(57)【要約】【課題】金属板の屈曲部における板厚を小さくすることなく、当該屈曲部の最小曲げ半径を小さくする。【解決手段】この金属板の曲げ加工方法は、パンチ１０と曲げ刃２０とで金属板１の曲げ加工を行なう金属板の曲げ加工方法であって、曲げ刃２０が金属板１に当接しながら移動することによって金属板１を曲げて屈曲部１ａを成形する際に、曲げ刃２０は、屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、パンチ１０と曲げ刃２０との最小距離Ｌが、式（１）を満たすように移動する。  １．０≦Ｌ／ｔ≦１．２・・・（１）  ただし、ｔを金属板の板厚［ｍｍ］とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
曲げ内工具と曲げ外工具とで金属板の曲げ加工を行なう金属板の曲げ加工方法であって、
前記曲げ外工具が前記金属板に当接しながら移動することによって前記金属板を曲げて屈曲部を成形する際に、前記曲げ外工具は、前記屈曲部の中央位置を通過する時点で、前記曲げ内工具と前記曲げ外工具との最小距離Ｌが、式（１）を満たすように移動することを特徴とする、金属板の曲げ加工方法。
１．０≦Ｌ／ｔ≦１．２・・・（１）
ただし、ｔを金属板の板厚［ｍｍ］とする。
【請求項２】
前記曲げ外工具は、前記屈曲部を成形する際に、直線的に移動することを特徴とする、請求項１に記載の金属板の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記曲げ外工具は、前記屈曲部の中央位置を通過する時点で、式（２）を満たす荷重Ｐで前記金属板側に付勢されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の金属板の曲げ加工方法。
０．１６・ＴＳ・ｔ≦Ｐ≦０．１８・ＴＳ・ｔ・・・（２）
ただし、ＴＳを金属板の材料強度［ＭＰａ］とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属板の曲げ加工方法に関し、特に、自動車のボディ用材料などに使用されるハイテンと呼ばれる高強度冷延鋼板の曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車産業では、ＣＯ２の排出削減のため、車体の軽量化が進められており、高強度冷延鋼板の適用が積極的に進められている。ところが、図９に示すように、高強度冷延鋼板のプレス成形においては、パンチ肩及びダイ肩の屈曲部において、割れ（破断）が発生するという問題がある。一般的に、高強度冷延鋼板（中でも、強度７８０ＭＰａを超える超ハイテン（超高強度冷延鋼板））の最小曲げ半径Ｒｍｉｎは、Ｒｍｉｎ／ｔが２〜４程度であり（図１０参照、図１０は、スーパー鉄鋼「先進ハイテン」世界のクルマを軽く安全に（株式会社文芸春秋企画出版部発行）の図２．２９に基づく）、Ｒｍｉｎ／ｔを小さくできれば、低強度鋼板用の部品形状（金型）のまま高強度鋼板の成形が可能になる等、その適用範囲が広がる。なお、上記した「最小曲げ半径Ｒｍｉｎ」は、曲げ成形において、割れ（破断）を発生させずに曲げることが可能な最小の曲率半径であって、「Ｒｍｉｎ／ｔ」は、前述した最小曲げ半径Ｒｍｉｎを金属板の板厚ｔで割った値である。
【０００３】
そこで、曲率半径の小さい曲げ加工において、パンチ肩及びダイ肩の屈曲部に割れ（破断）が生じないように、金属板を曲げる方法が種々提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。この特許文献１には、材料の屈曲部を局部的に厚さ方向に圧縮しながら金属板の曲げ加工を行う方法が開示されている（特許文献１の図１参照）。また、特許文献２には、プレスによって薄板の曲げ加工を行なう方法において、ポンチにより薄板の屈曲部を潰しながら薄板の曲げ加工を行う方法が開示されている（特許文献２の図２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭４９−５２１６４号公報
【特許文献２】特開昭５７−１５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１及び２では、いずれも材料の屈曲部を厚さ方向に圧縮することにより材料表面の板面方向の応力が圧縮となり、当該材料表面の割れ（破断）の発生を防止している。しかしながら、これらの技術では、上記した屈曲部への圧縮により屈曲部が局所的に潰されるので（特許文献１の図３参照）、
１）強度や剛性など部材性能の劣化や、
２）逆圧として大きな面圧が必要になり、工具寿命の劣化や工具保守回数の増加が起こる、
といった問題が生じる。
【０００６】
そこで、この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、金属板の屈曲部における板厚を小さくすることなく、屈曲部の最小曲げ半径を小さくすることが可能な金属板の曲げ加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明者らは、金属板の曲げ加工を行なった製品の調査を行った結果、図１１及び図１２に示すように、割れが発生した製品では、屈曲部が曲げ内工具の形状に沿っておらず、図中の実成形品の各ライン（曲げ内ラインＬ１、曲げ中央ラインＬ２、曲げ外ラインＬ３）が、図中の一点差線で示した理想形状とは、異なるものになっていた。つまり、割れが発生した製品では、曲げ内工具（理想形状）と金属板（実成形品）との間に隙間Ｓが生じることによって、屈曲部内側の余った材料の影響により板厚中心（図１１中の縞模様で示される中心偏析）が屈曲部外側に移動し、屈曲部外側に存在した材料が板面方向に追い出される。その結果として、屈曲部に割れが発生してしまうことを見出した。そこで、本願発明者らは、曲げ外工具の移動軌跡を制御して、屈曲部を曲げ内工具の形状に沿うように成形できれば、従来技術のように屈曲部を圧縮（潰し）までしなくても、屈曲部に割れを発生させず且つ最小曲げ半径を小さくできると考え、以下の金属板の曲げ加工方法を完成させた。
【０００８】
本発明の金属板の曲げ加工方法は、曲げ内工具と曲げ外工具とで金属板の曲げ加工を行なう金属板の曲げ加工方法であって、曲げ外工具が金属板に当接しながら移動することによって金属板を曲げて屈曲部を成形する際に、曲げ外工具は、屈曲部の中央位置を通過する時点で、曲げ内工具と曲げ外工具との最小距離Ｌが、式（１）を満たすように移動する。
１．０≦Ｌ／ｔ≦１．２・・・（１）
ただし、ｔを金属板の板厚［ｍｍ］とする。
【０００９】
上記方法では、曲げ外工具が屈曲部の中央位置を通過する時点で、最小距離Ｌが式（１）を満たすように移動することによって、屈曲部の内側面を曲げ内工具に沿って成形することができる。その結果、金属板の屈曲部における板厚を小さくすることなく、当該屈曲部の最小曲げ半径を小さくすることができる。
【００１０】
上記した金属板の曲げ加工方法において、好ましくは、曲げ外工具は、屈曲部を成形する際に、直線的に移動する。
【００１１】
この方法では、曲げ外工具を曲線的に移動させる場合と異なり、カム機構などの簡単な機構を利用して、曲げ外工具の移動を制御することができる。
【００１２】
上記した金属板の曲げ加工方法において、好ましくは、曲げ外工具は、屈曲部の中央位置を通過する時点で、式（２）を満たす荷重Ｐで金属板側に付勢される。
０．１６・ＴＳ・ｔ≦Ｐ≦０．１８・ＴＳ・ｔ・・・（２）
ただし、ＴＳを金属板の材料強度［ＭＰａ］とする。
【００１３】
これによれば、金属板の曲げ工程において、屈曲部の反力に抗して荷重Ｐが屈曲部に加わるので、曲げ外工具を式（１）を満たすように移動させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
この発明による金属板の曲げ加工方法では、金属板の屈曲部における板厚を小さくすることなく、当該屈曲部の最小曲げ半径を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る金属板の曲げ加工法での曲げ刃の移動軌跡を示した図である。
【図２】屈曲部及び屈曲部の中央位置を説明するための図である。
【図３】図１に示した曲げ刃の移動軌跡を実現するためのカム機構を示した図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る金属板の曲げ加工法での曲げ刃の移動軌跡を示した図である。
【図５】本発明の第３実施形態に係る金属板の曲げ加工法での曲げ刃の移動軌跡を示した図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る金属板の曲げ加工法での曲げ刃の移動軌跡を示した図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る金属板の曲げ加工法を説明するための図である。
【図８】本発明の第６実施形態に係る金属板の曲げ加工法を説明するための図である。
【図９】金属板の屈曲部に発生した割れを示した写真。
【図１０】各種の強度を有する鋼種とその鋼種のＲｍｉｎ／ｔとの関係を示したグラフである。
【図１１】強度１２７０ＭＰａ、板厚１．４ｍｍの金属板を通常成形法にて曲げた写真。
【図１２】割れが発生した実成形品の形状と理想形状とを比較するための模式図である。
【図１３】従来の通常成形法における曲げ刃の軌跡を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面に基づいて、本発明に係る金属板の曲げ加工方法の実施形態について説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
本実施形態の金属板の曲げ加工方法は、超ハイテンと呼ばれる高強度冷延鋼板を対象としており、パンチ（曲げ内工具）１０に固定された金属板１を曲げ刃（曲げ外工具）２０により曲げることによって、金属板１を所定の方向に屈曲させる方法である。本実施形態では、（１）高強度冷延鋼板の適用範囲を広げるために、通常成形法（パンチに固定された金属板に対して垂直方向に曲げ刃を移動させて金属板を曲げる方法（図１３参照））でのＲｍｉｎ／ｔの値を、約１．０下げつつ、（２）強度や剛性など部材性能の劣化、及び、工具寿命の劣化や工具保守回数の増加を防止するために、金属板の板厚の減少率が１０％以下（自動車のプレス部品は一般的に板厚減少率２０％以下で管理されることが多いので、その半分の１０％未満とした）に抑える、ことを実現している（表１参照）。
【００１８】
【表１】
2011206836.tif 000003
【００１９】
具体的には、強度が１２７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板について、通常成形法では、Ｒｍｉｎが３．０及びＲｍｉｎ／ｔが２．１であったものを、本実施形態に係る加工方法では、Ｒｍｉｎを１．５及びＲｍｉｎ／ｔを１．１にまでに改善し、
強度が１４７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板について、通常成形法では、Ｒｍｉｎが３．５及びＲｍｉｎ／ｔが２．５であったものを、本実施形態に係る加工方法では、Ｒｍｉｎを２．０及びＲｍｉｎ／ｔを１．４にまで改善し、
強度が１４７０ＭＰａ、板厚が２．０ｍｍの金属板について、通常成形法では、Ｒｍｉｎが４．５及びＲｍｉｎ／ｔが２．３であったものを、本実施形態に係る加工法では、Ｒｍｉｎを３．０及びＲｍｉｎ／ｔを１．５にまで改善し、且つ、
いずれの鋼種についても、板厚の減少率を１０％以下に抑える、ことを実現している。
【００２０】
以下、本実施形態の金属板の曲げ加工方法の詳細について説明する。図１に示すように、パンチ１０には、曲率半径ｒｐのパンチ肩１１が設けられると共に、曲げ刃２０には、曲率半径ｒｄの曲げ刃肩２１が設けられている。曲げ刃２０の曲げ刃肩２１が金属板１に当接しながら移動することで、金属板１がパンチ１０のパンチ肩１１に沿って曲げられて、屈曲部１ａ（図１中の斜線領域で示す）が成形される。
【００２１】
ここで、本実施形態では、屈曲部１ａをウェブ側（パッド１２で押さえている側）から順次曲げる加工方法において、金属板１を曲げて屈曲部１ａを成形する際に、曲げ刃２０は、屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離Ｌが、式（１）を満たすように移動する。
１．０≦Ｌ／ｔ≦１．２・・・（１）
なお、この屈曲部１ａとは、金属板１の曲げに係る部分であって、屈曲部１ａの中央位置とは、図２に示すように、金属板１を角度αで曲げる場合における角度α／２の位置を指す。従って、本実施形態のように、金属板１をＬ字状（角度９０°）に曲げる場合、屈曲部１ａの中央位置は、角度４５°の位置になる（図２（ａ）参照）。
また、曲げ刃２０の曲げ刃肩２１が、金属板１に当接しながら移動して屈曲部１ａを成形する間において、曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離は、金属板１の板厚ｔより小さくなることはない。
【００２２】
この第１実施形態では、図３に示すように、以下の工程に沿って、金属板の曲げ加工を行なう。
工程１（成形前）：金属板１を準備して、パンチ１０に金属板１を固定する。
工程２（成形開始）：ウェブ側（パッド１２により固定される側）から徐々に金属板１に近づくように曲げ刃２０を移動させて、曲げ刃２０と金属板１とを接触させる。
工程３（成形途中）：曲げ刃２０を金属板１に当接させながら直線的（斜め下方）に移動させて、金属板１を曲げる。この際、曲げ刃２０を、屈曲部１ａの中央位置（角度４５°の位置）を通過する時点で、パンチ１０と曲げ刃２０との最小距離Ｌが、上記式（１）を満たすように移動させる。
工程４（成形完了）：加工前の金属板１に対して、垂直をなすように（垂直下方に）曲げ刃２０を移動させて、金属板１をさらに曲げる。
【００２３】
［カム機構５０の構成］
ここで、図３を参照して、曲げ刃２０を上記したように移動させる機構について説明する。すなわち、金属板１を曲げる曲げ刃２０を直線的（加工前の金属板１に対して鋭角をなす直線と、加工前の金属板１に対して垂直をなす直線との折れ線）に移動させるカム機構５０は、曲げ刃２０が設けられる第１カム部材５１と、金属板１を固定するパンチ１０と、第１カム部材５１を水平方向に付勢するバネ５２と、第１カム部材５１を斜め下向に移動するように案内する第２カム部材５３と、上下方向に移動可能な第３カム部材５４と、第３カム部材５４を上方に付勢するバネ５５と、第３カム部材５４の上下方向の移動をガイドするガイド５６とを備えている。なお、バネ５５は、ウレタン等の弾性体や、ガスシリンダー等の反力発生装置等に変更することもできる。
【００２４】
第１カム部材５１は、上下方向及び水平方向に移動可能に構成されている。この第１カム部材５１は、金属板１を曲げる曲げ刃２０と、第２カム部材５３が入り込むカム溝５１ａと、第３カム部材５４を押し込むカム凸部５１ｂとを有している。曲げ刃２０の角部には、金属板１に接触する曲率半径ｒｄの曲げ刃肩２１が設けられている。また、カム凸部５１ｂには、第２カム部材５３の斜面５３ａに沿ってスライドする斜面５１ｃが形成されている。
【００２５】
第２カム部材５３は、第１カム部材５１の移動を規制するために設けられている。この第２カム部材５３は、第１カム部材５１の斜面５１ｃに当接して第１カム部材５１が斜め下方に移動するのを案内する斜面５３ａと、曲げ刃２０が図中の右方向に行き過ぎるのを規制する左側面５３ｂと、ガイド５６と共に第３カム部材５４が上下方向に移動するのをガイドする右側面５３ｃとを有している。
【００２６】
第３カム部材５４は、上下方向に移動可能に構成されている。この第３カム部材５４は、第２カム部材５３の斜面５３ａの延長線上に配置されており、当該斜面５３ａと略同じ傾斜の斜面５４ａを有している。なお、本実施形態では、第１カム部材５１の斜面５１ｃと第２カム部材５３の斜面５３ａとが、上記した工程２、工程３の段階で非常に狭い領域のみで接触し、第１カム部材５１及び第２カム部材５３の工具に作用する面圧が上昇し、工具が破損する状況を回避するために、第３カム部材５４、バネ５５及びガイド５６の工具を用いて説明したが、上記の工具が破損する状況が回避できる場合は、第３カム部材５４、バネ５５及びガイド５６の工具は用いなくてもよい。
【００２７】
［カム機構５０の動作］
上記した工程１（成形前）において、第１カム部材５１は、バネ５２に付勢されて図中の左方向に配置されている。この際、第１カム部材５１の斜面５１ｃは、第２カム部材５３の斜面５３ａに当接している。そして、工程２（成形開始）において、曲げ刃２０が金属板１に接触するまで、第１カム部材５１の斜面５１ｃが第２カム部材５３の斜面５３ａに沿って移動することによって、曲げ刃２０が斜め下方に直線的に移動する。そして、工程３（成形途中）において、曲げ刃２０が金属板１に当接したまま、第１カム部材５１の斜面５１ｃが第２カム部材５３の斜面５３ａに沿って移動する。このとき、第２カム部材５３が第１カム部材５１のカム溝５１ａに入り込み、曲げ刃２０は、第２カム部材５３の左側面５３ｂに接触して、図中の右方向への移動が規制される。この曲げ刃２０が当該左側面５３ｂに接触するとき、曲げ刃２０とパンチ１０との間隔が金属板１の板厚と同等程度であることが望ましい。なお、曲げ刃２０が左側面５３ｂに接触するときには、第１カム部材５１のカム凸部５１ｂは、第２カム部材５３の斜面５３ａを超えて、第３カム部材５４の斜面５４ａに到達している。そして、工程４（成形完了）において、第１カム部材５１は、第３カム部材５４を押圧しながら垂直下方に移動する。これにより、曲げ刃２０が垂直下方に移動して、金属板１をさらに曲げて、曲げ加工が完了する。
【実施例】
【００２８】
（成形可否及び板厚減少率評価試験）
次に、上記したカム機構５０において、高強度冷延鋼板である金属板の板厚を減少させずに所定の曲率半径で割れやヘアークラック（鋼材の仕上げ面に現れる毛状の微細な割れ）が無く金属板を屈曲させることが出来るか否かを評価する試験を行なった。本試験では、強度（１４７０ＭＰａ，１２７０ＭＰａ）及び板厚（１．４ｍｍ，２．０ｍｍ）が異なる３種の金属板を準備し、上記カム機構５０を用いて金属板の曲げ加工を行なった。試験条件及び試験結果を表２〜表４に示す。表２〜表４では、成形可否の評価として、金属板に割れ（明確に口が開いた割れ）がある場合を×、金属板にヘアークラック（口が開いていない割れ）がある場合を△、金属板に割れ及びヘアークラックが無い場合を○で示している。
【００２９】
【表２】
2011206836.tif 000004
【００３０】
【表３】
2011206836.tif 000005
【００３１】
【表４】
2011206836.tif 000006
【００３２】
強度が１２７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板の曲げ加工では、表２に示すように、屈曲部の中央位置を通過する時点で曲げ刃とパンチの最小距離Ｌが１．４ｍｍ〜２．２ｍｍになるように通過させた。表２に示すように、曲げ刃の進入角θ（図１参照）が４５°の場合では（曲げ刃肩の曲率半径ｒｄ（２．０ｍｍ、１．０ｍｍ）に関わらず）、最小距離Ｌが１．４ｍｍ〜１．８ｍｍのときに金属板に割れ及びヘアークラックが無く（成形可否：○）、且つ、板厚減少率を４％〜６％に抑えることができた。これに対して、最小距離Ｌが２．０ｍｍ〜２．２ｍｍになると、金属板に割れ若しくはヘアークラックが発生することが分かった。
また、表２に示すように、曲げ刃の進入角θ（図１参照）が５５°の場合では、最小距離Ｌが１．４ｍｍ〜１．６ｍｍのときに金属板に割れが無く、且つ、板厚減少率を５％に抑えることができた。
まとめると、強度が１２７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板の曲げ加工では、最小距離Ｌが１．４ｍｍ〜１．６ｍｍの場合（最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．００〜１．２０の場合）に、曲率半径１．５ｍｍ（通常成形法でのＲｍｉｎは、３．０ｍｍ（図１２参照））で曲げ加工を行なっても、金属板に割れ及びヘアークラックが無く、且つ、板厚減少率を４％〜６％に抑えることができた。
【００３３】
強度が１４７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板の曲げ加工でも、表３に示すように、屈曲部の中央位置を通過する時点で曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離Ｌが１．４ｍｍ〜２．２ｍｍになるように通過させた。表３に示すように、最小距離Ｌが１．４ｍｍ〜１．６ｍｍのときに金属板に割れ及びヘアークラックが無く、且つ、板厚減少率を５％〜６％に抑えることができた。これに対して、最小距離Ｌが１．８ｍｍ〜２．２ｍｍになると、金属板に割れ若しくはヘアークラックが発生することが分かった。
まとめると、強度が１４７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板の曲げ加工では、最小距離Ｌが１．４ｍｍ〜１．６ｍｍの場合（最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．００〜１．２０の場合）に、曲率半径２．０ｍｍ（通常成形法でのＲｍｉｎは、３．５ｍｍ（図１２参照））で曲げ加工を行なっても、金属板に割れ及びヘアークラックが無く、且つ、板厚減少率を５％〜６％に抑えることができた。
【００３４】
強度が１４７０ＭＰａ、板厚が２．０ｍｍの金属板の曲げ加工では、表４に示すように、屈曲部の中央位置を通過する時点で曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離Ｌが２．０ｍｍ〜３．０ｍｍになるように通過させた。表４に示すように、最小距離Ｌが２．０ｍｍ〜２．４ｍｍのときに金属板に割れ及びヘアークラックが無く、且つ、板厚減少率を４％に抑えることができた。これに対して、最小距離Ｌが２．８ｍｍ〜３．０ｍｍになると、金属板に割れ若しくはヘアークラックが発生することが分かった。
まとめると、強度が１４７０ＭＰａ、板厚が２．０ｍｍの金属板の曲げ加工では、最小距離Ｌが２．０ｍｍ〜２．４ｍｍの場合（最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．００〜１．２０の場合）に、曲率半径３．０ｍｍ（通常成形法でのＲｍｉｎは、４．５ｍｍ（図１２参照））で曲げ加工を行なっても、金属板に割れ及びヘアークラックが無く、且つ、板厚減少率を４％に抑えることができた。
【００３５】
すなわち、上記した３種の金属板のいずれの場合でも、最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．００〜１．２０の場合に、金属板に割れ及びヘアークラックが無く、且つ、板厚減少率を４％〜６％に抑えることができることが分かった。
【００３６】
ここで、図１３に示した通常成形法を用いて金属板を曲げた比較例について説明する。強度（１４７０ＭＰａ，１２７０ＭＰａ）及び板厚（１．４ｍｍ，２．０ｍｍ）が異なる３種の金属板を準備し、通常成形法を用いて当該金属板の曲げ加工を行なった。試験条件及び試験結果を表５に示す。
【００３７】
【表５】
2011206836.tif 000007
【００３８】
強度が１２７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板の曲げ加工では、表５に示すように、パンチ肩の曲率半径が３．０以上の場合に、金属板に割れやヘアークラックが無く成形できたが、曲率半径が２．５以下の場合には、割れ若しくはヘアークラックが発生した。また、強度が１４７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板の曲げ加工では、パンチ肩の曲率半径が３．５以上の場合に、金属板に割れやヘアークラックが無く成形できたが、曲率半径が３．０以下の場合には、割れ若しくはヘアークラックが発生した。また、強度が１４７０ＭＰａ、板厚が２．０ｍｍの金属板の曲げ加工では、パンチ肩の曲率半径が４．５以上の場合に、金属板に割れやヘアークラックが無く成形できたが、曲率半径が４．０以下の場合には、割れ若しくはヘアークラックが発生した。
【００３９】
表５に示した比較例と、表２〜表４の最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．００〜１．２０の実施例と、を比較すると、実施例では、小さな曲率半径で割れ及びヘアークラック無く曲げ加工を行なうことができることが分かった。
【００４０】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、曲げ刃２０がウェブ側（パッド１２により固定される側）から徐々に金属板１に近づくように直線的に移動した後、加工前の金属板１に対して垂直をなすように移動する（斜め下方⇒垂直下方）例について説明したが、この第２実施形態では、金属板１に接触する前において、曲げ刃２０が加工前の金属板１に対して垂直をなすように移動する。
【００４１】
すなわち、この第２実施形態に係る金属板の曲げ加工方法では、図４に示すように、
１）曲げ刃２０は、金属板１に接触する前に、加工前の金属板１に対して垂直をなすように下方に移動し、
２）そして、ウェブ側（パッド１２により固定される側）から徐々に金属板１に近づくように曲げ刃２０が直線的に移動する。金属板１に接触した後、屈曲部１ａの中央位置を通過するまで、その進行方向を維持したまま、曲げ刃２０は直線的に移動し、
３）その後、加工前の金属板１に対して垂直をなすように下方に移動する。
【００４２】
そして、本実施形態では、上記２）工程の屈曲部１ａの中央位置を通過する前後において、曲げ刃２０は、屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離Ｌが、上記式（１）を満たすように移動する。
【００４３】
（第３実施形態）
上記第１及び第２実施形態では、曲げ刃２０が金属板１の屈曲部１ａの中央位置を通過する前から、ウェブ側（パッド１２により固定される側）から徐々に金属板１に近づくように移動させたが、この第３実施形態では、屈曲部１ａの中央位置に向かって曲げ刃２０を垂直下方に移動させている。
【００４４】
すなわち、この第３実施形態に係る金属板の曲げ加工方法では、図５に示すように、
１）曲げ刃２０は、金属板１に接触する前から加工前の金属板１に対して垂直をなすように下方に移動する。そして、金属板１に接触した後も、同様に加工前の金属板１に対して垂直をなすように移動して、屈曲部１ａの中央位置に到達する。
２）そして、屈曲部１ａの中央位置に到達した曲げ刃は、ウェブ側（パッド１２により固定される側）から徐々に金属板１に近づくように直線的に移動し、
３）その後、加工前の金属板１に対して垂直をなすように再び下方に移動する。
【００４５】
上記１）工程の曲げ刃２０を屈曲部１ａの中央位置に向かって垂直下方に移動させる場合、本実施形態では、屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離Ｌが、上記式（１）を満たすように移動する。
【００４６】
（第4実施形態）
上記第１〜第３実施形態では、曲げ刃２０を直線（折れ線）的に移動させる例について説明したが、この第４実施形態では、曲げ刃２０をパンチ１０のパンチ肩１１に沿って曲線的に移動させる。
【００４７】
すなわち、この第４実施形態に係る金属板の曲げ加工方法では、図６に示すように、曲げ刃２０は、金属板１を曲げ始めて（屈曲部１ａの始点）から曲げ終わる（屈曲部１ａの終点）まで、パンチ肩１１に沿って曲線的に移動し、曲げ刃２０が屈曲部１ａの中央位置を通過する時点では、曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離Ｌが、上記式（１）を満たすように移動する。すなわち、本実施形態では、パンチ１０のパンチ肩１１の曲率半径がｒｐ、金属板１の板厚がｔの場合、曲げ刃２０は、屈曲部１ａを形成する際に、パンチ肩１１の円弧の中心Ｃを中心として、曲率半径が（ｒｐ＋ｔ）から（ｒｐ＋１．２ｔ）の範囲で円弧状に移動することになる。
【００４８】
（第５実施形態）
上記した第１実施形態では、カム機構５０を用いて曲げ刃２０を２方向（加工前の金属板１に対して鋭角をなす方向、加工前の金属板１に対して垂直をなす方向）に移動させる例について説明したが、曲げ刃２０が１方向のみしか移動しない場合であっても、曲げ刃２０を上記式（１）を満たすように移動させることができる。
【００４９】
すなわち、第５実施形態では、図７に示すように、曲げ刃２０が一方向（ここでは、鉛直下方）にのみ移動する構成において、以下の工程に沿って、金属板の曲げ加工を行う。
工程１：金属板１を準備して、パンチ１０に金属板１を固定する。この際、金属板１を、曲げ刃２０の進行方向（鉛直下方）に対して鋭角（図７中のθが鋭角）になるように固定する。そして、本実施形態では、屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離Ｌが、上記式（１）を満たすように曲げ刃２０を移動させて、金属板１を曲げる。
工程２：工程１において曲げられた金属板１を、上記したパンチ１０とは異なるパンチ１０Ａに固定する。この際、金属板１のウェブ１ｂが水平方向（曲げ刃２０の進行方向に対して垂直）になるように、金属板１を固定する。そして、曲げ刃２０を鉛直下方に移動させて、金属板１をさらに曲げる。
【００５０】
（第６実施形態）
次に、第６実施形態では、曲げ刃２０が金属板１に加える荷重Ｐを制御することによって、曲げ刃２０が通過する位置が上記式（１）を満たすようにして、金属板１の曲げ加工を行なう。
【００５１】
すなわち、第６実施形態では、図８に示すように、曲げ刃２０は、曲げ加工前の金属板１に対して垂直及び平行に移動可能であって、水平方向に対して所定の荷重Ｐで付勢されている。そして、本実施形態では、曲げ刃２０は、金属板１の屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、下記式（２）を満たす荷重Ｐで金属板１に付勢される。
０．１６・ＴＳ・ｔ≦Ｐ≦０．１８・ＴＳ・ｔ・・・（２）
ただし、ＴＳを金属板の材料強度［ＭＰａ］とする。
【００５２】
［曲げ加工機６０の構成］
ここで、図８を参照して、上記した曲げ加工を行なうための機構について説明する。すなわち、金属板１の屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、上記式（２）を満たす荷重Ｐで曲げ刃２０を金属板１に付勢する曲げ加工機６０は、曲げ加工前の金属板１に対して垂直方向に移動可能な支持台６１と、支持台６１に水平方向に移動可能に取り付けられる曲げ刃２０と、曲げ刃２０を金属板１側に付勢するバネ６２と、金属板１を固定するパンチ１０とを備えている。なお、バネ６２は、ウレタン等の弾性体や、ガスシリンダー等の反力発生装置等に変更することもできる。
【００５３】
［曲げ加工機６０の動作］
（工程１）パンチ１０に、金属板１が水平方向に延在するように固定しておき、曲げ刃２０が取り付けられる支持台６１を、加工前の金属板１に対して垂直下方に移動させて、金属板１と曲げ刃２０とを接触させる。
（工程２）金属板１と曲げ刃２０とを接触させたまま、支持台６１を垂直下方に移動させることにより、金属板１を曲げる。この際、曲げ刃２０には、金属板１からの反力が加わり、曲げ刃２０は、バネ６２を圧縮する方向（図中右方向）に移動する。これにより、曲げ刃２０は、屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、金属板１からの反力と、ばね６２により曲げ刃２０に加わる荷重Ｐとがつり合う位置を通過する。本実施形態では、曲げ刃２０に加わる荷重Ｐが、上記式（２）を満たすことによって、曲げ刃２０は、屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、曲げ刃２０とパンチ１０との最小距離Ｌが、上記式（１）を満たすように移動する。その後、曲げ刃２０が垂直下方に移動するようになり、金属板１の曲げ加工が完了する。
【００５４】
（適正圧力評価試験）
次に、上記した曲げ加工機６０において、曲げ刃２０が上記式（１）を満たす位置を通過するために必要な荷重Ｐについて評価した試験について説明する。本試験では、強度が１４７０ＭＰａ、板厚２．０ｍｍの金属板と、強度が１２７０ＭＰａ、板厚１．４ｍｍの金属板とを準備して、上記曲げ加工機６０を用いて金属板の曲げ加工を行なった。試験条件及び試験結果を表６に示す。
【００５５】
【表６】
2011206836.tif 000008
【００５６】
強度が１４７０ＭＰａ、板厚が２．０ｍｍの金属板の折り曲げ加工では、表６に示すように、曲げ刃２０に加わる荷重Ｐが５５０［Ｎ／ｍｍ］のときに、最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが０．８４となっており、金属板を圧縮し過ぎていることが分かった。これとは反対に、荷重Ｐが４５０［Ｎ／ｍｍ］のときに、最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．２０以上になってしまった（荷重Ｐに比べて金属板からの反力が大きくて、曲げ刃がパンチから大きく離れてしまった）。
一方、荷重Ｐが５００［Ｎ／ｍｍ］のときに、最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．０４となり、曲げ刃が上記式（１）を満たす範囲を通過していることが分かった。
【００５７】
強度が１２７０ＭＰａ、板厚が１．４ｍｍの金属板の曲げ加工では、曲げ刃２０に加わる荷重Ｐが３５０［Ｎ／ｍｍ］のときに、最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが０．９１となっており、金属板を圧縮し過ぎていることが分かった。これとは反対に、荷重Ｐが２５０［Ｎ／ｍｍ］のときに、最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．２０以上になってしまった（荷重Ｐに比べて金属板からの反力が大きくて、曲げ刃がパンチから大きく離れてしまった）。
一方、荷重Ｐが３００［Ｎ／ｍｍ］のときに、最小距離Ｌを板厚ｔで割った指標Ｌ／ｔが１．１３となり、曲げ刃が上記式（１）を満たす範囲を通過していることが分かった。
【００５８】
まとめると、上記した２種の金属板のいずれの場合でも、荷重Ｐを金属板の強度ＴＳと板厚ｔとの積で割った指標Ｐ／（ＴＳ・ｔ）が０．１６〜０．１８の範囲であれば、曲げ刃が上記式（１）を満たす範囲を通過していることが確認できた。
【００５９】
［本実施形態の金属板の加工方法の効果］
上記した実施形態に係る金属板の加工方法を用いれば、以下のような効果を得ることができる。
【００６０】
上記した第１〜第６実施形態では、曲げ刃２０が屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、最小距離Ｌが式（１）を満たすように移動することによって、屈曲部１ａをパンチ肩１１に沿って成形することができる。その結果、金属板１の屈曲部１ａにおける板厚を小さくすることなく、当該屈曲部１ａの最小曲げ半径を小さくすることができる。このように板厚減少率を抑えることができれば、成形品としての部材性能（強度、剛性）が劣化するのを防止できると共に、屈曲部１ａに大きな面圧を必要とする従来技術（特許文献１及び２参照）と異なり、工具寿命が短くなったり工具保守回数が増加したりするなどの問題を解消できる。
【００６１】
また、上記した第１〜第３実施形態では、曲げ刃２０の移動軌跡が直線（折れ線）のみで構成されることによって、カム機構などの簡単な機構を利用することができる。すなわち、曲げ刃２０を移動させる設備が煩雑になるのを防止できると共に、安価に構成することができる。
【００６２】
また、上記した第６実施形態では、曲げ刃２０の曲げ加工前の金属板１に対して平行な方向への荷重Ｐを、屈曲部１ａの中央位置を通過する時点で、式（２）を満たすように調整することによって、金属板１の曲げ工程において、金属板１の反力に抗して所定の荷重Ｐが屈曲部１ａに加わるので、曲げ刃２０が式（１）を満たすように移動する。
【００６３】
また、上記した実施例では、強度１２７０ＭＰａ、板厚１．４ｍｍの金属板において、通常成形法での最小曲率半径Ｒｍｉｎが３．０ｍｍであったものを、１．５ｍｍにすることができ、且つ、板厚の減少率を１０％以下にすることができた。また、強度１４７０ＭＰａ、板厚１．４ｍｍの金属板において、通常成形法での最小曲率半径Ｒｍｉｎが３．５ｍｍであったものを、２．０ｍｍにすることができ、且つ、板厚の減少率を１０％以下にすることができた。また、強度１４７０ＭＰａ、板厚２．０ｍｍの金属板において、通常成形法での最小曲率半径Ｒｍｉｎが４．５ｍｍであったものを、３．０ｍｍにすることができ、且つ、板厚の減少率を１０％以下にすることができた。つまり、本実施例では、Ｒｍｉｎ／ｔを約１．０改善することによって、低強度鋼板用の部品形状（金型）のまま高強度鋼板の成形が可能になると共に、板厚減少率を１０％以下にすることによって、強度や剛性など部材性能の劣化、及び、工具寿命の劣化や工具保守回数の増加を防止することが可能となる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態及び実施例に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態及び実施例の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００６５】
例えば、上記実施形態では、金属板をＬ字状（略直角）に屈曲させる例について説明したが、本発明はこれに限らず、金属板の曲げ角度は略直角に限定されない。なお、金属板の曲げ角度が略直角以外の場合における屈曲部の中央位置は、図２（ｂ）に示すとおりである。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明を利用すれば、金属板の屈曲部における板厚を小さくすることなく、当該屈曲部の最小曲げ半径を小さくすることが可能な金属板の曲げ加工方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６７】
１  金属板
１ａ  屈曲部
１０、１０Ａ  パンチ（曲げ内工具）
１１  パンチ肩
１２  パッド
２０  曲げ刃（曲げ外工具）
２１  曲げ刃肩
５０  カム機構
５１  第１カム部材
５２  バネ
５３  第２カム部材
５４  第３カム部材
５５  バネ
５６  ガイド
６０  曲げ加工機
６１  水平台
６２  バネ
【図１】
2011206836.tif 000009
【図２】
2011206836.tif 000010
【図３】
2011206836.tif 000011
【図４】
2011206836.tif 000012
【図５】
2011206836.tif 000013
【図６】
2011206836.tif 000014
【図７】
2011206836.tif 000015
【図８】
2011206836.tif 000016
【図１０】
2011206836.tif 000017
【図１２】
2011206836.tif 000018
【図１３】
2011206836.tif 000019
【図９】
2011206836.tif 000020
【図１１】
2011206836.tif 000021