(57)【要約】【課題】  金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成可能な金属板加工装置を提供すること、および、翼型の風車用ブレードを効率的に精度良く製造可能な風車用ブレードの製造方法を提供すること。【解決手段】  金属板加工装置１は、側方からみて三角形の頂点位置に配置された３本ロール２と、この３本ロール２を回転自在に支持するロール移動手段たる油圧プレス機３と、３本ロール２を回転駆動させるロール回転手段たるサーボモータ４と、油圧プレス機３とサーボモータ４とを制御する制御手段たる制御装置５と、を備えて構成されている。また、金属板加工装置１は、金属板Ｂの後端部Ｂａと３本ロール２との間隔を測定するバックゲージ６を備えている。【選択図】      図１
2007083260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成する金属板加工装置であって、
側方からみて三角形の各頂点の位置に、互いに平行に配置され、回転可能に支持された３本のロールと、
前記３本のロールのうちの１本のロールと他の２本のロールの中間位置とのロール間隔を近接離間させるロール移動手段と、
前記３本のロールのうち少なくとも１本を回転させるロール回転手段と、
前記１本のロールと、前記他の２本のロールとの間に挿通された前記金属板の送り量を計測する送り量計測手段と、
前記ロール回転手段と前記ロール移動手段とを制御する制御手段と、
前記金属板の加工に関する金属板加工データを前記制御手段に入力する入力手段と、を備え、
前記金属板加工データは、前記金属板の厚さと、前記金属板の弾性係数と、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径と、を含み、
前記制御手段は、
前記金属板加工データに基づいて、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径毎に、前記３本のロールの回転速度と、前記ロール間隔と、を計算するとともに、
前記送り量計測手段によって計測された前記金属板の送り量と、計算された前記回転速度及び前記ロール間隔と、に基づいて、前記ロール回転手段と前記ロール移動手段とを制御することを特徴とする金属板加工装置。
【請求項２】
前記制御手段は、
加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径が所定の曲率半径以下である場合に、当該所定位置での曲率半径を無限大とみなして、前記ロール間隔を計算することを特徴とする請求項１に記載の金属板加工装置。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記入力手段より入力された前記金属板加工データと、予め記憶された金属板の弾性係数と金属板の曲率半径と前記ロール間隔との相関データと、に基づいて、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径毎に、前記ロール間隔を計算するロール間隔計算部と、
前記ロール間隔計算部によって計算された前記ロール間隔と、前記送り量計測手段によって計測された前記金属板の送り量と、に基づいて、前記ロール移動手段を制御するロール移動手段制御部と、
前記入力手段より入力された金属板加工データと、予め記憶された金属板の弾性係数と金属板の曲率半径と前記３本のロールの回転速度との相関データと、に基づいて、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径毎に、前記３本のロールの回転速度を計算するロール回転速度計算部と、
前記ロール回転速度計算部によって計算された前記３本のロールの回転速度と、前記送り量計測手段によって計測された前記金属板の送り量と、に基づいて、前記ロール回転手段を制御するロール回転手段制御部と、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金属板加工装置。
【請求項４】
前記ロール移動手段は、可動型と固定型とを備える油圧プレス機であり、前記１本のロール及び前記２本のロールのうち、いずれか一方が前記可動型に回転可能に固定され、いずれか他方が前記固定型に回転可能に固定されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金属板加工装置。
【請求項５】
前記ロール回転手段は、サーボモータからなり、
前記送り量計測手段は、前記サーボモータの回転量に基づいて、前記金属板の送り量を計測することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金属板加工装置。
【請求項６】
前記金属板の後端部と前記３本のロールとの間隔を計測するバックゲージをさらに備え、
前記制御手段は、
前記送り量計測手段によって計測された前記金属板の送り量と、前記バックゲージによって計測された前記金属板の後端部と前記３本のロールとの間隔と、を比較し、
両者が異なる場合に、前記バックゲージによって計測された前記金属板の後端部と前記３本のロールとの間隔に基づいて、前記金属板の送り量を補正することを特徴とする請求項５に記載の金属板加工装置。
【請求項７】
所定の曲率半径よりも大きい曲率半径の曲面が連続してなる上面及び下面と、前記上面と前記下面とを繋ぎ、所定の曲率半径以下の曲面からなる前端面と、によって翼型に構成された風車用ブレードの製造方法であって、
請求項２に記載の金属板加工装置を用いて前記金属板に前記上面及び前記下面を形成する工程と、
その後に他の金属板加工装置を用いて前記前端面を形成する工程と、を含み、
前記所定の曲率半径は、その曲率半径で前記金属板の一部を加工した場合に、前記金属板の加工済みの部分が請求項２に記載の金属板加工装置に干渉する曲率半径であり、
前記他の金属板加工装置は、前記所定の曲率半径で前記金属板を加工した場合でも、前記金属板の加工済みの部分が干渉しない形状に構成されていることを特徴とする風車用ブレードの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板加工装置及びこれを用いた風車用ブレードの製造方法に関し、より詳しくは、金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成可能な金属板加工装置及びこれを用いた風車用ブレードの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、金属板を曲げ加工するためのロール曲げ機として、回転駆動する下ロールが並列に配設され、下ロールの上方に位置し、シート材（金属板）の進行に伴って従動する上ロールが配設されており、横方向から見て３本のロールの回転中心を三角形の頂点とするように形成されているロール曲げ機が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
一方、起動時や低風速域でも風車を効率よく回すことができる高効率な風力発電機用風車の風車用ブレードとして、低いレイノルズ数で高い揚力係数を備えた翼型であって、該翼下面の後縁部に切欠部が形成されている風車用ブレードが知られている（例えば特許文献２参照）。かかる風車用ブレードは、平坦な金属板を、所定区間ごとに連続的に異なる曲率半径の曲面に加工することにより、低いレイノルズ数で高い揚力係数を備えた翼型に形成されている。
【特許文献１】特開２００３−３３８２０号公報（段落０００９〜００１４、図１）
【特許文献２】特開２００４−１０８３３０号公報（段落００１５〜００２７、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のロール曲げ機は、自動化されておらず、金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成する場合には、（１）金属板の送り量を計測し、（２）その位置に形成すべき曲率半径に見合った間隔にロールを設定し、（３）所定のスピードで所定長さだけ金属板を送り出し、（４）金属板が次の曲率半径となる位置まで送り出されたら、（５）つぎの曲率半径に見合った間隔となるようにロールを設定し直す、というような、非常に煩雑な工程を手動で行う必要があった。そのため、例えば翼型の風車用ブレードのように、曲率半径の異なる曲面が連続して形成されてなるものを量産することは困難であった。
【０００５】
また、翼型の風車用ブレードの前端部（図４符号Ｋ9参照）のように、連続する曲面のうち、一部の曲率半径が小さい場合には、ロール曲げ機を用いて一方の端部から他方の端部に向かって連続的に加工していくと、折れ曲がった金属板がロール曲げ機と干渉してしまい、金属板が変形したりロール曲げ機が故障したりすることがあった。また、これを防止するために、操作者が常にロール曲げ機のそばに待機して、所定のタイミングでロール曲げ機を止めるなどの作業を行う必要が生じていた。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決するために成されたものであり、金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成可能な金属板加工装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、翼型の風車用ブレードを効率的に精度良く製造可能な風車用ブレードの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る金属板加工装置は、金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成する金属板加工装置であって、側方からみて三角形の各頂点の位置に、互いに平行に配置され、回転可能に支持された３本のロールと、前記３本のロールのうちの１本のロールと他の２本のロールの中間位置とのロール間隔を近接離間させるロール移動手段と、前記３本のロールのうち少なくとも１本を回転させるロール回転手段と、前記１本のロールと、前記他の２本のロールとの間に挿通された前記金属板の送り量を計測する送り量計測手段と、前記ロール回転手段と前記ロール移動手段とを制御する制御手段と、前記金属板の加工に関する金属板加工データを前記制御手段に入力する入力手段と、を備え、前記金属板加工データは、前記金属板の厚さと、前記金属板の弾性係数と、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径と、を含み、前記制御手段は、前記金属板加工データに基づいて、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径毎に、前記３本のロールの回転速度と、前記ロール間隔と、を計算するとともに、前記送り量計測手段によって計測された前記金属板の送り量と、計算された前記回転速度及び前記ロール間隔と、に基づいて、前記ロール回転手段と前記ロール移動手段とを制御することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、制御手段によって、入力手段から入力された金属板加工データに基づいて、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径毎に、３本のロールの回転速度とロール間隔とが計算される。そして、制御手段によって、計算された回転速度とロール間隔と計測された金属板の送り量とに基づいて、ロール回転手段とロール移動手段とが制御される。これにより、金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成することができる。
【０００９】
また、金属板を曲げ加工する場合、曲率半径が小さいほどロールと金属板との間にすべりが発生するが、加工すべき曲率半径に応じてロールの回転速度を調整するため、すべりの発生を抑制することができる。そのため、金属板の加工精度を高めることができる。
【００１０】
なお、曲率半径は、曲率半径を導き出せるデータであればよく、曲率半径自体に限られるものではない。例えば、曲率半径Ｒと逆数の関係にある曲率１／Ｒを金属板加工データとして用いてもよい。また、金属板の弾性係数は、弾性係数を導き出せるデータであればよく、例えば、金属板の材質と弾性係数の関係を予め記憶させておき、金属板の材質を入力するようにしてもよい。
【００１１】
また、前記制御手段は、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径が所定の曲率半径以下である場合に、当該所定位置での曲率半径を無限大とみなして、前記ロール間隔を計算するのが好ましい。
【００１２】
このようにすると、金属板加工装置は、金属板の加工後の曲率半径が所定の曲率半径以下である部分について、この部分の曲率半径を無限大として扱うこととなる。そのため、金属板加工装置は、加工後の曲率半径が所定の曲率半径以下である部分を平坦な部分として認識し、その部分に曲げ加工を行うことなく所定範囲を先送りして、その後の部分の曲げ加工を行う。すなわち、かかる金属板加工装置によれば、所定の曲率半径以下の部分の加工を後回しにして、金属板に連続的に曲げ加工を施すことができる。なお、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径が所定の曲率半径以下である場合には、金属板に曲げが生じないようにロール間隔を調節するのがよい。
【００１３】
ここで、曲げ加工後に反り返った金属板が金属板加工機に干渉してしまう限界の曲率半径を、前記「所定の曲率半径」に設定すれば、加工された金属板と金属板加工機との干渉を防止することができる。限界の曲率半径については、金属板加工機の形状や構成に基づいて適宜設定するのが望ましい。
【００１４】
また、前記制御手段は、前記入力手段より入力された前記金属板加工データと、予め記憶された金属板の弾性係数と金属板の曲率半径と前記ロール間隔との相関データと、に基づいて、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径毎に、前記ロール間隔を計算するロール間隔計算部と、前記ロール間隔計算部によって計算された前記ロール間隔と、前記送り量計測手段によって計測された前記金属板の送り量と、に基づいて、前記ロール移動手段を制御するロール移動手段制御部と、前記入力手段より入力された金属板加工データと、予め記憶された金属板の弾性係数と金属板の曲率半径と前記３本のロールの回転速度との相関データと、に基づいて、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径毎に、前記３本のロールの回転速度を計算するロール回転速度計算部と、前記ロール回転速度計算部によって計算された前記３本のロールの回転速度と、前記送り量計測手段によって計測された前記金属板の送り量と、に基づいて、前記ロール回転手段を制御するロール回転手段制御部と、を備えるように構成するのが良い。
【００１５】
かかる構成によれば、制御手段は、金属板の弾性係数と金属板の曲率半径と前記ロール間隔との相関データを備えることから、制御手段によって、かかる相関データと金属板加工データとに基づいて、加工すべき曲率半径毎にロール間隔が計算される。また、制御手段は、金属板の弾性係数と金属板の曲率半径と前記３本のロールの回転速度との相関データを備えることから、制御手段によって、かかる相関データと金属板加工データとに基づいて、加工すべき曲率半径毎にロールの回転速度が計算される。そして、かかる計算結果と、金属板の送り量とに基づいて、ロール回転手段およびロール移動手段が制御される。これにより、金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成することができる。
【００１６】
なお、前記ロール間隔計算部は、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径が所定の曲率半径以下である場合に、当該所定位置での曲率半径を無限大とみなして、前記ロール間隔を計算するのが好ましい。また、制御装置は、加工後における前記金属板の所定位置での曲率半径が所定の曲率半径以下であるか否かを判定する曲率半径判定部を備えるのが好ましい。
【００１７】
また、前記ロール移動手段は、可動型と固定型とを備える油圧プレス機であり、前記１本のロール及び前記２本のロールのうち、いずれか一方が前記可動型に回転可能に固定され、いずれか他方が前記固定型に回転可能に固定されているのが好ましい。
【００１８】
かかる構成によれば、油圧プレス機に３本ロールを組み合わせるという簡易な構成で、金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成可能な金属板加工装置を得ることができる。
【００１９】
また、前記ロール回転手段は、サーボモータからなり、前記送り量計測手段は、前記サーボモータの回転量に基づいて、前記金属板の送り量を計測するように構成するのが良い。
【００２０】
かかる構成によれば、前記ロール回転手段は、サーボモータからなり、前記送り量計測手段は、前記サーボモータの回転量に基づいて、前記金属板の送り量を計測することから、サーボモータによって、ロール回転手段と送り量計測手段とを兼用することができる。換言すれば、サーボモータによって金属板の送り量を高精度に制御することができる。そのため、加工精度が向上するとともに、部品点数を少なくすることができる。
【００２１】
また、金属板加工装置は、前記金属板の後端部と前記３本のロールとの間隔を計測するバックゲージをさらに備え、前記制御手段は、前記送り量計測手段によって計測された前記金属板の送り量と、前記バックゲージによって計測された前記金属板の後端部と前記３本のロールとの間隔と、を比較し、両者が異なる場合に、前記バックゲージによって計測された前記金属板の後端部と前記３本のロールとの間隔に基づいて、前記金属板の送り量を補正するように構成するのが良い。
【００２２】
かかる構成によれば、金属板加工装置は、前記金属板の後端部と前記３本のロールとの間隔を計測するバックゲージをさらに備えることから、金属板の後端部と３本のロールとの間隔に基づいて金属板の送り量（すなわち実際の金属板の送り量）を算出することができる。そのため、３本のロールと金属板との間にすべりが生じて、３本のロールの回転量から算出した金属板の送り量と実際の金属板の送り量とが一致しなくなった場合でも、バックゲージによる計測結果に基づいて、金属板の送り量を補正することができる。そのため、正確な金属板の送り量に基づいて金属板を精度よく加工することができる。
【００２３】
また、本発明に係る風車用ブレードの製造方法は、所定の曲率半径よりも大きい曲率半径の曲面が連続してなる上面及び下面と、前記上面と前記下面とを繋ぎ、所定の曲率半径以下の曲面からなる前端面と、によって翼型に構成された風車用ブレードの製造方法であって、請求項２に記載の金属板加工装置を用いて前記金属板に前記上面及び前記下面を形成する工程と、その後に他の金属板加工装置を用いて前記前端面を形成する工程と、を含み、前記所定の曲率半径は、その曲率半径で前記金属板の一部を加工した場合に、前記金属板の加工済みの部分が請求項２に記載の金属板加工装置に干渉する曲率半径であり、前記他の金属板加工装置は、前記所定の曲率半径で前記金属板を加工した場合でも、前記金属板の加工済みの部分が干渉しない形状に構成されていることを特徴とする。
【００２４】
かかる方法によれば、請求項２に記載の金属板加工装置によって、風車用ブレードの上面と下面が先行して加工される。すなわち、金属板加工装置は、前端面に相当する部分を自動的にとばして加工するので、請求項２に係る金属板加工装置と金属板とが干渉する（ぶつかり合う）ことがない。そして、その後に他の金属板加工装置で前端面に相当する部分が加工されるので、風車用ブレードを効率的かつ精度良く容易に製造することができる。
他の金属板加工装置としては、前記２本のロールからみて前記１本のロールの反対側の部分に、移動手段などが配置されていない構造のものを用いるのが好ましい。このような金属板加工装置としては、手動式の３本ロールなどを用いることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、金属板に曲率半径の異なる曲面を連続的に形成可能な金属板加工装置を提供することができる。そのため、金属板の加工が容易になり、生産性の向上、加工精度の向上を図ることができる。
また、本発明によれば、翼型の風車用ブレードを効率的に製造可能な風車用ブレードの製造方法を提供することができる。そのため、翼型の風車用ブレードを効率的かつ精度良く容易に製造可能になり、翼型の風車用ブレードの生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。説明において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。また、本実施形態では、本発明に係る金属板加工装置を風車用のブレードの製造に適用した例を用いて説明する。
図１は、本実施形態に係る金属板加工装置の構成を示した斜視図である。図２は、本実施形態に係る金属板加工装置を示したブロック図である。図３は、本実施形態に係る金属板加工装置の動作を示したフロー図である。図４は、風車用ブレードの形状を示した側面図である。図５は、金属板加工データ記憶テーブルの一例を示した図である。図６は、金属板の弾性係数と金属板の曲率半径とロール間隔との相関データを示した概念図である。図７は、金属板の弾性係数と金属板の曲率半径と３本のロールの回転速度との相関データを示した概念図である。
【００２７】
［金属板加工装置１の構成］
金属板加工装置１は、金属板Ｂに連続的に曲げ加工を施す装置であり、図１に示すように、側方からみて三角形の頂点位置に配置された３本のロール２（以下、「３本ロール２」という場合がある。）と、この３本ロール２を回転自在に支持するロール移動手段たる油圧プレス機３と、３本ロール２を回転駆動させるロール回転手段たるサーボモータ４と、油圧プレス機３とサーボモータ４とを制御する制御手段たる制御装置５と、を備えて構成されている。また、金属板加工装置１は、金属板Ｂの後端部Ｂａと３本ロール２との間隔を測定するバックゲージ６を備えている。また、サーボモータ４と制御装置５との間には、サーボモータ４の回転を調節するアンプ７が介設されている。また、制御装置５は、キーボードやマウスなどの入力装置８（入力手段）と、ディスプレイなどの出力装置９と、を備えている。
【００２８】
ここで、本実施形態に係る金属板加工装置１を用いて製造する風車用ブレード１０について説明する。
風車用ブレード１０は、図４に示すように、飛行機の翼のような形に形成されており、曲率半径Ｒ（Ｒ1，Ｒ2，…）の異なる曲面が連続する上面１１および下面１２と、この上面１１と下面１２とを繋ぐ前端面１３と、から構成されている。本実施形態の風車用ブレード１０は、曲率半径Ｒの異なる１４個の曲面が連続して構成されている。また、本実施形態の風車用ブレード１０は、下面１２の後端に切り欠き部１４を有しており、側面からみて「つ」の字形を呈している。
なお、本明細書においては、説明の便宜上、揚力が作用する面を上面１１、その反対側の面を下面１２と称することとする。
【００２９】
（３本ロール２）
３本ロール２は、図１に示すように、金属板Ｂを挟み込んで金属板Ｂに曲げ加工を施すとともに、回転によって金属板Ｂを送り出す役割を担う装置であり、３本の金属製の円柱体から構成されている。３本ロール２は、上方に配置された第１のロール２ａと、下方に配置された第２のロール２ｂ及び第３のロール２ｃとから構成されている。３本ロール２の各ロール２ａ，２ｂ，２ｃは、図２に示すように、側方からみて三角形の各頂点に位置しており、互いに平行に且つ離間して配置されている。本実施形態においては、第１のロール２ａの径が、第２のロール２ｂ及び第３のロール２ｃの径よりも大きく構成されている。
【００３０】
ここで、第１のロール２ａは、図２に示すように、第２のロール２ｂと第３のロール２ｃとの中間位置の直上に配置されている。なお、ロール間隔Ｄが小さくなるほど金属板Ｂの曲率半径Ｒは小さくなり、ロール間隔Ｄが大きくなるほど金属板Ｂの曲率半径Ｒは大きくなる。また、本実施形態においては、風力発電機用風車の長尺な風車用ブレード１０（図４参照）を加工できるように、３本ロール２も長尺に構成されている。３本ロール２の長さは３ｍ〜４ｍ程度にするのが好ましい。
第１のロール２ａは、後記するサーボモータ４によって回転駆動させられる駆動ロールである。また、第２のロール２ｂおよび第３のロール２ｃは、この駆動ロールの回転に追従して回転する従動ロールである。
【００３１】
（油圧プレス機３）
油圧プレス機３は、第２のロール２ｂと第３のロール２ｃの中間位置に対して、第１のロール２ａを近接離間させる役割を担う装置であり、油圧によって上下動可能な可動型３１と、可動型３１に対向して配置された固定型３２とから構成されている。
【００３２】
可動型３１は、例えば油圧ポンプと油圧シリンダ（図示省略）によって上下方向に移動可能に構成されている。また、可動型３１は、図２に示すように、ブラケット３１ａを介して第１のロール２ａを回転可能に支持している。具体的には、ブラケット３１ａは、下方の一部が切り欠かれた略円形断面を呈する凹溝３１ｂと、この凹溝３１ｂの内周面に回転可能に配置された複数のベアリングロール３１ｃ，３１ｃ，…と、を備えており、第１のロール２ａを凹溝３１ｂの中に回転可能に保持できるようになっている。また、凹溝３１ｂは、下向きに開口している。そして、第１のロール２ａは、その外周面の一部が凹溝３１ｂの開口部から突出するように配置されている。このようなブラケット３１ａを用いると、第１のロール２ａのたわみを防止することができ、好適である。
【００３３】
固定型３２は、固定された型であり、図２に示すように、ブラケット３２ａを介して第２のロール２ｂ及び第３のロール２ｃを、平行かつ離間した状態で回転可能に保持している。具体的には、ブラケット３２ａは、半円形断面を呈する２つの凹溝３２ｂ，３２ｂと、この凹溝３２ｂ，３２ｂの内周面に臨むように配置された複数のベアリングロール３２ｃ，３２ｃ…とから構成されている。
【００３４】
（サーボモータ４）
サーボモータ４は、３本ロール２を回転させる役割を担う装置であり、図１に示すように、第１のロール２ａの一方の側端部に連結されている。サーボモータ４は、回転量を精密に制御可能であるとともに、回転速度Ｖも制御可能になっている。サーボモータ４は、アンプ７に接続されており、アンプ７によって回転量と回転速度Ｖを調節される。また、サーボモータ４は、第１のロール２ａの上下動に伴って上下動可能に構成されている。
また、アンプ７は、サーボモータ４の回転量を後記する制御装置５に送信するようになっている。サーボモータ４の回転量は金属板Ｂの送り量に比例することから、アンプ７は送り量計測手段として機能する。
【００３５】
（制御装置５）
制御装置５は、油圧プレス機３とサーボモータ４とを制御する役割を担うものであり、例えば演算装置やメモリ装置を備えるコンピュータに制御プログラムをインストールして構成されている。制御装置５は、図２に示すように、ロール間隔計算部５１と、ロール移動手段制御部５２と、ロール回転速度計算部５３と、ロール回転手段制御部５４と、データ記憶部５５と、送り量補正部５６と、送り量判定部５７と、曲率半径判定部５８と、を備えている。
【００３６】
また、制御装置５には、キーボードやマウスやドライブ装置（図示省略）などの入力装置８が接続されており、出力装置９に表示される入力画面にしたがって、金属板Ｂの材質や厚さや加工寸法（図４参照）などの加工データ（以下、「金属板加工データ」という場合がある。）を入力できるようになっている。
【００３７】
（ロール間隔計算部５１）
ロール間隔計算部５１は、加工後における金属板Ｂの所定位置での曲率半径Ｒ毎に、３本ロール２のロール間隔Ｄ（図２参照）を計算するものである。具体的には、ロール間隔計算部５１は、入力装置８を介して金属板Ｂの弾性係数Ｅと、金属板Ｂの厚さｔと、金属板Ｂの加工寸法（図４参照）とが入力されると、予め記憶された金属板Ｂの弾性係数Ｅと金属板Ｂの曲率半径Ｒとロール間隔Ｄとの相関データ５５ａ（以下、「第１相関データ５５ａ」と適宜省略する。）に基づいて、曲率半径Ｒ毎に３本ロール２のロール間隔Ｄを計算する。計算されたロール間隔Ｄ（Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，…）は、図５に示すように、データ記憶部５５の金属板加工データ記憶テーブル５５ｃに、曲率半径Ｒ（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，…）ごとに記憶される。
【００３８】
ここで、第１相関データ５５ａは、図６に示すように、曲率半径Ｒが大きいほど単位厚さでのロール間隔Ｄａが大きくなるとともに、金属板Ｂの弾性係数Ｅが大きいほど単位厚さでのロール間隔Ｄａが小さくなる関係になっている。このようにして求めた単位厚さでのロール間隔Ｄａに金属板Ｂの厚さｔを乗算することにより、金属板Ｂの厚さｔに対応するロール間隔Ｄを得ることができる。第１相関データ５５ａは、データ記憶部５５に予め記憶されている。
なお、第１相関データ５５ａのロール間隔Ｄａは、金属板Ｂの弾性による復元力（もどり）を考慮して若干小さめに設定されている。すなわち、金属板Ｂに曲げ加工を施した場合、曲げられた金属板Ｂは、材料の弾性によって元に戻る方向に若干変形（復元）する。第１相関データ５５ａは、曲げられた金属板Ｂが元に戻る方向に若干変形した状態で、所定の曲率半径になるように、金属板Ｂの戻り量（バックリング）を考慮して規定されている。
【００３９】
（ロール移動手段制御部５２）
ロール移動手段制御部５２は、油圧プレス機３の可動型３１を上下動させてロール間隔Ｄを制御する役割を担うものである。ロール移動手段制御部５２は、アンプ７（送り量計測手段）から送信された３本ロール２の回転量（すなわち金属板Ｂの送り量）に基づいて、金属板加工データ記憶テーブル５５ｃを参照して、現在の金属板Ｂの加工部位の曲率半径Ｒに応じたロール間隔Ｄを抽出するように構成されている。そして、ロール移動手段制御部５２は、抽出したロール間隔Ｄに基づいて油圧プレス機３の可動型３１を、ひいては第１のロール２ａを上下動させるようになっている。
【００４０】
（ロール回転速度計算部５３）
ロール回転速度計算部５３は、加工後における金属板Ｂの所定位置での曲率半径Ｒ毎に、３本ロール２の回転速度Ｖ（図５参照）を計算するものである。具体的には、ロール回転速度計算部５３は、入力装置８を介して金属板Ｂの弾性係数Ｅと、金属板Ｂの厚さｔと、金属板Ｂの加工寸法（図４参照）とが入力されると、予め記憶された金属板Ｂの弾性係数Ｅと金属板Ｂの曲率半径Ｒと回転速度Ｖとの相関データ５５ｂ（以下、「第２相関データ５５ｂ」と適宜省略する。）に基づいて、曲率半径Ｒ毎に３本ロール２の回転速度Ｖを計算する。計算された回転速度Ｖ（Ｖ1，Ｖ2，Ｖ3，…）は、図５に示すように、データ記憶部５５の金属板加工データ記憶テーブル５５ｃに、曲率半径Ｒ（Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3，…）ごとに記憶される。
【００４１】
ここで、第２相関データ５５ｂは、図７に示すように、曲率半径Ｒが大きいほど回転速度Ｖが速くなるとともに、金属板Ｂの弾性係数Ｅが大きいほど回転速度Ｖが遅くなる関係になっている。このように制御すると、金属板Ｂの曲率半径Ｒが大きい場合でも、回転速度Ｖが遅くなり、金属板Ｂと３本ロール２とが滑りにくくなる。第２相関データ５５ｂは、データ記憶部５５に予め記憶されている。
【００４２】
（ロール回転手段制御部５４）
ロール回転手段制御部５４は、サーボモータ４の回転速度Ｖと回転量を制御する役割を担うものである。ロール回転手段制御部５４は、アンプ７（送り量計測手段）から送信された３本ロール２の回転量（すなわち金属板Ｂの送り量）に基づいて、金属板加工データ記憶テーブル５５ｃを参照して、現在の金属板Ｂの加工部位の曲率半径Ｒに応じた回転速度Ｖを抽出するように構成されている。ロール回転手段制御部５４は、抽出した回転速度Ｖをアンプ７に送信し、サーボモータ４の回転速度Ｖを制御するようになっている。
【００４３】
また、ロール回転手段制御部５４は、金属板加工データ記憶テーブル５５ｃを参照して、現在の金属板Ｂの加工部位に応じた区間長Ｋに相当する分だけ、サーボモータ４を回転させる、すなわち、回転量を制御するようになっている。
【００４４】
（データ記憶部５５）
データ記憶部５５は、第１相関データ５５ａと、第２相関データ５５ｂと、金属板加工データ記憶テーブル５５ｃ（図５参照）と、を記憶する機能を担うものであり、メモリ装置などで構成されている。データ記憶部５５は、演算装置からの求めに応じて、記憶されたデータの読み出し／書き込みを自在に行うことができるようになっている。
【００４５】
（送り量補正部５６）
送り量補正部５６は、サーボモータ４の回転数から計測される金属板Ｂの送り量と、バックゲージ６で計測される金属板Ｂの送り量と、を比較して、両者が異なる場合に、バックゲージ６で計測される金属板Ｂの送り量を基準として、金属板Ｂの送り量を補正する機能を担うものである。これにより、３本ロール２と金属板Ｂとの間にすべりが生じた場合でも、次の曲率半径Ｒに変化する位置まで金属板Ｂを確実に送り出すことができる。そのため、金属板Ｂを高精度に加工することができる。補正された送り量は、送り量判定部に送られるようになっている。
【００４６】
（送り量判定部５７）
送り量判定部５７は、金属板Ｂの送り量が金属板Ｂの全長に達したか否かを判定する機能を担うものである。送り量判定部５７は、判定の結果をロール移動手段制御部５２およびロール回転手段制御部５３に送るように構成されている。そして、金属板Ｂの送り量が金属板Ｂの全長に達した場合には、ロール移動手段制御部５２およびロール回転手段制御部５３が金属板Ｂの加工を終了するようになっている。一方、金属板Ｂの送り量が金属板Ｂの全長に達していない場合には、ロール移動手段制御部５２およびロール回転手段制御部５３が、次の曲率半径Ｒに合わせてロール間隔Ｄや回転速度Ｖを調節するようになっている。
【００４７】
（曲率半径判定部５８）
曲率半径判定部５８は、加工後における金属板Ｂの所定位置での曲率半径Ｒが所定の曲率半径以下であるか否かを判定するものである。曲率半径判定部５８は、ロール間隔計算部５１及びロール回転速度計算部５３と入力装置８との間に介在されている。曲率半径判定部５８は、入力装置８から金属板加工データが入力されると、その中の金属板Ｂの加工後の曲率半径Ｒについて、所定の曲率半径以下か否か判定を行い、加工後の曲率半径Ｒが所定の曲率半径以下である場合に、その部分の曲率半径Ｒを無限大（∞）、すなわち平坦な部分として、ロール間隔計算部５１及びロール回転速度計算部５３に出力するようになっている。
【００４８】
そして、ロール間隔計算部５１は、曲率半径Ｒが無限大の場合に対応するロール間隔Ｄを計算するようになっている。また、ロール回転速度計算部５３は、曲率半径Ｒが無限大の場合に対応するロール回転速度を計算するようになっている。
なお、曲率半径Ｒが無限大の場合（曲げ加工を行わない場合）に対応するロール間隔Ｄとしては、第１のロール２ａの半径をｒ1、第２のロール２ｂ及び第３のロール２ｃの半径をｒ2、金属板Ｂの厚さをｔとすると、ロール間隔Ｄ＝ｒ1＋ｒ2＋ｔとするのが良い。このようにすれば、金属板Ｂに曲げ加工を施すことなく、金属板Ｂを送り出すことができる。
【００４９】
（バックゲージ６）
バックゲージ６は、金属板Ｂの後端部Ｂａと３本ロール２との間隔を計測する装置であり、図１に示すように、レール６ｃ上を駆動するバックゲージ本体６ａと、バックゲージ本体６ａの上面から上方に延出して金属板Ｂの後端部Ｂａに当接するゲージ部６ｂ，６ｂと、から構成されている。バックゲージ６は、３本ロール２の回転によって金属板Ｂが所定長さだけ送り出されると、金属板Ｂの後端部Ｂａに当接する位置まで移動して、金属板Ｂの後端部Ｂａと３本ロール２との間隔を計測するようになっている。バックゲージ６は、かかる金属板Ｂの後端部Ｂａと３本ロール２との間隔と、金属板Ｂの全長とから、金属板Ｂの送り量を算出し、制御装置５に送信するように構成されている。
【００５０】
（アンプ７）
アンプ７は、サーボモータ４の回転速度Ｖと回転量を調節するものであり、サーボモータ４と制御装置５との間に介設されている。アンプ７は、ロール回転手段制御部５４からの命令に基づいて、サーボモータ４の回転速度Ｖと回転量を調節するようになっている。また、アンプ７は、サーボモータ４の回転量、すなわち金属板Ｂの送り量を検出して制御装置５に送信するようになっている。
【００５１】
（入力装置８）
入力装置８は、金属板加工データを入力するための装置であり、キーボードやマウスのほか、スキャナ装置で画像を読み込んだり、ドライブ装置でデータを読み込むようにしてもよい。本実施形態では、金属板加工データとして、金属板Ｂの弾性係数Ｅと、金属板Ｂの厚さｔと、加工後における金属板Ｂの形状寸法と、を入力するようになっている。入力された金属板加工データは、ロール間隔計算部５１及びロール回転速度計算部５３で処理されて、金属板加工データ記憶テーブル５５ｃに記憶される。
なお、金属板Ｂの弾性係数は、金属板Ｂの材質を用いて間接的に入力するようにしてもよい。具体的には、金属板Ｂの材質と弾性係数との関係を予めデータ記憶部５５に記憶させておき、入力された金属板Ｂの材質から金属板Ｂの弾性係数が自動的に計算されるように構成してもよい。
【００５２】
（出力装置９）
出力装置９は、ディスプレイ装置で構成されており、金属板加工データの入力画面などを表示するようになっている。かかる入力画面の指示に基づいて金属板加工データが入力される。
【００５３】
［金属板加工装置１の動作］
つづいて、金属板加工装置１の動作について説明する。図３は、本実施形態に係る金属板加工装置の動作を示したフロー図である。
【００５４】
はじめに、入力装置８を用いて、制御装置５に、金属板Ｂの弾性係数Ｅと、金属板Ｂの厚さｔと、加工後における金属板Ｂの形状寸法と、を入力する（ステップＳ１）。
【００５５】
金属板加工データが制御装置５に入力されると、曲率半径判定部５８は、加工後における金属板Ｂの形状寸法のうち、各部分の曲率半径Ｒｎが所定の曲率以下であるか否かを判定する（ステップＳ２）。
【００５６】
そして、所定の曲率以下であると判定された場合（ステップＳ２，Ｙｅｓ）は、当該部分の曲率半径Ｒｎを∞に設定する（ステップＳ３）。すなわち、所定の曲率半径以下に加工される部分については、加工する必要がない（平坦である）とみなされることとなる。
また、所定の曲率半径よりも大きい部分については、その曲率半径Ｒのまま処理が続行される（ステップＳ２，Ｎｏ）。
【００５７】
つぎに、ロール間隔計算部５１は、入力された金属板Ｂの弾性係数Ｅと金属板Ｂの厚さｔと加工後における金属板Ｂの形状寸法と、予め記憶された第１相関データ５５ａと、に基づいて、加工後における金属板Ｂの曲率半径Ｒ毎に、ロール間隔Ｄを計算する（ステップＳ４）。
計算されたロール間隔Ｄは、各曲率半径Ｒに関連付けられて、金属板加工データ記憶テーブル５５ｃに記憶される。
【００５８】
また、金属板加工データが制御装置５に入力されると、ロール回転速度計算部５３は、入力された金属板Ｂの弾性係数Ｅと加工後における金属板Ｂの形状寸法と、予め記憶された第２相関データ５５ｂと、に基づいて、加工後における金属板Ｂの曲率毎に、３本ロール２の回転速度Ｖを計算する（ステップＳ５）。
計算された回転速度Ｖは、各曲率半径Ｒに関連付けられて、金属板加工データ記憶テーブル５５ｃに記憶される。
【００５９】
つぎに、金属板Ｂの送り量を計測する（ステップＳ６）。本実施形態では、サーボモータ４の回転量から金属板Ｂの送り量が計測される。サーボモータ４の回転量は、アンプ７から制御装置５に送られる。
【００６０】
つぎに、ロール移動手段制御部５２によって、金属板Ｂの送り量に対応する曲率半径Ｒに合わせてロール間隔Ｄが調節される（ステップＳ７）。例えば、計測された金属板Ｂの送り量がゼロである場合、これに対応する曲率半径Ｒ＝Ｒ1となる。そして、ロール移動手段制御部５２によって、曲率半径Ｒ1に対応するロール間隔Ｄ＝Ｄ1に設定される。
【００６１】
また、ロール回転手段制御部５４によって、金属板Ｂの送り量に対応する曲率半径Ｒに合わせて３本ロール２の回転速度Ｖが調節される（ステップＳ８）。例えば、計測された金属板Ｂの送り量がゼロである場合、これに対応する曲率半径Ｒ＝Ｒ1となる。そして、ロール回転手段制御部５４によって、曲率半径Ｒ1に対応する回転速度Ｖ＝Ｖ1に設定される。
【００６２】
なお、本実施形態においては、ステップＳ４およびステップＳ５において、曲率半径Ｒ毎のロール間隔Ｄと回転速度Ｖとを計算したが、これに限られるものではなく、予め記憶された第１相関データ５５ａと第２相関データ５５ｂとを参照して、ステップＳ７及びステップＳ８で、その都度ロール間隔Ｄと回転速度Ｖとを計算してもよい。
【００６３】
３本ロール２のロール間隔Ｄと回転速度Ｖの設定が完了すると、ロール回転手段制御部５４は、設定された回転速度Ｖで３本ロール２を回転させ、次の曲率半径Ｒに変化する位置まで金属板Ｂを送り出す（ステップＳ９）。例えば、金属板Ｂの現在の送り量がゼロである場合には、区間長Ｋ1だけ金属板Ｂが送り出される。このとき、３本ロール２は、曲率半径Ｒ1に対応したロール間隔Ｄ1に設定されているため、区間長Ｋ1の範囲に曲率半径Ｒ1の曲面が形成されることとなる。また、３本ロール２は、曲率半径Ｒ1に対応する回転速度Ｖ1で回転しているため、金属板Ｂと３本ロール２との間にすべりが発生し難い。
【００６４】
このとき、本実施形態において、風車用ブレード１０の前端面１３に相当する区間Ｋ9は、図４に示すように、区間Ｋ1から順番に曲げ加工を行っていくと、前端面１３に相当する区間Ｋ9の曲げ加工を行った際に加工の済んだ区間Ｋ1〜Ｋ8が、金属板加工装置１の油圧プレス機３の可動型３１にぶつかってしまう程度の曲率半径Ｒ9に加工する必要があるが、ステップＳ３において曲率半径Ｒ9＝∞とみなされているため、区間Ｋ9については曲げ加工が行われず、平坦なまま金属板Ｂが送り出されることとなる。
また、本実施形態における風車用ブレード１０の区間Ｋ14は、もともと平坦な部分であり、加工を必要としない。金属板加工装置１は、このような部分についても、曲げ加工を行わずに、平坦なままで金属板Ｂを送り出す。
【００６５】
サーボモータ４で計測した金属板Ｂの送り量が所定の区間長Ｋに等しくなると、バックゲージ６によって金属板Ｂの送り量が計測される（ステップＳ１０）。すなわち、所定の区間長Ｋだけ金属板Ｂが送られると、金属板Ｂの後端部Ｂａに当接する位置までバックゲージ６が前進し、３本ロール２と金属板Ｂの後端部Ｂａとの間隔が計測される。
【００６６】
つぎに、送り量補正部５６によって、サーボモータ４の回転量から計測した金属板Ｂの送り量と、バックゲージ６で計測した金属板Ｂの送り量とが比較される。このとき、３本ロール２と金属板Ｂとの間にすべりが生じていると、両者の値は不一致となる。そして、両者の値が異なる場合には、バックゲージ６によって計測された金属板Ｂの後端部Ｂａと３本ロール２との間隔に基づいて、金属板Ｂの送り量が補正される（ステップＳ１１）。なお、両者の差が許容誤差以下である場合には、両者の値は等しいと判断される。風車用ブレード１０の加工の場合、許容誤差は±５ｍｍ程度にするのがよい。
【００６７】
送り量補正部５６によって送り量が補正された場合（ステップＳ１１，Ｙｅｓ）、ステップＳ９に戻って、次の曲率半径Ｒに変化する位置までさらに金属板Ｂを送り出す。そして、バックゲージ６で計測した送り量が、サーボモータ４で計測した送り量と等しくなるまでステップＳ９〜ステップＳ１１を繰り返す。
【００６８】
送り量補正部５６によって送り量が補正されなかった場合、すなわち、バックゲージ６で計測した送り量が、サーボモータ４で計測した送り量と等しくなった場合（ステップＳ１１，Ｎｏ）、送り量判定部５７によって、金属板Ｂがすべて送られたか否かが判定される（ステップＳ１２）。そして、金属板Ｂがすべて送られていない場合には（ステップＳ１２，Ｎｏ）ステップＳ７に戻り、次の曲率半径Ｒに対応するロール間隔Ｄ、回転速度Ｖに３本ロール２を設定する。例えば、このときの金属板Ｂの送り量がＬ1である場合には、つぎに加工すべき曲率半径Ｒ2に合わせて、ロール間隔Ｄ＝Ｄ2、回転速度Ｖ＝Ｖ2に設定される。
【００６９】
一方、金属板Ｂの送り量が、金属板Ｂの全長Ｌ14（図５参照）に等しい場合には、金属板Ｂがすべて送られて加工が終了したと判断され（ステップＳ１２，Ｙｅｓ）、金属板加工装置１による金属板Ｂの加工が終了する。
【００７０】
つぎに、加工済みの部分と干渉しない他の金属板加工装置（図示省略）に金属板Ｂを設置して、曲げ加工を後回しにした区間Ｋ9について、曲げ加工を施す（ステップＳ１３）。これにより、風車用ブレード１０の製造（曲げ加工）が完了する。
【００７１】
以上、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。
【００７２】
例えば、本実施形態においては、本発明に係る金属板加工装置を、風力発電機の風車用ブレード１０の製造に適用した場合について説明したが、これに限られるものではなく、曲率の異なる曲面が連続する金属板の加工であれば適用可能であることは言うまでもない。
【００７３】
また、本実施形態においては、３本ロール２の移動手段として、油圧プレス機３を用いたが、これに限られるものではなく、コンピュータによって制御可能に構成されているものであれば、どのような移動手段を用いてもよい。
【００７４】
また、本実施形態においては、バックゲージ６によって金属板Ｂの実際の送り量を計測し、サーボモータ４によって計測される送り量を補正することとしたが、金属板Ｂと３本ロール２との間にすべりが生じない場合には、かかる機能は省略してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本実施形態に係る金属板加工装置の構成を示した斜視図である。
【図２】本実施形態に係る金属板加工装置を示したブロック図である。
【図３】本実施形態に係る金属板加工装置の動作を示したフロー図である。
【図４】風車用ブレードの形状を示した側面図である。
【図５】金属板加工データ記憶テーブルの一例を示した図である。
【図６】金属板の弾性係数と金属板の曲率半径とロール間隔との相関データを示した概念図である。
【図７】金属板の弾性係数と金属板の曲率半径と３本のロールの回転速度との相関データを示した概念図である。
【符号の説明】
【００７６】
１      金属板加工装置
２      ３本ロール
３      油圧プレス機（ロール移動手段）
４      サーボモータ（ロール回転手段）
５      制御装置（制御手段）
５１    ロール間隔計算部
５２    ロール移動手段制御部
５３    ロール回転速度計算部
５４    ロール回転手段制御部
５５    データ記憶部
５５ａ  第１相関データ
５５ｂ  第２相関データ
５５ｃ  金属板加工データ記憶テーブル
５６    送り量補正部
５７    送り量判定部
５８    曲率半径判定部
６      バックゲージ
７      アンプ
８      入力装置
９      出力装置
１０    風車用ブレード
１１    上面
１２    下面
１３    前端面
Ｂ      金属板
Ｄ      ロール間隔
Ｒ      曲率半径
Ｖ      回転速度
【図１】
2007083260.tif 000003
【図２】
2007083260.tif 000004
【図３】
2007083260.tif 000005
【図４】
2007083260.tif 000006
【図５】
2007083260.tif 000007
【図６】
2007083260.tif 000008
【図７】
2007083260.tif 000009