JP4406898B2 - ワークピースのローリング加工 - Google Patents

Description

【０００１】
（発明の属する技術分野）
本発明は、平らなワークピースにおいて、ワークピースを係合し、変形し、圧延するロールエレメントに対して相対的にパネルを動かすことにより伸びを伴った変形を行う、パンチプレス型ツール及び方法に関するものである。
【０００２】
（発明の背景）
従来のパンチプレスでは、孔を打ち抜き、平らなシート状金属などの平らなパネルを形成するパンチプレスが知られる。このようなパンチプレスにおいて、米国特許第４，３４３，２１０号に示されるように、前記平らなシート状金属パネルが、パンチプレス上に搭載された上方ツールと下方ダイの間を通過する。前記ワークピースが正位置に移動すると、ツールがそれぞれ孔を打ち抜くか、または前記ワークピースにおいて成形を行う。
【０００３】
当該技術分野においてさらに知られるのは、これらのワークピースの前記パンチツールの代わりにシェイプツールを用いたものである。シェイプツールは、前記平らなシート状金属ワークピースにおいて、例えば、溝等のような連続した形状を生成する。
【０００４】
このような伸長した形状を生成する方法として、ニブリングがある。ニブリングはツールにより行われ、ツールは半円形部と凹部を備え、その間に、日本国特許第２２４７０２１号公報に示されるような位置に、前記ワークピースが配置される。該ツールは、短いストロークを垂直方向に高速で連続して行い、凹みを形成し、最終的に、前記ワークピースに溝を生じさせる。このタイプのツールに免れない欠点として、形成された一連に繋がったくぼみが、ローラーにより形成された連続した溝のなめらかさとはほど遠いものであるという点がある。
【０００５】
連続した形状を形成する方法で別に知られるのは、上側部分及び下側部分を備えるツールを用いる方法で、上側部分及び下側部分には、横方向に平行な軸を中心に回転可能な円筒状ローラーがはめ込まれている。このようなツールは、例えば、米国特許第５，５５５，７５９号明細書により知られ、この米国特許明細書は上方及び下方円筒状ローラーを備えるツールを開示している。上方及び下方円筒状ローラーは軸を中心に回転可能であり、この軸は加工される前記ワークピースに平行である。ワークピースは前記ローラーの間に配置される。この構造の欠点は、主に、前記ローラーが直線的に動くので、前記ワークピースが比較的広い回転角度しか回転できず、これにより、狭い回転角度には回転しにくいという点である。言い換えれば、前記ワークピースが狭い回転角度または点で回転すると、前記ローラーが直線的に摺動し、それが前記ワークピースへの損傷の原因となる。
【０００６】
（発明の概要）
従って、本発明の目的は、ワークピースを変形するためのツールであり、従来技術の装置より単純な構造でかつより広い範囲を動くツールを提供することである。他の目的は、平らなワークピースを変形するため新たに改良された方法を提供することである。
【０００７】
本発明は、協動する上側部分及び下側部分を有する変形用ツールを備え、上側部分及び下側部分は、上部タレット及び下部タレットまたはパンチプレスのツールホルダーへの搭載用に適合され取り付けられる。前記上側部分は、前記下側部分に対し下方向に付勢され、上側部分及び下側部分の間に設置された平らなワークピースを造形する。前記上側部分及び下側部分のうちの一方が、回転自在に装着されたローラボールを担持する。同時に他方の部分が前記ローラボールと接合したエレメントを担持し、その結果、ワークピースが、前記ローラボール及び当接エレメントに沿って動き、前記ローラボール及び当接エレメントにより係合され、前記ローラボール及び当接エレメントによりワークピースに溝が形成される。
【０００８】
好ましい実施例において、２つのローラボールが前記上側部分または下側部分のいずれかに配置される。１つのローラボールが、前記上側部分及び下側部分の一方に据えられて、ずらされ前記２つのローラボールの間に一列をなすように置かれる。これにより、前記２つのローラボールの間に波状のギャップが生じる。
【０００９】
個々のローラボールは、それぞれ、円筒状ホルダーに保持され、円筒状ホルダーは半円形のベアリングシェルを内蔵し、半円形ベアリングシェルによって前記ローラボールを回転自在に動かすことができるのが好ましい。ホールドリングは、前記ローラボールの最大径より小さい内径であり、前記ホルダー内に前記ローラボールを保持する。
【００１０】
好ましい実施例において、前記ローラボールは、前記下側部分及び前記当接エレメントに装着されるが、前記２つのローラボールが前記上側部分に装着されるのが好ましい。本発明の変形例によれば、前記当接エレメントは、２つのローラボールでなく、固定された波状エレメントであってもよい。さらに、前記当接エレメントは、一対のローラボールか固定されたエレメントかに拘わらず、幅方向に非対称な溝を形成するためにそれぞれ異なる大きさ及び/または形状とすることができる。
【００１１】
本発明の前記ツールによれば、さらに、上側部分の長さ調節が可能であり、これにより、該ツールの操作位置の位置決めがより正確に行え、または、異なる厚さのワークピースを加工するのにシステム全体を調整する必要がない
本発明は、さらに、本発明の前記ツールを用いてワークピースを変形する方法に関する。該方法によれば、前記ツールの前記上側部分が垂直下方向に移動し、前記ワークピースの上面に係合する。前記ツールの前記下側部分は前記ワークピースの下面に係合する。前記上側部分または下側部分のいずれかに装着された全方向に回転自在なローラボールが、前記ワークピースに係合し、前記上側部分または下側部分の他方の当接エレメントと連動して前記ワークピースに作用する。次に、前記ワークピースは前記ローラボールと当接エレメントの間に移動させられ、前記ワークピースにおいて変形が生じる。
【００１２】
本発明のこれらの及び他の目的は、以下の詳細な説明によって明らかとなるだろう。
【００１３】
（好ましい実施形態についての詳細な説明）
図１は、シート状金属パネルまたは他の可鍛パネルなどのワークピースを変形するためのツール１を示す。ツール１は上側部分５０を備え、上側部分５０は、ガイド３で案内された本体２を有し、さらに下側部分、例えばダイ５１を備える。ワークピース１７は、該上側部分５０と該下側部分５１の間に配置され変形が行われる。図１に示された実施例では、上側部分５０は、パンチプレス（図示せず）のタレット２１に受け取られる。ドライバー４は、本体２の上端で本体２に取り付けられており、螺合部５によって取り付けられているのが好ましい。該螺合部５により、上側部分５０の長さ調節が可能であるが、さらに詳細な説明は以下の通りである。ただし、本体２及びドライバー４は、単一の部品として構成されてもよい。ヘッド６はドライバー４に取り付けられている。図１に示された本発明の好ましい実施例では、上側部分５０は、スプリング１６上のタレットボア１５で支持されている。パンチプレス（図示せず）のラムがヘッド６上に押圧されると、ドライバー４が、下方向に押圧され、本体２及び本体２の下端に搭載されたローラボールアッセンブリ７を移動させ、ワークピース１７の上面に係合する。下側部分５１は、内部に取り付けられたローラボール１１'を備え、下部タレット１８内に装着されている。
【００１４】
図２Ａは、前記ローラボールアッセンブリ７の側面視を示す。ローラボールアッセンブリ７の前記円筒形上端８は、前記本体２の下端のボア９に収容されるように適合される。ローラボールアッセンブリ７は、ねじ１０によって前記本体２に保持され得る。
【００１５】
図２Ｂは、ローラボールアッセンブリ７の底面視であり、ローラボールアッセンブリに２つの回転可能なローラボール１１が挿入された状態を示す。ローラボール１１は球形であり、円筒状ホルダー１２に保持される。ホルダー１２は、セットねじ１３によってローラボールアッセンブリ７に、保持される。ホルダー１２は、セットねじ１３を弛めることで、ローラボールアッセンブリ７から容易に外される。ホルダー１２がローラボールアッセンブリ７へ挿入されると、その上端が円筒状上側部分８の底部１４に当接する。
【００１６】
前記ローラボール１１，１１'は、それぞれ、全方向へ回転自在となるようにホルダー１２内の半球状のベアリングシェルに装着されている。ローラボール１１，１１'は、それぞれ、ホールドリング２０によってホルダー１２に保持される。ホールドリング２０の内径は該ローラボール１１，１１'の直径より小さい。ホルダー１２，ローラボール１１または１１' ，ホールドリング２０のようなユニット全体は、それぞれ、前記ツール１の部分を構成するか、または、イリノイ州シカゴのマクマスター‐カー社を通じて入手可能な従来部分である交換部分として別個に設けられるのが、典型的である。ユニット全体は、前記上側部分５０または下側部分５１のどちらかにおいて容易に交換される。
【００１７】
図１及び３に示される前記好ましい実施例では、単一のローラボール１１'は下側部分５１に設けられる。この形状では、前記ローラボール１１とローラボール１１'の間に波形のギャップが形成される。特に、図３が示すのは、ラムが、ヘッド６に作用し、前記ローラボールアッセンブリ７を移動し前記ワークピース１７に接触させる場合、前記ローラボール１１，１１'が、前記ワークピース１７に係合する様子である。
【００１８】
一般に本発明の前記ツールの操作方法は、以下の通りである：
ワークピース１７が上側部分５０と下側部分５１の間に配置される。次に前記パンチプレス（図示せず）の前記ラムがヘッド６を押圧し、両ローラボール１１及び１１'が該ワークピース１７に接触する。前記ラムは、引き続き、前記変形操作の間前記ツール１と該ワークピース１７を接触した状態に保つ。次に、該ワークピースは、前記ローラボール１１，１１'の間で変形され、伸びを伴ったなめらかな変形を生じる。角度をつけてまたはカーブ形に変形するには、該ワークピースを所望の方向に回転させるだけでよい。ローラボール１１及び/または１１'は、全方向に回転自在に、すなわち３６０度どの方向にも回転自在に取り付けられているので、該ワークピースにおいて急回転が可能となり、円筒状ローラーが原因で起こる該ワークピースへの損傷が防止される。なお、この損傷は円筒状ローラーがこのように全方向に回転自在でないことにより起こる。
【００１９】
図４Ａに示される通り、上側部分５０または下側部分５１に、１つまたはそれ以上のスタティックメンバー５３が設けられてもよい。スタティックメンバー５３は前記ローラボール１１または１１'の形状にそれぞれ一致し、スタティックメンバー５３に該ローラボール１１，１１'が案内され前記ワークピース１７を変形する。
【００２０】
図４Ｂに示される通り、異なる直径のローラボールが使用されてもよい。示された前記実施例において、ローラボール５４はローラボール５５よりも小さく、これにより、フランジのような構造をより容易に形成することができる。
【００２１】
例えば図５に示されるとおり、前記上側部分５０にローラボール１１を１つ、前記下側部分５１にローラボール１１'を２つ取り付けることも可能である。これについては、以下にさらに詳細に説明する。複数の溝を同時に生成するか、または特別な断面形の溝を生成するには、追加のローラボールや、異なる軸位置のローラボールを使用してもよい。
【００２２】
ドライバー４と本体２は一体構成されてもよいが、前記好ましい実施例において、ドライバー４及び本体２は、螺合部５によって連結された２つの部材として構成されている。本体２についてドライバー４を回転することによって、前記上側部分５０の長さを微小に変更することができる。変形操作中に、該本体２について該ドライバー４が回転し、同時に前記ガイド３またはタレット２１について該本体２が回転するの防止するには、１つの部材にピンを設け、これを他の部材のスロットに嵌合させるなど種々の既知の手段を用いる。
【００２３】
図１に示されたような前記好ましい実施例において、ツール１はタレットボア１５に据えられスプリング１６上に載せられる。そのかわりに、またはさらに、下側部分５１が下部タレット１８においてスプリング（図示せず）上に据えられてもよい。前記スプリング１６、または前記下側部分５１の対応するスプリングによって、弾性がいくらか生じ、この弾性によって前記ワークピースの平面の軽微なむらが吸収される。またこの弾性によって、前記ツールの長さの調整誤差に備えるための公差がいくらか生じる。さらに、本発明の前記ローラボールは、種々の異なるツール形態に用いてよい。図５に示されるように、ローラボール１１，１１'は、圧縮スプリング２２を備えるタイプのツールと連結して使用され、圧縮スプリング２２は、ドライバー２４の後端にあるヘッド２３と前記本体２６の上端にあるフランジ２５との間に配置される。ツール２７の上側部分５０'は、パンチプレス（図示せず）のタレット２８に搭載され、スプリング２９上に据えられている様子が図示されている。スプリング２９上に据えられない、または圧縮スプリング２２を備えないツールを利用するのは、本発明の範囲内である。さらに、タレットのないパンチプレスで使用されるタイプのツールに、本発明の前記ローラボールを使用することが可能である。
【００２４】
図６は本発明の実施例を示し、この実施例では、ツール３０が、スプリングを使用せずにタレットボア３１に配置されている。ツール３０は、ラムよりむしろスピンドル型ドライブ３２によって、軸方向に可動である。ドライブ３２はモーター３３を備え、モーター３３は、電動式、空気圧式、油圧式であってもよい。ドライブ３２は、螺合スピンドル３４，プッシャーエレメント３５、プレッシャーエレメント３６と連動する。該プッシャーエレメント３５は傾斜面３７を備え、傾斜面３７は、プレッシャーエレメント３６の上端でさらに傾斜面３８と協動する。前記螺合スピンドル３４のピッチ及び該傾斜面３７，３８の傾斜に応じて、大きい伝動比率が得られ、これにより、比較的小さいモーター３３で大きな推進力が得られる。さらに、前記ローラーとワークピースの間隔の微調整が可能である。
【００２５】
前記傾斜面３７，３８の傾斜により、前記ドライブ３２が所望の操作位置でセルフロッキングされ、前記ツール３０が所望の操作位置に達した後、前記螺合スピンドル３４及び前記モーター３３の保持力を軽減する。前記プレッシャーエレメント３６とプッシャーエレメント３５の間に、例えばアンダーカット溝（図示せず）の形で、インターロッキングガイドが設けられている。インターロッキングガイドは前記傾斜面３７，３８に平行に延び、また、インターロッキングガイドがあることで、前記モーター３３の回転方向を逆にすることにより前記ツール３０を前記操作位置から引っ込めることができる。前記プレッシャーエレメント３６とツールヘッド３９の間は、強固に固定されている。インターロッキング連結は、他の形態を利用してもよい。
【００２６】
前記プッシャーエレメント３５と前記ツールヘッド３９間のインターロッキング連結は、解除され得る。解除されるのは、例えば、異なるツールが前記タレット４０に収容され、前記ツールホルダー４０を適宜移動させることにより、ツールが操業位置に位置するとすぐに、前記ドライブ３２がツールを前進させようとする場合である。アンダーカット溝は、例えば、側方に開く形で前記プレッシャーエレメント３６と前記ツールヘッド３９の間に設置することができ、このアンダーカット溝によって適宜設計された突起を横方向に係合・離脱できる。
【００２７】
本発明の好ましい実施例についてかなり詳細に記述されたが、クレームに記述した本発明の精神及び範囲を逸脱しない限り変形及び変更可能であることは、当業者に明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の変形用ツールの縦断面図であり、変形用ツールはパンチプレスのタレットボアに配置されている。
【図２Ａ】 本発明の変形用ツールにおいて使用されるローラボールアッセンブリの正面図である。
【図２Ｂ】 図２Ａに示されたローラボールアッセンブリの底面図である。
【図３】 図１の変形用ツールの部分断面図であり、操作中の状態を示したものである。
【図４Ａ】 本発明の変形用ツールの変形例を示す概略図である。
【図４Ｂ】 本発明の変形用ツールの変形例を示す概略図である。
【図５】 変更された変形用ツールを示す縦断面図であり、変形用ツールはパンチプレスのタレットボアに配置されている。
【図６】 変形用ツールの他の実施例の縦断面図であり、変形用ツールはパンチプレスのタレットボアに配置されている。

Claims (12)

1. ワークピース変形用ツールであって、
   上昇位置から下方のワークピース係合位置へ垂直に可動な上側部分と、
   前記上側部分の下に垂直に配置され、前記上側部分と協動して前記上側部分との間にワークピースを受け取る下側部分とを備え、
   前記上側部分及び下側部分の一方が、全方向に回転自在になるように内部に装着された少なくとも１つのローラボールを備え、
   前記上側部分及び下側部分の他方が、前記ローラボールと当接する、ローラボールを有する当接エレメントを備え、これにより、ワークピースが、前記ローラボールと当接エレメントに係合したまま前記上側部分及び下側部分に対して移動させられると、前記ワークピースに変形が生成され、
   前記上側部分及び前記下側部分の一方が、内部に装着された２つのローラボールを備え、前記上側部分及び前記下側部分の他方が、前記２つのローラボールの間に一列をなすように置かれた１つのローラボールを備える、ワークピース変形用ツール。
2. 前記当接エレメントが全方向に回転自在とされたローラボールを備える請求項１に記載のワークピース変形用ツール。
3. 前記当接エレメントが、前記ローラボールを案内するスタティックメンバーを備える請求項１に記載のワークピース変形用ツール。
4. 前記少なくとも１つのローラボールがローラボール装置内に装着され、ローラボール装置は半円形のベアリングシェルを内部に有するホルダーを備え、ベアリングシェルにおいて前記ローラボールは回転可能であり、またホールドリングを備え、ホールドリングは、内径が前記ローラボールの最大径より小さく前記ホルダー内に前記ローラボールを保持する請求項１に記載のワークピース変形用ツール。
5. 前記上側部分はドライバーと本体を備え、該本体は前記ドライバーの前端に螺合部により装着され、前記ドライバー及び本体が前記螺合部により互いに回転可能であることで、前記ドライバーと前記本体が連結した長さを調節できる請求項１に記載のワークピース変形用ツール。
6. 前記本体はガイド内で可動であり、前記ガイドは前記ガイドの外面から外側へ垂直に延びるフランジを備え、前記ドライバーはドライバーの上端に配置されたヘッドを備え、前記上側部分はさらに前記フランジと前記ヘッドの間に据えられた圧縮スプリングを備える請求項５に記載のワークピース変形用ツール。
7. ワークピースを変形するツールであって、
   上昇位置から下方のワークピース係合位置へ垂直に可動な上側部分と、
   前記上側部分の下に垂直に配置され、前記上側部分と協動し前記上側部分との間にワークピースを受け取る下側部分と、
   前記上側部分の下方部に装着され、前記ワークピースの上面を係合する２つのローラボールと、前記下側部分に配置され前記ワークピースの下面を係合する１つのローラボールを備え、
   前記上側部分は、ドライバーと本体を備え、該本体は螺合部により前記ドライバーに取り付けられ、前記ドライバーと本体が前記螺合部により互いに回転可能であることで、前記ドライバーと前記本体の連結された長さを調節することができ、
   前記１つのローラボールは、前記上側部分の前記２つのローラボールの間に一列をなすように置かれ、これにより、ワークピースが、前記上側部分及び下側部分に対して各ローラボールに係合したまま移動させられると、前記ワークピースに滑らかな変形が生成されるワークピース変形用ツール。
8. 前記ローラボールはそれぞれローラボール装置に装着され、ローラボール装置は内部に半円形のベアリングシェルを有するホルダーを備え、ベアリングシェルにおいてローラボールは回転可能であり、またホールドリングを備え、ホールドリングの内径は前記ローラボールの最大径より小さく前記ホルダー内に前記ローラボールを保持する請求項７に記載のワークピース変形用ツール。
9. 前記本体はガイド内で可動であり、前記ガイドは前記ガイドの外面から外側に垂直に延びるフランジを備え、また、前記ドライバーは前記ドライバーの上端に配置されるヘッドを備え、前記上側部分はさらに前記フランジと前記ヘッドの間に据えられた圧縮スプリングを備える請求項７に記載のワークピース変形用ツール。
10. 上側部分と下側部分を有する垂直方向のツールを用いて前記ワークピースに伸びを伴った変形を行うワークピース変形方法であって、
    前記ワークピースに向かって下方向垂直に可動な前記ツールの前記上側部分でワークピースの上面と係合し、
    前記ツールの前記下側部分で前記ワークピースの下面と係合し、前記上側部分及び下側部分の一方は全方向へ回転自在なローラボールを備え、前記上側部分及び下側部分の他方は前記ローラボールと当接する、ローラボールを有する当接エレメントを備え、前記ワークピースに伸びを伴った変形を行い、
    前記ワークピースが、前記ローラボール及び当接エレメントに係合したまま前記上側部分及び下側部分に対して移動させられると、前記ワークピースに伸びを伴った変形が行われ、
    前記上側部分及び前記下側部分の一方が、内部に装着された２つのローラボールを備え、前記上側部分及び前記下側部分の他方が、前記２つのローラボールの間に一列をなすように置かれた１つのローラボールを備える、ワークピース変形方法。
11. 前記上側部分はドライバーと本体を備え、本体は螺合部により前記ドライバーの上端に取り付けられ、
    前記方法は、さらに、前記係合ステップの前に、前記本体について前記ドライバーを回転することによって、前記ドライバー及び前記本体の連結された長さを調節するステップを備える請求項１０に記載のワークピース変形方法。
12. 前記ワークピースの上面を係合するステップは、スプリング力に対して行われ、スプリング力で前記ワークピースから前記ツールの上側部分を引き離す請求項１０に記載のワークピース変形方法。

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