JP2016078059A - 金属部材の製造方法、金属部材および金型 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な形状の金属平板を用いて多様な形状に加工することができる金属部材の製造方法、金属部材、金型を提供する。【解決手段】本発明に係る金属部材１４の製造方法は、金属平板１０から、平板状金属素材１２を切断する切断工程と、平板状金属素材１２を、切断面と面接触する押圧部材１８を用いて、圧延面と平行な方向に力を加えて加工し、所望の形状の金属部材１４に成形する成形工程とを含むことを特徴とする。本発明に係る金属部材１４の製造方法に用いられる金型は、平板状金属素材１２の切断面に面接触するように回転駆動する押圧部材１８を有することを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、金属部材の製造方法、金属部材および金型に関する。

金属を変形させて様々な形状の金属部材が製造されている。金属板や矩形断面となる平板状の金属の側面に力を加えて、円弧状になるように曲げ加工した金属部材が特許文献１、２に記載されている。特許文献１に記載されたブレーキシューは、短冊形状の金属板を、平面曲げによりリング状に形成したものである。また、特許文献２に記載されたシザーズギヤ用スプリングは、バネ材料からバネ線材を形成し、バネ線材を円弧状に曲げ加工したものである。

特開２００６−２９４９８号公報 特開２０１３−１９４８１５号公報

特許文献１、２に記載されている金属部材の製造方法では、金属平板の側面を押圧する際に曲面を有するドラムやローラ等を用い、金属平板の側面をドラムやローラの曲面に当てて金属平板を曲げている。しかし、特許文献１、２に記載された金属部材の製造方法は、平面視で一定の幅である長方形状の金属平板しか成形加工できなく、成形加工前の金属平板の形状が制限されてしまう。このような製造方法では、様々な形状の金属平板を加工することができないため、幅や屈曲の角度が異なる多様な形状を有する金属部材は得られず、一定の幅を有する金属部材しか得られない。また、図７に例示する、金属平板５０を打ち抜いて金属部材５２を得る場合に、金属片が曲げられ、多角形の一辺がないような形状であるとき、図７のように複数個の打ち抜き前の金属部材５２を並べると、打ち抜かれない部分の面積が大きくなる。このため、金属平板５０の使われない部分が多くなり、効率的ではない。

そこで本発明は上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、様々な形状の金属平板を用いて多様な形状に加工することができる金属部材の製造方法、金属部材、金型を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の金属部材の製造方法は次の構成を備える。すなわち本発明は、金属平板から、平板状金属素材を切断する切断工程と、前記平板状金属素材を、切断面と面接触する押圧部材を用いて、圧延面と平行な方向に力を加えて加工し、所望の形状の金属部材に成形する成形工程とを含むことを特徴とする。この構成によれば、様々な形状の金属平板を用いて直線部分と屈曲部分を組み合わせた多様な形状に変形できる。

また、本発明において、前記平板状金属素材は、所定幅を有する前記金属平板に複数個の前記平板状金属素材が配置可能な形状であり、同一の面積を有する前記金属平板の圧延面上に前記切断工程で切断可能な最小ピッチで、複数個の前記平板状金属素材を配置させた場合と、複数個の前記金属部材を配置させた場合とを比較すると、前記平板状金属素材の方が数多く配置することが可能な形状であってもよい。これによれば、平板状金属素材間の面積が小さくなるように金属平板上に配置でき、切断工程では、素材として使われない部分が少なくなるように切断できる。また、切断された平板状金属素材は、成形工程において、コの字状、Ｕの字状、Ｖの字やその他複雑な形状に変形することも可能となる。さらに、使われない部分の金属平板が低減して、低コストとなる金属部材を製造できる。

また、本発明において、前記平板状金属素材は、平面視で屈曲部を有し、前記成形工程により、前記屈曲部における２辺が成す小角度側の角度が、前記成形工程前と比較して小になるように成形されてもよい。これによれば、屈曲部分をより角度が小さくなるようにして成形可能であり、複雑な形状に加工して所望の形状の金属部材を得られる。

また、本発明において、前記平板状金属素材は、平面視で屈曲部を有し、前記成形工程により、前記屈曲部における２辺が成す小角度側の角度が、前記成形工程前と比較して大になるように成形されてもよい。これによれば、平板状金属素材の屈曲部を変形させて、直線状にして屈曲をなくすことも可能である。

また、本発明の金属部材は上記の方法によって製造される。この構成によれば、加工された金属部材は直線部や屈曲部を有する多様な形状になる。

また、本発明の金型は、上記の製造方法に用いられる金型であり、前記平板状金属素材の切断面に面接触するように回転駆動する押圧部材を有することを特徴とする。この構成によれば、切断面を面接触させながら加圧できると共に、押圧部材によって面接触された切断面の形状を保持できる。

本発明によれば、様々な形状の金属平板を用いて多様な形状に加工することができる金属部材の製造方法、金属部材、金型を提供することができる。

切断される前の複数個の平板状金属素材１２を金属平板１０に配置した状態の一例である。 成形工程前後の状態の一例を示す説明図であり、（Ａ）は成形工程前の平板状金属素材、（Ｂ）は成形工程後の金属部材である。 成形工程前後の状態の他の一例を示す説明図であり、（Ａ）は成形工程前の平板状金属素材、（Ｂ）は成形工程後の金属部材である。 成形工程前後の状態の他の一例を示す説明図であり、（Ａ）は成形工程前の平板状金属素材、（Ｂ）は成形工程後の金属部材である。 成形工程前後の状態の他の一例を示す説明図であり、（Ａ）は成形工程前の平板状金属素材、（Ｂ）は成形工程後の金属部材である。 成形工程前後の状態の他の一例を示す説明図であり、（Ａ）は成形工程前の平板状金属素材、（Ｂ）は成形工程後の金属部材である。 従来例であり、金属平板を打ち抜いて金属部材を得る場合に、複数個の打ち抜き前の金属部材を金属平板に配置した状態である。

以下、図面を参照して、本実施形態に係る金属部材１４の製造方法を詳細に説明する。図１に本実施形態で用いる金属平板１０を示し、切断される前の複数個の平板状金属素材１２を金属平板１０に配置した状態を示す。図２は成形工程前後の状態の一例を示す説明図であり、（Ａ）は成形工程前の平板状金属素材１２、（Ｂ）は成形工程後の金属部材１４を示す。

本実施形態の金属素材の製造方法は、金属平板１０から、平板状金属素材１２を切断する切断工程と、平板状金属素材１２を、切断面と面接触する押圧部材１８を用いて、圧延面と平行な方向に力を加えて加工し、所望の形状の金属部材１４に成形する成形工程とを含む。

本実施形態で用いる金属平板１０は、圧延されて板状になったものであり、金属平板１０が切断工程においてプレス加工、切削加工されて平板状金属素材１２になる。金属平板１０および金属平板１０を切断して得た平板状金属素材１２の板厚は特に限定されるものではなく、平板状金属素材１２が成形されやすい厚さであればよい。切断工程で切断された平板状金属素材１２は、平面視で直線部１６を有する。切断面は必ずしも圧延面に対して垂直な面である必要はなく、押圧部材１８が直線部１６の切断面に沿うように面接触して、平板状金属素材１２に力を加えて、平板状金属素材１２が加工される。押圧部材１８を面接触させた直線部１６は成形工程後にはそのまま直線状となる。切断面は切断により、多少の凹凸があるものの、ほぼ平面とみなすことができる。

本実施形態の金属部材１４の製造方法では、金属部材１４の形状に合わせて金属平板１０を切断するのではなく、金属部材１４の形状を考慮した平板状金属素材１２の形状に合わせて切断し、成形工程によって所望の形状の金属部材１４に成形する。すなわち、平板状金属素材１２は、成形工程によって力が加えられる前の形状であり、金属平板１０から切断される際に、使われない部分を大幅に低減できるように考慮した形状である。本実施形態の金属部材１４を製造する際に、成形工程において成形可能な平板状金属素材１２の一例としては、図２に示すような平面視で直線部１６を複数有する形状であってもよい。また、他の一例としては、図３（Ａ）に示すように短冊状に細長く切断されても成形可能であり、この場合、金属平板１０の使われない部分が最も低減できる。

使われない部分を低減できるように考慮した形状であることから、本実施形態で用いられる平板状金属素材１２は、所定幅を有する金属平板１０に複数個の平板状金属素材１２が、ピッチが小さくなるように配置可能な形状である。また、同一の面積を有する金属平板１０の圧延面上に切断工程で切断可能な最小ピッチで、複数個の平板状金属素材１２を配置させた場合と、複数個の金属部材１４を配置させた場合とを比較すると、平板状金属素材１２の方が数多く配置することが可能な形状である。これにより、金属平板１０の使われない部分を減らせる。

図１に示すように、切断前の金属平板１０上における平板状金属素材１２の配置は、隣り合う平板状金属素材１２が切断される際に干渉しない距離を空けたものである。例えば、プレス加工によって打ち抜くのであれば、変形されない程度に間隔を空け、プレス金型を用いて金属平板１０を送り方向に送って打ち抜いていけばよい。図１に示すように、送り方向に対して直角方向である金属平板１０の幅方向に広がって平板状金属素材１２は配置され、平板状金属素材１２の配置は金属平板１０の送り方向に複数個並べられ、無駄になる部分を少なくしている。また、切削するのであれば工具の大きさを考慮し、平板状金属素材１２が変形されないように間隔を空けて切削すればよい。特に、金属部材１４がコの字状、Ｕの字状、Ｖの字を含めた複雑な形状の場合は、金属平板１０に複数個並べて切断したときに使われなくて無駄になる部分が多くなるので、このような金属部材１４の形状に対して大きく有効である。

金属平板１０から切断された平板状金属素材１２は、圧延面と平行な方向に力を加えたときに変形させる箇所となる加工点２０（加工領域）を設ける。その加工点２０付近の切断面に押圧部材１８を面接触させて加工点２０を変形させる。また、押圧部材１８を面接触させている切断面に対向する位置であり、加工点２０付近に押し当て部材２２を設ける。押し当て部材２２の形状は、金属部材１４の形状に合わせて垂直面や切断面に対する角度を設定すればよい。図２および図３は、加工点２０が直線部１６に設けられている。

本実施形態の金属素材の製造方法は、平板状金属素材１２に押圧部材１８を面接触させて成形加工するものである。本実施形態の金属素材の製造方法では、少なくとも押圧部材１８の一つは平板状金属素材１２の切断面に対して面接触するものであり、その他にロール状などの形状が異なる押圧部材１８を設け、その押圧部材１８を平板状金属素材１２に線接触させてもよい。これにより複雑な形状の金属素材を得ることができる。また、成形加工できる箇所は、押圧部材１８を複数個設ければ、複数箇所を成形することが可能となり複数の加工点２０を設けて平板状金属素材１２を変形させて金属部材１４を得ることができる。また、複数箇所同時に成形可能であるため、加工工程時間を短くすることができ、平板状金属素材１２を早く得ることができる。

押圧部材１８は、本実施形態の金属部材１４を製造する際に用いられるものであり、押圧部材１８は金型の一部であってもよく、金属部材１４の製造装置の一部であってもよい。切断面の形状に合わせて面接触できるように、押圧部材１８の平面状金属素材１２との接触面の角度が変更できるものが好ましい。このような、押圧部材１８の接触面を平板状金属素材１２の切断面に面接触するように設ける機構の一例として、回転駆動する押圧部材１８によって本実施形態の金属部材１４を製造してもよく、回転駆動する押圧部材１８を有する金型を用いてもよい。図２に回転駆動する押圧部材１８の回転軸１９を示す。回転軸１９の位置は図２のような位置に限定されるものではなく、所望する金属部材１４の形状に合わせて変更すればよい。また、図３以降の図にある押圧部材１８に、回転軸１９は図示していない。

さらに、成形工程において、平板状金属素材１２が変形されるにつれて、その形状変化に合わせて面接触し続けるように押圧部材１８の接触面の角度が変更できるものが好ましい。また、このとき、上記のような回転駆動する押圧部材１８を用いてもよい。平板状金属素材１２の変形に対応して押圧部材１８の位置も動かしてもいいので、これらにより、複雑な形状の金属部材１４を得ることができる。また、複数個の押圧部材１８が用いられれば、同時に２か所を曲げ加工することも可能である。また、押圧部材１８の角度を切断面の形状に合わせて面接触できれば、平板状金属素材１２の幅が均一でなくても平板状金属素材１２を成形加工できる。

本実施形態の金属部材１４の製造方法は、単発型、順送型のどちらにも対応できる。それぞれの型において、隣り合う平板状金属素材１２が干渉しない距離を空けて、金属平板１０に配置して切断される。単発型では切断された平板状金属素材１２を用い、押圧部材１８によって成形加工される。また、順送型の場合は、金属平板１０が送り方向に送られ、一部が切断された平板状金属素材１２を成形加工できる工程に送る。その後、一連の成形工程、未切断だった部分の切断工程を経て、金属部材１４を得ることができる。切断工程は、順送が終わった後に別工程で設けても構わない。

図４〜６に、成形工程前後の状態の他の一例を示す説明図を示す。本実施形態の平板状金属素材１２は、さらに平面視で屈曲部２６を有してもよく、切断工程では屈曲部２６を有するように金属平板１０から平板状金属素材１２を切断してもよい。屈曲部２６における切断面は曲面になっている。あらかじめ屈曲部２６を有するように平板状金属素材１２を切断すれば、金属部材１４の形状に近い状態で切断すればよく、金属部材１４が複雑な形状であったとしても、成形加工しやすく成形加工時間が短くなると共に、金属平板１０の使われない部分を大幅に低減できる。

また、平板状金属素材１２は、図４のように屈曲部２６に加工点２０を設けてもよく、図５のように、屈曲部２６の形状はそのままにして、直線部１６に加工点２０を設けて成形工程により、成形加工してもよい。図５の場合、屈曲部２６は変形させずに直線部１６の途中に加工点２０を設けて成形し、曲げる。図４〜図６に示す平板状金属素材１２は、直線部１６の幅が一定とならない異形部２８があり、例えば、突起、くぼみがあってもよく、これらの形状に合わせて押し当て部材２２の形状を変えればよい。これらは、所望の金属部材１４の形状に合わせて設ければよく、異形部２８は折り曲げ加工等されてもよい。また、平板状金属素材１２内にパンチ穴があっても成形加工できる。本実施形態の金属部材１４の製造方法は、異形部２８のように幅が一定とならない平板状金属素材１２でも所望の金属部材１４に成形加工できる方法である。また、図３のように、屈曲部２６がなく直線部１６のみであっても加工点２０を設けてもよく、Ｖの字に成形させてもよい。

本実施形態で用いられる平板状金属素材１２は、平面視で屈曲部２６を有し、屈曲部２６における２辺が成す小角度側の角度をθとする。屈曲部２６は、成形工程により、屈曲部２６における２辺が成す小角度側の角度が、成形工程前と比較して小になるように成形される。また、その逆に成形工程前と比較して大になるように成形されることもある。また、図６に示す平板状金属素材１２は複数の屈曲部２６を含んでいてもよく、屈曲部２６のうち少なくとも１つは、成形工程により、屈曲部２６における２辺が成す小角度側の角度が、成形工程前と比較して大になるように成形される。図６に示す平板状金属素材１２では、角度θが成形工程により角度θ’となり、成形工程によって角度θ’が１８０°となる。このように、屈曲していた部分が直線となるように加工することもでき、複雑な形状に変形加工できると共に、金属平板１０の材料が無駄となる部分が少なくなる。また、角度θおよびθ’の値は限定されるものではない。

また、平板状金属素材１２が座屈することを防ぐために、平板状金属素材１２の圧延面全体または加工点２０付近を押さえて成形加工してもよく、もしくは圧延面と間に遊びを設けてわずかに隙間がある状態で成形加工してもよい。本実施形態の金属素材の製造方法は、成形工程前後で金属素材の厚さは大きく変化せず、座屈を防ぐために、成形工程では座屈防止部材を設けることが好ましい。座屈防止部材は、平板状金属素材１２の加工点２０や加工点２０を含めた周囲にあればよく、別個に設けてもよく、押圧部材１８と一体となって設けてもよい。また、金属部材１４の上面だけではなく、下面にもあってよい。

１０ 金属平板
１２ 平板状金属素材
１４ 金属部材
１６ 直線部
１８ 押圧部材
１９ 回転軸
２０ 加工点
２２ 押し当て部材
２６ 屈曲部
２８ 異形部
θ、θ’ 角度

Claims (6)

1. 金属平板から、平板状金属素材を切断する切断工程と、
   前記平板状金属素材を、切断面と面接触する押圧部材を用いて、圧延面と平行な方向に力を加えて加工し、所望の形状の金属部材に成形する成形工程とを含むことを特徴とする金属部材の製造方法。
2. 前記平板状金属素材は、
   所定幅を有する前記金属平板に複数個の前記平板状金属素材が配置可能な形状であり、
   同一の面積を有する前記金属平板の圧延面上に前記切断工程で切断可能な最小ピッチで、複数個の前記平板状金属素材を配置させた場合と、複数個の前記金属部材を配置させた場合とを比較すると、前記平板状金属素材の方が数多く配置することが可能な形状であることを特徴とする請求項１に記載の金属部材の製造方法。
3. 前記平板状金属素材は、平面視で屈曲部を有し、前記成形工程により、前記屈曲部における２辺が成す小角度側の角度が、前記成形工程前と比較して小になるように成形されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属部材の製造方法。
4. 前記平板状金属素材は、平面視で屈曲部を有し、前記成形工程により、前記屈曲部における２辺が成す小角度側の角度が、前記成形工程前と比較して大になるように成形されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金属部材の製造方法。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金属部材の製造方法により製造されることを特徴とする金属部材。
6. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金属部材の製造方法に用いられる金型であって、
   前記平板状金属素材の切断面に面接触するように回転駆動する押圧部材を有することを特徴とする金型。

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