JPH10280032A - 焼入れ部の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レーザ照射による焼入れを行う際に、簡単に
金属材料に所望の硬度の焼入れ部を形成するための形成
方法を提供する。 【解決手段】 レーザ照射での焼入れによって焼入れ部
を形成する際に、レーザ照射により焼入れした後、さら
に前記焼き入れ部にレーザ照射を行って焼なましするこ
とにより、所望の硬度の焼入れ部を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザ照射により
焼入れを行う際に、さらにレーザ照射を行って焼なまし
を施す焼入れ部の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、合成樹脂製フィルム、薄紙または
厚紙等のシート材から、展開した箱等の所定形状打抜片
を打ち抜くために打抜機が用いられる。従来の打抜機
は、相対向する抜型及び雌型からなり、シート材が載置
された雌型に抜型を圧接することにより当該シート材を
打ち抜くものである。

【０００３】図３には従来の抜型機における抜型および
雌型部分の要部概略断面図を示す。

【０００４】図３に示すように、打抜機は、上部スライ
ダ１０および下部定盤２０を有し、上部スライダ１０に
取り付けられるチェース３０と、下部定盤２０に取り付
けられるデッドプレート４０を具備する。ここで、チェ
ース３０は、打抜機の上部スライダ１０に精度良く位置
決め固定される汎用治具の一つであり、デッドプレート
４０は、下部定盤２０に精度良く位置決め固定される汎
用治具の一つである。

【０００５】上部スライダ１０に固定されている抜型５
０は、ベースプレート５１に切断刃５２および罫５３が
固定されたものである。ベースプレート５１は、通常ベ
ニヤ板あるいは金属板からなり、ベースプレート５１に
は、一般にはレーザ加工により固定溝５４が形成されて
いる。一方、切断刃５２および罫５３は帯状の板材を所
定の長さに切断後、屈曲したものであり、ベースプレー
ト５１に形成された固定溝５４に挿入固定されている。

【０００６】一方、デッドプレート４０上に固定される
カウンタプレート６０は、約１．５ｍｍ厚の金属板材か
らなり、罫５３に対応する部分には、凹溝６１が形成さ
れており、他の部分は平面状の受け面６２となってい
る。

【０００７】打抜機には、標準的には、約５ｍｍの厚さ
の鉄板が取り付けられており、抜型５０を下方に向かっ
て移動したときには、この鉄板の表面位置に切断刃５２
の先端が位置するようになっている。従って、この場合
には、約１．５ｍｍのカウンタプレート６０を使用する
ので、デッドプレート４０の厚さは約３．５ｍｍに調整
されている。

【０００８】このような打抜機では、カウンタプレート
６０上に、合成樹脂フィルム、薄紙、厚紙等のシート材
７０を載置し、上方から抜型５１を下降してカウンタプ
レート６０の受け面６２に切断刃５２が圧接することに
より、シート材７０を所望の形状に打ち抜くことができ
る。

【０００９】上述したカウンタプレート６０は、切断刃
５２の先端が当接するので、高硬度のステンレス鋼板等
の硬度が非常に高い（ＨＲＣ５０°前後）の材料を用い
なければならない。このため、カウンタプレート６０に
凹溝６１をマシニングセンタ等で切削加工するのが困難
で時間がかかり、コストがかさむ等の不具合がある。な
お、カウンタプレート６０は、切断刃５２の当接により
窪みが形成されて寿命となるので、なるべくコストが低
いものが望まれる。

【００１０】一方、上述した抜型に用いられる切断刃５
２は、一般には高硬度のステンレス鋼板等の硬度が非常
に高い（ＨＲＣ５０°前後）の帯状材料を用いて形成さ
れている。このため、当該切断刃５２を所定の長さに切
断する工程、およびこれを所定の形状に屈曲する工程に
非常に手間と時間がかかるという問題がある。特に、か
かる切断刃５２を屈曲する場合にはスプリングバックが
あるので、機械で曲げる場合には、材質に応じてスプリ
ングバックの度合いを考慮した補正をする必要があり、
作業が非常に煩雑になる。

【００１１】そこで、本発明者らは、材料として安価で
且つ加工しやすいものを用い、且つ切断刃に対応する部
分のみをレーザ照射により焼き入れすることにより、容
易に高硬度の刃受け部が形成でき、安価で耐久性のある
カウンタプレートが実現できることを先に発明した。

【００１２】また、切断刃についても、材料として安価
で且つ加工しやすいものを用い、且つベースプレートに
固定した後、切断刃の刃部のみをレーザ照射により焼き
入れすることにより、容易に高硬度の刃部を有する切断
刃が形成でき、安価で耐久性のある抜型が実現できるこ
とを見いだした。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
照射による焼入れを行った場合、その焼入れされた部分
は、高硬度は得られるが、必要以上に硬くなってしまう
ことがある。このような場合、ヒビ、割れ等の問題が発
生して、耐久性の低下等の問題が生じる。また、特にカ
ウンタープレートについては、切断刃への当たりが大き
すぎて切断刃の寿命を大幅に低減するという問題があ
る。

【００１４】本発明は、このような事情に鑑み、レーザ
照射による焼入れを行う際に、簡単に金属材料に所望の
硬度の焼入れ部を形成するための形成方法を提供するこ
とを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様は、
レーザ照射による焼入れによる焼入れ部を形成するに際
し、レーザ照射により焼入れした後、さらに前記焼入れ
部にレーザ照射を行って焼なましすることを特徴とする
焼入れ部の形成方法にある。

【００１６】本発明の第２の態様は、第１の態様におい
て、前記焼入れ部とは、切断刃および罫を固定した抜型
を用いてシート材を打ち抜くと共に当該シート材に罫線
を形成する打抜機に用いられて前記抜型と相対向する受
け面となるカウンタプレートの前記切断刃に対応する部
分である受け刃部であることを特徴とする焼入れ部の形
成方法にある。

【００１７】かかる第２の態様では、本発明の第３の態
様は第１の態様において、前記焼入れ部とは、切断刃お
よび罫を有する抜型に用いられる前記切断刃の先端部で
あることを特徴とする焼入れ部の形成方法にある。

【００１８】本発明の第４の態様は第１〜３の態様の何
れかにおいて、前記焼なましは、レーザを平均で低出力
で低速度で走査することにより行われることを特徴とす
る焼入れ部の形成方法にある。

【００１９】本発明の第５の態様は、第１〜４の何れか
において、前記レーザ照射を炭酸ガスレーザにより行う
ことを特徴とする焼入れ部の形成方法にある。

【００２０】本発明の第６の態様は、切断刃および罫を
固定した抜型を用いてシート材を打ち抜くと共に当該シ
ート材に罫線を形成する打抜機に用いられて前記抜型と
相対向する受け面となるカウンタプレートであって、前
記切断刃に対応する部分である刃受け部は、レーザ照射
により焼入れした後、さらにレーザ照射することにより
焼なましが施されていることを特徴とする打抜機用カウ
ンタプレートにある。

【００２１】本発明の第７の態様は、第６の態様におい
て、前記刃受け部の焼なましは、レーザを平均で低出力
で低速度で走査することにより行われることを特徴とす
る打抜機用カウンタプレートにある。

【００２２】本発明の第８の態様は、第６又は７の態様
において、前記レーザ照射が炭酸ガスレーザによるもの
であることを特徴とする打抜機用カウンタプレートにあ
る。

【００２３】本発明の第９の態様は、シート材を打ち抜
くための切断刃と当該シート材に罫線を形成するための
罫とを固定した打抜機用抜型であって、前記切断刃の先
端部は、レーザ照射により焼入れした後、さらにレーザ
照射することにより焼なましが施されていることを特徴
とする打抜機用抜型にある。

【００２４】本発明の第１０の態様は、第９の態様にお
いて、前記切断刃の先端部の焼なましは、レーザを平均
で低出力で低速度で走査することにより行われることを
特徴とする打抜機用抜型にある。

【００２５】本発明の第１１の態様は、第９又は１０の
態様において、前記レーザ照射が炭酸ガスレーザによる
ものであることを特徴とする打抜機用抜型にある。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を一実施の形態と共
に説明する。

【００２７】図１には、本発明のカウンタプレートを用
いた打抜機の概略断面を示す。なお、従来技術の項で説
明した打抜機（図３）と同一部材には同一符号を付す。

【００２８】図１に示すように、カウンタプレート６０
は、下部定盤２０のデッドプレート４０上に固定されて
いる。一方、上部スライダ１０にはチェース３０および
抜型５０が取り付けられている。抜型５０は、ベースプ
レート５１に切断刃１５２および罫５３を固定したもの
である。ベースプレート５１は、ベニヤ板からなり、ベ
ースプレート５１には、炭酸ガスレーザ加工により固定
溝５４が形成されている。また、切断刃１５２および罫
５３は帯状の板材を屈曲したものであり、ベースプレー
ト５１に形成された固定溝５４に挿入固定されている。

【００２９】カウンタプレート６０は、約１．５ｍｍ厚
のＳＫ材を材料とし、罫５３に対応する部分には、凹溝
６１が形成されており、切断刃１５２に対応する部分に
は、刃受け部１６２が形成されている。ここで、刃受け
部１６２は、レーザ照射により焼き入れを行い、さらに
焼きなましを施したものである。

【００３０】また、これに先立ち、凹溝６１をフライス
盤を用いて切削加工したが、ＳＫ材の硬度があまり高く
ないので、容易に加工することができた。なお、この加
工も上述したＣＡＤデータを用いて容易に行うことがで
きた。

【００３１】本実施形態でのレーザ焼き入れは、ベース
プレート加工用の炭酸ガスレーザ加工機を用い、出力５
００Ｗで、焦点距離５インチ、ビーム径約２０ｍｍ、加
工速度２５００ｍｍ／ｍｉｎの条件で行った。また、こ
の加工は、ベースプレート５１の固定溝５４を加工した
際のＣＡＤデータを用いることができ、非常に容易に加
工が実施できた。なお、このレーザ照射焼き入れでは、
特に冷却手段を用いることなく行った。

【００３２】また、レーザ照射による焼なましは、同様
の条件で、焦点を、図２に示すように、レーザ８０を受
け刃部１６２の表面から手前側に、又は後方に、例え
ば、０．２〜０．４インチ程度ずらして、加工速度１２
００〜２０００ｍｍ／ｍｉｎでレーザ照射することによ
り行った。これにより、温度を必要以上に上昇させるこ
となく処理することができ、十分な焼きなましを施すこ
とができた。これにより、硬度は、Ｈｖ８００〜１００
０からＨｖ６００〜７００程度まで低下し、さらに、内
部ひずみ等の除去ができたものと予想される。かかる焼
きなましにより所望の硬さを得るためには、上述した方
法に、さらに、レーザをパルス発振にしてパルス間隔を
調整してすることにより、又は連続照射で出力を低下さ
せることにより、平均の出力を低下させ、且つこれに応
じて低速度で走査するようにするのが好ましい。なお、
加工速度が遅すぎると、入熱量が大きくなりすぎて溶解
等が生じてしまうので、適宜調整する必要がある。

【００３３】刃受け部１６２の硬度は、切断刃の硬度と
の関係でそれより少なくとも小さく設定する必要があ
る。したがって、本発明によれば、使用する切断刃の硬
度に併せて刃受け部の硬度を適宜調整できるという効果
を奏する。

【００３４】なお、カウンタープレートの材質として
は、ＳＫ材などの焼き入れ可能な炭素鋼を用いることが
できる。本実施形態で用いたＳＫ材の場合、刃受け部１
６２以外のカウンタプレート６０の表面硬度はＨｖ１８
０前後であった。

【００３５】一方、切断刃１５２は、厚さ０．７ｍｍの
帯状のＳＫ材を材料として形成されたものであり、特に
焼き入れされていない基部１５２ａと、レーザ照射によ
り焼き入れされた刃部１５２ｂとを具備する。かかる刃
部１５２ｂは、焼き入れされていない帯状板材に切削加
工により形成されたものである。この切断刃１５２は、
このように刃部１５２ｂの切削加工を行った後、上記固
定溝５４の形状に合うように、所定の長さに切断加工し
且つ屈曲したのち、固定溝５４に挿入固定し、その後、
先端部にレーザ照射による焼き入れを行い、刃部１５２
ｂとしたものである。本実施例では、刃部１５２ｂの表
面硬度はＨｖ８００〜１０００程度となっている。な
お、基部１５２ａの表面硬度はＨｖ１８０前後である。

【００３６】なお、刃部１５２ｂについても、刃受け部
１６２と同様にレーザ焼きなましを行ってもよい。これ
により、必要以上の硬度を与えることによるヒビ、割れ
等を防止でき、さらに、内部ひずみ等を除去できるの
で、耐久性を大幅に向上できる。なお、刃部１５２ｂに
ついてのレーザ焼き入れおよび焼きなましは上述した刃
受け部１６２と同様に行うことができる。

【００３７】このように、本発明によれば、刃受け部と
刃部との硬度を適宜最適に調整できるので、耐久性の向
上した打抜型を実現できる。

【００３８】以上説明したように、本実施例の打抜機で
は、切断刃の刃部のみをレーザ照射により焼入れし、そ
の後さらにレーザ照射することにより焼なましを施し、
所望の硬度に仕上げ、また同様に、カウンタプレートの
刃受け部も所望の硬度に仕上げることができる。したが
って、従来のように全面高硬度鋼の代わりに安価でしか
も加工しやすい比較的硬度の低い材料を用いても、高硬
度が要求される部分は所望の硬度に形成することがで
き、非常に利用性の高いものである。また、焼なまし
は、レーザの焦点をずらしたり、パルス発振の照射パタ
ーンを変えることにより、温度上昇を適宜調整して所望
の加工速度で行われるため、特に新しい装置を必要とす
ることなく非常に容易に実施することができる。

【００３９】なお、本発明の実施の態様では代表的な例
として打抜機を示したが、本発明のレーザ照射による焼
き入れ部の形成方法の用途は、勿論これに限定されるも
のではないことは言うまでもない。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
材料として安価で且つ加工しやすいものを用い、高硬度
を必要とする部分のみをレーザ照射により焼入れし、さ
らに焼なましを施すことにより、容易に所望の硬度を有
する高硬度部を形成することができ、耐久性を向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をの一実施の形態の打抜機の概略断面図
である。

【図２】本発明の焼なましの説明図である。

【図３】従来技術に係る打抜機の概略断面図である。

【符号の説明】

４０ デッドプレート ５０ 打抜型 ５１ ベースプレート ５３ 罫 ５４ 固定溝 ６０ カウンタプレート ６１ 凹溝 ７０ シート材 ８０ レーザ １５２ 切断刃 １５２ａ 基部 １５２ｂ 刃部 １６２ 刃受け部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永沢 茂 新潟県三島郡三島町大字宮沢19番地

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ照射による焼入れによる焼入れ部
   を形成するに際し、レーザ照射により焼入れした後、さ
   らに前記焼入れ部にレーザ照射を行って焼なましするこ
   とを特徴とする焼入れ部の形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記焼入れ部とは、
   切断刃および罫を固定した抜型を用いてシート材を打ち
   抜くと共に当該シート材に罫線を形成する打抜機に用い
   られて前記抜型と相対向する受け面となるカウンタプレ
   ートの前記切断刃に対応する部分である受け刃部である
   ことを特徴とする焼入れ部の形成方法。
3. 【請求項３】 請求項１において、前記焼入れ部とは、
   切断刃および罫を有する抜型に用いられる前記切断刃の
   先端部であることを特徴とする焼入れ部の形成方法。
4. 【請求項４】 請求項１〜３の何れかにおいて、前記焼
   なましは、レーザを平均で低出力で低速度で走査するこ
   とにより行われることを特徴とする焼入れ部の形成方
   法。
5. 【請求項５】 請求項１〜４の何れかにおいて、前記レ
   ーザ照射を炭酸ガスレーザにより行うことを特徴とする
   焼入れ部の形成方法。
6. 【請求項６】 切断刃および罫を固定した抜型を用いて
   シート材を打ち抜くと共に当該シート材に罫線を形成す
   る打抜機に用いられて前記抜型と相対向する受け面とな
   るカウンタプレートであって、前記切断刃に対応する部
   分である刃受け部は、レーザ照射により焼入れした後、
   さらにレーザ照射することにより焼なましが施されてい
   ることを特徴とする打抜機用カウンタプレート。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記刃受け部の焼な
   ましは、レーザを平均で低出力で低速度で走査すること
   により行われることを特徴とする打抜機用カウンタプレ
   ート。
8. 【請求項８】 請求項６又は７において、前記レーザ照
   射が炭酸ガスレーザによるものであることを特徴とする
   打抜機用カウンタプレート。
9. 【請求項９】 シート材を打ち抜くための切断刃と当該
   シート材に罫線を形成するための罫とを固定した打抜機
   用抜型であって、前記切断刃の先端部は、レーザ照射に
   より焼入れした後、さらにレーザ照射することにより焼
   なましが施されていることを特徴とする打抜機用抜型。
10. 【請求項１０】 請求項９において、前記切断刃の先端
    部の焼なましは、レーザを平均で低出力で低速度で走査
    することにより行われることを特徴とする打抜機用抜
    型。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０において、前記レー
    ザ照射が炭酸ガスレーザによるものであることを特徴と
    する打抜機用抜型。