溝付き異形断面条およびその製造方法
【課題】所望寸法への打ち抜き加工が容易な異形断面条を低コストで提供する。
【解決手段】幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面のどちらか一面または両面に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成する。
異形断面条を圧延により製造した後、表面に複数の突起を有するロールによる圧延または表面に突起を有する金型によるプレス加工により、異形断面条に溝を形成することができる。
【解決手段】幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面のどちらか一面または両面に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成する。
異形断面条を圧延により製造した後、表面に複数の突起を有するロールによる圧延または表面に突起を有する金型によるプレス加工により、異形断面条に溝を形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の寸法に打ち抜いて各種部品を製造するための異形断面条およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品用のリードフレームや軸受のリテーナーは、図１に示すような板幅方向に厚肉部１と薄肉部２が形成されている異形断面条３を使用して製造されている。所望の部品の形状や寸法に応じて異形断面条３を切断したり、プレスによる打ち抜き加工を施すことにより、異形断面条３からリードフレームやリテーナーなどの部品が製造されている（例えば特許文献１参照）。そして、このような加工が容易にできるように、異形断面条３としては板厚が１ｍｍ前後の比較的薄板の異形断面条が主流であった。
【０００３】
しかし、近年、部品加工時の工程省略による部品のコストダウンの要請が高まり、従来は他の方法で製造していた各種の部品を異形断面条から製造するようになってきた。
例えば、図２に示すようなパイプ状や棒状の部材４を土台となる部品５にボルト７で固定するための台座６’を、異形断面条６から製造することが行われている。台座６’を製造するための異形断面条６は、ボルト締め付け時の変形や摩耗を抑制するために、含有炭素量が０．２％以上の硬度が高い特殊鋼が用いられており、板厚も厚肉部で５ｍｍ以上と比較的厚板である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２に示した台座６’を異形断面条６から製造するには、図３に示すように異形断面条６を規定の寸法にプレス加工で打ち抜く工程とボルトを挿入する孔８をプレス加工で打ち抜く工程が必要である。しかし、異形断面条６を規定の寸法にプレス加工で打ち抜く工程は、異形断面条６を構成する材料が高硬度であり、しかも厚肉部分を打ち抜く必要があるため、特にこの工程での金型の摩耗や欠けの発生が多くなり、金型費用が高くなるという問題があった。
【０００６】
また、異形断面条６を台座６’の寸法に対応する規定の寸法に打ち抜くためには、異形断面条６を金型内に規定寸法となるように止める必要があり、このような場合には図４に示すように打ち抜き金型であるパンチ９やエジェクター１１を備えたダイス１０の下流にストッパー１２を設置して異形断面条６を止める方法が通常採用されている。しかし、この方法であると、打ち抜く寸法を変更した場合に打ち抜き用のパンチ９やエジェクター１１、ダイス１０のほかにストッパー１２の位置も変更する必要があり、事前準備が増加するという問題があった。
【０００７】
さらに、圧延法、押出し法、あるいは引抜き法にかかわらず、製造された異形断面条６は一旦コイル状に巻き取られた後、部品製造工程に搬送されている。部品製造工程では、コイル状に巻き取られた異形断面条６を打ち抜き工程へ払い出すときに異形断面条６の巻き癖を取り除くために、打ち抜き工程の前に異形断面条６を矯正する必要がある。しかし、異形断面条６の板厚が厚いときには矯正量を多くしなければならず、矯正装置の剛性を高くしなければならないため矯正装置が大型となり設備費用が高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、コイル状に巻き取られた異形断面条を素材として、所定寸法に打ち抜いて製造される部品を低コストで提供することができる異形断面条を提供することを目的とする。
さらに、このような異形断面条を低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の溝付き異形断面条は、その目的を達成するため、幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面のどちらか一面に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝が形成されていることを特徴とする。幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面の両面の同じ位置に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝が形成されていてもよい。
本発明の溝付き異形断面条の製造方法は、幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条を形成した後、表面に複数の突起を有するロールを用いて前記異形断面条を圧延することにより、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成することを特徴とする。幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条を形成した後、突起を有する金型により前記異形断面条をプレス加工することにより、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の溝付き異形断面条は、所定寸法に切断するために打ち抜き加工を行う位置に、予め溝が形成されており、切り欠きが存在する状態であることから、打ち抜き加工を行う際、溝がない場合と比べて比較的低い荷重で打ち抜くことができる。そのため、打ち抜き金型への負担が小さくなり、金型の寿命が長くなる。
また、本発明の溝付き異形断面条の溝は所定の間隔で形成されているため、溝の位置を検出することにより打ち抜き位置を定めることが可能となり、ストッパーが不要となる。
【００１１】
さらに、本発明の溝付き異形断面条は、溝を形成した部分の板厚が薄いことから、コイル状態の巻き取られるときに変形が当該溝部に集中して、他の部分は顕著に湾曲することなくコイル状に巻き取られるため、払い出したときに変形した溝部がもとの形状に戻るのみで、溝部以外の他の平坦部には、いわゆる巻き癖がほとんどないため、比較的軽度な矯正量によって打ち抜き金型に挿入できるという長所がある。
本発明の溝付き異形断面条を圧延法で製造するとき、その異形断面条への溝の形成を、圧延工程の後に圧延法やプレス加工法で行うことができるため、同一製造ライン上での実施が可能となって、生産効率を下げずに溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の薄板の異形断面条を示す図
【図２】厚板の異形断面条の使用状態の一例を示す図
【図３】厚肉形状の異形断面条から部品への加工状況を示す模式図
【図４】従来の異形断面条の打ち抜き加工の概要
【図５】センサーによる溝検出の概要
【図６】本発明の打抜き用溝を圧延で形成する方法を示す図
【図７】本発明の打抜き用溝をプレス加工で形成する方法を示す図
【図８】実施例の溝付き異形断面条の断面形状を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者等は、高硬度で板厚が厚い異形断面条を素材とし、異形断面条に打ち抜き法を適用して当該異形断面条を適宜長さに裁断しつつ、所望の打ち抜き部品を製造する際に、打ち抜き金型への負担を軽減する方法について種々検討を行ってきた。
打ち抜き金型が受ける荷重は、異形断面条の硬度が高く、かつ厚肉で打ち抜き面積が大きいと大きくなり、打ち抜き金型の摩耗が大きくなって寿命が短くなる。打ち抜き金型が負担する荷重を軽減するためには、異形断面条のうち打ち抜く箇所の強度を下げることが必要である。その方法としては、まず材料の硬度を下げることが考えられるが、その硬度は部品の性能に影響するため、部品形状に加工した後に熱処理を施して所定の硬度にする必要があり、それによって生産効率が低下してしまう。
他の方法としては、打ち抜く箇所の材料の板厚を薄くする方法があり、本発明者等はその作用を見出して本発明を完成した。
【００１４】
この板厚の低減により打ち抜き金型が負担する荷重を軽減する作用は、打ち抜き箇所の断面積が減少することにより、その箇所の強度自体が下がることに起因している。打ち抜き箇所の板厚減少方法としては、異形断面条を部品寸法に応じて打ち抜く予定の箇所に溝を形成すれば良い。すなわち、異形断面条の長手方向に対して部品寸法に応じた所定の間隔で板幅方向に延在する溝を形成すればよい。
打抜き負荷を下げる意味からは、異形断面に沿って板幅全体に溝を付与することが好ましい。しかしながら、異形断面が複雑形状になると、溝を付けるための金型を異形断面に合せる必要があり金型製作が困難になるという課題が発生することになる。異形断面形状の種類に合せて個別に金型が必要となり、金型の汎用性は低下してしまう。したがって、幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の板幅方向に溝を付ける際、厚肉部では深く、薄肉部では浅くなるような形状の溝を設ける。極端な場合、図６に見られるように、厚肉部にのみ溝が形成するような形態となっても構わない。
【００１５】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条は、一方の面に厚肉部や薄肉部による凹凸を有し反対側の面が平面となっているのが普通である。凹凸のある面を異形断面条の表面、平面となっている面を裏面とすると、溝は異形断面条の表面または裏面のどちらか一面に形成しても良いし、それらの両面に形成しても良い。両面に形成するときは、溝の形成位置は同じ位置である必要がある。異形断面条の表面に溝を形成する場合、厚肉部のみに溝を形成することもできるし、異形断面条の板幅方向全体に亘って溝を形成することもできる。
溝の形状は特に規定はなく、Ｖ字状やＵ字状などの溝を形成することが可能である。
【００１６】
通常、異形断面条を製造した後コイル状に巻き取り、コイル状の異形断面条を打ち抜き工程へ払い出している。コイル状に巻き取られた異形断面条を打ち抜き工程に払い出すと、巻き癖により打ち抜き金型内に挿入しにくくなるため、異形断面条の矯正が必要であるが、厚板の異形断面条の場合は変形しにくいため矯正量を多くする必要がある。しかし、溝付き異形断面条の場合には、溝を形成した部位の板厚が薄いために当該部分のみが変形しやすく、払い出し時に当該変形部分のみが変形復元するために、比較的矯正量を少なくして打ち抜き金型内へ挿入することが可能である。
【００１７】
異形断面条に形成する溝の深さは、上述の板厚の低減により打ち抜き金型が負担する荷重を軽減する作用のほか、溝が形成された異形断面条のコイル状への巻き取りや打ち抜き工程への払い出しが良好に行えること、巻き取りや払い出し時に溝の底部付近にかかる応力によりその部位の金属特性を低下させないことも考慮して定める必要がある。異形断面条を構成する材料や異形断面条の形状にもよるが、片面あるいは両面に付与するトータルの溝の深さは、異形断面条の厚肉部の厚さの５〜３０％程度とするのが好ましい。
【００１８】
溝深さが５％より小さいと、切断すべき面積が大きくなるため、本件の発明の効果である裁断負荷の軽減化が得られ難くなる。また溝深さが浅いと材料の巻取り負荷も大きくなるとともに、裁断工程での材料の払い出した後の形状矯正が困難となる。
一方、溝深さが３０％程度を超える程に深くなると、溝を付けるための金型への負荷が過大となり、目的とする溝深さは得られ難くなる。また、溝深さが深くなると巻取り時や、裁断工程での材料の払い出し後の矯正時に、溝部への応力集中が顕著となり材料が破断するといった問題が発生するおそれがある。
通常、片面異形断面材の圧延では通板作業性・管理容易性の面から、異形面が直接目視できるよう異形面を上側にして通板することが好ましい。
両面に溝を付与する場合は、先述したようにロールでは上下ロールの位置決めが困難なため、プレスによる溝付与方法に限定される。
【００１９】
異形断面条に形成された溝の検出は、例えば図５に示すように非接触の光学式距離計をセンサー１３として用いて、センサー１３から溝付き異形断面条表面１４との距離変化を感知することで行うことができる。つまり、溝１５においてはその距離が長くなるために溝１５の位置が検出できるのである。センサー１３と打ち抜き用のパンチ９との距離を一定とし、この検出信号を用いることによって、打ち抜き金型内に溝付き異形断面条１４を送る長さが算出できるため、異形断面条の送り装置と連動させて制御することにより正確な位置で溝付き異形断面条１４を打ち抜くことが可能となる。センサー１３としては、非接触式に限らず接触式のものを用いても良い。接触式の場合は、接触子が溝１５で上下に変動するためにその動作を感知することによって溝１５の検出が可能となる。
【００２０】
次に、溝付き異形断面条１４の製造方法について説明する。まず、所定の異形断面形状の異形断面条６とするためにその形状に対応した凹凸を有するロールを用いて圧延し、その後に打ち抜き用の溝１５を形成する。なお、本発明は、異形断面条の成形法として圧延法を限定しているものではない。押出し法や引抜き法を用いて異形断面条を成形してもよい。
溝１５の形成は、図６に示すように、部品の寸法と一致した所定の間隔、つまり打抜き加工する箇所の間隔と一致したピッチで表面に複数の突起を設けたロール１６を用いて異形断面条６を圧延することにより行う。この方法では、異形断面条６を圧延により製造するラインの延長上に溝１５を形成するための圧延装置を設けることが可能となるために、溝１５の形成によって生産効率が低下することはなく、生産コストの増大を招くこともない。
図６では、異形断面条１４の表面に溝１５を形成する方法を示したが、裏面に溝１５を形成するようにしても良い。
【００２１】
また、他の方法としては、図７に示すように、異形断面条６に対し突起を表面に有する金型１７を用いてプレス加工を行うことにより溝１５を形成することができる。この方法も、異形断面条６を圧延により製造した後に、同じライン上で突起を表面に有する金型１７により溝１５を形成することが可能であり、この場合も生産効率が低下や生産コストの増大を招くことはない。
図７では、異形断面条１４の表面に溝１５を形成する方法を示したが、裏面に溝１５を形成するようにしても良いし、突起を表面に有する金型１７を異形断面条６の上下に配置し同期してプレスすることにより異形断面条１４の表裏両面に溝１５を形成するようにしても良い。
【実施例】
【００２２】
板幅が２０ｍｍで、板厚が６ｍｍ、断面硬度がHV130のＳ２０Ｃを素材として、図８に示した薄肉部と同じ寸法の凸部をロール表面の胴長の中央に設けた凹凸ロールを上側ロールとして用いて圧延により図８に示す横断面形状の異形断面条６を製造した。この異形断面条６は、全体幅Ｗ１が２２ｍｍで、薄肉部の幅Ｗ２が８ｍｍ、厚肉部から薄肉部へのテーパー角度αが４５°、薄肉部の厚みｔが３ｍｍ、厚肉部の板厚Ｔが５．５ｍｍである。
図６に示した表面に複数の突起を有するロールを用いて圧延する方法によりこの異形断面条６に溝１５を形成した。溝を形成するためのロールの表面には、先端角度１０°で高さ２ｍｍのＶ字状の突起をロールの円周方向に２０ｍｍ間隔で設置して、異形断面条６に２０ｍｍ間隔で、先端角度１０°、深さ１ｍｍの溝１５を形成し、溝付き異形断面条１４を形成した。
【００２３】
溝１５を形成した溝付き異形断面条１４をコイル状に巻き取り、コイルから払い出して打ち抜き加工に供した。このように製造した溝付き異形断面条１４と溝１５の形成のみを省いた異形断面条６とを長さ２０ｍｍで打ち抜き加工し、加工する際の荷重とコイルから払い出した後の材料の矯正量を比較した。
矯正は、直径１００ｍｍのロールを上側３本、下側４本のローラーレベラーを用い、ロールの最大押し込み量を矯正量として比較した。
打抜き加工を行った結果、溝付き異形断面条１４の方が、溝１５がない異形断面条６と比べて打抜き時の荷重を２０％軽減することができた。また、矯正量は、溝１５がない異形断面条６では２ｍｍの矯正量が必要であったが、溝付き異形断面条１４では０．５ｍｍの矯正量で十分であり、大幅に低減することができた。
【００２４】
また、溝付き異形断面条１４の打ち抜き加工では、図５に示したように打ち抜き金型の上流に非接触の光学式センサー１３を設置し、溝１５が打ち抜き加工位置となるように溝付き異形断面条１４の送りをコントロールした。打ち抜き加工位置を確認したところ、コイルの始端から終端まで安定して溝１５で打ち抜くことができた。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・厚肉部、２・・・薄肉部、３・・・薄板の異形断面条、
４・・・パイプ状や棒状の部品、５・・・土台となる部品、６・・・厚板の異形断面条、７・・・ボルト、８・・・孔、９・・・パンチ、１０・・・ダイス、
１１・・・エジェクター、１２・・・ストッパー、１３・・・センサー
１４・・・溝付き異形断面条、１５・・・溝、１６・・・複数の突起を設けたロール、
１７・・・突起を表面に有する金型、
Ｗ１・・・全体幅、Ｗ２・・・薄肉部幅、ｔ・・・薄肉部の厚み、
Ｔ・・・厚肉部の厚み、α・・・テーパー角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所望の寸法に打ち抜いて各種部品を製造するための異形断面条およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電子部品用のリードフレームや軸受のリテーナーは、図１に示すような板幅方向に厚肉部１と薄肉部２が形成されている異形断面条３を使用して製造されている。所望の部品の形状や寸法に応じて異形断面条３を切断したり、プレスによる打ち抜き加工を施すことにより、異形断面条３からリードフレームやリテーナーなどの部品が製造されている（例えば特許文献１参照）。そして、このような加工が容易にできるように、異形断面条３としては板厚が１ｍｍ前後の比較的薄板の異形断面条が主流であった。
【０００３】
しかし、近年、部品加工時の工程省略による部品のコストダウンの要請が高まり、従来は他の方法で製造していた各種の部品を異形断面条から製造するようになってきた。
例えば、図２に示すようなパイプ状や棒状の部材４を土台となる部品５にボルト７で固定するための台座６’を、異形断面条６から製造することが行われている。台座６’を製造するための異形断面条６は、ボルト締め付け時の変形や摩耗を抑制するために、含有炭素量が０．２％以上の硬度が高い特殊鋼が用いられており、板厚も厚肉部で５ｍｍ以上と比較的厚板である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４７８１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図２に示した台座６’を異形断面条６から製造するには、図３に示すように異形断面条６を規定の寸法にプレス加工で打ち抜く工程とボルトを挿入する孔８をプレス加工で打ち抜く工程が必要である。しかし、異形断面条６を規定の寸法にプレス加工で打ち抜く工程は、異形断面条６を構成する材料が高硬度であり、しかも厚肉部分を打ち抜く必要があるため、特にこの工程での金型の摩耗や欠けの発生が多くなり、金型費用が高くなるという問題があった。
【０００６】
また、異形断面条６を台座６’の寸法に対応する規定の寸法に打ち抜くためには、異形断面条６を金型内に規定寸法となるように止める必要があり、このような場合には図４に示すように打ち抜き金型であるパンチ９やエジェクター１１を備えたダイス１０の下流にストッパー１２を設置して異形断面条６を止める方法が通常採用されている。しかし、この方法であると、打ち抜く寸法を変更した場合に打ち抜き用のパンチ９やエジェクター１１、ダイス１０のほかにストッパー１２の位置も変更する必要があり、事前準備が増加するという問題があった。
【０００７】
さらに、圧延法、押出し法、あるいは引抜き法にかかわらず、製造された異形断面条６は一旦コイル状に巻き取られた後、部品製造工程に搬送されている。部品製造工程では、コイル状に巻き取られた異形断面条６を打ち抜き工程へ払い出すときに異形断面条６の巻き癖を取り除くために、打ち抜き工程の前に異形断面条６を矯正する必要がある。しかし、異形断面条６の板厚が厚いときには矯正量を多くしなければならず、矯正装置の剛性を高くしなければならないため矯正装置が大型となり設備費用が高くなるという問題があった。
【０００８】
本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、コイル状に巻き取られた異形断面条を素材として、所定寸法に打ち抜いて製造される部品を低コストで提供することができる異形断面条を提供することを目的とする。
さらに、このような異形断面条を低コストで製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の溝付き異形断面条は、その目的を達成するため、幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面のどちらか一面に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝が形成されていることを特徴とする。幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面の両面の同じ位置に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝が形成されていてもよい。
本発明の溝付き異形断面条の製造方法は、幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条を形成した後、表面に複数の突起を有するロールを用いて前記異形断面条を圧延することにより、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成することを特徴とする。幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条を形成した後、突起を有する金型により前記異形断面条をプレス加工することにより、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成してもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の溝付き異形断面条は、所定寸法に切断するために打ち抜き加工を行う位置に、予め溝が形成されており、切り欠きが存在する状態であることから、打ち抜き加工を行う際、溝がない場合と比べて比較的低い荷重で打ち抜くことができる。そのため、打ち抜き金型への負担が小さくなり、金型の寿命が長くなる。
また、本発明の溝付き異形断面条の溝は所定の間隔で形成されているため、溝の位置を検出することにより打ち抜き位置を定めることが可能となり、ストッパーが不要となる。
【００１１】
さらに、本発明の溝付き異形断面条は、溝を形成した部分の板厚が薄いことから、コイル状態の巻き取られるときに変形が当該溝部に集中して、他の部分は顕著に湾曲することなくコイル状に巻き取られるため、払い出したときに変形した溝部がもとの形状に戻るのみで、溝部以外の他の平坦部には、いわゆる巻き癖がほとんどないため、比較的軽度な矯正量によって打ち抜き金型に挿入できるという長所がある。
本発明の溝付き異形断面条を圧延法で製造するとき、その異形断面条への溝の形成を、圧延工程の後に圧延法やプレス加工法で行うことができるため、同一製造ライン上での実施が可能となって、生産効率を下げずに溝を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の薄板の異形断面条を示す図
【図２】厚板の異形断面条の使用状態の一例を示す図
【図３】厚肉形状の異形断面条から部品への加工状況を示す模式図
【図４】従来の異形断面条の打ち抜き加工の概要
【図５】センサーによる溝検出の概要
【図６】本発明の打抜き用溝を圧延で形成する方法を示す図
【図７】本発明の打抜き用溝をプレス加工で形成する方法を示す図
【図８】実施例の溝付き異形断面条の断面形状を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明者等は、高硬度で板厚が厚い異形断面条を素材とし、異形断面条に打ち抜き法を適用して当該異形断面条を適宜長さに裁断しつつ、所望の打ち抜き部品を製造する際に、打ち抜き金型への負担を軽減する方法について種々検討を行ってきた。
打ち抜き金型が受ける荷重は、異形断面条の硬度が高く、かつ厚肉で打ち抜き面積が大きいと大きくなり、打ち抜き金型の摩耗が大きくなって寿命が短くなる。打ち抜き金型が負担する荷重を軽減するためには、異形断面条のうち打ち抜く箇所の強度を下げることが必要である。その方法としては、まず材料の硬度を下げることが考えられるが、その硬度は部品の性能に影響するため、部品形状に加工した後に熱処理を施して所定の硬度にする必要があり、それによって生産効率が低下してしまう。
他の方法としては、打ち抜く箇所の材料の板厚を薄くする方法があり、本発明者等はその作用を見出して本発明を完成した。
【００１４】
この板厚の低減により打ち抜き金型が負担する荷重を軽減する作用は、打ち抜き箇所の断面積が減少することにより、その箇所の強度自体が下がることに起因している。打ち抜き箇所の板厚減少方法としては、異形断面条を部品寸法に応じて打ち抜く予定の箇所に溝を形成すれば良い。すなわち、異形断面条の長手方向に対して部品寸法に応じた所定の間隔で板幅方向に延在する溝を形成すればよい。
打抜き負荷を下げる意味からは、異形断面に沿って板幅全体に溝を付与することが好ましい。しかしながら、異形断面が複雑形状になると、溝を付けるための金型を異形断面に合せる必要があり金型製作が困難になるという課題が発生することになる。異形断面形状の種類に合せて個別に金型が必要となり、金型の汎用性は低下してしまう。したがって、幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の板幅方向に溝を付ける際、厚肉部では深く、薄肉部では浅くなるような形状の溝を設ける。極端な場合、図６に見られるように、厚肉部にのみ溝が形成するような形態となっても構わない。
【００１５】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条は、一方の面に厚肉部や薄肉部による凹凸を有し反対側の面が平面となっているのが普通である。凹凸のある面を異形断面条の表面、平面となっている面を裏面とすると、溝は異形断面条の表面または裏面のどちらか一面に形成しても良いし、それらの両面に形成しても良い。両面に形成するときは、溝の形成位置は同じ位置である必要がある。異形断面条の表面に溝を形成する場合、厚肉部のみに溝を形成することもできるし、異形断面条の板幅方向全体に亘って溝を形成することもできる。
溝の形状は特に規定はなく、Ｖ字状やＵ字状などの溝を形成することが可能である。
【００１６】
通常、異形断面条を製造した後コイル状に巻き取り、コイル状の異形断面条を打ち抜き工程へ払い出している。コイル状に巻き取られた異形断面条を打ち抜き工程に払い出すと、巻き癖により打ち抜き金型内に挿入しにくくなるため、異形断面条の矯正が必要であるが、厚板の異形断面条の場合は変形しにくいため矯正量を多くする必要がある。しかし、溝付き異形断面条の場合には、溝を形成した部位の板厚が薄いために当該部分のみが変形しやすく、払い出し時に当該変形部分のみが変形復元するために、比較的矯正量を少なくして打ち抜き金型内へ挿入することが可能である。
【００１７】
異形断面条に形成する溝の深さは、上述の板厚の低減により打ち抜き金型が負担する荷重を軽減する作用のほか、溝が形成された異形断面条のコイル状への巻き取りや打ち抜き工程への払い出しが良好に行えること、巻き取りや払い出し時に溝の底部付近にかかる応力によりその部位の金属特性を低下させないことも考慮して定める必要がある。異形断面条を構成する材料や異形断面条の形状にもよるが、片面あるいは両面に付与するトータルの溝の深さは、異形断面条の厚肉部の厚さの５〜３０％程度とするのが好ましい。
【００１８】
溝深さが５％より小さいと、切断すべき面積が大きくなるため、本件の発明の効果である裁断負荷の軽減化が得られ難くなる。また溝深さが浅いと材料の巻取り負荷も大きくなるとともに、裁断工程での材料の払い出した後の形状矯正が困難となる。
一方、溝深さが３０％程度を超える程に深くなると、溝を付けるための金型への負荷が過大となり、目的とする溝深さは得られ難くなる。また、溝深さが深くなると巻取り時や、裁断工程での材料の払い出し後の矯正時に、溝部への応力集中が顕著となり材料が破断するといった問題が発生するおそれがある。
通常、片面異形断面材の圧延では通板作業性・管理容易性の面から、異形面が直接目視できるよう異形面を上側にして通板することが好ましい。
両面に溝を付与する場合は、先述したようにロールでは上下ロールの位置決めが困難なため、プレスによる溝付与方法に限定される。
【００１９】
異形断面条に形成された溝の検出は、例えば図５に示すように非接触の光学式距離計をセンサー１３として用いて、センサー１３から溝付き異形断面条表面１４との距離変化を感知することで行うことができる。つまり、溝１５においてはその距離が長くなるために溝１５の位置が検出できるのである。センサー１３と打ち抜き用のパンチ９との距離を一定とし、この検出信号を用いることによって、打ち抜き金型内に溝付き異形断面条１４を送る長さが算出できるため、異形断面条の送り装置と連動させて制御することにより正確な位置で溝付き異形断面条１４を打ち抜くことが可能となる。センサー１３としては、非接触式に限らず接触式のものを用いても良い。接触式の場合は、接触子が溝１５で上下に変動するためにその動作を感知することによって溝１５の検出が可能となる。
【００２０】
次に、溝付き異形断面条１４の製造方法について説明する。まず、所定の異形断面形状の異形断面条６とするためにその形状に対応した凹凸を有するロールを用いて圧延し、その後に打ち抜き用の溝１５を形成する。なお、本発明は、異形断面条の成形法として圧延法を限定しているものではない。押出し法や引抜き法を用いて異形断面条を成形してもよい。
溝１５の形成は、図６に示すように、部品の寸法と一致した所定の間隔、つまり打抜き加工する箇所の間隔と一致したピッチで表面に複数の突起を設けたロール１６を用いて異形断面条６を圧延することにより行う。この方法では、異形断面条６を圧延により製造するラインの延長上に溝１５を形成するための圧延装置を設けることが可能となるために、溝１５の形成によって生産効率が低下することはなく、生産コストの増大を招くこともない。
図６では、異形断面条１４の表面に溝１５を形成する方法を示したが、裏面に溝１５を形成するようにしても良い。
【００２１】
また、他の方法としては、図７に示すように、異形断面条６に対し突起を表面に有する金型１７を用いてプレス加工を行うことにより溝１５を形成することができる。この方法も、異形断面条６を圧延により製造した後に、同じライン上で突起を表面に有する金型１７により溝１５を形成することが可能であり、この場合も生産効率が低下や生産コストの増大を招くことはない。
図７では、異形断面条１４の表面に溝１５を形成する方法を示したが、裏面に溝１５を形成するようにしても良いし、突起を表面に有する金型１７を異形断面条６の上下に配置し同期してプレスすることにより異形断面条１４の表裏両面に溝１５を形成するようにしても良い。
【実施例】
【００２２】
板幅が２０ｍｍで、板厚が６ｍｍ、断面硬度がHV130のＳ２０Ｃを素材として、図８に示した薄肉部と同じ寸法の凸部をロール表面の胴長の中央に設けた凹凸ロールを上側ロールとして用いて圧延により図８に示す横断面形状の異形断面条６を製造した。この異形断面条６は、全体幅Ｗ１が２２ｍｍで、薄肉部の幅Ｗ２が８ｍｍ、厚肉部から薄肉部へのテーパー角度αが４５°、薄肉部の厚みｔが３ｍｍ、厚肉部の板厚Ｔが５．５ｍｍである。
図６に示した表面に複数の突起を有するロールを用いて圧延する方法によりこの異形断面条６に溝１５を形成した。溝を形成するためのロールの表面には、先端角度１０°で高さ２ｍｍのＶ字状の突起をロールの円周方向に２０ｍｍ間隔で設置して、異形断面条６に２０ｍｍ間隔で、先端角度１０°、深さ１ｍｍの溝１５を形成し、溝付き異形断面条１４を形成した。
【００２３】
溝１５を形成した溝付き異形断面条１４をコイル状に巻き取り、コイルから払い出して打ち抜き加工に供した。このように製造した溝付き異形断面条１４と溝１５の形成のみを省いた異形断面条６とを長さ２０ｍｍで打ち抜き加工し、加工する際の荷重とコイルから払い出した後の材料の矯正量を比較した。
矯正は、直径１００ｍｍのロールを上側３本、下側４本のローラーレベラーを用い、ロールの最大押し込み量を矯正量として比較した。
打抜き加工を行った結果、溝付き異形断面条１４の方が、溝１５がない異形断面条６と比べて打抜き時の荷重を２０％軽減することができた。また、矯正量は、溝１５がない異形断面条６では２ｍｍの矯正量が必要であったが、溝付き異形断面条１４では０．５ｍｍの矯正量で十分であり、大幅に低減することができた。
【００２４】
また、溝付き異形断面条１４の打ち抜き加工では、図５に示したように打ち抜き金型の上流に非接触の光学式センサー１３を設置し、溝１５が打ち抜き加工位置となるように溝付き異形断面条１４の送りをコントロールした。打ち抜き加工位置を確認したところ、コイルの始端から終端まで安定して溝１５で打ち抜くことができた。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・厚肉部、２・・・薄肉部、３・・・薄板の異形断面条、
４・・・パイプ状や棒状の部品、５・・・土台となる部品、６・・・厚板の異形断面条、７・・・ボルト、８・・・孔、９・・・パンチ、１０・・・ダイス、
１１・・・エジェクター、１２・・・ストッパー、１３・・・センサー
１４・・・溝付き異形断面条、１５・・・溝、１６・・・複数の突起を設けたロール、
１７・・・突起を表面に有する金型、
Ｗ１・・・全体幅、Ｗ２・・・薄肉部幅、ｔ・・・薄肉部の厚み、
Ｔ・・・厚肉部の厚み、α・・・テーパー角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面のどちらか一面に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝が形成されていることを特徴とする溝付き異形断面条。
【請求項２】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面の両面の同じ位置に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝が形成されていることを特徴とする溝付き異形断面条。
【請求項３】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条を形成した後、表面に複数の突起を有するロールを用いて前記異形断面条を圧延することにより、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の溝付き異形断面条の製造方法。
【請求項４】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条を形成した後、突起を有する金型により前記異形断面条をプレス加工することにより、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の溝付き異形断面条の製造方法。
【請求項１】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面のどちらか一面に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝が形成されていることを特徴とする溝付き異形断面条。
【請求項２】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条の表面および裏面の両面の同じ位置に、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝が形成されていることを特徴とする溝付き異形断面条。
【請求項３】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条を形成した後、表面に複数の突起を有するロールを用いて前記異形断面条を圧延することにより、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の溝付き異形断面条の製造方法。
【請求項４】
幅方向に厚肉部と薄肉部が形成された異形断面条を形成した後、突起を有する金型により前記異形断面条をプレス加工することにより、当該異形断面条の長手方向に対して所定の間隔で幅方向に延在する溝を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の溝付き異形断面条の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−１６２５７８（Ｐ２０１０−１６２５７８Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７２０１（Ｐ２００９−７２０１）
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１６日（２００９．１．１６）
【出願人】（０００００４５８１）日新製鋼株式会社 (1,178)
【Ｆターム（参考）】
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