JP7276758B2 - 金型および金型を用いた加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状のワークから管状に曲げ加工するための金型および金型を用いた加工方法に関する。

従来、この種の金型の加工方法としては、ワークをＵ字状に加工する第１工程とＵ字状に加工したワークをＯ字状に加工する第２工程とを備えたＵＯ曲げ加工方法が知られている。この加工方法は、溝が形成されたダイス（固定部）の上にワークとしての金属板材を載置し、上方からポンチ（可動部）を用いて押圧する方法である（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１は、板材を凹型の半円筒形面を有する下型に載置し、板材を凸型半円筒形面を有する上型で押して、Ｕ字状に成形する加工方法を開示している。
また、特許文献２は、凸部を有するパンチと凹部を有するダイとにより成形する際に、制御装置によりパンチ側へ鋼板を押し付けて圧力を加えながら成形する装置を開示している。

特開昭５８－１０７２２０号 特開２００４－１９５５０４号

近年、アルミニウム等の金属とセラミック等とからなる板状の金属基複合材を曲げ加工して形成される曲げ加工品が知られている。このような金属基複合材のうち、特にアルミニウムとセラミックとから構成される複合材は、ワークの延展性が低いという特性を有している。このため、従来の加工方法により曲げ加工を行うと、曲げた箇所の外側に引っ張り応力（以下、張力ともいう）が作用して、破断、亀裂が発生し易かった。また、曲げた箇所の内側には、圧縮力が加わり易く、しわ等が発生し易かった。

このような金属基複合材（ワーク）をＵ字状に加工する場合、特許文献１に記載されている加工方法では、上方のポンチでワークを加圧する際にワークの曲げ起点から外側の側面に沿って発生した張力により、ワークが破断してしまうおそれがあった。
また、特許文献２に記載されている加工方法では、下方からの押圧により上下のパンチでワークを抑え込みながら加工することができるが、ダイの凹部端面がアール状の面でないため、ワークの曲げ起点から生じる張力がこの隙間に逃げ込み易く、ワークが破断し易いといった課題があった。

そこで、本発明は、このような課題を解決するために創作されたものであり、曲げ加工を行う際のワークの破断やしわの発生を抑制することができる金型および金型を用いた加工方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る金型は、板状のワークを曲げ加工するための金型であって、前記ワークが載置される下型と、前記ワークを前記下型に向けて押圧する押圧面が形成された上型とを備えている。前記下型は、前記上型の移動方向と同方向にスライド可能な下側可動部と、前記下側可動部を下方から弾性支持する反力発生部材と、前記下側可動部の両側部に位置する受け部材と、を備えている。前記押圧面は、前記下型に向けて凸となる断面円弧状を呈するとともに、前記ワークの長手方向に沿って延在している。前記押圧面の下端部の最大押し込み位置は、前記下型の上面から前記ワークの内径仕上げ寸法分下がった位置よりも深い位置である。前記受け部材の内縁部は、前記押圧面の半径よりも小さい半径のアール状である。

本発明では、上型を下方へ向けて移動させ、ワークを押圧面によって押圧すると、上下方向からワークに圧縮力をかけながら下型にワークが押し付けられＵ字状の曲げ加工が行われる。この際、押圧面の下端部が、下型の上面から前記ワークの内径仕上げ寸法分下がった位置よりも深い位置まで押し込まれるので、断面円形状の押圧面に沿ってＵ字状に折り曲げられる範囲の全体に亘ってワークが抱き込まれるように固定され、ワークの滑りやズレが防止されながらワークに十分な応力が加えられる。これにより、曲げ加工を行う際のワークの破断やしわの発生を抑制することができる。
また、受け部材の内縁部が、押圧面の半径よりも小さい半径のアール状であるので、曲げ加工時の応力の集中を緩和することができる。

また、前記反力発生部材は、ガススプリングであることが好ましい。ガススプリングを用いることで、バネ等の他の反力発生部材を用いた場合に比べて初期反力が強く、上型と下型とによりワークを強固に保持することができる。したがって、断面円形状の押圧面に沿ってワークが抱き込まれるように強固に保持され、ワークの滑りやズレが防止されながらワークに十分な応力が加えられる。したがって、成形性が高まる。

また、前記反力発生部材が前記下型の長手方向に沿って複数個配列されていることが好ましい。このように構成することで、ワークが長尺状を呈していても、長手方向で均一な反力を生じさせて、長手方向の各部分で同様の曲げ加工を行うことができる。そして、ガススプリングを下型の長手方向に沿って複数個、配置することにより、ワークの長手方向寸法に適応した長さの金型を構成することができる。

また、前記反力発生部材は、反力の大きさを調整可能であることが好ましい。このように構成することで、ワークの大きさや強度、上型の押圧力等に応じて、適宜、必要とされる反力を設定して、曲げ加工に必要とされる曲げ応力に対して十分な反力を発生させることができる。

また、前記下側可動部は、前記上型の前記押圧面に対向する湾曲凹状の押圧受面を備えており、前記押圧受面の径寸法と前記上型の前記押圧面の径寸法との差は、前記ワークの厚み寸法よりも小さいことが好ましい。このように構成することで、上下方向からワークに圧縮力を好適にかけながら下型にワークが押し付けられるようになり、断面円形状の押圧面に沿ってワークが抱き込まれるように強固に保持される。したがって、成形性が向上する。

また、前記上型の前記押圧面は、前記下型の長手方向に沿って延在する円筒状の芯金部材で形成されていることが好ましい。このように構成することで、押圧面を容易に形成できる。また、芯金部材を着脱可能に構成することで、ワークの板厚寸法に応じて外径の異なる芯金部材を簡単に設置できる。

また、前記下側可動部は、前記受け部材の内側に収容されており、その可動範囲は、前記反力発生部材の最大ストローク距離と同等であることが好ましい。このように構成することで、反力発生部材のフルストローク後にワークに向けて上型をさらに押し込むという加工が可能となり、ワークの成形性が向上する。

また、前記下側可動部及び前記受け部材の縁部の表面には、硬質クロムめっき層が形成されていることが好ましい。このように構成することで、金型の摩耗を防止できる。

また、加工方法は、前記下型に前記ワークをセッティングする工程と、前記上型で前記ワークを押圧する工程と、前記反力発生部材の反力で前記上型の移動方向と逆方向へ前記ワークを付勢しながら、前記下側可動部及び前記上型を下方に進行させる工程と、を備えることが好ましい。

また、加工方法は、保護シートで保護した前記ワークを前記下型にセッティングする工程と、前記上型で前記ワークを押圧する工程と、前記反力発生部材の反力で前記上型の移動方向と逆方向へ前記ワークを付勢しながら、前記下側可動部及び前記上型を下方に進行させる工程と、を備えることが好ましい。

また、加工方法は、前記金型を用いた加工を施したＵ字状部材を、さらにＯ字状に曲げ加工を行い、管材に仕上げる工程を備えることが好ましい。

本発明によれば、曲げ加工を行う際のワークの破断やしわの発生を抑制することができる金型および金型を用いた加工方法が得られる。

本発明の一実施形態に係る金型及び金型を用いた加工方法が適用される金型周りの全体構成を示す斜視図である。 金型のうち下型を示す平面図である。 下型を図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う断面で示した全体構成の側面図である。 Ｕ字曲げ加工時の様子を示した縦断面図である。 Ｕ字曲げ加工時の要部を示した拡大縦断面図である。 Ｕ字曲げ加工時にワークを下型にセッティングする工程を示した工程図である。 Ｕ字曲げ加工時に上型でワークを押圧する工程を示した工程図である。 Ｕ字曲げ加工時に上型でワークを押圧する工程を示した工程図である。 Ｕ字曲げ加工時に反力発生部材がフルストロークした状態を示した工程図である。 Ｕ字曲げ加工時に上型を退避させる状態を示した工程図である。 Ｏ字曲げ加工時の様子を示した縦断面図である。 Ｏ字曲げ加工時にＵ字状部材をＯ字下型にセッティングする工程を示した工程図である。 Ｏ字曲げ加工時にＯ字上型をＵ字状部材に向けて下方に進行させる工程を示した工程図である。 Ｏ字曲げ加工時にＯ字上型をＵ字状部材に向けて下方に進行させる途中の工程を示した工程図である。 Ｏ字曲げ加工時にＵ字状部材からＯ字状の管材に加工された状態を示した工程図である。 Ｏ字曲げ加工時にＯ字上型を退避させる状態を示した工程図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は実施形態の曲げ加工機１に用いられる金型１０を示す斜視図である。以下では、第１に、ワーク１００をＵ字状部材１１０に加工する金型１０及び加工方法について説明し、第２に、Ｕ字状部材１１０を管材１２０に加工する金型１０Ａ及び加工方法について説明する。

金型１０は、板状ワーク１００をＵ字状に曲げ加工するものである。金型１０は、ワーク１００を載置する下型２０と、ワーク１００を押圧する上型３０とを備えている。

加工の対象となるワーク１００は、図５に示すように、コア部１０１と、コア部１０１の表裏に設けられたスキン部１０２，１０２とから主に構成されている。コア部１０１は、アルミニウム粉末およびタングステン粉末、酸化ガドリニウム粉末もしくは、ホウ素（Ｂ４Ｃ）の混合材によって構成されることにより、放射線もしくは中性子線の遮蔽性能を有している。コア部１０１（ワーク１００）は、加工前においては平板状を呈する（図６Ａ参照）。このような複合材は、アルミニウム合金と比較して延展性が低いという特性を有している。

スキン部１０２は、コア部１０１の表裏面を略全面に亘り、それぞれ覆うように設けられている。スキン部１０２は、延展性の良好なアルミニウム合金によって構成されている。各スキン部１０２は、コア部１０１と比較して厚さ方向の寸法がそれぞれ小さくなるように形成されている。

上型３０は、図示しない駆動機構によって、上下に移動可能に構成されている。上型３０は、断面凹状の下端部３０ａ（図５参照）を有する基部３８と、基部３８の下端部３０ａに取り付けられた芯金部材３１とを備えている。芯金部材３１は、下型２０に対向する押圧面３２を備えている。芯金部材３１は、上型３０の長手方向（ワーク１００の延在方向）に延びる円筒状の部材である。芯金部材３１は、図４に示すように、上型３０の長手方向に間隔を空けて配置された複数の取付ボルト３３（図では１本のみ図示）によって、基部３８の下端部３０ａに固定されている。芯金部材３１は、各取付ボルト３３による螺合により着脱可能である。例えば、異なる外径の芯金部材３１に変更することによって、ワーク１００から形成される管材の仕上がり内径（外径）を変更することができる。

押圧面３２は、下型２０に向けて凸となる断面円弧状を呈しており、ワーク１００の長手方向に沿って延在している。図５に示すように、このような押圧面３２の下端部３２ａの最大押し込み位置Ｐ１は、下型２０の上面２０ａからワーク１００の内径仕上げ寸法Ｌ１分、下がった位置Ｐ２よりも深い位置である。つまり、下型２０の上面２０ａからの押圧面３２の押し込み寸法Ｌ２は、ワーク１００の内径仕上げ寸法Ｌ１よりも大きく設定されている。

上型３０は、上方に退避した準備位置では、下型２０を構成する受け部材５４の上面部５４ａ（図５参照）よりも上方に位置し、上型３０と受け部材５４との間には、ワーク１００を載置可能な所定の空間が確保される。また、上型３０は、下方に進行した押圧位置では、押圧面３２が下型２０の受け部材５４，５４の内側に近接し、その後、受け部材５４，５４の間に挿入されるように構成されている。

下型２０は、図１，図４に示すように、台座部４０に固定される載置部５０と、下側可動部６０と、下側可動部６０を下方から支持する反力発生部材としてのガススプリング７０とを備えている。このうち、載置部５０には、長手方向Ａ（図１参照）に沿って凹状の溝部５２が形成されている。溝部５２の両側には、受け部材５４，５４が収容されている。そして、受け部材５４，５４は、両側部から載置部５０に挿入される複数のボルト５６によって載置部５０に着脱可能に固定されている（図４参照）。

受け部材５４は、下側可動部６０を挟んで対向している。各受け部材５４の内縁部５４ｂは、芯金部材３１の半径Ｌ１／２よりも小さい半径のアール状（円筒面状）に形成されている（図５参照）。

下側可動部６０は、受け部材５４，５４の間で上下方向にスライド可能に設けられている。下側可動部６０は、図５に示すように、上型３０の押圧面３２に対向する湾曲凹状の押圧受面６２を備えている。押圧受面６２の半径Ｌ３は、押圧面３２の半径Ｌ１／２以上となるように設定されている。本実施形態では、押圧受面６２の半径Ｌ３と上型３０の押圧面３２の半径Ｌ１／２との差（Ｌ３－Ｌ１／２）が、ワーク１００の厚み寸法Ｌ４よりも小さく設定されている。

押圧受面６２の両端部６２ｆ，６２ｆの断面形状は、上向きに凸となる弧状を呈している。この端部６２ｆの半径ｒ３は、受け部材５４の内縁部５４ｂの半径ｒ４よりも小さくなるように（ｒ３＜ｒ４）設定されている。このようにすると、下側可動部６０の端部６２ｆと受け部材５４の内縁部５４ｂとワーク１００との三部材にて挟まれて形成される空間部分を小さくすることができる。これにより、ワーク１００に生じる引っ張り圧を小さくすることができ、割れを抑制することができる。

また、下側可動部６０は、図４に示すように、最下端部まで進行した状態で、下型２０の底部２０ｅに当接するようになっている。つまり、下側可動部６０は、下型２０の底部２０ｅに当接して、下方への進行が規制されるようになっている。下側可動部６０の可動範囲は、ガススプリング７０の最大ストローク距離と同等に設定されている。

ガススプリング７０は、図２または図３に示すように、下側可動部６０の直下で、下型２０の長手方向Ａ（ワーク１００の延在方向）に沿って所定の間隔を空けて一列となるように複数個、ここでは７個、配列されている。
各ガススプリング７０は、シリンダ７１とピストン７２とを有している。そして、ピストン７２は、シリンダ７１内に充填されたガスの圧力に応じて、反力を調整可能に構成されている。充填されるガスとしては、例えば窒素ガスを用いている。なお、ガスとしてはこれに限られることはなく他の種類のガスまたはこれらの混合ガスを用いてもよい。

ピストン７２の上端面７３は、図４に示すように、下側可動部６０の最下端部の下面６１に当接している。そして、ガススプリング７０は、下方から下側可動部６０を弾性支持するように構成されている。

次に、金型１０を用いたＵ字状部材１１０の加工方法について、図６Ａ～図６Ｅに示す各工程に沿って説明する。
初めに、ワーク１００の下面に、保護フィルム１０３を貼付する。保護フィルム１０３は、図６Ａに図示し、他の図では省略する。図６Ａはワーク１００を下型２０にセッティングする工程を示している。この工程では、図６Ａに示すように、貼付した保護フィルム１０３が下側となるように、ワーク１００を下型２０の上面に載置する。なお、下型２０には、予め位置決め用治具８０をボルト８１によって固定しておく。このようにすると、ワーク１００の位置決めを容易に行うことができる。位置決め用治具８０を用いることで、下型２０の幅方向（短手方向）の中心部にワーク１００の幅方向（短手方向）の中心部を容易に位置決めすることができる。したがって、管材の成形性に優れるとともに加工精度が向上する。保護フィルムを貼付した面を下型２０へ当接させることで、曲げ加工時にワーク１００に傷が付くのを防止できる。

ワーク１００を下型２０の上面に載置すると、下側可動部６０の両端部６２ｆ，６２ｆと、受け部材５４，５４の上面部５４ａ，５４ａが、ワーク１００の下面に当接する。なお、上型３０は退避位置にあり、図中の記載を省略している。

図６Ｂ～図６Ｄは上型３０でワーク１００を押圧する工程を示した工程図である。この工程では、図６Ｂに示すように、上型３０を下方に進行させて、芯金部材３１の押圧面３２でワーク１００を押圧する。この場合、上型３０の押圧面３２は、ワーク１００を上面側から押圧して、下側可動部６０の押圧受面６２との間にワーク１００を挟持する。このとき、ガススプリング７０は、上型３０の押圧力を受けて下方に移動し始める。

上型３０をさらに下方に進行させると、図６Ｃに示すように、上型３０の進行に伴って、ワーク１００の両側部分が芯金部材３１と受け部材５４，５４の間で立ち上がるように折り曲げられつつ、ワーク１００の中央部周りが芯金部材３１の押圧面３２に沿って周方向にさらに抱き込まれるように徐々に折り曲げられる。これにより、急激な張力を発生させる変形が抑制されつつ、押圧受面６２と押圧面３２との湾曲形状に倣いながら、ワーク１００が曲げ変形する。つまり、曲げ変形に伴い、下側可動部６０の押圧受面６２が当接している部分を中心としてワーク１００が板厚方向に圧縮される。このため、ワーク１００の下面側表面のスキン部１０２は、隣接するコア部１０１の素材とともに延展方向に移動して、張力を軽減することが出来る。したがって、ワーク１００は、曲げ加工の変形に伴う張力が緩和されるため、下面側でのワーク１００の破断が抑制される。また、ワーク１００は、上面側での圧縮力が緩和されて、しわの発生が抑制される。

このように、上型３０を下方に進行させる間は、ガススプリング７０の反力が常に下側可動部６０に与えられている。このため、上型３０の下方への移動方向と逆方向である上方へ向けてワーク１００は常に付勢されている。ここで、ガススプリング７０は、バネなどの他の反力機構よりも初期反力が比較的強い。このため、下型２０と上型３０との間にワーク１００が強固に保持される状態となる。すなわち、下型２０に設置したワーク１００を上型３０で加圧する際、下型２０からの反力を利用してワーク１００を拘束している。これにより、ワーク１００には、上型３０で押し付けられた時点から下側可動部６０が最下点に到達するまでの間、板厚方向の圧縮力が加えられている。この圧縮力により、金型１０とワーク１００との間の滑りが抑制され、押圧受面６２が当接している部分に沿う方向の張力が軽減される。

また、曲げ加工時にワーク１００を上下方向から拘束した状態が維持されるので、曲げ起点がワーク１００の下面に沿って移動し、ワーク１００上に発生する曲げ応力の一極集中が防止される。つまり、曲げ加工の初期の段階におけるワーク１００の曲げ起点は、押圧面３２がワーク１００の上面に当接する箇所とワーク１００が各受け部材５４，５４の内縁部５４ｂ，５４ｂに接触した箇所となる。ワーク１００が拘束された状態で、上型３０及び下側可動部６０が下方へスライド移動すると、ワーク１００が内縁部５４ｂに接触している箇所が、内縁部５４ｂ上を下側へ移動し、ワーク１００上に発生する曲げ応力の一極集中が防止されることとなる。

また、各受け部材５４，５４の内縁部５４ｂ，５４ｂは、芯金部材３１の半径Ｌ１／２よりも小さい半径のアール状（円筒面状）に形成されているので、内縁部５４ｂ，５４ｂに対するワーク１００の接触面積を確保しつつ、内縁部５４ｂ上をワーク１００が下側へスムーズに移動する。これにより、Ｕ字状に折り曲げられる範囲の全体に亘ってワーク１００が芯金部材３１に徐々に抱き込まれ、ワーク１００の滑りやズレが防止されながらワーク１００に十分な応力が加えられる。つまり、曲げが徐々に進行し、ワーク１００が急激に折り曲げられることが防止されている。

その後、図６Ｄに示すように、上型３０をさらに下方に進行させて、下側可動部６０の最下端部の下面６１を下型２０の底部２０ｅに当接させる。本実施形態では、図５に示すように、押圧面３２の下端部３２ａの最大押し込み位置Ｐ１が、下型２０の上面２０ａからワーク１００の内径仕上げ寸法Ｌ１分、下がった位置Ｐ２よりも深い位置まで押し込んでいる。これにより、断面円形状の押圧面３２に沿ってＵ字状に折り曲げられる範囲の全体に亘ってワーク１００が抱き込まれるように固定され、ワーク１００の滑りやズレが防止されながらワーク１００に十分な応力が加えられる。なお、下型２０の内側に芯金部材３１の全体が挿入された状態になる。

その後、この当接させた状態から上型３０で芯金部材３１をさらに下方に押圧する。つまり、ワーク１００に追加の荷重をかけて成形性を高める。これにより、所望のＵ字状に折り曲げられたＵ字状部材１１０が得られる。

図６Ｅは、上型３０を上方へ移動させて退避位置とする工程を示している。上型３０を上方へ移動させると、下型２０と上型３０との間に間隙が形成される。下型２０の下側可動部６０には、上型３０による押圧力が作用しなくなるので、ガススプリング７０の反力が、ワーク１００を台座部４０から持ち上げる力として作用する。したがって、上型３０を退避させることにより、Ｕ字曲げ加工されたワーク１００を曲げ加工機１から容易に取り出すことができる。

次に、Ｕ字状部材１１０を管材１２０に加工する金型１０Ａ及び加工方法について説明する。
金型１０Ａは、図７に示すように、Ｕ字状部材１１０をＯ字状に曲げ加工するものである。金型１０Ａは、Ｕ字状部材１１０を載置するＯ字下型２０Ａと、Ｕ字状部材１１０を押圧するＯ字上型３０Ａとを備えている。

Ｏ字上型３０Ａは、図示しない駆動機構によって、上下に移動可能に構成されており、基部３７と、基部３７に取り付けられる押圧部材３５とを備えている。押圧部材３５には、図７に示すように、下部に断面凹状の押圧面３０ｇが形成されている。押圧部材３５は、基部３７の長手方向に間隔を空けて配置された複数の取付ボルト３４（図では１本のみ図示）によって、基部３７に固定されている。押圧部材３５は、各取付ボルト３４による螺合により着脱可能である。押圧面３０ｇは、Ｕ字状部材１１０の長手方向に沿って延在する断面円弧状を呈する。押圧面３０ｇの曲率半径は、Ｕ字状部材１１０の外径の曲率半径に対応している。

押圧面３０ｇの両側部には、押圧面３０ｇに連続するように断面テーパー状の傾斜面（開口面）３６，３６が形成されている。
Ｏ字上型３０Ａは、上方に退避した準備位置では、Ｏ字下型２０Ａの載置部５５との間にＵ字状部材１１０を載置可能な所定の空間を形成する。また、Ｏ字上型３０Ａは、下方に進行させた押圧位置では、Ｏ字下型２０Ａの後記する上部両端部２６，２６が傾斜面３６，３６の内側に挿入され、傾斜面３６，３６に非当接状態に対向するように構成されている。

Ｏ字下型２０Ａは、台座部４０にボルト４４で固定される載置部５５を備えている。載置部５５は断面略台形状を呈している。載置部５５の上端部には、Ｕ字状部材１１０を保持する湾曲凹状の押圧受面５７を備えている。押圧受面５７の曲率半径は、Ｕ字状部材１１０の外径の曲率半径に対応している。押圧受面５７の両側部には、Ｏ字上型３０Ａの傾斜面３６，３６に向けて突出する上部両端部２６，２６が形成されている。

次に、金型１０Ａを用いた管材１２０の加工方法について、図８Ａ～図８Ｅに示す各工程に沿って説明する。
図８ＡはＵ字状部材１１０をＯ字下型２０Ａの載置部５５にセッティングする工程を示している。この工程では、図８Ａに示すように、Ｏ字下型２０Ａの押圧受面５７にＵ字状部材１１０を配置する。そして、Ｕ字状部材１１０の内側に、芯金として機能する円筒部材９０を配置する。円筒部材９０の曲率半径は、Ｕ字状部材１１０の内径の曲率半径と同等か若干小さく設定されている。

Ｕ字状部材１１０の内側に円筒部材９０を配置した後、位置決め部材８５を用いてＵ字状部材１１０の位置決めを行う。位置決め部材８５は、略Ｌ字形状を呈しており、載置部５５の外側面に対して着脱可能に取り付けられる。位置決め部材８５は、Ｕ字状部材１１０の両端部１１５，１１５を同じ高さに位置決めするための基準板８６を備えている。位置決め部材８５を用いることで、載置部５５上にＵ字状部材１１０が略水平に位置決めされる。位置決め後、位置決め部材８５を載置部５５から取り外す。なお、図示しない機構によって、Ｏ字曲げ加工時にＯ字上型３０Ａと干渉しない位置に、位置決め部材８５が退避するように構成してもよい。

図８Ｂ～図８ＤはＯ字上型３０ＡでＵ字状部材１１０を押圧する工程を示した工程図である。この工程では、まず、図８Ｂに示すように、Ｏ字上型３０Ａを下方に進行させて、押圧部材３５の押圧面３０ｇにＵ字状部材１１０の両端部１１５，１１５を近づけて当接させる。

図８Ｃに示すように、Ｏ字上型３０Ａをさらに下方に進行させると、進行に伴ってＵ字状部材１１０の両端部１１５，１１５が押圧部材３５の湾曲凹状の押圧面３０ｇに沿って内側に折り曲げられつつ、円筒部材９０の外周面を抱き込むようにして湾曲する。これにより、急激な張力を発生させる変形が抑制されつつ、押圧面３０ｇと円筒部材９０の外周面の湾曲形状に倣いながら、Ｕ字状部材１１０の直線状の部分が曲げ変形する。

その後、図８Ｄに示すように、Ｏ字上型３０Ａをさらに下方に進行させて、曲げ変形の最終段階では、押圧面３０ｇ、押圧受面５７及び円筒部材９０で管材１２０を押圧した状態となる。これにより、Ｏ字状に折り曲げられた管材１２０が得られる。

図８Ｅは、Ｏ字上型３０Ａを上方へ移動させて退避位置とする工程を示している。Ｏ字上型３０Ａを上方へ移動させて退避させることにより、Ｏ字曲げ加工された管材１２０を円筒部材９０とともに曲げ加工機１から容易に取り出すことができる。その後、管材１２０から円筒部材９０を引き抜く作業を行うことで管材１２０の加工工程が終了する。管材１２０は、端部１２１同士が隙間を有して対向する製品として形成される。

以上説明した本実施形態の金型１０では、ワーク１００がＵ字状に折り曲げられる際、押圧面３２の下端部が下型２０の上面（上面部５４ａ）からワーク１００の内径仕上げ寸法Ｌ１分、下がった位置Ｐ２よりも深い位置Ｐ１まで押し込まれる。これにより、断面円形状の押圧面３２に沿ってＵ字状に折り曲げられる範囲の全体に亘ってワーク１００が抱き込まれるように固定され、ワーク１００の滑りやズレが防止されながらワーク１００に十分な応力が加えられる。これにより、曲げ加工を行う際のワーク１００の破断やしわの発生を抑制することができる。

また、反力発生部材がガススプリング７０であるので、バネ等の他の反力発生部材を用いた場合に比べて初期反力が強く、上型３０と下型２０とによりワーク１００を強固に保持することができる。したがって、断面円形状の押圧面３２に沿ってワーク１００が抱き込まれるように強固に保持され、ワーク１００の滑りやズレが防止されながらワーク１００に十分な応力が加えられる。したがって、成形性が高まる。

また、ガススプリング７０が下型２０の長手方向に沿って複数個配列されているので、ワーク１００が長尺状を呈していても、長手方向で均一な反力を生じさせて、長手方向の各部分で同様の曲げ加工を行うことができる。そして、ガススプリング７０を下型２０の長手方向に沿って複数個、配置することにより、ワーク１００の長手方向寸法に適応した長さの金型１０（下型２０）を構成することができる。

また、ガススプリング７０は、反力の大きさを調整可能であるので、ワーク１００の大きさや強度、上型３０の押圧力等に応じて、適宜、必要とされる反力を設定して、曲げ加工に必要とされる曲げ応力に対して十分な反力を発生させることができる。

また、下側可動部６０の押圧受面６２の径寸法Ｌ３と上型３０の押圧面３２の径寸法Ｌ１／２との差が、ワーク１００の厚み寸法Ｌ４よりも小さい。これにより、上下方向からワーク１００に圧縮力を好適にかけながら下型２０にワーク１００が押し付けられるようになり、断面円形状の押圧面３２に沿ってワーク１００が抱き込まれるように強固に保持される。したがって、成形性が向上する。

また、上型３０の押圧面３２は、下型２０の長手方向に沿って延在する円筒状の芯金部材３１で形成されているので、押圧面３２を容易に形成できる。また、芯金部材３１が着脱可能であるので、ワーク１００の板厚寸法Ｌ４に応じて外径の異なる芯金部材３１を簡単に設置できる。

また、下側可動部６０の可動範囲は、ガススプリング７０最大ストローク距離と同等であるので、ガススプリング７０フルストローク後にワーク１００に向けて上型３０をさらに押し込むという加工が可能となる。したがって、ワーク１００の成形性が向上する。

また、受け部材５４の内縁部５４ｂは、芯金部材３１の半径Ｌ１／２よりも小さい半径のアール状であるので、曲げ加工時の応力の集中を好適に緩和することができる。

また、下側可動部６０及び受け部材５４の縁部の表面には、硬質クロムめっき層が形成されているので、下型２０の摩耗を防止できる。

また、金型１０を用いた加工を施したＵ字状部材１１０を、さらにＯ字状の曲げ加工を行って管材１２０に仕上げる工程を備えているので、ワーク１００（Ｕ字状部材１１０）の破断やしわの発生を抑制した管材１２０が得られる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記した実施形態に限定されることはなく、種々変形することが可能である。上記した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では、反力発生部材としてガススプリング７０を用いたがこれに限られることはなく、油圧シリンダ、金属製スプリングなどの他の機構により構成されるものや、ウレタン等の発泡合成樹脂材料やゴム部材等、軟質で弾性を有するものであれば、他の構成の反力を発生させる部材であってもよい。つまり、下側可動部６０を下方から弾性支持するもの、特に圧縮されるにつれ、反力が上昇するものが好適であり、このような反力を発生させるものであれば、反力発生部材の形状、数量および材質は特に限定されない。

また、前記実施形態では、押圧面３２を備えるものとして芯金部材３１を用いたが、これに限られることはなく、下部に押圧面３２が一体的に形成された他の形状を有する押圧部材を用いてもよい。

また、下側可動部６０の押圧受面６２の大きさ（幅や面積）は、曲げ加工時に芯金部材３１との間でワーク１００を十分に保持しつつ、受け部材５４，５４の内縁部５４ｂ，５４ｂとの間でワーク１００を芯金部材３１に抱き込むように導くものであれば、種々のものを採用することができる。

１０ 金型
１０Ａ 金型
２０ 下型
２０Ａ Ｏ字下型（下型）
３０ 上型
３０Ａ Ｏ字上型（上型）
３１ 芯金部材
３２ 押圧面
５４ 受け部材
５４ｂ 内縁部
６０ 下側可動部
６２ 押圧受面
７０ ガススプリング
１００ ワーク
１１０ Ｕ字状部材
１２０ 管材
Ｌ１ 内径仕上げ寸法
Ｐ１ 押圧面の下端部の最大押し込み位置
Ｐ２ 内径仕上げ寸法分下がった位置

Claims (11)

1. 板状のワークを曲げ加工するための金型であって、
   前記ワークが載置される下型と、前記ワークを前記下型に向けて押圧する押圧面が形成された上型とを備え、
   前記下型は、前記上型の移動方向と同方向にスライド可能な下側可動部と、
   前記下側可動部を下方から弾性支持する反力発生部材と、
   前記下側可動部の両側部に位置する受け部材と、を備え、
   前記押圧面は、前記下型に向けて凸となる断面円弧状を呈するとともに、前記ワークの長手方向に沿って延在しており、
   前記押圧面の下端部の最大押し込み位置は、前記下型の上面から前記ワークの内径仕上げ寸法分下がった位置よりも深い位置であり、
   前記受け部材の内縁部は、前記押圧面の半径よりも小さい半径のアール状であることを特徴とする金型。
2. 前記反力発生部材は、ガススプリングであることを特徴とする請求項１に記載の金型。
3. 前記反力発生部材が前記下型の長手方向に沿って複数個配列されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の金型。
4. 前記反力発生部材は、反力の大きさを調整可能であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金型。
5. 前記下型の湾曲凹状の押圧受面の径寸法と前記上型の前記押圧面の径寸法との差は、前記ワークの厚み寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の金型。
6. 前記上型の前記押圧面は、前記下型の長手方向に沿って延在する円筒状の芯金部材で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の金型。
7. 前記下側可動部は、前記受け部材の内側に収容されており、その可動範囲は、前記反力発生部材の最大ストローク距離と同等であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の金型。
8. 前記下側可動部及び前記受け部材の縁部の表面には、硬質クロムめっき層が形成されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の金型。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の金型を用いた加工方法であって、
   前記下型に前記ワークをセッティングする工程と、
   前記上型で前記ワークを押圧する工程と、
   前記反力発生部材の反力で前記上型の移動方向と逆方向へ前記ワークを付勢しながら、前記下側可動部及び前記上型を下方に進行させる工程と、
   を備えることを特徴とする加工方法。
10. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の金型を用いた加工方法であって、
    保護シートで保護した前記ワークを前記下型にセッティングする工程と、
    前記上型で前記ワークを押圧する工程と、
    前記反力発生部材の反力で前記上型の移動方向と逆方向へ前記ワークを付勢しながら、前記下側可動部及び前記上型を下方に進行させる工程と、
    を備えることを特徴とする加工方法。
11. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の金型を用いた加工を施したＵ字状部材をさらにＯ字状に曲げ加工を行い、管材に仕上げる工程を備えることを特徴とする加工方法。

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