JP2022085776A - プレス機械及び曲げ加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 複雑な形状の部材加工におけるタクトタイムの短縮、労力軽減、及び／又は、安全性向上を図り得るプレス機械及び加工方法を提供する。
【解決手段】 正突き曲げ用金型１１ａ，２１ａと、逆突き曲げ用金型１１ｂ，２１ｂと、押し曲げ用金型１１ｃ，２１ｃと、正突き曲げ用金型１１ａ，２１ａ、逆突き曲げ用金型１１ｂ，２１ｂ及び押し曲げ用金型１１ｃ，２１ｃのいずれかを選択的に加工位置に移動させる金型移動手段を有するプレス機械１とした。正突き曲げ用金型１１ａ，２１ａを用いてワークを正方向に突き曲げするステップと、逆突き曲げ用金型１１ｂ，２１ｂを用いてワークを逆方向に突き曲げするステップと、押し曲げ用金型１１ｃ，２１ｃを用いてワークを押し曲げするステップを有する加工方法とすることが好ましい。
【選択図】 図２

Description

本発明は、板金などのワークの曲げ加工を行うプレス機械及びワークの曲げ加工方法に関する。

プレス機械による曲げ加工には、突き曲げと押し曲げがある。突き曲げは凸状の雄型と凹状の雌型の間でワークを挟んでワークを折り曲げる方法である。上型を雄型、下型を雌型とする突き曲げを正曲げと言い、上型を雌型、下型を雄型とする突き曲げを逆曲げと言う。突き曲げ加工はエアベンディング（パーシャルベンディング）、ボトミング、コイニング等を含み得る。押し曲げ加工はワークの２点を支持してその間の部分に曲げ又は撓みを発生させる加工方法である。

角パイプ等の部材は、製鋼所等から提供される定格品が使用されることが一般である。しかし、規格の部材は、形状、肉厚や縦横寸法の種類が限られており、様々な用途に応じた最適の部材を入手することが困難であり、また、パイプ状などの立体形状に加工された部材に穴開け等の後加工を施すことは困難である。

材料の鋼板をロール加工などして断面丸形や角形の長尺パイプ形状にする場合、突き合わせ端面同士を溶接して綴じる必要があるが、溶接熱で焦げるために材料にカラー鋼板を使用できないという事情がある。図５の角パイプＲように綴じる端面同士をカシメ接合（図中符号Ｋ）すればこの問題は解決できる。しかし、パネルベンダーなどのプレス機械を用いて角パイプに加工する場合、正曲げと逆曲げを繰り返して実施する必要があり、そのたびにワークの回転や裏返し（トンボ）が必要となるため、作業労力が過大である。また、カシメＫの接合時等に押し曲げが必要となるため、金型交換の頻度や作業労力がさらに増加する。なお、本明細書では、図６に示すように、「回転」はワークＷの主面Ｓ（ワークＷの主要な面）の法線方向Ｎの周りでワークＷを回転させることを言い、「裏返し」は、主面Ｓに平行な方向Ｈの周りでワークＷを回転させることを言う。

パネルベンダーを用いたシゴキ曲げやウイング曲げを併用する方式も考えられるが、作業能率が悪く、厚板の加工が困難であるなどの問題があり、ワークのサイズや曲げ部位によっては適用できない場合もある。

特開２０２０－０２５９６６号公報 特開２０１５－２２３５９４号公報

上記のとおり、プレス機械を用いた曲げ加工によりパイプ材を製造する場合、ワークの回転／裏返しや金型交換の回数が増加するため、作業労力が過大となり、及び／又は、タクトタイムが長くなる問題がある。特に、縦横寸法が数ｍ以上／板厚が３ｍｍ以上／重量が数１０ｋｇ以上などの大型／大重量のワークＷが使用される場合のワークの回転や裏返し作業は極めて困難であり、安全性上の問題も生じ得る。

本発明は、板金等のワークの曲げ加工による角パイプ材等の部材加工における労力軽減、タクトタイムの短縮、及び／又は、安全性向上を図り得るプレス機械及び加工方法を提供することを目的とする。

本願では、正突き曲げ用金型と、逆突き曲げ用金型と、押し曲げ用金型と、前記正突き曲げ用金型、前記逆突き曲げ用金型及び前記押し曲げ用金型のいずれかを選択的に加工位置に移動させる金型移動手段を有することを特徴とするプレス機械が開示される。

前記正突き曲げ用金型、前記逆突き曲げ用金型及び前記押し曲げ用金型はそれぞれ上型及び下型を有し、前記プレス機械は前記正突き曲げ用金型、前記逆突き曲げ用金型及び前記押し曲げ用金型の前記上型及び／又は前記下型の高さ位置を個別に調整する高さ調整手段を更に有することが好ましい。

前記金型交換手段は、前記プレス機械にワークをセットした状態で前記金型を移動させることが好ましい。

本願では、さらに、正突き曲げ用金型と、逆突き曲げ用金型と、押し曲げ用金型を用いたワークの加工方法であって、前記正突き曲げ用金型を用いて前記ワークを正方向に突き曲げするステップと、前記逆突き曲げ用金型を用いて前記ワークを逆方向に突き曲げするステップと、前記押し曲げ用金型を用いて前記ワークを押し曲げするステップを有するワークの加工方法が開示される。

本発明の一実施形態のプレス機械１の正面図を示す。 プレス機械１の要部を図１のＡ－Ａ断面図で示す。 下型２１の高さ調整の態様を示す。 プレス機械１を用いた角パイプＲの加工工程を示す。 角パイプＲの形状を示す。 ワークＷの回転及び裏返しを概念的に示す。

図１は、本発明の一実施形態のプレス機械１を示し、図２は、プレス機械１の要部を図１のＡ－Ａ断面図で示す。

図１に示すように、プレス機械１は、左右のフレーム２と、フレーム２に固定された下テーブル１０と、サーボモーター等の駆動源３により下テーブル１０に対して上下移動可能な上テーブル（ラム）２０を有する。上下テーブル１０，２０は、相互に接近／離間可能であればよいので、上テーブル２０を固定して下テーブル１０を上下移動可能とする形態や、上下テーブル１０，２０の双方を上下移動可能とする形態も可能である。

図２に示すように、プレス機械１は、交換可能な下雌型１１ａ、下雄型１１ｂ及び下押し曲げ型１１ｃと、交換可能な上雄型２１ａ、上雌型２１ｂ及び上押し曲げ型２１ｃを有する。下雌型１１ａ、下雄型１１ｂ及び下押し曲げ型１１ｃは下テーブル１０に取り付けられており、上雄型２１ａ、上雌型２１ｂ及び上押し曲げ型２１ｃは上テーブル２０に取り付けられている。下雌型１１ａと上雄型２１ａが正突き曲げ用金型を構成し、下雄型１１ｂと上雌型２１ｂが逆突き曲げ用金型を構成し、下押し曲げ型１１ｃと上押し曲げ型２１ｃが押し曲げ用金型を構成する。下雌型１１ａ、下雄型１１ｂ及び下押し曲げ型１１ｃを総称して下型１１と言い、上雄型２１ａ、上雌型２１ｂ及び上押し曲げ型２１ｃを総称して上型１２と言う場合がある。カシメ部ＫのＵ曲げ形状（９０度以上の曲げ）を形成するため、下雌型１１ａ（及び／又は上雌型２１ｂ）は９０度以上の凹部形状を有することが好ましい。

プレス機械１は、上記正突き曲げ用金型、逆突き曲げ用金型及び押し曲げ用金型のいずれかを選択的に加工位置に移動させる金型移動手段をさらに有する。

具体的には、３つの下型１１は、下テーブル１０上にＹ方向（前後方向）に並べて設置されており、不図示の駆動手段により下型１１をＹ方向に移動させることにより下雌型１１ａ、下雄型１１ｂ及び下押し曲げ型１１ｃのいずれか１つを加工位置Ｐに移動させること（すなわち、下型１１を交換すること）が可能である。特許文献１に開示された方法で下型１１を交換してもよい。

同様に、３つの上型２１は、上テーブル２０上にY方向に並べて設置されており、不図示の駆動手段により上型１２をY方向に駆動して上雄型２１ａ、上雌型２１ｂ及び上押し曲げ型２１ｃのいずれか１つを交代して加工位置Ｐに移動させること（すなわち、上型１２を交換すること）が可能である。特許文献２に開示されたＡＴＣを用いて上型２１を交換してもよい。

金型移動手段は、下型１１と上型２１の間にワークＷがセットされた状態のままで下型１１及び／又は上型２１の交換を行い得ることが望ましい。これにより、下型１１及び／又は上型２１の交換の際の作業労力やタクトタイムを軽減できる。

プレス機械１は、３つの下型１１の高さ方向（Ｚ方向）の位置を個別に調整するための下型高さ調整手段をさらに有することが好ましい。具体的には、下型高さ調整手段は、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、３つの下型１１のいずれか１つ（加工位置Ｐに配置された下型１１）が他の２つの下型１１のよりも高い位置に配置されるように下型１１の高さを調整し得る。これにより、待機位置（加工位置Ｐと異なる位置）にある下型１１が曲げ加工の際にワークＷに干渉することを防ぎ得る。下型１１の高さ調整は、特許文献１の高さ調整手段を使用して行い得る。

プレス機械１は、３つの上型２１のＺ方向の位置を調整するための上型高さ調整手段をさらに有し得る。具体的には、上型高さ調整手段は、３つの上型２１のいずれか１つ（加工位置Ｐに配置された上型２１）が他の２つの上型２１のよりも低い位置に配置されるように下型１１の高さを調整し得る。これにより、待機位置にある上型２１が曲げ加工の際にワークＷに干渉することを防ぎ得る。

図４は、プレス機械１を用いた角パイプＲの加工方法を示す。図４の符号Ｂは、ワークＷの位置決め等のためのバックゲージである。図のように、９回の曲げ工程（第１工程～第９工程）を順次実施することにより角パイプＲを加工できる。具体的には、第１～６，８工程では、加工位置Ｐに配置された正突き曲げ用金型（下雌型１１ａ及び上雄型２１ａ）により正曲げ加工が実施される。第７工程では、加工位置Ｐに配置された逆突き曲げ用金型（下雄型１１ｂ及び上雌型２１ｂ）により逆曲げ加工が実施される。最後の第９工程では、加工位置Ｐに配置された押し曲げ用金型（下押し曲げ型１１ｃ及び上押し曲げ型２１ｃ）により押し曲げ加工が実施されることでワークＷの両端のカシメ部Ｋが接合されて角パイプが完成する。上記加工方法では、第７工程の逆曲げ加工によりプリベンドを形成することで第９工程の押し曲げ加工の際のワークＷの撓み変形を吸収することができる。また、本例の加工方法では、第１工程と第２工程の間でワークＷの回転及び裏返しを１回実施するだけで角パイプＲを加工できる。

上記のように、プレス機械１では、３種類の金型（正突き曲げ用金型、逆突き曲げ用金型及び押し曲げ用金型）のいずれかを選択的に加工位置Ｐに配置して曲げ加工を実施できるため、ワークＷの回転及び／又は裏返しの回数を増加させることなく角パイプなどの形状を精度良く形成することが可能である。これにより、タクトタイムの短縮、作業労力の軽減、安全性の向上等を達成できる。また、カラー鋼板等を用いて角パイプ材等を加工することが可能となり、及び／又は、板金の状態で穴開け等の加工を行うことが可能となる。更に、ワークＷをプレス機械１に設置したままの状態（ワークＷを上テーブル１０と下テーブル２０の間にセットしたままの状態）での金型交換が可能であるため、作業負荷の軽減が顕著である。

上記実施形態では、角パイプＲの加工を例として説明したが、本願のプレス機械及び加工方法は、角パイプＲに限らず、多様な形状の部材の加工が可能である。上記実施形態に記載したプレス機械又はその要素の寸法、形状、配置、個数、材料、加工方法における曲げ工程の実施順序等の具体的態様は例示である。本願発明の範囲は特許請求の範囲により画定されるのであり、実施形態におけるこれらの例示記載による限定は受けない。

１・・・プレス機械
２・・・フレーム
３・・・駆動源
１０・・・下テーブル
１１ａ・・・下雌型
１１ｂ・・・下雄型
１１ｃ・・・下押し曲げ型
２０・・・上テーブル
２１ａ・・・上雄型
２１ｂ・・・上雌型
２１ｃ・・・上押し曲げ型
Ｂ・・・バックゲージ
Ｐ・・・加工位置
Ｒ・・・角パイプ材
Ｗ・・・ワーク
Ｋ・・・カシメ部

Claims (4)

1. 正突き曲げ用金型と、
   逆突き曲げ用金型と、
   押し曲げ用金型と、
   前記正突き曲げ用金型、前記逆突き曲げ用金型及び前記押し曲げ用金型のいずれかを選択的に加工位置に移動させる金型移動手段を有することを特徴とするプレス機械。
2. 前記正突き曲げ用金型、前記逆突き曲げ用金型及び前記押し曲げ用金型はそれぞれ上型及び下型を有し、
   前記正突き曲げ用金型、前記逆突き曲げ用金型及び前記押し曲げ用金型の前記上型及び／又は前記下型の高さ位置を個別に調整する高さ調整手段を更に有する請求項１のプレス機械。
3. 前記金型交換手段は、前記プレス機械にワークをセットした状態で前記金型を移動させる、請求項１に記載のプレス機械。
4. 正突き曲げ用金型と、
   逆突き曲げ用金型と、
   押し曲げ用金型を用いたワークの曲げ加工方法であって、
   前記正突き曲げ用金型を用いて前記ワークを正方向に突き曲げするステップと、
   前記逆突き曲げ用金型を用いて前記ワークを逆方向に突き曲げするステップと、
   前記押し曲げ用金型を用いて前記ワークを押し曲げするステップ
   を有するワークの曲げ加工方法。

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