薄板金属の開先加工方法とその開先加工装置
【課題】薄板金属の開先加工において歪やそり、粉塵や切粉等の発生をなくし、開先加工箇所の表面処置被膜を除去して開先の溶接箇所にピンホールを発生させない薄板金属の加工方法と薄板金属の加工装置を提供する。
【解決手段】直線状または円弧状の突出部３２を形成した第１金型１０と直線状または円弧状の溝部３８を形成した第２金型１２とによって、薄板金属１８の第１面１８ａに突出部３２で山形の凹部４０を形成する。その山形の凹部４０を形成する際に、凹部４０が形成される第１面１８ａの反対側の第２面１８ｂに第２金型１２に形成した溝部３８に突出する膨らみ部４２を形成する。この膨らみ部４２の形成により薄板金属１８に歪が発生しなくなる。凹部４０と膨らみ部４２とを通る位置で薄板金属１８を切断すれば、山形の凹部４０の壁面が傾斜面４６となり、その傾斜面４６が開先面となり、２枚の薄板金属１８の例えば９０度の角度での溶接が可能になる。
【解決手段】直線状または円弧状の突出部３２を形成した第１金型１０と直線状または円弧状の溝部３８を形成した第２金型１２とによって、薄板金属１８の第１面１８ａに突出部３２で山形の凹部４０を形成する。その山形の凹部４０を形成する際に、凹部４０が形成される第１面１８ａの反対側の第２面１８ｂに第２金型１２に形成した溝部３８に突出する膨らみ部４２を形成する。この膨らみ部４２の形成により薄板金属１８に歪が発生しなくなる。凹部４０と膨らみ部４２とを通る位置で薄板金属１８を切断すれば、山形の凹部４０の壁面が傾斜面４６となり、その傾斜面４６が開先面となり、２枚の薄板金属１８の例えば９０度の角度での溶接が可能になる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板金属の開先を加工するための開先加工方法とその開先加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接を行う場合には、母材の溶接すべき面（互いに接合させるための面）を削り取る開先加工が一般に行なわれている。 例えば鋼板の開先加工においては、従来から種々の方法が存在するが、その中でもサンダー研削や切削加工等による開先加工が一般的な開先加工方法としてよく用いられている（特許文献１並びに特許文献２）。これらの開先加工は、通常、所定の長さや大きさに鋼板を切断した後、次工程にてその切断した端縁を所定の形状に研削や切削するものである。
【０００３】
鋼板には厚板鋼板と薄板鋼板とがあり、一般に板厚が約３．２ｍｍ以下のものが「薄板鋼板」といわれている。厚板鋼板では、溶接すべき面を削り取る開先加工は簡単に行なうことができるが、薄板鋼板においてはその厚みが薄いため、開先加工は簡単に行なうことができない（開先加工を施すと歪やそりが発生する）ものであった。このため、従来から２枚の薄板鋼板を例えば９０度の角度で溶接する場合には、図８に示すように、一方の薄板鋼板７０の一方の面７２に、他方の薄板鋼板７４の端縁７６（薄板鋼板７４の厚みの箇所）を当接させ、その当接面を一般には溶融金属またはろうで溶接を行なっていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１７７１２
【特許文献２】特開２００１−２３２５０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、厚板鋼板にも薄板鋼板にも、サビ止めや塗装性の向上のために表面加工処理が施されている。このため、溶接を行なう一方の面に表面処理被膜が存在している場合（図８において薄板鋼板７０の面７２に表面処理被膜を有している場合）には、表面処理被膜（薄板鋼板７０の面７２）が溶接面になり、溶接箇所に表面処理被膜が邪魔をしてピンホールが発生し、溶接不良になるという事態が発生していた。
【０００６】
本発明は、薄板金属における開先加工を歪やそりを発生せずに容易行うことができ、従来のような粉塵や切粉等の発生が無く、しかも開先加工箇所の表面処置被膜を除去して開先の溶接箇所にピンホールが発生することがない薄板金属の加工方法と薄板金属の加工装置とを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の薄板金属の開先加工方法は、第１挟持面とその第１挟持面より外方に突出する突出部とを有する第１押圧部材と第２挟持面とその第２挟持面に形成した溝部とを有する第２押圧部材とを用いて、前記突出部と前記溝部とを対向する位置に配置して前記第１押圧部材と前記第２押圧部材部とで薄板金属をプレス加工するものであり、前記突出部で前記薄板金属の一方の面に凹部を形成すると共に前記薄板金属の他方の面に前記溝部内に突出する膨らみ部を形成し、前記凹部の断面箇所と前記膨らみ部の断面箇所とを結ぶ位置で前記薄板金属を切断することを特徴とするものである。本発明は、前記第１押圧部材の前記第１挟持面を平面とし、前記第１挟持面より外方に突出する前記突出部を直線状または円弧状とし、前記第２押圧部材の前記第２挟持面を平面とし、前記第２挟持面に形成される前記突出部を直線状または円弧状とし、前記第２押圧部材の前記溝部の直線状または円弧状の長さを前記第１押圧部材の前記突出部の直線状または円弧状の長さよりも長くすると共に前記溝部が前記第２押圧部材を貫通した形状とし、前記薄板金属に前記凹部と前記膨らみ部とを形成した後、前記薄板金属を前記突出部の長さかそれよりやや短い長さだけ前記第１押圧部材や前記第２押圧部材に対して移動させ、その後、前記第１押圧部材と前記第２押圧部材とによって前記薄板金属に形成した前記凹部に連絡する新たな凹部と前記膨らみ部に連絡する新たな膨らみ部とを形成し、その後順に以前に形成した凹部に連絡する新たな凹部と以前に形成した膨らみ部に連絡する新たな膨らみ部とを形成し、その後、前記薄板金属を切断することを特徴とするものである。本発明は、前記第１押圧部材を第１軸を中心として回転する第１ローラとし、前記第１挟持面を円筒の円周面の形状とする第１外周面とし、前記突出部を前記第１外周面の円周の全域にわたって形成し、前記第２押圧部材を第２軸を中心として回転する第２ローラとし、前記第２挟持面を円筒の円周面の形状とする第２外周面とし、前記溝部を前記第２外周面の円周の全域にわたって形成し、第１ローラと前記第２ローラとの間を前記薄板金属を通過させることによって、前記突出部で前記薄板金属の一方の面に凹部を形成すると共に前記薄板金属の他方の面に前記溝部内に突出する膨らみ部を形成することを特徴とするものである。本発明は、前記凹部の断面箇所と前記膨らみ部の断面箇所とを結ぶ位置で前記薄板金属を切断する際に、前記膨らみ部から前記凹部に向けてレーザー光を照射して前記薄板金属を切断することを特徴とするものである。本発明は、前記薄板金属の両面に表面処理被膜を有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の薄板金属の開先加工装置は、第１押圧部材と第２押圧部材とで薄板金属をプレス加工するためのものであって、前記第１押圧部材に備えられる第１挟持平面と、その第１挟持面より外方に突出する直線状または円弧状の突出部と、前記第２押圧部材に備えられるものであって前記第１押圧部材の前記第１挟持面とで前記薄板金属を挟持するための第２挟持平面と、その第２挟持面に形成されるものであって前記突出部とに対向して配置される直線状または円弧状の溝部と、を有することを特徴とするものである。本発明は、前記第１押圧部材は、ハウジングと、前記突出部を備える前記第１挟持平面を有するものであって前記ハウジングに固定される固定部材と、外力によって長さが変位する弾性部材と、前記弾性部材によって付勢されるものであってかつその付勢による移動位置を前記ハウジングによって規制される可動部材と、前記可動部材における外部に露出する位置に備えられるものであって前記第１挟持平面と平行に配置される可動平面部とを有し、前記可動部材に前記弾性部材に抗する外力が働かない場合に前記可動部材の前記可動平面部が前記第１挟持平面の前記突出部より外側に突出し、前記可動部材に前記弾性部材に抗する前記第２押圧部材による外力が働いて前記可動部材を移動させた場合に前記可動部材の前記可動平面部が前記固定部材の前記第１挟持平面と同一平面位置まで移動することを特徴とするものである。本発明は、前記第２押圧部材の前記溝部の形状長さを前記第１押圧部材の突出部の長さよりも長くすると共に前記溝部が第２押圧部材の側面を貫通した形状とすることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の他の薄板金属の開先加工装置は、円筒の円周面の形状である第１外周面を有すると共に前記第１外周面の中央部に前記第１外周面の全域にわたって突出部を形成した第１押圧部材と、前記第１押圧部材とで薄板金属をプレスするためのものであって、円筒の円周面の形状である第２外周面を有する共に前記第２外周面の中央部に前記第２外周面の全域にわたって溝部を形成した第２押圧部材とを有することを特徴とするものである。本発明は、前記第１押圧部材が第１軸を中心に回転し、前記第２押圧部材が第２軸を中心に回転し、前記第１軸と前記第２軸とが互いに平行な状態を保ちながら同一角度で変位できるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の薄板金属の開先加工方法によれば、第１押圧部材と第２押圧部材で薄板金属に加圧し、表面処理被膜を施した薄板金属に第１押圧部材の突出部で薄板金属の厚みに近い厚さの山形の凹部を形成し、突出部による凹部の形成時に凹部の壁面から表面処理被膜は引き伸ばされ更に加圧による摩擦熱によって消滅させられる。薄板金属の厚みに山形の凹部を形成する際に、突出部によって薄板金属に形成された凹部に加えられる応力を、第２押圧部材に設けた溝部に膨らみ部（薄板金属における凹部の形成面と反対側の面に設ける）として逃がすので、薄板金属に反りや歪みを発生させることがない。その後、山形の凹部の中央位置で薄板金属を切断するので、切断された薄板金属のそれぞれに、開先面に表面処理被膜の無い傾斜面（山形の凹部の半分の面）が形成される。従って、表面処理被膜の無い傾斜面同士を開先面として接合させることで、表面処理被膜の無い箇所同士の溶接が可能となり、溶接箇所にピンホールが発生せず、薄板金属同士の強固な溶接が可能になる。
【００１１】
第１押圧部材と第２押圧部材が第１金型や第２金型の場合には、薄板金属に次の追い加工を施そうとして薄板金属を移動した場合には、薄板金属の第２面に先に形成された膨らみ部は、第２金型の溝部の中や第２金型の外部の空間に位置するようになるので、先に形成された膨らみ部が第２金型の押圧平面部による圧力によってつぶされることが無い。これによって、先に形成された膨らみ部が潰されることが無いことから、先に形成された凹部の形状が変形することが無く、開先面の形状を安定した形状に保つことができる。本発明では、薄板鋼板を切断した開先同士を９０度の角度で突き合わせて溶接（ＹＡＧ溶接やＴＩＧ溶接）を行う際に、開先の外側が溶融金属(ロウ)を開先に向けて流し込むのに便利な空間となっているので、溶接作業が行い易く、しかも開先に溶融金属やロウが溶け込み易い。その結果、裏ビートも出て強度の高い溶接加工を簡単に行うことができる。以上のように本発明では、プレス行程と切断行程とで薄板金属に容易に開先加工を行なうことができるものである。本発明では、溶接すべき面である開先を削り取るものではない（サンダー研削や切削加工をしない）ので、粉塵や切粉等が発生せず、作業の安全性を確保することができる。
【００１２】
本発明の実施例１の薄板金属の開先加工装置によれば、第１押圧部材（第１金型）の突出部に対応する第２押圧部材（第２金型）の位置に溝部を設けることで、第１押圧部材の突出部によって薄板金属に凹部を形成した加工（コイニング加工）を行なうと、薄板金属に加えられた応力を第２押圧部材の溝部に薄板金属の膨らみ部を形成して逃がすことができるので、膨らみ部以外の薄板金属に反りや歪みを発生させることがない。この結果、薄板金属に反りや歪みが発生することが無く、反りや歪みの修正作業も不要となる。薄板金属を第１押圧部材や第２押圧部材に対して移動させて順次追い加工（ニブリング加工）を行なうことにより、小さい金型で長い薄板金属（自在な距離の凹部）を加工することができ、大型の金型は不要となり、部品コストの低減を図ることができる。本発明の実施例２の薄板金属の開先加工装置によれば、第１押圧部材も第２押圧部材もローラとすることで、連続的な凹部と膨らみ部とを薄板金属に形成することができるので、薄板金属の開先加工の加工時間を実施例１に比べて短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、第１押圧部材と第２押圧部材とで薄板金属をプレスし、一方の押圧部材によって薄板金属の一方の面に溝を形成すると共に他方の押圧部材によって薄板金属の他方の面に溝の形成による押圧力を逃がすための膨らみ部を形成し、溝部と膨らみ部とを結ぶ位置で薄板金属を切断することで、薄板金属の開先を形成するものである。
【実施例１】
【００１４】
次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例１に係る薄板金属加工装置の断面図、図２は図１に示した実施例１に係る薄板金属加工装置に使用する第１押圧部材と第２押圧部材の斜視図である。薄板金属加工装置は、第１押圧部材としての第１金型１０と、第２押圧部材としての第２金型１２と、第２金型１２を駆動させる駆動部材１４とを有する。第１金型１０は基部１６に固定されており、装置に固定された状態となっている。第２金型１２は駆動手段１６によって駆動されて、図１で上下方向に移動できるよう設定されている。薄板金属加工装置は、第１金型１０と第２金型１２とを備えているだけでなく、図示しないレーザー切断手段（レーザー光によって加工物を切断するもの）も備えているのが望ましい。第１金型１０と第２金型１２とによって加工されるものは薄板鋼板等の薄板金属１８であり、薄板金属１８は第１金型１０と第２金型１２との間に配置され、第１金型１０と第２金型１２とでプレス加工されるものである。薄板金属１８は、第１金型１０に対向する第１面１８ａと、第２金型１２に対向する第２平面１８ｂとを有する。薄板金属１８は、それが薄板鋼板の場合には、厚みが３．２ｍｍ以下のものである。
【００１５】
図１に示すように、第１金型１０は、互いに固定される第１ハウジング２０並びに第２ハウジング２２と、第１ハウジング２０並びに第２ハウジング２２によって形成される空間内の中央に備えられるものであって第１ハウジング２０にボルト２５で固定される固定部材２４と、固定部材２４の外周付近に備えられる中空円柱状の弾性部材２６と、弾性部材２６によって常に外側に向けて付勢されるものであって第２ハウジング２２によって外側への移動を規制される環状の可動部材２８とを有する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、固定部材２４は外部に露出する円形の固定平面部（第１挟持面（第１挟持平面））３０を有し、その円形の固定平面部３０の中央には、円形の直径にほぼ近い長さの直線状の突出部３２（図３参照）が一体に形成されている。突出部３２の横幅の断面は左右対称の山形形状となっており、山形の頂部の角度が例えば９０度に形成されている。突出部３２の高さは、薄板金属１８の厚みよりも薄く（低く）設定されており、突出部３２によって薄板金属１８が切断されることがないようにする。なお、突出部３２の山形の角度は９０度に限るものではない。
【００１７】
固定部材２４を囲むように配置される中空円柱状の弾性部材２６は、弾力性のあるゴムや合成樹脂材で形成され、荷重によってその中空円柱の高さを変化させるものである。弾性部材２６は、通常時には可動部材２８を常に外側に向けて付勢している。弾性部材２６によって常に外側に付勢される可動部材２８は、第２ハウジング２２がストッパとなって、外側への移動範囲が規制される。可動部材２８には外側に露出するものであって薄板金属１８の第１面１８ａと接触可能な可動平面部３４を有している。可動部材２８に外力が働かない状態においては、固定部材２４の突出部３２の頂点は、可動部材２８の可動平面部３４の位置より外側に突出しない（可動部材２８の可動平面部３４の位置より内側に位置する）ように設定されている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第２金型１２には、薄板金属１８の第２平面１８ｂと接触するための円形の衝突平面部（第２挟持面（第２挟持平面））３６を有し、その円形の衝突平面部３６の直径は、固定部材２４の固定平面部３０の直径より大きくかつ環状の可動部材２８の外径より小さく設定されている。第２金型１２の円形の衝突平面部３６には、直径全域にわたる直線状の溝部３８が形成されている。この溝部３８は第２金型１２の側面を貫通した状態で形成されている。溝部３８の幅は山形の突出部３２の幅とほぼ同じかやや狭い幅に設定されている。第１金型１０と第２金型１２とを薄板金属加工装置に設置した状態では、第１金型１０の突出部３２の直線方向と第２金型１２の溝部３８の直線方向とは対向する位置に配置される。
【００１９】
次に、第１金型１０と第２金型１２とによる薄板金属１８の加工手順について説明する。図１及び図３（ａ）に示すように、先ず、薄板金属１８は、第１金型１０と第２金型１２の間に配置される。この際、薄板金属１８は保持手段（図示せず）によって保持され、しかも第１金型１０にも第２金型１２にも接触しない状態に設定される。即ち、第１金型１０と第２金型１２との間隔を薄板金属１８の厚みよりほんの少し広くする。この状態から、駆動手段１４によって第２金型１２を第１金型１０に向けて移動させ、第２金型１２で薄板金属１８を第１金型１０に衝突させる（図３（ｂ））。第２金型１２による薄板金属１８への衝突によって、可動部材２８は図１及び図３（ａ）で下方に押し下げられ、薄板金属１８が固定部材２４の固定平面部３０に当接した時点で、第２金型１２並びに可動部材２８の移動は停止する。可動部材２８の移動が停止した時点では、可動部材２８の可動平面部３４は固定部材２４の固定平面部３０と同一平面内に位置する。薄板金属１８は図３（ａ）の位置から下方に移動して図３（ｂ）の位置に変位するが、横幅の広い薄板金属１８を使用すれば、薄板金属１８の下方への変位はその撓みによって吸収することができる。
【００２０】
第２金型１２で薄板金属１８を第１金型１０側に衝突させた場合に、第２金型１２で押された薄板金属１８は第１金型１０に衝突するが、薄板金属１８は第１金型１０の可動部材３４を弾性部材２６に抗して図１で下方に移動させ、薄板金属１８の第１面１８ａが固定部材２４の固定平面部３０に衝突した状態で、第２金型１２と薄板金属１８との下方への移動が停止する。第２金型１２と薄板金属１８との移動が停止した状態を図４で示し、この図４の要部拡大図を図３（ｂ）で示す。第１金型１０の固定部材２４の固定平面部３０に薄板金属１８の第１面１８ａが衝突した状態では、図３（ｂ）に示すように、固定部材２４の突出部３２は薄板金属１８の第１面１８ａから薄板金属１８の内部に食い込み、薄板金属１８の第１面１８ａに直線状で断面山形状の凹部４０が形成される。薄板金属１８の第１面１８ａに表面処理被膜が形成されていた場合に、凹部４０の形成位置に存在した表面処理被膜は、突出部３２によって薄く引き伸ばされて更に加圧による摩擦熱によって溶解される。その結果、凹部４０の壁面には表面処理被膜が存在しなくなる。
【００２１】
第１金型１０の固定部材２４の突出部３２で薄板金属１８の第１面１８ａに凹部４０を形成すると、その凹部４０を形成した応力が薄板金属１８の第２面１８ｂ側に及ぶが、その応力は第２金型１２の溝部３８の存在によって、第２金型１２の溝部３８に向けて突出膨らみ部４２となって、薄板金属１８の第２面１８ｂに現われる。即ち、第２金型１２の溝部３８の存在によって薄板金属１８の第１面１８ａに加わる応力を、第２面１８ｂに膨らみ部４２となって逃がすことができる。
【００２２】
第１金型１０の突出部３２で薄板金属１８の第１面１８ａに凹部４０を形成すると共に薄板金属１８の第２面１８ｂに膨らみ部４２を形成した後、第２金型１２を図１の位置に戻す。これによって、撓んでいた薄板金属１８は元の平らな板に戻り、薄板金属１８は第１金型１０や第２金型１２から離れた状態となる。その後、薄板金属１８を図１の上面から裏面に向けて所定の距離（突出部３２の長さより僅かに短い距離）だけ移動させて、薄板金属１８に新たに凹部４０や膨らみ部４２を形成する位置を第１金型１０や第２金型１２に対向する位置に移動する。その後、第１金型１０と第２金型１２とで薄板金属１８を挟み（図５）、駆動手段１４を作動させて、第２金型１２で薄板金属１８を第１金型１０に衝突させる。これによって、第１金型１０の突出部３２で薄板金属１８の第１面１８ａに新たな凹部４０(先に形成された凹部４０と接続する）を形成し、薄板金属１８の第２面１８ｂに新たな膨らみ部４２(先に形成された膨らみ部４２と接続する）を形成する。これを順次繰り返す加工（追い加工）を行なうことで、薄板金属１８の第１面１８ａに長尺の凹部４０を形成し、薄板金属１８の第２面１８ｂに長尺の膨らみ部４２を形成することができる。
【００２３】
この追い加工を行なう場合、第２金型１２の衝突平面部３６には直径全域にわたる溝部３８が形成されており、しかもその溝部３８の長さは第１金型１０の突出部３２の長さよりも長くしてある。また、溝部３８は第２金型１２を貫通した状態で形成されている。この結果、薄板金属１８に次の追い加工を施そうとして薄板金属１８を移動した場合でも、薄板金属１８の第２面１８ｂに先に形成された膨らみ部４２は、第２金型１２の溝部３８の中や第２金型１２の側面外部の空間に位置するので、先に形成された膨らみ部４２が第２金型１２の衝突平面部３６による圧力によってつぶされることが無い。先に形成された膨らみ部４２がつぶされることが無いことから、先に形成された凹部４０の形状が変形することが無く、後述する開先（傾斜面４６）の形状を安定した形状に保つことができる。
【００２４】
薄板金属１８の第１面１８ａに長尺の凹部４０を形成すると共に薄板金属１８の第２面１８ｂに長尺の膨らみ部４２を形成した後、図５（ａ）に示すように、薄板金属１８の第２面１８ｂの膨らみ部４２からＶ字状の凹部４０の中央位置に向けて、図示しないレーザー切断装置によって、薄板金属１８の厚みを切断する。図５（ｂ）に示すように、薄板金属１８を２つに切断したものを薄板金属１８Ｘとすると、薄板金属１８Ｘの切断箇所は、第１面１８ａや第２面１８ｂに対して垂直方向のレーザー光による切断面４４と、突出部３２によって形成されたものであって第１面１８ａや第２面１８ｂに対して約４５度に傾斜した平面としての傾斜面４６（表面処理被膜を有しない）とから構成される。この平面としての傾斜面４６が、２つの薄板金属１８Ｘを溶接する際に接合する開先面となる。固定部材２４の山形の突出部３２は、２箇所の平面部を有し、１個の薄板金属１８を切断して２つの薄板金属１８Ｘとした場合に、それぞれの薄板金属１８Ｘに溶接の際の開先面となる平面を設けるような形状であれば、山形の形状に限定するものではない。なお、第２面１８ｂにおける切断面４４と交叉する位置には、切断された半分の膨らみ部４２（図面で分かり易くするために大きな形状としてあるが、実際にはもっと小さいものである）が、第２面１８ｂより外側に突出して残っている。
【００２５】
その後、図６（ａ）に示すように、２つの薄板金属１８Ｘを例えば９０度の角度で溶接する場合に、切断した２つの薄板金属１８Ｘの平面である傾斜面４６（表面処理被膜を有しない）同士を接合させる。２つの薄板金属１８Ｘの傾斜面４６同士を接合させてＬ字形状にした状態では、一方の薄板金属１８Ｘの切断面４４と他方の薄板金属１８Ｘの切断面４４は接合した傾斜面４６同士の外側に位置し、一方の切断面４４と他方の切断面４４との間に空間４８が形成される。その後、図６（ｂ）に示すように、空間４８側から溶融金属またはろう５０で２つの薄板金属１８Ｘ同士の溶接を行う。本発明では、一方の切断面４４と他方の切断面４４との間で形成された空間４８から開先としての傾斜面４６同士の接合箇所に溶剤を流し込むことができ、溶接作業を容易に行うことができ、かつ傾斜面４６同士の接合箇所の接着を強固にすることができる。また、図６（ａ）では、切断箇所の第２面１８ｂには、切断された半分の膨らみ部４２が外方に突出して残っているが、溶接の際に、切断された半分の膨らみ部４２が溶けて無くなり、角部を滑らかな溶接面とすることができる。
【００２６】
以上のように本発明によれば、直線状の突出部３２を形成した第１金型１０と、直線状の溝部３８を形成した第２金型１２とによって、薄板金属１８の第１面１８ａから薄板金属１８の厚みに向けて山形の凹部４０を形成する。この際、薄板金属１８の表面に表面処理被膜が施されていたとしても、凹部４０の壁面からは表面処理被膜を無くすことができる。薄板金属１８に形成した山形の凹部４０を形成した応力の影響は、凹部４０の位置の反対側の第２面１８ｂに現われるが、凹部４０の位置の反対側の位置の第２金型１２に溝部３８を形成することによって、山形の凹部４０を形成した応力の影響を、第２金型１２の溝部３８に突出する膨らみ部４２（薄板金属１８の第２面１８ｂ）として 逃がすことができる。薄板金属１８に膨らみ部４２を形成させることで、薄板金属１８に山形の凹部４０を形成しても薄板金属１８に歪やそりが発生することがなく、薄板金属１８をそのまま利用することができる。その後、凹部４０の中心位置と膨らみ部４２の中心位置とを通る位置で薄板金属１８をレーザー装置で切断すれば、山形の凹部４０の壁面が表面処理被膜の無い傾斜面４６となる。その傾斜面４６が開先面となり、開先面同士の溶接を行なうとピンホールの無い溶接が可能になる。以上のように本発明では、薄板金属の開先加工を簡単に行うことができ、しかも開先加工を行なった薄板金属に歪やそりを発生させることがないものである。
【００２７】
なお、表面に表面処理被膜を有している薄板金属１８について説明してきたが、本発明は表面処理被膜を有していない薄板金属１８についても適用できるものである。更に、前述の説明では、薄板金属１８に形成する凹部４０の形状を直線状のものとして説明したが、凹部４０の形状を円弧状のものとしても良い。薄板金属１８に形成する凹部４０の形状を円弧状とした場合に、その薄板金属１８と開先を合わせるものは、円筒形の筒を薄板金属１８の円弧状の角度に合わせて軸方向に切断したものとする。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明に係る薄板金属加工装置の実施例２について説明する。本発明に係る薄板金属加工装置は、第１押圧部材としての第１ローラ５２と第２押圧部材としての第２ローラ５４とを有する。第１ローラ５２は円筒の円周面の形状である第１外周面５６（第１挟持面）を有し、その第１外周面５６には全域にわたって外側に突出する断面山形の突出部５８を有する。第１ローラ５２には第１外周面５６の中心位置に第１軸６０を備え、その第１軸６０を中心にして第１ローラ５２が回転するよう設定されている。第２ローラ５４は円筒の円周面の形状である第２外周面６２（第２挟持面）を有し、その第２外周面６２には全域にわたって内側に凹んだ溝部６４を有する。第２ローラ５４には第２外周面６２の中心位置に第２軸６６を備え、その第２軸６６を中心にして第２ローラ５４が回転するよう設定されている。１ローラ５２と第２ローラ５４とは、薄板金属１８の厚みの間隔だけ隙間を開けて配置する。
【００２９】
実施例２の薄板金属加工装置で薄板金属１８を加工する場合には、１ローラ５２と第２ローラ５４を回転させた状態で、薄板金属１８を１ローラ５２と第２ローラ５４の間に移動させる。これによって、第１ローラ５２の断面山形の突出部５８が薄板金属１８の第１面１８ａの内部に食い込み、薄板金属１８の第１面１８ａに直線状で断面山形状の凹部４０が形成される（図５（ａ））。第１ローラ５２の突出部５８で薄板金属１８の第１面１８ａに凹部４０を形成した状態では、その凹部４０を形成した応力が薄板金属１８の第２面１８ｂ側に及ぶが、その応力は薄板金属１８の第２面１８ｂ側に、第２ローラ５４の溝部６４に向けて突出する膨らみ部４２となって現われる。即ち、第２ローラ５４の溝部６４の存在によって薄板金属１８の第１面１８ａに加わる応力が第２面１８ｂに膨らみ部４２となって突出して形成される（図５（ａ））。
【００３０】
その後、薄板金属１８の第２面１８ｂの膨らみ部４２からＶ字状の凹部４０の中央位置に向けて、図示しないレーザー切断装置によって、薄板金属１８の厚みを切断すると、図５（ｂ）に示すように、２つの薄板金属１８Ｘが形成され、その２つの薄板金属１８Ｘに開先となる平面即ち傾斜面４６が形成される。この実施例２では、第１押圧部材も第２押圧部材もローラとすることで、薄板金属１８に凹部４０と膨らみ部４２とを連続的に形成することができるので、薄板金属１８の開先加工の加工時間を実施例１に比べて短縮することができる。
【００３１】
なお、この実施例２においては、第１ローラ５２の第１軸６０の角度と、第２ローラ５４の第２軸６６の角度とを変える（第１軸６０と第２軸６６とが薄板金属１８に平行な状態を保った状態で同一角度で角度を変える）ことによって薄板金属１８に、曲線状の凹部４０を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る薄板金属加工装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の薄板金属加工装置に使用する第１金型と第２金型の斜視図である。
【図３】第２金型で薄板金属を第１金型側に衝突させた状態を示す要部断面図である。
【図４】第２金型で薄板金属を第１金型側に衝突させた状態を示す図１相当図である。
【図５】凹部と膨らみ部とを形成した薄板金属を切断する状態を示す断面図である。
【図６】図５で切断した薄板金属の開先同士を溶接する状態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る薄板金属加工装置の他の実施例を示す部分断面正面図である。
【図８】従来の薄板金属同士を溶接する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 第１金型
１２ 第２金型
１４ 駆動手段
１８ 薄板金属
１８ａ 第１面
１８ｂ 第２面
２４ 固定部材
２６ 弾性部材
２８ 可動部材
３０ 固定平面部
３２ 突出部
３４ 可動平面部
３６ 衝突平面部
３８ 溝部
４０ 凹部
４２ 膨らみ部
４４ 切断面
４６ 傾斜面
４８ 空間
５２ 第１ローラ
５４ 第２ローラ
５６ 第１外周面
５８ 突出部
６２ 第２外周面
６４ 溝部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板金属の開先を加工するための開先加工方法とその開先加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶接を行う場合には、母材の溶接すべき面（互いに接合させるための面）を削り取る開先加工が一般に行なわれている。 例えば鋼板の開先加工においては、従来から種々の方法が存在するが、その中でもサンダー研削や切削加工等による開先加工が一般的な開先加工方法としてよく用いられている（特許文献１並びに特許文献２）。これらの開先加工は、通常、所定の長さや大きさに鋼板を切断した後、次工程にてその切断した端縁を所定の形状に研削や切削するものである。
【０００３】
鋼板には厚板鋼板と薄板鋼板とがあり、一般に板厚が約３．２ｍｍ以下のものが「薄板鋼板」といわれている。厚板鋼板では、溶接すべき面を削り取る開先加工は簡単に行なうことができるが、薄板鋼板においてはその厚みが薄いため、開先加工は簡単に行なうことができない（開先加工を施すと歪やそりが発生する）ものであった。このため、従来から２枚の薄板鋼板を例えば９０度の角度で溶接する場合には、図８に示すように、一方の薄板鋼板７０の一方の面７２に、他方の薄板鋼板７４の端縁７６（薄板鋼板７４の厚みの箇所）を当接させ、その当接面を一般には溶融金属またはろうで溶接を行なっていた。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−３１７７１２
【特許文献２】特開２００１−２３２５０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最近では、厚板鋼板にも薄板鋼板にも、サビ止めや塗装性の向上のために表面加工処理が施されている。このため、溶接を行なう一方の面に表面処理被膜が存在している場合（図８において薄板鋼板７０の面７２に表面処理被膜を有している場合）には、表面処理被膜（薄板鋼板７０の面７２）が溶接面になり、溶接箇所に表面処理被膜が邪魔をしてピンホールが発生し、溶接不良になるという事態が発生していた。
【０００６】
本発明は、薄板金属における開先加工を歪やそりを発生せずに容易行うことができ、従来のような粉塵や切粉等の発生が無く、しかも開先加工箇所の表面処置被膜を除去して開先の溶接箇所にピンホールが発生することがない薄板金属の加工方法と薄板金属の加工装置とを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の薄板金属の開先加工方法は、第１挟持面とその第１挟持面より外方に突出する突出部とを有する第１押圧部材と第２挟持面とその第２挟持面に形成した溝部とを有する第２押圧部材とを用いて、前記突出部と前記溝部とを対向する位置に配置して前記第１押圧部材と前記第２押圧部材部とで薄板金属をプレス加工するものであり、前記突出部で前記薄板金属の一方の面に凹部を形成すると共に前記薄板金属の他方の面に前記溝部内に突出する膨らみ部を形成し、前記凹部の断面箇所と前記膨らみ部の断面箇所とを結ぶ位置で前記薄板金属を切断することを特徴とするものである。本発明は、前記第１押圧部材の前記第１挟持面を平面とし、前記第１挟持面より外方に突出する前記突出部を直線状または円弧状とし、前記第２押圧部材の前記第２挟持面を平面とし、前記第２挟持面に形成される前記突出部を直線状または円弧状とし、前記第２押圧部材の前記溝部の直線状または円弧状の長さを前記第１押圧部材の前記突出部の直線状または円弧状の長さよりも長くすると共に前記溝部が前記第２押圧部材を貫通した形状とし、前記薄板金属に前記凹部と前記膨らみ部とを形成した後、前記薄板金属を前記突出部の長さかそれよりやや短い長さだけ前記第１押圧部材や前記第２押圧部材に対して移動させ、その後、前記第１押圧部材と前記第２押圧部材とによって前記薄板金属に形成した前記凹部に連絡する新たな凹部と前記膨らみ部に連絡する新たな膨らみ部とを形成し、その後順に以前に形成した凹部に連絡する新たな凹部と以前に形成した膨らみ部に連絡する新たな膨らみ部とを形成し、その後、前記薄板金属を切断することを特徴とするものである。本発明は、前記第１押圧部材を第１軸を中心として回転する第１ローラとし、前記第１挟持面を円筒の円周面の形状とする第１外周面とし、前記突出部を前記第１外周面の円周の全域にわたって形成し、前記第２押圧部材を第２軸を中心として回転する第２ローラとし、前記第２挟持面を円筒の円周面の形状とする第２外周面とし、前記溝部を前記第２外周面の円周の全域にわたって形成し、第１ローラと前記第２ローラとの間を前記薄板金属を通過させることによって、前記突出部で前記薄板金属の一方の面に凹部を形成すると共に前記薄板金属の他方の面に前記溝部内に突出する膨らみ部を形成することを特徴とするものである。本発明は、前記凹部の断面箇所と前記膨らみ部の断面箇所とを結ぶ位置で前記薄板金属を切断する際に、前記膨らみ部から前記凹部に向けてレーザー光を照射して前記薄板金属を切断することを特徴とするものである。本発明は、前記薄板金属の両面に表面処理被膜を有することを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の薄板金属の開先加工装置は、第１押圧部材と第２押圧部材とで薄板金属をプレス加工するためのものであって、前記第１押圧部材に備えられる第１挟持平面と、その第１挟持面より外方に突出する直線状または円弧状の突出部と、前記第２押圧部材に備えられるものであって前記第１押圧部材の前記第１挟持面とで前記薄板金属を挟持するための第２挟持平面と、その第２挟持面に形成されるものであって前記突出部とに対向して配置される直線状または円弧状の溝部と、を有することを特徴とするものである。本発明は、前記第１押圧部材は、ハウジングと、前記突出部を備える前記第１挟持平面を有するものであって前記ハウジングに固定される固定部材と、外力によって長さが変位する弾性部材と、前記弾性部材によって付勢されるものであってかつその付勢による移動位置を前記ハウジングによって規制される可動部材と、前記可動部材における外部に露出する位置に備えられるものであって前記第１挟持平面と平行に配置される可動平面部とを有し、前記可動部材に前記弾性部材に抗する外力が働かない場合に前記可動部材の前記可動平面部が前記第１挟持平面の前記突出部より外側に突出し、前記可動部材に前記弾性部材に抗する前記第２押圧部材による外力が働いて前記可動部材を移動させた場合に前記可動部材の前記可動平面部が前記固定部材の前記第１挟持平面と同一平面位置まで移動することを特徴とするものである。本発明は、前記第２押圧部材の前記溝部の形状長さを前記第１押圧部材の突出部の長さよりも長くすると共に前記溝部が第２押圧部材の側面を貫通した形状とすることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の他の薄板金属の開先加工装置は、円筒の円周面の形状である第１外周面を有すると共に前記第１外周面の中央部に前記第１外周面の全域にわたって突出部を形成した第１押圧部材と、前記第１押圧部材とで薄板金属をプレスするためのものであって、円筒の円周面の形状である第２外周面を有する共に前記第２外周面の中央部に前記第２外周面の全域にわたって溝部を形成した第２押圧部材とを有することを特徴とするものである。本発明は、前記第１押圧部材が第１軸を中心に回転し、前記第２押圧部材が第２軸を中心に回転し、前記第１軸と前記第２軸とが互いに平行な状態を保ちながら同一角度で変位できるようにしたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の薄板金属の開先加工方法によれば、第１押圧部材と第２押圧部材で薄板金属に加圧し、表面処理被膜を施した薄板金属に第１押圧部材の突出部で薄板金属の厚みに近い厚さの山形の凹部を形成し、突出部による凹部の形成時に凹部の壁面から表面処理被膜は引き伸ばされ更に加圧による摩擦熱によって消滅させられる。薄板金属の厚みに山形の凹部を形成する際に、突出部によって薄板金属に形成された凹部に加えられる応力を、第２押圧部材に設けた溝部に膨らみ部（薄板金属における凹部の形成面と反対側の面に設ける）として逃がすので、薄板金属に反りや歪みを発生させることがない。その後、山形の凹部の中央位置で薄板金属を切断するので、切断された薄板金属のそれぞれに、開先面に表面処理被膜の無い傾斜面（山形の凹部の半分の面）が形成される。従って、表面処理被膜の無い傾斜面同士を開先面として接合させることで、表面処理被膜の無い箇所同士の溶接が可能となり、溶接箇所にピンホールが発生せず、薄板金属同士の強固な溶接が可能になる。
【００１１】
第１押圧部材と第２押圧部材が第１金型や第２金型の場合には、薄板金属に次の追い加工を施そうとして薄板金属を移動した場合には、薄板金属の第２面に先に形成された膨らみ部は、第２金型の溝部の中や第２金型の外部の空間に位置するようになるので、先に形成された膨らみ部が第２金型の押圧平面部による圧力によってつぶされることが無い。これによって、先に形成された膨らみ部が潰されることが無いことから、先に形成された凹部の形状が変形することが無く、開先面の形状を安定した形状に保つことができる。本発明では、薄板鋼板を切断した開先同士を９０度の角度で突き合わせて溶接（ＹＡＧ溶接やＴＩＧ溶接）を行う際に、開先の外側が溶融金属(ロウ)を開先に向けて流し込むのに便利な空間となっているので、溶接作業が行い易く、しかも開先に溶融金属やロウが溶け込み易い。その結果、裏ビートも出て強度の高い溶接加工を簡単に行うことができる。以上のように本発明では、プレス行程と切断行程とで薄板金属に容易に開先加工を行なうことができるものである。本発明では、溶接すべき面である開先を削り取るものではない（サンダー研削や切削加工をしない）ので、粉塵や切粉等が発生せず、作業の安全性を確保することができる。
【００１２】
本発明の実施例１の薄板金属の開先加工装置によれば、第１押圧部材（第１金型）の突出部に対応する第２押圧部材（第２金型）の位置に溝部を設けることで、第１押圧部材の突出部によって薄板金属に凹部を形成した加工（コイニング加工）を行なうと、薄板金属に加えられた応力を第２押圧部材の溝部に薄板金属の膨らみ部を形成して逃がすことができるので、膨らみ部以外の薄板金属に反りや歪みを発生させることがない。この結果、薄板金属に反りや歪みが発生することが無く、反りや歪みの修正作業も不要となる。薄板金属を第１押圧部材や第２押圧部材に対して移動させて順次追い加工（ニブリング加工）を行なうことにより、小さい金型で長い薄板金属（自在な距離の凹部）を加工することができ、大型の金型は不要となり、部品コストの低減を図ることができる。本発明の実施例２の薄板金属の開先加工装置によれば、第１押圧部材も第２押圧部材もローラとすることで、連続的な凹部と膨らみ部とを薄板金属に形成することができるので、薄板金属の開先加工の加工時間を実施例１に比べて短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、第１押圧部材と第２押圧部材とで薄板金属をプレスし、一方の押圧部材によって薄板金属の一方の面に溝を形成すると共に他方の押圧部材によって薄板金属の他方の面に溝の形成による押圧力を逃がすための膨らみ部を形成し、溝部と膨らみ部とを結ぶ位置で薄板金属を切断することで、薄板金属の開先を形成するものである。
【実施例１】
【００１４】
次に、本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施例１に係る薄板金属加工装置の断面図、図２は図１に示した実施例１に係る薄板金属加工装置に使用する第１押圧部材と第２押圧部材の斜視図である。薄板金属加工装置は、第１押圧部材としての第１金型１０と、第２押圧部材としての第２金型１２と、第２金型１２を駆動させる駆動部材１４とを有する。第１金型１０は基部１６に固定されており、装置に固定された状態となっている。第２金型１２は駆動手段１６によって駆動されて、図１で上下方向に移動できるよう設定されている。薄板金属加工装置は、第１金型１０と第２金型１２とを備えているだけでなく、図示しないレーザー切断手段（レーザー光によって加工物を切断するもの）も備えているのが望ましい。第１金型１０と第２金型１２とによって加工されるものは薄板鋼板等の薄板金属１８であり、薄板金属１８は第１金型１０と第２金型１２との間に配置され、第１金型１０と第２金型１２とでプレス加工されるものである。薄板金属１８は、第１金型１０に対向する第１面１８ａと、第２金型１２に対向する第２平面１８ｂとを有する。薄板金属１８は、それが薄板鋼板の場合には、厚みが３．２ｍｍ以下のものである。
【００１５】
図１に示すように、第１金型１０は、互いに固定される第１ハウジング２０並びに第２ハウジング２２と、第１ハウジング２０並びに第２ハウジング２２によって形成される空間内の中央に備えられるものであって第１ハウジング２０にボルト２５で固定される固定部材２４と、固定部材２４の外周付近に備えられる中空円柱状の弾性部材２６と、弾性部材２６によって常に外側に向けて付勢されるものであって第２ハウジング２２によって外側への移動を規制される環状の可動部材２８とを有する。
【００１６】
図１及び図２に示すように、固定部材２４は外部に露出する円形の固定平面部（第１挟持面（第１挟持平面））３０を有し、その円形の固定平面部３０の中央には、円形の直径にほぼ近い長さの直線状の突出部３２（図３参照）が一体に形成されている。突出部３２の横幅の断面は左右対称の山形形状となっており、山形の頂部の角度が例えば９０度に形成されている。突出部３２の高さは、薄板金属１８の厚みよりも薄く（低く）設定されており、突出部３２によって薄板金属１８が切断されることがないようにする。なお、突出部３２の山形の角度は９０度に限るものではない。
【００１７】
固定部材２４を囲むように配置される中空円柱状の弾性部材２６は、弾力性のあるゴムや合成樹脂材で形成され、荷重によってその中空円柱の高さを変化させるものである。弾性部材２６は、通常時には可動部材２８を常に外側に向けて付勢している。弾性部材２６によって常に外側に付勢される可動部材２８は、第２ハウジング２２がストッパとなって、外側への移動範囲が規制される。可動部材２８には外側に露出するものであって薄板金属１８の第１面１８ａと接触可能な可動平面部３４を有している。可動部材２８に外力が働かない状態においては、固定部材２４の突出部３２の頂点は、可動部材２８の可動平面部３４の位置より外側に突出しない（可動部材２８の可動平面部３４の位置より内側に位置する）ように設定されている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、第２金型１２には、薄板金属１８の第２平面１８ｂと接触するための円形の衝突平面部（第２挟持面（第２挟持平面））３６を有し、その円形の衝突平面部３６の直径は、固定部材２４の固定平面部３０の直径より大きくかつ環状の可動部材２８の外径より小さく設定されている。第２金型１２の円形の衝突平面部３６には、直径全域にわたる直線状の溝部３８が形成されている。この溝部３８は第２金型１２の側面を貫通した状態で形成されている。溝部３８の幅は山形の突出部３２の幅とほぼ同じかやや狭い幅に設定されている。第１金型１０と第２金型１２とを薄板金属加工装置に設置した状態では、第１金型１０の突出部３２の直線方向と第２金型１２の溝部３８の直線方向とは対向する位置に配置される。
【００１９】
次に、第１金型１０と第２金型１２とによる薄板金属１８の加工手順について説明する。図１及び図３（ａ）に示すように、先ず、薄板金属１８は、第１金型１０と第２金型１２の間に配置される。この際、薄板金属１８は保持手段（図示せず）によって保持され、しかも第１金型１０にも第２金型１２にも接触しない状態に設定される。即ち、第１金型１０と第２金型１２との間隔を薄板金属１８の厚みよりほんの少し広くする。この状態から、駆動手段１４によって第２金型１２を第１金型１０に向けて移動させ、第２金型１２で薄板金属１８を第１金型１０に衝突させる（図３（ｂ））。第２金型１２による薄板金属１８への衝突によって、可動部材２８は図１及び図３（ａ）で下方に押し下げられ、薄板金属１８が固定部材２４の固定平面部３０に当接した時点で、第２金型１２並びに可動部材２８の移動は停止する。可動部材２８の移動が停止した時点では、可動部材２８の可動平面部３４は固定部材２４の固定平面部３０と同一平面内に位置する。薄板金属１８は図３（ａ）の位置から下方に移動して図３（ｂ）の位置に変位するが、横幅の広い薄板金属１８を使用すれば、薄板金属１８の下方への変位はその撓みによって吸収することができる。
【００２０】
第２金型１２で薄板金属１８を第１金型１０側に衝突させた場合に、第２金型１２で押された薄板金属１８は第１金型１０に衝突するが、薄板金属１８は第１金型１０の可動部材３４を弾性部材２６に抗して図１で下方に移動させ、薄板金属１８の第１面１８ａが固定部材２４の固定平面部３０に衝突した状態で、第２金型１２と薄板金属１８との下方への移動が停止する。第２金型１２と薄板金属１８との移動が停止した状態を図４で示し、この図４の要部拡大図を図３（ｂ）で示す。第１金型１０の固定部材２４の固定平面部３０に薄板金属１８の第１面１８ａが衝突した状態では、図３（ｂ）に示すように、固定部材２４の突出部３２は薄板金属１８の第１面１８ａから薄板金属１８の内部に食い込み、薄板金属１８の第１面１８ａに直線状で断面山形状の凹部４０が形成される。薄板金属１８の第１面１８ａに表面処理被膜が形成されていた場合に、凹部４０の形成位置に存在した表面処理被膜は、突出部３２によって薄く引き伸ばされて更に加圧による摩擦熱によって溶解される。その結果、凹部４０の壁面には表面処理被膜が存在しなくなる。
【００２１】
第１金型１０の固定部材２４の突出部３２で薄板金属１８の第１面１８ａに凹部４０を形成すると、その凹部４０を形成した応力が薄板金属１８の第２面１８ｂ側に及ぶが、その応力は第２金型１２の溝部３８の存在によって、第２金型１２の溝部３８に向けて突出膨らみ部４２となって、薄板金属１８の第２面１８ｂに現われる。即ち、第２金型１２の溝部３８の存在によって薄板金属１８の第１面１８ａに加わる応力を、第２面１８ｂに膨らみ部４２となって逃がすことができる。
【００２２】
第１金型１０の突出部３２で薄板金属１８の第１面１８ａに凹部４０を形成すると共に薄板金属１８の第２面１８ｂに膨らみ部４２を形成した後、第２金型１２を図１の位置に戻す。これによって、撓んでいた薄板金属１８は元の平らな板に戻り、薄板金属１８は第１金型１０や第２金型１２から離れた状態となる。その後、薄板金属１８を図１の上面から裏面に向けて所定の距離（突出部３２の長さより僅かに短い距離）だけ移動させて、薄板金属１８に新たに凹部４０や膨らみ部４２を形成する位置を第１金型１０や第２金型１２に対向する位置に移動する。その後、第１金型１０と第２金型１２とで薄板金属１８を挟み（図５）、駆動手段１４を作動させて、第２金型１２で薄板金属１８を第１金型１０に衝突させる。これによって、第１金型１０の突出部３２で薄板金属１８の第１面１８ａに新たな凹部４０(先に形成された凹部４０と接続する）を形成し、薄板金属１８の第２面１８ｂに新たな膨らみ部４２(先に形成された膨らみ部４２と接続する）を形成する。これを順次繰り返す加工（追い加工）を行なうことで、薄板金属１８の第１面１８ａに長尺の凹部４０を形成し、薄板金属１８の第２面１８ｂに長尺の膨らみ部４２を形成することができる。
【００２３】
この追い加工を行なう場合、第２金型１２の衝突平面部３６には直径全域にわたる溝部３８が形成されており、しかもその溝部３８の長さは第１金型１０の突出部３２の長さよりも長くしてある。また、溝部３８は第２金型１２を貫通した状態で形成されている。この結果、薄板金属１８に次の追い加工を施そうとして薄板金属１８を移動した場合でも、薄板金属１８の第２面１８ｂに先に形成された膨らみ部４２は、第２金型１２の溝部３８の中や第２金型１２の側面外部の空間に位置するので、先に形成された膨らみ部４２が第２金型１２の衝突平面部３６による圧力によってつぶされることが無い。先に形成された膨らみ部４２がつぶされることが無いことから、先に形成された凹部４０の形状が変形することが無く、後述する開先（傾斜面４６）の形状を安定した形状に保つことができる。
【００２４】
薄板金属１８の第１面１８ａに長尺の凹部４０を形成すると共に薄板金属１８の第２面１８ｂに長尺の膨らみ部４２を形成した後、図５（ａ）に示すように、薄板金属１８の第２面１８ｂの膨らみ部４２からＶ字状の凹部４０の中央位置に向けて、図示しないレーザー切断装置によって、薄板金属１８の厚みを切断する。図５（ｂ）に示すように、薄板金属１８を２つに切断したものを薄板金属１８Ｘとすると、薄板金属１８Ｘの切断箇所は、第１面１８ａや第２面１８ｂに対して垂直方向のレーザー光による切断面４４と、突出部３２によって形成されたものであって第１面１８ａや第２面１８ｂに対して約４５度に傾斜した平面としての傾斜面４６（表面処理被膜を有しない）とから構成される。この平面としての傾斜面４６が、２つの薄板金属１８Ｘを溶接する際に接合する開先面となる。固定部材２４の山形の突出部３２は、２箇所の平面部を有し、１個の薄板金属１８を切断して２つの薄板金属１８Ｘとした場合に、それぞれの薄板金属１８Ｘに溶接の際の開先面となる平面を設けるような形状であれば、山形の形状に限定するものではない。なお、第２面１８ｂにおける切断面４４と交叉する位置には、切断された半分の膨らみ部４２（図面で分かり易くするために大きな形状としてあるが、実際にはもっと小さいものである）が、第２面１８ｂより外側に突出して残っている。
【００２５】
その後、図６（ａ）に示すように、２つの薄板金属１８Ｘを例えば９０度の角度で溶接する場合に、切断した２つの薄板金属１８Ｘの平面である傾斜面４６（表面処理被膜を有しない）同士を接合させる。２つの薄板金属１８Ｘの傾斜面４６同士を接合させてＬ字形状にした状態では、一方の薄板金属１８Ｘの切断面４４と他方の薄板金属１８Ｘの切断面４４は接合した傾斜面４６同士の外側に位置し、一方の切断面４４と他方の切断面４４との間に空間４８が形成される。その後、図６（ｂ）に示すように、空間４８側から溶融金属またはろう５０で２つの薄板金属１８Ｘ同士の溶接を行う。本発明では、一方の切断面４４と他方の切断面４４との間で形成された空間４８から開先としての傾斜面４６同士の接合箇所に溶剤を流し込むことができ、溶接作業を容易に行うことができ、かつ傾斜面４６同士の接合箇所の接着を強固にすることができる。また、図６（ａ）では、切断箇所の第２面１８ｂには、切断された半分の膨らみ部４２が外方に突出して残っているが、溶接の際に、切断された半分の膨らみ部４２が溶けて無くなり、角部を滑らかな溶接面とすることができる。
【００２６】
以上のように本発明によれば、直線状の突出部３２を形成した第１金型１０と、直線状の溝部３８を形成した第２金型１２とによって、薄板金属１８の第１面１８ａから薄板金属１８の厚みに向けて山形の凹部４０を形成する。この際、薄板金属１８の表面に表面処理被膜が施されていたとしても、凹部４０の壁面からは表面処理被膜を無くすことができる。薄板金属１８に形成した山形の凹部４０を形成した応力の影響は、凹部４０の位置の反対側の第２面１８ｂに現われるが、凹部４０の位置の反対側の位置の第２金型１２に溝部３８を形成することによって、山形の凹部４０を形成した応力の影響を、第２金型１２の溝部３８に突出する膨らみ部４２（薄板金属１８の第２面１８ｂ）として 逃がすことができる。薄板金属１８に膨らみ部４２を形成させることで、薄板金属１８に山形の凹部４０を形成しても薄板金属１８に歪やそりが発生することがなく、薄板金属１８をそのまま利用することができる。その後、凹部４０の中心位置と膨らみ部４２の中心位置とを通る位置で薄板金属１８をレーザー装置で切断すれば、山形の凹部４０の壁面が表面処理被膜の無い傾斜面４６となる。その傾斜面４６が開先面となり、開先面同士の溶接を行なうとピンホールの無い溶接が可能になる。以上のように本発明では、薄板金属の開先加工を簡単に行うことができ、しかも開先加工を行なった薄板金属に歪やそりを発生させることがないものである。
【００２７】
なお、表面に表面処理被膜を有している薄板金属１８について説明してきたが、本発明は表面処理被膜を有していない薄板金属１８についても適用できるものである。更に、前述の説明では、薄板金属１８に形成する凹部４０の形状を直線状のものとして説明したが、凹部４０の形状を円弧状のものとしても良い。薄板金属１８に形成する凹部４０の形状を円弧状とした場合に、その薄板金属１８と開先を合わせるものは、円筒形の筒を薄板金属１８の円弧状の角度に合わせて軸方向に切断したものとする。
【実施例２】
【００２８】
次に、本発明に係る薄板金属加工装置の実施例２について説明する。本発明に係る薄板金属加工装置は、第１押圧部材としての第１ローラ５２と第２押圧部材としての第２ローラ５４とを有する。第１ローラ５２は円筒の円周面の形状である第１外周面５６（第１挟持面）を有し、その第１外周面５６には全域にわたって外側に突出する断面山形の突出部５８を有する。第１ローラ５２には第１外周面５６の中心位置に第１軸６０を備え、その第１軸６０を中心にして第１ローラ５２が回転するよう設定されている。第２ローラ５４は円筒の円周面の形状である第２外周面６２（第２挟持面）を有し、その第２外周面６２には全域にわたって内側に凹んだ溝部６４を有する。第２ローラ５４には第２外周面６２の中心位置に第２軸６６を備え、その第２軸６６を中心にして第２ローラ５４が回転するよう設定されている。１ローラ５２と第２ローラ５４とは、薄板金属１８の厚みの間隔だけ隙間を開けて配置する。
【００２９】
実施例２の薄板金属加工装置で薄板金属１８を加工する場合には、１ローラ５２と第２ローラ５４を回転させた状態で、薄板金属１８を１ローラ５２と第２ローラ５４の間に移動させる。これによって、第１ローラ５２の断面山形の突出部５８が薄板金属１８の第１面１８ａの内部に食い込み、薄板金属１８の第１面１８ａに直線状で断面山形状の凹部４０が形成される（図５（ａ））。第１ローラ５２の突出部５８で薄板金属１８の第１面１８ａに凹部４０を形成した状態では、その凹部４０を形成した応力が薄板金属１８の第２面１８ｂ側に及ぶが、その応力は薄板金属１８の第２面１８ｂ側に、第２ローラ５４の溝部６４に向けて突出する膨らみ部４２となって現われる。即ち、第２ローラ５４の溝部６４の存在によって薄板金属１８の第１面１８ａに加わる応力が第２面１８ｂに膨らみ部４２となって突出して形成される（図５（ａ））。
【００３０】
その後、薄板金属１８の第２面１８ｂの膨らみ部４２からＶ字状の凹部４０の中央位置に向けて、図示しないレーザー切断装置によって、薄板金属１８の厚みを切断すると、図５（ｂ）に示すように、２つの薄板金属１８Ｘが形成され、その２つの薄板金属１８Ｘに開先となる平面即ち傾斜面４６が形成される。この実施例２では、第１押圧部材も第２押圧部材もローラとすることで、薄板金属１８に凹部４０と膨らみ部４２とを連続的に形成することができるので、薄板金属１８の開先加工の加工時間を実施例１に比べて短縮することができる。
【００３１】
なお、この実施例２においては、第１ローラ５２の第１軸６０の角度と、第２ローラ５４の第２軸６６の角度とを変える（第１軸６０と第２軸６６とが薄板金属１８に平行な状態を保った状態で同一角度で角度を変える）ことによって薄板金属１８に、曲線状の凹部４０を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る薄板金属加工装置の一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の薄板金属加工装置に使用する第１金型と第２金型の斜視図である。
【図３】第２金型で薄板金属を第１金型側に衝突させた状態を示す要部断面図である。
【図４】第２金型で薄板金属を第１金型側に衝突させた状態を示す図１相当図である。
【図５】凹部と膨らみ部とを形成した薄板金属を切断する状態を示す断面図である。
【図６】図５で切断した薄板金属の開先同士を溶接する状態を示す断面図である。
【図７】本発明に係る薄板金属加工装置の他の実施例を示す部分断面正面図である。
【図８】従来の薄板金属同士を溶接する状態を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０ 第１金型
１２ 第２金型
１４ 駆動手段
１８ 薄板金属
１８ａ 第１面
１８ｂ 第２面
２４ 固定部材
２６ 弾性部材
２８ 可動部材
３０ 固定平面部
３２ 突出部
３４ 可動平面部
３６ 衝突平面部
３８ 溝部
４０ 凹部
４２ 膨らみ部
４４ 切断面
４６ 傾斜面
４８ 空間
５２ 第１ローラ
５４ 第２ローラ
５６ 第１外周面
５８ 突出部
６２ 第２外周面
６４ 溝部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１挟持面とその第１挟持面より外方に突出する突出部とを有する第１押圧部材と第２挟持面とその第２挟持面に形成した溝部とを有する第２押圧部材とを用いて、前記突出部と前記溝部とを対向する位置に配置して前記第１押圧部材と前記第２押圧部材部とで薄板金属をプレス加工するものであり、前記突出部で前記薄板金属の一方の面に凹部を形成すると共に前記薄板金属の他方の面に前記溝部内に突出する膨らみ部を形成し、前記凹部の断面箇所と前記膨らみ部の断面箇所とを結ぶ位置で前記薄板金属を切断することを特徴とする薄板金属の開先加工方法。
【請求項２】
前記第１押圧部材の前記第１挟持面を平面とし、前記第１挟持面より外方に突出する前記突出部を直線状または円弧状とし、前記第２押圧部材の前記第２挟持面を平面とし、前記第２挟持面に形成される前記突出部を直線状または円弧状とし、前記第２押圧部材の前記溝部の直線状または円弧状の長さを前記第１押圧部材の前記突出部の直線状または円弧状の長さよりも長くすると共に前記溝部が前記第２押圧部材を貫通した形状とし、前記薄板金属に前記凹部と前記膨らみ部とを形成した後、前記薄板金属を前記突出部の長さかそれよりやや短い長さだけ前記第１押圧部材や前記第２押圧部材に対して移動させ、その後、前記第１押圧部材と前記第２押圧部材とによって前記薄板金属に形成した前記凹部に連絡する新たな凹部と前記膨らみ部に連絡する新たな膨らみ部とを形成し、その後順に以前に形成した凹部に連絡する新たな凹部と以前に形成した膨らみ部に連絡する新たな膨らみ部とを形成し、その後、前記薄板金属を切断することを特徴とする請求項１記載の薄板金属の開先加工方法。
【請求項３】
前記第１押圧部材を第１軸を中心として回転する第１ローラとし、前記第１挟持面を円筒の円周面の形状とする第１外周面とし、前記突出部を前記第１外周面の円周の全域にわたって形成し、前記第２押圧部材を第２軸を中心として回転する第２ローラとし、前記第２挟持面を円筒の円周面の形状とする第２外周面とし、前記溝部を前記第２外周面の円周の全域にわたって形成し、第１ローラと前記第２ローラとの間を前記薄板金属を通過させることによって、前記突出部で前記薄板金属の一方の面に凹部を形成すると共に前記薄板金属の他方の面に前記溝部内に突出する膨らみ部を形成することを特徴とする請求項１記載の薄板金属の開先加工方法。
【請求項４】
前記凹部の断面箇所と前記膨らみ部の断面箇所とを結ぶ位置で前記薄板金属を切断する際に、前記膨らみ部から前記凹部に向けてレーザー光を照射して前記薄板金属を切断することを特徴とする請求項１乃至３記載の薄板金属の開先加工方法。
【請求項５】
前記薄板金属の両面に表面処理被膜を有することを特徴とする請求項１乃至４記載の薄板金属の開先加工方法
【請求項６】
第１押圧部材と第２押圧部材とで薄板金属をプレス加工するためのものであって、前記第１押圧部材に備えられる第１挟持平面と、その第１挟持面より外方に突出する直線状または円弧状の突出部と、前記第２押圧部材に備えられるものであって前記第１押圧部材の前記第１挟持面とで前記薄板金属を挟持するための第２挟持平面と、その第２挟持面に形成されるものであって前記突出部とに対向して配置される直線状または円弧状の溝部と、を有することを特徴とする薄板金属の開先加工装置。
【請求項７】
前記第１押圧部材は、ハウジングと、前記突出部を備える前記第１挟持平面を有するものであって前記ハウジングに固定される固定部材と、外力によって長さが変位する弾性部材と、前記弾性部材によって付勢されるものであってかつその付勢による移動位置を前記ハウジングによって規制される可動部材と、前記可動部材における外部に露出する位置に備えられるものであって前記第１挟持平面と平行に配置される可動平面部とを有し、前記可動部材に前記弾性部材に抗する外力が働かない場合に前記可動部材の前記可動平面部が前記第１挟持平面の前記突出部より外側に突出し、前記可動部材に前記弾性部材に抗する前記第２押圧部材による外力が働いて前記可動部材を移動させた場合に前記可動部材の前記可動平面部が前記固定部材の前記第１挟持平面と同一平面位置まで移動することを特徴とする請求項６記載の薄板金属の開先加工装置。
【請求項８】
前記第２押圧部材の前記溝部の形状長さを前記第１押圧部材の突出部の長さよりも長くすると共に前記溝部が第２押圧部材の側面を貫通した形状とすることを特徴とする請求項６または７記載の薄板金属の開先加工装置。
【請求項９】
円筒の円周面の形状である第１外周面を有すると共に前記第１外周面の中央部に前記第１外周面の全域にわたって突出部を形成した第１押圧部材と、前記第１押圧部材とで薄板金属をプレスするためのものであって、円筒の円周面の形状である第２外周面を有すると共に前記第２外周面の中央部に前記第２外周面の全域にわたって溝部を形成した第２押圧部材とを有することを特徴とする薄板金属の開先加工装置。
【請求項１０】
前記第１押圧部材が第１軸を中心に回転し、前記第２押圧部材が第２軸を中心に回転し、前記第１軸と前記第２軸とが互いに平行な状態を保ちながら同一角度で変位できるようにしたことを特徴とする請求項９記載の薄板金属の開先加工装置。
【請求項１】
第１挟持面とその第１挟持面より外方に突出する突出部とを有する第１押圧部材と第２挟持面とその第２挟持面に形成した溝部とを有する第２押圧部材とを用いて、前記突出部と前記溝部とを対向する位置に配置して前記第１押圧部材と前記第２押圧部材部とで薄板金属をプレス加工するものであり、前記突出部で前記薄板金属の一方の面に凹部を形成すると共に前記薄板金属の他方の面に前記溝部内に突出する膨らみ部を形成し、前記凹部の断面箇所と前記膨らみ部の断面箇所とを結ぶ位置で前記薄板金属を切断することを特徴とする薄板金属の開先加工方法。
【請求項２】
前記第１押圧部材の前記第１挟持面を平面とし、前記第１挟持面より外方に突出する前記突出部を直線状または円弧状とし、前記第２押圧部材の前記第２挟持面を平面とし、前記第２挟持面に形成される前記突出部を直線状または円弧状とし、前記第２押圧部材の前記溝部の直線状または円弧状の長さを前記第１押圧部材の前記突出部の直線状または円弧状の長さよりも長くすると共に前記溝部が前記第２押圧部材を貫通した形状とし、前記薄板金属に前記凹部と前記膨らみ部とを形成した後、前記薄板金属を前記突出部の長さかそれよりやや短い長さだけ前記第１押圧部材や前記第２押圧部材に対して移動させ、その後、前記第１押圧部材と前記第２押圧部材とによって前記薄板金属に形成した前記凹部に連絡する新たな凹部と前記膨らみ部に連絡する新たな膨らみ部とを形成し、その後順に以前に形成した凹部に連絡する新たな凹部と以前に形成した膨らみ部に連絡する新たな膨らみ部とを形成し、その後、前記薄板金属を切断することを特徴とする請求項１記載の薄板金属の開先加工方法。
【請求項３】
前記第１押圧部材を第１軸を中心として回転する第１ローラとし、前記第１挟持面を円筒の円周面の形状とする第１外周面とし、前記突出部を前記第１外周面の円周の全域にわたって形成し、前記第２押圧部材を第２軸を中心として回転する第２ローラとし、前記第２挟持面を円筒の円周面の形状とする第２外周面とし、前記溝部を前記第２外周面の円周の全域にわたって形成し、第１ローラと前記第２ローラとの間を前記薄板金属を通過させることによって、前記突出部で前記薄板金属の一方の面に凹部を形成すると共に前記薄板金属の他方の面に前記溝部内に突出する膨らみ部を形成することを特徴とする請求項１記載の薄板金属の開先加工方法。
【請求項４】
前記凹部の断面箇所と前記膨らみ部の断面箇所とを結ぶ位置で前記薄板金属を切断する際に、前記膨らみ部から前記凹部に向けてレーザー光を照射して前記薄板金属を切断することを特徴とする請求項１乃至３記載の薄板金属の開先加工方法。
【請求項５】
前記薄板金属の両面に表面処理被膜を有することを特徴とする請求項１乃至４記載の薄板金属の開先加工方法
【請求項６】
第１押圧部材と第２押圧部材とで薄板金属をプレス加工するためのものであって、前記第１押圧部材に備えられる第１挟持平面と、その第１挟持面より外方に突出する直線状または円弧状の突出部と、前記第２押圧部材に備えられるものであって前記第１押圧部材の前記第１挟持面とで前記薄板金属を挟持するための第２挟持平面と、その第２挟持面に形成されるものであって前記突出部とに対向して配置される直線状または円弧状の溝部と、を有することを特徴とする薄板金属の開先加工装置。
【請求項７】
前記第１押圧部材は、ハウジングと、前記突出部を備える前記第１挟持平面を有するものであって前記ハウジングに固定される固定部材と、外力によって長さが変位する弾性部材と、前記弾性部材によって付勢されるものであってかつその付勢による移動位置を前記ハウジングによって規制される可動部材と、前記可動部材における外部に露出する位置に備えられるものであって前記第１挟持平面と平行に配置される可動平面部とを有し、前記可動部材に前記弾性部材に抗する外力が働かない場合に前記可動部材の前記可動平面部が前記第１挟持平面の前記突出部より外側に突出し、前記可動部材に前記弾性部材に抗する前記第２押圧部材による外力が働いて前記可動部材を移動させた場合に前記可動部材の前記可動平面部が前記固定部材の前記第１挟持平面と同一平面位置まで移動することを特徴とする請求項６記載の薄板金属の開先加工装置。
【請求項８】
前記第２押圧部材の前記溝部の形状長さを前記第１押圧部材の突出部の長さよりも長くすると共に前記溝部が第２押圧部材の側面を貫通した形状とすることを特徴とする請求項６または７記載の薄板金属の開先加工装置。
【請求項９】
円筒の円周面の形状である第１外周面を有すると共に前記第１外周面の中央部に前記第１外周面の全域にわたって突出部を形成した第１押圧部材と、前記第１押圧部材とで薄板金属をプレスするためのものであって、円筒の円周面の形状である第２外周面を有すると共に前記第２外周面の中央部に前記第２外周面の全域にわたって溝部を形成した第２押圧部材とを有することを特徴とする薄板金属の開先加工装置。
【請求項１０】
前記第１押圧部材が第１軸を中心に回転し、前記第２押圧部材が第２軸を中心に回転し、前記第１軸と前記第２軸とが互いに平行な状態を保ちながら同一角度で変位できるようにしたことを特徴とする請求項９記載の薄板金属の開先加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２１４１５７（Ｐ２００９−２１４１５７Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６２４３０（Ｐ２００８−６２４３０）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（５０３３０６１０２）トルンプ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（５０３３０６１０２）トルンプ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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