(57)【要約】【課題】ロール成形装置において、精密なクリアランスでの加工や深い成形加工を可能にする。【解決手段】離間して平行に配置されて互いに逆方向に同期して回転する第１軸２１及び第２軸２２と、同じ半径位置において第１軸２１及び第２軸２２に固定されて旋回し、互いが第１軸２１と第２軸２２の配列面と平行な面内に位置しつつ接近及び離反する第１ピボット軸４５及び第２ピボット軸５５と、第１ピボット軸４５及び第２ピボット軸５５に夫々回転可能に軸支され、第１ピボット軸４５及び第２ピボット軸５５の旋回に伴い、互いの姿勢が保持された状態で接近して係合することにより型閉じされ且つ離反することにより型開きされる上型４１及び下型５１と、を備えている。【選択図】図３
2016198782.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
離間して平行に配置されて互いに逆方向に同期して回転する第１軸及び第２軸と、
同じ半径位置において前記第１軸及び第２軸に固定されて旋回し、互いが前記第１軸と第２軸の配列面と平行な面内に位置しつつ接近及び離反する第１ピボット軸及び第２ピボット軸と、
前記第１ピボット軸及び第２ピボット軸に夫々回転可能に軸支され、前記第１ピボット軸及び第２ピボット軸の旋回に伴い、姿勢保持手段により互いの姿勢が保持された状態で接近して係合することにより型閉じされ且つ離反することにより型開きされる上型及び下型と、
を備えたことを特徴とするロール成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載のロール成形装置であって、
前記姿勢保持手段は、
前記第１軸及び第２軸の配列面内に第１軸から離間して平行に配列され第１軸と同期して同一方向に回転する第１副軸に対して、前記第１ピボット軸と同じ半径位置に固定されて、第１ピボット軸と同期して旋回する第１副ピボット軸と、
前記上型を固定して備え、前記第１ピボット軸及び第１副ピボット軸に夫々端部が軸支されてこれらピボット軸の回転により公転しつつ第１軸と第２軸の軸配列方向に往復移動する第１連接部材と、
前記第１軸及び第２軸の配列面内に第２軸から離間して平行に配列され第２軸と同期して同一方向に回転する第２副軸に対して、前記第２ピボット軸と同じ半径位置に固定されて、第２ピボット軸と同期して旋回する第２副ピボット軸と、
前記下型を固定して備え、前記第２ピボット軸及び第２副ピボット軸に夫々端部が軸支されてこれらピボット軸の回転により公転しつつ第１軸と第２軸の軸配列方向に往復移動する第２連接部材と、
を備えることを特徴とするロール成形装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載のロール成形装置であって、
前記第１ピボット軸及び第１副ピボット軸は、前記第１軸及び第１副軸に夫々固定されたロールに取付けられ、
前記第２ピボット軸及び第２副ピボット軸は、前記第２軸及び第２副軸に夫々固定されたロールに取付けられていることを特徴とするロール成形装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のロール成形装置であって、
前記第１軸及び第１副軸は、同一方向に同期して回転させる第１同期用歯車列を介して連結され、
前記第２軸及び第２副軸は、同一方向に同期して回転させる第２同期用歯車列を介して連結されていることを特徴とするロール成形装置。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載のロール成形装置であって、
前記第１軸及び第１副軸は、夫々タイミングプーリを一体に備え、当該両タイミングプーリにタイミングベルトを巻掛けて、同一方向に同期して回転させる第１同期用機構を介して連結され、
前記第２軸及び第２副軸は、夫々タイミングプーリを一体に備え、当該両タイミングプーリにタイミングベルトを巻掛けて、同一方向に同期して回転させる第２同期用機構を介して連結されていることを特徴とするロール成形装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のロール成形装置であって、
前記ロール成形装置は、前記上型と前記下型との係合により加工する被加工材の送り速度を、前記第１ピボット軸及び前記第２ピボット軸の被加工材の搬送方向上流側から下流側への回転移動時における被加工材への投影点の移動に同期させて送り速度を設定することを特徴とするロール成形装置。
【請求項７】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のロール成形装置であって、
前記ロール成形装置は、前記上型と前記下型との係合により加工する被加工材の送り速度を、前記第１及び第２ピボット軸の被加工材の搬送方向下流側から上流側への回転移動時においては、前記第１及び第２ピボット軸の移動とは独立して設定することを特徴とするロール成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型を搭載して回転するロールを上下一対組合せ、その間に板状の金属素材を通過させることで、その金属素材に種々の成形加工を行うロール成形装置に関するものである。
【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ロール成形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に開示されるロール成形装置では、パンチを備えて回転する上ロールとダイ穴を備えて回転する下ロールの間に板状の金属素材を挿入し、上下ロールの回転に伴い被加工材を送りながらパンチとダイ穴との係合により金属素材に絞り加工を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２５５４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたロール成形装置では、パンチとダイ穴とがこれらを支持するロールと一体となって回転するため、パンチとダイ穴とのクリアランスがパンチ全周で適正となる成形加工にとって理想的な係合状態は、パンチとダイ穴との軸心が一致する１点しかない。即ち、パンチとダイ穴とは、その回転方向の前方側同士が先行して係合し、両者間の偏ったクリアランスにより金属素材に偏った絞り加工を開始し、パンチとダイ穴との係合が進む成形途中においても偏った絞り加工が継続される。その結果、パンチとダイ穴との軸心が一致する１点に到達して適正なクリアランスとなる係合状態になっても、成形途中での偏りのある絞り形状は修正されない。結果として、整った形状の精密な加工や深い成形加工には対応することができない。
【０００６】
本発明は、このような技術的課題に鑑みてなされたもので、ロール成形装置において、精密なクリアランスでの加工や深い成形加工を可能に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、離間して平行に配置されて互いに逆方向に同期して回転する第１軸及び第２軸と、同じ半径位置において第１軸及び第２軸に固定されて旋回し、互いが第１軸と第２軸の配列面と平行な面内に位置しつつ接近及び離反する第１及び第２ピボット軸と、第１ピボット軸及び第２ピボット軸に夫々回転可能に軸支され、第１ピボット軸及び第２ピボット軸の旋回に伴い、互いの姿勢が保持された状態で接近して係合することにより型閉じされ且つ離反することにより型開きされる上型及び下型と、を備えたことを特徴とするロール成形装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
上記態様によれば、上型及び下型は互いの軸心を一致させた状態で接近して係合することにより型閉じされ且つ離反することにより型開きされるため、上下型間のクリアランスが偏ることなく、上下型間の全周にわたって均一なクリアランス状態により、被加工材に対して成形加工を完了させることができる。また、上型と下型とは、互いの軸心を一致させた状態で型開きされ互いに離脱するため、成形後に上下型を被加工材の成形部からスムーズに離脱させることができ、型開き時に上型と下型との軸心がずれることによる被加工材の成形部の変形を防止することができる。結果として、精密なクリアランスでの加工や深い成形加工を可能にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の一実施形態を示すロール成形装置の斜視図である。
【図１Ｂ】ロール成形装置の正面図である。
【図１Ｃ】ロール成形装置の平面図である。
【図１Ｄ】ロール成形装置の左側面図である。
【図１Ｅ】ロール成形装置の右側面図である。
【図１Ｆ】ロール成形装置の内部構造を示す斜視図である。
【図２】同期用歯車列を示す正面図である。
【図３】上型用ロール機構及び下型用ロール機構を示す正面図である。
【図４】第１連接部材及び上型の分解状態（ａ）及び組立状態（ｂ）を示す斜視図である。
【図５】上型（ａ）及び下型（ｂ）を示す斜視図である。
【図６】上型用ロール機構及び下型用ロール機構の動きを各段階に（Ａ）〜（Ｅ）に分解して示す説明図である。
【図７】上下型による被加工材の成形を、各段階（Ａ）〜（Ｄ）に分解して示す説明図である。
【図８】上下型の上下方向の移動ストロークを説明する説明図である。
【図９】上型の水平方向移動速度を説明する模式図である。
【図１０】本実施形態における材料送り速度を説明する説明図である。
【図１１】本実施形態のロール成形装置における同期用機構の変形例を示す概略説明図である。
【図１２】変形例における上型用ロール機構及び下型用ロール機構の動きを各段階に（Ａ）〜（Ｅ）に分解して示す説明図である。
【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ロール成形装置１の斜視図である。図１Ｂはロール成形装置の正面図、図１Ｃはロール成形装置の平面図、図１Ｄはロール成形装置の左側面図、図１Ｅはロール成形装置の右側面図である。また、図１Ｆはロール成形装置の内部構造を示す斜視図である。
【００１２】
図１Ｆを参照するに、ロール成形装置１は、上型用ロール機構１００と下型用ロール機構２００とを備える。また、ロール成形装置１は、入口に供給される被加工材４を案内する入口ガイド２と、当該金属素材の送り速度を調整しつつ上型用ロール機構１００と下型用ロール機構２００の間へ供給する材料送り装置３００と、上型用ロール機構１００と下型用ロール機構２００とにより加工された被加工材４を出口へ案内する出口ガイド３と、を備える。上型用ロール機構１００と下型用ロール機構２００とは、材料送り装置３００と出口ガイド３との間において、上型用ロール機構１００を上側とし、下型用ロール機構２００を下側として、上下方向に配列される。
【００１３】
ロール成形装置１のフレーム１０は、基台から平行に立設された一対のプレート１１，１１と、一対のプレート１１の各隅部同士を連結する連結部材１２と、入口ガイド２、材料送り装置３００、出口ガイド３を支持して、当該一対のプレート１１同士を連結する連結プレート１３と、を備える。図１Ｆでは、片側のプレート１１と当該プレート１１側に取り付けられた部材を取外した状態を示している。
【００１４】
上型用ロール機構１００と下型用ロール機構２００とは、その主要部が一対のプレート１１間に配置される。また、入口ガイド２、材料送り装置３００、出口ガイド３は、連結プレート１３に支持されて、同様に一対のプレート１１間に配置される。
【００１５】
図１Ｂ及び図１Ｃを参照するに、上型用ロール機構１００と下型用ロール機構２００とは、同一軸線上において、一対のプレート１１夫々の外側から内側へ貫通させて回転可能に軸支され、その内端面が互いに対面するよう配置された一対の駆動主軸としての第１軸２１及び第２軸２２を夫々備える。即ち、上型用ロール機構１００における同一軸線上に配列された駆動主軸としての一対の第１軸２１と、下型用ロール機構２００における同一軸線上に配列された駆動主軸としての一対の第２軸２２と、を備える。
【００１６】
第１軸２１及び第２軸２２のプレート１１より外側の端部には主軸ギヤ２６が夫々固定されている（図１Ｄ及び図１Ｅ参照）。上型用ロール機構１００の一対の第１軸２１に夫々固定された主軸ギヤ２６と、下型用ロール機構２００の一対の第２軸２２に固定された主軸ギヤ２６Ａとは、互いに噛合っている。このため、上型用ロール機構１００の第１軸２１と下型用ロール機構２００の第２軸２２とは、同期して互いに反対方向に回転可能となっている。
【００１７】
ロール成形装置１は、一対のプレート１１を貫通させて入力軸２０を回転可能に軸支し、当該入力軸２０の両プレート１１より外側部分には夫々入力ギヤ２５が固定され、当該入力ギヤ２５は、上型用ロール機構１００と下型用ロール機構２００のいずれか一方の主軸ギヤ２６，２６Ａと噛合い係合している。入力軸２０の一端には、駆動用の電動機２０Ａが連結されている。
【００１８】
したがって、電動機２０Ａにより入力軸２０が回転駆動されると、入力ギヤ２５と主軸ギヤ２６との噛合いにより、第１軸２１と第２軸２２は同一回転速度で互いに反対方向に回転駆動される。図１Ｄを参照するに、入力軸２０の他端(操作側)には、図示しないクランクハンドルに嵌合する面取り部が形成され、クランクハンドルにより手動にて入力軸２０を回転させることができるようにしている。
【００１９】
図１Ｅを参照するに、第１軸２１と第２軸２２の回転は、主軸ギヤ２６とプレート１１との間において第１軸２１に固定された、後述する同期用機構３０としての同期用歯車列３１の駆動側歯車３２に伝達され、当該駆動側歯車３２からアイドラ歯車２７を介して材料送り装置３００を駆動する材料送り装置駆動用歯車２８に伝達される。このため、入力軸２０が回転駆動されると、同期用歯車列３１の駆動側歯車３２、アイドラ歯車２７、及び材料送り装置駆動用歯車２８を経由して、材料送り装置３００が駆動される。
【００２０】
このため、金属素材４が入口ガイド２からロール装置１内に挿入されると、金属素材４は、材料送り装置３００により上型用ロール機構１００と下型用ロール機構２００の間に供給され、上型用ロール機構１００に組み込まれた上型４１と下型用ロール機構２００に組み込まれた下型５１とに挟まれて絞り等の所要の成形加工を受け、出口ガイド３から排出される。
【００２１】
上型用ロール機構１００は、一対のプレート１１間において、一対の第１軸２１の内端に固定された円盤状の一対の上主ロール４３と、第１軸２１の上方において一方のプレート１１に軸支されて回転する従動軸としての第１副軸２３の内端に固定された円盤状の上従ロール４４と、第１軸２１（上主ロール４３）と第１副軸２３（上従ロール４４）とを同期回転させる同期用機構３０としての同期用歯車列３１と、を備える。
【００２２】
同期用歯車列３１は、図２に示すように、第１軸２１に固定された駆動側歯車３２と、駆動側歯車３２と同一のピッチ円を備えて第１副軸２３に固定された従動側歯車３３と、これら駆動側歯車３２及び従動側歯車３３の両者に噛合うアイドラ歯車３４と、から構成されている。図１Ｃに示すように、同期用歯車列３１を構成する駆動側歯車３２、従動側歯車３３及びアイドラ歯車３４は、一方のプレート１１の外側に配列されている。同期用歯車列３１は、アイドラ歯車３４を介して、従動側歯車３３を駆動側歯車３２に対して同期させて回転させ、それらに連結された一対の上主ロール４３に対して上従ロール４４を同期した状態で回転させる。
【００２３】
下型用ロール機構２００は、一対のプレート１１間において、一対の第２軸２２の内端に固定された円盤状の一対の下主ロール５３と、第２軸２２の下方において一方のプレート１１に軸支されて回転する従動軸としての第２副軸２４の内端に固定された円盤状の下従ロール５４と、第２軸２２（下主ロール５３）と第２副軸２４（下従ロール５４）とを同期回転させる同期用機構３０としての同期用歯車列３１Ａと、を備える。
【００２４】
同期用歯車列３１Ａは、図２に示すように、第２軸２２に固定された駆動側歯車３２Ａと当該駆動側歯車３２Ａと同一のピッチ円を備えて第２副軸２４に固定された従動側歯車３３Ａと、これら駆動側歯車３２Ａ及び従動側歯車３３Ａの両者に噛合うアイドラ歯車３４Ａと、から構成されている。図１Ｃに示すように、同期用歯車列３１Ａを構成する駆動側歯車３２Ａ、従動側歯車３３Ａ及びアイドラ歯車３４Ａは、一方のプレート１１の外側に配列されている。同期用歯車列３１Ａは、アイドラ歯車３４Ａを介して、従動側歯車３３Ａを駆動側歯車３２Ａに対して同期させて回転させ、それに連結された一対の下主ロール５３に対して下従ロール５４を同期した状態で回転させる。
【００２５】
図１Ｆに示すように、上型用ロール機構１００は、下端領域が一対の上主ロール４３の両者に植設された第１ピボット軸４５に軸支されると共に、上端領域が上従ロール４４に植設された第１副ピボット軸４６に軸支された第１連接部材４２と、第１連接部材の下端領域に保持された上型４１と、を備える。図１Ｆでは、図示されていない一方のプレート１１に軸支された第１軸２１及び当該第１軸２１の内端に固定される上主ロール４３を取り外した状態を示している。
【００２６】
図３に示すように、主従ロール４３，４４に植設して設けられる第１ピボット軸４５、第１副ピボット軸４６は、主従ロール４３，４４の円周方向において同一位相を備えると共にその中心から夫々所定半径（ｒ）の位置において、配列されている。これらの第１ピボット軸４５、第１副ピボット軸４６は、主従ロール４３，４４の回転に伴い、互いの相対位置（距離）を変化させることなく同一位相で回転する。
【００２７】
また、図示した例では、第１、第２連接部材４２，５２と上下型４１，５１（パンチ、ダイ）を一体構造として、第１連接部材４２に一体の上型４１（パンチ）、第２連接部材５２に一体の下型５１（ダイ）として、シンプルな構造としている。しかし、後述するように、第１、第２連接部材４２，５２を単独構造物として製作し、当該第１、第２連接部材４２，５２に上型４１（パンチ）または下型５１（ダイ）を取り付けて使用するものであってもよい。
【００２８】
第１連接部材４２は、図４に示すように、上主ロール４３の第１ピボット軸４５に連結される軸穴４２Ａと上従ロール４４の第１副ピボット軸４６に連結される軸穴４２Ｂとを備える。各軸穴４２Ａ，４２Ｂにはベアリングが内蔵されて滑らかに回転可能となっている。また、第１連接部材４２は、上主ロール４３の第１ピボット軸４５への軸穴４２Ａが設けられた側（図中の手前側）が幅方向及び厚さ方向に大きく形成され、その下側端部に上型４１が取付けられる。上型４１と第１連接部材４２とは、例えば、図示しないノックピンにより相互に位置決めされ、ボルトにより締結される。第１連接部材４２は、図１Ｆに示すように、上型４１が取付けられた側を下側として夫々の軸穴４２Ａ，４２Ｂを上主ロール４３の第１ピボット軸４５及び上従ロール４４の第１副ピボット軸４６に嵌め合わせて、ワッシャを介してボルト等により夫々取付けられる。
【００２９】
下型用ロール機構２００も、上端領域が一対の下主ロール５３の両者に植設された第２ピボット軸５５に軸支されると共に、下端領域が下従ロール５４に植設された第２副ピボット軸５６に軸支された第２連接部材５２と、第２連接部材５２の上端領域に保持された下型５１と、を備える。図１Ｆでは、図示されていない一方のプレート１１に軸支された第２軸２２及び当該第２軸２２の内端に固定される下主ロール５３を取り外した状態を示している。
【００３０】
図３に示すように、主従ロール５３，５４に植設して設けられる第２ピボット軸５５、第２副ピボット軸５６は、主従ロール５３，５４の円周方向において同一位相を備えると共にその中心から夫々所定半径（ｒ）の位置において、配列されている。これらのピボット軸５５，５６は、主従ロール５３，５４の回転に伴い、互いの相対位置（距離）を変化させることなく同一位相で回転する。
【００３１】
また、図示した例では、第１，第２連接部材４２，５２と上下型４１，５１（パンチ、ダイ）を一体構造として、第１連接部材４２に一体の上型４１（パンチ）、第２連接部材５２に一体の下型５１（ダイ）として、シンプルな構造としている。しかし、後述するように、第１、第２連接部材４２，５２を単独構造物として製作し、当該第１、第２連接部材４２，５２に上型４１（パンチ）または下型５１（ダイ）を取り付けて使用するものであってもよい。
【００３２】
第２連接部材５２は、図示しないが、上型用ロール機構１００の第１連接部材４２と同様に、下主ロール５３の第２ピボット軸５５に連結される軸穴と下従ロール５４の第２副ピボット軸５６に連結される軸穴とを備える。各軸穴にはベアリングが内蔵されて滑らかに回転可能となっている。また、第２連接部材５２は、下主ロール５３の第２ピボット軸５５への軸穴が設けられた側（図中の上側）が幅方向及び厚さ方向に大きく形成され、その上側端部に下型５１が取付けられる。下型５１と第２連接部材５２とは、例えば、ノックピンにより相互に位置決めされ、ボルトにより締結される。第２連接部材５２は、図１Ｆに示すように、下型５１が取付けられた側を上側として夫々の軸穴を下主ロール５３の第２ピボット軸５５及び下従ロール５４の第２副ピボット軸５６に嵌め合わせて、ワッシャを介してボルト等により夫々取付けられる。
【００３３】
上型４１及び下型５１は、例えば、図５に示すように、上型４１にパンチを備え、下型５１にダイ穴を備えて形成される。また、上型４１及び下型５１は、いずれか一方(図示例では、上型４１)にガイドピン４１Ｂを突設させて設け、いずれか他方(図示例では、下型５１)にガイドピン４１Ｂに嵌合するガイドブッシュ５１Ｂを設け、上型４１と下型５１とを係合させて金属素材を成形する際の偏荷重を吸収するようにしてもよい。なお、円筒絞りのように成形荷重に偏りが無い場合には、ガイドピン４１Ｂ・ガイドブッシュ５１Ｂを省略しても良いが、曲げや切断のように、偏荷重が掛かる成形を行う場合には、ガイドピン４１Ｂ・ガイドブッシュ５１Ｂを設定した方が良い。
【００３４】
続いて、ロール成形装置１の動きについて説明する。入力軸２０が電動機２０Ａにより駆動されると、入力ギヤ２５と噛合う一方（図示例では上型用ロール機構１００）の主軸ギヤ２６が反時計方向に回転駆動され、当該主軸ギヤ２６と噛合う（図示例では下型用ロール機構２００の）主軸ギヤ２６Ａが時計方向に回転駆動される。上型用ロール機構１００の第１軸２１と下型用ロール機構２００の第２軸２２とは、同期して互いに逆方向に回転し、図示例では、上型用ロール機構１００の上主ロール４３は反時計方向に、下型用ロール機構２００の下主ロール５３は時計方向に、夫々回転する。
【００３５】
上型用ロール機構１００の主従ロール４３，４４は、同期用歯車列３１により同方向（図示例では、反時計方向）に同期して回転する。このため、主従ロール４３，４４にピボット軸４５，４６を介して取付けた第１連接部材４２は、主従ロール４３，４４の回転により、その姿勢を変化させることなく旋回移動（公転）させることができる。また、下型用ロール機構２００の下主従ロール５３，５４においても、同期用歯車列３１Ａにより同方向（図示例では、時計方向）に同期して回転する。このため、主従ロール５３，５４にピボット軸５５，５６を介して取付けた第２連接部材５２は、主従ロール５３，５４の回転により、その姿勢を変化させることなく旋回移動（公転）させることができる。
【００３６】
図６は、上型用ロール機構１００の主従ロール４３，４４及び第１連接部材４２の動きと下型用ロール機構２００の主従ロール５３，５４及び第２連接部材５２の動きとを、（Ａ）〜（Ｅ）に分解して説明する説明図である。なお、図６では、第１、第２連接部材４２，５２と上型４１及び下型５１とを一体に形成した構成となっているが、上記したように、これらは一体であっても別体であってもよい。
【００３７】
図６に示すように、上型用ロール機構１００に設けた第１連接部材４２と下型用ロール機構２００に設けた第２連接部材５２とは、上下の主従ロール４３，４４及び５３，５４の回転位置が変化しても、常に同一軸線上に位置させることができる。したがって、上下の第１、第２連接部材４２，５２は、（Ａ）に示す対向した位置から、主従ロール４３，４４及び５３，５４の回転の進行に連れて、（Ｂ）に示すように、互いの軸心を一致させた状態で公転して接近させることができ、それぞれの端部に配置された上型４１と下型５１とを向き合った状態で接近させることができる。
【００３８】
そして、（Ｃ）に示すように、上型４１と下型５１とをその軸心を一致させた状態で嵌合させて金属素材を加工することができる。この加工状態では、上型４１と下型５１とはその軸心が一致された状態で嵌合するため、上下型５１間のクリアランスが偏ることなく均一なクリアランスを保って、被加工材４を加工することができる。
【００３９】
図７は、パンチ４１Ａを上型４１とし、ダイ穴５１Ａを下型５１とした上下型４１，５１による被加工材４の成形を、各段階（Ａ）〜（Ｄ）に分解して示す説明図である。即ち、（Ａ）に示すように、被加工材４とパンチ４１Ａ及びダイ穴５１Ａとの接触開始の段階においても、パンチ４１Ａとダイ穴５１Ａとは互いの軸心が一致した状態で被加工材４を挟み込むことができる。
【００４０】
ついで、（Ｂ）〜（Ｃ）に示すように、成形の初期（１／３〜２／３）段階においても、パンチ４１Ａがダイ穴５１Ａに対して互いの軸心を一致させた状態で接近するため、パンチ４１Ａとダイ穴５１Ａとのクリアランスが偏ることなく、パンチ４１Ａとダイ穴５１Ａとの間の全周にわたって均一なクリアランス状態（Ｃ１〜Ｃ２）とでき、成形される被加工材４に偏った成形歪みを常時させることなく成形加工することができる。
【００４１】
そして、（Ｄ）に示すように、パンチ４１Ａとダイ穴５１Ａとが完全に嵌合する成形完了の段階に至り、パンチ４１Ａがダイ穴５１Ａに対して互いの軸心を一致させた状態で嵌合するため、パンチ４１Ａとダイ穴５１Ａとのクリアランスが偏ることなく、パンチ４１Ａとダイ穴５１Ａとの間の全周にわたって均一なクリアランス状態（Ｃ３）により、被加工材４に対して絞り加工を完了させることができる。
【００４２】
図６に戻り、被加工材４に対する上型４１と下型５１の嵌合による成形が完了すると、（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、上型４１（及び第１連接部材４２）と下型５１（及び第２連接部材５２）とは、互いの軸心を一致させた状態で型開きされ互いに離脱する。このため、成形後に上下型４１，５１を被加工材４の成形部からスムーズに離脱させることができ、型開き時に上型４１と下型５１との軸心がずれることによる被加工材４の成形部位の変形を防止することができる。
【００４３】
図８は、パンチ４１Ａを上型４１とし、ダイ穴５１Ａを下型５１として備えた上下型４１，５１の上下方向の移動ストロークを説明する説明図である。図８に示すように、パンチ４１Ａを構成する上型４１（及び第１連接部材４２）及びダイ穴５１Ａを構成する下型５１（及び第２連接部材５２）は、夫々主ロール４３，５３に対して回転半径ｒの部位に第１，第２ピボット軸４５、５５を介して軸支されている。このため、主ロール４３，５３の回転に連れて、上下型４１，５１が嵌合する下死点と上下型４１，５１が最も離反する上死点との間の距離は、上型４１及び下型５１夫々において、ピボット軸４５，５５の取付け半径ｒの２倍（２ｒ）の距離だけ上下方向にストロークする。そして、相対する上下型４１，５１間においては、ピボット軸４５，５５の取付け半径ｒの４倍（４ｒ）の距離だけ上下方向に開かれる。
【００４４】
この結果、成形できる成形品の高さ寸法の許容範囲を大きくすることができる。結果として、被加工材４の切断、曲げ、絞り、刻印等の成形加工をその高さ寸法により制約されることなく実施することができる。
【００４５】
図９は、上型４１の水平方向移動速度を説明する模式図である。図９において、図中の矢印は被加工材４の送り方向を示し、ピボット軸４５はロール４３の回転により矢印に示すように、角度０→π／２→π→３π／２→０［ｒａｄ］と回転する。このため、上型４１（並びに第１連接部材４２及び第１ピボット軸４５）の材料送り方向（図中の左右方向）位置は、ピボット軸４５が角度０［ｒａｄ］からπ［ｒａｄ］に移行する領域では、材料送り方向（図中右方向に）に移動し、ピボット軸４５が角度π［ｒａｄ］から０［ｒａｄ］に戻る領域では、材料送り方向とは逆方向（図中左方向に）に移動する。このため、被加工材４の加工に使用される領域は、上型４１が材料送り方向（図中右方向に）に移動する角度０→π［ｒａｄ］の領域であり、上型４１が材料送り方向とは逆方向（図中左方向に）に移動する角度π→０［ｒａｄ］の領域は被加工材４の加工に使用することができない。上型４１の材料送り方向の速度ｖは、図中の角度０［ｒａｄ］からピボット軸４５の回転角度をθ、ピボット軸４５の円周方向の速度をＶとする時、v＝Ｖｓｉｎθと変化する。
【００４６】
図１０は、本実施形態における材料送り速度を説明する説明図である。図１０に示すように、ピボット軸４５の水平移動速度は、材料送り方向を正（＋）方向とすると、角度０→π［ｒａｄ］、２π→３π［ｒａｄ］の間で正（＋）方向にサインカーブに沿って増加・減少し、角度π→２π［ｒａｄ］の間で負（−）方向にサインカーブに沿って増加・減少する。この曲線は、ロール４３の回転中心からピボット軸４５までの距離rを半径とする円の等速運動の単振動を表すサインカーブとなっている。
【００４７】
本実施形態では、被加工材４と上下型４１，５１との間のすべりを無くして成形をするために、上下型４１，５１の水平移動速度ｖに同期させて被加工材４の水平送り速度を設定する。具体的には、ピボット軸４５が角度０→π［ｒａｄ］の範囲を通過する際の、水平方向速度ｖ＝Ｖｓｉｎθに同期させて、被加工材４の送り速度を材料送り装置３００により設定する。即ち、図中の角度０→π［ｒａｄ］及び角度２π→３π［ｒａｄ］の範囲では、材料送り方向が正（＋）方向であるため、実線で示すように、被加工材４を送り出す。
【００４８】
被加工材４の送り速度は、ピボット軸４５の水平移動速度が負（−）方向にサインカーブに沿って増加・減少する角度π→２π［ｒａｄ］の間では、ピボット軸４５の水平方向速度ｖに同期させるのではなく、下記のように、材料送り装置３００により任意に設定する。例えば、図中の線Ａに示すように、被加工材４の送りを停止させる。または、負（−）方向のピボット軸４５の水平方向速度を反転させて正（＋）の速度に置き換えて、図中の線Ｂに示すように、被加工材４の送り速度を設定する。若しくは、図中の線Ｃに示すように、被加工材４の送り速度を一定速度に設定する。
【００４９】
角度π→２π［ｒａｄ］の間において被加工材４の送りを、線Ａに示すように、停止させる場合には、被加工材４に対して、角度０→π［ｒａｄ］での加工に付随する材料送りにより最少ピッチで被加工材４を加工することができる。また、角度π→２π［ｒａｄ］の間において、正（＋）の速度に置き換えて、線Ｂに示すように、被加工材４の送り速度を設定する場合には、角度０→π［ｒａｄ］での加工に付随する材料送りに加えて角度π→２π［ｒａｄ］での空送りにより、比較的大きいピッチで被加工材４を加工することができる。更に、角度π→２π［ｒａｄ］の間において、線Ｃに示すように、被加工材４の送り速度を一定速度に設定する場合には、送り速度を増減調整することにより、任意のピッチにより被加工材４を加工することができる。
【００５０】
図１１は、主従ロール４３，４４、５３，５４の同期用機構３０の変形例を示している。変形例では、主従のロール４３，４４、５３，５４に、一体となって回転する同一径のタイミングプーリ３５，３６を夫々付設し、これらタイミングプーリ３５，３６にタイミングベルト３７を巻掛けて、タイミングベルト３７により主従のロール４３，４４、５３，５４の回転を同期させるようにしている。
【００５１】
また、図示した例では、タイミングプーリ３５，３６はロール４３，４４、５３，５４の裏側に隠れているが、主従のロール４３，４４、５３，５４の裏側に一体に固定されている。また、第１、第２連接部材４２，５２と上下型４１，５１（パンチ、ダイ）を一体構造として、第１連接部材４２に一体の上型４１（パンチ）、第２連接部材５２に一体の下型５１（ダイ）として、シンプルな構造としている。しかし、第１、第２連接部材４２，５２を単独構造物として製作し、当該第１、第２連接部材４２，５２に上型４１（パンチ）または下型５１（ダイ）を取り付けて使用するものであってもよい。また、図１Ａ〜図１Ｅに示す実施形態における同期用歯車列３１を構成していた駆動側歯車３２のみは残して、アイドラ歯車３４、及び材料送り装置駆動用歯車２８を経由して、材料送り装置３００を駆動するようにしている。即ち、同期用機構３０を除くその他の構成は、図１Ａ〜図１Ｅに示す実施形態と同様に構成している。
【００５２】
上記した変形例においても、入力軸２０が電動機２０Ａにより駆動されると、入力ギヤ２５と噛合う一方（図示例では上型用ロール機構１００）の主軸ギヤ２６が反時計方向に回転駆動され、当該主軸ギヤ２６と噛合う（図示例では下型用ロール機構２００の）主軸ギヤ２６Ａが時計方向に回転駆動される。上型用ロール機構１００の第１軸２１と下型用ロール機構２００の第２軸２２とは、同期して互いに逆方向に回転し、図示例では、上型用ロール機構１００の主ロール４３は反時計方向に、下型用ロール機構２００の主ロール５３は時計方向に、夫々回転する。
【００５３】
上型用ロール機構１００の主従ロール４３，４４は、同期用機構３０を構成するタイミングベルト３７及びタイミングプーリ３５，３６により同方向（図示例では、反時計方向）に同期して回転する。このため、主従ロール４３，４４にピボット軸４５，４６を介して取付けた第１連接部材４２は、主従ロール４３，４４の回転により、その姿勢を変化させることなく旋回移動（公転）させることができる。また、下型用ロール機構２００の主従ロール５３，５４においても、同期用機構３０Ａを構成するタイミングベルト３７及びタイミングプーリ３５，３６により同方向（図示例では、時計方向）に同期して回転する。このため、主従ロール４３，４４にピボット軸４５，４６を介して取付けた第１連接部材４２は、主従ロール４３，４４の回転により、その姿勢を変化させることなく旋回移動（公転）させることができる。
【００５４】
図１２は、上型用ロール機構１００の主従ロール４３，４４及び第１連接部材４２の動きと下型用ロール機構２００の主従ロール５３，５４及び第２連接部材５２の動きとを、（Ａ）〜（Ｅ）に分解して説明する説明図である。なお、図１２では、第１、第２連接部材４２，５２と上型４１及び下型５１とを一体に形成した構成となっているが、上記したように、これらは一体であっても別体であってもよい。
【００５５】
図１２に示すように、上型用ロール機構１００に設けた第１連接部材４２と下型用ロール機構２００に設けた第２連接部材５２とは、上下の主従ロール４３，４４、５３，５４の回転位置が変化しても、常に同一軸線上に位置させることができる。したがって、上下の第１、第２連接部材４２，５２は、（Ａ）に示す対向した位置から、主従ロール４３，４４、５３，５４の回転の進行に連れて、（Ｂ）に示すように、互いの軸心を一致させた状態で公転して接近させることができ、それぞれの端部に配置された上型４１と下型５１とを向き合った状態で接近させることができる。
【００５６】
そして、（Ｃ）に示すように、上型４１と下型５１とをその軸心を一致させた状態で嵌合させて金属素材を加工することができる。この加工状態では、上型４１と下型５１とはその軸心が一致された状態で嵌合するため、上下型４１，５１間のクリアランスが偏ることなく均一なクリアランスを保って、被加工材４を加工することができる。
【００５７】
次いで、被加工材４に対する上型４１と下型５１の嵌合による成形が完了すると、（Ｄ）及び（Ｅ）に示すように、上型４１（及び第１連接部材４２）と下型５１（及び第２連接部材５２）とは、互いの軸心を一致させた状態で型開きされ互いに離脱する。このため、成形後に上下型４１，５１を被加工材４の成形部からスムーズに離脱させることができ、型開き時に上型４１と下型５１との軸心がずれることによる被加工材４の成形部位の変形を防止することができる。
【００５８】
本実施形態においては、以下に記載する効果を奏することができる。
【００５９】
離間して平行に配置されて互いに逆方向に同期して回転する主軸としての第１軸２１及び第２軸２２と、同じ半径位置において第１軸２１及び第２軸２２に固定されて旋回し、互いが第１軸２１と第２軸２２の配列面と平行な面内に位置しつつ接近及び離反する第１ピボット軸４５及び第２ピボット軸５５と、第１ピボット軸４５及び第２ピボット軸５５に夫々回転可能に軸支され、第１ピボット軸４５及び第２ピボット軸５５の旋回に伴い、これらと同期回転する第１副ピボット軸４６、第２副ピボット軸５６、及び、第１連接部材４２、第２連接部材５２からなる姿勢保持部材により互いの姿勢が保持された状態で接近して係合することにより型閉じされ且つ離反することにより型開きされる上型４１及び下型５１と、を備えたことを特徴とするロール成形装置を提供している。
【００６０】
即ち、上型４１及び下型５１は姿勢保持手段により互いの軸心を一致させた状態で接近して係合することにより型閉じされ且つ離反することにより型開きされるため、上下型４１，５１間のクリアランスが偏ることなく、上下型４１，５１間の全周にわたって均一なクリアランス状態により、被加工材４に対して成形加工を完了させることができる。また、上型４１と下型５１とは、互いの軸心を一致させた状態で型開きされ互いに離脱するため、成形後に上下型４１．５１を被加工材４の成形部からスムーズに離脱させることができ、型開き時に上型４１と下型５１との軸心がずれることによる被加工材４の成形部の変形を防止することができる。結果として、精密なクリアランスでの加工や深い成形加工を可能にすることができる。
【００６１】
姿勢保持部材として、第１軸２１及び第２軸２２の配列面内において、第１軸２１から離間して平行に配列され第１軸２１と同期して同一方向に回転する第１副軸２３に対して、第１ピボット軸４５と同じ半径位置に固定されて、第１ピボット軸４５と同期して旋回する第１副ピボット軸４６と、上型４１を固定して備え、第１ピボット軸４５及び第１副ピボット軸４６に夫々端部が軸支されてこれらピボット軸４５，４６の回転により公転しつつ第１軸２１と第２軸２２の軸配列方向に往復移動する第１連接部材４２と、第１軸２１及び第２軸２２の配列面内に第２軸２２から離間して平行に配列され第２軸２２と同期して同一方向に回転する第２副軸２４に対して、第２ピボット軸５５と同じ半径位置に固定されて、第２ピボット軸５５と同期して旋回する第２副ピボット軸５６と、下型５１を固定して備え、第２ピボット軸５５及び第２副ピボット軸５６に夫々端部が軸支されてこれらピボット軸５５，５６の回転により公転しつつ第１軸２１と第２軸２２の軸配列方向に往復移動する第２連接部材５２と、を備える。
【００６２】
即ち、同じ半径の回転軌跡を備えて上下で同じ位置に位置するよう旋回移動する第１ピボット軸４５と第１副ピボット軸４６及び第２ピボット軸５５と第２副ピボット軸５６とに、夫々の端部が軸支された第１連接部材４２及び第２連接部材５２に、上型４１及び下型５１を夫々固定している。このため、上下型４１，５１は、これらピボット軸４５，４６、５５，５６の回転により、その姿勢を変化させることなく公転して、第１軸２１と第２軸２２の軸配列方向に往復移動して、上型４１を下型５１に対して、互いの姿勢が保持された状態で接近して係合することにより型閉じさせ且つ離反させて型開きさせることができる。
【００６３】
また、第１ピボット軸４５及び第１副ピボット軸４６は、第１軸２１及び第１副軸２３に夫々固定されたロール４３，４４に取付けられ、第２ピボット軸５５及び第２副ピボット軸５６は、第２軸２２及び第２副軸２４に夫々固定されたロール５３，５４に取付けられている。このため、加工する被加工材４を第１軸２１及び第２軸２２に固定したロール４３，５３の被加工材４の肉厚分よりも若干大きな隙間に配置されると共に、第１、第２連接部材４２，５２のパンチ４１Ａとダイ穴５１Ａとの間により挟んで位置決めしつつ上下型４１，５１により加工することができる。
【００６４】
尚、この適用例における被加工材４の材料送りは、材料送り装置３００により行われるが、これに限られず、加工する被加工材４を第１軸２１及び第２軸２２に固定したロール４３，５３により挟んで位置決めしつつ上下型４１，５１により加工するようにしても良い。
【００６５】
第１軸２１及び第１副軸２３は、同一方向に同期して回転させる第１同期用歯車列３１を介して連結され、第２軸２２及び第２副軸２４は、同一方向に同期して回転させる第２同期用歯車列３１Ａを介して連結されている。このため、第１ピボット軸４５と第１副ピボット軸４６との同期、及び、第２ピボット軸５５と第２副ピボット軸５６との同期を、同期用歯車列３１により高剛性を維持しつつ高精度に得ることができる。
【００６６】
変形例では、第１軸２１及び第１副軸２３は、夫々タイミングプーリ３５，３６を一体に備え、当該両タイミングプーリ３５，３６にタイミングベルト３７を巻掛けて、同一方向に同期して回転させる第１同期用機構３０を介して連結され、第２軸２２及び第２副軸２４は、夫々タイミングプーリ３５Ａ，３６Ａを一体に備え、当該両タイミングプーリ３５Ａ，３６Ａにタイミングベルト３７Ａを巻掛けて、同一方向に同期して回転させる第２同期用機構３０Ａを介して連結されている。このため、第１ピボット軸４５と第１副ピボット軸４６との同期、及び、第２ピボット軸５５と第２副ピボット軸５６との同期を、タイミングプーリ３５，３６、３５Ａ，３６Ａとタイミングベルト３７，３７Ａによる簡単な機構により得ることができる。
【００６７】
ロール成形装置１は、上型４１と下型５１との係合により加工する被加工材４の送り速度を、第１及び第２ピボット軸４５，５５の被加工材４の搬送方向上流側から下流側への回転移動時における被加工材４への投影点の移動に同期させて送り速度を設定する。このため、上下型４１，５１の水平移動速度に同期させて被加工材４の水平送り速度を設定することができ、被加工材４と上下型４１，５１との間のすべりを無くして成形をすることができ、被加工材４の成形精度を向上させることができる。
【００６８】
ロール成形装置１は、上型４１と下型５１との係合により加工する被加工材４の送り速度を、第１及び第２ピボット軸４５，５５の被加工材４の搬送方向下流側から上流側への回転移動時においては、第１及び第２ピボット軸４５，５５の移動とは独立して設定する。このため、被加工材４を任意のピッチにより加工することができる。
【００６９】
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】
【００７０】
１  ロール成形装置
２  入口ガイド
３  出口ガイド
４  被加工材
１０  フレーム
１１  プレート
１２  連結部材
１３  連結プレート
２０Ａ  電動機
２０  入力軸
２１  第１軸
２２  第２軸
２３  第１副軸
２４  第２副軸
２５  入力ギヤ
２６，２６Ａ  主軸ギヤ
２７，３４，３４Ａ  アイドラ歯車
２８  材料送り装置駆動用歯車
３０，３０Ａ  同期用機構
３１，３１Ａ  同期用歯車列
３２，３２Ａ  駆動側歯車
３３，３３Ａ  従動側歯車
３５，３６，３５Ａ，３６Ａ  タイミングプーリ
３７，３７Ａ  タイミングプーリ
４１  上型
４２  第１連接部材
４３  上主ロール
４４  上従ロール
４５  第１ピボット軸
４６  第１副ピボット軸
５１  下型
５２  第２連接部材
５３  下主ロール
５４  下従ロール
５５  第２ピボット軸
５６  第２副ピボット軸
１００  上型用ロール機構
２００  下型用ロール機構
３００  材料送り装置
【図１Ａ】
2016198782.tif 000003
【図１Ｂ】
2016198782.tif 000004
【図１Ｃ】
2016198782.tif 000005
【図１Ｄ】
2016198782.tif 000006
【図１Ｅ】
2016198782.tif 000007
【図１Ｆ】
2016198782.tif 000008
【図２】
2016198782.tif 000009
【図３】
2016198782.tif 000010
【図４】
2016198782.tif 000011
【図５】
2016198782.tif 000012
【図６】
2016198782.tif 000013
【図７】
2016198782.tif 000014
【図８】
2016198782.tif 000015
【図９】
2016198782.tif 000016
【図１０】
2016198782.tif 000017
【図１１】
2016198782.tif 000018
【図１２】
2016198782.tif 000019