JP5879186B2 - 形材の曲げ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金等の形材の曲げ加工方法であって、押出機等から押し出されてくる形材又は、長尺材を送り移動させながら連続的に曲げ加工するのに適する。

長尺材を送り込みながら連続的に曲げ加工する工法としては、従来からロールコマの出入り制御によるロール曲げ加工方法，可動式金型内を押し通す押通し曲げ加工方法等が公知である。
しかし、これら従来の工法では材料の送り込み速度が一定であるために複雑な曲げ加工ができなかった。
また、特許文献１にアルミニウム材の押出機出口に相対して、所要の曲げ加工形状に沿った導通経路の成形ガイドをなす成形型を配置した押出形材の曲げ加工方法を開示する。
しかし、同公報に開示する曲げ加工方法は、曲げ部となる成形型側で材料の送り速度等を制御することができないため、曲げ位置や曲げ形状を制御することができない。

特開平９−２５３７３６号公報

本発明は、押出形材等の長尺材を送り込みながら連続的に曲げが可能な曲げ加工方法の提供を目的とする。

本発明に係る形材の曲げ加工方法は、形材を長手方向に送り移動する移動手段と、当該移動手段により送り出される形材の速度又は／及び位置を検知する形材検知手段と、当該形材検知手段により得られた移動速度又は／及び位置に基づいて移動制御された曲げ装置とを備え、形材が移動している状態で曲げ加工を行うことを特徴とする。

ここで、形材とは、アルミニウム又はアルミニウム合金等からなる押出形材のような長尺材をいい、この形材を長手方向に送り移動する移動手段とは押出成形後に定尺切断した長尺材をフィダー等を用いて送り出す装置であってよい。
押出機は、アルミビレットを加熱し、コンテナ内に投入し、押出加工する装置であり、この押出機から押し出されてくる形材に対して、本発明に係る曲げ加工方法を直接的に適用してもよい。
押出機から押し出される形材の移動速度は必ずしも均一ではないが、本発明では形材の長手方向の移動速度又はその移動した位置、あるいはその両方を形材検知手段にて検知するので、この検知手段にて計測された移動速度や位置に合せて曲げ装置を移動させながら曲げ加工したものである。
従って、この前記形材検知手段により得られた形材の位置情報に基づいて、形材の曲げ位置を制御しながら曲げ加工を行うこともできる。

この場合に、曲げ装置は形材をクランプするクランプ装置とクランプした形材にテンションを付加するテンション装置を有し、当該テンション装置で形材にテンションをかけながら曲げ加工することも可能である。
ここで、曲げ装置はクランプ装置及びテンション装置と一体的に形材の移動速度に合せて移動しながら、クランプ位置とテンション装置との間が相対的に離間方法に移動することになる。
また、曲げ装置は形材を拘束した状態で形材の移動に合せて移動しながら曲げ加工を行う工程と、形材の拘束を開放することで当該曲げ装置に対して形材を相対的に送り込む工程とを有するようにすることで、曲げ装置が移動する形材に対して相対的に形材の拘束と開放を繰り返しながら、連続的に曲げ加工ができる。
このように形材を連続的に送り込みながら、曲げ加工する際に形材にテンションを付加することで、各種曲げ加工がしやすくなる。
例えば、ロータリーベンダー機を用いた曲げ加工、ストレッチベンダー機を用いた曲げ加工等が例として挙げられる。
また、形材の移動と曲げ装置との移動に差を設けることでロール曲げや通し曲げも可能である。

押出機の押し出し出口の近くでは押し出されてくる形材が高温であるので、曲げ装置の前方又は後方に形材の冷却手段を設けてもよい。
冷却手段を曲げ装置の後方（押出機側）に設けると、形材を冷却した後に曲げ加工でき、冷却手段を曲げ装置の前方に設けると、曲げ加工後に冷却することで押出時の熱履歴を利用した溶体化処理をすることができる。

本発明に係る曲げ装置は、形材の移動速度又は位置、あるいはその両方を検知し、これに合せて曲げ装置を移動制御したので、形材の送りが不規則であっても曲げ位置を特定できる。
従って、押出機の押し出し出口に曲げ装置を設置すると、押出成形と同一工程内で連続的に曲げ加工できる。
また、冷却装置を設けると押出成形時の熱履歴を利用して粗材の溶体化処理等の連続処理も可能である。
本発明に係る曲げ加工方法によれば、従来は定尺切断後に曲げ加工していたフレーム構造材やバンパビーム等の車両部品も押出加工と同時に曲げ加工ができる。

本発明に係る曲げ加工方法を模式的に説明した図である。（ａ）は形材の移動速度を検知し、（ｂ）は形材をクランプし、（ｃ）は曲げ加工している状態を示す。 曲げ型が開き、形材の拘束を解除し、再度連続的に曲げ加工する方法を模式的に説明した図である。（ａ）は形材をアンクランプし、（ｂ）は所定長さだけ形材を移動させた後に再クランプし、（ｃ）は曲げ加工している状態を示す。

本発明に係る曲げ加工のステップを図１，図２の模式図で説明する。
本発明に係る形材の曲げ加工方法は、長尺切断した押出形材をフィダー等で送り出しながら曲げてもよいが、本実施例は押出機の押し出し口側に取り付けた例である。
図示を省略した押出機の押し出し出口近傍から押出方向に沿って移動レール１２を設置し、この移動レール１２の上を曲げ装置２０がこの曲げ装置２０に設けた同期駆動装置により移動する。
同期駆動装置は図示を省略したが、後述する形材検知手段により得られた形材の速度情報や位置情報に基づいて制御された駆動モーター等である。
曲げ装置２０は移動レール１２を走行する移動テーブル２１を有し、
この移動テーブル２１は、スライドレール２２ａを介して前後方向にスライド可能にテンションテーブル２２を有する。
テンションテーブル２２には、図示を省略した回転軸を介して回転可能にロータリーテーブル２４を有した例になっている。
ロータリーテーブル２４には、ロータリーテーブルの回転により回転する曲げ型２５を有し、この曲げ型２５は形材の形状に応じて形材の両側から拘束する金型２５ａ，２５ｂからなる。
本実施例では、曲げ型２５が回転する際に回転テーブルに追随しない押付ガイド２５ｃを設けた例になっている。
テンションテーブル２２は、例えば油圧シリンダーとピストンからなるテンション装置２３を有する。
また、移動テーブル２１は、テンションテーブル２２とは独立したクランプ装置２６を有する。
また、クランプ装置２６より押出機側に曲げ装置２０とは独立して設けた形材検知手段１１を有する。

次に曲げ加工の流れを説明する。
図１（ａ）に示すように押出機から押し出されてきた形材１をローラー等からなる形材検知手段１１にて形材１の移動速度（押出速度）及び位置を検知する。
形材検知手段１１は、形材速度を検知し、その速度や移動した位置（量）を計測できるものであれば、その手段を選ばない。
例えば、形材１に接触し回転するローラー１１ａ，１１ｂをエンコーダー等にて読み取ってもよい。
形材１が押し出されるとそのスピードを考慮し、同期駆動装置により移動テーブル２１が移動レール１２上を走行し始める。
当初は形材の押出スピードより移動テーブル２１の動きが遅く、形材１が図１（ｂ）に示すようにクランパー２６ａ，２６ｂの間、及び曲げ型２５ａ，２５ｂの間を通過する。
図１（ｂ）の状態になるとクランプ装置２６が形材１をクランプ拘束し、曲げ型２５が形材を両側から拘束する。
この状態では、曲げ装置２０が押出スピードＳ_１に一致するように移動レール１２上を移動する。
この状態でテンション装置２３が作動し、テンションテーブルがＳ_２の方向に相対移動する。
これにより、クランプ装置２６と曲げ型２５との間の形材１にテンションが付加される。
この状態で図１（ｃ）に示すようにロータリーテーブル２４がＷ_１の方向に回転し、曲げ加工が進行する。
形材に引張応力を負荷しながら曲げることで、形材の曲げ内側にシワが発生するのを防ぐ。

次に図２（ｂ）に示すように曲げ型２５ａ，２５ｂとクランパー２６ａ，２６ｂとが開放し、形材１の押出スピードよりやや遅いスピードＳ_３で移動すると、あるいは一時停止すると、相対的に図２（ｂ）に示すように形材１が先行し、その間にテンションテーブル２２も基の位置に復帰する。
そして、第１曲げ部１ａの後方をクランプし前回と同様に曲げると図２（ｃ）のように第２の曲げ部１ｂが形成される。
このようにすると、曲げ部を押出成形と同一工程内で順次繰り返し成形することができる。
本実施例は、両側の押え型（曲げ型）２５ａ，２５ｂで形材を拘束し、形材にテンションを付加し、形材の曲げ方向の外側を押付ガイド２５ｃに押し付けるようにして、内側の押え型２５ａが回転することで曲げ加工する例であるが、曲げ機構そのものには制限がない。
また、押出加工が完了すると、次のビレットが押出機のコンテナに投入される間に曲げ装置２０が押出機側まで戻ることで押出工程内で曲げ加工もできることになり、生産性が向上する。
また、曲げ装置２０には曲げ加工後に形材を切断する切断機を取り付けてもよい。

押出形材は、ＪＩＳ６０００系合金，ＪＩＳ７０００系合金のように熱処理型のアルミニウム合金を用いてもよい。
これらの合金は、押出加工時の熱履歴を利用して押出直後の高温状態から冷却によって溶体化処理をすることができ、その後の時効処理によって適正な硬度及び強度が得られる。
また、押出直後の高温の状態では形材が柔らか過ぎて、曲げ加工できないものもある。
従って、曲げ装置の押出機側（後方）に空冷ファンやシャワー水等による冷却手段を設けると、押出形材を所定の硬度まで高くした状態で曲げ加工でき、逆に曲げ装置の前方に冷却手段を設けると、高強度アルミニウム合金等の常温で曲げ難い形材を比較的高温で曲げ加工後に冷却による焼入れができる。

１ 形材
１１ 形材検知手段
１２ 移動レール
２０ 曲げ装置
２１ 移動テーブル
２２ テンションテーブル
２２ａ スライドレール
２３ テンション装置
２４ ロータリーテーブル
２５ 曲げ型
２６ クランプ装置

Claims (2)

1. 形材を長手方向に送り移動する移動手段と、
   当該移動手段により送り出される形材の速度又は／及び位置を検知する形材検知手段と、
   当該形材検知手段により得られた移動速度又は／及び位置に基づいて移動制御された曲げ装置とを備え、
   形材が移動している状態で曲げ加工を行うものであり、
   前記形材検知手段により得られた形材の位置情報に基づいて、形材の曲げ位置を制御し、
   前記曲げ装置は形材をクランプするクランプ装置とクランプした形材にテンションを付加するテンション装置を有し、当該テンション装置で形材にテンションをかけながら曲げ加工することを特徴とする、形材の曲げ加工方法。
2. 前記曲げ装置は形材を拘束した状態で形材の移動に合せて移動しながら曲げ加工を行う工程と、形材の拘束を開放することで当該曲げ装置に対して材料を相対的に送り込む工程とを有することを特徴とする請求項１記載の形材の曲げ加工方法。

Images