特開 2024-122655 曲げ形材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024122655

(43)【公開日】2024-09-09

(54)【発明の名称】曲げ形材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 7/08 20060101AFI20240902BHJP

   B21D 47/01 20060101ALI20240902BHJP

【ＦＩ】

B21D7/08 E

B21D47/01 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023030317

(22)【出願日】2023-02-28

(71)【出願人】

【識別番号】390005267

【氏名又は名称】ＹＫＫ ＡＰ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】加藤 昭二郎

(72)【発明者】

【氏名】小林 勲

(72)【発明者】

【氏名】山崎 隆

【テーマコード（参考）】

4E063

【Ｆターム（参考）】

4E063AA11

4E063BB02

4E063BB08

4E063CA03

4E063DA05

4E063EA08

4E063FA07

4E063HA05

4E063JA02

4E063KA06

4E063LA02

4E063LA14

4E063MA15

(57)【要約】

【課題】加工不良の発生を抑制することができ、生産効率を向上することができる曲げ形材の製造方法を提供する。
【解決手段】曲げ形材の製造方法は、形材を、ヒレ部が曲げ方向で内側に向かって延在し、且つ中空部が曲げ方向で外側に位置した加工姿勢とする工程と、プッシャを用い、加工姿勢とした形材をその長手方向に沿った押込方向に向かって押し込む工程と、第１ロールを回転駆動しながら少なくともヒレ部に当てることで、プッシャによって押し込まれる形材を押込方向に向かって引き寄せる工程と、第２ロールを回転駆動しながら少なくとも中空部の壁部に当てることで、プッシャによって押し込まれながら第１ロールによって引き寄せられる形材をさらに押込方向に向かって引き寄せ、同時に第１ロールと第２ロールとの間で連続的に曲げ変形させて曲げ形材を製造する工程と、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空部と、前記中空部から延在するように設けられたヒレ部とを有する形材を曲げ変形させた曲げ形材の製造方法であって、
前記形材を、前記ヒレ部が曲げ方向で内側に向かって延在し、且つ前記中空部が前記曲げ方向で外側に位置した加工姿勢とする工程と、
プッシャを用い、前記加工姿勢とした形材をその長手方向に沿った押込方向に向かって押し込む工程と、
前記押込方向で前記プッシャよりも下流側に配置された第１ロールを用い、該第１ロールを回転駆動しながら少なくとも前記ヒレ部に当てることで、前記プッシャによって押し込まれる前記形材を前記押込方向に向かって引き寄せる工程と、
前記押込方向で前記第１ロールよりも下流側に配置された第２ロールを用い、該第２ロールを回転駆動しながら少なくとも前記中空部の壁部に当てることで、前記プッシャによって押し込まれながら前記第１ロールによって引き寄せられる前記形材をさらに前記押込方向に向かって引き寄せ、同時に前記第１ロールと前記第２ロールとの間で連続的に曲げ変形させて前記曲げ形材を製造する工程と、
を含む
ことを特徴とする曲げ形材の製造方法。

【請求項2】

請求項１に記載の曲げ形材の製造方法であって、
前記プッシャによる前記形材の押込速度は、前記第１ロール及び前記第２ロールによる前記形材の引寄速度と同一以下とする
ことを特徴とする曲げ形材の製造方法。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の曲げ形材の製造方法であって、
前記曲げ方向を基準とした場合に、前記形材は、前記ヒレ部の長さが前記中空部の長さよりも長い
ことを特徴とする曲げ形材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、形材を曲げ変形させた曲げ形材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばカーポート等の屋根には、形材を円弧状に曲げ変形させた曲げ形材が用いられることがある（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】実開平５－０７７４６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような曲げ形材は、一般的には、形材をドローベンドと呼ばれる方法によって曲げて製造される。この方法は、形材をクランプで掴んで引っ張りながら曲げるため、製造後の曲げ形材の両端を切り捨てる必要があり、歩留まり率が低い。また、この方法は、複合被膜処理を行った形材に用いると被膜を破壊するため、曲げ加工後の被膜処理が必要となり、作業効率も低い。

【0005】

曲げ形材は、プッシュベンドと呼ばれる方法によって製造されることもある。この方法は、プッシャで形材を長手方向に押し込みつつ、自由回転するロール間で曲げ変形させる方法である。この方法は、特許文献１の形材のように、大きな中空部を有し、比較的剛性の高い形材であれば有効に用いることができる。ところが、この方法は、例えば中空部が小さく、大きなヒレ部を有するような形材に用いた場合、プッシャによる押込力によって形材が座屈する等の問題を生じることが分かってきた。

【0006】

本発明は、上記従来技術の課題を考慮してなされたものであり、加工不良の発生を抑制することができ、生産効率を向上することができる曲げ形材の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様に係る曲げ形材の製造方法は、中空部と、前記中空部から延在するように設けられたヒレ部とを有する形材を曲げ変形させた曲げ形材の製造方法であって、前記形材を、前記ヒレ部が曲げ方向で内側に向かって延在し、且つ前記中空部が前記曲げ方向で外側に位置した加工姿勢とする工程と、プッシャを用い、前記加工姿勢とした形材をその長手方向に沿った押込方向に向かって押し込む工程と、前記押込方向で前記プッシャよりも下流側に配置された第１ロールを用い、該第１ロールを回転駆動しながら少なくとも前記ヒレ部に当てることで、前記プッシャによって押し込まれる前記形材を前記押込方向に向かって引き寄せる工程と、前記押込方向で前記第１ロールよりも下流側に配置された第２ロールを用い、該第２ロールを回転駆動しながら少なくとも前記中空部の壁部に当てることで、前記プッシャによって押し込まれながら前記第１ロールによって引き寄せられる前記形材をさらに前記押込方向に向かって引き寄せ、同時に前記第１ロールと前記第２ロールとの間で連続的に曲げ変形させて前記曲げ形材を製造する工程と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本発明の上記態様によれば、加工不良の発生を抑制することができ、生産効率を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施形態に係る製造方法によって製造された曲げ形材を用いた屋外構造体の斜視図である。

【図2】一実施形態に係る曲げ形材の製造方法に用いる曲げ加工機の構成を模式的に示す平面図である。

【図3】図２中のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿う曲げ形材の断面図である。

【図4】参考例に係る曲げ形材の断面図である。

【図5】第１ロール及び形材を搬送路の下流側から見た一部省略正面図である。

【図6】第２ロール及び形材を搬送路の下流側から見た一部省略正面図である。

【図7】一実施形態に係る曲げ形材の製造方法の一手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る曲げ形材の製造方法についての好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

【0011】

図１に示すように、本実施形態に係る製造方法によって製造された曲げ形材１０は、例えばカーポートやテラス屋根等として屋外に設置される屋根構造体１２の側枠材として利用できる。屋根構造体１２は、弓なりに湾曲した水勾配を有する屋根１４を、２本の支柱１５及び各支柱１５の上端部に連結された２本の梁１６で支持したものである。屋根１４は、例えば、曲げ形材１０で構成した左右一対の側枠材と、前後一対の枠材１８，１９と、枠材１８，１９と平行する複数本の母屋２０と、曲げ形材１０と平行する複数本の垂木２１とを備える屋根枠を用い、複数枚の屋根パネル２２を支持した構成である。

【0012】

屋根構造体１２において、曲げ形材１０は、枠材１８側から枠材１９側に向かって円弧状のカーブを描いている。梁１６及び垂木２１も曲げ形材１０と同様な曲率のカーブを描いている。本実施形態の製造方法によって製造される曲げ形材１０は、側枠材以外、例えば梁１６又は垂木２１に用いてもよい。なお、図１に示す屋根構造体１２は、曲げ形材１０の利用対象物の一例であり、曲げ形材１０は屋根構造体１２以外の建築物や建具に利用してもよい。

【0013】

次に、本実施形態に係る曲げ形材１０の製造方法について説明する。

【0014】

先ず、当該製造方法に用いることができる曲げ加工機２４の構成例を説明する。図２に示すように、曲げ加工機２４は、プッシャ２６と、第１ロール２８と、第２ロール３０と、マンドレル３２と、ガイド３４と、コントローラ３６とを備える。曲げ加工機２４は、これら各構成要素をベースとなる支持台の上面で適宜駆動可能に支持している。

【0015】

曲げ加工機２４を用いて製造される曲げ形材１０は、曲げ加工が施される前の状態（以下、「形材１０Ａ」と呼ぶ。）では直線状を成している。プッシャ２６は、曲げ加工機２４での形材１０Ａの搬送方向に対して最も上流側に配置され、形材１０Ａをその長手方向に沿って押し込むものである。プッシャ２６は、曲げ加工機２４の支持台上で押込方向Ｐに沿って直線上を移動可能である。プッシャ２６は、形材１０Ａの基端部を保持し、これを押込方向Ｐに向かって押し込むことができる。

【0016】

押込方向Ｐ１を基準として、第１ロール２８はプッシャ２６よりも下流側に配置され、第２ロール３０は第１ロール２８よりも下流側に配置されている。ロール２８，３０は、形材１０Ａを幅方向に跨ぐように互い違いに配置されている。本実施形態のロール２８，３０は、例えばサーボモータ２８ａ，３０ａが付設され、回転駆動される。これによりロール２８，３０は、形材１０Ａ及び曲げ変形後の曲げ形材１０を押込方向Ｐ１に向かって引き寄せつつ、曲げ変形させることができる。

【0017】

第１ロール２８は、形材１０Ａの曲げ方向Ｂに対して内側に配置されている。第２ロール３０は、曲げ方向Ｂに対して外側に配置されている。換言すれば、第１ロール２８は曲げ形材１０が描く円弧の内周側に配置され、第２ロール３０は曲げ形材１０が描く円弧の外周側に配置されている。これにより形材１０Ａは、プッシャ２６及びロール２８，３０によって搬送されつつ、曲げ方向Ｂの内側の第１ロール２８と外側の第２ロール３０との間を通過する際に応力を受けて曲げ変形する。ここで、第２ロール３０は、形材１０Ａを所望の曲率半径に曲げ変形させるための外力を付与する必要がある。そこで、第２ロール３０は、形材１０Ａに対してその長手方向に略直交する方向Ｐ２に沿って前進可能であり、この方向Ｐ２に沿う方向の外力を形材１０Ａに対して付与することができる。

【0018】

マンドレル３２は、形材１０Ａを曲げ変形させる際の意図しない潰れ変形等を抑制するための補助部品である。マンドレル３２は、例えば金属ロッド３２ａの端部に樹脂製の先端部材３２ｂを連結した構成であり、支持台に対する相対位置が固定されている。マンドレル３２は、先端部材３２ｂが形材１０Ａの内側空間に配置されることで形材１０Ａの潰れ変形を抑制する（図３参照）。マンドレル３２は、形材１０，１０Ａの形状等によっては省略してもよい。

【0019】

ガイド３４は、第１ロール２８と形材１０Ａを挟んで反対側に配置される。ガイド３４は、第２ロール３０によって形材１０Ａに付与される曲げ応力を受け止める第１ロール２８との間で形材１０Ａを挟み込む。これによりガイド３４は、形材１０Ａが第１ロール２８付近で曲げ方向Ｂの外側に膨らむことを抑制する。ガイド３４は、曲げ変形の曲率半径や形材１０，１０Ａの搬送速度（加工速度）等によっては省略してもよい。

【0020】

コントローラ３６は、曲げ加工機２４を駆動制御するための制御部である。コントローラ３６は、例えばプッシャ２６の移動用モータや各サーボモータ２８ａ，３０ａの駆動を制御する。これによりコントローラ３６は、プッシャ２６による形材１０Ａの押込速度と、ロール２８，３０による形材１０Ａの引寄速度とを同調させる。本実施形態のコントローラ３６は、プッシャ２６による押込速度をロール２８，３０による引寄速度と等速又は多少低速に制御する。なお、コントローラ３６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置にプログラムを実行させること、すなわちソフトウェアにより実現してもよいし、ＩＣ（Integrated Circuit）等のハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェア及びハードウェアを併用して実現してもよい。

【0021】

次に、曲げ形材１０の構成例について説明する。

【0022】

本実施形態の曲げ形材１０は、例えばアルミニウム合金等の押出形材（形材１０Ａ）を曲げ変形させたものである。図３に示すように、曲げ形材１０は、中空部１０ａと、中空部１０ａから延在するヒレ部１０ｂと、中空部１０ａから延在する突出片１０ｃとを有する。

【0023】

中空部１０ａは、例えば一部がくびれた矩形状に形成され、曲げ形材１０の隅部に設けられている。中空部１０ａの断面形状は他の形状でもよい。ヒレ部１０ｂは、中空部１０ａを形成する壁部１０ａ１から突出し、途中で僅かに屈曲しながら延在し、先端に折れ部１０ｂ１が設けられている。ヒレ部１０ｂは、形材１０Ａが曲げ加工機２４にセットされた状態で、曲げ方向Ｂに向かって延在するように配置される。曲げ方向Ｂに沿う方向を基準とした場合、ヒレ部１０ｂの突出長は中空部１０ａの長さよりも大きく、例えば３倍～５倍程度であり、本実施形態では約４倍である。つまり本実施形態の曲げ形材１０（形材１０Ａ）は、剛性が高い中空部１０ａに対して、曲げ加工時に変形し易い剛性の低いヒレ部１０ｂが大きく延びた断面形状を有する。

【0024】

突出片１０ｃは、中空部１０ａを形成する壁部１０ａ１からヒレ部１０ｂと略直交する方向に突出し、先端にポケット部１０ｃ１が設けられている。なお、突出片１０ｃの根本部分には溝部１０ｄが形成されている。溝部１０ｄは、例えば曲げ形材１０を屋根構造体１２の側枠材として用いる際、屋根パネル２２を保持するための押さえ材等が連結される係合溝である。ポケット部１０ｃ１には当該押さえ材に当接する水密材が装着される。なお、マンドレル３２は、図３中に２点鎖線で示すように、その先端部材３２ｂがヒレ部１０ｂと壁部１０ａ１の間に形成される内側空間を埋めるように配置され、形材１０Ａに対して摺動可能とされる。

【0025】

一方、参考例に係る曲げ形材４０の断面形状を図４に示す。図４に示す曲げ形材４０は、従来の屋根構造体１２の側枠材として用いられていたものである。曲げ形材４０は、図３に示されるヒレ部１０ｂを持たず、中空部１０ａの代わりにヒレ部１０ｂの先端と同様な位置まで延在した形状からなる大きな中空部４０ａを有する。なお、曲げ形材４０にも突出片１０ｃ及び溝部１０ｄが設けられている。つまり参考例の曲げ形材４０は、剛性が高い中空部４０ａが曲げ方向Ｂに沿って延在した断面形状を有する。

【0026】

次に、本実施形態に係る曲げ形材１０の製造方法の一手順を説明する。

【0027】

先ず、図７中のステップＳ１において、曲げ加工前の直線状の形材１０Ａを曲げ加工機２４にセットする。このセット工程は、例えば各ロール２８，３０及びガイド３４を搬送路から後退させると共に、形材１０Ａの基端部をプッシャ２６で保持し、さらにマンドレル３２を形材１０Ａの内側空間に配置する。そして、プッシャ２６を移動開始位置とし、ロール２８，３０も搬送路上に前進させる。この際、形材１０Ａは、ヒレ部１０ｂが曲げ方向Ｂの内側に位置し、且つ曲げ方向Ｂに沿って中空部１０ａから延在する加工姿勢とする（図２及び図３参照）。なお、中空部１０ａは曲げ方向Ｂの外側に配置される。

【0028】

次に、ステップＳ２において、形材１０Ａをプッシャ２６で押込方向Ｐに向かって押し込みながら、第１ロール２８をサーボモータ２８ａで回転駆動して形材１０Ａを引き寄せる。このため、プッシャ２６で押し込まれる形材１０Ａは、先端側の第１ロール２８がブレーキとなり、第１ロール２８の上流側で座屈等の変形を生じることが抑制される。特に、コントローラ３６は、上記したように、プッシャ２６による押込速度よりも第１ロール２８による引寄速度を等速以上に制御する。これによりプッシャ２６で基端側から押し込まれる形材１０Ａは、先端側が第１ロール２８による引き込み力を受けて円滑に第１ロール２８を通過するため、座屈等の発生が一層確実に抑制される。

【0029】

図５に示すように、第１ロール２８は、例えばヒレ部１０ｂの外面形状に応じた接触面２８ｂを有する。これにより第１ロール２８は、曲げ方向Ｂで内側にあるヒレ部１０ｂが曲げ方向Ｂ以外に変形することを抑えつつ、形材１０Ａを円滑に送り出すことができる。第１ロール２８は、少なくともヒレ部１０ｂに当てた状態とすればよく、他の部位に当ててもよい。なお、図５中の第１ロール２８は、１点鎖線で示される中心線の一方側半分のみを図示し、対称構造である他方側半分の図示は省略しており、図６に示す第２ロール３０についても同様に図示している。

【0030】

ステップＳ３において、設定された曲げ形材１０のＲ形状の曲率に応じた位置まで第２ロール３０を方向Ｐ２に前進させると共に、サーボモータ３０ａで回転駆動する。これにより形材１０Ａは、第２ロール３０からの曲げ応力を受け、曲げ方向Ｂに沿って曲げられる。図６に示すように、第２ロール３０は、例えば中空部１０ａから溝部１０ｄを経て突出片１０ｃに至る外面形状に応じた接触面３０ｂを有する。これにより第２ロール３０は、曲げ方向Ｂで外側にあって、ヒレ部１０ｂよりも強度の高い中空部１０ａを中心として形材１０Ａに所望の曲げ応力を付与することができる。第２ロール３０は、少なくとも中空部１０ａの壁部に当てた状態とすればよく、他の部位に当ててもよい。

【0031】

そして、ロール２８、３０間での曲げ方向Ｂへの曲げ加工が形材１０Ａに対して連続的に施され、形材１０Ａの全長の曲げ加工が終了すると曲げ形材１０の製造が完了する（ステップＳ４）。なお、上記したステップＳ３に示す第２ロール３０の前進・回転は、曲げ形材１０の曲率等にもよるが、ステップＳ１又はＳ２の段階で完了・開始しておいてもよい。同様に、ステップＳ２の第１ロール２８の回転もステップＳ１の段階で開始しておいてもよい。

【0032】

このように、当該製造方法は、成形する形材１０Ａをプッシャ２６で押し込みつつ、ロール２８，３０で搬送方向に引き寄せる。同時に、ロール２８，３０間で形材１０Ａに所望の曲げ加工を施すことで、曲げ形材１０を製造する。

【0033】

従って、当該製造方法によれば、ロール２８，３０を自由回転のロールで構成した従来のプッシュベンド方式と比べて、ロール２８，３０が形材１０Ａを積極的に引き寄せるため、ロール２８，３０がブレーキとなって形材１０Ａが座屈やしわ等の加工不良を生じることが抑制される。しかも、当該製造方法は、剛性の低いヒレ部１０ｂを曲げ方向Ｂの内側に配置し、剛性の高い中空部１０ａを曲げ方向Ｂの外側に配置した加工姿勢で形材１０Ａに曲げ加工を施す。このため、曲げ加工時に反りや潰れ等の加工不良を生じ易い大きなヒレ部１０ｂを持った形材１０Ａであっても、円滑に所望の曲率に曲げ変形させた曲げ形材１０を製造することができる。特に、曲げ形材１０（形材１０Ａ）は、曲げ方向Ｂを基準として、中空部１０ａよりヒレ部１０ｂが相当に長い。このため、曲げ形材１０は、ヒレ部１０ｂが一層加工不良を生じ易い形状であると言えるが、ロール２８，３０を回転駆動し、さらに形材１０Ａを上記した加工姿勢とすることで、不良の発生を抑制可能となっている。

【0034】

さらに、当該製造方法によれば、例えば従来のドローベンド方式での曲げ加工と異なり、製造後の曲げ形材１０の両端を切り捨てる必要がない。このため、当該製造方法は歩留まり率が向上し、生産効率が向上する。また、当該製造方法は、形材１０Ａの表面に例えばアルマイト処理のような複合皮膜処理が施された状態での曲げ加工も可能であり、生産効率が一層向上する。

【0035】

本発明の一態様に係る曲げ形材の製造方法は、中空部と、前記中空部から延在するように設けられたヒレ部とを有する形材を曲げ変形させた曲げ形材の製造方法であって、前記形材を、前記ヒレ部が曲げ方向で内側に向かって延在し、且つ前記中空部が前記曲げ方向で外側に位置した加工姿勢とする工程と、プッシャを用い、前記加工姿勢とした形材をその長手方向に沿った押込方向に向かって押し込む工程と、前記押込方向で前記プッシャよりも下流側に配置された第１ロールを用い、該第１ロールを回転駆動しながら少なくとも前記ヒレ部に当てることで、前記プッシャによって押し込まれる前記形材を前記押込方向に向かって引き寄せる工程と、前記押込方向で前記第１ロールよりも下流側に配置された第２ロールを用い、該第２ロールを回転駆動しながら少なくとも前記中空部の壁部に当てることで、前記プッシャによって押し込まれながら前記第１ロールによって引き寄せられる前記形材をさらに前記押込方向に向かって引き寄せ、同時に前記第１ロールと前記第２ロールとの間で連続的に曲げ変形させて前記曲げ形材を製造する工程と、を含む。このような構成によれば、各ロールを回転させながら形材を曲げ加工することで、座屈等の加工不良を生じることを抑制できる。また、製造後の曲げ形材の両端を切り捨てる必要がないため、生産効率が向上する。

【0036】

前記プッシャによる前記形材の押込速度は、前記第１ロール及び前記第２ロールによる前記形材の引寄速度と同一以下とすることが好ましい。そうすると、形材は、プッシャによる押込速度以上の速度でロールによって引き込まれるため、座屈等の発生を一層抑制できる。

【0037】

前記曲げ方向を基準とした場合に、前記形材は、前記ヒレ部の長さが前記中空部の長さよりも長い構成であってもよい。すなわち、当該製造方法は、このような長いヒレ部を有し、加工不良を一層生じ易い形状の形材であっても、各ロールの回転駆動と、形材の最適な加工姿勢とにより、加工不良の発生を抑制できる。

【0038】

なお、本発明は、上記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

【符号の説明】

【0039】

１０，４０ 曲げ形材、１０Ａ 形材、１０ａ，４０ａ 中空部、１０ｂ ヒレ部、１２ 屋根構造体、２６ プッシャ、２８ 第１ロール、３０ 第２ロール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】