JP7341424B2 - 金属管成形装置 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、金属管成形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、予め上側が開放するＵ字状に曲げられた金属製板材からなる被加工材の下側を収容する凹部を有する下型と、下型にセットされた被加工材の側面部を成形する２つの側部金型と、被加工材の上側部分を成形する中間金型とを備え、各側部金型で被加工材の両側面部をそれぞれ押圧した後、中間金型により被加工材の上側部分を成形する造管装置が開示されている。

特開２０１９－１０４０２５号公報

ところで、Ｕ字状に曲げられた金属板を円環状に加工する際には、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。このとき、金属板の端部のエッジにより前記金型の凹面が削り取られる摩耗（所謂かじり摩耗）の進行が懸念される。前記金型の凹面にかじり摩耗が進行すると、該凹面が変形して、最終的に成形される金属管の真円度が低下してしまうおそれがある。

特許文献１に記載の造管装置では、Ｕ字状の金属板の湾曲部に連続する一対の立壁部を、予め側部金型で接近させてＵ字開口を狭くすることで、かじり摩耗の量を減少させている。しかし、上型を３つに分割するため、各金型自体が複雑になるとともに、金型の分割部分のずれの管理が複雑になり、製造コストが増大するおそれがある。

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、金型のかじり摩耗を抑制するとともに、製造コストを出来る限り抑制することにある。

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字状に曲げられた予備加工品を、円環状に加工する円環加工装置を含む金属管成形装置を対象として、前記円環加工装置は、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、上側にＵ字開口が向いた状態の前記予備加工品の下側部分が載置される凹部を有する第１成形型と、前記昇降台に固定され、前記第１成形型に載置された前記予備加工品を上側から押圧する第２成形型と、を備え、前記第２成形型は、第２成形型本体と、前記第２成形型本体に対して左右方向にスライド移動可能でありかつ断面四分円状の円弧状凹部をそれぞれ有しかつ水平方向に離間して配置されかつ前記予備加工品の上側部分を成形する一対の割型と、を有し、前記一対の割型は、割型本体と、前記割型本体の下側の部分に設けられかつ前記円弧状凹部を有する上側ダイと、をそれぞれ有し、前記第２成形型本体は、左右方向の中央に位置しかつ下端が前記上側ダイよりも上側に位置しかつ前記予備加工品とは接触しない中央突出部を有し、前記一対の割型は、前記予備加工品のＵ字開口を閉じるように、互いに接近する方向に移動して、該予備加工品の一対の上側端部を側方から押圧するとともに、前記昇降台の下降動作により該予備加工品を下側に向かって押圧し、前記中央突出部は、前記一対の割型が互いに接近する方向に移動して、前記上側ダイ同士が当接した状態で、前記各割型本体と当接しかつ該各割型本体から力が入力される、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、前記一対の割型は、前記昇降台の下降動作により下降しながら、互いに接近する方向に移動することで、前記予備加工品の前記一対の上側端部を、側方から押圧すると同時に下側に向かって押圧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３の態様は、第１の態様において、前記一対の割型は、互いに接近する方向に移動して、前記予備加工品のＵ字開口を閉じるように、該予備加工品の一対の上側端部を側方から押圧した後、前記昇降台の下降動作により該予備加工品を下側に向かって押圧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１又は第２の態様において、前記第１成形型には、前記昇降台の下降動作に伴い、前記一対の割型を互いに接近する方向に水平に移動させるカム部が設けられている、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１～第３の態様のいずれか１つにおいて、前記一対の割型を互いに接近する方向に移動させる割型駆動装置と、前記割型駆動装置の作動を制御する制御装置と、を更に備え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１～第５の態様のいずれか１つにおいて、前記予備加工品における前記一対の上側端部は、互いに接近するように曲げられた先端湾曲部をそれぞれ有する、ことを特徴とする。

ここに開示された技術の第１の態様によると、予備加工品の一対の上側端部を側方から押圧することにより、該一対の上側端部を、Ｕ字開口を閉じるように変位させることができる。つまり、一対の上側端部は、従来のように、金型の凹部を摺動してＵ字開口を閉じるように変位するのではなく、側方からの押圧力により変位する。一対の上側端部がＵ字開口を閉じるように変位する際には、該一対の上側端部は僅かに下側に倒れるように変位する。これにより、一対の上側端部のエッジが割型の円弧状凹部を摺動して、該円弧状凹部が削り取られることが抑制される。この結果、ＵＯ成形により金属板を円環状に加工する際の金型のかじり摩耗を抑制することができる。

また、第２成形型において、実際に予備加工品を押圧する部分の分割数は２つであるため、装置の構成が簡易化されるとともに、各金型の分割部分のずれの管理が容易になり、製造コストを出来る限り抑制することができる。

ここに開示された技術の第２の態様によると、金型のかじり摩耗を抑制しつつ、効率良く予備加工品を円環状に成形することができる。これにより、金属管の生産性が向上されて、結果として製造コストを抑制することができる。

ここに開示された技術の第３の態様によると、予備加工品のＵ字開口を閉じるように一対の上側端部を変位させた後に、該予備加工品を下側に向かって押圧するため、一対の上側端部のエッジが割型の円弧状凹部を摺動する量を効果的に抑制することができる。これにより、金型のかじり摩耗をより効果的に抑制することができる。

ここに開示された技術の第４の態様によると、昇降台の下降動作に伴い、各割型を互いに接近させることができるため、各割型を移動させる駆動源を別途用意する必要がなく、製造コストをさらに効果的に抑制することができる。

ここに開示された技術の第５の態様によると、各割型を水平方向に移動させるタイミングを制御することができるため、予備加工品の一対の上側端部が割型の円弧状凹部に出来る限り接触しないような状態にしてから、予備加工品を下側に押圧するようにできる。これにより、金型のかじり摩耗を一層効果的に抑制することができる。

ここに開示された技術の第６の態様によると、一対の上側端部のそれぞれに先端湾曲部が形成されているため、各先端湾曲部の曲面と割型の円弧状凹部とをそれぞれ接触させるようにすることができる。これにより、一対の上側端部のエッジが割型の円弧状凹部に接触しないようにすることができるため、金型のかじり摩耗をより一層効果的に抑制することができる。

例示的な実施形態１に係るＯ曲げ装置の断面図であって、上型が上死点の位置にある状態を示す。 Ｕ曲げ装置の断面図であって、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、金属板を下型に載置した状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、パンチが金属板を押圧しながら下型の凹部に進入した状態を示す。 Ｕ曲げ装置の動作図であって、図４の状態から各湾曲形成部により各立壁部が押圧された状態を示す。 Ｏ曲げ装置の動作図であって、予備加工品が第１成形型に載置された状態を示す。 Ｏ曲げ装置の動作図であって、図６の状態から割型が予備加工品に接触した状態を示す。 Ｏ曲げ装置の動作図であって、図７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Ｏ曲げ装置の動作図であって、予備加工品が第１成形型に載置された状態を示す。 実施形態２に係るＯ曲げ装置の動作図であって、図９の状態から昇降台が下降した状態を示す。 実施形態２に係るＯ曲げ装置の動作図であって、図１０の状態から各割型が左右方向に移動した状態を示す。 実施形態２に係るＯ曲げ装置の動作図であって、図１１の状態から上型を下降させた状態を示す。

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及び図２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、平板状の金属板１００をＵ字状に曲げるＵ曲げ装置１０と、該Ｕ曲げ装置１０により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（円環加工装置）とを有する。図１はＯ曲げ装置５０であり、図２はＵ曲げ装置１０を示す。尚、以下の説明では、金属板１００をＵ字状に曲げる加工を単にＵ曲げ加工といい、金属板１００をＯ字状に曲げる加工を単にＯ曲げ加工という。また、以下の説明では、Ｕ曲げ加工後の金属板１００を予備加工品１５０ということがある。また、以下の説明では、上下方向及び左右方向について各図面に示す矢印に従って説明するが、これ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１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、例えば自動車のプロペラシャフト等に用いられる。

〈Ｕ曲げ装置〉
図２に示すように、Ｕ曲げ装置１０は左右対称に構成されている。Ｕ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、下型２０が固定される一方、昇降台１２には上型３０が固定されている。また、下型２０には、金属板１００を左右から押圧する一対のスライド型４０を有する。

下型２０は、下型本体２１と、下型本体２１の左右方向の中央に設けられた加工ダイ２２を有する。加工ダイ２２は、上側から下側に向かってＵ字状に凹むＵ字状凹部２３を有する。Ｕ字状凹部２３は、図２に示すように、上下方向に平行に真っ直ぐに伸びる一対の縦面部と、各縦面部の下側端部から互いに接近するように湾曲する一対の湾曲底面部とを有する。

加工ダイ２２のＵ字状凹部２３の左右方向の中央には、該Ｕ字状凹部２３の下端部から上側に突出したカウンターパンチ２４が配設されている。カウンターパンチ２４の上面は、下側に向かって凹んでいる。より具体的には、カウンターパンチ２４の上面の形状は、カウンターパンチ２４の上面が、Ｕ字状凹部２３の湾曲底面部と同じ高さ位置になったときに、一対の湾曲底面部と連続する形状をなしている。

下型２０の左右方向の中央には、カウンターパンチ２４と連結された下側エアシリンダ２５が内蔵されている。下側エアシリンダ２５は、カウンターパンチ２４を上側に向かって付勢する。また、下側エアシリンダ２５は、カウンターパンチ２４が上型３０により押圧されるときに、衝撃を吸収するクッションの役割を果たす。カウンターパンチ２４が上型３０のパンチ３２により押圧されたときには、下側エアシリンダ２５のシリンダロッド２５ａが、シリンダケース内に移動することで、カウンターパンチ２４が下側に移動する。

下型本体２１の左右方向の端部には、上側に向かって突出する一対のストッパ部２６がそれぞれ設けられている。詳しくは後述するが、各ストッパ部２６は、一対のスライド型４０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４０が過度に移動しないように、各スライド型４０の移動を制限するための部分である。

上型３０は、上型本体３１と、上型本体３１の左右方向の中央部分を上下に貫通するように配置されたパンチ３２とを有する。

パンチ３２は、ブロック状の本体部３３と、本体部３３の下面から下側に延びるロッド部３４と、ロッド部３４の下端部に設けられた押圧部３５と、本体部３３の上面から上側に向かってそれぞれ延びる一対のガイドピン３６とを有する。ロッド部３４は、本体部３３の左右方向の中央に設けられている。一対のガイドピン３６は、本体部３３の左右方向の両側端部にそれぞれ設けられている。

押圧部３５は、加工ダイ２２のＵ字状凹部２３に進入して金属板１００を押圧する部分である。押圧部３５は、断面が略長円形をなしている。具体的には、押圧部３５の周面は、加工ダイ２２のＵ字状凹部２３に対応する外縁形状をなす下面部３５ａと、下面部の左右の上側端部から上側に真っ直ぐ延びる一対の側面部３５ｂと、各側面部の上側端部から上側に向かって互いに接近するように湾曲した一対の上面部３５ｃとを有する。尚、図２では、便宜上、一対の側面部３５ｂのうち左側の側面部３５ｂのみ符号を記載し、一対の上面部３５ｃのうち右側の上面部３５ｃのみ符号を記載している。

上型本体３１の左右方向の中央には、本体部３３と連結された上側エアシリンダ３８が内蔵されている。上側エアシリンダ３８は、パンチ３２を下側に向かって付勢する。また、上側エアシリンダ３８は、押圧部３が金属板１００を押圧するときに、金属板１００からの反発荷重を吸収するクッションの役割を果たす。パンチ３２と加工ダイ２２とで金属板１００を挟持した状態で昇降台１２を下降させたときには、上側エアシリンダ３８のシリンダロッド３８ａがシリンダケース内に移動して、パンチ３２が上型本体３１に対して相対移動する。

上型本体３１の左右方向の両側部分には、一対のカム部３９がそれぞれ下側に向かって突設されている。図１に示すように、一対のカム部３９は左右対称となるように形成されている。詳しくは、左側のカム部３９のカム面３９ａは、右側に向かって上側に傾斜している。一方で、右側のカム部３９のカム面３９ａは、左側に向かって上側に傾斜している。詳しくは後述するが、各カム部３９は、昇降台１２の下降動作に伴い、各スライド型４０の湾曲形成部４２を互いに接近させるように、水平方向（左右方向）に移動させる部分である。各カム部３９の大きさは、金属板１００をパンチ３２と加工ダイ２２とで挟持した後で、スライド型４０が移動を開始するような大きさに設定されている。

一対のスライド型４０は、図１に示すように、下型２０に設けられている。図５に示すように、金属板１００がパンチ３２によりＵ字状凹部２３に向かって押圧されたときには当該金属板１００に、上下方向に延びた一対の立壁部１０１が形成される。各スライド型４０は、この立壁部１０１を左右方向から押圧する金型である。

左側のスライド型４０は、右側にスライド移動可能になっていて、図示しない付勢装置により、左側に付勢されるように構成されている。

左側のスライド型４０は、スライド型本体４１と、スライド型本体４１の右下部分に設けられた湾曲形成部４２とを有する。湾曲形成部４２は、図６に示すように、立壁部１０１を実際に左側から押圧する部分であり、該立壁部１０１の先端部１０１ａに、右側に湾曲した先端湾曲部１０３を形成する。湾曲形成部４２は、押圧部３５の上面部３５ｃの形状に対応するように凹んだ湾曲凹面部４２ａを有する。湾曲凹面部４２ａの曲率は、加工ダイ２２の湾曲底面部の曲率と略同じである。

左側のスライド型４０の左上面には、左側のカム部３９のカム面３９ａに沿って延びるように形成された係合面４３が形成されている。具体的には、係合面４３は、右側に上側に向かって傾斜している。左側のカム部３９のカム面３９ａと係合面４３とが係合した状態で、昇降台１２が下降したときには、左側のスライド型４０に右方向の力が作用する。この右方向の力により、該スライド型４０が右方向へ移動する。そして、湾曲形成部４２が金属板１００の立壁部１０１と当接したときには、前記右方向の力により、立壁部１０１をパンチ３２に押し付けて、該立壁部１０１を押圧する。

右側のスライド型４０の構成については、左側のスライド型４０と左右対称になっているため、詳細な説明を省略する。右側のスライド型４０の作動については、右側のカム部３９のカム面３９ａと右側のスライド型の係合面４３とが係合した状態で、昇降台１２が下降したときには、右側のスライド型４０に左方向の力が作用する。この左方向の力により、該スライド型４０が左方向へ移動する。そして、湾曲形成部４２が金属板１００の立壁部１０１と当接したときには、前記左方向の力により、立壁部１０１をパンチ３２に押し付けて、該立壁部１０１を押圧する。

〈Ｏ曲げ装置〉
図１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１成形型７０が固定される一方、昇降台５２には第２成形型８０が固定されている。

第１成形型７０は、第１成形型本体７１と、第１成形型本体７１の左右方向の中央に設けられた下側ダイ７２を有する。

第１成形型本体７１の左右方向の両側端部には、上側に向かって延びる側壁部が形成されている。左側の側壁部の右側及び右側の側壁部の左側には、カム部７３がそれぞれ設けられている。左側のカム部７３のカム面７３ａは右側に向かって下側に傾斜している。右側のカム部７３のカム面７３ａは左側に向かって下側に傾斜している。このカム部７３は、昇降台５２の下降動作に伴い、後述する一対の割型９０を互いに接近する方向に水平に移動させるカム部である。

下側ダイ７２は、上側から下側に向かって半円状に凹んだ半円状凹部７２ａを有する。半円状凹部７２ａには、上側にＵ字開口が向いた状態の予備加工品１５０の底壁部１０２（予備加工品の下側部分、図６参照）が載置される。

第２成形型８０は、第１成形型７０の下側ダイ７２に載置された予備加工品１５０を上側から押圧する金型である。第２成形型８０は、第２成形型本体８１と、第２成形型本体８１に対して左右方向にスライド移動可能に設けられた一対の割型９０とを有する。

第２成形型本体８１は、左右方向の両側端部に、下側に向かって延びる端側ストッパ部８２を有する。また、第２成形型本体８１は、左右方向の中央に、下側に向かって突出する中央突出部８３を有する。図１に示すように、中央突出部８３は、各端側ストッパ部８２よりも下側まで突出している。詳しくは後述するが、各端側ストッパ部８２は、一対の割型９０が互いに離れるように左右方向に移動する際に、各割型９０が過度に移動しないように、各割型９０の移動を制限するための部分である。また、中央突出部８３は、割型９０の後述する上側ダイ９２同士が当接する際に、上側ダイ９２同士の当接部分に過剰に力が集中しないように、割型９０の力を受ける部分である。

一対の割型９０は、互いに水平方向（左右方向）に離間して配置されかつ予備加工品１５０の上側部分を成形する。具体的には、一対の割型９０は、予備加工品１５０のＵ字開口を閉じるように、該予備加工品１５０の一対の先端部１０１ａを側方から押圧するとともに、昇降台５２の下降動作により該予備加工品１５０を下側に向かって押圧する。

左側の割型９０は、右側にスライド移動可能になっていて、図示しない付勢装置により、左側に付勢されるように構成されている。左側の割型９０は、左側の端側ストッパ部８２により、左側への移動を制限されている。左側の割型９０は、割型本体９１と、割型本体９１の右下部分に設けられた上側ダイ９２とを有する。

左側の割型本体９１は、左下の部分に、左側のカム部７３のカム面７３ａと係合する係合面９１ａを有する。左側のカム部７３のカム面７３ａと係合面９１ａとが係合した状態で、昇降台５２が下降したときには、左側の割型９０に右方向の力が作用する。この右方向の力により、左側の割型９０が右側の割型９０に接近するように右方向へ移動する。

左側の上側ダイ９２は、断面四分円状の円弧状凹部９２ａを有する。この円弧状凹部９２ａは、図８に示すように、下側ダイ７２の半円状凹部７２ａと協働して１つの円形を形成するように構成されている。

右側の割型９０の構成については、左側の割型９０と左右対称になっているため、詳細な説明を省略する。右側の割型９０の作動については、右側のカム部７３のカム面７３ａと右側の割型９０の係合面９１ａとが係合した状態で、昇降台５２が下降したときには、右側の割型９０に左方向の力が作用する。この左方向の力により、右側の割型９０が左側の割型に接近するように左方向へ移動する。

〈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３に示すように、金属板１００を型開き状態の下型２０と上型３０との間に搬入する。金属板１００は、左右方向の中央部分がＵ字状凹部２３の上に位置するように下型２０上に載置される。このとき、各スライド型４０は、初期位置に位置した状態となっている。また、カウンターパンチ２４は下側エアシリンダ２５により、Ｕ字状凹部２３の湾曲底面部よりも上側に突出した状態となっている。

次に、図３の状態から昇降台１２を下降動作させて、図４に示すように、金属板１００を、パンチ３２の押圧部３５により、Ｕ字状凹部２３に向かって押圧する。そして、パンチ３２の押圧部３５と加工ダイ２２（厳密には、加工ダイ２２とカウンターパンチ２４）とで金属板１００を挟持した状態にする。これにより、金属板１００には、左右に対向しかつ上下方向に伸びる一対の立壁部１０１と、各立壁部の下側の各端部を連結しかつ湾曲する底壁部１０２が形成される。各立壁部１０１の先端部１０１ａは、加工ダイ２２よりも上側にそれぞれ突出した状態となる。このとき、各スライド型４０と上型３０の各カム部３９とは、まだ接触していない。つまり、各スライド型４０は、まだ水平方向（左右方向）には移動していない。これは、各カム部３９の大きさを調整することで可能となる。

次に、図４の状態から昇降台１２を下降させて、上型３０の各カム部３９により各スライド型４０を押圧することで、各スライド型４０を互いに接近させるように水平方向（左右方向）に移動させる。そして、図５に示すように、各スライド型４０の湾曲形成部４２により、各立壁部１０１の先端部１０１ａを、押圧部３５の上面部３５ｃに向かってそれぞれ押圧する。これにより、各立壁部１０１の先端部１０１ａが、各上面部３５ｃと各湾曲形成部４２の湾曲凹面部４２ａとでそれぞれ挟持されて、各上面部３５ｃに沿って曲げられる。この結果、各立壁部１０１の先端部１０１ａに、互いに接近するように湾曲した先端湾曲部１０３が形成される。各先端湾曲部１０３の曲率は、底壁部１０２の曲率と略同じである。これにより、金属板１００が予備加工品１５０に加工される。尚、この先端湾曲部１０３の曲率と底壁部１０２の曲率とを比較したときの略同じとは、曲率が同じか又は僅かに小さい範囲である。

次いで、図５の状態から昇降台１２を上昇させて、上型３０を離型させる。このとき、予備加工品１５０の立壁部１０１は、スプリングバックにより互いに離れるように移動する。これにより、予備加工品１５０のＵ字開口が開いて、パンチ３２の押圧部３５が離型できるようになる。そして、上型３０を上死点まで上昇させた後は、予備加工品１５０を下型２０から取り出す。尚、各スライド型４０は、各ストッパ部２６により左右方向の移動が規制されて、初期位置に戻って待機した状態となる。

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により予備加工品１５０にＯ曲げ加工が施される。

まず、図６に示すように、第１成形型７０の下側ダイ７２に予備加工品１５０をセットする。予備加工品１５０は、底壁部１０２が下側ダイ７２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５２を下降させる。これにより、図７に示すように、左右の割型９０は、第１成形型７０の各カム部７３により左右方向の力を受けて、下側に移動するとともに、互いに接近する方向に移動する。このとき、各割型９０における上側ダイ９２の円弧状凹部９２ａと各先端湾曲部１０３の曲面とが当接する。これにより、左右の割型９０は、昇降台５２の下降動作により下降しながら、互いに接近する方向に移動することで、予備加工品１５０の一対の先端湾曲部１０３を、側方から押圧すると同時に下側に向かって押圧する。図７に示すように、各割型９０の上側ダイ９２が互いに接近するように移動するときには、予備加工品１５０における一対の先端部１０１ａは、Ｕ字開口が狭くなるように変位する。このとき、一対の先端湾曲部１０３は、更に僅かに下側に変位する。

また、図７に示すように、各割型９０の上側ダイ９２が互いに当接したときには、各上側ダイ９２の円弧状凹部９２ａが協働して１つの半円状凹部が形成される。図７に示すように、上側ダイ９２同士が当接したタイミングでは、各上側ダイ９２と下側ダイ７２との間には、所定の長さの隙間が形成された状態となる。

次いで、図７の状態から昇降台５２を更に下降させる。これにより、図８に示すように、予備加工品１５０は、各上側ダイ９２の円弧状凹部９２ａ及び下側ダイ７２の半円状凹部７２ａに押し付けられて、Ｏ字状に曲げ変形される。このとき、各割型９０は、中央突出部８３により案内されることで、左右方向にずれることなく、真っ直ぐ下側に移動することができる。その後、昇降台５２を上昇させて、各割型９０を含めて第２成形型８０を離型させる。これにより、Ｏ曲げ加工が完了する。

以上により、金属板１００から金属管Ｐが成形される。金属管Ｐが成形された後は、各先端湾曲部１０３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、左右の割型９０を互いに接近するように水平方向に移動させることで、予備加工品１５０の一対の先端湾曲部１０３（つまり先端部１０１ａ）を、側方からの押圧力によりＵ字開口を閉じるように変位させることができる。一対の先端湾曲部１０３がＵ字開口を閉じるように変位する際には、該一対の先端部１０１ａは僅かに下側に倒れるように変位する。これにより、一対の先端湾曲部１０３のエッジが割型９０の円弧状凹部９２ａを摺動して、該円弧状凹部９２ａが削り取られることが抑制される。この結果、ＵＯ成形により金属板１００を円環状に加工する際の、Ｏ曲げ装置５０の金型（特に、割型９０の上側ダイ９２）のかじり摩耗を抑制することができる。

したがって、本実施形態１では、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、基台５１上に固定され、上側にＵ字開口が向いた状態の予備加工品１５０の底壁部１０２が載置される半円状凹部７２ａを有する第１成形型７０と、昇降台５２に固定され、第１成形型７０に載置された予備加工品１５０を上側から押圧する第２成形型８０と、を備え、第２成形型８０は、断面四分円状の円弧状凹部９２ａをそれぞれ有しかつ水平方向に離間して配置されかつ予備加工品１５０の上側部分を成形する一対の割型９０を有し、一対の割型９０は、予備加工品１５０のＵ字開口を閉じるように、該予備加工品１５０の一対の先端湾曲部１０３（つまり先端部１０１ａ）を側方から押圧するとともに、昇降台５２の下降動作により該予備加工品１５０を下側に向かって押圧する。これにより、予備加工品１５０における一対の先端湾曲部１０３は、従来のように、金型の凹部を摺動してＵ字開口を閉じるように変位するのではなく、一対の割型９０による側方からの押圧力により変位する。一対の先端湾曲部１０３がＵ字開口を閉じるように変位する際には、該一対の先端湾曲部１０３は僅かに下側に倒れるように変位する。これにより、一対の先端湾曲部１０３のエッジが割型９０の円弧状凹部９２ａを摺動して、該円弧状凹部９２ａが削り取られることが抑制される。この結果、ＵＯ成形により金属板１００を円環状に加工する際の、Ｏ曲げ装置５０の金型のかじり摩耗を抑制することができる。

また、第２成形型８０において、割型９０の分割数は２つであるため、装置の構成が簡易化されるとともに、各割型９０の分割部分のずれの管理が容易になり、製造コストを出来る限り抑制することができる。

また、本実施形態１では、一対の割型９０は、昇降台５２の下降動作により下降しながら、互いに接近する方向に移動することで、予備加工品１５０の一対の先端湾曲部１０３を、側方から押圧すると同時に下側に向かって押圧するように構成されている。これにより、Ｏ曲げ装置５０の金型のかじり摩耗を抑制しつつ、効率良く予備加工品１５０を円環状（断面Ｏ字状）に成形することができる。これにより、金属管Ｐの生産性が向上されて、結果として製造コストを抑制することができる。

また、本実施形態１では、第１成形型７０には、昇降台５２の下降動作に伴い、一対の割型９０を互いに接近する方向に水平に移動させるカム部７３が設けられている。昇降台５２の下降動作に伴い、各割型９０を互いに接近させることができるため、各割型９０を移動させる駆動源を別途用意する必要がなく、製造コストをさらに効果的に抑制することができる。

また、本実施形態１では、予備加工品１５０における一対の先端部１０１ａは、互いに接近するように曲げられた先端湾曲部１０３をそれぞれ有する。これにより、割型９０の円弧状凹部９２ａと各先端湾曲部１０３の曲面とをそれぞれ接触させるようにすることができる。この結果、一対の先端部１０１ａのエッジが割型９０の円弧状凹部９２ａに接触しないようにすることができるため、Ｏ曲げ装置５０の金型のかじり摩耗をより一層効果的に抑制することができる。

（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、Ｏ曲げ装置２５０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に係るＯ曲げ装置２５０は、割型９０をカム部により移動させるのではなく、割型駆動装置２５３により移動させる点で、前記実施形態１とは異なる。

割型駆動装置２５３は、図９に示すように、一対の割型９０に対応して、左右に１つずつ設けられている。各割型駆動装置２５３は、例えば流体シリンダで構成することができる。

Ｏ曲げ装置２５０は、図９に示すように、第２成形型８０の第１成形型７０に対する上下方向の位置を検知する位置センサ２５４が設けられている。位置センサ２５４は、例えば赤外線レーダで構成されていて、第１成形型７０との相対距離を測ることで第２成形型８０の位置を検知する。位置センサ２５４は、昇降台５２の昇降動作により、第２成形型８０と一緒に上下動する。尚、位置センサ２５４は、接触センサで構成されていてもよい。この場合、第１成形型７０に位置センサ２５４が接触する接触部を設けて、位置センサ２５４と該接触部とが接触したときに、第１成形型７０の上下方向の位置が分かるようにする必要がある。

Ｏ曲げ装置２５０は、図９に示すように、各割型駆動装置２５３を作動制御する制御装置２５５を有する。本実施形態２において、制御装置２５５は、周知のマイクロコンピュータをベースとするコントローラーであって、プログラムを実行する中央演算処理装置（Central Processing Unit：ＣＰＵ）と、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）により構成されてプログラム及びデータを格納するメモリと、電気信号の入出力をする入出力バスとを備えている。各割型駆動装置２５３だけでなく昇降台５２の昇降動作も制御する。制御装置２５５は、位置センサ２５４からのセンサ信号が入力されるようになっている。制御装置２５５は、位置センサ２５４からのセンサ信号に基づいて、昇降台５２及び各割型駆動装置２５３を作動制御する。

次に、本実施形態２に係るＯ曲げ装置２５０により、予備加工品３５０から金属管Ｐを成形する方法について説明する。

まず、図９に示すように、第１成形型７０の下側ダイ７２に予備加工品３５０をセットする。予備加工品３５０は、底壁部１０２が下側ダイ７２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。この予備加工品３５０は、前記実施形態１における予備加工品３５０とは異なり、一対の立壁部３０１の先端部３０１ａに先端湾曲部が形成されていない。

次に、図９の状態から昇降台５２を下降させる。そして、図１０に示すように、制御装置２５５は、第１成形型７０と第２成形型８０との間の距離が所定距離Ｌに近づくにつれて、一対の割型９０を互いに近づく方向に移動させるように、各割型駆動装置２５３を作動させる。そして、図１１に示すように、第１成形型７０と第２成形型８０との間の距離が所定距離Ｌになったときには、各割型９０の上側ダイ９２同士が当接する。尚、この所定距離Ｌは、一対の割型９０の上側ダイ９２と予備加工品３５０の一対の先端部３０１ａとが、僅かに接触しかつ水平方向（左右方向）に重複する距離である。また、上側ダイ９２同士が当接したか否かは、例えば、割型駆動装置２５３にかかる負荷に基づいて検知することができる。

続いて、制御装置２５５は、図１１の状態から昇降台５２を更に下降させる。これにより、図１２に示すように、予備加工品３５０は、各上側ダイ９２の円弧状凹部９２ａ及び下側ダイ７２の半円状凹部７２ａに押し付けられて、Ｏ字状に曲げ変形される。その後、昇降台５２を上昇させて、各割型９０を含めて第２成形型８０を離型させる。これにより、Ｏ曲げ加工が完了する。

以上により、金属板１００から金属管Ｐが成形される。金属管Ｐが成形された後は、各先端部３０１ａ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。

したがって、本実施形態２に係るＯ曲げ装置２５０は、一対の割型９０を互いに接近する方向に移動させる割型駆動装置２５３と、割型駆動装置２５３の作動を制御する制御装置２５５とを有する。これにより、各割型９０を水平方向に移動させるタイミングを制御することができるため、予備加工品２５０の一対の先端部３０１ａが割型９０の円弧状凹部９２ａに出来る限り接触しないような状態にしてから、予備加工品２５０を下側に押圧するようにできる。この結果、Ｏ曲げ装置２５０の第２成形型８０のかじり摩耗を効果的に抑制することができる。

（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、第１成形型７０に設けたカム部７３により割型９０を水平方向に移動させていた。これに限らず、実施形態１のように、予備加工品１５０の一対の先端部１０１ａを、側方から押圧すると同時に下側に向かって押圧するような構成であっても、実施形態２のように、一対の割型駆動装置２５３と制御装置２５５により割型９０を水平方向に移動させてもよい。

また、前述の実施形態２では、一対の先端部３０１ａに先端湾曲部が設けられていない予備加工品３５０を加工の対象としていた。これに限らず。実施形態１のように、一対の先端部１０１ａに先端湾曲部１０３が設けられた予備加工品１５０を加工の対象としてもよい。

また、前述の実施形態２では、制御装置２５５は、昇降台５２を下降させると同時に一対の割型９０を互いに近づく方向に移動させるように、各割型駆動装置２５３を作動させていた。これに限らず、各割型駆動装置２５３を作動させずに、第１成形型７０と第２成形型８０との間の距離が所定距離Ｌになったときに、昇降台５２の下降動作を一時的に停止させて、その後、一対の割型９０を互いに近づく方向に移動させるように、各割型駆動装置２５３を作動させてもよい。

また、前述の実施形態では、Ｏ曲げ加工の際に円柱状の中子を用いていなかったが、該円柱状の中子を用いてもよい。これにより、金属管Ｐの真円度を一層向上せることができる。

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字状に曲げられた予備加工品を、円環状に加工する円環加工装置を含む金属管成形装置として有用である。

１ 金属管成形装置
５０ Ｏ曲げ装置（円環加工装置）
５１ 基台
５２ 昇降台
７０ 第１成形型
７２ａ 半円状凹部
７３ カム部
８０ 第２成形型
９０ 割型
９２ａ 円弧状凹部
１００ 金属板
１０１ａ 先端部（予備加工品の上側端部）
１０２ 底壁部（予備加工品の下側部分）
１０３ 先端湾曲部
１５０ 予備加工品
２５０ Ｏ曲げ装置（円環加工装置）
２５３ 割型駆動装置
２５５ 制御装置
３０１ａ 先端部（予備加工品の上側端部）
３５０ 予備加工品
Ｐ 金属管

Claims (6)

1. 金属板をＵ字状に曲げられた予備加工品を、円環状に加工する円環加工装置を含む金属管成形装置であって、
   前記円環加工装置は、
   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、上側にＵ字開口が向いた状態の前記予備加工品の下側部分が載置される凹部を有する第１成形型と、
   前記昇降台に固定され、前記第１成形型に載置された前記予備加工品を上側から押圧する第２成形型と、
   を備え、
   前記第２成形型は、
   第２成形型本体と、
   前記第２成形型本体に対して左右方向にスライド移動可能でありかつ断面四分円状の円弧状凹部をそれぞれ有しかつ水平方向に離間して配置されかつ前記予備加工品の上側部分を成形する一対の割型と、
   を有し、
   前記一対の割型は、
   割型本体と、
   前記割型本体の下側の部分に設けられかつ前記円弧状凹部を有する上側ダイと、
   をそれぞれ有し、
   前記第２成形型本体は、左右方向の中央に位置しかつ下端が前記上側ダイよりも上側に位置しかつ前記予備加工品とは接触しない中央突出部を有し、
   前記一対の割型は、前記予備加工品のＵ字開口を閉じるように、互いに接近する方向に移動して、該予備加工品の一対の上側端部を側方から押圧するとともに、前記昇降台の下降動作により該予備加工品を下側に向かって押圧し、
   前記中央突出部は、前記一対の割型が互いに接近する方向に移動して、前記上側ダイ同士が当接した状態で、前記各割型本体と当接しかつ該各割型本体から力が入力されることを特徴とする金属管成形装置。
2. 請求項１に記載の金属管成形装置において、
   前記一対の割型は、前記昇降台の下降動作により下降しながら、互いに接近する方向に移動することで、前記予備加工品の前記一対の上側端部を、側方から押圧すると同時に下側に向かって押圧するように構成されていることを特徴とする金属管成形装置。
3. 請求項１に記載の金属管成形装置において、
   前記一対の割型は、互いに接近する方向に移動して、前記予備加工品のＵ字開口を閉じるように、該予備加工品の一対の上側端部を側方から押圧した後、前記昇降台の下降動作により該予備加工品を下側に向かって押圧するように構成されていることを特徴とする金属管成形装置。
4. 請求項１又は２に記載の金属管成形装置において、
   前記第１成形型には、前記昇降台の下降動作に伴い、前記一対の割型を互いに接近する方向に水平に移動させるカム部が設けられていることを特徴とする金属管成形装置。
5. 請求項１～３のいずれか１つに記載の金属管成形装置において、
   前記円環加工装置は、
   前記一対の割型を互いに接近する方向に移動させる割型駆動装置と、
   前記割型駆動装置の作動を制御する制御装置と、
   を更に備えることを特徴とする金属管成形装置。
6. 請求項１～５のいずれか１つに記載の金属管成形装置において、
   前記予備加工品における前記一対の上側端部は、互いに接近するように曲げられた先端湾曲部をそれぞれ有することを特徴とする金属管成形装置。

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