大きくして剪断荷重を小さくすることができる。
【0015】
また、第１ピストンロッドが切込み位置で停止するまでは、第２ピストンロッドと可動刃との連結位置が支点となり、第１ピストンロッドと可動刃との連結位置が力点となり、支点と力点との間の可動刃の刃先が作用点となるため、いわゆる第２種テコとして作用する。また、第１ピストンロッドが停止した後に第２ピストンロッドを作動させる場合は、第１ピストンロッドと可動刃との連結位置が支点となり、第２ピストンロッドと可動刃との連結位置が力点となり、第２種テコとして作用する。従って、第１ピストンロッド及び第２ピストンロッドを作動させる油圧が低くても大きな剪断力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【発明を実施するための形態】
【0017】
【0018】
図１は、本発明に係る剪断装置の一実施形態を示す概略構成図である。図１及び図２を参照して、剪断装置８は、固定刃５と、可動刃６と、可動刃６を駆動する駆動装置９と、を備える。駆動装置９は、可動刃６の幅方向一方側に連結された第１ピストンロッド１０と、可動刃６の幅方向他方側に連結された第２ピストンロッド１１と、第１ピストンロッド１０と第２ピストンロッド１１とを作動させる油圧回路１２と、を備える。
【0019】
固定刃５及び可動刃６は、剪断ヘッド４に取り付けられる。剪断ヘッド４は、並行状に延びる第１辺部４ａ及び第２辺部４ｂと、第１辺部４ａ及び第２辺部４ｂを連設する連設部４ｃとを備えるコ字状に形成されている。固定刃５は、剪断ヘッド４の第１辺部４ａに固定されている。可動刃６は、剪断ヘッド４の第２辺部４ｂに上下動可能に取り付けられている。第１ピストンロッド１０を備える第１油圧シリンダー１３が剪断ヘッド４の第２辺部４ｂに取り付けられている。第２ピストンロッド１１を備える第２油圧シリンダー１４も剪断ヘッド４の第２辺部４ｂに取り付けられている。第１ピストンロッド１０と第２ピストンロッド１１とは平行に設けられている。
【0020】
固定刃５の刃先は水平で、可動刃６の刃先は傾斜状に形成されているが水平に形成することもできる。図２に示すように、可動刃６の幅方向一方側に形成された第１軸孔６ａに、第１ピボット軸１０ａが挿通されている。可動刃６に幅方向他方側に形成された第２軸孔６ｂに、第２ピボット軸１１ａが挿通されている。図示例において、図２を参照して、第１軸孔６ａ及び第２軸孔６ｂは、いずれも長孔に形成されている。それにより、第１軸孔６ａと第１ピボット軸１０ａとの間、及び第２軸孔６ｂと第２ピボット軸１１ａとの間に、後述する所定の遊びが設けられ、可動刃６は、第１ピストンロッド１０及び第２ピストンロッド１１とルーズジョイントにより連結されている。
【0021】
一実施形態において、図３を参照して、第１ピボット軸１０ａ及び第２ピボット軸１１ａの外径Ｄが１０ｍｍであり、第１軸孔６ａ及び第２軸孔６ｂの長さＬが１２ｍｍ、幅Ｗが１０．１ｍｍである。
【0022】
油圧回路１２は、第１油圧シリンダー１３に作動油を供給する第１油路１２ａと、第１油路１２ａから分岐して第２油圧シリンダー１４に作動油を供給する第２油路１２ｂと、第２油路１２ｂに介在された絞り１２ｃとを備える。絞り１２ｃは、好ましくは可変絞りである。絞り１２を構成する可変絞りにより、第１ピストンロッド１０と第２ピストンロッド１１の作動タイミングを調節することができる。
【0023】
更に、油圧回路１２は、絞り１２ｃをバイパスするバイパス油路１２ｄと、バイパス油路１２ｄに介在されて第２ピストンロッド１１への作動油の流れ、即ち、第２油圧シリンダー１４への作動油の流れを阻止し、その逆方向の作動油の流れを許容する逆止弁１２ｅと、を備えている。
【0024】
剪断ヘッド４の第１辺部４ａの先端部に第１位置決め金具１５が固定され、剪断ヘッド４の第２辺部４ｂの先端部に第２位置決め金具１６が固定されている。第１位置決め金具１５と第２位置決め金具１６との間には、所定の隙間が設けられている。第２位置決め金具１６には、第３油圧シリンダー１７が組み込まれている。第３油圧シリンダー１７の第３ピストンロッド１７ａは、図１に示すように、ピストン１７ｂがシリンダーボトム側にある時は第２位置決め金具１６内に収容されている。一方、第３ピストンロッド１７ａは、図４及び図５に示すように、ピストン１７ｂがシリンダーヘッド側にある時は、第１位置決め金具１５の底面に穿設された位置決め孔１５ａに嵌入する。第３油圧シリンダー１７への作動油は、第１油路１２ａから分岐する第３油路１７ｃを通じて供給される。第３油路１７ｃは、第２油路１２ｄの分岐点より上流側で第１油路１２ａから分岐している。
【0025】
上記構成を有する剪断装置８の作動について、次に説明する。図１は可動刃６が待機位置にある状態を示しており、可動刃６は、下端位置にあって、固定刃５から離れた状態にある。このとき、図外のオイルポンプにより、第１油路１２ａを通じて作動油が引き抜かれており、第１油圧シリンダー１３及び第２油圧シリンダー１４の其々のピストン１３ａ、１４ａがシリンダーボトム側のストロークエンド位置にあり、第１ピストンロッド１０及び第２ピストンロッド１１の其々は、シリンダーチューブ１３ｂ、１４ｂ内に引き込まれている。また、この時、第３ピストンロッド１７ａは、第２位置決め金具１６に引き込まれ、第２位置決め金具１６内に埋没している。
【0026】
第１油路１２ａを通じて加圧された作動油が供給されると、絞り１２ｃによって第２油路１２ｂの作動油の流れが制限されているため、図４に示すように、第２ピストンロッド１１の作動が制限された状態で、第１ピストンロッド１０がシリンダーチューブ１３ｂから優先的に押し出される。第１ピストンロッド１０は、ピストン１３ａがシリンダーヘッド側のストロークエンドに達する位置まで押し出され、ストロークエンド位置で停止する。第１ピストンロッド１０がストロークエンドに達して停止した位置では、図４に示すように、可動刃６の刃先の幅方向一端側は、固定刃５の刃先と交差し、ワークの端部を剪断する切込み位置にある。なお、第１ピストンロッド１０は、切込み位置で停止すればよく、ストロークエンドの手前で停止させることもできでる。
【0027】
第１ピストンロッド１０の作動と同期して、第２位置決め金具１６内の第３ピストンロッド１７ａが作動し、第２位置決め金具１６から第３ピストンロッド１７ａが突出して第１位置決め金具１５の位置決め孔１５ａに嵌入する。それによって、剪断時に固定刃５と可動刃６との間のクリアランスが変化しないように、剪断ヘッド４の第１辺部４ａ及び第２辺部４ｂの先端部が互いに位置決めされる。また、このようにして、剪断ヘッド４の第１辺部４ａ及び第２辺部４ｂの先端部を固定することにより剪断ヘッド４の剛性を高め、剪断ヘッド４の厚さｔ（図６）を薄くして、装置全体の小型化を図ることができる。
【0028】
第１ピストンロッド１０がシリンダーチューブ１３ｂから押し出される際、第２ピボット軸１１ａが支点となり、第１ピボット軸１０ａが力点となることにより、第２種テコの原理によって可動刃６を作動させる。このような作動を可能にするために、第１軸孔６ａと第１ピボット軸１０ａとの間、及び、第２軸孔６ｂと第２ピボット軸１１ａとの間に、上記した遊びが設けられ、可動刃６と、第１ピストンロッド１０及び第２ピストンロッド１１とがルーズジョイントにより連結されている。前記遊びの大きさは、可動刃６の寸法、第１軸孔６ａと第２軸孔６ｂとの距離、第１ピストンロッド１０及び第２ピストンロッド１１のストローク長等によって適宜設定される。
【0029】
上記のように第２種テコの原理によって可動刃６を作動させることにより、小さな作動油圧力で大きな剪断力を発生させ得る。また、第１ピストンロッド１０が第２ピストンロッド１１より先に剪断方向へ作動してストロークエンドに達しているため、シャー角が大きくなり、剪断力が増す。
【0030】
第１ピストンロッド１０がストロークエンドに達すると、第１油圧シリンダー１３に作動油をそれ以上供給できなくなるため、絞り１２ｃを通じて第２油路１２ｂから第２油圧シリンダー１４に作動油が供給され、第２ピストンロッド１１が作動し、固定刃５と可動刃６との交差が進行して剪断動作が進行する。第２ピストンロッド１１がシリンダーチューブ１４ｂから押し出される際、第１ピボット軸１０ａが支点となり、第２ピボット軸１１ａが力点となることにより、第２種テコの原理によって可動刃６を剪断動作させる。第２ピストンロッド１１の作動開始時にシャー角が増加しているため、大きな剪断力を得ることができる。
【0031】
剪断後に可動刃６を待機位置に戻す際、第１油圧シリンダー１３及び第２油圧シリンダー１４から作動油が引き抜かれるが、第２油路１２ｂに逆止弁１２ｅを設けておくことにより、第２油圧シリンダー１４からの作動油引き抜きがスムースに行われ、可動刃６を待機位置に迅速に戻すことができる。
【0032】
本発明によれば、可動刃６を第２種テコの原理を利用した駆動装置を採用したことにより、剪断装置が大型化することなく剪断力を強化することができる。
【0033】
本発明は、上記実施形態に限定解釈されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲のいて種々の変更が可能である。
【0034】
例えば、図示例では、固定刃を上に可動刃を下に配置したが、可動刃を上に配置し、固定刃を下に配置することもできる。また、第１ピストンロッド１０のみを可動刃６とルーズジョイントにより連結することもできるし、第２ピストンロッド１１のみを可動刃６とルーズジョイントにより連結することもできる。また、絞り１２ｃに代えて、開閉制御弁や方向切換弁等の制御弁を用いて、第１ピストンロッド１０を作動する作動油の油路と第２ピストンロッド１１を作動する作動油の油路とを切り替えることにより、第１ピストンロッド１０をストロークエンドまで押し出して切込み位置で停止させてから、第２ピストンロッド１１の作動により帯状金属薄板を剪断するように制御弁を制御することもできる。また、第１位置決め金具及び第２位置決め金具は、図示例では剪断ヘッドに別体として固定しているが、剪断ヘッドの一部分として剪断ヘッドに一体とすることもできる。
【符号の説明】
【0035】
４ 剪断ヘッド
５ 固定刃
６ 可動刃
８ 剪断装置
９ 駆動装置
１０ 第１ピストンロッド
１１ 第２ピストンロッド
１２ 油圧回路
１２ａ 第１油路
１２ｂ 第２油路
１２ｃ 絞り
１２ｄ バイパス油路
１２ｅ 逆止弁
１３ 第１油圧シリンダー
１４ 第２油圧シリンダー
１５ 第１位置決め金具
１６ 第２位置決め金具
１７ 第３油圧シリンダー
１７ａ 第３ピストンロッド
５ 固定刃
６ 可動刃
８ 剪断装置
９ 駆動装置
１０ 第１ピストンロッド
１１ 第２ピストンロッド
１２ 油圧回路
１２ａ 第１油路
１２ｂ 第２油路
１２ｃ 絞り
１２ｄ バイパス油路
１２ｅ 逆止弁
１３ 第１油圧シリンダー
１４ 第２油圧シリンダー
１５ 第１位置決め金具
１６ 第２位置決め金具
１７ 第３油圧シリンダー
１７ａ 第３ピストンロッド
【要約】
【課題】 大型化及びコスト増を抑制しつつ、板厚寸法の大きい帯状金属薄板を剪断可能な剪断装置を提供する。
【解決手段】 固定刃５と、可動刃６と、可動刃６を駆動する駆動装置９と、を備える剪断装置であって、駆動装置９は、可動刃６の幅方向一方側に連結された第１ピストンロッド１０と、可動刃６の幅方向他方側に連結された第２ピストンロッド１１、第１ピストンロッド１０及び第２ピストンロッド１１を作動させる油圧回路１２と、を備え、可動刃６は、第１ピストンロッド１０及び第２ピストンロッド１１の少なくとも一方とルーズジョイントにより連結されており、油圧回路１２、第１ピストンロッド１０を剪断方向に押し出して可動刃６の切込み位置で停止させた後に第２ピストンロッド１１を剪断方向に押し出すように構成されている。
【選択図】 図１
【解決手段】 固定刃５と、可動刃６と、可動刃６を駆動する駆動装置９と、を備える剪断装置であって、駆動装置９は、可動刃６の幅方向一方側に連結された第１ピストンロッド１０と、可動刃６の幅方向他方側に連結された第２ピストンロッド１１、第１ピストンロッド１０及び第２ピストンロッド１１を作動させる油圧回路１２と、を備え、可動刃６は、第１ピストンロッド１０及び第２ピストンロッド１１の少なくとも一方とルーズジョイントにより連結されており、油圧回路１２、第１ピストンロッド１０を剪断方向に押し出して可動刃６の切込み位置で停止させた後に第２ピストンロッド１１を剪断方向に押し出すように構成されている。
【選択図】 図１
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
