JP2010052001A - 曲げ加工装置及び曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に長尺状のワークの端部を円を描くよう折り曲げて丸状部位を形成できる、曲げ加工装置を提供する。
【解決手段】金属棒又は金属板で成る直線状の素材の一端部を挟持するクランプ手段３０と、素材の一端部を挟持したクランプ手段３０を回転する駆動手段２０と、を備え、クランプ手段３０が、回転台３１と、この回転台３１の表面から突出したピン３２と、ピン３２との距離を可変に移動可能でピン３２との協働で素材の一端部を挟持する可動部３３と、を備え、駆動手段２０が回転台３１を回転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属棒又は金属板で成る直線状の素材を曲げる装置及び方法に関するものである。

例えば、自動車などの車両には図９に示すチェーンテンショナー１００が設けられている。この種のチェーンテンショナー１００は、長尺又は棒状の鋼材を、即ち素材を長手方向のほぼ全体を或いはその一部を曲げ装置によって湾曲させて構成される。
従来の曲げ装置では、例えば、上型と下型とで素材をプレスして所望の曲がり具合のチェーンテンショナーを作製している。特に、図９に示すチェーンテンショナー１００における丸状に屈曲した先端部（以下、丸状部と言う場合がある）１０５の形成は、複数回、例えば３度のプレスを行いプレス毎に異なる金型を使用することで、長尺又は棒状の素材の先端部を丸状に曲げ加工している。

この種の線条の素材を曲げる装置が特許文献１に開示されている。特許文献１では、サッシやモールディング等を製造するにあたり、所定断面形状に折曲されたモールディング素材の軸線を複次元方向に曲げ加工するための装置を提案している。具体的には、特許文献１の図３に示すように、保持装置Ｂから送込まれるモールディング素材を挿通する少なくとも左右一対の曲げロールを揃え、これらの曲げロールの何れか一方をモールディング素材の送り込み方向に対して右又は左に揺動することによりモールディング素材を正確に曲げることができる。
特開昭６０−１５８９２１号公報

しかし、特許文献１に示す装置では、単に左右一対のローラの何れか一方をモールディング素材の送り込み方向に対して右又は左に揺動させてそのローラの回転位置を変えるだけであるので、これらのローラの径よりも小さい曲率半径でモールディング素材を曲げることはできない。この場合、素材の曲がり具合をより大きくしようとローラの径を短くすると、サッシのようなアルミ合金等のモールディング材であれば剛性が足りなくても曲げることはできるが、鋼や予め焼き入れした線材、即ちプレハードン材は硬いため容易に丸状部を形成することができない。
また、図９に示すチェーンテンショナー１００における丸状の先端部１０５を形成する際に、素材に対し複数回のプレスを行い、さらにプレス毎に異なる金型を使用するのでは、作業が煩雑であるばかりか、複数の金型を要するため金型費用が嵩んでしまう。また、このように複数の金型を使用する場合であっても、プレハードン材は容易に曲げることはできない。なお、長尺又は棒状の鋼材で成る素材をプレスして製造したワークに焼入処理を行うと、ワークに歪みが発生して形状が崩れてしまう。この場合、予め熱処理での変形を見込んだプレス、或いは熱処理後の形状の矯正が必要となり却って作業が煩雑となってしまう。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みて、簡単に長尺状のワークの端部を円を描くよう折り曲げて丸状部位を形成できる、曲げ加工装置を提供することを一目的とし、さらに、曲げ加工方法を提供することを他の目的とする。

上記一目的を達成するため、本発明の曲げ加工装置は、金属棒又は金属板で成る直線状の素材の一端部を挟持するクランプ手段と、素材の一端部を挟持したクランプ手段を回転する駆動手段と、を備えることを特徴としている。
クランプ手段は、回転台と、この回転台の表面から突出したピンと、このピンとの距離を可変に移動可能でピンとの協働で素材の一端部を挟持する可動部と、を備え、駆動手段で回転台を回転するようにしている。
上記他の目的を達成するために、本発明の曲げ加工方法は、金属棒又は金属板で成る直線状の素材を折り曲げてワークを製造する方法であって、素材の一端部をクランプ手段で挟持する第１工程と、一端部を挟持したクランプ手段を駆動手段によって回転させる第２工程と、を有し、素材の端部に丸状部を形成することを特徴とする。例えば、素材がプレハードン材であり、ワークがチェーンテンショナーである。

本発明によれば、クランプ手段によって素材の一端部を挟持する。そして、例えば制御装置によって駆動手段を駆動して回転台をまわす。このとき、ピンがその軸芯まわりに回転、具体的には、素材をピン表面に巻回させる方向へ回転する。これにより、素材の先端側がピンまわりに押し付けられて、図９に示すような丸状部が形成される。そして、素材を所定の長さにカットすることで、ワークが完成する。
ここで、特許文献１の装置と本発明とを比較すると、特許文献１の装置では、単に左右一対のローラの何れか一方をモールディング素材の送り込み方向に対して右又は左に揺動させてそのローラの回転位置を変えることで曲げ加工しており、その曲げ具合としてはローラの径よりも小さい曲率半径でモールディング素材を曲げることはできないが、本発明では、特許文献１の装置と基本的構成が異なり、ピンに素材を巻回させることを基調として素材を曲げ加工するため、大きな曲率の丸状部を形成することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。
本実施形態では二つの曲げ加工装置を用いて、金属棒又は金属板の直線状の素材で図９に示すチェーンテンショナー１００を製造するようにしている。具体的には、第１の曲げ加工装置を用いてチェーンテンショナー１００の先端部の丸状部１０５を形成し、第２の曲げ加工装置を用いてチェーンテンショナー１００の屈曲部１０１，１０２，１０３と湾曲部１０４とを形成する。
以下、第１の曲げ加工装置と第２の曲げ加工装置について、それぞれ説明する。

〔第１の曲げ加工装置について〕
図１は本発明の実施形態に係る第１の曲げ加工装置１（以下、単に曲げ加工装置１と言う）の正面図であり、図２は図１の曲げ加工装置１の平面図である。
曲げ加工装置１は、テーブル１０上に載置された駆動手段２０と、この駆動手段２０の上側に配設されるクランプ手段３０と、を備えている。

駆動手段２０は、クランプ手段３０を回転させるものであり、例えばモーターから成り、その回転軸２１は図１に一点鎖線で示す仮想鉛直線Ｚに沿って上下方向に延出している。

クランプ手段３０は、図２に示すように、金属板で成る直線状の素材Ｗの一端部を挟持するものである。例えば、本実施形態において、クランプ手段３０は、回転台３１と、この回転台３１の表面から突出したピン３２と、ピン３２との距離を可変に移動可能でピン３２との協働で素材Ｗの一端部を挟持する可動部３３と、を備えている。

図示例では、回転台３１は、平面視において輪郭が長方形型に形成されているが、この形状に限定されるものではない。この回転台３１は駆動手段２０の回転軸２１に連結されている。

ピン３２は円柱状に形成されており、その軸芯方向が前述の仮想鉛直線Ｚと一致するように回転台３１上に固定されている。

可動部３３にはシャフト３５の一端が連結されており、このシャフト３５の他端部には操作ノブ３６が連結されている。このシャフト３５は、回転台３１の端部から立設した壁部３７に形成された貫通孔（図示省略）を挿通するように配設されている。そして、壁部３７に対して操作ノブ３６を押したり引いたりすることで、可動部３３が動き、これによりピン３２と可動部３３との間隔を調整することができる。

この可動部３３の先端部には切欠部３８が形成されており、この切欠部３８で素材Ｗの一端部を受容する。具体的には、切欠部３８は、図３に示すように素材端面受部３８Ａと素材側面受部３８Ｂとからなり、これらの素材端面受部３８Ａと素材側面受部３８Ｂとで入隅を構成する。この入隅に素材のエッジが合わされて、素材Ｗの位置決めがなされる。このように一端部を切欠部３８に受容された素材Ｗは、可動部３３がピン３２側へ移動することで、ピン３２と可動部３３とで素材Ｗの一端部が挟持される。

素材Ｗの一端部を挟持したクランプ手段３０は、回転台３１と共に駆動手段２０によって回転させられる。このような駆動手段２０の動作は、制御装置４０によって制御されている。この制御装置４０はコンピューターによって実現され、この種のコンピューターは、前もってインストールされたソフトウェアを実行することで、上記の駆動手段の駆動制御を行う。コンピューターは従来公知の構成のものを使用することができ、ＲＡＭ，ＲＯＭ，ハードディスクなどの記憶装置と、キーボード，ポインティング・デバイスなどの操作装置と、操作装置等からの指示により記憶装置に格納されたデータやソフトウェアを処理する中央処理装置（ＣＰＵ）と，処理結果等を表示するディスプレイなどを備えている。

このように構成された曲げ加工装置によれば、先ずクランプ手段３０によって素材Ｗの一端部を挟持する。そして、制御装置４０によって駆動手段２０を駆動して回転台３１をまわす。このとき、ピン３２がその軸芯、仮想鉛直線Ｚまわりに回転、具体的には、素材Ｗをピン表面に巻回させる方向へ回転する。これにより、素材Ｗの先端側がピンまわりに押し付けられて、図９に示すような、丸状部１０５が形成される。そして、素材Ｗを所定の長さにカットすることで、ワークが完成する。
この場合、素材Ｗとして高周波加熱を施したものを使用すれば、ワーク完成後に高周波加熱を施す手間を省ける。

このように本実施形態の曲げ加工装置１は、特許文献１の装置に比して有利な効果を有する。即ち、前述の特許文献１の装置が単に左右一対のローラの何れか一方をモールディング素材の送込み方向に対して右又は左に揺動させてそのローラの回転位置を変えることで曲げ加工しており、その曲げ具合としてはローラの径よりも小さい曲率半径でモールディング素材を曲げることはできないが、本実施形態における曲げ加工装置１では、特許文献１記載の装置と基本的な機構が異なり、ピンに素材Ｗを巻回させることで素材Ｗを曲げ加工するため、大きな曲率で例えば円を描くように３６０度近く曲げることができる。
さらに、本実施形態によれば、クランプ手段３０によって素材Ｗの一端部を挟持した状態で、駆動手段２０がクランプ手段３０を回転するので、素材Ｗが鋼やプレハードン材等でも問題なく素材端部に丸状部１０５を形成することができる。

〔第１の曲げ加工装置の変形例について〕
図４は本発明の第１の曲げ加工装置の変形例に係る曲げ加工装置２を示す斜視図である。
この曲げ加工装置２は、駆動手段２０と、クランプ手段３０Ａとを備えている。クランプ手段３０Ａは、円盤状の回転台３１Ａと、この回転台３１Ａの表面から突出したピン３２Ａと、この回転台３１Ａの表面から突出していてピン３２Ａへ向けて直線状に延出したガイド部３３Ａと、このガイド部３３Ａを摺動する可動部３４Ａと、を備えている。

ピン３２Ａは、第１実施形態のピン３２と同様に円柱状に形成されており、その軸芯方向が前述の仮想鉛直線Ｚと一致するように、回転台３１Ａ上に固定されている。

さらに、本実施形態に係る曲げ加工装置２は、２本のレール５１と、これらのレール５１に沿って移動するスライドプレート５２と、を備え、さらに駆動手段２０はスライドプレート５２上に配設されている。

このように構成された曲げ加工装置２によれば、先ず、クランプ手段３０Ａによって素材Ｗの一端部を挟持する。そして、制御装置４０によって駆動手段２０を駆動して回転台３１Ａをまわす。このとき、ピン３２Ａがその軸芯、仮想鉛直線Ｚまわりに回転、具体的には、素材Ｗをピン表面に巻回させる方向へ回転する。これにより、素材Ｗの先端側がピンまわりに押し付けられて、図９に示すような、丸状部１０５が形成される。次に、スライドプレート５２をレール５１に沿って移動させる。これにより、素材Ｗを所定距離移動させることができる。この場合、図４に示すように、素材供給側に素材カット手段７０があれば、スライドプレート５２を所定距離移動させて、素材Ｗを所定の長さにカットすることが容易に行える。

〔第２の曲げ加工装置について〕
図５は本発明の実施形態に係る第２の曲げ加工装置３（以下、単に曲げ加工装置３と言う）の正面図であり、図６は図５の曲げ加工装置３の平面図である。
第２の曲げ加工装置３は、テーブル１１０上に載置されたスライド手段１２０と、このスライド手段１２０上に配設される駆動手段１３０と、この駆動手段１３０上に配置される２本の回転ピン１４０と２本の固定ピン１５０と、を備えている。

スライド手段１２０は、テーブル上面に固定した２本の第１レール１２１と、これらの第１レール１２１に沿って移動する第１スライドプレート１２２と、この第１スライドプレート１２２上に配設され上記第１レール１２１の延出方向とは異なる方向へ延びた２本の第２レール１２３と、これらの第２レール１２３に沿って移動する第２スライドプレート１２４と、を備えている。
この第２スライドプレートの上面に駆動手段１３０が固定されている。

駆動手段１３０は、例えばモーターから成り、その回転軸１３１は図５に一点鎖線で示す仮想鉛直線Ｚ’に沿って上下方向に延出している。この駆動手段１３０の回転軸１３１には、円盤状の回転台１３２が取り付けられている。図示例では、回転台１３２は、平面視において輪郭が円形型に形成されているが、この形状に限定されるものではない。

この回転台１３２の上面から突出するように２本の回転ピン１４０が配設されている。２本の回転ピン１４０は円柱状に形成されており、両者の中間位置が上記仮想鉛直線Ｚ上に位置するように回転台１３２に取り付けられている。したがって、２本の回転ピン１４０は上記仮想鉛直線Ｚ’を中心として上記仮想鉛直線Ｚ’まわりに回転する。これらの回転ピン１４０の高さＨ１は、図５に示すように、素材Ｗの高さＨ２よりも高く設定されている。これらの２本の回転ピン１４０の間を金属板で成る直線状の素材Ｗが挿通する。
なお、図示を省略するが、曲げ加工装置３には、２本の回転ピン１４０の間に金属板で成る直線状の素材Ｗを送込む手段が設けられている。

さらに、本実施形態では、これらの２本の回転ピン１４０のそばに、円柱状の２本の固定ピン１５０が設けられている。具体的には、２本の回転ピン１４０の間を通過した素材Ｗの延出先に２本の固定ピン１５０が、回転ピン１４０と同じ高さ位置に設けられている。これらの２本の固定ピン１５０は、駆動手段１３０のケース１３５に固定したブラケット１３６の上面から上方へ突出するように設けられている。これらの固定ピン１５０の高さＨ３は、図５に示すように、素材Ｗの高さＨ２よりも高く設定されている。また、２本の固定ピン１５０は、図６に示すように、固定ピン同士を結んだ仮想線Ｘが素材の延出方向Ｙと直交するように、ブラケット１３６に取り付けられている。

このように、２本の回転ピン１４０の間に素材Ｗの一部が挿入された状態で、駆動手段１３０が回転台１３２を回すことで、素材Ｗが部分的に曲げられる。このような駆動手段１３０の駆動は、制御装置４０によって制御される。

このように構成された曲げ加工装置３によれば、先ず図７（Ａ）に示すように、ピン同士を結んだ仮想ラインＸ１、Ｘ２が互いに平行になるように回転ピン１４０の向きを調整した状態で、２本の回転ピン１４０と２本の固定ピン１５０との間にそれぞれ真っ直ぐに延びた素材Ｗを通す。そして、制御装置４０によって駆動手段１３０を駆動して回転台１３２をまわす。このとき、素材Ｗは２本の回転ピン１４０による回転によって素材全体が回転しようとするが、固定ピン１５０が素材全体の回転を規制する。そして、２本の回転ピン１４０によって挟まれた部位に回転ピン１４０による応力が加わることで、図７（Ｂ）に示すように当該部位を境に素材Ｗが曲げられる。このとき、駆動手段１３０が回転台１３２を所望の回転角度に回転させることで、素材Ｗを所望の湾曲率で曲げることができる。
この場合、素材Ｗとして高周波加熱を施したものを使用すれば、ワーク完成後に高周波加熱を施す手間を省ける。

このように、本発明の実施形態に係る曲げ加工装置３によれば、素材Ｗに対して２本の回転ピン１４０の回転角度を調整することで、複数の湾曲率の異なる曲げを実現できる。よって、本実施形態の曲げ加工装置３によれば、少量多品種のワーク製造を安価に実現できる。

また、本実施形態では、スライド手段１２０を備え、回転ピン１４０及び固定ピン１５０が、第１レール１２１及び第２レール１２３の延出方向に移動できるため、図示を省略するが、素材Ｗの両端が他の治具に固定されている場合に、素材Ｗに対する回転ピン１４０及び固定ピン１５０の位置を調節できることからも、多品種のワークの製造に好適である。

〔チェーンテンショナー１００の製造について〕
先ず、前述の第１の曲げ加工装置１又は２によって素材Ｗの先端部を加工して、素材の先端部に丸状部１０５を形成する。そして、曲げ加工装置におけるスライドプレート５２をレール５１に沿って移動させ、素材Ｗを送出元から引き出し所望の長さにカットする。
次に、カットした素材を前述の第２の曲げ加工装置３にセットして、長尺で真っ直ぐに延びた細幅の金属板の長手方向の所望の中間部分を加工して、所望の曲がり具合の屈曲部や湾曲部を形成する。例えば図９に示すチェーンテンショナー１００の屈曲部１０１，１０２，１０３は、素材の延出方向Ｙ（図６）に対して、駆動手段１３０が回転ピン１４０を図６における平面視で左側或いは右側へ所望角度回転することで形成される。
また、屈曲部１０１より先端側の緩やかな湾曲部１０４は、先端部から屈曲部１０１までの部分を複数カ所で回転ピン１４０を小さい回転角度で回転させて折り曲げポイント毎に緩やかに折り曲げることで形成できる。
このように、第１の曲げ加工装置１，２と第２の曲げ加工装置３とにおける曲げ加工を経て、図９に示すワーク、例えばチェーンテンショナー１００を製造することができる。
この場合、素材として鋼やプレハードン材を用いても、本実施形態の第２の曲げ加工装置３によれば、スプリングバックを考慮して回転ピン１４０を単に所定角度回転させるだけで所望の曲率の湾曲を形成することができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲内での種々の設計変更した形態を技術的範囲に含むものである。
例えば、素材は図示例のように細幅の板状のものに限らず、断面が円形の棒材であってもよい。この場合、クランプ手段によって、素材をクランプする部位、即ち、ピン３２，３２Ａと可動部３３，３４Ａとは、図５に示すように、素材が当たる面が湾曲面を成すよう高さ方向の中間部位が括れて形成されている。

本発明の実施形態に係る第１の曲げ加工装置の正面図である。 図１の曲げ加工装置の平面図である。 図１の曲げ加工装置における可動部を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る第１の曲げ加工装置の変形例の斜視図である。 本発明の実施形態に係る第２の曲げ加工装置の正面図である。 本発明の実施形態に係る第２の曲げ加工装置の平面図である。 図５の第２の曲げ加工装置の動作を説明するための図である。 本発明に他の実施形態に係るピンと可動部を示す斜視図である。 従来のチェーンテンショナーを示す図である。

符号の説明

１，２ 加工装置
１０ テーブル
２０ 駆動手段
２１ 回転軸
３０，３０Ａ クランプ手段
３１，３１Ａ 回転台
３２，３２Ａ ピン
３３，３４Ａ 可動部
３３Ａ ガイド部
３５ シャフト
３６ 操作ノブ
３７ 壁部
３８ 切欠部
３８Ａ 素材端面受部
３８Ｂ 素材側面受部
４０ 制御装置
５１ レール
５２ スライドプレート
７０ 素材カット手段
１００ チェーンテンショナー
１０５ 丸状部
Ｗ 素材
Ｚ 仮想鉛直線

Claims (5)

1. 金属棒又は金属板で成る直線状の素材の一端部を挟持するクランプ手段と、上記素材の一端部を挟持した上記クランプ手段を回転する駆動手段と、を備える、曲げ加工装置。
2. 前記クランプ手段が、回転台と、この回転台の表面から突出したピンと、このピンとの距離を可変に移動可能で該ピンとの協働で前記素材の一端部を挟持する可動部と、を備え、
   前記駆動手段が上記回転台を回転する、請求項１に記載の曲げ加工装置。
3. レールと、このレールに沿って移動するスライド部材と、を備え、
   前記駆動手段が上記スライド部材上に配設されている、請求項１又は２に記載の曲げ加工装置。
4. 金属棒又は金属板で成る直線状の素材を折り曲げてワークを製造する方法であって、
   上記素材の一端部をクランプ手段で挟持する第１工程と、
   上記一端部を挟持したクランプ手段を駆動手段によって回転させる第２工程と、を有し、
   上記素材の端部に丸状部を形成する、曲げ加工方法。
5. ２本の回転ピンと当該回転ピンのそばに設けた２本の固定ピンとの間に素材を挿入する第３工程と、
   ２本の回転ピンの間と２本の固定ピンの間に素材が挿入した状態で、上記回転ピンを駆動手段によって回転する第４工程と、をさらに有し、
   前記素材に湾曲部或いは屈曲部を形成する、請求項４に記載の曲げ加工方法。