JP2008149344A - 管状部材の曲げ加工装置、及び、曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス成形において芯金を用いずに所望の曲げ形状を得ることができる、新規な曲げ加工装置、及び、曲げ加工方法を提案する。
【解決手段】管状部材２を曲げ加工して製品形状を得る管状部材の曲げ加工装置１であり、前記製品形状の屈曲部内側２ａを成形する屈曲部成形部１０ａを有する第一成形溝１０ｂが形成される第一金型１０と、前記第一成形溝１０ｂと対向して前記管状部材２を保持する第二成形溝２０ｂが形成され、前記第一金型１０との相対位置の変化に従って支点（支点軸２１）を中心に傾動し、前記管状部材２に曲げモーメントを付与する第二金型２０と、を具備する管状部材２の曲げ加工装置１とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、管状部材をプレス成形によって所定の曲げ形状に成形する曲げ加工の技術に関する。

従来、管状部材をプレス成形によって所定の曲げ形状に成形する曲げ加工装置の技術が知られており、この技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。また、回転型を備える曲げ加工装置も知られている（例えば、特許文献２参照。）。

そして、プレス成形による曲げ加工においては、シワ、扁平、破断などの発生の観点から、曲率半径の限界値が小さい、即ち、大きな曲率を得ることが難しいことが課題となっている。ただし、プレス成形による曲げ加工は、回転型を備える曲げ加工装置による曲げ加工と比較して、加工時間が短いというメリットを有している。

この点、プレス成形による曲げ加工を行う特許文献１に開示される技術は、曲げ中心で回動する芯金を用いることによって極小率半径曲げを試みるものであるが、芯金の形状等により、曲げ形状の設計の自由度が制約を受けることが生じ得る。

つまり、曲げ加工前の管状部材に対して挿入可能であり、かつ、曲げ加工時にプレス金型の形状に沿うように忠実に変形し、さらに、曲げ加工後に引き抜きを可能とする芯金を設計する必要があり、その設計・実現が困難となる場合が生じることが想定される。

また、芯金の挿脱に要する時間も考慮する必要があり、加工時間短縮の妨げとなることも考えられる。
特開２００５−７４４５６号公報 特開２００５−１６１３２４号公報

そこで、本発明は、以上の問題に鑑み、プレス成形において芯金を用いずに所望の曲げ形状を得ることができる、新規な曲げ加工装置、及び、曲げ加工方法を提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、
管状部材を曲げ加工して製品形状を得る管状部材の曲げ加工装置であって、
前記製品形状の屈曲部内側を成形する屈曲部成形部を有する第一成形溝が形成される第一金型と、
前記第一成形溝と対向して前記管状部材を保持する第二成形溝が形成され、前記第一金型との相対位置の変化に従って支点を中心に傾動し、前記管状部材に曲げモーメントを付与する第二金型と、
を具備する、管状部材の曲げ加工装置とするものである。

また、請求項２に記載のごとく、前記曲げ加工の進行の際に、前記管状部材の曲げ加工を行わない部位をクランプするための手段を具備することとするものである。

また、請求項３に記載のごとく、
管状部材を曲げ加工して製品形状を得る管状部材の曲げ加工方法であって、
第一金型に備えられ、前記製品形状の屈曲部内側を成形する屈曲部成形部を有する第一成形溝、及び、第二金型に備えられ、前記第一成形溝と対向して前記管状部材を保持する第二成形溝の間に、管状部材をセットする工程と、
前記第一金型と第二金型の相対距離を近づけるとともに、前記第二金型を支点を中心に傾動させて、前記管状部材を、前記第一成形溝の屈曲部成形部に沿わせるように曲げ加工を行う工程と、
を含む管状部材の曲げ加工方法とするものである。

また、請求項４に記載のごとく、
前記曲げ加工の進行の際には、前記管状部材において、曲げ加工を行わない部位がクランプされることとするものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、請求項１に記載の発明においては、プレス成形において芯金を用いずに所望の曲げ形状を得ることができる。

また、請求項２に記載の発明においては、管状部材の回転方向の移動を規制することができる。

また、請求項３に記載の発明においては、プレス成形において芯金を用いずに所望の曲げ形状を得ることができる。

また、請求項４に記載の発明においては、管状部材の回転方向の移動を規制することができる。

発明の実施の形態は、図１に示す実施例１でいえば、
管状部材２を曲げ加工して製品形状を得る管状部材の曲げ加工装置１であり、
前記製品形状の屈曲部内側２ａを成形する屈曲部成形部１０ａを有する第一成形溝１０ｂが形成される第一金型１０と、
前記第一成形溝１０ｂと対向して前記管状部材２を保持する第二成形溝２０ｂが形成され、前記第一金型１０との相対位置の変化に従って支点（支点軸２１）を中心に傾動し、前記管状部材２に曲げモーメントを付与する第二金型２０と、
を具備するものである。

また、図１に示すごとく、前記曲げ加工の進行の際に、前記管状部材２の曲げ加工を行わない部位をクランプするための手段（第三金型３０）を具備することとするものである。
以下、各実施例の具体的な内容について説明する。

図１に示す実施例１の管状部材２の曲げ加工装置１では、前記第一金型１０が図において上下方向に移動し、前記第二金型２０は、前記第一金型１０の移動に伴って、支点軸２１を中心に傾動するようになっている。

図１に示すごとく、前記第一金型１０には、図において下側が解放される第一成形溝１０ｂが連続して形成されている。この第一成形溝１０ｂは、曲げ加工の対象となる管状部材２の外周の略半周面に当接すべく、断面視略半円弧状の溝に構成される。また、この第一成形溝１０ｂに沿わせることによって、管状部材２の製品形状の屈曲部内側２ａを形成すべく、図１に示す断面図のように、凸型となる屈曲部成形部１０ａが形成されるようになっている。

また、図１に示すごとく、前記第一成形溝１０ｂにおいて、前記屈曲部成形部１０ａの両側の範囲は、製品状態の管状部材２において屈曲しない直線部を形成するように、断面視において直線状となる直線部成形部１０ｆ・１０ｇにて構成されるようになっている。

また、図１に示すごとく、本実施例１では、直線状の管状部材２を屈曲させる曲げ加工を行うものであり、前記管状部材２を、前記第一成形溝１０ｂにおいて、図において前記屈曲部成形部１０ａの右側にある直線部成形部１０ｆを形成する部位に、沿わせるようにセットし、図において前記屈曲部成形部１０ａの左側にある直線部成形部１０ｇに向けて、前記管状部材２を近づけさせるように、曲げ加工を行うものとしている。

そして、図１に示すごとく、このような曲げ加工を可能とするために、まず、前記直線部成形部１０ｆに対応する位置にある管状部材２の部位を、前記第一金型１０の第一成形溝１０ｂとともにクランプして、前記管状部材２の回転方向の移動を規制するための第三成形溝３０ｂを具備する第三金型３０を具備している。

前記第三成形溝３０ｂは、図において上側が解放され、また、曲げ加工の対象となる管状部材２の外周の略半周面に当接すべく、断面視略半円弧状の溝に構成され、前記第一成形溝１０ｂとともに、筒軸方向断面視において、前記管状部材２の周囲を全体的に取り囲む略円形のクランプを構成することとしている。

そして、この第三金型３０により、前記第一金型１０と該第三金型３０の間で管状部材２がクランプされ、前記第二金型２０が傾動した際において、管状部材２の回転を規制することができるようにしている。

また、この第三金型３０は、図示せぬ油圧機構等によって、前記第一金型１０の移動に伴って、前記第一金型１０との相対位置を保ちながら移動するように構成されており、これにより、前記管状部材２を図において下側から保持することが可能となり、また、圧縮による管状部材２の潰れが防止できるようになっている。つまり、管状部材２をクランプするための筒状の空間を、前記第一成形溝１０ｂと第三成形溝３０ｂによって形成することとしている。

尚、管状部材２の容易な脱型を可能とすべく、脱型時には前記第三金型３０と前記第一金型１０の間に脱型のための十分な距離が形成されるように構成することが望ましい。また、第三金型３０の移動は、前述のように前記第一金型１０と独立させることとする他、第三金型３０を第一金型１０に対して機械的に機械的に固定することとしてもよく、曲げ加工の際に管状部材２の回転を規制できるものであれば、他の実施の形態によっても実現可能である。

また、図１に示すごとく、前記第二金型２０には、図において上側が解放される第二成形溝２０ｂが連続して形成されている。この第二成形溝２０ｂは、曲げ加工の対象となる管状部材２の外周の略半周面に当接すべく、断面視略半円弧状の溝に構成される。また、この第二成形溝２０ｂは、前記第一成形溝１０ｂにおける前記屈曲部成形部１０ａに対向すべく構成されている。

また、図１に示すごとく、前記第二成形溝２０ｂの溝方向の両端部は解放されており、曲げ加工前の状態Ｓ１においては、前記第二成形溝２０ｂの底部が、前記第三成形溝３０ｂの底部と略同一線上に配置され、前記第二成形溝２０ｂと、前記第三成形溝３０ｂとで一連の溝が形成されるようになっている。

また、図１に示すごとく、第二金型２０は、支点軸２１を中心として傾動すべく構成され、前記支点軸２１は、曲げ加工前の状態Ｓ１において、前記第三成形溝３０ｂから所定の距離Ｌの位置に配置されている。尚、この距離Ｌの設計は、曲げ加工完了状態Ｓ３における、製品状態の管状部材２の曲げ形状や、管状部材２の伸縮量Ｄの設計に応じて行われる。

また、図１に示すごとく、第二金型２０において、前記支点軸２１と反対側となる端部には、ローラー２２が回転自在に設けられている。また、このローラー２２は、板状のベース２３の表面上にて、図において左右方向に回転移動自在に保持されており、前記ベース２３が図において下降すると、前記第二金型２０が前記支点軸２１を中心に時計方向に傾動するように構成されている。

また、図１に示すごとく、前記ベース２３の図における上下方向の位置、及び、前記ローラー２２を図において下側から支えるための支持荷重は、前記第一金型１０の位置に応じて設計されるものであり、この設計は、前記ベース２３の位置、及び前記支持荷重を、図示せぬ油圧機構によって制御すること等によって実現することができる。

そして、図１に示すごとく、第一金型１０が図において上下方向に移動する本実施例では、前記支点軸２１の絶対位置を固定とし、前記第一金型１０を図において下側に移動させて、第一金型１０のプレス力を管状部材２に作用させる。この第一金型１０の移動に伴って、前記第二金型２０が前記支点軸２１を中心に傾動させるとともに、前記ローラー２２をベース２３にて支えて傾動の変化を制御することにより、前記管状部材２に曲げモーメントＭを付与することができるようにしている。この曲げモーメントＭは、前記管状部材２を、図において前記屈曲部成形部１０ａの左側にある直線部成形部１０ｇに向けて近づけさせるように作用する曲げモーメントＭである。

そして、この曲げモーメントＭは、前記第二金型２０の傾動の変化の制御によって設計することができる。この設計は、前記管状部材２を潰すことなく、かつ、前記屈曲部成形部１０ａに沿った曲げ形状にすることを可能とするために行われるものであり、本実施例では、前記ベース２３の位置、及び前記支持荷重を制御することによって、このことを可能とするものである。尚、第二金型２０の傾動の変化量の制御については、前述のように油圧機構、ローラー２２、ベース２３の組み合わせによる他、前記支点軸２１と第二金型２０を固定するとともに、前記支点軸２１の回転角度・トルクを制御する形態でも実現できるものであり、このような他の実施の形態によっても実現可能なものである。

そして、以上のように、本実施例では、図１に示すごとく、
管状部材２を曲げ加工して製品形状を得る管状部材２の曲げ加工方法であって、
曲げ加工前の状態Ｓ１において、第一金型１０に備えられ、前記製品形状の屈曲部内側２ａを成形する屈曲部成形部１０ａを有する第一成形溝１０ｂ、及び、第二金型２０に備えられ、前記第一成形溝１０ｂと対向して前記管状部材２を保持する第二成形溝２０ｂの間に、管状部材をセットする工程と、
曲げ進行の状態Ｓ２において、前記第一金型１０と第二金型２０の相対距離を近づけるとともに、前記第二金型２０を支点（支点軸２１）を中心に傾動させて、前記管状部材２を、前記第一成形溝１０ｂの屈曲部成形部１０ａに沿わせるように曲げ加工を行う工程と、
を含む管状部材２の曲げ加工方法とするものであり、これにより、前記管状部材２の屈曲部内側２ａを前記屈曲部成形部１０ａに沿わせた曲げ加工を行うことができる。

また、図１に示すごとく、前記曲げ加工の進行の際には、前記管状部材２において、曲げ加工を行わない部位がクランプされることとし、このクランプにより、曲げ進行時における管状部材２の回転が規制されることとなっている。

そして、以上の曲げ加工装置の構成、及び、曲げ加工方法によれば、プレス成形において芯金を用いずに所望の曲げ形状を得ることができる。また、前記第二金型２０の傾動の変化を、前記第一金型１０と前記第二金型２０の相対位置の変化に従って適切に設計・制御することにより、管状部材２の屈曲部内側２ａにおけるシワ、破断などの発生を抑制することが可能となり、高品質の製品を得ることが可能となる。

尚、図１に示す実施例では、第一金型１０を図示せぬ油圧プレス機構等にて図において上下方向に移動させる形態にて、第一金型１０と第二金型２０の相対位置を変化させることとしたが、第一金型１０側を固定とし、前記支点軸２１を移動させて曲げモーメントＭを発生させることとしてもよい。

また、管状部材２の筒軸方向において異なる二箇所を同時に曲げ加工するように、図１の装置構成を左右一対に設けた装置を構成することもできる。この場合、二箇所のそれぞれにおいて、図において左右方向の荷重が管状部材２に作用することになるが、この荷重を打ち消し合うことが可能となるため、第一金型１０に対する管状部材２の左右方向の移動（ズレ）を抑制することが可能となる。このことから、例えば、車両のサスペンション装置の左右に渡されるビームのように、左右対称に構成される管状部材の曲げ加工においては、このような、二箇所を同時に曲げ加工する下降方法は、特に有効なものとなる。

本実施例は、図２に示すごとく、カム４１とローラー２２Ａの組み合わせによって第二金型２０Ａの傾動の変化を実現しようとするものである。尚、図１と同一符号の構造物は、同一の機能を果たすものであり、説明を省略するものとする。

この図２に示す例では、前述のサスペンション装置のビーム（管状部材２Ａ）の両端に曲げ加工を行うことを示したものであり、図の左側には曲げ加工を完了した状態が示され、図の右側には曲げ加工が開始される前の状態が示されている。

また、図２に示すごとく、この実施例２においても、前記第二金型２０Ａは、支点軸２１Ａを中心に傾動するようになっており、左右の状態を比較してわかるように、第一金型１０を図において上下方向に移動させる本実施例においては、前記支点軸２１の絶対位置が固定されるものとなっている。

そして、前記第二金型２０Ａに設けたローラー２２Ａは、前記第一金型１０と相対位置が変更されないカム４１によって支えられ、カムプロファイル４１ａ上を回転移動するようになっている。このカムプロファイル４１ａに沿ってローラー２２Ａが移動することにより、第二金型２０Ａの傾動の変化が定義される。換言すれば、カムプロファイル４１ａの設計により、第二金型２０Ａの傾動を制御することができ、管状部材２Ａに対して適切な曲げモーメントを付与することが可能となる。

また、図２に示す本実施例では、曲げ加工の進行において、前記カム４１及び前記第三金型３０の第一金型１０に対する相対位置が変更されないことから、これらカム４１、第三金型３０を第一金型１０と一体的に図において下側に移動させるだけで、曲げ加工を実施することができ、第二金型２０のローラー２２を支えるベース２３の移動制御を行う実施例１と比較すると、装置の単純化を図ることができることになり、また、その単純化から調整の手間や、製品形状の安定化を図ることが可能となる。

実施例１の曲げ加工装置の構成について示す図。 実施例２の曲げ加工装置の構成について示す図。

符号の説明

１ 加工装置
２ 管状部材
２ａ 屈曲部内側
１０ 第一金型
１０ａ 屈曲部成形部
１０ｂ 第一成形溝
１０ｆ 直線部成形部
１０ｇ 直線部成形部
２０ 第二金型
２０ｂ 第二成形溝
２１ 支点軸
２２ ローラー
２３ ベース
３０ 第三金型
３０ｂ 第三成形溝
Ｍ 曲げモーメント

Claims (4)

1. 管状部材を曲げ加工して製品形状を得る管状部材の曲げ加工装置であって、
   前記製品形状の屈曲部内側を成形する屈曲部成形部を有する第一成形溝が形成される第一金型と、
   前記第一成形溝と対向して前記管状部材を保持する第二成形溝が形成され、前記第一金型との相対位置の変化に従って支点を中心に傾動し、前記管状部材に曲げモーメントを付与する第二金型と、
   を具備する、管状部材の曲げ加工装置。
2. 前記曲げ加工の進行の際に、前記管状部材の曲げ加工を行わない部位をクランプするための手段を具備する、
   ことを特徴とする、請求項１に記載の管状部材の曲げ加工装置。
3. 管状部材を曲げ加工して製品形状を得る管状部材の曲げ加工方法であって、
   第一金型に備えられ、前記製品形状の屈曲部内側を成形する屈曲部成形部を有する第一成形溝、及び、第二金型に備えられ、前記第一成形溝と対向して前記管状部材を保持する第二成形溝の間に、管状部材をセットする工程と、
   前記第一金型と第二金型の相対距離を近づけるとともに、前記第二金型を支点を中心に傾動させて、前記管状部材を、前記第一成形溝の屈曲部成形部に沿わせるように曲げ加工を行う工程と、
   を含む管状部材の曲げ加工方法。
4. 前記曲げ加工の進行の際には、前記管状部材において、曲げ加工を行わない部位がクランプされる、ことを特徴とする請求項３に記載の管状部材の曲げ加工方法。
   
   

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