JPH08108220A - ヘミング加工方法及びヘミング加工用金型装置及びヘミング加工用プレス機械及びヘミング加工用ロボット及び板材接合方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、板材の引張強さ、伸びを向上せし
めて、ヘミング加工性の向上を図ることを目的とする。 【構成】 曲げポンチ９とダイ５を上下に対向して設
け、板材Ｗにおける被曲げ部を曲げ成形せしめるため、
この曲げポンチ９をダイ５に対して相対的に上下動可能
に構成し、板材Ｗを上記ダイ５に押圧せしめるブランク
ホルダ１９をダイ５に対して相対的に上下動可能に設け
てなるヘミング加工用金型装置において、板材Ｗにおけ
る被曲げ部を曲げ成形せしめる前に、被曲げ部付近の温
度が極低温になるように、被曲げ部付近に液体窒素を噴
霧する噴霧器２３を設けてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板材（例えばアルミニ
ウム板材、アルミニウム合金板材）における被曲げ部を
曲げ成形せしめることにより、板材に対してヘミング加
工を行うヘミング加工方法、ヘミング加工用金型装置、
ヘミング加工用プレス機械、ヘミング加工用ロボットに
関し、更には例えば自動車部品として使用されるアウタ
板材とインナ板材をヘミング加工を用いて接合する板材
接合方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】板材の端部を補強したり、板材の端面を
滑らかにしたり、一対の板材（例えば自動車部品として
用いられるアウタ板材、インナ板材）を接合せしめたり
等するため、板材における被曲げ部を曲げ成形せしめ
て、ヘミング加工を行うことはよく知られている。そし
て、従来は、ヘミング加工用ロボット、ヘミング加工用
金型装置を備えたプレス機械により、ヘミング加工を行
っていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、鋼板材のご
とき引張強さの大きい板材に対しては被曲げ部の曲げ半
径を極力小さくしても、被曲げ部に亀裂が生じることな
く、適切なヘミング加工を行うことができる一方、アル
ミニウム板材、アルミニウム合金板材のごとき引張強さ
の小さい板材に対しては被曲げ部の曲げ半径を小さくし
てヘミング加工を行うと、図４（ａ）に示すように被曲
げ部に亀裂が生じる。そのためアルミニウム板材、アル
ミニウム合金板材のごとき引張強さの小さい板材に対し
ては図４（ｂ）に示すように被曲げ部の曲げ半径を大き
くして、ヘミング加工を行うことを余儀なくされてい
た。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前述のごとき従来の問題
点を解決するため、本発明においては、第１の手段とし
て、板材における被曲げ部を曲げ成形せしめることによ
り、板材に対してヘミング加工を行うヘミング加工方法
において、板材における被曲げ部を曲げ成形せしめる前
に、板材の温度が極低温（−５０℃〜−１９６℃）にな
るように、板材を液体窒素により冷却せしめてなること
を特徴とする。

【０００５】第２の手段として、板材における被曲げ部
を曲げ成形せしめることにより、板材に対してヘミング
加工を行うヘミング加工方法において、板材における被
曲げ部を曲げ成形せしめる前に、被曲げ部付近の温度が
極低温になるように、被曲げ部付近に液体窒素を噴霧し
てなることを特徴とする。

【０００６】第３の手段として、第１，第２の手段の構
成要件の他に、前記板材は、アルミニウム板材又はアル
ミニウム合金板材であることを特徴とする。

【０００７】第４の手段として、曲げポンチとダイを上
下に対向して設け、板材における被曲げ部を曲げ成形せ
しめるため、この曲げポンチをダイに対して相対的に上
下動可能に構成し、板材を上記ダイに押圧せしめるブラ
ンクホルダをダイに対して相対的に上下動可能に設けて
なるヘミング加工用金型装置において、板材における被
曲げ部を曲げ成形せしめる前に、被曲げ部付近の温度が
極低温になるように、被曲げ部付近に液体窒素を噴霧す
る噴霧器を設けてなることを特徴とする。

【０００８】第５の手段として、板材における被曲げ部
を曲げ成形せしめることにより、板材に対してヘミング
加工を行うプレス機械であって、第４の手段の構成要件
からなるヘミング加工用金型装置を備えてなることを特
徴とする。

【０００９】第６の手段として、板材における被曲げ部
を曲げ成形せしめることにより、板材に対してヘミング
加工を行うヘミング加工用ロボットにおいて、板材にお
ける被曲げ部を曲げ成形せしめる前に、被曲げ部付近の
温度が極低温になるように、被曲げ部付近に液体窒素を
噴霧する噴霧器を設けてなることを特徴とする。

【００１０】第７の手段として、板材における被曲げ部
を曲げ成形せしめる前に、板材に対してヘミング加工を
行うヘミング加工用ロボットにおいて、ロボットアーム
の先端部に板材における被曲げ部を曲げ成形せしめる曲
げローラを設け、板材における被曲げ部を曲げ成形せし
める前に、被曲げ部付近の温度が極低温になるように、
被曲げ部付近に液体窒素を噴霧する噴霧器をこの曲げロ
ーラに近接して設けてなることを特徴とする。

【００１１】第８の手段として、アウタ板材における当
接面とインナ板材における当接面を当接させた状態の下
で、アウタ板材における被曲げ部を曲げ成形せしめて、
アウタ板材に対してヘミング加工を行うことにより、ア
ウタ板材とインナ板材を接合する板材接合方法におい
て、アウタ板材における被曲げ部を曲げ成形せしめる前
に、被曲げ部付近の温度が極低温になるように、被曲げ
部付近に液体窒素を噴霧してなることを特徴とする。

【００１２】第９の手段として、第８の手段の構成要件
の他に、前記アウタ板材は、アルミニウム板材又はアル
ミニウム合金板材であることを特徴とする。

【００１３】

【作用】本発明の手段によれば、板材を液体窒素により
冷却せしめることにより、板材の温度が極低温になるよ
うにする。これによって、板材の引張強さ、伸びを向上
せしめることができる。特に、第２，第４〜第９の手段
においては、板材における被曲げ部付近に液体窒素を噴
霧することにより、被曲げ部付近の温度を極低温になる
ようにする。これによって板材における被曲げ部の引張
強さ、伸びを向上せしめることができる。換言すれば、
板材の引張強さ、伸びを部分的に向上せしめる。

【００１４】そして、板材を液体窒素により冷却せしめ
た後に、板材における被曲げ部を曲げ成形せしめること
により、板材に対してヘミング加工を行う。ここで、板
材の引張強さ、伸びを向上せしめた状態の下で、被曲げ
部を曲げ成形せしめているため、被曲げ部に亀裂を生じ
せしめることなく、被曲げ部の曲率半径を小さくするこ
とができる。

【００１５】特に、第４，第５の手段によれば、板材を
ダイとブランクホルダの間に位置せしめた後に、ブラン
クホルダをダイに対して接近する下方向（又は上方向）
へ相対的に移動させることにより、板材をダイに押圧せ
しめる。これによって、板材をダイに対して固定せしめ
ることができる。

【００１６】また、噴霧器により板材における被曲げ部
付近に液体窒素を噴霧することにより、被曲げ部付近の
温度が極低温になるようにする。これによって、板材に
おける被曲げ部の引張強さ、伸びを向上せしめることが
できる。

【００１７】そして、曲げポンチをダイに対して接近す
る下方向（又は上方向）へ相対的に移動させることによ
り、曲げポンチによって被曲げ部を曲げ成形せしめて、
板材に対してヘミング加工を行うことができる。

【００１８】特に、第６，第７の手段によれば、ロボッ
トアームを板材における被曲げ部に対して接近する方向
へ移動させて、ロボットアームの先端部を被曲げ部に近
接せしめる。そして、ロボットアームを被曲げ部の長手
方向へ移動させつつ、噴霧器により被曲げ部付近を冷却
せしめ、曲げローラにより被曲げ部を曲げ成形せしめ
て、板材に対してヘミング加工を行う。即ち、噴霧器に
より被曲げ部付近に液体窒素を長手方向へ沿って次々噴
霧せしめて、被曲げ部付近の温度が極低温になるように
被曲げ部付近を長手方向へ沿って次々冷却せしめると共
に、曲げローラにより被曲げ部における冷却された部分
を長手方向に沿って次々曲げ成形せしめて、板材に対し
てヘミング加工を行う。

【００１９】更に、第８，第９の手段によれば、アウタ
板材における当接面とインナ板材における当接面を当接
せしめる。次に、アウタ板材における被曲げ部付近に液
体窒素を噴霧することにより、被曲げ部付近の温度が極
低温になるようにする。これによって、アウタ板材にお
ける被曲げ部付近の引張強さ、伸びを向上せしめること
ができる。そして、アウタ板材における被曲げ部を曲げ
成形せしめて、アウタ板材に対してヘミング加工を行う
ことにより、アウタ板材とインナ板材を接合せしめるこ
とができる。

【００２０】

【実施例】図１を参照して第１実施例に係るヘミング加
工用金型装置１について説明する。

【００２１】プレス機械におけるボルスタ３にはアルミ
ニウム板材、アルミニウム合金板材のごとき板材（アウ
タ板材）Ｗを支持するダイ５が設けてあり、プレス機械
における上下動可能なラム７には曲げポンチ金型９がダ
イ５に上下（図１において上下）に対向して設けてあ
る。上記曲げポンチ９は、ポンチ本体１１と、板材Ｗに
おける被曲げ部Ｗａに対して本曲げを行う本曲げポンチ
１３と、被曲げ部Ｗａに対して予備曲げを行う予備曲げ
ポンチ１５を備えている。ここで、本曲げポンチ１３は
ポンチ本体１１に一体的に設けてあり、予備曲げポンチ
１５はポンチ本体１１に対して上下動自在に設けてあ
る。また、上記予備曲げポンチ１５は通常状態の下では
本曲げポンチ１３の先端よりも下方向へ突出してあっ
て、予備曲げポンチ１５とポンチ本体１１との間には予
備曲げポンチ１５を下方向へ付勢可能なスプリング、ウ
レタンゴムのごときポンチ付勢部材１７が介在してあ
る。

【００２２】上記曲げポンチ金型９にはアウタ板材Ｗに
おける当接面とインナ板材Ｗ´における当接面が当接し
た状態の下でアウタ板材Ｗ及びインナ板材Ｗ´をダイ５
に押圧せしめるブランクホルダ１９が上下動可能に設け
てある。このブランクホルダ１９は通常状態においては
予備曲げポンチ１７の先端よりも下方向へ突出してあっ
て、ブランクホルダ１９とポンチ本体１１との間にはブ
ランクホルダ１９を下方向へ付勢可能なスプリング、シ
リンダのごときホルダ付勢部材２１が介在してある。

【００２３】被曲げ部Ｗａを曲げポンチ１３，１５によ
り曲げ成形せしめる前に、被曲げ部Ｗａ付近の温度が極
低温（−５０℃〜−１９６℃）になるように、被曲げ部
Ｗａ付近に液体窒素を噴霧する噴霧器２３が支持アーム
２５を介して設けてある。この噴霧器２３はダイ５を囲
繞するように環状に構成してあって、多数の噴霧口を備
えている。なお、噴霧器２３は液体窒素ボンベ（図示省
略）に接続してあり、液体窒素の噴霧開始、終了は切換
バルブ（図示省略）によって適宜に行うことができるよ
うに構成してある。

【００２４】次に、本実施例に係るヘミング加工方法及
びこのヘミング加工方法を用いた板材接合方法について
説明する。

【００２５】アウタ板材Ｗにおける当接面と板材Ｗ´に
おける当接面を当接せしめた状態の下で、アウタ板材Ｗ
をダイ５に支持せしめる。

【００２６】次に、ラム７を下方向へ移動させることに
より、ブランクホルダ１９をダイ５に対して接近する下
方向へ移動させることにより、ホルダ付勢部材２１の付
勢力も相まってアウタ板材Ｗ及びインナ板材Ｗ´をダイ
５に押圧せしめる。このとき、ブランクホルダ１９はホ
ルダ付勢部材２１の付勢力に抗して曲げポンチ金型９に
対して相対的に上方向へ移動している。

【００２７】また、ラム９の下方向の移動開始とほぼ同
時に、噴霧器２３によりアウタ板材Ｗにおける被曲げ部
Ｗａ付近に液体窒素を噴霧することにより、被曲げ部Ｗ
ａ付近の温度が極低温になるようにする。これによって
アウタ板材Ｗにおける被曲げ部Ｗａの引張強さ、伸びを
向上せしめることができる。ここで、アウタ板材Ｗの温
度が極低温になるとアウタ板材Ｗの引張強さ、伸びが向
上することは公知であり（特開平４−３０００３２号公
報、特開平６−４７４５５号公報参照）、本発明の発明
者も５０００系アルミニウム板材に対して引張試験を行
い、図３に示すように温度と引張強さ、伸びとの関係を
得ることができた。

【００２８】そして、ラム７を更に下方向へ移動させる
ことにより、曲げポンチ１３，１５をダイ５に対して接
近する下方向に移動させることにより、まず予備曲げポ
ンチ１５によって被曲げ部Ｗａを予備曲げ成形せしめ
て、次に本曲げポンチ１３によって被曲げ部Ｗａを本曲
げ成形せしめ、アウタ板材Ｗに対してヘミング加工を行
い、アウタ板材Ｗとインナ板材Ｗ´を接合せしめること
ができる。

【００２９】なお、予備曲げポンチ１５による予備曲げ
成形終了後は、ダイ５に適宜に設けたストッパ部材（図
示省略）の作用により、予備曲げポンチ１５はポンチ付
勢部材１７の付勢力に抗してポンチ本体１１に対して相
対的に上方向へ移動する。また、予備曲げポンチ１５に
より予備曲げ成形を行う直前に噴霧器２３による液体窒
素の噴霧を停止せしめる。

【００３０】以上のごとき、第１実施例に係る発明によ
れば、アウタ板材Ｗの引張強さ、伸びを向上せしめた状
態の下で、アウタ板材Ｗにおける被曲げ部Ｗａを曲げ成
形せしめているため、アウタ板材Ｗにおける被曲げ部Ｗ
ａに図４（ａ）に示すような亀裂を生じせしめることな
く、被曲げ部Ｗａの曲率半径を小さくしてヘミング加工
を行い、ヘミング加工性及びアウタ板材Ｗとインナ板材
Ｗ´の接合性の向上を図ることができる。また、アウタ
板材Ｗにおける被曲げ部Ｗａ付近にのみ液体窒素を噴霧
しているため、液体窒素の使用量を少なくすることがで
きる。

【００３１】次に、図２を参照して第２実施例に係るヘ
ミング加工用ロボット２７について説明する。

【００３２】ヘミング加工用ロボット２７のベースを構
成するロボットベース２９がガイド部材３１を介して前
後方向（図２において紙面に向かって表裏方向）へ移動
可能に設けてあり、このロボットベース２９には適宜方
向へ運動可能な多関節のロボットアーム３３の基部が設
けてある。そして、このロボットアーム３３の先端部に
はアウタ板材Ｗにおける被曲げ部Ｗａに本曲げ成形せし
める本曲げローラ３５及び被曲げ部Ｗａに予備曲げ成形
せしめる予備曲げローラ３７がそれぞれ回転自在に設け
てある。なお、本曲げローラ３５、予備曲げローラ３７
の２種類の曲げローラを設けることは必ずしも必要な
い。

【００３３】被曲げ部Ｗａを曲げローラ３５，３７によ
り曲げ成形せしめる前に、被曲げ部Ｗａ付近の温度が極
低温（−５０℃〜−１９６℃）になるように、被曲げ部
Ｗａ付近に液体窒素を噴霧する噴霧器３９が支持ブラケ
ット４１を介して設けてあり、この噴霧器３９は液体窒
素ボンベ（図示省略）に接続してある。

【００３４】なお、ヘミング加工用ロボット２７の左方
（図において左方）にはアウタ板材Ｗを支持するダイ４
３が配置してあり、このダイ４３の適宜位置にはアウタ
板材Ｗにおける当接面とインナ板材Ｗ´における当接面
が当接した状態の下でアウタ板材Ｗ及びインナ板材Ｗ´
をダイ５に押圧せしめる板材押圧装置４５が設けてあ
る。

【００３５】次に、第２実施例に係るヘミング加工方法
及びこのヘミング加工方法を用いた板材接合方法につい
て説明する。

【００３６】アウタ板材Ｗにおける当接面とインナ板材
Ｗ´における当接面を当接せしめた状態の下で、アウタ
板材Ｗをダイ４３に支持せしめる。そして、板材押圧装
置４５によりアウタ板材Ｗ及びインナ板材Ｗ´をダイ５
に押圧せしめる。

【００３７】次に、ロボットアーム３３をアウタ板材Ｗ
における被曲げ部Ｗａに対して接近する方向へ移動させ
て、ロボットアーム３３の先端部を被曲げ部Ｗａに近接
せしめる。そして、ロボットアーム３３を被曲げ部Ｗａ
の長手方向（後方向）へロボットベース２９と一体的に
移動させつつ、噴霧器３９により被曲げ部Ｗａ付近を冷
却せしめ曲げローラ３５，３７により被曲げ部Ｗａを曲
げ成形せしめて、アウタ板材Ｗに対してヘミング加工を
行う。即ち、噴霧器３９により被曲げ部Ｗａ付近に液体
窒素を長手方向へ沿って次々噴霧せしめて、被曲げ部Ｗ
ａ付近の温度が極低温になるように被曲げ部Ｗａ付近を
長手方向へ沿って次々冷却せしめて引張強さ、伸びを向
上せしめると共に、曲げローラ３５，３７により被曲げ
部Ｗａにおける冷却された部分を長手方向に沿って次々
曲げ成形せしめて、アウタ板材Ｗに対してヘミング加工
を行い、アウタ板材Ｗとインナ板材Ｗ´を接合せしめる
ことができる。

【００３８】以上のごとく第２実施例に係る発明におい
ても、前述の第１実施例に係る発明と同様の効果を奏す
る。

【００３９】なお、本発明は、前述のごとく実施例の説
明に限るものではなく、ボルスタ３にポンチ５を設ける
と共に、ラム７１にダイ９を設ける代わりに、ボルスタ
３にダイ９を設けると共にラム７にポンチ５を設けたり
等の変更を行うことができる。

【００４０】

【発明の効果】以上のごとき実施例の説明により理解さ
れるように、請求項１〜請求項７に記載の発明によれ
ば、板材の引張強さ、伸びを向上せしめた状態の下で、
板材における被曲げ部を曲げ成形せしめているため、被
曲げ部に亀裂を生じせしめることなく、被曲げ部の曲率
半径を小さくしてヘミング加工を行うことができ、ヘミ
ング加工性の向上を図ることができる。

【００４１】請求項２，請求項４〜請求項７に記載の発
明によれば、板材における被曲げ部付近にのみ液体窒素
を噴霧しているため、液体窒素の使用量を少なくするこ
とができる。

【００４２】請求項８又は請求項９に記載の発明によれ
ば、アウタ板材の引張強さ、伸びを向上せしめた状態の
下で、アウタ板材における被曲げ部を曲げ成形せしめて
いるため、アウタ板材における被曲げ部に亀裂を生じせ
しめることなく、被曲げ部の曲率半径を小さくしてヘミ
ング加工を行い、アウタ板材とインナ板材の接合性の向
上を図ることができる。また、アウタ板材における被曲
げ部付近にのみ液体窒素を噴霧しているため、液体窒素
の使用量を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ヘミング加工用金型装置を示す図である。

【図２】ヘミング加工用ロボットを示す図である。

【図３】５０００系アルミニウム板材に対して引張試験
を行った場合における温度と引張強さ、伸びとの関係を
示す図である。

【図４】アルミニウム板材に対しての従来のヘミング加
工の説明図である。

【符号の説明】

Ｗ アウタ板材 Ｗ′ インナ板材 １ ヘミング加工用金型装置 ５ ダイ ９ 曲げポンチ １９ ブランクホルダ ２３ 噴霧器 ２７ ヘミング加工用ロボット ３３ ロボットアーム ３５ 本曲げローラ ３７ 予備曲げローラ ３９ 噴霧器

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめ
   ることにより、板材に対してヘミング加工を行うヘミン
   グ加工方法において、 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめる前に、板材の
   温度が極低温になるように、板材を液体窒素により冷却
   せしめてなることを特徴とするヘミング加工方法。
2. 【請求項２】 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめ
   ることにより、板材に対してヘミング加工を行うヘミン
   グ加工方法において、 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめる前に、被曲げ
   部付近の温度が極低温になるように、被曲げ部付近に液
   体窒素を噴霧してなることを特徴とするヘミング加工方
   法。
3. 【請求項３】 前記板材は、アルミニウム板材又はアル
   ミニウム合金板材であることを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載のヘミング加工方法。
4. 【請求項４】 曲げポンチとダイを上下に対向して設
   け、板材における被曲げ部を曲げ成形せしめるため、こ
   の曲げポンチをダイに対して相対的に上下動可能に構成
   し、板材を上記ダイに押圧せしめるブランクホルダをダ
   イに対して相対的に上下動可能に設けてなるヘミング加
   工用金型装置において、 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめる前に、被曲げ
   部付近の温度が極低温になるように、被曲げ部付近に液
   体窒素を噴霧する噴霧器を設けてなることを特徴とする
   ヘミング加工用金型装置。
5. 【請求項５】 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめ
   ることにより、板材に対してヘミング加工を行うプレス
   機械であって、請求項４に記載のヘミング加工用金型装
   置を備えてなることを特徴とするプレス機械。
6. 【請求項６】 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめ
   ることにより、板材に対してヘミング加工を行うヘミン
   グ加工用ロボットにおいて、 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめる前に、被曲げ
   部付近の温度が極低温になるように、被曲げ部付近に液
   体窒素を噴霧する噴霧器を設けてなることを特徴とする
   ヘミング加工用ロボット。
7. 【請求項７】 板材における被曲げ部を曲げ成形せしめ
   る前に、板材に対してヘミング加工を行うヘミング加工
   用ロボットにおいて、 ロボットア−ムの先端部に板材における被曲げ部を曲げ
   成形せしめる曲げローラを設け、板材における被曲げ部
   を曲げ成形せしめる前に、被曲げ部付近の温度が極低温
   になるように、被曲げ部付近に液体窒素を噴霧する噴霧
   器をこの曲げローラに近接して設けてなることを特徴と
   するヘミング加工用ロボット。
8. 【請求項８】 アウタ板材における当接面とインナ板材
   における当接面を当接させた状態の下で、アウタ板材に
   おける被曲げ部を曲げ成形せしめて、アウタ板材に対し
   てヘミング加工を行うことにより、アウタ板材とインナ
   板材を接合する板材接合方法において、 アウタ板材における被曲げ部を曲げ成形せしめる前に、
   被曲げ部付近の温度が極低温になるように、被曲げ部付
   近に液体窒素を噴霧してなることを特徴とする板材接合
   方法。
9. 【請求項９】 前記アウタ板材は、アルミニウム板材又
   はアルミニウム合金板材であることを特徴とする請求項
   ８に記載の板材接合方法。