JP2013075310A - フォーミングマシン及びスライド駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工ツールによる加圧力のオーバースペックを抑え、生産性を高めることが可能なフォーミングマシン及びスライド駆動装置の提供を目的とする。
【解決手段】フォーミングマシンでは、旋回アームが回転すると、その旋回アームの回転軸Ｊ１の回りを周回ピン３２が環状溝２５Ｍに沿って回転し、周回ピン３２の回転が加工ツールの直動に変換される。そして、加工ツールが上死点から下死点に向かう途中で周回ピン３２が半径極小点Ｐ１を通過するときに、加工ツールがワークに１次加工を行い、加工ツールが下死点を通過するときに、加工ツールがワークに２次加工を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転体の回転を加工ツールの直動に変換してワークをプレス又は曲げ加工するフォーミングマシン及びそれに用いられるスライド駆動装置に関する。

従来、この種のフォーミングマシンとして、クランク機構を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなフォーミングマシンでは、加工ツールの加圧力が最も高くなる下死点近傍でのみワークを加工していた。

特開平７−２４１６９９号公報（第１図）

ところで、生産性を高めるために、加工ツールが下死点以外の位置で大きな加工反力を受けるような加工を行う場合がある。例えば、本来、２工程に分けて行っていたワークの切断とワークの曲げ加工とを、生産性を高めるために、加工ツールの１ストローク中の１工程で行おうとすると、加工ツールが下死点に向かう途中の位置と下死点の位置とで加工ツールの加圧力を高くすることが求められる。

ところが、上述した従来のフォーミングマシンでは、加工ツールが下死点から外れた位置で高い加圧力を得るために、モータの容量増加で対応していたので、下死点では、加工ツールによる加圧力がオーバースペックになるという問題が生じ得た。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、加工ツールによる加圧力のオーバースペックを抑え、生産性を高めることが可能なフォーミングマシン及びスライド駆動ツールの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るフォーミングマシンは、回転体の回転を直動ガイドに沿った加工ツールの直動に変換してワークを加工するフォーミングマシンであって、回転体に設けられて回転半径方向に延びた線状ガイドと、回転体の回転軸を囲む環状ガイドと、線状ガイドと環状ガイドの両方に係合し、回転体が回転したときに環状ガイドに沿って回転軸の回りに回転するガイドフォロアーと、ガイドフォロアーと加工ツールとに回動可能に連結した連結ロッドとを備え、環状ガイドは、加工ツールが上死点から下死点へ向かう途中でガイドフォロアーと回転軸との間の距離が極小となる半径極小点を有して、ガイドフォロアーが半径極小点に位置したときに加工ツールの加圧力が極大値になるように構成され、加工ツールは、ガイドフォロアーが半径極小点を通過するときと、加工ツールが下死点を通過するときとの少なくとも２度に亘って加圧力がピークとなるようにワークを加工するところに特徴を有する。

請求項２の発明に係るフォーミングマシンは、回転体の回転を直動ガイドに沿った加工ツールの直動に変換してワークを加工するフォーミングマシンであって、回転体に設けられて回転半径方向に延びた線状ガイドと、回転体の回転軸を囲む環状ガイドと、線状ガイドと環状ガイドの両方に係合し、回転体が回転したときに環状ガイドに沿って回転軸の回りに回転するガイドフォロアーと、ガイドフォロアーと加工ツールとに回動可能に連結した連結ロッドとを備え、環状ガイドは、加工ツールが上死点から下死点へ向かう途中でガイドフォロアーと回転軸との間の距離が極小となる半径極小点を有して、ガイドフォロアーが半径極小点に位置したときに加工ツールの加圧力が極大値になるように構成され、ガイドフォロアーが半径極小点を通過するときに加工ツールと協働してワークに１次加工を行う１次加工部と、加工ツールが下死点を通過するときに、加工ツールと協働してワークに２次加工を行う２次加工部とを備えたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のフォーミングマシンにおいて、１次加工部は、加工ツールの直動方向の前方に位置する加工領域で待機し、加工ツールと協働してワークに１次曲げ加工を行い、１次曲げ加工の完了後、加工領域から退避する第１心金を備え、２次加工部は、加工領域で待機し、加工ツールと協働してワークに２次曲げ加工を行う第２心金を備えたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項２に記載のフォーミングマシンにおいて、１次加工部は、加工ツールと協働してワークを切断する切断ツールを備え、２次加工部は、加工ツールの直動方向の前方に位置する加工領域で待機し、加工ツールと協働してワークに曲げ加工を行う心金を備えたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載のフォーミングマシンにおいて、環状ガイドの半径極小点における接線が加工ツールの直動方向と平行であるところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項５に記載のフォーミングマシンにおいて、環状ガイドは、加工ツールの直動方向に長軸を有する楕円状であるところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項６に記載のフォーミングマシンにおいて、楕円の長軸に対する短軸の比の値が、０．６以下であって０．３以上であるところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項１乃至７のうち何れか１の請求項に記載のフォーミングマシンにおいて、ガイドフォロアーを回転体とともに回転体の回転軸方向で挟む板材を設け、線状ガイドは回転体に、環状ガイドは板材に形成された溝又は孔であって、ガイドフォロアーは、溝又は孔に嵌合可能なローラを備えたピンであるところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項８に記載のフォーミングマシンにおいて、回転体を挟んで板材に対峙する他方の板材を設け、線状ガイドは、回転体に形成された孔であって、環状ガイドは、板材と他方の板材とに形成された溝又は孔であって、ガイドフォロアーは、板材及び他方の板材並びに回転体に形成された溝又は孔に嵌合可能なローラを備えているところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項１乃至７のうち何れか１の請求項に記載のフォーミングマシンにおいて、回転体と回転軸方向で対向した固定板を備えると共に、回転体と固定板とでガイドフォロアーを挟み、線状ガイドを、回転体に形成されてガイドフォロアーを挟持する１対の線状レールとすると共に、環状ガイドを、固定板からガイドフォロアー側に突出した環状レールとし、ガイドフォロアーの他端部に、環状レールと嵌合可能な挟持体を設けたところに特徴を有する。

請求項１１の発明に係るスライド駆動装置は、回転体の回転を直動ガイドに沿ったスライドの直動に変換し、スライドに取り付け可能な加工ツールにてワークを加工可能なスライド駆動装置であって、回転体に設けられて回転半径方向に延びた線状ガイドと、回転体の回転軸を囲む環状ガイドと、線状ガイドと環状ガイドの両方に係合し、回転体が回転したときに環状ガイドに沿って回転軸の回りに回転するガイドフォロアーと、ガイドフォロアーとスライドとに回動可能に連結した連結ロッドとを備え、環状ガイドは、スライドが上死点から下死点へ向かう途中でガイドフォロアーと回転軸との間の距離が極小となる半径極小点を有して、ガイドフォロアーが半径極小点に位置したときに加工ツールの加圧力が極大値になるように構成され、スライドは、ガイドフォロアーが半径極小点を通過するときと、スライドが下死点を通過するときとの少なくとも２度に亘って加圧力がピークとなるように駆動されるところに特徴を有する。

［請求項１，１１の発明］
請求項１，１１の発明では、回転体が回転すると、その回転軸の回りをガイドフォロアーが環状ガイドに沿って回転し、ガイドフォロアーの回転が加工ツールの直動に変換される。そして、加工ツールが上死点から下死点に向かう途中でガイドフォロアーが半径極小点を通過するときと、加工ツールが下死点を通過するときとの少なくとも２度に亘って加工反力がピークとなる。従って、加工反力がピークとなるときにワークの加工を行うようにすれば、加工ツールの１ストローク中の１工程で少なくとも２度の加工を行うことができ、生産性を高めることができる。ここで、半径極小点ではガイドフォロアーと回転軸との距離が極小となるので、従来のフォーミングマシン又はスライド駆動装置と比較して、下死点以外の位置で加工ツールの加圧力を大きくすることが可能になる。これにより、下死点以外の位置でも、モータの容量を増加せずに、或いは、モータの容量増加を抑えて、ワークに加工を行うことが可能となり、加工ツールによる加圧力のオーバースペックを抑えることができる。

［請求項２〜４の発明］
請求項２の発明では、回転体が回転すると、その回転軸の回りをガイドフォロアーが環状ガイドに沿って回転し、ガイドフォロアーの回転が加工ツールの直動に変換される。そして、加工ツールが上死点から下死点に向かう途中でガイドフォロアーが半径極小点を通過するときに、１次加工部が加工ツールと協働してワークに１次加工を行い、加工ツールが下死点に到達するときに、２次加工部が加工ツールと協働してワークに２次加工を行うので、加工ツールの１ストローク中の１工程で２度の加工を行うことができ、生産性を高めることができる。ここで、半径極小点ではガイドフォロアーと回転軸との距離が極小となるので、従来のフォーミングマシンと比較して、下死点以外の位置で加工ツールの加圧力を大きくすることが可能になる。これにより、モータの容量を増加せずに、或いは、モータの容量増加を抑えて、ワークに１次加工を行うことが可能となり、加工ツールによる加圧力のオーバースペックを抑えることができる。

具体的には、請求項３の発明のように、１次加工部は、加工ツールの直動方向の前方に位置する加工領域で待機し、加工ツールと協働して前記ワークに１次曲げ加工を行い、前記１次曲げ加工の完了後、加工領域から退避する第１心金を備えるようにし、２次加工部は、前記加工領域で待機し、前記加工ツールと協働して前記ワークに２次曲げ加工を行う第２心金を備えるようにすることにより、加工ツールによる加圧力のオーバースペックを抑えることができる。

また、請求項４の発明のように、１次加工部は、加工ツールと協働して前記ワークを切断する切断ツールを備えるようにし、２次加工部は、加工ツールの直動方向の前方に位置する加工領域で待機し、加工ツールと協働してワークに曲げ加工を行う心金を備えるようにすることによっても、加工ツールによる加圧力のオーバースペックを抑えることができる。

［請求項５の発明］
請求項５の発明では、環状ガイドの半径極小点における接線が加工ツールの直動方向と平行になっているので、半径極小点における接線が加工ツールの直動方向に対して斜めになっている場合よりも、加圧力が大きな状態で加工ツールが移動する範囲を大きくすることができる。

［請求項６，７の発明］
請求項６の発明によれば、ガイドフォロアーをスムーズに移動させることができるので、回転体から加工ツールに伝達される力のロスを抑えることができる。なお、楕円の形状は、請求項７のように、楕円の長軸に対する短軸の比の値が、０．６以下であって０．３以上であることが好ましい。

［請求項８，９の発明］
請求項８，９の発明によれば、線状ガイド及び環状ガイドが溝で構成され、その溝にガイドフォロアーのローラが嵌合するので、ガイドフォロアーをスムーズに移動させることができる。

［請求項１０の発明］
請求項１０の発明によれば、線状レールにガイドフォロアーが挟持されると共に、ガイドフォロアーが環状ガイドを挟持するので、ガイドフォロアーのがたつきを抑えることができる。

第１実施形態に係るフォーミングマシンの正面図 メインスライド駆動機構の側断面図 図２におけるＡ−Ａ矢視断面図 （Ａ）周回ピンが環状溝の上端に位置するときのメインスライド駆動機構のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｂ）周回ピンが半径極小点に位置するときのメインスライド駆動機構のＡ−Ａ矢視断面図、（Ｃ）周回ピンが環状溝の下端に位置するときのメインスライド駆動機構のＡ−Ａ矢視断面図 （Ａ）周回ピンが環状溝に沿って回転したときのスライダの推力を表すグラフ、（Ｂ）周回ピンが回転軸回りに円運動したときのスライダの推力を表すグラフ 加工ツールがワークを押圧した状態のフォーミングマシンの一部を図２におけるＣ−Ｃ矢視断面で表した正面図 ワークを１次曲げ加工した状態のフォーミングマシンの一部を図２におけるＣ−Ｃ矢視断面で表した正面図 ワークを２次曲げ加工した状態のフォーミングマシンの一部を図２におけるＣ−Ｃ矢視断面で表した正面図 ワークの加工が完了した状態のフォーミングマシンの一部を図２におけるＣ−Ｃ矢視断面で表した正面図 第２実施形態に係るメインスライド駆動機構の側断面図 図１０におけるＡ−Ａ矢視断面図 図１０におけるＢ−Ｂ矢視断面図 （Ａ）変形例に係るフォーミングマシンの一部を図２におけるＣ−Ｃ矢視断面で表した正面図、（Ｂ）変形例に係るフォーミングマシンの一部を図２におけるＣ−Ｃ矢視断面で表した正面図 （Ａ）変形例に係る環状溝の平面図、（Ｂ）変形例に係る環状溝の平面図 変形例に係るメインスライド駆動機構のＡ−Ａ矢視断面図 変形例に係るメインスライド駆動機構の側断面図 変形例に係るメインスライド駆動機構のＡ−Ａ矢視断面図

［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るフォーミングマシン１０の正面図である。図２は、フォーミングマシン１０の主要部の側断面図で、同図の左側がフォーミングマシン１０の前面である。図３，４は、図２におけるＡ−Ａ矢視断面図であって、図６〜９は、フォーミングマシン１０の一部を図２におけるＣ−Ｃ矢視断面で表した正面図である。図１に示すフォーミングマシン１０は、鉛直に起立したベース基板１１の前面に心金部５０を備え、ベース基板１１の側方に設けられたワーク送給装置１２から心金部５０へ向けて帯板状のワーク９０が送給されるようになっている。心金部５０の回りには、メインスライド駆動機構２０と複数のサブスライド駆動機構４０とが放射状に配置されている。

図１に示すように、心金部５０のワーク送給装置１２側の側方には、ワークガイド５３が設けられている。図６に示すように、ワークガイド５３は、上側ガイドブロック５３Ａと下側ガイドブロック５３Ｂとをガイド隙間５３Ｃを空けて上下に対向配置した構造になっている。そして、ワーク送給装置１２から送給されたワーク９０がワークガイド５３のガイド隙間５３Ｃを通って心金部５０へと案内されるようになっている。

心金部５０は、左右横並びにした第１心金５１，５１に第２心金５２が挟まれた構造になっている。第２心金５２は、円形をなしてベース基板１１の前面から前方に突出している。各第１心金５１は、ベース基板１１の前面から前方に突出した四角形のうち第２心金５２から離れた側の上端角部を円弧状にした形状をなし、前後方向に進退可能になっている。また、第１心金５１及び第２心金５２は、ワークガイド５３のガイド隙間５３Ｃの延長線に下方から接するように配置されている。

図１に示すように、サブスライド駆動機構４０は全部で３つ備えられ、そのうちの１つのサブスライド駆動機構４０は心金部５０の鉛直下方に延び、残りの２つのサブスライド駆動機構４０，４０は、左右対称になって心金部５０から斜め下方に延びている。また、メインスライド駆動機構２０は、心金部５０から鉛直上方に延びている。

図１に示すように、中央のサブスライド駆動機構４０は、下面加圧ツール４１を備えた構造をなし、その両側のサブスライド駆動機構４０は、側方加圧ツール４２を備えた構造をなしている。なお、下面加圧ツール４１及び側方加圧ツール４２は、スライダ４３に固定されている。各サブスライド駆動機構４０は、例えば、クランク機構によって、図示しないサーボモータの回転出力を下面加圧ツール４１又は側方加圧ツール４２の直動に変換して出力する。

図６には、下面加圧ツール４１及び側方加圧ツール４２が拡大して示されている。下面加圧ツール４１の先端面は、第２心金５２の下面に沿った円弧状をなしている。また、側方加圧ツール４２，４２の先端部には、第２心金５２の側部に合わせた円弧状の加圧面が備えられている。そして、下面加圧ツール４１及び側方加圧ツール４２，４２が心金部５０側に前進すると、第２心金５２よりも若干下方位置で、第２心金５２の下側部分の形状に沿った半円が形成されるようになっている。なお、下面加圧ツール４１及び側方加圧ツール４２，４２は、第２心金５２の下方に備えたツールガイド溝８１に直動可能に係合している。

メインスライド駆動機構２０は、ベース基板１１の前面に重ねて固定された固定ベース２１を備えている。図２に示すように、固定ベース２１は、前端壁２１Ａと後端壁２１Ｂの上端部を天井壁２１Ｃで連絡した構造をなし、後端壁２１Ｂがベース基板１１の前面に重ねて固定されている。後端壁２１Ｂは、前端壁２１Ａよりも心金部５０側に延び、その先端部の前面には、スライダガイド溝２１Ｍ（本発明の「直動ガイド」に相当する）が形成されている。そして、そのスライダガイド溝２１Ｍ内にスライダ２２（本発明の「スライド」に相当する）が直動可能に受容されている（図３参照）。

図１に示すように、スライダ２２の下端部には、加工ツール５５が固定されている。加工ツール５５は、例えば、上下方向に延びた角柱状をなし、加工ツール５５の上端部を貫通したツール固定ボルト５６Ｂをスライダ２２に備えた螺子孔（図示せず）に締め付けて固定されている。詳細には、加工ツール５５は、スライダ２２に対する上下方向の位置を調整可能になっている。また、加工ツール５５は、心金部５０の上方でベース基板１１の前面から突出したツールガイド８０によって上下動可能に支持されている。なお、加工ツール５５とスライダ２２とが、本発明の「加工ツール」に相当する。

図６に示すように、加工ツール５５の下端面には、左右方向の両端部が第１心金５１，５１の形状に対応した心金受容凹部５７Ａが備えられ、その心金受容凹部５７Ａの奥面に第２心金５２の円弧面に対応した円弧溝５７Ｂが形成されている。また、加工ツール５５のワーク送給装置１２側の側面と下端面とが交差する下端角部は、母材Ｗを切断するための板金切断刃５７Ｃ（請求項４でいう「切断ツール」に相当する）になっている。

スライダ２２のうち加工ツール５５と反対側の端部には、連結ロッド２４が回動可能に固定されている。具体的には、スライダ２２の上端部には、図２に示すように、前後方向で対向した１対の支持壁２２Ａ，２２Ａが備えられ、それら支持壁２２Ａ，２２Ａの間に連結ロッド２４の下端部が挟まれている。そして、連結ロッド２４の下端部を前後方向に貫通したスライダピン２３が１対の支持壁２２Ａ，２２Ａに支持されることで、連結ロッド２４がスライダ２２に対して回動可能になっている。

図２に示すように、固定ベース２１の後端壁２１Ｂのうち心金部５０から離れた側（図２における上側）の端部寄りには、旋回アーム３０（本発明の「回転体」に相当する）が回転可能に支持されている。旋回アーム３０は、入力軸部３０Ａと入力軸部３０Ａから直角方向に延びたアーム部３０Ｂとで構成されている。詳細には、ベース基板１１の後面側には、図示しないサーボモータと減速機とが設けられ、サーボモータの回転出力が減速機を通して旋回アーム３０の入力軸部３０Ａに伝達されて、旋回アーム３０が回転駆動されるようになっている。

図３に示すように、旋回アーム３０のアーム部３０Ｂには、回転半径方向に延びた長孔３１が貫通形成されている。この長孔３１には、後述する連結ロッド２４に一体的に固定された周回ピン３２の一端部がローラ３２Ａを介して摺動可能に係合し、旋回アーム３０の回転軸Ｊ１との距離が自在になっている。

周回ピン３２の他端部は、以下説明する環状溝２５Ｍにローラ３２Ｂを介して摺動可能に係合している。環状溝２５Ｍは、図２に示すように、固定ベース２１の前端壁２１Ａの後面に重ねられた固定板２５に形成されている。この環状溝２５Ｍは、図３に示すように、前後方向から見た形状が、旋回アーム３０の回転軸Ｊ１を中心とした楕円状をなし、その楕円の長軸がスライダ２２の直動方向に一致している。そして、旋回アーム３０が回転すると、周回ピン３２は、回転軸Ｊ１の回りを環状溝２５Ｍに沿って楕円状に周回する。

また、周回ピン３２は、上記した連結ロッド２４の上端部寄り位置を貫通し、連結ロッド２４に一体的に固定されている。そして、周回ピン３２の環状溝２５Ｍに沿った周回運動が連結ロッド２４を介してスライダ２２のスライダガイド溝２１Ｍ（図３参照）に沿った直動に変換されるようになっている。そして、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの上端に位置したときに、スライダ２２は心金部５０から最も離れた上死点に配置され（図４（Ａ）参照）、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの下端に位置したときに、スライダ２２は心金部５０に最も接近した下死点に配置される（図４（Ｃ）参照）。

なお、本実施形態では、周回ピン３２が本発明の「ガイドフォロアー」に相当し、長孔３１、環状溝２５Ｍがそれぞれ本発明の「線状ガイド」、「環状ガイド」に相当する。また、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの楕円の短軸上に位置したとき、周回ピン３２と旋回アーム３０の回転軸Ｊ１との距離は最も短くなる。即ち、周回ピン３２が環状溝２５の上端から下端へ向かうときに通る部分（図４（Ｂ）における環状溝２５の左側部分）のうち楕円の短軸との交点が、本発明の半径極小点Ｐ１となっている。

図５（Ａ）には、楕円の長軸ａ、短軸ｂ、連結ロッド２４の長さがそれぞれ１００ｍｍ、４０ｍｍ、２００ｍｍ、旋回アーム３０を回転させるモータの回転トルクが入力軸部３０Ａにおいて３０００Ｎ・ｍｍであった場合の、環状溝２５Ｍにおける周回ピン３２の回転角度θ（度）とスライダ２２の推力Ｎ（Ｎ）との関係が示されている。同図に示すように、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの上端、下端に位置するときには、旋回アーム３０のアーム部３０Ｂと連結ロッド２４とが一直線上に並び、クランク機構の原理により、スライダ２２の推力Ｎが最大となる。なお、同図において、横軸の角度θは、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの上端に位置するときの角度をゼロとしたときの、周回ピン３２が旋回アーム３０の回転軸Ｊ１の回りを回転した回転角θを示している（図４（Ａ）参照）。

図５（Ａ）に示すように、スライダ２２の推力Ｎは、クランク機構の原理により、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの上端から移動すると急激に減少する。一方、周回ピン３２と回転軸Ｊ１との距離ｒは次第に小さくなり、回転軸Ｊ１回りの回転トルクをＴとすると、旋回アーム３０から周回ピン３２に伝達されるアーム部３０Ｂの長手方向に垂直な方向の力Ｆは、Ｆ＝Ｔ／ｒの関係にあるため、周回ピン３２が旋回アーム３０から受ける力Ｆが次第に大きくなる（図４（Ａ）、図４（Ｂ）参照）。そして、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの上端から回転軸Ｊ１の回りに約２０度回転すると、スライダ２２の推力Ｎが減少から増加に転じ、周回ピン３２が回転軸Ｊ１の回りに９０度回転して半径極小点Ｐ１に到達したとき、スライダ２２の推力Ｎは極大値となる。言い換えれば、周回ピン３２が半径極小点Ｐ１に位置したときに、加工ツール５５がワーク９０を押圧可能な力が極大値となる。

周回ピン３２がさらに回転すると、周回ピン３２と回転軸Ｊ１との距離ｒは次第に大きくなり、再び推力Ｎは減少する。そして、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの下端に近づくと、推力Ｎは、クランク機構の原理により、急激に増加し、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの下端に位置したとき、上述のように、スライダ２２の推力Ｎは最大となる。

このように、本実施形態では、周回ピン３２が半径極小点Ｐ１に位置したときにスライダ２２の推力Ｎが極大値をとり、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの下端に位置したとき、即ち、スライダ２２が下死点に位置したときに、スライダ２２の推力Ｎが最大となる。

ここで、図５（Ｂ）には、従来のクランク機構を備えたフォーミングマシンのように、周回ピン３２が環状溝２５Ｍの長軸と同じ長さの半径を持つ円周上を円運動した場合のスライダ２２の推力Ｎの変化が示されている。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、周回ピン３２が回転軸Ｊ１の回りに９０度回転したときのスライダ２２の推力Ｎは、周回ピン３２が環状溝２５Ｍに沿って移動した場合の方が、円運動した場合よりも大きくなっていて、約２．５倍の大きさになっている。つまり、周回ピン３２が半径極小点Ｐ１近傍に位置するときの加工ツール５５の押圧力は、従来のフォーミングマシンに比べて約２．５倍大きくなっている。

なお、周回ピン３２が半径極小点Ｐ１に位置したときにスライド２２の推力Ｎが極大値を持つ現象は、楕円の長軸ａと短軸ｂの比の値がある大きさ以上のときに顕著になる。具体的には、楕円の長軸ａに対する短軸ｂの値が０．７以下のときに、その傾向が見られ、楕円の長軸ａに対する短軸ｂの値が小さくなるに従って、周回ピン３２が「半径極小点Ｐ１」に位置したときのスライド２２の推力Ｎは大きくなる。

ちなみに、長軸ａ＝１００ｍｍ、連結ロッド２４の長さ＝２００ｍｍ、入力軸部３０Ａにおける回転トルク＝３０００Ｎ・ｍｍのとき、短軸ｂを、１００，８０，７０，６０，５０，４０，３０ｍｍとすると、周回ピン３２が「半径極小点Ｐ１」に位置したときのスライダ２２の推力Ｎは、それぞれ、計算上、６０，７５，８５．７，１００，１２０，１５０，２００Ｎとなる。

次に、フォーミングマシン１０の動作について説明する。フォーミングマシン１０を起動すると、加工ツール５５、下面加圧ツール４１及び側方加圧ツール４２，４２が心金部５０から離間した状態で、母材Ｗが心金部５０の上方を横切るように送給されて、心金部５０の上方に隣接配置される。なお、プレス加工前の待機状態では、周回ピン３２は、環状溝２５Ｍの上端に配置されている。

そして、プレス加工が開始されると、旋回アーム３０が機械正面から見て時計回りに回転駆動され、周回ピン３２が環状溝２５Ｍに沿って下方に移動して、加工ツール５５が下死点に向かって前進し始める（図６参照）。そして、周回ピンが半径極小点Ｐ１に位置すると、加工ツール５５の板金切断刃５７Ｃとワークガイド５３の板金切断刃５３Ｄとの間でワーク９０を切断して母材Ｗから一定長のワーク９０が切り離されると共に、心金受容凹部５７Ａによりワーク９０の左右方向の両端部が第１心金５１，５１の頂上部分に押し付けられて曲げ加工が開始される。

次いで、加工ツール５５がさらに降下して、ワーク９０を曲げていく。そして、加工ツール５５と第１心金５１，５１とで１次の曲げ加工が完了する（図７参照）。その後、加工ツール５５との干渉を避けるべく、第１心金５１，５１が、ベース基板１１の前面から後退して加工ツール５５の加工領域から外れる。

そして、加工ツール５５が下死点に到達すると、ワーク９０の左右方向の中間部が第２心金５２の円弧面と加工ツール５５の円弧溝５７Ｂの内面との間に挟まれて、半円形状に成形されると共に、ワーク９０の左右の両端部が第２心金５２の下側の円弧面に巻きつけられた状態になる（図８参照）。なお、図６から図７の変化に示すワーク９０の加工（但し、切断は除く）が、本発明の「１次加工」に相当し、図７から図８の変化に示すワーク９０の加工が、本発明の「２次加工」に相当する。

次いで、下面加圧ツール４１、側方加圧ツール４２，４２が上昇して、円形に成形されたワーク９０の下側部分を第２心金５２の下面にさらに押し付ける（図９参照）。そして、加工ツール５５、下面加圧ツール４１及び側方加圧ツール４２，４２を心金部５０から離間してから、第１心金５１，５１が前進してベース基板１１側からワーク９０を押圧し、前方にワーク９０を離脱させる。

このように、本実施形態に係るフォーミングマシン１０では、旋回アーム３０が回転すると、旋回アーム３０の回転軸Ｊ１の回りを周回ピン３２が環状溝２５Ｍに沿って周回し、加工ツール５５の直動に変換される。そして、加工ツール５５が上死点から下死点に向かう途中で周回ピン３２が半径極小点Ｐ１を通過するときに、ワーク９０に１次加工を行い、加工ツール５５が下死点を通過するときに、ワーク９０に２次加工を行う。本実施形態によれば、加工ツール５５の１ストローク中の１工程で１次加工と２次加工を行うので、生産性を高めることができる。

ここで、半径極小点Ｐ１では周回ピン３２と回転軸Ｊ１との距離が極小となるので、従来のフォーミングマシンのように周回ピン３２が回転軸Ｊ１回りに円運動する場合と比較して、下死点以外の位置での加工ツール５５の押圧力が大きくなる（図５（Ａ）、図５（Ｂ）参照）。そして、周回ピン３２が、加工ツール５５がワーク９０を押圧可能な力が極大値になる半径極小点Ｐ１を通過するときに、ワーク９０の１次加工を行うようにしたので、モータの容量を増加せずに、或いは、モータの容量増加を抑えて、１次加工を行うことが可能となり、加工ツール５５による加圧力のオーバースペックを抑えることができる。

［第２実施形態］
本発明の第２実施形態は、図１０〜図１２に示されており、主として、本発明の「線状ガイド」「環状ガイド」、「ガイドフォロアー」の構成が第１実施形態と異なっている。図１０に示すように、本実施形態に係るフォーミングマシン１０Ｖは、固定ベース２１Ｖの後端壁２１Ｂのうち心金部５０から離れた側（図１０における上側）の端部に、回転体３５を回転可能に備えている。詳細には、後端壁２１Ｂの後面側には、回転駆動源３５Ｍが設けられ、その回転駆動源３５Ｍの回転出力が回転体３５に伝達されて、回転体３５が回転駆動されるようになっている。

回転体３５は、例えば、回転軸Ｊ１を中心軸とする円柱状をなし、その前端部のうち左右方向の中央部に間隔を置いて向かい合う帯状の線状レール３６，３６を備えている（図１０及び図１２参照）。具体的には、線状レール３６，３６は、回転体３５の前面に形成した溝３１Ｖの内側面から突出して径方向に延びた構成になっている。

線状レール３６，３６には、ガイドフォロアー３７が係合し、回転体３５の径方向に直動可能になっている。具体的には、ガイドフォロアー３７は、連結ロッド２４を貫通する芯部３７Ａの後端部に、線状レール３６，３６と係合するスライド部３７Ｂを備えている。芯部３７Ａの前側には、芯部３７Ａより径が小さい段差部３７Ｄが設けられ、段差部３７Ｄには、揺動レバー３８が回転自在に取り付けられている。段差部３７Ｄの前端部と揺動レバー３８とには、回転軸Ｊ１から偏位した位置で対をなしたローラ３７Ｃ，３７Ｃが備えられている。

ガイドフォロアー３７の１対のローラ３７Ｃ，３７Ｃは、以下説明する環状レール２５Ｒと係合している。環状レール２５Ｒは、固定板２５に形成され、第１実施形態の環状溝２５Ｍと同様に、前後方向から見た断面形状が、回転軸Ｊ１を中心とした楕円状をなし、その楕円の長軸がスライダ２２の直動方向に一致している（図１１参照）。回転体３５が回転すると、線状レール３６，３６に沿ってスライド部３７Ｂが移動しながら回転体３５の回転をガイドフォロアー３７に伝え、ガイドフォロアー３７の芯部３７Ａが、回転軸Ｊ１の回りを環状レール２５Ｒに沿って楕円状に回転する。そして、芯部３７Ａの環状レール２５Ｒに沿った回転が連結ロッド２４を介してスライダ２２のスライダガイド溝２１Ｍ（図３参照）に沿った直動に変換されるようになっている。

なお、本実施形態では、線状レール３６が本発明の「線状ガイド」に相当し、環状レール２５Ｒが本発明の「環状ガイド」に相当する。また、１対のローラ３７Ｃ，３７Ｃが本発明の「挟持体」に相当する。

［他の実施形態］
本発明は、実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）上記実施形態では、母材Ｗが心金部５０の上方に配置され、加工ツール５５とワークガイド５３との間でワーク９０を切断するようにしているが、定寸長さに切断されたワーク９０が心金部５０の上方に配置されるようにしてもよい。この場合、１次加工とは、加工ツール５５と第１心金５１，５１との曲げ加工であり、２次加工とは、加工ツール５５と第２心金５２との曲げ加工である。

また、製品形状によっては、１次加工で母材から切断加工のみ行い、２次加工で曲げ加工を行ってもよい。具体的には、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示すように、上記実施形態における加工ツール５５の心金受容凹部５７Ａと第１心金５１とを設けないで、加工ツール５５の板金切断刃５７Ｃとワークガイド５３の板金切断刃５３Ｄとで１次加工（切断加工）のみ行い（図１３（Ａ）参照）、円弧溝５７Ｂと第２心金５２とで２次加工（曲げ加工）を行ってもよい（図１３（Ｂ）参照）。なお、この例では、ワークガイド５３の板金切断刃５３Ｄが本発明の「切断ツール」に相当し、第２心金５２が本発明の「心金」に相当する。

（２）上記第１実施形態の環状溝２５Ｍは楕円状であったが、図１４（Ａ）に示す環状溝１２５のように、周回ピン３２が環状溝の上端から下端に向かうときに通過する側の半分だけを上記第１実施形態の環状溝２５Ｍと同じ形状（即ち、図３における楕円の左側半分）にしてもよいし、図１４（Ｂ）に示す環状溝１２５Ｖのように、周回ピン３２が半径極小点Ｐ１から環状溝２５Ｍの下端に向かうときに通過する部分のみを上記第１実施形態の環状溝２５Ｍと同じ形状（即ち、図３における楕円の左下の４分の１）にしてもよい。

（３）また、環状溝２５Ｍは、図１５に示す環状溝１２５Ｘのように、スライダ２２の直動方向に長くなったトラック形状であってもよい。

（４）図１６示すように、固定ベース２１の後端壁２１Ｂに、上記第１実施形態と同様に、旋回アーム３０Ｗ（本発明の「回転体」に相当する）を回転可能に支持し、固定ベース２１の前端壁２１Ａと後端壁２１Ｂとの両方に内側に重ねられた固定板２５，２５それぞれに環状溝２５Ｍ，２５Ｍを設けると共に、旋回アーム３０Ｗにその回転半径方向に延びた長孔３１Ｗを設け、周回ピン３２Ｗを長孔３１Ｗに挿通させて、周回ピン３２Ｗの両端部を１対の環状溝２５Ｍ，２５Ｍが受容した構成としてもよい。

（５）図１７に示すように、環状溝２５Ｍの中心が旋回アーム３０の回転軸Ｊ１よりスライド２２の直動方向にずれていてもよい。

１０ フォーミングマシン
２１Ｍ スライダガイド溝（直動ガイド）
２２ スライダ（スライド）
２４ 連結ロッド
２５Ｍ，１２５，１２５Ｖ，１２５Ｘ 環状溝（環状ガイド）
２５Ｒ 環状レール（環状ガイド）
３０，３０Ｗ 旋回アーム（回転体）
３１，３１Ｗ 長孔（線状ガイド）
３２ 周回ピン（ガイドフォロアー）
３５ 回転体
３６ 線状レール（線状ガイド）
３７ ガイドフォロアー
５１ 第１心金
５２ 第２心金
５５ 加工ツール
９０ ワーク

Claims (11)

1. 回転体の回転を直動ガイドに沿った加工ツールの直動に変換してワークを加工するフォーミングマシンであって、
   前記回転体に設けられて回転半径方向に延びた線状ガイドと、
   前記回転体の回転軸を囲む環状ガイドと、
   前記線状ガイドと前記環状ガイドの両方に係合し、前記回転体が回転したときに前記環状ガイドに沿って前記回転軸の回りに回転するガイドフォロアーと、
   前記ガイドフォロアーと前記加工ツールとに回動可能に連結した連結ロッドとを備え、
   前記環状ガイドは、前記加工ツールが上死点から下死点へ向かう途中で前記ガイドフォロアーと前記回転軸との間の距離が極小となる半径極小点を有して、前記ガイドフォロアーが前記半径極小点に位置したときに前記加工ツールの加圧力が極大値になるように構成され、
   前記加工ツールは、前記ガイドフォロアーが前記半径極小点を通過するときと、前記加工ツールが前記下死点を通過するときとの少なくとも２度に亘って前記加圧力がピークとなるように前記ワークを加工することを特徴とするフォーミングマシン。
2. 回転体の回転を直動ガイドに沿った加工ツールの直動に変換してワークを加工するフォーミングマシンであって、
   前記回転体に設けられて回転半径方向に延びた線状ガイドと、
   前記回転体の回転軸を囲む環状ガイドと、
   前記線状ガイドと前記環状ガイドの両方に係合し、前記回転体が回転したときに前記環状ガイドに沿って前記回転軸の回りに回転するガイドフォロアーと、
   前記ガイドフォロアーと前記加工ツールとに回動可能に連結した連結ロッドとを備え、
   前記環状ガイドは、前記加工ツールが上死点から下死点へ向かう途中で前記ガイドフォロアーと前記回転軸との間の距離が極小となる半径極小点を有して、前記ガイドフォロアーが前記半径極小点に位置したときに前記加工ツールの加圧力が極大値になるように構成され、
   前記ガイドフォロアーが前記半径極小点を通過するときに前記加工ツールと協働して前記ワークに１次加工を行う１次加工部と、
   前記加工ツールが前記下死点を通過するときに、前記加工ツールと協働して前記ワークに２次加工を行う２次加工部とを備えたことを特徴とするフォーミングマシン。
3. 前記１次加工部は、前記加工ツールの直動方向の前方に位置する加工領域で待機し、前記加工ツールと協働して前記ワークに１次曲げ加工を行い、前記１次曲げ加工の完了後、前記加工領域から退避する第１心金を備え、
   前記２次加工部は、前記加工領域で待機し、前記加工ツールと協働して前記ワークに２次曲げ加工を行う第２心金を備えたことを特徴とする請求項２に記載のフォーミングマシン。
4. 前記１次加工部は、前記加工ツールと協働して前記ワークを切断する切断ツールを備え、
   前記２次加工部は、前記加工ツールの直動方向の前方に位置する加工領域で待機し、前記加工ツールと協働して前記ワークに曲げ加工を行う心金を備えたことを特徴とする請求項２に記載のフォーミングマシン。
5. 前記環状ガイドの前記半径極小点における接線が前記加工ツールの直動方向と平行であることを特徴とする請求項１乃至４のうち何れか１の請求項に記載のフォーミングマシン。
6. 前記環状ガイドは、前記加工ツールの直動方向に長軸を有する楕円状であることを特徴とする請求項５に記載のフォーミングマシン。
7. 楕円の前記長軸に対する短軸の比の値が、０．６以下であって０．３以上であることを特徴とする請求項６に記載のフォーミングマシン。
8. 前記ガイドフォロアーを前記回転体とともに前記回転体の前記回転軸方向で挟む板材を設け、
   前記線状ガイドは前記回転体に、前記環状ガイドは前記板材に形成された溝又は孔であって、
   前記ガイドフォロアーは、前記溝又は前記孔に嵌合可能なローラを備えたピンであることを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか１の請求項に記載のフォーミングマシン。
9. 前記回転体を挟んで前記板材に対峙する他方の板材を設け、
   前記線状ガイドは、前記回転体に形成された孔であって、
   前記環状ガイドは、前記板材と前記他方の板材とに形成された溝又は孔であって、 前記ガイドフォロアーは、前記板材及び前記他方の板材並びに前記回転体に形成された前記溝又は前記孔に嵌合可能なローラを備えていることを特徴とする請求項８に記載のフォーミングマシン。
10. 前記回転体と前記回転軸方向で対向した固定板を備えると共に、前記回転体と前記固定板とで前記ガイドフォロアーを挟み、
    前記線状ガイドを、前記回転体に形成されて前記ガイドフォロアーの一端部を挟持する１対の線状レールとすると共に、前記環状ガイドを、前記固定板から前記ガイドフォロアー側に突出した環状レールとし、
    前記ガイドフォロアーの他端部に、前記環状レールと嵌合可能な挟持体を設けたことを特徴とする請求項１乃至７のうち何れか１の請求項に記載のフォーミングマシン。
11. 回転体の回転を直動ガイドに沿ったスライドの直動に変換し、前記スライドに取り付け可能な加工ツールにてワークを加工可能なスライド駆動装置であって、
    前記回転体に設けられて回転半径方向に延びた線状ガイドと、
    前記回転体の回転軸を囲む環状ガイドと、
    前記線状ガイドと前記環状ガイドの両方に係合し、前記回転体が回転したときに前記環状ガイドに沿って前記回転軸の回りに回転するガイドフォロアーと、
    前記ガイドフォロアーと前記スライドとに回動可能に連結した連結ロッドとを備え、
    前記環状ガイドは、前記スライドが上死点から下死点へ向かう途中で前記ガイドフォロアーと前記回転軸との間の距離が極小となる半径極小点を有して、前記ガイドフォロアーが前記半径極小点に位置したときに前記加工ツールの加圧力が極大値になるように構成され、
    前記スライドは、前記ガイドフォロアーが前記半径極小点を通過するときと、前記スライドが前記下死点を通過するときとの少なくとも２度に亘って前記加圧力がピークとなるように駆動されることを特徴とするスライド駆動装置。