(57)【要約】【課題】回転金型装置において、高速での加工時においても金型を高精度に位置決めする。【解決手段】回転金型装置１は、金型２３，３１を搭載して駆動用及び従動用のスプロケット１３に巻掛けられて循環移動するチェーン１７，１９と、チェーン１７，１９への金型２３，３１の取付板２１，２９の幅方向両側面の前端部分及び後端部分から幅方向に突出させて配置されたカムフォロア３７と、チェーン１７，１９の幅方向両側に夫々対面して配置され、カムフォロア３７の移動軌跡に沿って設けた経路４０を備え、当該経路４０にカムフォロア３７を係合させることにより、チェーン１７，１９に直交する方向への金型１７，１９の振れを抑制するガイドプレート３９と、を備える。【選択図】図１４Ｄ
2016198783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型を搭載して駆動輪と従動輪とに巻掛けられて循環移動する無限軌道と、
前記無限軌道への前記金型の取付部の幅方向両側面の前端部分及び後端部分から幅方向に突出させて配置されたカムフォロアと、
前記無限軌道の幅方向両側に夫々対面して配置され、前記カムフォロアの移動軌跡に沿って設けたスリット若しくは溝からなる経路を備え、当該経路に前記カムフォロアを係合させることにより、前記無限軌道に直交する方向への前記金型の振れを抑制するガイドプレートと、
を備えることを特徴とする回転金型装置。
【請求項２】
請求項１に記載の回転金型装置であって、
前記取付部は、当該取付部の幅方向両側において、前記ガイドプレートの前記無限軌道に対面する表面に係合して、前記無限軌道の幅方向への前記金型の振れを抑制する第２のカムフォロアを備えることを特徴とする回転金型装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の回転金型装置であって、
前記ガイドプレートは、前記無限軌道が駆動輪及び従動輪に巻掛けられる領域に設ける経路の幅寸法を、駆動輪と従動輪間の直線領域に設ける経路の幅寸法よりも半径方向外側に向かって大きく形成していることを特徴とする回転金型装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転金型装置であって、
前記経路の外周側に位置する前記ガイドプレートの一部は、他のガイドプレートとは別体に形成されて独立して取付・取外し可能となっていることを特徴とする回転金型装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転金型装置であって、
前記無限軌道は、
第１の駆動用カムが固定される第１の金型を搭載した第１の無限軌道と、
一部が前記第１の無限軌道の一部に対して平行に配置され、第２の金型を搭載する第２の無限軌道と、により構成され、
前記第１の無限軌道に沿って配置され、前記第１の駆動用カムに接触して前記第１の金型を前記第２の金型に近づく方向に変位させ次いで離れる方向に変位させる山形のカム面を有する第１の固定カムを備えることを特徴とする回転金型装置。
【請求項６】
請求項５に記載の回転金型装置であって、
前記第２の金型には第２の駆動用カムが固定されており、
前記第２の無限軌道に沿って配置され、前記第２の駆動用カムに接触して前記第２の金型を前記第１の金型に近づく方向に変位させ次いで離れる方向に変位させる山形のカム面を有する第２の固定カムを備えることを特徴とする回転金型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型を無限軌道に搭載して回転可能にした機構を上下１対組み合わせ、その間に金属素材を通過させることで金属素材に種々の成形加工を行う回転金型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コストダウンの要求から加工の高速化が求められており、塑性加工の分野では、従来の間欠加工のプレス方式ではない回転金型装置を用いた連続加工の成形方式が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示される回転金型装置では、揺動可能な金型支持体を主軸周りに回転運動させながらカム機構を用いて金型支持体の向きを変えることにより、加工点だけでなく上下の金型が被加工材と接触する直前直後でも概ね水平になるように制御して、加工点（型閉点）付近での金型の回転の周速度と被加工材の送り速度の差が極力小さくなるようにしている。これにより、加工点前後での金型の周速度（線速度）と被加工材の送り速度の不一致が原因となって起こる加工精度の低下を抑えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第６３３９９４７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された回転金型装置では、金型支持体の対角位置に配置したカムフォロアを、金型支持体の両側面に設けた固定円盤カムに倣わせるカム機構により、上下の金型が被加工材と接触する直前直後でも概ね水平になるように制御している。しかしながら、カムフォロアが金型支持体の対角位置に配置されて、対角位置から金型の姿勢を位置決めするものであるため、バランスがよいとは言えず、回転速度を上昇させて高速で加工する場合には、金型姿勢が安定しない課題があった。
【０００６】
本発明は、このようが技術的課題に鑑みてなされたもので、回転金型装置において、高速での加工時においても金型を高精度に位置決めすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のある態様によれば、金型を搭載して駆動輪と従動輪とに巻掛けられて循環移動する無限軌道と、無限軌道への金型の取付部の幅方向両側面の前端部分及び後端部分から幅方向に突出させて配置したカムフォロアと、無限軌道の幅方向両側に夫々対面して配置され、カムフォロアの移動軌跡に沿って設けたスリット若しくは溝からなる経路を備え、当該経路にカムフォロアを係合させることにより、無限軌道に直交する方向への金型の振れを抑制するガイドプレートと、を備えることを特徴とする回転金型装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、駆動輪と従動輪とに巻掛けられて循環移動する無限軌道の上下方向の振動が、カムフォロアの移動軌跡に沿って設けた経路とカムフォロアとの係合により抑制することができる。このため、金型を無限軌道により高速で搬送しても、金型を高精度に位置決めでき、金型同士を高精度に係合させて金属素材を高精度に加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の実施形態に係る回転金型装置の斜視図である。
【図１Ｂ】上型用回転金型機構の斜視図である。
【図１Ｃ】下型用回転金型機構の斜視図である。
【図２Ａ】上型用躯体の斜視図である。
【図２Ｂ】下型用躯体の斜視図である。
【図３】無限軌道の斜視図である。
【図４Ａ】上型用無限軌道に上型パンチプレートと材料押さえ部を搭載した状態の斜視図である。
【図４Ｂ】下型用無限軌道に下型ダイプレートと材料押さえ部を搭載した状態の斜視図である。
【図５Ａ】上型用無限軌道及び下型用無限軌道を、それらの進行方向に対して直交する面で切った断面図であり、材料押さえ部と材料ガイドとがかみ合った状態を示している。
【図５Ｂ】図５ＡのＶＢ−ＶＢ断面図である。
【図６】材料ガイドと材料押さえ部の相対的な動作を示した図である。
【図７Ａ】金型の側面図であり、金型が開いた状態を示している。
【図７Ｂ】金型が正面図であり、金型が開いた状態を示している。
【図８Ａ】金型の側面図であり、金型が閉じた状態を示している。
【図８Ｂ】金型の正面図であり、金型が閉じた状態を示している。
【図９Ａ】上型パンチプレートの平面図である。
【図９Ｂ】下型ダイプレートの平面図である。
【図１０Ａ】金型の上下方向の動きをどのように発生させているかを説明するための図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＸＢ−ＸＢ断面図である。
【図１１】金型の動作を力学的視点から説明するための図である。
【図１２】固定カムの変形例を示した図である。
【図１３Ａ】固定カムの組み合わせの例を示した図である。
【図１３Ｂ】固定カムの組み合わせの別の例を示した図である。
【図１４Ａ】下型取付板に取り付けられるカムフォロアを説明するための図である。
【図１４Ｂ】カムフォロアが挿入される経路の構成を示した図である。
【図１４Ｃ】カムフォロアが経路に挿入された状態を示した図である。
【図１４Ｄ】カムフォロアが経路に挿入された状態を示す立体図である。
【図１５】チェーンの上下振幅を説明するための図である。
【図１６Ａ】チェーンに必要とされる遊び及びスキマを説明するための図である。
【図１６Ｂ】チェーンに必要とされる遊び及びスキマを説明するための図である。
【図１７】回転金型装置を生産設備に適用した例を示した図である。
【図１８】図１７の生産設備で生産できる製品形状の例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【００１１】
図１Ａは本発明の実施形態に係る回転金型装置１の斜視図である。回転金型装置１は、上型用回転金型機構１００と下型用回転金型機構２００とを備える。図１Ｂ、図１Ｃは、分かり易くするために、上型用回転金型機構１００と下型用回転金型機構２００とを、それぞれ単独で示したものである。
【００１２】
金属素材３００が入口側ガイド９から回転金型装置１内に挿入されると、金属素材３００は、上型用回転金型機構１００に組み込まれた上型と下型用回転金型機構２００に組み込まれた下型とに挟まれて絞り等の所要の成形加工を受け、出口側ガイド１０から排出される。
【００１３】
上型用無限軌道１７は、駆動軸２と従動軸５との間に巻き掛けられる。上型用無限軌道１７の張り調整はテンショナー７によって行われる。同様に、下型用無限軌道１９は、駆動軸３と従動軸６との間に巻き掛けられる。下型用無限軌道１９の張り調整はテンショナー８によって行われる。上型用無限軌道１７の下側部分と下型用無限軌道１９の上側部分とは、回転金型装置１の内部において平行に配置される。
【００１４】
回転金型装置１には、上型用無限軌道１７と下型用無限軌道１９とを同期させる為に歯車列４が設けられている。上型用無限軌道１７と下型用無限軌道１９とを互いに反対方向に駆動すると、金型の送りと金属素材３００の送りとが行われる。
【００１５】
上下の駆動軸２、３の手前側にはクランクハンドル（図示せず）の穴に嵌合する形状で面取りが施されており、ここにクランクハンドルを差し込んで手回しで型合わせや成形トライが出来る様になっている。
【００１６】
上下の駆動軸２、３の図中奥側は、それぞれカップリングを介して駆動モータ１１に連結される。駆動モータ１１には、加工トルクを上げる為に、減速機が取り付けられる。上型用回転金型機構１００と下型用回転金型機構２００との間には、金型の動きを確認する為ののぞき窓１２が形成される。
【００１７】
回転金型装置１に対する理解を深める為に、回転金型装置１を分解した図を用いて構造の詳細を述べる。
【００１８】
図２Ａは、上型用回転金型機構１００の上型用躯体１００ｂを示しており、図２Ｂは、下型用回転金型機構２００の下型用躯体２００ｂを示している。
【００１９】
上型用躯体１００ｂは、図２Ａに示す様に、前プレート１０１と、後プレート１０２と、それらを四隅で連結するシャフト１０３とで箱型に構成される。上型用躯体１００ｂの中央部には、後述の上型用固定カム３５ａ（図１０Ａ参照）を設置する受け板１０４が、前プレート１０１と後プレート１０２との間にインローで組み込まれていて、上型の成形荷重を受ける役割をする。前プレート１０１には上型用無限軌道１７の駆動軸２を設置する穴１０１ａと従動軸５を設置する穴１０１ｂとが形成される。
【００２０】
下型用躯体２００ｂも同様に、図２Ｂに示す様に、前プレート２０１と、後プレート２０２と、それらを四隅で連結するシャフト２０３で箱型に構成される。下型用躯体２００ｂの中央部には、後述の下型用固定カム３５ｂ（図１０Ａ参照）を設置する受け板２０４が、前プレート２０１と後プレート２０２との間にインローで組み込まれていて、下型の成形荷重を受ける役割をする。前プレート２０１には、下型用無限軌道１９の駆動軸３を設置する穴２０１ａと従動軸６を設置する穴２０１ｂとが形成される。
【００２１】
下型用躯体２００ｂの底面には、さらに回転金型装置１の全体を図示しない装置設置台に固定する為の取付板２０５が取り付けられる。また、下型用躯体２００ｂには、上型用躯体１００ｂと下型用躯体２００ｂとを組み合わせるときの位置決め用の平行キー２０６が埋め込まれている。上型用躯体１００ｂと下型用躯体２００ｂとは、上型用躯体１００ｂにあけたボルト穴１０１ｃに通した締結ボルト（図示せず）を、下型用躯体２００ｂにあけたタップ穴２０１ｃにねじ込むことで一体化される。
【００２２】
図３は、下型用無限軌道１９の斜視図である。図示は省略するが、上型用無限軌道１７も同一の構造である。
【００２３】
上型用無限軌道１７及び下型用無限軌道１９は、チェーン１４とスプロケット１３とで構成される。チェーン１４には、金型や材料ガイドを取り付け出来る様に、アタッチメント１５が取り付けられている。チェーン１４は、この装置で生産される製品に要求される製品ピッチや、製品精度、及び成形加工力等を考慮して市販品から要求を満足できる物を選択したり、特注品として製作する。
【００２４】
チェーン１４は２本１組で使用され、駆動軸３（又は駆動軸２）に間隔を空けて固定された２個のスプロケット１３と、従動軸６（又は従動軸５）に間隔を空けて固定された２個のスプロケット１３との間に掛けて使用する。駆動軸３（又は駆動軸２）と従動軸６（又は従動軸５）には、軸受け１６が取り付けられ、軸受け箱を介して図２Ｂに示す下型用躯体２００ｂ（又は上型用躯体１００ｂ）に組み込まれる。実際の組み付けでは、駆動軸３（又は駆動軸２）と従動軸６（又は従動軸５）とを下型用躯体２００ｂ（又は上型用躯体１００ｂ）に組み付けてからチェーン１４が巻きつけられる。
【００２５】
尚、本実施形態では無限軌道としてチェーン１４を利用しているが、無限軌道になるものであればチェーン１４でなくてもよい。例えば金型取り付け用のアタッチメント付けたベルトやタイミングベルトでも良い。
【００２６】
図４Ａは、上型用無限軌道１７に上型としての上型パンチプレート２３と材料押さえ部１８とを搭載した状態の斜視図であり、図４Ｂは、下型用無限軌道１９に下型としての下型ダイプレート３１と材料ガイド２０とを搭載した状態の斜視図である。
【００２７】
上型パンチプレート２３、材料押さえ部１８、下型ダイプレート３１及び材料ガイド２０は、それぞれ２本のチェーン１４をまたぐ様に２本のチェーンに載置され、図示しないボルト及びナットによってアタッチメント１５に固定される。上型パンチプレート２３、材料押さえ部１８、下型ダイプレート３１及び材料ガイド２０がアタッチメント１５に対してそれぞれ正しい位置に固定されるように、位置決めピンを利用するようにしてもよい。上型パンチプレート２３と材料押さえ部１８との間隔、及び、下型ダイプレート３１と材料ガイド２０との間隔は、生産する製品の生産ピッチに合わせられる。場合によっては、チェーン１４のピッチから逆に製品の生産ピッチが決定される。
【００２８】
図５Ａは、上型用無限軌道１７及び下型用無限軌道１９を、それらの進行方向に対して直交する面で切った断面図であり、図５Ｂは、図５ＡのＶＢ−ＶＢ断面である。それぞれ、材料押さえ部１８と材料ガイド２０とがかみ合った状態を示している。
【００２９】
下型用無限軌道１９に搭載される材料ガイド２０は、金属素材３００の送り高さと幅方向の位置を規制する。材料ガイド２０に形成される穴２０ａは軽量化の為の穴である。
【００３０】
上型用無限軌道１７に搭載される材料押さえ部１８は、吊りボルト１８ｂとスプリング１８ｃで可動可能な押し駒１８ａを有しており、スプリング１８ｃの力で金属素材３００を押し駒１８ａと材料ガイド２０との間に挟み込んで、上型用無限軌道１７及び下型用無限軌道１９の進行と一緒に金属素材３００を送る。すなわち、材料押さえ部１８と材料ガイド２０との組は、材料送り装置としても機能する。
【００３１】
また、押し駒１８ａ及び材料ガイド２０の金属素材３００に接する面は、図５Ｂに示す様に、それぞれ、所定の曲率半径Ｒを有する曲面で構成される。曲率半径Ｒは、スプロケット１３の中心から金属素材３００の表面までの距離（図６参照）に等しくなるように設定される。
【００３２】
図６は材料押さえ部１８と材料ガイド２０との相対的な動作を示した図である。曲率半径Ｒが上記の通り設定されているので、材料押さえ部１８と材料ガイド２０とがスプロケット１３の中心を回りながら金属素材３００に近づいて金属素材３００を挟み込む時であっても、互いの角が強く干渉することがなく、金属素材３００が傷つけられるのが防止される。
【００３３】
なお、本実施形態では、上型用無限軌道１７及び下型用無限軌道１９に材料押さえ部１８と材料ガイド２０とを搭載することで、上型用無限軌道１７及び下型用無限軌道１９に材料送り機能を持たせているが、材料送り機能は回転金型装置１とは別に設けられた装置、例えば回転金型装置１の上流側と下流側に配置された送り装置によって実現してもよい。
【００３４】
続いて、金型（上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１）の構造について説明する。
【００３５】
図７Ａは金型が開いた状態の側面図で、図７Ｂはその正面図である。また、図８Ａは金型が閉じた状態の側面図で、図８Ｂはその正面図である。また、図９Ａは上型パンチプレート２３の平面図で、図９Ｂは下型ダイプレート３１の平面図である。
【００３６】
金型が開いた状態では、図７Ａ、図７Ｂに示す様に、上型パンチプレート２３と下型ダイプレート３１との間の中間位置に、金属素材３００が材料押さえ部１８と材料ガイド２０とによって保持されている。上型取付板２１はチェーン１４に固定され、上型パンチプレート２３と上型受板２２とは、ノックピン３３とボルト３４により２枚１組で固定されている。上型受板２２には、上型駆動用カム２４ａと上型引き戻しボルト２５ａとが固定されている。
【００３７】
上型引き戻しボルト２５ａには上型取付板２１を挟んでスプリング２６が組み込まれ、座金とナットのセット２７で留められている。上型引き戻しボルト２５ａとそれが嵌合する上型取付板２１の穴とは滑らかに摺動可能な嵌めあいになっており、上型駆動用カム２４ａが貫通する上型取付板２１の穴は逃がしてある。
【００３８】
このような構造により、上型駆動用カム２４ａが後述する上型用固定カム３５ａに押されると、上型パンチプレート２３と上型受板２２との組が上型取付板２１から離れて行く。そして、この状態から上型駆動用カム２４ａを押す力を緩めると、スプリング２６によって上型パンチプレート２３と上型受板２２との組が上型取付板２１に引き戻される。図８Ａに示すＺ１が上型パンチプレート２３の移動ストロークに対応する。
【００３９】
同様に、下型取付板２９はチェーン１４に固定され、下型ダイプレート３１と下型受板３０とは、ノックピン３３とボルト３４とにより２枚１組で固定されている。下型受板３０には下型駆動用カム２４ｂと下型引き戻しボルト２５ｂとが固定されている。
【００４０】
下型引き戻しボルト２５ｂには下型取付板２９を挟んでスプリング２６が組み込まれ、座金とナットのセット２７で留められている。下型引き戻しボルト２５ｂとそれが嵌合する下型取付板２９の穴とは滑らかに摺動可能な嵌めあいになっており、下型駆動用カム２４ｂが貫通する下型取付板２９の穴は逃がしてある。
【００４１】
このような構造により、下型駆動用カム２４ｂが後述する下型用固定カム３５ｂに押されると、下型ダイプレート３１と下型受板３０との組が下型取付板２９から離れて行く。そして、この状態から下型駆動用カム２４ｂを押す力を緩めると、スプリング２６によって下型ダイプレート３１と下型受板３０との組が下型取付板２９に引き戻される。図８Ａに示すＺ２が下型ダイプレート３１の移動ストロークに対応する。
【００４２】
下型ダイプレート３１に固定されたガイドピン３２と、上型パンチプレート２３に固定されたガイドブシュ２８とは、互いに精密に嵌合し、上型パンチプレート２３と下型ダイプレート３１との位置決めを行う。
【００４３】
金型が閉じた状態では、金属素材３００は、上型パンチプレート２３と下型ダイプレート３１とによって押し切られ、所要の形状に成形される。
【００４４】
続いて、金型（上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１）の動きについて説明する。
【００４５】
図１０Ａは、チェーン１４に搭載された金型が、上下方向の動きをどのように発生させているかを説明するものである。図１０Ｂは、図１０ＡのＸＢ−ＸＢ断面を示している。上型用固定カム３５ａと下型用固定カム３５ｂとは、それぞれ上型用無限軌道１７、下型用無限軌道１９に沿って配置され、図中の（Ａ）の地点から（Ｅ）の地点に至る領域において、（Ｃ）の地点を頂点とする山形のカム面３６ａ、３６ｂをそれぞれ有している。
【００４６】
動きを詳述すると、チェーン１４の進行に伴って、上型パンチプレート２３、下型ダイプレート３１、及び、金属素材３００が同期して移動して来て、（Ａ）の地点に来た時に、上型駆動用カム２４ａと下型駆動用カム２４ｂとがそれぞれ対応する上下の固定カム３５ａ、３５ｂに接触する。
【００４７】
（Ａ）の地点から更にチェーン１４が進行すると、上型駆動用カム２４ａと下型駆動用カム２４ｂとが、それぞれ固定カム３５ａ、３５ｂの傾斜したカム面によって押され、上型パンチプレート２３と下型ダイプレート３１とがそれぞれ近づく方向に移動し、上型パンチプレート２３の成形面と下型ダイプレート３１の成形面とが徐々に接近する。
【００４８】
（Ｂ）の地点に至ると、ガイドブシュ２８とガイドピン３２が嵌合し始め、上型パンチプレート２３と下型ダイプレート３１とが正確に位置決めされる。
【００４９】
更に進行すると、上型パンチプレート２３と下型ダイプレート３１とが更に押し出されるので、上型パンチプレート２３と下型ダイプレート３１とが金属素材３００を挟み込み、成形加工が開始される。
【００５０】
（Ｃ）の地点に来た時に、上型駆動用カム２４ａと下型駆動用カム２４ｂは、それぞれ固定カム３５ａ、３５ｂの頂上に達して、上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１の移動量は最大となり、互いの成形面が金属素材３００を挟んで押し切って閉じ、「型閉じ」状態になって金属素材３００への形状付与が完了する。
【００５１】
その後チェーン１４の進行に伴って更に進むと、固定カム３５ａ、３５ｂの傾斜角がそれぞれ負になるので、スプリング２６によって上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１がそれぞれ引き戻されて、「型開き」が開始する（（Ｄ）の地点）。その後、（Ｅ）の地点に達すると、上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１の引き戻しが完了し、成形加工が施された金属素材３００から上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１が完全に分離される。
【００５２】
（Ｅ）の地点に至ると、上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１は、それぞれチェーン１４とともにスプロケット１３を回って再び（Ａ）の地点に戻り、成形のサイクルを繰り返す。
【００５３】
図１１は、上記金型の動作を力学的視点から説明するものである。
【００５４】
図１１では、下型ダイプレート３１、下型用固定カム３５ｂ、下型駆動用カム２４ｂ、スプロケット１３、及びチェーン１４が簡略化して示されている。チェーン１４の張力をＦ、下型ダイプレート３１の進行方向の微少変位をｄｘ、上下方向の微少変位をｄｙとすれば、仮想仕事の原理より、
Ｆ・ｄｘ＝Ｗ・ｄｙ                  ・・・（１）
の関係が成立する。下型用固定カム３５ｂのカム角度をθとすれば、ｄｙ／ｄｘ＝ｔａｎθであるので、下型ダイプレート３１の成形力Ｗは、
Ｗ＝Ｆ・１／ｔａｎθ                ・・・（２）
で表すことができる。
【００５５】
また、チェーン１４の張力Ｆは、駆動軸３のトルクをＴ、スプロケット１３の半径をＲとすれば、
Ｆ＝Ｔ／Ｒ                          ・・・（３）
で表すことができる。
【００５６】
式（３）を式（２）のＦに代入すれば、下型ダイプレート３１の成形力Ｗは、
Ｗ＝Ｔ／（Ｒ・ｔａｎθ）            ・・・（４）
と表すことができる。
【００５７】
式（４）によれば、下型ダイプレート３１の成形力Ｗは、駆動軸３のトルクＴに比例し、スプロケット１３の半径Ｒに反比例することが分かる。
【００５８】
また、式（２）によれば、摩擦力を無視すると、下型用固定カム３５ｂのカム角度θを４５度に設定すれば下型ダイプレート３１の成形力Ｗが張力Ｆに等しくなり、４５度未満に設定すれば、下型ダイプレート３１の成形力Ｗを張力Ｆよりも大きく出来ることが分かる。即ち、下型用固定カム３５ｂのくさび増力効果により小さな力で大きな力を生み出すことができる。
【００５９】
例えば、下型用固定カム３５ｂのカム角度θを５度に設定すると出力は１１．４倍となり、２度に設定すると出力は２８．６倍になる。これにより、駆動モータ１１のトルクが小さくても十分な下型ダイプレート３１の成形力Ｗを得ることができ、駆動モータ１１に要求されるトルクを下げることができる。
【００６０】
図１２は、下型用固定カム３５ｂの変形例を示している。変形例では最初に大きな勾配θａで下型ダイプレート３１を早送りで上方に送り、途中から勾配をθｂに小さくして下型ダイプレート３１をゆっくり上方に送るように下型用固定カム３５ｂのカム面を構成している。
【００６１】
つまり、図１２は、下型用固定カム３５ｂのカム面の勾配変化によって下型ダイプレート３１の上下方向の送り速度を制御できることを示しており、これにより加工する製品の形状や、加工目的に応じた加工速度を設定出来ることが分かる。
【００６２】
同様に、上型パンチプレート２３の上下方向の送り速度についても、上型用固定カム３５ａのカム面の勾配変化によって制御することができる。
【００６３】
また、図１３Ａ、図１３Ｂに上型用固定カム３５ａと下型用固定カム３５ｂとの組合せの例を示す。
【００６４】
図１３Ａは、下型ダイプレート３１が上昇して一定高さで待ち構えているところに、上型パンチプレート２３が徐々に下降してくるという動きが実現される例を示している。また図１３Ｂは、上型パンチプレート２３が２回下降して成形すること、つまり、リストライク加工の動きが実現できる例を示している。
【００６５】
このように、本実施形態に係る回転金型装置１によれば、上型用固定カム３５ａの形状と下型用固定カム３５ｂの形状とをそれぞれ別々に設定することにより、上型パンチプレート２３の上下方向の送りタイミングと下型ダイプレート３１の上下方向の送りタイミングとを、加工目的に応じて、それぞれ別々に制御することができる。
【００６６】
また、上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１の送り速度と金属素材３００の送り速度とを広い範囲で一致させ、加工点（型閉点）前後の広い範囲に渡って上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１を水平に保ちながら加工を行うことができるので、精密なクリアランスでの加工や深い成形加工を含む、種々の成形加工に対応することができる。
【００６７】
また、成形加工力は上型用固定カム３５ａと下型用固定カム３５ｂとに作用し、駆動軸２、３及び従動軸５、６には作用しない。これにより、これら回転軸の強度を保つためにこれら回転軸を太くする必要がなくなり、回転金型装置１が大型化するのを抑えることができる。
【００６８】
なお、ここでは、上型用固定カム３５ａと下型用固定カム３５ｂとがいずれも傾斜面を有する構成について説明したが、いずれかを平坦面のみで構成し、対応する金型に作用する成形荷重を受ける機能だけを持たせる様にしてもよい。この場合、一方の金型のみが上下動することになる。
【００６９】
また、図１６Ａ、図１６Ｂに示す様に、チェーン１４は、ローラ１４ｒと継手プレート１４ｊから成るリンク１４ｌが多数連結して構成され、これがスプロケット１３を介して回転するときはスプロケット１３の歯数と同じ多角形をなして回転する。この為、回転中のチェーン１４はスプロケット１３の中心から多角形の辺までの距離を最小とし、スプロケット１３の中心から多角形の頂点までの距離を最大とする振れ幅を持って回転する（図１５参照）。
【００７０】
また、実用上、チェーン１４は、スプロケット１３の軸間方向で遊び（たるみ）が必要であり、またスプロケット１３とチェーン１４のかみ合わせの幅方向でもスキマが必要となる（図１６Ｂ参照）。
【００７１】
このため、上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１が上下左右に振動しようとするが、本実施形態に係る回転金型装置１は、以下に説明する構造によって、その振動を抑え、上型パンチプレート２３及び下型ダイプレート３１の姿勢を安定させる。
【００７２】
具体的には、図１４Ａに示す様に、下型ダイプレート３１が取り付けられる下型取付板２９の四隅に上下方向の振れを規制するカムフォロア３７が取り付けられ、下型取付板２９の左右に左右方向の振れを規制するカムフォロア３８が取り付けられる。
【００７３】
カムフォロア３７は、図示の例では、下型取付板２９の幅方向両側面の前端部分と後端部分との四隅から幅方向に突出させて設けた軸回りに回転するローラにより形成されている。カムフォロア３７は、図示するものに限定されるものでなく、例えば、下型取付板２９の幅方向両側面の前端部分と後端部分との四隅から上下面を摺動面として幅方向に突出させて取付けたブロック状のスライダーであってもよい。カムフォロア３８は、図示の例では、下型取付板２９の幅方向両側において、カムフォロア３７の軸とは直交する軸回りに回転するローラにより形成されている。カムフォロア３８は、図示するものに限定されるものでなく、例えば、下型取付板２９の幅方向両側から先端面を摺動面として突出して取付けたブロック状のスライダーであってもよい。
【００７４】
図１４Ｂは、カムフォロア３７が挿入される経路４０の構成を示す。経路４０は、下型用回転金型機構２００の後プレート２０２の内壁に取り付けたガイドプレート３９よって形成される。ガイドプレート３９は、図示例では、経路４０の内側壁面を構成する内側ガイドプレート３９ｂと、経路４０の外側壁面を構成する外側ガイドプレート３９ｃと、により形成され、経路４０は内側ガイドプレート３９ｂの外周の内側壁面と外側ガイドプレート３９ｃの内周の外側壁面とで形成するスリットにより形成されている。
【００７５】
カムフォロア３７は内側ガイドプレート３９ｂと外側ガイドプレート３９ｃとの間に形成されるスリットにより形成された経路４０に沿って移動する。なお、経路４０は、スリットに代えて、ガイドプレート３９に設けた溝により形成してもよい。
【００７６】
経路４０は、対となったスプロケット１３間の直線領域４０ａとスプロケット１３を回り込む巻掛け領域４０ｂとを備える。直線領域４０ａの幅寸法は、他の部分である巻掛け領域４０ｂの幅寸法より狭く形成され、これにより、下型ダイプレート３１の上下方向の振動が抑制される。
【００７７】
即ち、スプロケット１３への巻掛けに起因する上下方向の振動が、より狭く形成された経路４０における直線領域４０ａとカムフォロア３７との係合により抑制されるため、下型ダイプレート３１をチェーン１４により高速で搬送しても、下型ダイプレート３１を高精度に位置決めでき、上型パンチプレートとの高精度な係合により安定して高精度に加工することができる。
【００７８】
また、経路４０における巻掛け領域４０ｂの幅寸法は、経路４０における直線領域４０ａの幅寸法より外径側に拡げて大きくしている。これにより、下型取付板２９の幅方向両側面の前端部分と後端部分との四隅に下型取付板２９の前後方向の中心からオフセットして配置したカムフォロア３７の巻掛け領域４０ｂでの転回を許容すると共に、多角形をなすスプロケット１３への巻掛け中のチェーン１４の振れによるカムフォロア３７の半径方向への移動を許容している。結果として、下型ダイプレート３１がスプロケット１３を回り込む転回中におけるカムフォロア３７と経路４０との干渉によるロック現象を防止でき、下型ダイプレート３１を円滑にＵターンさせることができ、下型ダイプレート３１を高速で転回させることができる。
【００７９】
また、経路４０は、外側ガイドプレート３９ｃにより閉じているので、仮に下型ダイプレート３１と下型用無限軌道１９との連結部に破損が生じたとしても、下型ダイプレート３１が回転金型装置１から飛び出してしまうことはない。
【００８０】
また、カムフォロア３８は、ガイドプレート３９（図示例では、外側ガイドプレート３９ｃ）の表面に略密着する。これにより、下型ダイプレート３１の左右方向の移動が規制され、左右方向の振動が抑制される。
【００８１】
図１４Ｃ、図１４Ｄはカムフォロア３７が経路４０に挿入された状態を示している。図に示す様にカムフォロア３８はガイドプレート３９に略密着する様に設置されるのに対し、カムフォロア３７はある程度大きな隙間を持って経路４０内に組込まれているのは、図１５で示す様にある程度のチェーン１４の上下振幅は避けられず、経路４０に沿ってカムフォロア３７をスムーズに移動させるためには、カムフォロア３７の多少の上下方向の振動は許容する必要があるからである。
【００８２】
尚、ガイドプレート３９の一部３９ａは、装置組立後も簡単に外せる構造になっていて、ここから下型ダイプレート３１を出し入れすることができる。
【００８３】
ここでは下型用回転金型機構２００のみを示したが、上型用回転金型機構１００も同じ構造である。すなわち、上型パンチプレート２３が取り付けられる上型取付板２１も同様にカムフォロア３７、３８を備えており、上型パンチプレート２３の上下左右方向の振動が抑制される。また、言うまでもなく、ガイドプレート３９は、前プレート１０１、２０１と後プレート１０２、２０２の内側にそれぞれ対称に取り付けられている。
【００８４】
上記構造をさらに備えたことによって、上型パンチプレート２３と下型ダイプレート３１とは、相互に略安定した姿勢で走行することが出来、最終的にはガイドピン３２とガイドブシュ２８で位置決めされて、成形加工をさらに安定して行うことが出来る。
【００８５】
続いて、本実施形態に係る回転金型装置１を生産設備に適用した例について説明する。
【００８６】
図１７は、回転金型装置１を材料を連続的に送りながらロール１〜３によって加工するロール成形装置に直結して、材料を連続的に送りながら加工をする例の模式図である。この例によれば一定断面をもつロール成形品に、プレス加工による絞りや抜きの形状を追加工した複合形状の製品を、材料を止めること無しに連続的に生産することが可能である。
【００８７】
また、図１８は、図１７の生産設備で生産できる製品形状の例である。尚、この例では切断工程は図示していない。
【００８８】
図１７、図１８はロール成形の後に続けて回転金型装置１で加工する例であるが、逆に回転金型装置１を先にしてブランク材に抜き、絞り、刻印等の通常プレスで行う加工を行ってから、続けて連続的にロール成形装置を通して一定断面の形状を付加することも出来る。結局、回転金型装置１とロール成形は両方ともに材料を止めることなく連続的に送りながら成形出来るので、これらを並べて材料を成形する工程の順番は任意に設定できる。また、それぞれ複数台の組み合わせも可能であり多様な形状の製品の生産に対応できる。
【００８９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。
【符号の説明】
【００９０】
１      回転金型装置
１３    スプロケット（駆動輪、従動輪）
１７    上型用無限軌道（第１の無限軌道）
１８    材料押さえ部（第１の押さえ部）
１９    下型用無限軌道（第２の無限軌道）
２０    材料ガイド（第２の押さえ部）
２１    上型取付板（取付部）
２３    上型パンチプレート（第１の金型）
２４ａ  上型駆動用カム（第１の駆動用カム）
２４ｂ  下型駆動用カム（第２の駆動用カム）
２９    下型取付板（取付部）
３１    下型ダイプレート（第２の金型）
３５ａ  上型用固定カム（第１の固定カム）
３５ｂ  下型用固定カム（第２の固定カム）
３６ａ，３６ｂ  カム面
３７    カムフォロア
３８    カムフォロア（第２のカムフォロア）
３９    ガイドプレート
３９ａ  ガイドプレートの一部
３９ｂ  内側ガイドプレート
３９ｃ  外側ガイドプレート
４０    経路
４０ａ  直線領域（直線領域に設ける経路）
４０ｂ  巻掛け領域（巻掛けられる領域に設ける経路）
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１４Ｄ】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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