JP4598441B2 - 曲げ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、長尺状の素材を曲げ加工する曲げ加工装置に関する。

従来より、特許文献１にあるように、供給される素材が挿通される隙間が形成され固定された位置決め治具と、位置決め治具からの素材供給先に素材が挿通する隙間を形成した曲げ治具とを備え、素材を供給しながら、曲げ治具を素材供給方向に垂直な面内で移動して曲げ加工する曲げ加工装置が知られている。
特開平１−１５４８２４号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、素材を位置決め治具や曲げ治具の隙間に挿通させて曲げ加工する際、スプリングバックにより意図した形状に曲げ加工できない。そのような場合、曲げ治具の移動量を変更して、意図した形状に曲げ加工するようにしているが、素材の断面形状が長手方向に沿って変化するものである場合には、曲げ治具の移動量をその都度変更しなければならず、曲げ加工が煩わしいという問題があった。

本発明の課題は、スプリングバックが生じても、精度よく曲げ加工できる曲げ加工装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
断面形状が長手方向に沿って変化する長尺状の素材を曲げ加工する曲げ加工装置において、
前記素材を長手方向に送給する送給機構と、
送給される前記素材が挿通され固定配置された固定金型と、
前記固定金型を通過した前記素材が挿通される移動金型を前記素材と略垂直な平面内で移動させる移動機構と、
前記移動金型を前記素材の長手方向の廻りに捻る回転機構とを備え、
かつ、前記送給機構を制御して、前記素材を長手方向に予め設定された供給量で送給し、前記移動機構による移動金型の移動量と前記回転機構による前記移動金型の捻り量とを予め設定された補正テーブルに基づいて、前記移動機構と前記回転機構とを制御して、前記平面内で前記移動金型を移動させて前記素材を設定された曲げ角度で曲げ加工させる制御手段を備え、
前記補正テーブルは、設定される前記曲げ角度に応じた前記移動機構による前記素材と略垂直な平面内の移動量と、前記回転機構による前記素材の長手方向の廻りの捻り量とを有すると共に、前記補正テーブルは、前記素材の板厚毎に、前記曲げ角度に応じた前記移動量と前記捻り量とを有することを特徴とする曲げ加工装置がそれである。

更に、前記制御手段は、前記補正テーブルにない前記曲げ角度は補間計算して前記移動量と前記捻り量とを算出することが好ましい。

前述したように本発明の曲げ加工装置は、断面形状が長手方向で変化する素材であっても意図した形状に曲げ加工できるという効果を奏する。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は素材で、本実施形態では航空機の主翼の桁材に用いられるもので、図６に示すように、長尺状の素材１である。素材１は、対向する一対の壁板部１ａ，１ｂと、これらの壁板部１ａ，１ｂを繋ぐ板部１ｃとを有し、素材１の長手方向と垂直な素材１の断面形状は、長手方向に沿って変化する。

素材１の一方の端には、ＳＯＢ部１ｄが設けられ、このＳＯＢ部１ｄの断面積が最も大きく、反対側の端に向かって次第にその断面積が小さくなる。一方、本実施形態では、素材１の一対の壁板部１ａ，１ｂの外側の幅Ｗは、素材１の長手方向に沿って一定である。そして、ＳＯＢ部１ｄの断面形状において、図７に示すように、一方の壁板部１ａの板部１ｃからの高さをｈ１ｄ及び板厚をｔ１ｄ、他方の壁板部１ｂの板部１ｃからの高さをｈ２ｄ及び板厚をｔ２ｄ、板部１ｃの板厚をｔ３ｄとする。

また、素材１の中程の断面形状において、図８に示すように、一方の壁板部１ａの板部１ｃからの高さをｈ１ｅ及び板厚をｔ１ｅ、他方の壁板部１ｂの板部１ｃからの高さをｈ２ｅ及び板厚をｔ２ｅ、板部１ｃの板厚をｔ３ｅとする。更に、素材１の他方の端側の断面形状において、図９に示すように、一方の壁板部１ａの板部１ｃからの高さをｈ１ｆ及び板厚をｔ１ｆ、他方の壁板部１ｂの板部１ｃからの高さをｈ２ｆ及び板厚をｔ２ｆ、板部１ｃの板厚をｔ３ｆとする。

各断面では、一方の壁板部１ａの高さは、ＳＯＢ部１ｄの高さｈ１ｄが大きく、他方の端側の高さｈ１ｆが小さい（ｈ１ｄ＞ｈ１ｅ＞ｈ１ｆ）。一方の壁板部１ａの板厚は、ＳＯＢ部１ｄの板厚ｔ１ｄが厚く、他方の端側の板厚ｔ１ｆが薄い（ｔ１ｄ＞ｔ１ｅ＞ｔ１ｆ）。

他方の壁板部１ｂの高さは、ＳＯＢ部１ｄの高さｈ２ｄが大きく、他方の端側の高さｈ２ｆが小さい（ｈ２ｄ＞ｈ２ｅ＞ｈ２ｆ）。他方の壁板部１ｂの板厚は、ＳＯＢ部１ｄの板厚ｔ２ｄが厚く、他方の端側の板厚ｔ２ｆが薄い（ｔ２ｄ＞ｔ２ｅ＞ｔ２ｆ）。板部１ｃでは、ＳＯＢ部１ｄの板厚ｔ３ｄが厚く、他方の端側の板厚ｔ３ｆが薄い（ｔ３ｄ＞ｔ３ｅ＞ｔ３ｆ）。尚、本実施形態では、素材１の中程に、板厚の厚い、パッドアップ部１ｇが設けられている。

装置本体２上には供給機構３が設けられており、供給機構３は、装置本体２に敷設されたレール４に沿って移動する供給台６を有する。供給台６は素材１の外形を把持して、図示しないサーボモータとボールねじとにより、供給台６をレール４に沿って移動して、素材１をその長手方向に供給する構成のものである。

供給台６の移動による素材１の供給先には、固定金型８が装置本体２上に固定配置されている。更に、固定金型８を通過した素材１の供給先には、移動金型１０が装置本体２上に移動機構１２を介して配置されている。移動機構１２は、図２に示すように、素材１と垂直な水平方向に敷設された図示しないレールに案内されて、水平方向に移動可能に支持された移動台１４を備えている。移動台１４は、一対の油圧シリンダ１６，１８により、水平方向に移動駆動される（図２のＹ軸方向）。

移動台１４には、素材１と垂直な上下方向に敷設された図示しないレールに案内されて、上下方向に昇降可能に支持された昇降台２０が配置されている。昇降台２０は、一対の油圧シリンダ２２，２４により、上下方向に昇降駆動される（図２のＺ軸方向）。移動機構１２は、移動金型１０を素材１の長手方向と垂直な平面内で移動させることができる。

昇降台２０には、回転機構２６を介して移動金型１０が配置されており、回転機構２６は、昇降台２０に、素材１の長手方向の廻りに、回転可能に支持された回転台２８を備えている。回転台２８と一体のレバー３０には支点ピン３２が係合されている。支点ピン３２は両ロッド型油圧シリンダ３４のシリンダチューブ３６に立設されており、両ロッド型油圧シリンダ３４のロッド３８は、その両端が昇降台２０に取り付けられている。回転機構２６は、両ロッド型油圧シリンダ３４を駆動して、シリンダチューブ３６をロッド３８に沿って移動して、支点ピン３２及びレバー３０を介して、回転台２８を素材１の長手方向の廻りに捻る（図２のＡ軸方向）ことができる構成のものである。

移動金型１０は、図３〜図５に示すように、金型本体４０を備え、金型本体４０には、貫通孔４２が形成されている。本実施形態では、素材１の断面形状は、幅Ｗが一定であり、素材１の幅方向の外側に金型本体４０が接触するように、貫通孔４２が形成されている。また、素材１と金型本体４０とは、周方向に沿って線接触するように、円弧状に形成されている。

また、素材１を把持するために、３個の把持部材４４，４６，４８が設けられている。把持部材４４は、ほぼ逆Ｔ字状に形成されており、貫通孔４２内を摺動可能に、貫通孔４２に挿入されると共に、金型本体４０の両側に取り付けられた一対のプレート５０，５２により、支持されている。尚、一対のプレート５０，５２にも、素材１が挿通する貫通孔５０ａ，５２ａが形成されている。

把持部材４４は、一方の壁板部１ａに対応して設けられており、壁板部１ａの板厚方向に摺動可能に支持されている。把持部材４４には、図示しない傾斜面が形成されており、傾斜面には、楔部材５４の傾斜面が接触されている。楔部材５４はプレート５０に取り付けられた油圧シリンダ５６により、素材１の長手方向と平行な方向に楔部材５４を移動するように構成されている。

楔部材５４の移動により、傾斜面を介して、把持部材４４が摺動して、一方の壁板部１ａを把持可能に構成されている。把持部材４４は、ばね４５により、把持部材４４による壁板部１ａの把持を開放する方向に付勢されており、油圧シリンダ５６の駆動方向に応じて素材１を把持あるいは開放することができる。

また、別の把持部材４６は、他方の壁板部１ｂに対応して設けられており、壁板部１ｂの板厚方向に摺動可能に支持されている。把持部材４６には、図４に示すように、傾斜面４６ａが形成されており、この傾斜面４６ａには、楔部材５８の傾斜面５８ａが接触されている。楔部材５８はプレート５０に取り付けられた油圧シリンダ６０により、素材１の長手方向と平行な方向に楔部材５８を移動するように構成されている。

楔部材５８の移動により、傾斜面４６ａ，５８ａを介して、把持部材４６が摺動して、他方の壁板部１ｂを把持可能に構成されている。把持部材４６は、ばね４７により、把持部材４６による壁板部１ｂの把持を開放する方向に付勢されており、油圧シリンダ６０の駆動方向に応じて素材１を把持あるいは開放することができる。

更に、他の把持部材４８は、板部１ｃよりも上側にある一方の壁板部１ａに対応して設けられており、壁板部１ａの板厚方向に摺動可能に支持されている。同様に、油圧シリンダ６４により楔部材６２が移動して、傾斜面４８ａ，６２ａを介して、把持部材４８が摺動し、一方の壁板部１ａを把持可能に構成されている。把持部材４８もばね４９により付勢され、油圧シリンダ６４の駆動方向に応じて素材１を把持あるいは開放することができる。

尚、本実施形態では、板部１ｃよりも上側の壁板部１ａは、一部にあるのみで、必要に応じて設けてもよいが、本実施形態では、素材１の形状が異なる、他の素材を曲げ加工する際にも用いられるように、把持部材４８を設けている。素材１を把持する際の各把持部材４４，４６，４８と素材１との接触は周方向に沿った線接触となるように、各把持部材４４，４６，４８の接触箇所を円弧状に形成すればよい。

一方、前述した固定金型８も、移動金型１０と同様の構成であり、図示しない油圧シリンダにより駆動される把持部材により素材１を把持あるいは開放可能に構成されている。前述した供給機構３、固定金型８、移動金型１０、移動機構１２、回転機構２６は制御回路６６に接続されて、制御回路６６により図示しないサーボモータ、各油圧シリンダ１６，１８，２２，２４，３４，５６，６０，６４等の駆動を制御するように構成されている。

制御回路６６は、下記表１に示す補正テーブルを備え、補正テーブルは予め曲げ加工実験等を行って作成される。この補正テーブルは、曲げ角度に応じた移動機構１２及び回転機構２６による移動金型１０の移動量、捻り量で示される。移動機構１２による水平移動方向をＹ軸とし、垂直移動方向をＺ軸とし、回転機構２６による捻りをＡ軸として示している。

補正テーブルは、例えば、素材１を曲げ角度０．１度で曲げ加工する際には、移動金型１０をＹ軸方向に１２、Ｚ軸方向に２．６の移動量で移動し、Ａ軸方向に１．２の捻り量で捻るように、移動機構１２及び回転機構２６を制御することを示している。この移動量及び捻り量には、素材１のスプリングバック量も見込んでおり、この移動量及び捻り量で曲げ加工すると、意図した０．１度の曲げ角度で曲げ加工することができる。本実施形態では、素材１は、その長手方向に、板厚が変化する。補正テーブルはその板厚に応じて、曲げ角度と移動量及び捻り量との関係を決めている。

この補正テーブルにない曲げ角度で加工する場合には、直線補間により移動量及び捻り量を算出する。例えば、板厚が５ｍｍで、曲げ角度が０．２５度である場合には、下記式により補間計算する。

Ｙ＝（２２＋３５）×０．２５／（０．２＋０．３）＝２８．５
Ｚ＝（３．５＋４）×０．２５／（０．２＋０．３）＝３．７５
Ａ＝（１．２＋１．６）×０．２５／（０．２＋０．３）＝１．４
板厚が７ｍｍで、曲げ角度が０．２５度である場合には、下記式により補間計算する。

Ｙ＝（２４．２＋３８．５）×０．２５／（０．２＋０．３）＝３１．３５
Ｚ＝（３．８５＋４．４）×０．２５／（０．２＋０．３）＝４．１２５
Ａ＝（１．７６＋１．９８）×０．２５／（０．２＋０．３）＝１．８７
板厚が６．５ｍｍで、曲げ角度が０．２５度の場合、上記２式の値から、下記式により補間計算する。

Ｙ＝（２８．５＋３１．３５）×６．５／（５＋７）＝３２．４２
Ｚ＝（３．７５＋４．１２５）×６．５／（５＋７）＝４．２７
Ａ＝（１．４＋１．８７）×６．５／（５＋７）＝１．７７
次に、前述した本実施形態の曲げ加工装置の作動について説明する。

まず、供給台６に素材１を取り付けると共に、素材１の先端を固定金型８と移動金型１０に通す。供給台６により素材１を把持して、供給台６を予め設定された供給量で素材１を長手方向に供給する。予め設定された供給量を供給すると、供給台６の移動を停止する。尚、設定された供給量が、供給台６の最大ストロークよりも大きい場合には、供給台６を複数回往復させればよい。

そして、固定金型８を制御して、素材１を把持すると共に、移動金型１０を制御して、油圧シリンダ５６，６０，６４を駆動して、把持部材４４，４６，４８により素材１を把持する。次に、移動機構１２を制御して、移動金型１０を素材１と垂直な平面内で移動する。移動金型１０を移動することにより、固定金型８と移動金型１０との間で、素材１が折り曲げ加工される。固定金型８と移動金型１０とを素材１に線接触させることにより、素材１がより正確に折り曲げ加工される。

例えば、油圧シリンダ１６，１８を駆動して、移動台１４を水平方向に移動することにより、素材１は水平方向に折り曲げ加工される。また、油圧シリンダ２０，２４を駆動して、昇降台２０を昇降させることにより、素材１が上下方向に折り曲げ加工される。即ち、昇降台２０を下降させれば、素材１は下方に折り曲げ加工され、昇降台２０を上昇させれば、素材１は上方に折り曲げ加工される。更に、全ての油圧シリンダ１６，１８，２０，２４を駆動して、移動台１４を水平方向に移動すると共に、昇降台２０を昇降させる。これにより、素材１を３次元形状に折り曲げ加工することができる。回転機構２６を制御して、油圧シリンダ３４を駆動し、回転台２８を素材１の長手方向の廻りに回転させる。これにより、素材１が固定金型８と移動金型１０との間で捻られ、素材１が捻り加工される。

一方、制御回路６６では、予め曲げ角度が設定されると、補正テーブルに基づいて、曲げ角度に応じた移動量、捻り量が算出され、その移動量及び捻り量で移動機構１２及び回転機構２６を制御する。例えば、曲げ角度が０．１度である場合には、補正テーブルから移動金型１０のＹ軸方向の移動量１２、Ｚ軸方向の移動量２．６が読み込まれ、また、Ａ軸方向の捻り量１．２が読み込まれる。そして、移動機構１２及び回転機構２６を制御して、移動金型１０をＹ軸方向に１２、Ｚ軸方向に２．６の移動量で移動し、Ａ軸方向に１．２の捻り量で捻る。これにより、素材１が曲げ角度０．１度で曲げ加工される。

こうして、素材１を曲げ加工、捻り加工した後、油圧シリンダ５６，６０，６４を駆動して、楔部材５４，５８，６２を引き抜いて、把持部材４４，４６，４８による素材１の把持を開放する。これにより、移動金型１０による素材１の把持が開放され、固定金型８でも同様にして、素材１の把持を開放する。

続いて、供給台６を制御して、供給台６を予め設定された供給量で移動し、素材１が長手方向に供給される。次に、再び、固定金型８と移動金型１０とにより素材１を把持してから、移動機構１２を制御して、移動金型１０を移動する。よって、素材１が折り曲げ加工される。

例えば、図１０に示すように、予め設定された供給量で素材１を間欠的に供給すると共に、供給毎に移動金型１０を移動することにより、素材１が折り曲げ加工されて、擬似的に曲線に近い折り曲げ加工もできる。このように、長尺状の素材１の断面形状が長手方向で変化するものであっても、固定金型８と移動金型１０とにより素材１を把持して、移動金型１０を平面内で移動することにより、曲げ加工することができる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としての曲げ加工装置の概略構成図である。 本実施形態の移動機構を図１の矢印ａ方向から見た拡大正面図である。 本実施形態の移動金型の拡大正面図である。 図３のｂｂ断面図である。 本実施形態の移動金型のプレート５０を取り外した状態の拡大正面図である。 本実施形態の素材の斜視図である。 図６のｄｄ拡大断面図である。 図６のｅｅ拡大断面図である。 図６のｆｆ拡大断面図である。 本実施形態での素材を曲線状に擬似的に曲げ加工する際の説明図である。

符号の説明

１…素材 １ａ，１ｂ…壁板部
１ｃ…板部 ２…装置本体
３…供給機構 ６…供給台
８…固定金型 １０…移動金型
１２…移動機構 １４…移動台
２０…昇降台 ２６…回転機構
２８…回転台 ４０…金型本体
４２…貫通孔
４４，４６，４８…把持部材
６６…制御回路

Claims (2)

1. 断面形状が長手方向に沿って変化する長尺状の素材を曲げ加工する曲げ加工装置において、
   前記素材を長手方向に送給する送給機構と、
   送給される前記素材が挿通され固定配置された固定金型と、
   前記固定金型を通過した前記素材が挿通される移動金型を前記素材と略垂直な平面内で移動させる移動機構と、
   前記移動金型を前記素材の長手方向の廻りに捻る回転機構とを備え、
   かつ、前記送給機構を制御して、前記素材を長手方向に予め設定された供給量で送給し、前記移動機構による移動金型の移動量と前記回転機構による前記移動金型の捻り量とを予め設定された補正テーブルに基づいて、前記移動機構と前記回転機構とを制御して、前記平面内で前記移動金型を移動させて前記素材を設定された曲げ角度で曲げ加工させる制御手段を備え、
   前記補正テーブルは、設定される前記曲げ角度に応じた前記移動機構による前記素材と略垂直な平面内の移動量と、前記回転機構による前記素材の長手方向の廻りの捻り量とを有すると共に、前記補正テーブルは、前記素材の板厚毎に、前記曲げ角度に応じた前記移動量と前記捻り量とを有することを特徴とする曲げ加工装置。
2. 前記制御手段は、前記補正テーブルにない前記曲げ角度は補間計算して前記移動量と前記捻り量とを算出することを特徴とする請求項１に記載の曲げ加工装置。

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