(57)【要約】【課題】曲げ加工にダイを必要とせず、比較的小さな曲率半径から比較的大きな曲率半径までの曲げ加工に対応し、さらに、軸引張り力を容易に負荷することが可能で、また、心材を使用しやすい曲げ加工装置を提供する。【解決手段】加工用素材Ｗの先端部を支持し、所定の回転軸２ａを中心に旋回することにより加工用素材Ｗを引張るアーム２と、所定の位置関係に配列され、アーム２の旋回によって移動する加工用素材Ｗに曲げ変形を与える複数の加工用ロール１０，１１、２１〜２３と、アーム２の旋回によって移動し、複数の加工用ロール１０，１１、２１〜２３を通過したのちの加工用素材Ｗを所定の軌跡に沿って案内支持する複数の巻取ロール３０と、アーム２により引張られる加工用素材Ｗに抵抗力を与え、複数の加工用ロール１０，１１、２１〜２３を通過する加工用素材Ｗに軸引張力を負荷する抵抗力付与手段としての摩擦部材５１，５２とを有する。【選択図】図１
2004141927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の加工用素材を所定の軌跡に沿って引張る引張手段と、
所定の位置関係に配列され、前記引張手段によって移動する前記加工用素材に曲げ変形を与える複数の加工用ロールと、
前記複数の加工用ロールを通過する前記加工用素材の長手方向に軸引張り力を負荷する軸引張り力負荷手段と
を有する曲げ加工装置。
【請求項２】
長尺の加工用素材の一部を支持し、所定の回転軸を中心に旋回することにより前記加工用素材を引張るアームと、
所定の位置関係に配列され、前記アームの旋回によって移動する前記加工用素材に曲げ変形を与える複数の加工用ロールと、
前記アームの旋回によって移動し、前記複数の加工用ロールを通過したのちの加工用素材を所定の軌跡に沿って案内支持する複数の巻取ロールと
を有する曲げ加工装置。
【請求項３】
前記アームにより引張られる前記加工用素材に抵抗力を与え、前記複数の加工用ロールを通過する加工用素材に軸引張り力を負荷する抵抗力付与手段
をさらに有する請求項２に記載の曲げ加工装置。
【請求項４】
前記複数の加工用ロールは、所定半径の円周上に配置された少なくとも一の加工半径ロールと、
前記加工半径ロールと協調して前記加工用素材に曲げ変形を与える第１および第２の曲げ負荷ロールとを含む
請求項２または３に記載の曲げ加工装置。
【請求項５】
前記複数の巻取ロールは、前記回転軸を中心にもち、前記複数の加工用ロールを通過した後にスプリングバックを生じた後の加工用素材の曲率半径に略等しい半径の円周上に配置されている
請求項２〜４のいずれかに記載の曲げ加工装置。
【請求項６】
長尺の加工用素材を所定の軌跡に沿って引張りながら、複数の加工用ロール間を通過させて所定の曲率の曲げ変形を与える
曲げ加工方法。
【請求項７】
前記複数の加工用ロール間を通過しスプリングバックを生じたのちの前記加工用素材の曲率半径に略等しい半径をもつ円周に沿って前記加工用素材を案内しながら当該加工用素材を引張る
請求項６に記載の曲げ加工方法。
【請求項８】
前記加工用素材に長手方向に軸引張り力を負荷しながら引張る
請求項６または７に記載の曲げ加工方法。
【請求項９】
前記複数の加工用ロール間を通過する前の加工用素材に抵抗力を与えて前記軸引張り力を負荷する
請求項８に記載の曲げ加工方法。
【請求項１０】
前記加工用素材に中空材を用い、
前記加工用素材に心材を挿入した状態で曲げ変形を与える
請求項６〜９いずれかに記載の曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、各種の形材、棒材、板材等の曲げ加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
曲げ加工機としては、たとえば、回転引曲げ加工機、回転押曲げ加工機あるいは軸引張負荷回転引曲げ加工機等の棒材あるいは形材を比較的小さな曲率半径に曲げ加工に適したものや、曲率半径が比較的大きい曲げ加工に適したロール曲げ加工機が知られている（たとえば、特許文献１〜４等参照）。
回転引曲げ加工機および回転押曲げ加工機は、曲げ加工の原理については同じであるが、製品の形状によって使い分けられている。回転引曲げ加工機および回転押曲げ加工機における曲げ加工の曲率半径は、素材の高さ寸法の１〜２０倍程度で比較的小さく曲げることが多い。したがって、素材の肉厚が薄い場合には、曲げの内側、すなわち、圧縮側に座屈によるしわ変形を生じやすい。しわの発生を防ぐためには、軸引張りを負荷した回転引曲げ加工が有効である。
ロール曲げ加工機は、複数のロ−ル間に素材を挟み、ロールを駆動することにより、素材を一定方向に送りながら一様な円弧に曲げる。このロール曲げ加工機では、複数のロール間の位置関係を調整することによって曲率半径を規定することができる。したがって、特定の曲げ半径をもつダイが不要になるため、加工機の運用のための経費が安くなる。
曲げ加工法は、上記した加工法の他にプレス曲げ、加熱曲げ等多岐にわたっている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−２５８３１８号公報
【特許文献２】
特開平１１−２８５２２号公報
【特許文献３】
特開平１１−００３８９５号公報
【特許文献４】
特開平１１−２６７７６５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転引曲げ加工機および回転押曲げ加工機は、曲げ加工の特性により、加工時の曲げ半径に比較して、製品の曲げ半径が大きくなる現象が知られている。この現象は、スプリングバックと呼ばれ、曲げ加工の難しさの一つの原因である。スプリングバックの程度は、曲げ加工度、素材の形状および材料特性に依存する。したがって、加工条件に応じて、加工時曲げ半径を最適な大きさにする必要があるため、予め多数の曲率のダイ（型）を用意する必要がある。
一方、ロール曲げ加工機は、複数のロールの位置関係に応じて曲げ曲率を規定することができるため、特定の曲げ半径のダイを用意する必要がないが、ロール曲げ加工機は、曲げ半径を小さくするのが難しいという不利益が存在する。
【０００５】
本発明は、上述の問題に鑑みて成されたものであって、その目的は、曲げ加工にダイを必要とせず、肉厚の薄い加工用素材の圧縮側にしわ変形が発生しにくく、かつ、比較的小さな曲率半径から比較的大きな曲率半径までの曲げ加工に対応可能な曲げ加工装置および曲げ加工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の曲げ加工装置は、長尺の加工用素材を所定の軌跡に沿って引張る引張手段と、所定の位置関係に配列され、前記引張手段によって移動する前記加工用素材に曲げ変形を与える複数の加工用ロールと、前記複数の加工用ロールを通過する前記加工用素材の長手方向に軸引張り力を負荷する軸引張り力負荷手段とを有する。
【０００７】
また、本発明の曲げ加工装置は、長尺の加工用素材の一部を支持し、所定の回転軸を中心に旋回することにより前記加工用素材を引張るアームと、所定の位置関係に配列され、前記アームの旋回によって移動する前記加工用素材に曲げ変形を与える複数の加工用ロールと、前記アームの旋回によって移動し、前記複数の加工用ロールを通過したのちの加工用素材を所定の軌跡に沿って案内支持する複数の巻取ロールとを有する。
【０００８】
好適には、前記アームにより引張られる前記加工用素材に抵抗力を与え、前記複数の加工用ロールを通過する加工用素材に軸引張り力を負荷する抵抗力付与手段をさらに有する。
【０００９】
さらに好適には、前記複数の加工用ロールは、所定半径の円周上に配置された少なくとも一の加工半径ロールと、前記加工半径ロールと協調して前記加工用素材に曲げ変形を与える第１および第２の曲げ負荷ロールとを含む。
さらに好適には、前記複数の巻取ロールは、前記回転軸を中心にもち、前記複数の加工用ロールを通過した後にスプリングバックを生じた後の加工用素材の曲率半径に略等しい半径の円周上に配置されている。
【００１０】
本発明の曲げ加工方法は、長尺の加工用素材を所定の軌跡に沿って引張りながら、複数の加工用ロール間を通過させて所定の曲率の曲げ変形を与える。
【００１１】
好適には、前記複数の加工用ロール間を通過しスプリングバックを生じたのちの前記加工用素材の曲率半径に略等しい半径をもつ円周に沿って前記加工用素材を案内しながら当該加工用素材を引張る。
【００１２】
さらに好適には、前記加工用素材に長手方向に軸引張り力を負荷しながら引張る。
さらに好適には、前記複数の加工用ロール間を通過する前の加工用素材に抵抗力を与えて前記軸引張り力を負荷する。
さらに好適には、前記加工用素材に中空材を用い、前記加工用素材に心材を挿入した状態で曲げ変形を与える。
【００１３】
本発明では、長尺の加工用素材を所定の軌跡に沿って引張り、複数の加工用ロール間を通過させることにより、加工用素材に曲げ変形を与える。このとき、加工用ロール間を通過する加工用素材に軸引張り力を負荷することで、比較的曲率の小さな曲げ加工を行う場合にも、加工用素材の曲げの内側、すなわち、圧縮側に座屈によるしわ変形が生じるのを防ぐことができ、比較的曲率の小さな曲げ加工から比較的大きな曲率の曲げ加工が可能となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置の概略構造を示す断面図である。
図１において、曲げ加工装置１は、アーム２と、複数の加工半径ロール２１，２２，２３と、第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１と、複数の巻取ロール３０と、ガイドロール４０と、摩擦部材５１，５２とを有する。なお、複数の加工半径ロール２１，２２，２３と第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１とは本発明の加工用ロールの一実施態様であり、摩擦部材５１，５２は本発明の抵抗付与手段の一実施態様である。
曲げ加工装置１は、加工用素材Ｗを曲げ加工する。この加工用素材Ｗには、長尺で、たとえば、アルミニウム合金等の金属材料を押出成形した形材等の各種形材、平板材、翼型断面材が用いられる。形材としては、断面が矩形状で中空の「ロ形材」、「コ形材」や、「中空丸棒材」等が含まれる。
【００１５】
アーム２は、回転軸２ａを中心に旋回可能に図示しないベースに支持されている。このアーム２の先端部は、加工用素材Ｗを支持するための支持部２ｂを備えている。この支持部２ｂは、加工用素材Ｗの一部、たとえば、先端部を支持する。
支持部２ｂは、具体的には、ピン状の部材からなり、このピン状の部材が加工用素材Ｗの先端部に形成された貫通穴に挿入される。これにより、加工用素材Ｗの先端部は回転可能に支持される。なお、支持部２ｂは、たとえば、クランプ機構等の加工用素材Ｗの先端部を支持できる構成であればよい。
アーム２の回転軸２ａは、図示しない駆動装置によって回転される。この駆動装置は、たとえば、電動モータと、この電動モータの回転力を回転軸２ａに伝達する伝達機構等から構成される。
【００１６】
加工半径ロール２１，２２，２３、第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１、複数の巻取ロール３０およびガイドロール４０は、図示しないベース上にそれぞれ回転自在に支持されている。また、これらのロールは、同一平面上に配置されている。
【００１７】
加工半径ロール２１，２２，２３は、所定の半径をもつ円周Ｃ２　上に配置されている。これら加工半径ロール２１，２２，２３は、外周面で加工用素材Ｗを支持し、加工用素材Ｗへ曲げ加工するときの曲げ曲率を与えるためのロールである。
【００１８】
第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１は、外周面で加工用素材Ｗを支持し、加工半径ロール２１，２２，２３と協調して加工用素材Ｗに曲げ変形を与える。すなわち、第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１は、第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１と加工半径ロール２１，２２，２３とに挟まれた加工用素材Ｗに曲げモーメントを与える。この曲げモーメントは、負荷ロール１０，１１と加工半径ロール２１，２２，２３との相対位置関係に応じて決まる。
【００１９】
巻取ロール３０は、回転軸２ａを中心にもつ、所定の半径の円周Ｃ１　上に複数配列されている。
この巻取ロール３０は、曲げ負荷ロール１０，１１と加工半径ロール２１，２２，２３とを通過して曲げ変形が与えられた加工用素材Ｗにスプリングバックが生じた状態における加工用素材Ｗを案内支持する。すなわち、加工用素材Ｗは、巻取ロール３０の外周に接する円周からなる所定の軌跡に沿って案内支持される。巻取ロール３０の外周に接する円周の半径は、曲げ変形ののち、スプリングバックが生じた加工用素材Ｗの曲率半径に略等しい。
なお、円周Ｃ１　は、上記した円周Ｃ２　よりも大きな半径を有し、また、円周Ｃ１　に円周Ｃ２　は内接している。
【００２０】
ガイドロール４０は、加工半径ロール２１，２２，２３と第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１とに達する前の加工用素材Ｗの通過する位置を規定する。
【００２１】
摩擦部材５１，５２は、加工用素材Ｗを両側から挟み、図示しない加圧装置によって加工用素材Ｗに所定の力Ｆで押しつけられる。摩擦部材５１，５２は、所定の力Ｆで加工用素材Ｗに押しつけられることにより、加工用素材Ｗの移動を妨げる向きの摩擦力を発生する。摩擦部材５１，５２によって、加工用素材Ｗに摩擦力を作用させることにより、加工用素材Ｗに長手方向の軸引張り力が作用する。
【００２２】
図１において、心材６０は、中空の加工用素材Ｗの曲げ加工中に偏平変形が発生するのを防ぎたい場合に用いる。偏平変形は、加工用素材Ｗの断面形状が崩れる変形である。加工用素材Ｗの形状に合致する心材６０を適宜用意し、加工用素材Ｗの内部に挿入した状態で曲げ加工を行う。
【００２３】
次に、上記構成の曲げ加工装置を用いた曲げ加工方法の一例について説明する。
まず、図１に示すような状態から、摩擦部材５１，５２を加工用素材Ｗに所望の力Ｆで押しつける。なお、加工用素材Ｗの偏平変形を防ぐ場合には、加工用素材Ｗ内に心材６０を予め挿入しておく。
【００２４】
この状態から、図２に示すように、アーム２を矢印Ｒ１の向きに旋回させる。アーム２を矢印Ｒ１の向きに旋回させることにより、加工用素材Ｗは、摩擦部材５１，５２から作用する抵抗力に抗して引張られ、加工半径ロール２１，２２，２３と第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１との間を通過する。これにより、加工用素材Ｗには曲げ変形が与えられる。
【００２５】
具体的には、図２に示すように、加工半径ロール２１，２２，２３の外周が内接する円周Ｃ２　ａの半径ＲＢ　と等しい曲率半径で加工用素材Ｗは曲げ変形が与えられる。
すなわち、加工用素材Ｗは、半径ＲＢ　の回転ドラムに巻き付けられて回転引曲げ加工されるのと同様に、加工半径ロール２１，２２，２３と第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１とによって曲げ加工される。
【００２６】
ここで、図３は曲げ加工装置１における曲げ加工領域の詳細図である。
加工用素材Ｗは、アーム２によって引張られるとともに、摩擦部材５１，５２から抵抗力を受けるため、図３に示すように、所望の軸引張り力Ｋが負荷された状態で、加工半径ロール２１，２２，２３と第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１との間を通過する。
このとき、加工用素材Ｗは、主に、第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１と加工半径ロール２１，２２から力Ｐａ〜Ｐｄを受け、これらの力Ｐａ〜Ｐｄによって加工用素材Ｗに曲げモーメントが働く。
なお、加工半径ロール２３は、曲げ加工開始時点で加工用素材Ｗにあらかじめ端曲げを与える場合の基準となるものであり、加工半径ロール２３から加工用素材Ｗへは殆ど力が作用しない。
【００２７】
加工用素材Ｗは、所望の軸引張り力Ｋが負荷された状態で曲げ加工が行われるため、加工用素材Ｗの曲げの内側、すなわち、圧縮側での圧縮ひずみを抑制できる。
【００２８】
図３に示すように、加工用素材Ｗは、加工半径ロール２３と第２の曲げ負荷ロール１１との間を通過すると、これらの加工用ロールの作用から解放され、スプリングバックを生じる。この結果、加工用素材Ｗは、半径ＲＷＢよりも大きい半径ＲＷａに変化する。
この半径ＲＷａは、図２に示したように、複数の巻取ロール３０の外周が接する円周Ｃ１　ａの半径Ｒａに略一致している。
したがって、スプリングバックを生じた加工用素材Ｗは、ほぼ最終的な製品形状となった状態で、円周Ｃ１　ａに沿って巻取ロール３０により案内支持されながら、アーム２によって引張られる。
アーム２が所定の角度旋回したところで、加工用素材Ｗの曲げ加工が完了する。
【００２９】
本実施形態では、従来のロール曲げ加工機のようにロールの駆動によって加工用素材Ｗを送りだすのではなく、アーム２の旋回によって加工用素材Ｗの先端部を引張ることにより加工用素材Ｗを送る。
このため、摩擦部材５１，５２によって加工用素材Ｗに一定の抵抗力（摩擦力）を付与することにより、加工用素材Ｗに軸引張力を安定して作用させることが可能となる。また、同様に、加工用素材Ｗへの心材６０の適用が非常に容易となる。
【００３０】
本実施形態では、加工用素材Ｗに任意の軸引張力を安定して作用させることが可能となるため、曲げの内側、すなわち、圧縮側での圧縮ひずみを抑制でき、座屈によるしわ変形の発生を抑制することが可能なる。
この結果、中空の薄肉形材のようなしわが発生しやすい素材の曲げ加工が可能となる。また、座屈によるしわ変形が抑制できるので、比較的曲げ曲率の小さい加工が可能となる。
【００３１】
本実施形態では、加工用素材Ｗへの心材６０の適用が非常に容易となるため、加工条件に応じた心材６０を適宜選択することにより、加工用素材Ｗの偏平変形の発生を確実に防止することができる。
【００３２】
本実施形態では、加工半径ロール２１，２２，２３、第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１、巻取ロール３０の配置を任意にかつ容易に変更することができるため、加工用素材Ｗの最終的な曲率半径をこれらのロールの配置を適宜調整することにより容易に変更することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、加工用ロールとして、加工半径ロール２１，２２，２３と第１および第２の曲げ負荷ロール１０，１１とを使用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。加工用素材Ｗに曲げ加工に最小限必要なロールは、第１の曲げ負荷ロール１０と、第２の曲げ負荷ロール１１と、加工半径ロール２１または２２の３つであり、これら３つのロールに任意にロールを加えることができる。
また、本実施形態では、加工用素材Ｗを所定の軌跡に沿って引張る引張り手段としてアーム２の場合を例示したが、アーム２を使用せずに、他の駆動機構を使用しても加工用素材Ｗを所定の軌跡に沿って引張ることは可能である。
また、座屈によるしわ変形を抑制する必要がないときは、軸引張り力を積極的に付加する必要はない。この場合は、ロールから受ける摩擦力が軸引張り力として作用する。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、曲げ加工にダイを必要とせず、比較的小さな曲率半径から比較的大きな曲率半径までの曲げ加工に対応することができる。
また、本発明によれば、肉厚の薄い中空の加工用素材を曲げ加工したときに、圧縮側にしわ変形が発生するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る曲げ加工装置の概略構造を示す断面図である。
【図２】曲げ加工装置の動作状態を示す断面図である。
【図３】曲げ加工装置における曲げ加工領域の詳細図である。
【符号の説明】
１…曲げ加工装置
２…アーム
１０…第１の曲げ負荷ロール
１１…第２の曲げ負荷ロール
２１，２２，２３…加工半径ロール
３０…巻取ロール
４０…ガイドロール
５１，５２…摩擦部材
Ｗ…加工用素材
６０…心材
【図１】
2004141927.tif 000003
【図２】
2004141927.tif 000004
【図３】
2004141927.tif 000005