JP2005254300A - ダイ - Google Patents

Abstract

【課題】Ｖ溝に対するワークの入り込み位置（ストローク）に対応して加圧力が増大するダイを提供する。
【解決手段】
板状のワークＷをＶ字形状に折曲げるためのダイ１であって、Ｖ溝３を形成する傾斜面５は凸状の曲面５Ｕ，５Ｌに形成してあり、当該曲面の上部側の曲率半径ＤＲ１よりも下部側の曲率半径ＤＲ２が大きく、前記曲面５Ｕ，５Ｌは、ワークＷの折曲げ加工時にワークＷと曲面５Ｕとの接触関係がころかり接触の態様となる曲面である。また、板状のワークＷをＶ字形状に折曲げるためのダイ１であって、Ｖ溝３を形成する傾斜面５は凸状の曲面に形成してあり、この曲面は、楕円９に接する曲面である。そして、前記ダイ１において、前記傾斜面５と近接した位置に、歪みを検出するためのセンサ７を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、板状のワークをＶ字形状に折曲げる際に使用されるダイに係り、さらに詳細には、Ｖ字形状の溝を形成する傾斜面を凸状の曲面に形成してなるダイに関する。

従来、プレスブレーキによって板状のワークをＶ字形状に折曲げ加工するとき、Ｖ字形状の溝を備えたダイと、上記構内にワークを押し込むように作用するパンチとを用いるのが一般的である。

ところで、ダイ角度（Ｖ溝の角度）９０°のダイを用いてワークの折曲げ加工を行うときの曲げ角度と加圧力との関係は、パンチ、ダイの形状やワークの条件にもよるが、図５に示すごとき関係にあることが知られている。すなわち、（Ａ）のエアベンディング領域においては、曲げ角度が約４０°になるまでは加圧力が次第に増大し、そして、約４０°以上の曲げ角度となって約８０°付近までは加圧力が次第に減少する。その後、曲げ角度が９０°に近くなるに従って加圧力が再び次第に増大し、（Ｂ）で示すボトミングになると、加圧力が急激に増大し、（Ｃ）のユイニングに至ることになる。

ところで、プレスブレーキによってワークをＶ字形状に折曲げ加工する場合は、ダイに形成したＶ字形状の溝内に、パンチによってワークを押し込む態様でもって行うものであるから、ダイにおけるＶ溝の幅及びワークの板厚が既知であれば、ダイ上に位置決めされたワークに対してパンチの先端部が当接してからの上記パンチのストロークを検出することにより、幾何学的にワークの折曲げ角度を演算できることになる。

ところで、前記説明より理解されるように、エアベンディング領域においては、ワークの折曲げ角度すなわち換言すればダイのＶ溝に対するパンチの突入（進入）位置（パンチがワークに当接してからのストローク位置）と加圧力との関係は、図より明らかなように、加圧力が凸状の曲線を呈するように変化する関係にある。

したがって、プレスブレーキによって板状のワークの折曲げ加工を行う場合、ワークの折曲げ角度を検出するために、折曲げ角度検出手段が研究開発されていると共に、前記ダイに対するパンチの相対的な移動位置を検出することによってワークの折曲げ角度に換算することが行われている。

従来、プレスブレーキによってワークの折曲げ加工を行うとき、ラムのストローク位置を検出すると共にラムを駆動する油圧シリンダによる加圧力又はラムを駆動するモータのトルクを検出することも行われている。

しかし、ワークの折曲げ角度は、ラムのストローク位置を検出して折曲げ角度に換算することによって検出している。そして、前記加圧力を検出することによりプレスブレーキにおけるフレームやラムの歪みを演算して、歪みの補正を行っている。

したがって、ワークを予め設定された折曲げ角度に折曲げ加工するとき、ラムのストローク制御を行うと共に加圧力を検出しフレーム等の歪みの補正が行われている。

ところで、プレスブレーキによってワークの折曲げ加工を行うとき、ダイの歪みを検出することも提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開平９−２９３４１号公報 「金型内蔵センサーシステムを用いた曲げ加工計測」第５４回塑性加工連合講演会（２００３．１１．６〜８ 香川町）第２４７〜２４８頁

前述したように、プレスブレーキによって板状のワークの折曲げ加工を行うとき、ワークの折曲げ角度すなわち換言すればダイに対するパンチのストローク位置と加圧力との関係は、例えば比例関係などのごときの関係にないので、前記加圧力を検出してワークの折曲げ角度を推定することは難しいものであった。したがって、ダイに歪みを検出するセンサを備えた場合、ダイに作用する加圧を演算して安全対策（例えばダイの破壊）に供されている。

すなわち、従来は、ワークの折曲げ加工を行う場合はストローク制御（ダイに対するパンチのストローク）が主であり、曲げの荷重（加圧力）とストロークの関係においての荷重制御を行う場合、制御が容易に行われ得る金型が望まれている。

本発明は、前述のごとき問題に鑑みてなされたもので、板状のワークをＶ字形状に折曲げるためのダイであって、Ｖ溝を形成する傾斜面は凸状の曲面に形成してあり、当該曲面の上部側の曲率半径よりも下部側の曲率半径が大きいことを特徴とするものである。

また、本発明は、上記ダイにおいて、前記曲面は、ワークの折曲げ加工時にワークと曲面との接触位置が次第にＶ溝の底部側へ変化する態様となる曲面であることを特徴とするものである。

また、本発明は、板状のワークをＶ字形状に折曲げるためのダイであって、Ｖ溝を形成する傾斜面は凸状の曲面に形成してあり、この曲面は、楕円に接する曲面であることを特徴とするものである。

また本発明は、上記ダイにおいて、ダイはカーボンを焼結して構成してあることを特徴とするものである。

また、本発明は、上記ダイにおいて、前記傾斜面と近接した位置に、歪みを検出するためのセンサを備えていることを特徴とするものである。

本発明によれば、ダイにおけるＶ字形状の溝の傾斜面を凸状の曲面に形成し、この曲面の上部側の曲率半径よりも下部側の曲率半径を大きくしてあることにより、折曲げ加工が行われるワークと前記傾斜面との接触位置が次第に下側へ移動して上記接触位置の間隔がが次第に狭くなる。したがって、ワークの折曲げ角度が小さくなるに従ってワークを折曲げるための荷重が次第に大きくなり、ワークの折曲げ角度と荷重との関係が一義的に定まるようになる。

プレスブレーキに使用するパンチとダイを用いて板状のワークの折曲げ加工を行うとき、ストロークと荷重との関係を知るために、図４に示すように、Ｖ幅（Ｖ＝１２．７ｍｍ）、先端角（θ＝９０°）、先端Ｒ（ＰＲ＝０．２ｍｍ）の通常のパンチＰと、Ｖ溝の実Ｖ幅（Ｖ＝９ｍｍ）、肩Ｒ（ＤＲ＝３．０ｍｍ）、Ｖ溝角度４４°の通常のダイＤを用いてＳＰＣＣ１．２ｔ（幅寸法１０ｃｍ）のワークＷを折曲げ角度９０°まで折曲げ加工を行なう（エアベンディング）とストロークと荷重との関係は、図２の（Ａ）に示す結果が得られた。すなわち、前述したエアベンディング領域とほぼ同様の傾向であった。

すなわち、従来の通常のパンチＰ、ダイＤを用いてワークＷの折曲げ加工を行うと、ワークＷにパンチＰの先端部が当接してからワークＷの折曲げ加工が開始されるものであり、ワークＷにパンチＰが当接してからのストローク位置に対応して、ワークＷとダイＤとの接触位置は、ダイＤの肩Ｒの円弧面に沿って次第にＶ溝の底部側へ移動する。

そして、前記肩Ｒ部分からＶ溝の傾斜面Ｆに移行部分にワークＷが接触するようになり、前記パンチＰのストロークがさらに進行すると、ワークＷのダイＤに対する接触位置の変化は小さく、かつワークとダイＤとの間に滑りを生じてＶ溝の底部方向へ押し込まれる態様となる。すなわち、ダイＤのＶ溝とワークＷとの接触位置の間隔が次第に小さくなるに従って加圧力（荷重）が増大と、ワークＷの材料特性の弾性から塑性変形への変化による荷重の減少とが相俟って、図２（Ａ）に示すごとき傾向が得られるものと考えられる。

そこで、ワークとダイとの間の滑りを抑制し、かつワークとダイのＶ溝との接触位置が連続的に小さくなる形状のダイを創作して、前述したパンチＰを使用し、かつ前述のワークＷと同一条件のワークを用いて折曲げ加工を行ったところ、パンチのストロークと荷重（加圧力）との関係は図２（Ｂ）に示すごとき結果であった。

上記ダイ１としては、図１に示すように、Ｖ溝３を形成する傾斜面５は凸状の曲面に形成してある。上記傾斜面（曲面）５は、前述した通常のダイＤにおけるＶ溝を形成する前記傾斜面Ｆに接触する曲面に形成してある。

すなわちＶ溝３の実Ｖ幅は従来と同様にＶ＝９ｍｍに形成してある。そして、前記傾斜面５の上部側の曲面５Ｕは、ダイ１の上面１Ｕと前記傾斜面Ｆとに接触する半径ＤＲ１の円弧面であって、上面１Ｕと接触した位置付近での勾配は小さく、前記傾斜面Ｆに近接するに従って勾配が次第に大きくなる曲面に形成してあり、前記傾斜面５の下部側の曲面５Ｌは、前記半径ＤＲ１よりも大きな半径ＤＲ２でかつ上側の前記曲面５Ｕに連続した円弧面であって勾配の大きな曲面に形成してある。

換言すれば、ダイ１におけるＶ溝３を形成する傾斜面５をなす凸状の曲面は、Ｖ溝３の間隔寸法が底部側ほど小さくなる曲面であって、上部側の前記曲面５Ｕは、勾配が小さく前記Ｖ溝３の間隔寸法の減少率が大な形状であり、下部側の前記曲面５Ｌは、勾配が大きくＶ溝３の間隔寸法の減少率は小さな形状である。

前述したごとき構成のダイ１と前述したパンチＰを用いてワークＷの折曲げ加工を行うと、ワークＷとダイ１のＶ溝３との接触位置は、上部側の曲面５に沿って次第に下側へ移動する。この際、上部側の曲面５Ｕ間のＶ溝３の間隔減少率は大きなものであるから、パンチＰの僅かなストロークに対してＶ溝３の間隔寸法の減少率が大きく、ワークＷの折曲げ加工に要する加圧力（荷重）の増加率は大きなものである。したがって、ワークの材料特性の弾性から塑性変形への変化による荷重の減少をも相殺することとなり、パンチのストロークに対して荷重が次第に大きくなるものである。なお、ワークＷが下部側の曲面５Ｌと接触する折曲げ角度においては、ワークＷはパンチＰの傾斜面に面接触する態様となり、前記パンチＰを用いた折曲げ加工においては、パンチＰの角度よりさらに小さな折曲げ角度には折曲げ加工は不可である。

前述のごとく、ダイ１におけるＶ溝３の傾斜面５を前述したごとき凸状の曲面に形成することにより、パンチのストロークと荷重との関係が、図２（Ｂ）に示すように、ストロークに対応して荷重が次第に大きくなる関係になるので、荷重を検出することによりパンチのストローク位置を知ることができ、このストローク位置に基いてワークＷの折曲げ角度を演算により求めることができることとなる。すなわち前述したストローク制御に代えて荷重制御が可能になるものである。

また、前述のごとく、ダイ１のＶ溝３の傾斜面５を凸状の曲面に形成したことにより、ワークＷは上記曲面をころがる態様に近いものとなり、ダイ１に対するワークＷの滑りを抑制することができ、擦り傷を抑制することができるものである。上述のように、ワークの擦り傷を抑制する構成としては、カーボンを高温高圧の下で焼結することによってダイ１を形成した構成とすることが望ましいものである。

ところで、ワークＷの折曲げ加工を行う際の加圧力（荷重）は、プレスブレーキにおけるラムを駆動するための油圧シリンダの圧力又はラムを駆動するサーボモータのトルク等を検出することによって検出することができる。しかし、前述した非特許文献１に記載のひずみゲージ（歪みセンサ）７を前記傾斜面５に近接してダイ１に埋設した構成とすることが望ましいものである。

すなわち、ダイ１に歪みセンサ７を備えることによりダイ１の歪みを検出することができると共にダイ１に作用している加圧力を演算して求めることができ、この求めた加圧力を基にしてワークの折曲げ角を求めることが可能であると共に、ダイ１の破壊を未然に防止することができるものである。

ところで、前記説明においては、ダイ１におけるＶ溝３の傾斜面５を凸状の曲面に形成するに際して、上部側の曲面５Ｕと下部側の曲面５Ｌとを備えた構成について例示した。しかし、図３に示すように、長軸がダイの水平な上面に対して垂直で短軸が水平な楕円９であって、長軸、短軸に沿って楕円９を４分割したときにおける分割片の曲率の大きな曲線部が接触する曲面（曲線部に沿った曲面）を、ダイ１のＶ溝３を形成する傾斜面５の曲面とすることも可能である。

なお、この場合は、Ｖ溝３の角度αは、前記角度（θ＝４４°）より大きく９０°近いことが望ましいものである。

上記構成においても、Ｖ溝３を形成する傾斜面５は凸状の曲面であるから、前述した効果と同様の効果を奏し得るものである。

本発明の第１の実施形態に係るダイの説明図である。 ストロークと荷重との関係を示した説明図である。 本発明の第２の実施形態に係るダイの説明図である。 従来の通常のパンチとダイの説明図である。 ワークの曲げ角度と加圧力との関係で示す説明図である。

符号の説明

１…ダイ
３…Ｖ溝
５…傾斜面
５Ｕ…上部側の曲面
５Ｌ…下部側の曲面
７…歪センサ
９…楕円

Claims (5)

1. 板状のワークをＶ字形状に折曲げるためのダイであって、Ｖ溝を形成する傾斜面は凸状の曲面に形成してあり、当該曲面の上部側の曲率半径よりも下部側の曲率半径が大きいことを特徴とするダイ。
2. 請求項１に記載のダイにおいて、前記曲面は、ワークの折曲げ加工時にワークと曲面との接触位置が次第にＶ溝の底部側へ変化する態様となる曲面であることを特徴とするダイ。
3. 板状のワークをＶ字形状に折曲げるためのダイであって、Ｖ溝を形成する傾斜面は凸状の曲面に形成してあり、この曲面は、楕円に接する曲面であることを特徴とするダイ。
4. 請求項１，２又は３に記載のダイにおいて、ダイはカーボンを焼結して構成してあることを特徴とするダイ。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のダイにおいて、前記傾斜面と近接した位置に、歪みを検出するためのセンサを備えていることを特徴とするダイ。
   

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