JP4412709B2 - 曲げ加工方法及びその装置 - Google Patents

Description

本発明は、小さなエネルギで振動曲げを行うことにより、エネルギ効率を向上させ、高精度の曲げ加工を可能とした曲げ加工方法及びその装置に関する。

従来より、曲げ加工装置（例えばプレスブレーキ）においては、特開２００１−２８６９３５に開示されているように、上部テーブル又は下部テーブルに装着された金型に微小振動を与えることにより、ワークに対する曲げ力を低減させ、高精度の曲げ加工を行う振動曲げが行われている。
特開２００１−２８６９３５

しかし、前記した従来の振動曲げは、本願の図７に示すように、例えばラムである上部テーブル５１を駆動源５０を作動して下降させ、金型ＰでワークＷを押圧した状態で、該金型Ｐに振動源５２を介して微小振動を与えている。

その結果、金型Ｐに振動を与えるための振動源５２のエネルギを大きくしなければならず、エネルギ効率が極めて低い。

即ち、従来は、ラム５１による静加圧（例えば１０トン）を維持した状態で、金型Ｐに微小振動を与えなければならず、そのため、振動源５２のエネルギも大きくなる（例えば１０トン）。

本発明の目的は、小さなエネルギで振動曲げを行うことにより、エネルギ効率を向上させ、高精度の曲げ加工を可能とした曲げ加工方法及びその装置を提供する。

上記課題を解決するために、本発明は、
請求項１に記載したように、ラム１を下降又は上昇させながら、該ラム１に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動を付与すると同時に、パンチＰ又はダイＤに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ を有する小波振動を付与し、パンチＰとダイＤによりワークＷを曲げ加工することを特徴とする曲げ加工方法と、
請求項２に記載したように、ラム１を下降又は上昇させながら、該ラム１に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動を付与する大波振動付与装置３と、パンチＰ又はダイＤに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ を有する小波振動を付与する小波振動付与装置４を有することを特徴とする曲げ加工装置と、
請求項３に記載したように、ベンドビーム３３を上昇・前進又は下降・後退させさせながら、該ベンドビーム３３に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動を付与すると同時に、正曲げ金型３３Ａ又は逆曲げ金型３３Ｂに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ を有する小波振動を付与し、正曲げ金型３３Ａ又は逆曲げ金型３３ＢによりワークＷを曲げ加工することを特徴とする曲げ加工方法と、
請求項４に記載したように、ベンドビーム３３を上昇・前進又は下降・後退させさせながら、該ベンドビーム３３に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動を付与する大波振動付与装置２０、２１と、正曲げ金型３３Ａ又は逆曲げ金型３３Ｂに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ を有する小波振動を付与する小波振動付与装置３４を有することを特徴とする曲げ加工装置という技術的手段を講じている。

上記本発明の構成によれば、大波振動（図２（Ｂ））と小波振動からなる言わば複合振動曲げが可能となり（図６のステップ１０４〜１０９）、ラム１に付与される大波振動は、ワークＷに対して小波振動による衝撃を繰り返し与えることになるので、大波振動付与装置３と（図１）小波振動付与装置４を大きくする必要が無くなる。

従って、本発明によれば、小さなエネルギで振動曲げを行うことにより、エネルギ効率を向上させ、高精度の曲げ加工を可能とした曲げ加工方法及びその装置を提供することが可能となる。

また、このような複合振動曲げを、前記図２（Ｂ）に示すラム１の大波周期Ｔごとに繰り返すことにより、ワークＷに加工硬化を生じさせ、弾力性が低下するので、スプリングバックが減少するという効果もある。

以下、本発明を、実施の形態により添付図面を参照して、説明する。
図１は本発明の実施形態を示す全体図である。

図１に示す曲げ加工装置は、例えば上部テーブル１をラムとする下降式のプレスブレーキである。

このプレスブレーキは、機械本体の両側に側板３０を有し、該側板３０の上下部に取り付けられた上部テーブル１と下部テーブル２を有し、該上下テーブル１、２には、金型を構成するパンチＰとダイＤが装着され、該パンチＰとダイＤの協働によりワークＷを曲げ加工するようになっている。

この場合、ラム１は、図示するように駆動手段３を有し、該駆動手段３としては、例えば油圧シリンダ、サーボモータなどがある。

この駆動手段３は、加工時には、従来どおりラム１を下降させると共に（図６のステップ１０４）、後述するように（図２）、該ラム１に対して大波振動を付与する（図６のステップ１０５）。

即ち、前記駆動手段３は、ラム１を下降させながら、該ラム１に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ （例えば１００Ｈｚ）を有する大波振動を付与する大波振動付与装置を構成する。

また、ラム１とパンチＰとの間には、もう一方の駆動手段４が設けられ、該駆動手段４は、例えば超音波振動子、油圧室を設け、サーボバルブなどにより、振動を発生するようになっている（例えば特公平４−３１７６４）。

この駆動手段４は、加工時には、後述するように（図２）、パンチＰに対して小波振動を付与する（図６のステップ１０５）。

即ち、前記駆動手段４は、パンチＰに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ （例えば２０，０００Ｈｚ）を有する小波振動を付与する小波振動付与装置を構成する。

一方、図１に示す曲げ加工装置が、下部テーブル２をラムとする上昇式プレスブレーキの場合には、該下部テーブル２が既述した大波振動付与装置３を有し、該大波振動付与装置３は、下部テーブル２であるラムを上昇させながら、該ラム２に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動を付与する。

また、上昇式プレスブレーキの場合には、下部テーブル２とダイＤの間に、既述した小波振動付与装置４が設けられ、該小波振動付与装置４は、ダイＤに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ （例えば２０，０００Ｈｚ）を有する小波振動を付与する。

更に、このようにダイＤ側に小波振動付与装置４を設ける場合には、この小波振動付与装置４の代わりに、従来のクラウニングシリンダを用いて（例えば特開平８−２８１３３７）、ダイＤに小波振動を付与してもよい。

上記大波振動付与装置３と小波振動付与装置４により、それぞれラム１とパンチＰに付与される大波振動と小波振動の詳細は、既述したように、図２に示すとおりである。

図２において、図２（Ａ）は、時間ｔに対するラム１のストローク位置ｓを示し、図２（Ｂ）は、前記図２（Ａ）のうちの曲げ工程におけるラム１の大波振動とパンチＰの小波振動の各波形を示す。

即ち、図２（Ａ）において、よく知られているように、ラム１は、当初は上限位置から急下降し、該ラム１は低速下降しながらパンチＰがワークＷに接触して曲げ加工が行われ、該ラム１は、下限位置に到達して加工が終了し、その後、ラム１は、急上昇して元の上限位置に戻る。

上記図２（Ａ）の曲げ工程においては、ラム１は低速下降中に、例えば図２（Ｂ）のｔ１で、前記した１００Ｈｚ程度の比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動が付与されると同時に、パンチＰは、前記した２０，０００Ｈｚ程度の比較的大きい振動数Ｎ₂ を有する小波振動が付与される（図６のステップ１０５）。

そして、例えば図２（Ｂ）のｔ２で、パンチＰの先端がワークＷに接触すると（ピンチングポイントに到達する）（図６のステップ１０６のＹＥＳ）、曲げ加工が開始されるが（図６のステップ１０７）、この曲げ加工の詳細は、次のとおりである。

即ち、前記ｔ２で（図２（Ｂ））、パンチＰ先端がワークＷに接触すると、その後も、ラム１は大波振動を、パンチＰは小波振動をそれぞれ継続することにより、該ワークＷが曲げられるが、該ワークＷからの反力により、パンチＰに対する抵抗が徐々に大きくなる。

これにより、パンチＰの小波振動も、図示するように、徐々に減衰し、例えばｔ３で０となり、このとき、ラム１を若干上昇させて、パンチＰをワークＷから離反させる（図２（Ｂ）のｔ４）。

このパンチＰが、ワークＷから離反した場合のストローク位置ｓ２は、大波振動と小波振動の開始時点におけるパンチＰのストローク位置ｓ１より小さい。

そして、このパンチＰが若干上昇してワークＷから離反した時点ｔ４からｔ５までは、前記ラム１とパンチＰに対する大波振動と小波振動の付与（１）と、パンチＰ先端のワークＷに対する接触（２）と、パンチＰの小波振動の減衰（３）と、該小波振動の停止（４）と、パンチＰのワークＷからの離反（５）という動作を繰り返す。

このとき、パンチＰが、ワークＷから離反した場合のストローク位置ｓ３は、大波振動と小波振動の再開時点ｔ４におけるパンチＰのストローク位置ｓ２より小さい。

このようにして、既述したように、ラム１を下降させながら、該ラム１に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動を付与すると同時に、パンチＰに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ を有する小波振動を付与し、前記図２（Ｂ）に示すように、ラム１の大波周期Ｔごとに（１）〜（５）の動作を繰り返すことにより、パンチＰとダイＤによりワークＷを曲げ加工する。

従って、本発明によれば、大波振動（図２（Ｂ））と小波振動からなる言わば複合振動曲げが可能となり、ラム１に付与される大波振動は、ワークＷに対して小波振動による衝撃を繰り返し与えることになるので、大波振動付与装置３と（図１）小波振動付与装置４を大きくする必要が無くなって、小さなエネルギで振動曲げを行うことにより、エネルギ効率を向上させ、高精度の曲げ加工が可能となる。

また、このような複合振動曲げを、前記図２（Ｂ）に示すラム１の大波周期Ｔごとに繰り返すことにより、ワークＷに加工硬化を生じさせ、弾力性が低下するので、スプリングバックが減少するという効果もある。

この曲げ加工中に、例えばリニアスケール６（図１）を介してラム１が所定のストローク位置に到達し、又は油圧センサ７（図１）若しくはサーボモータのトルクを介してラム１の加圧力が所定の圧力値に到達した場合には（図６のステップ１０８のＹＥＳ）、加工を終了する（図６のステップ１０９）。

前記したように、ラム１が所定のストローク位置（Ｄ値）に到達したときに加工終了とするのは、例えば図４（Ａ）に示すように、ワークＷがＡ、Ｂ、Ｃの３点で金型Ｐ、Ｄに接触することにより、任意の曲げ角度θが得られるように、該ワークＷの曲げ加工を行うパーシャルベンディング加工の場合である。

また、前記したように、ラム１の加圧力が所定の圧力値に到達したときに加工終了とするのは、例えば図４（Ｂ）に示すように、９０°のパンチＰ先端角と、９０°のダイＤのＶ幅角の間で、ワークＷを挟圧することにより、該ワークＷの曲げ加工を行うコイニング加工の場合である。

一方、前記下部テーブル２（図１）の後方には、突当５を有するバックゲージが設けられ、該突当５は突当本体２６に取り付けられ、該突当本体２６はストレッチ２５上に取り付けられており、曲げ工程時には（図６のステップ１０４〜１０９）、該突当５に（図１）ワークＷを突き当てて位置決めするようになっている。

このような構成を有するプレスブレーキのＮＣ装置２４は（図１）、ＣＰＵ２４Ａと、入出力手段２４Ｂと、記憶手段２４Ｃと、曲げ順・金型決定手段２４Ｄと、Ｄ値等決定手段２４Ｅと、振動数決定手段２４Ｆと、振動曲げ制御手段２４Ｇにより構成されている。

ＣＰＵ２４Ａは、本発明を実施するための動作手順（例えば図６に相当）に従って、曲げ順・金型決定手段２４Ｄ、Ｄ値等決定手段２４Ｅ、振動数決定手段２４Ｆなど図１に示す装置全体を統括制御する。

入出力手段２４Ｂは、例えば前記上部テーブル１に設けられた操作盤（図示省略）であって、キーボードなどの入力手段と液晶画面などの出力手段で構成され、加工対象であるワークＷの製品情報、例えばＣＡＤ情報を入力し、その結果は画面で確認できるようになっている。

この場合、ＣＡＤ情報は、ワークの曲げ角度、曲げ長さ、板厚、材質、フランジ高さなど、また、ワークの展開図、立体姿図などにより構成されている。

記憶手段２４Ｃは、例えば曲げ順１（図３）、２、３・・・ごとに使用される金型、ワーク材質等と、振動数決定手段２４Ｆ（図１）により決定される大波振動数Ｎ₁ 及び小波振動数Ｎ₂ との関係をデータベース化して予め記憶しておき、振動曲げ制御手段２４Ｇが（図１）、ラム１に大波振動を、パンチＰに小波振動をそれぞれ付与する場合に、このデータベースを検索できるようになっている。

曲げ順・金型決定手段２４Ｄは（図１）、前記入出力手段２４Ｂを介して入力された製品情報に基づいて、曲げ順ごとに使用される金型を決定し、該決定された金型については、既述したように（図３）、データベース化して前記記憶手段２４Ｃに予め記憶しておく。

Ｄ値等決定手段２４Ｅは、前記入出力手段２４Ｂを介して入力された製品情報に基づいて、例えば既述した加工終了か否かの基準となる値（図６のステップ１０８→１０９）、即ち、パーシャルベンディング加工の場合には（図４（Ａ））、ラム１が到達すべき所定のストローク位置（Ｄ値）、また、コイニング加工の場合には（図４（Ｂ））、ラム１の加圧力が到達すべき所定の圧力値などをそれぞれ決定する。

振動数決定手段２４Ｆは、製品情報に含まれるワークの材質、曲げ長さなどに基づいて、ラム１に付与する大波振動が有する比較的小さい振動数Ｎ₁ 、即ち大波振動数Ｎ₁ と、パンチＰに付与する小波振動が有する比較的大きい振動数Ｎ₂ 、即ち小波振動数Ｎ₂ をそれぞれ決定し、既述したように、該決定した大波振動数Ｎ₁ と小波振動数Ｎ₂ は、前記記憶手段２４Ｃに予めデータベース化して記憶される（図３）。

振動曲げ制御手段２４Ｇは（図１）、前記振動数決定手段２４Ｆにより大波振動数Ｎ₁ と小波振動数Ｎ₂ が決定された後（図６のステップ１０３）、突当５（図１）を位置決めすると共に、作業者がダイＤ上にワークＷを戴置して前記突当５に突き当て、フットペダル（図示省略）を踏んだときに、既述した大波振動付与装置３と小波振動付与装置４を作動させる。

これにより、例えば下降式プレスブレーキの場合には（図１）、前記大波振動付与装置３が、図２（Ｂ）に示すように、上部テーブル１であるラムを下降させながら、該ラム１に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動を付与すると同時に、小波振動付与装置４が（図１）、上部テーブル１に装着されたパンチＰに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ を有する小波振動を付与し、パンチＰとダイＤによりワークＷに所望の曲げ加工が施される。

以下、上記構成を有する本発明の動作を図６に基づいて説明する。
（１）大波振動数Ｎ₁ と小波振動数Ｎ₂ を決定するまでの動作。

図６のステップ１０１において、製品情報を入力し、ステップ１０２において、曲げ順等を決定し、ステップ１０３において、大波振動数Ｎ₁ と小波振動数Ｎ₂ を決定する。

即ち、入出力手段２４Ｂ（図１）を介して製品情報が入力されると、ＣＰＵ２４Ａは、曲げ順・金型決定手段２４Ｄと、Ｄ値等決定手段２４Ｅと、振動数決定手段２４Ｆを制御し、曲げ順ごとに使用される金型を決定させると共に、Ｄ値等を決定させ、更に、大波振動数Ｎ₁ と小波振動数Ｎ₂ を決定させる。

その後、ＣＰＵ２４Ａは、記憶手段２４Ｃを制御し、前記決定された各種情報に基づいて、既述したように（図３）、曲げ順１、２、３・・・ごとに使用される金型、ワーク材質等と、大波振動数Ｎ₁ 及び小波振動数Ｎ₂ との関係をデータベース化して予め記憶させる。
（２）曲げ工程の動作。

図６のステップ１０４において、ラム１を下降させ、ステップ１０５において、ラム１に大波振動を、パンチＰに小波振動を付与し、ステップ１０６において、ピンチングポイントか否かを判断し、ピンチングポイントの場合には（ＹＥＳ）、ステップ１０７において、曲げ加工を行い、ステップ１０８において、所定のストローク位置又は所定の圧力値に到達したか否かを判断し、到達した場合には（ＹＥＳ）、ステップ１０９において、加工を終了する。

即ち、前記ステップ１０３において、振動数決定手段２４Ｆにより大波振動数Ｎ₁ と小波振動数Ｎ₂ が決定され、それらがデータベース化されたことを（図３）検知したＣＰＵ２４Ａは（図１）、振動曲げ制御手段２４Ｇを介して、前記図３のデータベースを検索させ、大波振動付与装置３と小波振動付与装置４を作動させる。

これにより、ラム１を下降させながら、該ラム１に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ を有する大波振動を付与すると同時に、パンチＰに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ を有する小波振動を付与するという複合振動曲げが行われ、既述したように、図２（Ｂ）の大波周期Ｔごとに、ラム１とパンチＰに対する大波振動と小波振動の付与（１）と、パンチＰ先端のワークＷに対する接触（２）と、パンチＰの小波振動の減衰（３）と、該小波振動の停止（４）と、パンチＰのワークＷからの離反（５）という動作が繰り返される。

そして、この繰り返し動作は、ラム１が所定のストローク位置（例えば図４（Ａ）のパーシャルベンディング加工の場合）、又はラム１の加圧力が所定の圧力値に到達した場合に（例えば図４（Ｂ）のコイニング加工の場合）、終了する（ステップ１０８のＹＥＳ→ステップ１０９）。

上記した実施例は、本発明がプレスブレーキ（図１）に適用される場合であるが、本発明はこれに限定されず、例えば図５に示すパネルベンダにも適用される。

このパネルベンダは、よく知られているように、ベンドビーム３３が、Ｄ軸２１からなる上下方向駆動手段と、Ａ軸２０からなる前後方向駆動手段を有し、該ベンドビーム３３を上下方向と前後方向に駆動させることにより、正曲げ金型３３Ａ又は逆曲げ金型３３Ｂを用い、トップダイ３１とボトムダイ３２でクランプされたワークＷをしごき曲げ加工するようになっている。

このようなパネルベンダにおいて、前記駆動手段２０、２１により、ベンドビーム３３を上昇・前進又は下降・後退させさせながら、該ベンドビーム３３に対して、比較的小さい振動数Ｎ₁ （図２（Ｂ）に相当）を有する大波振動を付与すると同時に、図５に示すように、もう一方の駆動手段３４（例えば超音波振動子等からなる手段）を附加することにより、正曲げ金型３３Ａ又は逆曲げ金型３３Ｂに対して、比較的大きい振動数Ｎ₂ （図２（Ｂ）に相当）を有する小波振動を付与し、該正曲げ金型３３Ａ又は逆曲げ金型３３ＢによりワークＷを曲げ加工すれば、既述したプレスブレーキの場合と同様の効果が得られる。

上記のとおり、本発明は、小さなエネルギで振動曲げを行うことにより、エネルギの効率を向上させ、高精度の曲げ加工を可能とした曲げ加工方法及びその装置に利用可能であり、具体的には、プレスブレーキのみならずパネルベンダにも利用可能である。

本発明の実施形態を示す全体図である。 本発明による大波振動と小波振動の説明図である。 本発明によるデータベースの例を示す図である。 本発明の第１適用例を示す図である。 本発明の第２適用例を示す図である。 本発明の動作を説明するためのフローチャートである。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１ 上部テーブル
２ 下部テーブル
３ 大波振動付与装置
４ 小波振動付与装置
５ 突当
６ リニアスケール
７ 油圧センサ
２０ Ａ軸
２１ Ｄ軸
２４ ＮＣ装置
２４Ａ ＣＰＵ
２４Ｂ 入出力手段
２４Ｃ 記憶手段
２４Ｄ 曲げ順・金型決定手段
２４Ｅ Ｄ値等決定手段
２４Ｆ 振動数決定手段
２４Ｇ 振動曲げ制御手段
２５ ストレッチ
２６ 突当本体
３０ 側板
３１ トップダイ
３２ ボトムダイ
３３ ベンドビーム
３３Ａ 正曲げ金型
３３Ｂ 逆曲げ金型
３４ パネルベンダの小波振動付与装置
Ｄ ダイ
Ｐ パンチ
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. ラムを下降又は上昇させながら、該ラムに対して、比較的小さい振動数を有する大波振動を付与すると同時に、パンチ又はダイに対して、比較的大きい振動数を有する小波振動を付与し、パンチとダイによりワークを曲げ加工することを特徴とする曲げ加工方法。
2. ラムを下降又は上昇させながら、該ラムに対して、比較的小さい振動数を有する大波振動を付与する大波振動付与装置と、パンチ又はダイに対して、比較的大きい振動数を有する小波振動を付与する小波振動付与装置を有することを特徴とする曲げ加工装置。
3. ベンドビームを上昇・前進又は下降・後退させさせながら、該ベンドビームに対して、比較的小さい振動数を有する大波振動を付与すると同時に、正曲げ金型又は逆曲げ金型に対して、比較的大きい振動数を有する小波振動を付与し、正曲げ金型又は逆曲げ金型によりワークを曲げ加工することを特徴とする曲げ加工方法。
4. ベンドビームを上昇・前進又は下降・後退させさせながら、該ベンドビームに対して、比較的小さい振動数を有する大波振動を付与する大波振動付与装置と、正曲げ金型又は逆曲げ金型に対して、比較的大きい振動数を有する小波振動を付与する小波振動付与装置を有することを特徴とする曲げ加工装置。

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