JP6529714B2 - 金属加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属製の板状材料（以下、金属板と呼ぶことがある。）に直線状または曲線状に連続する凹部、凸部もしくは段部を設けたり、または、金属板を曲げたりする成形加工を行う金属加工装置に関する。

従来から、金属板の成形加工では、プレス加工やロール成形が汎用されている（例えば、特許文献１、２参照。）。
しかし、プレス加工では、２つの金型により金属板を挟んで力を加えるので、製品の形状毎に異なる金型を準備する必要がある。また、金属板の変形部分に万遍なく力を加える必要があるため、大きな力を必要とする。

また、ロール成形は、金属板を挟む２つのローラの組合せを多数備え、段階的に加工して最終の目標形状にするので、設備が大型になってしまう。また、長尺状の長い連続する金属板が加工対象であり、直線状に連続する同一形状以外に加工することができない。
そこで、プレス加工やロール成形によることなく金属板の成形加工を行うことができる金属加工装置が求められている。

特開２０１３−０３５０６８号公報 特開２０１３−１５４４０５号公報

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、プレス加工やロール成形によることなく金属板の成形加工を行うことができる金属加工装置を提供することにある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の金属加工装置は、金属製の板状材料に直線状または曲線状に連続する凹部、凸部もしくは段部を設けたり、または、板状材料を曲げたりする成形加工を行うものである。また、金属加工装置は、それぞれ、板状材料の表面に圧接しながら転がる転圧面を有し、それぞれの回転軸が互いに平行となるように所定のロボットに装着され、ロボットの動作により少なくとも３次元的に変位可能である２つのローラと、転圧面を板状材料の表面に圧接させる圧接力を調節する調節手段とを備える。

また、２つのローラでは、少なくとも１つのローラが有する転圧面には、成形加工の態様に応じた形状であって１つのローラの回転軸と同軸の円筒面以外の形状が設けられている。また、円筒面以外の形状は、転圧面上で周方向に連続している。さらに、２つのローラの内、一方のローラは、ロボットに対し相対的に直線移動可能となっており、他方のローラは、ロボットに対し相対的に直線移動しない。さらに、調節手段は、２つのローラの回転軸が互いに平行を保ったまま、一方のローラを他方のローラから直線的に離したり、直線的に近づけたりすることで圧接力を調節する。そして、２つのローラにより板状材料を挟んでそれぞれのローラの転圧面を板状材料の一方の表面および他方の表面にそれぞれ圧接させ、それぞれの転圧面による圧接を維持しながら２つのローラを所定の軌跡に沿って移動させる。

これにより、プレス加工のように大きな力を要することなく、２つのローラをそれぞれ金属板の表面に圧接させる程度の力で、金属板に成形加工を行うことができる。また、ロール成形のように設備が大型にならず、長尺状の長い連続する金属板以外の金属板でも成形加工することができる。さらに、ローラの軌跡を自在に設定することで、凹部、凸部または段部を様々な態様で連続させたり、金属板を様々な形状に曲げたりすることもできる。
このため、プレス加工やロール成形によることなく金属板の成形加工を行うことができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の金属加工装置によれば、調節手段は、２つのローラが所定の軌跡に沿って移動しているときに、２つのローラの位置に応じて圧接力を調節する。
これにより、加工部位ごとに圧接力を変えることができるので、高精度に成形加工を行うことができる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の金属加工装置は、２つのローラの組合せを２組以上備え、それぞれの組合せごとに異なるロボットに装着されている。
これにより、金属板に段階的に成形加工を行って最終製品にすることができる。このため、反り等を確実になくしながら成形加工を行うことができるので、高精度の最終製品を得ることができる。

金属加工装置の全体構成図である（実施例）。 金属加工装置の要部斜視図である（実施例）。 （ａ）は金属加工装置の要部側面図であり、（ｂ）は金属加工装置の要部正面図である（実施例）。 （ａ）は連続する垂直な段部を示す斜視図であり、（ｂ）は連続する垂直な段部を金属板に設ける工程を示す説明図である（実施例）。 （ａ）は連続する断面円弧状の溝を示す斜視図であり、（ｂ）は連続する断面円弧状の溝を金属板に設ける工程を示す説明図である（実施例）。 （ａ）は連続する断面頂角状の溝を示す斜視図であり、（ｂ）は連続する断面頂角状の溝を金属板に設ける工程を示す説明図である（実施例）。 （ａ）は連続的な３０°の曲げを示す斜視図であり、（ｂ）は金属板を連続的に３０°曲げる工程を示す説明図である（実施例）。 （ａ）は連続的な３０°の曲げを示す斜視図であり、（ｂ）は金属板を連続的に３０°曲げる工程を示す説明図である（参考例）。 （ａ）は連続的な９０°の曲げを示す斜視図であり、（ｂ）は金属板を連続的に９０°曲げる工程を示す説明図である（実施例）。 （ａ）は連続的な９０°の曲げを示す斜視図であり、（ｂ）は金属板を連続的に９０°曲げる工程を示す説明図である（実施例）。 （ａ）は連続する傾斜状の段部を示す斜視図であり、（ｂ）は連続する傾斜状の段部を金属板に設ける工程を示す説明図である（実施例）。 （ａ）は予備加工の工程を示す説明図であり、（ｂ）は本加工の工程を示す説明図である（変形例）。

実施形態の金属加工装置を、以下の実施例に基づき説明する。

〔実施例の構成〕
実施例の金属加工装置１の構成を、図１〜図３を用いて説明する。
金属加工装置１は、金属製の板状材料（金属板）２に直線状または曲線状に連続する凹部、凸部もしくは段部を設けたり、または、金属板２を曲げたりする成形加工を行い、プレス加工やロール成形によることなく金属板２の成形加工を行うものである。このため、金属加工装置１は、車両のドアパネルやフードパネルのように、さほど大きくない金属製品を設けるために好適に利用することができる。
そして、金属加工装置１は、以下に説明する２つのローラ３Ａ、３Ｂ、および、調節手段４を備える。

まず、ローラ３Ａ、３Ｂは、所定のロボット５に装着され、ロボット５の動作により少なくとも３次元的に変位可能である。ここで、ロボット５は、例えば、周知の多関節ロボットであり、所定の制御ユニット６により動作制御される。そして、ローラ３Ａ、３Ｂは、アーム７の先端に装着され、制御ユニット６によるロボット５の動作制御によって３次元的に変位したり、姿勢を変更したりする。

また、ローラ３Ａ、３Ｂは、それぞれ、金属板２の表面に圧接しながら転がる転圧面８Ａ、８Ｂを有する。転圧面８Ａ、８Ｂは、ローラ３Ａ、３Ｂそれぞれの回転軸９Ａ、９Ｂの周囲に任意の角度回転させても自らと重なる形状である。さらに、ローラ３Ａ、３Ｂは、それぞれの回転軸９Ａ、９Ｂが平行となるようにアーム７の先端に装着されている。

そして、ローラ３Ａ、３Ｂにより金属板２を挟んで転圧面８Ａ、８Ｂを金属板２の一方の表面および他方の表面にそれぞれ圧接させ、転圧面８Ａ、８Ｂによる圧接を維持しながらローラ３Ａ、３Ｂを所定の軌跡に沿って移動させることで、金属板２に成形加工が行われる。
なお、金属板２は、被加工部位が空中に露出するように、クランプ１０等の周知の固定手段により予め固定されている。また、クランプ１０は、油圧シリンダやエアシリンダ等を動力源として金属板２の固定力を発生する。

次に、調節手段４は、転圧面８Ａ、８Ｂを金属板２の表面に圧接させる圧接力を調節するものであり、例えば、ローラ３Ａ、３Ｂとともにアーム７の先端に装着されている。
ここで、調節手段４は、例えば、油圧シリンダやエアシリンダ等を動力源として圧接力を発生するものであり、制御ユニット６からの指令に応じて圧接力の増減が可能となっている。そして、調節手段４は、制御ユニット６からの指令により、ローラ３Ａ、３Ｂが所定の軌跡に沿って移動しているときに、ローラ３Ａ、３Ｂの位置に応じて圧接力を調節する。

すなわち、金属加工装置１では、ローラ３Ａ、３Ｂの内、ローラ３Ａが調節手段４の可動子とともに直線的に移動可能となっている（図３参照。）。このため、ローラ３Ａは、回転軸９Ａ、９Ｂの平行状態を保ったままローラ３Ｂから離れたり、ローラ３Ｂに接近したりすることができる。そして、調節手段４は、制御ユニット６からの指令に応じて、ローラ３Ａをローラ３Ｂから直線的に離すことで圧接力を弱めることができ、ローラ３Ａをローラ３Ｂに直線的に近づけることで圧接力を強めることができる。

以下、ローラ３Ａ、３Ｂの各種態様を説明する。
ローラ３Ａ、３Ｂは、それぞれ、成形加工の態様に応じて様々な転圧面８Ａ、８Ｂを有するものが準備されており、アーム７の先端において交換可能となっている。また、転圧面８Ａ、８Ｂには、成形加工の態様に応じて様々な特殊形状αが設けられているものがある。ここで、特殊形状αとは、成形加工の態様に応じた形状であり、転圧面８Ａ、８Ｂのそれぞれにおいて回転軸９Ａ、９Ｂそれぞれと同軸の円筒面１３Ａ、１３Ｂ以外の形状であって、さらに、転圧面８Ａ、８Ｂ上で、それぞれ周方向に連続している。そこで、成形加工の態様ごとに、ローラ３Ａ、３Ｂの態様を、実施例または参考例に分けて説明する。

〔連続する垂直な段部１４を金属板２に設ける場合：実施例〕
まず、図４に示すように、連続する垂直な段部１４を金属板２に設ける場合、ローラ３Ａ、３Ｂには、それぞれ次のような転圧面８Ａ、８Ｂを有するものを採用する。
すなわち、転圧面８Ａは、回転軸９Ａと同軸かつ互いに異径である２つの円筒面１３Ａａ、１３Ａｂ、および、特殊形状αとして、円筒面１３Ａａ、１３Ａｂの両方に連続する段面１５Ａを有し、段面１５Ａは円筒面１３Ａａ、１３Ａｂの両方に垂直である。また、円筒面１３Ａａ、１３Ａｂの内、アーム７の先端における装着位置に近い側の円筒面１３Ａａは装着位置から遠い側の円筒面１３Ａｂよりも径小である。

また、転圧面８Ｂは、回転軸９Ｂと同軸かつ互いに異径である２つの円筒面１３Ｂａ、１３Ｂｂ、および、特殊形状αとして、円筒面１３Ｂａ、１３Ｂｂを接続する段面１５Ｂを有し、段面１５Ｂは円筒面１３Ｂａ、１３Ｂｂの両方に垂直である。また、円筒面１３Ｂａ、１３Ｂｂの内、装着位置に近い側の円筒面１３Ｂａは装着位置から遠い側の円筒面１３Ｂｂよりも径大である。さらに、円筒面１３Ｂａの径は円筒面１３Ａｂの径に等しく、円筒面１３Ｂｂの径は円筒面１３Ａａの径に等しい。
また、段面１５Ｂが段面１５Ａよりも装着位置の近くに存在するように、ローラ３Ａ、３Ｂの位置が調節されている。

そして、金属板２における加工部位の一部を転圧面８Ａ、８Ｂで挟み、金属板２の一方、他方の表面にそれぞれ転圧面８Ａ、８Ｂを圧接させる。これにより、金属板２の内、段面１５Ａ、１５Ｂにより挟まれた部分が段部１４を形成し、段部１４は、円筒面１３Ａａ、１３Ｂａにより挟まれた部分、および、円筒面１３Ａｂ、１３Ｂｂにより挟まれた部分に垂直に連続する。その後、ローラ３Ａ、３Ｂの位置および姿勢、ならびに圧接力を加工部位に応じて変更しながら、ローラ３Ａ、３Ｂを３次元的に変位させることで、連続する垂直な段部１４を設ける。

なお、段面１５Ａ、１５Ｂは、それぞれ回転しながら金属板２の表面に摺接して摩擦力を発生するので、段部１４の高さの許容範囲は、段面１５Ａ、１５Ｂと金属板２の表面との摺動摩擦に応じて定まる。また、摺動摩擦を緩和して許容範囲を拡大するには、例えば、円筒面１３Ａａ、１３Ａｂと段面１５Ａとの間の角度、および、円筒面１３Ｂａ、１３Ｂｂと段面１５Ｂとの間の角度を９０°よりも僅かに大きくする等の対策を採ることができる。

〔連続する断面円弧状の溝１７を金属板２に設ける場合：実施例〕
また、図５に示すように、連続する断面円弧状の溝１７（以下、円弧溝１７と呼ぶ。）を金属板２に設ける場合、ローラ３Ａ、３Ｂには、それぞれ次のような転圧面８Ａ、８Ｂを有するものを採用する。
すなわち、転圧面８Ａは、特殊形状αとして、断面が円弧状に***する円弧状***環１８を有し、さらに、円弧状***環１８の軸方向両側に円筒面１３Ａを有する。また、転圧面８Ｂは、特殊形状αとして、断面が円弧状に窪む円弧状窪み環１９を有し、さらに、円弧状窪み環１９の軸方向両側に円筒面１３Ｂを有する。また、円弧状***環１８と円弧状窪み環１９とが嵌合し合うことができるように、ローラ３Ａ、３Ｂの位置が調節されている。

そして、金属板２における加工部位の一部を転圧面８Ａ、８Ｂで挟み、金属板２の一方、他方の表面にそれぞれ転圧面８Ａ、８Ｂを圧接させる。これにより、金属板２の内、円弧状***環１８と円弧状窪み環１９とにより挟まれた部分が、円筒面１３Ａ、１３Ｂにより挟まれた部分に対して円弧状に窪む。その後、ローラ３Ａ、３Ｂの位置および姿勢、ならびに圧接力を加工部位に応じて変更しながら、ローラ３Ａ、３Ｂを３次元的に変位させることで、連続する円弧溝１７を設ける。

〔連続する断面頂角状の溝２１を金属板２に設ける場合：実施例〕
また、図６に示すように、連続する断面頂角状の溝２１（以下、頂角溝２１と呼ぶ。）を金属板２に設ける場合、ローラ３Ａ、３Ｂには、それぞれ次のような転圧面８Ａ、８Ｂを有するものを採用する。
すなわち、転圧面８Ａは、特殊形状αとして、断面が頂角状に***する頂角状***環２２を有し、さらに、頂角状***環２２の軸方向両側に円筒面１３Ａを有する。また、転圧面８Ｂは、特殊形状αとして、断面が頂角状に窪む頂角状窪み環２３を有し、さらに、頂角状窪み環２３の軸方向両側に円筒面１３Ｂを有する。また、頂角状***環２２と頂角状窪み環２３とが嵌合し合うことができるように、ローラ３Ａ、３Ｂの位置が調節されている。

そして、金属板２における加工部位の一部を転圧面８Ａ、８Ｂで挟み、金属板２の一方、他方の表面にそれぞれ転圧面８Ａ、８Ｂを圧接させる。これにより、金属板２の内、頂角状***環２２と頂角状窪み環２３とにより挟まれた部分が、円筒面１３Ａ、１３Ｂにより挟まれた部分に対して頂角状に窪む。その後、ローラ３Ａ、３Ｂの位置および姿勢、ならびに圧接力を加工部位に応じて変更しながら、ローラ３Ａ、３Ｂを３次元的に変位させることで、連続する頂角溝２１を設ける。

〔金属板２を連続的に３０°曲げる場合（１）：実施例〕
また、図７に示すように、金属板２を連続的に例えば３０°曲げる場合、ローラ３Ａ、３Ｂには、それぞれ次のような転圧面８Ａ、８Ｂを有するものを採用する。
すなわち、転圧面８Ａは、特殊形状αとして、回転軸９Ａと同軸の円錐面２５Ａを有する。また、円錐面２５Ａは、装着位置に近いほど縮径しており、円錐面２５Ａの軸方向両端の円の内、装着位置から遠い側の円２６Ａから円筒面１３Ａが連続している（円筒面１３Ａの径は円錐面２５Ａの最大径に等しい。）。さらに、円錐面２５Ａの母線と回転軸９Ａとがなす角度は３０°である。

また、転圧面８Ｂは、特殊形状αとして、回転軸９Ｂと同軸の円錐面２５Ｂを有する。また、円錐面２５Ｂは、装着位置に近いほど拡径しており、円錐面２５Ｂの軸方向両端の円の内、装着位置から遠い側の円２６Ｂから円筒面１３Ｂが連続している（円筒面１３Ｂの径は円錐面２５Ｂの最小径に等しい。）。さらに、円錐面２５Ｂの母線と回転軸９Ｂとがなす角度は３０°である。
また、円２６Ｂが円２６Ａよりも装着位置の近くに存在するように、ローラ３Ａ、３Ｂの位置が調節されている。

そして、金属板２における加工部位の一部を転圧面８Ａ、８Ｂで挟み、金属板２の一方、他方の表面にそれぞれ転圧面８Ａ、８Ｂを圧接させる。これにより、金属板２の内、円錐面２５Ａ、２５Ｂにより挟まれた部分が、円筒面１３Ａ、１３Ｂにより挟まれた部分に対し３０°曲がる。その後、ローラ３Ａ、３Ｂの位置および姿勢、ならびに圧接力を加工部位に応じて変更しながら、ローラ３Ａ、３Ｂを３次元的に変位させることで、金属板２を連続的に３０°曲げる。

〔金属板２を連続的に３０°曲げる場合（２）：参考例〕
また、金属板２を連続的に３０°曲げる場合、図７の態様とは別に、例えば、図８に示すように、ローラ３Ａ、３Ｂとして、両方とも円柱体を採用してもよい。つまり、ローラ３Ａ、３Ｂとして、転圧面８Ａ、８Ｂがそれぞれ円筒面１３Ａ、１３Ｂであって特殊形状αを有さないものを採用してもよい。

この場合、例えば、以下のようにして金属板２を連続的に３０°曲げることができる。
まず、金属板２における加工部位の一部を転圧面８Ａ、８Ｂで挟み、金属板２の一方、他方の表面にそれぞれ転圧面８Ａ、８Ｂを圧接させる。次に、曲げ前の金属板２の表面に対し回転軸９Ａ、９Ｂが３０°傾斜するようにローラ３Ａ、３Ｂの位置や姿勢を変える。これにより、金属板２の内、転圧面８Ａ、８Ｂにより挟まれた部分が、転圧面８Ａ、８Ｂにより挟まれない部分に対し３０°曲がる。その後、ローラ３Ａ、３Ｂの位置および姿勢、ならびに圧接力を加工部位に応じて変更しながら、ローラ３Ａ、３Ｂを３次元的に変位させることで、金属板２を連続的に３０°曲げる。

〔金属板２を連続的に９０°曲げる場合（１）：実施例〕
また、図９に示すように、金属板２を連続的に９０°曲げる場合、ローラ３Ａ、３Ｂには、それぞれ次のような転圧面８Ａ、８Ｂを有するものを採用する。
すなわち、ローラ３Ａは円柱体であり、転圧面８Ａは円筒面１３Ａであって特殊形状αを有さない。また、ローラ３Ａの軸方向両端の端面２８Ａａ、２８Ａｂは、両方とも円筒面１３Ａと垂直である（なお、端面２８Ａａ、２８Ａｂの内、端面２８Ａａが装着位置に近い側であり、端面２８Ａｂが装着位置から遠い側である。）。

また、ローラ３Ｂも、転圧面８Ｂが円筒面１３Ｂであって特殊形状αを有さない。さらに、ローラ３Ｂは、円筒面１３Ｂを形成する円筒状の部分と、円筒面１３Ｂと同軸、かつ、円筒面１３Ｂよりも径大の拡大円板２９とを有し、拡大円板２９は、円筒面１３Ｂよりも、装着位置に近い側に配置される。また、拡大円板２９の軸方向両端面の内、装着位置から遠い側の端面２８Ｂは、円筒面１３Ｂと垂直である。
また、端面２８Ｂが端面２８Ａａよりも装着位置の近くに存在するように、ローラ３Ａ、３Ｂの位置が調節されている。

そして、金属板２における加工部位の一部を転圧面８Ａ、８Ｂで挟み、金属板２の一方、他方の表面にそれぞれ転圧面８Ａ、８Ｂを圧接させる。これにより、金属板２の内、端面２８Ａａ、２８Ｂにより挟まれた部分が、円筒面１３Ａ、１３Ｂにより挟まれた部分に対し９０°曲がる。その後、ローラ３Ａ、３Ｂの位置および姿勢、ならびに圧接力を加工部位に応じて変更しながら、ローラ３Ａ、３Ｂを３次元的に変位させることで、金属板２を連続的に９０°曲げる。

なお、端面２８Ａａ、２８Ｂは、それぞれ回転しながら金属板２の表面に摺接して摩擦力を発生するので、曲げの高さＨの許容範囲は、端面２８Ａａ、２８Ｂと金属板２の表面との摺動摩擦に応じて定まる。また、摺動摩擦を緩和して許容範囲を拡大するには、例えば、円筒面１３Ｂと端面２８Ｂとの間の角度を９０°よりも僅かに大きくする等の対策を採ることができる。

〔金属板２を連続的に９０°曲げる場合（２）：実施例〕
また、金属板２を連続的に９０°曲げる場合、図９の態様とは別に、例えば、図１０に示すように、ローラ３Ｂとして、ローラ３Ａと同様に円柱体を採用してもよい。

この場合、例えば、以下のようにして金属板２を連続的に９０°曲げることができる。
まず、金属板２における加工部位の一部を転圧面８Ａ、８Ｂで挟み、金属板２の一方、他方の表面にそれぞれ転圧面８Ａ、８Ｂを圧接させる。次に、曲げ前の金属板２の表面に対し回転軸９Ａ、９Ｂが９０°傾斜するようにローラ３Ａ、３Ｂの位置や姿勢を変える。これにより、金属板２の内、転圧面８Ａ、８Ｂにより挟まれた部分が、転圧面８Ａ、８Ｂにより挟まれない部分に対し９０°曲がる。その後、ローラ３Ａ、３Ｂの位置および姿勢、ならびに圧接力を加工部位に応じて変更しながら、ローラ３Ａ、３Ｂを３次元的に変位させることで、金属板２を連続的に９０°曲げる。

なお、端面２８Ａｂは、回転しながら金属板２の表面に摺接して摩擦力を発生するので、この態様による９０°曲げが可能か否かは、端面２８Ａｂと金属板２の表面との摺動摩擦に応じて決まる。また、摺動摩擦を緩和してこの態様による９０°曲げの可能性を高めるには、例えば、円筒面１３Ａと端面２８Ａｂとの間の角度を９０°よりも僅かに大きくする等の対策を採ることができる。

〔連続する傾斜状の段部を金属板２に設ける場合：実施例〕
さらに、図１１に示すように、連続する傾斜状の段部３１（以下、傾斜状段部３１と呼ぶ。）を金属板２に設ける場合、ローラ３Ａ、３Ｂには、それぞれ次のような転圧面８Ａ、８Ｂを有するものを採用する。なお、以下の説明では、傾斜状段部３１が平坦な部分に対して３０°傾斜しているものを例示する。

すなわち、転圧面８Ａは、回転軸９Ａと同軸かつ互いに異径である２つの円筒面１３Ａａ、１３Ａｂ、および、特殊形状αとして、円筒面１３Ａａ、１３Ａｂの両方に連続する円錐面２５Ａを有する。また、円筒面１３Ａａ、１３Ａｂの内、装着位置に近い側の円筒面１３Ａａは装着位置から遠い側の円筒面１３Ａｂよりも径小である。

また、円錐面２５Ａは、装着位置に近いほど縮径しており、円錐面２５Ａの軸方向両端の円の内、装着位置に近い側の円２６Ａａから円筒面１３Ａａが連続し、装着位置から遠い側の円２６Ａｂから円筒面１３Ａｂが連続している（円筒面１３Ａａの径は円錐面２５Ａの最小径に等しく、円筒面１３Ａｂの径は円錐面２５Ａの最大径に等しい。）。さらに、円錐面２５Ａの母線と回転軸９Ａとがなす角度は３０°である。

また、転圧面８Ｂは、回転軸９Ｂと同軸かつ互いに異径である２つの円筒面１３Ｂａ、１３Ｂｂ、および、特殊形状αとして、円筒面１３Ｂａ、１３Ｂｂの両方に連続する円錐面２５Ｂを有する。また、円筒面１３Ｂａ、１３Ｂｂの内、装着位置に近い側の円筒面１３Ｂａは装着位置から遠い側の円筒面１３Ｂｂよりも径大である。

また、円錐面２５Ｂは、装着位置に近いほど拡径しており、円錐面２５Ｂの軸方向両端の円の内、装着位置に近い側の円２６Ｂａから円筒面１３Ｂａが連続し、装着位置から遠い側の円２６Ｂｂから円筒面１３Ｂｂが連続している（円筒面１３Ｂａの径は円錐面２５Ｂの最大径に等しく、円筒面１３Ｂｂの径は円錐面２５Ｂの最小径に等しい。）。さらに、円錐面２５Ｂの母線と回転軸９Ｂとがなす角度は３０°である。

また、円２６Ｂａが円２６Ａａよりも装着位置の近くに存在するように、かつ、円２６Ｂｂが円２６Ａｂよりも装着位置の近くに存在するように、ローラ３Ａ、３Ｂの位置が調節されている。

そして、金属板２における加工部位の一部を転圧面８Ａ、８Ｂで挟み、金属板２の一方、他方の表面にそれぞれ転圧面８Ａ、８Ｂを圧接させる。これにより、金属板２の内、円錐面２５Ａ、２５Ｂにより挟まれた部分が傾斜状段部３１を形成し、傾斜状段部３１は、円筒面１３Ａａ、１３Ｂａにより挟まれた部分、および、円筒面１３Ａｂ、１３Ｂｂにより挟まれた部分に３０°傾斜して連続する。その後、ローラ３Ａ、３Ｂの位置および姿勢、ならびに圧接力を加工部位に応じて変更しながら、ローラ３Ａ、３Ｂを３次元的に変位させることで、連続する傾斜状段部３１を設ける。

〔実施例の効果〕
実施例の金属加工装置１によれば、それぞれ、転圧面８Ａ、８Ｂに特殊形状αが設けられたローラ３Ａ、３Ｂを用いる。ここで、転圧面８Ａに設けられた特殊形状αとは、成形加工の態様に応じた形状であって回転軸９Ａと同軸の円筒面１３Ａ以外の形状であり、転圧面８Ｂに設けられた特殊形状αとは、成形加工の態様に応じた形状であって回転軸９Ｂと同軸の円筒面１３Ｂ以外の形状である。また、特殊形状αは、転圧面８Ａ上で周方向に連続している。そして、ローラ３Ａ、３Ｂにより金属板２を挟んで転圧面８Ａ、８Ｂをそれぞれ金属板２の一方、他方の表面に圧接させ、転圧面８Ａ、８Ｂによる圧接を維持しながらローラ３Ａ、３Ｂを所定の軌跡に沿って移動させる。

これにより、プレス加工のように大きな力を要することなく、ローラ３Ａ、３Ｂをそれぞれ金属板２の表面に圧接させる程度の力で、金属板２に成形加工を行うことができる。また、ロール成形のように設備が大型にならず、金属板２が長尺状の長い連続するものでなくても成形加工することができる。さらに、ローラ３Ａ、３Ｂの軌跡を自在に設定することで、凹部、凸部または段部を様々な態様で連続させたり、金属板２を様々な形状に曲げたりすることもできる。
このため、プレス加工やロール成形によることなく金属板２の成形加工を行うことができる。

なお、参考例の金属加工装置１のように、転圧面８Ａ、８Ｂに特殊形状αが設けられていないローラ３Ａ、３Ｂを用いる場合でも、金属板２を曲げることができる。
すなわち、ローラ３Ａ、３Ｂにより金属板２を挟んで転圧面８Ａ、８Ｂをそれぞれ金属板２の一方、他方の表面に圧接させ、転圧面８Ａ、８Ｂによる圧接を維持しながらローラ３Ａ、３Ｂを所定の軌跡に沿って移動させる。

これにより、プレス加工のように大きな力を要することなく、ローラ３Ａ、３Ｂをそれぞれ金属板２の表面に圧接させる程度の力で、金属板２を曲げることができる。また、ロール成形のように設備が大型にならず、金属板２が長尺状の長い連続するものでなくても曲げることができる。また、ローラ３Ａ、３Ｂの軌跡を自在に設定することで、金属板２を様々な形状に曲げることもできる。
このため、プレス加工やロール成形によることなく金属板２を曲げることができる。

また、金属加工装置１によれば、ローラ３Ａ、３Ｂは１つのロボット５のアーム７の先端に装着されている。
これにより、ローラ３Ａ、３Ｂの変位を確実に同期させることができるので、高精度に成形加工を行うことができる。

さらに、金属加工装置１は、転圧面８Ａ、８Ｂを金属板２の表面に圧接させる圧接力を調節する調節手段４を備え、ローラ３Ａ、３Ｂが所定の軌跡に沿って移動しているときに、ローラ３Ａ、３Ｂの位置に応じて圧接力を調節する。
これにより、加工部位ごとに圧接力を変えることができるので、高精度に成形加工を行うことができる。

〔変形例〕
金属加工装置１の態様は、実施例に限定されず種々の変形例を考えることができる。
例えば、実施例の金属加工装置１によれば、ローラ３Ａ、３Ｂとして、転圧面８Ａ、８Ｂの両方に特殊形状αを設けたものを採用していたが、転圧面８Ａ、８Ｂの一方にのみ特殊形状αを設けたものを採用してもよい。

また、実施例の金属加工装置１は、ローラ３Ａ、３Ｂの組合せを１組備え、この組合せを１つのロボット５に装着するものであったが、ローラ３Ａ、３Ｂの組合せを２組以上備え、それぞれの組合せごとに異なるロボット５に装着してもよい。
例えば、ローラ３Ａ、３Ｂの組合せを２組備える場合、図１２に示すように、段階的な成形加工が可能になる。

すなわち、図１２に示す金属加工装置１は、２組のローラ３Ａ、３Ｂの組合せＸ１、Ｘ２を備え、組合せＸ１、Ｘ２ごとに異なるロボット５のアーム７の先端に装着されている。また、組合せＸ１、Ｘ２では、両組とも、転圧面８Ａ、８Ｂに、特殊形状αとして、それぞれ円弧状***環１８、円弧状窪み環１９が設けられ、さらに、円弧状***環１８、円弧状窪み環１９の軸方向両側にそれぞれ円筒面１３Ａ、１３Ｂが設けられている。また、組合せＸ１、Ｘ２ごとに、円弧状***環１８と円弧状窪み環１９とが嵌合し合うことができるように、ローラ３Ａ、３Ｂの位置が調節されている。

ここで、組合せＸ１、Ｘ２間で、円弧状***環１８、円弧状窪み環１９の曲率が異なる。つまり、円弧状***環１８、円弧状窪み環１９の曲率は、組合せＸ１の方が組合せＸ２よりも小さい。そこで、組合せＸ１のローラ３Ａ、３Ｂにより先に予備加工を施し、その後、組合せＸ２のローラ３Ａ、３Ｂにより、本加工を施す。
これにより、金属板２に段階的に成形加工を行って最終製品にすることができる。このため、反り等を確実になくしながら成形加工を行うことができるので、高精度の最終製品を得ることができる。

１ 金属加工装置 ２ 金属板（金属製の板状材料） ３Ａ、３Ｂ ローラ ４ 調節手段 ５ ロボット ８Ａ、８Ｂ 転圧面 ９Ａ、９Ｂ 回転軸 １４ 段部 １７ 円弧溝（凹部） ２１ 頂角溝（凹部） ３１ 傾斜状段部（段部） Ｘ１、Ｘ２ 組合せ

Claims (3)

1. 金属製の板状材料に直線状または曲線状に連続する凹部、凸部もしくは段部を設けたり、または、前記板状材料を曲げたりする成形加工を行う金属加工装置において、
   それぞれ、前記板状材料の表面に圧接しながら転がる転圧面を有し、それぞれの回転軸が互いに平行となるように所定のロボットに装着され、このロボットの動作により少なくとも３次元的に変位可能である２つのローラと、
   前記転圧面を前記板状材料の表面に圧接させる圧接力を調節する調節手段とを備え、
   前記２つのローラでは、少なくとも１つのローラが有する転圧面には、前記成形加工の態様に応じた形状であって前記１つのローラの回転軸と同軸の円筒面以外の形状が設けられており、前記円筒面以外の形状は、前記転圧面上で周方向に連続しており、
   また、前記２つのローラの内、一方のローラは、前記ロボットに対し相対的に直線移動可能となっており、他方のローラは、前記ロボットに対し相対的に直線移動せず、
   前記調節手段は、前記２つのローラの回転軸が互いに平行を保ったまま、前記一方のローラを前記他方のローラから直線的に離したり、近づけたりすることで前記圧接力を調節し、
   前記２つのローラにより前記板状材料を挟んでそれぞれのローラの転圧面を前記板状材料の一方の表面および他方の表面にそれぞれ圧接させ、それぞれの転圧面による圧接を維持しながら前記２つのローラを所定の軌跡に沿って移動させることを特徴とする金属加工装置。
2. 請求項１に記載の金属加工装置において、
   前記調節手段は、前記２つのローラが前記所定の軌跡に沿って移動しているときに、前記２つのローラの位置に応じて前記圧接力を調節することを特徴とする金属加工装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の金属加工装置において、
   前記２つのローラの組合せを２組以上備え、
   それぞれの前記組合せごとに異なる前記ロボットに装着されていることを特徴とする金属加工装置。

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