JP6532258B2

JP6532258B2 - 成形装置及び成形方法

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Description

本発明の実施形態は、成形装置及び成形方法に関する。

従来、航空機の主翼等を構成する構造材の１つである縦通材（ストリンガー）のように断面形状が長手方向に変化する素材を成形するための曲げ加工装置が考案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２００６−０００９２０号公報特開２００６−０００９２１号公報

本発明は、より良好な品質で断面形状が長手方向に変化する素材の曲げ加工を行うことができるようにすることを目的とする。

本発明の実施形態に係る成形装置は、位置決め機構、第１の保持機構、第２の保持機構及び移動機構を備える。位置決め機構は、ウェブとフランジとを有する素材の長手方向における位置決めを行う。第１の保持機構は、前記素材を前記長手方向の第１の位置において保持する。第２の保持機構は、前記素材を前記第１の位置と異なる前記長手方向の第２の位置において保持する。移動機構は、前記第２の保持機構を移動させることによって前記第１の保持機構を支点とする前記素材の曲げ加工を行う。前記第１の保持機構は、成形型と押さえ部材とを有する。成形型は、前記フランジを挟み込んで押さえるための平坦な面と、前記第２の保持機構側における端部の前記フランジ側において一定の半径でＲ面取りされた面とを有し、前記平坦な面及び前記Ｒ面取りされた面を前記フランジに接触させることによって、前記Ｒ面取りされた面と前記平坦な面との境界を成形支点として前記Ｒ面取りされた面上に成形ラインが形成されるように前記素材を曲げる。押さえ部材は、前記成形型の前記平坦な面との間で前記フランジを挟み込んで押さえるための平坦な面を有し、前記フランジを前記成形型に押付けることによって前記フランジを押さえる。
また、本発明の実施形態に係る成形装置は、位置決め機構、第１の保持機構、第２の保持機構及び移動機構を備える。位置決め機構は、ウェブとフランジとを有するアルミニウム又はアルミニウム合金から成る素材の長手方向における位置決めを行う。第１の保持機構は、前記素材を前記長手方向の第１の位置において保持する。第２の保持機構は、前記素材を前記第１の位置と異なる前記長手方向の第２の位置において保持する。移動機構は、前記第２の保持機構を移動させることによって前記第１の保持機構を支点とする前記素材の曲げ加工を行う。前記第１の保持機構は、成形型と押さえ部材とを有する。成形型は、前記フランジを挟み込んで押さえるための平坦な面と、前記第２の保持機構側における端部の前記フランジ側において一定の半径又は変化する半径でＲ面取りされた面とを有し、前記平坦な面及び前記Ｒ面取りされた面を前記フランジに接触させることによって、前記Ｒ面取りされた面と前記平坦な面との境界を成形支点として前記Ｒ面取りされた面上に成形ラインが形成されるように前記素材を曲げる成形型であって前記素材の硬度よりも硬い２００ＨＢ以上３７１ＨＢ以下の硬度を有する材料で構成される。押さえ部材は、前記成形型の前記平坦な面との間で前記フランジを挟み込んで押さえるための平坦な面を有し、前記フランジを前記成形型に押付けることによって前記フランジを押さえる。
また、本発明の実施形態に係る成形方法は、ウェブとフランジとを有する素材の長手方向における位置決めを行うステップと、前記素材を前記長手方向の第１の位置において保持するステップと、前記素材を前記第１の位置と異なる前記長手方向の第２の位置において保持するステップと、前記第２の位置を移動させて前記第１の位置を支点とする前記素材の曲げ加工を行うことによって被成形品を製造するステップとを有し、成形型の平坦な面と押さえ部材の平坦な面との間で前記フランジを挟み込んで押さえ、前記成形型の一定の半径でＲ面取りされた面を前記フランジに接触させることによって前記Ｒ面取りされた面と前記成形型の前記平坦な面との境界を成形支点として前記Ｒ面取りされた面上に成形ラインが形成されるように前記素材を曲げるものである。
また、本発明の実施形態に係る成形方法は、ウェブとフランジとを有するアルミニウム又はアルミニウム合金から成る素材の長手方向における位置決めを行うステップと、前記素材を前記長手方向の第１の位置において保持するステップと、前記素材を前記第１の位置と異なる前記長手方向の第２の位置において保持するステップと、前記第２の位置を移動させて前記第１の位置を支点とする前記素材の曲げ加工を行うことによって被成形品を製造するステップとを有し、成形型の平坦な面と押さえ部材の平坦な面との間で前記フランジを挟み込んで押さえ、前記素材の硬度よりも硬い２００ＨＢ以上３７１ＨＢ以下の硬度を有し、かつ一定の半径又は変化する半径でＲ面取りされた前記成形型の面を前記フランジに接触させることによって前記Ｒ面取りされた面と前記成形型の前記平坦な面との境界を成形支点として前記Ｒ面取りされた面上に成形ラインが形成されるように前記素材を曲げるものである。

本発明の実施形態に係る成形装置の構成を示す正面図。図１に示す成形装置による曲げ成形の対象となるワークの構造を示す斜視図。図１に示す移動機構の構成例を示す右側面図。図１に示す第１の保持機構の構成例を示す左側面図。図４に示す第１の保持機構の位置Ａ−Ａにおける断面図。図４に示す第１の保持機構のプレートを取外した状態における構成例を示す背面図。図４に示す第１の保持機構に備えられる成形型及び押さえ部材並びに第１の保持機構の成形型及び押さえ部材に対応して第２の保持機構に備えられる保持部材の各形状を示す上面図。

本発明の実施形態に係る成形装置及び成形方法について添付図面を参照して説明する。

（構成及び機能）
図１は本発明の実施形態に係る成形装置の構成を示す正面図であり、図２は図１に示す成形装置による曲げ成形の対象となるワークの構造を示す斜視図である。

成形装置１は、図２に示すような構造を有する素材をワークＷとして曲げ成形を行うための装置である。ワークＷは、ウェブＷ１とフランジＷ２とを有する長尺物の素材である。但し、ウェブＷ１及びフランジＷ２の板厚が一定とは限らず、フランジＷ２の高さも一定とは限らない。従って、ワークＷの横断面の形状も一定とは限らない。このような特殊な構造を有する素材の曲げ加工によって製造される被成形品の例としては、航空機部品の１つであるストリンガーが挙げられる。

成形装置１は、テーブル２、位置決め機構３、第１の保持機構４、第２の保持機構５、移動機構６及び制御装置７を備えている。位置決め機構３及び第１の保持機構４はテーブル２上に設置される。但し、位置決め機構３は、テーブル２上に移動可能に設けられ、第１の保持機構４はテーブル２上に固定される。テーブル２の側面には、移動機構６を介して第２の保持機構５が取付けられる。

テーブル２上には、長手方向がワークＷの送り方向となるようにレール８が敷設されている。位置決め機構３は、ワークＷを保持した状態でレール８に沿ってワークＷの長手方向に移動することができる。これにより、ワークＷを第１の保持機構４及び第２の保持機構５に向かう送り方向に送り出し、ワークＷの長手方向における位置決めを行うことができる。

第１の保持機構４は、位置決め機構３によって位置決めされたワークＷを長手方向の第１の位置において保持する装置である。一方、第２の保持機構５は、位置決め機構３によって位置決めされたワークＷを第１の位置と異なる長手方向の第２の位置において保持する装置である。従って、ワークＷは、位置決め機構３、第１の保持機構４及び第２の保持機構５によってそれぞれ保持される。

移動機構６は、第２の保持機構５を移動させることによって第１の保持機構４を支点とするワークＷの曲げ加工を行う装置である。移動機構６は、第２の保持機構５を水平方向及び鉛直方向に平行移動させるだけでなく、第２の保持機構５を回転移動させることができるように構成することができる。

図３は図１に示す移動機構６の構成例を示す右側面図である。

図３に示すように水平方向に伸縮するシリンダ機構２０によって水平方向にスライドする水平移動プレート２１、鉛直方向に伸縮するシリンダ機構２２によって鉛直方向にスライドする鉛直移動プレート２３及びシリンダ機構２４の駆動によって回転する回転プレート２５を構成要素として、移動機構６を構成することができる。

回転プレート２５には、長孔を有するレバー２６が取付けられる。一方、シリンダ機構２４のロッド２４Ａに沿って水平移動するシリンダチューブ２４Ｂには、支点ピン２４Ｃが設けられる。そして、レバー２６の長孔にシリンダチューブ２４Ｂの支点ピン２４Ｃが挿入される。従って、シリンダチューブ２４Ｂの水平移動によって回転プレート２５の回転角度を変えることができる。

図３に示す例では、水平移動プレート２１に鉛直移動プレート２３が取付けられ、鉛直移動プレート２３に回転プレート２５が取付けられているが、取付順序が任意であることは言うまでもない。水平移動プレート２１、鉛直移動プレート２３及び回転プレート２５の各移動に伴って水平方向、鉛直方向及び回転方向に移動する位置には、第２の保持機構５が固定される。図３に示す例では、回転プレート２５に第２の保持機構５が固定されている。これにより、第２の保持機構５を平行移動及び回転移動させることができる。

第１の保持機構４及び第２の保持機構５は、ワークＷを保持する部分を除いて概ね同様な構造にすることができる。そこで、ここでは、第１の保持機構４の構造例について説明する。

図４は図１に示す第１の保持機構４の構成例を示す左側面図、図５は図４に示す第１の保持機構４の位置Ａ−Ａにおける断面図、図６は図４に示す第１の保持機構４のプレートを取外した状態における構成例を示す背面図である。

第１の保持機構４は、本体３０にワークＷの横断面の形状に対応する貫通孔３１を設けて構成される。図４に示す例では、左側のフランジＷ２が上下方向に設けられ、右側のフランジＷ２が上方向にのみ設けられたワークＷを保持できるようにウェブＷ１とフランジＷ２に沿った貫通孔３１が本体３０に設けられている。

各フランジＷ２を挟む貫通孔３１内の壁面は、ワークＷを曲げる成形型３２と、フランジＷ２を押さえる押さえ部材３３とによって形成される。すなわち、第１の保持機構４の本体３０には、ワークＷを曲げる成形型３２と、フランジＷ２を成形型３２に押付けることによってフランジＷ２を押さえる押さえ部材３３とが設けられる。図示された例では、２つのフランジＷ２に外側から接触する２つの成形型３２と、２つのフランジＷ２を内側から押さえつけるための３つの押さえ部材３３とが設けられている。

ワークＷを曲げる成形型３２は、本体３０に固定される。一方、フランジＷ２を押さえる各押さえ部材３３は、スライドできるように構成されている。具体的には、各押さえ部材３３は、本体３０に設けられた空隙内に配置され、脱落防止用の２枚のプレート３４によって保護される。

更に、各押さえ部材３３には、フランジＷ２の内側の面に押し当てられる面をフランジＷ２から引き離す方向に押し出すためのスプリング３５が設けられる。また、少なくとも一方のプレート３４には貫通孔が設けられ、各押さえ部材３３には、プレート３４の貫通孔に向かって徐々に幅が広くなる空隙を形成するテーパ面が形成される。各押さえ部材３３のテーパ面は、フランジＷ２から徐々に離れる方向に傾斜している。

そして、プレート３４の外側から、先端が次第に細くなるようにテーパしたかしめ部材３６をシリンダ機構３７で挿入し、各押さえ部材３３のテーパ面に押し当てることができる。かしめ部材３６もテーパ面も、押さえ部材３３のテーパ面に対応してフランジＷ２から徐々に離れる方向に傾斜している。

従って、シリンダ機構３７の駆動によってかしめ部材３６が押さえ部材３３側から引き抜かれた状態では、スプリング３５の伸長力によって押さえ部材３３がフランジＷ２から引き離される。一方、シリンダ機構３７の駆動によってかしめ部材３６が押さえ部材３３側に押し込まれると、かしめ部材３６のテーパ面が、押さえ部材３３のテーパ面に押し付けられる。その結果、スプリング３５が押し縮められ、押さえ部材３３をスライドさせてフランジＷ２の内側の面に押し当てることができる。これにより、ワークＷの各フランジＷ２を、成形型３２と押さえ部材３３で挟み込んで固定することができる。すなわち、第１の保持機構４でワークＷを保持することができる。

このように、押さえ部材３３のスライド動作によって、フランジＷ２が解放された状態でワークＷの長手方向における位置決めをした後に、フランジＷ２を固定することができる。同様に、第２の保持機構５でも、フランジＷ２が解放された状態でワークＷの長手方向における位置決めをした後に、フランジＷ２を固定することができる。

そして、第１の保持機構４及び第２の保持機構５でワークＷを保持した状態で、移動機構６の駆動によって第２の保持機構５を平行移動及び回転移動させることができる。これにより、第２の保持機構５の２次元の平行移動による第１の保持機構４を支点とするワークＷの曲げ加工と、第２の保持機構５の回転移動による第１の保持機構４を支点とするワークＷの捩り加工とを行うことができる。すなわち、第１の保持機構４でワークＷを固定し、第２の保持機構５を可動させることによって、ワークＷの長手方向に垂直な方向への曲げ加工及びワークＷの長手方向を中心とする捩り加工を行うことができる。

制御装置７は、位置決め機構３、第１の保持機構４、第２の保持機構５及び移動機構６に必要な制御信号を出力して制御する装置である。すなわち、制御装置７による位置決め機構３の制御によってワークＷの長手方向における位置決めを行うことができる。また、制御装置７による第１の保持機構４及び第２の保持機構５の制御によって、ワークＷの保持状態と解放状態とを切換えることができる。更に、制御装置７による移動機構６の制御によって、ワークＷの曲げ加工を行うことができる。

次に、第１の保持機構４に備えられる成形型３２及び押さえ部材３３の適切な形状及び硬度について説明する。

図７は、図４に示す第１の保持機構４に備えられる成形型３２及び押さえ部材３３並びに第１の保持機構４の成形型３２及び押さえ部材３３に対応して第２の保持機構５に備えられる保持部材の各形状を示す上面図である。

図７に示すように、第１の保持機構４には、ワークＷの２枚のフランジＷ２を挟み込んで保持するための２組の成形型３２及び押さえ部材３３が設けられる。他方、第２の保持機構５には、ワークＷの２枚のフランジＷ２を挟み込んで保持するための２つの保持部材４０が設けられる。第２の保持機構５の各保持部材４０は、第１の保持機構４と同様に、２つの押さえ部材４０Ａ、４０ＢでフランジＷ２を挟み込む構造となっている。

但し、第１の保持機構４には、ワークＷの曲げ加工における成形支点及び成形ラインを形成する成形型３２が設けられるのに対して、第２の保持機構５にはフランジＷ２を挟み込んで保持するための押さえ部材４０Ａ、４０Ｂのみが設けられる。すなわち、第２の保持機構５では、ワークＷが保持されるのみで、ワークＷの曲げ加工は成形支点を形成する第１の保持機構４側において行われる。

第２の保持機構５はワークＷの曲げ加工を行うために移動するため、押さえ部材４０Ａ、４０Ｂが移動したとしてもフランジＷ２が変形しないように押さえ部材４０Ａ、４０Ｂには十分な逃げが設けられる。具体的には、各押さえ部材４０Ａ、４０Ｂの両端には逃げとしてＲ面取りが設けられ、各押さえ部材４０Ａ、４０ＢにはワークＷのフランジＷ２が線状に接触するようになっている。換言すれば、各押さえ部材４０Ａ、４０ＢのフランジＷ２側の面は、凸状の曲面となっている。

一方、第１の保持機構４の成形型３２の第２の保持機構５側における端部のフランジＷ２側には、成形支点及び成形ラインを形成するＲ面取りされた面３２Ａが形成される。すなわち、成形型３２の第２の保持機構５側におけるＲ面取りされた面３２ＡをフランジＷ２に接触させることによってワークＷを曲げることができる。

第１の保持機構４は、フランジＷ２の曲げ加工の支点を形成する。このため、第１の保持機構４の成形型３２及び押さえ部材３３は、第２の保持機構５の押さえ部材４０Ａ、４０Ｂとは異なり、フランジＷ２を挟み込んで押さえる平坦な面を有する。すなわち、ワークＷのフランジＷ２は、成形型３２及び押さえ部材３３の平坦な面で挟み込まれることによって固定される。

そして、成形型３２のＲ面取りされた面３２Ａと平坦な面との境界を成形支点としてワークＷ全体の曲げ加工が行われる。このため、成形型３２のＲ面取りされた面３２Ａ上にフランジＷ２の成形ラインが形成される。従って、成形型３２のＲ面取りされた面３２Ａの形状は、ワークＷの曲げ加工後の品質に大きな影響を及ぼす。すなわち、成形型３２のＲ面取りされた面３２Ａの形状が不適切であると、曲げ加工後のワークＷに変形や成形痕が生じ、手作業による修正が必要となる。

そこで、成形型３２のＲ面取りされた面３２Ａの形状を様々な形状として実際にワークＷの曲げ加工試験を行った。具体的には、変化する半径でＲ面取りされた面３２Ａを有する成形型３２と、一定の半径でＲ面取りされた面３２Ａを有する成形型３２を製作した。半径が変化するＲ面取りを有する成形型３２としては、Ｒ１５０ｍｍとＲ２５０ｍｍの２つの半径を有するＲ面取りを滑らかに連結したダブルコンターを有する成形型３２と、Ｒ１５０ｍｍ、Ｒ２５０ｍｍ及びＲ５００の３つの半径を有するＲ面取りを滑らかに連結したトリプルコンターを有する成形型３２を製作した。

但し、一定の半径でＲ面取りした成形型３２及び複数の半径でＲ面取りした成形型３２のいずれについても、末端部には典型的な機械部品に設けられる面取りと同様な、成形面として機能しないＲ５ｍｍの面取りを施した。

成形型３２のＲ面取りの形状を変えてワークＷの曲げ加工試験を行った結果、一定の半径でＲ面取りを施した方が、複数の半径でＲ面取りを施すよりも、曲げ加工後におけるワークＷの変形量が少なくなることが確認された。これは、一定の半径でＲ面取りされた成形型３２の場合、Ｒ面取りされた面３２Ａのどの位置に成形ラインが形成されても、ワークＷの曲げ量が一定になり、内部応力がより均一になるためであると考えられる。従って、成形型３２の成形面を形成するＲ面取りは、半径を一定として設けることが好適である。

更に、成形型３２のＲ面取りの半径を変えてワークＷの曲げ加工試験を行った結果、Ｒ３５０ｍｍ以上Ｒ６５０ｍｍ以下の一定の半径でＲ面取りを施すことが好適であることが確認された。具体的には、Ｒ面取りの半径がＲ３５０ｍｍよりも小さいと曲げ量が大きくなり、フランジＷ２の一方の面に引張応力が生じ、他方には圧縮応力が生じる。その結果、曲げ加工後におけるワークＷに皺等の成形痕が残りやすくなる。逆にＲ面取りの半径がＲ６５０ｍｍよりも大きいと曲げ量が不十分となり、曲げ加工自体が困難となる。従って、成形痕を残さずにワークＷの曲げ加工を行うためには、Ｒ３５０ｍｍ以上Ｒ６５０ｍｍ以下の一定の半径でＲ面取りを施すことが適切である。

また、Ｒ面取りされた面３２Ａの端部に形成される成形支点と、成形型３２の第２の保持機構５側における端面との間における距離を、５０ｍｍ以上７０ｍｍ以下にすることが適切であることも確認された。これは、成形型３２に、Ｒ面取りされた面３２Ａとして十分な広さの成形面を形成するためである。

一方、図示されるように、ワークＷを左右に曲げることができるように、２つの成形型３２を第１の保持機構４に設ける場合には、ワークＷを曲げる際に外側のフランジＷ２が押さえ部材３３に押し当てられることになる。

そこで、押さえ部材３３の第２の保持機構５側における端部のフランジＷ２側に、ワークＷとの干渉を回避するための逃げ３３Ａを設けることが望ましい。これにより、曲げ加工の支点が形成されない側のフランジＷ２への不要な圧力の付与を回避することができる。押さえ部材３３の逃げ３３Ａは、Ｒ面取りによって設けることができる。実際にＲ面取りを押さえ部材３３に設けて曲げ加工試験を行った結果、押さえ部材３３に逃げ３３Ａを設けない場合に比べて曲げ加工後におけるワークＷへの成形痕の軽減に寄与することが確認された。また、成形型３２のＲ面取りと同様に、Ｒ３５０ｍｍ以上の半径でＲ面取りを施すことにより押さえ部材３３に逃げ３３Ａを設けることが、一層の圧痕の低減に繋がることが確認された。

また、フランジＷ２の板厚が一定でない場合もある。そのような場合には、ワークＷを長手方向に送り込む際に、成形型３２又は押さえ部材３３の、第２の保持機構５と逆側における端部にフランジＷ２が干渉する恐れがある。そこで、成形型３２又は押さえ部材３３の、成形面側と逆側の端部におけるフランジＷ２との接触によるワークＷへの圧痕が生じないように、成形型３２及び押さえ部材３３の少なくとも一方の、第２の保持機構５と逆側における端部のフランジＷ２側に、ワークＷとの干渉を回避するための逃げ３２Ｂ、３３Ｂを設けることが望ましい。

図示された例では、成形型３２及び押さえ部材３３の双方のフランジＷ２側かつ第２の保持機構５と逆側の端部に、Ｒ５ｍｍ程度の通常の面取りにＲ５０ｍｍ程度のＲ面取りを合成することによってそれぞれフランジＷ２との干渉を回避するための逃げ３２Ｂ、３３Ｂが設けられている。

ワークＷの曲げ加工後における品質に影響を与える要因としては、上述したような成形型３２及び押さえ部材３３の形状の他、成形型３２の硬度が挙げられる。通常の曲げ成形用の金型は、成形対象となるワークに打痕が生じないようにワークの硬度と同程度の硬度を有する材料で構成される。

ストリンガー等の曲げ成形の対象となる航空機部品は、アルミニウム合金で構成される。従って、ワークＷと成形型３２との接触によってワークＷに打痕が発生しないようにする観点からは、成形型３２をアルミニウム合金で構成することが望ましいことになる。このため、従来のストリンガー用の成形装置では、ブリネル硬度が４５ＨＢのアルミニウム合金（Ａ２０１７Ｐ−Ｆ）で構成された成形型を用いて曲げ成形を行っていた。

しかしながら、ストリンガーのように極めて特殊な構造を有するワークＷの曲げ加工を行う場合には、曲げ加工後における変形量の軽減が重要な課題となる。そこで、曲げ加工後におけるワークＷの変形量の一層の低減化を図るために、敢えて、アルミニウム合金よりも遥かに硬度が大きいスチールを用いて成形型３２を試作した。具体的には、ブリネル硬度が２００ＨＢの炭素鋼（Ｓ５５Ｃ）、ブリネル硬度が２８６ＨＢのプリハードン鋼（ＨＰＭ−７）及びブリネル硬度が３７１ＨＢのプリハードン鋼（ＮＡＫ５５）で構成される成形型３２を用いてワークＷの曲げ加工試験を行った。

その結果、スチール製の成形型３２を用いると、アルミニウム合金製の成形型３２を用いる場合に比べて曲げ加工後におけるワークＷの圧痕及び変形量が減少することが確認された。特に、ブリネル硬度が２８６ＨＢのプリハードン鋼（ＨＰＭ−７）製の成形型３２を用いた場合に、ワークＷの圧痕及び変形量の減少が顕著であった。

従って、アルミニウム又はアルミニウム合金のワークＷの曲げ加工を行う場合には、曲げ加工用の硬度として少なくとも２００ＨＢ以上３７１ＨＢ以下の硬度を有する成形型３２を用いれば、曲げ加工後におけるワークＷの圧痕及び変形量を減少させることができるということになる。

つまり、ストリンガーのように曲げ加工後における圧痕及び変形量の低減が重要となる曲げ加工の場合には、ワークＷの硬度よりも硬い硬度を有する材料で成形型３２を構成することが望ましいということになる。すなわち、成形型３２の硬度が工具鋼の硬度のように極端に大きい硬度でなければ、ワークＷには圧痕が殆ど発生しない。このため、ワークＷの変形防止のためには、アルミニウムよりも硬度が大きいスチール製の成形型３２を使用して曲げ加工を行う方が良いということになる。

（動作及び作用）
次に成形装置１を用いたワークＷの成形方法について説明する。

まず、ウェブＷ１とフランジＷ２とを有するワークＷが位置決め機構３、第１の保持機構４及び第２の保持機構５の貫通孔に挿入される。次に、制御装置７による制御下において位置決め機構３がレール８に沿って所定の位置まで移動する。これにより、ワークＷの長手方向における位置決めを行うことができる。

次に、制御装置７による制御下において第１の保持機構４の各押さえ部材３３が成形型３２側に押し当てられる。この結果、ワークＷの各フランジＷ２が、対応する成形型３２と押さえ部材３３とによって挟持される。これにより、位置決め機構３によって位置決めされたワークＷが、長手方向の第１の位置において第１の保持機構４により保持される。

一方、制御装置７による制御下において第２の保持機構５の各保持部材４０を構成する押さえ部材４０Ａ、４０Ｂの一方が他方側に押し当てられる。この結果、ワークＷの各フランジＷ２が、対応する押さえ部材４０Ａ、４０Ｂによって挟持される。これにより、位置決め機構３によって位置決めされたワークＷが、第１の位置と異なる長手方向の第２の位置において第２の保持機構５により保持される。

次に、制御装置７による制御下において移動機構６が第２の保持機構５を、ワークＷの曲げ方向に合わせて移動させる。すなわち、第２の保持機構５で保持されたワークＷの第２の位置を移動させ、第１の保持機構４で保持されたワークＷの第１の位置を支点とするワークＷの曲げ加工が行われる。

ワークＷの曲げ加工が完了すると、制御装置７による制御下において第１の保持機構４の各押さえ部材３３が成形型３２側から引離される。同様に、制御装置７による制御下において第２の保持機構５の各保持部材４０を構成する押さえ部材４０Ａ、４０Ｂの一方が他方側から引離される。これにより、第１の保持機構４及び第２の保持機構５によるワークＷの保持状態が解除される。

次に、制御装置７による制御下において位置決め機構３がレール８に沿って次の位置まで移動する。そして、長手方向の新たな位置において同様にワークＷの曲げ加工が行われる。長手方向の全ての位置においてワークＷの曲げ加工が完了すると、曲げ加工が施された被成形品を得ることができる。すなわち、被成形品を製造することができる。

被成形品は、ワークＷの硬度よりも硬い硬度を有し、かつ一定の半径又は変化する半径でＲ面取りされた成形型３２の面３２ＡをフランジＷ２に接触させることによって曲げられている。このため、被成形品の圧痕及び変形量を減らすことができる。

つまり以上のような成形装置１及び成形方法は、ウェブＷ１とフランジＷ２とを有するワークＷの曲げ加工を行うための成形型３２の成形面における形状及び硬度を適切に決定することによって、曲げ加工後におけるワークＷの圧痕及び変形量を低減できるようにしたものである。

（効果）
以上のような成形装置１及び成形方法によれば、ウェブＷ１とフランジＷ２とを有するワークＷの曲げ成形を好適な条件で自動的に行うことができる。このため、曲げ加工後におけるワークＷの圧痕及び変形量を飛躍的に減少させることができる。その結果、従来行われていた、成形後のワークＷに生じた変形の手加工による修正作業を低減又は不要にすることができる。

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１...成形装置、２...テーブル、３...位置決め機構、４...第１の保持機構、５...第２の保持機構、６...移動機構、７...制御装置、８...レール、２０...シリンダ機構、２１...水平移動プレート、２２...シリンダ機構、２３...鉛直移動プレート、２４...シリンダ機構、２４Ａ...ロッド、２４Ｂ...シリンダチューブ、２４Ｃ...支点ピン、２５...回転プレート、２６...レバー、３０...本体、３１...貫通孔、３２...成形型、３２Ａ...Ｒ面取りされた面、３２Ｂ...逃げ、３３...押さえ部材、３３Ａ，３３Ｂ...逃げ、３４...プレート、３５...スプリング、３６...かしめ部材、３７...シリンダ機構、４０...保持部材、４０Ａ，４０Ｂ...押さえ部材、Ｗ...ワーク、Ｗ１...ウェブ、Ｗ２...フランジ

Claims

ウェブとフランジとを有する素材の長手方向における位置決めを行う位置決め機構と、
前記素材を前記長手方向の第１の位置において保持する第１の保持機構と、
前記素材を前記第１の位置と異なる前記長手方向の第２の位置において保持する第２の保持機構と、
前記第２の保持機構を移動させることによって前記第１の保持機構を支点とする前記素材の曲げ加工を行う移動機構とを備え、
前記第１の保持機構は、
前記フランジを挟み込んで押さえるための平坦な面と、前記第２の保持機構側における端部の前記フランジ側において一定の半径でＲ面取りされた面とを有し、前記平坦な面及び前記Ｒ面取りされた面を前記フランジに接触させることによって、前記Ｒ面取りされた面と前記平坦な面との境界を成形支点として前記Ｒ面取りされた面上に成形ラインが形成されるように前記素材を曲げる成形型と、
前記成形型の前記平坦な面との間で前記フランジを挟み込んで押さえるための平坦な面を有し、前記フランジを前記成形型に押付けることによって前記フランジを押さえる押さえ部材と、
を有する成形装置。
ウェブとフランジとを有するアルミニウム又はアルミニウム合金から成る素材の長手方向における位置決めを行う位置決め機構と、
前記素材を前記長手方向の第１の位置において保持する第１の保持機構と、
前記素材を前記第１の位置と異なる前記長手方向の第２の位置において保持する第２の保持機構と、
前記第２の保持機構を移動させることによって前記第１の保持機構を支点とする前記素材の曲げ加工を行う移動機構とを備え、
前記第１の保持機構は、
前記フランジを挟み込んで押さえるための平坦な面と、前記第２の保持機構側における端部の前記フランジ側において一定の半径又は変化する半径でＲ面取りされた面とを有し、前記平坦な面及び前記Ｒ面取りされた面を前記フランジに接触させることによって、前記Ｒ面取りされた面と前記平坦な面との境界を成形支点として前記Ｒ面取りされた面上に成形ラインが形成されるように前記素材を曲げる成形型であって前記素材の硬度よりも硬い２００ＨＢ以上３７１ＨＢ以下の硬度を有する材料で構成される成形型と、
前記成形型の前記平坦な面との間で前記フランジを挟み込んで押さえるための平坦な面を有し、前記フランジを前記成形型に押付けることによって前記フランジを押さえる押さえ部材と、
を有する成形装置。
前記成形型は、３５０ｍｍ以上６５０ｍｍ以下の一定の半径でＲ面取りされた面を有する請求項１又は２記載の成形装置。
前記成形支点と、前記成形型の前記第２の保持機構側における端面との間における距離を、５０ｍｍ以上７０ｍｍ以下にした請求項１乃至３のいずれか１項に記載の成形装置。
前記押さえ部材の、前記第２の保持機構側における端部の前記フランジ側に、前記素材との干渉を回避するための逃げを設けた請求項１乃至４のいずれか１項に記載の成形装置。
前記押さえ部材の、前記第２の保持機構側における端部の前記フランジ側に、３５０ｍｍ以上の半径でＲ面取りを施すことにより前記逃げを設けた請求項５記載の成形装置。
前記成形型及び前記押さえ部材の少なくとも一方の、前記第２の保持機構と逆側における端部の前記フランジ側に、前記素材との干渉を回避するための逃げを設けた請求項１乃至６のいずれか１項に記載の成形装置。
ウェブとフランジとを有する素材の長手方向における位置決めを行うステップと、
前記素材を前記長手方向の第１の位置において保持するステップと、
前記素材を前記第１の位置と異なる前記長手方向の第２の位置において保持するステップと、
前記第２の位置を移動させて前記第１の位置を支点とする前記素材の曲げ加工を行うことによって被成形品を製造するステップとを有し、
成形型の平坦な面と押さえ部材の平坦な面との間で前記フランジを挟み込んで押さえ、前記成形型の一定の半径でＲ面取りされた面を前記フランジに接触させることによって前記Ｒ面取りされた面と前記成形型の前記平坦な面との境界を成形支点として前記Ｒ面取りされた面上に成形ラインが形成されるように前記素材を曲げる成形方法。
ウェブとフランジとを有するアルミニウム又はアルミニウム合金から成る素材の長手方向における位置決めを行うステップと、
前記素材を前記長手方向の第１の位置において保持するステップと、
前記素材を前記第１の位置と異なる前記長手方向の第２の位置において保持するステップと、
前記第２の位置を移動させて前記第１の位置を支点とする前記素材の曲げ加工を行うことによって被成形品を製造するステップとを有し、
成形型の平坦な面と押さえ部材の平坦な面との間で前記フランジを挟み込んで押さえ、前記素材の硬度よりも硬い２００ＨＢ以上３７１ＨＢ以下の硬度を有し、かつ一定の半径又は変化する半径でＲ面取りされた前記成形型の面を前記フランジに接触させることによって前記Ｒ面取りされた面と前記成形型の前記平坦な面との境界を成形支点として前記Ｒ面取りされた面上に成形ラインが形成されるように前記素材を曲げる成形方法。