JP2010058165A - 走行プレノッチ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】所定の速度で搬送されている被加工材料にプレノッチ加工を施すことができる走行プレノッチ装置を提供すること
【解決手段】所定の搬送速度で搬送される被加工材料Ｍにプレノッチ加工を施すための走行プレノッチ装置１であって、前記被加工材料Ｍに対して前記プレノッチ加工を施す金型３０と、前記金型３０を被加工材料Ｍの搬送速度に同期して移動させる移動機構５０と、前記金型３０を上方から押圧するプレス機構７０とを備えていること。
【選択図】図１

Description

本発明は、走行プレノッチ装置に係り、特に、被加工材料が走行している（搬送されている）状態でプレノッチ加工、すなわち切り欠きや穴などを形成することが可能な走行プレノッチ装置に関する。

従来から、たとえばロール成形機などを用いて、様々な断面形状の被加工材料（たとえば、金属板）を成形していた。この場合に、被加工材料に切り欠きを形成したり、穴を形成する必要が生じる場合があり、このために、成形の前にプレノッチ装置を用いて穴や切り欠きなどを形成していた。

従来のプレノッチ装置の一例としては、図９に示すように、アンコイラ１０３とロール成形機１０９の間に配置されている。そして、プレノッチ装置１０１の上流側と下流側の両方に、ルーピング部１１１が形成されている。ルーピング部１１１を設ける理由は以下の通りである。すなわち、従来のプレノッチ装置１０１は被加工材料Ｍが停止した状態でプレノッチ加工を行うため、プレノッチ装置１０１において被加工材料Ｍを一旦停止する必要がある。一方、アンコイラ１０３は被加工材料Ｍを一定速度で送り出し、またロール成形機１０９は被加工材料Ｍを一定速度で搬送しながら成形作業を行う。このため、プレノッチ装置１０１において、被加工材料Ｍが一端停止した場合でも、アンコイラ１０３やロール成形機１０９を停止させることなく作業を継続するために、ルーピング部１１１で速度差を吸収しているのである。

しかしながら、従来のプレノッチ装置には以下のような問題があった。
（１）プレノッチ装置の上流側と下流側にルーピング部を設ける必要があるため、工事費を含め費用が非常に掛かってしまい、また、ルーピング部の設置スペースも必要となる。

（２）被加工材料自体がルーピング部で大きく変形してしまう場合もある。
（３）フィーダー時に傷が入る可能性もある。
（４）フラットバーのように撓まない被加工材料を冷間ロール成形機で加工する場合、ルーピング部を設けることができないため、仮に事前の切り欠き加工等が必要な場合でも不可能である。

（５）全ての必要な切り欠き等を形成した後にロール成形機で被加工材料を成形する場合、切り欠きを形成したことが原因で、成形時に不要な変形が発生してしまう場合がある。これを防止するためには、成形の途中や成形後に穴や切り欠きの形成をする必要があるが、成形の途中や成形後に加工を施したい場合でも、成形の途中や成形後の製品では剛性があるためルーピング部を形成することができない。

上記課題を解決するために、本発明は、所定の搬送速度で搬送される被加工材料にノッチ加工を施すための走行プレノッチ装置であって、前記被加工材料に対して前記ノッチ加工を施す金型と、前記金型を被加工材料の搬送速度に同期して移動させる移動機構と、前記金型を上方から押圧するプレス機構とを備えている、という構成を採っている。

また、前記移動機構は、前記被加工材料の搬送方向に沿って設置されているガイドレールと、前記ガイドレールに係合されると共に前記金型が載置される移動ステージと、前記ガイドレールと平行に設置されるボールネジと、前記移動ステージに取り付けられると共に前記ボールネジに螺合する雌ネジブロックと、前記ボールネジを回転駆動するサーボモータとを備えている、という構成を採っている。

また、前記金型は、前記被加工材料を上下方向から保持する少なくとも１つの下型と、この下型に対して上下方向に相対移動可能な上型とを備えている、という構成を採っている。

また、前記移動機構には、前記プレス機構との間の相対移動を許容する上方レール係合手段が設けられている、という構成を採っている。
更に、前記上方レール係合手段は、前記プレス機構に設けられたプレス板を抱えるように設けられた断面逆Ｌ字状の部材である、という構成を採っている。

本発明によれば、被加工材料に切り欠きや穴を形成する場合でも、被加工材料を移動させながら走行プレノッチ装置で加工できるので、走行プレノッチ装置の前後にルーピング部を設ける必要がない。このため、設置スペースを抑制することができる。また、走行プレノッチ装置を使用した場合、ロール成形の途中で切り欠き加工などをすることも可能となり、成形加工の自由度が飛躍的に向上することとなる。

以下に、図面を参照しながら本発明の一実施形態に係る走行プレノッチ装置について説明する。
［全体概要］
図１に示すように、本実施形態の走行プレノッチ装置１は、被加工材料Ｍに切り欠きの形成等のプレノッチ加工を施す金型３０と、金型３０を被加工材料Ｍの移動速度に同期させて移動させる移動機構５０と、金型３０を押圧するプレス機構７０と、を備えている。

［金型］
図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ金型３０の上面図及び正面図を示している。この金型３０は、被加工材料Ｍの搬送方向に沿って並んだ２組の金型３０（上流側金型３０ａと下流側金型３０ｂ）からなる。この金型３０は、被加工材料Ｍを保持する下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２と、加工用刃物を担持する上型３０ａ３，３０ｂ３とからなる。上型３０ａ３，３０ｂ３と下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２とは、鉛直方向に向かって設けられたガイドポール３１によって係合されている。上型３０ａ３，３０ｂ３は、ガイドポール３１に沿って下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２に対して上下移動可能となっている。また、ガイドポール３１の表面には、上型３０ａ３，３０ｂ３と下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２との間に所定のコイルバネ３３が介挿されている。これにより、外力が加わっていない状態では、上型３０ａ３，３０ｂ３が下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２に対して所定の距離だけ離間するようになっている。尚、本実施形態の下型は、上下に離間したそれぞれ２つの下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２から構成されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、１つの下型で被加工材料を保持しても良いし、３つ、４つ或いは５つ以上の下型を用いるようにしてもよい。

下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２は、上下方向に離間している第１下型３０ａ１．３０ｂ１と第２下型３０ａ２，３０ｂ２とからなる。そして、この第１下型３０ａ１．３０ｂ１と第２下型３０ａ２，３０ｂ２との間を被加工材料Ｍが搬送されるようになっている。これら第１下型３０ａ１．３０ｂ１と第２下型３０ａ２，３０ｂ２との間の隙間は、加工する材料の厚みに応じて調整できるようになっていることが望ましい。

また、上型３０ａ３，３０ｂ３には形成する穴や切り欠きの形状に対応した刃物が担持されており、一方、下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２にも穴や切り欠きの形状に対応した開口が形成されている。そして、上型３０ａ３，３０ｂ３が下型３０ａ１，３０ａ２および３０ｂ１，３０ｂ２に近接することで上型３０ａ３，３０ｂ３の刃物で被加工材料Ｍがプレノッチ加工されるようになっている。

［移動機構］
次に、金型３０を移動させるための移動機構５０について説明する。図１に示すように、移動機構５０は、金型３０を担持する移動ステージ５１と、移動ステージ５１が係合されるガイドレール５３と、このガイドレール５３と平行に設けられているボールネジ５５と、このボールネジ５５を回転駆動するためのサーボモータ５７を備えている。

移動ステージ５１は、図３に示すように、金型３０を上面に直接担持するステージ板５１ａと、このステージ板５１ａの４隅から鉛直上方に向かって立設されているステージポール５１ｂと、このステージポール５１ｂに係合され、金型３０を上方から押圧できるようになっている天面板５１ｃとを備えている。また、ステージ板５１ａの端部には、図１に示すように、雌ネジブロック５１ｄが一体的に取り付けられており、この雌ネジブロック５１ｄは後述するボールネジ５５と螺合している。

ステージポール５１ｂは円柱状の部材であり、天面板５１ｃの四隅に形成された貫通穴に挿通されている。すなわち、後述するプレス機構７０によって天面板５１ｃが鉛直下方に押圧されると、その力は天面板５１ｃに加わる。このため、天面板５１ｃはステージポール５１ｂに案内されて、略水平状態を維持したままステージ板５１ａの方向に向かって下降する。そして、この天面板５１ｃの下降移動が金型３０の上型３０ａ３（３０ｂ３）に伝達され、上型３０ａ３（３０ｂ３）が下型に向かって下降することとなる。図３は、本実施形態の金型３０の側面図を示しており、図３（Ａ）が上型３０ａ３（３０ｂ３）が下降していない状態を示し、図３（Ｂ）が上型３０ａ３（３０ｂ３）が下降した状態を示している。

また、天面板５１ｃの上面には、断面が逆L字状の上方レール係合手段５１ｅが取り付けられている。この上方レール係合手段５１ｅは、プレス機構７０側に取り付けられたプレス板７１と係合し、このプレス板７１と移動機構５０との、被加工材料Ｍの搬送方向に沿った相対移動を許容するようになっている。これは、プレス機構７０から移動ステージ５１が押圧力を受けている場合でも、移動機構５０がガイドレール５３に沿って移動できるようにするためである。

一方、ステージ板５１ａの下方に２本のガイドレール５３が設けられており、ステージ板５１ａの下面には、各ガイドレール５３に係合される下方レール係合手段５１ａ１が取り付けられている。この下方レール係合手段５１ａ１は、くびれた断面形状を有するガイドレール５３に対応した断面形状を有しており、ガイドレール５３の長手方向に沿った移動のみが許容されるようになっている。尚、下方レール係合手段５１ａ１及びガイドレール５３の数は２本に限定されるものではなく、３本や４本或いはそれ以上設けるようにしてもよい。

ボールネジ５５は、ガイドレール５３と平行に設置されており、その長さは走行プレノッチ装置１の略全長にわたっている。そして、ボールネジ５５はその一端部において、カップリング機構５５ａを介してサーボモータ５７と連結されている。サーボモータ５７は、図示しない制御部からの制御信号を受信し、正転及び逆転するようになっている。また、回転速度も制御信号に基づいて制御される。そして、ボールネジ５５は、上記したようにステージ板５１ａに取り付けられた雌ネジブロック５１ｄと螺合している。このため、ボールネジ５５が回転すると、これに伴って雌ネジブロック５１ｄが移動し、この移動がステージ板５１ａの移動として伝達される。

［プレス機構］
次に、プレス機構７０について説明する。図１に示すように、プレス機構７０は、一般的なクランク式である。すなわち、クランクシャフト７３が所定の軸受け７５に回転自在に支持されている。そして、クランクシャフト７３には、その一端部にフライホール７７とクラッチ７９が取り付けられている。フライホイール７７には図示しない電動モータが連結されており、電動モータの回転駆動力が伝達されるようになっている。また、クラッチ７９は、フライホイール７７とクランクシャフト７３との係合及び離脱を切り換えるためのものである。

クランクシャフト７３には、偏心カム８１が取り付けられており、その偏心カム８１の外側にクランクアーム８３が嵌合されている。このため、クランクシャフト７３が回転すると、これと同時に偏心カム８１が回転する。この回転に伴い偏心カム８１が偏心するため、クランクアーム８３が上下方向に移動することとなる。このクランクアーム８３の上下方向移動が押圧部材８５に伝達され、最終的にプレス板７１への押圧力として作用する。尚、上記したプレス機構７０の構造は一例であり、油圧式などのその他の原理を用いたプレス機構であってもよい。

［作用］
次に、本実施形態に係るプレノッチ機構１の作用について説明する。
図４は、本実施形態に係る走行プレノッチ装置１を備えた成形システムを示す概略図である。まず、被加工材料（たとえば金属板）がアンコイラ３から送り出される。アンコイラ３から送り出された被加工材料Ｍは、レベラ５によって曲がりが矯正される。レベラ５は、以上の機能の他、コイルにテンションを掛けている。仮に、走行プレノッチ装置でプレスを行う際に、被加工材料が撓でしまうと、穴あけの精度が低下したり、測長装置で正確な測長ができないからである。

レベラ５から出た被加工材料Ｍはシャーウェルダ７を通過する。シャーウェルダ７は被加工材料Ｍが無くなった時に、次の被加工材料Ｍと突き合わせ溶接をして、被加工材料Ｍの連続性を保つための溶接機である。

シャーウェルダ７を出た被加工材料Ｍは走行プレノッチ装置１に取り込まれる。走行プレノッチ装置１に取り込まれた被加工材料Ｍは、移動ステージ５１の上流側及び下流側に配置されている材料ガイド機構６１によってガイドされている。この材料ガイド機構６１は、被加工材料Ｍを上下方向から挟むと共に、被加工材料Ｍの幅方向の両側から被加工材料Ｍを挟むように配置されているため、被加工材料Ｍは常に搬送経路に沿って移動することとなる。

また、被加工材料Ｍは下型の第１下型３０ａ１，３０ｂ１と第２下型３０ａ２，３０ｂ２との間に挿通されており、穴や切り欠きを形成する際にも、不要な動きが発生しないようになっている。ここで、図１（Ａ）は移動ステージ５１が搬送方向の上流側に位置している状態を示している。この状態で、移動機構５０が作動する。すなわち、被加工材料Ｍにおける加工を施す部位と、これに対応する金型３０の位置とが一致した場合に、サーボモータ５７が回転を始める。サーボモータ５７の回転速度は、ボールネジ５５によって移動ステージ５１が被加工材料Ｍの移動速度と同じになる値である。このため、被加工材料Ｍと移動ステージ５１との相対速度がゼロになる。

次に、プレス機構７０が作動する。すなわち、クラッチ７９が係合されてフライホイール７７の回転力がクランクシャフト７３に伝達される。これにより、クランクアーム８３が下方に移動して押圧部材８５を下方に移動させる。押圧部材８５の下方移動はそのままプレス板７１に伝達され、移動ステージ５１の天面板５１ｃを下方へ押し下げる力となる。このとき、プレス板７１と天面板５１ｃとは上方レール係合手段５１ｅ（図３参照）によって係合されているため、被加工材料Ｍの移動方向に沿ってプレス板７１と天面版５１ｃとの間の相対移動が許容される。

図５は、移動ステージ５１が搬送方向の下流側に移動した状態を示している。これは、走行しながら切り欠きや穴の加工が完了した場合である。この状態から、プレス機構７０のプレス板７１が上昇して、天面板５１ｃも上昇する。そして、サーボモータ５７が逆回転して、移動ステージ５１が図１（Ａ）に示すように上流側に戻る。これにより、次の加工工程の準備が完了し、上記した工程が繰り返されることとなる。

尚、図４における成形装置９に装備されている測長装置１１は、被加工材料の長さを測長して、その測長データを走行プレノッチ装置1にフィードバックし、移動機構の制御を行う。測長にはメジャーリングロールあるいはレーザ測長等により行われる。本願の場合にはメジャーリングロールを採用している。

図６は、本実施形態に係る走行プレノッチ装置１で形成される切り欠きＮの一例である。この図は、被加工材料Ｍが平板状の状態でプレノッチ加工したものである。この後、ロール成形機９（図４参照）によって所定の断面形状に成形される。これにより、所定の切り欠きが形成された長尺部材を製造することができる。また、図７は、断面をＣチャンネル材状に成形した後に、切り欠きＮ１を形成した場合の被加工材料Ｍ１を示す斜視図である。加工によっては、平板状の段階で切り欠き加工を施すと、成形の際に不要な変形が生じてしまい、寸法精度の高い加工品が得られない場合がある。このため、ある程度成形加工を施した後に、走行プレノッチ装置１でプレノッチ加工を行い、その後更にロール成形機で成形加工を行う。これにより、寸法精度の高い切り欠き付き成形材を得ることができる。

また、図８に示すように、２台の成形装置９の間に更に走行プレノッチ装置１を配置するようにしてもよい。こうすることで、一次成形に後にプレノッチ加工を施し、更に二次成形を行うことが可能となる。

本発明は、被加工材料に切り欠きや穴を形成するプレノッチ装置に利用することが可能である。特に、被加工材料が常時移動している装置に好適に適用できる。

本発明の一実施形態に係る走行プレノッチ装置を示す図であり、図１（Ａ）じゃ正面図を示し、図１（Ｂ）は右側面図を示す。 図１に開示された走行プレノッチ装置で用いられる金型を示す図であり、図２（Ａ）は上面図を示し、図２（Ｂ）は正面図を示す。 図２に開示された金型を移動ステージ上に載置した状態を示す側面図であり、図３（Ａ）は上型が下降していない状態を示し、図３（Ｂ）は上型が下降した状態を示す。 図１に開示した走行プレノッチ装置を用いる成形システムを示す概略図である。 図１に開示した走行プレノッチ装置において、移動ステージが下流側に移動した状態を示す正面図である。 図１に開示した走行プレノッチ装置によって切り欠きを形成した被加工材料の平面図である。 成形加工後に切り欠きを形成した被加工材料の斜視図である。 成形装置の間にも走行プレノッチ装置を配置した場合の成形システムを示す概略図である。 従来のプレノッチ装置を用いた成形システムの概略図である。

Claims (5)

1. 所定の搬送速度で搬送される被加工材料にプレノッチ加工を施すための走行プレノッチ装置であって、
   前記被加工材料に対して前記プレノッチ加工を施す金型と、前記金型を被加工材料の搬送速度に同期して移動させる移動機構と、前記金型を上方から押圧するプレス機構とを備えていることを特徴とする走行プレノッチ装置。
2. 前記移動機構は、前記被加工材料の搬送方向に沿って設置されているガイドレールと、前記ガイドレールに係合されると共に前記金型が載置される移動ステージと、前記ガイドレールと平行に設置されるボールネジと、前記移動ステージに取り付けられると共に前記ボールネジに螺合する雌ネジブロックと、前記ボールネジを回転駆動するサーボモータとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の走行プレノッチ装置。
3. 前記金型は、前記被加工材料を上下方向から保持する少なくとも１つの下型と、この下型に対して上下方向に相対移動可能な上型とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の走行プレノッチ装置。
4. 前記移動機構には、前記プレス機構との間の相対移動を許容する上方レール係合手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の走行プレノッチ装置。
5. 前記上方レール係合手段は、前記プレス機構に設けられたプレス板を抱えるように設けられた断面逆Ｌ字状の部材であることを特徴とする請求項４に記載の走行プレノッチ装置。

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