JP5039767B2 - ベンディング装置及びベンディング方法 - Google Patents

Description

本発明は、フレキシブル金型を使用したベンディング装置及びベンディング方法に関する。

従来から、Ｃ型断面（図４）及びＺ型断面（図５）等の被加工物２２を曲げるためのフレーム曲げ成形法として、ストレッチベンド法がある。ストレッチベンド法は、図６に示すように、被加工物２２を水平方向に引張った状態で金型２１に沿わせて曲げる方法である。この方法では、比較的小さいＲ形状に、しわ等がなく品質の良い曲げを行うことができる。しかし、ストレッチベンド法では、製品形状毎に金型が必要であり、少数多形状製品に対応する場合、高コストとなる。さらに、金型の交換を頻繁に行う必要が生じ、施工期間が長くなるという問題がある。

一方、１つの金型で複数の形状を作り出すことが可能な方法として、フレキシブル金型が考案されている。フレキシブル金型は、各金型を並列に配置し、それぞれの先端の位置を変化させることができる。例えば、特許文献１では、フレキシブル金型を用いたベンディング装置により、被加工物全体を所望の形状に自由に折曲加工できることが開示されている。
本発明者らは、ストレッチベンド法において、フレキシブル金型を用いることについて鋭意検討を重ね、本発明に想到した。

特開平６−２２６３５７号公報

本発明は、製品形状毎に金型の交換が必要なく、かつ、製品の形状、材質及び曲げＲによっても製品に傷が発生しないベンディング装置及びベンディング方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明に係るベンディング装置は、複数の金属片が並列に配列され、各金属片の先端部が同一方向に進退するフレキシブル金型を備えるベンディング装置であって、被加工物を引張り状態で保持し、前記フレキシブル金型に前記被加工物を押圧する引張り押圧手段と、前記フレキシブル金型と前記被加工物との間に介在させるバンド部材とを具備し、前記バンド部材が、保護材と中間材により形成されていることを特徴とする。
前記バンド部材の中間材と前記被加工物とは、接触することができる。前記バンド部材の保護材は、前記中間材よりも硬質とすることができる。
前記引張り押圧手段は、前記被加工物を徐々に引張りながら、前記フレキシブル金型に前記被加工物を押圧することができる。さらに、前記引張り押圧手段は、前記被加工物を設定荷重未満で引張りながら前記フレキシブル金型に前記被加工物を押圧し、その後前記被加工物を徐々に設定荷重まで引張りながら前記フレキシブル金型に前記被加工物を押圧することができる。
また、このバンド部材は、積層構造を有してなることができる。この保護材とこの中間材は一体とすることができる。
なお、本発明に係るベンディング装置は、その好適な形態で、前記フレキシブル金型に、前記各金型片の隣り合う先端部同士を各々連結する連結部材を取り付けることができる。
また、本発明は他の側面でベンディング方法であり、フレキシブル金型を所定の位置に固定するステップと、前記固定されたフレキシブル金型に被加工物を、該フレキシブル金型と該被加工物との間にバンド部材を介在させて接触させるステップと、前記接触させた被加工物の両端を固定するステップと、前記固定された被加工物の水平方向に対して引張り力を負荷した状態で該被加工物を保持し、該被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷する、引張り押圧ステップと、を含み、前記バンド部材が、保護材と中間材により形成されていることを特徴とする。
前記接触させるステップでは、前記バンド部材の中間材と前記被加工物とを接触することができる。前記バンド部材の保護材は、前記中間材よりも硬質とすることができる。
前記引張り押圧ステップでは、前記固定された被加工物の水平方向に対して引張り力を徐々に負荷しながら、該被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷することができる。さらに、前記引張り押圧ステップでは、前記固定された被加工物の水平方向に対して設定荷重未満の引張り力を負荷しながら、該被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷し、その後該被加工物の水平方向に対して設定荷重の引張り力を徐々に負荷しながら、該被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷することとすることもできる。

本発明によれば、製品形状毎に金型の交換が必要なく、かつ、製品の形状、材質及び曲げＲによっても製品に傷が発生しないベンディング装置及びベンディング方法が提供される。

本発明のベンディング装置の一実施の形態を示す模式図である。 フレキシブル金型を固定する方法の一例であるテンプレート法を示す模式図である。 本実施の他の形態に係るベンディング装置を示す模式図である。図３（ａ）は、連結部材としてチェーン構造を用いたベンディング装置の側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のベンディング装置に用いられるチェーン構造を示す側面図である。図３（ｃ）は、図３（ａ）のベンディング装置に用いられるチェーン構造を示す上面図である。 Ｃ型断面フレームの一例を示す模式図である。 Ｚ型断面フレームの一例を示す模式図である。 ストレッチベンド法の一実施の形態を説明する模式図である。

以下、本発明のベンディング装置及びベンディング方法の実施の形態を添付図面を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図１に、本発明に係るベンディング装置の一実施の形態を示す。

本実施の形態に係るベンディング装置１０−１は、フレキシブル金型１１を備える。フレキシブル金型１１は、並列に配列された複数の金属片１１ａを有する。該各金属片１１ａの先端部１１ｂは、同一方向に進退する。
また、ベンディング装置１０−１は、被加工物１２を引張り状態で保持し、フレキシブル金型１１に被加工物１２を押圧するために、図示しない引張り押圧手段を備える。
各金属片１１ａの材質は、特に限定されるものではなく、例えば、Ｓ４５Ｃ等が挙げられる。各金属片１１ａの表面には、表面処理を施してもよい。表面処理方法としては、工業用Ｃｒめっき、無電解Ｎｉ−Ｐめっき、ＰＶＤによるＣｒＮコーティング等が挙げられる。このような表面処理を施すことにより、各金属片１１ａの表面に摺動性、耐摩耗性、耐食性を付加することができ、フレキシブル金型１１の長寿命化が可能となる。また、各金属片１１ａの表面に、ＰＴＦＥ複合Ｎｉ−Ｐめっきを施すことにより、耐摩耗性及び潤滑性を付加することができ、フレキシブル金型１１への傷つきを低減することが可能となる。

本実施の形態に係るベンディング装置１０−１は、さらに、フレキシブル金型１１と被加工物１２との間に介在させるバンド部材１３を具備する。これにより、被加工物１２に高面圧が負荷されることを避けられるため、被加工物１２の傷（押し込み傷、すべり傷）、折れ、摩耗の発生を防止することができる。

本実施の形態では、バンド部材１３は、保護材１４と中間材１５により形成している。これらは、別体であっても、一体であってもよい。
保護材１４の材質は、被加工物１２の材質又は加工精度によって変更することが可能である。ストレッチ荷重は、被加工物の耐力×加工断面積を標準とするため、この荷重に耐え得る材質であれば特に限定されるものではない。保護材１４の材質としては、例えば、炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼等の金属材料、ナイロン樹脂等の高分子材料等が挙げられる。例えば、被加工物１２の材質がアルミニウム合金である場合、アルミニウム合金は比較的軟らかいため、低合金鋼、ナイロン樹脂、ステンレス鋼を適用することが可能である。また、被加工物１２の材質がステンレス鋼板である場合、低合金鋼、低合金鋼よりも高強度であるダイス鋼を適用することが可能である。保護材１４の材質が樹脂（ナイロン、エポキシ、フッ素等）である場合、被加工物１２の傷の発生を防止することができ、かつ、フレキシブル金型１１の傷及び摩耗の発生を防止することができる。
保護材１４の厚さは、０．３〜１ｍｍであることが好ましい。この範囲であれば、金型との接触による破断損傷はなく、低荷重で金型に沿うことが可能であり、寸法精度を維持できるからである。

さらに、中間材１５は、保護材１４と被加工物１２との間に介在している。保護材１４の材質が硬質である場合、中間材１５を介在させることにより、被加工物１２の傷の発生を防止することができる。中間材１５の材質としては、ナイロン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂等が挙げられる。また、中間材１５の厚さは、０．０１〜０．５ｍｍであることが好ましい。この範囲であれば、破断することなく寸法精度の維持及び摺動性の付与が可能だからである。

被加工物１２の材質は、特に限定されるものではなく、例えば、アルミニウム合金等が挙げられる。

次に、本発明のベンディング方法の一実施の形態を図１及び図２を参照して説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
まず、フレキシブル金型１１を所定の位置に固定する。この位置決め方法として、本実施の形態では、図２に示すように、テンプレート法を用いている。テンプレート１６にフレキシブル金型１１をバンド部材１３を介し、又は直接押し付け、フレキシブル金型１１が動かないように固定用ボルト等で固定する。

次に、固定されたフレキシブル金型１１に被加工物１２を、フレキシブル金型１１と被加工物１２との間にバンド部材１３を介在させて接触させる。被加工物１２は、フレキシブル金型１１の中央に位置するように接触させることが好ましい。

次に、接触させた被加工物１２の両端を固定する。固定手段としては、専用チャックが用いられる。専用チャックは、特に限定されるものではなく、例えば、Ｓ２５Ｃ製上下板（滑り止め凹凸加工が付与されたもの）等が挙げられる。固定圧を負荷する手段としては、例えば、油圧シリンダが用いられる。固定圧は、５０〜５００ＭＰａであることが好ましい。この範囲であれば、滑りが生じないからである。

次に、固定された被加工物１２の水平方向に対して引張り力（矢印Ａ）を負荷した状態で被加工物１２を保持し、被加工物１２の垂直方向に対して押圧力を負荷する（引張り押圧ステップ）。引張り力は、被加工物１２の材質、形状によって変更することが可能である。引張り力は、被加工物１２の耐力×断面積であることが好ましい。この範囲であれば、被加工物のしわを最小限にすることが可能であり、フレキシブル金型に沿わせて曲げることができるからである。引張り時間は、５〜６０ｓｅｃであることが好ましい。この範囲であれば、被加工物の傷等の損傷の発生を防止できるからである。
この引張り力を負荷した状態で被加工物１２を保持し（矢印Ｂ）、被加工物１２をフレキシブル金型１１及びバンド部材１３に沿うように曲げる（矢印Ｃ）。このとき、被加工物１２の垂直方向に対して、被加工物１２が浮き上がらないように、押圧力が負荷される。押圧力は、１０〜１００ＭＰａであることが好ましい。この範囲であれば、被加工物の浮き上がりを防止できるからである。押圧は、チャッキングから加工の終了までとする。また、被加工物１２中にナイロン樹脂、ポリウレタン等の樹脂を入れ、この被加工物１２の垂直方向に対して押圧力を負荷することにより、被加工物１２が浮きねじれないようにすることも可能である。

フレキシブル金型１１に被加工物１２を完全に沿わせたら、引張り力及び押圧力を除荷し、被加工物１２を取り外すことにより、所望の被加工物を得ることができる。
得られた被加工物は、その形状、材質及び曲げＲによっても傷が発生しない。

他の実施の形態（その１）
図３に、本実施の他の形態に係るベンディング装置１０−２を示す。本形態では、各金属片１１ａの隣り合う先端部１１ｂ同士を各々連結する連結部材が取り付けられている。本形態では、図３（ａ）に示すように、連結部材としてチェーン構造を用いている。このチェーン構造は、自由に回転できるローラ３１をはめたブッシュ３２で固定されたローラリンク３３と、ピン３４で固定されたピンリンク３６とを交互につないだ構造であり、首尾両端を取り外し可能のピン３５で環状に結合して用いる（図３（ｂ）、（ｃ））。
図３（ａ）に示すように、ローラリンク３３のブッシュ３２側には各金属片１１ａの先端部が当接した状態となっている。各金属片１１ａを固定用ボルトとして形成している。この固定用ボルトと、支持板３８に固着されたナット３７とが螺合し、螺合位置を調整することにより、各金属片１１ａの先端部の位置を調整することができる。

図３に示すベンディング装置においても、図１、図２と同様に実施することが可能である。すなわち、連結部材が取り付けられているフレキシブル金型と被加工物との間にバンド部材を介在させ、被加工物をフレキシブル金型及びバンド部材に沿うように曲げることができる。

他の実施の形態（その２）
本発明に係るベンディング装置では、バンド部材１３を積層構造として実施することができる。本形態では、保護材１４の表面にコーティングを施すことによって中間材１５を形成してもよい。コーティングの方法としては、スプレー法等が挙げられる。

この形態のベンディング装置においても、図１、図２と同様に実施することが可能である。すなわち、フレキシブル金型と被加工物との間にバンド部材を介在させ、被加工物をフレキシブル金型及びバンド部材に沿うように曲げることができる。

他の実施の形態（その３）
本発明に係るベンディング装置は、さらに他の形態で、引張り押圧手段が、固定された被加工物１２の水平方向に対して引張り力を徐々に負荷しながら、被加工物１２の垂直方向に対して押圧力を負荷するようにすることができる。被加工物１２の歪が増加することに連動して引張り力を増大させることにより、被加工物１２に付加するしわを減少させることができるからである。

このベンディング装置においても、図１、図２と同様に実施することが可能である。すなわち、フレキシブル金型と被加工物との間にバンド部材を介在させ、被加工物に引張り力を徐々に負荷しながら、被加工物をフレキシブル金型及びバンド部材に沿うように曲げることができる。

他の実施の形態（その４）
本発明に係るベンディング装置は、さらに他の別の形態で、引張り押圧手段が、固定された被加工物１２の水平方向に対して設定荷重未満の引張り力を負荷しながら、被加工物１２の垂直方向に対して押圧力を負荷し、その後被加工物１２の水平方向に対して設定荷重の引張り力を徐々に負荷しながら、被加工物１２の垂直方向に対して押圧力を負荷するようにすることができる。被加工物１２の歪が増加することに連動して引張り力を増大させることにより、被加工物１２に付加するしわを減少させることができるからである。

このベンディング装置においても、図１、図２と同様に実施することが可能である。すなわち、フレキシブル金型と被加工物との間にバンド部材を介在させ、まず固定された被加工物の水平方向に対して設定荷重未満の引張り力を負荷しながら、被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷し、その後被加工物の水平方向に対して設定荷重の引張り力を徐々に負荷しながら、被加工物をフレキシブル金型及びバンド部材に沿うように曲げることができる。

１０−１、１０−２ ベンディング装置
１１ フレキシブル金型
１１ａ 金属片
１１ｂ 先端部
１２ 被加工物
１３ バンド部材
１４ 保護材
１５ 中間材
１６ テンプレート
２１ 金型
２２ 被加工物
３１ ローラ
３２ ブッシュ
３３ ローラリンク
３４ ピン
３５ 取り外し可能ピン
３６ ピンリンク
３７ ナット
３８ 支持板

Claims (13)

1. 複数の金属片が並列に配列され、各金属片の先端部が同一方向に進退するフレキシブル金型を備えるベンディング装置であって、
   被加工物を引張り状態で保持し、前記フレキシブル金型に前記被加工物を押圧する引張り押圧手段と、
   前記フレキシブル金型と前記被加工物との間に介在させるバンド部材とを具備し、
   前記バンド部材が、保護材と中間材により形成されていることを特徴とするベンディング装置。
2. 前記バンド部材の中間材と前記被加工物とが接触することを特徴とする請求項１に記載のベンディング装置。
3. 前記バンド部材の保護材が、前記中間材よりも硬質であることを特徴とする請求項１又は２に記載のベンディング装置。
4. 前記引張り押圧手段が、前記被加工物を徐々に引張りながら、前記フレキシブル金型に前記被加工物を押圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のベンディング装置。
5. 前記引張り押圧手段が、前記被加工物を設定荷重未満で引張りながら前記フレキシブル金型に前記被加工物を押圧し、その後前記被加工物を徐々に設定荷重まで引張りながら前記フレキシブル金型に前記被加工物を押圧することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のベンディング装置。
6. 前記バンド部材が、積層構造を有してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のベンディング装置。
7. 前記保護材と前記中間材が一体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のベンディング装置。
8. 前記フレキシブル金型に、前記各金型片の隣り合う先端部同士を各々連結する連結部材が取り付けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のベンディング装置。
9. フレキシブル金型を所定の位置に固定するステップと、
   前記固定されたフレキシブル金型に被加工物を、該フレキシブル金型と該被加工物との間にバンド部材を介在させて接触させるステップと、
   前記接触させた被加工物の両端を固定するステップと、
   前記固定された被加工物の水平方向に対して引張り力を負荷した状態で該被加工物を保持し、該被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷する、引張り押圧ステップと、
   を含み、
   前記バンド部材が、保護材と中間材により形成されていることを特徴とするベンディング方法。
10. 前記接触させるステップで、前記バンド部材の中間材と前記被加工物とが接触することを特徴とする請求項９に記載のベンディング方法。
11. 前記バンド部材の保護材が、前記中間材よりも硬質であることを特徴とする請求項９又は１０に記載のベンディング方法。
12. 前記引張り押圧ステップで、前記固定された被加工物の水平方向に対して引張り力を徐々に負荷しながら、該被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のベンディング方法。
13. 前記引張り押圧ステップで、前記固定された被加工物の水平方向に対して設定荷重未満の引張り力を負荷しながら、該被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷し、その後該被加工物の水平方向に対して設定荷重の引張り力を徐々に負荷しながら、該被加工物の垂直方向に対して押圧力を負荷することを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載のベンディング方法。

Images