JP2007283349A - 金属板材の曲面加工方法及び金属板材の曲面加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属板材のＲ曲げの端部について、光の明暗による境目や筋が見える現象をなくすように、Ｒ曲げ面をより滑らかに連続させるように加工できること。
【解決手段】一対の駆動ロール１２、１２と、一対の駆動ロール１２、１２をそれぞれ回転駆動させ回転駆動手段と、一対の駆動ロール１２、１２に平行且つ接離可能に配設されると共に、軸心を中心に回動自在に保持される押圧ロール２０と、軸方向及び周方向にそれぞれ複数列配された複数のベアリングを有する押圧ロール保持部２２と、押圧ロール保持部２２を介して押圧ロール２０を押圧する加圧手段２８と、金属板材１０を一対の駆動ロール１２、１２と押圧ロール２０で挟んだ状態で所要の送り距離について複数回の往復動をさせる往復動行程内において、その送り距離を次第に短くするように回転駆動手段を制御する制御手段３０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属板材をＲ曲げする際の曲面加工方法、及びそれに用いる曲面加工装置と曲面加工用金型装置に関する。

従来、金属板材を曲面加工（Ｒ曲げ）する場合には、三本のロール備えるロールベンダーや、上下の金型で挟んでプレスする油圧ベンダーが使用されている。
しかし、ロールベンダーにおいては、金属板材をロール間に通してＲ曲げ加工をするため、その金属部材の長手方向に伸び縮みが生じやすく、それによる歪みが原因となって製品の長手方向のそりや縁波という不良が発生しやすい。また、ロール間隔等の調整作業は極めて難しく、生産効率を向上できなかった。
また、油圧ベンダーによって金属板材のＲ曲げをする場合は、被加工位置を金型に対して順次ずらすことによって連続曲面を形成する作業が行われている。これによれば、非連続加工の繰り返しによって連続曲面を得ることとなり、加工ムラが発生しやすく、高精度に加工することが難しかった。また、生産効率を向上できなかった。

これに対して本発明者は、先に、ベンダー用金型装置を提案してある（特許文献１参照）。
それによれば、上型又は下型の一方の型に回動自在なローラを設けると共に、他方の型に前記ローラの周囲に接触可能に並べて配し、且つ独立して回動自在な一対のローラを設け、少なくとも一つのローラを駆動部により回転駆動可能に構成することにより、板材の曲面加工を行うベンダー用金型装置において、前記一方の型に、ローラに対して軸方向及び周方向にそれぞれ複数列配し、且つ周方向に配する範囲を１８０度よりも若干大きくなる範囲に設定して、ローラを回動自在に支持する複数のベアリングを設けると共に、前記一方の型におけるローラが一定の弾性を有する円柱形のＰＯＭ（ＰＯｌｙ Ｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）により形成された構成を備える。
特公平０５−３０５２９号公報（第１頁、第１図）

金属板材の曲面加工方法及び金属板材の曲面加工装置に関して解決しようとする問題は、金属板材の場合、Ｒ曲げを寸法上は高精度に加工できても、その表面の光の反射が曲げ加工によって微妙に変化し、見栄えを悪くする点にある。多くは、Ｒ曲げが始まる部分（又は終わる部分）に、光の明暗による境目や筋が生じ、滑らかに見えない現象である。これは、金属板材表面に、Ｒ曲げによって生じる微細な加工の跡の問題である。
近年は、様々な物品のデザインについて、曲面を多く用いる傾向にある。この傾向は、金属板材を用いた大型の板金製品にあっても同様である。また、デザインが高度化しており、より高度な美観が要求され、金属板材のＲ曲げ表面についても、より高度な品質が要求されてきている。特に、金属板材による化粧板や鏡面板については、極めて高い表面品質が要求される。

そこで本発明の目的は、金属板材のＲ曲げの端部について、光の明暗による境目や筋が見える現象をなくすように、Ｒ曲げ面をより滑らかに連続させるように加工できる金属板材の曲面加工方法及び金属板材の曲面加工装置を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる金属板材の曲面加工方法の一形態によれば、近接して平行に並べられると共に、それぞれが軸心を中心に回転駆動可能に配設された一対の駆動ロールと、該一対の駆動ロールをそれぞれ回転駆動させる回転駆動手段と、該一対の駆動ロールに平行且つ接離可能に配設されると共に、軸心を中心に回動自在に保持され、前記一対の駆動ロールとの間に金属板材を挟んで押圧する押圧ロールと、該押圧ロールが回動自在に保持されるように、軸方向及び周方向にそれぞれ複数列配された複数のベアリングを有する押圧ロール保持部と、該押圧ロール保持部を介して、前記押圧ロールを前記一対の駆動ロールに近接する方向へ押圧する加圧手段とを備える装置を用い、前記回転駆動手段によって前記一対の駆動ロールを正逆方向へ交互に回転駆動させ、前記金属板材を前記一対の駆動ロールと前記押圧ロールで挟んだ状態で所要の送り距離について複数回の往復動をさせて段階的にＲ曲げする行程を行い、該複数回の往復動行程内において前記送り距離を次第に短くすることを特徴とする。

また、本発明にかかる金属板材の曲面加工装置の一形態によれば、近接して平行に並べられると共に、それぞれが軸心を中心に回転駆動可能に配設された一対の駆動ロールと、該一対の駆動ロールをそれぞれ回転駆動させる回転駆動手段と、該一対の駆動ロールに平行且つ接離可能に配設されると共に、軸心を中心に回動自在に保持され、前記一対の駆動ロールとの間に金属板材を挟んで押圧する押圧ロールと、該押圧ロールが回動自在に保持されるように、軸方向及び周方向にそれぞれ複数列配された複数のベアリングを有する押圧ロール保持部と、該押圧ロール保持部を介して、前記押圧ロールを前記一対の駆動ロールに近接する方向へ押圧する加圧手段と、前記一対の駆動ロールを正逆方向へ交互に回転駆動させ、前記金属板材を前記一対の駆動ロールと前記押圧ロールで挟んだ状態で所要の送り距離について複数回の往復動をさせて段階的にＲ曲げする行程を行い、該複数回の往復動行程内において前記送り距離を次第に短くするように、前記回転駆動手段を制御する制御手段とを具備する。

また、本発明にかかる金属板材の曲面加工装置の一形態によれば、前記加圧手段がベンダー装置の構成要素であり、前記一対の駆動ロールと前記回転駆動手段が前記ベンダー装置の下型取付部側に装着され、前記押圧ロールと前記押圧ロール保持部が前記ベンダー装置の上型取付部側に装着されていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる金属板材の曲面加工装置の一形態によれば、前記押圧ロールが、一定の弾性を有する円柱形のＰＯＭ（ＰＯｌｙ Ｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）によって形成されていることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかる金属板材の曲面加工用金型装置の一形態によれば、上記の金属板材の曲面加工装置にかかる構成要素のうち前記加圧手段を除いて構成され、ベンダー装置に着脱可能に設けられていることを特徴とする。

本発明にかかる金属板材の曲面加工方法及び金属板材の曲面加工装置によれば、金属板材のＲ曲げの端部について、より滑らかな曲面に加工でき、光の明暗による境目や筋等が見える現象をなくすことができるという特別有利な効果を奏する。

以下、本発明にかかる金属板材の曲面加工装置について最良の形態例を添付図面（図１〜６）に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明の金属板材の曲面加工装置の形態例を示す一部断面を含む側面図である。また、図２は、図１の金属板材の曲面加工装置にかかる押圧ロール及び押圧ロール保持部の詳細を示す一部断面を含む正面図である。図３〜６は、金属板材の送り行程を説明する行程図である。

１２は駆動ロールであり、一対が近接して平行に並べられると共に、それぞれが軸心を中心に回転駆動可能に配設されている。
この各駆動ロール１２は、その軸部が軸受部１３によって受けられていると共に、各駆動ロール１２自体も、断面略半円形の凹溝上に形成された各ロール受部１４によって受けられている。これにより、各駆動ロール１２の軸方向の全体に亘って押圧荷重を受けることができる。これによれば、各駆動ロール１２を全体的に支持でき、各駆動ロール１２が撓むことを防止できる。その結果、縁波等の不良が発生することを防止できる。
また、軸受部１３と一対のロール受部１４、１４によってロール受台１５が形成されており、これが後述するベンダー装置の下型取付部３５に容易に着脱できる構造になっている。

１８は電動モータであり、一対の駆動ロール１２、１２に対応して一対が設けられ、これによって回転駆動手段が構成されている。
なお、本形態例の各電動モータ１８は、減速機構や動力伝達機構等を介して、各駆動ロール１２に連結されている。また、本形態例の回転駆動手段によれば、一の電動モータ１８によって、一の駆動ロール１２を回転駆動させるが、これに限らず、一の電動モータで一対の駆動ロール１２を回転駆動させる機構等としてもよい。
また、この電動モータ１８としては、サーボモータを用いることができる。

２０は押圧ロールであり、一対の駆動ロール１２、１２に平行且つ接離可能に配設されると共に、軸心を中心に回動自在に保持され、一対の駆動ロール１２、１２との間に金属板材１０を挟んで押圧するように設けられている。
この押圧ロール２０が、一定の弾性を有する円柱形のＰＯＭ（ＰＯｌｙ Ｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）によって形成されることで、金属板材１０を傷つけることなく、好適にＲ曲げをすることができる。

２２は押圧ロール保持部であり、押圧ロール２０に回動自在に保持すべく、軸方向及び周方向にそれぞれ複数列配された複数のベアリング２３を有する。
複数のベアリング２３は、それぞれがころの機能を奏するように、押圧ロール２０の外周面に接した状態で配されている。また、ベアリング２３が押圧ロール２０の軸方向に規則正しく一定の間隔をおいて多数配されていることで、押圧ロール２０が押圧した際の荷重を分散して軸方向全体で均等に受けることができる。これにより、押圧ロール２０が撓むことを防止でき、金属板材１０をその幅の全体に亘って均一に押圧して曲面加工できる。その結果、縁波等の不良が発生することを防止できる。

２４はベアリング保持部材であり、図２に示すように、押圧ロール２０の軸方向に規則正しく一定の間隔をおいて多数配されて、その間を水平方向へ通されたシャフト２５に回転自在に嵌った各ベアリング２３を、そのシャフト２５を介して保持している。
また、このベアリング保持部材２４は、押圧ロール２０を上側から周方向について１８０度以上内包するように略Ｃ字状に形成されている。これにより、押圧ロール２０が脱落しないように、保持することができる。

２８は加圧手段であり、押圧ロール保持部２２を介して、押圧ロール２０を一対の駆動ロール１２、１２に近接する方向へ押圧する。本形態例では下方へ押圧する。
この加圧手段２８としては、油圧ベンダーの加圧機構を用いることができる。その加圧機構を作動させる駆動装置としては、油圧シリンダを用いることができる。

３０は制御手段であり、一対の駆動ロール１２、１２を正逆方向へ交互に回転駆動させ、金属板材１０を一対の駆動ロール１２、１２と押圧ロール２０で挟んだ状態で所要の送り距離について複数回の往復動をさせて段階的にＲ曲げする行程を行い、その複数回の往復動行程内において送り距離を次第に短くするように、回転駆動手段を制御する。
この制御手段３０としては、シーケンサー装置を用いることができる。
このように制御手段３０によって金属板材１０の送り距離を自動的に制御することで、Ｒ曲げの端部において、その端へ向かうほど曲げ加工の回数を減らすことができる。このため、Ｒ曲げの端部を好適にボカスことができ、滑らかに連続した状態に仕上げることができる。これにより、光の反射率の微妙な変化による境目や筋等が発生することを防止できる。

以上の金属板材の曲面加工装置は、以上の構成を具備する専用機として製作することもできるが、ベンダー装置を基礎として構成することができる。
本形態例では、加圧手段２８がベンダー装置の構成要素であり、一対の駆動ロール１２、１２及び回転駆動手段（一対の電動モータ１８、１８）がベンダー装置の下型取付部３５側に装着され、押圧ロール２０及び押圧ロール保持部２２がベンダー装置の上型取付部３６側に装着されている。
これによれば、金属板材の曲面加工用金型装置が、金属板材の曲面加工装置にかかる構成要素のうち加圧手段２８を除いて設けられ、ベンダー装置に着脱可能に設けられていることになる。従って、ベンダー装置に金属板材の曲面加工用金型装置を装着することで、金属板材の曲面加工装置を容易に構成できる。

次に、図３〜６の金属板材１０の送り行程を説明する行程図によって、以上の構成から成る金属板材の曲面加工装置を用いた金属板材の曲面加工方法について説明する。
先ず、図３及び図１に基づいて、ワークである金属板材１０を、所定の距離に設定された一定の送り距離について、複数回に亘って往復運動させる場合について説明する。
ベンダー装置の昇降機構（図示せず）によって、押圧ロール保持部２２を介して押圧ロール２０を上昇させておく。その押圧ロール２０と一対の駆動ロール１２との間に、金属板材１０を差し込み、バックゲージ４０（図１参照）に金属板材１０の端面を突き当てる。これにより、金属板材１０を初期位置（Ａ点）に位置させる。

次に、ベンダー装置の加圧手段２８によって押圧ロール２０を金属板材１０に押し当て、その状態で、一対の電動モータ１８、１８によって一対の駆動ロール１２、１２を一方向へ回転駆動させる。すると、その一対の駆動ロール１２、１２の運動に伴う摩擦によって、金属板材１０が押し出されるように送られる。この際に、押圧ロール２０は金属板材１０に押し当てられているため、金属板材１０の移動に伴って従動回転する。
なお、一対の駆動ロール１２、１２の回転量は、金属板材１０の設定された送り距離（設定距離）に対応させて制御手段３０によってコントロールされる。

そして、Ａ点から設定距離を進んだＢ点に、金属板材１０が位置したところで、一対の駆動ロール１２、１２は一旦停止される。その直後に、一対の駆動ロール１２、１２を前記一方向とは反対の他方向へ回転駆動させ、金属板材１０が元の位置に戻るまで送る。これにより、金属板材１０を一対の駆動ロール１２、１２と押圧ロール２０で挟んだ状態で送ることによるＲ曲げのための往復動行程の一行程が終わる。
このＲ曲げのための往復動行程を複数（図３の場合は９回）繰り返すことで、所望の曲げ半径のＲ曲面を得ることができる。但し、このように単純に一定の設定距離を往復させる方法であると、高い寸法精度を得ることは可能であるが、金属板材のＲ曲げの端部について、曲げ加工の跡が残って光の明暗による境目等の見える現象が発生しやすい。

次に、曲げ加工の跡が残る現象を防止する加工方法の例について図４〜６に基づいて説明する。なお、この方法は、Ｒ曲げ端部の加工の跡をぼかすようにして滑らかにＲ曲げ面を連続させるものであり、ボカシ加工と名付ける。このボカシ加工方法は、Ｒ曲げのための金属板材にかかる往復動行程内において、その送り距離を僅かずつ短くすることを特徴とするものである。

図４のように、Ａ点まで戻る距離について次第に短くすることで、Ｒ曲げの始めの部分（Ｒ曲げの一方の端部であるＡ点側）を、ボカシ加工することができる。図４のボカシ加工の例によれば、７回の金属板材１０を送る往復動行程にあって、２ｍｍという僅かな距離ずつ送り距離を減少させている。これにより、Ｒ曲げの始めの部分が徐々に曲げられて、極めて滑らかに形成されることになり、曲げ加工の跡が残る現象を防止できる。

また、図５のように、Ｂ点までの距離について次第に短くすることで、Ｒ曲げの終わりの部分（Ｒ曲げの他方の端部であるＢ点側）を、ボカシ加工することができる。図５のボカシ加工の例によれば、６回の金属板材１０を送る往復動行程にあって、３ｍｍという僅かな距離ずつ送り距離を減少させている。これにより、Ｒ曲げの終わりの部分が徐々に曲げられて、極めて滑らかに形成されることになり、曲げ加工の跡が残る現象を防止できる。

さらに、図６のように、Ａ点及びＢ点までの両方向への距離について次第に短くすることで、Ｒ曲げの両方の端部（Ａ点側及びＢ点側）を、ボカシ加工することができる。図６のボカシ加工の例によれば、５回の金属板材１０を送る往復動行程にあって、１ｍｍという僅かな距離ずつ両側の送り距離を減少させている。これにより、Ｒ曲げの両方の端部が徐々に曲げられて、極めて滑らかに形成されることになり、曲げ加工の跡が残る現象を防止できる。

以上に説明したボカシ加工方法は、コンピュータや駆動装置（電動モータ等）の技術進歩により、微細な送り距離の制御が可能になったことにより実現できるもので、手作業で行うことは困難である。
なお、Ｒ曲げの端部とは、平坦面と連続する部分の他、別の曲率半径の曲面と連続する部分の場合もあり、どちらの場合も本発明のボカシ加工方法を好適に適用できる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

本発明に係る金属板材の曲面加工装置の形態例を示す側面図である。 押圧ロール及び押圧ロール保持部の詳細を示す正面図である。 金属板材の送り行程を説明する行程図である。 本発明に係る金属板材の送り行程の一例を説明する行程図である。 本発明に係る金属板材の送り行程の一例を説明する行程図である。 本発明に係る金属板材の送り行程の一例を説明する行程図である。

符号の説明

１０ 金属板材
１２ 駆動ロール
１８ 電動モータ
２０ 押圧ロール
２２ 押圧ロール保持部
２３ ベアリング
２４ ベアリング保持部材
２５ シャフト
２８ 加圧手段
３０ 制御装置
３５ 下型取付部
３６ 上型取付部

Claims (5)

1. 近接して平行に並べられると共に、それぞれが軸心を中心に回転駆動可能に配設された一対の駆動ロールと、
   該一対の駆動ロールをそれぞれ回転駆動させる回転駆動手段と、
   該一対の駆動ロールに平行且つ接離可能に配設されると共に、軸心を中心に回動自在に保持され、前記一対の駆動ロールとの間に金属板材を挟んで押圧する押圧ロールと、
   該押圧ロールが回動自在に保持されるように、軸方向及び周方向にそれぞれ複数列配された複数のベアリングを有する押圧ロール保持部と、
   該押圧ロール保持部を介して、前記押圧ロールを前記一対の駆動ロールに近接する方向へ押圧する加圧手段とを備える装置を用い、
   前記回転駆動手段によって前記一対の駆動ロールを正逆方向へ交互に回転駆動させ、前記金属板材を前記一対の駆動ロールと前記押圧ロールで挟んだ状態で所要の送り距離について複数回の往復動をさせて段階的にＲ曲げする行程を行い、該複数回の往復動行程内において前記送り距離を次第に短くすることを特徴とする金属板材の曲面加工方法。
2. 近接して平行に並べられると共に、それぞれが軸心を中心に回転駆動可能に配設された一対の駆動ロールと、
   該一対の駆動ロールをそれぞれ回転駆動させる回転駆動手段と、
   該一対の駆動ロールに平行且つ接離可能に配設されると共に、軸心を中心に回動自在に保持され、前記一対の駆動ロールとの間に金属板材を挟んで押圧する押圧ロールと、
   該押圧ロールが回動自在に保持されるように、軸方向及び周方向にそれぞれ複数列配された複数のベアリングを有する押圧ロール保持部と、
   該押圧ロール保持部を介して、前記押圧ロールを前記一対の駆動ロールに近接する方向へ押圧する加圧手段と、
   前記一対の駆動ロールを正逆方向へ交互に回転駆動させ、前記金属板材を前記一対の駆動ロールと前記押圧ロールで挟んだ状態で所要の送り距離について複数回の往復動をさせて段階的にＲ曲げする行程を行い、該複数回の往復動行程内において前記送り距離を次第に短くするように、前記回転駆動手段を制御する制御手段とを具備することを特徴とする金属板材の曲面加工装置。
3. 前記加圧手段がベンダー装置の構成要素であり、前記一対の駆動ロールと前記回転駆動手段が前記ベンダー装置の下型取付部側に装着され、前記押圧ロールと前記押圧ロール保持部が前記ベンダー装置の上型取付部側に装着されていることを特徴とする請求項２記載の金属板材の曲面加工装置。
4. 前記押圧ロールが、一定の弾性を有する円柱形のＰＯＭ（ＰＯｌｙ Ｏｘｙ Ｍｅｔｈｙｌｅｎｅ）によって形成されていることを特徴とする請求項２又は３記載の金属板材の曲面加工装置。
5. 請求項２、３及び４記載の金属板材の曲面加工装置にかかる構成要素のうち前記加圧手段を除いて構成され、ベンダー装置に着脱可能に設けられていることを特徴とする金属板材の曲面加工用金型装置。

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