(57)【要約】【課題】金属板に波形部と位置決め用の複数の孔とを高い精度で加工成形できるとともに、後工程の加工も精度良く実行することができる板金加工方法を供する。【解決手段】共通のプレス金型により金属板２にプレス曲げ加工による波形状の波形部ｗを成形すると同時に、プレス打ち抜き加工による位置決め用の複数の孔ｐ，ｑを穿孔し、波形部ｗに対して所定距離離れて平行に複数の孔ｐ，ｑを配列した成形金属板２を加工形成する板金加工方法。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通のプレス金型により金属板にプレス曲げ加工による波形状の波形部を成形すると同時に、プレス打ち抜き加工による位置決め用の複数の孔を穿孔し、前記波形部に対して所定距離離れて平行に前記複数の孔を配列した成形金属板を加工形成することを特徴とする板金加工方法。
【請求項２】
レーザ加工により前記成形金属板から所要の形状の金属片を複数切り取るレーザ加工工程を備え、
同レーザ加工工程における所定位置に移載された前記成形金属板の前記複数の孔の各孔を実測した実測位置と予め指定された各孔の指定位置との差分から前記成形金属板の指定配置位置に対する実測配置位置の水平平行ずれ量を演算し、
各孔を実測した実測位置の互いの相対位置関係から前記成形金属板の指定配置位置に対する実測配置位置の水平回転ずれ量を演算し、
前記水平平行ずれ量と前記水平回転ずれ量に基づいてレーザ加工位置を補正制御してレーザ加工を実行することを特徴とする請求項１記載の板金加工方法。
【請求項３】
前記レーザ加工位置を補正して実行するレーザ加工は、前記実測した複数の孔の配列に沿って平行な前記波形部から金属片を複数切り取ることを特徴とする請求項２記載の板金加工方法。
【請求項４】
前記レーザ加工により切り取られた金属片は、最終形状にプレス曲げ加工が施されることを特徴とする請求項２または請求項３記載の板金加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板に波形状の曲げ加工を施す板金加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の板金加工において、波形状の曲げ加工により波形部を形成するとともに、後工程のために、位置決め用の孔を形成するようにした例（特許文献１参照）を、本願出願人が、先に提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４１７９７２２号公報
【０００４】
該特許文献１には、プレス加工により波形部を成形した後に、同波形部に沿った所定の位置に１か所位置決め用の孔をレーザ穿孔機により穿孔することが開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、特許文献１に開示された板金加工方法では、波形部を成形した後にレーザ穿孔機により１か所位置決め用の孔を穿孔するので、加工工数が多く、先に加工した波形部の反りの影響を受けた場合に、後の穿孔により形成された孔と波形部との相対位置の寸法精度を高く維持するのは難しい。
なお、加工装置の種類も多く設備コストがかかる。
【０００６】
また、位置決め用の孔が１か所穿孔されているが、金属板を加工機にセットした場合、１つの孔の位置から金属板の指定配置位置に対するずれ量を検出できるのは、水平平行ずれ量のみであり、水平回転ずれ量は検出できないので、金属板を非常に精度良くセットしなければならず段取りに時間と熟練を要した。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、その目的とする処は、金属板に波形部と位置決め用の複数の孔とを高い精度で加工成形できるとともに、後工程の加工も精度良く実行することができる板金加工方法を供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、共通のプレス金型により金属板にプレス曲げ加工による波形状の波形部を成形すると同時に、プレス打ち抜き加工による位置決め用の複数の孔を穿孔し、前記波形部に対して所定距離離れて平行に前記複数の孔を配列した成形金属板を加工形成する板金加工方法とした。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の板金加工方法において、レーザ加工により前記成形金属板から所要の形状の金属片を複数切り取るレーザ加工工程を備え、同レーザ加工工程における所定位置に移載された前記成形金属板の前記複数の孔の各孔を実測した実測位置と予め指定された各孔の指定位置との差分から前記成形金属板の指定配置位置に対する実測配置位置の水平平行ずれ量を演算し、各孔を実測した実測位置の互いの相対位置関係から前記成形金属板の指定配置位置に対する実測配置位置の水平回転ずれ量を演算し、前記水平平行ずれ量と前記水平回転ずれ量に基づいてレーザ加工位置を補正制御してレーザ加工を実行することを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の板金加工方法において、前記レーザ加工位置を補正して実行するレーザ加工は、前記実測した複数の孔の配列に沿って平行な前記波形部から金属片を複数切り取ることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項２または請求項３記載の板金加工方法において、前記レーザ加工により切り取られた金属片は、最終形状にプレス曲げ加工が施されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１記載の板金加工方法によれば、共通のプレス金型により金属板にプレス曲げ加工による波形状の波形部を成形すると同時に、プレス打ち抜き加工による位置決め用の複数の孔を穿孔するので、加工工数が少なく、波形部の反りの影響を受けずに穿孔でき波形部と孔との相対位置の寸法精度を高く維持することができる。
また、加工機の種類も少なく設備コストがかからない。
さらに、位置決め用の孔が複数穿孔されるので、後工程で成形金属板を加工機にセットした場合、成形金属板の複数の孔の各位置から成形金属板の正確な配置位置が検出でき、成形金属板のセットに時間と熟練を要することなく、高精度の加工をすることができる。
【００１３】
請求項２記載の板金加工方法によれば、レーザ加工工程における成形金属板の複数の孔の各孔を実測した実測位置と予め指定された各孔の指定位置との差分から成形金属板の指定配置位置に対する実測配置位置の水平平行ずれ量を演算するとともに、各孔を実測した実測位置の互いの相対位置関係から成形金属板の指定配置位置に対する実測配置位置の水平回転ずれ量も演算し、この水平平行ずれ量と水平回転ずれ量に基づいてレーザ加工位置を補正制御してレーザ加工を実行して成形金属板から所要の形状の金属片を複数切り取るので、高い精度のレーザ加工がなされ、高品質の金属片を効率良く切り出すことができる。
【００１４】
請求項３記載の板金加工方法によれば、レーザ加工位置を補正して実行するレーザ加工は、実測した複数の孔の配列に沿って平行な前記波形部から金属片を複数切り取るので、レーザ加工時の熱歪や反りの影響を最後の金属片を切り取り加工するまで受け難く一貫して精度の良いレーザ加工を実行することができる。
【００１５】
請求項４記載の板金加工方法によれば、レーザ加工により切り取られた金属片は、最終形状にプレス曲げ加工が施されるので、より一層品質の高い良品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るブレード製造装置の概略構成図である。
【図２】次のプレス工程の状態を示す同ブレード製造装置の概略構成図である。
【図３】次のプレス工程の状態を示す同ブレード製造装置の概略構成図である。
【図４】次のプレス工程の状態を示す同ブレード製造装置の概略構成図である。
【図５】次のプレス工程の状態を示す同ブレード製造装置の概略構成図である。
【図６】プレス加工を施された成形金属板の平面図である。
【図７】レーザ加工工程における加工機の概略側面図である。
【図８】最終の金型によるプレス工程を示す概略図である。
【図９】製造されたブレードの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る一実施の形態について図１ないし図９に基づいて説明する。
本実施の形態は、タイヤトレッドの切り込みを形成するタイヤの金型に用いられるブレードを製造するものである。
【００１８】
本実施の形態に係るブレード製造装置１の概略構成図を図１ないし図５に示す。
それぞれプレス加工を施す第１金型10，第２金型20，第３金型30が順番に所定間隔を存して配列され、第３金型30のプレス機には打ち抜き加工刃41，42が設けられている。
【００１９】
各金型10，20，30は、下型11，21，31と上型12，22，32とからなり、この上下の型の間を金属板２が送り装置５により第１金型10から第２金型20を経て第３金型30へ送られる構成となっている。
上流の第１金型10の下型11と上型12は、振幅が小さい三角形状の谷（上型では山となるが以下上下型合わせて下型を基準に谷と称する）２つからなる小波波形部11ａ，12ａを対向した型面に有し、下流の第３金型30の下型31と上型32は、振幅が大きい三角形状の谷２つからなる大波波形部31ａ，32ａを対向した型面に有する。
【００２０】
そして中央の第２金型20の下型21と上型22は、対向する型面において上流側に谷２つの大波波形部21ａ，22ａが形成され、下流側に谷１つの小波波形部21ｃ，22ｃが形成され、大波波形部21ａ，22ａと小波波形部21ｃ，22ｃとの間に谷１つの繋ぎ波形部21ｂ，22ｂが両者を連続して繋ぐように形成されている。
【００２１】
そして、第３金型30の下型31と上型32の下流側に所定距離離れた位置に打ち抜き加工の１対の円筒状の打ち抜き固定刃41と円柱状の打ち抜き可動刃42が２対幅方向に離れて設けられている。
２つの打ち抜き固定刃41，41は下型31と一体であり、２つの打ち抜き可動刃42，42は上型32と一体であって共通のプレス機によって可動し、プレス曲げ加工とプレス打ち抜き加工が同時に実行される。
【００２２】
以上のようなブレード製造装置１において、送り装置５は長尺の金属板２をその先端部を保持して引っ張るようにして移動する。
まず図１に示すように長尺矩形平板状の金属板２を送り装置５が第１金型10の下型11と上型12の間に送り込み、図２に示すように第１金型10によりプレス曲げ加工を施す。
金属板２には曲げ加工により谷２つの小波波形が形成される。
【００２３】
該プレス曲げ加工終了後、金属板２は送り装置５により第２金型20の下型21と上型22の間を移動して金属板２の小波変形部の上流側の谷部が第２金型20の下流側の小波波形部21ｃ，22ｃに対応する位置で停止し、図３に示すように第２金型20によりプレス曲げ加工が施される。
【００２４】
金属板２には小波波形に加えて曲げ加工により谷２つの大波波形と繋ぎ波形が新たに形成される。
金属板２の上流側の小波変形部は２度目のプレス曲げ加工を受けることになる。
なお同時に第１金型10によるプレス加工も行われ、次の波形が形成されることになる。
【００２５】
次に金属板２は送り装置５により第３金型30の下型31と上型32の間およびプレス打ち抜き刃41，42の間を移動して金属板２の大波変形部の２つの谷部が第３金型30の大波波形部31ｃ，32ｃに対応する位置で停止し、図４に示すように第３金型30およびプレス打ち抜き刃41，42によりプレス曲げ加工とプレス打ち抜き加工が施される。
【００２６】
金属板２に形成された大波変形部は２度目のプレス曲げ加工を受けることになる。
なお同時に第２金型20と第１金型10によるプレス曲げ加工も行われる。
第３金型30と第２金型20が同時に金属板２の所定の箇所を曲げ加工するために、送り装置５による金属板２の毎回の送り量が一定になるように第１金型10，第２金型20，第３金型30は、適当な間隔を存して配置されている。
【００２７】
この第３金型30による曲げ加工と同時に、２対の打ち抜き固定刃41と打ち抜き可動刃42により金属板２の曲げ加工部分である波形部ｗ１の下流側所定箇所にプレス打ち抜き加工がなされ、２つの小円孔ｐ１，ｑ１が穿孔される。
【００２８】
以後、送り装置５により金属板２を一定量送るごとに第１金型10，第２金型20，第３金型30によるプレス加工が同時行われ、かつレーザ穿孔機40による穿孔が行われ、順次波形部ｗ１，波形部ｗ２，波形部ｗ３，……が形成されていき、各波形部ｗ１，波形部ｗ２，波形部ｗ３，……の下流側にそれぞれ２つずつ小円孔ｐ１，ｑ１，小円孔ｐ２，ｑ２，小円孔ｐ３，ｑ３，……が穿孔される。
【００２９】
波形部ｗ１に沿って波形部ｗ１の波の山の稜線に平行に、２つの小円孔ｐ１，ｑ１が配列され、波形部ｗ１と小円孔ｐ１，ｑ１は、共通のプレス機の第３金型30と打ち抜き加工刃41，42により同時にプレス加工されるので、波形部ｗ１の反りの影響を受けずに小円孔ｐ１，ｑ１を穿孔でき、波形部ｗ１と小円孔ｐ１，ｑ１との相対位置の寸法精度を高く維持することができる。
【００３０】
波形部ｗ２以降も同じであり、波形部ｗ２，波形部ｗ３，……と小円孔ｐ２，ｑ２，小円孔ｐ３，ｑ３，……との各相対位置の寸法精度も高く維持される。
このように、共通のプレス機を用いてプレス曲げ加工とプレス打ち抜き加工を同時に行うので、加工工数も削減され、加工機の種類も少なく設備コストも抑えることができる。
【００３１】
このようにして順次波形部ｗ１，波形部ｗ２，波形部ｗ３，……が形成された成形金属板２から、図６および図７に示すようにレーザ加工機60により所定の形状の金属片３（図６に破線で示す）を切り取る。
このレーザ加工に際しては、小円孔ｐ１，ｑ１，小円孔ｐ２，ｑ２，小円孔ｐ３，ｑ３，……をCCDカメラ50により撮像した像を画像処理して小円孔ｐ１，ｑ１，小円孔ｐ２，ｑ２，小円孔ｐ３，ｑ３，……の位置を逐次検出して指定位置と比較して位置補正をしてレーザ加工を行う。
【００３２】
レーザ加工機60の成形金属板２がセットされる場所には、図６に示すように、所定箇所を原点０に定めたＸＹ直角座標が設定されている。
このＸＹ直角座標の所定位置に成形金属板２はセットされる（図６参照）。
CCDカメラ50により小円孔ｐ１，ｑ１を撮像し、画像分析して小円孔ｐ１，ｑ１のそれぞれの重心（中心）のＸＹ直角座標における実測位置ｐ（ｘｐ，ｙｐ）と実測位置ｑ（ｘｑ，ｙｑ）を求める。
【００３３】
成形金属板２が正確にセットされた場合の２つの小円孔の位置は、予め指定された指定位置Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）と指定位置Ｑ（Ｘｑ，Ｙｑ）として設定されており、成形金属板２が正確にセットされれば、波形部（の波の山の稜線）はＸ軸に平行で、実測位置ｐと実測位置ｑはそれぞれ指定位置Ｐと指定位置Ｑに一致するが、正確にセットされないと、実測位置ｐと実測位置ｑはそれぞれ指定位置Ｐと指定位置Ｑからずれを生じる。
なお、指定位置Ｐと指定位置ＱのＹ座標ＹｐとＹｑは等しくしている。
【００３４】
レーザ加工機60は、指定位置Ｐと指定位置Ｑに基づいてレーザ加工の基準位置が決められている。
いま、CCDカメラ50により小円孔ｐ１，ｑ１を撮像して、小円孔ｐ１，ｑ１の実測位置ｐ（ｘｐ，ｙｐ）と実測位置ｑ（ｘｑ，ｙｑ）を求めたとすると、小円孔ｐ１の実測位置ｐ（ｘｐ，ｙｐ）の指定位置Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）からの差分から成形金属板２の指定配置位置に対する実測配置位置の水平平行ずれ量Δｘ（＝ｘｐ−Ｘｐ），Δｙ（＝ｙｐ−Ｙｐ）を演算する。
Δｘは、ＸＹ直角座標におけるＸ方向ずれ量であり、Δｙは、Ｙ方向ずれ量である。
【００３５】
また、小円孔ｐ１，ｑ１の実測位置ｐ（ｘｐ，ｙｐ）と実測位置ｑ（ｘｑ，ｙｑ）から直線ｐｑの傾きθについての水平回転ずれ量Δθ（＝tan−１（ｙｑ−ｙｐ）／（ｘｑ−ｘｐ））を演算する。
【００３６】
なお、指定位置Ｐ（Ｘｐ，Ｙｐ）と指定位置Ｑ（Ｘｑ，Ｙｑ）を結ぶ直線ＰＱの傾きは０であるので、直線ｐｑの傾きθがすなわち水平回転ずれ量Δθであり、実測位置ｐ（ｘｐ，ｙｐ）と実測位置ｑ（ｘｑ，ｙｑ）だけから水平回転ずれ量Δθは求められる。
【００３７】
指定位置Ｐと指定位置Ｑに基づいて基準位置が決められたレーザ加工機60は、上記のように演算された水平平行ずれ量Δｘ，Δｙと水平回転ずれ量Δθに基づいてレーザ加工位置を補正制御してレーザ加工を実行し、成形金属板２の位置を実測した小円孔ｐ１，ｑ１に沿った波形部ｗ１から所要の形状の金属片３を複数切り取る。
レーザ切取り加工により成形金属板２の波形部ｗ１から幅方向（Ｘ軸方向）に順次金属片３を切り取っていく。
図６に示す例では、波形部ｗ１から３個の金属片３が切り取られる。
【００３８】
２つの小円孔ｐ１，ｑ１の実測位置に基づき水平平行ずれ量Δｘ，Δｙばかりでなく水平回転ずれ量Δθが演算でき、水平平行ずれ量Δｘ，Δｙおよび水平回転ずれ量Δθに基づいてレーザ加工位置を補正制御して所要の形状の金属片３が切り取られるので、成形金属板２のセットに時間と熟練を要することなく、高精度のレーザ加工を実行することができる。
【００３９】
この成形金属板２における波形部ｗ１から３個の金属片３が切り取られると、次に、成形金属板２はＹ軸の負の方向に所定量移動されて、今度は波形部ｗ２と小円孔ｐ２，ｑ２が所定位置にセットされ、再び小円孔ｐ２，ｑ２がCCDカメラ50により実測されて指定位置Ｐ，Ｑとの差分から水平平行ずれ量Δｘ，Δｙおよび実測位置ｐ，ｑから水平回転ずれ量Δθが演算され、水平平行ずれ量Δｘ，Δｙと水平回転ずれ量Δθに基づいてレーザ加工位置を補正制御して小円孔ｐ２，ｑ２に沿った波形部ｗ２についてレーザ加工により金属片３が３個精度良く切り取られる。
【００４０】
このように、上記の工程を波形部ｗ１，ｗ２，ｗ３，……について順次繰り返し行って金属片３がレーザ加工により切り取られていく。
実測した２つの小円孔ｐ，ｑの配列に沿って平行な波形部から金属片３を３個切り取るので、レーザ加工時の熱歪や反りの影響を最後の３個目の金属片３を切り取り加工するまで受け難く、一貫して精度の良いレーザ加工を実行することができる。
そして、金属板２のレーザ加工を施す位置に累積誤差が生じない。
【００４１】
レーザ加工により切り取られた金属片３は、最後に図７に示すように金属片３全体をプレス加工する金型70で再度曲げ加工が施される。
先のプレス加工工程で一度しか曲げ加工を施されなかった箇所もこの金型50によるプレス加工で少なくとも２度加工されることになるとともに端部を最終形状に加工形成する。
したがって、より一層品質の高い良品を得ることができる。
【００４２】
こうして図８に示すような完成品としてのブレード４が製造される。
このブレード４がタイヤ加硫成形金型の表面に多数植設され、タイヤトレッドに多数の切り込みを形成することができる。
【００４３】
以上の実施の形態では、金属板２に波形部ｗをプレス加工するときに、同時に２つの孔ｐ，ｑを打ち抜き加工していたが、３つ以上穿孔してもよい。
また、１つの波形部からレーザ加工により金属片をすべて切り取った後に、金属板２を所定量移動していたが、レーザ加工機60によっては、レーザ加工機とCCDカメラを複数の波形部に亘って移動できる場合は、CCDカメラによる小円孔の実測と波形部のレーザ切り取り加工を繰り返して複数の波形部から金属片を切り取ったところで、金属板２を移動するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１…ブレード製造装置、２…金属板、３…金属片、４…ブレード、５…送り装置、
ｗ１，ｗ２，ｗ３…波形部、
ｐ１，ｐ２，ｐ３…小円孔、ｑ１，ｑ２，ｑ３…小円孔、
10…第１金型、11…下型、12…上型、
20…第２金型、21…下型、22…上型、
30…第３金型、31…下型、32…上型、
41…打ち抜き固定刃、42…打ち抜き可動刃、
50…CCDカメラ、
60…レーザ加工機、
70…金型。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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