JP5866712B2

JP5866712B2 - ロール成形装置

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Publication number: JP5866712B2
Application number: JP2012149580A
Authority: JP
Inventors: 高村　智之; 智之高村; 橋本　圭二; 圭二橋本; 富夫木下; 木下　学; 学木下
Original assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Current assignee: Toyota Auto Body Co Ltd
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2032-07-03
Also published as: WO2014007117A1; EP2871007A1; JP2014012282A; US20150190951A1; EP2871007A4; EP2871007B1; US9724855B2

Description

本発明は、ロール成形装置に関する。

ロール成形装置としては特許文献１が公知である。特許文献１のロール成形装置では、図５に示すように上ロール１００及び下ロール２００が、ベース１１０に立設された一対の側壁１１２、１１３に対し、一対の軸受１１４、１１５を介して回動自在に支持されている。上ロール１００及び下ロール２００は、円板状カッター１０２、２０２を所定間隔で複数枚重ね合わせられることにより構成されている。図６（ａ）、（ｂ）に示すように前記円板状カッター１０２，２０２の周縁部には所定ピッチで刃部１０２ａ，２０２ａが突出して配設され、両ロールの刃部１０２ａ，２０２ａが相手の刃部間の谷に嵌合するように、すなわち嵌合するようにしている。この噛み合いにより、両ロール間に挟まれた金属シートＷにスリット加工を行うようにしている。なお、特許文献１では、上ロール１００及び下ロール２００の同期回転の方法については具体的に開示されていないが、一般的には、上ロール１００と下ロール２００間を図示しない歯車機構を介してトルク伝達を行うようにして、ギヤ同期を行うことが多い。

特許文献２は、基準エンボスロールと従動エンボスロールが設けられた合成樹脂シート成形ロール装置に関してのものであり、前記基準エンボスロールと従動エンボスロールとの間に合成樹脂シートを挟み込みして、該合成樹脂シートにエンボス加工を行うようにしている。特許文献２では、前記基準エンボスロール及び従動エンボスロールの回転角をそれぞれパルスゼネレータで計測して、その両者の回転角が一致するように精密制御電動機を制御するようにしている。

特許第２５６８２８５号公報特開平１０−２１１６５０号公報

特許文献１において、ギヤのバックラッシ等により、ギヤ同期が解消された場合、両ロールの刃部１０２ａ，２０２ａが、図６（ｂ）に示すように干渉して、刃部が破損する虞がある。

ところで、特許文献１の同期回転を、特許文献２の同期回転の方法で行うことも考えられる。上記のように、特許文献２では、パルスゼネレータ等を用いて、基準エンボスロールと従動エンボスロールの回転角を一致させるように、両ロールの回転を同期制御するようにしている。しかし、電気的ノイズ等の不慮によっては制御による同期制御が不能となり、この場合には回転位相ズレが発生する可能性がある。従って、この場合には、特許文献２の制御技術を特許文献１に適用しても、前記両ロールの刃部同士が干渉する虞がある。

本発明の目的は、両加工ロールに回転位相ズレが生じた際に、両加工ロールの刃部同士の干渉を阻止して、刃部の破損を防止できるロール成形装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１の発明は、一対の加工ロールが相対して配置されて、該両加工ロールの周部に設けられた刃部が、噛み合いすることにより、両加工ロール間に挿入されるシートを加工成形するロール成形装置において、前記加工ロールの刃部数と、同歯数で形成されたダミー刃部を有する一対のダミー回転体を前記一対の加工ロールの各回転軸にそれぞれ配設し、前記一対の加工ロール間に回転位相ズレが生じた際に、同時に生ずる前記ダミー回転体における回転位相ズレに基づき前記加工ロールの刃部間の干渉を防止する干渉防止手段を備えることを特徴とするロール成形装置を要旨としている。請求項２の発明は、請求項１において、前記干渉防止手段は、前記一対のダミー回転体のダミー刃部間のクリアランスを、前記一対の加工ロールの刃部間のクリアランスよりも短くし、前記回転位相ズレが生じたときに、前記ダミー回転体のダミー刃部間が干渉するようにしたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２において、前記ダミー刃部の厚みが前記刃部の厚みよりも厚くされていることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項２又は請求項３において、前記ダミー刃部の硬さが前記刃部の硬さよりも硬くされていることを特徴とする。

請求項５の発明は、請求項１において、前記干渉防止手段は、前記一対のダミー回転体のダミー刃部間のクリアランスを検出するクリアランス検出部と、前記クリアランス検出部が検出したクリアランスが閾値よりも小さくなったときに、前記回転軸を駆動する駆動源を停止する制御部を含むことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、両加工ロールに回転位相ズレが生じた際に、両加工ロールの刃部同士の干渉を阻止して、刃部の破損を防止できる。
請求項２の発明によれば、一対のダミー回転体のダミー刃部間のクリアランスを、一対の加工ロールの刃部間のクリアランスよりも短くし、回転位相ズレが生じたときに、ダミー回転体のダミー刃部同士が干渉することにより、請求項１の効果を容易に実現できる。

請求項３の発明によれば、ダミー刃部の厚みは、刃部の厚みよりも厚くされていることにより、ダミー刃部同士が干渉した際のダミー刃部の損傷は、薄くした場合よりも小さくでき、このため、このときのダミー刃部同士の干渉によって、加工ロールの刃部同士の干渉を防止することが可能となる。

請求項４の発明によれば、ダミー刃部の硬さが刃部の硬さよりも硬くされていることにより、ダミー刃部同士が干渉した際のダミー刃部の損傷は、硬度を小さくした場合よりも小さくでき、このため、このときのダミー刃部同士の干渉によって、加工ロールの刃部同士の干渉を防止することが可能となる。

請求項５の発明によれば、クリアランス検出部が検出したクリアランスが閾値よりも小さくなったときに、両加工ロールに回転位相ズレが生じたとして，制御部は回転軸を駆動する駆動源を停止することにより、両加工ロールの刃部同士の干渉を阻止して、刃部の破損を防止できる。

一実施形態のロール成形装置の概略図。ロール成形装置の板材の成形の説明図。（ａ）は第１ロール及び第２ロールの側断面図、（ｂ）はダミー回転体の側断面図。他の実施形態のロール成形装置の制御ブロック図。従来のロール成形装置の概略図。（ａ）は上ロール及び下ロールの側断面図、（ｂ）は上ロール及び下ロールの刃部が干渉した状態の説明図。

（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態のロール成形装置を図１〜図３を参照して説明する。

図１に示すように、ロール成形装置は、ベース１０と、ベース１０に立設された一対の側壁１２、１３と、側壁１２、１３に対してそれぞれ一対の軸受１４、１５にて回動自在支持されるとともに相互に平行に配置された一対の第１回転軸１６及び第２回転軸１８と、第１回転軸１６固定された第１ロール２０と第１ロール２０に相対配置するように第２回転軸１８に固定した第２ロール４０を備えている。

第１回転軸１６及び第２回転軸１８の一端は、相互に噛合したギヤ１６ａ，１８ａが固定されるとともに、第２回転軸１８の一端にスプロケット１８ｂが固定されている。
このスプロケット１８ｂは、該スプロケット１８ｂに巻回された図示しない無端状のチェーンを介して図示しない電動モータにより回転駆動される。スプロケット１８ｂの回転及びギヤ１６ａ，１８ａにより、第１回転軸１６は、第２回転軸１８と同一回転速度で同期回転する。

第１ロール２０及び第２ロール４０は、同一構成のため、第１ロール２０について説明し、第２ロール４０の構成及びその周辺部材については、第１ロール２０の各構成及びその周辺部材に付した番号に「１００」を加算した番号を付して、その説明を省略する。

図１、図３（ａ）に示すように、第１ロール２０は、所定枚数の円盤状カッター（以下、切刃という）２２が金属製の円筒状のリテーナ２９の外周に外嵌されて積層状態で固定されていて、前記リテーナ２９は第１回転軸１６に対して公知の方法（例えば、キー連結）で取り付け固定されている。切刃２２は、硬質の金属、例えばステンレスよりなり、略リング状をなす。

切刃２２の周部には、図３（ａ）に示すように外周に突部からなる刃部２６が所定ピッチで複数個形成されている。また、刃部２６間には凹部２７が形成されている。なお、図示はしないが、第１回転軸１６の軸長方向において隣接する切刃２２同士は、互いに刃部２６が前記所定ピッチの１／２分ずれるようにして配置されている。

また、図３（ａ）に示すように、金属板（ワーク）をプレス成形（ロール成形）する際に、第１ロール２０の切刃２２の刃部２６は、第２ロール４０の切刃１２２の凹部１２７に入るように配置されている。

本実施形態では、このロール成形装置の第１ロール２０と第２ロール４０間にワーク（金属板）を送出してプレス成形すると、金属シートＷは、図３（ａ）に示すように、第１ロール２０の各切刃２２の各刃部２６と第２ロール４０の各切刃１２２の各凹部１２７、並びに、第２ロール４０の各切刃１２２の各刃部１２６と第１ロール２０の各切刃２２の各凹部２７により、図２に示すように列状をなした複数の凹凸形状が連続して形成される。

なお、図２では、説明の便宜上第１ロール２０及び第２ロール４０の外形を刃部２６、１２６の軌跡の最外周で図示している。
図１に示すように、前記第１回転軸１６及び第２回転軸１８において、ギヤ１６ａ，１８ａと軸受１４，１５との間に位置する部位には、一対のダミー回転体５０、６０がそれぞれキー連結等の公知の方法により固定されている。

図３（ｂ）に示すように、ダミー回転体５０、６０の周面の外形形状は、第１ロール２０及び第２ロール４０の切刃２２、１２２を拡大した相似形となるように形成されている。すなわち、図３（ｂ）の拡大部分で示すように、実線がダミー回転体５０、６０のダミー刃部５６、６６及びダミー凹部５７、６７を示し、点線が、切刃２２，１２２の刃部２６，１２６及び凹部２７、１２７を示している。なお、ダミー凹部５７、６７は、ダミー刃部５６、６６の基端を含む部位である。また、ダミー回転体５０、６０のダミー刃部５６、６６の刃部数は、刃部２６、１２６の数と同じである。また、ダミー刃部５６、６６の厚みは、第１ロール２０及び第２ロール４０の刃部２６、１２６の厚みよりも厚くされている。ダミー刃部５６、６６の厚みが、第１ロール２０及び第２ロール４０の刃部２６、１２６の厚みよりも厚くされていることにより、後述するダミー刃部５６、６６同士が干渉したときに、厚みを薄くした場合よりもダミー刃部５６、６６自体の損傷の拡大を抑制するようにしている。

同図に示すように、ダミー刃部５６の先端とダミー刃部６６の基端（ダミー凹部６７）、またはダミー刃部６６の先端とダミー刃部５６の基端（ダミー凹部５７）とのクリアランスＣ１は、刃部２６の先端と刃部１２６の基端（凹部１２７）、及び刃部１２６の先端と刃部２６の基端（凹部２７）とのクリアランスＣ２よりも短くしている。

なお、クリアランスＣ２は、両ロールに回転位相ズレがない状態でそれぞれ噛み合って、金属板（ワーク）をプレス成形しているときにおける、噛み合いしている刃部２６の先端と刃部１２６の基端（凹部１２７）、または噛み合いしている刃部１２６の先端と刃部２６の基端（凹部２７）との間隙である。また、クリアランスＣ１は、前記刃部２６の先端と刃部１２６の基端（凹部１２７）等が前記クリアランスＣ２でもって噛み合いしているときの、ダミー刃部５６の先端とダミー刃部６６の基端（ダミー凹部６７）間、または、ダミー刃部６６の先端とダミー刃部５６の基端（ダミー凹部５７）間の間隙である。

また、本実施形態では、前記ダミー回転体５０、６０がないと仮定した場合、いずれかのロールがギヤのバックラッシ分、回転位相ズレが生じたとき、前記クリアランスがなくなり、刃部２６及び刃部１２６が干渉するものとなっている。

従って、このことにより、加工ロールとしての第１ロール２０及び第２ロール４０に回転位相ズレが生じた際に、このクリアランスＣ１が、クリアランスＣ２より短い場合には、第１ロール２０と第２ロール４０の刃部２６、１２６が干渉する以前に、ダミー回転体５０、６０のダミー刃部５６、６６が干渉し、刃部２６、１２６の干渉を防止するようにされている。

なお、クリアランスＣ２は、金属シートＷの板厚と同じ、或いは金属シートＷの板厚よりも短いものでよい。クリアランスＣ２が金属シートＷの板厚よりも短い場合には、第１ロール２０と第２ロール４０により、金属シートＷはプレスされて伸ばされながら、図２に示すように刃部２６、１２６が噛み合いすることによりスリット加工される。また、クリアランスＣ２が金属シートＷの板厚と同じ場合には、刃部２６、１２６が噛み合いすることにより図２に示すように刃部２６，１２６によりスリット加工される。

（実施形態の作用）
上記のように構成されたロール成形装置の作用を説明する。
第１ロール２０及び第２ロール４０がギヤ同期して図２に示す矢印方向に回転している状態で、金属シートＷを第１ロール２０及び第２ロール４０間に投入することにより、金属シートＷは、図２に示すように刃部２６，１２６が噛み合いすることによりスリット加工される。ここで、バックラッシにより、ギヤ同期が解消されて第１ロール２０及び第２ロール４０に回転位相ズレが生じた場合、第１ロール２０及び第２ロール４０の切刃２２、１２２の刃部２６、１２６が干渉する以前に、同様に回転位相ズレが生じたダミー回転体５０、６０のダミー刃部５６、６６が干渉して、刃部２６，１２６の干渉が防止される。従って、ギヤ同期が解消されても、刃部２６、１２６同士が干渉することがなく、刃部２６、１２６の破損を防止できる。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態のロール成形装置は、第１ロール２０及び第２ロール４０（一対の加工ロール）が相対して配置されて、該両ロールの周部に設けられた刃部２６、１２６が、噛み合いすることにより、両ロール間に挿入されるシートを加工成形するようにした。そして、両ロールの刃部数と、同数で形成されたダミー刃部５６，６６を有する一対のダミー回転体５０、６０を第１ロール２０及び第２ロール４０の第１回転軸１６及び第２回転軸１８にそれぞれ配設した。そして、第１ロール２０及び第２ロール４０間に回転位相ズレが生じた際に、同時に生ずるダミー回転体５０、６０における回転位相ズレに基づき加工ロールの刃部間の干渉を防止する干渉防止手段を備える。

この干渉防止手段は、ダミー回転体５０、６０のダミー刃部５６、６６間のクリアランスＣ２を、第１ロール２０及び第２ロール４０の刃部間のクリアランスよりも短くし、回転位相ズレが生じたときに、ダミー回転体５０、６０のダミー刃部５６、６６間が干渉するようにした。この結果、本実施形態によれば、両加工ロールに回転位相ズレが生じた際に、両加工ロールの刃部同士の干渉を阻止して、刃部の破損を防止できる。

（２）本実施形態のロール成形装置は、ダミー刃部５６、６６の厚みが刃部２６、１２６の厚みよりも厚くされていることにより、ダミー刃部同士が干渉した際のダミー刃部の損傷は、薄くした場合よりも小さくでき、このため、このときのダミー刃部同士の干渉によって、加工ロールの刃部同士の干渉を防止することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図４を参照して説明する。なお、第２実施形態は、電気的構成が一部異なっており、ロール成形装置自体のハード構成は、第１実施形態と同様であるため、ロール成形装置の各構成部材には第１実施形態で説明した構成に付した符号を付して説明を省略する。

図４に示すように本実施形態では、ダミー回転体５０のダミー刃部５６及びダミー回転体６０のダミー刃部６６のクリアランスＣ１を検出するために、ダミー刃部５６及びダミー刃部６６間を、高速で撮像する撮像部７０、撮像部７０が撮像した画像フレーム毎に二値化等の画像処理を行って、クリアランスＣ１を検出する画像処理部８０及びロール成形装置におけるスプロケット１８ｂを回転駆動する電動モータＭを駆動及び停止制御する制御部９０を備えている。なお、図４では、説明の便宜上、図１で図示しているギヤ１６ａ、１８ａ、及びスプロケット１８ｂは省略している。

前記撮像部７０は、例えばＣＣＤカメラ、ＣＭＯＳカメラ等からなる。撮像部７０による高速シャッタにより、回転するダミー刃部５６及びダミー刃部６６を撮像することが可能となっている。画像処理部８０は、画像フレーム毎に算出したクリアランスＣ１が、予め設定されている閾値よりも小さくなったこと、すなわち、干渉する虞がある旨の信号を出力する。制御部９０は、前記信号を入力すると、電動モータＭの停止を行う。本実施形態では、撮像部７０及び画像処理部８０をクリアランス検出部の例としている。また、電動モータＭは駆動源の例である。

本実施形態では、下記の特徴を有する。
（１）本実施形態の、ロール成形装置では、干渉防止手段として、一対のダミー回転体５０、６０のダミー刃部５６、６６間のクリアランスＣ１を検出する撮像部７０及び画像処理部８０（クリアランス検出部）と、撮像部７０及び画像処理部８０が検出したクリアランスＣ１が閾値よりも小さくなったときに、第２回転軸１８を駆動する電動モータＭ（駆動源）を停止する制御部９０を含む。この結果、本実施形態によれば、クリアランスＣ１が閾値よりも小さくなったときに、第１ロール２０及び第２ロール４０に回転位相ズレが生じたとして，制御部９０は第２回転軸１８を駆動する電動モータＭ（駆動源）を停止することにより、第１ロール２０及び第２ロール４０の刃部同士の干渉を阻止して、刃部の破損を防止できる。

なお、本発明の実施形態は前記実施形態に限定されるものではなく、下記のように変更しても良い。
・前記実施形態では、ダミー回転体５０、６０をギヤ１６ａ、１８ａと軸受１４、１５の間において、第１回転軸１６及び第２回転軸１８に取り付けしたが、第１回転軸１６及び第２回転軸１８に対するダミー回転体５０、６０の取り付け箇所は、限定するものではない。例えば、図１に示す第１回転軸１６及び第２回転軸１８において、ギヤ１６ａ、１８ａよりも右方に位置する部位に設けてもよい。或いは、図１に示す第１回転軸１６及び第２回転軸１８の両左端を軸受１４、１５からさらに左方へ延出し、その延出した部位に、ダミー回転体５０、６０を設けても良い。

或いは、第１回転軸１６及び第２回転軸１８において、第１ロール２０及び第２ロール４０と軸受１４、１５間に、ダミー回転体５０、６０を設けても良い。
・前記実施形態では、ダミー回転体５０、６０のダミー刃部５６、６６の硬さについては触れなかったが、ダミー刃部５６、６６の硬さを、刃部２６、１２６の硬さよりも硬くしてもよい。ダミー刃部５６、６６の硬さが、第１ロール２０及び第２ロール４０の刃部２６、１２６よりも硬くされていることにより、ダミー刃部５６、６６同士が干渉したときに、ダミー刃部５６、６６自体の損傷の拡大を抑制する。

・前記実施形態では、ギヤ同期の場合について説明したが、従来技術で説明した同期制御による技術を採用したロール成形装置に適用してもよい。
・前記実施形態のロール成形装置は、金属シートＷを加工するようにしたが、シートの材質は、金属に限定するものではなく、合成樹脂シートや、紙製であってもよい。

・駆動源は、電動モータに限定するものではなく、回転軸を回転させるものであればよい。例えば、直線駆動源（例えば、リニアモータ）の直線運動を回転変換機構により回転運動させて回転させることも可能である。このため、直線駆動源を駆動源としてもよい。

Ｃ１，Ｃ２…クリアランス、Ｍ…電動モータ（駆動源）、
２０…第１ロール、２２…切刃、２６，１２６…刃部、４０…第２ロール、
５０、６０…ダミー回転体、５６、６６…ダミー刃部、９０…制御部、
１２２…切刃、１２６…刃部。

Claims

一対の加工ロールが相対して配置されて、該両加工ロールの周部に設けられた刃部が、噛み合いすることにより、両加工ロール間に挿入されるシートを加工成形するロール成形装置において、
前記加工ロールの刃部数と、同数で形成されたダミー刃部を有する一対のダミー回転体を前記一対の加工ロールの各回転軸にそれぞれ配設し、前記一対の加工ロール間に回転位相ズレが生じた際に、同時に生ずる前記ダミー回転体における回転位相ズレに基づき前記加工ロールの刃部間の干渉を防止する干渉防止手段を備えることを特徴とするロール成形装置。
前記干渉防止手段は、前記一対のダミー回転体のダミー刃部間のクリアランスを、前記一対の加工ロールの刃部間のクリアランスよりも短くし、前記回転位相ズレが生じたときに、前記ダミー回転体のダミー刃部間が干渉するようにしたことである請求項１に記載のロール成形装置。
前記ダミー刃部の厚みが前記刃部の厚みよりも厚くされていることを特徴とする請求項２に記載のロール成形装置。
前記ダミー刃部の硬さが前記刃部の硬さよりも硬くされていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のロール成形装置。
前記干渉防止手段は、前記一対のダミー回転体のダミー刃部間のクリアランスを検出するクリアランス検出部と、前記クリアランス検出部が検出したクリアランスが閾値よりも小さくなったときに、前記回転軸を駆動する駆動源を停止する制御部を含むことを特徴とする請求項１に記載のロール成形装置。