(57)【要約】【課題】中空形材ないし半中空形材の曲げ加工を簡単な構成で容易に実施することができ、且つ曲げによる断面変形の少ない中空形材の曲げ加工装置および中空形材の曲げ加工方法を提供する。【解決手段】中空形材の曲げ加工装置１０は、ワーク６０の送出方向Ａに沿って配置された第１のロール２０および第２のロール２１と、ワーク６０を挟んで第１のロール２０および第２のロール２１の反対側で且つ各ロール２０，２１の中間部に配置された第3のロールである押しロール２２と、を備え、この第3のロール２２を押し方向Ｂに移動可能に構成し、ワーク６０の内部には予め芯金４０が挿入され、芯金４０の先端面が、押しロール２２のワーク６０との当接点Ｔ１より第２のロール２１側寄りで且つ第２のロール２１と押しロール２２との各中心点ＣＰを結ぶ線Ｌより当接点Ｔ１側に保持されている。【選択図】図３
2013027880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空形材の送出方向に沿って配置され前記中空形材を送出方向前方に向けて送出可能な第１のロールおよび第２のロールと、
前記中空形材を挟んで前記第１のロールおよび第２のロールの反対側で且つこれらの第１のロールおよび第２のロールの中間部に配置された第３のロールとを備え、これらの何れか１または複数のロールは中空形材を送出するために回転駆動され、
前記第３のロールを、前記第1のロールと第２のロールを結ぶ線と直交する方向に移動可能に構成し、
前記中空形材の内部には当該中空形材の曲げ加工前に送出方向後方より予め芯金が挿入され、この芯金の先端面が、前記第３のロールの前記中空形材との当接点より前記第２のロール側寄りで且つ当該第２のロールと前記第３のロールとの各中心点を結ぶ線より前記当接点側に保持されていることを特徴とする中空形材の曲げ加工装置。
【請求項２】
請求項１に記載の中空形材の曲げ加工装置において、
前記芯金の長さを、当該芯金の後端面が前記第１のロールの前記中空形材との当接点より送出方向後方側に配置されるように形成したことを特徴とする中空形材の曲げ加工装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の中空形材の曲げ加工装置において、
前記芯金の前記後端面には前記芯金を前記中空形材の内部に保持する保持部材の一端部が連結され、この保持部材の他端部は前記中空形材の供給部の後方に固定されていることを特徴とする中空形材の曲げ加工装置。
【請求項４】
請求項３に記載の中空形材の曲げ加工装置において、
前記保持部材はワイヤー部材で構成されていることを特徴とする中空形材の曲げ加工装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の中空形材の曲げ加工装置において、
前記第１のロール、第２のロールおよび第３のロールのそれぞれの側面には前記中空形材に対応する案内溝が設けられ、これらの案内溝は大きさの異なる複数種類の前記中空形材にそれぞれ対応する大きさに設定可能な部材の組み合わせ構造としたことを特徴とする中空形材の曲げ加工装置。
【請求項６】
請求項５に記載の中空形材の曲げ加工装置において、
前記第１のロール、第２のロールおよび第３のロールの各案内溝は、当該案内溝の深さおよび幅を調整可能な溝調整リングで形成され、この溝調整リングは、それぞれ外径寸法と厚さ寸法が異なる複数種類が予め準備されると共に前記中空形材の大きさに合わせて選択使用される構成であることを特徴とする中空形材の曲げ加工装置。
【請求項７】
中空形材をその送出方向に沿って配置された第１のロールおよび第２のロールと、前記中空形材を挟んで前記第１のロールおよび第２のロールの反対側で且つこれらの第１のロールおよび第２のロールの中間部に配置された第３のロールとで曲げ加工する中空形材の曲げ加工方法であって、
前記中空形材を前記第１ロールおよび第２ロールと第３ロールとの間に通してセットすると共にその中空形材に芯金を挿入する第１工程と、
前記第３のロールを前記中空形材の送出方向と直交する方向に移動させて所定の曲率半径を設定する第２工程と、
前記第１ロール、第２ロールおよび第３ロールのうち１または複数個のロールを回転駆動させて前記中空形材を前方に送り出すと共に曲げ加工する第３工程と、
前記芯金を前記中空形材内から抜き出す第４工程と、
曲げ加工された中空形材の曲率半径を測定する第５工程と、
曲げ加工後の前記中空形材の曲率半径が許容寸法より大きいとき、中空形材を取り外さずに第３のロールの移動距離を増加させて、前記ロールをそのまま逆回転することにより補充曲げする第６工程、を備えていることを特徴とする中空形材の曲げ加工方法。
【請求項８】
中空形材をその送出方向に沿って配置された第１のロールおよび第２のロールと、前記中空形材を挟んで前記第１のロールおよび第２のロールの反対側で且つこれらの第１のロールおよび第２のロールの中間部に配置された第３のロールとで曲げ加工する中空形材の曲げ加工方法であって、
前記中空形材を前記第１ロールおよび第２ロールと第３ロールとの間に通してセットすると共にその中空形材に芯金を挿入する第１工程と、
前記第３のロールを前記中空形材の送出方向と直交する方向に移動させて所定の曲率半径を設定する第２工程と、
前記第１ロール、第２ロールおよび第３ロールのうち１または複数個のロールを回転駆動させて前記中空形材を前方に送り出すと共に曲げ加工する第３工程と、
前記芯金を前記中空形材内から抜き出す第４工程と、
曲げ加工された中空形材の曲率半径を測定する第５工程と、
曲げ加工後の前記中空形材の曲率半径が許容寸法より大きいとき、当該中空形材を再度第１ロール、第２ロールおよび第３ロールにセットすると共に、前記芯金を使用せずに第３のロールを前記第３工程の際の移動距離より増加させて、中空形材を前方に送出させて補充曲げを行なう第６工程、を備えていることを特徴とする中空形材の曲げ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばアルミニウム製の中空形材または半中空形材を所定の曲率半径で曲げる中空形材の曲げ加工装置および中空形材の曲げ加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品の多様化により、所定の曲率半径Ｒで曲げ加工された製品の断面形状、外観における品質向上が求められており、また、形材の種類は多様化してきている。
【０００３】
例えば、アルミニウムの押出形材で形成された、中空形材または半中空形材（以下、これらを単に中空形材という）が知られている。アルミニウムの押出形材は、複雑な形状を成形できること、軽量であること、錆びないこと、見映えもよいことなどの多くの利点を有している。そのため、近年では、従来の鉄製品に代わって、いろいろな分野、場所で利用されている。
一例として、高欄、シェルター、カーポート、サイドガード、ゴンドラ用制振装置等の構成材として多く利用されており、これらは必要に応じて適宜な曲率半径Ｒで曲げられて利用される。
【０００４】
ここで、中空形材等をＲ状に曲げ加工する場合、中空形材等の場合にあっては中実材料とはことなり断面形状の変形が生じる。
【０００５】
さらに詳細に説明すると、曲率半径・素材の機械的性質・断面形状にもよるが、曲げ方向に対して内側となる内表面と外側となる外表面を構成するフランジは中空部側に変形し、内表面と外表面を繋ぐウェブは中空部の外側に変形する。
【０００６】
また、曲げ加工時に、曲げの中立軸の内側と外側とでは、内側では圧縮力が作用するのに対して、外側では引張力が作用する状態となる。そのため、内表面側フランジには中空形材等の長手方向に直交する方向に座屈しわが生じたり、ウェブの内面よりにもしわが発生する場合がある。
【０００７】
従来、中空形材を所定の曲率半径Ｒで曲げ加工する場合に、シワ等が生じないように、従来より、いろいろな曲げ加工方法が行なわれている。
一例として、ドローベンダーによる曲げ方法が知られている（例えば特許文献1参照）。
ドローベンダーによる曲げ加工は、特許文献1にも開示されているように、例えばパイプのような中空形材等の被加工材（以下ワークとする）を、スプリングバックを考慮した形状の内型に巻きつけるように沿わせて移動させて曲げ加工をするものである。この場合、必要により被加工材の内部に芯金（マンドレルとも言う）を入れて、曲げによる断面変形を防止しながら、所定の曲率半径Ｒで曲げている。
そして、この曲げ加工方法は、大量生産に適している。
【０００８】
しかし、このドローベンダーによる曲げ方法の場合、少量生産品の場合や曲率半径Ｒが大きい場合や、ワークの材質にばらつきがある場合については適さないという課題がある。すなわち、曲率半径Ｒ毎に対応する金型がその都度必要となり、製作に多大な費用がかかる。その上、ドローベンダーでは、設備、型の大きさの制約があり、その結果、曲率半径Ｒの大きい寸法の製品には金型が大きくなる為に不向きである。
【０００９】
また他の曲げ方法として、押し通し曲げ方法が知られている（例えば特許文献２参照）。
これは固定金型と可動金型を通してワークを後方より押し通し、可動金型の位置と向きを動かすことにより曲げ加工を施すものであるが、比較的小さなワークの場合は利用できる。しかし、長尺の場合は後方からの押圧力により被加工材が座屈してしまうため限度があった。また大きな断面形状のワークの場合は、装置が大きくなるという問題が生じていた。
【００１０】
これに対して、３本ロール曲げによる曲げ加工方法が知られている。
この３本ロール曲げでは、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、中空形材であるワーク１６０の送出方向Ａの後方に配置された第１のロール１２０と、送出方向Ａの前方に配置される第２のロール１２１と、ワーク１６０を挟んで第１のロール１２０および第２のロール１２１の反対側で、且つこれらの第１のロール１２０と第２のロール１２１の中間部に配置された第３のロール１２２とを備え、これら３本のロール１２０，１２１，１２２は平面視三角形状に配置して構成されている。
なお、各ロールは回転可能ではあるが３本とも動力装置に連動して駆動されるロールであってもよいが、1本のロール、例えば第３のロール１２２のみを駆動ロール、または第１のロール１２０および第２のロール１２１を駆動ロールとしてもよい。
【００１１】
そして、頂点のロール、つまり第３のロール１２２は、図１２（Ａ）に示すように、第1のロールと第２のロールを結ぶ線と直交する方向、つまり矢印Ｂで示す押し方向に移動可能に構成され、押しロールを構成している。そして、押しロール１２２をワークＷに押し付け、その第３のロールのＢ方向の移動距離に応じて、任意の大きさの曲率半径Ｒを有する曲げ製品を作ることができる。
【００１２】
しかし、３本ロール曲げでは、例えばアルミニウム製の中空形材であるワークを曲率半径Ｒで曲げ加工する場合、そのままの状態では、押しロール１２２で圧力を加えながら曲げ加工するため、ワークが潰れてしまう。そのため、ワークの内部に潰れ防止材等を充填しなければならないという問題がある。
【００１３】
そこで、ワークを３本ロールで曲げ加工する際に、そのワークが潰れないようにするために、ワークの内部に潰れ防止材として、例えば砂を充填してから曲げ加工することが行われている。この方法では、所定位置に設置されている砂入機から、ワークの内部に砂を充填している。そして、曲げ加工終了後にワークの内部から砂を抜き出している。
【００１４】
しかし、この砂を充填して曲げる方法では、次のような多くの問題がある。
１．ワークごとに、砂入れ、砂抜きが発生するため、その下準備を含めて多くの工数がかかる。
２．ワークの内部に砂を充填するため、ワークが重くなる。
３．ワークを砂入機まで運搬しなければならず、そのうえ、砂入後は、その砂のために重くなったワークを曲げ加工装置の所まで運搬しなければならないため、作業が重労働となり、作業効率が悪い。
４．砂をワークに充填するにはワークを立てて行なわなければならず、支持装置等が必要となり、装置が大掛かりとなると共に、多くのスペースも必要となる。
５．内部に砂が充填された状態でワークを曲げ加工するため、１回では所定の曲率半径Ｒを得ることはできず、その曲率半径Ｒを得るまで各ロールに通さなければならないので、パス回数が多くなり、多くの工数が掛かり、作業効率が悪い。
【００１５】
次に、３本ロール曲げによって上記砂充填工法での曲げ加工方法の手順を、図１２、図１３を参照して説明する。
まず、第１の工程として、ワーク１６０に事前に砂充填機にて砂を充填する。
第２の工程として図１２（Ａ）に示すように、第１，２のロール１２０，１２１と押しロール１２２との間にワーク１６０を挿入して所定位置にセットし、押しロール１２２を所定の位置まで押し込む。
【００１６】
第３の工程として、図１２（Ｂ）に示すように、第１，２のロール１２０，１２１を矢印ｒ１方向に、押しロール１２２を矢印ｒ２方向に駆動してワーク１６０を送る。
【００１７】
第４の工程として、第３工程にて各ロールを通過したワークを図１３（Ａ）に示すように、押しロール１２２を押した状態で曲率半径Ｒａを確認する。その結果曲率半径Ｒａが大きい場合はさらに曲げるために、第１，２のロール１２０，１２１を矢印ｒ１１方向に、押しロール１２２を矢印ｒ１２方向にそれぞれ逆回転させてワーク１６０を矢印Ａ１で示すように逆方向に送る。
これにより曲率半径Ｒａは修正され曲率半径の小さいＲｂとなる。
【００１８】
次いで、ワーク１６０が要求されている所定の曲率半径Ｒになるまで、以上の第３の工程と第４の工程を繰り返す。
そして、図１３（Ｂ）に示すように、所定の曲率半径Ｒとなったワーク（製品）１６０Ａを得ることができる。所定の曲率半径Ｒの測定は図示しない測定具で行い、例えば、ワーク（製品）１６０の長さＬに仕上がった内側端部同士を結んだ線に対して膨出寸法Ｈを測定することで行なわれる。
【００１９】
３本ロール曲げの砂充填方法では、前述のように砂の充填と排出の関する工数を要するので、本発明では、砂を充填する代わりに、ロールベンダーに通常に利用されるような、芯金を用いることにより上記問題点を解決したものである。
なお、従来３本ロール曲げにあっては、ワークは第３のロールとの接触点またはこれより送出方向のやや後方位置より曲げ変形が生じるために芯金の利用が困難と思われていたために、芯金に利用は考えられていなかった。
また、上記したように３本ロール曲げにあっては、少量の曲げ加工にも利用されるために押ロールの正確な押し込み量が事前に把握できないために、１回の曲げ加工に際し複数回の操作が必要となるので芯金を利用することは発想されなかったものである。
なお、この３本ロール曲げによればワークの長手方向途中で曲率半径を変化させることも可能である。
【００２０】
【特許文献１】実開昭６１−７２３２１号広報
【特許文献２】特開平９−２９３２７号広報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、前述したドローベンダーによる曲げ、押し通し曲げ、３本ロール曲げでは、それぞれに利点があり、かつ問題点がある。そこで、各曲げ方法のそれぞれの利点のみを融合し、生産性の向上を図れるようになる中空形材の曲げ加工装置や曲げ加工方法の開発が要望されている。
【００２２】
本発明の目的は、中空形材の曲げ加工を簡単な構成で容易に実施することができ、且つ曲げによる断面変形の少ない中空形材の曲げ加工装置および中空形材の曲げ加工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は３本ロール曲げに関する発明であり、具体的には、中空形材の曲げ加工装置は、中空形材の送出方向に沿って配置され前記中空形材を送出方向前方に向けて送出可能な第１のロールおよび第２のロールと、前記中空形材を挟んで前記第１のロールおよび第２のロールの反対側で且つこれらの第１のロールおよび第２のロールの中間部に配置された第３のロールと、を備え、これらのロールの１または複数のロールは中空形材を送出するために回転駆動され、前記第３のロールを、前記第１のロールと第２のロールを結ぶ線と直交する方向に移動可能に構成し、前記中空形材の内部には当該中空形材の曲げ加工前に送出方向後方より予め芯金が挿入され、この芯金の先端面が、前記第３のロールの前記中空形材との当接点より前記第２のロール側寄りで且つ前記第２のロールと前記第３のロールとの各中心点を結ぶ線より前記当接点側に保持されていることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明の中空形材の曲げ加工方法は、中空形材をその送出方向に沿って配置された第１のロールおよび第２のロールと、前記中空形材を挟んで前記第１のロールおよび第２のロールの反対側で且つこれらの第１のロールおよび第２のロールの中間部に配置された第３のロールとで曲げ加工する中空形材の曲げ加工方法であって、前記中空形材を前記第１ロールおよび第２ロールと第３ロールとの間に通してセットすると共にその中空形材に芯金を挿入する第１の工程と、前記第３のロールを前記中空形材の送出方向と直交する方向に移動させて所定の曲率半径を設定する第２の工程と、前記第１ロール、第２ロールおよび第３ロールのうち１または複数個のロールを回転駆動させて前記中空形材を前方に送り出すと共に曲げ加工する第３の工程と、前記芯金を前記中空形材内から抜き出す第４の工程と、曲げ加工された中空形材の曲率半径を測定する第５工程と、曲げ加工後の前記中空形材の曲率半径が許容寸法より大きいとき、中空形材を取り外さずに第３のロールの移動距離を増加させて、前記各ロールをそのまま逆回転することにより補充曲げする第６工程、を備えていることを特徴とする。
【００２５】
また、本発明の中空形材の曲げ加工方法は、中空形材をその送出方向に沿って配置された第１のロールおよび第２のロールと、前記中空形材を挟んで前記第１のロールおよび第２のロールの反対側で且つこれらの第１のロールおよび第２のロールの中間部に配置された第３のロールとで曲げ加工する中空形材の曲げ加工方法であって、前記中空形材を前記第１ロールおよび第２ロールと第３ロールとの間に通してセットすると共にその中空形材に芯金を挿入する第１の工程と、前記第３のロールを前記中空形材の送出方向と直交する方向に移動させて所定の曲率半径を設定する第２の工程と、前記第１ロール、第２ロールおよび第３ロールのうち１または複数個のロールを回転駆動させて前記中空形材を前方に送り出すと共に曲げ加工する第３の工程と、前記芯金を前記中空形材内から抜き出す第４の工程と、曲げ加工された中空形材の曲率半径を測定する第５工程と、曲げ加工後の前記中空形材の曲率半径が許容寸法より大きいとき、当該中空形材を再度第１ロール、第２ロールおよび第３ロールにセットすると共に、前記芯金を使用せずに第３のロールを前記第３工程の際の移動距離より増加させて、中空形材を前方に送出させて補充曲げを行なう第６工程、を備えていることを特徴とする。
以上において、半中空形材とは、図１４に示すように中空部分Ｘが閉空間を形成せず、形材の一部分Ｙにて開口しているものを言う。
また、所定に曲率半径を設定するとは中空形材の曲率半径を変化させないで曲げ加工を行う場合の他、曲げ加工を中空形材の一部にのみ行う場合、第３工程の途中で第３ロールの移動量を変化させて曲率半径を中空形材の途中で変化させる場合も含む。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の中空形材の曲げ加工装置は以上のように構成されているので、内部に芯金が挿入された中空形材を、第１のロールおよび第２のロールと第３のロール間にセットし、第３のロールを移動して中空形材を押圧しながらロールを回転させて曲げ加工が行われる。この際、芯金の先端面が、第３のロールの中空形材との当接点より第２のロール側寄りで、且つ第２のロールと第３のロールとの各中心点を結ぶ線より上記当接点側に保持されているので、芯金は第３のロールの中空形材との当接点を支点として撓むために中空形材はスムーズに断面形状を保持した状態にて曲げ加工される。これにより、中空形材は上記当接点を基点として曲げ加工される。
このように、曲げ加工がなされる位置付近には芯金が位置するので、曲げ加工に際して、被加工物に断面変形が生じにくくなる。その結果、中空形材の曲げ加工を簡単な構成で容易に実施することができる。
また、本発明の３本ロール曲げにあっては、曲げ加工を終了した後に、追加曲げにより曲げ量の調整をする場合には、曲げ加工後に芯金を外して、芯金なしにて芯金を用いずに補充加工を行なうことが可能なために、追加して補充の曲げを行なうことも容易にできる。その結果、砂の充填、除去の手数が省け加工工数が減少するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る中空形材の曲げ加工装置の一実施形態を示す全体平面図である。
【図２】図１のII矢視図で中空形材の曲げ加工装置のガイドローラおよび送出方向の後方側部分（ワーク供給部側）を示す正面図である。
【図３】前記実施形態の中空形材の曲げ加工装置の要部を示す平面図である。
【図４】図３におけるIV矢視で第１ロールとワークとの係合状態を示す縦断面図である。
【図５】前記実施形態の中空形材の曲げ加工装置のワークと芯金との関係を示す斜視図である。
【図６】前記実施形態の中空形材の曲げ加工装置の曲げ加工の手順を示し、図６（Ａ）は第１工程、図６（Ｂ）は第２工程である。
【図７】前記実施形態の中空形材の曲げ加工装置の曲げ加工の手順を示し、図７（Ａ）は第３工程、図７（Ｂ）は第４工程である。
【図８】前記実施形態の中空形材の曲げ加工装置の曲げ加工の手順の第５工程を示す図である。
【図９】前記実施形態の中空形材の曲げ加工装置の曲げ加工の手順の第６工程を示す図である。
【図１０】前記実施形態の中空形材の曲げ加工装置の曲げ加工の手順を示すフローチャートである。
【図１１】前記実施形態の中空形材の曲げ加工装置による曲げ加工と比較例としてのワークの断面形状の比較図であり、図１１（Ａ）は測定箇所、図１１（Ｂ）は各測定箇所での測定値を示す図である。
【図１２】一般的な３本ローラでの砂充填工法による曲げ加工の工程を示し図１２（Ａ）は第２工程、図１２（Ｂ）は第３工程である。
【図１３】一般的な３本ローラでの曲げ加工の工程を示し図１３（Ａ）は第４工程、図１３（Ｂ）はワークの曲率半径Ｒの測定方法を示す概念図である。
【図１４】中空形材に含む半中空形材の例
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下に、図面を参照して本発明に係る中空形材の曲げ加工装置の一実施形態を説明する。
【００２９】
図１に示すように、本実施形態の曲げ加工装置１０は、ワーク６０を支持し且つ送り出す第１のロール２０、第２のロール２１、第３のロールである押しロール２２が、平面視三角形に配置された３本ロールによる曲げ加工装置である。
そして、各ロール２０，２１，２２の間にワーク６０が挿通されると共に、そのワーク６０の内部には、芯金４０が所定位置に保持された状態で曲げ加工できるように構成されている。
なお、これらのロール中、第１のロール２０と第２のロール２１とは駆動力を持って回転するロールであり、押しロール２２は駆動力を持たない従動ロールである。
【００３０】
ここで、図１の左方を中空形材であるワーク６０の送出方向後方側、右方をワーク６０の送出方向前方側とする。
【００３１】
曲げ加工装置１０は、テーブル１１を備えて構成されている。
このテーブル１１の上面には、矢印Ａで示すワーク送出方向に沿って、送出方向後方側と送出方向前方側とに、前記第１のロール２０と第２のロール２１とが配置されている。これらの第１のロール２０と第２のロール２１とは、矢印ｒ１で示す回転方向に沿って回転自在に設けられている。
また、第１のロール２０と第２のロール２１とには、図４に示すように、案内溝であるワーク用溝部２３が形成されており、これらのワーク用溝部２３内に上記ワーク６０が挿入され、かつ送り出されるようになっている。
なお、図４では第１のロール２０とワーク６０との係合状態のみが示されているが、第２のロール２１とワーク６０、および押しロール２２とワーク６０との係合も図４と略同様である。
【００３２】
上記テーブル１１の上面において、送り出されるワーク６０を挟んで第１のロール２０と第２のロール２１との反対側位置には、押しロール２２が設けられている。
すなわち、押しロール２２は、第１のロール２０と第２のロール２１の略中間位置に配置され、且つ第１のロール２０と第２のロール２１とを結ぶ線と直交する方向の矢印Ｂで示す押し方向に移動自在に設けられている。
【００３３】
押しロール２２は基台１２に設けられており、この基台１２の一部は、第１のロール２０と第２のロール２１との間を通ってテーブル１１の一方側端部側に延設されている。
基台１２にはネジ機構１３が設けられており、このネジ機構１３により基台１２は、上記ロール押し方向Ｂに移動自在となっている。なお、ネジ機構１３は、図示しない駆動モータにより駆動される。
【００３４】
図１，２に示すように、テーブル１１の送出方向後方側の所定位置には、芯金の後方に取り付けられたワイヤー４２を固定するためのワイヤー固定部１５が配置されており、このワイヤー固定部１５とテーブル１１との間には、ワーク６０を送り出す際に支持しガイドする送り側ガイド機構１６が、例えば２箇所に配置されている。
なお、送り側ガイド機構１６は２箇所に限らず、ワーク６０の大きさ、長さに対応して２個以上配置してもよい。
【００３５】
各送り側ガイド機構１６は、図２にも示すように、立設された受台１６Ａと、この受台１６Ａに水平面内で回転自在に支持されたガイドローラ１６Ｂとで構成されている。そして、このガイドローラ１６Ｂ上を前記ワーク６０がガイドされて送り出されるようになっている。
また、送り側ガイド機構１６は、そのガイドローラ１６Ｂの軸線が前記ワーク送出方向Ａと略直交するように配置されている。
【００３６】
テーブル１１のワーク送出方向前方側には、曲率半径Ｒで曲げ加工されたワーク６０を受け且つガイドする受側ガイド機構１７が、例えば２箇所に配置されている。
すなわち、これらの受側ガイド機構１７は、前記送り側ガイド機構１６と略同様の構成とされ、受台１７Ａと、この受台１７Ａに水平面内で回転自在に支持されたガイドローラ１７Ｂとで構成されている。そして、受側ガイド機構１７は、後方側から供給されたワーク６０が、第１のロール２０、第２のロール２１および押しロール２２により曲げ加工され、その曲げ加工される途中、および完成品の製品をガイドできるような向きにガイドローラ１７Ｂが配置されている。つまり、各ガイドローラ１７Ｂが、曲げ加工されたワークに略直交するように配置されている。
なお、ガイド機構１６および１７は移動自在なスタンド式の構造で曲率半径、ワークの長さにより適切な位置に自由に設置することができる。
【００３７】
次に、図３に基づいて、本発明の要部である第１のロール２０、第２のロール２１および押しロール２２と、ワーク６０と、当該ワーク６０内に挿入された芯金４０の相互関係を詳細に説明する。
【００３８】
ワーク６０内には、芯金４０が予め挿入されており、この芯金４０の先端面４０Ａは、押しロール２２のワーク６０との当接点Ｔ１より第２のロール２１側寄りで、且つ当該第２のロール２１と押しロール２２との各中心点ＣＰ１，ＣＰ２を結ぶ線Ｌよりも押しロール２２とワーク６０との当接点Ｔ１側に保持されている。
より具体的には、ワーク６０が初期位置にセットされたとき、芯金４０は、押しロール２２の前記送出方向Ａと直交する方向の中心線ＣＬより、つまり上記当接点Ｔ１よりＳ寸法だけ第２のロール２１側に突出して設けられている。
【００３９】
また、芯金４０の後端面４０Ｂは、第１のロール２０のワーク６０との当接点Ｔ２より送出方向後方側に位置して配置されている。
芯金４０の後端面４０Ｂには保持部材であるワイヤー４２が取付けられており、このワイヤー４２により芯金４０は曲げ加工進行中も所定位置に保持されている。
ただし、この芯金４０の保持は、第１のロール２０、第２のロール２１および押しロール２２による曲げ加工時のみであり、曲げ加工が終了した後は、ワーク６０から抜き出されるようになっている。
なお、保持部材はワイヤー４２でなくてもよく、例えば棒状部材で構成してもよい。
【００４０】
以上のような第１のロール２０の側面には、図４に示すように、ワーク６０が挿入されるように当該ワーク６０に対応するワーク用溝部２３が形成されている。
【００４１】
ワーク用溝部２３は、図４に示すような各部材によって形成されるようになっている。
すなわち、図４に示すように、第１のロール２０は、前記テーブル１１上に軸受（図略）を介して設けられた下部大径部材２５と、この下部大径部材２５の上面に一体的に設けられた下部溝構成部材２６と、この下部溝構成部材２６の上面に配置された溝幅調整リング２７と、この溝幅調整リング２７の上面に配置された上部溝構成部材２８と、この上部溝構成部材２８の上面に一体的に設けられた上部大径部材２９とを備えている。各部材２６〜２９は、図示しないモータに回転自在に連結された軸３０に図示しないキー部材等を介してそれぞれ固着されている。
そして、前記ワーク用溝部２３は、前記ワーク６０の下面と対向する下部溝構成部材２６の上面と、ワーク６０の上面と対向する上部溝構成部材２８の下面と、ワーク６０の一方の側面と対向する溝幅調整リング２７の一端面とにより断面コ字状に形成されている。
【００４２】
また、第２のロール２１、および押しロール２２の構造も、前記第１のロール２０の構造と略同じであり、第２のロール２１、押しロール２２の側面にも、前記と同様のワーク用溝部が形成されている。
【００４３】
そして、ワーク用溝部２３は、溝幅調整リング２７の厚さ寸法および外径寸法を適宜変えることで、大きさの異なる複数種類のワーク６０にそれぞれ対応させることができる。
【００４４】
ここで、上記下部溝構成部材２６と、溝調整リング２7と、上部溝構成部材２８とは、例えば、エンジニアリングプラスチックである主原料ナイロンモノマーを大気圧下で重合成形した「ＭＣナイロン；商品名」で製作されており、ワーク６０の側面が、溝調整リング２7と、下部溝構成部材２６に当接し、これにより、ワーク６０を確実に送出できるようになっている。
【００４５】
芯金４０は、ワーク６０の内径形状と対応する断面形状に形成されると共に、当該ワーク６０内に、図５に矢印ＡＡで示す挿抜方向に沿って挿入されるようになっている。芯金４０は、エンジニアリングプラスチックとして代表的な素材の一つであるポリアセタール（商品名：ジュラコン）製とされ、ワーク６０の内部形状６０Ａに対応した形状に形成されている。このジュラコンは、耐熱性、力学特性、耐摩耗性などのバランスが優れ、機械的強度が高く、また、切削性にも優れている。加工も比較的簡単に行なうことが可能な素材である。
【００４６】
芯金４０をワーク６０内に挿入する際は、芯金４０の外周に所定の潤滑油を塗布してから行なうと好適である。
なお、ワーク６０内への芯金４０の挿入は、予めテーブル１１の送出方向後方側で挿入してからワーク６０を第１ローラ２０、第２ローラ２１および押しロール２２側に送出してもよく、あるいは、ワーク６０を各ローラ２０，２１，２２の所定位置にセットした後で、芯金４０を挿入してもよい。
なお、芯金４０をワイヤー４２で支持している場合は適宜棒状部材を利用して芯金４０を所定位置に移動させ、ワイヤー４２に代わる棒状部材にて芯金４０を支持している場合は挿入しながらワークをセットする。
【００４７】
図２に示すように、芯金４０は、その後端が、例えばリング状の取付け具４１を介して、前記ワイヤー４２の先端部に連結されている。このワイヤー４２の後端部は、ワイヤー固定部１５に固定されるフック４３に連結されている。
【００４８】
従って、芯金４０はワーク６０内で常に所定位置に保持された状態であり、ワイヤー４２を最大限伸ばしたとき、第１のロール２０、第２のロール２１および押しロール２２の所定位置にセットされたワーク６０において、芯金４０の送出方向後方側は第１のロール２０とワーク６０の接点よりワーク送出方向後方の位置とし、芯金４０の送出方向前方側は押しロール２２とワーク６０との接点と第２のロールとワーク６０との接点との中間であって、押しロール２２とワーク６０との接点に近い位置に配置されるようになっている。
【００４９】
ここで、第１のロール２０と第２のロール２１との中心間距離が、例えば６００ｍｍ、押しロール２２が初期位置にあるときの第１のロール２０と押しロール２２、および第２のロール２１と押しロール２２との距離が６００ｍｍに設定された装置の場合、芯金４０は略５００ｍｍに形成されており、その先端部が、押しロール２２とワーク６０との接点より略４０ｍｍだけ送出方向前方側に突出した位置となるように保持されている。そして、この略４０ｍｍが前記当接点Ｔ１からの突出寸法Ｓである。
この状態は、ワーク６０の曲げ加工が始まり、その曲げ加工が終了するまでの間、維持されている。
【００５０】
次に、図６〜９を参照しながら図１０のフローチャートに基づいて本実施形態の形材曲げ装置１０の曲げ加工の手順を説明する。
【００５１】
まず、ワークの曲げ加工がスタートすると、第１工程で、図６（Ａ）に示すように、ワーク６０を、第１のロール２０と第２のロール２１と押しロール２２との間を通して所定位置にセットする。この際、そのワーク６０の内部には芯金４０が挿入されている。
また、押しロール２２は初期位置で待機状態である。そして、芯金４０は、その後端部４０Ｂをワイヤー４２で固定しておく。
【００５２】
次に、第２工程で、図６（Ｂ）に示すように、押しロール２２を矢印Ｂで示す押し方向に移動させ、所定の位置まで押し込む。
この際、この押込量で製品の曲率半径Ｒが決められる。また押し込み量はスプリングバックを考慮して決める。
【００５３】
その後、第３工程で、図７（Ａ）に示すように、押しロール２２でワーク６０を押圧した状態で、第１のロール２０と第２のロール２１とをそれぞれ矢印ｒ１方向に、また押しロール２２を矢印ｒ２方向に沿ってそれぞれ回転させ、ワーク６０を送り出すと共に設定された曲率半径Ｒで曲げ加工する。
【００５４】
次いで、第４工程で、図７（Ｂ）に示すように、矢印Ａ１方向に、芯金４０をワーク６０内から抜き出す。
この際、操作者がワイヤー４２をゆっくりと引っ張って芯金４０をワーク６０内から抜き出す。
【００５５】
その後、第５工程で、第4工程終了の状況、すなわちワーク６０の後端が第１のロール２０、第２のロール２１および押しロール２２から外されずに保持されている状態にてワーク６０の前端の曲げ加工済の部分にて、図８に示すように、ワーク６０の前端の曲げ加工済の部分の曲率半径Ｒが、設定された数値の許容寸法範囲内に収まるか否かを、測定具６５で測定する。
この場合、全長ｌの測定具６５をワーク６０の前端の曲げ加工済の部分内側中央部に押し当て、曲率半径Ｒを測定するための測定具６５の長手方向に沿った側面とワーク６０の内側中央部との隙間寸法ｈを測定して許容寸法範囲内に収まるか否かを判定する。
なお、上記隙間寸法ｈは、ワーク６０の曲率半径Ｒと、ゲージ６５の全長ｌとを基準として予め決められている。
【００５６】
測定結果が、設定された数値の許容寸法範囲内に収まらない（曲げが不足している）と判断された場合（Ｎの場合）、第６工程に移行する。
測定結果が、設定された数値の許容寸法範囲内に収まっていると判断された場合（Ｙの場合）、第７工程に移行する。
【００５７】
第６工程では、曲げ加工されたけれども曲げ不足と判定されたワークを、図９に示すように、一度曲げ加工されたワークを取り外さずに、第３のロール２２の移動距離を増加させて、前記各ロール２０，２１，２２をそのまま逆回転することにより補充曲げする。
ただし、この再度の曲げ加工、つまり補充曲げ時には、ワークの内部には芯金４０が挿入されていない。
【００５８】
次に、上記第６工程で再度曲げ加工を行ったワークに対して、前記第５工程と同様に、ワーク６０の曲率半径Ｒが、設定された数値の許容寸法範囲内に収まるか否かを、Ｒ測定具６５で測定し判断する。
測定結果が、設定された数値の許容寸法範囲内に収まらない（曲げが不足している）と判断された場合（Ｎの場合）、第６工程と同様に再度の曲げ加工を実施し、設定された数値の許容寸法範囲内に収まるまで繰り返す。
測定結果が、設定された数値の許容寸法範囲内に収まっていると判断された場合（Ｙの場合）、第７工程に移行する。
【００５９】
第７工程では、曲げ加工された完成したワーク６０を取り出して、エンドとなる。
【００６０】
ここで、設定された数値の許容寸法範囲内に収まらない（曲げが不足している）と判断されたワークに、再曲げ加工を行う場合、前記第６工程のように、一度曲げ加工されたワークを取り外さずに、第３のロール２２の移動距離を増加させて、前記各ロール２０，２１，２２をそのまま逆回転することにより補充曲げする方法でなくてもよい。
すなわち、一度曲げ加工されたワーク６０を取り出した後、初期状態にした第１のロール２０、第２のロール２１および押しロール２２のワーク用溝部２３に再度挿入し、押しロール２２の移動距離を増加させて押し方向Ｂに移動させ、前記第３工程と同様に、再度の曲げ加工、つまり、補充曲げを行なう方法でもよい。この場合、芯金４０は利用しない。
そして、このようにしても、曲率半径Ｒのワーク６０を得ることができる。
【００６１】
次に、曲げ加工が終了したワーク６０の外表面を、図示しない平面度測定治具（隙ゲージ）を用いて測定して品質確認（断面形状の確認）を実施した結果を、図１１に基づいて説明する。
【００６２】
ワークの測定は、本実施形態と比較例についてそれぞれ５本の試験体を作成しその平均値を図１１（Ｂ）に記載した。
【００６３】
試験体は本実施形態、比較例ともに図１１（Ａ）に示す断面形状のアルミニウム合金（ＪＩＳ６０６３Ｔ１）の押出形材で外形７０ｍｍの概略角形の中空材で板厚ｔ=3ｍｍである。
また、曲げ方向は図１１Ａの図示した側の面Ｉが、曲げた際の内側（曲げ半径中心側）面とした。
さらに、材料は長さＬ＝２８１３ｍｍ、曲げ曲率半径Ｒ＝１７２２ｍｍである。
【００６４】
本実施形態にあっては上記したとおりの芯金を利用して曲げ加工を行い、また、ステップ６による補充曲げ加工は行っていない。
そして、芯金の送出方向前方への前記突出長さ寸法Ｓは４０ｍｍとした。
比較例は、従来例として前述した砂を充填する方法にて曲げ加工を行った。
【００６５】
図１１（Ａ）に示すように３つの側面に対して、曲げ加工前と曲げ加工後の表面の変形寸法についてａ，ｂ，ｃの中央位置での最大膨出部（長手方向にて変形の大きい部分の位置）を測定した。
【００６６】
その結果、図１１（Ｂ）に示すように、ａ，ｂ，ｃのどの測定位置でも、本実施形態の芯金４０を用いた曲げ加工の方が優れた数値を示し、その結果、形状の変形が少なくより優れた曲げ製品を得ることができる、ということが実証された。
【００６７】
本第１実施形態の形材曲げ装置１０は以上のように構成されているので、これによれば、次に述べるような各効果を得ることができる。
【００６８】
（１）内部に芯金４０が挿入されたワーク６０を、第１のロール２０、第２のロール２１および押しロール２２間にセットし、この押しロール２２でワーク６０を押圧しながら各ロール２０，２１，２２を回転させて曲げ加工が行われる。この際、芯金４０の先端面４０Ａが、押しロール２２のワーク６０との当接点Ｔ１より第２のロール２１側寄りで、且つ第２のロール２１と押しロール２２との各中心点ＣＰ１，ＣＰ２を結ぶ線Ｌより，上記当接点Ｔ１側に保持されているので、ワーク６０は芯金４０の先端面４０Ａを基点として曲げ加工される。そのため、ワークの断面形状が内面側より拘束された状態で曲げ加工がおこなわれるので断面変形が生じにくい。また、押しロール２２の押し量で半径寸法を設定することができると共に、少ない曲げ加工工程、例えば１回の曲げ加工で、設定された半径の曲げ加工を行うことができる。その結果、ワーク６０の曲げ加工を簡単な構成で容易に実施することができ、且つ設定された曲率半径Ｒを１回の曲げ加工工程で得ることができるので、生産性の向上を図れる。
【００６９】
（２）ワーク６０は芯金４０の先端面４０Ａを曲げの基点として曲げ加工されるので、芯金４０が曲げられることがなく、これにより、曲げ加工の終了後に、芯金４０を容易にワーク６０から抜き出すことができる。
【００７０】
（３）ワーク６０内には芯金４０が挿入されており、この芯金４０は、その先端面４０Ａが前述のような位置に保持されており、芯金４０の後端面４０Ｂは、第１のロール２０のワーク６０との当接点Ｔ２より送出方向後方側に位置して配置されている。したがって、芯金４０を必要以上に長くしなくてもすみ、芯金の材料の節約に貢献することができる。
【００７１】
（４）芯金４０の後端面４０Ｂがワイヤー４２に連結され、ワイヤー４２の端部がワイヤー固定部１５に固定されている。ワーク６０内において芯金４０が所定位置に常時固定されているので、常に一定位置から、ワーク６０の曲げ加工が行われる。その結果、安定した製品を得ることができる。
【００７２】
（５）芯金４０の後端面４０Ｂがワイヤー４２に連結され、ワイヤー４２の端部がワイヤー固定部１５に固定されている。ワーク６０の折り曲げ加工時にワークＷに引っ張られて芯金４０も移動しようとするが、当該芯金４０がワイヤー４２で強固に引っ張られているので、芯金４０を確実に所定位置に保持することができる。
【００７３】
（６）芯金４０は、曲げ加工されるワーク６０に対応しており、曲げ加工された後で抜き出せるようになっている。そのため、同一大きさ、同一形状の別のワーク６０を曲げ加工する際、抜き出した芯金４０を再度使用することができる。ワーク６０に合わせてその都度芯金４０を新たに形成する必要がなく、その結果、材料の節約、工作の手間の省略を図ることができる。
【００７４】
（７）曲げ加工終了後のワーク６０の曲率半径Ｒの測定結果が、設定された数値の許容寸法範囲内に収まらない（曲げが不足している）場合、そのワーク６０を再度曲げ加工することができる。その際、押しロール２２の押し量が少なくてすむので、曲げスピードを早くすることができ、寸法の微調整を容易に行うことができる。
【００７５】
（８）本実施形態の形材曲げ装置１０では、砂を充填する曲げ方法に比べて、砂関連の工程がなくなり、芯金４０の挿入と芯金４０の抜き出し工程だけですむので、工程が大幅に減少し、作業効率を向上させることができる。
実際に検証してみた結果、両者の作業を時間的な面から比較してみた場合、砂入れ、砂抜き作業から芯金４０に変更した場合、約４割も削減でき、この面からも作業効率を向上させることができた。
また、本実施形態の形材曲げ装置１０では、１回の作業でＲ曲げ加工ができるので、砂を充填する曲げ方法に比べて約半分の作業時間ですみ、曲げ加工の時間を大幅に削減でき、以上の各作業を含み、曲げ加工全体を比べて見たとき、全体で約３５％削減できた。
【００７６】
（９）砂充填工法により曲げ加工されたワーク１６０と、本実施形態の形材曲げ装置１０により曲げ加工されたワーク６０（製品）との品質確認（断面形状の確認）を、実測した結果によれば、本実施形態の芯金４０を用いた曲げ加工の方が優れた数値を示しており、これにより、曲げ加工された形状の変形が少なく、より優れた曲げ加工製品を得ることができる。
【００７７】
（１０）本実施形態の形材曲げ装置１０では、ワーク６０の曲げ加工後の作業は、両端部を所定寸法切断するのみでよく、例えば、砂抜き後、養生を剥がす等の工程を経た後、両端部を所定寸法切断することに比べて、加工工数を削減できる。
【００７８】
以上、前記実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細については、当業者が理解し得るさまざまな変更を加えることができる。また、本発明には、上記実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【００７９】
例えば、前記実施形態では、中空形材であるワーク６０としてアルミ製の角パイプ状部材を用いたが、中空形材としてはこのような閉断面のもの以外に図１４に示す半中空断面のもの、その他、例えばワーク６０の一部に例えば上面に長手方向に沿って形成されたスリット状の隙間を有するＣチャンも、曲げ加工用に用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、例えば、高欄、シェルター、ＥＴＣガントリー等の景観商品に使用されるアルミ製の中空形材を所定の半径寸法で折り曲げる際に利用できる。
【符号の説明】
【００８１】
１０  中空形材の曲げ加工装置
１１  テーブル
１５  ワイヤー固定部
２０  第１のロール
２１  第２のロール
２２  第３のロールである押しロール
２３  案内溝であるワーク用溝部
２７  溝調整リング
４０  芯金
４２  保持部材であるワイヤー
６０  中空形材であるワーク
Ａ  ワーク送出方向
Ｂ  第３のロールの押し方向
Ｔ１  押しロールとワークとの当接点
Ｔ２  第１ロールとワークとの当接点
ＣＰ１  第２ロールの中心点
ＣＰ２  第3ロール（押しロール）の中心点
Ｌ  第２ロールの中心点と押しロールの中心点とを結ぶ線
Ｓ  芯金の押しロールの中心点からの突出寸法
ｒ１    第１ロールと第２ロールの回転方向
ｒ２    第3のロール（押しロール）の回転方向
Ｒ  曲率半径
【図１】
2013027880.tif 000003
【図２】
2013027880.tif 000004
【図３】
2013027880.tif 000005
【図４】
2013027880.tif 000006
【図５】
2013027880.tif 000007
【図６】
2013027880.tif 000008
【図７】
2013027880.tif 000009
【図８】
2013027880.tif 000010
【図９】
2013027880.tif 000011
【図１０】
2013027880.tif 000012
【図１１】
2013027880.tif 000013
【図１２】
2013027880.tif 000014
【図１３】
2013027880.tif 000015
【図１４】
2013027880.tif 000016