JP2871445B2 - 断面形状が部分的に異なる部材の成形 - Google Patents

断面形状が部分的に異なる部材の成形

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JP2871445B2 JP3588094A JP3588094A JP2871445B2 JP 2871445 B2 JP2871445 B2 JP 2871445B2 JP 3588094 A JP3588094 A JP 3588094A JP 3588094 A JP3588094 A JP 3588094A JP 2871445 B2 JP2871445 B2 JP 2871445B2
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英樹 竹島
敬一 杉山
恂 前田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、船舶用構造材,自動車
部品,機械部品,建材等に使用され、長手方向に沿って
断面形状が異なる部材を製造する金型成形機,成形品及
び用途に関する。
【0002】
【従来の技術】船舶は、船体前部から船体後部にかけて
異なった曲率で湾曲している。そのため、船底に設けら
れる防撓材も、この曲面に対応した形状に成形すること
が要求される。自動車のピラー,フレーム等や各種機械
部品においても、湾曲した部材が使用されることがあ
る。また、識別性や意匠性を高めるために壁,天井等を
曲面とした建築物では、その曲面に対応して湾曲したフ
レーム等の部材が必要となる。この種の用途に使用され
る部材は、断面形状を部分的に変化させた形状を必要と
する場合があり、複数部材の接合や手作業による加工で
製造されている。また、複雑形状では、手作業が余儀な
くされている。しかし、接合による場合、複数の成形部
材を使用することから部品点数の増加を招き、しかも接
合工程が必要となるため、生産性が劣る。また、個々の
成形部材に高い成形精度が要求され、接合自体も困難な
作業となる。手作業では、寸法精度が低く、生産性も悪
いことからコスト高になる。
【0003】一方、長尺材を二次元又は三次元的に曲げ
加工する手段として、マルチベンダーが使用されてい
る。たとえば、図1に示すように、長尺ワーク10の移
動方向に関して固定金型20の下流側に、三次元方向に
変位及び回転可能なジャイロ金型30を配置した加工装
置が知られている。固定金型20は、長尺ワーク10の
断面形状に対応した孔部21が穿設されており、押し金
型22で長尺ワーク10が孔部21に押し込まれる。長
尺ワーク10は、長手方向に直交する動きを規制されな
がら、固定金型20の孔部21を通過し、ジャイロ金型
30の孔部31に押し込まれる。この状態で孔部31に
長尺ワーク10を挿通したジャイロ金型30を長尺ワー
ク10の長手方向を軸として回転させると共に、長手方
向と直交する方向を軸として回転させ、更に長手方向と
直交する方向への変位を可能にすることにより、二次元
又は三次元的に湾曲した形状に長尺ワーク10が成形さ
れる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ジャイロ金型30を使
用した曲げ加工では、固定金型20に対するジャイロ金
型30の変位量又は回転量によって長尺ワーク10の曲
げ又は捩れを調節している。成形途中で、図2に示すよ
うにジャイロ金型30の変位量又は回転量を変更するこ
とにより、長手方向に関して異なる曲げ又は捩れをつけ
た成形品が得られる。図3(a)は図1におけるA−A
断面を、図3(b)はB−B断面を、図3(c)はC−
C断面を示す。長尺ワーク10は、ジャイロ金型30の
孔部31に差し通された状態で曲げ又は捩れ加工される
ため、断面形状が変わることなく、図3に示すように各
部で角度変位量が異なる成形品となる。そのため、断面
形状を変形させること、特に部分的に断面形状が変わる
長尺材を成形できなかった。
【0005】たとえば、船底40は、図4に示すよう
に、正面図(a)で中央部から両側に向かって湾曲して
おり、側面図(b)で船体前部から船体後部にかけても
湾曲している。このように三次元的に湾曲した船底40
に固定される防撓材41は、船底40の湾曲状態に対応
した形状をもつことが要求される。すなわち、一部断面
図(c)にみられるように、ウエブ42に対するフラン
ジ43の傾斜角度は、船底40の各位置で異なった角度
となる。フランジ43の傾斜角度が長尺材の長手方向に
関して変化する成形品は、図1で説明したジャイロ金型
30を使用する成形法では得られない。また、自動車用
のピラーやフレーム等も、同様に二次元的又は三次元的
に複雑な曲率で湾曲した形状を持つものが使用されてお
り、この種の部材もジャイロ金型30を使用する成形法
では部分的に断面形状を変えることができない。そのた
め、フランジ43の傾斜角度を変える作業が更に必要と
され、生産性を低下させる。本発明は、このような問題
を解消すべく案出されたものであり、長尺材の断面一部
を拘束する稼動金型を固定金型と組合せて使用すること
により、断面形状が長手方向で部分的に変わる成形品を
単一工程で製造することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の成形機は、その
目的を達成するため、長尺ワークの長手方向に直交する
方向に沿った長尺ワークの移動又は回転を拘束する固定
金型と、長尺ワークの部分的に断面形状を変化させたい
被加工部を部分的に拘束する可動金型とを備え、該可動
金型は、前記長尺ワークの長手方向を軸として回転す
る。更には、長尺ワークの長手方向に直交する方向に沿
って可動金型が移動することを特徴とする。長尺ワーク
の非加工部の回転は、可動金型に対向する固定金型の前
面に設けた補助具で規制することができる。この補助具
は、回転を規制するものの、長手方向に直交する方向に
沿った長尺ワークの移動を可能にするように設けても良
い。長尺ワークの長手方向に直交する方向を軸として可
動金型を回転可能にすると、加工形状の自由度が更に向
上するので好ましい。金型成形により得られた成形品
は、長手方向に沿って異なる断面形状をもち、船底用防
撓材等のフレーム材として使用される。
【0007】
【作用】固定金型及び可動金型に長尺ワークを強制的に
押し込んだ状態で、固定金型に対する可動金型の回転変
位角度及び位置を制御することにより、長尺ワークの一
部が可動金型の回転変位角度及び位置に応じて曲げ加工
及び/又は捩り加工される。ここで、可動金型の回転変
位角度及び位置を連続的に制御することにより、長手方
向に沿って断面形状を異ならせた成形が可能になる。こ
の成形を冷間で行うとき、寸法精度に優れた製品が得ら
れる。
【0008】
【実施例】I型材のフランジを成形加工することに適用
した実施例により、本発明を具体的に説明する。金型成
形機は、従来のジャイロ金型30(図1)に代えて、図
5に示すように長尺ワーク10の被加工部を部分的に拘
束する可動金型50を使用している。本実施例では、図
6に示すようにウエブ42に対して傾斜角度が異なった
フランジ43をもつ成形品を得るため、ウエブ42の一
部及び一方のフランジ43が差し込まれる孔部51が可
動金型50に穿設されている。固定金型20は、長尺ワ
ーク10を曲げ又は捩り加工する際に支点となる。可動
金型50は、長尺ワーク10の移動方向に関して固定金
型20の下流側に配置されており、加工の際に作用点と
して機能する。可動金型50は、長尺ワーク10の長手
方向に関する回転変位及び上下,左右方向に関する移動
が可能な金型取り付けフレーム(図示せず)に装着され
ている。
【0009】可動金型50に対向する固定金型20の前
面には、必要に応じて補助具60を固定する。補助具6
0は、長尺ワーク10の非加工部が回転することを規制
する。本実施例では、I型材を被加工材としていること
から、加工を受けない側のフランジ下面とウエブを挟持
する一対のアームを補助具60として使用している。補
助具60を使用するとき、より高精度の加工が可能にな
る。長尺ワーク10としては、5000系のアルミニウ
ム押出し形材を始めとして種々のワークを使用すること
ができる。本実施例では、JIS A5083−O材の
アルミニウム合金押出し材を使用した。また、断面形状
もI型に限らず、L型,コ型等の種々の断面をもつワー
クを対象とすることができる。たとえば、船体のチャイ
ン部には、船体前部から中央部にかけて挟角が徐々に小
さくなるL型部材が使用されているが、このようなL型
部材の成形に対しても本発明が適用される。可動金型5
0に形成する孔部51は、ワークの断面形状に応じた空
間形状をもつ。先ず、固定金型20及び可動金型50を
同一軸線上に配置させ、軸線回りで固定金型20に対す
る可動金型50の回転変位角度を0度に初期設定する。
押し金型22を作動させ、固定金型20の孔部21に長
尺ワーク10を押し込んだ後、可動金型50の孔部51
に送り込む。そして、可動金型50を軸線回りで所定の
回転角度となるように連続的に制御しながら、長尺ワー
ク10を前方に向けて強制的に押圧移送する。
【0010】可動金型50を軸線回りに回転変位させた
だけでは、図7(a)に示すように孔部51が横方向及
び縦方向共にウエブ中央部からずれる。その結果、成形
後のウエブ42に曲りが発生し、必要とする形状が得ら
れない。そこで、可動金型50を回転変位させるとき、
横方向ズレΔX及び縦方向ズレΔYを相殺するように、
可動金型50を横方向及び縦方向に移動させる。その結
果、可動金型50を回転変位させた後でも、図7(b)
に示すように、孔部51がウエブ中央部に一致し、形状
精度の良好な成形品が得られる。たとえば、図8に示す
ように、フランジ43の低位側端部から高位側端部まで
の高さがa,フランジの幅がb,長尺ワーク10の長手
方向中心からフランジ43の外面までの距離がcの成形
品を得るとき、傾斜角度θに応じた可動金型50の補正
変位を説明する。ウエブ42に対するフランジ43の傾
斜角度θは、θ=arctan(a/b)で表される。
したがって、傾斜角度θに応じた横方向ズレΔXはΔX
=c×sinθ=c×sin[arctan(a/
b)]となり、縦方向ズレΔYはΔY=c×cosθ=
c×cos[arctan(a/b)]となる。したが
って、この関係が成立する条件下でΔX及びΔYが相殺
されるように可動金型50を補正変位させるとき、ウエ
ブ42に曲りを生じることなく必要とする断面変化が得
られる。表1は、このようにして制御したときの数例を
示す。
【0011】
【表1】
【0012】固定金型20に対する可動金型50の回転
変位角度は、−13.5〜+13.5度の範囲で自由に
変更可能であり、製造しようとする成形品の形状に応じ
て定められる。なお、可動金型51の回転中心軸をウエ
ブ42の下端に設定すると、ズレΔX及びΔYが生じる
ことがないので補正変位が不要になる。また、補助具6
0は、長尺ワーク10の上方への移動を阻止しない構造
を持っている。そのため、ウエブ42に対しフランジ4
3に所定の傾斜角度を付ける成形と同時に、可動金型5
0を長尺ワーク10の長手方向と直交する方向の軸、本
例の場合には水平方向の軸を中心として回転(図5で
は、反時計方向)させると共に上方に移動させると、前
述したように部分的に断面形状が変化すると共に長手方
向(図5では、上方向)に湾曲した成形品が得られる。
なお、長手方向に部分的に断面形状を変化させると共
に、長手方向に対して一方向のみでなく二方向に湾曲さ
せたい場合や、長尺ワーク10の長手方向軸に対して全
体を捩り回転させたい場合、本発明に従った成形機を使
用して部分的に断面形状を変化させる加工のみを先ず行
い、次いで従来のマルチベンダーを使用して非変形部の
みを拘束する固定金型とジャイロ金型によって三次元曲
げ加工を行えばよい。
【0013】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、長尺ワークの被加工部を部分的に拘束する可動金型
を使用し、固定金型に対する可動金型の回転変位,移動
等を制御することにより、長手方向に関して断面形状の
異なる成形品が製造される。この金型成形機では、従来
のような複数の成形部材の接合や熱間での作業に比較し
て、形状精度が高い成形品を低コスト且つ高生産性で得
ることができる。また、可動金型の回転変位量,移動量
等で断面変化量を制御できるため、自由度の大きな設計
が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 ジャイロ金型を使用した従来の金型成形機
【図2】 従来の金型成形機において固定金型に対しジ
ャイロ金型を回転させた状態
【図3】 従来の金型成形機で得られる成形品の長手方
向各部の断面
【図4】 防撓材が取り付けられる船底の正面図
(a),側面図(b)及び一部断面図(c)
【図5】 本発明実施例で使用した金型成形機
【図6】 同金型成形機を使用して得られた成形品の各
部断面
【図7】 可動金型を回転させたときに生じる横方向及
び縦方向のズレ(a)及びズレを補正した後の状態
(b)
【図8】 横方向及び縦方向のズレを可動金型の補正変
位で相殺することを説明する図
【符号の説明】
10:長尺ワーク 20:固定金型 21:孔部
22:押し金型 41:防撓材 42:ウエブ 43:フラン
ジ 50:可動金型 51:孔部 60:補助具
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B21C 37/00 B21C 37/04 B21D 11/14

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 長尺ワークの長手方向に直交する方向に
    沿った長尺ワークの移動又は回転を拘束する固定金型
    と、長尺ワークの被加工部を部分的に拘束する可動金型
    とを備え、該可動金型は、前記長尺ワークの長手方向を
    軸として回転する断面形状が部分的に異なる部材の成形
    機。
  2. 【請求項2】 長尺ワークの長手方向に直交する方向に
    沿った長尺ワークの移動又は回転を拘束する固定金型
    と、長尺ワークの被加工部を部分的に拘束する可動金型
    とを備え、該可動金型は、前記長尺ワークの長手方向を
    軸として回転すると共に、長手方向に直交する方向に沿
    って移動する断面形状が部分的に異なる部材の成形機。
  3. 【請求項3】 長尺ワークの長手方向に直交する方向に
    沿った長尺ワークの移動又は回転を拘束する固定金型
    と、前記長尺ワークの被加工部を部分的に拘束する可動
    金型とを備え、該可動金型は、前記長尺ワークの長手方
    向を軸として回転すると共に、長尺ワークの長手方向に
    沿って移動し、更に長尺ワークの長手方向と直交する方
    向を軸として回転する断面形状が部分的に異なり、長手
    方向に曲げ加工された部材の成形機。
  4. 【請求項4】 長尺ワークの非加工部の回転を規制する
    補助具を、可動金型に対向する固定金型の前面に設けた
    請求項1〜3の何れかに記載の成形機。
  5. 【請求項5】 請求項4記載の補助具は、長尺ワークの
    長手方向に直交する方向に沿った長尺ワークに移動を可
    能にする成形機。
  6. 【請求項6】 請求項1〜5の何れかに記載の成形用金
    型を使用して作られ、長手方向に沿って異なる断面形状
    をもつフレーム材。
  7. 【請求項7】 請求項6記載のフレーム材を使用した船
    体用防撓材。
JP3588094A 1994-03-07 1994-03-07 断面形状が部分的に異なる部材の成形 Expired - Lifetime JP2871445B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102527793B (zh) * 2011-12-31 2013-11-06 江南大学 钢轨道岔扭转加工装置
CN103182412B (zh) * 2013-03-18 2015-04-29 西北工业大学 一种用于型材的弯扭加工装置

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