JP2011056513A - 曲り部材の製造方法および曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複雑な加工制御を行わずとも皺や凹凸が発生し難い曲り部材の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】中空形材Ｋの両端部のそれぞれを、回転可能に支持された回転受台１，１に拘束し、かかる状態で中空形材Ｋに対して押圧力を付与することで湾曲部を有する曲り部材を製造する方法であって、中空形材Ｋの内側縁Ｋａと回転受台１の回転中心線Ｐとの最小離隔距離ｅが次式を満たすように中空形材Ｋを回転受台１に拘束し、回転受台１，１の回転中心線Ｐ，Ｐの離隔距離Ｌを一定に保ちつつ、回転中心線Ｐを法線とする平面に沿う方向の押圧力を中空形材Ｋに付与する。
｛Ｓ−（１＋ａ）×Ｌ/２＋ｈ×θ｝/tanθ＜ｅ≦｛Ｓ−（１−ａ/５）×Ｌ/２｝/tanθ
Ｓ：基準長さ＝ｒ×θ＋（Ｌ/２−ｒsinθ）/cosθ
ｒ：曲げ半径（ｍｍ）
２θ：曲げ中心角（ｒａｄ）
ｈ：中空形材の桁高（ｍｍ）
ａ：中空形材を構成する材料の引張破断ひずみ
【選択図】図１

Description

本発明は、湾曲部を有する曲り部材の製造方法および曲げ加工装置に関する。

直線状の中空形材を湾曲させて曲り部材を製造する曲り部材の製造方法が特許文献１などに開示されている。特許文献１の曲り部材の製造方法は、水平軸を中心に回転する一対の保持手段（チャック）で中空形材の両端部を保持し、一方の保持手段の水平軸と他方の保持手段の水平軸との離隔距離を狭めつつ、押圧手段（プレス装置）によって中空形材に押圧力を付与するものである。

特開平６−１４２８０５号公報

特許文献１の曲り部材の製造方法によれば、曲げ内側における中空形材の外皮に凹凸や皺が発生し難くなるが、押出形材を保持する一対の保持手段の間隔を狭めつつ押出形材に対して押圧力を付与する必要があるので、曲げ加工装置の構成が複雑になるとともに、曲げ加工装置に対する制御も複雑なものになる。

このような観点から、本発明は、複雑な加工制御を行わずとも皺や凹凸が発生し難い曲り部材の製造方法を提供するとともに、この曲り部材の製造方法に適した簡易な構成の曲げ加工装置を提供することを課題とする。

前記した課題を解決する本発明に係る曲り部材の製造方法は、曲げ加工を施すべき中空形材の両端部のそれぞれを、回転可能に支持された回転受台に拘束し、かかる状態で前記中空形材に対して押圧力を付与することで湾曲部を有する曲り部材を製造する方法であって、前記中空形材の曲げ内側縁と前記回転受台の回転中心線との最小離隔距離ｅが次式を満たすように前記中空形材を前記回転受台に拘束し、一方の前記回転受台の前記回転中心線と他方の前記回転受台の前記回転中心線との離隔距離Ｌを一定に保ちつつ、前記回転中心線を法線とする平面に沿う方向の押圧力を前記中空形材に付与することを特徴とする。
｛Ｓ−（１＋ａ）×Ｌ/２＋ｈ×θ｝/tanθ＜ｅ≦｛Ｓ−（１−ａ/５）×Ｌ/２｝/tanθ
Ｓ ：基準長さ（ｍｍ）＝ｒ×θ＋（Ｌ/２−ｒ×sinθ）/cosθ
ｒ ：曲げ半径（ｍｍ）
２θ：曲げ中心角（ｒａｄ）
ｈ ：中空形材の桁高（ｍｍ）
ａ ：中空形材を構成する材料の引張破断ひずみ

本発明においては、押圧力を付与するにあたり、一対の回転受台の回転中心線間の離隔距離Ｌを変動させる必要がないので、曲げ加工装置に対する複雑な制御が不要となる。すなわち、本発明によれば、中空形材の曲げ内側縁と回転受台の回転中心線との最小離隔距離ｅを上式で規定された範囲に納まるように調整するだけで、曲り部材（曲げ加工後の中空形材）の外皮に発生する皺や凹凸を抑制することできるので、その製造効率が向上し、製造コストの削減を図ることが可能となる。

前記した課題を解決する本発明に係る曲げ加工装置は、回転可能に支持された一対の回転受台と、曲げ加工を施すべき中空形材に押し付けられる曲げ型とを備え、前記中空形材の端部を前記回転受台に拘束した状態で前記中空形材を前記曲げ型に押し付けることで、前記回転受台の回転中心線を法線とする平面に沿う方向の押圧力を前記中空形材に付与する曲げ加工装置であって、前記回転受台は、前記中空形材の曲げ内側縁と前記回転中心線との離隔距離を調節可能な調節機構を有することを特徴とする。

本発明によれば、前記した本発明に係る曲り部材の製造方法を簡単に実現することが可能となる。

調節機構の構成に制限はないが、例えば、前記回転受台が、前記中空形材に付与された押圧力を受け止める受座と、前記中空形材と前記受座との間に介設されるスペーサとを備えており、かつ、前記スペーサが、前記回転受台に対して着脱可能である場合には、前記スペーサを着脱または交換することで、前記中空形材の拘束位置を調節すればよい。このようにすると、中空形材の曲げ内側縁と回転受台の回転中心線との最小離隔距離を簡易迅速に調節することができる。

前記中空形材の端部を前記回転受台に拘束する拘束治具を具備し、かつ、前記回転受台が、前記中空形材を挿入可能な挿入空間を有している場合には、前記回転受台の前記挿入空間を通って前記回転受台の側方に突出した前記中空形材に前記拘束治具を取り付けるとよい。本発明に係る曲げ加工装置を用いる曲げ加工は、中空形材の軸方向に引張力が発生する所謂引張曲げ加工となる場合があるが、回転受台から突出した中空形材の端部に拘束治具を取り付ければ、回転受台からの中空形材の抜け出しを防止することができるので、加工精度を向上させることが可能となる。

本発明に係る曲り部材の製造方法によると、複雑な加工制御を行わずとも、曲り部材の外皮に皺や凹凸が発生し難くなる。
また、本発明に係る曲げ加工装置によると、本発明に係る曲り部材の製造方法を簡単に実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係る曲り部材の製造方法および曲げ加工装置を説明するための断面図であって、（ａ）は曲げ加工前の状態を示す図、（ｂ）は曲げ加工後の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る曲り部材の製造方法を説明するための模式図であって、（ａ）は曲げ加工前の状態を示す図、（ｂ）は曲げ加工後の状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る曲げ加工装置を説明するための斜視図である。 本発明の実施形態に係る曲げ加工装置を説明するための分解斜視図である。 回転受台および台座の構成を説明するための断面図である。 拘束治具の構成を説明するための断面図である。 （ａ）はスペーサを取り付けた状態を示す側面図、（ｂ）は（ａ）のII−II線断面図、（ｃ）はスペーサを取り外した状態を示す側面図、（ｄ）は（ｃ）のIII−III線断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の他の実施形態に係る曲げ加工装置を説明するための模式的な平面図である。

本実施形態に係る曲り部材の製造方法は、図１の（ａ）および（ｂ）に示すように、曲げ加工を施すべき中空形材Ｋの両端部のそれぞれを、回転可能に支持された回転受台１に拘束し、かかる状態で中空形材Ｋに対して押圧力を付与することで湾曲部を有する曲り部材Ｋ´を製造する方法である。なお、図１は、図５のＩ−Ｉ線断面図である。

以下では、中空形材Ｋの曲げ内側縁（以下、単に「内側縁」と称する。）Ｋａに曲げ型５の当接面５ａを押し付けることで曲げ加工を行う場合を例示する。曲げ型５の当接面５ａは、円弧面（円筒面）を呈している。ちなみに、本実施形態の中空形材Ｋは、断面「日」字状を呈するアルミニウム合金製の押出形材である。

本実施形態に係る曲り部材の製造方法は、要するに、曲り部材Ｋ´の素となる直線状の中空形材Ｋの内側縁Ｋａと回転受台１の回転中心線Ｐとの最小離隔距離ｅが次式（１）を満たすように中空形材Ｋを回転受台１，１に拘束し、一方の回転受台１の回転中心線Ｐと他方の回転受台１の回転中心線Ｐとの離隔距離Ｌを一定に保ちつつ、回転中心線Ｐを法線とする平面（図１においては紙面と平行な面）に沿う方向の押圧力Ｆを中空形材Ｋに付与するものである。

｛Ｓ−（１＋ａ）×Ｌ/２＋ｈ×θ｝/tanθ＜ｅ≦｛Ｓ−（１−ａ/５）×Ｌ/２｝/tanθ
・・・（１）
ここで、
Ｓ ：基準長さ（ｍｍ）＝ｒ×θ＋（Ｌ/２−ｒ×sinθ）/cosθ
ｒ ：曲げ半径（＝当接面５ａの半径）（ｍｍ）
２θ：曲げ中心角（＝当接面５ａの円弧に対応する中心角）（ｒａｄ）
ｈ ：中空形材の桁高（ｍｍ）
ａ ：中空形材を構成する材料の引張破断ひずみ
である。

なお、曲げ半径ｒおよび曲げ中心角２θ（図２参照）は、押圧力Ｆを付与した状態における曲がり部材Ｋ´（図１の（ｂ）参照）の湾曲部の半径および中心角であり、本実施形態では、当接面５ａの半径および中心角と等しい。ちなみに、押圧力Ｆを除荷すると、曲り部材Ｋ´にスプリングバックが発生するため、押圧力Ｆを除荷した後の曲り部材Ｋ´の湾曲部の半径および中心角は、曲げ半径ｒおよび曲げ中心角２θと異なる場合がある。

図２の模式図を参照して、本実施形態に係る曲り部材の製造方法をより詳細に説明する。ここで、図２の（ａ）は、曲げ加工前の中空形材Ｋを示す平面図であって、曲げ型５の当接面５ａの頂点（先端）を内側縁Ｋａに当接させた状態を示す図であり、図２の（ｂ）は、曲げ型５を図２の（ａ）の状態から距離ｙだけストロークさせた状態を示す図である。なお、図２に示した曲げ半径ｒおよび曲げ中心角２θの大きさは、作図の関係上、図１のものと異ならせている。

ここで、図２中の点Ａは、回転中心線Ｐとの距離が最短になる中空形材Ｋ（若しくは曲り部材Ｋ´）の内側縁Ｋａ上の点であり、以下では、「内側基準点Ａ」と称する。また、点Ｃは、内側基準点Ａ，Ａの丁度真ん中に位置する内側縁Ｋａ上の点であり、以下では、「内側中心点Ｃ」と称する。同様に、図２中の点Ａ´は、回転中心線Ｐとの距離が最短になる中空形材Ｋの曲げ外側縁（以下、単に「外側縁」と称する。）Ｋｂ上の点であり、以下では、「外側基準点Ａ´」と称する。また、点Ｃ´は、外側基準点Ａ´，Ａ´の丁度真ん中に位置する外側縁Ｋｂ上の点であり、以下では、「外側中心点Ｃ´」と称する。

回転受台１の回転中心線Ｐの位置を固定した状態で、中空形材Ｋの内側中心点Ｃに当接させた曲げ型５を外側縁Ｋｂに向かって移動させると、中空形材Ｋの内側縁Ｋａの中央部が曲げ型５の当接面５ａの形状に倣って曲げ半径ｒ（すなわち、曲げ型５の当接面５ａの半径）で湾曲するとともに、外側縁Ｋｂの中央部が曲げ半径ｒに中空形材Ｋの桁高ｈを加えた半径（＝ｒ＋ｈ）で湾曲し、さらには、回転受台１（図１参照）が回転中心線Ｐを中心に回転するのに伴って、中空形材Ｋの端部が回転受台１の回転角と等しい角度で傾斜する。

そして、曲げ加工前の中空形材Ｋの長手方向に直交する方向に向かって曲げ型５を距離ｙだけ移動させると、中空形材Ｋの内側縁Ｋａのうち、曲げ型５の当接面５ａに当接した部分が半径ｒ、中心角２θの円弧に変形し、さらに、中空形材Ｋの外側縁Ｋｂの中央部が半径ｒ＋ｈ、中心角２θの円弧に変形する（図２の（ｂ）参照）。

なお、曲げ型５のストローク量（＝距離ｙ）は、曲り部材Ｋ´の湾曲部の端点Ｂから内側基準点Ａに至る直線が、曲げ型５の当接面５ａの端縁５ｂ，５ｂ（図２の（ａ）参照）における接線と一致するように設定する。ストローク量ｙの算出方法は、後述する。

ところで、中空形材Ｋを曲げ加工してなる曲り部材Ｋ´の外皮に皺や凹凸等が発生するか否かは、曲り部材Ｋ´の内側縁Ｋａに発生するひずみ（以下、「内縁ひずみ」という。）ε_cの大きさと相関している。

内縁ひずみε_cは、曲り部材Ｋ´の線分ＡＣの長さをｘとすると、曲げ加工前の中空形材Ｋの線分ＡＣの長さがＬ／２であるから、次式（３）により求めることができる。
ε_c＝ｘ/（Ｌ/２）−１ ・・・（３）

曲り部材Ｋ´における線分ＢＣの長さＳ₁、線分ＢＤの長さＳ₂および線分ＡＤの長さＳ₃は、それぞれ、
Ｓ₁＝ｒ×θ ・・・（４）
Ｓ₂＝｛Ｌ/２−ｒ×sinθ｝/cosθ ・・・（５）
Ｓ₃＝ｅ×tanθ ・・・（６）
であるから、曲り部材Ｋ´の線分ＡＣの長さｘは、
ｘ＝Ｓ₁＋Ｓ₂−Ｓ₃
＝ｒ×θ＋｛Ｌ/２−ｒ×sinθ｝/cosθ−ｅ×tanθ
＝Ｓ−ｅ×tanθ ・・・（７）
となる。式（７）中の「Ｓ」は、式（１）で定義した基準長さＳである。すなわち、押圧力Ｆを除荷する前の曲り部材Ｋ´における線分ＣＤの長さ（＝Ｓ₁＋Ｓ₂）が式（１）における「基準長さ」である。

ところで、一般的な乗用自動車に用いられるバンパーリインフォースメントには、ＪＩＳ規格の６０００系または７０００系のアルミニウム合金からなる中空押出形材であって板厚を１．５ｍｍから４ｍｍの範囲に設定した中空押出形材が使用されるが、この中空押出形材の場合にあっては、経験的に、内縁ひずみε_cを−０．０３以上（引張を「正」とする。）にすれば、曲り部材Ｋ´の曲げ内側の外皮に皺や凹凸等が発生せず、曲り部材Ｋ´の外側縁Ｋｂに発生するひずみ（以下、「外縁ひずみ」という。）ε_tを０．１５以下にすれば、曲り部材Ｋ´の曲げ外側の外皮に引張破断や地荒れ等が発生しないことが知られている。
上記知見を考慮しつつ検討した結果、曲げ内側において曲り部材Ｋ´の外皮に皺や凹凸等を発生させないための一般的な条件を、次式（８）のように設定することとした。
ε_ｃ≧−ａ/５ ・・・（８）
ａ：中空形材Ｋを構成する材料の引張破断ひずみ

式（８）に式（３），（７）を代入し、最小離隔距離ｅについて解くと、曲り部材Ｋ´に皺や凹凸等を発生させないための条件式（９）が導かれる。
ｅ≦｛ａ/５×（Ｌ/２）−１＋Ｓ｝/tanθ ・・・（９）

また、前記したように、曲り部材Ｋ´の外皮に引張破断や地荒れ等が発生するか否かは、外縁ひずみε_tの大きさと相関している。

外縁ひずみε_tは、曲り部材Ｋ´の線分Ａ´Ｃ´の長さをｘ´とすると、曲げ加工前の中空形材Ｋの線分Ａ´Ｃ´の長さがＬ/２であるから、次式（１０）により求めることができる。
ε_t＝ｘ´/（Ｌ/２）−１ ・・・（１０）

曲り部材Ｋ´における線分Ｂ´Ｃ´の長さＳ₁´、線分Ｂ´Ｄ´の長さＳ₂´および線分Ａ´Ｄ´の長さＳ₃´は、それぞれ、
Ｓ₁´＝（ｒ＋ｈ）×θ ・・・（１１）
Ｓ₂´＝｛Ｌ/２−（ｒ＋ｈ）×sinθ｝/cosθ ・・・（１２）
Ｓ₃´＝（ｅ−ｈ）×tanθ ・・・（１３）
であるから、曲り部材Ｋ´の線分Ａ´Ｃ´の長さｘ´は、
ｘ´＝Ｓ₁´＋Ｓ₂´−Ｓ₃´
＝（ｒ＋ｈ）×θ＋｛Ｌ/２−（ｒ＋ｈ）×sinθ｝/cosθ
−（ｅ−ｈ）×tanθ
＝ｒ×θ＋｛Ｌ/２−ｒ×sinθ｝/cosθ＋ｈ×θ−ｅ×tanθ
＝Ｓ＋ｈ×θ−ｅ×tanθ ・・・（１４）
となる。

前記したバンパーリインフォースメントの場合における知見を考慮しつつ検討した結果、曲げ外側において曲り部材Ｋ´の外皮に引張破断や地荒れ等を発生させないための一般的な条件を、次式（１５）のように設定することとした。
ε_ｔ＜ａ ・・・（１５）
なお、ＪＩＳ規格の６０００系または７０００系のアルミニウム合金の場合であれば、ε_ｔ＜０．１５とすることが望ましい。

式（１５）に式（１０），（１４）を代入し、最小離隔距離ｅについて解くと、曲り部材Ｋ´の外皮に引張破断や地荒れ等を発生させないための条件式（１６）が導かれる。
ｅ＞｛Ｓ−（１＋ａ）×Ｌ/２＋ｈ×θ｝/tanθ ・・・（１６）

そして、式（９）と式（１６）とを合わせたものが式（１）であるから、式（１）は、回転受台１，１の回転中心線Ｐ，Ｐの離隔距離Ｌを一定に保ちつつ曲げ加工を行う際に皺、凹凸、引張破断、地荒れ等を発生させないための一般的な条件であるということができる。
ちなみに、ＪＩＳ規格の６０００系または７０００系のアルミニウム合金の場合は、式（１）において、ａ＝０．１５とすればよいので、次式（１´）のようになる。
｛Ｓ−１．１５×Ｌ/２＋ｈ×θ｝/tanθ＜ｅ≦｛Ｓ−０．９７×Ｌ/２｝/tanθ
・・・（１´）

なお、曲げ型５のストローク量ｙは、次式（１７）により算出される。
ｙ＝（１−cosθ）×ｒ＋（Ｓ₂−Ｓ₃）×sinθ＋（１−cosθ）×ｅ
＝（１−cosθ）×（ｒ＋ｅ）＋｛Ｌ/２−（ｒ＋ｅ）×sinθ｝×tanθ
・・・（１７）

このように、本実施形態に係る曲り部材の製造方法によれば、回転中心線Ｐ，Ｐの離隔距離Ｌを変化させる必要がないので、曲げ加工装置に対する複雑な制御が不要となる。すなわち、本実施形態に係る曲り部材の製造方法によれば、中空形材Ｋの内側縁Ｋａと回転受台１の回転中心線Ｐとの最小離隔距離ｅを式（１）で規定された範囲に納まるように調整するだけで、曲げ内側の外皮に皺や凹凸がなく、かつ、曲げ外側の外皮に地割れ等がない曲り部材Ｋ´を得ることができるので、製造効率が向上し、ひいては、製造コストの削減を図ることが可能となる。

次に、図３乃至図７を参照して、前記した曲り部材の製造方法を実施可能な曲げ加工装置１００の構成を詳細に説明する。

図３に示すように、曲げ加工装置１００は、回転可能に支持された一対の回転受台１，１と、曲げ加工を施すべき中空形材Ｋに押し付けられる曲げ型５とを備えている。なお、本実施形態の曲げ加工装置１００は、回転受台１および曲げ型５に加えて、台座２，２と、スペーサ３，３と、拘束治具４，４とを備えている。

回転受台１は、中空形材Ｋの端部を支持するものであり、中空形材Ｋを挿入可能な挿入空間１ａ（図４参照）を備えている。また、回転受台１は、回転中心線Ｐを中心に回転可能に支持されている。左右の回転受台１，１は、中空形材Ｋが回転中心線Ｐを法線とする平面（本実施形態では水平面）と平行になるように、本実施形態では、同じ高さに配置されている。なお、左右の回転中心線Ｐ，Ｐは、互いに平行である。

回転受台１の構成に制限はないが、図４に示すように、本実施形態のものは、中空形材Ｋに付与された押圧力を受け止める受座１１と、この受座１１の下端部から曲げ型５側に向かって張り出す下支持部１２と、受座１１の上端部から曲げ型５側に向かって張り出す上支持部１３とを備えていて、側面視コ字状を呈している。

下支持部１２は、回転中心線Ｐを法線とする平面に沿って配置されており、その幅方向の中央部には、平面視円形を呈するピン挿通孔１２ａが形成されている。ピン挿通孔１２ａには、後記するピン２４の軸部２４ａが挿入される。上支持部１３は、回転中心線Ｐを法線とする平面に沿って配置されており、下支持部１２のピン挿通孔１２ａに対応する位置には、平面視円形を呈するピン挿通孔１３ａが形成されている。ピン挿通孔１３ａには、後記するピン２５の軸部２５ａが挿入される。また、下支持部１２および上支持部１３は、中空形材Ｋを挿入可能な間隔をもって対向している。つまり、下支持部１２と上支持部１３との間に、中空形材Ｋを挿入可能な挿入空間１ａが確保されている。

台座２は、回転受台１を回転可能に支持するものであり、並進不能な状態で図示せぬ架台に固定されるベース２Ａと、このベース２Ａの上面に固定された台座本体２Ｂとを備えている。

ベース２Ａは、図５に示すように、回転中心線Ｐを法線とする平面に沿って配置されるものであり、ベース２Ａの適所には、ザグリ付きの透孔２０ａが形成されている。透孔２０ａのザグリ部分には、後記するピン２４のフランジ部が収容される。

台座本体２Ｂは、回転受台１を包持するものであり、立上部２１と、この立上部２１の下端部から回転中心軸Ｐ側に張り出す下受部２２と、立上部２１の上端部から回転中心軸Ｐ側に張り出す上受部２３と、同軸に配置される上下一対のピン２４，２５とを備えている。

立上部２１および下受部２２は、ベース２Ａの上面に載置されており、溶接等の手段によってベース２Ａに固着されている。下受部２２には、ベース２Ａの透孔２０ａに対応するピン挿通孔２２ａが形成されている。上受部２３は、回転受台１の高さ寸法よりもやや大きな間隔をあけて下受部２２と対向している。

下側のピン２４は、ベース２Ａの下面側から透孔２０ａおよびピン挿通孔２２ａに挿通され、そのフランジ部に挿通した図示せぬボルトによってベース２Ａに固定される。ピン２４の軸部２４ａは、下受部２２の上方に突出し、回転受台１のピン挿通孔１２ａに挿入される。

上側のピン２５は、上受部２３の上面側からピン挿通孔２３ａに挿通され、そのフランジ部に挿通した図示せぬボルトによって上受部２３の上面に固定される。ピン２５の軸部２５ａは、上受部２３の下方に突出し、回転受台１のピン挿通孔１３ａに挿入される。

ピン２４，２５の先端面同士は、回転受台１の挿入空間１ａを挟んで対向している。すなわち、下側のピン２４の先端面（上端面）は、回転受台１の下支持部１２の上面に敷設された高さ調整板１４の上面と略面一になっており、上側のピン２５の先端面（下端面）は、上支持部１３の下面と略面一になっている。また、本実施形態では、ピン２４，２５の中心線が、回転受台１の回転中心線Ｐになるが、並進不能な台座２にピン２４，２５を固定しているので、回転中心線Ｐも、並進不能（不動）である。なお、ピン２４，２５は、下受部２２と上受部２３との間に回転受台１を配置した後に台座２に取り付ける。

スペーサ３は、中空形材Ｋの内側縁Ｋａと回転中心線Ｐとの最短離隔距離ｅを調節する調節機構として機能する部材であり、回転受台１の挿入空間１ａ内において中空形材Ｋと受座１１との間に介設される。スペーサ３は、下支持部１２の上面に敷設された高さ調整板１４上に載置されているだけであり、回転受台１に対して着脱可能である。ちなみに、ボルトや万力等を用いてスペーサ３を回転受台１に固定することは、着脱可能という取付状態を妨げるものではない。なお、スペーサ３の構成に制限はないが、曲げ加工中に最短離隔距離ｅが変化しないような剛性を備えたものであることが望ましい。

図４に示す拘束治具４は、回転受台１の挿入空間１ａから突出した中空形材Ｋの端部を回転受台１に拘束するものであって、本実施形態では、中空形材Ｋの端部が曲げ型５側に抜け出すことを防止する。拘束治具４の構成に制限はないが、本実施形態では、中空形材Ｋを挟持する挟持手段４Ａと、中空形材Ｋの潰れを防止する中子４Ｂとを備えて構成されている。

挟持手段４Ａは、図６に示すように、中空形材Ｋを挟む一対のブロック４１，４１と、これらブロック４１，４１を連結する連結部材４２とを備えている。

一対のブロック４１，４１は、回転受台１の外側の側面（曲げ型５側の側面とは反対側の側面）に当接した状態で中空形材Ｋの端部を挟んで対向しており、中空形材Ｋを滑動不能に挟持する。つまり、ブロック４１，４１は、中空形材Ｋとの間に発生する摩擦力を利用して、摺動不能な状態で中空形材Ｋに装着され、かかる状態で、回転受台１の下支持部１２および上支持部１３の側面に係止される（図３参照）。なお、ブロック４１のうち、中空形材Ｋに対峙する部分には、摩擦係数を増大させるための刃状突起が複数条形成されている。

連結部材４２は、一対のブロック４１，４１に中空形材Ｋを挟持する力を付与するものであり、本実施形態では、中空形材Ｋの上方および下方に配置されている（図３参照）。連結手段４２の構成に制限はないが、本実施形態では、ブロック４１，４１に挿通されたボルトと、当該ボルトの軸部に螺合されたナットとからなる。

中子４Ｂは、中空形材Ｋの内部空間に挿入される当接部材４３，４３と、これら当接部材４３，４３の間に挿入される楔部材４４と、当接部材４３，４３を中空形材Ｋの端面に押し付ける押え部材４５と、楔部材４４を押え部材４５側に引き寄せる引寄せ手段４６とを備えて構成されている。

当接部材４３は、中空形材Ｋの内面に当接する支持面４３ａと、この支持面４３ａに対して傾斜する傾斜面４３ｂとを備えている。また、当接部材４３の端部には、中空形材Ｋの端面に係止される係止片４３ｃが形成されている。一対の当接部材４３，４３は、間隔をあけて配置されていて、傾斜面４３ｂ，４３ｂの離隔距離は、中空形材Ｋの長手方向の中央部（図６において上側）に向かうにしたがって大きくなる。

楔部材４４は、当接部材４３，４３を中空形材Ｋの内面に押し付けるための部材であり、当接部材４３，４３の傾斜面４３ｂ，４３ｂに当接する一対のテーパ面４４ａ，４４ａを備えている。

押え部材４５は、中空形材Ｋからの当接部材４３，４３の抜け出しを防止するための部材であり、中空形材Ｋの開口端面に露出した当接部材４３，４３の端面に押し付けられている。

引寄せ手段４６は、楔部材４４に形成された挿通孔および押え部材４５に形成された挿通孔に挿通されるボルト４６ａと、楔部材４４と押え部材４５との間においてボルト４６ａの軸部に螺合される押えナット４６ｂと、押え部材４５から突出したボルト４６ａの軸部に螺合される締付用ナット４６ｃと、ボルト４６ａの軸部の突端に螺合される把持用ナット４６ｄとを備えている。締結用ナット４６ｃを締め付けると、楔部材４４が押え部材４５側に移動し、当接部材４３，４３の支持面４３ａ，４３ａが中空形材Ｋの内面に当接する。なお、中子４Ｂを中空形材Ｋから取り外す場合には、締結用ナット４６ｃを緩めたうえで、ボルト４６ａを中空形材Ｋ側に押し込み、当接部材４３，４３と楔部材４４との係合状態を解除すればよい。

図３に示す曲げ型５は、回転中心線Ｐを法線とする平面に沿って中空形材Ｋの長手方向に直交する方向に並進移動し、回転中心線Ｐを法線とする平面に沿う方向の押圧力を中空形材Ｋに付与する。曲げ型５の構成に制限はないが、本実施形態では、図示せぬ押圧手段（ジャッキなど）に接続されるアーム５１と、このアーム５１の先端に着脱可能に取り付けられたヘッド５２と、このヘッド５２の先端に固定された押圧板５３とを備えて構成されている。なお、押圧板５３は、その中空形材Ｋ側の面が前記した当接面５ａとなるように成形されている。

以上のように構成された曲げ加工装置を用いて曲り部材Ｋ´を製造するには、まず、中空形材Ｋの内側縁Ｋａと回転中心線Ｐとの最小離隔距離ｅが式（１）を満たすように中空形材Ｋを回転受台１，１間に架設するとともに、中空形材Ｋの長手方向の中心が回転中心線Ｐ，Ｐの中央に位置するように、中空形材Ｋの長手方向の位置を調整する。なお、図７の（ａ）および（ｂ）に示すように、適宜な寸法のスペーサ３を回転受台１に取り付けることで、最小離隔距離ｅの大きさを調整することができるが、図７の（ｃ）および（ｄ）に示すように、中空形材Ｋを回転受台１の受座１１に当接させた状態で式（１）を満足する場合には、スペーサ３は不要である。ちなみに、図７の（ｃ）および（ｄ）では、中空形材Ｋの内側縁Ｋａと回転中心線Ｐとが一致している（つまり、ｅ＝０である。）。

続いて、中空形材Ｋの両端部のそれぞれに拘束治具４を取り付け、中空形材Ｋの端部を回転受台１に拘束する。

その後、曲げ型５を中空形材Ｋに向かって移動させ、当接面５ａの頂点が中空形材Ｋの内側縁Ｋａに当接したら（図２の（ａ）参照）、そこから式（１７）で定まるストローク量ｙだけ曲げ型５を移動させると、各回転受台１が回転中心線Ｐを中心に回転しながら、中空形材Ｋに曲げ加工が施され、曲げ内側の外皮に皺や凹凸がなく、かつ、曲げ外側の外皮に地割れ等がない曲り部材Ｋ´が形成される。

このように、本実施形態に係る曲げ加工装置１００によれば、本実施形態に係る曲り部材の製造方法を簡単に実現することが可能となる。

なお、最小離隔距離ｅの大きさによっては、引張曲げとなる場合があるが、回転受台１から突出した中空形材Ｋの端部に拘束治具４を取り付けているので、中空形材Ｋの端部が回転受台１から抜け出すことはなく、したがって、曲げ加工の精度を向上させることが可能となる。

また、スペーサ３が回転受台１に対して着脱可能であるので、スペーサ３を着脱、あるいは異なる寸法のスペーサ３に交換するだけで、中空形材Ｋの内側縁Ｋａと回転受台１の回転中心線Ｐとの最小離隔距離ｅを容易に調節することができる。

また、ピン２４，２５が、回転受台１の挿入空間１ａを貫通せず、回転受台１の挿入空間１ａを挟んで対向しているので、ピン２４，２５の間にスペーサ３を配置することができるし（図７の（ａ）参照）、スペーサ３を省略した場合には、ピン２４，２５の間に中空形材Ｋを配置することができる（図７の（ｃ）参照）。つまり、本実施形態に係る曲げ加工装置１００によれば、回転受台１の回転中心線Ｐを、中空形材Ｋの後方（外側縁Ｋｂ側）に位置させることが可能であり、さらには、中空形材Ｋと交差させることや、中空形材Ｋの前方（内側縁Ｋａ側）に位置させることも可能となる。

なお、本実施形態では、曲げ型５を中空形材Ｋに向かって並進移動させることで、中空形材Ｋを曲げ型５に押し付ける場合を例示したが、回転中心線Ｐ，Ｐの離隔距離Ｌを一定に保ちつつ回転受台１，１を曲げ型５に向かって並進移動させることで、中空形材Ｋを曲げ型５に押し付けてもよい。

また、本実施形態では、水平面に沿う方向の押圧力Ｆを中空形材Ｋに付与する曲り部材の製造方法を例示したが、本発明の適用範囲を限定する趣旨ではない。図示は省略するが、鉛直面に沿う方向の押圧力を中空形材に付与する曲り部材の製造方法にも、本発明を適用することができる。

また、本実施形態では、中空形材Ｋの断面形状が「日」の字状を呈している場合を例示したが（図５参照）、中空形材Ｋの断面形状を限定する趣旨ではない。図示は省略するが、断面ロ字状の中空形材や断面円形の中空形材などに対しても前記した曲り部材の製造方法および曲げ加工装置を適用することができる。

また、本実施形態の曲げ加工装置では、単一の円弧面を有する一つの曲げ型５を具備させた場合を例示したが、図８の（ａ）に示す他の実施形態に係る曲げ加工装置のように、二つの曲げ型５Ａ，５Ｂを具備させてもよい。二つの曲げ型５Ａ，５Ｂは，互いに連結されており、中空形材Ｋに向かって一緒に並進移動し、中空形材Ｋに対して同時に押し付けられる（図８の（ｂ）参照）。なお、回転受台は前記した実施態様のものと同様である。このような曲げ加工装置によれば、中空形材Ｋの左右にＲ曲げ加工を行なうことができ、その結果、図８の（ｂ）に示すように、左右に湾曲部を有する曲り部材Ｋ´を形成することができる。

表１のケース１〜３に示す諸元を式（１）に代入すると、最小離隔距離ｅは、表２のようになる。

上記表２の範囲でＪＩＳ規格の７０００系アルミニウム合金（Ａ７００３−Ｔ５）および６０００系アルミニウム合金（Ａ６Ｎ０１−Ｔ６）からなる中空形材を使用し、各ケースについてｅの最小値、０、最大値（例えば、Ｎｏ．１であれば「−７２．９」、「０」、「６２．６」）にて曲げ加工を行なったが、外皮に発生する皺の深さは１ミリメートル以内に抑制することでき、破断、座屈も生じることなく曲げ加工ができることが確認された。

１ 回転受台
１１ 受座
２ 台座
３ スペーサ
４ 拘束治具
５ 曲げ型
５ａ 当接面
Ｋ 中空形材
Ｋ´ 曲り部材
Ｋａ 曲げ内側縁
Ｐ 回転中心線

Claims (4)

1. 曲げ加工を施すべき中空形材の両端部のそれぞれを、回転可能に支持された回転受台に拘束し、かかる状態で前記中空形材に対して押圧力を付与することで湾曲部を有する曲り部材を製造する方法であって、
   前記中空形材の曲げ内側縁と前記回転受台の回転中心線との最小離隔距離ｅが次式を満たすように前記中空形材を前記回転受台に拘束し、一方の前記回転受台の前記回転中心線と他方の前記回転受台の前記回転中心線との離隔距離Ｌを一定に保ちつつ、前記回転中心線を法線とする平面に沿う方向の押圧力を前記中空形材に付与することを特徴とする曲り部材の製造方法。
   ｛Ｓ−（１＋ａ）×Ｌ/２＋ｈ×θ｝/tanθ＜ｅ≦｛Ｓ−（１−ａ/５）×Ｌ/２｝/tanθ
   ここで、
   Ｓ ：基準長さ（ｍｍ）＝ｒ×θ＋（Ｌ/２−ｒsinθ）/cosθ
   ｒ ：曲げ半径（ｍｍ）
   ２θ：曲げ中心角（ｒａｄ）
   ｈ ：中空形材の桁高（ｍｍ）
   ａ ：中空形材を構成する材料の引張破断ひずみ
2. 回転可能に支持された一対の回転受台と、
   曲げ加工を施すべき中空形材に押し付けられる曲げ型とを具備し、
   前記中空形材の端部を前記回転受台に拘束した状態で前記中空形材を前記曲げ型に押し付けることで、前記回転受台の回転中心線を法線とする平面に沿う方向の押圧力を前記中空形材に付与する曲げ加工装置であって、
   前記回転受台は、前記中空形材の曲げ内側縁と前記回転中心線との離隔距離を調節可能な調節機構を有することを特徴とする曲げ加工装置。
3. 前記回転受台は、前記中空形材に付与された押圧力を受け止める受座と、前記中空形材と前記受座との間に介設されるスペーサとを備えており、
   前記スペーサは、前記回転受台に対して着脱可能であり、
   前記スペーサを着脱または交換することで、前記中空形材の拘束位置が調節されることを特徴とする請求項２に記載の曲げ加工装置。
4. 前記中空形材の端部を前記回転受台に拘束する拘束治具をさらに具備し、
   前記回転受台は、前記中空形材を挿入可能な挿入空間を有し、
   前記拘束治具は、前記回転受台の前記挿入空間を通って前記回転受台の側方に突出した前記中空形材に取り付けられることを特徴とする請求項３に記載の曲げ加工装置。

Images