JPH11319976A - 材料を除去しないシートの機械加工 - Google Patents

材料を除去しないシートの機械加工

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JPH11319976A
JPH11319976A JP10324278A JP32427898A JPH11319976A JP H11319976 A JPH11319976 A JP H11319976A JP 10324278 A JP10324278 A JP 10324278A JP 32427898 A JP32427898 A JP 32427898A JP H11319976 A JPH11319976 A JP H11319976A
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JP
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sheet
thickness
clamp
calibrated opening
plates
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JP10324278A
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Giancarlo Pegoraro
ペゴラロ ジァンカルロ
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Conception et Developpement Michelin SA
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/02Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of sheets
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00Manufacture of metal sheets, metal wire, metal rods, metal tubes by drawing

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Tyre Moulding (AREA)
  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 材料を除去しないシートの加工方法 【解決手段】 大きい方の寸法が加工すべきシートの幅
より大きく、小さい方の寸法は断面に沿ったシートの厚
さを規定する較正済み開口部を有するシートの断面を規
定するシート締付け工具の2つの当接部の間にシートを
挿入し 較正済み開口部と対向したシートの端部の幅全
体を把持し、この端部からシートを引張ることによっ
て、較正済み開口部を含む面の初期断面からシートを離
し、当接部をシートに当接対した状態でシートを較正済
み開口部を通過させ、シートが較正済み開口部を通過す
る際に初期断面から離れる距離の関数でシートの厚さを
連続的に変化させるという所定の規則に従って厚さを制
御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はシートまたはプレート
(以下、これらをまとめてシートという)の機械加工、
特にシートに互いに平行でない面を形成する機械加工に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、金属のシート素材は圧延で作ら
れる。圧延操作を行うと圧延操作の上流と下流でシート
の進行速度に差が生じる。その結果、圧延後のシートは
長さが増加することになる。この圧延操作では基本的に
四角形の形状(移動方向に対して垂直な断面)を維持し
ながらシートの寸法を変える。得られた製品は一般に両
面が平行であり、各面の平面度および両面間の厚さは所
定の誤差範囲内にある。平面度および/または厚さをさ
らに小さい誤差範囲内に維持する必要がある場合には、
一般にシートを矯正しなければならない。
【0003】また、標準的なシートから出発した場合に
は圧延によって互いに平行でない面を有する形状を得る
のは難しい。すなわち、例えば各ローラの軸が平行でな
い場合には単位幅(ローラの軸線に平行な寸法)当たり
の圧延量が一定でなくなる結果、シートの進行速度は厚
さの小さい圧延箇所ほど速くなる。その結果、圧延シー
トにかなり大きな内部応力が発生するため、ひずみのな
い圧延製品を得るのは非常に困難になる。従って、この
場合も、所望断面形状を得るためには、シートのを矯正
をしなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は両面が
互いに平行ではないシート、特に、互いに平行ではなく
且つ平坦な面を有するシートを製造することにある。両
面が互いに対して勾配をなした平面を形成するシートを
「勾配(biaises)」シートとよぶことにする。この勾
配シートの角度は所望の非常に小さな角度から大きな角
度までの広範囲にすることができる。本発明の特徴の一
つは、いわゆる「勾配」ブランクを作り、この「勾配」
ブランクを任意の手段を用いて目的とする最終用途に応
じた所定形状の製品に切断することができる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、下記の1)〜
3)の段階を含む、材料を除去しないシートの加工方法
を提供する: 1) 大きい方の寸法が加工すべきシートの幅より大き
く、小さい方の寸法は断面に沿ったシートの厚さを規定
する較正済み開口部を有するシートの断面を規定するシ
ート締付け工具の2つの当接部の間にシートを挿入し、 2) 較正済み開口部と対向したシートの端部の幅全体
を把持し、 3) この端部からシートを引張ることによって、較正
済み開口部を含む面の初期断面からシートを離し、当接
部をシートに当接対した状態でシートを較正済み開口部
を通過させ、シートが較正済み開口部を通過する際に初
期断面から離れる距離の関数でシートの厚さを連続的に
変化させるという所定の規則に従って厚さを制御する。
【0006】本発明は、最終製品または半製品が台形断
面(すなわち勾配した面)を有するシートであれば任意
の場合に適用できるが、非制限的な例としてナイフの刃
の製造、特定形式のタイヤトレッドの製造(この基本的
概念は欧州特許第0,569,909号に開示されている)を挙
げることができる。本発明は添付図面を参照した以下の
実施例とその特定用途での使用法の説明からさらに明瞭
に理解できよう。しかし、本発明が下記実施例に限定さ
れるものではない。
【0007】
【実施例】図1〜4に示した加工装置は互いに対向して
取付けた2枚のプレート161および162を有するジョー16
を支持するフレーム11を有している。これら2枚のプレ
ート161、162の間には較正(calibrage)された開口部
(以下、較正済み開口部という)1が規定される。この加
工装置は較正済み開口部1に対してシート2を移動させる
手段を構成するクランプ15を含んでいる。このクランプ
15はシート2を把持し、プレート161、162に対して相対
移動することができる。クランプ15はシート2上でジョ
ー16を閉じ、シート2を引き抜くためのものである。こ
のクランプ15は、それがプレート161、162から離れる際
に、較正済み開口部1の面に対して直角な面から離れな
いようになっているのが好ましい。
【0008】換言すれば、一種のダイを形成する較正済
み開口部1をシート2が通るが、この較正済み開口部1は
線引き用のダイではなく、シートの加工用ダイであり、
開口部の形状がシートを加工するための新規な形状およ
び寸法になっている点で線引きダイとは根本的に異なっ
ている。すなわち、較正済み開口部1に対してシート2
を相対移動させる手段は、クランプ15が前進したときに
2枚のプレート161と162と間の隙間が連続的に変化し
て、シートが較正済み開口部1を通過する間にシートの
厚さが連続的に変化するように設計されている。
【0009】図5に示した特定の用途では、離間距離に
応じて厚さが線形的に変化するという原理になってい
る。より正確には、厚さは離間距離が増加すると厚さが
減少する。すなわち、本発明では較正済み開口部1が可
変であるという特徴で従来の線引き技術とは異なってい
る。本発明の加工装置はさらに一般的な用途で用いるた
めに、クランプ15の移動とプレート161、162の相対的位
置とを関係付けるための手段を有している。この手段は
プレート161、162に対してシート2を滑動させると同時
にプレート161、162間の距離を所望最終形状に応じて規
則的に従って変化させる。この変化規則は所望形状と実
際の加工で得られた実際の形状との差から実験的に容易
に調節することができる。
【0010】プレート161と162と間の間隔を変える手段
を説明する。フレーム11は中央部に開口した窓101を有
し、この窓101の片側はジョー16を収容する空間102(図
2を参照)となって延長されている。一方のプレート16
1は台形のビス131によって固定プレートホルダ13に取り
付けられ、また、他方のプレート162は台形のビス141に
よって可動プレートホルダ14に取り付けられている(図
3を参照)。固定プレートホルダ13の後部130は底面が
円形の円柱であり、この円柱の軸線は図1の平面に対し
て垂直である。このような構造にする目的は固定プレー
トホルダ13をフレーム11に対して横断方向に移動させる
ことによってプレート161と162の平行度を調節できるよ
うにすることにある。必要な調節範囲に比べて図1の面
でこの円柱面が形成する弧の半径は大きいので、その曲
率は図1ではわからない。
【0011】可動プレートホルダ14とフレーム11の基準
面17との間には針状ころ軸受185を介してウェッジ(く
さび)181が挿入されている。このウェッジ181はナット
183に取付けられ、このナット183はスクリュー180に取
付けられている。スクリュー180の軸線方向の並進運動
は適切な手段で阻止される。従って、可動プレートホル
ダ14は平行を保ったまま並進移動する。可動プレートホ
ルダ14がスクリュー180の軸線に平行な方向に加える力
はフレーム11が受ける。可動プレートホルダ14およびこ
れと共働する一連の要素はプレート160によってフレー
ム11の適切な位置に維持される。
【0012】ウェッジ181の成す角度αの値はシートを
変形するのに十分な応力がシートに加わるように選択す
る。ウェッジの移動長さは、プレートの相対移動量を正
確に制御できるだけの十分な長さでなければならない。
スクリュー180はモータ186によって駆動される。スクリ
ュー180を回転することによって、ウェッジ181を一方向
(例えば、図1で左から右)に移動させることができ
る。スクリュー180をその逆方向に回転させるとウェッ
ジ181は逆方向に移動する。図1のウェッジ181の取付け
状態では、図1の左から右へウェッジ181が移動する
と、可動プレートホルダ14と基準面17との間の間隔は増
加し、可動プレートホルダ14と固定プレートホルダ13と
の間の距離は減少し、その結果、プレート161と162と間
の距離が減少する。この間に発生した力はフレーム11で
受けられる。従って、フレーム11はこの力とバランスす
るような寸法をしている。ウェッジ181が図1で右から
左に移動したときに、固定プレートホルダ13と可動プレ
ートホルダ14とが離反するようにするために戻しばね
(図示せず)が設けられている。
【0013】機能領域(すなわち当接領域165)におけ
る各プレート161、162の断面はジョー16を通るシート2
がプレートによって進行方向に沿って次第に圧縮される
ように丸みを付けた形状をしている(図3、4参照)。
別の方向(すなわち、図1の面)から見ると、プレート
161、162は直線状である。一般には、シートの実際形状
が所望形状でない場合には、加工後のシートが所望形状
となるようにプレートの断面形状を修正して差を矯正す
る。当接領域165に適当な表面処理をして当接領域165に
適度な硬度を与えることもできる。例えば、窒化チタン
および二硫化モリブデンをベースとする表面処理した炭
化タングステンプレートと潤滑剤とを用いることで適度
の抵抗と滑り(摩擦係数)を与えることができる。ま
た、ホース9を介して例えば潤滑剤や機械油を注入し
て、較正済み開口部の直前でシート表面を被覆すること
もできる。例えば、塩素を多量に含む油を使用すことが
できる。
【0014】自動締付けジョーを有するクランプ15はジ
ョー16と平行に配置される。このクランプ15は台形の締
付けブロック151を有し、この締付けブロック151は締付
ける対象(ここではシート2)とジョー16に向かって収
束するように勾配がついた支持面150との間に挿入され
る。シート2の一端はクランプ15によってしっかりと把
持できる。当然ながら、クランプ15はシート2を把持し
たり、放したりするために開閉可能でなければならな
い。それに必要な構造の詳細は当業者が容易に設計でき
るので、図を不必要に複雑にするのを避けるために図面
には示していない。引張り装置(図示せず)によって、
クランプとジョーとを常に平行に維持したまま、ジョー
16からクランプ15を離すか(あるいは、互いに接近させ
てシートを戻し、2回通過させる)ことができる。クラ
ンプはジョー16のプレート161、162が移動する面に垂直
な面内を移動する。変形例では液圧式の締付けクランプ
を使用することもできる。
【0015】シートを加工する場合には、プレート161
と162の間の開口寸法を最初はシート2の厚さと大体同
じにし(図3参照)、この寸法を次第に減少してゆく
(図4を参照、この図で矢印Fはシートの進行方向を示
す)。この間、シート2を横断方向に移動させて、所望
の最小厚さになるまでジョー16からクランプ15を離して
いく(図1、3、4で右から左への移動)。すなわち、
この離反距離が増加するほど厚さは減少するという規則
にする。ウェッジ181の移動とクランプ15が離れる離間
距離は所望形状のシート2を得られるように関連付ける
のは当然である。
【0016】他の多くの加工法と同様に、通過時にシー
トの変形率が所定限界(これは材料の種類による)を超
えない場合に最良の結果が得られることがわかってい
る。また、勾配角度とに加工長さを考慮に入れる必要が
ある。すなわち、材料の全量が維持されることを考慮す
ると、考慮に入れるべきパラメータは加工によって移動
される材料の量である。この量が多ければ多いほど必要
な通過回数も増加する。例えば、延性ステンレス鋼で0.
1°の勾配角度を約10cmの加工長さで付ける必要がある
場合には、シートを少なくとも2回ダイにすのが好まし
い。各回の通過時に各々の目標厚さとなるようにする。
複数回通過させる機械加工によって寸法および/または
表面組織の精度を向上させることができる。
【0017】本発明では熱を供給せずに機械加工でき
る。本発明は加工断面に沿った変形率を一定にして加工
できる。従って、望ましくない変形の影響がないか、少
なくともわずかで、従って加工後のシートのしわがほと
んど、あるいは全くないという利点がある。
【0018】本発明の機械加工法は特定用途に用いるブ
ランク(素材)を製造する複雑な設備で容易に用いるこ
とができる。例えば、連続金属ストリップから出発する
場合には、製造すべき勾配ブランクの幅および最大厚さ
に合わせてその幅および厚さを選択する。例えば、コイ
ル状にパッケージされたストリップを上記加工装置に供
給する。ストリップをコイル状に保存したことによって
初期ひずみが残っていたとしても、本発明の延伸によっ
て全てのひずみは自動的に除去されるので、後のひずみ
取りは必要なくなる。複数回の通過が必要な場合には、
ストリップは前後二回の通過の間に加工装置を戻る。変
形例では各通過を独立した複数の装置で連続的に行うこ
ともできる。一連の通過をする間にシートの両面は平ら
になり、その相対勾配は増加する。最終回の通過が終わ
った後に、クランプ15に対してストリップを縦移動させ
ずにジョー16を閉じることによってストリップを切断
し、ストリップに切断領域をマークし、プレート161、1
62による締付けを緩めずに、クランプ15でストリップを
破断するまで引張るって個々のブランクに分ける。
【0019】本発明による変形加工は材料の除去を行う
機械加工に比べて材料を大幅に節約することが可能にな
る。材料の種類は目的とする用途によって異なるが、本
発明方法は十分な延性を備えた任意材料の適している。
本発明は特に、厚さが0.5mm〜3mmの薄鋼板に有利に適
用することができる。
【0020】既に述べたように、本発明はタイヤトレッ
ド用の金型の製造に有利に適用できる。欧州特許出願第
0,569,909号に記載のタイヤ金型に関すす明細書を参照
すると分かるように、この金型は極めて多数の要素を円
周方向に積重ねて構成される。この金型の軸線に垂直な
平面で見た時の断面は台形であるのが好ましい。本発明
はこの要素を切り出すためのブランクを得る方法を提供
する。ブランクから切り出した要素は所望の形状に切断
し、その狭い方の端がトレッドに対応する成形領域とな
り、この成形領域の外側では金型の開閉運動を制御する
装置と共働するようにする。
【0021】このようにして機械加工する鋼はタイヤ金
型のブランクとして使用するのでステンレス鋼である。
連続ストリップに上記方法を適用してブランクを大量生
産し、各ブランクごとに所望の形状に応じて一つまたは
複数の要素を段階的に切り出し、これら要素を積み重ね
て金型を形成する。
【0022】ブランク3の寸法は、タイヤ設計者が考え
たトレッド表面の数学上の定義をもとに、トレッドを成
形するクラウンを構成する要素数を求めて決定する。図
5はタイヤの回転軸線に垂直な断面(面30を参照)が台
形であることを示している。ブランクの幅Lは公知の任
意の方法によって31のような単一要素を切断するのに十
分な幅とする。原料の金属ストリップは幅Lおよび台形
の最大厚さに応じて選択する。このブランクから成形す
るトレッドの形状32に応じた切断手段を用いて各要素31
を切断する。一般に、切断形状32は成形するトレッドパ
ターンに応じて各要素31毎に異なることになる。本発明
はコンピュータを利用した製造に極めて適している。ト
レッドパターンの定義を含むコンピュータファイルか
ら、例えばレーザ切断器のようなプレフォーム切断器を
制御することができる。従って、本発明によれば直接的
な方法に従って欧州特許出願第0,569,909号に記載され
たタイプの金型を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図2のI-Iに沿って切断した本発明の加工装
置の断面図。
【図2】 図1のII-IIに沿って切断した本発明の加工
装置の部分断面図。
【図3】 図2の円IIIによって囲まれた部分の拡大
図。
【図4】 機械加工の次の段階でのシートを示す図3に
類似の図。
【図5】 本発明をタイヤの成形金型の製造へ適用した
場合を示す図。

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記の1)〜3)の段階を含む、材料を
    除去しないシートの加工方法: 1) 大きい方の寸法が加工すべきシートの幅より大き
    く、小さい方の寸法は断面に沿ったシートの厚さを規定
    する較正済み開口部を有するシートの断面を規定するシ
    ート締付け工具の2つの当接部の間にシートを挿入し、 2) 較正済み開口部と対向したシートの端部の幅全体
    を把持し、 3) この端部からシートを引張ることによって、較正
    済み開口部を含む面の初期断面からシートを離し、当接
    部をシートに当接対した状態でシートを較正済み開口部
    を通過させ、シートが較正済み開口部を通過する際に初
    期断面から離れる距離の関数でシートの厚さを連続的に
    変化させるという所定の規則に従って厚さを制御する。
  2. 【請求項2】 上記規則が離れた距離に応じて厚さが線
    形に増加する規則である請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 上記規則が距離が増加した時に厚さが減
    少する規則である請求項1または2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 複数回通過させて所望の厚さを段階的に
    達成する請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 【請求項5】 シートが連続ストリップの形をしてお
    り、加工段階の終わりに2つの当接部が互いに接近して
    ストリップに切断領域をマークし、次に、当接部の把持
    を緩めずに切断領域が破断するまでストリップを引張る
    ことによって個々のブランクに別ける請求項1〜4のい
    ずれか一項に記載の方法。
  6. 【請求項6】 請求項5に記載の方法で各ブランクを作
    り、各ブランクから所望形状の要素を切り出し、切り出
    した要素を円周方向に積層して金型を形成することを特
    徴とする、金型の軸線に垂直な平面から見た時の断面が
    台形である要素を多数円周方向に積層して形成されるタ
    イヤトレッド用金型の製造方法。
  7. 【請求項7】 下記1)〜5)を含むことを特徴とする
    シートの加工装置: 1) 間に較正済み開口部が規定される互いに対向して
    取付けられた2枚のプレートを備えたジョーと、 2) 2枚のプレートの間の間隔を変える手段と、 3) シートを把持するクランプと、 4) プレートに対してクランプを移動させる手段と、 5) 2枚のプレートの間の間隔がクランプの移動量に
    応じて連続的に変化し、 シートが較正済み開口部を通過する際にシートの厚さを
    連続的に変化させる、2枚のプレート間の間隔を制御し
    た状態でプレートに対してシートを滑動させるように、
    クランプの移動量とプレートの相対位置とを関連付ける
    手段。
  8. 【請求項8】 プレートがシートの進行方向を規定する
    収束する当接部を有する請求項7に記載の装置。
  9. 【請求項9】 較正済み開口部の反対側に潤滑液を供給
    する手段を含む請求項7または8に記載の装置。
JP10324278A 1997-11-13 1998-11-13 材料を除去しないシートの機械加工 Ceased JPH11319976A (ja)

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FR9714345A FR2770793A1 (fr) 1997-11-13 1997-11-13 Usinage de tole sans elevement de matiere, par etirage

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US (1) US6044680A (ja)
EP (1) EP0916419B1 (ja)
JP (1) JPH11319976A (ja)
KR (1) KR100538897B1 (ja)
CN (1) CN1142041C (ja)
BR (1) BR9804603A (ja)
CA (1) CA2250991A1 (ja)
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