JP6665211B2 - 曲げ加工方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状のワークに型を押し付けて行う曲げ加工方法及びその装置に関する。

自動車用の部材としてプレス成形される鋼板は、様々な曲げ箇所を有する複雑な断面形状に成形されるが、その中には、いわゆるハット形状のような、略平坦な上面及び下面が縦壁部を介して連続した段状の断面構造を含んだものもある。

このようなハット形状の成形には、従来より、ドロー成形（絞り又は深絞り成形ともいう）やフォーム成形等の各種成形手段が用いられている（下記特許文献１参照）。

特許第４６０８５２９号公報

近年、車体軽量化を実現するため、自動車用の部材への高張力鋼板の使用が拡大している。ところが、高張力鋼板のような強度の高い材料よりなるワークを、従来のドロー成形やフォーム成形でハット形状に曲げ加工すると、成形後の縦壁部分が外側に向かって反り上がるといった問題が生じる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、略平坦な２面が縦壁部を介して連続した断面構造を有するワークの成形を行う際に、縦壁部の反りを抑えることができる曲げ加工方法及びその装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の曲げ加工方法は、金型を用いて板状のワークを曲げ加工することにより、第１面及び第２面が縦壁部を介してつながった段状の断面構造に成形する曲げ加工方法であって、ワークを用意する工程と、前記ワークの第１面形成部と前記第１面形成部から前記縦壁部の長さだけ離間した第２面形成部とを第１面形成用金型及び第２面形成用金型でそれぞれ挟持するワーク保持工程と、前記第１面形成用金型を前記板状のワークの主面に垂直な第１の方向に移動させるとともに、前記第２面形成用金型を前記ワークの主面に平行な第２の方向に移動させて前記第２面形成用金型を前記第１面形成用金型に押し付けて前記縦壁部を成形する成形工程と、を有し、前記成形工程の初期において前記第２面形成用金型の前記第２の方向への移動速度を前記第１面形成用金型の前記第１の方向への移動速度よりも遅くするとともに、前記成形工程の後期において前記第２面形成用金型の前記第２の方向への移動速度を前記第１面形成用金型の第１の方向の移動速度よりも速くすることを特徴とする。

上記の方法によれば、第１面形成用金型と第２面形成用金型とを移動させる間、縦壁部が第１面形成用金型及び第２面形成用金型から浮いた状態となり、縦壁部に曲げ加工やしごき加工が入ることを抑制できる。これにより、縦壁部の残留する応力を抑制でき、縦壁部の反りを防止できる。また、第２面形成用金型が第２の方向に移動する際のワークの余りを抑制でき、成形中にワークが波打つ不具合を防止できる。その結果、縦壁部付近での皺や歪の発生を防止できる。

上記の曲げ加工方法において、前記成形工程での前記第２面形成用金型の移動速度を徐々に増加させてもよい。また、上記の曲げ加工法において、前記成形工程での前記第２面形成用金型の移動速度を段階的に増加させてもよい。これらの方法によっても、第２面形成用金型が第２の方向に移動する際のワークの余りを抑制でき、縦壁部付近での皺や歪の発生を防止できる。

上記の成形工程では前記ワークの断面における前記縦壁部の第１面側の端部の位置が、前記縦壁部の第２面側の端部の位置を基準として見たときに、前記第２面側の端部を中心とし前記縦壁部の長さを半径とする円弧に沿って移動するようにしてもよい。上記の方法によれば、第２面形成用金型が第２の方向に移動する際に、縦壁部の余りが発生しないので、縦壁部付近での皺や歪防止に効果的である。

上記の目的を達成するため、本発明の曲げ加工方法は、金型を用いて板状のワークを曲げ加工することにより、第１面及び第２面が縦壁部を介してつながった段状の断面構造に成形する曲げ加工方法であって、ワークを用意する工程と、前記ワークの第１面形成部と前記第１面形成部から前記縦壁部の長さだけ離間した第２面形成部とを第１面形成用金型及び第２面形成用金型でそれぞれ挟持するワーク保持工程と、前記第１面形成用金型を前記板状のワークの主面に垂直な第１の方向に移動させるとともに、前記第２面形成用金型を前記ワークの主面に平行な第２の方向に移動させて前記第２面形成用金型を前記第１面形成用金型に押し付けて前記縦壁部を成形する成形工程と、を有し、上記の成形工程では前記ワークの断面における前記縦壁部の第１面側の端部の位置が、前記縦壁部の第２面側の端部の位置を基準として見たときに、前記第２面側の端部を中心とし前記縦壁部の長さを半径とする円弧上に設定された１又は複数の中継点を線分で結んだ経路上を移動することを特徴とする。このような方法によっても、第２面形成用金型が第２の方向に移動する際の縦壁部の余りが僅かですみ、縦壁部付近の歪発生の抑制に効果的である。また、第２面形成用金型の駆動に、面接触するカム機構を利用でき、摩耗によるトラブルの少ないカム機構で曲げ加工を行うことが可能となる。

上記の曲げ加工方法において、更に前記第１面形成用金型及び第２面形成用金型を開いてワークを取り出す型開き工程を有し、該型開き工程は、前記第２面形成用金型の位置を復帰させる前に前記第１面形成用金型を開くようにしてもよい。この型開き工程を採用することにより、成形工程の後のワークを変形させることなく取り出すことが可能となる。

上記の目的を達成するため、本発明の曲げ加工装置は、金型を用いて板状のワークを曲げ加工することにより、第１面及び第２面が縦壁部を介してつながった段状の断面構造に成形する曲げ加工装置であって、前記ワークの第１面形成部を挟持する第１面形成用金型と、前記第１面形成部から前記縦壁部の長さだけ離間した第２面形成部を挟持する第２面形成用金型と、前記第１面形成用金型を前記板状のワークの主面に垂直な第１の方向に移動させる第１の駆動部と、前記第２面形成用金型を前記ワークの主面に平行な第２の方向に移動させて前記第１面形成用金型に押し付ける第２の駆動部と、を備え、前記第２の駆動部は、成形工程の初期において前記第２面形成用金型の前記第２の方向への移動速度を前記第１面形成用金型の前記第１の方向への移動速度よりも遅くするとともに、前記成形工程の後期において前記第２面形成用金型の前記第２の方向への移動速度を前記第１面形成用金型の第１の方向の移動速度よりも速くする、ことを特徴とする。

上記の曲げ加工装置によれば、第１面形成用金型と第２面形成用金型とを移動させる間、縦壁部が第１面形成用金型及び第２面形成用金型から浮いた状態となり、縦壁部に曲げ加工やしごき加工が入ることを抑制できる。これにより、縦壁部の残留する応力を抑制でき、縦壁部の反りを防止できる。

上記の曲げ加工装置において、前記第２の駆動部は、前記第１面形成用金型を前記第１の方向に移動させる駆動力を利用して前記第２面形成用金型を前記第２の方向に駆動させる連動機構を有してもよい。この場合において、前記連動機構は、前記第１の方向への圧を伝えるカムドライバと前記第２面形成用金型に形成され前記カムドライバに摺接するカム面とを有し、前記カムドライバからの押圧により前記第２の方向への変位を生じるようにしてもよい。このような構成によれば、最も簡単な構造のカム機構により第２の駆動部を実現できる。すなわち、第１方向への押圧のみで第２の方向への変位を発生させる第２の駆動部を実現でき、第２面形成用金型に第１面形成用金型と共通の押圧装置を利用できる。

上記の曲げ加工装置において、前記第２面形成用金型のカム面は曲面よりなり、前記カムドライバが成形初期に接する部分の前記カム面の傾きは、前記カムドライバが成形後期に接する部分の前記カム面の傾きよりも大きくしてもよい。この構成によれば、第２面形成用金型の移動速度が、押圧の初期には遅く、押圧の後期に増大するように構成でき、これによりワークの成形の際の縦壁部の弛を防止できる。その結果、縦壁部付近での歪の発生を防止できる。

上記の曲げ加工装置において、前記第２面形成用金型のカム面は傾きが異なる複数の傾斜面を有し、前記カムドライバが成形初期に接する傾斜面の傾きは成形後期に接する傾斜面の傾きよりも大きくするようにしてもよい。この場合において、前記カムドライバに前記カム面の傾斜面の数と等しいカム面を設け、前記カムドライバのカム面と前記第２面形成用金型のカム面とが面接触するようにしてもよい。この構成によれば、カムドライバのカム面と第２面形成用金型のカム面とが面接触することにより摩耗しにくくなり、故障し難く信頼性の高い曲げ加工装置を実現できる。

上記の第１の駆動部として、前記第１面形成用金型の第１の方向に隣接して配置され、前記第１の駆動部からの押圧により第１の方向に弾性圧縮する第１の弾性機構を設けてもよい。この構成によれば、簡単な装置構成で、第１面形成用金型を第１の方向に変位させることができる。

上記の曲げ加工装置において、前記第２面形成用金型に取り付けられ、前記第１の方向に弾性圧縮することで、前記第２面形成用金型の第１の方向の変位を阻止する第２の弾性機構を更に設けてもよい。この構成によれば、第１面形成用金型の変位によるプレス加工機の変位を第２の弾性機構で吸収できるため、第１面形成用金型及び第２面形成用金型を共通の押圧装置で押圧することが可能となる。

上記の曲げ加工装置において、前記第２面形成用金型の位置を初期位置に復帰させる押戻機構を更に設けてもよい。この構成により、第２面形成用金型を自律的に復帰させることができ、生産性の高い曲げ加工装置が実現できる。

上記の曲げ加工装置において、前記第１面形成用金型は、前記第１の駆動部と一体的に変位する上型と、該上型に押圧される下型と、該下型を支持し前記第１の駆動部の押圧により弾性的に圧縮する第１のガスクッションとで構成され、前記第２面形成用金型は、前記第１の駆動部の荷重を伝える上スライダと該上スライダに対向する下スライダと、前記下スライダの第２の方向側を前記第２の方向と反対方向に付勢し、前記下スライダの第２の方向への移動により弾性的に圧縮されるとともにその圧縮状態を維持可能なロック機構を備えた第２のガスクッションとで構成され、前記第２のガスクッションは、前記第１の駆動部を上昇させて前記第１面形成用金型の上型を前記ワークから離間させる際に圧縮状態を維持するようにしてもよい。

これにより、型開き工程において、第１面形成用金型がワークを挟んだままの状態で、第２面形成用金型が第１面形成用金型から離間する方向に移動してしまい、縦壁部に意図せぬ曲げ加工が入ってしまう不具合を防止できる。

本発明の曲げ加工方法及びその装置によれば、略平坦な２面が縦壁部を介して連続した断面構造を有するワークの成形を行う際に、縦壁部の反りを抑えることができる。

本発明の一実施形態に係る曲げ加工方法に用いる曲げ加工装置の断面図である（図１の断面は図２のＩ−Ｉ線で示す部分の断面に対応する）。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態に係る曲げ加工方法のワーク保持工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る曲げ加工方法の成形工程を示す断面図である（その１）。 本発明の一実施形態に係る曲げ加工方法の成形工程を示す断面図である（その２）。 本発明の一実施形態に係る曲げ加工方法の型開き工程を示す断面図である。 図４及び図５の成形工程における縦壁部の折曲部の変位を示す模式図である。 成形工程において生じる縦壁部の余りを示す模式図である。 図９Ａ〜図９Ｃは、図１の曲げ加工装置のカム機構の第１の変形例を示す断面図である。 図１０Ａ〜図１０Ｃは、図１の曲げ加工装置のカム機構の第２の変形例を示す断面図である。

以下、本発明に係る曲げ加工方法及びその装置について好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、曲げ加工装置１０は、板状のワーク８０を金型１２の間に配置し、これを金型１２で挟んで第１面と第２面とが縦壁部８８を介してつながった段状の断面構造に成形する。この金型１２は、プレス装置を構成する基台１４と押圧部１６との間に配置され、押圧部１６の押し下げ変位に伴って各部が動作するように構成されている。

金型１２は、ワーク８０の第１面形成部分８２を上下方向から挟んで保持する第１面形成用金型１８と、ワーク８０の第２面形成部分８４を上下方向から挟んで保持する第２面形成用金型２０とを有している。なお、ワーク８０の第１面形成部分８２と第２面形成部分８４との間には中間部８６がある。中間部８６は、成形後において縦壁部８８となる部分である。成形前において、第１面形成用金型１８と第２面形成用金型２０とは、中間部８６の長さＬだけ離間している。なお、中間部８６の長さは後述するカムのストロークに応じて適宜設定されるものであり、縦壁部８８の長さ以下であればよい。

第１面形成用金型１８は、押圧部１６の下方向（第１の方向）への押し下げ動作に伴って下方に変位する。また、第２面形成用金型２０は、押圧部１６の押し下げ動作によって第１面形成用金型１８に接近するように図中の矢印Ａ方向（第２の方向）に移動する。

以下、金型１２の各部について更に詳しく説明する。金型１２は、第１面形成用金型１８と、第２面形成用金型２０と、押圧部１６（第１の駆動部）の押圧によって第１面形成用金型１８を第１の方向に移動させる際に変形する第１の弾性機構２６と、第２面形成用金型２０を第２の方向に移動させるカム部３８、４０（第２の駆動部）と、第２面形成用金型２０の上に配置されて押圧部１６の変位を吸収する第２の弾性機構５８とを有している。

第１面形成用金型１８は、第１面用上型２２（上型２２ともいう）と、第１面用下型２４（下型２４ともいう）とを有している。

第１面用上型２２は、固定上型６０と一体的に形成されており、固定上型６０から下方に伸び出た柱部６２を備えている。固定上型６０は、押圧部１６（第１の駆動部）と一体的に動作する部分であり、押圧部１６の下降に伴って第１面用上型２２も下方（第１の方向）に変位する。柱部６２の第２面形成用金型側（矢印Ｂ方向側）の側面の下端部には、所定角度で柱部６２を切り欠いてなる縦壁部形成面６６ａが形成されている。この縦壁部形成面６６ａは、ワーク８０を介して第２面形成用金型２０が押し付けられる面であり、この縦壁部形成面６６ａにおいて縦壁部８８（図５参照）の成形が行われる。縦壁部形成面６６ａの幅Ｔは、縦壁部８８の長さと略同じ長さに形成されている。

柱部６２の下端には、金型面６４が形成されている。金型面６４は、ワーク８０の第１面形成部分８２の上面を押圧する面であり、所定の凹凸形状に形成されている。また、柱部６２には、後述する押戻機構５０を取り付けるための切欠部６２ａが形成されていてよい。

第１面用上型２２の下方には、第１面用下型２４が配置されている。この第１面用下型２４の上端には金型面６４と対向する金型面６８が形成されている。第１面用下型２４は、その金型面６８においてワーク８０の第１面形成部分８２の下面と当接する。金型面６８は金型面６４に対応する形状に形成されている。

この第１面用下型２４は、基台１４の上に設置される固定下型７０の壁部７２にスライドプレート７４を介して摺動可能に接している。第１面用下型２４は、不図示のガイド部材を介して固定下型７０の壁部７２に取り付けられており、そのガイド部材に案内されて上下方向に移動可能となっている。第１面用下型２４の下には、第１の弾性機構２６が設けられている。

第１の弾性機構２６は、押圧部１６の下降に伴って第１面用下型２４が所定以上の力で押圧されると弾性的に圧縮し、これにより第１面用下型２４が下方（第１の方向）に変位する。この第１の弾性機構２６には、例えばガススプリングを用いることができる。なお、必要に応じて、第１の弾性機構２６に弾性圧縮した状態を維持できるロック機構を持たせてもよい。

一方、第２面形成用金型２０は、カムパッド２８と下スライダ３０とを有している。カムパッド２８は、ワーク８０の第２面形成部分８４を上側から押圧する第２面用の上型であり、その下端の金型面２８ａにおいてワーク８０の上面と当接する。金型面２８ａは、第２面に形成する立体形状に応じて図示のように所定の凹凸形状に形成されていてよい。カムパッド２８の上部には、凹部２８ｂが設けられており、その凹部２８ｂに第２の弾性機構５８が取り付けられている。押圧部１６からの荷重は第２の弾性機構５８を介してカムパッド２８に伝えられる。

また、カムパッド２８の矢印Ａ方向側の端部及び矢印Ｂ方向側の端部には、後述する上スライダ３２の変位をカムパッド２８に伝える伝達部２８ｃが形成されている。この伝達部２８ｃは、スライドプレート３４を介して上スライダ３２と接している。

スライドプレート３４は、内部に潤滑油を内蔵した板状部材であり、その主面に垂直な方向の荷重をそのまま伝達する一方で、主面に平行な方向の摩擦力を低下させる部材である。このスライドプレート３４を介してカムパッド２８が上スライダ３２に対して上下方向に摺動可能な状態で保持されている。

上スライダ３２は、カムパッド２８の上方を覆うように配置されており、第２の弾性機構５８を収容する凹部３２ａを備えている。この上スライダ３２の凹部３２ａとカムパッド２８の凹部２８ｂとにより変位吸収スペースＳが形成され、その変位吸収スペースＳ内に第２の弾性機構５８が設けられている。この第２の弾性機構５８は、第１の弾性機構２６と同様のガススプリングであり、押圧部１６の押し下げに伴う変位を吸収しつつ、押圧部１６からの荷重をカムパッド２８に伝える。これにより、押圧部１６の押し下げ動作を行っても、カムパッド２８は所定の高さに保たれる。なお、第２の弾性機構５８には、弾性圧縮した状態を維持できるロック機構が設けられている。

上スライダ３２は、スライドプレート３９を介して固定上型６０と接している。スライドプレート３９はスライドプレート３４と同様な部材である。これにより、上スライダ３２は、固定上型６０に対して矢印Ａ、Ｂ方向に摺動可能となっている。

カムパッド２８の下方には、第２面形成用金型２０の下型となる下スライダ３０が設けられている。下スライダ３０の上端は金型面３０ａとなっており、カムパッド２８の金型面２８ａに対応する形状に形成されている。この金型面３０ａにおいて第２面形成部分８４の下面と当接する。また、下スライダ３０の矢印Ａ方向の端部には、下スライダ３０の側面を切り欠いてなる縦壁部形成面６６ｂが形成されている。縦壁部形成面６６ｂは、ワーク８０の成形工程において中間部８６を挟んで縦壁部形成面６６ａと対向して中間部８６を押圧する。縦壁部形成面６６ｂは縦壁部形成面６６ａと略同じ幅に形成されている。

下スライダ３０は、スライドプレート３６を介して固定下型７０によって支持されている。スライドプレート３６は、スライドプレート３４と同様な部材であり、下スライダ３０を固定下型７０に対して矢印Ａ、Ｂ方向に摺動可能としている。

上記のカムパッド２８及び下スライダ３０は、カム機構（第２の駆動部）によって第２の方向である矢印Ａ方向に駆動される。そのカム機構は、カムパッド２８側を駆動するものと、下スライダ３０側を駆動するものとに分かれている。

カムパッド２８を駆動するカム機構は、上スライダ３２に設けられたカム部３８と、カム部３８に摺接するカムドライバ７６とを有している。カム部３８は上スライダ３２と一体的に形成されており、その下端部にはカム面３８ａが形成されている。上スライダ３２のカム面３８ａは、その下端が上端よりも上型２２及び下型２４側（矢印Ａ方向側）に近接するように傾斜している。また、カムドライバ７６は、固定下型７０から上方に伸び出た柱状の部分であり、その上端にカム面７６ａが設けられている。カムドライバ７６のカム面７６ａはカム面３８ａと平行な傾斜面として形成されている。

カム面３８ａは、押圧部１６の押し下げ動作に伴う上スライダ３２の下方への変位によりカムドライバ７６のカム面７６ａに押し付けられつつ摺動する。これにより、上スライダ３２が矢印Ａ方向（第２の方向）に移動する。すなわち、カム面３８ａによって押圧部１６の下方向（第１の方向）の変位が上スライダ３２の矢印Ａ方向（第２の方向）への変位に変換される。

一方、下スライダ３０を駆動するカム機構は、下スライダ３０に設けられたカム部４０と、カム部４０に摺接するカムドライバ７８とを有している。下スライダ３０のカム部４０の上端には、カム面４０ａが設けられている。このカム面４０ａは、その上端が下端よりも上型２２及び下型２４側（矢印Ａ方向側）に近接する向きに傾斜している。また、カムドライバ７８は、固定上型６０から下方に伸び出た柱状の部分であり、その下端にカム面７８ａが設けられている。カムドライバ７８のカム面７８ａは、下スライダ３０のカム面４０ａと平行な傾斜面として形成されている。

カムドライバ７８は、押圧部１６と一体的に下降し、そのカムドライバ７８のカム面７８ａが下スライダ３０のカム面４０ａを押圧する。これにより、下スライダ３０のカム面４０ａが摺動して、下スライダ３０が矢印Ａ方向（第２の方向）に移動する。

図２に示すように、カムパッド２８を駆動するカムドライバ７６と、下スライダ３０を駆動するカムドライバ７８とは、矢印Ｃ方向に交互に配置されている。また、下スライダ３０のカム部４０及び上スライダ３２のカム部３８は、これらのカムドライバ７６、７８の間に配置されている。

図示のように、固定上型６０の側部には、上スライダ３２を案内するガイドレール４２が設けられており、固定下型７０の側部には、下スライダ３０を案内するガイドレール４４が設けられている。そのガイドレール４２、４４は、矢印Ａ、Ｂ方向（紙面に垂直な方向）に伸びており、下スライダ３０及び上スライダ３２は、矢印Ａ、Ｂ方向に案内されて移動する。なお、ガイドレール４２、４４は、キーパープレート４５によって覆われて固定上型６０及び固定下型７０にそれぞれ固定されている。これにより、上スライダ３２及び下スライダ３０をガタツキなく固定できる。

また、図１に示すように、上スライダ３２及び下スライダ３０には、上スライダ３２及び下スライダ３０を上型２２及び下型２４から離間する方向（矢印Ｂ方向）に付勢し、カム機構によって生じた矢印Ａ方向（第２の方向）への変位を、初期位置に押し戻す押戻機構５０、５２が取り付けられている。押戻機構５０は、第１面用上型２２の切欠部６２ａと上スライダ３２との間に設けられている。また、押戻機構５２は、固定下型７０の壁部７２と下スライダ３０との間に設けられている。

これらの押戻機構５０、５２は、カム機構による上スライダ３２及び下スライダ３０の矢印Ａ方向（第２の方向）への移動によって弾性圧縮する。また、カム機構による押圧が解除されると、弾性的な付勢力によって上スライダ３２を矢印Ｂ方向に押し戻す。なお、押戻機構５０、５２には、第１、第２の弾性機構２６、５８と同様のガススプリングを用いることができる。この押戻機構５０、５２にはロック機構が設けられている。

本実施形態に係る曲げ加工装置１０は以上のように構成されたものであり、この曲げ加工装置１０を用いた曲げ加工方法は以下に説明するように行われる。

まず、所定形状にカットした板状のワーク８０を用意し、曲げ加工装置１０の金型１２を完全に開放した状態で、ワーク８０を金型１２内に配置する。

次に、押圧部１６を押し下げる。これにより、カムパッド２８及び第１面用上型２２が押し下げられる。そして図１に示すように、ワーク８０の第２面形成部分８４がカムパッド２８及び下スライダ３０によって上下から挟み込まれて保持される。さらに、押圧部１６からの荷重が固定上型６０、スライドプレート３９、上スライダ３２及び第２の弾性機構５８を介してカムパッド２８に伝えられることにより、カムパッド２８が下スライダ３０に押し付けられ、第２面形成部分８４が所定の立体形状に成形される。

押圧部１６を更に下降させると、固定上型６０が押し下げられる。このとき、カムパッド２８の上の第２の弾性機構５８が弾性的に圧縮するとともに、上スライダ３２がスライドプレート３４と摺動しつつカムパッド２８に接近する。このように、カムパッド２８に対する押圧部１６の変位は第２の弾性機構５８によって吸収されるため、カムパッド２８の上下方向の位置は変化しない。

一方、固定上型６０と一体的に形成された第１面用上型２２は、固定上型６０とともに下降して、図３に示すように、第１面用上型２２がワーク８０の第１面形成部分８２を上から押圧する。これにより、ワーク８０の第１面形成部分８２及び第２面形成部分８４がそれぞれ第１面形成用金型１８及び第２面形成用金型２０で挟持されてワーク保持工程が完了する。

一方、ワーク８０が第１面形成用金型１８及び第２面形成用金型２０により保持された状態において、下スライダ３０のカム面４０ａとカムドライバ７８のカム面７８ａとが接触し、上スライダ３２のカム面３８ａとカムドライバ７６のカム面７６ａとが接触する。

図４に示すように、押圧部１６が更に下降すると、カムドライバ７８が下降して下スライダ３０のカム面４０ａがカムドライバ７８のカム面７８ａで押圧される。これにより下スライダ３０のカム面４０ａが摺動し、下スライダ３０が矢印Ａ方向（第２の方向）に移動する。また、押圧部１６の下降に伴って上スライダ３２が下方に移動することで、そのカム面３８ａがカムドライバ７６のカム面７６ａに押し付けられて摺動する。これにより、上スライダ３２が矢印Ａ方向（第２の方向）に移動する。カムパッド２８は上スライダ３２とともに矢印Ａ方向に移動する。このようにして、第２面形成用金型２０を構成するカムパッド２８及び下スライダ３０が第２の方向に移動する。

一方、第１面用上型２２は、押圧部１６の下降に伴って第１面用下型２４を下方に押圧する。その結果、第１面用下型２４を支持する第１の弾性機構２６が弾性的に圧縮されながら、第１面用上型２２及び第１面用下型２４が下方に移動する。このようにして、第１面形成用金型１８が下方（第１の方向）に移動するとともに、第２面形成用金型２０が矢印Ａ方向（第２の方向）に移動する。

上記の第１面形成用金型１８及び第２面形成用金型２０の移動により、ワーク８０の中間部８６が徐々に立ち上がるように変形する。中間部８６は、第１面形成用金型１８及び第２面形成用金型２０の間のギャップＧで浮いた状態で変形する。その際に、中間部８６に対して曲げ加工やしごき加工が行われることはなく、中間部８６に対する加工履歴が入らずにワーク８０が変形する。

その後、図５に示すように、曲げ加工装置１０の下死点に達して押圧部１６の降下が停止する。このとき、中間部８６は、下スライダ３０の縦壁部形成面６６ｂと第１面用上型２２の縦壁部形成面６６ａとの間に挟まれた状態で押圧される。これにより、中間部８６の上端及び下端に曲げ加工が入り、折曲部８６ａ、８６ｂが形成され、中間部８６が段状に立ち上がった断面形状に成形される。これにより、中間部８６が段状に立ち上がった縦壁部８８に成形されたことになる。
以上のようにして成形工程が完了する。

次に、図６に示すように、第１面形成用金型１８と第２面形成用金型２０の型開き工程を行う。まず、第２の弾性機構５８及び押戻機構５０、５２を、それらのロック機構を利用して下死点の圧縮状態に保つ。これにより、上下スライダ３２、３０の第１方向の位置を下死点のままに固定しておく。その後、押圧部１６を上昇させて、カムパッド２８を下スライダ３０から離間させ、さらに第１面用下型２４から第１面用上型２２を離間させる。その後、押戻機構５０、５２のロック機構及び第２の弾性機構５８のロック機構を順次開放して、カムパッド２８及び上下スライダ３２、３０を初期位置に復帰させることで型開き工程が完了する。

これにより、本実施形態に係る曲げ加工方法が完了する。以上に説明した曲げ加工方法及び曲げ加工装置１０によれば、以下の効果が得られる。

第１面形成用金型１８と第２面形成用金型２０とを移動させる間、中間部８６が第１面形成用金型１８及び第２面形成用金型２０から浮いた状態となり、中間部８６に曲げ加工やしごき加工が入ることを抑制できる。すなわち、縦壁部８８の両端の折曲部８６ａ、８６ｂの部分にのみ曲げ加工が入り、それ以外の部分には曲げ加工やしごき加工が入ることはない。そのため、縦壁部８８の残留する応力を抑制でき、縦壁部８８の反りを防止できる。

カムドライバ７６、７８とこれに摺接するカム面３８ａ、４０ａとで押圧部１６の第１の方向の変位を第２の方向の変位に変換して第２面形成用金型２０を第２の方向に移動させるようにしたため、第２面形成用金型２０を第１面形成用金型１８と共通の押圧装置で押圧することが可能となっている。すなわち、簡単な装置構成で第２面形成用金型２０を第２の方向へ移動させることができる。

カムパッド２８と上スライダ３２との間の変位吸収スペースＳに第２の弾性機構５８を設けて、第１面形成用金型１８の変位を第２の弾性機構５８で吸収するようにした。これにより、第１面形成用金型１８及び第２面形成用金型２０を共通の押圧装置で押圧しても、第２面形成用金型２０の第１の方向へ変位させることなく、第２の方向のみに移動させることができる。

次に、上記の実施形態に係る曲げ加工方法及び曲げ加工装置１０の変形例について説明する。

図４及び図５の成形工程における中間部８６の折曲部８６ａ、８６ｂの変位は、縦壁部８８の第１面側の折曲部８６ａを基準として図７のように表される。図１に示すように、上スライダ３２のカム面３８ａ及び下スライダ３０のカム面４０ａを単一の傾斜面として構成した場合を考える。

この場合には、第１面形成用金型１８の下方への変位に対する上下スライダ３２、３０の変位の割合は、成形工程の初期から後期にかけて、カム面３８ａ、４０ａの傾斜に応じた一定の割合となる。そのため、中間部８６の一方の折曲部８６ｂは、他方の折曲部８６ａに対して、図７に示すように、成形初期の位置と成形完了時の位置とを線分で結んだ経路Ｒ_１に沿って移動する。このとき、成形工程の途中において、中間部８６に長さＷ_１に相当する余りが生じてしまう。

この中間部８６の長さの余り部分によって、図８に示すように、縦壁部８８に波打ち部分８９が発生し、縦壁部８８の中で加工が不要な部分に曲げ加工が加わってしまう。その結果、縦壁部８８付近に皺や歪が発生するおそれがある。

そこで、図９Ａ〜図９Ｃに示す変形例１では、下スライダ３０のカム面４０ｂを曲面とする。この場合には、カムドライバ７８のカム面７８ｂも曲面とする。なお、図９Ａ〜図９Ｃは、下スライダ３０のカム面４０ｂ及びカムドライバ７８のみを示すが、上スライダ３２側も同様の構成とすればよい。

図９Ａに示すように、カム面４０ｂにおいて、カムドライバ７８が成形初期に接する部分の傾きが大きく形成されている。また、図９Ｂ及び図９Ｃに示すように、成形後期にかけて、カムドライバ７８が接触する部分の傾きが徐々に小さくなっている。カム面４０ｂの傾きが大きい場合には、押圧部１６の押し下げ量に対する下スライダ３０の移動量が小さくなる。すなわち、成形工程の初期における第２面形成用金型２０の第２の方向への移動速度が遅くなる。また、成形後期において、カムドライバ７８が接する部分の傾きが小さくなることで、押圧部１６の押し下げ量に対する下スライダ３０の第２の方向への移動量が増加する。すなわち、成形後期では、第２面形成用金型２０の第２の方向への移動速度が、押圧部１６の押し下げ速度よりも早くなるように変化する。

これにより、中間部８６の折曲部８６ｂは、図７に示すような、折曲部８６ａを中心として中間部８６の長さを半径とする円弧に沿った経路Ｒ_２に沿って移動し、成形工程における中間部８６の余り部分の発生を防ぐことができる。その結果、ワーク８０の縦壁部８８付近の皺や歪の発生を防止できる。

また、図１０Ａ〜図１０Ｃに示す変形例２のように、下スライダ３０のカム面を複数の傾斜面４０ｃ、４０ｄで構成してもよい。この場合には、カムドライバ７８にも、下スライダ３０の傾斜面４０ｃ、４０ｄに平行な２つの傾斜面７８ｃ、７８ｄを設ける。なお、図１０Ａ〜図１０Ｃは下スライダ３０側のみを示すが、上スライダ３２側も同様に構成すればよい。

図１０Ａに示すように、成形の初期において、カムドライバ７８の傾斜面７８ｃが傾きが大きい傾斜面４０ｃに面接触し、下スライダ３０は傾斜面４０ｃでカムドライバ７８に対して摺動する。これにより、成形工程の初期において、押圧部１６の押し下げ量に対する下スライダ３０の移動量が小さくなる。

さらに、カムドライバ７８が押し下げられると、図１０Ｂに示すように成形工程の途中でカムドライバ７８の傾斜面７８ｄが下スライダ３０の傾斜面４０ｄと面接触する。その後、図１０Ｃに示すように成形工程の完了まで下スライダ３０の傾斜面４０ｄがカムドライバ７８の傾斜面７８ｄと摺動する。傾斜面４０ｄの傾きは傾斜面４０ｃの傾きよりも小さいため、押圧部１６の押し下げ量に対する下スライダ３０の移動量が大きくなる。これにより、成形工程の後期の下スライダ３０の第２の方向への移動速度が成形初期の下スライダ３０の移動速度よりも速くなる。

変形例２のようにカム面を複数の傾斜面で構成した場合には、中間部８６の折曲部８６ｂは、図７の経路Ｒ_３のように、折曲部８６ａを中心として中間部８６の長さを半径とする円弧に取った中継点を線分で結んだ経路に沿って移動する。この場合には、成形工程における中間部８６の余り部分の長さがＷ_２となるが、経路Ｒ_１を通る場合よりも中間部８６の余り部分の長さが小さくなる。そのため、中間部８６の波打ち部分８９を許容可能な程度に抑えることができ、成形後の縦壁部８８付近の皺や歪を防ぐことができる。

なお、変形例２のカム面によれば、下スライダ３０の傾斜面４０ｃ、４０ｄとカムドライバ７８の傾斜面７８ｃ、７８ｄとが面接触するため、摩耗で変形しにくくなり、カム部の摩耗によるトラブルを防ぐことができる。

上記において、本発明について好適な実施の形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。

例えば、上記の実施の形態においては、第２の駆動部（連動機構）としてカム及びカムドライバを用いて第２面形成用金型を第２の方向に移動させる例で説明したが、上記のカム機構に代えて、ギヤ及びリンク機構を連動機構に用いてもよい。

１８…第１面形成用金型 ２０…第２面形成用金型
２６…第１の弾性機構 ３８ａ、４０ａ…カム面
５８…第２の弾性機構 ６６ａ、６６ｂ…縦壁部形成面
７６、７８…カムドライバ

Claims (16)

1. 金型を用いて板状のワークを曲げ加工することにより、第１面及び第２面が縦壁部を介してつながった段状の断面構造に成形する曲げ加工方法であって、
   ワークを用意する工程と、
   前記ワークの第１面形成部と前記第１面形成部から前記縦壁部の長さだけ離間した第２面形成部とを第１面形成用金型及び第２面形成用金型でそれぞれ挟持するワーク保持工程と、
   前記第１面形成用金型を前記板状のワークの主面に垂直な第１の方向に移動させるとともに、前記第２面形成用金型を前記ワークの主面に平行な第２の方向に移動させて前記第２面形成用金型を前記第１面形成用金型に押し付けて前記縦壁部を成形する成形工程と、を有し、
   前記成形工程の初期において前記第２面形成用金型の前記第２の方向への移動速度を前記第１面形成用金型の前記第１の方向への移動速度よりも遅くするとともに、前記成形工程の後期において前記第２面形成用金型の前記第２の方向への移動速度を前記第１面形成用金型の第１の方向の移動速度よりも速くすることを特徴とする曲げ加工方法。
2. 請求項１記載の曲げ加工方法において、前記成形工程での前記第２面形成用金型の移動速度を徐々に増加させることを特徴とする曲げ加工方法。
3. 請求項１記載の曲げ加工方法において、前記成形工程での前記第２面形成用金型の移動速度を段階的に増加させることを特徴とする曲げ加工方法。
4. 請求項１記載の曲げ加工方法において、前記成形工程では前記ワークの断面における前記縦壁部の第１面側の端部の位置が、前記縦壁部の第２面側の端部の位置を基準として見たときに、前記第２面側の端部を中心とし前記縦壁部の長さを半径とする円弧に沿って移動することを特徴とする曲げ加工方法。
5. 金型を用いて板状のワークを曲げ加工することにより、第１面及び第２面が縦壁部を介してつながった段状の断面構造に成形する曲げ加工方法であって、
   ワークを用意する工程と、
   前記ワークの第１面形成部と前記第１面形成部から前記縦壁部の長さだけ離間した第２面形成部とを第１面形成用金型及び第２面形成用金型でそれぞれ挟持するワーク保持工程と、
   前記第１面形成用金型を前記板状のワークの主面に垂直な第１の方向に移動させるとともに、前記第２面形成用金型を前記ワークの主面に平行な第２の方向に移動させて前記第２面形成用金型を前記第１面形成用金型に押し付けて前記縦壁部を成形する成形工程と、を有し、
   前記成形工程では前記ワークの断面における前記縦壁部の第１面側の端部の位置が、前記縦壁部の第２面側の端部の位置を基準として見たときに、前記第２面側の端部を中心とし前記縦壁部の長さを半径とする円弧上に設定された１又は複数の中継点を線分で結んだ経路上を移動することを特徴とする曲げ加工方法。
6. 請求項１又は５記載の曲げ加工方法において、更に前記第１面形成用金型及び第２面形成用金型を開いてワークを取り出す型開き工程を有し、該型開き工程において前記第２面形成用金型の位置を復帰させる前に前記第１面形成用金型を開くことを特徴とする曲げ加工方法。
7. 金型を用いて板状のワークを曲げ加工することにより、第１面及び第２面が縦壁部を介してつながった段状の断面構造に成形する曲げ加工装置であって、
   前記ワークの第１面形成部を挟持する第１面形成用金型と、
   前記第１面形成部から前記縦壁部の長さだけ離間した第２面形成部を挟持する第２面形成用金型と、
   前記第１面形成用金型を前記板状のワークの主面に垂直な第１の方向に移動させる第１の駆動部と、
   前記第２面形成用金型を前記ワークの主面に平行な第２の方向に移動させて前記第１面形成用金型に押し付ける第２の駆動部と、を備え、
   前記第２の駆動部は、成形工程の初期において前記第２面形成用金型の前記第２の方向への移動速度を前記第１面形成用金型の前記第１の方向への移動速度よりも遅くするとともに、前記成形工程の後期において前記第２面形成用金型の前記第２の方向への移動速度を前記第１面形成用金型の第１の方向の移動速度よりも速くする、ことを特徴とする曲げ加工装置。
8. 請求項７記載の曲げ加工装置において、前記第２の駆動部は、前記第１面形成用金型を前記第１の方向に移動させる駆動力を利用して前記第２面形成用金型を前記第２の方向に駆動させる連動機構を有することを特徴とする曲げ加工装置。
9. 請求項８記載の曲げ加工装置において、前記連動機構は前記第１の方向への圧を伝えるカムドライバと前記第２面形成用金型に形成され前記カムドライバに摺接するカム面とを有し、前記カムドライバからの押圧により前記第２の方向への変位を生じることを特徴とする曲げ加工装置。
10. 請求項９記載の曲げ加工装置において、前記第２面形成用金型のカム面は曲面よりなり、前記カムドライバが成形初期に接する部分の前記カム面の傾きは、前記カムドライバが成形後期に接する部分の前記カム面の傾きよりも大きいことを特徴とする曲げ加工装置。
11. 請求項９記載の曲げ加工装置において、前記第２面形成用金型のカム面は傾きが異なる複数の傾斜面を有し、前記カムドライバが成形初期に接する傾斜面の傾きは成形後期に接する傾斜面の傾きよりも大きいことを特徴とする曲げ加工装置。
12. 請求項１１記載の曲げ加工装置において、前記カムドライバは前記カム面の傾斜面の数と等しいカム面を有し、前記カムドライバのカム面と前記第２面形成用金型のカム面とが面接触することを特徴とする曲げ加工装置。
13. 請求項７記載の曲げ加工装置において、前記第１面形成用金型は、前記第１の駆動部の押圧に伴って第１の方向に弾性圧縮する第１の弾性機構を有することを特徴とする曲げ加工装置。
14. 請求項７記載の曲げ加工装置において、前記第２面形成用金型に取り付けられ、前記第１の方向に弾性圧縮することで、前記第２面形成用金型の第１の方向の変位を阻止する第２の弾性機構を更に備えることを特徴とする曲げ加工装置。
15. 請求項７記載の曲げ加工装置において、前記第２面形成用金型の位置を初期位置に復帰させる押戻機構を更に備えることを特徴とする曲げ加工装置。
16. 請求項７記載の曲げ加工装置において、前記第１面形成用金型は、前記第１の駆動部と一体的に変位する上型と、該上型に押圧される下型と、該下型を支持し前記第１の駆動部の押圧により弾性的に圧縮する第１のガスクッションとを有するとともに、
    前記第２面形成用金型は、前記第１の駆動部の荷重を伝える上スライダと該上スライダに対向する下スライダと、前記下スライダの第２の方向側を前記第２の方向と反対方向に付勢し、前記下スライダの第２の方向への移動により弾性的に圧縮されるとともにその圧縮状態を維持可能なロック機構を備えた第２のガスクッションと、を有し、
    前記第２のガスクッションは、前記第１面形成用金型の上型を前記ワークから離間させる際に圧縮状態を維持することを特徴とする曲げ加工装置。

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