JP7406227B2 - 金属板加工装置及び金属板加工方法 - Google Patents

Description

ここに開示された技術は、金属板加工装置及び金属板加工方法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、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。このとき、金属板の端部のエッジが該金型の凹面に摺動しながら加工が進行する。このため、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）が進行してしまう。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、各金型の分割部分にずれが生じるおそれがあり、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。

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、円環加工装置の金型のかじり摩耗を抑制するとともに、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、前記金属板をＵ字状に曲げる前に該金属板を平板の状態からＣ字状に曲げる金属板加工装置を対象として、下側に凹んだ第１凹部を有し、前記金属板が載置される第１下型と、前記第１下型に載置された前記金属板を前記第１凹部に向かって押圧する第１パンチを有する第１上型とを備え、前記第１凹部の横断面形状は、幅方向の両側端部にそれぞれ設けられ、前記金属板の幅方向の両端部にそれぞれ湾曲形状を形成するための端側曲部と、幅方向の中央に設けられ、前記金属板の幅方向の中央に湾曲形状を形成するための中央曲部と、を有し、前記端側曲部は、前記金属板の両端部の全体が湾曲形状となるように、幅方向の外側に向かって上側に湾曲している、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、前記第１凹部の横断面形状において、前記各端側曲部と前記中央曲部との間の部分は、それぞれ、前記端側曲部と前記中央曲部とを繋ぐように延びる傾斜部となっている、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２の態様において、前記金属板をＣ字状に曲げた後、該金属板をＵ字状に曲げるＵ曲げ装置は、下側に凹んだ第２凹部を有し、Ｃ字状に曲げられた金属板が載置される第２下型と、前記第２下型に載置された前記金属板を前記第２凹部に向かって押圧する第２パンチを有する第２上型と、を有し、さらに前記Ｕ曲げ装置は、前記第２パンチによりＵ字状に曲げた後、該Ｕ字状の金属板の両側端部を前記第２上型により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、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、前記金属板をＵ字状に曲げる前に該金属板を平板の状態からＣ字状に曲げる金属板加工方法を対象として、下側に凹んだ凹部を有する下型に平板状の前記金属板を載置する載置工程と、前記下型に載置された平板状の前記金属板を前記凹部に向かって押圧する押圧工程とを含み、前記押圧工程は、前記金属板の幅方向の両側端部と前記金属板の幅方向の中央とにそれぞれ湾曲部を形成する工程であり、前記押圧工程はまた、前記金属板の幅方向の両側端部の全体を湾曲させる工程である、ことを特徴とする。

ここに開示された技術の第１及び第４の態様によると、Ｃ曲げ加工された金属板は、幅方向の両側端部と幅方向の中央とに湾曲形状を有する。金属板が幅方向の両側端部に湾曲形状を有することにより、Ｕ曲げ加工したときには、Ｕ字状の金属板の各先端部分がそれぞれ湾曲した状態となる。これにより、円環加工装置により円環状に加工する際には、円環加工装置の金型を各先端部分の曲面と接触させることができるようになる。円環加工装置の金型が各先端部分の曲面に接触すれば、該金型が金属板の先端部により削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、円環加工装置の金型のかじり摩耗を抑制することができる。

また、金属板が幅方向の中央に湾曲形状を有することにより、Ｕ曲げ装置でのＵ曲げを円滑に行うことができる。また、金属板の幅方向の中央を予め湾曲させておくことにより、Ｕ曲げ後の金属板がスプリングバックによりＵ字開口が開く等の変形してしまうことを出来る限り抑制することができる。これにより、Ｕ曲げ後の金属板の形状安定性が向上して、円環加工装置での加工を安定して行うことができる。この結果、成形される金属管の真円度を向上させることができる。

ここに開示された技術の第２の態様によると、傾斜部を有する形状とすることで、第１凹部の全体を曲面とする場合と比較して、各端側曲部及び中央曲部の曲率を大きくすることができる。これにより、金属板を円環加工装置により円環状に加工する際に、円環加工装置の金型を各先端部分の曲面と接触させやすくなる。この結果、ＵＯ成形により金属板を円環状に加工する際の、円環加工装置の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３の態様によると、Ｃ曲げ装置により形成される湾曲形状の曲率がスプリングバック等により低下していたとしても、該湾曲形状の曲率をＵ曲げ装置によりある程度戻すことができる。また、第２下型の反発荷重と第２上型の押圧力により金属板全体をある程度湾曲させることができる。これらにより、金属板を円環加工装置により円環状に加工する際に、円環加工装置の金型を金属板に形成された曲面と接触させやすくなる。したがって、ＵＯ成形により金属板を円環状に加工する際の、円環加工装置の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。

例示的な実施形態に係る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。 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。 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。 Ｃ曲げ装置により形成された第１予備加工品を示す断面図である。 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、図８の状態から第２上型により第１予備加工品の両側端部を押圧する状態を示す。 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１０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１１の状態からＯ曲げが完了した状態を示す。

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。

図１～図３は、本実施形態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、平板状の金属板１００をＣ字状に曲げて第１予備加工品１５０を得るＣ曲げ装置１０（金属板加工装置）と、第１予備加工品１５０をＵ字状に曲げて第２予備加工品１５１を得るＵ曲げ装置２０と、第２予備加工品１５１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。図１はＣ曲げ装置１０を示し、図２はＵ曲げ装置２０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１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１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１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２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を有する。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の側壁に押しつけるための一対の側部押圧部３２と、各側部押圧部３２を左右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を押圧する押圧部３１ｂとを有する。詳細な図示は省略するが、ロッド部３１ａは、第２上型２５内に設けられたエアシリンダと連結されている。ロッド部３１ａは前記エアシリンダ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、エアシリンダの付勢力に抗して、第２上型２５に対して相対移動するようになっている。押圧部３１ｂは、図２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。図２のように、ロッド部３１ａの軸心に沿って切断したときの押圧部３１ｂの曲面の曲率は、第２凹部２４の横断面における下側端部の曲率と等しい。押圧部３１ｂの上側の面は左右に水平に広がっている。

各側部押圧部３２は、カムドライバ３３により押圧される係合面３２ａをそれぞれ有している。各側部押圧部３２は、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に移動して、第１予備加工品１５０を押圧する。図示は省略するが、各側部押圧部３２は、バネ等により互いに近づく方向に付勢されている。詳しくは後述するが、側部押圧部３２は、第１予備加工品１５０が第２パンチ本体３１により第２凹部２４に向かって押圧されてＵ字状に曲げられた後、第１予備加工品１５０を第２凹部２４の側壁に向かって押圧する。

カムドライバ３３は、下端部に側部押圧部３２の係合面３２ａを押圧するテーパー部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。詳しくは後述するが、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。

〈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の後述するカム部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カム部７０を有する。各カム部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。左側のカム部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。右側のカム部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。内側及び外側カム面７１，７２の傾斜角度は同じである。また、カム部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、内側及び外側カム面７１，７２の傾斜角度と同じである。詳しくは後述するが、このカム部７０はスライド型６０を作動させるためのカム部７０である。

各スライド型６０は、カム部７０が入り込む係合部６１と、第２予備加工品１５１を押圧する円弧状押圧部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にカム部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とカム部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にカム部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とカム部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。

円弧状押圧部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、左側の円弧状押圧部６２は左側に凹んだ円弧状をなしており、右側の円弧状押圧部６２は右側に凹んだ円弧状をなしている。各円弧状押圧部６２は、カム部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図４～図１２を参照しながら説明する。尚、図を見やすくするために、各図面のスケールを適宜調整しているため、第１予備加工品１５０及び第２予備加工品１５１の大きさが一致しないことがある。

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。この結果、図６に示すような第１予備加工品１５０が形成される。

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７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７の状態から昇降台２２を下降動作させて、図８に示すように、第１予備加工品１５０を、第２パンチ３０の押圧部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異する。

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により各側部押圧部３２の係合面３２ａが押圧され、各側部押圧部３２が互いに離れる方向に移動する。これにより、第１予備加工品１５０の各直線部１５０ｃが第２凹部２４に押しつけられる。この結果、各直線部１５０ｃにおける中央湾曲部１５０ｂの近傍部分が曲げられる。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に押圧される。これにより、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、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。

また、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と各カム部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の状態から昇降台５２をさらに下降させると、各スライド型６０は、第３上型５６の各カム部７０により左右方向の力を受けて、互いに接近する方向に移動する。これにより、第２予備加工品１５１は、各スライド型６０からＵ字開口を閉じるような左右方向の力を受ける。このとき、このスライド型６０からの力により第２予備加工品１５１が変形する結果、第２予備加工品１５１と上側円弧状凹部５７との間に隙間が形成されてもよい。

そして、図１２に示すように、各カム部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の円弧状押圧部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が各カム部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、本実施形態では、Ｃ曲げ装置１０により金属板１００から第１予備加工品１５０を成形することで、第２予備加工品１５１の成形時に端側湾曲部１５０ａを形成することができる。これにより、Ｏ曲げ装置５０によりＯ曲げ加工するときには、第２予備加工品１５１の各先端のエッジ部分は上側円弧状凹部５７に当接せずに、端側湾曲部１５０ａの曲面が上側円弧状凹部５７に当接する。この結果、第３上型５６が第２予備加工品１５１の各先端により削り取られにくくなり、第２予備加工品１５１を円環状に加工する際の、Ｏ曲げ装置５０の金型（特に、第３上型５６）のかじり摩耗を抑制することができる。

尚、前述の実施形態では、左右一対のスライド型６０により第２予備加工品１５１のＵ字開口を閉じながら、上側円弧状凹部５７を第２予備加工品１５１に接触させていた。しかし、スライド型６０がない構成であっても、前述の効果を得ることができる。すなわち、スライド型６０が設けられていない場合でも、第３上型５６の上側円弧状凹部には端側湾曲部１５０ａの曲面を当接させることができる。このため、前記上側円弧状凹部により第２予備加工品１５１を押圧する際に、該第３上型５６にかじり摩耗が生じるのを抑制することができる。

したがって、本実施形態では、Ｕ曲げ装置２０によりＵ曲げ加工を行う前に金属板１００をＣ字状に曲げるＣ曲げ装置１０を備え、Ｃ曲げ装置１０は、下側に凹んだ第１凹部１４を有し、金属板１００が載置される第１下型１３と、第１下型１３に載置された金属板１００を第１凹部１４に向かって押圧する第１パンチ１６を有する第１上型１５と、を有し、第１凹部１４の横断面形状は、幅方向の両側端部にそれぞれ設けられ、金属板１００の幅方向の両端部にそれぞれ端側湾曲部１５０ａを形成するための端側曲部１４ａと、幅方向の中央に設けられ、金属板１００の幅方向の中央に中央湾曲部１５０ｂを形成するための中央曲部１４ｂと、を有する。これにより、金属板１００（第１予備加工品１５０）が端側湾曲部１５０ａを有することにより、Ｕ曲げ加工したときには、Ｕ字状の金属板１００（第２予備加工品１５１）の各先端部分がそれぞれ湾曲した状態となる。これにより、Ｏ曲げ装置５０により円環状に加工する際には、Ｏ曲げ装置５０の第３上型５６を各先端部分の曲面と接触させることができるようになる。Ｏ曲げ装置５０の第３上型５６が各先端部分の曲面に接触すれば、該第３上型が金属板１００の先端部により削られることを抑制することができる。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、金属板１００が幅方向の中央に中央湾曲部１５０ｂを有することにより、Ｕ曲げ装置２０でのＵ曲げを円滑に行うことができる。また、金属板１００の幅方向の中央を予め湾曲させておくことにより、Ｕ曲げ後の金属板１００がスプリングバックによりＵ字開口が開く等の変形してしまうことを出来る限り抑制することができる。これにより、Ｕ曲げ後の金属板１００（第２予備加工品１５１）の形状安定性が向上して、Ｏ曲げ装置５０での加工を安定して行うことができる。この結果、成形される金属管Ｐの真円度を向上させることができる。

また、本実施形態では、第１凹部１４の横断面形状において、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とを繋ぐように延びる下側傾斜部１４ｃとなっている。下側傾斜部１４ｃを有する形状とすることで、第１凹部１４の全体を曲面とする場合と比較して、各端側曲部１４ａ及び中央曲部１４ｂの曲率を大きくすることができる。これにより、金属板１００をＯ曲げ装置５０により円環状に加工する際に、Ｏ曲げ装置５０の第３上型５６を各先端部分の曲面と接触させやすくなる。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より効果的に抑制することができる。

また、本実施形態では、Ｕ曲げ装置２０は、下側に凹んだ第２凹部２４を有し、Ｃ曲げ装置１０により加工されたＣ字状の金属板１００（第１予備加工品１５０）が載置される第２下型２３と、第２下型２３に載置された金属板１００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とを有し、さらにＵ曲げ装置２０は、第２パンチ３０によりＵ字状に曲げた後、該Ｕ字状の金属板１００の両側端部を第２上型２５により押圧するように構成されている。これにより、Ｃ曲げ装置１０により形成される端側湾曲部１５０ａの曲率がスプリングバック等により低下していたとしても、端側湾曲部１５０ａの曲率をＵ曲げ装置によりある程度戻すことができる。また、第２下型２３の反発荷重と第２上型２５の押圧力により金属板１００全体（第１予備加工品１５０）をある程度湾曲させることができる。これらにより、金属板１００をＯ曲げ装置５０により円環状に加工する際に、Ｏ曲げ装置５０の第３上型５６を金属板１００に形成された曲面と接触させやすくなる。したがって、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一層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、前述の実施形態では、第１凹部１４の横断面形状において、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とを繋ぐように延びる下側傾斜部１４ｃとなっていた。これに限らず、第１予備加工品１５０に端側湾曲部１５０ａと中央湾曲部１５０ｂとが形成されるのであれば、各端側曲部１４ａと中央曲部１４ｂとの間の部分が湾曲していてもよい。

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、前記金属板をＵ字状に曲げる前に該金属板をＣ字状に曲げる金属板加工装置として有用である。

１０ Ｃ曲げ装置（金属板加工装置）
１３ 第１下型
１４ 第１凹部
１４ａ 端側曲部
１４ｂ 中央曲部
１４ｃ 下側傾斜部
１５ 第１上型
１６ 第１パンチ
２０ Ｕ曲げ装置
２３ 第２下型
２４ 第２凹部
２５ 第２上型
３０ 第２パンチ
５０ Ｏ曲げ装置
１００ 金属板
１５０ 第１予備加工品（Ｃ字状の金属板）
１５１ 第２予備加工品（Ｕ字状に曲げられた金属板）
Ｐ 金属管

Claims (4)

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、前記金属板をＵ字状に曲げる前に該金属板を平板の状態からＣ字状に曲げる金属板加工装置であって、
   下側に凹んだ第１凹部を有し、前記金属板が載置される第１下型と、
   前記第１下型に載置された前記金属板を前記第１凹部に向かって押圧する第１パンチを有する第１上型とを備え、
   前記第１凹部の横断面形状は、
   幅方向の両側端部にそれぞれ設けられ、前記金属板の幅方向の両端部にそれぞれ湾曲形状を形成するための端側曲部と、
   幅方向の中央に設けられ、前記金属板の幅方向の中央に湾曲形状を形成するための中央曲部と、
   を有し、
   前記端側曲部は、前記金属板の両端部の全体が湾曲形状となるように、幅方向の外側に向かって上側に湾曲してい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、
   前記第１凹部の横断面形状において、前記各端側曲部と前記中央曲部との間の部分は、それぞれ、前記端側曲部と前記中央曲部とを繋ぐように延びる傾斜部となってい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、
   前記金属板をＣ字状に曲げた後、該金属板をＵ字状に曲げるＵ曲げ装置は、
   下側に凹んだ第２凹部を有し、Ｃ字状に曲げられた金属板が載置される第２下型と、
   前記第２下型に載置された前記金属板を前記第２凹部に向かって押圧する第２パンチを有する第２上型と、
   を有し、
   さらに前記Ｕ曲げ装置は、前記第２パンチによりＵ字状に曲げた後、該Ｕ字状の金属板の両側端部を前記第２上型により押圧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. 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、前記金属板をＵ字状に曲げる前に該金属板を平板の状態からＣ字状に曲げる金属板加工方法であって、
   下側に凹んだ凹部を有する下型に平板状の前記金属板を載置する載置工程と、
   前記下型に載置された平板状の前記金属板を前記凹部に向かって押圧する押圧工程とを含み、
   前記押圧工程は、前記金属板の幅方向の両側端部と前記金属板の幅方向の中央とにそれぞれ湾曲部を形成する工程であり、
   前記押圧工程はまた、前記金属板の幅方向の両側端部の全体を湾曲させる工程であることを特徴とする金属板加工方法。

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