(57)【要約】【課題】高強度鋼管を単一曲げ角度にプレス曲げする場合の製品のプロファイルの精度を向上させうるパイプの曲げ加工方法を提供する。【解決手段】高強度鋼管10を単一曲げ角度にプレス曲げするにあたり、相異なる曲げ半径Ｒ1，Ｒ2（あるいはこれら以外のＲ）を有する２個（あるいはそれ以上）の金型１，２を順次用いて計２回（あるいはそれ以上）のプレス曲げを行うものとし、用いる金型の曲げ半径を、後の回に用いるものほど小さくする（例えばＲ1＞Ｒ2）。【選択図】図１
2008302380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高強度鋼管を単一曲げ角度にプレス曲げするにあたり、相異なる曲げ半径を有する２個以上の金型を順次用いて計２回以上のプレス曲げを行うものとし、用いる金型の曲げ半径を、後の回に用いるものほど小さくすることを特徴とするパイプの曲げ加工方法。
【請求項２】
用いる金型のカリバ径を、後の回に用いるものほど大きくすることを特徴とする請求項１に記載のパイプの曲げ加工方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載されるパイプの曲げ加工方法を実行するためのパイプの曲げ加工装置。
【請求項４】
パイプを２つの支持点で支持し、各支持点近傍の適所の点を回転中心として同一面内で回転可能であるパイプ支持子と、該パイプ支持子を保持するパイプ支持子保持台座と、相異なる所定のＲをもつ複数の金型を前記パイプのプレス曲げ実行位置に保持可能な金型保持台座と、該金型保持台座および／または前記パイプ支持子保持台座を前記パイプ支持子の回転面内で前記２つの支持点間を結ぶ線分の垂直二等分線に沿って所定のストローク移動させる１つまたはそれ以上のプレス曲げ駆動手段とを有する請求項３に記載のパイプの曲げ加工装置。
【請求項５】
前記金型保持台座が、前記複数の金型を横並びにしてなる金型セットを保持するものであり、かつ、この金型保持台座を前記横並びの方向に移動させて前記金型セット内の任意の金型の位置を前記パイプのプレス曲げ実行位置に切替え可能である金型切替え手段を有する請求項４に記載のパイプの曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプの曲げ加工方法に関し、特にプレス曲げによるパイプの曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス曲げによるパイプの曲げ加工方法について、一度の加工工程の中で部位ごとに曲げ半径を変化させて加工ができ、かつテーパ状の金属管や断面形状が異形の金属管にも対応できる手段として、プレス金型を複数に分割してプレス機にセットしておき、これら複数のプレス金型を順次昇降あるいは横移動させてパイプ長さ方向の相異なる部位を順次曲げていく技術が知られている（特許文献１，２）。
【特許文献１】特開２００３−２３６６１７号公報
【特許文献２】特開２００４−０９８１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一方、プレス曲げによりパイプを単一の曲げ角度に曲げ加工するとき、従来法では、その単一の曲げ角度に見合った曲げ半径をもつ1個の金型を用いて１回のプレス曲げ加工が行われる。
しかし、特に、高強度鋼管（すなわち引張強さが７８０ＭＰａ以上の鋼管）を素材としたプレス曲げ加工において、除荷後の製品の曲げ角度のみならず、プロファイルの精度も必要とされる場合、１回のプレス曲げでは所望の製品形状が得られないことがある。適切な曲げ半径の金型を設定すれば、所望の製品形状が得られることもあるが、パイプの材料特性のばらつきが大きい場合、１つの金型で複数の材料特性の鋼管をプレス曲げすることは困難である。
【０００４】
また、ハイドロフォーミング用の上下型を用いて、パイプを挟み込んでプレス曲げし、そのままハイドロフォーミング加工を実施することも多いが、部材が長い場合等、上下型での挟み込みは不可能な場合がある。曲げ精度が悪いと、ハイドロフォーミング用の型に投入したときに、型による噛み込みが発生し、成形不具合となる。噛み込みが発生しなくても、金型との不適切に強い接触による材料拘束があり、ハイドロフォーミングにおいて、拘束があった箇所の近傍で破断が発生することが多い。
【０００５】
このように、従来のプレス曲げ技術では、高強度鋼管を単一の曲げ角度に加工する場合に、製品のプロファイルの精度がよくないという問題があった。本発明はこの問題を解決し、高強度鋼管を単一曲げ角度にプレス曲げする場合の製品のプロファイルの精度を向上させうるパイプ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】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明は、以下のとおりである。
１．高強度鋼管を単一曲げ角度にプレス曲げするにあたり、相異なる曲げ半径を有する２個以上の金型を順次用いて計２回以上のプレス曲げを行うものとし、用いる金型の曲げ半径を、後の回に用いるものほど小さくすることを特徴とするパイプの曲げ加工方法。
２．用いる金型のカリバ径を、後の回に用いるものほど大きくすることを特徴とする前項１に記載のパイプの曲げ加工方法。
【０００７】
３．前項１または２に記載されるパイプの曲げ加工方法を実行するためのパイプの曲げ加工装置。
４．パイプを２つの支持点で支持し、各支持点近傍の適所の点を回転中心として同一面内で回転可能であるパイプ支持子と、該パイプ支持子を保持するパイプ支持子保持台座と、相異なる所定のＲをもつ複数の金型を前記パイプのプレス曲げ実行位置に保持可能な金型保持台座と、該金型保持台座および／または前記パイプ支持子保持台座を前記パイプ支持子の回転面内で前記２つの支持点間を結ぶ線分の垂直二等分線に沿って所定のストローク移動させる１つまたはそれ以上のプレス曲げ駆動手段とを有する前項３に記載のパイプの曲げ加工装置。
【０００８】
５．前記金型保持台座が、前記複数の金型を横並びにしてなる金型セットを保持するものであり、かつ、この金型保持台座を前記横並びの方向に移動させて前記金型セット内の任意の金型の位置を前記パイプのプレス曲げ実行位置に切替え可能な金型切替え手段を有する前項４に記載のパイプの曲げ加工装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、素材パイプの特性がばらついた場合でも、曲げ半径の相異なる複数の金型を特定の順に用いることで修正が容易で、精度を出しやすい。その結果、ハイドロフォーミングでの金型との不適切に強い接触による拘束、それに伴う破断の発生を予防できる。また、自動車用の同一部材で、対象車種の違いにより素材強度レベルが複数（例えば９８０ＭＰａクラスと７８０ＭＰａクラスなど）ある場合でも対応可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明（方法）の実施形態の１例を示す側面模式図である。この例では、Ｒ（Ｒは曲げ半径の意。以下同じ）の相異なる２つの金型１，２を順次用いてパイプ10のプレス曲げを計２回行う場合を示す。
まず、パイプ10を、パイプ支持点間距離Ｌだけ離れた２つの支持点に１つずつ配置したパイプ支持子３で支持した状態を想定し、Ｒ＝Ｒ1の金型（Ｒ1金型）１を、パイプ10の下方から上昇させたときに、金型１が前記想定状態のパイプ10の支持点間中心部に最初に接触するように配置する（図１（ａ））。その後、パイプ10を金型１に載せ、金型１を所定のストロークだけ上昇させてプレス曲げを行う（図１（ｂ））。ここで、各パイプ支持子３は各支持点近傍の適所の点を回転中心として同一面内で回転可能であり、パイプ10を摺動可能に支持しうる。なお、摺動しないようにすることも可能である。
【００１１】
次に、Ｒ１金型１に代えて、Ｒ＝Ｒ2（Ｒ2＜Ｒ1）の金型（Ｒ2金型）２を、パイプ10の下方から上昇させたときに、金型２が前記想定状態のパイプ10の支持点間中心部に最初に接触するように配置する（図１（ｃ））。その後、パイプ10を金型１から金型２へ移載し、金型２を所定のストロークだけ上昇させてプレス曲げを行う（図１（ｄ））。
このように、本発明では、順次用いる複数の金型のＲを、より後に用いるものほど小さくする。すなわち、全Ｎ（Ｎ≧２）回のプレス曲げにおいて、第Ｉ（Ｉ≦Ｎ）回に用いる金型のＲを第Ｉ−１回に用いる金型のＲよりも小さくする（図１の例では、Ｒ1＞Ｒ2とする）。ここで、金型ごとに設定される所定のストロークについては、用いる金型のＲに応じた適正な値を予備実験などにより決定する。
【００１２】
これにより、パイプが高強度鋼管であっても、単一の曲げ角度にプレス曲げする際、材料のスプリングバックに起因する形状誤差を小さくすることができ、除荷後の製品プロファイルの精度を向上させることができる。
本発明に用いる金型は、例えば図１（ａ）のＡＡ断面図に示すように、断面が半円形状であるカリバを有するものが好ましい。この半円の直径をカリバ径と称し、記号Ｄで表す。その場合、プレス曲げによりパイプ断面が扁平化してカリバ縦断面に垂直な方向のパイプ径が大きくなるという観点から、用いる金型のＤは、より後の回に用いるものほど大きくするのが好ましい。
【００１３】
本発明（装置）は、上記した本発明（方法）を実行するためのパイプの曲げ加工装置である。この装置は、パイプを２つの支持点で支持し、各支持点近傍の適所の点を回転中心として同一面内で回転可能であるパイプ支持子と、該パイプ支持子を保持するパイプ支持子保持台座と、相異なる所定のＲをもつ複数の金型を前記パイプのプレス曲げ実行位置に保持可能な金型保持台座と、該金型保持台座および／または前記パイプ支持子保持台座を前記パイプ支持子の回転面内で前記２つの支持点間を結ぶ線分の垂直二等分線に沿って所定のストローク移動させる１つまたはそれ以上のプレス曲げ駆動手段とを有するものであればよい。
【００１４】
また、本発明（装置）は、好ましくは、前記金型保持台座が、前記複数の金型を横並びにしてなる金型セットを保持するものであり、かつ、この金型保持台座を前記横並びの方向に移動させて前記金型セット内の任意の金型の位置を前記パイプのプレス曲げ実行位置に切替え可能である金型切替え手段を有するものである。
図２は、本発明（装置）の１例を示す（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【００１５】
この例では、パイプ10を２つの支持点で支持し、各支持点近傍の適所の点を回転中心として同一面内で回転可能であるパイプ支持子３と、このパイプ支持子３を保持するパイプ支持子保持台座４と、ＲがそれぞれＲ1、Ｒ2（Ｒ1＞Ｒ2）である２つの金型（Ｒ1金型、Ｒ2金型）１，２を前記パイプのプレス曲げ実行位置に保持可能な金型保持台座５とを有する。さらに、プレス曲げ駆動手段として、金型保持台座５を前記パイプ支持子３の回転面内で前記２つの支持点間を結ぶ線分の垂直二等分線に沿って所定のストロークで矢示方向（上下方向）12に移動（上昇または下降）させる金型押込み用シリンダ７を有する。
【００１６】
金型保持台座５は２つの金型１，２を横並びにしてなる金型セットを保持するものとされている。さらに、金型切替え手段として、金型保持台座５を前記横並びの方向（矢示方向11）に移動させて前記金型セット内の任意の金型の位置を前記パイプのプレス曲げ実行位置に切替え可能である金型切替え用シリンダ６を有する。
図２の装置を用いた本発明（方法）の実行手順の例を以下に示す。
(1.1) 金型切替え用シリンダ６で金型１をプレス曲げ実行位置に移動させる。このとき、金型保持台座５の高さ方向位置は所定の待機位置とする。そこでパイプ10を金型１に載せる。
【００１７】
(1.2) 金型押込み用シリンダ７で金型保持台座５を、パイプ支持子３がパイプ10に接触し始める高さ位置（プレス曲げ開始位置）まで上昇させる。
(1.3) 金型押込み用シリンダ７で金型保持台座５をさらに上昇させて金型１を１回目のプレス曲げ用に設定したストロークだけパイプ10側に押込む（：１回目のプレス曲げ）。
(1.4) 金型押込み用シリンダ７で金型保持台座５を下降させて前記待機位置に戻す。
【００１８】
(1.5) 金型切替え用シリンダ６で金型２をプレス曲げ実行位置に移動させる。そこでパイプ10を金型１から金型２へ移載する。
(1.6) 金型押込み用シリンダ７で金型保持台座５を、パイプ支持子３がパイプ10に接触し始める高さ位置（プレス曲げ開始位置）まで上昇させる。
(1.7) 金型押込み用シリンダ７で金型保持台座５をさらに上昇させて金型２を２回目のプレス曲げ用に設定したストロークだけパイプ10側に押込む（：２回目のプレス曲げ）。
【００１９】
(1.8) 金型押込み用シリンダ７で金型保持台座５を下降させて前記待機位置に戻し、パイプ10を取り出す。
図３は、本発明（装置）のもう１つの例を示す（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
この例では、図２の例において、プレス曲げ駆動手段として、前記金型押込み用シリンダ７の代りに、前記パイプ支持子保持台座４を前記パイプ支持子３の回転面内で前記２つの支持点間を結ぶ線分の垂直二等分線に沿って所定のストロークで矢示方向（上下方向）13に移動（上昇または下降）させるパイプ支持子保持台座押込み用シリンダ８を有する。
【００２０】
図３の装置を用いた本発明（方法）の実行手順の例を以下に示す。
(2.1) 金型切替え用シリンダ６で金型１をプレス曲げ実行位置に移動させる。このとき、パイプ支持子保持台座４の高さ方向位置は所定の待機位置とする。そこでパイプ10を金型１に載せる。
(2.2) パイプ支持子保持台座押込み用シリンダ８でパイプ支持子保持台座４を、パイプ支持子３がパイプ10に接触し始める高さ位置（プレス曲げ開始位置）まで下降させる。
【００２１】
(2.3) パイプ支持子保持台座押込み用シリンダ８でパイプ支持子保持台座４をさらに下降させてパイプ支持子３を１回目のプレス曲げ用に設定したストロークだけパイプ10側に押込む（：１回目のプレス曲げ）。
(2.4) パイプ支持子保持台座押込み用シリンダ８でパイプ支持子保持台座４を上昇させて前記待機位置に戻す。
【００２２】
(2.5) 金型切替え用シリンダ６で金型２をプレス曲げ実行位置に移動させる。そこでパイプ10を金型１から金型２へ移載する。
(2.6) パイプ支持子保持台座押込み用シリンダ８でパイプ支持子保持台座４を、パイプ支持子３がパイプ10に接触し始める高さ位置（プレス曲げ開始位置）まで下降させる。
(2.7) パイプ支持子保持台座押込み用シリンダ８でパイプ支持子保持台座４をさらに下降させてパイプ支持子３を２回目のプレス曲げ用に設定したストロークだけパイプ10側に押込む（：２回目のプレス曲げ）。
【００２３】
(2.8) パイプ支持子保持台座押込み用シリンダ８でパイプ支持子保持台座４を上昇させて前記待機位置に戻し、パイプ10を取り出す。
なお、本発明（装置）は、図１,図２の例に限らず、前記金型セットは、相異なるＲを有する３個以上の金型の横並びとしてもよく、また、前記プレス曲げ駆動手段として、金型押込み用シリンダ７とパイプ支持子保持台座押込み用シリンダ８を両方とも有するものであってもよい。
【実施例】
【００２４】
引張強さ９８０ＭＰａ級、外径７０ｍｍ、肉厚２．６ｍｍの直鋼管を素管とし、製品の目標形状を、曲げ角度が３５度、曲げ部（パイプ支持点間部分）のＲが１０００ｍｍになるパイプ形状とし、以下に発明例および比較例として述べる２通りの形態で、プレス曲げを行った。プレス曲げ加工装置としては図２の装置を用い、パイプ支持点間距離Ｌ＝１０４０ｍｍとした。
【００２５】
発明例、比較例とも、除荷後の製品の曲げ形状の良否は、検査型を用いて判定した。この検査型は、製品の目標パイプ形状を水平定盤上にけがき、このけがいた図形の幅に所定の精度範囲（ここでは＋０．５ｍｍ）相当の余幅を付加してなる図形における長さ方向の輪郭線上に垂直壁を立設して構成された。この検査型（対向する２つの垂直壁の間）に製品が投入可能であれば合格である。
【００２６】
（発明例）
図１に示した形態で、金型１（Ｒ＝９００ｍｍ、Ｄ＝７０ｍｍ）および金型２（Ｒ＝４００ｍｍ、Ｄ＝７２ｍｍ）をこの順に用い、金型１のストロークを１３５ｍｍ、金型２のストロークを３４．５ｍｍ（これらのストローク値は予備実験で求めた２回プレス曲げでの最適値である）として、計２回のプレス曲げを行った。
【００２７】
除荷後の製品パイプは、曲げ角度および曲げ部Ｒとも目標値に十分近いものとなり、検査型に問題なく投入できて合格であった。
（比較例）
金型１（Ｒ，Ｄは発明例と同じ）のみを用い、ストロークを１４４ｍｍ（このストローク値は予備実験で求めた１回プレス曲げでの最適値である）として、１回のプレス曲げを行った。
【００２８】
除荷後の製品パイプは、曲げ角度は目標値どおりであったが、曲げ部Ｒが目標値から外れすぎたため、検査型に投入できず不合格であった。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明（方法）の実施形態の１例を示す側面模式図である。
【図２】本発明（装置）の１例（金型押込みタイプ）を示す（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【図３】本発明（装置）のもう１つの例（パイプ支持子押込みタイプ）を示す（ａ）正面図および（ｂ）側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  金型（Ｒ1金型）
２  金型（Ｒ2金型）
３  パイプ支持子
４  パイプ支持子保持台座
５  金型保持台座
６  金型切替え用シリンダ（金型切替え手段）
７  金型押込み用シリンダ（プレス曲げ駆動手段）
８  パイプ支持子保持台座押込み用シリンダ（プレス曲げ駆動手段）
10  パイプ（高強度鋼管）
11,12,13  矢示方向
【図１】
2008302380.tif 000003
【図２】
2008302380.tif 000004
【図３】
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