JP2007307615A - Apparatus and method of press-bending tubular material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用部品・建材用部品・家具用部品などを製造する際の管材の曲げ加工装置及び曲げ加工方法に関する。 The present invention relates to a pipe bending apparatus and a bending method for manufacturing automobile parts, building material parts, furniture parts, and the like.
近年、自動車用部品・建材用部品・家具用部品などの分野では、剛性を確保した状態で極力軽量化することが要求されているが、その手段の一つとして素材を中空化することが有効である。一方、それらの部品は、小スペースの配置・意匠性・複数部品の一体化などのニーズから曲げ加工される場合も増加している。 In recent years, in the fields of automobile parts, building material parts, furniture parts, etc., it has been required to reduce the weight as much as possible while securing rigidity, but it is effective to make the material hollow as one of the means It is. On the other hand, these parts are also increasingly being bent due to needs such as small space arrangement, designability, and integration of multiple parts.
管材の曲げ加工方法は非常に多くの種類がある。非特許文献1から、いくつか例を挙げると、引き曲げ(図1参照)、プレス曲げ(図2参照)、押し付け曲げ(図3参照)等がある。 There are a great many types of pipe bending methods. Non-Patent Document 1 includes several examples of bending (see FIG. 1), press bending (see FIG. 2), and pressing bending (see FIG. 3).
その中でも引き曲げは、最も汎用的に用いられている方法である。利点としては、ワイパーダイ、マンドレル、プレッシャーダイ等で管材を拘束しているため、曲げ内側でしわや座屈が生じにくく小曲げ半径の曲げが可能という点である。しかし、逆に言うと、一種類の曲げ加工を行う際に、多くの金型が必要になるという欠点もある。また、小曲げ半径の曲げは得意であるが、大曲げ半径の曲げを行う場合には大きな回転曲げ型が必要になり、また、装置自体も大型化する必要がある。装置の大型化を避けるために、小曲げ半径の曲げと直線形状の繰り返しを行うことで、全体を大曲げ半径の曲げに近似することも時には行われるが、複数回の曲げ加工となるため、サイクルタイムが長くなり、生産性は良くない。その他にも、曲げ形状は円弧のみであり、しかも原則一種類の曲げ半径の曲げしか加工できないという欠点もある。 Among them, the bending is the most widely used method. As an advantage, since the pipe material is restrained by a wiper die, a mandrel, a pressure die or the like, wrinkles or buckling hardly occurs inside the bending, and bending with a small bending radius is possible. However, in other words, there is a disadvantage that many molds are required when performing one kind of bending. Further, although it is good at bending with a small bending radius, a large rotary bending die is required when bending with a large bending radius, and the apparatus itself needs to be enlarged. In order to avoid an increase in the size of the device, by repeating the bending of a small bending radius and a linear shape, it is sometimes performed to approximate the entire bending to a bending of a large bending radius. Cycle time is long and productivity is not good. In addition, there is a drawback that the bending shape is only an arc, and in principle, only bending with one kind of bending radius can be processed.
一方、プレス曲げは図2に示すような、曲げ型と支持ローラーによる方式以外に、図4(非特許文献2)のように支点が回転しないような場合もある。プレス曲げは前述の引き曲げと比べて、必要な金型が少なくて済み、またパンチ(図2における曲げ型)の移動だけで曲げ加工できるため生産性が高いという利点がある。しかし、周囲の金型による拘束が少ないため、曲げ内側でしわや座屈が発生しやすく、特に支点間の距離が大きい場合にはパンチ押し付け箇所で折れ曲がるような座屈が発生しやすい。 On the other hand, the press bending may be such that the fulcrum does not rotate as shown in FIG. 4 (Non-Patent Document 2) other than the method using the bending die and the support roller as shown in FIG. Compared with the above-described pull bending, the press bending has the advantage that it requires less molds and can be bent only by moving the punch (bending die in FIG. 2), and thus has high productivity. However, since there are few constraints by surrounding molds, wrinkles and buckling are likely to occur inside the bend, and especially when the distance between the fulcrums is large, buckling is likely to bend at the punch pressing location.
押し付け曲げは、図3に示すように曲げ型の周囲に押し付け金型が回転しながら管材を曲げる方法である。前述の引き曲げと比較的似ており、曲げ型の方が回転するか、押し付け型が回転するかの違いである。押し付け型には、図3のような金型を用いる場合の他、図5(特許文献1)のようにロールを利用する例もある(なお図5中、(a)〜(d)は、各々特許文献1の第1図〜第4図を示しており、1は固定型、2は案内面、3は溝、4は支持軸、4aはピニオンラック、5は押付け用流体圧シリンダ、6は軸受枠、7は押し型、7aは支軸、8は溝、9は旋回用流体圧シリンダ、10は孔型、Pは素材管、Paは先端部分である)。しかし、曲げ形状は円弧に限られ、大曲げ半径の曲げ加工が設備的に難しいという欠点は、引き曲げの場合と同様である。 The pressing bending is a method of bending the pipe material while the pressing mold rotates around the bending mold as shown in FIG. It is relatively similar to the above-described bending, and is the difference between the bending mold rotating and the pressing mold rotating. In addition to the case of using a mold as shown in FIG. 3, there is an example in which a roll is used as shown in FIG. 5 (Patent Document 1) (in FIG. 5, (a) to (d) 1 to 4 of Patent Document 1 are shown, wherein 1 is a fixed mold, 2 is a guide surface, 3 is a groove, 4 is a support shaft, 4a is a pinion rack, 5 is a hydraulic cylinder for pressing, 6 Is a bearing frame, 7 is a pressing die, 7a is a support shaft, 8 is a groove, 9 is a hydraulic cylinder for rotation, 10 is a hole type, P is a material pipe, and Pa is a tip portion). However, the bending shape is limited to a circular arc, and the disadvantage that bending with a large bending radius is difficult in terms of equipment is the same as in the case of drawing bending.
上述のように、既存の管材の曲げ加工装置や方法では、大規模な設備や金型が不要な大曲げ半径の曲げ加工、曲げ内側でしわや座屈が生じにくい曲げ加工、生産性の高い曲げ加工の三つ特性を両立できない。そこで、本発明は、これら三つの特性の両立を可能にした新しい管材の曲げ加工装置及び曲げ加工方法を提供することを目的とする。 As described above, existing pipe bending devices and methods can be bent with a large bending radius that does not require large-scale equipment and dies, bending that does not easily wrinkle or buckle inside the bend, and high productivity. The three characteristics of bending cannot be compatible. Therefore, an object of the present invention is to provide a new pipe bending apparatus and bending method that can satisfy both of these three characteristics.
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは下記の通りである。
(1)パンチと一組のロールによって管材の三点曲げを行うプレス曲げ加工装置において、前記パンチは前記管材の幅以上の幅の溝を外周に有し、前記一組のロールは架台によって支持されており、かつ、前記パンチと接触した状態で互いに離れる方向に前記架台上を移動自在であり、前記架台は前記管材の曲げ加工中に、前記パンチ及び前記管材を移動自在とするための空洞部分を有していることを特徴とする管材のプレス曲げ加工装置。
(2)管材の一部をパンチと固定した状態で一個のロールによって管材をパンチに押付けながら曲げるプレス曲げ加工装置において、前記パンチは前記管材の幅以上の幅の溝を外周に有し、前記ロールは架台によって支持されており、かつ、前記パンチと接触した状態で移動自在であり、前記架台は前記管材の曲げ加工中に、前記パンチ及び前記管材を移動自在とするための空洞部分を有していることを特徴とする管材のプレス曲げ加工装置。
(3)前記ロールの中央部及び前記パンチの溝の断面形状の一部又は全部が、半円形、楕円、長方形、多角形又は曲線を組み合わせた形状からなることを特徴とする前記(1)または(2)に記載の管材のプレス曲げ加工装置。
(4)管材の一部が膨出加工されており、当該膨出加工部が装着できる空洞部が前記パンチに設けられていることを特徴とする前記(1)〜(3)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工装置。
(5)前記ロールが前記架台に対して回転可能となっていることを特徴とする前記(1)〜(4)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工装置。
(6)前記ロールが前記パンチに対して回転可能となっていることを特徴とする前記(1)〜(5)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工装置。
(7)管端に向かって管材を進ませる方向に前記ロールを回転駆動する駆動手段を有することを特徴とする前記(6)に記載の管材のプレス曲げ加工装置。
(8)管端と反対方向に向かって管材を進ませる方向に前記ロールを回転駆動する駆動手段を有することを特徴とする前記(6)に記載の管材のプレス曲げ加工装置。
(9)前記ロールがロールの軸方向に対して移動自在であることを特徴とする前記(1)〜(8)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工装置。
(10)前記ロールが移動する前記架台の面は、前記パンチの進行方向に対して鋭角をなすことを特徴とする前記(1)〜(9)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工装置。
(11)パンチの外周に設けられている溝の中に管材を挿入し、管材に対して前記パンチと反対側に位置し、かつおり架台に支持されている一組のロールと前記パンチの一部によって管材を挟持して、前記パンチを前記架台側に移動させ、前記一組のロールを、前記パンチと接触した状態のまま互いに離れる方向に前記架台上を移動させて、管材を前記パンチの溝形状に沿って曲げることを特徴とする管材のプレス曲げ加工方法。
(12)管材の一部をパンチに固定した状態で、管材に対して前記パンチと反対側に位置し、かつ架台に支持されている一個のロールに管材と前記パンチを一体にした状態で押し当てていき、前記パンチの一部と前記ロールを接触させ、前記パンチに設けられた溝の中で前記ロールと管材を挟んだ状態にし、更に前記パンチを前記ロール側に移動させ、前記ロールを、前記パンチと接触した状態のまま前記パンチに沿って架台上を移動していくことで、管材を前記パンチの溝形状に沿って曲げることを特徴とする管材のプレス曲げ加工方法。
(13)前記ロールの中央部及び前記パンチの溝の断面形状の一部又は全部が半円形、楕円、長方形、多角形又は曲線を組み合わせた形状からなる前記パンチと前記ロールを用いて、管材の断面形状を変形させると同時に曲げ加工することを特徴とする前記(11)又は(12)に記載の管材のプレス曲げ加工方法。
(14)一部を膨出加工された管材を用いて曲げ加工することを特徴とする前記(11)〜(13)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工方法。
(15) 前記ロールを前記架台に対して回転させながら曲げ加工することを特徴とする前記(11)〜(14)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工方法。
(16)前記ロールを前記パンチに対して回転させながら曲げ加工することを特徴とする前記(11)〜(15)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工方法。
(17)管端に向かって管材を進ませる方向に前記ロールを回転駆動させながら曲げ加工することを特徴とする前記(16)に記載の管材のプレス曲げ加工方法。
(18)管端と反対方向に向かって管材を進ませる方向に前記ロールを回転駆動させながら曲げ加工することを特徴とする前記(16)に記載の管材のプレス曲げ加工方法。
(19)前記ロールをロールの軸方向に移動させながら曲げ加工することを特徴とする前記(11)〜(18)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工方法。
(20)前記ロールを前記パンチの進行方向に対し、鋭角な角度で移動させながら曲げ加工することを特徴とする前記(11)〜(19)の何れか1項に記載の管材のプレス曲げ加工方法。
In order to solve the problem, the gist of the present invention is as follows.
(1) In a press bending apparatus that performs three-point bending of a tube material with a punch and a set of rolls, the punch has a groove on the outer periphery that is wider than the width of the tube material, and the set of rolls is supported by a frame And can move on the frame in a direction away from each other while being in contact with the punch, and the frame is a cavity for allowing the punch and the tube to move during bending of the tube A press bending apparatus for a pipe material, characterized by comprising a portion.
(2) In a press bending apparatus that bends while pressing a pipe against the punch with a single roll while a part of the pipe is fixed to the punch, the punch has a groove on the outer periphery that is wider than the width of the pipe. The roll is supported by a pedestal and is movable in contact with the punch, and the pedestal has a hollow portion for allowing the punch and the tube to move during bending of the tube. A press bending apparatus for pipe materials, characterized by
(3) A part or all of the cross-sectional shape of the center portion of the roll and the groove of the punch is formed of a semicircular shape, an ellipse shape, a rectangular shape, a polygonal shape, or a combination of curves, The press bending apparatus for pipe materials according to (2).
(4) Any one of the above (1) to (3), wherein a part of the pipe material is bulged and a hollow portion into which the bulged portion can be mounted is provided in the punch. The press bending apparatus for pipe materials according to Item.
(5) The press bending apparatus for a pipe material according to any one of (1) to (4), wherein the roll is rotatable with respect to the gantry.
(6) The press bending apparatus for a pipe material according to any one of (1) to (5), wherein the roll is rotatable with respect to the punch.
(7) The tube bending press apparatus according to (6), further comprising a driving unit that rotationally drives the roll in a direction in which the tube is advanced toward the tube end.
(8) The press bending apparatus for a pipe material according to (6), further including a driving unit that rotationally drives the roll in a direction in which the pipe material is advanced in a direction opposite to the pipe end.
(9) The press bending apparatus for a tube material according to any one of (1) to (8), wherein the roll is movable with respect to an axial direction of the roll.
(10) The press bending of the pipe material according to any one of (1) to (9), wherein a surface of the gantry on which the roll moves forms an acute angle with respect to a traveling direction of the punch. Processing equipment.
(11) A tube material is inserted into a groove provided on the outer periphery of the punch, and a pair of rolls positioned on the opposite side of the punch with respect to the tube material and supported by a cage frame and one of the punches The tube is clamped by the section, the punch is moved to the gantry side, the pair of rolls are moved on the gantry in a direction away from each other while being in contact with the punch, and the tube material is moved to the punch. A method of press bending a pipe material, characterized by bending along a groove shape.
(12) In a state where a part of the tube material is fixed to the punch, the tube material and the punch are pressed together with one roll located on the opposite side of the punch from the tube material and supported by the frame. A part of the punch is brought into contact with the roll, the roll and the tube material are sandwiched in a groove provided in the punch, the punch is further moved to the roll side, and the roll is moved. A tube material press bending method, wherein the tube material is bent along the groove shape of the punch by moving on the frame along the punch while being in contact with the punch.
(13) A part or all of the cross-sectional shape of the central portion of the roll and the groove of the punch is formed of a semicircular shape, an ellipse, a rectangular shape, a polygonal shape or a combination of curves, and the punch and the roll. The method of press bending a pipe material according to (11) or (12), wherein the cross-sectional shape is deformed and bent at the same time.
(14) The press bending method for a pipe material according to any one of (11) to (13), wherein the pipe material is bent using a partially expanded pipe material.
(15) The method of press bending a pipe material according to any one of (11) to (14), wherein the roll is bent while being rotated with respect to the gantry.
(16) The press bending method for a pipe material according to any one of (11) to (15), wherein the bending is performed while rotating the roll with respect to the punch.
(17) The press bending method for a pipe material according to (16), wherein the bending is performed while the roll is rotationally driven in a direction in which the pipe material is advanced toward the pipe end.
(18) The press bending method for a pipe material according to (16), wherein the bending is performed while the roll is rotationally driven in a direction in which the pipe material is advanced in a direction opposite to the pipe end.
(19) The method of press bending a pipe material according to any one of (11) to (18), wherein the roll is bent while being moved in the axial direction of the roll.
(20) The press bending of a pipe material according to any one of (11) to (19), wherein the roll is bent while being moved at an acute angle with respect to a direction in which the punch proceeds. Method.
本発明により、従来の引き曲げや押し付け曲げでは、装置コストや金型コストが高かった大曲げ半径の曲げ加工が低コスト化でき、しかも生産性の高い曲げ加工が可能になることから生産コストの低減も図ることができる。一方、従来のプレス曲げでは曲げ内側でしわや座屈が発生して加工不可能であった曲げ加工がしわや座屈を発生させずに加工可能になる。これにより、自動車用部品・建材用部品・家具用部品などにおける管材の曲げ加工部品の適用範囲がさらに広まり、軽量化に貢献できるだけでなく、生産コストの低減も可能になる。 According to the present invention, the conventional drawing bending and pressing bending can reduce the cost of bending with a large bending radius, which has been high in equipment cost and mold cost, and can be bent with high productivity. Reduction can also be achieved. On the other hand, in the conventional press bending, wrinkles and buckling occur inside the bend and bending is impossible, so that bending can be performed without generating wrinkles and buckling. This further expands the range of application of pipe bending parts for automobile parts, building material parts, furniture parts, etc., which not only contributes to weight reduction, but also reduces production costs.
図6は、円管(管材)11の中心を本発明の実施の形態にかかる加工装置で円弧状に曲げる例を示している。以後、本図を用いて本発明の加工装置と加工方法の詳細を説明する。なお、同図には、装置全体の構造の正面図を左に、側面図を右に示してある。また、正面図の中心線から左は外観図、中心線から右は中央断面図である。 FIG. 6 shows an example in which the center of the circular pipe (tube material) 11 is bent into an arc shape by the processing apparatus according to the embodiment of the present invention. Hereinafter, details of the processing apparatus and the processing method of the present invention will be described with reference to this drawing. In the figure, a front view of the structure of the entire apparatus is shown on the left, and a side view is shown on the right. Further, the left side from the center line of the front view is an external view, and the right side from the center line is a central sectional view.
まず装置全体の構造を説明する。本装置は、パンチ12と1組(2個)のロール13、13と、架台14とからなる。パンチ12の円管11と接触する外周面には、円管11の上半分と同一断面の溝、つまり円管11の直径(幅)と等しい幅で断面が半円形からなる溝12aが設けてある。円管11と接するロール13の中央部31は、円管11の下半分と同一断面の溝、つまり円管11の直径(幅)と等しい幅で断面が半円形からなる溝13aを有する鼓状の形状となっている。ロール13を支持している架台14は側面から見るとパンチ12及び円管11の何れの幅よりも大きい幅の空洞14aがあり、下降するパンチ12及びそれに伴って曲げられていく円管11が、この空洞14a側へと移動自在となっている。なお、本例では架台14が完全に2個に分割された構造となっているが、十分な大きさの空洞部があれば架台の下側では一体型になっていても差し支えない。また、一組のロール13、13は架台14の上に設置され、架台14及びパンチ12の外周と接するロール13の端部30は円柱状になっているので、架台14上を移動できるようになっている。
First, the structure of the entire apparatus will be described. This apparatus includes a
次に、図6の(a)から順に本発明の加工方法を説明する。(a)は初期状態を示す。架台14上でのロール13、13の位置は、中央に2個並べておく。図のように互いに接触していても構わないし、ロール13、13間にストッパー等を設けて、それに接触していても良い。いずれにしても、ロール13、13を互いに近づく方向に押さえ付ける力(図中の水平方向矢印)を負荷しておく。力の負荷方法は、油圧シリンダやスプリング等で行えばよい。以上のように架台14上に設置された1組のロール13、13の更に上に円管11を置く。
Next, the processing method of the present invention will be described in order from FIG. (a) shows an initial state. Two positions of the
次に、同図(b)に示すように、円管11の上方からパンチ12を下降(架台14側へ前進)させていく。すると、パンチ12の半円形の溝12aとロール13の中央部31の半円形の溝13aとの間に円管11が挟持される。同時に、溝12a、13aの外側の部分で、パンチ12とロール13の端部30は互いに接触する。本例におけるパンチ12の外周面の中央は円弧状になっているため、パンチ12が鉛直方向下方に押し込まれると、ロール13、13は互いに離れる方向(外側)に動こうとする力が働く。しかし、上述のようにロール13、13にはお互いを近づけようとする力が働いているため、結果として、ロール13、13の端部30はパンチ12の下降と共に、パンチ12に接触しながらパンチ12の外周面に沿うように架台14上を移動していく。以上のようなロール13、13の動きにより、円管11は一組のロール13、13によってパンチ12に押し付けられるように曲げられていく。
Next, as shown in FIG. 4B, the
最終的に、同図(c)のように、パンチ12の直線部のところまでロール13が到達すると曲げ加工は完了である。なお、曲げ加工後に円管11を取り外す際は、単純にパンチ12を上昇させれば容易に取り出すことができる。
Finally, as shown in FIG. 5C, when the
以上が、前記(1)に係る発明及び(11)に係る発明で提案したロール13を1組使用する場合の管材のプレス曲げ加工装置及び方法の説明である。次に、図7を用いて、前記(2)に係る発明及び(12)に係る発明で提案したロール13を1個使用する場合の管材のプレス曲げ加工装置及び方法に関して説明する。
The above is description of the press bending apparatus and method of a pipe material in the case of using 1 set of
図7は、パンチ12を下方に配置し、架台14とロール13を上方に配置した例である。まず、固定治具15を用いて円管11の右端をパンチ12上に固定する。なお、パンチ12の円管11と接触する外周面には、円管11の下半分と同一断面の半円形からなる溝、つまり円管11の直径(幅)と等しい幅の溝12aが設けてある。円管11と接するロール13の中央部31は、円管11の上半分と同一断面の半円形からなる溝、つまり円管11の直径(幅)と等しい幅の溝13aを有する鼓状の形状となっている。ロール13を支持している架台14は側面から見るとパンチ12及び円管11の何れの幅よりも大きい幅の空洞14aがあり、空洞14a内にパンチ12及び円管11が移動自在となっている。また、架台14と接するロール13の端部30の上部にはT型の突起部13bが設けられ、架台14の下部には突起部13bの断面に適合する断面を有するガイド溝14bが形成されている。ロール13の突起部13bが架台14のガイド溝14bに嵌め込まれて、ロール13は架台14に支持されている。このとき同時に、ロール13は、ガイド溝14bに案内されて、架台14の下面に沿って移動できるようになっている。また、パンチ12の外周部及び架台14と接するロール13の端部30は円柱状になっている。
FIG. 7 shows an example in which the
かかる例によれば、架台14とロール13を一体の状態のままパンチ12と円管11のある方向へ降下させる。ロール13には右方向(図中の水平矢印方向)に押付ける力を作用させ、その結果、架台14とロール13の降下と共に、ロール13はパンチ12に接触した状態のまま移動する。そのため、ロール13とパンチ12に挟持された円管11はパンチ12の溝12aに沿った形状に曲げられる。最終的に、パンチ12の直線部のところまでロール13が到達すると曲げ加工は完了であり、その後、架台14とロール13を上昇させれば、曲げ加工された円管11を取り出すことができる。
According to such an example, the
以上の図6の例では、パンチ12を上方に配置し、図7の例ではパンチ12を下方に配置したが、それぞれその逆に配置しても同様の効果が得られる。すなわち、図6の例のパンチ12を下方に配置し、その上に円管11を置き、上方から架台14とロール13を降下させてもよいし、図7の例の架台14とロール13を下方に配置し、円管11の一部を固定したパンチ12を上方から円管11と共に下降させてもよい。また、これらの配置を上下ではなく、全て水平方向に配置して水平方向にパンチ12、または架台14とロール13を移動させても構わない。
In the example of FIG. 6 described above, the
本発明の利点としては、第一に、装置が簡易なため低コストで済むことである。基本的には、プレス装置さえあれば良く、装置としては単純で低コストである。また異なる曲げ形状を曲げる場合にはパンチ12のみ作り変えれば良く、ロール13や架台14を共通で使用することが可能なため金型コストも低減できる。
The first advantage of the present invention is that the cost is low because the device is simple. Basically, it is only necessary to have a press device, and the device is simple and low-cost. Further, when bending different bending shapes, only the
第二の利点としては、高生産性が挙げられる。通常の引き曲げでは一曲げでも20〜30秒ほど掛かり、複数曲げになると1分以上掛かる場合もある。それに比べて本発明の曲げ方法では、1回のプレスで曲げ加工が可能なため数秒で曲げることができる。 The second advantage is high productivity. In normal bending, it takes about 20-30 seconds for one bend, and it may take more than 1 minute for multiple bends. In contrast, the bending method of the present invention can be bent in a few seconds because it can be bent with a single press.
第三の利点としては、しわや座屈が発生しにくいという点である。支点の位置が固定された三点曲げによるプレス曲げでは、曲げ内側でしわや座屈が発生しやすい。しかし、本発明による曲げ方法では、支点間距離、すなわちロール13、13間の距離、あるいはロール13と固定治具15間の距離が、最初は短いため折れ曲がりが発生しにくく、曲げ加工の進行に伴い徐々に支点間距離が広がっていって逐次的に曲げられるため、最終的に、しわや座屈のない形状を成形できる。
A third advantage is that wrinkles and buckling are unlikely to occur. In press bending by three-point bending with the fulcrum position fixed, wrinkles and buckling tend to occur inside the bending. However, in the bending method according to the present invention, since the distance between the fulcrums, that is, the distance between the
本例では、円管11を用いて曲げたが、管材の断面形状は円形である必要はなく、図8(a)〜(c)の例に示すように、楕円や長方形、その他の異形断面にも本発明は適用可能である。また図8(d)の例に示すように、アルミ押出し材で生産されるような日の字断面等の内面リブがある管材や、外側にリブがある管材にも本発明は適用可能である。その場合、パンチ12の溝12aの断面形状や、ロール13の中央部31の溝13aの断面形状を管材のそれぞれの断面形状に合った形状にすればよい。
In this example, the
また図9の例のように、ハイドロフォーム加工等で予備成形された加工品16を用いてもよい。同図(a)は、ロール13、13が存在する側に膨出加工部としてのハイドロフォームの拡管部16aがある例であるが、この場合は、初期状態でロール13、13と干渉しない位置に拡管部16aを配置できれば、本発明の曲げ方法をそのまま利用できる。また同図(b)は、パンチ12が存在する方向にハイドロフォームの拡管部16aがある例であるが、この場合は、パンチ12の拡管部16aに当たる箇所に空洞部としての掘り出し部12b(図9の例では、パンチ12中央の下部)を設ければ、曲げ加工時に拡管部16aを潰さずに成形できる。
Further, as in the example of FIG. 9, a processed
円管11を曲げる形状も円弧形状である必要はない。図10の(a)のような放物線形状でもよいし、その他にも双曲線形状や正弦波形状にも本発明は適用可能である。また、同図(b)のようにそれらの曲線や直線を組み合わせた形状でもよい。
The shape for bending the
また、管材11の断面形状とパンチ12やロール13の中央部31の溝12a、13aの断面形状が同一である必要もない。例えば、図11のように、管材11の断面は円形で、パンチ12やロール13、3の中央部31の溝12a、13aの形状を長方形にしてもよい。このような組み合わせで加工すると管材11の断面形状を円形から長方形断面に変形しながら全体を曲げ加工することができる。元々、長方形断面の管材11を曲げると、断面変形や座屈等の問題が発生しやすいが、上記のように、断面変形と曲げ加工を同時に行えば加工後の断面精度も高く、座屈も発生しにくい。また、工程削減や金型数低減にも繋がる為、コスト的にも有利である。
Further, the cross-sectional shape of the
なお、パンチ12やロール13、13の中央部31の溝12a、13aの形状は長方形以外にも、図12のように、多角形や曲線を組み合わせた形状でもよいが、最初に管材11が挿入できるように、溝12a、13aの幅は管材11の幅以上にする必要がある。また、管材11の周長に対してパンチ12とロール13の中央部31の溝12a、13aの周長の合計の長さはほぼ同じ程度が望ましいが、若干の大小は許容できる。但し、管材11の周長に対して、溝12a、13aの周長が過度に大きいと、曲げ加工後の断面形状の精度が悪くなり、逆に過度に小さいと、しわが発生する可能性がある。
In addition, the shape of the
また、溝12a、13aの断面形状は長手方向に均一である必要もない。例えば、図13(a)のように、パンチ12の溝12aの断面を長手方向に変化させると、両端が四角形で、その他の部分が円形からなる断面形状に管材11が変形され同時に曲げられる。また、同図(b)のようにロール13の中央部31の溝13aの断面が円周方向に円形断面と四角形の断面に繰り返し変化していてもよい。但し、上記でも述べたように、パンチ12の溝12aとロール13の中央部31の溝13aの周長の合計は元の管材11の周長と同じ程度が望ましいため、パンチ12の溝12aとロール13の中央部31の溝13aの周長の合計は均一になるように設計した方がよい。
Further, the cross-sectional shapes of the
次に、ロール13の回転に関して述べる。図14は、ロール13が、架台14に対してもパンチ12に対しても回転せず、架台14の上面に沿って滑っていく場合である。係る作用を奏するため、架台14と接するロール13の端部30の下面は平面となっており、パンチ12と接するロール端部30の上部は半円形を呈している。尚、ロール13の中央部31の溝13aは断面が半円形である。この場合の利点としては、ロール13、13の構造が単純になるという点と、曲げ加工時に管材11に摩擦抵抗が作用して長手方向に引っ張られながら曲げられるため座屈が起き難い点などが挙げられる。一方、欠点としては、摩擦抵抗が大きい故にロール13、13が移動しにくくなるという点である。
Next, the rotation of the
一方、図15は、ロール13が、架台14に対しては回転せず滑っていき、パンチ12に対しては回転しながら移動していく例である。係る作用を奏するため、架台14と接するロール13の端部30の下面は平面となっている。また、パンチ12と接するロール13の中央部31は、鼓状の円形を呈しており、ロール端部30と独立に回転自在になっている。尚、ロール13の中央部31の溝13aは断面が半円形である。この場合は、ロール13がパンチ12に対して抵抗が少なく移動できるため、図11のように管材11の断面形状を変えながら曲げる場合には特に有効である。また図13(b)のように、ロール13の中央部31の溝13aの形状を長手方向に変化させて管材11の曲げ外側の断面形状を変化させながら曲げることも可能になる。但し、ロール13の構造は複雑になり、また管材11に対しての引張り力は低下する。そこで、図15(b)のようにロール13、13を互いに外回りに(つまり、管端に向かって管材11を進ませる方向に)駆動させれば、管材11に対しての引張り力を増加させることができ、曲げ時の座屈抑制に効果がある。逆に、図15(c)のように互いに内回りに(つまり、管端と反対方向に向かって管材11を進ませる方向に)ロール13、13を駆動させると、ロール13の移動抵抗が軽減できる。これは、パンチ12とロール13の接触面の接触角度が水平に近い場合に特に有効であり、曲げ初期にスムーズにロール13が外側に移動できるようになる。
On the other hand, FIG. 15 is an example in which the
架台14の上を回転し、パンチ12に対して滑るロールの例として、図16のようなパンチ12との接触箇所が平坦な形状のロール17が考えられる。係る作用を奏するため、架台14と接するロール17の端部70は円柱状となっており、パンチ12と接するロール17の中央部71は直方体の外形を呈している。また、ロール端部70はロール中央部71と独立に回転自在になっており、ロール中央部71はパンチ12の溝12aの形状の有する角度に追従自在となっている。尚、ロール17の中央部71の溝17aは断面が半円形である。この場合は、管材11を広い面で押し潰すことができ、局部的な潰れ等の防止に有効となる。また、円形のロール13では曲げ初期に潰すことができない管材11の中央部も、この平坦なロール17を用いれば潰すことが可能になる。また、この平坦なロール17、17は、図16のような、パンチ12に対しては滑り、架台14に対しては回転する例の一つとして取り上げたが、架台14に対して滑るような図15のような場合にも適用可能である。
As an example of a roll that rotates on the
最後に図17は、ロール13、13が架台14に対してもパンチ12に対しても回転する例である。係る作用を奏するため、架台14と接するロール13の端部30は円柱状となっており、パンチ12と接するロール13の中央部31は鼓状の円形を呈している。ロール端部30とロール中央部31は、それぞれ独立に回転自在になっている。尚、ロール13の中央部31の溝13aは断面が半円形である。図14〜図16で示した例よりもロール13の移動抵抗が少なくなり、動きはスムーズになるが、管材11に対しての長手方向の引張り力は低下するため、座屈に対しては不利となる。
Finally, FIG. 17 shows an example in which the
以上、ロール13の回転に関して記述したが、次にロール13の軸方向に対しての移動に関して述べる。図18に示すように、パンチ12の溝12aの形状を短手方向に変化させて、その形状に追従するようにロール13の中央部31がロール13の軸方向に対して移動可能な構造にすると、管材11を三次元的な形状に曲げることも可能である。
The rotation of the
次に、架台14の形状に関して述べる。これまで記述した例は、例えば図6のように、ロール13の移動する架台14の面は、パンチ12の進行方向に対して直角な角度であった。しかし、同図(a)の曲げ初期のように、パンチ12とロール13の接触する面の角度がパンチ12の進行方向に対してほとんど直角な場合は、パンチ12の進行によってロール13を互いに引き離す方向に移動させにくい。そこで、図19のように、ロール17の移動する面の角度がパンチ12の進行方向に対して鋭角となるような架台18を用いれば、曲げ初期においてもスムーズにロール17が移動できる。また、このような架台18を使用すると、図19のような中央部が平坦なパンチ12の場合でも、初期からスムーズにロール17を移動することが可能になる。
Next, the shape of the
下記に本発明の実施例を示す。 Examples of the present invention are shown below.
円管の管材11には外径25.4mm、全長480mmの機械構造用炭素鋼鋼管のSTKM20Aを用い、肉厚tは2.0mmと1.6mmの2種類とした。当該鋼管で図20(a)〜(c)に示すようなプロセスで加工を行った。すなわち、図20(a)に示したように管材11の中央を曲げ半径203.2mm(外径の8倍)の円弧状に90°曲げた。なお、ロール13は、図14に示したように架台14に対してもパンチ12に対しても回転しないで滑る構造とし、寸法は同図に示すように外側でR=25.4mm、内側(溝底)でR=12.7mmとした。即ち、架台14と接するロール13の端部30の下面は平面となっており、パンチ12と接するロール端部30の上部は半円形を呈している。また、ロール13の中央部31の溝13aは断面が半円形である。溝13aの形状はパンチ12側及びロール13側とも管材11の外径と同じ径の半円形の断面とした。また、最終的な位置としては、2つのロール13、13の中心間距離が400mmになるまでパンチ12を押し込んだ。
As the
実施例1と同じ管材11を用いて同じ条件で曲げ加工したが、ロール13の構造のみ変えた。ロール13は図21に示すように、架台14上を円形の車輪30(ロールの端部30)が回転しながら移動できる構造であり、パンチ12に対しても半円形断面の鼓状のロール中央部31が回転しながら移動できる。なお、架台14上の車輪部分30とパンチ12に接触する鼓状のロール中央部31とを連結している車軸32は、ロール中央部31とは固定されているが、車輪部分30とは自由に回転できる構造になっている。また、ロール13の寸法は、車輪部分30が外径48mm、鼓状のロール中央部31の外径が50.8mm、溝13a、13a間の距離が25.4mmである。
Although bending was performed under the same conditions using the
実施例2と同じ管材11、パンチ12、架台14、ロール13を用いて、実施例2と同じ位置までパンチ12を押し込んで曲げ加工した。但し、ロール13を駆動して強制的に回転させながら曲げ加工した。ロール13の駆動には、本例では、図22に示すように、管端に向かって管材11を進ませる方向にロール13を回転駆動する駆動手段40を用いた。駆動手段40にはモーター41及びロール13の車軸32を回転させるチェーン42を配置して、モーター41からチェーン42を介して車軸32を強制的に回転させた。即ち、回転の方向は、2個のロール13、13が互いに外側へ向かう方向にした。
Using the
実施例3に対して、ロール13の駆動方向のみ逆方向にした。すなわち、管端と反対方向に向かって管材11を進ませる方向にロール13を回転駆動する駆動手段50を用いた。駆動手段50にはモーター51及びロール13の車軸32を回転させるチェーン52を配置して、2個のロール13、13が互いに内側に向かう方向へ回転させながら曲げ加工を行った(図23参照)。
In contrast to Example 3, only the driving direction of the
以上の、実施例1〜4で曲げ加工した際の、曲げ内側における座屈の有無と押し込み荷重の結果の一覧を表1に示す。比較のため、従来の3点曲げ工法による結果も合わせて示す。なお、3点曲げの支点には実施例1のロール13と同一形状の支点を用い、支点間距離は実施例1〜4の最終位置と同じ400mmに設定した。
Table 1 shows a list of the results of the presence or absence of buckling inside the bending and the indentation load when bending is performed in Examples 1 to 4 described above. For comparison, the result of the conventional three-point bending method is also shown. In addition, the fulcrum of the same shape as the
その結果、従来の3点曲げでは座屈が発生する厚さ2.0t材の曲げが、本発明による方法では、いずれの実施例1〜4でも座屈せず曲げられた。しかし、更に薄肉材の1.6t材になると、ロール13がパンチ12や架台14に対して滑るような実施例1の条件では座屈しないが、ロール13が回転するような実施例2の条件では座屈した。そこで実施例3のようにロール13を互いに外側に回転するように駆動させると、管材11に管軸方向の引張力が作用して座屈が防止できた。
As a result, the bending of the 2.0-t-thick material that would buckle in conventional three-point bending was bent without buckling in any of Examples 1 to 4 by the method according to the present invention. However, in the case of a 1.6-t thin material, the condition of Example 2 in which the
ただし、ロール13を滑る条件にしたり、互いに外側に回転するような条件では、パンチ12の押し込み荷重が増大するため、設備能力を極力小さく抑えるという観点からは不利となる。それに対して実施例4のように、ロール13を互いに内側に回転させると押し込み荷重を低下させることができる。座屈がネックとならないような厚肉材の曲げを小さな力で曲げるためには実施例4の方法が有効となる。
However, under the condition that the
曲げ加工される管材11を単純な直管でなくハイドロフォームで一次加工した加工品16を適用した例を図24に示す。まず、外径25.4mm、肉厚2.0mm、全長540mm、鋼種STKM20A(実施例1〜4で使用した厚さ2.0t材と同じ管材11で長さが60mm長い素材)をハイドロフォームで高さ30mmの拡管部16aを張出させた形状に成形する。その際のハイドロフォーム条件としては、内圧105MPa、軸押しは両端からそれぞれ30mmずつとした。よって、ハイドロフォーム成形後の長さは480mmとなる。そのハイドロフォーム加工品16の拡管部16aを下に配置したまま曲げ加工する。その際のパンチ12やロール13の形状、最終ロール13、13間距離は実施例1〜4の場合と同一としたが、ロール13の移動条件は、パンチ12に対しては回転、架台14に対しては滑りの条件とした。曲げ加工の結果、座屈等の成形不良も見られず、良好な形状の成形品が得られた。
FIG. 24 shows an example in which a processed
図25は、実施例1〜4で使用した厚さ2.0t材と同じ管材11を用いて、パンチ12の溝12aの形状とロール13の中央部31の溝13aの形状を長方形断面にした例である。長方形は、横幅26.5mm、高さ8+8=16mm、コーナーR=3mmに設計した。周長としては、元の管外周が79.80mmであるのに対して、パンチ12とロール13の溝12a、13a内面の合計周長は79.85mmとなっており、ほぼ同じ周長に設定した。パンチ12の溝12aの軸方向の位置は押し込み方向に平行な平面上でなく、10°傾けた平面上を通る位置に設計した。ロール13が軸方向に移動可能なように、ロール端部30は円柱状とし、パンチ12の溝12aの位置に沿いながら曲げ加工中に移動可能なように、ロール中央部31はロール13の軸方向に移動自在とした。最終的にはロール13、13が管端の位置に達するまで押し込み、全長に渡って断面を変形させた。その他の条件は実施例2と同じである。以上の装置及び加工条件で曲げ加工した結果、円形断面の直管から、長方形断面で、かつ、3次元的に曲げられた成形品を1回の曲げ加工で得ることができた。
FIG. 25 shows a rectangular cross section of the shape of the
図26は、パンチ12の中央部が平坦な形状の曲げ加工を行う例である。しかも、平坦部を含めて管材11の断面を長方形に変形させる例のため、ロール13、13は中央位置から移動開始する必要がある。そこで、ロール13、13の端部30が移動する架台18の面が、パンチ12の進行方向(図26では下方向)に対して鋭角をなすように、架台18を図のように水平面に対して15°下向きに傾けて、ロール13、13が互いに外側へ移動し易くした。また、ロール中央部31の断面も長方形に成形するため、ロール中央部31の断面形状を円形でなく長方形にした。また、ロール中央部31とロール端部30は独立に回転自在になっており、ロール中央部31はパンチ12の溝12aの形状のなす角度に追従自在となっている。なお、管材11には、実施例1〜4で使用した厚さ2.0t材と同じ管材11を用いた。最終的にはロール13、13が管端の位置に達するまで押し込み、全長に渡って断面を変形させた。曲げ加工の結果、断面が長方形で両端が曲げられた成形品が得られた。
FIG. 26 shows an example in which the center portion of the
図27は、1個のロール13で管材11を1ヶ所曲げる例である。パンチ12及びロール13の溝12a、13aの形状は単純な円形断面とし、管材11には、実施例1〜4で使用した厚さ2.0t材と同じ管材11を用いた。また、ロール13は架台14に対しては滑り、パンチ12に対しては回転するように、架台14と接するロール端部30の上面は平面、パンチ12の外周と接するロール端部30の下部は半円形を呈している(図示しない)。また、ロール中央部31は半円形の溝13aを有する鼓状とした(図示しない)。ロール13の初期位置はストッパー19によって図(a)のような位置に押付けられている。曲げ加工の結果、一方が直管で他方のみ曲げられた成形品が得られた。
FIG. 27 shows an example in which the
本発明は、自動車用部品・建材用部品・家具用部品などを製造する際の管材や、各種設備における配管に使用される管材の曲げ加工に有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful for bending pipe materials used for manufacturing automobile parts, building material parts, furniture parts, and pipes used in piping in various facilities.
11 円管(管材)
12 パンチ
12a 溝
12b 掘り出し部
13 ロール
13a 溝
14 架台
14a 空洞
15 管材固定治具
16 ハイドロフォーム加工品
16a 拡管部
17 平坦なロール
18 ロールの滑り面が傾斜している架台
30、70 ロールの端部
31、71 ロールの中央部
40 管端に向かって管材を進ませる方向にロールを回転駆動する駆動手段
50 管端と反対方向に向かって管材を進ませる方向にロールを回転駆動する駆動手段
11 Round pipe (pipe material)
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記パンチは前記管材の幅以上の幅の溝を外周に有し、
前記一組のロールは架台によって支持されており、かつ、前記パンチと接触した状態で互いに離れる方向に前記架台上を移動自在であり、
前記架台は前記管材の曲げ加工中に、前記パンチ及び前記管材を移動自在とするための空洞部分を有していることを特徴とする管材のプレス曲げ加工装置。 In a press bending machine that performs three-point bending of pipes with a punch and a set of rolls,
The punch has a groove having a width equal to or greater than the width of the tube material on the outer periphery,
The set of rolls are supported by a gantry, and are movable on the gantry in a direction away from each other in contact with the punch,
The said base has a hollow part for making the said punch and the said pipe material movable during bending of the said pipe material, The press bending process apparatus of the pipe material characterized by the above-mentioned.
前記パンチは前記管材の幅以上の幅の溝を外周に有し、
前記ロールは架台によって支持されており、かつ、前記パンチと接触した状態で移動自在であり、
前記架台は前記管材の曲げ加工中に、前記パンチ及び前記管材を移動自在とするための空洞部分を有していることを特徴とする管材のプレス曲げ加工装置。 In a press bending apparatus that bends while pressing a pipe against the punch with a single roll while a part of the pipe is fixed to the punch,
The punch has a groove having a width equal to or greater than the width of the tube material on the outer periphery,
The roll is supported by a gantry and is movable in contact with the punch;
The said base has a hollow part for making the said punch and the said pipe material movable during bending of the said pipe material, The press bending process apparatus of the pipe material characterized by the above-mentioned.
管材に対して前記パンチと反対側に位置し、かつ架台に支持されている一組のロールと前記パンチの一部によって管材を挟持して、前記パンチを前記架台側に移動させ、
前記一組のロールを、前記パンチと接触した状態のまま互いに離れる方向に前記架台上を移動させて、管材を前記パンチの溝形状に沿って曲げることを特徴とする管材のプレス曲げ加工方法。 Insert the pipe material into the groove provided on the outer periphery of the punch,
The tube is sandwiched by a pair of rolls and a part of the punch, which is located on the opposite side of the punch with respect to the tube and supported by the gantry, and the punch is moved to the gantry,
A method of press bending a tube material, wherein the set of rolls are moved on the frame in a direction away from each other while being in contact with the punch, and the tube material is bent along the groove shape of the punch.
管材に対して前記パンチと反対側に位置し、かつ架台に支持されている一個のロールに管材と前記パンチを一体にした状態で押し当てていき、
前記パンチの一部と前記ロールを接触させ、前記パンチに設けられた溝の中で前記ロールと管材を挟んだ状態にし、更に前記パンチを前記ロール側に移動させ、
前記ロールを、前記パンチと接触した状態のまま前記パンチに沿って架台上を移動させて、管材を前記パンチの溝形状に沿って曲げることを特徴とする管材のプレス曲げ加工方法。 With a part of the tube fixed to the punch,
The tube and the punch are pressed against a single roll located on the opposite side of the punch with respect to the tube and supported by the gantry,
A part of the punch is brought into contact with the roll, the roll and the tube material are sandwiched in a groove provided in the punch, and the punch is further moved to the roll side,
A method of press bending a tube material, wherein the roll is moved on a frame along the punch while being in contact with the punch, and the tube material is bent along the groove shape of the punch.
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