JP4419716B2 - プレス加工方法及びプレス加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス加工方法及びプレス加工装置に関し、特に、ローラで被成形部材の同一部分を複数回プレス加工して被成形材に複雑形状又は大きな変形を施すプレス加工方法及びプレス加工装置に関する。

一般に、被成形材に複雑形状又は大きな変形を施すためには、被成形材の同一部分をローラで複数回プレス加工することが必要である。そのため、従来では、被成形材を一対のローラ間を往復させる方法が提案されていた。しかしながら、この方法では、この往復動では加工速度を上げることができず、生産性を向上させることができないという問題があった。そこで、このような問題を解決すべく、被成形材を一方向に移動させ、被成形材の一部分を上流側の一対のローラで成形させた後に同じ部分を下流側の一対のローラで成形させることにより、被成形材に複雑形状又は大きな変形を施す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平２−１５０３３３号公報

この方法では、確かに複数の対のローラで被成形材を成形することによって生産性が向上するという利点がある。ところが、被成形材が各ローラで成形される時に不規則に被成形材の長手方向に伸びる又は縮んでしまうため、例えば、図４に示すように、上流側のローラ２の成形部２２、２５で形成した被成形材４の変形部４１は、下流側ローラ３の成形部３２、３５よりも移動が遅く、被成形材４の変形部４１と下流側ローラ３の成形部３２、３５を整合させることができず、正確に加工することができないという問題点があった。

上記問題点に鑑み、本発明の目的は、被成形材に複雑形状又は大きな変形部分を正確に形成するプレス加工方法を提供することである。

本発明の請求項１に係るプレス加工方法によれば、第１群の複数のローラ及び第２群の複数のローラを備え、かつ第１群の複数のローラの各ローラと第２群の複数のローラの各ローラが被成形材の長手方向に交互に配置されているプレス加工装置を用い、長手方向に移動する被成形材と同じ速度で第１群の複数のローラ及び第２群の複数のローラを回転させることにより、第１群の複数のローラの成形部分及び第２群の複数のローラの成形部分で被成形材に変形部分をそれぞれ形成する第１段階と、第１群の複数のローラ及び第２群の複数のローラの各々について、ローラと同じ群の直上流のローラによって形成された被成形材の変形部分の位置を検出し、検出した変形部分の位置情報に基づいて、各ローラの成形部分と被成形材の変形部分を整合させるために必要な各ローラの修正回転速度の各々を計算し、各ローラの直上流の群が異なるローラによって形成された変形部分に各ローラを接触させずに修正回転速度で各ローラを回転させる第２段階と、長手方向に移動する被成形材と同じ速度で第１群の複数のローラ及び第２群の複数のローラを回転させることにより、第１群の複数のローラの成形部分及び第２群の複数のローラの成形部分で被成形材の変形部分にさらに変形を加える第３段階と、第２段階と第３段階を繰り返す第４段階とを備えることにより、第一群の複数のローラによって形成される変形部分と、第二群の複数のローラによって形成される変形部分とを交互に被成形材上に形成する。このように、各ローラで成形する前に各ローラの成形部分と被成形材の変形部分を整合させるように、各ローラの回転を調節することにより、被成形材に複雑形状又は大きな変形部分を正確に形成することができる。

また、請求項２に係るプレス加工方法によれば、ローラの表面は、被成形材に面する時に被成形材に変形を施す成形部分と被成形材に面する時にも被成形材に接触しない非成形部分とで構成されている。これにより、プレス加工の第２段階においてローラを被成形材に接触させずに空送りさせる態様と、第３段階においてローラで被成形材に変形を施す態様の切換えは、第２段階でローラの非成形部分に面し第３段階でローラの成形部分に面するように、ローラを回転させるだけで実現されるという利点がある。

また、請求項３に係るプレス加工装置によれば、被成形材に変形部分を形成する少なくとも１つの予備成形ローラと、予備成形ローラによって形成された被成形材の変形部分にさらに変形を加えうる成形部分と、被成形材との間に隙間を有する非成形部分とを有している、仕上成形ローラと、少なくとも１つの予備成形ローラの中の最も下流の予備成形ローラと、仕上成形ローラとの間において、被成形材の変形部分と係合しかつ仕上成形ローラの成形部分と整合する、凹部を有する、送りローラとを備えている。このように、予備成形ローラによって形成された被成形材の変形部分は、送りローラの凹部に係合し、確実に仕上成形ローラの成形部分と整合するので、被成形材に複雑形状又は大きな変形部分を正確に形成することができる。

また、請求項４に係るプレス加工装置によれば、送りローラは、被成形材が送りローラ上で湾曲するように、予備成形ローラ及び仕上成形ローラに対して偏倚して位置決めされている。このように、被成形材が送りローラ上で湾曲していると、被成形材の変形部分が送りローラの凹部に確実に係合するので、より一層正確に被成形材に変形部分を形成することができる。

また、請求項５に係るプレス加工装置によれば、被成形材に変形部分を形成する成形部分と、被成形材との間に隙間を有する非成形部分とを有している、少なくとも１つの予備成形ローラと、予備成形ローラで形成された被成形材の変形部分にさらに変形を加えうる成形部分を有している、仕上成形ローラとを備えている。このように、予備成形ローラにおいて、成形部分のみが被成形材に接触することにより、被成形材は、長手方向に伸縮しないので、被成形材の変形部分が確実に各ローラの成形部分に整合され、被成形材に複雑形状又は大きな変形部分を正確に形成することができる。

以下、本発明の実施例について添付図面を参照しつつ詳細に説明する。最初に本発明の第一実施例について説明する。最初に本発明のプレス加工装置１の概略構成について説明する。図１は本発明のローラ加工方法の第１工程を示す図である。図１に示すように、本発明のプレス加工方法で用いるプレス加工装置１は、被成形材４の第１領域５をプレス成形する第１群の複数のローラ２と、被成形材４の第２領域６をプレス成形する第２群の複数のローラ３とで構成されている。なお、図１には、第一群の複数のローラ２及び第２群の複数のローラ３の中の一つずつのみが示されているが、第１群の複数のローラ２の各ローラと第２群の複数のローラ３の各ローラは被成形材４の長手方向に交互に配置されている。

次に、ローラ２、３について説明する。ローラ２は、互いに対向する凸ローラ部２１及び凹ローラ部２４で主に構成されている。凸ローラ部２１は、凸状成形部２２と非成形部２３と回転軸（図示しない）で構成されており、凹ローラ部２４は、凹状成形部２５と非成形部２６と回転軸（図示しない）で構成されている。ローラ部２１、２４の回転軸は、それぞれモータなどの駆動源（図示しない）に接続されている。

このような構成により、ローラ２の回転時において、ローラ２の凸状成形部２２と凹状成形部２５が被成形材４に面する時にはローラ２が被成形材４に変形を施し、ローラ２の非成形部２３と非成形部２６が被成形材４に面する時にローラ２が被成形材４には接触せず、いわゆる空送りをする。このように、空送りすることができる構成であるので、この空送り時において、次の被成形材４の成形時に備えてローラ２の回転軸の回転速度を調節することができる。

さらに、ローラ２とローラ３の間のそれぞれにおいて、ローラ２で変形を施した後の被成形材４の変形部分４２の位置を検出する検出器（図示せず）が配置されている。なお、この検出器は、例えばレーザ干渉計などの非接触式でも、例えばマグネットスケールなどの接触式でもよい。これにより、ローラ２で被成形材４に変形を施した後にこの変形部分４２の位置を検出し、ローラ２の成形部２２、２５を被成形材４の変形部分４２に整合させることができる。

すなわち、各検出器はコンピュータ（図示せず）を介してローラ２のローラ部２１、２４の回転軸それぞれに連結されている。これにより、各検出器で検出した位置情報がコンピュータに送られ、コンピュータにおいてこの位置情報に基づいて、ローラ２の凸状成形部２２及び凹状成形部２５と被成形材４の変形部分４２を整合させるのに必要な修正回転速度を計算し、コンピュータは、計算された修正回転速度でローラ２のローラ部２１、２４の回転軸を回転させるように指令信号を送りうる。なお、ローラ３はローラ２と同じ構成であるので、ローラ３の説明を省略する。

次に本発明のローラ加工方法の作用について説明する。ここでもローラ２を例に取って説明し、同様に操作するローラ３の説明を省略する。第１群の複数のローラ２の各ローラと第２群の複数のローラ３の各ローラが被成形材の長手方向に交互に配置されている状態で、直線状の帯状被成形材４が配置されている。最初に、第１段階では、図１に示すように、ローラ２では、被成形材４の移動速度と等しい回転速度（通常回転速度と呼ぶ）でローラ２を回転させて被成形材４に変形部分４２を形成する。同時に、ローラ３では、被成形材４の移動速度と等しい回転速度（同様に通常回転速度と呼ぶ）でローラ３を回転させて被成形材４に変形部分４３を形成する。

次に、第２段階において、第１群のローラ２及び第２群のローラ３を示す図２に示すように、各ローラ２について、同じ群の直上流のローラ２で施された変形部分４２にさらに変形を加える時に、ローラ２の成形部分２２、２５と被成形材４の変形部分４２を整合させるべくローラ２の回転を調節するための準備をする。詳細には、各ローラ２は、直上流の異なる群のローラ３によって形成された変形部分４３を空送りしている間、同じ群の直上流のローラ２によって形成された変形部分４２の位置を検出器で検出し、検出した位置情報に基づいて、各ローラ２の修正回転速度を計算し、各ローラ２を修正回転速度で回転させてローラ２の成形部分２２、２５と被成形材４の変形部分４２を整合させる。例えば、そのままローラ２の通常回転速度で回転させていれば被成形材４の変形部分４２が早く到達してしまうような場合には、ローラ２の修正回転速度は通常の回転速度よりも速く、ローラ２の通常回転速度で回転させていれば被成形材４の変形部分４２が遅く到達してしまうような場合には、ローラ２の修正回転速度は通常の回転速度よりも遅い。

次に、第３段階において、図３に示すように、ローラ２では、通常回転速度でローラ２を回転させて被成形材４の変形部分４２をさらに変形を加え、同時に、ローラ３では、通常回転速度でローラ３を回転させて被成形材４の変形部分４３をさらに変形させる。

次に、第４段階では、第２段階と第３段階を繰り返し、被成形材４に変形部分４２と変形部分４３が交互に形成することができる。その後、例えば切断工程で、被成形材４を横断方向に切断するなどして所望の製品を得ることができる。

このように、本発明によれば、被成形材の同一変形部分を繰り返し成形する際、各成形の度に前もって、各ローラの成形部分と被成形材の各変形部分を整合させるべく各ローラの回転を調節するので、被成形材に複雑形状の又は大きな変形部分を正確に形成することができるという利点がある。

上記の説明では、ローラ２とローラ３は同じ構成であるとしたが、ローラ２とローラ３が異なる構成で被成形材に２種類の変形部分を形成してもよい。

次に本発明の第二実施例について図４を参照しつつ説明する。図４は本発明の第二実施例のプレス加工装置１００を示している。本実施例のプレス加工装置１００は、上流から、予備成形ローラ１０１と、送りローラ１１１と、仕上成形ローラ１２１とで概ね構成されている。

予備成形ローラ１０１は、凹ローラ部１０２と、凸ローラ部１０３とで構成されており、これらローラ部１０２、１０３は、同期して回転し、被成形材４に最初に変形部分４１を形成する。

仕上成形ローラ１２１は、凹ローラ部１２２と、凸ローラ部１２３とで構成されている。凹ローラ部１２２は、被成形材４に変形部分４１を形成する凹状の成形部分１２４と、被成形材４との間に隙間を有する非成形部分１２５とを有している。同様に、凸ローラ部１２３は、被成形材４に変形部分４１を形成する凸状の成形部分１２６と、被成形材４との間に隙間を有する非成形部分１２７とを有している。これらローラ部１２２、１２３は、同期して回転し、予備成形ローラ１０１によって既に形成された被成形材４の変形部分４１にさらに変形を加える。

送りローラ１１１は、仕上成形ローラ１２１で被成形材４に変形部分４１を正確に形成すべく、仕上成形ローラ１２１の間において配置されている。送りローラ１１１は、被成形材４の変形部分４１と係合しうる凹部１１２を有している。また、この凹部１１２が、仕上成形ローラ１２１の凸ローラ部１２３の成形部分１２６と整合するように、送りローラ１１１の回転と仕上成形ローラ１２１の回転は、図示しない機構で調整されている。それゆえ、被成形材４の変形部分４１は、送りローラ１１１の凹部１１２に係合すると、仕上成形ローラ１２１の凸ローラ部１２３の成形部分１２６と整合することが保証される。

また、送りローラ１１１は、被成形材４が送りローラ１１１上で湾曲するように、予備成形ローラ１０１及び仕上成形ローラ１２１に対して偏倚して位置決めされている。これにより、被成形材４は、送りローラ１１１において、ローラ表面に押し付けられた状態で送られる。このように、被成形材４が送りローラ１１１上で湾曲していると、被成形材４の変形部分４１が送りローラ１１１の凹部１１２により確実に係合するので、より一層正確に被成形材４に変形部分４１を形成することができる。

さらに、被成形材４の変形部分４１が送りローラ１１１の凹部１１２に係合するのをより確実にすべく、図４に示すように、被加工材４を送りローラ１１１側に案内するガイド部１３１を送りローラ１１１の外側に設けられることができる。また、被成形材４を仕上成形ローラ１２１側に案内するガイド部１３２が仕上成形ローラ１２１の凸ローラ部１２３の外側に設けることができる。

なお、予備成形ローラ１０１の数は、本実施例では１つであるが、他の実施例で２つ以上であってもよい。

次に本発明の第三実施例について図５を参照しつつ説明する。図５は本発明の第二実施例のプレス加工装置２００を示している。本実施例のプレス加工装置２００は、上流から、第一予備成形ローラ２０１と、第二予備成形ローラ２１１と、仕上成形ローラ２２１とで構成されている。

第一予備成形ローラ２０１は、凹ローラ部２０２と、凸ローラ部２０３とで構成されている。凹ローラ部２０２は、被成形材４に変形部分４１を形成する成形部分２０４と、被成形材４との間に隙間を有する非成形部分２０５とを有している。一方、凸ローラ部２０３は、被成形材４に変形部分４１を形成する成形部分２０６と、被成形材４との間に隙間を有する非成形部分２０７とを有している。これらローラ部２０２、２０３は、同期して回転し、被成形材４の変形部分４１を形成する。

また、第二予備成形ローラ２１１は、第一予備成形ローラ２０１とほぼ同じであり、参照番号も同様に付けられている。第二予備成形ローラ２１１のローラ部２１２、２１３が、同期して回転し、被成形材４の変形部分４１にさらに変形を加える。

仕上成形ローラ２２１は、被成形材４の変形部分４１にさらに変形を加える成形部２２４を有する凹ローラ部２２２と、被成形材４の変形部分４１にさらに変形を加える成形部２２５を有する凸ローラ部２２３とで構成されている。ローラ部２２２、２２３は、同期して回転し、予備成形ローラ２０１、２１１で形成された被成形材４の変形部分４１にさらに変形を加える。

このように、第一予備成形ローラ２０１において、成形部分２０４、２０６のみが被成形材４に接触し、二予備成形ローラ２１１において、成形部分２１４、２１６のみが被成形材４に接触するので、被成形材４は、長手方向に伸縮しない。それゆえ、被成形材４の変形部分４１は、第一予備成形ローラ２０１で形成された後、二予備成形ローラ２１１における成形部分２１４、２１６に確実整合され、さらに、仕上成形ローラ２２１において、成形部分２２４、２２５に確実に整合される。それゆえ、被成形材４に複雑形状又は大きな変形部分４１を正確に形成することができる。

なお、予備成形ローラ２０１、２１１の数は、本実施例では２つであるが、他の実施例で３つ以上であってもよい。

本発明のプレス加工方法の第１段階を示す図である。 本発明のプレス加工方法の第２段階を示す図である。 本発明のプレス加工方法の第３段階を示す図である。 本発明の第二実施例のプレス加工装置を示す図である。 本発明の第三実施例のプレス加工装置を示す図である。 従来のプレス加工方法を示す図である。

符号の説明

１ プレス加工装置
２ 第１群のローラ
３ 第２群のローラ
４ 被成形材
２２ 第１群のローラの成形部分
２５ 第１群のローラの成形部分
４２ 被成形材の変形部分
４３ 被成形材の変形部分

Claims (5)

1. 第１群の複数のローラ及び第２群の複数のローラを備え、かつ前記第１群の複数のローラの各ローラと前記第２群の複数のローラの各ローラが被成形材の長手方向に交互に配置されているプレス加工装置を用い、
   長手方向に移動する被成形材と同じ速度で前記第１群の複数のローラ及び前記第２群の複数のローラを回転させることにより、前記第１群の複数のローラの成形部分及び前記第２群の複数のローラの成形部分で前記被成形材に変形部分をそれぞれ形成する第１段階と、
   前記第１群の複数のローラ及び第２群の複数のローラの各々について、前記ローラと同じ群の直上流のローラによって形成された被成形材の変形部分の位置を検出し、前記検出した変形部分の位置情報に基づいて、前記各ローラの成形部分と前記被成形材の変形部分を整合させるために必要な前記各ローラの修正回転速度の各々を計算し、前記各ローラの直上流の群が異なるローラによって形成された変形部分に前記各ローラを接触させずに前記修正回転速度で前記各ローラを回転させる第２段階と、
   長手方向に移動する被成形材と同じ速度で前記第１群の複数のローラ及び前記第２群の複数のローラを回転させることにより、前記第１群の複数のローラの成形部分及び前記第２群の複数のローラの成形部分で前記被成形材の前記変形部分にさらに変形を加える第３段階と、
   前記第２段階と前記第３段階を繰り返す第４段階とを備えることにより、前記第一群の複数のローラによって形成される変形部分と、前記第二群の複数のローラによって形成される変形部分とを交互に被成形材上に形成することを特徴とするプレス加工方法。
2. 前記ローラの表面は、前記被成形材に面する時に前記被成形材に変形を施す成形部分と、前記被成形材に面する時にも前記被成形材に接触しない非成形部分とで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプレス加工方法。
3. 被成形材に変形部分を形成する少なくとも１つの予備成形ローラと、
   前記予備成形ローラによって形成された前記被成形材の前記変形部分にさらに変形を加えうる成形部分と、前記被成形材との間に隙間を有する非成形部分とを有している、仕上成形ローラと、
   前記少なくとも１つの予備成形ローラの中の最も下流の予備成形ローラと、前記仕上成形ローラとの間において、前記被成形材の前記変形部分と係合しかつ前記仕上成形ローラの前記成形部分と整合する、凹部を有する、送りローラとを備えていることを特徴とするプレス加工装置。
4. 前記送りローラは、前記被成形材が前記送りローラ上で湾曲するように、前記予備成形ローラ及び前記仕上成形ローラに対して偏倚して位置決めされていることを特徴とする請求項３に記載のプレス加工装置。
5. 被成形材に変形部分を形成する成形部分と、前記被成形材との間に隙間を有する非成形部分とを有している、少なくとも１つの予備成形ローラと、
   前記予備成形ローラで形成された前記被成形材の前記変形部分にさらに変形を加えうる成形部分を有している、仕上成形ローラとを備えていることを特徴とするプレス加工装置。

Images