JP2018015768A - 角部成形装置および金属容器 - Google Patents

Abstract

【課題】シームレスな側壁部を有する角部を精度良く形成できる角部成形装置および金属容器を提供する。
【解決手段】受台５は、上下方向Ｚに延在する第一側面部５１および第二側面部５２が連接して形成され、成形ローラ４は、中央部Ｍから回転軸４０の両端側に向かって円錐状に広がる第一円錐面部４１および第二円錐面部４２が、第一側面部５１および第二側面部５２に沿って上下方向Ｚに移動可能に形成され、受台５の第一側面部５１および第二側面部５２には、上下方向Ｚに延在する第一凹凸部５３がそれぞれ形成され、成形ローラ４の第一円錐面部４１および第二円錐面部４２には、受台５の第一凹凸部５３に対応する第二凹凸部４３がそれぞれ形成されたものである。
【選択図】図５

Description

この発明は、シームレスな側壁部を有する角部を精度よく形成できる角部成形装置および金属容器に関するものである。

一枚の矩形状の薄板材料からシームレスな側壁を有する箱型の容器を成形する方法として、従来以下の方法がある。

例えば、特許文献１から特許文献６には、肉厚が０．５ｍｍ〜３ｍｍ程度の金属薄板を塑性加工して四角形状の容器のコーナー部を成形する方法が示されている。まず、ワークの角部を挟む二辺の直線部をＶ曲げ加工する時に、角部に近づくに従って徐々に曲げの程度が緩むように不完全に曲げておく。次に、この角部を略対向円錐状のローラ部と略多角形状の雄型で挟むとともに、容器の角部を挟む側壁に内接する雄型の二つの側面に沿って略対向円錐状のローラ部を移動させることにより不完全部を塑性変形させてシームレスなコーナー部を成形する。

また、例えば、特許文献７および特許文献８には、略対向円錐状のローラ部の代わりに角部用ポンチを用いる方法が示されている。
また、例えば、特許文献９には、金型を用いずスピニング装置を用いて成形する方法が示されている。

特許第２８４４５６４号公報 特開２０００−２４７１７号公報 特開２００１−３００１５号公報 特開２００７−３１９８７１号公報 特開２００８−１８４４４号公報 特開２００８−１８４４５号公報 特開平１−１５４８２７号公報 特開平１−１５４８２８号公報 特開平９−５７３８１号公報

従来の角部成形装置および金属容器は、対向円錐状のローラ部を用いる加工方法では側壁の高さ寸法が板厚の約２０倍を超えるようなコーナー部を成形する場合、曲げ残る余剰な材料に複雑な皺が発生し、側壁の高いコーナー部を成形することができないという問題点があった。
また、側壁の高さの寸法が板厚の約１５倍を超えると、余剰な材料がコーナー部で折れ重なり、異常な偏肉や隙間を生じさせるという問題点があった。

また、角部用のポンチを用いる方法では、角部に加工負荷が集中しやすく、肉厚の薄い材料では著しい減肉が生じ亀裂が発生するという問題点があった。

また、スピニング加工にて成形する方法では、他の方法に比べて加工時間を要するため量産工程では非効率であり、多品種少量の製品に対しては機種ごとに加工軌道のティーチングが必要なため製造コストが高くなるという問題点があった。

また、他に比較的深い四角形状容器を成形する方法として、角筒絞り加工による成形する方法が従来知られているが、容器の大きさや形状、使用する材料の種類や板厚などの条件に応じて金型を変更する必要があり、多品種少量の製品に対しては多数の金型の用意と頻繁な段取り替え作業のために製造コストが高くなるという問題点があった。

また、容器の側壁を折り曲げて成形する製造方法では、角部がシームレスではないため、水密性や強度を得るために後工程で角部を溶接する必要があり、さらに溶接部の焼け取りなどの後処理をする必要があるため絞り加工に比べて工数が増えるという問題点があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、シームレスな側壁部を有する角部を精度よく形成できる角部成形装置および金属容器を提供することを目的とする。

この発明の角部成形装置は、
受台と成形ローラとの協働により、板状のワークの角部および前記角部の近傍を塑性変形し側壁部を形成する角部成形装置において、
前記受台は、第一方向に延在する第一側面部および第二側面部が連接して形成され、
前記成形ローラは、中央部から回転軸の両端側に向かって円錐状に広がる第一円錐面部および第二円錐面部が、前記第一側面部および前記第二側面部に沿って前記第一方向に移動可能に形成され、
前記受台の前記第一側面部および前記第二側面部には、前記第一方向に延在する第一凹凸部がそれぞれ形成され、
前記成形ローラの前記第一円錐面部および前記第二円錐面部には、前記受台の前記第一凹凸部に対応する第二凹凸部がそれぞれ形成されたものである。
また、この発明の角部成形装置は、
受台と成形ローラとの協働により、板状のワークの角部および前記角部の近傍を塑性変形し側壁部を形成する角部成形装置において、
前記受台は、第一方向に延在する第一側面部および第二側面部が連接して形成され、
前記成形ローラは、中央部から回転軸の両端側に向かって円錐状に広がる第一円錐面部および第二円錐面部が、前記第一側面部および前記第二側面部に沿って前記第一方向に移動可能に形成され、
前記成形ローラの前記受台が設置されている側と相反する側の箇所には、前記成形ローラの変形負荷を吸収するガイド部が形成されたものである。
また、この発明の角部成形装置は、
受台と成形ローラとの協働により、板状のワークの角部および前記角部の近傍を塑性変形し側壁部を形成する角部成形装置において、
前記受台は、第一方向に延在する第一側面部および第二側面部が連接して形成され、
前記成形ローラは、中央部から回転軸の両端側に向かって円錐状に広がる第一円錐面部および第二円錐面部が、前記第一側面部および前記第二側面部に沿って前記第一方向に移動可能に形成され、
前記成形ローラは、前記第一円錐面部および前記第二円錐面部が前記回転軸の方向に複数に分割され、それぞれが回転自在に形成されたものである。
また、この発明の金属容器は、
板状の金属部材の角部および前記角部の近傍を塑性変形し側壁部を形成し、前記角部が少なくとも三箇所形成された金属容器であって、
各前記角部は、シームレスにて成形され、
前記角部の前記側壁部は、ビード部が形成されたものである。

この発明の角部成形装置および金属容器によれば、
シームレスな側壁部を有する角部を精度よく形成できる。

この発明の実施の形態１の金属容器の構成を示す斜視図である。 図１に示した金属容器の１つの角部の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置の要部の構成を示す上面図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置の要部の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置の要部の構成を示す正面図である。 図３に示した角部成形装置の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置の成形ローラの構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置の構成を示す上面図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置の構成を示す正面図である。 図１０に示した角部成形装置の詳細な構成を示す断面図である。 図１０に示した角部成形装置の詳細な構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置に用いる金属部材の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置に用いる他の金属部材の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置に用いる他の金属部材の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置に設置する際の金属部材の状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１の角部成形装置に設置する際の他の金属部材の状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２の角部成形装置の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態２の角部成形装置の構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態３の角部成形装置の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態３の角部成形装置の構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態３の角部成形装置の要部の構成を示す上面図である。 この発明の実施の形態３の角部成形装置の要部の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態３の角部成形装置の要部の構成を示す正面図である。 この発明の実施の形態３の角部成形装置の要部の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態３の金属容器の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態４の角部成形装置の成形ローラの構成を示す正面図である。

実施の形態１．
以下、本願発明の実施の形態について説明する。図１はこの発明の実施の形態１の金属容器の構成を示す斜視図である。図２は図１に示した金属容器の点線にて囲まれた１つの角部の構成を示す斜視図である。図３、図４および図５はこの発明の実施の形態１の角部成形装置の要部の構成を示す図である。図３は上面図、図４は側面図、図５は正面図をそれぞれ示す。図６は図３に示した角部成形装置の構成を示す断面図である。図７はこの発明の実施の形態１の角部成形装置の成形ローラの構成を示す斜視図である。

図８、図９および図１０はこの発明の実施の形態１の角部成形装置の構成を示す図である。図８は上面図、図９は側面図、図１０は正面図をそれぞれ示す。図１１は図１０に示した角部成形装置の詳細な構成を示す側面断面図である。図１２は図１０に示した角部成形装置の詳細な構成を示す上面断面図である。図１３から図１５はこの発明の実施の形態１の角部成形装置に用いる金属部材の構成を示す斜視図である。図１６および図１７はこの発明の実施の形態１の角部成形装置に設置する際の金属部材の状態を示す斜視図である。

本発明の実施の形態１における金属容器２は、例えば、電機設備や配電設備を収める筺体の蓋や、空調機に設けられるドレンパンなどに採用される。

図１に示すように、金属容器２は、シームレスな角部２１を四隅に有する。図２に示すように、各角部２１の近傍には、塑性変形して形成された側壁部２０がそれぞれ形成される。そして、各側壁部２０には、二本の凹凸形状にてなるビード部３１がそれぞれ形成される。尚、本実施の形態１においては、ビード部３１が金属容器２の側壁部２０の外周より内側にて、凹凸形状となる例を示しているが、これに限られることはなく、金属容器２の側壁部２０の外周より外側にて、凹凸形状を形成してよい。これは金属容器２内に設置される電機設備や配電設備の形状、または、設置場所などにより適宜設定されるものである。

尚、本実施の形態１に示すような角部２１および角部２１の近傍のビード部３１を除く部分は特に限定されるものではない。また、本実施の形態１では、便宜上、矩形形状の四隅に角部２１を形成する例を示したが、矩形形状に限られるものではなく、Ｌ字フランジ、多角形の容器の角部など、２つの側面部２０および底面を備える角部２１であれば同様に形成することが可能であるため、その説明は適宜省略する。また、ビード部３１が二本の凹凸形状にて成形される例を示したが、ビード部３１形状はこの本数や形状に限定されるものではないが、以下の角部成形装置１では、二本の凹凸形状のビード部３１の例にて説明する。

図１３から図１５に、図１に示すような金属容器２を形成するための板状のワークとしての金属部材２２、２３、２４の例を示す。図１３は、略直角の端部３２を有する金属部材２２である。図１４は、面取りされた端部３３を有する金属部材２３である。これは、四隅をＣ面取りし、略八角形にて成形されたものである。これは後述するが、角部２１を成形する際に発生する余肉を減らし、皺や亀裂などの異常成形をさらに抑制するのに有効である。Ｃ面取りの寸法は、側壁部２０の高さＨと同じ程度の寸法とするのが望ましい。例えば、側壁部２０の高さＨが３０ｍｍの場合は、Ｃ３０程度の面取りが望ましい。但し、材料の種類や厚さなどによって、最適な寸法値は変わるので、必ずしもこの寸法に限られるわけではない。

また、面取りの形状は必ずしも図１４に示したように直線に限られるわけでなく、図１５に示すような円弧状の面取り形状の端部３４を有する金属部材２４であってもよい。金属部材２２、２３、２４の具体例としては、一般に曲げ加工が可能な材料であれば何でもよく、例えばＳＵＳ３０４などのステンレス鋼、あるいはＡ５０５２などのアルミニウム合金が考えられる。そして、板厚Ｔは０．５ｍｍ〜５ｍｍ程度が考えられる。いずれの金属部材２２、２３、２４を用いるかは、様々な要因から適宜決定されるものである。尚、以下の説明においては便宜上、金属部材２３を例に説明する。

図３から図１２において、角部成形装置１について説明する。まず、角部成形装置１の要部としての受台５と成形ローラ４との構成について図３から図７に基づいて説明する。角部成形装置１は、受台５と成形ローラ４との協働により、板状の金属部材２３から角部２１および角部２１の近傍を塑性変形し側壁部２０を有する金属容器２を形成するものである。受台５は、第一方向としての上下方向Ｚに延在する第一側面部５１および第二側面部５２が連接して形成される。第一側面部５１および第二側面部５２の上方Ｚ１側にてそれぞれ連接する上面部５４が形成される。

ここでは、受台５は、直方体状にて形成され、第一側面部５１および第二側面部５２はそれぞれ直方体状の側面が設定される。そして、上面部５４は直方体状の上面が設定され、後述する成形ローラ４の回転軸４０と平行な面にて形成される。第一側面部５１、第二側面部５２および上面部５４は、Ｒ形状で滑らかに連続するように連接されている。

受台５の第一側面部５１および第二側面部５２には、上下方向Ｚに延在する第一凹凸部５３がそれぞれ形成される。受台５の上下方向Ｚの高さＷ４は、少なくとも成形する金属容器２の側壁部２０の高さＨよりも高く形成される。また、角部２１を成形する際に、余肉が生じる可能性があるため、受台５の高さＷ４は、例えば対象となる金属容器２の側壁部２０の高さＨの２倍程度の寸法であることが望ましい。

成形ローラ４は、回転軸４０を中心に（すなわち軸方向Ｙを中心に）回転する。成形ローラ４は、前後方向Ｘにおいて、受台５の後方Ｘ２に配設される。言い換えれば、成形ローラ４は受台５の前方Ｘ１に配設される。成形ローラ４は、中央部Ｍから回転軸４０の両端側に向かって円錐状に広がる第一円錐面部４１および第二円錐面部４２が形成される。そして、第一円錐面部４１および第二円錐面部４２は、受台５の第一側面部５１および第二側面部５２に沿って上下方向Ｚに後述するスライド機構部６により移動可能に形成される。

第一円錐面部４１および第二円錐面部４２には、受台５の第一凹凸部５３に対応する第二凹凸部４３がそれぞれ形成される。この第二凹凸部４３が形成された以外の第一円錐面部４１および第二円錐面部４２は、表面が滑らかに形成されるものである。成形ローラ４の具体的な大きさは、例えば最外部の最外直径Ｗ１は３００ｍｍ程度である。中央部Ｍの最細部の最細直径Ｗ２が２０ｍｍ程度である。また、軸方向Ｙの幅Ｗ３は３００ｍｍ程度である。成形ローラ４は、加工負荷で容易に変形したり損傷したりしないよう適切な表面硬度と靭性を有するものであればよい。例えば、成形ローラ４はＳＫＤ１１などの工具鋼にて形成される。

次に、角部成形装置１が備えるスライド機構部６、位置決め機構部７について、図８から図１０に基づいて説明する。尚、図８から図１０において、受台５および成形ローラ４はそれぞれの位置関係を示すものであり、詳細な構成は省略して示す。スライド機構部６は、一般のプレス金型のダイセットのように成形ローラ４を上下方向Ｚに移動するためのものである。成形ローラ４の回転軸４０は、スライド機構部６の上下方向Ｚと直交して形成される。

スライド機構部６はフレーム１０にボルト１６にて設置される。スライド機構部６はノックピン１１にてフレーム１０における取り付け位置の再現性が確保される。スライド機構部６はブッシュあるいはガイドブロックを介して上下方向Ｚに滑らかに動作する。スライド機構部６は油圧シリンダ１３などのアクチュエータによって上下方向Ｚに駆動する。成形ローラ４はフレーム１０と一体化されており、成形ローラ４を交換する場合はフレーム１０ごとスライド機構部６から着脱できるように形成される。

金属部材２３を成形する際に生じる加工負荷は、成形ローラ４からフレーム１０を介してスライド機構部６に伝達される。このため、成形ローラ４、フレーム１０、スライド機構部６、並びにそれらに組み込まれるベアリング等の可動部は十分な剛性と強度とを備えているものである。

位置決め機構部７は、受台５に対する金属部材２３の位置を保持するものである。位置決め機構部７は、軸方向Ｙに平行な平板１４を、油圧シリンダ１５により上下方向Ｚに駆動する。角部成形装置１は、スライド機構部６を支持するガイドポスト１２（あるいはスライドガイド）にて立設される。成形ローラ４は、図１２に示すように、回転軸４０にベアリング等の軸受４４およびスペーサ４５を介してフレーム１０に支持される。軸受４４の周囲には回転軸４０の傾きを調節する第二調整部９が形成される。第二調整部９は、成形ローラ４の回転軸４０がスライド機構部６の駆動する上下方向Ｚと直交するように、回転軸４０の傾きを調節するものである。

次に、第二調整部９について、図１１および図１２に基づいて説明する。尚、図１１および図１２において、成形ローラ４は位置関係を示すものであり、詳細な構成は省略して示す。第二調整部９は、回転軸４０の左右の傾きおよび回転軸４０に平行な向きの位置を調整するものである。左右の傾き調整は、第一楔９４をネジ９５でスライドさせることでベアリングハウジング９３の高さを変化させて調整する。ベアリングハウジング９３にＶ字状の溝部９７が掘られ、Ｖ字状の溝部９７に第二楔９８の上面のＶ字状の凸部９２がかみ合うとともに、第二楔９８が第一楔９４に対して前後方向Ｘに位置可変に形成される。

このような機構とすることにより、回転軸４０が傾斜しても第二調整部９により調整されるため、回転軸４０やベアリングのねじれが抑制できる。尚、このように回転軸４０の左右の傾き調節するための機構は、図１１および図１２に示すようにネジと楔とを組み合わせて調整する方法が好適であると考えられるが、必ずしもこの方法に限定されるものではない。

次に上記のように構成された実施の形態１の角部成形装置１を用いて、金属部材２３からシームレスな角部２１を形成する方法について説明する。まず、図１６に示すように、角部２１の成形箇所を挟む二辺をプレスブレーキなどの加工機を用いてほぼ直角に折り曲げ加工するとともに、角部２１に近づくに従って徐々に折り曲げの程度を緩めて不完全に曲げておく。尚、この際の曲げ角度が不完全な範囲は、金属部材２３の端部３３からの距離が側壁部２０の高さの３倍〜５倍の範囲である。

次に、あらかじめ仮曲げ加工した図１６に示すような金属部材２３を、受台５の上面部５４に、成形ローラ４とのクリアランスとを調整するための位置決め機構部７により位置が調節され設置される。金属部材２３の位置決めは、位置決め機構部７の平板１４を油圧シリンダ１５によって上下に駆動し、加工時に金属部材２３を押圧することによって設置する。よって、金属部材２３の引き込みや跳ね上がりなどが抑制される。

次に、あらかじめ仮曲げ加工した図１６に示すような金属部材２３の端部３３を、成形ローラ４と、受台５とで挟むとともに、受台５の第一側面部５１および第二側面部５２の二つの側面に沿って、成形ローラ４の第一円錐面部４１および第二円錐面部４２をスライド機構部６により下方Ｚ２に移動させることによって、金属部材２３の角部２１を塑性変形させて、図１に示すようなシームレスな側壁部２０を有する角部２１を成形する。尚、成形ローラ４の回転軸４０の傾きは、第二調整部９にて調整されている。

この際、図３および図４に示すように、不完全な曲げ範囲を含む端部３３を成形ローラ４と受台５との間で、適切なクリアランスを保持しながら成形ローラ４を移動させることにより側壁部２０を有する角部２１が成形される。受台５と成形ローラ４とのクリアランスは、金属部材２３の板厚Ｔと同程度である。そして同時に、成形ローラ４の第二凹凸部４３と受台５の第一凹凸部５３とにより、角部２１を成形する際に側壁部２０にビード部３１が成形され、角部２１の伴って生じる余肉がビード部３１で吸収され、側壁部２０の高さが板厚Ｔの２０倍を超えても折り込みや割れのない側壁部２０を得ることができる。

この後、他の三箇所の角部２１についても繰り返し成形する。また、必要に応じて側壁部２０の高さ方向の余肉を切除し所定寸法へ成形すると、図１に示すような四隅にシームレスな角部２１を有する金属容器２が形成される。また、Ｒ面取りの端部３４の金属部材２４の場合でも同様に形成することができる。

また、側壁部２０の高さＨが板厚Ｔの１０倍を超えないような場合や、皺の発生し難い材料を成形する場合には、金属部材２２の端部３２が面取り加工されていないものでも有効である。その場合、端部３２の面取り加工を行う必要がないため、工程数が少なくなる。その場合、図１６に相当する仮曲げの状態は図１７に示すように構成され、上記実施の形態１と同様に、ビード部３１が形成された側壁部２０を有する角部２１の金属容器２を成形することができる。

上記のように構成された実施の形態１の角部成形装置によれば、受台に第一凹凸部および成形ローラに第二凹凸部を備えているため、金属部材の角部の近傍にビード部を成形することができるので、偏肉や折り重なりのないシームレスでかつ高い側壁部の角部を成形できる。

また、側壁部にビード部を備えているため、ビード部が存在しない場合と比較すると側壁部の剛性が向上できる。
また、皺等による折り重なりに伴う微小間隔の隙間を生じないため、ステンレス材料などに対して隙間腐食リスクのある環境下での使用にも耐え得る角部を形成することができる。

従来、受台と成形ローラとのクリアランスや位置決めを行う例は示されていたが、成形ローラの回転軸の軸方向と上下方向との直交精度については考慮されておらず、精度が悪い場合には角部の近傍の側壁部に左右非対称な偏肉などの異常成形が生じる恐れがあった。しかしながら、本実施の形態１においては、成形ローラの回転軸の傾きを調整する第二調整部を備えているため、成形ローラの回転軸と上下方向とを簡易にかつ高精度に調整することができる。よって、角部を高精度に成形できる。

また、上記実施の形態１においては、１つの角部２１の１方の側壁部２０に対し、ビード部３１が凹凸形状を二本備える例を示したが、これに限られることはなく、凹凸形状の数が多いほど、細く浅い凹凸形状のビード部３１でも余肉を吸収することができる。また一方、比較的深いビード部３１を成形すると、浅いビード部３１に比べて側壁部２０の剛性が向上できる。また、上述のように金属容器２を成形する場合、一般に、金属容器２の角に近い箇所の方が余肉が多くなる。そこで、ビード部３１が凹凸形状を二本以上備えている場合、図２に示すように、角に近い凹凸形状の高さ方向の長さを、角から遠い凹凸形状の高さ方向の長さより長く形成することで、余肉をより効果的に吸収することができる。

実施の形態２．
図１８は本発明の実施の形態２に成形ローラの第二凹凸部が受台の前記第一凹凸部に対応するように成形ローラの回転位置を制御する第一調整部としてのラックアンドピニオン機構部の構成を示す側面図である。図１９は図１８に示したラックアンドピニオン機構部の構成を示す正面図である。尚、図１８および図１９において、受台５および成形ローラ４はそれぞれの位置関係を示すものであり、上記実施の形態１と同様な構成を有しており、詳細な構成は省略して示す。

図において、上記実施の形態１と同様の部分に同一符号を付して説明を省略する。成形ローラ４にギア１４２を設けるとともに、台座８にラック１４３を立設し、これらをかみ合わせることでラックアンドピニオン機構部１４０を構成する。そして、ラックアンドピニオン機構部１４０によって、成形ローラ４の回転位置を制御する。他の動作は、上記実施の形態１と同様である。

上記のように構成された実施の形態２の角部成形装置によれば、上記実施の形態１と同様の効果を奏するのはもちろんのこと、ラックアンドピニオン機構部により成形ローラの第二凹凸部が受台の第一凹凸部の位置を正確に合うように成形ローラの回転位置を調整するため、角部の近傍の側壁部のビード部を正確に成形することができる。尚、第一調整部としてラックアンドピニオン機構部を例に示したが、これに限られることはなく、他の構成であっても、成形ローラの第二凹凸部が受台の前記第一凹凸部に対応するように成形ローラの回転位置を制御するものであればよく、同様の効果を奏することができる。

実施の形態３．
図２０および図２１はこの発明の実施の形態３の角部成形装置の構成を示す図である。図２０は側面図、図２１は正面図をそれぞれ示す。図２２は図２０に示した角部成形装置の要部を示す上面図である。図２３は図２０に示した角部成形装置の要部を示す側面図である。図２４は図２０に示した角部成形装置の要部を示す正面図である。図２５は図２３に示した角部成形装置の内部構成を示す側面図である。図２６はこの発明の実施の形態３の金属容器の構成を示す斜視図である。

図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。まず、本実施の形態３の受台５および成形ローラ４には、上記実施の形態１と異なり、第一凹凸部および第二凹凸部が形成されていない。スライド機構部６は、本実施の形態３においては、ボールネジ１７とサーボモータ１８などのアクチュエータとによって上下方向Ｚに移動可能に形成される。成形ローラ４の受台５が設置されている側と相反する側の箇所には、成形ローラ４の変形負荷を吸収するガイド部としてのバックアップローラ部１５１が形成される。

バックアップローラ部１５１は、成形ローラ４の撓み（変形）を抑制する目的で設置される。角部２１は挟む両側から材料が寄り集まり塑性流動で肉厚が厚くなるため、受台５と成形ローラ４とのクリアランスを一定に保とうとすると、成形ローラ４に大きな荷重が作用し、成形ローラ４を弾性変形する。成形ローラ４が変形すると、所期の加工条件が得られず偏肉や割れなどの異常成形が生じるという問題点がある。さらに成形ローラ４は、角部２１の形状に合わせて中央部Ｍの直径が細くなっており変形しやすい。

本発明の実施の形態３では、これらの問題を鑑みてなされたものである。バックアップローラ部１５１は軸受１５２を介してフレーム１０に支持されている。バックアップローラ部１５１の最外周が成形ローラ４の中央部Ｍに連接するように取り付けられている。

上記のように構成された実施の形態３の角部成形装置１は、上記実施の形態１と同様に金属部材２３を成形する。上記実施の形態３においては、受台５に第一凹凸部および成形ローラ４に第二凹凸部が形成されていないためを備え、図２６に示すように金属容器２は、側壁部２０にビード部が形成されていない角部１１にて成形される。そして、成形ローラ４の中央部Ｍの直径を小型化してもバックアップローラ部１５１によって成形ローラ４の変形が抑制できるので高精度な角部が可能になるという効果がある。また、加工負荷による変形を抑制する構造のため、従来よりも厚い材料の加工にも適用できるという効果がある。

上記のように構成された実施の形態３の角部成形装置によれば、成形ローラの変形負荷を吸収するガイド部としてのバックアップローラ部を備えているため、従来よりも厚板の厚い材料に対しても、成形ローラの変形を抑制して高精度に角部を成形できる。尚、バックアップローラ部以外の構成であっても、成形ローラの変形負荷を吸収するガイド部として機能するものであれば同様の効果を奏することができる。

上記実施の形態３においては、受台５に第一凹凸部および成形ローラ４に第二凹凸部を備えない例を示したが、上記実施の形態１と同様に、受台５に第一凹凸部５３および成形ローラ４に第二凹凸部４３を備えるようにしてもよい。その場合、側壁部２０にビード部３１が形成された角部２１が成形される。これと同時に、ガイド部が成形ローラ４の変形を抑制するため、ビード部３１が精度よく形成され、さらに高精度な角部が成形できる。

実施の形態４．
図２７はこの発明の実施の形態４における角部成形装置の成形ローラの構成を示す正面図である。図において、上記各実施の形態と同様の部分は同一符号を付して説明する。本実施の形態４の受台および成形ローラ４には、上記実施の形態１と異なり、第一凹凸部および第二凹凸部が形成されていない。成形ローラ４は、軸方向Ｙに複数個に分割されている。ここでは、中央部Ｍに１個の分割ローラ６１、その軸方向Ｙの両端側がそれぞれ二分割され、分割ローラ６２、６３および分割ローラ６４、６５にて形成される。よって、成形ローラ４は五つの分割ローラ６１、６２、６３、６４、６５にて形成され、それぞれが回転自在に形成される。

成形ローラ４の回転数あるいは回転角度は人為的に制御しない限りは、成形ローラ４の回転は金属部材２３との摩擦接触状態で決定される。成形ローラ４は、その面が回転軸４０に沿って円錐状であり変化している。よって、成形ローラ４が分割されていない場合には、成形ローラ４と金属部材２３との接触状態が軸方向Ｙで複雑に変化しており、成形ローラ４が金属部材２３の側壁部２０で擦れ、金属部材２３の表面状態を悪化させる問題点があった。このことを、成形ローラ４の回転数、回転角度を調整して行い対応する場合、金属部材２３の表面状態を改善するのに実験を繰り返す必要があるという問題点があった。

本実施の形態４では、成形ローラ４が分割ローラ６１〜６５にて形成されているため、成形ローラ４と金属部材２３との接触状態が、分割ローラ６１〜６５が回転自在に回転することにより、成形ローラ４と金属部材２３との擦れが緩和され、金属部材２３の表面の擦れキズなどが生じにくくなり、シームレスな角部を精度よく成形することができる。

尚、成形ローラ４の軸方向Ｙの方向の分割数は、三分割から五分割程度が妥当であるが、必ずしもこれに限定されるわけではない。

尚、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１ 角部成形装置、２ 金属容器、４ 成形ローラ、５ 受台、６ スライド機構部、７ 位置決め機構部、８ 台座、９ 第二調整部、１０ フレーム、１１ ノックピン、１２ ガイドポイント、１３ 油圧シリンダ、１４ 平板、１５ 油圧シリンダ、
１６ ボルト、１７ ボールネジ、１８ サーボモータ、２０ 側壁部、２１ 角部、
２２ 金属部材、２３ 金属部材、２４ 金属部材、２５ 角部、３１ ビード部、
３２ 端部、３３ 端部、３４ 端部、４０ 回転軸、４１ 第一円錐面部、
４２ 第二円錐面部、４３ 第二凹凸部、４４ 軸受、４５ スペーサ、
５１ 第一側面部、５２ 第二側面部、５３ 第一凹凸部、５４ 上面部、
６１ 分割ローラ、６２ 分割ローラ、６３ 分割ローラ、６４ 分割ローラ、
６５ 分割ローラ、９２ 凸部、９３ ベアリングハウジング、９４ 第一楔、
９５ ネジ、９７ 溝部、９８ 第二楔、１４０ ラックアンドピニオン機構部、
１４２ ギア、１４３ ラック、Ｔ 板厚、Ｈ 高さ、Ｗ１ 最外直径、
Ｗ２ 最細直径、Ｗ３ 幅、Ｗ４ 高さ、Ｘ 前後方向、Ｘ１ 前方、Ｘ２ 後方、
Ｙ 軸方向、Ｚ 上下方向、Ｚ１ 上方、Ｚ２ 下方。

Claims (11)

1. 受台と成形ローラとの協働により、板状のワークの角部および前記角部の近傍を塑性変形し側壁部を形成する角部成形装置において、
   前記受台は、第一方向に延在する第一側面部および第二側面部が連接して形成され、
   前記成形ローラは、中央部から回転軸の両端側に向かって円錐状に広がる第一円錐面部および第二円錐面部が、前記第一側面部および前記第二側面部に沿って前記第一方向に移動可能に形成され、
   前記受台の前記第一側面部および前記第二側面部には、前記第一方向に延在する第一凹凸部がそれぞれ形成され、
   前記成形ローラの前記第一円錐面部および前記第二円錐面部には、前記受台の前記第一凹凸部に対応する第二凹凸部がそれぞれ形成された角部成形装置。
2. 前記成形ローラの前記受台が設置されている側と相反する側の箇所には、前記成形ローラの変形負荷を吸収するガイド部が形成された請求項１に記載の角部成形装置。
3. 前記ガイド部は、バックアップローラ部にて形成された請求項２に記載の角部成形装置。
4. 前記成形ローラの前記第二凹凸部が前記受台の前記第一凹凸部に対応するように前記成形ローラの回転位置を制御する第一調整部を備えた請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の角部成形装置。
5. 前記第一調整部は、ラックアンドピニオン機構部にて形成された請求項４に記載の角部成形装置。
6. 受台と成形ローラとの協働により、板状のワークの角部および前記角部の近傍を塑性変形し側壁部を形成する角部成形装置において、
   前記受台は、第一方向に延在する第一側面部および第二側面部が連接して形成され、
   前記成形ローラは、中央部から回転軸の両端側に向かって円錐状に広がる第一円錐面部および第二円錐面部が、前記第一側面部および前記第二側面部に沿って前記第一方向に移動可能に形成され、
   前記成形ローラの前記受台が設置されている側と相反する側の箇所には、前記成形ローラの変形負荷を吸収するガイド部が形成された角部成形装置。
7. 前記ガイド部は、バックアップローラ部にて形成された請求項６に記載の角部成形装置。
8. 前記成形ローラの回転軸の傾きを調整する第二調整部を備えた請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の角部成形装置。
9. 受台と成形ローラとの協働により、板状のワークの角部および前記角部の近傍を塑性変形し側壁部を形成する角部成形装置において、
   前記受台は、第一方向に延在する第一側面部および第二側面部が連接して形成され、
   前記成形ローラは、中央部から回転軸の両端側に向かって円錐状に広がる第一円錐面部および第二円錐面部が、前記第一側面部および前記第二側面部に沿って前記第一方向に移動可能に形成され、
   前記成形ローラは、前記第一円錐面部および前記第二円錐面部が前記回転軸の方向に複数に分割され、それぞれが回転自在に形成された角部成形装置。
10. 板状の金属部材の角部および前記角部の近傍を塑性変形し側壁部を形成し、前記角部が少なくとも三箇所形成された金属容器であって、
    各前記角部は、シームレスにて成形され、
    前記角部の前記側壁部は、ビード部が形成された金属容器。
11. 前記ビード部は、複数の凹凸形状を備えた請求項１０に記載の金属容器。

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