JP3451185B2 - 帯状部材の曲げ成形方法及びその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、矩形断面を有する
帯状部材の曲げ成形方法とその方法を実施するための成
形装置とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、矩形断面を有する金属製帯状部
材を曲げ成形した場合、帯状部材の曲げ部内径側が圧縮
力を受けることによって板厚が増加する反面、曲げ部外
径側が引張り力を受けることによって板厚が減少すると
いう、いわゆるくら型変形を生じる不具合がある。しか
し、製品によっては曲げ成形後の板厚の精度、平坦度を
重視するものもあり、このような曲げ成形時のくら型変
形による板厚の不均一性を改善することを目的とした曲
げ装置が種々提案され、実用に供されている。

【０００３】例えば、曲げ部内径側の板厚増加を抑制す
る第一の従来技術として、特公昭５３−７３００号公報
に記載の如く、帯状金属板を連続的に曲げ成形する装置
がある。従来技術のものは、図２６（ａ）〜（ｃ）に示
すように、回転可能で一部に切欠部を形成した巻型４８
により帯状金属板４９を挟持しながら、曲げアーム５０
により帯状金属板４９を保持して巻型４８の形状に沿っ
て折り曲げた後、巻型４８の切欠部に設けた切削刃５１
により、その曲げ部内径側に発生した膨らみを切削する
というものである。

【０００４】これに対し、曲げ部内径側の板厚増加を抑
制し、且つ曲げ部外径側の板厚減少も抑制する第二の従
来技術として、特開平６−２６９８６２号公報に示され
る技術のものがある。この第二の従来技術では、図２７
（ａ），（ｂ）に示すように、矩形断面形状の金属素材
を、上下対向配置した環状の成型用上金型５２及び下金
型５３にそれぞれ穿設されたテーパー状溝部５４に挟み
込む状態でセットし、前記成型用上下各金型５２，５３
の外周に配置された該各金型の環状周面と対応した曲面
を内方に有する異なるＲ形状の複数個の横押し金型５
５，５６，５７を、第１の横押し金型５５を内方向に向
けて摺動させることにより第１工程の曲げ加工を行う。

【０００５】ついで前記成型用上金型５２の上面部分を
加圧して第１工程の曲げ加工により生じた素材の増肉部
分を平坦化した後で加圧を解除し、その後、角度の深い
Ｒ曲げ用第二，第三の横押し金型５６，５７を所定の位
置までガイド手段により周方向に移動して第１工程と同
様手順で曲げ加工を行い、最後に成型用上金型５２の上
面部分を再び加圧して板厚を平坦化した後、全ての金型
５５〜５７を元に戻し金属素材を取り出すというもので
ある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記第一の
従来技術に示す装置では、帯状金属板４９の曲げ部内径
側に発生した膨らみを切削するので、曲げ部内径側のみ
の板厚の均一化，平坦度の高精度化を図れるものの、曲
げ部外径側の板厚が減少してしまうので、板厚減少を抑
制することが出来ない問題がある。また、切削刃５１に
より加工をするので切粉やバリ等が発生してしまい、そ
のため、帯状金属板４９の製品として絶縁性が要求され
る場合には、バリや切粉を処分したりしなければなら
ず、加工後の処理が必要となる問題があり、しかもそれ
だけ構造的に複雑となる問題がある。

【０００７】一方、第二の従来技術では、Ｒの異なる三
個の横押し金型５５〜５７を順次移動させると共に、そ
の移動する度に油圧ジャッキにより下方に押圧して第一
加工，第二加工，最終加工を順次行うようにしているの
で、それだけ工程数が多くかつ加工時間がかかる問題が
ある。しかも、上記各加工においては、それぞれ別工程
で行われるばかりでなく、それぞれの成形工程毎に単軸
応力場となっているため、成型時の荷重に大きなものが
必要となり、それだけ装置の大型化を招く問題がある。

【０００８】また、横押し金型５５〜５７が成型用上，
下金型５２，５３の外周位置に配置されると共に、その
金型５２，５３の上方に油圧シジャッキ等が設けられて
いるので、さらには金属素材と横押し金型５５〜５７と
の摩擦係数損失から多大な回転力が必要となるので、装
置の大型化を招く問題がある。

【０００９】本発明の目的は、上記した従来技術の問題
を解決し、くら型変形することなく帯状部材を確実に曲
げ成形でき、しかも板厚の均一化、平坦度の向上を図
り、高精度な曲げ成形を実現することができ、さらには
簡単な段取りで曲げ成形できると共に、装置が大形化す
ることのない帯状部材の曲げ成形方法を提供することに
あり、他の目的は、上記方法を的確に実施し得る帯状部
材の曲げ成形装置を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明方法においては、
Ａ）帯状部材の曲げ部内径側となる一側面を一方の金型
の曲げ型部に接触させた状態で、帯状部材の厚み方向の
両面を両金型で挟みつけること、Ｂ）帯状部材を挟み付
けた両金型間のギャップに、押し込み体を挿入すると共
に、該押し込み体の先端を帯状部材の曲げ外径側となる
他側面に押圧すること、Ｃ）その押圧状態時、前記押し
込み体を、前記曲げ型部を中心として回動し、該曲げ型
部の周面に沿い帯状部材を所定の角度で曲げ成形するこ
とを特徴とする。

【００１１】また、本発明装置においては、断面矩形を
なす帯状部材を所望の角度で曲げ成形する装置であっ
て、外周が帯状部材の曲げ部と同じ曲率をもつと共に該
帯状部材の曲げ部内径側となる一側面と接する曲げ型部
を設けた第一金型と、第一金型の曲げ型部内に帯状部材
をセットしたとき、その金型と共に帯状部材を挟み付け
る第二金型と、これら両金型間のギャップに対し進退可
能に取付けられ、かつ両金型に挟み付けられた帯状部材
の曲げ部外径側となる他側面を押圧する押し込み体と、
帯状部材他側面に対し押し込み体が押圧状態にあると
き、その押し込み体を、前記曲げ型部を中心として回動
し、帯状部材を曲げ型部に沿い曲げ成形する回動手段と
を有することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
２５により説明する。図１〜図１０は本発明の曲げ成形
方法を実施するための曲げ成形装置の一実施例を示して
いる。これら図に示す実施例の曲げ成形装置について述
べる前に、本例で取り扱う帯状部材１について説明する
と、該帯状部材１は、その断面が例えば図７（ｂ）を参
照すれば、幅方向の両側面１ａ，１ｂと厚み方向をなす
上，下面１ｃ，１ｄとを有する金属製の矩形形状をな
し、曲げ成形装置により特定の角度に曲げたとき、その
一方の側面１ａが内側になると共に、他方の側面１ｂが
外側になる。以下便宜上、帯状部材１の内側を曲げ部内
径側と呼び、外側を曲げ部内径側と呼ぶ。

【００１３】そして、帯状部材１を曲げ成形するための
実施例の曲げ成形装置は、大別すると図１乃至図６に示
すように、帯状部材１の曲げ部内径側と当接した状態で
該帯状部材１を挟み付ける上下一対の金型１５，２と、
この両金型１５，２により帯状部材１を挟み付けたと
き、該帯状部材１の曲げ部外径側となる側面１ｂを押圧
する押し込みローラ３と、帯状部材１の側面１ｂに接触
し、帯状部材１の曲げ部分を押し込みローラ３に先行し
て変形させる二個の曲げローラ２６とを有している。

【００１４】即ち、上下一対の金型１５，２のうち、下
型２は筒状をなし、床に設置された枠組台２３のベース
板２３ａに固定されている。この下型２は、その上面が
帯状部材１の下面１ｄを載置し得るようにするため平坦
に形成されると共に、帯状部材１を所定の内径寸法で曲
げることができるようにするため、その上面中央部に、
帯状部材１の厚み（１ａ，１ｂ）に相当する分だけ筒状
に突設された曲げ型部２ａを設けている。この曲げ型部
２ａの外周は、帯状部材１の曲げ部内径側と同じ曲率を
もって形成され、曲げ成形時、帯状部材１の側面１ａと
当接するようにしている。

【００１５】一方、上型１５は、その底面が下型２の曲
げ型部２ａと当接するよう平坦に形成され、下型２に対
し第一移動機構を介し進退可能に取付けられている。第
一移動機構は、枠組台２３の下ベース板２３ｂに設置さ
れた昇降用シリンダ１６と、該シリンダ１６のロッドに
装着されたシャフト２０とを有している。そして、シャ
フト２０が図１乃至図３に示す如く、枠組台２３の上ベ
ース板２３ａ，下型２を挿通すると共に、その先端部に
ナット４７により上型１５を取付けている。シャフト２
０の外周と下型２の内周間には摺動ブッシュ１９が設け
られている。

【００１６】この第一移動機構は、通常では図２，図３
に示す如く下型２に対し上型１５が上昇して互いに離間
した状態にあり、帯状部材１の曲げ成形時、図６に示す
ようにシリンダ１６の駆動によってシャフト２０及び上
型１５が降下し、上型１５が下型２に当接することによ
り、帯状部材１を上下で挟み付けるようにしている。

【００１７】また第一移動機構は、前記曲げ成形時、上
型１５が下型２から離れるのを防ぐための浮き上がり防
止機構を有している。該浮き上がり防止機構は、ベース
板２３ａの底部に取付ブラケットを介し設置され、かつ
互いにシャフト２０を挟んで対向するように配置された
シリンダ１７と、該シリンダ１７のロッド先端に装着さ
れたコッタ１８とを有し、該シリンダ１６の駆動により
上型１５が下降したとき、図６に示すようにシリンダ１
７を駆動すると、その先端のコッタ１８がベース板２３
ａに固定されたコッタ受け部２３ｃとシャフト２０の底
部に装着されたコッタ受け部４９との間に押し込まれる
ことにより、上型１５を下型２に対し強力に押圧し、こ
れにより、上型１５が浮き上がることがないようにして
いる。なお、前記コッタ受け部４９は、シャフト２０の
下部にナット４８により装着されている。

【００１８】前記押し込みローラ３は、下型２，上型１
５間に帯状部材１がセットされた状態にあるとき、図
５，図６，図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、その先
端が両金型２，１５間に入り込み、かつ帯状部材１の曲
げ部外径側１ｂに接してこれを押圧すると共に、その押
圧により帯状部材１の曲げ部外径側の材料を板厚方向に
塑性変形させ、これにより曲げ部外径側が薄肉になるの
を防ぐようにしている。そのため、押し込みローラ３
は、図１乃至図６に示すように、曲げヘッド１０に取付
けられたユニットケーシング９に移動可能に支持され、
しかも金型２の曲げ型部２ａの中心軸と、該曲げ型部２
ａに接している帯状部材との接点を延長した法線上に押
し込みローラ３の中心軸が配置されるようになってお
り、従って、後述する第二移動機構の駆動力により、帯
状部材１の曲げ部外径側１ｂを金型２の曲げ型部２ａの
求心方向に移動し、押圧するようにしている。

【００１９】具体的に述べると、押し込みローラ３は、
その外周部に図７（ａ），（ｂ）に示すように、金型
２，１５間にある帯状部材１の曲げ部外径側１ｂを押圧
するための押し込み突起３ａを有する回転体であって、
図１及び図２に示すように、シャフト６，摺動ブッシュ
５ａ，摺動ワッシャ５ｂを介しホルダ４に軸周りに回転
自在に保持されている。前記第二移動機構としては、ホ
ルダ４が曲げヘッド１０に固定されたユニットケーシン
グ９内に摺動板８ａ〜８ｄを介し摺動可能に取付けられ
ている。またホルダ４にはケーシング９の外側に設置さ
れたシリンダ７のロッドが連結されている。従って、帯
状部材１の成形に際し、該帯状部材１が上下の金型２，
１５で挟み付けられたとき、シリンダ７の前進によりホ
ルダ４がユニットケーシング９内を移動して押し込みロ
ーラ３が前進すると、該押し込みローラ３の押し込み突
起３ａが両金型２，１５間のギャップにある帯状部材１
の曲げ部外径側を、該帯状部材と曲げ型部２ａとの接線
方向に沿い押圧する。

【００２０】前記曲げローラ２６は、帯状部材１の成形
時、帯状部材１を下型２の曲げ型部２ａに沿って曲げる
ようにするためのものであり、曲げヘッド１０上のユニ
ットケーシング９内に押し込みローラ３と平行に移動可
能に取付けられている。即ち、この曲げローラ２６の各
々は図１及び図３に示すように、ホルダ２７の先端部に
曲げローラ用シャフト２９により軸周りに回転自在に保
持されている。ホルダ２７は、前記ホルダ４と同様、ユ
ニットケーシング９内に摺動板８ｄ〜８ｇを介し移動可
能に取付けられ、またケーシング９内の外側に設置され
たシリンダ７のロッドに連結されることにより、第三移
動機構が構成されている。従って、第三移動機構は、シ
リンダ３０の駆動によりホルダ２７がユニットケーシン
グ９内を移動し、曲げローラ２６が押し込みローラ３側
より先端側の帯状部材１に接触させ、位置決めできるよ
うにしている。

【００２１】また、ホルダ２７内には帯状部材１に対す
る曲げローラ２６の位置を調整するための調整手段を有
している。該調整手段は、図１，図３，図４に示すよう
に、ユニットケーシング９に突設されたブラケット部３
１がホルダ２７に挿通されると共に、該ブラケット部３
１内にストッパボルト３２が螺着され、ユニットケーシ
ング９内をホルダ２７が移動したとき、図４に示すよう
に、ストッパボルト３２の先端がホルダ２７と当接する
ことにより、帯状部材１に対する曲げローラ２６の位置
決めを行うようにしている。この位置決めは、ブラケッ
ト部３１におけるストッパボルト３２の位置に応じ調節
されることとなる。

【００２２】さらに、下型２とベース板２３ａ間には、
帯状部材１の曲げ成形に際し、図１，図４に示す如く帯
状部材１の曲げ部分の根元側を押さえ付けることによ
り、曲げ成形を良好に行わせるための固定パッド２１，
固定２２が設けられている。固定パッド２１は、下型２
の一部に突設された延長部に形成されている。固定パッ
ド２２はベース板２３上に設置したシリンダ２５のロッ
ド先端に装着され、シリンダ２５の駆動により前進する
ことにより、帯状部材１の曲げ部より根元部分の両側面
１ａ，１ｂを固定パッド２１と共に挟み付けるようにし
ている。なお、曲げローラ２６及び曲げローラ用シャフ
ト２９間には、押し込みローラ３の場合と同様に摺動ブ
ッシュ２８ａ，摺動ワッシャ２８ｂがそれぞれ介装され
ている。

【００２３】一方、ユニットケーシング９を搭載してい
る曲げヘッド１０は、後述する回動機構により、下型２
の曲げ型部２ａを中心として軸周りに回動するように構
成されている。前記回動機構としては、図１，図３，図
５に示すように曲げヘッド１０及び下型２間に軸方向に
沿い二組のベアリング１１ａ，１１ｂが取付けられてい
る。また、曲げヘッド１０の外周にピニオン１２が固着
され、そのピニオン１２と噛合するラック１４が枠組台
２３のベース板２３ａに移動可能に取付けられ、そのラ
ック１４の先端がラック駆動用のシリンダ１３に連結さ
れている。このシリンダ１３は詳細に図示していない
が、ベース板２３上に設置されており、ロッドの前進に
伴ってラック１４が移動すると、該ラック１４と噛合し
ているピニオン１２が回転し、これと一体の曲げヘッド
１０も同時に回転することにより、押し込みローラ３と
曲げローラ２６との双方が下型２の曲げ型部２ａを中心
として回動する。そして、この押し込みローラ３と曲げ
ローラ２６との回動時、これら３，２６が両金型２，１
５間の帯状部材１を、図８の如く下型２の曲げ型部２ａ
に沿い押し曲げれるようにしている。なお、図示実施例
では、一度の曲げにより帯状部材１を図８に示す如く約
９０度の角度で曲げるようにした例を示したが、その角
度は、任意に設定することができる。

【００２４】次に、実施例の曲げ成形装置の動作に関連
して、曲げ成形方法の一実施例について図９を用いて述
べる。まず、下型２に対し上型１５が図２に示す如き開
いた状態にあるとき、帯状部材１の先端側を、その側面
１ａが曲げ型部２ａに当接したままで下型２に載置する
ことによりセットし（１０ａ）、次いでシリンダ２５の
駆動により固定パッド２２を前進させ、該固定パッド２
２が帯状部材１の曲げ部より根元部分を固定パッド２１
と共にクランプする（１０ｂ）。

【００２５】そして、シャフト昇降用シリンダ１６の駆
動により図６に示す如くシャフト２０を下降させ（１０
ｃ）、その後、コッタ駆動用シリンダ１７の駆動により
コッタ１８を前進させ、該コッタ１８がベース板２３ａ
のコッタ受け部２３ｃとシャフト２０のコッタ受け部４
９との間に挿入することにより、上型１５を下型２に対
し強力に押圧させ、上型１５の上方への移動を拘束する
（１０ｄ）。

【００２６】しかる後、シリンダ３０の駆動によりホル
ダ２７を前進させ、二組の曲げローラ２６を帯状部材１
の対向する側面１ｂに突き合わせて位置決めし（１０
ｅ）、次いで押し込みローラ駆動用シリンダ７の駆動に
よりホルダ４を前進させ、該ホルダ先端の押し込みロー
ラ３を図７（ａ）に示すように、下型２と上型１５との
ギャップ間に挿入し、その状態で同図（ｂ）に示すよう
に、帯状部材１の側面１ｂに対する押し込みローラ３の
押し付けを開始する（１０ｆ）。

【００２７】上記押し込みローラ３の押し付けに伴い、
ラック駆動用シリンダ１３を駆動し（１０ｇ）、ラック
１４を図１に示す矢印の如く次第に前進させて曲げヘッ
ド１０を反時計方向に回動すると、その曲げヘッド１０
と共に押し込みローラ３及び曲げローラ２６も同様に回
動することにより、帯状部材１を図８に示す如く下型２
の曲げ型部２ａに沿って曲げることができる。

【００２８】このとき、帯状部材１が曲げ応力を受ける
ことによってくら型変形を発生するおそれがある。しか
し本発明の曲げ成形方法では、下型２の曲げ型部２ａと
上型１５とで帯状部材１の上下面１ｃ，１ｄを挟み付け
ると共に、曲げ型２ａに帯状部材１の側面１ａが当接し
たままであるので、帯状部材１の曲げ部内径側の肉厚が
厚くなるのを防ぐことができる一方、押し込みローラ３
が下型２，上型１５間のギャップ内で帯状部材１の側面
１ｂを求心方向に次第に押圧しているので、帯状部材１
の塑性流動を助長でき、該帯状部材１の曲げ部外径側の
肉厚が薄くなるのを防ぐことができる。

【００２９】その結果、帯状部材１の曲げ部の内径側と
外径側とで板厚差のない均一な曲げ成形を行うことがで
きるので、第一の従来技術に比較し、曲げ部がくら型変
形するのを確実に防ぐことができ、良好な矩形断面を有
した曲げ成形を確実に行うことができる。これに加え、
第一の従来技術のように切削加工を行うことがないの
で、バリや切粉を処理することもなく、かつその処理に
必要な構成も不要になり、また第二の従来技術のように
第一加工〜最終加工まで順次加工することもないので、
１段取りで簡単に曲げ成形でき、それだけ工程の簡素化
を図ることができると共に、装置が大型化するのも防げ
る。

【００３０】また、下型２，上型１５，押し込みローラ
３により帯状部材１を一括的に三次元応力を作用させる
ので、成形工程毎に単軸応力を作用させる第二の従来技
術に比較し、成型時の荷重を大きくする必要がなく、そ
れぞれ小さな成形力で曲げ部分の平坦度が良く、均一な
板厚の確保を図ることができ、かつ成形後のスプリング
バック量を確実に抑制することができる。

【００３１】さらに、押し込みローラ３だけ用いた場合
で、かつ帯状部材１と上下の金型２，１５との摩擦係数
が大きい場合、両者間に潤滑剤等を塗布して摩擦係数を
減少させるが、そのようにしたとしても、図３に示すよ
うに、押し込みローラ３だけでは帯状部材１のこれから
曲げようとする箇所１Ａを下型２の曲げ型部２ａに巻き
込ませることが困難となるおそれがある。

【００３２】しかし、上述の如く、押し込みローラ３よ
り曲げ成形時の回転方向に先行させた位置に曲げローラ
２６が配置され、該曲げローラ２６が帯状部材１の曲げ
部外径側に接触し、押し込みローラ３と共に回動するよ
うに構成しているので、該曲げローラ２６により帯状部
材１のこれから曲げようする箇所１Ａを二点鎖線にて示
す如く曲げ方向に誘導することができる。

【００３３】しかも、曲げローラ２６を用いていると、
帯状部材１と下型２の曲げ型部２ａにおける曲げ接点に
対し曲げ成形モーメントに係わる脚長を稼ぐことがで
き、そのため、帯状部材１の剛性が大きくて曲げにくい
場合でも曲げモーメントが不足することがないばかりで
なく、成形時の曲げヘッド１０の回転力が小さく済む
上、連続的な成形が可能となる。

【００３４】図１１乃至図１４は本発明の第二の実施例
を示している。この場合は、帯状部材１に対する押し込
みローラ３の押し込み量（押圧力）を制御するようにし
たものである。そのための押圧力制御手段としては、図
１１に示すようにラック駆動用のシリンダ１３にはその
ロッドのストロークを検出するエンコーダ３３が設置さ
れている。このエンコーダ３３の検出により、曲げヘッ
ド駆動用のラック１４とピニオン１２との関係により曲
げヘッド１０の回動角度がわかる。また押圧力制御手段
は、図１２に示すように、シリンダ７のストロークを制
御する比例電磁弁４０と、エンコーダ３３の検出に基づ
き、比例電磁弁４０を制御するＮＣ装置３４とを有して
いる。

【００３５】このＮＣ装置３４は、曲げ成形時、エンコ
ーダ３３の検出信号がパルスカウンタ３５を介し演算部
３６に入力されると、演算部３６がその検出信号に基づ
き、予めオペレータにより種々の製品に応じて入力され
ている曲げ角度毎の設定値を入設定部３７から呼び出
し、該呼び出したデータをＤ／Ａ変換器３８を介し変換
し、かつ出力部３９より比例制御弁４０に出力する。そ
して、比例制御弁４０が、演算部３６より出力されたデ
ータに従いシリンダ７のストロークを調整することによ
り、押し込みローラ３の押し込み量を調節制御する。

【００３６】このような押し込みローラ３の押圧力制御
手段は、以下の理由によるものである。即ち、曲げ成形
時には、帯状部材１に対し、下型２，上型１５による板
厚拘束、及び押し込みローラ３による側面押圧の二荷重
が作用するが、例えば、押し込みローラ３の押圧力を一
定にした場合、曲げ始め直前では帯状部材１の曲げ部内
径側の増肉が発生しないため、金型２，１５による板厚
拘束力は殆ど作用せず、帯状部材１に対する負荷応力と
しては、押し込みローラ３による側面押圧のみの単軸応
力である。そのため、帯状部材１の降伏応力はさほど下
がらず、よって押し込みローラ３の押圧による帯状部材
１の幅方向への凹みは小さい（図１３において、曲げ始
めの部分を示す）。

【００３７】一方、曲げ開始から曲げ終わり直前までの
負荷荷重としては、金型２，１５による板厚拘束、押し
込みローラ３による側面押圧、曲げヘッド１０の回転に
よる曲げ力の三方向荷重となるため、三次元応力場とな
り、帯状部材１の降伏応力が大きく下がり、よって押し
込みローラ３の押圧による帯状部材１の幅方向への凹み
が次第に大きくなる（図１３において、曲げ終わりの部
分を示す）。そのため、曲げ成形時においては、曲げ始
めと曲げ終わりでの幅方向形状の対称性を重視する製品
の場合、その幅寸法が同じになるように押し込みローラ
３の押圧力調整が必要となる。

【００３８】また、図７（ａ），（ｂ）に前述した如
く、帯状部材１の曲げ部外径側に押し込みローラ３の押
圧力をかけ、該ローラ３と下型２の曲げ型部２ａと上型
１５との間のギャップ内に帯状部材１が充満するように
したものであるが、さらに曲げ成形過程における押し込
みローラ３の作用について詳述すれば、図７（ｃ）に示
す通りである。即ち、押し込みローラ３の押し込み時に
は、帯状部材１の長さ方向にも一部材料が流され、そし
て、曲げ成形角度が進むにつれ、流された材料の余剰分
が増加することとなる。しかるに、長さ方向への材料流
れには限界があり、その結果、材料には金型２，１５を
押し戻して板厚方向に広がろうとする力が作用する。

【００３９】そのため、板厚を重視する曲げ成形を行う
には、材料の余剰流れを板厚方向に流すのではなく、図
７（ｂ）に示す破線の如く、押し込みローラ３の位置を
徐々に戻し、材料を板幅方向に流す押圧制御が必要とな
る。

【００４０】従って、本実施例の押圧力制御手段は、図
１４に示すように、帯状部材の曲げ始め部分に対する押
し込みローラ３の押圧力を最も大きくし、そこから曲げ
ヘッド１０の回動角度（曲げ成形角度）が進むに従い押
し込みローラ３の押圧力を次第に減少させ、これによ
り、材料の余剰分を板幅方向に流すことによって曲げ始
め部分と曲げ終わり部分との板幅寸法の均一化及び平坦
度の高制度化をいっそう高め得るようにしたものであ
る。なお、調節方法としては図２８に示すように、押圧
力を次第に減少させるようにしてもよく、また図２９に
示すように階段状に押圧力を減少させるようにしてもよ
く、本例に示す限りではない。このように曲げヘッド１
０の回動角度に応じ押し込みローラ３の押圧力が減少す
るよう調節制御すると、対称性を重視する製品にも容易
に対処することができる。

【００４１】図１５乃至図１８は本発明の第三の実施例
を示す。この場合は、第二の実施例にて前述した押圧力
制御手段の他の例を示したものである。

【００４２】即ち、図１５及び図１６に示すように、シ
リンダ１３ロッドのストロークを検出するエンコーダ３
３を有する他、押し込みローラ３の駆動源としてのサー
ボシリンダ４１と、該シリンダ４１のストロークを検出
するリニアスケール４２を有している。ＮＣ装置３４は
図１７に示すように、パルスカウンタ３５，演算部３
６，設定部３７，位置司令部４３を有している。

【００４３】そして、曲げ成形時、シリンダ１３が駆動
されると、そのロッドのストロークに応じエンコーダ３
３が検出するが、該エンコーダ３３の検出信号をＮＣ装
置３４内のパルスカウンタ３５を介し演算部３６に送信
し、演算部３６ではその検出信号に応じ、予め人手によ
り各製品寸法毎に曲げ成形角度のデータが入力されてい
る設定部３７から、対応する角度のデータを呼び出し、
呼び出したデータに基づき位置司令部４３により押し込
みローラ３の位置制御を行う。この場合、位置制御にお
いては、サーボシリンダ４１の駆動時、位置司令部４３
からの信号とリニアスケール４２の検出信号とを比較
し、該検出信号をフィードバックすることにより、サー
ボシリンダ４１を制御するものである。即ち、この実施
例は、図１８に示すように、曲げ成形の開始時に押し込
みローラ３の押し込み量（押圧力）を高め、そこから曲
げヘッド１０の回動角度（曲げ角度）が進むにつれ最も
大きい押し込み量（押圧力）の状態を保ち、さらに曲げ
成形の終了が近づいてきた時点で押圧力を弱め、かつ終
了時に押圧力をなくし、これによって帯状部材１の板厚
の均一化及び平坦度の高精度化を図ると共に、曲げ部外
径側における曲げ始め部分と曲げ終わり部分との凹みを
なだらかにできるようにしたものである。

【００４４】従って、曲げ外径側における曲げ始め部分
と曲げ終わり部分とに生じる凹みをなだらかにすること
により、曲げ部と曲げ部の不要な部分との境界に形状上
での違和感を与えることがなくなる。

【００４５】図１９は本発明の第四の実施例を示す。こ
の場合は、押圧力制御手段として第三の実施例に加え、
帯状部材１に対し先端から他端に向かう圧縮力を付与し
たものである。その圧縮力を付与する機構は、曲げヘッ
ド１０の延長部１０ａに設置されたシリンダ４４と、該
シリンダ４４のロッド先端に装着された圧縮パッド４３
とからなり、曲げ成形時、シリンダの駆動で圧縮パッド
４３が帯状部材１を矢印の如く、先端から他端側に向か
う圧縮力を付与し続ける。

【００４６】これは、帯状部材１に対し上述の如く圧縮
力を付与しながら曲げ成形を行うと、帯状部材１の曲げ
部内径側においては圧縮力が助長されることによって板
厚増肉量及び増肉領域が拡大される一方、曲げ部外径側
においては発生する引張り力が打ち消されることによっ
て減肉領域が殆どなくなる。そして、曲げ部内径側の板
厚増肉分は上下の金型２，１５によって拘束され、余剰
材料が板幅方向及び長手方向に移動する。この場合、押
し込みローラ３は押圧位置を固定したままとし、その状
態で曲げ角度が進行するに従い回動するので、所定の板
幅寸法を超えた余剰材料を長手方向に移動させることが
でき、結果的に、帯状部材１の曲げ部分の板幅寸法の減
少を抑制することができ、曲げ部分の変化を防止でき
る。

【００４７】なお、以上述べた実施例においては、帯状
部材１の断面形状，押し込みローラ３及び曲げローラ２
６の形状，大きさ，数について特に制限したものでない
ので、例えば図２０及び図２１に示す以下のように構成
すれば、特有の効果を奏することもできる。

【００４８】即ち、図２０（ａ）にはこれまで前述した
外径同一となる押し込みローラ３を示しているが、例え
ば同図（ｂ）においては、押し込みローラ３の外周部に
突起部３ｂが形成されている。そして、押し込みローラ
３による側面押圧開始時（曲げ成形開始時）、突起部３
ｂの先端のみが帯状部材１の側面１ｂに接触することに
より、側面１ｂに対する面圧が大きくなり、そのため、
突起部３ｂがより小さな荷重で側面１ｂに食い込むと共
に、側面１ｂの材料を板厚方向に押し拡げるので、曲げ
部外径側の減肉箇所を増肉させることが容易となる。

【００４９】また、図２０（ｃ）においては、押し込み
ローラ３が外周に上端から下端に至るに従い次第に外径
が大きくなるようテーパ面３ｃを有して形成されてい
る。これは帯状部材１が断面台形形状の場合に対応させ
たものである。これは、帯状部材１の側面１ｂに均等面
圧を負荷することが可能となり、その結果、曲げ部外径
側に局部変形を生じさせることなく曲げ部外径側を均等
に増肉でき、従って、台形形状のようなものでも曲げ部
外径側の形状を保ったままで曲げ成形することができる
ものである。

【００５０】さらには図示していないが、押し込みロー
ラ３全体を小径化することによってヘルツ応力を増大さ
せることができるので、小さな荷重で曲げ部外径側の減
肉箇所を増肉することが可能となる等の効果もある。

【００５１】図２１（ａ）にはこれまで述べた実施例に
適用した曲げローラ２６を示しているが、同図（ｂ）に
おいては、曲げローラ２６の外周に台形形状の帯状部材
１に対応する形状の切欠き２６ａが設けられている。こ
れは曲げ成形する際、曲げローラ２６が帯状部材１との
接触荷重の分力から、矢印の如く板厚方向に推力が働
き、帯状部材１が板厚方向に変形するのを防止する等の
効果がある。

【００５２】この曲げローラ２６に関しては、その他、
大径化することによりヘルツ応力を低減でき、帯状部材
側面１ｂに凹みなどの変形が生じるのを低減することが
できる効果もある。

【００５３】図２２及び図２３は曲げ成形装置の第四の
実施例を示している。これまでの実施例では何れも、押
し込みローラ３と曲げローラ２６との双方を用いたもの
であるが、本実施例においては、押し込みローラ３のみ
で帯状部材１の曲げ成形を行うようにしたものである。
但し、これは、帯状部材１の剛性が低い場合、帯状部材
１と金型２，１５との摩擦係数が小さい場合等の特有の
条件下である。そして、その条件下では次に述べる数式
（３），（４）を満足する必要がある。

【００５４】即ち、図２３において、符号５０は曲げ成
形中、帯状部材１が上下金型２，１５により拘束される
ことによる押し込みローラ３との接触面、Ｆは押し込み
ローラ３による側面押圧力を、μは接触面５０の摩擦係
数、ｐは金型２，１５により拘束されることによる接触
面圧、Ａは接触面５０の面積、ｆ１は帯状部材１の曲げ
部外径側の減肉箇所を増肉させるのに必要な荷重、θは
帯状部材１側面及び下型曲げ型部２ａ間の接触点（曲げ
支点）と、押し込みローラ３押圧位置との角度、Ｌ１は
前記曲げ支点と押し込みローラ３押圧位置との距離、Ｌ
２は前記曲げ支点と接触面重心位置との距離、Ｍｂは帯
状部材１を曲げる（塑性変形させる）のに必要な曲げモ
ーメントを表している。

【００５５】ここで、接触面５０では帯状部材１の上下
面１ｃ，１ｄの二面に合わせて摩擦力２μｐＡが発生
し、押圧力Ｆがその摩擦力２μｐＡより大きくないと、
接触面５０は金型２，１５間のギャップに入り込むこと
ができない（帯状部材１のこれから曲げようとする箇所
を上型２，１５間ギャップに誘導できない）ので、次の
数式（１）を満たす必要がある。

【００５６】

【数１】Ｆ＞２μｐＡ …（数１） また、押し込みローラ３は、帯状部材１の曲げ部外径側
の減肉箇所を増肉させなければならず、側面押圧力Ｆか
ら摩擦損失分２μｐＡを引いた残りの荷重は、帯状部材
１の曲げ部外径側減肉箇所を増肉させるのに必要な荷重
ｆ１より大きくなければ、帯状部材１の曲げ部外径側減
肉箇所の増肉が不可能となり、これにより以下の数２を
満たす必要がある。

【００５７】

【数２】Ｆ−２μｐＡ＞ｆ１ …（数２） 従って、上記数式（１），（２）より次の数３を満たさ
なければ、押し込みローラ３のみによる曲げ成形が不可
能となる。

【００５８】

【数３】 Ｆ−２μｐＡ＞ｆ１（＞０） …（数３） 次に、側面押圧力Ｆの分力Ｆｃｏｓθと距離Ｌ１とによ
り発生するモーメント（Ｆｃｏｓθ×Ｌ１）から、接触
面５０の摩擦力２μｐＡと距離Ｌ２とにより発生する摩
擦損失モーメント（２μｐＡ×Ｌ２）を引いた残りのモ
ーメントが、帯状部材１を曲げるのに必要なモーメント
Ｍｂよりおおきくないと、帯状部材１への曲げ成形が不
可能であるから、次の式をみたさなければならない。

【００５９】

【数４】 Ｆｃｏｓθ×Ｌ１−（２μｐＡ×Ｌ２）＞Ｍｂ …（数４） 即ち、上記数３及び数４を満たす成形条件下において
は、図２２に示す如く、曲げローラを用いなくとも押し
込みローラ３のみで曲げ成形を実施することが可能とな
るものである。

【００６０】図２４及び図２５は曲げ成形装置の他の実
施例を示している。

【００６１】この場合は、押し込みローラ３及び曲げロ
ーラ２６の代わりとして、帯状部材１との接触面が単に
平坦をなす形状の押し込み板体４５及び曲げ板体４６が
設けられたものである。これら押し込み板体４５，曲げ
板体４６は第二，第三の実施例と同様のシリンダ７（４
１），３０により駆動されるが、帯状部材１との摩擦係
数の小さい金属により形成されるのが望ましい。

【００６２】従って、摩擦係数の小さい上記板体４５，
４６を用いることにより、帯状部材１の曲げ成形を良好
に行うことが可能となるので、ローラを用いた実施例に
比較し、構成上の簡素化を実現することができる。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、本発明方法によれ
ば、帯状部材の曲げ成型時、両金型により帯状部材を挟
み付けると共に、曲げ型に帯状部材の一側面が当接した
ままであることにより、帯状部材の曲げ部内径側の肉厚
が厚くなるのを防ぐことができる一方、押し込み体が両
金型間のギャップ内で帯状部材の他側面を求心方向に次
第に押圧することにより、帯状部材の塑性流動を助長で
き、該帯状部材の曲げ部外径側の肉厚が薄くなるのを防
げるように構成したので、くら型変形することなく帯状
部材を確実に曲げ成形でき、また板厚の均一化，平坦度
の向上を図ることもできると共に、高精度な曲げ成形を
実現することができる効果がある。

【００６４】また、本発明装置によれば、外周が帯状部
材の曲げ部と同じ曲率をもつと共に該帯状部材の曲げ部
内径側となる一側面と接する曲げ型部を設けた第一金型
と、第一金型の曲げ型部内に帯状部材をセットしたと
き、その金型と共に帯状部材を挟み付ける第二金型と、
これら両金型間のギャップに対し進退可能に取付けら
れ、かつ両金型に挟み付けられた帯状部材の曲げ部外径
側となる他側面を押圧する押し込み体と、帯状部材他側
面に対し押し込み体が押圧状態にあるとき、その押し込
み体を、前記曲げ型部を中心として回動し、帯状部材を
曲げ型部に沿い曲げ成形する回動手段とを有して構成し
たので、上記方法を的確に実施し得る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の曲げ成形方法を実施するための曲げ成
形装置の第一の実施例を示す要部段目の平面説明図。

【図２】同じく押し込みローラ部分から垂直断面した正
面説明図。

【図３】同じく曲げローラ部分から垂直断面した正面説
明図。

【図４】帯状部材に対する押し込みローラの押圧状態と
曲げローラの接触状態を示す説明図。

【図５】図４の曲げローラ部分の正面説明図。

【図６】帯状部材の曲げ成形時の状態を示す説明図。

【図７】帯状部材と押し込みローラとの関係を示す説明
図。

【図８】帯状部材の曲げ成形が終了した状態を示す説明
図。

【図９】本発明の曲げ成形方法の一実施例を示すフロー
チャート。

【図１０】帯状部材に対する押し込みローラと曲げロー
ラとの関係を示す説明図。

【図１１】曲げ成形装置の第二の実施例を示す要部破断
の平面説明図。

【図１２】同じく押圧力制御手段の構成とその機能を示
す説明図。

【図１３】帯状部材の曲げ始め部分と曲げ終わり部分と
の形状の変化を示す説明図。

【図１４】押し込みローラによる押圧力と曲げ角度との
関係を示す説明図。

【図１５】曲げ成形装置の第三の実施例を示す要部破断
の平面説明図。

【図１６】同じく押し込みローラ部分から垂直断面した
正面説明図。

【図１７】この曲げ成形装置の押圧力制御手段の構成と
その機能を示す説明図。

【図１８】押し込みローラ駆動用のシリンダストローク
と曲げ角度との関係を示す説明図。

【図１９】曲げ成形装置の第四の実施例を示す説明図。

【図２０】押し込みローラの種々の変形例を示す断面説
明図。

【図２１】曲げローラの種々の変形例を示す断面説明
図。

【図２２】曲げ成形装置の第五の実施例を示す説明図。

【図２３】押し込みローラのみにより帯状部材を曲げ成
形するときの条件の説明図。

【図２４】曲げ成形装置の他の実施例を示す要部破断の
平面説明図。

【図２５】同じく押し込みローラ部分から垂直断面した
正面説明図。

【図２６】従来の曲げ成形装置の一例を示す説明図。

【図２７】従来の曲げ成形装置の他の例を示す説明図。

【図２８】図１４に対応し、押し込みローラによる押圧
力と曲げ角度との関係を示す他の説明図。

【図２９】同じく図１４に対応し、押し込みローラによ
る押圧力と曲げ角度との関係を示すさらに他の説明図。

【符号の説明】

１…帯状部材、１ａ，１ｂ板幅方向の側面、１ｃ，１ｄ
…厚み方向の側面、２…下型、２ａ…曲げ型部、３…押
し込みローラ、４…押し込みローラ用ホルダ、６…押し
込みローラ用シャフト、７・・・押し込みローラ駆動用の
シリンダ、９…押し込みユニットケーシング、１０…曲
げヘッド、１１ａ，１１ｂ…ベアリング、１２…曲げヘ
ッド駆動用のピニオン、１３…ラック駆動用のシリン
ダ、１４…ヘッド駆動用のラック、１５…上型、２０…
シャフト、２６…曲げローラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内沼 善朗 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 小田島 伸也 茨城県日立市幸町三丁目１番１号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 昭53−91063（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−138470（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 11/20 B21D 7/025

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面矩形をなす帯状部材を所望の角度で
   曲げ成形する方法において、 Ａ）帯状部材の曲げ部内径側となる一側面を一方の金型
   の曲げ型部に接触させた状態で、帯状部材の厚み方向の
   両面を両金型で挟みつけ、 Ｂ）帯状部材を挟み付けた両金型間のギャップに、押し
   込み体を挿入すると共に、該押し込み体の先端を帯状部
   材の曲げ外径側となる他面側に押圧し、 Ｃ）その押圧状態時、前記押し込み体を、前記曲げ型部
   を中心として回動し、該曲げ型部の周面に沿い帯状部材
   を所定の角度で曲げ成形すると共に、 Ｄ）前記曲げ成形するに際し、曲げ成形開始時点では帯
   状部材に対する押し込み体の押圧力を大きくし、前記押
   し込み体の回動に伴って前記押圧力を次第に減少させる
   ことを特徴とする帯状部材の曲げ成形方法。
2. 【請求項２】 断面矩形をなす帯状部材を所望の角度で
   曲げ成形する方法において、 Ａ）帯状部材の曲げ部内径側となる一側面を一方の金型
   の曲げ型部に接触させた状態で、帯状部材の厚み方向の
   両面を両金型で挟みつけ、 Ｂ）帯状部材を挟み付けた両金型間のギャップに、押し
   込み体を挿入すると共に、該押し込み体の先端を帯状部
   材の曲げ外径側となる他面側に押圧し、 Ｃ）その押圧状態時、前記押し込み体を、前記曲げ型部
   を中心として回動し、該曲げ型部の周面に沿い帯状部材
   を所定の角度で曲げ成形すると共に、 Ｄ）前記曲げ成形するに際し、曲げ成形開始に帯状部材
   に対する押し込み体の押圧力を高め、前記押し込み体の
   回動時に前記押圧力を維持し、かつ曲げ成形の終了が近
   づいてきた時点で前記押圧力を弱め、曲げ成形終了時に
   前記押圧力をなくすことを特徴とする帯状部材の曲げ成
   形方法。
3. 【請求項３】 断面矩形をなす帯状部材を所望の角度で
   曲げ成形する方法において、 Ａ）帯状部材の曲げ部内径側となる一側面を一方の金型
   の曲げ型部に接触させ、かつ前記帯状部材の前記曲げ部
   より根元部となる部分を固定した状態で、帯状部材の厚
   み方向の両面を両金型で挟みつけ、 Ｂ）帯状部材を挟み付けた両金型間のギャップに、押し
   込み体を挿入すると共に、該押し込み体の先端を帯状部
   材の曲げ外径側となる他面側に押圧する一方、 Ｃ）帯状部材の曲げ部に対し前記押し込み体より先行し
   た位置に配置された曲げ体を、帯状部材の他側面に接触
   位置せしめ、 Ｄ）帯状部材の他側面に対する押し込み体の押圧状態と
   曲げ体の接触状態とのままで、押し込み体と曲げ体との
   双方を、前記曲げ型部を中心として回動し、該曲げ型部
   の周面に沿い帯状部材を所定の角度で曲げ成形すること
   を特徴とする帯状部材の曲げ成形方法。
4. 【請求項４】 断面矩形をなす帯状部材を所望の角度で
   曲げ成形する装置であって、外周が帯状部材の曲げ部と
   同じ曲率をもつと共に該帯状部材の曲げ部内径側となる
   一側面と接する曲げ型部を設けた第一金型と、第一金型
   の曲げ型部内に帯状部材をセットしたとき、その金型と
   共に帯状部材を挟み付ける第二金型と、これら両金型間
   のギャップに対し進退可能に取付けられ、かつ両金型に
   挟み付けられた帯状部材の曲げ部外径側となる他面側を
   押圧する押し込み体と、押し込み体より帯状部材の曲げ
   部末端側の位置に配置され、帯状部材の曲げ部外径側と
   なる他面側に接触する曲げ体と、帯状部材他側面に対し
   押し込み体が押圧状態にあってかつ曲げ体が接触状態に
   あるとき、その押し込み体と曲げ体との双方を、前記曲
   げ型部を中心として回動し、帯状部材を曲げ型部に沿い
   曲げ成形する回動手段と、曲げ成形時帯状部材の曲げ部
   より根元部となる部分を固定する固定手段とを有するこ
   とを特徴とする帯状部材の曲げ成形装置。