JP2018103229A - 加圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スライダに対するブロックの初期位置を変位できるようにし、一対のスライダ及びブロックにおける加圧力や昇降量を微調整できるとともに、複数対のスライダ及びブロックにおける相対的な誤差を補正することができるようにする。【解決手段】スライダ７１のテーパ面７１１に摺動するテーパ面３２１を有するブロック３２の上面に突起部３２２を設けた。突起部３２２は、平面視においてスライダ７１の移動方向である矢印Ｘ方向に対して傾斜した矢印Ｑ方向に沿って形成されており、保持台３１の底面に形成されたスリット３１１内に矢印Ｑ方向に沿って摺動可能に嵌入している。スリット３１１内における突起部３２２の変位は固定機構３４によって選択的に規制されている。【選択図】図５

Description

この発明は、互いのテーパ面を摺動自在にされたスライダ及びブロックを備え、スライダの直線移動によってブロックに生じる変位により、加圧力を発生させる加圧装置に関する。

金属製材料をワークとする成形装置では、ワークを加圧する加圧装置を備えたものがある。例えば、可塑性を有する金属製の板材のワークを曲げ加工によって筒状体に成形するロール成形装置では、互いの間にワークを押圧して挟持した主ロール及び副ロールを回転させ、主ロールの外周に沿ってワークを変形させる（例えば、特許文献１参照。）。

この種のロール成形装置として、回転軸位置を固定された1本の主ロールと、主ロールの下方で回転軸位置を昇降自在にされた２本の副ロールと、を備え、２本の副ロールを加圧装置によって主ロールに圧接させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照。）。

加圧装置は、互いのテーパ面を摺動自在にされたスライダ及びブロックを備え、スライダの水平方向への直線移動によってブロックに生じる垂直方向の変位により、加圧力を発生させる。

ワークを長尺の筒状体に成形するために長尺の主ロール及び副ロールを用いる場合には、副ロールを主ロールに全長にわたって均一の押圧力で圧接させるために、複数対のスライダ及びブロックで加圧装置が構成される。

複数対のスライダ及びブロックで構成された加圧装置によれば、長尺物だけでなく大面積体の昇降物を変位させる場合にも、大型化を招くことなくテーパ角度を大きくでき、装置の小型化と昇降物の変位速度の高速化を両立できる。
特開２０１０−０２９９００号公報

しかし、加圧装置を複数対のスライダ及びブロックで構成した場合、寸法誤差によって昇降物の各部の変位量に差を生じる可能性があり、長尺物や大面積体の全体に均一な加圧力を作用させることができなくなる問題がある。

また、一対のスライダ及びブロックで構成された加圧装置においても、加圧力や昇降量を微調整できるようにしたものがなかった。

この発明の目的は、スライダに対するブロックの初期位置を変位できるようにし、一対のスライダ及びブロックにおける加圧力や昇降量を微調整できるとともに、複数対のスライダ及びブロックにおける相対的な誤差を補正することができる加圧装置を提供することにある。

この発明の加圧装置は、スライダ、ブロック、駆動機構、固定機構を備えている。スライダは、第１の方向に沿って往復移動自在にされ、第１の方向に対して傾斜した第１のテーパ面を有する。ブロックは、第１のテーパ面に摺動する第２のテーパ面を有し、第２のテーパ面を第１のテーパ面に摺動させた状態で第１の方向に所定の角度で交わる第２の方向に沿って移動自在にされている。駆動機構は、スライダに第１の方向に沿う移動力を供給する。固定機構は、第１の方向及び第２の方向におけるブロックの移動を選択的に規制する。

この発明によれば、固定機構によって第１の方向及び第２の方向におけるブロックの移動を規制した状態で、駆動機構によってスライダを第１の方向に移動させると、ブロックの第２のテーパ面がスライダの第２のテーパ面に摺動し、ブロックが第１の方向に直交する方向に移動し、加圧力が発生する。固定機構による第１の方向及び第２の方向におけるブロックの移動の規制を解除してブロックを第２の方向に移動させると、ブロックは第２のテーパ面を第１のテーパ面に摺動させつつ移動し、スライダに対するブロックの初期位置が変化する。

この発明によれば、一対のスライダ及びブロックにおける加圧力や昇降量を微調整できるとともに、複数対のスライダ及びブロックにおける相対的な誤差を補正することができる。

この発明の実施形態に係る加圧装置を用いたロール成形装置の正面概略図である。 同ロール成形装置の要部の概略図である。 （Ａ）〜（Ｄ）は、同ロール成形装置における曲げ加工を示す図である。 同ロール成形装置に用いられる加圧装置の正面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、同加圧装置の要部の構成を示す平面図及び正面図である。

以下に、この発明の実施形態に係る加圧装置について、ロール成形装置に適用した場合について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、ロール成形装置１０は、フレーム１、主ロール２、副ロール３、押圧ロール４、第１モータ５、第２モータ６、加圧装置７、支持体８、固定部材９を備え、一例として高張力鋼である金属製の可塑性板材のワークＷを曲げ加工によって円筒形状に成形する。

フレーム１は、正面視で門型を呈する剛体である。主ロール２は、第１の端部（図１中右側端部）２１でフレーム１に軸支されており、第１モータ５の回転軸に固定されている。前後２本の副ロール３は、主ロール２の下方で軸方向を主ロール２に平行にして保持台３１に軸支されており、両端部のそれぞれにユニバーサルジョイント６１を介して第２モータの回転軸が固定されている。押圧ロール４は、前後方向の３箇所で、軸方向を２本の副ロール３に平行にして保持台３１に軸支されている。保持台３１は、水平方向の移動を規制された状態で、昇降自在にフレーム１に支持されている。

第１モータ５及び第２モータ６は、一例としてパルスモータで構成されており、フレーム１に取り付けられている。ロール成形装置１０では、合計４個の第２モータ６を備えているが、ワークＷの加工性に応じて、２本の副ロール３のそれぞれの一端部のみ、又は２本の副ロール３の両端部に１つずつ合計２個の第２モータ６を配置してもよい。

保持台３１の下方には、この発明の加圧装置７が配置されている。加圧装置７は、保持台３１の下方に位置するブロック３２とともに、スライダ７１、モータ７２、ボールネジ７３を含む。スライダ７１は、フレーム１に回転を規制された状態で、主ロール２の軸方向（この発明の第１の方向に相当する。）に沿って往復移動自在に保持されている。モータ７２及びボールネジ７３は、この発明の駆動機構である。モータ７２は、一例としてパルスモータであり、回転軸の回転をボールネジ７３に供給する。ボールネジ７３は、スライダ７１の雌ねじ部に一方の側面から螺合している。

モータ７２を正転又は逆転させるとボールネジ７３が回転しつつ雌ねじ部との螺合位置を変える。ボールネジ７３と雌ねじ部との螺合位置の変化により、スライダ７１が主ロール２の軸方向に沿って往復移動する。

スライダ７１の上面には、テーパ面７４（この発明の第１のテーパ面に相当する。）が形成されている。テーパ面７４には、保持台３１の下面に固定されたブロック３２のテーパ面３２１（この発明の第２のテーパ面に相当する。）が当接している。加圧装置７は、一例として４対のスライダ７１及びブロック３２を備えている。

ブロック３２は、保持台３１の下面に固定されているため、保持台３１と一体に昇降し、フレーム１内で上下方向以外の方向への移動を規制されている。主ロール２の軸方向に沿ってスライダ７１が往復移動すると、ブロック３２のテーパ面３２１がスライダ７１のテーパ面７４に摺動し、ブロック３２がスライダ７１に対して相対的に移動する結果、保持台３１が２本の副ロール３及び３本の押圧ロール４とともに上下移動する。

図２に示すように、固定部材９の下端部に固定された支持体８は、メタル８１を介して主ロール２の周面の上側に当接している。固定部材９はフレーム１に固定されているため、主ロール２は支持体８を介して固定部材９により、上方への移動を規制されている。

支持体８は、ワークＷを成形すべき円筒形状の断面よりも小さい断面形状にされている。主ロール２の半径は、ワークＷを形成すべき円筒形状の所定の半径ｄ／２よりも十分に小さくされている。

２本の副ロール３及び３本の押圧ロール４を軸支した保持台３１は、上側部材３１Ａと下側部材３１Ｂとで構成されている。上側部材３１Ａと下側部材３１Ｂとの間には、スプリング３３が配置されている。スプリング３３は、この発明の弾性部材である。上側部材３１Ａは、下側部材３１Ｂに対して所定範囲で上下方向に移動自在にされているが、図示しないピンによって下側部材３１Ｂに対する水平方向の移動を規制されている。

上述のように、モータ７２の回転によってスライダ７１が主ロール２の軸方向に沿って移動すると、保持台３１が上下に移動する。加圧装置７は、主ロール２及び２本の副ロール３とワークＷとの接触点の位置によって定まるワークＷの曲率半径が所定の半径ｄ／２よりも十分に小さくなる成形位置と、主ロール２と副ロール３との間を板状のワークＷが通過する退避位置と、の間に副ロール３を移動させる。したがって、退避位置で副ロール３は成形位置よりも主ロール２から離間している。

副ロール３を成形位置から退避位置に下降させる際には、スプリング３３の弾性力により、下側部材３１Ｂの下降速度に比較して上側部材３１Ａの下降速度が遅くなり、副ロール３は徐々に主ロール２から離間する。

ワークＷの曲げ加工時には、副ロール３から主ロール２に大きな押圧力が軸方向の全長にわたって作用する。しかし、主ロール２は、周面の上側で支持体８を介して固定部材９により、上方への変位を軸方向の全長にわたって規制されている。このため、主ロール２は、軸方向の一部においても副ロール３から作用する押圧力によって上方に撓みを生じることがない。

ロール成形装置１０によるワークＷの曲げ加工時には、まず、図３（Ａ）に示すように、板状のワークＷがその第１の端部Ｗ１が主ロール２に接する位置まで主ロール２と副ロール３との間に水平方向に搬入される。

次いで、保持台３１が上昇し、副ロール３が成形位置に位置する。副ロール３が成形位置に達すると、第１モータ５が正転して主ロール２が図３中反時計方向に回転するとともに、第２モータ６が逆転して副ロール３が図３中時計方向に回転し、正転工程を実行する。これによって、ワークＷは、図３中右方向に移動しつつ、主ロール２の周面に沿って湾曲する。

ワークＷが湾曲しつつ図３中右側に移動し、ワークＷの中央部Ｗ３が主ロール２の周面に当接すると、モータ７２が所定パルス数だけ逆転駆動され、副ロール３が退避位置まで下降し、搬送工程を実行する。このタイミングは、例えば、第１モータ５の正転及び第２モータ６の逆転の開始からの第１モータ５の駆動パルス数によって決定される。これによって、ワークＷは、中央部Ｗ３より左側の部分が平板状のままで図３中右側に移動する。

なお、副ロール３は、スプリング３３の弾性力により徐々に下降するため、ワークＷが主ロール２の周面に密着している場合でも、ワークＷを確実に図３中右側に移動させることができる。但し、スプリング３３に代えてダンパー等の他の弾性部材を用いることができ、ワークＷが主ロール２の周面に密着しない場合には弾性部材を省略してもよい。

図３（Ｃ）示すように、ワークＷの第２の端部Ｗ２が主ロール２の周面に当接する位置に達すると、第１モータ５の正転及び第２モータ６の逆転が一旦停止され、モータ７２が正転して副ロール２３が成形位置まで上昇する。このタイミングは、例えば、第１モータ５の正転及び第２モータ６の逆転の開始からの第１モータ５の駆動パルス数によって決定される。これとともに第１モータ５が逆転して主ロール２が図３中時計方向に回転し、第２モータ６が正転して副ロール３を図３中反時計方向に回転して逆転工程を実行する。これによって、ワークＷは、図３中左側に移動しつつ、第２の端部Ｗ２より右側の部分が、主ロール２の周面に沿って湾曲する。

図３（Ｄ）に示すように、ワークＷの中央部Ｗ３が再び主ロール２に当接する位置に達した時、第１モータ５の逆転及び第２モータ６の正転が停止し、モータ７２が逆転して副ロール３が退避位置まで下降する。このタイミングは、例えば、第１モータ５の逆転及び第２モータ６の正転の開始からの第１モータ５の駆動パルス数によって決定される。

これによって、ワークＷの第２の端部Ｗ２から中央部Ｗ３までの間も第１の端部Ｗ１から中央部Ｗ３までの間と同じ曲率半径で湾曲し、ワークＷが円筒状に成形される。

図４に示すように、加圧装置７は、スライダ７１、ブロック３２、モータ７２、ボールネジ７３を備えている。スライダ７１及びブロック３２は、スライダ７１の移動方向（図中矢印Ｘで示す方向であり、この発明の第１の方向に相当する。）に沿って４対備えられているが、図４では、これらのうち最も右側の１対のみ図示している。

正逆両方向に駆動されるモータ７２の回転は、プーリ７２１、プーリ７２２、ベルト７２３を介して減速機７２４に伝達され、所定の回転数でボールネジ７３に伝達される。ボールネジ７３は、スライダ４１の雌ねじ部７１２に螺合してスライダ７１の穴部７１３内に嵌入している。モータ７２を減速機７２４と同軸上に配置することで、プーリ７２１、プーリ７２２、ベルト７２３を省略することもできる。

スライダ７１は、ボールネジ７３の軸周りの回転を規制された状態で、矢印Ｘ方向に往復移動自在にされており、矢印Ｘ方向に対して傾斜したテーパ面７１１を有している。ブロック３２は、テーパ面７１１に摺動するテーパ面３２１を有している。テーパ面３２１は、テーパ面７１１に対する摺動性を考慮して複数の円筒コロで構成されているが、摺動性が担保されることを条件に、複数の円筒コロを省略して平滑面で構成することもできる。

モータ７２、ボールネジ７３及び雌ねじ部７１２がこの発明の駆動機構に相当する。駆動機構は、モータ７２の回転を直線移動に変換してスライダ７１に伝達する。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ブロック３２は、上面に突起部３２２を備えている。突起部３２２は、平面視において、矢印Ｘ方向に対して所定角度だけ傾斜した矢印Ｑ方向（この発明の第２の方向に相当する。）に沿って形成されており、保持台３１の底面に矢印Ｑ方向に沿って形成されたスリット３１１内に下方から矢印Ｑ方向に沿って摺動自在に嵌入している。

スリット３１１内における突起部３２２の矢印Ｑ方向の位置は、突起部３２２を挟んでスリット３１１の両端部に配置された固定機構３４によって選択的に固定される。固定機構３４による固定により、ブロック３２は、保持台３１に対して矢印Ｑ方向の移動を選択的に規制される。

図５（Ａ）に示すように、固定機構３４は、一例として、スリーブ３４１、ボルト３４２、押圧体３４３、ロックナット３４４からなる。スリーブ３４１は、スリット３１１の端部で保持台３１に固定されており、矢印Ｑ方向に貫通するネジ孔３４１１が形成されている。ボルト３４２は、ネジ孔３４１１に螺合してスリーブ３４１を貫通している。

押圧体３４３は、一方の面をブロック３２の一方の側面に矢印Ｑ方向に当接させており、反対面にボルト３４２の一端面が当接する。ロックナット３４４は、ネジ孔３４１１に対するボルト３４２の螺合位置を固定する。ネジ孔３４１１に対するボルト３４２の締め込み量に応じて、押圧体が矢印Ｑ方向に沿って進退する。

ブロック３２を保持台３１に対して矢印Ｑ方向に沿って変位させる場合、先ず、ブロック３２を移動させるべき側の固定機構３４において、ロックナット３４４を弛めてボルト３４２を後退させ、押圧体３４３とブロック３２との当接を解除する。次いで、反対側の固定機構３４において、ロックナット３４４を弛めてボルト３４２を締め込むことで、ブロック３２が両側の固定機構３４の押圧体３４３に圧接する位置まで矢印Ｑ方向に変位して固定される。

モータ７２が正転方向に駆動されると、ボールネジ７３の正転によってスライダ７１が矢印Ｘ方向に沿って図４中左側に移動する。モータ７２が逆転方向に駆動されると、ボールネジ７３の逆転によってスライダ７１が矢印Ｘ方向に沿って図４中右側に移動する。

ブロック３２は、保持台３１に対して矢印Ｑ方向の移動を規制されており、スライダ７１の矢印Ｘ方向の移動によってテーパ面７１１とテーパ面３２１との相対位置が変化すると、ブロック３２は、保持台３１とともに矢印Ｚ方向に沿って昇降する。

スライダ７１の矢印Ｘ方向の移動が、テーパ面７１１とテーパ面３２１とを介してブロック３２の矢印Ｚ方向の変位に変換され、保持台３１に保持された副ロール３に主ロール２に対する加圧力を作用させる。

保持台３１におけるブロック３２の固定を解除し、ブロック３２を矢印Ｑ方向に沿って変位させると、ブロック３２がスライダ７１に対して矢印Ｘ方向に変位し、スライダ７１とブロック３２との相対位置が変化する。スライダ７１に対するブロック３２の初期位置を変化させることができ、スライダ７１の矢印Ｘ方向の移動による主ロール２に対する副ロール３の加圧力を微調整できる。

また、４対のスライダ７１及びブロック３２のそれぞれの間の寸法誤差を補正することができ、長尺の主ロール２及び副ロール３に全長にわたって均一な加圧力を作用させることができる。

なお、上記の実施形態はいずれも一例であり、この発明はこれらに限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々の変更を加えることが可能である。

例えば、この発明の加圧装置は、ロール成形装置に限らず、昇降体を上下動させる他の装置に同様に適用することができる。また、大面積の昇降体に対して複数対のスライダ及びブロックをスライダの移動方向に直交する方向に並列に配置した場合にも、各対のスライダとブロックとの相対位置を微調整することで、昇降体の全面に均一な加圧力を作用させることができる。

２−主ロール
３−副ロール
７−加圧装置
１０−ロール成形装置
３１−保持台
３２−ブロック
３４−固定機構
７１−スライダ
７２−モータ（駆動機構）
７３−ボールネジ（駆動機構）
７１３−雌ねじ部（駆動機構）
３１１−スリット
３２１−テーパ面（第２のテーパ面）
３２２−突起部
７１１−テーパ面（第１のテーパ面）

Claims (4)

1. 第１の方向に沿って往復移動自在にされ、前記第１の方向に対して傾斜した第１のテーパ面を有するスライダと、
   前記第１のテーパ面に摺動する第２のテーパ面を有し、前記第２のテーパ面を前記第１のテーパ面に摺動させた状態で前記第１の方向に対して所定の角度で傾斜した第２の方向に沿って移動自在にされたブロックと、
   前記スライダに前記第１の方向に沿う移動力を供給する駆動機構と、
   前記第２の方向における前記ブロックの移動を選択的に規制する固定機構と、
   を備えた加圧装置。
2. 前記スライダを前記第１の方向に沿って複数配置するとともに、前記第２のテーパ面が前記スライダの前記第１のテーパ面のそれぞれに摺動する複数の前記ブロックを備えた請求項１に記載の加圧装置。
3. 前記駆動機構は、駆動源の回転を前記第１の方向に沿う往復移動に変換して前記スライダに伝達する請求項１又は２に記載の加圧装置。
4. 前記固定機構は、前記第２の方向に沿って前記ブロックを挟む両側に配置され、前記ブロックに当接する押圧体と、締め込み量に応じて前記押圧体を前記第２の方向に沿って進退させるボルトと、を有する請求項１乃至３の何れかに記載の加圧装置。

Images