JP2006187800A

JP2006187800A - 湾曲材製造装置、及び湾曲材製造方法

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Publication number: JP2006187800A
Application number: JP2005003091A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Oda; 至孝織田; Hiroshi Hashizume; 博橋詰; Katsuo Takagi; 勝雄高木
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2005-01-07
Filing date: 2005-01-07
Publication date: 2006-07-20

Abstract

【課題】一度のプレス加工により、帯状の金属板を幅方向に湾曲させて帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造装置の提供。
【解決手段】ダイは、湾曲材の仕上がり時の幅方向の曲率と金属板のスプリングバック量とに基づいて定められる曲げ曲率で形成されるハーフパイプ状の窪みと、ハーフパイプ状の窪みの上方において、加工すべき帯状の金属板を支持する支持部とを有し、パンチは、ハーフパイプ状の窪みにおける曲げ曲率と同等の曲率を有する半円柱状のパンチ側プレス面と、半円柱状のパンチ側プレス面の長手方向に延伸し、金属板の板厚よりも小さい突出量でパンチ側プレス面に設けられた複数のリブとを有し、ダイの支持部に支持されている帯状の金属板をパンチでハーフパイプ状の窪みに対して押しつけることによって、帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造装置
【選択図】図２

Description

本発明は、帯状の金属板をダイとパンチでプレス加工することにより幅方向に湾曲する帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造装置、及び湾曲材製造方法に関する。

従来、帯状の金属板の幅方向に湾曲加工を施すことにより、長手方向の形状安定性を高めた湾曲部材が知られている。このような湾曲部材は、長手方向に曲げることにより、長手方向に湾曲する湾曲部と湾曲部の両側に続く直線部分とを構成する。湾曲部の両側に続く直線部分を平行に対向させるとＵ字形状をなす。このような湾曲部材の用途として、インクジェットプロッタの記録ヘッドにインクを供給するインクチューブの姿勢を、記録ヘッドの動きに追随させて確実に案内する為に、湾曲部材の一例であるスチールベルトをインクチューブに沿って連結させたインクジェットプロッタが知られている（例えば、特許文献１参照）。従来、帯状の金属板の幅方向に湾曲加工を施す方法としては、金属板を幅方向に送りながら、長手方向に伸びるパンチの刃を金属板に繰り返し押しつけることにより、幅方向への反りを生じさせる方法と、金属板の片面にブラスト処理を行うことによって、幅方向への反りを生じさせる方法とが知られている。
特開平１１−１５７２８８号公報

しかしながら、上記従来の工法はいずれも湾曲部材の加工コストが高いという課題があった。また、湾曲部材を長手方向にＵ字形状に曲げる場合、対向する直線部分の間隔（以下、Ｕ字曲げ幅という）を調整することが困難であるという課題があった。

上記課題を解決するために、本発明の第１の形態においては、帯状の金属板をダイとパンチでプレス加工することにより幅方向に湾曲する帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造装置であって、ダイは、湾曲材の仕上がり時の幅方向の曲率と金属板のスプリングバック量とに基づいて定められる曲げ曲率で形成されるハーフパイプ状の窪みと、ハーフパイプ状の窪みの上方において、加工すべき帯状の金属板を支持する支持部とを有し、パンチは、ハーフパイプ状の窪みにおける曲げ曲率と同等の曲率を有する半円柱状のパンチ側プレス面と、半円柱状のパンチ側プレス面の長手方向に延伸し、金属板の板厚よりも小さい突出量でパンチ側プレス面に設けられた複数のリブとを有し、ダイの支持部に支持されている帯状の金属板をパンチでハーフパイプ状の窪みに対して押しつけることによって、帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造装置が提供される。リブの突出量は、金属板の板厚の１／５以下である。このような湾曲材製造装置によれば、帯状の湾曲材の幅方向の湾曲の程度を容易に管理することができ、長手方向にＵ字形状に曲げる場合のＵ字曲げ幅を精度よく調節することができる。

上記の湾曲材製造装置において、リブは、パンチ側プレス面において湾曲材の幅方向の仕上がりの曲率が小さいほど密に設けられてもよい。このような湾曲材製造装置によれば、リブの密度を上げることにより、湾曲材の仕上がりの曲率を小さくすることができる。

上記の湾曲材製造装置において、リブは、先端がフラットに形成されていてもよい。このような湾曲材製造装置によれば、リブの潰れを防止することにより、パンチの耐久性を向上することができる。

本発明の第２の形態によれば、帯状の金属板をダイとパンチでプレス加工することにより幅方向に湾曲する帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造方法であって、ダイは、湾曲材の仕上がり時の幅方向の曲率と金属板のスプリングバック量とに基づいて定められる曲げ曲率で形成されるハーフパイプ状の窪みと、ハーフパイプ状の窪みの上方において、加工すべき帯状の金属板を支持する支持部とを有し、パンチは、ハーフパイプ状の窪みにおける曲げ曲率と同等の曲率を有する半円柱状のパンチ側プレス面と、半円柱状のパンチ側プレス面の長手方向に延伸し、金属板の板厚よりも小さい突出量でパンチ側プレス面に設けられた複数のリブとを有し、ダイの支持部に支持されている帯状の金属板を、パンチがハーフパイプ状の窪みに対して押しつけることによって、帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造方法が提供される。このような湾曲材製造方法によれば、帯状の湾曲材の幅方向の湾曲の程度を容易に管理することができ、長手方向にＵ字形状に曲げる場合のＵ字曲げ幅を精度よく調節することができる。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本発明の一実施形態に係る湾曲部材１００の一例を示す。湾曲部材１００は、帯状の金属板をダイとパンチでプレス加工することにより幅方向に湾曲して形成されている。湾曲部材１００には、帯状のインクチューブ２００が、長手方向及び幅方向を一致させた状態で、長手方向に相対移動可能なように連結されている。インクチューブ２００は、例えば樹脂で形成されており、複数のインクチューブを幅方向に並べて連結して備える。インクチューブ２００は、一端が不図示のインクタンクに接続され、他端が不図示の記録ヘッドに接続されている。湾曲部材１００は、記録ヘッドがインクチューブ２００の長手方向に往復運動する場合に、インクチューブの姿勢を、記録ヘッドの動きに追随させて案内する。

図２及び図３は、湾曲材製造装置５０の構成を示す。図２は、パンチ１０がダイ２０の上方に待機している状態を示す分解斜視図である。また、図３は、パンチ１０がダイ２０に向けて降下した状態を示す断面図を示す。湾曲材製造装置５０は、例えばクランクプレスなどのプレス機に本実施例のパンチ１０及びダイ２０を取り付けることによって構成される。ダイ２０は、ハーフパイプ状の窪みであるダイ側プレス面２２と、ダイ側プレス面２２の上方において、加工すべき帯状の被加工材を位置決めして支持する支持部２４とを有する。支持部２４とダイ側プレス面２２の境界であるプレス面端部２６は、ラウンド加工されていることが好ましい。

一方、パンチ１０は、ダイ側プレス面２２における曲げ曲率とほぼ同等の曲率を有する半円柱状のパンチ側プレス面１４と、パンチ側プレス面１４の長手方向に延伸し、被加工材の板厚よりも小さい突出量でパンチ側プレス面１４に設けられた複数のリブ１２とを有する。例えばリブ１２の突出量は、被加工材の板厚の１／５以下である。湾曲材製造装置５０は、ダイ２０の支持部２４に支持されている帯状の被加工材をパンチ１０でダイ側プレス面２２に対して押しつけることによって、湾曲部材１００を製造する。

ダイ側プレス面２２及びパンチ側プレス面１４の曲率は、湾曲材の仕上がり時の幅方向の曲率と被加工材のスプリングバック量とに基づいて定められる。即ち、仕上がり時の幅方向の曲率が小さい程、そして被加工材のスプリングバック量が大きい程、ダイ側プレス面２２及びパンチ側プレス面１４の曲率を小さくする。尚、パンチ１０及びダイ２０の長さは、帯状の被加工材の長さと同等以上であることが望ましい。また、本図においてパンチ１０に対するリブ１２の比率は、説明の為に実際よりも大きく図示している。実際には、パンチ側プレス面１４の曲率が７．７５ｍｍである場合に、リブ１２の突出量は０．０３ｍｍ程度である。リブ１２の形状の詳細は図４で後述する。

被加工材の仕様は以下の通りである。
材質：ＳＵＳ３０１−ＣＳＰ−ＥＨ
板厚：ｔ＝０．２±０．０１ｍｍ
板幅：１８．２ｍｍ
形態：コイル材
表面粗さ：Ｒｚ＝１μｍ
表面硬度：Ｈｖ４９０〜５３０
熱処理：ＴＡ処理（テンションアニーリング）無し

リブ１２は、湾曲材の幅方向の仕上がりの曲率が小さいほど密に設けられる。本実施例の湾曲部材１００は、湾曲する幅方向の外側において内側よりも小さい曲率を有している。これに応じて、パンチ側プレス面１４の曲率は、幅方向の外側において内側よりも小さい曲率で形成される。また、リブ１２のピッチは、幅方向の外側において内側よりも狭いピッチで形成される。例えば、ダイ側プレス面２２の曲率は、パンチ１０の先端を中心とする１２０°の範囲においてＲ７．６５であり、その外側はＲ５．０で形成されている。また、リブ１２のピッチは、パンチ１０の先端を中心とする１２０°の範囲において約８°のピッチで形成され、その外側においては、約５°のピッチで形成されている。このような構成によれば、湾曲方向の外側において内側よりも小さい曲率で金属板を湾曲させることができる。

図４は、リブ１２の断面形状を示す部分拡大図である。本実施例のリブ１２は、パンチ側プレス面１４から０．０３ｍｍ突出している。リブ１２は、先端がフラットに形成されており、リブ１２の両側には根元Ｒが形成されている。これにより、リブ１２の潰れが防止され、パンチ１０の耐久性を向上することができる。湾曲部材１００の幅方向への湾曲量は、被加工材の硬度が高いほど小さくなる。この場合、リブ１２の突出量を高くすることによって、硬度が高い被加工材であっても十分に湾曲させることができる。リブ１２の加工は、リブ１２の先端と面一の外周を持つ半円柱状の金型材料からリブ１２の先端を除く範囲を、例えば切削などの機械加工で除去することにより形成する。

本実施例のパンチ１０によれば、被加工材への押し込み量を調節することによって、湾曲部材１００を長手方向に曲げる場合のＵ字幅を調整することができる。
図５は、パンチ１０の押し込み量を変化させる場合に、湾曲部材１００のＵ字曲げ幅がリブ１２の有無によって変化することを示す実験データである。本実施例では、ダイ２０の高さを変化させることにより、パンチ１０の押し込み量を変化させる。即ち、ダイ２０の高さを上げると、パンチ１０の押し込み量が増加する。リブ１２を有するパンチ１０でプレスを行う場合（実施例１、２）、パンチの押し込み量を装置のメモリ上０．４ｍｍ増やすことによって、Ｕ字曲げ幅が２．７６縮小する。一方、リブ１２を有していないパンチでプレスを行う場合（比較例１、２）、パンチの押し込み量を０から０．４ｍｍ増やしても、縮小するＵ字曲げ幅は０．８２だけである。このように、本実施例の湾曲材製造装置５０によれば、パンチ１０の押し込み量を調節することによって、湾曲部材１００のＵ字曲げ幅を容易に精度よく制御することができる。なお、ダイ２０の高さを上げてパンチ１０の押し込み量を増やす場合、ダイ２０、パンチ１０、及びこれらを支持するプレス装置に撓みが生じる。したがって、被加工材の変形量はパンチ１０の押し込み量よりも小さくなる。例えば、パンチの押し込み量をプレス装置のメモリ上０．４ｍｍ増やす場合であっても、被加工材の変形量は最大でリブ１２の高さ、すなわち本実施例においては０．０３ｍｍ以下である。

図６は、被加工材の硬度と湾曲部材１００のＵ字曲げ幅の相関を示す実験データである。被加工材の硬度が６１８Ｈｖである場合（実施例４）の湾曲部材１００のＵ字曲げ幅は、被加工材の硬度が５４１Ｈｖである場合（実施例３）の湾曲部材１００のＵ字曲げ幅よりも約１２ｍｍ程度大きい。実施例３と実施例４のＵ字曲げ幅の差は、パンチ１０の押し込み量を変化させて調節可能なＵ字曲げ幅よりも大きい。例えば図５で説明した実施例１と実施例２の差（２．７６ｍｍ）よりも大きい。被加工材の硬度を変更しつつ、湾曲部材１００のＵ字曲げ幅を一定に保つには、パンチ側プレス面１４及びダイ側プレス面２２の曲率を小さく変更する必要がある。尚、被加工材の硬度とパンチ１０又はダイ２０の硬度の差が小さい場合、被加工材の湾曲加工が困難になる。従って、被加工材の硬度が高いほど、パンチ１０及びダイ２０の硬度を高くすることが望ましい。

以上の説明から明らかなように、本実施形態の湾曲材製造装置５０によれば、ダイ２０とパンチ１０による一度のプレス加工により、帯状の金属板を幅方向に湾曲させて帯状の湾曲材を製造することができる。また、当該湾曲部材をＵ字形状に曲げる場合のＵ字曲げ幅を精度よく管理することができる。即ち、湾曲部材１００を低コストで加工し、かつ加工精度に優れた湾曲材製造装置５０が実現される。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の一実施形態に係る湾曲部材１００の一例を示す。湾曲部材１００を加工する湾曲材製造装置５０の概念図を示す。湾曲材製造装置５０の断面図を示す。リブ１２の断面形状を示す部分拡大図である。パンチ１０の押し込み量を変化させる場合に、湾曲部材１００のＵ字曲げ幅がリブ１２の有無によって変化することを示す実験データである。被加工材の硬度と湾曲部材１００のＵ字曲げ幅の相関を示す実験データである。

符号の説明

１０パンチ、１２リブ、１４パンチ側プレス面、２０ダイ、２２ダイ側プレス面、２４支持部、２６プレス面端部、５０湾曲材製造装置、１００湾曲部材、２００インクチューブ

Claims

帯状の金属板をダイとパンチでプレス加工することにより幅方向に湾曲する帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造装置であって、
前記ダイは、
前記湾曲材の仕上がり時の幅方向の曲率と前記金属板のスプリングバック量とに基づいて定められる曲げ曲率で形成されるハーフパイプ状の窪みと、
前記ハーフパイプ状の窪みの上方において、加工すべき前記帯状の金属板を支持する支持部と
を有し、
前記パンチは、
前記ハーフパイプ状の窪みにおける前記曲げ曲率と同等の曲率を有する半円柱状のパンチ側プレス面と、
前記半円柱状のパンチ側プレス面の長手方向に延伸し、前記金属板の板厚よりも小さい突出量で前記パンチ側プレス面に設けられた複数のリブとを有し、
前記ダイの前記支持部に支持されている前記帯状の金属板を前記パンチで前記ハーフパイプ状の窪みに対して押しつけることによって、前記帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造装置。
前記リブの前記突出量は、前記金属板の板厚の１／５以下である、請求項１に記載の湾曲材製造装置。
前記リブは、前記パンチ側プレス面において、前記湾曲材の幅方向の仕上がりの曲率が小さいほど密に設けられる、請求項１に記載の湾曲材製造装置。
前記リブは、先端がフラットに形成されている、請求項１に記載の湾曲材製造装置。
帯状の金属板をダイとパンチでプレス加工することにより幅方向に湾曲する帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造方法であって、
前記ダイは、前記湾曲材の仕上がり時の幅方向の曲率と前記金属板のスプリングバック量とに基づいて定められる曲げ曲率で形成されるハーフパイプ状の窪みと、前記ハーフパイプ状の窪みの上方において、加工すべき前記帯状の金属板を支持する支持部とを有し、
前記パンチは、前記ハーフパイプ状の窪みにおける前記曲げ曲率と同等の曲率を有する半円柱状のパンチ側プレス面と、前記半円柱状のパンチ側プレス面の長手方向に延伸し、前記金属板の板厚よりも小さい突出量で前記パンチ側プレス面に設けられた複数のリブとを有し、
前記ダイの前記支持部に支持されている前記帯状の金属板を、前記パンチが前記ハーフパイプ状の窪みに対して押しつけることによって、前記帯状の湾曲材を製造する湾曲材製造方法。