JP3251310B2 - 曲げ加工装置 - Google Patents

曲げ加工装置

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JP3251310B2
JP3251310B2 JP20503491A JP20503491A JP3251310B2 JP 3251310 B2 JP3251310 B2 JP 3251310B2 JP 20503491 A JP20503491 A JP 20503491A JP 20503491 A JP20503491 A JP 20503491A JP 3251310 B2 JP3251310 B2 JP 3251310B2
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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワーク曲げ加工位置
の伸び代を正確に管理して、スプリングバック量を少な
くし、製品精度を向上させる曲げ加工装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、曲げ加工には曲げる位置を指定
して、パンチおよびダイからなる金型によりワークをプ
レスして曲げ加工する方法がある。また、ワークの一端
を上下からクランプして、他端をベンドビームにてしご
き曲げ加工する方法がある。
【0003】この曲げ加工は、塑性加工の一種であっ
て、金属材料であるワークに力を加えて変形させると元
に戻らない性質を利用するものである。曲げ加工を行う
際に、ワークの外側は引張り応力により引張られ、内側
は圧縮応力により縮められるものである。
【0004】なお、金属材料にはこの塑性と併せて、元
に戻ろうとする弾性(バネ性)を併せもっている。この
ために、外力が加えられているときは正しい角度になっ
ていても、外力が除かれると弾性により多少戻る。この
減少をスプリングバックと呼び、曲げ加工に正しい形
状、寸法に加工するときの障害となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、金型による
曲げ加工方法は、曲げによる伸び代に相当する範囲が不
明確であるために、伸び代の管理が困難であった。ま
た、しごき曲げ加工方法は、ワークのクランプしていな
い側には応力が集中できず、クランプ側の全般に応力が
集中して最終的にスプリングバック量が大きくなるとい
う問題があった。
【0006】本発明の目的は、上記問題点を改善するた
めに、塑性変形する部分である伸び代に相当する範囲を
予め限定し、それ以外の部分が拘束されて、伸び代が確
実に管理され、スプリングバック量が少なくなり製品精
度が向上する曲げ加工装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】前述のごとき問題に鑑み
て、本発明は、テーブル上の板状のワークの曲げ位置に
近接した位置で上記ワークを全幅に亘って前記テーブル
に押圧固定自在のワーク押え部材と、前記曲げ位置に近
接した位置でかつ前記ワーク押え部材に対向してワーク
全幅に亘ってクランプする一対のグリッパを備えたグ
リッパ部とを備え、前記曲げ位置を中心としてワークの
折曲げを行うために前記グリッパ部を前記曲げ位置を中
心として回動可能に設けると共に前記ワークの曲げ位置
に生じる圧縮応力及び引張応力による塑性変形前記ワ
ーク押え部材による押圧位置及び前記グリッパによるク
ランプ位置で停止するように、前記ワーク押え部材の押
圧力及び前記グリッパのクランプ力を強力にしてなるも
のである。
【0008】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて、詳
細に説明する。
【0009】図1は本発明に係る曲げ加工装置の正面
図、図2は図1の平面図を示す。曲げ加工装置1は、主
としてワークWのクランプ手段であるワーク押え装置3
と、ロボット式ワーク曲げグリッパ装置5およびワーク
移動回転装置7とから構成されている。
【0010】ワーク押え装置3は、テーブル9上にテー
ブル9の幅方向の寸法と同一程度の幅寸法(図2)で装
着される取付けフレーム11と、このフレーム11の内
部に設けられ上下動する複数個、本実施例では3個のシ
リンダ13と、フレーム11内に設けられテーブル9上
にテーブル9の幅寸法より僅かに短い幅寸法を有しシリ
ンダ13の下向き動作によりテーブル9との間にワーク
Wを全幅に亘ってクランプするワーク押え部材15とか
ら構成される。
【0011】また、ロボット式ワーク曲げグリッパ装置
5は、グリッパ部17と、ロボット式操作部19とから
構成される。グリッパ部17は、末端部で取付板21に
ピン23にて上下動自在に軸支され、先端部でワークW
全幅に亘ってクランプするように長く設けられた上・
下部グリッパ25,27と、上・下部グリッパ25,2
7の末端部に形成されたギヤ29と噛合し上・下部グリ
ッパ25,27を開閉させるラック31と、このラック
31を前後(図1において左右)方向X−Xに操作する
シリンダ33ロボット操作部19は、一端がグリッパ部
17を回動自在に軸支する第1アーム35と、一端が第
1アーム35に連結される第2アーム37と、固定台3
9に装着されている駆動モータ41と、駆動モータ41
により回転駆動されるボールねじ43と、ボールねじ4
3の回転に応じて前後方向X−Xに移動する移動部材4
5と、一端が移動部材45に回転自在に軸支され他端が
第2アーム37に連結される第3アーム47および固定
ねじ部材49とからなる。
【0012】なお、ワーク移動回転装置7は、テーブル
9に装着され、ボールねじ53を回転駆動する駆動モー
タ51と、固定ねじ部材55と、ボールねじ53の回転
により移動自在に設けられたキヤレッジ57ならびに下
部ワーク押え61と、下部ワーク押え61と対向して上
部より下向きに設けられた上部ワーク押え59と、上部
ワーク押え59の上端に設けられ下部ワーク押え61と
上部ワーク押え59との間にワークWを挟持させるシリ
ンダ63と、キヤレッジ57の上部に設けられた駆動モ
ータ65と、駆動モータ65の回転を上部ワーク押え5
9に伝達するプーリ67、ターニングベルト69および
回転軸73に設けられたプーリ71とからなる。
【0013】ここに、この回転軸73は、内部にスプラ
インが形成され上部ワーク押え59をシリンダ63によ
って上下動自在とすると共に、駆動モータ65の回転を
上部ワーク押え59に伝達する。従って、上部ワーク押
え59は下部ワーク押え61との間にワークWを挟持す
ると共に、ワークWに回転を与えることができる。な
お、下部ワーク押え61のワークWを挟持する上面に
は、図示されないベアリングが設けられ、ワークWの回
転を容易とする。75はテーブル9の表面に設けられた
多数のフリーベアリング、Wa(図2)はワークWの曲
げ位置である。
【0014】上記のように構成された曲げ加工装置1の
動作を説明する。ワーク移動回転装置7において、ワー
クWは上・下部ワーク押え59,61に挟持されて、キ
ヤレッジ57により前後方向X−X移動すると共に、回
転が与えられて、ワークWの曲げ位置(曲げ線)Waの
位置決めが得られる。この後、図3(a),(b)に示
すようにワーク押え装置3のワーク押え部材15により
ワークWが押えられ、さらにロボット式ワーク曲げグリ
ッパ装置5における上・下部グリッパ25,27により
ワークWをグリップし、ワーク押え部材15と共にワー
クWは押えられ、ワークWに掛る応力が押えられる。そ
の後、ロボット式操作部19のロボット操作による旋回
移動によってワークWの曲げが行われる。
【0015】この際、本実施例ではワークWのスプリン
グバック量を少なくするために、曲げ部に応力を集中さ
せ、曲げ半径を小さくし、加工速度を遅くする等の考慮
をして、ワーク押え部材による押圧力及びグリッパ2
5,27によるクランプ力を極めて強力にしてワーク曲
げ部Waに曲げ力を集中させ、ワークWに掛る引張応力
および圧縮応力を小さい範囲に集中させるものである。
すなわち、図3(b)に示したように、ワークの曲げ部
の圧縮応力、引張応力による塑性変形はワーク押え部材
15とグリッパ25,27との間から広がらないように
規制されて狭い部分に限定されるものである。従って、
曲げ半径が小さくなり、従来よりもスプリングバック量
が小さくなる。
【0016】図4に示すようにワークWの応力と撓みと
の線図において、従来の曲げ加工は、点Aまで力を加え
ると、そのときの撓みはεA で90度の曲げ角度を認識
するものとする。このときεE のスプリングバックが生
じる。従って、εA −εE に対応する曲げ角度の製品が
製作される。このときの撓み換算での誤差率△A =εE
/εA である。
【0017】これに対して、本発明の曲げ加工は、点B
まで力を加え、そのときの撓みはεB で90度曲げ角度
を認識するものとする。このときε'Eのスプリングバッ
クが生じる。従って、εB −ε'Eに対応する曲げ角度の
製品が製作される。このときの撓み換算での誤差率△B
=ε'E/εB である。よって、εB >εA ,εE = εE'
であるから、誤差率△B <△A となり、本発明による誤
差率△B は従来の誤差率△A よりも少なくなる。
【0018】図5に示すように鋼板の板厚 1.6mmを曲げ
る曲げ力を求める。長方形の断面2次モーメントIは次
式(1) が成立する。
【0019】 I=l・t /12 ……… (1) ここに、lは長さ、tは板厚である。
【0020】また、引張応力σa は次式(2) が成立す
る。
【0021】 σa =(M/I)・(t/2)={M/(lt /12)}×(t/ 2) =( 6・M・t) /( l・t ) =6・M/l・t …… ここに、Mは曲げモーメントで、鋼板の引張応力を40
kg/cm と仮定すれば、次式(3) が成立する。
【0022】 M=σa・1t /6=40・1・t (kg・mm)…… (3) 長さ1を100mmと仮定すれば、式(3) より式(3')を求
めることができる。
【0023】 M=40×100×1.6 =1767kg・mm …… (3') ところで、図5(c) に示すように力Fを加える所が曲げ
部より30mmの所にある場合に、曲げモーメントM=3
0×Fであるから、Fは約60kg程度となり、ロボット
操作部19で充分操作することが可能である。
【0024】上記のように塑性変形する部分を予め狭い
領域に制限し、それ以外の部分に広がらないように拘束
して曲げ加工することにより、塑性変形範囲を集中さ
せ、伸びる部分を把持し、スプリングバック量が減少す
るために、曲げ角度が安定する。従って、伸び代の管理
が可能となり、製品精度が向上するものである。
【0025】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものではなく、適宜の設計的変更を行うことにより、他
の態様においても実施し得るものであって、ワークWの
位置決め方法はキャレッジ57にグリッパ部17等を設
けてもよい。この際、ワークWの回転を他の部分または
ロボット19にて行うもよい。
【0026】また、ワーク押え部材15は空気圧シリン
ダ、油圧シリンダまたはボールネジ等にて操作してもよ
い。なお、ライン用に使用することも可能で、テーブル
9を設けることなく、単体機とすることも可能である。
【0027】さらに、ワーク押え部材15はATC装置
にて長さを自動変換可能とし、グリッパ部17の上下部
グリッパはいくつかの種類を用意し、製品に応じて交換
可能とする。また、クリパ部17にワークWを当てて左
右のバランスをとりバックゲージとすることも可能であ
る。
【0028】
【発明の効果】以上のごとき実施例の説明より理解され
るように、本発明においては、ワークWの曲げ位置Wa
に近接した位置をワーク押え部材15によってワークW
の全幅に亘ってテーブル9に押圧固定し、かつ上記ワー
ク押え部材15に対向して前記曲げ位置Waに近接した
位置を一対のグリッパ25,27によりワークWの全幅
に亘ってクランプし、前記曲げ位置Waを中心としてグ
リッパ25,27を回動することによりワークWの折曲
げ加工を行う構成である。
【0029】そして、前記ワークWの曲げ位置Waに生
じる圧縮応力及び引張応力による塑性変形が前記ワーク
押え部材15による押え位置及び前記グリッパ25,2
7によるクランプ位置で停止するように、前記ワーク押
え部材15による押圧力及びグリッパ25,27による
クランプ力を強力にしてある。
【0030】したがって、本発明によれば、ワークWの
曲げ加工時に生じる塑性変形領域は曲げ位置Waに近接
してワークWをテーブル9に押圧固定したワーク押え部
材15とグリッパ25,27によってクランプされた位
置との間の狭い部分に限定されるものである。よって、
ワークWの曲げ加工時における伸び代等を比較的正確に
管理でき、スプリングバック量を考慮しての曲げ加工を
正確に行い得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の曲げ加工装置の正面図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】本発明によるワーク曲げ加工の動作説明図を示
し、(a)は曲げ状態図で、(b)は(a)の要部拡大
図である。
【図4】ワークの力と撓みとの関係線図である。
【図5】ワークの曲げ加工における曲げモーメントおよ
び曲げ力を算出するための参考図を示し、(a)はワー
クの外形図、(b)は(a)の断面図、(c)は曲げ部
である。
【符号の説明】
1 曲げ加工装置 3 ワーク押え装置 5 ロボット式ワーク曲げグリッパ装置 7 ワーク移動回転装置 13 シリンダ 15 ワーク押え部材 17 グリッパ部 19 ロボット式操作部 25 上部グリッパ 27 下部グリッパ 33 シリンダ 41,51 駆動モータ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テーブル(9)上の板状のワーク(W)
    の曲げ位置(Wa)に近接した位置で上記ワーク(W)
    全幅に亘って前記テーブル(9)に押圧固定自在のワ
    ーク押え部材(15)と、前記曲げ位置(Wa)に近接
    した位置でかつ前記ワーク押え部材(15)に対向して
    ワーク(W)を全幅に亘ってクランプする一対のグリッ
    パ(25,27)を備えたグリッパ部(17)とを備
    え、前記曲げ位置(Wa)を中心としてワーク(W)の
    折曲げを行うために前記グリッパ部(17)を前記曲げ
    位置(Wa)を中心として回動可能に設けると共に前記
    ワーク(W)の曲げ位置(Wa)に生じる圧縮応力及び
    引張応力による塑性変形前記ワーク押え部材(15)
    による押圧位置及び前記グリッパ(25,27)による
    クランプ位置で停止するように、前記ワーク押え部材
    (15)の押圧力及び前記グリッパ(25,27)のク
    ランプ力を強力にしてなることを特徴とする曲げ加工装
    置。
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