JP3195083B2 - 金属部材の曲げ加工装置 - Google Patents

金属部材の曲げ加工装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミ型材等の金属部
材をプッシャにより押して曲げ加工する金属部材の曲げ
加工装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年の自動車では、車体の軽量化のた
め、そのフレーム材としてアルミニウム合金あるいはマ
グネシウム合金等の軽合金の引き出し材あるいは押し出
し材が使用されている。このような金属部材は車体のフ
レーム材として使用される場合、曲げ加工装置によって
所定の形状に曲げ加工されている。
【0003】この種の曲げ加工装置としては、特開平3
−66419号公報に開示されているように、固定ダイ
と、三次元方向に移動可能な可動ジャイロダイとを備
え、上記の金属部材を固定ダイと可動ジャイロダイとに
通し、金属部材における固定ダイから可動ジャイロダイ
とは反対側に突出している部分、即ち金属部材における
上流側端部を押しながら可動ジャイロダイを移動させ、
金属部材を固定ダイ内と可動ジャイロダイ内とを強制的
に移動させることにより所定形状に曲げ加工するものが
知られている。
【0004】しかしながら、上記の曲げ加工装置での曲
げ加工においては、金属部材の変形抵抗が大きいため、
図6に示すように、例えば方形の管状をなす金属部材5
1を固定ダイ52と可動ジャイロダイ53とに通し、プ
ッシャ54によって金属部材51の上流側端部を押した
場合、金属部材51が降伏点の低いアルミニウム材料か
らなるものであると、プッシャ54と固定ダイ52との
間が塑性変形し、座屈部51aが発生し易いものとなっ
ている。
【0005】一方、特開昭58−93516号公報に
は、従来タイプのベンダにおいて、案内ロールからの出
口部近傍における金属部材の外周に、金属部材を高周波
誘導加熱する高周波加熱コイルを設けた構成が開示され
ている。従って、この高周波加熱コイルを前述の曲げ加
工装置に備えることが考えられ、このような構成によれ
ば、金属部材の曲げ加工部が加熱されてこの部分の変形
抵抗が低下するので、固定ダイとプッシャとの間におけ
る上記の座屈部の発生を抑制することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記の構成
では、特に加工される金属部材が高い熱伝導率を有する
アルミニウム材料からなるものである場合、高周波加熱
コイルにて加熱される金属部材の熱により固定ダイも加
熱され、この結果、固定ダイの強度低下、固定ダイの熱
膨張による加工精度の低下、および固定ダイに対する金
属部材の焼き付きを発生する虞があるという問題点を招
来する。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明の金属部
材の曲げ加工装置は、上記の課題を解決するために、固
定ダイの上流側にプッシャを備え、このプッシャにより
金属部材がその後端部側から固定ダイ方向へ押し出さ
れ、固定ダイの下流側にて曲げ加工される金属部材の曲
げ加工装置において、上記の固定ダイ出口部の金属部材
を加熱する加熱手段を備えるとともに、上記の固定ダ
イ、およびこの固定ダイと金属部材との間に冷却流体を
供給する冷却流体供給手段を備えていることを特徴とし
ている。
【0008】請求項2の発明の金属部材の曲げ加工装置
は、上記の課題を解決するために、固定ダイの上流側に
プッシャを備えるとともに、固定ダイの下流側に可動ダ
イ、例えば可動ジャイロダイを備え、上記のプッシャに
より金属部材をその後端部側から固定ダイ方向へ押し出
しながら可動ダイを移動させて曲げ加工を行う金属部材
の曲げ加工装置において、上記の固定ダイ出口部の金属
部材を加熱する加熱手段を備えるとともに、上記の固定
ダイ、およびこの固定ダイと金属部材との間、並びに上
記の可動ダイ、およびこの可動ダイと金属部材との間に
冷却流体を供給する冷却流体供給手段を備えていること
を特徴としている。
【0009】請求項3の発明の金属部材の曲げ加工装置
は、上記の課題を解決するために、請求項2に記載の金
属部材の曲げ加工装置において、上記の可動ダイによる
金属部材の曲げ加工の曲率に応じた温度に金属部材が加
熱されるように上記の加熱手段を制御する加熱制御手段
を備えていることを特徴としている。
【0010】請求項4の発明の金属部材の曲げ加工装置
は、上記の課題を解決するために、請求項2に記載の金
属部材の曲げ加工装置において、上記の加熱手段は、金
属部材の曲げ加工部における内面側と外面側とを異なる
温度に加熱し得るものからなり、上記の可動ダイによる
金属部材の曲げ方向に基づいて、金属部材の曲げ加工部
における内面側の温度が外面側の温度よりも低くなるよ
うに上記の加熱手段を制御する加熱制御手段を備えてい
ることを特徴としている。
【0011】
【作用】請求項1の構成によれば、固定ダイ出口部の金
属部材が加熱手段により加熱され、曲げ加工の際の金属
部材の変形抵抗が低下するので、プッシャにより金属部
材を押し出す力は小さくてすみ、これによって固定ダイ
とプッシャとの間における座屈の発生が抑制される。
【0012】このとき、冷却流体にて固定ダイが冷却さ
れるので、加熱手段によって加熱される金属部材の熱が
固定ダイに伝達されて固定ダイが加熱され、固定ダイの
強度が低下し、また固定ダイの熱膨張により加工精度が
低下する事態が防止される。また、上記のように冷却流
体にて固定ダイが冷却されるとともに、冷却流体にて固
定ダイと金属部材との間が冷却されるので、固定ダイに
対する金属部材の焼き付きが防止される。
【0013】請求項2の構成によれば、請求項1の構成
の場合と同様、金属部材の曲げ加工を固定ダイとプッシ
ャとの間における座屈の発生を抑制した状態で行うこと
ができる。
【0014】また、固定ダイ、および固定ダイと金属部
材との間、並びに可動ダイ、および可動ダイと金属部材
との間も冷却流体により冷却されるので、固定ダイの強
度低下、固定ダイの熱膨張による加工精度の低下、およ
び固定ダイに対する金属部材の焼き付きに加えて、可動
ダイの強度低下、可動ダイの熱膨張による加工精度の低
下、および可動ダイに対する金属部材の焼き付きも防止
される。
【0015】請求項3の構成よれば、請求項2の構成に
よる作用に加えて、加熱制御手段により可動ダイによる
金属部材の曲げ加工の曲率に応じた温度に金属部材が加
熱されるように加熱手段が制御されるので、金属部材に
対しての過度の加熱による曲げ加工部での座屈の発生、
および加熱不足による曲げ加工部での割れの発生を防止
することができ、加熱温度を常に一定に設定している場
合と比較して、良好な曲げ加工が可能となる。
【0016】請求項4の構成によれば、請求項2の構成
による作用に加えて、加熱制御手段は、金属部材の曲げ
加工部における内面側と外面側とを異なる温度に加熱し
得るものからなり、加熱制御手段は、可動ダイによる金
属部材の曲げ方向に基づいて、金属部材の曲げ加工部に
おける内面側の温度が外面側の温度よりも低くなるよう
に加熱手段を制御するので、金属部材における曲げの内
面側での座屈の発生と曲げの外面側での割れの発生とを
防止することができ、金属部材における曲げの内面側と
外面側とを同一の温度に加熱している場合と比較して、
良好な曲げ加工が可能となる。
【0017】即ち、例えば金属部材における曲げの内面
側と外面側とを同一の温度に加熱している場合、曲げの
外面側での割れを防止し得る温度に曲げ加工部を加熱す
れば、曲げの内面側では降伏点が低下し過ぎて座屈を生
じる一方、曲げの内面側での座屈を防止し得る温度に抑
えて曲げ加工部を加熱すれば、曲げの外面側では十分な
延びが生じず、割れが発生する。従って、金属部材にお
ける曲げの内面側と外面側とに対して上記のような温度
制御を行えば、曲げ加工部において座屈および割れを生
じることなく、良好な曲げ加工が可能となる。
【0018】
【実施例】
〔実施例1〕本発明の一実施例を図1ないし図3に基づ
いて以下に説明する。本実施例の曲げ加工装置は、図1
に示すように、アルミニウム合金の押し出し材である金
属部材としての方形の金属管1の曲げ加工を行うものと
なっている。この曲げ加工装置は、固定ダイ2、この固
定ダイ2の前方、即ち金属管1の押し出し方向における
下流側に設けられた可動ダイとしての可動ジャイロダイ
3、および固定ダイ2の上流側に設けられたプッシャ4
を備えている。
【0019】上記の固定ダイ2は所定位置に固定され、
可動ジャイロダイ3は金属管1の曲げ方向に応じて上下
左右および回転方向、即ち三次元方向に駆動されるよう
になっている。
【0020】上記の固定ダイ2には、図2、およびこの
図2におけるA−A線矢視断面図である図3に示すよう
に、冷却流体供給路2aが形成されている。この冷却流
体供給路2aは、固定ダイ2の側面に設けられた接続部
2b・2cを通じて図示しない冷却流体供給装置と接続
され、この冷却流体供給装置から供給される冷却流体と
しての液体窒素、冷却水あるいは冷却オイル等が、固定
ダイ2の内部を循環し、かつ固定ダイ2と金属管1の4
面との間に供給されるように形成されている。
【0021】また、可動ジャイロダイ3には、固定ダイ
2の冷却流体供給路2aと同様の冷却流体供給路3aが
形成され、この冷却流体供給路3aは、上記の接続部2
b・2cに対応する接続部3b・3cを通じて、上記の
冷却流体接続装置と接続されている。そして、上記の冷
却流体供給路2aと冷却流体供給装置、および冷却流体
供給路3aと冷却流体供給装置とにより、個別の冷却流
体供給手段が構成されている。
【0022】また、プッシャ4は、断面が金属管1とほ
ぼ同形の管状をなし、金属管1の上流側端部を押して、
固定ダイ2と可動ジャイロダイ3とに挿通されている金
属管1を下流側へ押し出すものとなっている。
【0023】さらに、本曲げ加工装置は、図1および図
2に示すように、上記の固定ダイ2の出口部における金
属管1の外周に、金属管1を高周波誘導加熱する高周波
加熱コイル5を備えている。この高周波加熱コイル5
は、図示しない高周波発振器と接続されている。そし
て、上記の高周波加熱コイル5および高周波発振器によ
り加熱手段が構成されている。
【0024】上記の構成において、本曲げ加工装置によ
り金属管1の曲げ加工を行う際には、金属管1を固定ダ
イ2側から固定ダイ2と可動ジャイロダイ3とに挿通さ
せる。
【0025】その後、高周波発振器を作動させて高周波
加熱コイル5によって金属管1を加熱し、固定ダイ2と
可動ジャイロダイ3との冷却流体供給路2a・3aに冷
却流体供給装置から冷却流体を供給するとともに、プッ
シャ4によって金属管1の上流側端部を押しながら可動
ジャイロダイ3を所定方向へ移動させて金属管1の曲げ
加工を行う。
【0026】この曲げ加工の際には、固定ダイ2を通過
した金属管1が高周波加熱コイル5にて加熱されること
により、可動ジャイロダイ3による金属管1の曲げ加工
部の降伏点が低下し、変形抵抗が低下するので、金属管
1の曲げ加工が容易となる。従って、プッシャ4により
金属管1を押し出す力は小さくてすみ、固定ダイ2とプ
ッシャ4との間における座屈の発生が抑制される。
【0027】また、このとき、固定ダイ2および可動ジ
ャイロダイ3、並びにこれら固定ダイ2および可動ジャ
イロダイ3と金属管1との間には、各冷却流体供給路2
a・3aを通じて冷却流体供給装置から冷却流体が供給
されていることにより、冷却流体にて固定ダイ2および
可動ジャイロダイ3が冷却されるので、高周波加熱コイ
ル5によって加熱される金属管1の熱が固定ダイ2およ
び可動ジャイロダイ3に伝達されてこれら両ダイ2・3
が加熱され、両ダイ2・3の強度が低下し、また両ダイ
2・3の熱膨張により加工精度が低下する事態が防止さ
れる。また、上記のように冷却流体にて固定ダイ2およ
び可動ジャイロダイ3が冷却されるとともに、冷却流体
にて固定ダイ2および可動ジャイロダイ3と金属管1と
の間が冷却されるので、両ダイ2・3に対する金属管1
の焼き付きが防止される。
【0028】〔実施例2〕本発明の他の実施例を図1、
図4および図5に基づいて以下に説明する。尚、説明の
便宜上、前記の実施例の図面に示した手段と同一の機能
を有する手段には同一の符号を付記し、その説明を省略
する。
【0029】本実施例の曲げ加工装置は、図1に示した
構成において、高周波加熱コイル5に代えて、図4に示
すように、高周波加熱コイル12a〜12dを備えてい
る。これら高周波加熱コイル12a〜12dは、断面が
方形をなす金属管1の4面に個別に対応している。
【0030】上記の各高周波加熱コイル12a〜12d
は、図5に示すように、個別の高周波発振器11a〜1
1dと接続され、これら高周波加熱コイル12a〜12
dと高周波発振器11a〜11dとにより加熱手段が構
成されている。そして、金属管1の各面に対する上記の
各高周波加熱コイル12a〜12dによる加熱動作の制
御は、例えば、可動ジャイロダイ3の図示しない駆動装
置を制御するジャイロダイ駆動制御装置14から出力さ
れる駆動制御信号に基づいて、加熱制御手段としての加
熱制御装置13により高周波発振器11a〜11dが制
御されることにより行われる。
【0031】上記の制御動作において、加熱制御装置1
3は、上記の駆動制御信号によって示される金属管1の
曲げ加工の曲率に基づいて、金属管1に対する曲げ加工
の曲率が小さい場合には、金属管1に対する加熱温度が
相対的に低くなり、金属管1に対する曲げ加工の曲率が
大きい場合には、金属管1に対する加熱温度が相対的に
高くなるように、高周波発振器11a〜11dを制御す
る。また、曲げ加工部の長さに応じて加熱時間も制御す
る。
【0032】上記のような曲げ加工の曲率に応じた制御
により、金属管1に対しての過度の加熱による曲げ加工
部での座屈の発生、および加熱不足による曲げ加工部で
の割れの発生を防止することができ、加熱温度を常に一
定に設定している場合と比較して、良好な曲げ加工が可
能となる。
【0033】尚、上記のように、各高周波加熱コイル1
2a〜12dに同一の加熱動作を行わせる場合は、図1
に示したように、1個の高周波加熱コイル5およびこれ
に対応する1個の高周波発振器を備えた構成でも対応可
能である。
【0034】また、加熱制御装置13は、上記の駆動制
御信号によって示される金属管1の曲げ方向に基づい
て、金属管1の曲げの外面側と内面側とで加熱温度が異
なるように、即ち曲げの外面側では相対的に高温とな
り、曲げの内面側では相対的に低温となるように制御す
る。このような曲げ方向に応じた温度制御により、金属
管1における曲げの内面側での座屈の発生と曲げの外面
側での割れの発生とを防止することができ、良好な曲げ
加工が可能となる。
【0035】即ち、例えば金属管1における曲げの内面
側と外面側とを同一の温度に加熱している場合、曲げの
外面側での割れを防止し得る温度に曲げ加工部を加熱す
れば、曲げの内面側では座屈を生じる。これは、曲げ加
工の際に曲げの内面側が縮む動作を行う上において降伏
点が低下し過ぎるためである。一方、曲げの内面側での
座屈を防止し得る温度に抑えて曲げ加工部を加熱すれ
ば、曲げの外面側では十分な延びが生じず、割れが発生
する。従って、金属管1における曲げの内面側と外面側
とに対して上記のような温度制御を行えば、曲げ加工部
において座屈および割れを生じることなく、良好な曲げ
加工が可能となる。
【0036】尚、以上の実施例において、加熱手段は、
高周波加熱コイルと高周波発振器とからなるものとして
いるが、これに限定されることなく、金属管1の所定領
域を加熱可能な周知の加熱技術を適用することができ
る。
【0037】また、以上の実施例において、本曲げ加工
装置は、方形の閉断面を有する金属部材を加工するもの
となっているが、固定ダイ2、可動ジャイロダイ3およ
び高周波加熱コイル5の形状を加工する金属部材の形状
に応じて選定することにより、その他、円形の閉断面、
あるいはコ字形の開断面もくしはL字形の開断面等を有
する金属部材の加工にも適用可能である。
【0038】
【発明の効果】請求項1の発明の金属部材の曲げ加工装
置は、以上のように、固定ダイ出口部の金属部材を加熱
する加熱手段を備えるとともに、上記の固定ダイ、およ
びこの固定ダイと金属部材との間に冷却流体を供給する
冷却流体供給手段を備えている構成である。
【0039】これにより、固定ダイとプッシャとの間に
おける座屈の発生を抑制し得るとともに、加熱手段によ
って加熱される金属部材の熱が固定ダイに伝達されるこ
とによる固定ダイの強度低下、固定ダイの熱膨張による
加工精度の低下、および固定ダイに対する金属部材の焼
き付きを防止することができるという効果を奏する。
【0040】請求項2の発明の金属部材の曲げ加工装置
は、以上のように、固定ダイ出口部の金属部材を加熱す
る加熱手段を備えるとともに、上記の固定ダイ、および
この固定ダイと金属部材との間、並びに可動ダイ、およ
びこの可動ダイと金属部材との間に冷却流体を供給する
冷却流体供給手段を備えている構成である。
【0041】これにより、請求項1の発明の金属部材の
曲げ加工装置と同様、金属部材の曲げ加工を固定ダイと
プッシャとの間における座屈の発生を抑制した状態で行
い得るとともに、固定ダイの強度低下、固定ダイの熱膨
張による加工精度の低下、および固定ダイに対する金属
部材の焼き付きに加えて、可動ダイの強度低下、可動ダ
イの熱膨張による加工精度の低下、および可動ダイに対
する金属部材の焼き付きを防止することができるという
効果を奏する。
【0042】請求項3の発明の金属部材の曲げ加工装置
は、以上のように、請求項2の発明の金属部材の曲げ加
工装置において、可動ダイによる金属部材の曲げ加工の
曲率に応じた温度に金属部材が加熱されるように加熱手
段を制御する加熱制御手段を備えている構成である。
【0043】これにより、請求項2の発明の効果に加え
て、金属部材に対しての過度の加熱による曲げ加工部で
の座屈の発生、および加熱不足による曲げ加工部での割
れの発生を防止することができ、加熱温度を常に一定に
設定している場合と比較して、良好な曲げ加工が可能で
あるという効果を奏する。
【0044】請求項4の発明の金属部材の曲げ加工装置
は、以上のように、請求項2の発明の金属部材の曲げ加
工装置において、加熱制御手段は、金属部材の曲げ加工
部における内面側と外面側とを異なる温度に加熱し得る
ものからなり、可動ダイによる金属部材の曲げ方向に基
づいて、金属部材の曲げ加工部における内面側の温度が
外面側の温度よりも低くなるように加熱手段を制御する
加熱制御手段を備えている構成である。
【0045】これにより、請求項2の発明の効果に加え
て、金属部材における曲げの内面側での座屈の発生と曲
げの外面側での割れの発生とを防止することができ、金
属部材における曲げの内面側と外面側とを同一の温度に
加熱している場合と比較して、良好な曲げ加工が可能で
あるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す金属部材の曲げ加工装
置の斜視図である。
【図2】図1に示した曲げ加工装置の概略の縦断面図で
ある。
【図3】図2におけるA−A線矢視断面図である。
【図4】本発明の他の実施例を示すものであって、金属
管に対する高周波加熱コイルの配設状態の説明図であ
る。
【図5】図4に示した各高周波加熱コイルによる加熱動
作を制御する構成を示すブロック図である。
【図6】従来の曲げ加工装置による曲げ加工において、
金属部材に座屈部が発生した状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 金属管(金属部材) 2 固定ダイ 2a 冷却流体供給路(冷却流体供給手段) 3 可動ジャイロダイ(可動ダイ) 3a 冷却流体供給路(冷却流体供給手段) 4 プッシャ 5 高周波加熱コイル(加熱手段) 11a〜11d 高周波発振器(加熱手段) 12a〜12d 高周波加熱コイル(加熱手段) 13 加熱制御装置(加熱制御手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西口 勝也 広島県安芸郡府中町新地3番1号 マツ ダ株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B21D 7/08 B21D 7/16

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定ダイの上流側にプッシャを備え、この
    プッシャにより金属部材がその後端部側から固定ダイ方
    向へ押し出され、固定ダイの下流側にて曲げ加工される
    金属部材の曲げ加工装置において、 上記の固定ダイ出口部の金属部材を加熱する加熱手段を
    備えるとともに、上記の固定ダイ、およびこの固定ダイ
    と金属部材との間に冷却流体を供給する冷却流体供給手
    段を備えていることを特徴とする金属部材の曲げ加工装
    置。
  2. 【請求項2】固定ダイの上流側にプッシャを備えるとと
    もに、固定ダイの下流側に可動ダイを備え、上記のプッ
    シャにより金属部材をその後端部側から固定ダイ方向へ
    押し出しながら可動ダイを移動させて曲げ加工を行う金
    属部材の曲げ加工装置において、 上記の固定ダイ出口部の金属部材を加熱する加熱手段を
    備えるとともに、上記の固定ダイ、およびこの固定ダイ
    と金属部材との間、並びに上記の可動ダイ、およびこの
    可動ダイと金属部材との間に冷却流体を供給する冷却流
    体供給手段を備えていることを特徴とする金属部材の曲
    げ加工装置。
  3. 【請求項3】上記の可動ダイによる金属部材の曲げ加工
    の曲率に応じた温度に金属部材が加熱されるように上記
    の加熱手段を制御する加熱制御手段を備えていることを
    特徴とする請求項2に記載の金属部材の曲げ加工装置。
  4. 【請求項4】上記の加熱手段は、金属部材の曲げ加工部
    における内面側と外面側とを異なる温度に加熱し得るも
    のからなり、上記の可動ダイによる金属部材の曲げ方向
    に基づいて、金属部材の曲げ加工部における内面側の温
    度が外面側の温度よりも低くなるように上記の加熱手段
    を制御する加熱制御手段を備えていることを特徴とする
    請求項2に記載の金属部材の曲げ加工装置。
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