JPS59197315A - エツジベンデイング方式による円管の送り曲げ成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ディング方式によシ円管會プレス送シ曲げ成形する方法
に関する。

平板から長尺円管全製造する方法としてはロール成形法
とプレス金型によるＵ−０成形法が知られている。前者
は多数のロール奮ライン状に配して加工する方法である
ことから大型の設備を必要とし、また、成形スピードは
早いものの、管直径の変化や板厚の変化に対応すること
が難しく、特殊材料によシ円管を作る場合も不適で−あ
るため、円管の多品種少量生産方式には不向きであると
いう問題があった。これに対し後者は、プレス加工であ
ることから直径の変化等には対応できるが、Ｕ成形とＯ
成形の２工程を必要とする点、Ｏ成形工程で大きな加工
力を必要とする漬、金型長さが太きくなることとめいま
ち大損りな設備ケ必要とする点に欠点があり、製品形状
が閉鎖断面に限らｔシ、フランジ付きめるいは半開き断
面の製品ｉ成形できないという不利がめった。

本発明は前記のような長尺円管製造上の不利、欠点を解
消し、精度のよい長尺円管葡、簡系化芒れた工程及び全
長の短縮された金型によりしかも低加工力で製造でき、
かつまた製品形状も閉鎖断面に限られず、フランジ付き
、穴付さめろいは半開きなど多他のものを柊易に製造で
きる成形法を提供しようとするもので、その％徴とする
ところは、縁曲げ法（エツジペンディング法）とも殊な
プレス曲げ型を用いて平板から円管を＃ｉ進的かつ連続
的に成形することにある。

すなわち、本発明は、縁曲げ用側曲面とそれら側曲面を
結ぶ直線状の底面とから構成される入口ｈｗ持ち、この
入口嬶が出口側で半円形溝となるように連続的にすほま
っだ溝形（３） ダイとこの溝形ダイに準じた形状のポンチとを備えたプ
レス曲げ型を用い、帯板會一端から前記プレス曲は型内
ＶＣ所定長さづつ送り込み、これと同期してプレス曲は
型紮上下運動させることにより、帯板全幅方向両端から
管と同じ半径で目的管形状になるまで両速的に縁曲げｉ
−てプレス曲げ型から順次送出すること全特徴とするも
のである。

以下本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図は本発明に係るエツジベンディング
方式による円管のプレス送り曲板であり、溝形ダイ２Ｆ
ｉダイプレートやダイホルダ５によりボルスタ（図示せ
ず）に固定され、ポンチ３は取付は治具６によりポンチ
プレートやポンチボルダ７に固定され、プレスラム（図
示せず）により、上下動される。

帯板４＃−ｉローラなと任意の送り機構８によシ（４） プレス曲は型１内に順送されるようになっている、 ここで本発明は前記プレス曲げ型１として特殊な構造の
ものを用いるもので、すなわち、第２図のように、溝形
ダイ２には、入口側に縁曲は用の側凹面２１、２１とそ
れら側曲面２１、２１ｉ粕ぶ平らな底館２２からなる入
口纒２０が凹設されると共に、出口側には前記側曲面２
１、２１と同じ半径からなる半円形溝（出口帥）２３が
形成さ扛、前記入口婢から半円形溝２３のあいだは、底
面２２と側曲面２１、２１との境界をなす曲けｆｉ１２
４、２４が連続的に接近するように鋳幅が次第にすほま
っている。

ポンチ３は前記淋形ダイ２に準じた形状をなしており、
すなわち、入口＃１２０の底面２２に対応する平らな頂
面３２と側曲面２１、２１に対応する側曲面（ボンテ肩
）３１、３１からなる始端部３０を入口側に有すると共
に出口側には半円形溝２３に対応する半円形部３３（ｒ
−有し、始端部３０と半円形部３３のあいだは連続的に
幅が狭くなっている。

不実施例では、円管に最終段階で圧縮カケ与え真円度を
良くするため、溝形ダイ２の半円形＆２３’に所定長さ
延長してきよう止部２５を形成すると共に、ポンチ３に
も半円形部３３を延長してきよう止部３５を形成してい
る。

しかして、円管を成形するにめたっては、送り機構８に
よシ所定長さの帯板４を一端からプレス曲げ型１内に所
定長さづつ送り込み、この送り込みと同期してプレスラ
ムによりポンチ３を」−下運動甥せ、各下降工程ごとに
ポンチ３の始端部３０ないし半円形部３３會溝形ダイ２
の入口婢２０ないし半円形溝２３に等しいスートローフ
長さで押込み、ポンチ２による底付き力で帯板４の板縁
から管と同じ半径で漸進的に曲けてゆくものである。

第２図は曲げ警告位置まで帯板を送り込んだときの変形
形状全示し、第３図は曲げ警告位置での変形形状を示し
、第４図は帯板の良化過程全模式的に示すもので、帯板
４の一端がプレス曲げ型１０入口溝２０に送シ込まれ、
ポンチ３が下降したときに、帯板４の暢Ｗが入口＠２０
の曲げ線２４．２４より小さいときには第３図の（イ）
ように平板のままにあり、帯板４が次の送り長さまで進
入し、ポンチ３が下降すると、溝形ダイ２の側曲面２１
．２１とポンチの側曲面３１．３１により第３図の仲）
のどとく曲は線２４．２４の位置から先の板縁部分４１
．４１が製造目的の管と同じ半径で曲けられ、次いで次
の送り長さまで進入した段階では、（ロ）の曲は線位置
より板幅中心寄りの部分４２．４２が製造目的の管と同
じ半径で曲げられてｅ→の状態となり、さらにこのよう
な曲は成形が送り長さごとに帯板中心側に移行して第３
図に）のように板縁４３．４３が接近し、最後に半円形
溝２３と半円形部３３により第３図（羽のように目的管
形状に成形され、プレス曲は型１から送り長さづつ送（
７） 出される。本実施例では半円形溝２３にきよう止部２５
が延出形成され、半円形部３３に対応するきよう止部３
５が延出形成されているため、とれらきよう止部２５．
２５を通る間に管周方向の歪がきよう正され、真円度が
向上する。

前記溝形ダイ２における側曲面２１．２１は型長手方向
で連続的に接近し、ポンチ３における側曲面３１．３１
も同様に長手方向で間隔が連続的に接近している。この
ことから、第２図のように帯板４を縁曲けする曲げ線位
置は長手方向で漸進的に板中心側へ移行すると共に、連
続的に成形度が増してゆく関係となり、第４図のような
なめらかな変形過程により円管となる。帯板から円管を
成形する方式としては、板全体を同一の半径で曲げ、順
次半径を小さくしていくサーキュラベンディング方式や
、板の中央から管と同じ半径で曲げていくセンターベン
ディング方式がるり、Ｕ−０成形はこのセンターベンデ
ィング方式（８） に基づくものであるが、板縁の軌跡長さは半径の約４．
９倍と非電に大きく、シか本号成形である０曲は時の縁
波の抑制と真円度向上がかなシ難しい。一方す−キュラ
ペンディング力式における板縁の軌跡長さは半径の約４
．４倍である。

これに対し本発明のエツジベンディング方式は板縁の軌
跡長さが半径の約４倍と最も短く、シかもさきのように
曲は線２４．２４が入口から出口に向かって連続的に変
化したプレス曲げ型を用い、縁曲げ管と同一半径で繰返
し行うだけでよく、製品の品質に悪影醤を及はしやすい
Ｕ成形を要しないため形状不良が生じにくい利点を持っ
ている。

そして、Ｕ−０成形の場合、これを順送り曲げにより行
うにしてもＵ成形部と０成形部を要するため型長さが大
となるが、本発明のエツジベンディング方式と送ｐ曲け
の組合せによれば、０成形工程及びこれに要する型部分
が不要となるため、型長さを著しく減少できる。すなわ
ち、第４図において帯板成形域従来のＵ−０成形におけ
る板縁部の平均ひずみ６５０．３％と同程度にするには
、Ｄ／ｌ（Ｄ：管の板厚中心径、ｔ：成形域長畑）との
関係において、Ｄが１５闘であれば型長さＯＣは４８０
ｍ＋で足シる。Ｕ−０成形の場合にはＤが１５１０１の
場合型長さは１６００ｍｍを要する。

第５図は本発明による成形法の別の実施例を示すもので
、第１図ないし第３図の実施例においては曲げ線２４．
２４が型入口から型出口まで直線會なしているのに対し
、この実施例は曲げｆ！全曲線とすると共に、型長手方
向中心線ｖｙ−ｚ面内で曲線としたものであり、具体的
には溝形ダイ２のダイ肩２６．２６側曲面２１．２　’
１及ヒ曲げＩｖｊ！２４．２４ｋ、入口＃１２０から出
口溝（半円形溝）２３に到る間で溝内側に向かって凸状
をなすように連続曲線として構成し、さらに、入口溝２
０と出口＃１２３の溝深さ同一のまま、ポンチ２に対し
凹状でかつ出口側が低く、入口側が高位となるように、
ダイ上面２７．２７’（ｆ−含めて全体を曲線に構成し
たものである。そして、ポンチ吃この溝形ダイ２の形状
に対応するように曲線形状に構成するものである。

エツジベンディング方式による円管の成形に２いて重要
な点は、長手方向のそ９、縁臥口開きが夫々少ないこと
であり、これはポンチ３と溝形ダイ２による底突き力の
大金さ、帯板の送シ長さに関係がある。本発明者らの検
討によれば次のことがわかった。すなわち、底突き力が
小さいと断面の成形が不十分となり、底突き力を犬きく
すると断面が十分に成形されるため、口開きは少なくな
り、直径精度も向上する。これに対しそりは底突き力の
増大につれて大きくなる。これは断面が成形されて口開
きが少なくなると板縁部の伸びが大きくなるためである
。底突き力が適正であれば、そり、口開き、直径精度と
もｔ−ｉぼ一定（１１） となる。その適正範囲は板厚板材質、成形管直径などに
もよるが、材質ｓｐｃ、板厚１ｍ。

直径１６咽のごとき場合には、底突き力３　ｔｏｎ以上
の範囲が適している。

一力、縁波み高さは底突き力よりも帯板の送シ長さの影
響を受け、送シ長さが長くなると発生する波の量は少な
くなるが波高さは大きくなり、また口開きも大きくなる
。そして縁波高さと口開きの増大によシそシは逆に小さ
くなることから、そりと縁波高さの関係から中間的な値
が適正送り長さとなる。従って第１図ないし第３図の実
施例においても、底突き力を大きく設定すると共に、送
り長さを短くすることによシ、かなシ精度のよい円管の
成形を行えるが、口開きとそシの発生を完全に防ぐこと
は困難である。

第５図はこれをさらに改善し、板縁の波を消去すると共
に、そりを解消するためのものである。しかして、曲げ
線の曲線化程度と中心線の曲線化程度及び入口溝の立上
り倉の適（１２） 正条件を示すと以下のとおりである。

まず、第５図において、曲げ線の曲線化をダイノロフィ
ールｆＺｌとし、中心線の曲線化紮ポンチフロフィール
（Ｙ）とした場合、ｚ−Ａ・ｘｎ、Ｙ＝Ｂ　−ｚ　　但
し、Ａ＝Ｌ／（π・Ｒ）、Ｂ＝Ｃ／Ｌ　　となる。この
式におけるｎが曲は縁の指数（ダイ指数）でおり、ｍが
中心線の指数（ポンチ指数）であり、Ｃが立上シ量（ポ
ンチ変数）である。

＄６図と第７図はその解析法を示すもので、第６図にお
いて任意の点Ｐ、Ｑに対応する板幅の中心がＲ，８であ
る。各点Ｐ％　９％　Ｒ％Ｓをｘ、ｙ、ｚ座標系を用い
て表わすと、Ｒ（０、）’ｉ　　、ｚｉ　　　）　　、
　　　３（ｏ　　、　　　ｙ　ｉ　　　ｓ　　　　ｚｊ
　　）　　、図のとおりであり、ｎ−１すなわち第１図
ないし第３図の実施例では、成形開始直後から除マに板
縁ひずみが増加し、成形完了直前の時点で急激なひずみ
変化が起る。この急激なひずみ変化は除々に板縁部が伸
ひてきグヒものを元の寸法に戻すことにより生じ、これ
が板縁に波音発生させる原因となる。これに対しｎ＜１
の場合すなわちダイ溝内側に向けて凸の曲線とした場合
には、素材の成形開始後にひずみが大きくなシ、次いで
再びひずみが小さくなり、成形完了時にひずみがゼロに
なる。

従って１＜１が好ましく、％Ｋｎキ０．７が良好である
。次にポンチ指数ｍについてみると、第９図においてｍ
＝Ｉ’に境として大きく異なり、ｍ−１では出口側で長
手方向に曲は加工となるため製品に悪影響會与えるため
ｍ＞１のように出口側へ潮近するほうがよい。実際にｍ
の影４！全みたのが第１０図であり、ｍが大きいほど、
成形開始後のひずみ変化が圧縮方向に大きくなｐ１成形
が進むに従って引張方向に逆転し、再び圧縮方向へと転
する傾向が犬となる。ｍが大きいほど舟ぞこぞり、ｍが
小さければくらぞシとなる。ゆえに、ポンチ指数ｍは］
＜ｍ＜２の範囲が適当である。

さらにポンチ変数Ｃはポンチ指数ｍによって適正範囲が
決まるが、一般に第１１図のようにＣが大きくなるのに
従ってひずみ分布か圧縮方向に下がってくる。つまシＣ
が小さいと製品に長手方向のくらぞりが発生しやすく、
Ｃか大きい場合ｆｌ−ｊｌ−上りが発生しやすい。

そして、この第１１図から、出口（矯正部がある場合Ｖ
Ｃは矯正部入口）でひずみがゼロとなり縁波が発生せず
、さらに正の伸びひずみと負の圧縮ひずみがう１くバラ
ンスされ塑性ひずみの±０．２％以内に入るため長手方
向のそりも発生せず、きわめて精度の高い円管とするこ
とができるものでめる。

第５図ないし第１１図は金型形状によシ精度向上ケ図っ
た吃のであるが、そのｔｌか二次的な矯正手段を用いる
ことによっても管周方向および長手方向の精度な向上で
きる。第１２図はその一例を示すもので、ポンチ３の（
１５） きよう止部３５に対応する背方位置に、取付は治具６の
前端に接しかつ幅が＃丘ぼ婢形ダイ幅と同等のブロック
状をなしたきよう正ポンチ９を取付ける。そしてこのき
よう正ポンチ９には半円形縛２３と対をなす半円形溝２
３′が形成され、この半円形港２３′は成形された帯板
を入ｐ込ませるようなギャッグケ介してきよう正ポンチ
會とりまいている。この治具は同一金型に組込まれるた
め工程が増さず、しかもダイ溝との間で周方向と長手方
向の矯正が同時に行われるため簡便に口開きと縁波を解
消することができる。

本発明の基本的な構成は上記のとおりであるが、さらに
本発明は種々の応用が可能である。第１３図と第１４図
はフランジ付き管の成形を示すもので、プレス曲げ型１
の入口側にフランジ曲げ用の上型１０と下型１１を備え
たプレス曲げ型を設け、それら上型１０と下型１１によ
り帯板４の両縁を直線状に送シ７ランジ曲げし、次いで
この７ランジ曲げさく１６） れた帯板４′をプレス曲げ型１に所定送り長さで送り込
み、既述したようなエツジベンディングを行うものでる
る。

このとき、プレス曲げ型１の溝形ダイ入口に７ランジ曲
げ部＋５．４５’にガイドする傾斜面２７．２７を設け
ておけばよく、ポンチはフランジなし管の成形の場合と
同じものを用いればよい。この方式によシ第１４図に示
すようなフランジ付き断面の長尺円管全簡単に得ること
ができる。

第１５図と第１６図は穴付き管の成形を示すもので、帯
板４の入口側に、プレス曲げ型１のポンチ３と並んで共
通プレスラムで作動されるかまたは別個の打抜きポンチ
１２を設けると共に、溝形ダイ２と隣接一体か又は別個
にダイス１３を設け、帯板４がプレス曲げ型１に入る前
に打抜ぎポンチ１２とダイス１３によシ所望形状の穴１
４を形成し、次いでそのままプレス曲げ型１に送り込み
、前述したようなエツジベンディングによる成形を行う
ものである。

この方式をとれは、穴の形状や位置にほとんど制約され
ず、同一工程で穴付き管が簡単に得られる。従来のよう
に成形された管に角形や星形の穴を開けるのは困難な加
工であシ、生産性が悪く精度的に本省るが、本発明によ
ればこうした難点を一掃することができる。

さらに、本発明においてはプレス送シ曲げ型とエツジベ
ンディング方式の組合せで成形を行うため、帯板幅を小
さくしてプレス曲げ型１に送シ込むだけで半開き管の成
形金行え、しかも帯板の幅を変えるだけで口開き貴の変
更が可能である。

次に本発明の具体的な実施例を示す。

実施例Ｉ ■　第２図に示す曲げ線が直線（ダイ指数ｎ＝１）でダ
イ溝及びポンチが水平（ポンチ指数ｍ−０、ポンチ変数
Ｃ＝０）のプレス曲げ型を用いてエツジベンディング方
式により円管の送り曲げ成形を行った。

■　溝形ダイおよびポンチの成形部長さは４８Ｑｗ＋＋
、きよう止部長さ８（ｊ咽、溝形ダイ側曲面８　ｒｍｕ
　Ｒ、ポンチ側曲面７顛Ｒ１半円形溝１６ｗ＋ｍφ、入
口溝の曲げ線間間隔を４７．１瞼とした。

■　成形材としては冷延鋼板ｓｐｃ　−ｃ　、厚さ１．
０ｆｆｉ＃Ｉ、長さ１９００鰭、板幅４７゜Ｉ（管周方
向圧縮率０％）を用いた。帯板送り長さＰは２０〜８０
ｍ、底突き力ＰＢ１〜５ｔｏｎ使用プレスとして１００
トン油圧プレスを用いた。

■　以上の条件で成形金行ったＭＭ底突き力３　ｔｏｎ
以上で送り長さｆ　３０　ｍｍ以下のように短くすると
かなり精度のよい円管が得られた。しかし、この方法で
はわずかではめるが口開きが残り、そりも完全には防止
できない。そこで、次に、第１２図に示すきよう正治具
を取付け、帯板幅を入口溝幅よりやや大きくとり、４９
．０＋＋ｍ（管周方向圧縮率４％）までの板幅とし、底
突き力１０（１９） １０ｎ１送シ長さ３０叫で成形を行った。

その結果、第１７図のように長手方向のそシかなくなり
、また口開きも完全に防ぐことができた。得られた円管
の真円度測定を行った結果ヶ第１８図に示す。この第１
８図から真円度もＪＩＳ規格の１％以内に納まっている
ことがわかる。

実施例２ ■　第５図に示す曲線金型を用いて本発明により円管の
成形を行った。このとき、ダイ指数ｎ＃ｉｏ、７ポンテ
指数ｍ１ｄ１．３、ポンチ変数Ｃは３０とするほか、実
施例】と同じ条件とした。その結果、縁波がなく、長手
方向のそりも全くなく、開口もないきわめて高精度の円
管が成形された。

以上説明した本発明によるときには、一工程という簡素
化した工程と短い金型でしかも低加工力で良好な品質の
長尺円管を成形することができ、形状的にも閉鎖断面の
だけでなく７ランジ付き、穴付き、半開きなど多様の（
２０） ものを簡便に成形できるなどのすぐれた効果が得られる
。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明に係るエツジベンディング方式による円
管の送り曲は成形法の概要を示す一部切欠伸面図、第２
図は本発明におけるプレス曲げ型と該型内各位置での帯
板の変形状態を示す斜視図、第３図は溝形ダイ各位置で
の変形状態を示す斜視図、第４図は本発明における帯板
の変形過程を示す説明図、第５図は本発明による成形法
に用いるプレス曲げ型の他の実施例ケ示す斜視図、第６
図と第７図は第５図のプレス曲げ型を解析するための座
標図、第８図はダイ指数とひずみ分布の関係を示すグラ
フ、第９図はポンチ指数及びポンチ変数の説明図、第１
θ図はポンチ指数ｍとひずみ分布の関係を示すグラフ、
第１１図はポンチ変数とひずみ分布の関係を示すグラフ
、第１２図は精度向上用のきよう正治具全取付けたポン
チ會示す斜視図、第１３図はフランジ付き管の成形法を
示す側面図、第１４図は成形状態を示す斜視図、第１５
図は穴付き管の成形法を示す側面図、第１６図は製品例
を示す斜視図、第１７図は本発明法における長手方向そ
り曲率と管周方向圧縮率の関係金示すグラフ、第１８図
は真円度測定結果を示すグラフである。 １・・・プレス曲げ型、　　２・・・擲形ダイ、３・・
・ポンチ、　　４・・・帯板、　　２０・・・入口溝、
２１．２１・・・側曲面、　２３・・・半円形＃４（出
口溝）、　　２４・・・曲げ線、　　２５．２５・・・
きよう止部。 特許出願人　小川秀夫 同　　田村公男 同−中用威雄 同　　　　　　株式会社　網野鉄工所 Ｃ２３） Ｃ＞０ −９３− ′：４．甫シー？

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　縁曲げ用側曲面とそれら側曲面を結ぶ直線状の底面
   とから構成される入口溝を持ちこの入口溝が出口側で半
   円形溝となるように連続的にす＃Ｙまった溝形タイとこ
   の無形ダイに準じた形状のポンチとを備えたプレス曲げ
   Ｗｋ用い、帯板を一端から前記プレス曲げ型内に所定長
   さづり送）込みこれと同期してプレス曲げ型全上下運動
   させることにより、帯板を幅方向両端から管と同じ半径
   で目的管形状になるまで漸進的に縁曲げしてプレス曲げ
   型から送出すること全特徴とするエツジベンディング方
   式による円管の送シ曲げ成形法。 ２　プレス曲げ型として、曲は線が型長手方向で直線上
   なしたものを用いる特許請求の範囲第１項記載のエツジ
   ベンディング方式による円管の送り曲げ成形状。 ３　プレス曲げ型とＬ〜で、曲は線が牌の内０１ｌｊに
   向つで凸状の曲線ケなすと共に、溝全体゛が同−深δの
   まま出口側から入口側に向かって曲線状に立上った溝形
   ダイとこれに準じた形状のポンチを用いる特許請求の範
   囲第１項記載のエツジベンディング方式による円管の送
   り曲は成形法。 ４　プレス曲げ型として、溝形ダイス出口側に半円形溝
   が所要長さ形成されたきよう止部を有し、ポンチには前
   記きよう止部に対応する半円形のきよう止部とこのきよ
   う止部をとりまくような半円形状の溝付きよう正ポンチ
   とを有するものｔ用いる特許請求の範囲第１項記載のエ
   ツジベンディング方式による円管の送シ曲げ成形法。 ５　帯板として平板又は平板に大全あけたものを用いる
   特許請求の範囲第１項記載のエツジベンディング方式に
   よる円管の送り曲げ成形法。 ６　帯板としてフランジ曲げされたものを用いる特許請
   求の範囲第１項記載のエツジベンディング方式による円
   管の送シ曲げ成形法。