JP2631955B2 - 形鋼折り曲げ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、液圧プレスを利用した
山形鋼やＨ形鋼等の形鋼を折り曲げる装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】橋や鉄
塔等の構造材として山形鋼やＨ形鋼等の形鋼を使用する
際に、使用箇所に応じて形鋼をその長手方向に対して直
交する方向で折り曲げる必要が生じることがある。この
ような場合の加工方法として冷間加工と熱間加工が存在
することは周知の通りである。冷間での折り曲げについ
ては、折り曲げ角度が決まっているものを金型を使って
加工することも行なわれているが、必要箇所の状態に応
じて一品生産的な加工を必要とする場合には対応できて
いないに等しかった。熱間での形鋼の折り曲げ加工は、
折り曲げるべき箇所を火炎バーナーで赤熱するまで加熱
した後、小型の油圧シリンダーにて加圧して折り曲げ、
希望する形状に仕上げるという方法であり、一品生産的
な加工には対応できるが、部分的にはプレス装置を使用
するという程度の手作業レベルの加工であった。また熱
間加工は危険を伴い、職場環境も悪く、熱による歪や表
面の酸化等が避けられず、後加工が必要となり、それら
を最小限に抑えるには、長年の経験と高い技能が必要と
されてきた。その上、形鋼１個当りの加工時間は冷間加
工の数十倍になるため、冷間で所望の角度に形鋼を折り
曲げられる加工の開発が望まれていた。

【０００３】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なしたもので、冷間で山形鋼やＨ形鋼等の形鋼を種々の
角度に折り曲げられる簡単な構成の装置を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る形鋼折り曲
げ装置は上記目的を達成するために、形鋼を長手方向と
直交する方向で折り曲げる装置であって、上型及び下型
からなる折り曲げ型と、該折り曲げ型を型締めする型締
め用液圧シリンダーと、折り曲げ位置を挟んで対向配置
する一対の折り曲げ用液圧シリンダーとからなり、上記
上型及び下型がそれぞれ、上記型締め用液圧シリンダー
に連結し上記形鋼の両端を挟んで固定する手段と、上記
一対の折り曲げ用液圧シリンダーに連結し上記形鋼の折
り曲げ位置に当接して加圧力を印加する一対のパンチ
と、該一対のパンチの両側でそれぞれ上記形鋼の長手方
向に沿って対向して位置し、それぞれが上記形鋼の外表
面に接触付勢し上記パンチの動作に連動して型形状を形
成する手段とを含む構成としたものである。

【０００５】本発明に係る形鋼折り曲げ装置は、上記形
鋼の両端を挟んで固定する手段手段が、上記パンチに対
する相対位置を固定したローラーであり、上記型形状を
形成する手段が、上記パンチにより加圧点の中心線上に
位置する回転中心の回りを互いに逆方向へ揺動可能な一
対の保持プレートと、該保持プレートの揺動に連動して
上記パンチによる加圧方向に沿って移動可能な複数の追
随体からなり、該追随体が、上記保持プレートに接触す
るガイドローラー及び上記形鋼の外表面に接触させる追
随ローラーと、両ローラーを支持するとともに上記追随
ローラーを上記形鋼側へ突出付勢するバネ体とからなる
構成とすることができる。

【０００６】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。図１は本発明に係る形鋼折り曲げ装置の一実施例の
概略構成を加工開始前の状態で示し、図２は同装置の加
工開始後の状態を示す正面図である。また図３は本実施
例の要部構造を概略的に示す斜視図である。

【０００７】まず図１を用いて本実施例装置の構造を説
明する。図示のように本実施例装置は、上下のベース
１、２間をタイロッド３・・・で連結し、上ベース１上
に液圧によって最大加圧力を発生する一対のメインシリ
ンダー４、４を設け、これらのロッドをタイロッド３に
支持させたラム５に連結してラム５を上下動可能とし、
リニアスケール等で精密に位置決め制御可能なサブシリ
ンダー６をラム５にメインシリンダー４、４の間に位置
するように配し、さらに下ベース２に上側のサブシリン
ダー６と対向するこれも精密に位置決め制御可能なサブ
シリンダー７を設けてある。そしてサブシリンダー６、
７のロッド端に取り付けた上下のパンチ８、９を含む折
り曲げ型をラム５と下ベース２間に形成してある。

【０００８】折り曲げ型は、ほぼ同一の構成の上型１０
と、下型１１とからなる。上型１０は、上パンチ８と、
上パンチ８から等間隔離してラム５の下面に垂下した保
持部材１２に取り付けた左右それぞれ一対（図３参照）
の固定ローラー１３と、上パンチ８と固定ローラー１３
の間に所定数配した追随体１４・・・及び上パンチ８の
上端近傍と保持部材１２の途中位置にそれぞれ回転可能
に両端をそれぞれ軸支した一対の保持プレート１５、１
５とからなる。また下型１１は、固定ローラー１３を取
り付ける保持部材１２を下側のベース２上に立設した点
と、上型とは向きが上下逆となり、それぞれが上型の要
素と対向する以外は上型１０の構成と同一である。

【０００９】追随体１４はそれぞれ、上型１０において
は保持プレート１５の下面に、下型１１においては上面
に接触するガイドローラー１６と、上型１０と下型１１
の間に投入した加工対象となる形鋼１７の外表面に接触
させる追随ローラー１８と、これらガイドローラー１６
と追随ローラー１８を支持するとともに追随ローラー１
８を形鋼１７側へ突出付勢するバネ１９を内蔵する型プ
レート２０から構成してある。なおこの追随体１４の数
や配置間隔、配置態様は、図示の例に限定されない。ま
たバネ１９は、追随ローラー１８を型プレート２０から
突出付勢する、即ち追随ローラー１８が型プレート２０
から離れるように付勢できるものであれば、スプリング
コイルだけでなく種々公知の手段を採用できる。

【００１０】また保持プレート１５は、保持部材１２へ
の取り付け点２１についても、加圧点である上下のパン
チ８、９の先端を結ぶ線上に位置する上下のパンチ８、
９への取り付け点２２についても、その回りで上下方向
で揺動可能となっている。ただし、後述のように保持プ
レート１５が取り付け点２２を中心に揺動したときに、
取り付け点２１、２２間の距離が変わるので、保持部材
１２への取り付け点２１では保持プレート１５側に長孔
等を設けることによってその距離変化を吸収できるよう
にしておく。また保持プレート１５の揺動における回転
中心となる取り付け点２２は、上下のサブシリンダー
６、７のロッド中心を通る線上に位置させる。

【００１１】次に本実施例装置の動作を図２と、図４以
下も参照して説明する。なお既に述べたように基本的に
上型１０と下型１１は上下対称の同一構造であり、上下
どちらへでも加工を行なうことが可能であるが、以下で
は希望する角度まで下向きに加工を行なう場合を説明す
る。

【００１２】まず加工対象とする形鋼１７（図示の例で
は図４に示すような山形鋼）を上型１０と下型１１の間
に入れ、メインシリンダー４を駆動してラム５を下降さ
せ、上下の固定ローラー１３を形鋼１７の両端表面に圧
接させてクランプする。クランプ状態では図３に示すよ
うに形鋼１７の両辺を上型１０と下型１１の対応する固
定ローラー１３、追随ローラー１８で挟む形となる。形
鋼１７をクランプした後、上側のサブシリンダー６を駆
動し、ストロークを精密に制御しつつ発生した加圧力Ｆ
１を上側パンチ８によって形鋼１７に印加し、形鋼１７
の両端にＭ＝Ｌ１×Ｆ２なるモーメントＭを加えて折り
曲げる。サブシリンダー６のストロークは形鋼１７を折
り曲げようとする角度によって調整する。

【００１３】ところで一般に、山形鋼を両端及び中央に
力を掛けて折り曲げようとすると、図４に示すように、
中央の折り曲げ部位Ｘでアングル形状のつぶれが生じて
から折り曲げが始まることになる。固定ローラー１３と
追随ローラー１８を形鋼１７の両辺に図３に示すように
当接させるのは、上述のアングル形状のつぶれを防止す
るものである。

【００１４】即ち、型プレート２０内部に収納したバネ
１９の付勢力で追随ローラー１８を形鋼１７の外表面に
強く押し付け、形鋼１７を４方から圧縮し続ける構造と
し、しかも折り曲げが進んで角度Ａが小さくなるに連れ
て保持プレート１５とガイドローラー１６の間及び追随
ローラー１８と形鋼１７の間の接触点位置が変化し（図
５矢印Ｙ参照）、バネ１９の反発力が強くなって形鋼１
７の板厚方向には圧縮力を加えながら、外表面と平行な
追随ローラー１８の回転により引張り力の発生を抑え、
これによって形鋼１７の折り曲げ部位Ｘにおけるつぶれ
変形が防止される構造となっている。

【００１５】図２は折り曲げが最終的に完了した状態を
示すが、折り曲げ開始からこの最終状態に至る過程を説
明する。形鋼１７を折り曲げるために上側のサブシリン
ダー６によって印加する加工力Ｆ１は、図６に示すよう
に、下側のパンチ１１を通して下側のサブシリンダー７
に伝えられる力Ｆ３と、左右の固定ローラー１３から下
側のベース１に伝えられる力Ｆ２に分けられる。当然、
力のバランスより、Ｆ１＝Ｆ３＋Ｆ２×２である。ここ
で、力Ｆ２は加工を行う力であるが、力Ｆ３は直接加工
に使われる力ではなく、形鋼１７の形を変形させないよ
うに働く保持力である。そして、Ｆ１＞＞Ｆ３とＦ３が
Ｆ１に対して相対的にかなり小さくなり、Ｍ＝Ｌ１×Ｆ
２なるモーメントＭが形鋼１７に加わり、折り曲げが行
なわれる（Ｆ３＝０とすると形鋼１７は放物線状に湾曲
するだけになり、またＦ１＝Ｆ３とするとＦ２＝０とな
って形鋼１７の両端にモーメントが掛からなくなり、形
鋼１７に変形は生じなくなる）。

【００１６】従って、Ｆ３の大きさは０＜Ｆ３＜Ｆ１と
して加圧を行なう必要があるが、この場合でも単に上側
のパンチ８を押し下げていくだけでは形鋼１７の変形は
放物線に近い状態のままであり、直線状に折り曲げた形
状にはならない。即ち図７に示すように、上側の保持プ
レート１５、１５と形鋼１７とは同じ傾きとなって、上
型１０を構成するパンチ８、追随ローラー１８はほぼ同
様に形鋼１７の上面に当たるが、下型１１では固定ロー
ラー１３と、そのすぐ内側の追随ローラー１８ａは形鋼
１７の下面に当たるものの、中央側の追随ローラー１８
ｂとパンチ９は形鋼１７から離れてしまう状態となる
（ただし図７は誇張して描いてある）。これは、形鋼１
７は放物線状に曲がっていて追随ローラー１８ａが中心
側の追随ローラー１８ｂよりも形鋼１７と強く接触する
ことになり、保持プレート１５がこの追随ローラー１８
ａと形鋼１７の強い接触に押されて回動してしまい、パ
ンチ９と中央側の追随ローラー１８ｂにとっては保持プ
レート１５が回動しすぎる状態となるためである。

【００１７】このため、いったん図７の状態まで加工し
た後、決め押しを行なって最終的に加工を終了する。即
ち、図７の状態から上型１０のパンチ８は固定したまま
（サブシリンダー６の液圧が降下しないようにしておく
必要がある）、下側のパンチ９を先端が形鋼１７の下面
に当接するまで単独で上昇させて形鋼１７を下方から加
圧する。すると、いわば曲がりすぎた部分を押し戻すこ
とになり、上型１０、下型１１とも追随ローラー１８が
すべて形鋼１７の傾きと一致するようになって形鋼１７
は直線的に折り曲げられた形状になる。この決め押しに
際して、パンチ８、９が形鋼１７に若干食い込むところ
まで強く押して加工すると、形鋼１７に残留する内部応
力が除去され、折り曲げた形鋼１７を装置外へ取り出し
たときにスプリングバック（この場合は折り曲げ角度の
広がり）が防止できる。

【００１８】なお本発明者等の行なった折り曲げ実験に
よれば折り曲げ角度Ａは１５０〜２１０度程度が加圧力
と液圧シリンダーのストロークからみて最適であった
が、本発明はこれに限定されることはない。また以上説
明してきた実施例は山形鋼を加工対象とし、また加工方
向を上下方向としているが、Ｈ形鋼その他の形鋼につい
ても実施可能であり、加工方向は加工対象を挟み付ける
方向であれば上下方向に限定されず水平方向その他の方
向でよい。

【００１９】

【発明の効果】本発明に係る形鋼折り曲げ装置は以上説
明してきたようなものなので、熱間加工を行わずに冷間
で所望の角度に山形鋼、Ｈ形鋼などの形鋼を種々の角度
に効率よく折り曲げ加工できるようになるという効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る形鋼折り曲げ装置の一実施例の概
略構成図である。

【図２】図１の装置の加工開始後の状態を示す正面図で
ある。

【図３】図１の装置の要部構造を概略的に示す斜視図で
ある。

【図４】山形鋼を折り曲げた際の折り曲げ部位の変形を
示す斜視図である。

【図５】図１の装置のバネと追随ローラーの関係を示す
正面図である。

【図６】図１の装置において形鋼折り曲げを開始した状
態を概略的に示す部分正面図である。

【図７】図１の装置において形鋼折り曲げを終了し、決
め押しを開始する前の状態を概略的に示す部分正面図で
ある。

【符号の説明】

１、２ ベース ３ タイロッド ４ メインシリンダー ５ ラム ６、７ サブシリンダー ８、９ パンチ １０ 上型 １１ 下型 １２ 保持部材 １３ 固定ローラー １４ 追随体 １５ 保持プレート １６ ガイドローラー １７ 形鋼 １８、１８ａ、１８ｂ 追随ローラー １９ バネ ２０ 型プレート ２１、２２ 取り付け点 Ａ 折り曲げ角度 Ｌ１ パンチと固定ローラーの距離 Ｆ１ 加圧力 Ｆ２ 下パンチの逆圧 Ｆ３ 固定側反力 Ｘ 形鋼の折り曲げ部位 Ｙ 追随ローラーと形鋼間の接触点位置変位量

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 形鋼を長手方向と直交する方向で折り曲
   げる装置であって、上型及び下型からなる折り曲げ型
   と、該折り曲げ型を型締めする型締め用液圧シリンダー
   と、折り曲げ位置を挟んで対向配置する一対の折り曲げ
   用液圧シリンダーとからなり、上記上型及び下型がそれ
   ぞれ、上記型締め用液圧シリンダーに連結し上記形鋼の
   両端を挟んで固定する手段と、上記一対の折り曲げ用液
   圧シリンダーに連結し上記形鋼の折り曲げ位置に当接し
   て加圧力を印加する一対のパンチと、該一対のパンチの
   両側でそれぞれ上記形鋼の長手方向に沿って対向して位
   置し、それぞれが上記形鋼の外表面に接触付勢し上記パ
   ンチの動作に連動して型形状を形成する手段とを含むこ
   とを特徴とする形鋼折り曲げ装置。
2. 【請求項２】 上記形鋼の両端を挟んで固定する手段手
   段が、上記パンチに対する相対位置を固定したローラー
   であり、上記型形状を形成する手段が、上記パンチによ
   り加圧点の中心線上に位置する回転中心の回りを互いに
   逆方向へ揺動可能な一対の保持プレートと、該保持プレ
   ートの揺動に連動して上記パンチによる加圧方向に沿っ
   て移動可能な複数の追随体からなり、該追随体が、上記
   保持プレートに接触するガイドローラー及び上記形鋼の
   外表面に接触させる追随ローラーと、両ローラーを支持
   するとともに上記追随ローラーを上記形鋼側へ突出付勢
   するバネ体とからなることを特徴とする請求項１の形鋼
   折り曲げ装置。