JP2001353529A

JP2001353529A - フレキシブルロール成形装置

Info

Publication number: JP2001353529A
Application number: JP2000177988A
Authority: JP
Inventors: Isamu Yamashita; 勇山下; Hiroaki Sato; 広明佐藤; Takahiro Ota; 高裕太田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-12-25

Abstract

(57)【要約】【課題】フレキシブルロール成形装置に関し、板厚が
変化しても板曲面の成形を正確に行う。【解決手段】架台３０の両側に支持材３１，３２で上
側に複数の油圧シリンダ１を、下側にネジ式ロール支持
装置を配設し、それぞれ調心軸受１２を介して可撓ロー
ル１０ａ，１０ｂを支持する。ロール１０ａ，１０ｂ
は、調心軸受の曲面上で摺動し、傾斜可能であり、かつ
回転軸１３ａ，１３ｂで連結され、動力伝達軸１４ａ，
１４ｂで回転駆動される。ロール１０ａ，１０ｂはシリ
ンダ１及び支持装置１１ｂで上下の位置調整され、板４
０の加工曲面が設定され固定される。ロール１０ａ，１
０ｂが回転することにより板４０の曲面が形成される
が、板材の厚さが変化しても油圧シリンダ１により吸収
され、又、油圧の加圧力を変化することにより曲面の曲
率も変化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフレキシブルロール
成形装置に関し、複雑な三次元曲面を有する板金加工を
行うことができると共に、加工中に板厚が変化したり、
弾性変形等がある場合に、これを吸収し、ロール交換等
の手間を少なくしたものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の提案されているフレキシブ
ルロール成形装置の正面図である。図において、架台３
０には両側に支持材３１，３２が立設し、その間に上下
の部材３３，３４で複数のネジ式ロール支持装置１１
ａ，１１ｂが横方向に複数配列し、かつ上下に支持され
ている。ロール支持装置１１ａ，１１ｂの先端には調心
軸受１２が取付けられており、調心軸受１２の曲面には
面に沿って摺動し、傾斜可能に可撓ロール１０が取付け
られている。可撓ロール１０ａ，１０ｂはそれぞれ上，
下のネジ式ロール支持装置１１ａ，１１ｂに対向して取
付けられており、加工すべき板４０を挟んで板に上下か
ら当接し、回転することにより板に曲面形状を与える。

【０００３】ネジ式ロール支持装置１１ａ，１１ｂは加
工すべき板４０の幅方向曲面形状に沿って、それぞれ横
方向に配列しており、ネジ式の駆動により調心軸受１２
と可撓ロール１０ａ，１０ｂを上下動させて位置を調節
して所望の板曲面形状に合わせて固定し、板幅方向の形
状を設定している。このように形状を設定した上下の可
撓ロール１０ａ，１０ｂは、それぞれ横方向は回転軸１
３ａ，１３ｂで連結されており、回転軸１３ａ，１３ｂ
はボールネジで可撓ロール１０ａ，１０ｂに連結し、か
つ軸方向にも移動可能な構成となっている。回転軸１３
ａ，１３ｂは一方の側が動力伝達軸１４ａ，１４ｂに接
続され、動力伝達軸１４ａ，１４ｂはユニバーサルジョ
イント１５により、それぞれギヤボックス１６に接続さ
れ、図示省略のモータにより回転駆動される。動力伝達
軸１４ａ，１４ｂが回転すると回転軸１３ａ，１３ｂが
回転し、可撓ロール１０ａ，１０ｂが回転駆動され、複
数の可撓ロール１０ａ，１０ｂで設定された曲面に沿っ
て板４０は、上，下のロール１０ａ，１０ｂの間を図中
紙面に直交する方向に移動する過程において設定された
曲面が形成される。

【０００４】図６は上記の従来の成形装置の側面図であ
る。図示のように装置の中央には、上，下にネジ式ロー
ル支持装置１１ａ，１１ｂが配置され、支持装置１１
ａ，１１ｂの先端には調心軸受１２を介して可撓ロール
１０ａ，１０ｂが取付けられ板４０を挟持している。板
４０は図中右側から左側へ移動し、図では板４０に長手
方向の曲面を形成させている。可撓ロール１０ａ，１０
ｂの両側には入口側ロール１８と出口側ロール１９と
が、それぞれ板４０を挟んで配置されており、ロール１
８，１９の位置を上下に調節することにより、板４０の
長手方向の曲面を形成させることができる。従って、こ
のような成形装置によれば、動力伝達軸を回転すること
により、板４０の板幅方向の曲面は上下の複数の可撓ロ
ール１０ａ，１０ｂで設定した曲面形成に、又、板４０
の長手方向の曲面は入口側ロール１８と出口側ロール１
９の上下方向の位置により曲面を形成させることができ
る。

【０００５】図７は従来の成形装置の回転軸１３の構成
を示す正面図であり、可撓ロール１１ａの例を示してい
る。図示のように可撓ロール１１ａはボールジョイント
２０とスプライン２１を有する軸により互いに連結され
ており、調心軸受１２の曲面に沿って可撓ロール１１ａ
と一体の軸受部２１が摺動して移動し、可撓ロール１１
ａを傾斜可能とし、又、軸方向にはスプライン２１によ
り互いに軸方向にも移動可能な構造である。このような
構成により、上下のネジ式ロール支持装置１１ａ，１１
ｂを上下に位置調整することにより可撓ロール１０ａ，
１０ｂが自由に傾斜すると共に軸方向にも移動し、板幅
方向の任意の曲面を形成することができる。

【０００６】図８は従来の成形装置において入口側、出
口側ロールの位置を調整し、目標とした曲面に調整する
制御のブロック図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は（ａ）
におけるＡ−Ａ矢視図である。（ａ）においてコントロ
ーラ２４ではセンサ２２，２３からの曲面からの距離の
信号を取込み、予め設定した曲面との差を求め、その差
が許容範囲を超えていれば、パルスモータ２５，２６を
駆動してその差を小さくする方向に入口側ロール１８と
出口側ロール１９を上下動させる。このように板の長手
方向の形状の調整は入口側、出口側のロール押込量Ｄを
変えることにより行う。又、（ｂ）に示すように板幅方
向の形状の調整は、入口側ロール１８を左右の平ロール
とし、上ロール１８ａと下ロール１８ｂとの位置Ｓ₁，
Ｓ₂，Ｓ ₃，Ｓ₄の左右の位置を変えることにより形状
の調整ができる。又、出口側ロールも同様に位置を制御
して形状の調整ができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
フレキシブルロール成形方法は、板幅方向に上下に並設
した複数のネジ式ロール支持装置１１ａ，１１ｂで上下
の位置をネジにより調整してその下端の可撓ロール１０
ａ，１０ｂの位置決めを行って板幅方向曲面を設定し、
板長手方向の曲面は可撓ロール１０ａ，１０ｂ両側に配
置した入口側ロール１８と出口側ロール１９の上下の位
置を調整して設定し、可撓ロール１０ａ，１０ｂを傾斜
可能で、かつ軸方向移動可能な回転軸１３により連結
し、回転軸１３ａ，１３ｂを動力伝達軸１４ａ，１４ｂ
で回転させることにより成形加工をしている。

【０００８】このような従来の成形装置においては、形
状加工すべき板材の板厚に変化があると、可撓ロール１
０ａと１０ｂとの隙間はあらかじめネジ式の支持装置１
１ａ，１１ｂの位置設定により決まっており、仮に板厚
が隙間より大きくなると板の通過に無理な力が加わるの
で、これを回避するためには可撓ロール１０ａ，１０ｂ
の隙間を複数の位置において細かく調整する必要があ
る。

【０００９】又、降伏点の高い材料では、ロールを加圧
しないと十分な変形を与えられず、又、成形する曲面の
形成毎に可撓ロールの形状も取替えなければならない。
これらの問題をすべて解決するためには、複雑な制御を
必要とし、装置そのものが大がかりとなり実用的な装置
とはならず、簡略な構成で、精度の良い装置の開発が望
まれていた。

【００１０】そこで本発明では、簡略な構成により、複
雑な制御を必要とせずに、しかも成形性も良好なフレキ
シブルロール成形装置を提供することを課題としてなさ
れたものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題を解
決するために次の（１）〜（４）の手段を提供する。

【００１２】（１）所定の幅で上，下一対のロールを並
設し、上ロールは上側支持装置、下ロールは下側支持装
置でそれぞれ上下位置調整及び回転可能に支持し、前記
並設された上ロールは上側回転軸で、前記並設された下
ロールは下側回転軸でそれぞれ連結され前記それぞれの
一対の上，下ロールの垂直方向の位置を前記上側，下側
支持装置で設定して固定した後、各一対の上，下ロール
間に加工すべき板を挟持し同上，下のロールを前記上
側，下側回転軸で回転させ前記板に曲面を形成させるフ
レキシブルロール成形装置において、前記上側支持装置
は油圧シリンダ又は空気圧シリンダとし、各上側ロール
には所定の一定圧力を付加したことを特徴とするフレキ
シブルロール成形装置。

【００１３】（２）前記油圧シリンダ又は空気圧シリン
ダには圧力調整手段を備え、加工中に加圧力を変化させ
て設定した曲面で加工する板の曲率を変化させて調整す
ることを特徴とする（１）記載のフレキシブルロール成
形装置。

【００１４】（３）前記一対の上，下ロールの断面形状
は一方が凸状曲面、他方が平坦面のロールであることを
特徴とする（１）記載のフレキシブルロール成形装置。

【００１５】（４）前記一対の上，下ロールの断面形状
は、上，下共凸状曲面のロールであることを特徴とする
（１）記載のフレキシブルロール成形装置。

【００１６】本発明の（１）においては、上側支持装置
は油圧シリンダか又は空気圧シリンダであり、板を成形
中に板材の厚さが変化すると、その変化はシリンダのク
ッションにより吸収され、従来のネジ式で固定されたも
のとは異なり、上，下ロール間を容易に板材が通過する
ことができ、正確な曲面の成形が可能となる。又、油圧
又は空気圧シリンダの加圧力を高く設定しておけば、高
強度アルミ材でもスプリングバック量を押さえることが
できる。

【００１７】本発明の（２）では、油圧又は空気圧シリ
ンダの加圧力を板成形加工中に圧力調整手段により所望
の値に変化させることにより加工すべき曲面の曲率を変
化して調整することが可能となり、油圧や空気圧の簡単
な圧力調整のみにより形状の曲率変化をさせることがで
きる。

【００１８】本発明の（３）では、ロールの断面形状が
一方が凸状曲面で他方が平坦面であるので、いずれか一
方に曲面を形成するときには板の曲げ幅の範囲が大きく
設定でき、又、（４）の発明でも両方のロールが凸状曲
面であり、上，下いずれの方向の曲面も幅広く設定する
ことができ、形成すべき曲面形状によってロールを交換
することなく広範囲の曲面の成形に同一のロールで対応
することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の実
施の一形態に係るフレキシブルロール成形装置の正面図
である。図において本実施の一形態の特徴部分は、図５
に示し従来の成形装置のネジ式ロール支持装置１１ａ，
１１ｂのうち、上側の支持装置１１ａに代えて油圧シリ
ンダ１を配列し、油圧供給ライン２を備えたものであ
り、その他の構成は図１と同じ構成である。

【００２０】図２は図１に示す成形装置の側面図であ
り、上側のみが油圧シリンダ１であり、油圧シリンダ１
のピストンの先端には調心軸受１２が取付けられ、調心
軸受１２には、従来と同じく軸受の曲面に沿って傾斜し
て移動可能な可撓ロール１０ａが組み込まれており、下
側のネジ式ロール支持装置１１ｂ先端の可撓ロール１０
ｂとの間に板４０を挟持する構成である。

【００２１】このような構成の実施の形態における成形
装置の作用は、従来例で説明したものと同じであるので
詳しい説明は省略するが、本発明では、従来の装置に加
えて次のような特徴を有する。即ち、上側の油圧シリン
ダ１については、それぞれ板幅方向の上側の曲面の位置
調整は、従来の機械式のネジに代わって油圧ピストンの
上下により行われ、下側の位置は従来と同様にネジ式ロ
ール支持装置１１ｂで行われ、位置が設定される。位置
設定後は、各油圧シリンダ１には所定の一定圧力を付加
しておく。

【００２２】上記構成において動力伝達軸１４ａ，１４
ｂを回転させ、各可撓ロール１０ａ，１０ｂを回転させ
ると、板４０は可撓ロール１０ａ，１０ｂ間の隙間を通
り予め設定された板幅方向の曲面が形成されるが、ここ
で板材に厚みの変化があっても、油圧シリンダ１の油圧
のクッションによりこれを吸収し、板を容易に通過でき
るので予め設定された形状の曲面を正確に成形すること
ができる。

【００２３】又、下側のネジ式ロール支持装置１１ｂの
位置は、そのままとし、油圧シリンダ１の加圧力を種々
変化させることによっても板幅方向の形状を変えること
ができる。従来の装置では上側，下側共ネジ式ロール支
持装置であったので、例えば上側のみ上下の位置を変化
させる場合でも操作が容易ではなかったが、本発明では
油圧の加圧力であるのでその設定は容易になされる。
又、更に、上側を油圧シリンダ１にすることにより、高
強度アルミ材の加工でも加圧力を高くすることにより成
形後のスプリングバック量を押さえる効果がある。

【００２４】又、本発明の実施の形態においては、上側
の油圧シリンダ１で板幅方向の形状を成形する例で説明
したが、油圧シリンダを可撓ロールではなく、図２に示
す入口側ロール１８、出口側ロール１９の上側ロールに
適用して可撓ロール１０ｂと同様に加圧力を加え、油圧
によるクッション効果を持たせて長手方向の板厚が大き
くなった場合の通過をクッション効果により容易ならし
めることもできる。又、更に、油圧シリンダの加圧力を
変化させるようにして板長手方向の曲率を変化させ、調
整することもできる。

【００２５】又、上記の例では油圧シリンダ１の例で説
明したが、油圧の代わりに空気圧シリンダも使用するこ
とができ、空気圧の場合には油圧よりも更に大きなクッ
ション効果が得られるもので、板材の板厚が大きく変動
するような板の成形では有効となるものである。

【００２６】図３は本発明の実施の形態で用いられる可
撓ロールの断面を示し、（ａ），（ｂ）は従来のもの、
（ｃ），（ｄ）は本発明に適用される改良型のロールで
ある。従来の（ａ）では上側ロールは凸状の曲面５０、
下側が凹状の曲面５１で両側には平坦面５３，５４を形
成し、凹状の曲面を形成する場合の可撓ロールであり、
（ｂ）は上，下共平坦な面５５，５６を有する例であ
る。これに対し、本発明では、（ｃ）は上側の凸状曲面
５０、下側が平坦な面５６を有し、凸状の曲面を形成す
る場合でＬ₁の範囲で広範囲の板の曲面の成形が可能と
なる。（ｄ）は上下共凸状曲面５０を有するロールであ
り、Ｌ₂の広範囲にわたって凸状から凹状のあらゆる板
の曲面を形成可能とするものである。又、従来の（ａ）
のロールでは端部５３，５４において曲げ戻りが生じた
が、本発明の（ｃ）では下側が平坦な面５６であり、曲
げ戻りは防止される。なお、（ｃ）においては上，下の
ロールの形状が逆でも良いことはもちろんである。

【００２７】図４は本実施の形態の成形装置において上
側油圧シリンダ１の加圧力を変化させた場合の板の曲率
の変化を示した試験結果である。図において、板材とし
ては厚さ０．０７１インチ（１．７ｍｍ）の２０２４−
Ｔ３Ｃのアルミ材を使用し、板幅方向の複数の可撓ロー
ルで形成する曲率半径を５００mmに設定した場合のロー
ル加圧トルクと曲率の変化をプロットした図である。図
において丸印は長手方向曲率、三角印は断面の曲率を示
す。図示のように、油圧シリンダの加圧、即ち、ロール
加圧トルクを増加してゆくと、曲率は小さくなる傾向が
あり、この結果から設定された曲面形状で加工中に油圧
シリンダの加圧力を変化させると形状の曲率を変えるこ
とができることがわかる。

【００２８】以上説明のように本実施の形態のフレキシ
ブルロール成形装置においては、上側の可撓ロール１０
ａを油圧シリンダ１で保持する構成としたので、加工中
に板材の板厚が変化しても、油圧シリンダのクッション
でこれを吸収することができ、又、油圧シリンダ１の加
圧力を変化することにより加圧中の板材の曲率を変化さ
せ、曲面の形状を調整することができる。

【００２９】

【発明の効果】本発明のフレキシブルロール成形装置
は、（１）所定の幅で上，下一対のロールを並設し、上
ロールは上側支持装置、下ロールは下側支持装置でそれ
ぞれ上下位置調整及び回転可能に支持し、前記並設され
た上ロールは上側回転軸で、前記並設された下ロールは
下側回転軸でそれぞれ連結され前記それぞれの一対の
上，下ロールの垂直方向の位置を前記上側，下側支持装
置で設定して固定した後、各一対の上，下ロール間に加
工すべき板を挟持し同上，下のロールを前記上側，下側
回転軸で回転させ前記板に曲面を形成させるフレキシブ
ルロール成形装置において、前記上側支持装置は油圧シ
リンダ又は空気圧シリンダとし、各上側ロールには所定
の一定圧力を付加したことを特徴としている。

【００３０】このような構成により、上側支持装置は油
圧シリンダか又は空気圧シリンダであり、板を成形中に
板材の厚さが変化すると、その変化はシリンダのクッシ
ョンにより吸収され、従来のネジ式で固定されたものと
は異なり、上，下ロール間を容易に板材が通過すること
ができ、正確な曲面の成形が可能となる。又、油圧又は
空気圧シリンダの加圧力を高く設定しておけば、高強度
アルミ材でもスプリングバック量を押さえることができ
る。

【００３１】本発明の（２）では、油圧又は空気圧シリ
ンダの加圧力を板成形加工中に圧力調整手段により所望
の値に変化させることにより加工すべき曲面の曲率を変
化して調整することが可能となり、油圧や空気圧の簡単
な圧力調整のみにより形状の曲率変化をさせることがで
きる。

【００３２】本発明の（３）では、ロールの断面形状が
一方が凸状曲面で他方が平坦面であるので、いずれか一
方に曲面を形成するときには板の曲げ幅の範囲が大きく
設定でき、又、（４）の発明でも両方のロールが凸状曲
面であり、上，下いずれの方向の曲面も幅広く設定する
ことができ、形成すべき曲面形状によってロールを交換
することなく広範囲の曲面の成形に同一のロールで対応
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態に係るフレキシブルロー
ル成形装置の正面図である。

【図２】図１に示す成形装置の側面図である。

【図３】本発明の実施の一形態に係るフレキシブルロー
ル成形装置のロール断面図であり、（ａ），（ｂ）は従
来のロール、（ｃ），（ｄ）は本発明に適用されるロー
ルを、それぞれ示す。

【図４】本発明の実施の一形態に係るフレキシブルロー
ル成形装置において上側ロールを加圧した場合の板の曲
率変化を示す図である。

【図５】従来のフレキシブルロール成形装置の正面図で
ある。

【図６】図５に示す従来のフレキシブルロール成形装置
の側面図である。

【図７】従来のフレキシブルロールの回転軸を示す正面
図である。

【図８】従来のフレキシブルロール成形装置の曲面の調
整方法の一例を示し、（ａ）は板長手方向、（ｂ）は
（ａ）におけるＡ−Ａ矢視図であり、板幅方向の曲面の
調整を示す。

【符号の説明】

１油圧シリンダ２油圧供給ライン１０ａ，１０ｂ可撓ロール１１ａ，１１ｂネジ式ロール支持装置１２調心軸受１３回転軸１４動力伝達軸１５ユニバーサルジョイント１６ギヤボックス１８入口側ロール１９出口側ロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐藤広明名古屋市港区大江町10番地三菱重工業株式会社名古屋航空宇宙システム製作所内 (72)発明者太田高裕兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号三菱重工業株式会社高砂研究所内Ｆターム(参考） 4E063 AA01 BB01 BB10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の幅で上，下一対のロールを並設
し、上ロールは上側支持装置、下ロールは下側支持装置
でそれぞれ上下位置調整及び回転可能に支持し、前記並
設された上ロールは上側回転軸で、前記並設された下ロ
ールは下側回転軸でそれぞれ連結され前記それぞれの一
対の上，下ロールの垂直方向の位置を前記上側，下側支
持装置で設定して固定した後、各一対の上，下ロール間
に加工すべき板を挟持し同上，下のロールを前記上側，
下側回転軸で回転させ前記板に曲面を形成させるフレキ
シブルロール成形装置において、前記上側支持装置は油
圧シリンダ又は空気圧シリンダとし、各上側ロールには
所定の一定圧力を付加したことを特徴とするフレキシブ
ルロール成形装置。
【請求項２】前記油圧シリンダ又は空気圧シリンダに
は圧力調整手段を備え、加工中に加圧力を変化させて設
定した曲面で加工する板の曲率を変化させて調整するこ
とを特徴とする請求項１記載のフレキシブルロール成形
装置。
【請求項３】前記一対の上，下ロールの断面形状は一
方が凸状曲面、他方が平坦面のロールであることを特徴
とする請求項１記載のフレキシブルロール成形装置。
【請求項４】前記一対の上，下ロールの断面形状は、
上，下共凸状曲面のロールであることを特徴とする請求
項１記載のフレキシブルロール成形装置。