(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の金属フレーム材料を曲げ加工する曲げ加工方法であって、
前記金属フレーム材料は、底板と、前記底板から起立して互いに対向する一対の側板と、を有すると共に、表面に塗膜を有しており、
前記金属フレーム材料の前記曲げ加工時に変形する部分の少なくとも一部を誘導加熱する加熱工程と、
前記金属フレーム材料を挟持部材によって挟持した状態で、前記金属フレーム材料の長手方向と交差する方向に延びる曲げ予定線で前記底板を曲げる曲げ工程と、を含み、
前記加熱工程では、前記底板を加熱せず、前記側板の前記曲げ加工時に変形する部分の少なくとも一部を誘導加熱する、曲げ加工方法。
【請求項２】
前記加熱工程では、前記側板の基端部を加熱せず、前記側板の先端部における前記曲げ加工時に変形する部分の少なくとも一部を誘導加熱する、請求項１に記載の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記塗膜は、高剛性塗料により形成されている、請求項１又は２記載の曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１には、エンジン及びキャブ等を搭載する金属フレームを備えた車両が記載されている。この金属フレームは、長尺に形成されると共に長手方向に垂直な断面がＵ字状を呈しており、エンジンの設置箇所を避けて配置できるように、長手方向の中間部分に曲げ部を有している。この曲げ部は、例えば、断面Ｕ字状の金属フレーム材料を所定の曲げ予定線で曲げることにより形成される。この曲げ加工は、例えば、曲げ予定線の一方側及び他方側をパッド（挟持部材）によって挟持した状態で行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−７５０１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載されたような金属フレームには、塗装が施されて表面に塗膜が形成されていることが一般的である。このような金属フレームを得る方法として、断面Ｕ字状の金属フレーム材料を曲げ加工した後、曲げ加工後の金属フレーム材料に塗装を施す方法が考えられる。しかしながら、この場合、曲げ部を有することにより曲げ加工後の金属フレーム材料の塗装工程への搬送性が低下し、作業効率が低下するおそれがある。
【０００５】
一方、金属フレーム材料に塗装を施した後、塗装後の金属フレーム材料を曲げ加工する方法も考えられる。ただし、塗装後の金属フレーム材料を曲げ加工すると、変形部分に塗膜剥離が発生するおそれがある。そこで、塗膜剥離の発生を防止するために、曲げ加工前に金属フレーム材料を予め加熱しておき、塗膜を柔らかくしておくことも考えられる。しかしながら、この場合、パッドによる挟持部分の塗膜も加熱されて柔らかくなることから、パッドで挟持した際に挟持部分の塗膜が窪んで塗装面の品質が低下するおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、塗膜剥離の発生を抑制しつつ塗装面の品質を維持できる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】
本発明に係る曲げ加工方法は、長尺の金属フレーム材料を曲げ加工する曲げ加工方法であって、金属フレーム材料は、底板と、底板から起立して互いに対向する一対の側板と、を有すると共に、表面に塗膜を有しており、金属フレーム材料のうちの曲げ加工時に変形する部分の少なくとも一部を誘導加熱する加熱工程と、金属フレーム材料を挟持部材によって挟持した状態で、金属フレーム材料の長手方向と交差する方向に延びる曲げ予定線で底板を曲げる曲げ工程と、を含む。
【０００８】
この曲げ加工方法によれば、曲げ加工時の変形部分を誘導加熱によって局所的に加熱するので、変形部分の塗膜を柔らかくして塗膜剥離の発生を抑制できると共に、挟持部材による挟持部分の塗膜が加熱されることを抑制して窪みを発生し難くすることができる。これにより、塗膜剥離の発生を抑制しつつ塗装面の品質を維持することが可能となる。また、誘導加熱によって局所的に加熱を行うので、エネルギー効率が高く、短時間で所望の温度まで加熱することができ、作業効率を向上できる。
【０００９】
また、本発明に係る曲げ加工方法では、加熱工程では、側板の曲げ加工時に変形する部分の少なくとも一部を誘導加熱してもよい。この曲げ加工方法によれば、曲げ加工時の変形量が大きく、塗膜剥離が発生し易い側板の変形部分を局所的に加熱するので、塗膜剥離の発生を効果的に抑制できる。また、これにより、挟持部材によって挟持される力が大きく、塗膜に窪みが発生し易い底板を加熱してしまうことを抑制し、窪みを一層発生し難くすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る曲げ加工方法では、塗膜は、高剛性塗料により形成されていてもよい。この曲げ加工方法によれば、剛性が高い高剛性塗料により形成された塗膜によって曲げ加工後の金属フレームの表面の傷つき等を抑制することができる。また、この曲げ加工方法によれば、伸び難く、曲げ加工時に塗膜剥離が発生し易い高剛性塗料を用いた場合であっても、塗膜剥離の発生を抑制することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、塗膜剥離の発生を抑制しつつ塗装面の品質を維持できる曲げ加工方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る金属フレームを示す斜視図である。
【図２】金属フレーム材料を示す斜視図である。
【図３】実施形態に係る曲げ加工方法の加熱工程を説明する概略図である。
【図４】実施形態に係る曲げ加工方法の曲げ工程を説明する概略図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は長手方向から見た断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、以下の説明において「長手方向」とは、金属フレーム１及び金属フレーム材料３０の長手方向を指す。
【００１４】
図１は、実施形態に係る金属フレームを示す斜視図である。金属フレーム１は、例えば、トラック等の車両において、キャブ、エンジン、荷台等の各種の構成要素を搭載する車体フレームとして用いられる。
【００１５】
金属フレーム１は、長尺に形成された金属製の枠体であり、例えば鋼により形成されている。金属フレーム１は、例えば５〜１０ｍｍ程度の厚さを有している。金属フレーム１は、底板１１と、一対の側板１３と、を有している。一対の側板１３は、同形状に形成されており、底板１１から垂直に起立して互いに対向している。これにより、金属フレーム１は、長手方向に垂直な断面が略Ｕ字状を呈している。このような金属フレーム１は、例えば、平坦な鋼板を幅方向に折り曲げ加工することにより形成される。
【００１６】
金属フレーム１は、長手方向の中間部分に、所定の間隔を空けて２つの曲げ部２１を有している。曲げ部２１は、例えば、エンジンの設置箇所を避けて金属フレーム１を車体に配置するために設けられている。図１では、曲げ部２１の曲げ中心２３を破線で示している。曲げ中心２３は、この例では、金属フレーム１の長手方向と直交している。２つの曲げ部２１は、底板１１を曲げ中心２３で曲げることにより形成されており、互いに反対の向きに曲げられて形成されている。曲げ部２１の曲げ角度は、例えば５〜１０°程度の所定の角度とされている。
【００１７】
金属フレーム１は、表面の全面に塗膜を有している。この塗膜は、例えば粉体塗装によって形成されており、例えば５０μｍ程度の厚さを有している。また、この塗膜は、金属フレーム１の表面の傷つき等を効果的に抑制するために、例えば、ポリエステル系の高剛性塗料により形成されている。
【００１８】
次に、実施形態に係る曲げ加工方法について説明する。図２は金属フレーム材料を示す斜視図である。図３は実施形態に係る曲げ加工方法の加熱工程を説明する概略図であり、図４は曲げ工程を説明する概略図である。この曲げ加工方法では、金属フレーム材料３０を曲げ加工することにより金属フレーム１を得る。金属フレーム材料３０は、曲げ部２１を形成する前の金属フレーム１であり、前工程によって表面に塗膜が形成されている。この曲げ加工方法では、底板１１を曲げ予定線３５で曲げることによって曲げ部２１を形成する。曲げ予定線３５は、曲げ部２１の曲げ中心２３と一致し、この例では、金属フレーム材料３０の長手方向と垂直に延びている。
【００１９】
底板１１を曲げ予定線３５で曲げ加工した場合、底板１１が屈曲して変形すると共に、側板１３が底板１１よりも大きく変形する。図２〜４では、底板１１を曲げ予定線３５で曲げた際に側板１３における変形の中心となる変形中心線３７を二点鎖線で示している。また、図２では、曲げ加工時に変形する部分である変形部分３９をハッチングで示している。側板１３は、図４（ａ）に矢印Ａで示す方向に底板１１を曲げた場合には変形中心線３７を中心として縮み変形し、矢印Ｂで示す方向に底板１１を曲げた場合には変形中心線３７を中心として伸び変形する。いずれの場合においても、曲げの中心からの距離が遠い側板１３の先端側ほど、変形量が大きくなる。変形部分３９の長手方向における最大幅、すなわち側板１３の先端における変形部分３９の幅は、例えば、１２０〜１６０ｍｍ程度である。
【００２０】
このように、曲げ加工時には、側板１３の変形量が底板１１の変形量よりも大きくなり、側板１３の変形量は先端側ほど大きくなる。曲げ加工時の変形量が大きい箇所では、塗膜剥離が発生し易くなる。このため、本実施形態では、側板１３の曲げ加工時の変形部分３９、特に側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９の少なくとも一部を予め加熱し、塗膜剥離の発生の抑制を図っている。先端部１３Ａは、例えば、側板１３の起立方向の長さに対して半分程度の長さを有する部分とされている。
【００２１】
この曲げ加工方法では、例えば、図示しない搬送路上を金属フレーム材料３０が長手方向に沿って搬送され、加熱工程と曲げ工程によって２つの曲げ部２１が順次形成される。搬送路上の一の位置において加熱工程が行われ、他の位置において曲げ工程が行われる。
【００２２】
以下、加熱工程及び曲げ工程を具体的に説明する。まず、加熱工程で用いられる加熱装置４０の構成を説明する。加熱装置４０は、側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９を誘導加熱するために用いられる。加熱装置４０は、図３に示すように、一対のコイル４１と、高周波変流器４３と、高周波電源４５と、冷却水循環ユニット４７と、を備えている。
【００２３】
コイル４１は、交流電流を流すことにより被加熱物の表面付近に高密度の渦電流を発生させ、ジュール熱によって被加熱物を加熱する。一対のコイル４１は、先端部が略Ｕ字状となるように折り曲げられており、先端側の内側部分４１Ａと、内側部分４１Ａから連続する外側部分４１Ｂと、を有している。コイル４１が金属フレーム材料３０の長手方向に延在する幅は、例えば３０〜５０ｍｍ程度となっている。コイル４１は、図３に示す搬送路上の加熱位置と、加熱位置よりも下方に位置する搬送路外の待機位置との間で上下に移動可能となっている。コイル４１が加熱位置にあるとき、内側部分４１Ａは、側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９の内表面に沿って延在し、外側部分４１Ｂは、変形部分３９の外表面に沿って延在する。これにより、コイル４１に交流電流を流した場合、側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９の少なくとも一部が誘導加熱される。
【００２４】
コイル４１の基端部は、高周波変流器４３に接続されている。高周波変流器４３は、フィーダ４９を介して供給される高周波電源４５からの電力を高周波電流に変換し、コイル４１に供給する。コイル４１、高周波変流器４３、及び高周波電源４５は、冷却水循環ユニット４７から供給される冷却水によって冷却される。
【００２５】
加熱工程では、まず、金属フレーム材料３０を搬送路上の所定の位置に位置付ける。これと並行して、又はその後、コイル４１を待機位置から加熱位置に移動させ、内側部分４１Ａと外側部分４１Ｂとの間に変形中心線３７、すなわち側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９を位置付ける。このとき、内側部分４１Ａ及び外側部分４１Ｂの金属フレーム材料３０の長手方向における中心線と変形中心線３７とを位置合わせする。この状態でコイル４１に高周波電流を流し、側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９を所定の温度まで誘導加熱する。
【００２６】
次に、曲げ工程について説明する。曲げ工程では、図４に示すように、金属フレーム材料３０を曲げ予定線３５（変形中心線３７）に対する長手方向における一方側及び他方側で挟持部材５０によって挟持し、この状態で挟持部材５０を互いに傾斜させることで、底板１１を曲げ予定線３５で所定の角度に曲げる。このとき、加熱された側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９の温度は、所定の温度（例えば、６０℃）以上となっていることが好ましい。
【００２７】
各挟持部材５０は、第１の挟持部材５０Ａと、一対の第２の挟持部材５０Ｂと、一対の第３の挟持部材５０Ｃと、を有している。第１の挟持部材５０Ａと一対の第２の挟持部材５０Ｂの一の側面との間で底板１１を挟持し、第３の挟持部材５０Ｃと第２の挟持部材５０Ｂの他の側面との間で側板１３を挟持している。底板１１を曲げることから、第１の挟持部材５０Ａと第２の挟持部材５０Ｂとによって底板１１を挟持する力の大きさは、第２の挟持部材５０Ｂと第３の挟持部材５０Ｃとによって側板１３を挟持する力の大きさよりも大きくなっている。
【００２８】
本実施形態では、一方側の挟持部材５０と他方側の挟持部材５０との金属フレーム材料３０の長手方向における間隔を、例えば１５〜３０ｍｍ程度としている。この間隔は、コイル４１の延在幅よりも小さいことから、この例では、第２の挟持部材５０Ｂと第３の挟持部材５０Ｃによる挟持部分には、加熱された側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９が含まれている。塗膜面における窪みの発生を考慮した場合、挟持部分には加熱部分がなるべく含まれないことが好ましいが、この例のように加熱部分の一部が含まれていても構わない。
【００２９】
以上説明した実施形態の曲げ加工方法によれば、金属フレーム材料３０のうちの曲げ加工時の変形部分３９を誘導加熱によって局所的に加熱するので、変形部分３９の塗膜を柔らかくして塗膜剥離の発生を抑制できると共に、挟持部材５０による挟持部分の塗膜が加熱されることを抑制して窪みを発生し難くすることができる。これにより、塗膜剥離の発生を抑制しつつ塗装面の品質を維持することが可能となる。
【００３０】
他の加熱方法として、乾燥炉での温風加熱や赤外線、マイクロ波等を用いた加熱装置で加熱を行うことが考えられるが、この場合、金属フレーム材料３０の全体を加熱することとなり、挟持部材５０による挟持部分の塗膜も加熱されて柔らかくなることから、挟持部材５０で挟持した際に挟持部分の塗膜に窪みが発生するおそれがある。また、大型の設備や専門の設備となり、コストが嵩むおそれがある。また、短時間で目標温度まで加熱することができないおそれがある。
【００３１】
これに対し、実施形態の曲げ加工方法によれば、誘導加熱によって局所的に加熱を行うので、挟持部材５０による挟持部分の塗膜が加熱されることを抑制して窪みを発生し難くすることができる。また、簡易な設備で加熱装置４０を実現でき、コストを低減できる。また、エネルギー効率が高く、短時間で所望の温度まで加熱できることから、作業効率を向上できる。また、コイル４１の形状を変化させることにより、金属フレーム材料３０の形状やサイズの違いにも容易に対応できる。また、コイル４１に流す電流を制御することにより加熱時の温度を容易に制御できる。
【００３２】
また、この曲げ加工方法によれば、曲げ加工時の変形量が大きく、塗膜剥離が発生し易い側板１３の変形部分３９を局所的に加熱するので、塗膜剥離の発生を効果的に抑制できる。また、これにより、挟持部材５０（第１の挟持部材５０Ａと第２の挟持部材５０Ｂ）によって挟持される力が大きく、塗膜に窪みが発生し易い底板１１を加熱してしまうことを抑制し、窪みを一層発生し難くすることができる。
【００３３】
また、この曲げ加工方法によれば、曲げ加工時の変形量が更に大きく、塗膜剥離が発生し易い側板１３の先端部１３Ａの変形部分３９を局所的に加熱するので、塗膜剥離の発生を更に効果的に抑制できる。
【００３４】
また、この曲げ加工方法によれば、剛性が高い高剛性塗料により形成された塗膜によって、曲げ加工後の金属フレーム１の表面の傷つき等を抑制することができる。また、この曲げ加工方法によれば、伸び難く、曲げ加工時に塗膜剥離が発生し易い高剛性塗料を用いた場合であっても、塗膜剥離の発生を抑制することが可能となる。
【００３５】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
【００３６】
例えば、上記実施形態では、側板１３の先端部１３Ａを加熱するとして説明したが、これに限られず、曲げ加工時の変形部分３９を局所的に加熱するものであればよく、例えば基端部側の変形部分３９を含めて側板１３を加熱してもよい。また、これに加えて底板１１の変形部分３９を加熱してもよい。これらの場合、例えば、コイル４１を変形中心線３７及び曲げ予定線３５に沿って延長した形状とすればよい。
【００３７】
また、上記実施形態では、曲げ予定線３５は、金属フレーム材料３０の長手方向と交差していればよく、直交以外の角度で交わっていてもよい。また、加熱工程と曲げ工程とが搬送路上の同一の位置で行われてもよい。また、金属フレーム１の表面の塗膜は、電着塗装等によって形成されてもよい。
【符号の説明】
【００３８】
１…金属フレーム、１１…底板、１３…側板、１３Ａ…先端部、２１…曲げ部、２３…曲げ中心、３０…金属フレーム材料、３５…曲げ予定線、３７…変形中心線、３９…変形部分、４０…加熱装置、４１…コイル、４３…高周波変流器、４５…高周波電源、４７…冷却水循環ユニット、４９…フィーダ、５０…挟持部材、５０Ａ…第１の挟持部材、５０Ｂ…第２の挟持部材、５０Ｃ…第３の挟持部材。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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