(57)【要約】【課題】外観意匠となる意匠面部に亀裂やしわがない小Ｒ曲げ加工製品の提供を目的とする。  また、この小Ｒ曲げ加工に適した曲げ加工方法及び曲げ加工装置の提供も目的とする。【解決手段】意匠面部と、意匠面部の裏面から起立する起立部を長手方向に有するアルミニウム合金の押出形材からなり、意匠面部の一の縁が内側Ｒ、他の縁が外側Ｒとなる曲げ加工製品であって、外側最小Ｒ曲げ部がＲ７０未満であり且つ当該最小Ｒ曲げ部における意匠面部の幅１０ｍｍ以上、意匠面部の肉厚１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
意匠面部と、意匠面部の裏面から起立する起立部を長手方向に有するアルミニウム合金の押出形材からなり、意匠面部の一の縁が内側Ｒ、他の縁が外側Ｒとなる曲げ加工製品であって、
外側最小Ｒ曲げ部がＲ７０未満であり且つ当該最小Ｒ曲げ部における意匠面部の幅１０ｍｍ以上、意匠面部の肉厚１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする曲げ加工製品。
【請求項２】
最小Ｒ曲げ部の前後は曲げＲが大きくなるように徐変していて、全体の曲げ角度が１５０度以下であることを特徴とする請求項１記載の曲げ加工製品。
【請求項３】
意匠面部と、意匠面部の裏面から起立する起立部を長手方向に有するアルミニウム合金の押出形材を、意匠面部の一の縁が内側Ｒ、他の縁が外側Ｒとなるように曲げる曲げ加工方法であって、起立部と意匠面部の裏面とを曲げ内側から回転曲げ金型で拘束しつつ、意匠面部の表面を加圧手段で連続的又は断続的に加圧しながら曲げることを特徴とする押出形材の曲げ加工方法。
【請求項４】
押出形材の長手方向に引張力を加えるとともに曲げの曲率変化に応じて引張力を調整しながら曲げることを特徴とする請求項３記載の押出形材の曲げ加工方法。
【請求項５】
意匠面部と、意匠面部の裏面から起立する起立部を長手方向に有するアルミニウム合金の押出形材を、意匠面部の一の縁が内側Ｒ、他の縁が外側Ｒとなるように曲げる加工装置であって、
曲げ内側から意匠面部の裏面と起立部を拘束する回転曲げ金型と、意匠面部の表面と起立部の外側を押さえるガイド部材とを備えるとともに、ガイド部材を曲げ外側から回転曲げ金型に向けて加圧するガイド部材押さえユニットと、ガイド部材を上から連続的又は断続的に加圧する加圧手段とを有し、ガイド部材押さえユニットとガイド部材とは回転曲げ金型の回転に同期して相対移動可能になっていることを特徴とする曲げ加工装置。
【請求項６】
押出形材の長手方向に引張力を加えるとともに曲げの曲率変化に応じて引張力を調整するテンション手段を有していることを特徴とする請求項５記載の曲げ加工装置。
【請求項７】
ガイド部材押さえユニットは、油圧又はエアーシリンダーからなる加圧手段を有していることを特徴とする請求項５又は６記載の曲げ加工装置。
【請求項８】
ガイド部材押さえユニットとガイド部材との相対移動は、ガイド部材押さえユニット側に設けたローラーによるものであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の曲げ加工装置。
【請求項９】
ガイド部材押さえユニットとガイド部材との相対移動はサーボ制御されたラック＆ピニオンであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウム及びアルミニウム合金の押出形材を用いた曲げ加工製品とそれに適したその曲げ加工方法及び曲げ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
押出形材の曲げ加工にはストレッチベンダー機やロータリーベンダー機が用いられている。
この種のベンダー機を用いて、フランジ状の意匠面部を有する例えば自動車のドアサッシュを曲げ加工すると、曲げ外側Ｒ部は伸びが大きく、意匠面部縁に亀裂が入りやすく、曲げ内側Ｒ部は圧縮応力により意匠面部にしわが発生しやすい。
ストレッチベンデング等により、曲げ中立軸を外側よりに設定すれば亀裂を抑えることができても内側に大きなしわが生じ、逆に曲げ中立軸を内側よりに設定すると、内側のしわ発生を抑えることができても外側の亀裂発生を抑えることができないために比較的大きなＲの曲げ加工にしか適用できなかった。
【０００３】
特開２００２−１１３５２２号公報には、断面Ｌ字状の被加工部材の一辺を型部材と押さえ板部材とで挟み込み、曲げ金型にならってプレス曲げする曲げ加工方法を開示するが、平面部を挟み込むだけでは曲げＲが小さい場合に内側の板厚厚み方向の変形を抑え込むのが難しく、挟み込みの締め付け力が弱いと押さえ板部材と型部材との間が拡がり、しわが発生し、逆に挟み込みの締め付け力が強いと平面部にキズが付く問題がある。
また、曲げ中立軸を内側よりに設定すると曲げ外側が破断する恐れが高い。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２一１１３５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記背景技術に鑑みて、外観意匠となる意匠面部に亀裂やしわがない小Ｒ曲げ加工製品の提供を目的とする。
また、この小Ｒ曲げ加工に適した曲げ加工方法及び曲げ加工装置の提供も目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る曲げ加工製品は、意匠面部と、意匠面部の裏面から起立する起立部を長手方向に有するアルミニウム合金の押出形材からなり、意匠面部の一の縁が内側Ｒ、他の縁が外側Ｒとなる曲げ加工製品であって、外側最小Ｒ曲げ部がＲ７０未満であり且つ当該最小Ｒ曲げ部における意匠面部の幅１０ｍｍ以上、意匠面部の肉厚１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする。
ここで意匠面部とは、おおむね平面状の意匠面を有する趣旨であり、幅方向に平面である場合のみならず緩やかな曲率を有している場合も含まれる。
また、アルミニウム合金の押出形材には、純アルミニウム系の押出形材が含まれる。
外側最小Ｒ曲げ部がＲ７０未満とは最も強く曲げた部分の意匠面部外側の縁部の曲げＲ半径が７０ｍｍ未満であることを意味する。
よって、内側の最小Ｒは７０ｍｍより小さく、意匠面部の幅により定まる。
最小Ｒ曲げ部の前後は曲げＲが大きくなるように徐変していてよく、その場合には最小Ｒ曲げ部をコーナー部とする意匠面部外側の両側の接線の交差角度が１５０度以下である。
本発明に係る曲げ加工製品の例としては自動車のドアサッシュ等が挙げられる。
自動車のドアサッシュはピラー部とドアフレーム部とのつなぎコーナー部が強い小Ｒ曲げ部となっている。
【０００７】
本発明に係る小Ｒ曲げ加工製品を得るのに適したアルミニウム合金押出形材の曲げ加工方法は意匠面部と、意匠面部の裏面から起立する起立部を長手方向に有するアルミニウム合金の押出形材を、意匠面部の一の縁が内側Ｒ、他の縁が外側Ｒとなるように曲げる曲げ加工方法であって、起立部と意匠面部の裏面とを曲げ内側から回転曲げ金型で拘束しつつ、意匠面部の表面を加圧手段で連続的又は断続的に加圧しながら曲げることを特徴とする。
ここで、押出形材の長手方向に引張力を加えるとともに曲げの曲率変化に応じて引張力を調整しながら曲げるとよい。
【０００８】
本発明に係る曲げ加工方法の適用に適した曲げ加工装置としては、意匠面部と、意匠面部の裏面から起立する起立部を長手方向に有するアルミニウム合金の押出形材を、意匠面部の一の縁が内側Ｒ、他の縁が外側Ｒとなるように曲げる加工装置であって、曲げ内側から意匠面部の裏面と起立部を拘束する回転曲げ金型と、意匠面部の表面と起立部の外側を押さえるガイド部材とを備えるとともに、ガイド部材を曲げ外側から回転曲げ金型に向けて加圧するガイド部材押さえユニットと、ガイド部材を上から連続的又は断続的に加圧する加圧手段とを有し、ガイド部材押さえユニットとガイド部材とは回転曲げ金型の回転に同期して相対移動可能になっていることを特徴とする。
ここで、押出形材の長手方向に引張力を加えるとともに曲げの曲率変化に応じて引張力を調整するテンション手段を有しているのが好ましい。
テンション手段とは例えば押出形材の長手方向両端をチャッキングし、両端のうち、どちらか一方又は両方のチャック部をシリンダー等で引張る方法がある。
【０００９】
ガイド部材押さえユニットは、ガイド部材と回転曲げ金型との間に押出形材の起立部を挟み込むようにガイド部材を回転曲げ金型側に押圧するのを目的とし、加圧手段は油圧又はエアーシリンダーであってよい。
【００１０】
ガイド部材は、回転曲げ金型の回転に同期しながら押出形材の曲げ位置に追随して移動させると製品にこすれキズが生じにくく、押出形材が回転曲げ金型の側部に密着して形状にならうように作用する。
このような、ガイド部材押さえユニットとガイド部材との相対移動は、ガイド部材押さえユニット側に設けたローラーによるものでもよく、サーボモータ駆動等にてサーボ制御されたラック＆ピニオン機構でもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明においては、ロータリーベンデングと称される回転曲げ工法をベースに、回転曲げ金型で意匠面部の裏面と、意匠面部の裏面から起立した起立部を曲げ内側から拘束し、意匠面部の表面を連続的又は断続的に加圧したのでしわが発生しようとする変形を面方向から圧縮するように作用し、曲げの中立軸を意匠面部の幅方向中央又は外側よりに設定できるので意匠面部の外側縁部に亀裂が発生しにくくなる。
これにより外観意匠面となる意匠面部に亀裂やしわのない品質に優れた小Ｒ曲げ加工製品が得られる。
【００１２】
本発明においてはガイド部材を回転曲げ金型に向けて側部から押圧するガイド部材押さえユニットを有するとともに、このガイド部材が回転方向に沿って移動可能になっているので製品にキズが発生しにくく、曲げ金型の形状にならって押出形材が密着するのでさらに外観品質に優れた曲げ加工製品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の実施例を図８に示した曲げ加工製品２を例にして説明する。
曲げ加工製品２は自動車のドアサッシュモールの例であり、アルミニウム合金の押出形材を粗材とし、外観意匠となる意匠面部２ａと意匠面部２ａの裏面から起立部２ｂが立設している。
意匠面部２ａは図８左側のピラー部から右側のアッパー部にかけて平面視略Ｌ字形に曲げ加工されている。
ピラー部とアッパー部とのつなぎ部が最小Ｒ曲げ部になっていて、この部分の意匠面部の幅２ｃが広い程、曲げ加工が難しくなり、外側最小Ｒ部では意匠面部の縁が伸びて、亀裂が生じやすく、内側最小Ｒ部では圧縮応力が生じ、意匠面部にしわが発生しやすい。
図８に示した例ではピラー部がコーナー部側に向けて意匠面部２ａの幅が狭くなるように徐変している例であるが必ずしも徐変しているものに限定する必要はなく、等幅でもよいが、本明細書にて単に意匠面部の幅と表現した場合には最小Ｒ部の意匠面部の幅２ｃをいい、曲げ角度は最小Ｒ部の前後が徐変曲げになっていて図８に示した両側の接線の交差角度θをいう。
意匠面部２ａは幅方向に緩やかな曲率を有している。
また、図８に示した起立部２ｂの例は、意匠面部の裏面外側よりから立設しているが、回転曲げ金型で拘束できる部分があれば、意匠面部の裏面のどの位置から立設していてもよく、必ずしも垂直に立設する必要もなく、また起立部にリブや曲げ部等を有していてもよい。
【００１４】
図１は、本発明に係る曲げ加工装置の平面図を示し、図１〜図４にて曲げ加工の進行状況を示す。
図５は図４の状態での側面視を示し、テンションアーム１５、ラップ曲げシリンダー１６等は図示を省略してある。
また、回転テーブル等は省略し、型の動きのみを模式的に示した。
まず、図１と図５に基づいて曲げ加工装置の構造例を説明する。
装置本体の上面にロータリーベース１０を有し、このローターベース１０に曲げ角度の強い小Ｒ回転曲げ金型１１とアッパー部の相対的に曲げＲの大きい大Ｒ曲げ金型を据え付けてある。
【００１５】
ロータリーベース１０は図５に示すようにサーボモーター等のロータリー駆動源１８と伝達ギヤ１８ａ、１８ｂ、１８ｃを介して連結されていて回転可能に制御されている。
【００１６】
図１に示すように、ロータリーベース１０側に固定チャック１７を設け、装置本体から回動可能に取り付けたテンションアーム１５側にテンションシリンダー１４を連結してあり、テンションシリンダー１４のピストンロッド１４ａにテンションチャック１３を設けてある。
押出形材１は、一端を固定チャック１７にチャッキングし、他端をテンションチャック１３にチャッキングし、テンションシリンダー１４の作動により引張力を調整する。
チャック手段は押出形材１をチャッキングできれば特に限定されないが、図５に示した例はチャッキングシリンダー１７ａのチャッキングヘッド１７ｂと固定プレート１７ｃにてチャックする例を示す。
【００１７】
小Ｒ回転曲げ金型１１の側部には、押出形材１を側部から押さえるガイド部材３０と、このガイド部材３０を側部から押圧するガイド部材押さえユニット２０を有する。
また、ガイド部材３０を垂直方向から加圧する加圧手段４０を備えている。
その部分断面図を図６に示し、ガイド部材押さえユニット２０の押さえ部材２４の部分の平面図を図７に示す。
【００１８】
ガイド部材押さえユニット２０は、ガイド部材３０を側方から押圧する押さえ部材２４を有し、押さえ部材２４は押圧シリンダー２１のピストンロッド２２に連結したヘッド２３と軸２３ａを介して軸着してある。
ガイド部材３０は押さえ部材２４に、軸部２５ａにて回転自在に設けたローラー２５により回転曲げ方向に移動可能になっている。
本実施例においては、押さえ部材２４とガイド部材３０との相対移動をローラーにて実現したが、サーボ制御されたラック＆ピニオン構造でもよく、回転曲げの進行に応じて同期制御できれば相対移動手段を問わない。
【００１９】
ガイド部材３０は図６に示すように、側圧部３１と面圧部３２とを有する略断面Ｌ字型になっていて押出形材１の意匠面部２ａは小Ｒ回転曲げ金型１１の上面と、ガイド部材３０の面圧部３２で拘束し、押出形材１の起立部２ｂは小Ｒ回転曲げ金型１１の側部とガイド部材３０の側圧部３１にて拘束することになる。
意匠面部２ａが平面である場合には、小Ｒ回転曲げ金型１１の上面及びガイド部材の面圧部３２は平面でよいが意匠面部が幅方向に緩やかな曲率を有している場合には、その曲率に合わせて小Ｒ曲げ金型１１の上面及びガイド部材の面圧部３２の形状を曲面にする。
本実施例においては、曲げ加工時に押出形材の意匠面部２ａを上からガイド部材３０の面圧部３２で加圧する加圧手段４０として、図５、図６に示すように油圧又はエアー圧の加圧シリンダー４１のピストンロッド４１ａにて連続的又は断続的に加圧する構造を示す。
曲げ加工に同期して加圧制御できれば加圧手段は本実施例に限定されない。
【００２０】
次に図１〜図４に基づいて曲げ加工の手順を説明する。
図１は、曲げ加工装置に直線状の押出形材１をセッティングした状態を示す。
押出形材１の意匠面部２ａは製品形状に合わせてプレス等にて徐変切断してある。
ガイド部材押さえユニット２０のピストンロッド２２を後退させてガイド部材３０と小Ｒ回転曲げ金型１１との間に粗材を挿通し、アーパー部側を固定チャック１７にチャッキングし、ピラー部側をテンションチャック１３にチャッキングし、テンションシリンダー１４にて所定の引張力を加える。
その状態からロータリーベース１０を図２に示す方向に回転することでアーパー部が大Ｒ曲げ型の形状にならって曲げ加工される。
【００２１】
図２〜図３に示すように、小Ｒ回転曲げ金型１１にて曲げ加工する際には、側部からガイド部材３０の側圧部３１にて押出形材１の起立部２ｂを押圧するようにピストンロッド２３を前進させ押さえ部材２４にてガイド部材３０を押圧する。
この際にガイド部材３０は、ローラー２５により回転曲げ方向に移動自在になっているので押出形材の曲げ加工に追随する。
これと同時に、加圧手段４０にて押出形材１の意匠面部２ａをガイド部材３０の面圧部３２にて加圧する。
加圧方法としては、図６に示すようにピストンロッド４１ａにて連続的に加圧してもよいが、曲げの進行により曲率が変化し、加圧面３２と意匠面部２ａとの当接面が移動するので断続的に加圧するのがよい。
加圧間隔は曲げ速度や意匠面部の幅にも異なり、しわが発生する直前に加圧するように設定する。
図４に示すように、ピラー部の緩やかな曲げはラップ曲げシリンダー１６のロッド１６ａを前進させ、テンションアーム１５の回転により実施する。
【実施例１】
【００２２】
最小Ｒ部に相当する意匠面部２ａの幅２０ｍｍの押出形材に図９に示すように５ｍｍ間隔のケガキ線を入れ、曲げ加工による外側Ｒの外周長と内側Ｒの内周長寸法を測定し伸び率又は圧縮率を求めた。
また、曲げ加工時のテンションチャック１３に付加する荷重を曲率に応じて変化させ、そのときの荷重（ｋｇ）を記録した。なお、曲率が強くなるにつれて荷重を弱くした。
加圧手段４０によるピストンロッド４１ａの加圧は断続的に実施した。
このようにして外側最小Ｒ３０ｍｍ、曲げ角度９１度の曲げ加工製品を得た。
このときの外側Ｒの伸び率、内側Ｒの圧縮率、テンション荷重変化を図１０（ａ）のグラフに示す。
グラフにてｃ印は徐変曲げの中心を示す。
外側は最大で約６６％の伸び率となり、内側は最大で２８％の圧縮率になった。
また、この最大曲げ部でのケガキ線幅５ｍｍにおいて求めた外周長／内周長の値は２．３であった。
このようにして得られた曲げ加工製品の意匠面部には、亀裂、破断、しわ等の外観不具合は生じなかった。
【実施例２】
【００２３】
押出形材１の意匠面部２ａの幅３０ｍｍ、外側最小Ｒ５０ｍｍ、曲げ角度８６度の曲げ加工を実施し、実施例１と同様に測定した結果を図１０（ｂ）のグラフに示す。
最小曲げ部の外側は、最大で６０％の伸び率を示し、内側は最大で２５％の圧縮率となったが意匠面部２ａに亀裂やしわは発生しなかった。
このときの最大曲げ部でのケガキ５ｍｍ幅部分の外周長／内周長の値は２．１３であった。
【００２４】
（比較例）
意匠面部２ａの幅２０ｍｍのものをテンション荷重一定で且つ曲げ部の意匠面部２ａを加圧することなく、曲げ加工した結果を図８（ｃ）に示すように外側Ｒ７０ｍｍで外側に亀裂が発生した。そのときの曲げ角度は８１度であった。
【００２５】
本発明においては、図８に示した曲げ角度がθ＝０〜１６０度の範囲で且つ、外周長／内周長（曲げ前５ｍｍ幅の部分）＝１．７〜３．４の範囲が可能であり、意匠面幅１０ｍｍ以上では曲げ角度が８０〜１５０度の範囲が好ましい。
【００２６】
本実施例では平面的な二次曲げ加工の例を示したが、ドアサッシュ等においては三次元に曲げることも可能であり、例えば特開２００６−２０５２２３号に開示の技術を取り込むことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る曲げ加工装置の平面図を示す。
【図２】アッパー部からコーナー部にかけて曲げる工程を示す。
【図３】コーナー部からピラー部にかけて曲げる工程を示す。
【図４】ピラー部の曲げ工程を示す。
【図５】曲げ加工装置の側面図を示す。
【図６】ガイド部材付近の部分断面図を示す。
【図７】押さえ部材部分の平面図を示す。
【図８】曲げ加工製品の例を示す。
【図９】曲げ評価方法を示す。
【図１０】曲げ部の評価結果を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１      押出形材
２      曲げ加工製品
２ａ    意匠面部
２ｂ    起立部
２ｃ    意匠面部の幅
１０    ロータリーベース
１１    小Ｒ回転曲げ金型
１２    大Ｒ曲げ金型
１３    テンションチャック
１４    テンションシリンダー
１５    テンションアーム
１６    ラップ曲げシリンダー
１７    固定チャック
２０    ガイド部材押さえユニット
２４    押さえ部材
２５    ローラー
３０    ガイド部材
４０    加圧手段
４１    加圧シリンダー
【図１】
2008161914.tif 000003
【図２】
2008161914.tif 000004
【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】
2008161914.tif 000009
【図８】
2008161914.tif 000010
【図９】
2008161914.tif 000011
【図１０】
2008161914.tif 000012