JPH06277764A - 金属部材の曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 固定金型１と、ジャイロ金型２と、これらの
金型１，２の間に配設され、ワークＰを所定温度に加熱
する高周波加熱コイル３とを備えた曲げ加工装置におい
て、ワークＰが必要以上に加熱されないようにして、そ
の過時効を防止し、曲げ加工後のワークの耐力、伸びを
向上させること。 【構成】 ワークＰの曲げ半径Ｒを固定金型１の中心か
らジャイロ金型２の中心までの距離Ｉに基づいて検知す
る曲げ半径検知装置４を設け、この検知装置４で検知し
たワークＰの曲げ半径Ｒが小さくなるほど上記ワークＰ
に対する加熱温度が高くなるように高周波加熱コイル３
の温度を制御する構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、固定金型に挿通され
た、たとえばアルミニウム押出材等の金属部材からなる
ワークをその軸方向に押圧しながら、三次元方向に変位
可能なジャイロ金型によって所定の曲率の曲げ加工を行
うための曲げ加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種金属部材の曲げ加工装置と
して、固定型と回転アーム式曲げ型との間に高周波加熱
コイルを配設することにより、アルミニウム材のワーク
を高周波加熱して曲げ加工部のみを加熱して曲げ加工し
やすくしたものが知られている（たとえば特開昭５８−
９３５１６号公報参照） また、この他、固定金型と三次元方向に転向及び変位可
能なジャイロ金型とを備えたマルチベンダーと称される
装置において、上記両金型内面部に冷却油を供給するこ
とにより、ワークの焼付きやかじりを防止するタイプの
ものがある（たとえば特開平３−６６４１９号公報参
照）。

【０００３】すなわち、図３は上記マルチベンダー装置
と称される曲げ加工装置Ａ′を示し、１はワーク挿通孔
１ａを有する固定金型、２は上記固定金型１の側方に、
たとえば、三次元方向に転向及び変位可能に配設されか
つ、ワーク導通孔２ａを有するジャイロ金型、Ｐは曲げ
加工される金属管等のワークである。

【０００４】そして、この金属部材の曲げ加工装置Ａ′
では、ワークＰの後端を矢印のように軸方向に押圧しな
がらワークＰを固定金型１のワーク導通孔１ａとジャイ
ロ金型２のワーク導通孔２ａを通過させ、上記固定金型
１に対するジャイロ金型２の相対的移動によってワーク
Ｐが所定の曲率で曲げ加工されるようになっている。と
ころが、上記曲げ加工装置Ａ′の場合、ワークＰがたと
えばアルミニウム押出材等の金属管のように降伏点が低
くかつ伸びが小さい素材でできていると、図４に示すよ
うに押圧部が加圧力に耐え切れずに塑性変形して座屈Ｂ
を発生したり、あるいはワークＰの曲げ方向外側に伸び
不足による割れＣが発生したり、所定の曲げ加工ができ
ないという不都合がある。

【０００５】そこで、上記不都合を解決する曲げ加工装
置として、たとえば図５に示すような装置が考えられ
る。すなわち、この装置は前者の従来技術に示される高
周波加熱に着目し、固定金型１とジャイロ金型２との間
にワークＰの曲げ加工部を加熱するための高周波加熱コ
イル３を配設したものである。

【０００６】そして、上記装置によれば、高周波加熱コ
イル３によりワークＰの曲げ加工部のみが加熱されて、
この曲げ加工部の変形抵抗が下がるため、加圧力が小さ
くなって（加圧部は加熱していないので押圧部の降伏点
は下がっていない）、より曲げやすくなって、座屈Ｂの
発生が防止される。また、加熱することによってワーク
Ｐである金属管の伸びが上昇するため、伸び不足による
割れＣの発生も防止することができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記装置を
用いて所定の曲げ加工する場合には、図６で示すワーク
の曲げ半径Ｒと、固定金型１とジャイロ金型２の距離Ｌ
との間の幾何学的関係として、式Ｒ≦Ｌを満足させる必
要がある。

【０００８】したがって、曲げ半径Ｒの小さい曲げ加工
を行うときには、必ず、固定金型１とジャイロ金型２と
の距離Ｌを小さくしなければならず、このような状態で
曲げ加工を行うと、Ｌの値が小さいために、高周波加熱
コイル３から発生する磁束が固定金型１やジャイロ金型
２側に伝播しやすく、これらの両金型１，２が加熱され
て高温状態となりやすい。そして、両金型１，２が高温
に加熱されると、両金型１，２の強度が低下し（特に固
定金型１での強度低下が顕著）、あるいはこれらの両金
型１，２とワークＰとの間でかじりが発生してワークＰ
の一部が剥離したり、ワークＰが焼付きを起こしたりす
るという不具合が生じる。また、特にワークＰがアルミ
ニウム材であり、両金型１，２が鋼材である場合には、
これら材料特性値の違いによりワークＰは両金型１，２
の約１０倍もの温度上昇が引き起こされることになる。

【０００９】さらに、高周波加熱コイル３によるワーク
Ｐの加熱温度を必要以上に高くし、あるいは加熱時間を
必要以上に長くすると、ワークＰが過時効となって軟化
し、加熱後のワークＰの降伏点が低下してその割りには
伸びが向上せず、ワークＰをたとえば車体構造材として
使用するときにはそれに必要な強度と伸びとが得られな
くなるという新たな不都合が発生する。

【００１０】この発明は上記の点に鑑みなされたもの
で、その目的とするところは、金属部材の曲げ加工に際
し、ワークに対する加熱温度を制御するようにすること
で、ワークが必要以上に加熱されないようにし、よって
ワークの過時効を防止して、曲げ加工後のワークの耐力
及び伸びを向上させることにある。

【００１１】

【発明を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、金属部材からなるワークを挿
通可能に保持する固定金型と、この固定金型にワークの
軸心方向に所定間隔をあけて配設され、ワークを保持し
て三次元方向に変位可能なジャイロ金型で構成された可
動金型と、これらの金型の間に配設され、ワークを所定
の温度に加熱するワーク加熱手段とを備え、固定金型を
通過したワークをジャイロ金型の変位により両金型間で
曲げ加工するようにした金属部材の曲げ加工装置におい
て、上記ワークの曲げ半径が小さくなるほどワークに対
する加熱温度が高くなるように上記ワーク加熱手段を制
御する制御手段を設けた構成としている。

【００１２】また請求項２の発明では、請求項１記載の
発明におけるワーク加熱手段を固定金型におけるワーク
出口近傍に設けた構成としている。

【００１３】さらに請求項３の発明では、請求項１また
は２記載の発明におけるワーク加熱手段を高周波加熱コ
イルとし、両金型の少なくとも一方を鋼材製とし、ワー
クをアルミニウム材もしくはアルミニウム合金材として
構成している。

【００１４】

【作用】請求項１の発明では、制御手段によりワークの
曲げ半径が小さくなればなるほど加熱手段によるワーク
加熱温度が高くなるように制御される。このため、たと
えば、ワークを、曲げ半径が曲げ開始の無限大から徐々
に小さくなって一定の曲げ半径となるまでの曲げ初期段
階と、つづいて、曲げ半径が一定の曲げ半径に保たれる
曲げ中間段階と、その後に曲げ半径が一定の曲げ半径か
ら徐々に大きくなって無限大に近付いていく曲げ終了段
階との３段階に大きく分けて曲げ加工する場合、ワーク
の曲げ半径が小さくなればなるほど、その加熱温度が上
昇してワークが塑性変形しやすい状態となり、曲げ半径
の大きい曲げ初期及び曲げ終了段階ではワークに対する
加熱温度が低くなる一方、曲げ半径の小さい曲げ中間段
階ではワーク加熱温度が上昇し、上記各段階毎に見合っ
た温度設定が可能となる。したがって曲げ初期段階及び
曲げ終了段階に至るまで終始、同じ加熱温度でワークを
加熱する場合と比べると、曲げ初期段階及び曲げ終了段
階での加熱ロスを低減することができ、無駄な加熱がな
いことから両金型の強度低下を防止でき、ワークの焼付
きを防いでワークの加熱後の耐力、伸びを向上させるこ
とができる。

【００１５】請求項２の発明では、ワーク加熱手段が固
定金型におけるワーク出口側近傍に設けられているの
で、三次元方向に変位可能なジャイロ金型と上記ワーク
加熱手段とが干渉することはなく、曲げ加工中のワーク
加熱手段の機能を安定維持しつつ、請求項１の発明の作
用効果を確実に奏することができる。

【００１６】さらに請求項３の発明では、ワーク加熱手
段が必要な加熱温度を速やかにかつ安定して得ることが
できる高周波加熱コイルであり、また両金型の少なくと
も一方が鋼材製であるとともに、ワークがアルミニウム
材もしくはアルミニウム合金材であって金属が過熱され
やすい条件であるが、この場合でも、ワークは曲げ半径
の小さいときにのみ高い加熱温度で加熱され、曲げ加工
を通じて終始同一温度で加熱されないので、たとえ、鋼
材とアルミニウム材という材料特性値の違いがあっても
ワークが両金型の約１０倍も温度上昇することがない。
したがってワークとしてアルミニウム材を用いた場合で
もワークの焼付きを防止でき、ワークの加熱後の耐力及
び伸びを向上させることができる。

【００１７】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１はこの発明の一実施例に係る金属部材の曲
げ加工装置Ａを示す（なお、この実施例の基本構成は図
６で示す比較例と同じであるので、図６と同じ部分につ
いては同じ符号を付してその詳しい説明を省略する）。

【００１８】図１で示す金属の曲げ加工装置Ａは、図６
で示す比較例のものと同様、ワーク導通孔１ａを有する
固定金型１と、この固定金型１の側方に、たとえば三次
元方向に転向及び変位可能に配設され、かつワーク導通
孔２ａを有するジャイロ金型等の可動金型２と、これら
の金型１，２の間に配設され、曲げ加工される金属管等
のワークＰを加熱するための高周波加熱コイル３とから
基本構成されている。上記構成において、この実施例で
は、曲げ半径検知装置４と温度制御手段５を追加した。
すなわち、曲げ半径検知装置４はワークＰの曲げ半径Ｒ
を検知するものであって、この曲げ半径検知装置４は固
定金型１のワーク導通孔１ａの中心からジャイロ金型２
におけるワーク導通孔２ａの中心までの距離Ｉに基づい
て曲げ半径Ｒを検知する。この曲げ半径検知装置４で検
知した距離Ｉ（つまり、検知した曲げ半径Ｒ）の検知信
号は温度制御装置５に入力され、この温度制御手段５に
て上記検知信号に見合った加熱温度が高周波加熱コイル
３に対して設定される。そして、上記曲げ半径検知装置
４の検知信号は温度制御装置５に出力され、この温度制
御装置５では、検知された検知信号を距離Ｉ（ワークＰ
の曲げ半径Ｒ）に応じて高周波加熱コイル３のワーク加
熱温度を制御し、上記距離Ｉが大きくなってワーク曲げ
半径Ｒが小さくなればなるほど高周波加熱コイル３の加
熱温度を上昇させるようになっている。

【００１９】すなわち、固定金型１の中心からジャイロ
金型２の中心までの距離Ｉは、ワークＰの曲げ半径Ｒに
対応して変化するが、ワークＰが最も小さい一定の曲げ
半径Ｒ₀ で曲げ加工される段階（曲げ中間段階）に対応
する距離Ｉを基準値とすると、その前に段階でワークＰ
の曲げ半径が無限大から徐々に小さくなって一定の曲げ
半径Ｒ₀ となるまでの曲げ開始段階では上記基準値より
距離Ｉが短く、逆に曲げ半径Ｒが一定の曲げ半径Ｒ₀ か
ら徐々に大きくなって無限大に近付いていく曲げ終了段
階では上記基準値よりも距離Ｉが長くなる。したがって
この距離Ｉを曲げ半径検知手段４によって検知するとい
うことは、実質的にワークＰの曲げ半径Ｒを検知するこ
とにほかならない。

【００２０】そしてこの加熱温度の設定は、ワークＰの
曲げ半径Ｒの大小に反比例する加熱温度でワークが加熱
されるように、高周波加熱コイル３の加熱温度は温度制
御手段５によって可変制御される。

【００２１】また、ワークＰの曲げ半径Ｒの大小に反比
例する加熱温度でワークが加熱されるように高周波加熱
コイルによる加熱温度を設定する理由はつぎの通りであ
る。すなわち、いま、直径ＤのワークＰを曲げ半径Ｒで
曲げ加工する場合を想定すると、必要な材料の伸びＥＬ
は、ＥＬ＝Ｄ／（２×Ｒ）で表される。したがって、曲
げ半径Ｒが大きいときには材料に要求される伸びＥＬは
小さくてよく、曲げ半径Ｒが小さくなるにしたがって大
きい伸びＥＬが必要である。この理論を利用して次の方
法でワークである金属管の曲げ加工を行う。すなわち、
図２で示すように、曲げ開始段階（図１で示す曲げゾー
ンＡ）では、ワークＰの曲げ始め（曲げ半径ＲはＲ＝
∞）は加熱温度を低くしておき、曲げ中間段階（図３の
曲げゾーンＢ）では、目的の曲げ半径Ｒに近づくにした
がって大きい伸びを得るために加熱温度を高くしてい
く。このときの加熱温度は目標の曲げ半径Ｒ₀ の曲げ加
工を行うのに可能な伸びが得られる温度である。そして
曲げ終了段階（図３の曲げゾーンＣ）では、所定の曲げ
半径Ｒ₀ からＲ＝∞になる（曲げ加工終了）につれて材
料に必要な伸びは小さくなるために、徐々に加熱温度を
低くする。

【００２２】したがって上記実施例の構成によれば、ワ
ークＰはその後端部が押圧されて固定金型１のワーク導
通孔１ａを通過しつつ所定の曲げ加工が行われるが、こ
の固定金型１に対してジャイロ金型２が相対的に移動す
る際、図１で示す各曲げゾーンＡ，Ｂ，Ｃでは固定金型
１のワーク導通孔１ａの中心からジャイロ金型２のワー
ク導通孔２ａの中心までの距離Ｉが変化する。この距離
ＩはワークＰの曲げ半径Ｒに対応しているので、この距
離Ｉに基づいて曲げ半径検知手段４がワークＰの曲げ半
径Ｒを検知し、その検知信号が曲げ半径検知装置４から
温度制御装置５に入力される。そして、温度制御手段５
では上記検知したワークＰの曲げ半径Ｒに見合った加熱
温度を設定して後、加熱温度となるように高周波加熱コ
イル３を自動的に制御する。すなわち、図１で示す各曲
げゾーンＡ，Ｂ，Ｃのうち、曲げゾーンＡ，Ｃでの曲げ
半径Ｒは、図２（ａ）から明らかなように、いずれも大
きくなり、このときの高周波加熱コイル３の加熱温度は
相対的に低く保たれる一方、曲げゾーンＢでの曲げ半径
Ｒは小さく、このときのワークＰの加熱温度は上昇す
る。その結果、図２（ｂ）の一点鎖線で示すように、ワ
ークＰを曲げ開始から曲げ終了までを終始一定の加熱温
度Ｔで加熱する場合に比べると、斜線部で占められた領
域の加熱温度を確実に節減でき、エネルギーコストの節
約が可能となる。しかもワークＰに必要以上の熱量が与
えられないので、ワークＰの加熱後の耐力や伸びを向上
させることができるとともに、両金型１，２の温度上昇
も抑制して金型１，２の強度低下を防止でき、ワークＰ
の焼付きも防止できる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、固定金型と三次元方向に変位可能なジャイロ金
型可動金型と間に、ワークを所定の温度に加熱するワー
ク加熱手段を配設してなる金属部材の曲げ加工装置にお
いて、ワークの曲げ半径が小さくなるほどワークに対す
る加熱温度を高くなるように、ワーク加熱手段を制御す
る制御手段を設けたことにより、ワークにおいて曲げ半
径が大きい段階では不要な加熱を抑える一方、加熱が要
求される曲げ半径が小さい段階でのみ所要の加熱を行う
ことができ、加熱ロスをなくしてエネルギーコストを低
減できる。しかもワークの曲げ半径が大で、さほど加熱
しなくともよい段階での不要な加熱が抑制されることか
ら、金型の温度上昇を抑えて、その金型強度の低下を防
止でき、ワークと金型との間のかじりやワークの焼付き
防止が図れる。よってワークの加熱後の耐力や伸びを向
上させることができるという効果がある。

【００２４】また請求項２の発明では、ワーク加熱手段
を固定金型における出口近傍に設けたので、装置稼働中
にワークとジャイロ金型とが干渉することなく、請求項
１の発明の効果が得られる。

【００２５】さらに、請求項３の発明によると、ワーク
加熱手段を高周波加熱コイルとし、両金型の少なくとも
一方を鋼材製とするとともに、ワークをアルミニウム材
もしくはアルミニウム合金材で構成したことにより、金
型が過熱されやすい条件でも、ワークを介して金型が過
熱されるおそれがなく、金型に強度が低下しないという
効果があるのみならず、ワークとしてアルミニウム材を
用いた場合でも金型とのかじり及びワークの焼付きを防
止でき、ワークの加熱後の耐力及び伸びを向上させるこ
とができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る金属部材の曲げ装置
の縱断面図である。

【図２】曲げ半径と加熱温度との関係を示すグラフであ
る。

【図３】従来例の曲げ加工装置の斜視図である。

【図４】ワークに座屈及び割れが発生した状態を示す図
４相当図である。

【図５】曲げ加工装置の比較例を示す図４相当図であ
る。

【図６】図４の曲げ加工装置の縱断面図である。

【符号の説明】

Ａ 曲げ加工装置 １ 固定金型 ２ ジャイロ金型 ３ 高周波加熱コイル ４ 曲げ半径検知装置 ５ 温度制御装置 Ｐ ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属部材からなるワークを挿通可能に保
   持する固定金型と、この固定金型にワークの軸心方向に
   所定間隔をあけて配設され、ワークを保持して三次元方
   向に変位可能なジャイロ金型で構成された可動金型と、
   これらの金型の間に配設され、ワークを所定の温度に加
   熱するワーク加熱手段とを備え、固定金型を通過したワ
   ークをジャイロ金型の変位により両金型間で曲げ加工す
   るようにした金属部材の曲げ加工装置において、 上記ワークの曲げ半径が小さくなるほどワークに対する
   加熱温度が高くなるように上記ワーク加熱手段を制御す
   る制御手段を設けたことを特徴とする金属部材の曲げ加
   工装置。
2. 【請求項２】 ワーク加熱手段は固定金型におけるワー
   ク出口近傍に設けられていることを特徴とする請求項１
   記載の金属部材の曲げ加工装置。
3. 【請求項３】 ワーク加熱手段は高周波加熱コイルであ
   り、両金型の少なくとも一方は鋼材製であり、ワークは
   アルミニウム材もしくはアルミニウム合金材であること
   を特徴とする請求項１または２記載の金属部材の曲げ加
   工装置。