(57)【要約】  本発明は、高強度金属板を三次元的に複雑な形状に成形加工する際、効率的で汎用的な成形加工技術の提供を目的とする。  そして、本発明は、金属板を成形する加工装置であって、成形後の金属板の形状と適合する形状を有する金型（１０）（パンチともいう）と、前記金型との間で金属板（Ｈ）を挟み込んで当該金属板を成形する複数のロール（３０〜３３）と、前記各ロールを、水平方向に独立して移動させ、かつ鉛直方向に独立して昇降させるロール移動機構（４０）と、前記金型へのロールの押し付け角度を変えられるロール角度設定機構とを有することを特徴としている。
2010101295.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板を成形する加工装置であって、
成形後の金属板の形状と適合する面形状を有する金型と、
前記金型との間で金属板を挟み込んで当該金属板を成形する複数のロールと、
前記ロールを、独立して水平方向に移動させ、かつ鉛直方向に独立して昇降させるロール移動機構と、を有することを特徴とする、金属板の加工装置。
【請求項２】
前記移動機構が、ロールを前記金型に押し付ける角度を任意に設定することができるロール角度設定機構を有していることを特徴とする請求項１に記載の金属板の加工装置。
【請求項３】
前記移動機構が、前記金型の稜線に沿って独立し移動することを特徴とする請求項１または２に記載の金属板の加工装置。
【請求項４】
前記移動機構が加工荷重検出装置を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板の加工装置。
【請求項５】
前記ロールは、本体ロール部と、前記本体ロール部から同心状に突出し、当該本体ロール部より小さい径の突出ロール部と、を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属板の加工装置。
【請求項６】
前記本体ロール部と前記突出ロール部とのコーナー部の外周面には、全面に亘って、側面視において内側に凸に湾曲した湾曲部が設けられ、前記複数のロールは、異なる曲率半径の前記湾曲部を備えた前記ロールを有することを特徴とする、請求項５に記載の金属板の加工装置。
【請求項７】
前記複数のロールは、異なる径の前記突出ロール部を備えた前記ロールを有することを特徴とする、請求項５又は６に記載の金属板の加工装置。
【請求項８】
前記金型の面形状は、内側が外側に比べて突出した形状であり、前記突出ロール部は、前記本体ロール部に対して内側に突出していることを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載の金属板の加工装置。
【請求項９】
前記金型の面形状は、外側が内側に比べて突出した形状であり、前記突出ロール部は、前記本体ロール部に対して外側に突出していることを特徴とする、請求項５〜７のいずれかに記載の金属板の加工装置。
【請求項１０】
金型及び複数のロールを用いて金属板を成形する加工方法であって、
前記各ロールが独立して鉛直方向に上昇し、当該ロールと前記金型との間で金属板を所定の荷重で挟み込みながら、前記各ロールが水平方向に独立して移動して、当該金属板を成形することを特徴とする、金属板の加工方法。
【請求項１１】
前記ロールが前記金型の稜線に沿って、独立して水平方向に移動することを特徴とする請求項１０に記載の金属板の加工方法。
【請求項１２】
前記複数のロールは、前記金型の稜線に沿って水平方向に往復移動して、金属板を成形することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の金属板の加工方法。
【請求項１３】
前記ロールは、本体ロール部と、前記本体ロール部から突出し、前記本体ロール部より小さい径の突出ロール部と、前記本体ロール部と前記突出ロール部とのコーナー部の外周面に全周に亘って設けられ、側面視において内側に凸に湾曲した湾曲部と、を有し、前記湾曲部の曲率半径が異なる前記複数のロールを用いて金属板を成形することを特徴とする、請求項１０又は１２に記載の金属板の加工方法。
【請求項１４】
前記突出ロール部の径が異なる前記複数のロールを用いて金属板を成形することを特徴とする、請求項１０〜１３のいずれかに記載の金属板の加工方法。
【請求項１５】
成形後の金属板が、引張力が作用する伸びフランジ部若しくは圧縮力が作用する縮みフランジ部の一方または両方を有することを特徴とする請求項１０〜１４に記載の金属板の加工方法。
【請求項１６】
成形後の金属板に引張力が作用する伸びフランジ部において、一対の前記ロールが前記伸びフランジ部を中心として互いに近づく方向に移動して、当該伸びフランジ部を成形することを特徴とする、請求項１５に記載の金属板の加工方法。
【請求項１７】
成形後の金属板に圧縮力が作用する縮みフランジ部において、一対の前記ロールが前記縮みフランジ部を中心として互いに離れる方向に移動して、当該縮みフランジ部を成形することを特徴とする、請求項１５に記載の金属板の加工方法。
【請求項１８】
前記金属板が引張強度７８０ＭＰａ以上の高張力鋼板であることを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の金属板の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板を成形する加工装置及びその加工装置を用いた加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば自動車用部品、建材用部品、家具用部品などの分野では、剛性を確保した状態で軽量化を実現するため、高強度の金属板が用いられている。かかる金属板の成形は、従来より、例えばプレス成形やロール成形によって行われているが、金属板の強度の増加に伴う成形性の低下により、当該金属板を複雑な形状に成形するのは困難になってきている。【０００３】
例えばプレス成形を用いた場合、成形後の金属板に引張力が作用するフランジ部においては当該フランジ部の割れが発生し、また金属板に圧縮力が作用するフランジ部においては当該フランジ部のシワが発生する場合がある。【０００４】
また、ロール成形を用いた場合、金属板を長手方向に単一の簡単な断面形状に成形することはできるが、金属板の長手方向に断面が変化するような複雑な形状に成形することは困難である。【０００５】
一方、プレス成形とロール成形を組み合わせて金属板を成形することが提案されている。例えば特許文献１では、スプライン等の外周面の歯車形状部をロール成形によって成形するためのプレス加工装置であって、外周面に加工対象となる金属板が装着される金型と、金型と同心状に配置されたダイリングと、ダイリングの内周に放射状に配置され、金属板とダイリングの内周面との間に挟まれながら回転する複数の成形ロールとを有している。そして、ダイリングを金型に対して相対移動させると共に、複数の成形ロールを回転させることにより、金属板を成形している。【０００６】
特許文献２には、サッシ状の長尺物の湾曲形状に対応して成形加工するロール加工装置であって、長尺物の形状に合わせた直動カム上を成形ロールが移動し、直動カムの形状に倣うように成形ロールが昇降することにより、長手方向に湾曲する形状に被加工物を加工するロール成形法が開示されている。【０００７】
特許文献３には、直角に交わる金属板同士を結着する（シーミング）際に、結着部の金属板を重ねて折り曲げる（ヘミング）ときに、直角断面を有する成形ロールを、金属板の直角結着部分にあてがい、回転しながらプレスすることにより、結着部を成形するロール成形方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−１５４９２５号公報
【特許文献２】特開昭６４−３１５２７号公報
【特許文献３】特開平８−１９７１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、金属板を歯車形状（波形状）に成形することができるが、その長手方向の断面は同一形状となる。すなわち、長手方向に断面が変化するような複雑な形状に金属板を成形することができない。また、金属板の高さが長手方向において変化するように成形することもできない。したがって、金属板を三次元的に複雑な形状に成形することはできなかった。【００１０】
特許文献２に記載の技術でも、被加工材の長手方向の断面が同一形状で、さらに長手方向に対し垂直な一方向に湾曲するよう加工する場合には適用できるが、長手方向に断面が変化するような複雑な形状に金属板を成形することができない。【００１１】
特許文献３に記載の技術でも、被加工材の肩部の一定形状のみ加工できるが、複雑な断面や、断面が変化するような複雑な形状に金属板を成形することができない。【００１２】
また、これら従来技術に共通していえることは、従来のロール成形法の延長であるため、高張力鋼に代表される高強度を有する金属板の加工には適合していないことである。今後需要が高まる高強度金属板の任意形状への加工に対する、効率的で汎用性の高い加工技術が要求されている。【００１３】
本発明は、従来のロール成形技術では、加工の限界があり、複雑な断面や断面が変化するような複雑な形状を造る成形加工はできないという問題点、および高強度金属板の効率的加工法の要求に鑑みてなされたものである。即ち、本発明が解決しようとする課題は、高強度金属板を三次元的に複雑な形状に成形加工する際、効率的で汎用的な成形加工技術の提供を目的とする。ここで複雑形状の成形加工とは、例えば、断面ハット型部品において、ハット部の幅が変化したり、フランジ部の幅が変化したり、伸びフランジ部と縮みフランジ部が共存したりするような加工も含むものである。もちろん、３次元複雑形状であって、単純なプレス成形では、圧縮部、引張部が混在し、最終製品として要望どおりの形状が得にくい成形加工も含むものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記課題を解決するため、本発明者らは鋭意検討した結果、高強度金属板を効率的に加工するプレス加工と、複雑形状加工に適したロール成形法を組合せ、プレス金型にロールを押し当て、金属板を加工することにより、高強度金属板であっても、任意の形状に、最適な成形加工が行えることを見出し、本発明を成すに至った。
即ち、本発明は、金属板を成形する加工装置であって、成形後の金属板の形状と適合する形状を有する金型（パンチともいう）と、前記金型との間で金属板を挟み込んで当該金属板を成形する複数のロールと、前記各ロールを、水平方向に独立して移動させ、かつ鉛直方向に独立して昇降させるロール移動機構と、前記金型へのロールの押し付け角度を変えられるロール角度設定機構とを有することを特徴としている。【００１５】
本発明によれば、各ロールが金型の稜線に沿って水平方向に独立して移動することができるので、成形後の金属板の断面が長手方向に変化する場合でも、その断面の変化に追従して各ロールを移動させることができる。また、各ロールが鉛直方向に独立して昇降することができるので、成形後の金属板の高さが変化する場合でも、その高さの変化に追従して各ロールを昇降させ、当該ロールと金型の対応する加工面との間で金属板を所定の荷重で挟み込むことができる。このように各ロールを独立して三次元的に移動させることができるので、金属板を三次元的に複雑な形状に成形することができる。【００１６】
また、ロールの金型へ押し付ける角度を調節できるロール角度設定機構を有し、三次元移動機構との協働により、いかなる複雑形状の成形加工にも対応することができる。
さらに、前記ロールは、それぞれに荷重検出装置を有することができる。その荷重検出装置によって、成形加工時の加工荷重を制御して成形加工することもできる。
加えて、金型も上下動しながら成形加工してもよい。
なお、三次元的な複雑形状とは、幅が任意に変化するような部品形状も含む。【００１７】
前記ロールは、本体ロール部と、前記本体ロール部から同心状に突出し、当該本体ロール部より小さい径の突出ロール部と、を有していてもよい。【００１８】
前記本体ロール部と前記突出ロール部とのコーナー部の外周面には、全面に亘って、側面視において内側に凸に湾曲した湾曲部が設けられ、前記複数のロールは、異なる曲率半径の前記湾曲部を備えた前記ロールを有していてもよい。なお、コーナー部とは、本体ロール部の表面と突出ロール部の外周面とで形成される隅角部分をいう。【００１９】
前記複数のロールは、異なる径の前記突出ロール部を備えた前記ロールを有していてもよい。【００２０】
前記金型の下面形状は、内側が外側に比べて突出した形状であり、前記突出ロール部は、前記本体ロール部に対して内側に突出していてもよい。また、前記金型の下面形状は、外側が内側に比べて突出した形状であり、前記突出ロール部は、前記本体ロール部に対して外側に突出していてもよい。【００２１】
別な観点による本発明は、金型及び複数のロールを用いて金属板を成形する加工方法であって、前記各ロールが独立して鉛直方向に上昇し、当該ロールと前記金型の下面との間で金属板を所定の荷重で挟み込みながら、金型金属板を成形することを特徴としている。
また、前記各ロールが前記金型の稜線に沿って独立して移動してもよい。
さらに、前記各ロールが、鉛直方向の昇降に加え、水平方向の移動もでき、任意の位置で金属板を所定の荷重で挟み込みながら成形加工してもよい。
その際、前記各ロールが、ロール角度設定機構により、金型に押し付ける角度を任意に設定し、成形加工してもよい。【００２２】
前記複数のロールは、前記金型の下面の稜線に沿って水平方向に複数回往復移動して、金属板を成形してもよい。【００２３】
前記ロールは、本体ロール部と、前記本体ロール部から突出し、前記本体ロール部より小さい径の突出ロール部と、前記本体ロール部と前記突出ロール部とのコーナー部の外周面に全周に亘って設けられ、側面視において内側に凸に湾曲した湾曲部と、を有し、前記湾曲部の曲率半径が異なる前記複数のロールを用いて金属板を成形してもよい。【００２４】
前記突出ロール部の径が異なる前記複数のロールを用いて金属板を成形してもよい。【００２５】
成形後の金属板が伸びフランジ部と縮みフランジ部を有していてもよい。
その際、成形後の金属板に引張力が作用する伸びフランジ部において、一対の前記ロールが前記伸びフランジ部を中心として互いに近づく方向に移動して、当該伸びフランジ部を成形してもよい。また、成形後の金属板に圧縮力が作用する縮みフランジ部において、一対の前記ロールが前記縮みフランジ部を中心として互いに離れる方向に移動して、当該縮みフランジ部を成形してもよい。
もちろん、金属板が７８０ＭＰａ以上の引張強度を有する高張力鋼でもよい。さらに引張強度９８０ＭＰａ以上の超高張力鋼でも、１４７０ＭＰａ以上の超超高張力鋼でもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、高強度な金属板を効率的に三次元的複雑形状に成形加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
図１は、本実施の形態にかかる加工装置の構成の概略を示す側面図である。
図２は、本実施の形態にかかる加工装置の構成の概略を示す側面図である。
図３は、本実施の形態にかかる加工装置の金型の概略を示す平面図である。
図４は、本実施の形態にかかる加工装置の構成の概略を示す平面図である。
図５は、成形後の金属板の平面図である。
図６は、成形後の金属板の側面図である。
図７は、成形後の金属板の側面図である。
図８は、ロールの側面図である。
図９は、加工装置で金属板を成形する様子を示した説明図である。
図１０は、加工装置で金属板を成形する様子を示した説明図である。
図１１は、加工装置で金属板を成形する様子を示した説明図である。
図１２は、他の実施の形態にかかるロールの側面図であって、（ａ）は曲率半径がＲ１の湾曲部を有するロールを示し、（ｂ）は曲率半径がＲ２の湾曲部を有するロールを示し、（ｃ）は曲率半径がＲ３の湾曲部を有するロールを示し、（ｄ）は湾曲部を有さないロールを示している。
図１３は、他の実施の形態にかかる加工装置の構成の概略を示す側面図である。
図１４は、複雑形状に成形した金属板の図である。（ａ）は俯瞰図を、（ｂ）は平面図を、（ｃ）は側面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。図１及び図２は、本実施の形態にかかる、平板状の金属板Ｈを成形する加工装置１の構成の概略を示す側面図である。また、図３は、加工装置１の構成の概略を示す平面図である。
【００２９】
本実施の形態においては、加工装置１を用いて、金属板Ｈを図５〜図７に示すようにその内側が凸に突出するように成形する。金属板Ｈは、図５に示すように平面視において蛇行している。また、成形後の金属板Ｈは、図６に示すようにその高さが当該金属板Ｈの長手方向（図６のＸ方向）に沿って変化している。成形後の金属板Ｈの突出部Ｈ１は、図７に示すように略四角形状を有している。この突出部Ｈ１は、金属板Ｈの長手方向に沿って連続して形成され、その大きさが変化している。すなわち、突出部Ｈ１の高さＤ（図７のＺ方向）と幅Ｗ（図７のＹ方向）が、金属板Ｈの長手方向で変化する形状となっている。
【００３０】
加工装置１は、図１に示すように金型１０（ポンチともいう）を有している。金型１０は、成形後の鋼板Ｈの形状と適合する下面形状を有している。すなわち、金型１０は、図３に示すように平面視において蛇行している。また、金型１０の下面は、図１に示すようにその高さが当該金型１０の長手方向（図１のＸ方向）に沿って変化している。さらに、金型１０の下面の内側には、図２及び図３に示すように外側に比べて突出した突出部１１が金型１０の長手方向（図３のＸ方向）に沿って形成されている。
【００３１】
金型１０の下方には、図４に示すように２本のレール２０、２１が設けられている。レール２０、２１は、図３に示す金型１０の突出部１１の稜線Ｌ１、Ｌ２に沿って配設されている。
【００３２】
レール２０上には、図１及び図４に示すように複数、例えば４種類のロール３０〜３３が配置されている。また、レール２１上にも同様にロール３０〜３３が配置されている。すなわち、加工装置１には、合計８つのロール３０〜３３が設けられている。各ロール３０〜３３には、当該ロール３０〜３３を支持し、レール２１、２１上を水平方向に独立して移動可能なロール移動機構４０がそれぞれ設けられている。ロール移動機構４０は、後述するようにロール３０〜３３を鉛直方向に独立して昇降させることができる。
【００３３】
ロール３０は、図８に示すように本体ロール部３０ａと、本体ロール部３０ａから同心状に突出し、当該本体ロール部３０ａより小さい径の突出ロール部３０ｂとを有している。このロール３０は、図２に示すように金型１０の突出部１１の稜線Ｌ１、Ｌ２の下方に配置されている。また、ロール３０は、突出部１１の形状と適合するように、本体ロール部３０ａが突出部１１の外側に配置され、突出ロール部３０ｂが突出部１１の下方に配置されている。すなわち、ロール３０は、レール２０、２１上に、突出ロール部３０ｂが内側に突出するように配置されている。なお、ロール３１〜３３についても、同様の構成の本体ロール部３１ａ〜３３ａと突出ロール部３１ｂ〜３３ｂとを有し、レール２０、２１上に同様に配置されている。
【００３４】
ロール移動機構４０は、図１及び図２に示すようにロール３０の中心を貫通し支持するシャフト４１を有している。シャフト４１は、支持部材４２を介してシリンダ４３に支持されている。シリンダ４３には、例えば油圧式のシリンダが用いられ、このシリンダ４３によってロール３０は鉛直方向に昇降することができる。そして、ロール３０が昇降することで、当該ロール３０と金型１０の下面との間で金属板Ｈを挟み込んで成形することができる。シリンダ４３の下面には、例えばモータ（図示せず）などを内蔵した駆動機構４４が設けられている。この駆動機構によって、ロール３０はレール２０、２１上を水平方向に移動することができる。なお、図２はロール３０のロール移動機構４０について説明したが、他のロール３１〜３３のロール移動機構４０も同一の構成を有している。
【００３５】
ロール移動機構４０のシリンダ４３及び駆動機構４４は、図１及び図４に示すように制御部５０に制御されている。制御部５０では、シリンダ４３を制御して、ロール３０〜３３と金型１０で金属板Ｈを挟み込む際の鉛直荷重を所定の荷重に制御している。鉛直荷重は、シリンダ４３への入力（例えば、油圧シリンダであれば油量）で換算して測定することができる。また、例えばシリンダ４３と駆動機構４４の間に荷重測定装置（図示せず）を設置し、それにより荷重を測定してもよい。
【００３６】
また、制御部５０では、駆動機構４４を制御して、ロール３０〜３３の水平方向の移動、例えば移動方向、移動速度、往復移動回数等を制御している。これら金属板Ｈを挟み込む際の所定の荷重やロール３０〜３３の水平方向の移動は、金属板Ｈの材質、厚み、あるいは成形後の形状によって設定される。なお、設定条件によっては、ロール３０〜３３の水平方向に往復移動させずに、１回の移動で金属板Ｈを成形してもよい。
【００３７】
以上、レーリ２０，２１上を駆動機構が移動することにより、各ロールもそれぞれ独立に移動する形態を説明した。しかし、この形態ではレール配置範囲のみ移動可能であるが、これにとらわれる必要はなく、いろいろな形態が考えられる。
例えば、水平定板（図示せず）上の任意の位置へ移動可能な駆動機構４４であれば、各ロール毎に独立して、任意の位置へ移動させることができる。これにシリンダ４３、支持部材４２を介して、各ロールが鉛直上下動できるため、結果として三次元空間の任意の位置に各ロールを独立して配置することも可能である。このように、移動機構については、本形態に限定されることなく、三次元空間に各ロールを配置できるものであれば、本発明の技術範囲に入るものである。
【００３８】
また、上記形態では、各ロール３０のロール移動機構４０に対する取付け角度は固定されているが、例えば、図２において各ロール３０を支持するシャフト４１がＺ軸（場合によってはＹ軸も）を中心に回転する機構（図示せず）を有していてもよく、さらにＸ軸（紙面垂直方向）を中心に回転する機構（図示せず）を有していてもよい。これら回転機構により、ロール３０が金型１０に押し当てられる角度を任意に設定することが可能となる。これら回転機構を総称して、本発明ではロール角度設定機構をよぶ。
【００３９】
いずれの形態にせよ、加工荷重は反力として、レール２０，２１または水平定板（図示せず）等、駆動機構４０の支持部材にかかることになる。支持部材は単純形状となるため、容易にその加工反力に耐えうる剛性とすることができ、全体の装置剛性を、被加工材となる金属材料に応じて設計することにより、大きな加工荷重を要する高張力鋼や超高張力鋼、超超高張力鋼にも対応する装置が容易に設計可能となる。
【００４０】
次に、図１のように構成された加工装置１を用いて金属板Ｈを加工する方法について説明する。
【００４１】
先ず、図９に示すように金型１０を下降させると共に、各ロール３０〜３３を独立して上昇させ、金型１０の下面とロール３０〜３３で金属板Ｈを挟み込む。そして、金属板Ｈを挟み込みながら、各ロール３０〜３３を独立してレール２０、２１上を往復移動させる。このとき、金属板Ｈにかかる鉛直荷重が常に所定の荷重となるように、制御部５０によってシリンダ４３が制御されている。また、ロール３０〜３３の移動方向、移動速度、往復回数等が所定の値となるように、制御部５０によって駆動機構４４が制御されている。こうして、金属板Ｈが所定の形状に成形される。
【００４２】
以上の実施の形態によれば、各ロール３０〜３３が駆動機構４４によって金型１０の下面の稜線Ｌ１、Ｌ２に沿って水平方向に独立して移動することができるので、成形後の金属板Ｈの断面が変化しても、その断面の変化に追従して各ロール３０〜３３を移動させることができる。また、各ロール３０〜３３がシリンダ４３によって鉛直方向に独立して昇降することができるので、成形後の金属板Ｈの高さが変化しても、その高さの変化に追従して各ロール３０〜３３を昇降させ、当該ロールと金型の下面との間で金属板を所定の荷重で挟み込むことができる。このように各ロール３０〜３３を独立して三次元的に移動させることができるので、金属板Ｈを三次元的に複雑な所定の形状に成形することができる。
【００４３】
また、シリンダ４３と駆動機構４４が制御部５０に制御されているので、金型１０の下面とロール３０〜３３で金属板Ｈを常に所定の荷重で挟み込むことができる。このため、金属板Ｈを精度よく所定の形状に成形することができる。
【００４４】
ところで、図５に示したように金属板Ｈを成形する場合、例えば成形後の金属板Ｈに引張力が作用する部分Ａ（以下、「伸びフランジ部Ａ」という。）に金属板Ｈの割れが発生する場合がある。そこで、加工装置１を用いて金属板Ｈを成形する際に、図１０に示すように一対の隣り合うロール３０、３１を伸びフランジ部Ａを中心として互いに近づく方向に移動させて、当該伸びフランジ部Ａを成形してもよい。かかる場合、ロール３０、３１によって伸びフランジ部Ａに引張力が緩和されるので、成形後の伸びフランジ部Ａにおいて金属板Ｈの割れが発生するのを防止することができる。
【００４５】
また、図５に示したように金属板Ｈを成形する場合、例えば成形後の金属板Ｈに圧縮力が作用する部分Ｂ（以下、「縮みフランジ部Ｂ」という。）に金属板Ｈのシワが発生する場合がある。そこで、加工装置１を用いて金属板Ｈを成形する際に、図１１に示すように一対の隣り合うロール３０、３１を縮みフランジ部Ｂを中心として互いに離れる方向に移動させて、当該縮みフランジ部Ｂを成形してもよい。かかる場合、ロール３０、３１によって縮みフランジ部Ｂに圧縮力が緩和されるので、成形後の縮みフランジ部Ｂにおいて金属板Ｈのシワが発生するのを防止することができる。
【００４６】
以上の実施の形態では、ロール３０〜３３は同一の形状を有していたが、図１２（ａ）〜（ｄ）に示すようにこれらロール３０〜３３を異なる形状としてもよい。かかる場合、図１２（ａ）に示すようにロール３０において、本体ロール部３０ａと突出ロール部３０ｂとのコーナー部、すなわち本体ロール部３０ａの表面と突出ロール部３０ｂの外周面とで形成される隅角部の外周面には、全周に亘って、側面視において内側に凸に湾曲した湾曲部３０ｃが設けられている。湾曲部３０ｃは、曲率半径Ｒ１を有している。図１２（ｂ）及び（ｃ）ロール３１、３２においても、同様に湾曲部３１ｃ、３２ｃがそれぞれ形成されている。各湾曲部３１ｃ、３２ｃは、曲率半径Ｒ２、Ｒ３をそれぞれ有している。湾曲部３０ｃ〜３２ｃの曲率半径Ｒ１〜Ｒ３は、異なる曲率半径であって、Ｒ１＞Ｒ２＞Ｒ３となっている。一方、図１２（ｄ）に示すようにロール３３には、上述した湾曲部は形成されていない。
【００４７】
そして、以上のロール３０〜３３を用いて金属板Ｈを成形する際には、先ず、曲率半径の大きい湾曲部３０ｃを有するロール３０を用いて、金属板Ｈを成形する。続いて、ロール３１、３２を順に用いて金属板Ｈを成形する。最後に、湾曲部を有しないロール３３を用いて、金属板Ｈを所定の形状に成形する。このように金属板Ｈを段階的に成形することによって、効率よく金属板Ｈを所定の形状に成形することができる。
【００４８】
なお、以上のように金属板Ｈを段階的に成形するために、ロール３０〜３３の突出ロール部３０ｂ〜３３ｂの径を順に小さくしてもよい。
【００４９】
以上の実施の形態では、下面の内側に突出部１１が形成された金型１０を用いていたが、図１３に示すように下面の外側が内側に比べて突出した金型６０を用いてもよい。
金型６０の突出部６１は、当該金型６０の下面の両外側に形成されている。かかる場合、レール２０、２１は、突出部６１の稜線Ｌ３、Ｌ４に沿って配設されている。また、ロール３０は、突出部６１の形状と適合するように本体ロール部３０ａが突出部６１の内側に配置され、突出ロール部３０ｂが突出部６１の下方に配置されている。すなわち、ロール３０は、レール２０、２１上に、突出ロール部３０ｂが外側に突出するように配置されている。なお、ロール３１〜３３についても、レール２０、２１上に同様に配置されている。
【００５０】
以上の実施の形態では、シリンダ４３に油圧式のシリンダが用いられていたが、ロール３０〜３３の鉛直方向の昇降を制御できるものであれば、これに限定されない。例えばシリンダ４３には、電動式のシリンダや空圧式のシリンダ等を用いることができる。また、例えば各ロール３０〜３３の鉛直荷重が一定の場合には、シリンダ４３にバネを用いることもできる。
【００５１】
また、以上の実施の形態では、駆動機構４４にモータ（図示せず）などが内蔵されていたが、かかるモータを駆動機構４４の外部に設けて、ロール３０〜３３を水平方向に移動させてもよい。さらに、ロール３０〜３３の各駆動機構４４を例えばワイヤで連結し、当該駆動機構４４によってロール３０〜３３を水平方向に移動させてもよい。
【実施例】
【００５２】
以下、本発明の加工装置を用いた場合の金属板の成形性について、従来の加工装置を用いた場合と比較して説明する。本実施例においては、金属板の加工装置として、先に図１〜図４で示した加工装置１を用いた。また、従来の加工装置として、２０００ｋＮのプレス機を用いた。【００５３】
そして、これらの加工装置を用いて、表１に示す機械特性を有する３種類の鋼板、軟鋼板（試験材Ｎｏ．１）、７８０ＭＰａ  ＨＳＳ鋼板（試験材Ｎｏ．２）、９８０ＭＰａ  ＨＳＳ鋼板（試験材Ｎｏ．３）、１４７０ＭＰａ鋼板（試験材Ｎｏ．４）を、それぞれ図５に示した形状に成形した。なお、鋼板を成形する際のブランクホルダー荷重は４００ｋＮであり、背圧荷重は１７０ｋＮであった。また、鋼板を成形する際の潤滑条件として、防錆油を用いた。【００５４】
以上の条件で実験を行った結果、従来の加工装置を用いた場合、試験材Ｎｏ．１の鋼板の成形性は良好であったが、試験材Ｎｏ．２の鋼板では、縮みフランジ部（図５中の縮みフランジ部Ｂ）においてシワが発生した。また、試験材Ｎｏ．３、４の鋼板では、縮みフランジ部（図５中の縮みフランジ部Ｂ）においてシワが発生すると共に、伸びフランジ部（図５中の伸びフランジ部Ａ）において割れが発生した。【００５５】
これに対し、本発明の加工装置を用いた場合、試験材Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４のすべての鋼板を良好に成形することができた。したがって、本発明の加工装置を用いた場合、高強度の鋼板を複雑な形状に精度よく成形できることが分かった。【００５６】
【表１】
2010101295.tif 000003
【００５７】
また、表１の試験材Ｎｏ．３と４の鋼板を、図１４に示すような断面形状は図７と同様に概ね矩形の溝型形状であり、図５，６と同様に金属板長手方向に対し、水平方向に１００ｍｍおよび垂直方向に７５ｍｍ湾曲している形状であって、さらに金属板長手方向に対し、山高さ（図７のＤ）が片端で３０ｍｍからもう一方の片端で４０ｍｍになるよう変化する形状に加工した。このような複雑形状の加工においても、シワや割れの発生はなかった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、金属板を三次元的に複雑な形状に成形する際に有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１    加工装置
１０  金型
１１  突出部
２０、２１  レール
３０〜３３  ロール
３０ａ〜３３ａ  本体ロール部
３０ｂ〜３３ｂ  突出ロール部
３０ｃ〜３３ｃ  湾曲部
４０  ロール移動機構
４１  シャフト
４２  支持部材
４３  シリンダ
４４  駆動機構
５０  制御部
６０  金型
６１  突出部
Ａ    伸びフランジ部
Ｂ    縮みフランジ部
Ｈ    金属板
Ｈ１    突出部
Ｌ１〜Ｌ４  稜線
Ｒ１〜Ｒ３  曲率半径
【図１】
2010101295.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2010101295.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月15日(2012.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
向き合う２つの縦壁部を鉛直方向に平行に置いた場合に、長手方向にわたって、水平方向および鉛直方向に湾曲した断面ハット型部品の成形後の金属板の形状と適合する面形状を有する金型と、
前記金型との間で金属板を挟み込んで当該金属板を成形する複数のロールと、
前記ロールを、独立して水平方向に移動させ、かつ鉛直方向に独立して昇降させるロール移動機構と、を有する金属板の加工装置であって、
前記移動機構が、ロールを前記金型に押し付ける角度を任意に設定することができるロール角度設定機構を有し、前記金型の稜線に沿って独立して移動し、
前記ロールは、本体ロール部と、前記本体ロール部から同心状に突出し、当該本体ロール部より小さい径の突出ロール部と、を有することを特徴とする、金属板の加工装置。
【請求項２】
前記移動機構が加工荷重検出装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の金属板の加工装置。
【請求項３】
前記本体ロール部と前記突出ロール部とのコーナー部の外周面には、全面に亘って、側面視において内側に凸に湾曲した湾曲部が設けられ、前記複数のロールは、異なる曲率半径の前記湾曲部を備えた前記ロールを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の金属板の加工装置。
【請求項４】
前記複数のロールは、異なる径の前記突出ロール部を備えた前記ロールを有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属板の加工装置。
【請求項５】
前記金型の面形状は、内側が外側に比べて突出した形状であり、前記突出ロール部は、前記本体ロール部に対して内側に突出していることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属板の加工装置。
【請求項６】
前記金型の面形状は、外側が内側に比べて突出した形状であり、前記突出ロール部は、前記本体ロール部に対して外側に突出していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属板の加工装置。
【請求項７】
向き合う２つの縦壁部を鉛直方向に平行に置いた場合に、長手方向にわたって、水平方向および鉛直方向に湾曲した断面ハット型部品の成形後の金属板の形状と適合する面形状を有する金型及び複数のロールを用いて金属板を成形する加工方法であって、
前記ロールは、本体ロール部と、前記本体ロール部から突出し、前記本体ロール部より小さい径の突出ロール部と、前記本体ロール部と前記突出ロール部とのコーナー部の外周面に全周に亘って設けられ、側面視において内側に凸に湾曲した湾曲部と、を有し、
かつ、前記各ロールが独立して鉛直方向に上昇し、当該ロールと前記金型との間で金属板を所定の荷重で挟み込みながら、前記各ロールを独立して水平方向に移動させ、かつ鉛直方向に独立して昇降させる移動機構が前記金型の稜線に沿って、独立して水平方向に移動することを特徴とする、金属板の加工方法。
【請求項８】
前記複数のロールは、前記金型の稜線に沿って水平方向に往復移動して、金属板を成形することを特徴とする、請求項７に記載の金属板の加工方法。
【請求項９】
前記ロールの湾曲部の曲率半径が異なる前記複数のロールを用いて金属板を成形することを特徴とする、請求項７又は８に記載の金属板の加工方法。
【請求項１０】
前記突出ロール部の径が異なる前記複数のロールを用いて金属板を成形することを特徴とする、請求項７〜９のいずれか１項に記載の金属板の加工方法。
【請求項１１】
成形後の金属板が、引張力が作用する伸びフランジ部若しくは圧縮力が作用する縮みフランジ部の一方または両方を有することを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項
に記載の金属板の加工方法。
【請求項１２】
成形後の金属板に引張力が作用する伸びフランジ部において、一対の前記ロールが前記伸びフランジ部を中心として互いに近づく方向に移動して、当該伸びフランジ部を成形することを特徴とする、請求項１１に記載の金属板の加工方法。
【請求項１３】
成形後の金属板に圧縮力が作用する縮みフランジ部において、一対の前記ロールが前記縮みフランジ部を中心として互いに離れる方向に移動して、当該縮みフランジ部を成形することを特徴とする、請求項１１に記載の金属板の加工方法。
【請求項１４】
前記金属板が引張強度７８０ＭＰａ以上の高張力鋼板であることを特徴とする請求項７〜１３のいずれか１項に記載の金属板の加工方法。
【国際調査報告】
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