JP7309188B2 - 金属板加工装置 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、金属板加工装置に関する技術分野に属する。

従来より、金属管を成形する際に、金属板をＵ字状に曲げて、その後、Ｕ字状に曲げられた金属板をＵ字開口側から押圧して円環状に加工する、所謂ＵＯ成形が広く用いられている。

例えば、特許文献１には、バルジ加工用素管を製造する方法であって、バルジ加工用素管を製造する第１の加工工程において、シリンダに取り付けられたポンチとＵ字状の凹部を有するダイとにより、金属板を挟持してＵ字状に曲げることが開示されている。

また、特許文献２には、鋼管を製造するに当たり、素材の鋼板をプレス成形しオープン管を製造する成形装置において、鋼板を上から押圧するための凸部を有するパンチと、該パンチに押圧された鋼板を受ける凹部を有するダイを備え、且つ、パンチが鋼板を押圧する際に、ダイ側から突出し、鋼板をパンチ側に押圧するカウンターパンチとを有するものが開示されている。

特開２００３－２８５１１７号公報 特開２００４－１９５５０４号公報

ところで、ＵＯ成形において、Ｕ字状に曲げられた金属板を円環状に加工する際には、円環加工装置により、該金属板をＵ字開口側から、半円状の凹面を有する金型で押圧するのが一般的である。ＵＯ成形において真円度を向上させるためには、金属板をＵ字状に曲げる段階で、金属板の曲部をできる限り金属管の円弧形状に近づけておくことが望ましい。

しかしながら、特許文献１のように、凹部に対応する大きさのパンチによって上側から押圧するだけでは、曲部の側方には圧力がかかりにくく、パンチを離型した際に金属板が変形するおそれがある。また、凹部に対応する大きさのパンチによって上側から押圧する場合、凹部に向かって押圧する途中で金属板が屈曲してしまい、この屈曲した部分が金属管の真円度を低下させるおそれがある。

これに対して、特許文献２では、カウンターパンチによりある程度圧力が均一にかかるようにしているが、曲部の側方には圧力がかかりにくいままである。

ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ＵＯ成形により金属板を円環状に加工する際の、金属板をＵ字状に曲げる際の形状安定性を向上させて、成形される金属管の真円度を出来る限り高くすることにある。

上記課題を解決するために、ここに開示された技術の第１の態様は、金属板をＵ字状に曲げた後、金型によりＵ字開口側から押圧して円環状に加工して金属管を製造する際に、金属板をＵ字状に曲げる金属板加工装置を対象として、床面に設置された基台と、前記基台に対向して、該基台の上側に昇降可能に配置される昇降台と、前記基台上に固定され、下側に凹んだ下側凹部を有し、前記金属板が載置される下型と、前記昇降台に固定され、前記下型に載置された前記金属板を前記下側凹部に向かって押圧するパンチを有する上型とを備え、前記パンチは、前記下型に載置された前記金属板を、前記昇降台の下降動作により下向きに押圧する下側押圧部と、前記下側押圧部と前記下側凹部とにより前記金属板が挟持された状態で、前記下側凹部内に位置する前記金属板を該下側凹部の側壁に向かって押圧する第１側方押圧部と、を有する、ことを特徴とする。

ここに開示された技術の第２の態様は、第１の態様において、前記パンチは、前記昇降台の下降動作に伴い、前記第１側方押圧部を前記下側凹部の側壁に向かって移動させる第１カム部を有し、前記第１側方押圧部は、前記第１カム部の第１カム面と係合する第１係合面を有する、ことを特徴とする。

ここに開示された技術の第３の態様は、第２の態様において、前記第１カム部は、前記下側押圧部と前記下側凹部とで前記金属板が挟持された後、前記昇降台が下降動作したときに、前記上型に押圧されて下側に移動するように構成され、前記第１側方押圧部は、前記第１カム部が下側に移動したときに前記第１カム面に押圧されて、前記下側凹部の側壁に向かって移動するように構成されている、ことを特徴とする。

ここに開示された技術の第４の態様は、第２又は第３の態様において、前記上型は、上側に向かって凹んだ上側凹部を有し、前記上側凹部の側壁は上側に凹んだ傾斜曲面を有しており、前記パンチは、前記下側押圧部と前記下側凹部とにより前記金属板が挟持されときに、当該金属板に形成される、上下方向に延びた一対の立壁部に対して、該各立壁部の先端部を前記上側凹部の前記傾斜曲面に向かってそれぞれ押圧する一対の第２側方押圧部を有する、ことを特徴とする。

ここに開示された技術の第５の態様は、第４の態様において、前記上側凹部の上側端部は、前記昇降台の下降動作に伴い、前記各第２側方押圧部を前記上側凹部の前記傾斜曲面に向かって移動させる第２カム部を有し、前記各第２側方押圧部は、前記第２カム部の第２カム面と係合する第２係合面をそれぞれ有する、ことを特徴とする。

ここに開示された技術の第６の態様は、第５の態様において、前記第１カム部は、前記下側押圧部と前記下側凹部とで前記金属板が挟持された後、前記昇降台が下降動作したときに、前記上型に押圧されて下側に移動するように構成され、前記第１側方押圧部は、前記第１カム部が下側に移動したときに前記第１カム面に押圧されて、前記下側凹部の側壁に向かって移動するように構成されていて、前記各第２側方押圧部は、前記第１カム部が下側に移動したときに、前記第２カム部の前記第２カム面に押圧されて、前記上側凹部の前記傾斜曲面に向かってそれぞれ移動するように構成されている、ことを特徴とする。

ここに開示された技術の第１の態様によると、第１側方押圧部により、下側押圧部に押圧されて下側凹部内に進入した金属板が、該下側凹部の側壁に押しつけられる。これにより、金属板の曲部の側方部分にも圧力をかけやすくなって、金属板の塑性変形を促すことができる。この結果、金属板をＵ字状に曲げた後の変形が抑制されて、Ｕ字状の金属板（以下、予備加工品という）の形状安定性が向上される。したがって、最終的に成形される金属管の真円度を出来る限り高くすることができる。

ここに開示された技術の第２の態様によると、昇降台の下降動作に伴い、第１側方押圧部を移動させることができるため、第１側方押圧部を移動させる駆動源を別途用意する必要がなく、低コスト化を図ることができる。

ここに開示された技術の第３の態様によると、下側押圧部と下側凹部とで金属板が挟持された後に、第１側方押圧部により、金属板が下側凹部の側壁に押しつけられる。これにより、金属板の曲部の側方部分により効果的に圧力をかけることができる。この結果、予備加工品の形状安定性をより向上させることができる。

ここに開示された技術の第４の態様によると、第２側方押圧部により、予備加工品の各立壁部の先端部を上側凹部の傾斜曲面に向かってそれぞれ押圧することで、各立壁部の先端部に湾曲形状を形成することができる。一般にＵＯ成形では、予備加工品をＵ字開口側から金型で押圧することにより円環状に加工する。このため、予備加工品の先端部を湾曲させておくことにより、各立壁部が金型に対して突っ張りにくくなり、立壁部が屈曲するのを抑制することができる。また、円環状に加工する際の金型のかじり摩耗も抑制することができる。この結果、最終的に成形される金属管の真円度をより高くすることができる。

ここに開示された技術の第５の態様によると、昇降台の下降動作に伴い、第２側方押圧部を移動させることができるため、第２側方押圧部を移動させる駆動源を別途用意する必要がなく、低コスト化を図ることができる。

ここに開示された技術の第６の態様によると、下側押圧部と下側凹部とで金属板が挟持された後に、第２側方押圧部が移動する。すなわち、立壁部が確実に形成された後で、第２側方押圧部により、各立壁部の先端部を上側凹部の傾斜曲面に押しつけることができる。この結果、各立壁部の先端部に湾曲形状を形成しやすくなり、最終的に成形される金属管の真円度を高くしやすくすることができる。

例示的な実施形態１に係るＵ曲げ装置の断面図であって、第２上型が上死点の位置にある状態を示す。 Ｃ曲げ装置の断面図であって、第１上型が上死点の位置にある状態を示す。 Ｏ曲げ装置の断面図であって、第３上型が上死点の位置にある状態を示す。 Ｃ曲げ装置の動作図であって、第１パンチの下側曲面部により金属板を押圧する状態を示す。 Ｃ曲げ装置の動作図であって、図４の状態から第１パンチと第１下型とで金属板を押圧した状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、第２パンチと第１予備加工品とが接触した状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、図７の状態から第２パンチにより第１予備加工品を押圧する状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、下側押圧部と第２凹部とで第１予備加工品を挟持した状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、図８の状態から下側側方押圧部により第１予備加工品を第２凹部の側壁に押しつける状態を示す。 Ｏ曲げ装置の動作図であって、第２予備加工品を第３下型に載置した状態を示す。 Ｏ曲げ装置の動作図であって、図１１の状態から第３上型のカム部がスライド型に接触した状態を示す。 Ｏ曲げ装置の動作図であって、図１２の状態からＯ曲げが完了した状態を示す。 実施形態２に係るＵ曲げ装置の断面図であって、第２上型が上死点の位置にある状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、第２パンチと金属板とが接触した状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、第２パンチと第２凹部とにより金属板を挟持した状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、金属板の立壁部の先端部が上側凹部内に進入した状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、下側側方押圧部及び上側側方押圧部により金属板を押圧する状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、図１６の状態から昇降台を上昇させて上側側方押圧部を初期位置に戻す過程を示す。

以下、例示的な実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

（実施形態１）
図１～図３は、本実施形態１に係る金属管成形装置１の断面図を示す。この金属管成形装置１は、ＵＯ成形により金属板１００を金属管Ｐに加工する装置である。金属管成形装置１は、金属板１００をＵ字状に曲げるＵ曲げ装置２０（金属板加工装置）と、Ｕ字状に曲げられた金属板１００を円環状に、特に断面Ｏ字状に加工するＯ曲げ装置５０とを有する。本実施形態１では、金属管成形装置１は、金属板１００をＵ字状に曲げる前に、該金属板１００をＣ字状に曲げるＣ曲げ加工を行うＣ曲げ装置１０をさらに有する。すなわち、本実施形態１では、Ｃ曲げ装置１０により平板状の金属板１００をＣ字状に曲げて第１予備加工品１５０を得た後、該第１予備加工品１５０をＵ曲げ装置２０によりＵ字状に曲げて第２予備加工品１５１を得て、Ｏ曲げ装置５０により第２予備加工品１５１をＯ字状に加工する。

以下、図１～図３を参照しながら、各装置について詳細に説明する。図１はＵ曲げ装置２０を示し、図２はＣ曲げ装置１０示し、図３はＯ曲げ装置５０を示す。尚、以下の説明では、金属板１００をＣ字状に曲げる加工を単にＣ曲げ加工といい、第１予備加工品１５０をＵ字状に曲げる加工を単にＵ曲げ加工といい、第２予備加工品１５１をＯ字状に曲げる加工を単にＯ曲げ加工という。また、以下の説明で用いる上下方向及び左右方向については、実施の使用状態における方向を限定するものではない。

本実施形態において、加工対象となる金属板１００は、例えば鋼板などである。具体的には、金属板１００は、高張力鋼板等の板材を用いることができる。最終的に、得られる金属管Ｐは、例えば自動車の車体部品や自動車における高強度を要求される部位の金属管として用いられる。

〈Ｃ曲げ装置〉
図２に示すように、Ｃ曲げ装置１０は左右対称に構成されている。Ｃ曲げ装置１０は、床面Ｆに設置された基台１１と、基台１１に対向して、該基台１１の上側に昇降可能に配置される昇降台１２とを有する。基台１１上には、第１下型１３が固定される一方、昇降台１２には第１上型１５が固定されている。

第１下型１３は、上側から下側に向かって凹む第１凹部１４を有する。第１凹部１４の横断面形状は、図２に示すように、幅方向の両側端部に、幅方向の外側に向かって上側に湾曲する端側曲部１４ａをそれぞれ有する。具体的には、左側の端側曲部１４ａは左側に向かって上側に湾曲しており、右側の端側曲部１４ａは右側に向かって上側に湾曲している。また、第１凹部１４は、幅方向の中央に上側に開口するようにＵ字状に湾曲した中央曲部１４ｂを有する。

第１凹部１４における各端側曲部１４ａと中央曲部１４ｂとの間の部分は、それぞれ、端側曲部１４ａと中央曲部１４ｂとを繋ぐように斜めに延びる下側傾斜部１４ｃとなっている。具体的には、左側の端側曲部１４ａの右側端と中央曲部１４ｂの左側端とが下側傾斜部１４ｃにより連続的に繋がれている。また、右側の端側曲部１４ａの左側端と中央曲部１４ｂの右側端とが下側傾斜部１４ｃにより連続的に繋がれている。下側傾斜部１４ｃは、斜めに真っ直ぐに延びる傾斜平面となっている。

第１下型１３の上側面と各端側曲部１４ａとの間の角部は、それぞれＲ面取りが施されている。

第１上型１５は、第１パンチ１６を有する。第１パンチ１６は、図２に示すように、第１凹部１４に対応するように、略五角形状をなしている。具体的には、第１パンチ１６は、一対の端側曲部１４ａに対応する一対の側方曲面部１６ａと、中央曲部１４ｂに対応する下側曲面部１６ｂとを有する。各側方曲面部１６ａと下側曲面部１６ｂとの間は、下側傾斜部１４ｃに対応するように、真っ直ぐに伸びる上側傾斜部１６ｃが形成されている。

〈Ｕ曲げ装置〉
図１に示すように、Ｕ曲げ装置２０は左右対称に構成されている。Ｕ曲げ装置２０は、床面Ｆに設置された基台２１と、基台２１に対向して、該基台２１の上側に昇降可能に配置される昇降台２２とを有する。基台２１上には、第２下型２３が固定される一方、昇降台２２には第２上型２５が固定されている。

第２下型２３は、幅方向の中央に下側に向かってＵ字状に凹んだ第２凹部２４（下側凹部）を有する。第２凹部２４は、横断面が楕円弧状であり、底部２４ａは側壁部２４ｂよりも曲率が大きくなっている。第２凹部２４は、上側に向かってＵ字開口が徐々に広がる形状をなしている。第２凹部２４の各上側端部と第２下型２３の上面との間の角部には、それぞれＲ面取りが施されている。

第２上型２５は、第２上型本体２６と、第２上型本体２６の左右方向の中央に設けられた第２パンチ３０とを有する。

第２上型本体２６は、左右方向の中央に設けられかつ上側に向かって凹んだ上側凹部２７を有する。上側凹部２７は上端部が水平に広がる水平部２８となっている。上側凹部２７の左側及び右側の両面は、Ｓ字状に湾曲しかつ斜めに傾斜した傾斜曲面部２９が形成されている。具体的には、左側の傾斜曲面部２９は、水平部２８の左側の端から左斜め下に向かって、上側に凹むように湾曲した後、下側に膨らむように湾曲している。右側の傾斜曲面部２９は、左側の傾斜曲面部２９と対称に、水平部２８の右側の端から右斜め下に向かって、上側に凹むように湾曲した後、下側に膨らむように湾曲している。

第２パンチ３０は、上下方向に伸びる第２パンチ本体３１と、第１予備加工品１５０（図６等参照）を第２凹部２４の側壁部２４ｂに押しつけるための左右一対の下側側方押圧部３２と、各下側側方押圧部３２を左右方向（水平方向）に移動させるカムドライバ３３とを有する。

第２パンチ本体３１は、上下方向に伸びるロッド部３１ａと、ロッド部３１ａの下側端部に設けられ、第１予備加工品１５０を第２凹部２４の底部２４ａに向かって押圧する下側押圧部３１ｂとを有する。ロッド部３１ａは、第２上型２５内に設けられた液圧シリンダ２６ａと連結されている。ロッド部３１ａは液圧シリンダ２６ａにより下向きに付勢されており、所定量以上の力が上向き加えられたときに、液圧シリンダ２６ａの付勢力に抗して、第２上型２５に対して相対移動するようになっている。下側押圧部３１ｂは、昇降台２２の下降動作により第２下型２３に載置された第１予備加工品１５０を下向きに押圧する。下側押圧部３１ｂは、図１に示すように、ロッド部３１ａよりも左右方向に広がっており、下側の面が曲面になっている一方、上側の面が水平に広がる平面になっている。図１のように、ロッド部３１ａの軸心に沿って切断したときの下側押圧部３１ｂの曲面の曲率は、第２凹部２４の底部２４ａの曲率と等しい。下側押圧部３１ｂの上側の面は左右に水平に広がっている。

各下側側方押圧部３２は、カムドライバ３３（第１カム部）により押圧される係合面３２ａをそれぞれ有している。各下側側方押圧部３２は、昇降台２２の下降動作に伴い、カムドライバ３３により各係合面３２ａが下向きに押圧されることで、互いに離れるように左右方向に移動して、第１予備加工品１５０を第２凹部２４の側壁部２４ｂに向かって押圧する。図示は省略するが、各下側側方押圧部３２は、バネ等により互いに近づくように左右方向に付勢されている。詳しくは後述するが、下側側方押圧部３２は、下側押圧部３１ｂと第２凹部２４の底部２４ａとにより第１予備加工品１５０が挟持された状態で、第２凹部２４内に位置する第１予備加工品１５０を該第２凹部２４の側壁部２４ｂに向かって押圧する。

カムドライバ３３は、下端部に下側側方押圧部３２の係合面３２ａを押圧する下側カム面３３ａを有する。カムドライバ３３は、バネ等により上向きに付勢されている。カムドライバ３３は、第２上型２５が下降して上側凹部２７の水平部２８に押圧されることで、前記付勢力に抗して下向きに移動する。カムドライバ３３が下側に移動したときには、各下側側方押圧部３２の各係合面３２ａが下側カム面３３ａに押圧されて、第２凹部２４の側壁部２４ｂに向かって移動する。

〈Ｏ曲げ装置〉
図３に示すように、Ｏ曲げ装置５０は、左右対称に構成されている。Ｏ曲げ装置５０は、床面Ｆに設置された基台５１と、基台５１に対向して、該基台５１の上側に昇降可能に配置される昇降台５２とを有する。基台５１上には、第３下型５３が固定される一方、昇降台５２には第３上型５６が固定されている。また、第３下型５３上には、第２予備加工品１５１（図１０参照）を側方から（左右方向から）押圧する一対のスライド型６０が設けられている。

第３下型５３は、下側円弧状凹部５４を有する。下側円弧状凹部５４は、上側に開口する円弧状をなしている。下側円弧状凹部５４の各上側端部と第３下型５３の上面との間の角部には、それぞれＲ面取りが施されている。

第３下型５３は、左右方向の両側端部に、上側に向かって延びるストッパ部５５をそれぞれ有する。このストッパ部５５は、一対のスライド型６０が互いに離れるように左右方向に移動する際に、各スライド型６０が過度に移動しないように、各スライド型６０の移動を制限するための部分である。

第３下型５３は、各ストッパ部５５と下側円弧状凹部５４との間のそれぞれの位置に、下側に窪んだ係合溝部５３ａを有する。この係合溝部５３ａは、第３上型５６の後述する駆動部７０の下端部が係合する部分である。

第３上型５６は、左右方向の中央に上側円弧状凹部５７を有する。上側円弧状凹部５７は、下側に開口する円弧状をなしている。

第３上型５６は、上側円弧状凹部５７よりも左側及び右側にそれぞれ設けられた一対の駆動部７０を有する。各駆動部７０は、上側円弧状凹部５７側に内側カム面７１と、上側円弧状凹部５７とは反対側の部分に設けられた外側カム面７２とをそれぞれ有する。左側の駆動部７０の各カム面７１，７２は左側に向かって下側に傾斜している。右側の駆動部７０の各カム面７１，７２は右側に向かって下側に傾斜している。各カム面７１，７２の傾斜角度は同じである。また、駆動部７０は、上側円弧状凹部５７側でかつ内側カム面７１よりも上側に、傾斜面７３をそれぞれ有する。図３に示すように、傾斜面７３の傾斜角度は、各カム面７１，７２の傾斜角度と同じである。詳しくは後述するが、この駆動部７０はスライド型６０を作動させるための駆動部７０である。

各スライド型６０は、駆動部７０が入り込む係合部６１と、第２予備加工品１５１を押圧する側部押圧面６２とを有する。

係合部６１は、昇降台５２の下降時に内側カム面７１と係合する第１係合面６１ａと、係合部６１に駆動部７０が入り込んだ後、昇降台５２が上昇したときに外側カム面７２と係合する第２係合面６１ｂとを有する。左側のスライド型６０を例にとると、左側のスライド型６０の第１係合面６１ａと駆動部７０の内側カム面７１とが係合した状態で昇降台５２が下降すると、左側のスライド型６０に右向きの力が作用する。これにより、左側のスライド型６０が右側のスライド型６０に接近するように移動する。また、左側のスライド型６０の係合部６１に駆動部７０が入り込んだ状態（図１２参照）で、昇降台５２が上昇すると、左側のスライド型６０の第２係合面６１ｂと駆動部７０の外側カム面７２とが係合する。この状態から昇降台５２がさらに上昇すると、左側のスライド型６０に左向きの力が作用する。これにより、左側のスライド型６０が右側のスライド型６０から離れるように移動する。つまり、第３上型５６の上下動だけでスライド型６０の左右方向の動きが可能になっている。右側のスライド型６０は、左側のスライド型６０と左右対称に移動する。

側部押圧面６２は、下側円弧状凹部５４及び上側円弧状凹部５７を連続的に繋いで、１つの円を形成するような円弧状をなしている。具体的には、左側の側部押圧面６２は左側に凹んだ円弧状をなしており、右側の側部押圧面６２は右側に凹んだ円弧状をなしている。各側部押圧面６２は、駆動部７０の下端部が係合溝部５３ａに入り込むまで昇降台５２が下降したときに、下側円弧状凹部５４及び上側円弧状凹部５７と連続するように構成されている。

〈金属管の成形方法〉
次に、金属管成形装置１により、金属板１００から金属管Ｐを成形する方法について説明する。

まず、図４に示すように、第１下型１３に金属板１００を載置して、Ｃ曲げ装置１０の第１パンチ１６により金属板１００を第１凹部１４に向かって押圧する。

次に、図４の状態から昇降台１２を下降させて、図５に示すように、第１パンチ１６により金属板１００を押圧するとともに、第１パンチ１６と第１凹部１４とで金属板１００を挟持する。これにより、金属板１００の幅方向の中央と両端部に湾曲部がそれぞれ形成される。

図６に示すように、第１予備加工品１５０は、一対の端側湾曲部１５０ａと、中央湾曲部１５０ｂとを有する。端側湾曲部１５０ａと中央湾曲部１５０ｂとは、直線部１５０ｃによりそれぞれ連続的に繋がっている。

以上により、Ｃ曲げ加工が完了する。Ｃ曲げ加工が完了した後は、Ｕ曲げ装置２０により第１予備加工品１５０にＵ曲げ加工が施される。

Ｕ曲げ加工では、まず、図６に示すように、第２下型２３の第２凹部２４に第１予備加工品１５０をセットする。第１予備加工品１５０は、中央湾曲部１５０ｂが第２凹部２４に収容されかつＵ字開口が上側を向くようにセットされる。

次に、図６の状態から昇降台２２を下降動作させて、図７に示すように、第１予備加工品１５０の中央湾曲部１５０ｂを、第２パンチ３０の下側押圧部３１ｂにより、第２凹部２４に向かって押圧する。これにより、中央湾曲部１５０ｂは第２凹部２４に進入し、各端側湾曲部１５０ａ及び各直線部１５０ｃは第２下型２３からの反力によりＵ字開口を閉じるように上側に変位する。

図７の状態からさらに昇降台２２を下降させると、図８に示すように、第１予備加工品１５０の中央湾曲部１５０ｂが、第２凹部２４の底部２４ａと下側押圧部３１ｂとにより挟持される。このとき、第２凹部２４の側壁部２４ｂと第１予備加工品１５０の直線部１５０ｃとの間には隙間が形成されている。

図８の状態からさらに昇降台２２を下降させると、図９に示すように、カムドライバ３３が第２上型２５の水平部２８により下向きに押圧されて、カムドライバ３３が下側に移動する。これにより、各下側側方押圧部３２の係合面３２ａがカムドライバ３３の下側カム面３３ａに押圧されて、各下側側方押圧部３２が近い方の側壁部２４ｂに向かって左右方向に移動する。各下側側方押圧部３２の移動により、第１予備加工品１５０の各直線部１５０ｃは、第２凹部２４の側壁部２４ｂにそれぞれ押しつけられる。この結果、各直線部１５０ｃの一部が第２凹部２４の側壁部２４ｂに沿った湾曲形状に変形される。

さらに、図９に示すように、第１予備加工品１５０がＵ字状に曲げられた後には、各端側湾曲部１５０ａが第２上型２５の水平部２８及び各傾斜曲面部２９により下向きに押圧される。各傾斜曲面部２９と各直線部１５０ｃとの間には隙間があるため、各端側湾曲部１５０ａが下向きに押圧されると、各直線部１５０ｃが撓む。これらの結果、第１予備加工品１５０から、略楕円状の外形をなすようにＵ字に曲げられた第２予備加工品１５１が形成される。

以上により、Ｕ曲げ加工が完了する。Ｕ曲げ加工が完了した後は、Ｏ曲げ装置５０により第２予備加工品１５１にＯ曲げ加工が施される。

まず、図１０に示すように、第３下型５３の下側円弧状凹部５４に第２予備加工品１５１をセットする。第２予備加工品１５１は、Ｕ字開口が上側を向くようにセットされる。このとき、各スライド型６０はストッパ部５５に接触した状態となっている。

次に、図１０の状態から昇降台５２を下降させる。これにより、図１１に示すように、左右のスライド型６０の各第１係合面６１ａと各駆動部７０の内側カム面７１とが係合する。このとき、図１１に示すように、第２係合面６１ｂと外側カム面７２とが斜めに連続した状態となる。

図１１の状態からさらに昇降台５２を下降させると、各スライド型６０は、第３上型５６の各駆動部７０により左右方向の力を受けて、互いに接近するように左右方向に移動する。これにより、各スライド型６０が第２予備加工品１５１をＵ字開口が閉じるように変位させる。その後、上側円弧状凹部５７と端側湾曲部１５０ａとが当接する。このとき、上側円弧状凹部５７は端側湾曲部１５０ａの曲面と当接する。

そして、図１２に示すように、各駆動部７０の下端部と第３下型５３の係合溝部５３ａとが係合するまで昇降台５２を更に下降させる。これにより、図１２に示すように、第２予備加工品１５１は、下側円弧状凹部５４、上側円弧状凹部５７、及び各スライド型６０の側部押圧面６２に押圧されて、Ｏ字状に曲げ変形される。

その後、昇降台５２を上昇させて、各スライド型６０及び第３上型５６を離型させる。このとき、左右のスライド型６０の各第２係合面６１ｂが各駆動部７０の外側カム面７２を押圧する。これにより、各スライド型６０は互いに離れるように左右方向に移動する。これにより、第３上型５６及び各スライド型６０の離型が同時に完了する。そして、第３下型５３を離型させれば、Ｏ曲げ加工が完了し、金属管Ｐが成形される。

金属管Ｐが成形された後は、先端同士の突き合わせ部分を、図示しない溶接装置により溶接して、金属管Ｐが完成する。

前述のように、本実施形態１では、第１予備加工品１５０をＵ字状に曲げる際に、下側側方押圧部３２により、下側押圧部３１ｂに押圧されて第２凹部２４内に進入した第１予備加工品１５０が、該第２凹部２４の側壁部２４ｂに押しつけられる。これにより、第１予備加工品１５０の側方部分にも圧力をかけやすくなって、第１予備加工品１５０の塑性変形を促すことができる。この結果、第１予備加工品１５０をＵ字状に曲げた後の変形が抑制されて、第２予備加工品１５１の形状安定性が向上される。したがって、最終的に成形される金属管Ｐの真円度を出来る限り高くすることができる。

したがって、本実施形態１では、Ｕ曲げ装置２０は、床面Ｆに設置された基台２１と、基台２１に対向して、該基台２１の上側に昇降可能に配置される昇降台２２と、基台２１上に固定され、下側に凹んだ第２凹部２４を有し、金属板（第１予備加工品１５０）が載置される第２下型２３と、昇降台２２に固定され、第２下型２３に載置された前記金属板を第２凹部２４に向かって押圧する第２パンチ３０を有する第２上型２５とを備え、第２パンチ３０は、昇降台２２の下降動作により第２下型２３に載置された前記金属板を下向きに押圧する下側押圧部３１ｂと、下側押圧部３１ｂと第２凹部２４とにより前記金属板が挟持された状態で、第２凹部２４内に位置する前記金属板を該第２凹部２４の側壁部２４ｂに向かって押圧する下側側方押圧部３２とを有する。これにより、下側側方押圧部３２により、下側押圧部３１ｂに押圧されて第２凹部２４内に進入した前記金属板が、該第２凹部２４の側壁部２４ｂに押しつけられる。これにより、前記金属板の曲部の側方部分にも圧力をかけやすくなって、前記金属板の塑性変形を促すことができる。この結果、前記金属板をＵ字状に曲げた後の変形が抑制されて、Ｕ字状の金属板（第２予備加工品１５１）の形状安定性が向上される。したがって、最終的に成形される金属管Ｐの真円度を出来る限り高くすることができる。

また、本実施形態１では、第２パンチ３０は、昇降台２２の下降動作に伴い、下側側方押圧部３２を第２凹部２４の側壁部２４ｂに向かって移動させるカムドライバ３３を有し、下側側方押圧部３２は、カムドライバ３３の下側カム面３３ａと係合する係合面３２ａを有する。これにより、昇降台２２の下降動作に伴い、下側側方押圧部３２を移動させることができるため、下側側方押圧部３２を移動させる駆動源を別途用意する必要がなく、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態１では、カムドライバ３３は、下側押圧部３１ｂと第２凹部２４とで前記金属板が挟持された後、昇降台２２が下降動作したときに、第２上型２５に押圧されて下側に移動するように構成され、下側側方押圧部３２は、カムドライバ３３が下側に移動したときに下側カム面３３ａに押圧されて、第２凹部２４の側壁部２４ｂに向かって移動するように構成されている。これにより、下側押圧部３１ｂと第２凹部２４とで前記金属板が挟持された後に、下側側方押圧部３２により、前記金属板が第２凹部２４の側壁部２４ｂに押しつけられる。これにより、前記金属板の曲部の側方部分により効果的に圧力をかけることができる。この結果、第２予備加工品１５１の形状安定性をより向上させることができる。

（実施形態２）
以下、実施形態２について詳細に説明する。以下の説明において実施形態１と共通の部分については、同じ符号を付して、その詳細な説明を省略する。

本実施形態２では、Ｕ曲げ装置２２０の構成が前記実施形態１とは異なる。具体的には、本実施形態２では、Ｕ曲げ装置２２０は、前記実施形態１のようなＣ曲げ装置によるＣ曲げ加工を行わなくとも、第２予備加工品１５１に端側湾曲部１５０ａを形成することができるように構成されている。

図１３は、本実施形態２に係るＵ曲げ装置２２０を示す。Ｕ曲げ装置２２０は、特に、第２上型２２５の構成と第２パンチ２３０の構成とが、前記実施形態１とは異なる。具体的には、第２上型２２５の上側凹部２２７は、左右の傾斜曲面部２２９の間でかつ該上側凹部２２７の上側端部に、下側に向かって膨出した膨出部２４０（第２カム部）を有する。膨出部２４０は、横断面が左右対称な台形状をなしている。膨出部２４０の左右方向の中央には、下側に向かって突出する突出部２４１が設けられている。詳しくは後述するが、膨出部２４０のテーパー面２４０ａは、後述する上側側方押圧部２３４を左右方向に移動させるためのカム面を構成している。また、突出部２４１は、カムドライバ２３３を下側に向かって押圧するように構成されている。

第２パンチ２３０は、上下方向に伸びる第２パンチ本体２３１と、金属板１００を第２凹部２４の側壁部２４ｂに押しつけるための左右一対の下側側方押圧部３２と、各下側側方押圧部３２を左右方向（水平方向）に移動させるカムドライバ２３３とを有する。本実施形態２に係る第２パンチ２３０は、金属板１００の先端部１０２（図１５等参照）を上側凹部２２７の傾斜曲面部２２９に向かって押圧する左右一対の上側側方押圧部２３４を更に有する。尚、下側側方押圧部３２については、前記実施形態１と同様の構成であるため、詳細な説明を省略する。

上側側方押圧部２３４は、ロッド部２３１ａにおけるカムドライバ２３３の上側端部と同程度の高さ位置に設けられた左右一対の支持部２３５に支持されている。各上側側方押圧部２３４は、各支持部２３５上を左右方向にそれぞれ移動するように構成されている。各上側側方押圧部２３４は、膨出部２４０のテーパー面２４０ａと係合する上側係合面２３４ａをそれぞれ有する。また、各上側側方押圧部２３４は、カムドライバ２３３の上側端部に設けられた後述する上側カム面２３３ｂと係合する下側係合面２３４ｂをそれぞれ有する。

カムドライバ２３３は、図１３に示すように、左右方向の中央に上側に向かって凹んだ有底状の孔部２３３ｃを有する。孔部２３３ｃにはロッド部２３１ａの一部が収容されている。また、孔部２３３ｃには、該孔部２３３ｃの底部と該孔部２３３ｃに収容されたロッド部２３１ａの一部とを連結するバネ部材２３６が設けられている。該バネ部材２３６は、カムドライバ２３３を上側に向かって付勢している。カムドライバ２３３は、下側押圧部２３１ｂと第２凹部２４の底部２４ａとで金属板１００が挟持された後、昇降台２２が下降動作したときに、第２上型２２５の突出部２４１に押圧されて、バネ部材２３６の付勢力に抗して下側に移動する。

カムドライバ２３３の上端部における左右方向の中央には、各上側側方押圧部２３４の各下側係合面２３４ｂとそれぞれ係合する一対の上側カム面２３３ｂが設けられている。各上側カム面２３３ｂは、各上側側方押圧部２３４が互いに離れるように左右方向に移動した状態から昇降台２２が上昇動作をしたときに、各下側係合面２３４ｂとそれぞれ係合して、各上側側方押圧部２３４を互いに接近するように左右方向に移動させる。

次に、本実施形態２に係るＵ曲げ装置２２０の動作について図１４～図１７を参照しながら説明する。

まず、図１４に示すように、第２下型２３に金属板１００を載置して、第２パンチ２３０により金属板１００を第２凹部２４に向かって押圧する。

次に、図１４の状態から昇降台２２を下降させると、図１５に示すように、第２パンチ２３０の下側押圧部２３１ｂと第２凹部２４の底部２４ａとにより金属板１００を挟持する。これにより、金属板１００に一対の立壁部１０１が形成される。このとき、図１５に示すように、金属板１００の幅方向の中央は、第２凹部２４の底部２４ａに沿った湾曲形状が形成されるが、第２凹部２４の側壁部２４ｂと金属板１００の一対の立壁部１０１との間にはそれぞれ隙間が形成されたままである。

次いで、図１５の状態から昇降台２２を下降動作させると、図１６に示すように、各立壁部１０１の先端部１０２が傾斜曲面部２２９に沿って移動して、上側凹部２２７内に進入する。図１６の状態から昇降台２２を下降させると、各立壁部１０１が第２上型２２５に押圧されて、左右方向に膨出するように撓む。

続いて、図１６の状態から昇降台２２を下降動作させると、カムドライバ２３３が第２上型２２５の突出部２４１により下向きに押圧されて、カムドライバ２３３がバネ部材２３６の付勢力に抗して下側に移動する。これにより、各下側側方押圧部３２の係合面３２ａがカムドライバ２３３の下側カム面２３３ａに押圧されて、各下側側方押圧部３２が近い方の側壁部２４ｂに向かって左右方向にそれぞれ移動する。各下側側方押圧部３２の移動により、金属板１００は、第２凹部２４の側壁部２４ｂにそれぞれ押しつけられる。この結果、金属板１００の一部が第２凹部２４の側壁部２４ｂに沿った湾曲形状に変形される。

また、カムドライバ２３３が下側に移動したときには、上側側方押圧部２３４の上側係合面２３４ａが膨出部２４０のテーパー面２４０ａに押圧されて、各上側側方押圧部２３４が近い方の傾斜曲面部２２９に向かって、それぞれ左右方向に移動する。これにより、金属板１００の各先端部１０２が傾斜曲面部２２９の上側部分にそれぞれ押しつけられる。この結果、金属板１００の各立壁部１０１の先端部１０２に、Ｕ字開口を閉じるように湾曲した湾曲形状がそれぞれ形成される。

そして、図１７の状態から昇降台２２を上昇動作させると、図１８に示すように、カムドライバ２３３がバネ部材２３６の付勢力により上側に移動する。各上側側方押圧部２３４の下側係合面２３４ｂが、カムドライバ２３３の上側カム面２３３ｂに押圧されて、各上側側方押圧部２３４が互いに接近するように左右方向に移動する。これにより、付勢部材等を用いることなく各上側側方押圧部２３４が初期位置に戻る。これらの結果、平板状の金属板１００から、略楕円状の外形をなすようにＵ字に曲げられた予備加工品２５１が形成される。

予備加工品２５１が形成された後には、前記実施形態１に示すようなＯ曲げ装置５０によりＯ曲げ加工が施されて、金属管Ｐが形成される。

したがって、本実施形態２では、第２上型２２５は、上側に向かって凹んだ上側凹部２２７を有し、上側凹部２２７の側壁は傾斜曲面部２２９で構成されており、第２パンチ３０は、下側押圧部３１ｂと第２凹部２４とにより金属板１００が挟持されときに、当該金属板１００に形成される、上下方向に延びた一対の立壁部１０１に対して、該各立壁部１０１の先端部１０２を上側凹部２２７の傾斜曲面部２２９に向かってそれぞれ押圧する一対の上側側方押圧部２３４を有する。これにより、金属板１００の各立壁部１０１の先端部１０２に湾曲形状を形成することができる。この結果、Ｏ曲げ加工をする際に、各立壁部１０１が金型（第３上型５６）に対して突っ張りにくくなり、立壁部１０１が屈曲するのを抑制することができる。また、円環状に加工する際の前記金型のかじり摩耗も抑制することができる。この結果、最終的に成形される金属管Ｐの真円度をより高くすることができる。

特に、本実施形態２では、前記実施形態１のようなＣ曲げ加工を行わなくとも金属板１００の先端部１０２に湾曲形状を形成することができる。このため、生産性を向上させることができるとともに、製造コストの削減を図ることもできる。

また、本実施形態２では、上側凹部２２７の上側端部は、昇降台２２の下降動作に伴い、各上側側方押圧部２３４を上側凹部２２７の傾斜曲面部２２９に向かって移動させる膨出部２４０を有し、各上側側方押圧部２３４は、膨出部２４０のテーパー面２４０ａと係合する上側係合面２３４ａをそれぞれ有する。これにより、昇降台２２の下降動作に伴い、上側側方押圧部２３４を移動させることができるため、上側側方押圧部２３４を移動させる駆動源を別途用意する必要がなく、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態２では、カムドライバ２３３は、下側押圧部３１ｂと第２凹部２４とで金属板１００が挟持された後、昇降台２２が下降動作したときに、第２上型２２５に押圧されて下側に移動するように構成され、各下側側方押圧部３２は、カムドライバ２３３が下側に移動したときに下側カム面２３３ａに押圧されて、第２凹部２４の側壁部２４ｂに向かってそれぞれ移動するように構成されていて、各上側側方押圧部２３４は、カムドライバ２３３が下側に移動したときに、膨出部２４０のテーパー面２４０ａに押圧されて、上側凹部２２７の傾斜曲面部２２９に向かってそれぞれ移動するように構成されている。これにより、下側押圧部３１ｂと第２凹部２４の底部２４ａとで金属板１００が挟持された後に、上側側方押圧部２３４が移動する。すなわち、立壁部１０１が確実に形成された後で、上側側方押圧部２３４により、各立壁部１０１の先端部１０２を上側凹部２２７の傾斜曲面部２２９に押しつけることができる。この結果、各立壁部１０１の先端部１０２に湾曲形状を形成しやすくなり、最終的に成形される金属管Ｐの真円度を高くしやすくすることができる。

（その他の実施形態）
ここに開示された技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。

例えば、前述の実施形態１では、Ｃ曲げ装置１０により得られた第１予備加工品１５０をＵ曲げ装置２０によりＵ曲げ加工していた。これに限らず、平板状の金属板１００をＵ曲げ装置２０によりＵ曲げ加工してもよい。この場合でも、Ｕ曲げ加工時に、金属板１００全体に撓み形状を形成することは可能であるため、Ｏ曲げ装置５０の第３上型５６の上側円弧状凹部５７のかじり摩耗をある程度抑制することができる。

また、逆に、前述の実施形態２では、平板状の金属板１００をＵ曲げ装置２２０によりＵ曲げ加工していたが、Ｃ曲げ装置１０により得られた第１予備加工品１５０をＵ曲げ装置２２０によりＵ曲げ加工してもよい。この構成では、Ｕ曲げ装置２２０の傾斜曲面部２２９のかじり摩耗をできる限り抑制することができるため、予備加工品２５１の形状安定性を向上させることができる。

また、前述の実施形態１及び２では、下側側方押圧部３２自体が金属板１００を直接押圧していた。これに限らず、下側側方押圧部３２にローラなどを設けて該ローラにより金属板を押圧してもよい。また、実施形態２における上側側方押圧部２３４も同様の構成としてもよい。

前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。

ここに開示された技術は、金属板をＵ字状に曲げた後、金型によりＵ字開口側から押圧して円環状に加工して金属管を製造する際に、金属板をＵ字状に曲げる金属板加工装置として有用である。

２０，２２０ Ｕ曲げ装置（金属板加工装置）
２１ 基台
２２ 昇降台
２３ 第２下型
２４ 第２凹部（下側凹部）
２４ｂ 側壁部（下側凹部の側壁）
２５，２２５ 第２上型
２７，２２７ 上側凹部
２９ 傾斜曲面部（上側凹部の側壁）
３０，２３０ 第２パンチ
３１ｂ，２３１ｂ 下側押圧部
３２ 下側側方押圧部（第１側方押圧部）
３２ａ 係合面（第１係合面）
３３，２３３ カムドライバ（第１カム部）
３３ａ，２３３ａ 下側カム面（第１カム面）
１００ 金属板
１０１ 立壁部
１０２ 先端部
２３４ 上側側方押圧部（第２側方押圧部）
２３４ａ 上側係合面（第２係合面）
２４０ 膨出部（第２カム部）
２４０ａ テーパー面（第２カム面）
Ｆ 床面
Ｐ 金属管

Claims (6)

1. 金属板をＵ字状に曲げた後、金型によりＵ字開口側から押圧して円環状に加工して金属管を製造する際に、金属板をＵ字状に曲げる金属板加工装置であって、
   床面に設置された基台と、
   前記基台に対向して、該基台の上側に昇降可能に配置される昇降台と、
   前記基台上に固定され、下側に凹んだ下側凹部を有し、前記金属板が載置される下型と、
   前記昇降台に固定され、前記下型に載置された前記金属板を前記下側凹部に向かって押圧するパンチを有する上型とを備え、
   前記パンチは、
   前記下型に載置された前記金属板を、前記昇降台の下降動作により下向きに押圧する下側押圧部と、
   前記下側押圧部と前記下側凹部とにより前記金属板が挟持された状態で、前記下側凹部内に位置する前記金属板を該下側凹部の側壁に向かって押圧する第１側方押圧部と、
   を有することを特徴とする金属板加工装置。
2. 請求項１に記載の金属板加工装置において、
   前記パンチは、前記昇降台の下降動作に伴い、前記第１側方押圧部を前記下側凹部の側壁に向かって移動させる第１カム部を有し、
   前記第１側方押圧部は、前記第１カム部の第１カム面と係合する第１係合面を有することを特徴とする金属板加工装置。
3. 請求項２に記載の金属板加工装置において、
   前記第１カム部は、前記下側押圧部と前記下側凹部とで前記金属板が挟持された後、前記昇降台が下降動作したときに、前記上型に押圧されて下側に移動するように構成され、
   前記第１側方押圧部は、前記第１カム部が下側に移動したときに前記第１カム面に押圧されて、前記下側凹部の側壁に向かって移動するように構成されていることを特徴とする金属板加工装置。
4. 請求項２又は３に記載の金属板加工装置において、
   前記上型は、上側に向かって凹んだ上側凹部を有し、
   前記上側凹部の側壁は上側に凹んだ傾斜曲面を有しており、
   前記パンチは、前記下側押圧部と前記下側凹部とにより前記金属板が挟持されときに、当該金属板に形成される、上下方向に延びた一対の立壁部に対して、該各立壁部の先端部を前記上側凹部の前記傾斜曲面に向かってそれぞれ押圧する一対の第２側方押圧部を有することを特徴とする金属板加工装置。
5. 請求項４に記載の金属板加工装置において、
   前記上側凹部の上側端部は、前記昇降台の下降動作に伴い、前記各第２側方押圧部を前記上側凹部の前記傾斜曲面に向かって移動させる第２カム部を有し、
   前記各第２側方押圧部は、前記第２カム部の第２カム面と係合する第２係合面をそれぞれ有することを特徴とする金属板加工装置。
6. 請求項５に記載の金属板加工装置において、
   前記第１カム部は、前記下側押圧部と前記下側凹部とで前記金属板が挟持された後、前記昇降台が下降動作したときに、前記上型に押圧されて下側に移動するように構成され、
   前記第１側方押圧部は、前記第１カム部が下側に移動したときに前記第１カム面に押圧されて、前記下側凹部の側壁に向かって移動するように構成されていて、
   前記各第２側方押圧部は、前記第１カム部が下側に移動したときに、前記第２カム部の前記第２カム面に押圧されて、前記上側凹部の前記傾斜曲面に向かってそれぞれ移動するように構成されていることを特徴とする金属板加工装置。

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