(57)【要約】【課題】長尺部材を長手方向に送りながら曲げる曲げ加工において、スプリングバックによる変形を抑制することのできる長尺部材の曲げ加工方法を提供すること。【解決手段】本発明の長尺部材の曲げ加工方法は、パイプ１０を長手方向に送りながら曲げる曲げ加工方法において、パイプ１０の曲げ加工中に、曲げ位置付近でパイプ１０に送り方向と直交する方向の振動ユニット１により振動を加えること、曲げ加工中におけるパイプ１０の曲げ加工条件の変化に応じて、パイプ１０に加える振動ユニット１による振動の振動条件を変化させること、を含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺部材を長手方向に送りながら曲げる曲げ加工方法において、
前記長尺部材の曲げ加工中に、曲げ位置付近で当該長尺部材に送り方向と直交する方向の振動を加えること、
曲げ加工中における前記長尺部材の曲げ加工条件の変化に応じて、当該長尺部材に加える前記振動の振動条件を変化させること、
を含む曲げ加工方法。
【請求項２】
前記曲げ加工条件は曲げの方向であり、前記振動条件は振動の方向である、請求項１に記載の曲げ加工方法。
【請求項３】
前記曲げ加工条件は曲げの曲率であり、前記振動条件は振動の周波数および振幅の少なくとも一方または両方である、請求項１に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、長尺部材の曲げ加工方法に関する。詳しくは、長尺部材を長手方向に送りながら曲げる曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、固定金型および可動金型に向けて長尺部材を送り込んで曲げ加工を行う押し通し曲げ加工は知られている。
中空の長尺部材にこのような押し通し曲げ加工を行う場合、長尺部材が曲がり始める固定金型の出口付近において、最も大きい曲げ応力が長尺部材に作用する。そのため、この曲げ応力を受けて長尺部材が望ましくない変形等を生じないように、固定金型の出口付近に中子を配置することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、曲げ加工に不可避のスプリングバックを低減するため、例えば板材の場合に曲げ金型に超音波振動を付加することは知られている。このような超音波振動を曲げ金型に付加することにより、板材に生じるスプリングバックが低減することは確認されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１９１１１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、長尺部材を長手方向に送りながら３次元的に曲げ加工を行うと、スプリングバックによる変形は複雑になり、その変形を矯正することは困難である。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、長尺部材を長手方向に送りながら曲げる曲げ加工において、スプリングバックによる変形を抑制することのできる長尺部材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】
本発明の長尺部材の曲げ加工方法は、長尺部材（例えば、後述のパイプ１０）を長手方向に送りながら曲げる曲げ加工方法において、前記長尺部材の曲げ加工中に、曲げ位置付近で当該長尺部材に送り方向と直交する方向の振動を加えること（例えば、後述の振動ユニット１により）、曲げ加工中における前記長尺部材の曲げ加工条件の変化に応じて、当該長尺部材に加える前記振動の振動条件を変化させること、を含む。
【０００８】
この発明によれば、長尺部材にその送り方向と直交する方向すなわち板厚方向に振動を加えながら曲げる。そのため、ハンマリング効果によって、スプリングバックを低減することができる。また、曲げ加工条件の変化に応じて振動条件を変化させる。そのため、その時々の曲げ加工条件に応じて常に適切な振動を加えながら曲げることができる。これにより、どのような曲げ加工条件に対しても、スプリングバックを常に適切に低減することができる。
【０００９】
この場合、前記曲げ加工条件は曲げの方向であり、前記振動条件は振動の方向である、ことが好ましい。
【００１０】
この発明によれば、長尺部材の曲げの方向の変化に応じて、加える振動の方向を変化させる。そのため、その時々の曲げの方向に応じて常に適切な方向の振動を加えることができる。これにより、どのような曲げの方向に対しても、スプリングバックを常に適切に低減することができる。
【００１１】
この場合、前記曲げ加工条件は曲げの曲率であり、前記振動条件は振動の周波数および振幅の少なくとも一方または両方である、ことが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、長尺部材の曲げの曲率の変化に応じて、加える振動の周波数および振幅の少なくとも一方または両方を変化させる。そのため、その時々の曲げの曲率に応じて常に適切な周波数および／または振幅の振動を加えることができる。これにより、どのような曲げの曲率に対しても、スプリングバックを常に適切に低減することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、長尺部材にその送り方向と直交する方向すなわち板厚方向に振動を加えながら曲げる。そのため、ハンマリング効果によって、スプリングバックを低減することができる。また、曲げ加工条件の変化に応じて振動条件を変化させる。そのため、その時々の曲げ加工条件に応じて常に適切な振動を加えながら曲げることができる。これにより、どのような曲げ加工条件に対しても、スプリングバックを常に適切に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による長尺部材の曲げ加工方法に用いる振動ユニットの一実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す振動ユニットを用いて長尺部材の曲げ加工を行う押し通し曲げ加工機の一例を示す概略図である。
【図３】図２に示す押し通し曲げ加工機を用いて長尺部材の曲げ加工を行う様子を示す要部の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明による長尺部材の曲げ加工方法に用いる振動ユニット１の一実施形態を示す斜視図である。
振動ユニット１は、長尺部材としての例えば断面円形のパイプ１０の中空部１１内に配置して使用されるものである。
【００１６】
図１に示すように、振動ユニット１は、支持体２と、支持体２の先端側に支持部４を介して取り付けられる超音波振動子５と、支持体２の基端側にカップリング７を介して取り付けられるサーボモータ８とを備える。
【００１７】
支持体２は、振動ユニット１をパイプ１０の中空部１１内に支持する。このとき、２つ条件を満たす必要がある。１つは、振動ユニット１の軸線がパイプ１０の中空部１１の軸線と一致することである。もう１つは、パイプ１０が長手方向に送られても振動ユニット１は所定の位置に留まり、しかもその位置で軸線周りに姿勢を変えられることである。
そのため、支持体２は、断面が円形の外周面を有する。支持体２は、２つの滑動ガイド３、３によってパイプ１０の中空部１１内に支持される。
【００１８】
滑動ガイド３は、リング状の部材である。滑動ガイド３の内周側の直径は、支持体２の外径と一致する。滑動ガイド３の外周側の直径は、パイプ１０の中空部１１の内径と一致する。
そのため、支持体２が２つの滑動ガイド３、３によってパイプ１０の中空部１１内に支持されたとき、支持体２の軸線（振動ユニット１の軸線）は、パイプ１０の中空部１１の軸線と一致する。
【００１９】
滑動ガイド３の外周面は、少なくとも軸線方向に滑動自在である。滑動ガイド３の内周面は、少なくとも円周方向に滑動自在である。
そのため、支持体２が２つの滑動ガイド３、３によってパイプ１０の中空部１１内に支持されたとき、パイプ１０が長手方向に送られても、支持体２は所定の位置に留まることが可能であり、しかもその位置で支持体２は軸線周りに回動可能である。
【００２０】
サーボモータ８は、カップリング７側とは反対側において、図示しない保持構造（図２、図３において後述する。）によって、パイプ１０およびパイプ１０の送り機構から独立して保持される。したがって、サーボモータ８を備える振動ユニット１は、保持構造によって、パイプ１０およびパイプ１０の送り機構から独立して保持される。
そのため、パイプ１０が長手方向に送られても、振動ユニット１は所定の位置に留まり、しかもその位置で振動ユニット１は、サーボモータ８の作動によりサーボモータ８に対して軸線周りに回動する。
【００２１】
超音波振動子５は、例えば球形のものであり、支持部４を介して支持体２の先端側に取り付けられる。
超音波振動子５は、超音波振動を発生する振動子本体と、振動子本体に超音波振動を発生させるための駆動源および制御部とで構成される。図１に示す振動ユニット１では、振動子本体を超音波振動子５として示し、駆動源および制御部としての駆動制御部６を支持部４内に概略的に示す。
【００２２】
駆動制御部６は、パイプ１０の曲げ加工条件の変化に応じて、超音波振動子５がパイプ１０に加える振動の振動条件を変化させる。
そのため、駆動制御部６は、後述する押し通し曲げ加工機２０を作動させる曲げ加工プログラムにしたがって、押し通し曲げ加工機２０の作動に連動して超音波振動子５の振動を制御するように構成される。
【００２３】
具体的には、駆動制御部６は、パイプ１０の曲げの方向の変化に応じて、超音波振動子５がパイプ１０に加える振動の方向を変化させる。これについては後述する。
また、駆動制御部６は、パイプ１０の曲げの曲率の変化に応じて、超音波振動子５がパイプ１０に加える振動の周波数および振幅の少なくとも一方または両方を変化させる。これについても後述する。
【００２４】
ここで、押し通し曲げ加工機２０について簡単に説明する。
図２に示すように、押し通し曲げ加工機２０は、パイプ１０の進行方向に沿って手前から順に、振動ユニット１を機台２１に保持する保持機構２２と、パイプ１０を送り込む送り機構２５と、パイプ１０を通す貫通孔３１を有する固定金型３０と、パイプ１０を通す貫通孔３４を有する可動金型３３と、を備える。
【００２５】
保持機構２２は、固定金型３０の貫通孔３１の軸線と一致するパイプ１０の軸線に沿って延びる保持軸２３を備える。保持機構２２は、例えば図示しないサーボモータの駆動により、保持軸２３をパイプ１０の軸線に沿って進退可能に保持する。保持軸２３の先端には、振動ユニット１のサーボモータ８が取り付けられる。
【００２６】
そのため、保持機構２２により保持軸２３を進退させることで、保持軸２３の先端に取り付けられた振動ユニット１をパイプ１０の中空部１１内に挿入することができる。そして、振動ユニット１の超音波振動子５が固定金型の出口付近の所定位置まで到達した状態で、超音波振動子５がその所定位置に留まるように保持軸２３をその位置に保持することができる。
【００２７】
送り機構２５は、機台２１に設置される例えばボールネジ２６とボールナット２７に類似の機構によって構成される。ボールナットに相当する送り部材２７は、パイプ１０の後端壁に適合する形状を有する。送り部材２７は、例えば図示しないサーボモータがボールネジ２６をその軸周りに回転させることにより、パイプ１０の軸線と平行に延びるレール２８に沿ってパイプ１０を送り込む。
【００２８】
固定金型３０は、機台２１に設置される。固定金型３０の貫通孔３１の軸線は、送り機構２５によって送り込まれるパイプ１０の軸線と一致する。
固定金型３０は、送り機構２５によって送り込まれるパイプ１０を、貫通孔３１の入口側から受け入れて、出口側から送り出す。
【００２９】
可動金型３３は、可動金型３３用の支持台３５に設置される。支持台３５によって可動金型３３が後述する基準位置にあるとき、可動金型３３の貫通孔３４の軸線は、固定金型３０の貫通孔３１の軸線と一致し、送り機構２５によって送り込まれるパイプ１０の軸線とも一致する。
可動金型３３は、送り機構２５によって送り込まれるパイプ１０を、貫通孔３４の入口側から受け入れて、出口側から送り出す。
【００３０】
支持台３５は、可動金型３３を支持して可動金型３３の姿勢をつぎのように自在に変化させる。
可動金型３３は、その貫通孔３４の軸線が固定金型３０の貫通孔３１の軸線と一致する位置を基準位置とする。
【００３１】
固定金型３０の貫通孔３１の出口において固定金型３０の軸線と直交する平面（以下、固定金型３０の出口平面という。）からパイプ１０を徐々に下向きに曲げる場合について：
この場合、支持台３５は、可動金型３３を基準位置から下降させるとともに、可動金型３３に、固定金型３０に向かう貫通孔３４の軸線が固定金型３０の貫通孔３１の軸線の延長を見上げるように傾斜した姿勢をとらせる（図３参照）。
【００３２】
固定金型３０の出口平面からパイプ１０を徐々に下向きに曲げる場合について：
この場合、支持台３５は、可動金型３３を基準位置から上昇させるとともに、可動金型３３に、固定金型３０に向かう貫通孔３４の軸線が固定金型３０の貫通孔３１の軸線の延長を見下ろすように傾斜した姿勢をとらせる。
【００３３】
固定金型３０の出口平面からパイプ１０を徐々に左向きに（図２の紙面よりも手前側に）曲げる場合について：
この場合、支持台３５は、可動金型３３を基準位置から左移動（図２の紙面よりも手前側に移動）させるとともに、可動金型３３に、固定金型３０に向かう貫通孔３４の軸線が固定金型３０の貫通孔３１の軸線の延長を左から見る（図２の紙面よりも手前側から見る）ように傾斜した姿勢をとらせる。
【００３４】
固定金型３０の出口平面からパイプ１０を徐々に右向きに（図２の紙面よりも向こう側に）曲げる場合について：
この場合、支持台３５は、可動金型３３を基準位置から右移動（図２の紙面よりも向こう側に移動）させるとともに、可動金型３３に、固定金型３０に向かう貫通孔３４の軸線が固定金型３０の貫通孔３１の軸線の延長を右から見る（図２の紙面よりも向こう側から見る）ように傾斜した姿勢をとらせる。
【００３５】
支持台３５は、これらの動きを組み合わせることにより、可動金型３３に任意の姿勢をとらせることができる。
これにより、可動金型３３は、固定金型３０の出口平面から任意の方向にパイプ１０を曲げることができる。
【００３６】
支持台３５は、可動金型３３に任意の姿勢をとらせることを、固定金型３０からより遠い領域で行うか、またはより近い領域で行うかを、所定範囲内で任意に調整することができる。
これにより、可動金型３３は、固定金型３０の出口平面から任意の曲率でパイプ１０を曲げることができる。
【００３７】
つぎに、押し通し曲げ加工機２０でパイプ１０を曲げるときに超音波振動子５がパイプ１０に加える振動の加え方について説明する。
超音波振動子の振動方向は１方向に限定される。そのため、３次元の曲げ加工を行う場合には、超音波振動子の振動方向を曲げ平面に沿って任意の方向に変化させていく必要がある。
【００３８】
具体的には、可動金型３３がパイプ１０を例えば上向きまたは下向きに曲げる場合は、（この場合、パイプ１０は垂直面内において曲がっていく。）、超音波振動子５の振動方向を上下方向に（すなわち、曲げ平面に沿って）セットする（図３の超音波振動子５に記入した矢印参照）。
【００３９】
同様に、可動金型３３がパイプ１０を例えば左向きまたは右向きに曲げる場合は、（この場合、パイプ１０は水平面内において曲がっていく。）、超音波振動子５の振動方向を左右方向に（すなわち、曲げ平面に沿って）セットする。
つまり、可動金型３３がパイプ１０をいかなる方向に曲げる場合でも、超音波振動子５の振動方向を曲げ平面に沿ってセットする。
【００４０】
サーボモータ８を駆動して支持体２を軸線周りに回動させることにより、超音波振動子５の振動方向を任意の曲げ平面に沿ってセットすることができる。
可動金型３３がパイプ１０をいかなる方向に曲げる場合でも、超音波振動子５の振動方向をリアルタイムで曲げ平面に沿ってセットすることにより、超音波振動子５の超音波振動をパイプ１０に対して適切に作用させることができる。
その結果、パイプ１０の曲げ加工後のスプリングバックを効果的に抑制することができる。
【００４１】
また、可動金型３３がパイプ１０を比較的小さい曲率で曲げる場合は、超音波振動子５の振動の周波数および振幅の少なくとも一方または両方を比較的小さくする。すなわち、超音波振動子５を比較的低い周波数で振動させるか、または、超音波振動子５を比較的小さい振幅で振動させるか、あるいは、比較的低い周波数と比較的小さい振幅で振動させるか、いずれかを選択する。
【００４２】
反対に、可動金型３３がパイプ１０を比較的大きい曲率で曲げる場合は、超音波振動子５の振動の周波数および振幅の少なくとも一方または両方を比較的大きくする。すなわち、超音波振動子５を比較的高い周波数で振動させるか、または、超音波振動子５を比較的大きい振幅で振動させるか、あるいは、比較的高い周波数と比較的大きい振幅で振動させるか、いずれかを選択する。
【００４３】
このように、パイプ１０の曲げ曲率の変化に応じて超音波振動子５の振動の周波数および／または振幅を変化させることも、駆動制御部６によってリアルタイムで行うことができる。
この場合も、超音波振動子５の超音波振動をパイプ１０に対して適切に作用させることができ、その結果、パイプ１０の曲げ加工後のスプリングバックを効果的に抑制することができる。
【００４４】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）パイプ１０にその送り方向と直交する方向すなわち板厚方向に振動を加えながら曲げる。そのため、ハンマリング効果によって、スプリングバックを低減することができる。また、曲げ加工条件の変化に応じて振動条件を変化させる。そのため、その時々の曲げ加工条件に応じて常に適切な振動を加えながら曲げることができる。これにより、どのような曲げ加工条件に対しても、スプリングバックを常に適切に低減することができる。
【００４５】
（２）パイプ１０の曲げの方向の変化に応じて、加える振動の方向を変化させる。そのため、その時々の曲げの方向に応じて常に適切な方向の振動を加えることができる。これにより、どのような曲げの方向に対しても、スプリングバックを常に適切に低減することができる。
【００４６】
（３）パイプ１０の曲げの曲率の変化に応じて、加える振動の周波数および振幅の少なくとも一方または両方を変化させる。そのため、その時々の曲げの曲率に応じて常に適切な周波数および／または振幅の振動を加えることができる。これにより、どのような曲げの曲率に対しても、スプリングバックを常に適切に低減することができる。
【００４７】
なお、上記の実施形態では、超音波振動子の振動方向を任意の曲げ平面に沿ってセットするために、電気駆動のサーボモータを用いたが、これに限定されない。
例えば、エア駆動のロータリーアクチュエータを用いて、超音波振動子の振動方向を任意の曲げ平面に沿ってセットするようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１…振動ユニット
５…超音波振動子
６…駆動制御部
８…サーボモータ
１０…パイプ（長尺部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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