JP5024212B2 - 曲げ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属板の曲げ加工装置に関し、特に、スプリングバックを防止して高精度な形状を確保する強圧加工を付加した曲げ加工装置に係る。

〔従来の技術〕
従来から、自動車等の車載機器の各種アクチュエータおよび各種センサ等の電気コネクタのターミナル部は、導電性の金属板部材を外形抜き加工の後、曲げ加工等によってＬ字状に２次元もしくは３次元の曲げ形状に加工され、さらに、樹脂材にインサートされて成形されるインサート成形部品として適用されている。

インサート成形部品は、樹脂の中に金属部材が嵌入（インサート）された部品であり、プレス加工と樹脂成形の２つの工程によって製造される。通常、対象となる品番毎に曲げのための各プレス加工装置、および樹脂成形のための各金型装置が使用され、生産能力にミートするため多数個取りの大型設備が採用されていた。

この大型設備では、特定の品番に対しては、大量生産によってコストダウン効果をもたらすが、反面、生産量に応じて能力増減が取り難く、また、品番毎に金型等の取替えが必要で段取り時間が増大し、量変動対応や多品番対応には柔軟性（フレキシブル)の不足が問題点としてあった。

近年、この問題点を解消すべく、フレキシブルな加工と成形技術の検討がなされ、一貫性のある１個取りのフレキシブルなインサート成形装置が提案されている。このフレキシブルなインサート成形装置とは、曲げ加工されるターミナル部の多品番対応が可能な曲げ加工装置と、この曲げ加工装置から取り出されたターミナル部が次工程の成形装置に投入され、成形装置が、セット、射出、冷却、取出等の射出成形の各工程に分割され、設備がユニット化された型トランスファ（ＴＲ）成形装置とによって構成される新しい工程設備である。

これにより、上記する量変動対応や多品番対応および設備小型化への対応が容易となり、過剰生産能力に陥ることなくフレキシブルで良好な生産性を確保して、コスト競争力も強化できるものである。

しかし、上記する効果を得るには、まず、多品番対応可能な曲げ技術の開発、つまり、曲げに特化し、品番毎に金属板の板厚や材料物性が変っても調整なしに所定の曲げ位置精度、または曲げ角度精度の部材形状に加工する小型の曲げ加工装置の開発が課題となる。そして、調整なしに所定の精度を確保する曲げ加工装置の開発は、品番毎に金属板の板厚や材料物性が変わることによる加工精度の悪化を抑制し、常に、高精度に加工できる根本的な曲げ技術に裏打ちされることが必要となる。

ここで、多品番対応のターミナル部の曲げ加工の加工精度は、以下に述べるような精度が要求される。例えば、ＭＲＥセンサの電気コネクタのターミナル部では、所定の形状に外形抜き加工された部材の長手方向を３次元にＬ字状の曲げ加工された曲げ部品長さが約３０ｍｍのものであるが、このターミナル部に要求される加工精度は、次工程の樹脂型へのセット性から、先端の位置精度が±０．０５ｍｍであり、曲げ角度精度は±０．５°である。

つまり、調整なしの曲げ加工を完了するには曲げ角度精度が±０．５°を満足する加工技術が必要であるが、金属板の曲げ加工における曲げ角度精度±０．５°は、通常、金属材料のスプリングバックによって影響を受けてしまうレベルと考えられる。ここで、スプリングバックとは、周知のように、曲げ加工したとき、曲げ加圧の除荷時に変形がある程度戻ることであり、曲げの変形領域に生じる引張応力もしくは圧縮応力の残留応力による曲げ角度の戻り現象をいう。

従って、スプリングバックは、金属材料の板厚や材料物性や曲げ角度の大きさによっても変化し、これに伴いばらつきも大きくなるものであるため、多品番対応を図る上においても、スプリングバックの根本的対策は不可欠なものとなる。ちなみに、従来のスプリングバックの調整方法のひとつに、特定の品番の部材に対しては、予め、曲げ加工によるスプリングバック量を測定し、このスプリングバック量を見込んだ曲げ角度に加工条件を調整して公差内に収める方法がある。しかし、この方法では、金属材料の板厚や材料物性が変化する多品番対応下では十分な方法とはいえない。つまり、重要なのは加工条件の調整でなく、調整なしにスプリングバック量自体を小さくする曲げ技術の開発である。

従来から、曲げ加工を行った際のスプリングバック量を小さくする曲げ技術として、スプリングバックが曲げ加工部の残留応力に依存するとの理由から、曲げ加工の変形領域を低減して残留応力を小さくしたり、あるいは、曲げ加工部を板厚と垂直方向に加圧する強圧と称する加工によって、圧縮の塑性変形を生じて残留応力を開放し、スプリングバックを減少させる方法等が採用されていた。

〔従来技術の不具合〕
しかし、前者の変形領域の低減では、図５に示すように、ワークの変形する領域は曲げパンチ１０１の加圧点Ｍとダイ１０２の加圧支持点Ｎとの間の範囲（領域）であり、加圧点Ｍをダイ１０２側に近づければ、その分変形領域は狭まるが、直角に曲げる２次元のＬ曲げ加工においては、加圧点Ｍをダイ１０２側に近づける限界は、ダイ１０２側のダイ角半径をＲとし、ワークの板厚をＴとするとき（Ｒ＋Ｔ）の加圧点距離までであり、そのときの最小変形領域は（Ｒ＋Ｔ）π／２となる。

つまり、加圧点Ｍをダイ１０２側に近づければ変形領域は低減できるが、曲げパンチ１０１の加圧点曲率半径は限りなく小さくできないため、ある所定の曲率半径の曲げパンチ１０１の場合には、その曲率半径分だけ変形領域は最小変形領域より拡大し、ワークの曲げ加工部の内外周に生じる残留応力は小さくなるものの相変わらず存在することとなる。そして、この残留応力の存在によって、スプリングバックが生じる懸念がある。

また、曲げパンチ１０１の加圧点曲率半径を限りなく小さく、つまり、Ｖ字状のパンチ形状にすると、ワークの曲げ加工部近傍にはワークの反りが発生し、さらに、ワークに加圧した際の加圧痕が付き、これが表面傷となって外観品質並びに強度品質を悪化させる懸念がある。

次に、後者の強圧加工方法では、従来例１として、曲げパンチの加圧による曲げ加工工程の後、ワークの曲げ加工部に強圧パンチの加圧による強圧加工工程を採用する開示例がある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に開示される曲げ強圧加工装置は、曲げパンチとは異なる別駆動源により加圧され、曲げパンチの加圧による曲げ加工工程の後、強圧パンチの加圧による強圧加工工程により、ワークの曲げ加工部に略垂直となる強圧加工によってスプリングバックを解消するものである。この加工装置では、強圧加工が後工程であり、曲げ加工後の加工部の性状に合せ組合せ自在な加工工程であるため、多品番対応への柔軟性はあるものの、しかし、別駆動源ゆえに複雑な構造の加圧駆動源が必要となり、装置が大型化するとともに、２工程を要する加工工程では加工工数と加工時間が増えてコストアップする問題点があった。

また、この問題点の解消のため、曲げパンチと強圧パンチとを一体化構造となし、曲げパンチの下降工程の１工程で曲げ加工および強圧加工を実施するＬ曲げ強圧加工装置も提案されている。このＬ曲げ強圧加工装置として、加圧方向にそのまま強圧加工するＬ曲げ強圧加工法（従来例２）と、加圧方向とは異なる方向にカム機構によって変換して強圧加工するカム曲げ強圧加工法（従来例３）などがある。

Ｌ曲げ強圧加工法は、図６に示すように、Ｌ曲げ加工と強圧加工とを合体させたパンチ１１１を用いて曲げて強圧する加工法であり、このパンチ１１１はパンチ先端部に凸側Ｒ面を有した曲げパンチ１１２と、曲げパンチ１１２近傍の付け根に凹側Ｒ面を有した強圧パンチ１１３を一体的に備えている。パンチ１１１の加圧方向（図示上下方向）の加圧によってパンチ１１１とダイ１１４との間のワークは、ダイ１１４側のダイ角部１１６に沿って曲げ加工されるとともに、さらに、凹側Ｒ面を有した強圧パンチ１１３によって加圧され、ワークの曲げ加工部に対して垂直方向ではなく上下方向に強圧されるものである（図６（ｃ）参照）。これにより、板厚に垂直な加圧は強圧効果を生じるが、板厚に平行な加圧は強圧効果を生じず、なおも残留応力の一部は相変わらず残り、スプリングバックの発生も懸念される。

一方、カム曲げ強圧加工法は、図７に示すように、カム機構のＬ曲げ加工に強圧加工を有したカムパンチ１２１で曲げる加工法であり、カム機構を備えるこのカムパンチ１２１はパンチ先端部に凸側Ｒ面を有した曲げパンチ１２２と、曲げパンチ１２２近傍の付け根に凹側Ｒ面を有した強圧パンチ１２３を一体的に備えている。カムパンチ１２１の加圧方向（図示矢印表示方向）の加圧によってカムパンチ１２１とダイ１１４との間のワークは、ダイ１１４側のダイ角部１１６に沿って曲げ加工されるとともに、カム機構によってダイ１１４側に水平方向（図示左右方向）に加圧される。従って、ワークはダイ１１４側のダイ角部１１６に沿って曲げ加工され、さらに、凹側Ｒ面を有した強圧パンチ１２３によって水平方向に強圧されるものである（図７（ｃ）参照）。これにより、板厚に垂直な加圧は強圧効果を生じるが、板厚に平行な加圧は強圧効果を生じず、なおも残留応力の一部は相変わらず残り、スプリングバックの発生も懸念される。

つまり、従来からの曲げパンチと強圧パンチを一体的に備えるＬ曲げ強圧加工パンチを下降して加圧の１工程で完了させるＬ曲げ強圧加工法は、型構造が簡単で小型化に優れ、また、加工工数も加工時間も短縮できて生産性の向上が可能となるが、曲げ加工部に垂直な強圧が完了できず、よって残留応力の開放が効果的に行われずに、多品番対応においてもスプリングバックの抑制は困難となる懸念がある。
特開２００３−１９１０１９号公報

そこで、従来加工法および型構造それぞれの利点を採用し、多品番対応にミートする加工法と加工装置の提案がポイントとなる。つまり、曲げパンチは、パンチ先端の加圧点曲率半径を極力小さくしたしごき型パンチを採用して、曲げ加工部の変形領域の低減を図るとともに、強圧パンチは曲げパンチと別体ではあるが、加圧方向に傾斜させて配置し、それぞれの加圧点位置は一致させて一体的な作動を可能となし、曲げパンチの下降による加圧方向の曲げ加工と、加圧方向とは傾斜する強圧加工とを順次して、下降工程の１工程内で完了するように、同じ傾斜角を一端側に有するカム機構を介在させて、下降により生じる加圧力を傾斜方向に変換させて、強圧パンチを加圧して曲げ加工部に略垂直な強圧加工を付加し、曲げ変形領域の残留応力を開放し、効果的にスプリングバックを抑制して、多品番対応に優れ、高精度な形状を確保する小型で安価に加工できる曲げ加工装置の提供が重要な課題となる。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、駆動源や工程の追加なしに、曲げ加工と曲げ加工部に略垂直な強圧加工を一体的、かつ、１工程のみで完了し、スプリングバックを抑制して、高精度な曲げ形状を確保する小型で安価に加工できる曲げ加工装置を提供することを目的とする。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段によれば、ダイが設けられた下型と、下型に対して離接可能に上昇および下降するパンチが設けられた上型と、パンチの下降により、ダイ上の板状のワークを厚さ方向に加圧し、ダイとともにワークを加圧方向に曲げる曲げ加工装置において、パンチには、先端側に曲げパンチと、後端側に貫通パンチが配設され、貫通パンチは、加圧方向に対して所定の傾斜角を有して配置され、貫通パンチの一端側は、曲げパンチの配設位置と一致して強圧パンチ部を形成し、貫通パンチの他端側は鍔部を形成して、加圧方向に付勢する付勢手段に係止されるカム機構と当接し、カム機構は、くさび状の傾斜面からなる当接カム面を有するとともに、パンチとは加圧方向に所定の初期間隔を有して配置され、パンチの下降によって、まず、ワークが曲げパンチによって曲げ加工されて曲げ加工部が形成され、パンチが下死点に到達すると、次に、パンチとカム機構との初期間隔が縮小するとともに互いに当接して、付勢手段が圧縮され、付勢手段の付勢力がカム機構の当接カム面によって変換されて強圧パンチ部に伝達され、ワークの曲げ加工部を略垂直に強圧加工することを特徴としている。

これにより、別駆動源や工程の追加をすることなく、パンチの加圧力と下降工程のみで曲げ加工と曲げ加工部に略垂直な強圧加工を順次して行うことができ、効果的にスプリングバックを抑制し、多品番対応に優れ、高精度な形状を小型化した装置で安価に提供できる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段によれば、曲げパンチは、パンチ先端の加工点曲率半径がワークの板厚と同等となるしごき型パンチにより構成されることを特徴としている。

これにより、曲げ加工部の変形領域の低減ができ、加工部に残る残留応力が効果的に減少でき、さらに、しごき型とすることにより、曲げ加工部近傍の反りや加圧痕の発生を防ぎ、外観並びに強度品質を向上できる。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段によれば、強圧パンチ部は、曲げパンチと加圧方向に上下位置を保って構成され、一体的に作動されることを特徴としている。

これにより、曲げパンチの曲げ加工の下降工程中に、曲げ加工に引き続き強圧加工が順次して実施可能となり、曲げ加工と強圧加工の加工工数および加工時間が短縮できる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段によれば、カム機構は、パンチの下降工程における加圧力を、当接カム面にて増圧させて貫通パンチに伝達することを特徴としている。

これにより、曲げ加工に加えて強圧加工もしやすくなり、十分な強圧効果が得られる。また、反対に、所定の強圧効果を得るには、加圧力は小さくて済み、よって、付勢手段等を含む曲げ加工装置全体が小型となる。

〔請求項５の手段〕
請求項５の手段によれば、曲げパンチによる曲げ加工および貫通パンチによる強圧加工が、パンチの下降の１工程にて、順次加工されることを特徴としている。

これにより、従来のような２工程による曲げ並びに強圧加工と異なって、加工工数および加工装置が簡単となって、高精度な形状を小型の加工装置で安価に提供できる。

〔請求項６の手段〕
請求項６の手段によれば、強圧加工は、曲げ加工部の板厚の圧縮変形減少率が２０〜２５％となるよう加圧されることを特徴としている。

これにより、板厚の圧縮変形減少率が１８％以上で残留応力の開放が可能となるので、過不足のない効果的な残留応力の開放とスプリングバックの解消が可能となる。

本発明の最良の実施形態を、図に示す実施例１とともに説明する。実施例１に適用するワークは導電性の金属板部材を外形抜き加工の後、曲げ加工される電気コネクタのターミナル部を対象とし、このワークをＬ字状に２次元の曲げ加工して後、強圧加工する曲げ加工装置について説明する。

〔実施例１の構成〕
図１ないし図４は、本発明の実施例１を示したもので、図１は曲げ加工装置の型開き時の全体の構成を示し、（ａ）は中心断面の立面図であり、（ｂ）は要部の拡大詳細図であり、(ｃ)は(ａ)のＸ−Ｘ断面図である。図２は曲げ加工装置の曲げ加工開始時の全体の構成を示し、（ａ）は立面断面図であり、（ｂ）は要部の拡大詳細図である。図３は曲げ加工装置の曲げ加工完了時の全体の構成を示し、（ａ）は立面断面図であり、（ｂ）は要部の拡大詳細図である。図４は曲げ加工装置の強圧加工時の全体の構成を示し、（ａ）は中心断面の立面図であり、（ｂ）は要部の拡大詳細図であり、(ｃ)は中心断面の側面図である。

本実施例に適用される曲げ加工装置１は、図１に示すように、上型Ａおよび下型Ｂのダイセット構造からなっている。下型Ｂは、四角状の型台形状を有し、中心部には上向きに付勢力を生じて上型Ａを上方に付勢する型開きばね２を収容するばね穴３が形成される。また、四角状の型台の一方側（図示右方側）には凹溝が形成され、凹溝の外側の溝壁をダイ４となし、ダイ４の内側には良好な曲げ加工をなすようにダイ角Ｒ（アール）を設けるとともに投入されるワークＷのセットずれを防止し、曲げ加工後に加工部が干渉しないよう十分な幅と深さの凹溝形状が構成されている。

また、他方側（図示左方側）には、同様に凸壁部を設けてダイヒール５を形成し、曲げ加工時のパンチ反力を受け止めて、後記するパンチ１２の水平方向の横変位を防止するようになっている。そして、下型Ｂは、図示しないベース（台座)に固定され、このためにばね穴３の中心振り分けにて、座ぐりボルト穴６および座ぐりボルト穴７が形成されて、図示しない締結部材によって締結される。

次に、上型Ａは、同様に、四角状の型枠形状を有し、上から順に、パンチプレート１０、パンチホルダ１１、およびパンチ１２を積層して組付けて構成されている。パンチプレート１０は、四角状の厚板型枠形状を有し、中心部には後記するカム１３および強圧ばね１４を収容するばね穴１５が設けられるとともに、ばね穴１５の中心振り分けにて、四角状の型枠形状の周縁近傍を１対のガイドポスト１６によって支持され、水平状態に保持されている。

パンチプレート１０は、１対のガイドポスト１６に嵌入され、ガイドポスト１６の端部を締付ナット１７で固定され、ガイドポスト１６を下方側へ引張ることによって、一体的に下降するようになっている。

パンチホルダ１１は、同様に、四角状の厚板型枠形状を有し、中心部にはカム１３を収容する円形もしくは矩形の貫通穴１８が設けられるとともに、貫通穴１８の中心振り分けにて、四角状の型枠の一方側には後記するストリッパ１９を摺動可能に収容するストリッパガイド部２０と、他方側には、同様に凸壁部を設けてパンチヒール２１を形成し、曲げ加工時のパンチ反力を受け止めて、パンチ１２の水平方向の横変位を防止するようになっている。

また、中心部近傍には、常時パンチ１２を下方側に押し戻し、所定の初期ギャップＧを形成するパンチばね２２を収容するばね穴２３が、少なくとも１個形成され、さらに、貫通穴１８の中心振り分けにて、所定の初期ギャップＧを設定する所定の首下長さを有するパンチボルト２４を収容するボルト穴２５と、同様に、摺動可能に収容されるストリッパ１９の初期位置を設定するストリッパボルト２６を収容するボルト穴２７が配設されている。そして、ストリッパ１９は、ストリッパばね３８を介してストリッパボルト２６と締結され、ストリッパガイド部２０と後記するパンチ１２との間に嵌着され、摺動可能に上下する。これにより、曲げ加工時にはワークＷの跳ね返りを抑える。

パンチ１２は、同様に、四角状の厚板型枠形状を有し、下方側の中心部には、下型Ｂに挿着される型開きばね２の他端部を収容するばね穴２８が設けられるとともに、後記する貫通パンチ２９を収容する貫通穴３０が、中心軸方向と所定の傾斜角を有して形成されている。

貫通穴３０は、本実施例では略４５°の傾斜角をもって形成され、貫通穴３０の一方側は、丁度、パンチ１２の一方側の下方側角部より穴位置が始まって、パンチ１２の上方側の略中心部まで貫通して終了する断面が矩形状の穴である。また、パンチ１２の一方側の下方側角部には、図１（ｂ）に示すように、下方側に凸状の曲げパンチ３１が形成され、上記するようにパンチ１２の下降によって、ダイ４上のワークＷを厚さ方向に加圧し、ダイ４とともにワークＷを加圧方向に曲げるしごき型パンチが構成される。曲げパンチ３１の加圧方向の突出高さＨは、ワークＷの板厚ｔの２倍以上に設定されており、しごき曲げを好適に実施することが可能となっている。

また、同様に、好適なしごき曲げを実施するために、ダイ４と曲げパンチ３１とのサイドクリアランスＣはワークＷの板厚ｔと同等になし、ワークＷの曲げ変形領域が最小になるように配設される。そして、断面が矩形状の貫通穴３０を形成する４つの構成壁面の内、上面側の壁面の一部は切り欠かれて貫通パンチばね３２を収容するばね収容部３３が形成されるとともに、下面側の壁面の略中央にはストッパピン３４が嵌着されている。ストッパピン３４は、後記する貫通パンチ２９が加圧方向並びに戻り方向に所定の位置を越えないように規制するものである。そして、さらに、ばね穴２８の中心振り分けにて、所定の首下長さを有するパンチボルト２４によって締結して固定されるねじ穴が形成されている。

以上のように、静止する下型Ｂに対し離接可能に上昇および下降する３つの型枠部材の組合わせになる上型Ａにより、ワークＷの曲げ加工は可能となるが、本実施例では、曲げ加工した後に曲げ加工部を略垂直に圧縮する強圧加工が引き続き上型Ａの同一の下降工程にて実行されるよう、以下のような特徴ある型構造を採用している。

貫通パンチ２９は、その中央断面が矩形状であり、矩形状断面の横寸法はワークＷの横幅と同等もしくは僅かに大きく、縦寸法は強圧加工時の加圧力に対しても十分な曲げ剛性を有するように厚く、好適には、横寸法と略同等に形成される。そして、パンチ１２の一方側に配設される貫通パンチ２９の先端部は、図１（ｂ）に示すように、傾斜した端面に形成され、傾斜した端面の傾斜角は貫通穴３０のパンチ１２の中心軸に対する傾斜角と同等に形成され、そして、鋭角状となる角部に曲率半径ｒの四分円状の凹部を有した強圧パンチ３５が形成される。

また、貫通パンチ２９の後端部は、中央断面と同様に矩形状のパンチ鍔部３６が形成され、パンチ１２のばね収容部３３に挿着される貫通パンチばね３２の他端側を係止するようになっている。そして、貫通パンチ２９の４つの構成面の下面側には、パンチ１２に嵌着されたストッパピン３４と対向する所定の位置に、長円状もしくは四角状の座ぐり溝が形成され、貫通パンチ２９の必要以上の先端側および後端側への移動を規制している。

ここで、強圧パンチ３５の曲率半径ｒの大きさは、一般的に、限界はあるものの任意の大きさに設定することは可能である。本実施例では、２次元にＬ字状に曲げ加工される加工部を略垂直方向に加圧して所定の圧縮変形を効果的に発生させるものであるので、ダイ４のダイ角Ｒの曲率半径ではなく、加工される曲げ加工部の外側Ｒ部の曲率半径と同等か僅かに大きな曲率半径に設定されている。これにより、強圧パンチ３５と曲げパンチ３１が、パンチ１２の下方側角部に一致（集中）して、上下方向に一直線状に構成され、パンチ１２の下降によって一体的に作動され、曲げパンチ３１の曲げ加工と強圧パンチ３５の強圧加工とを１工程で順次加工することが可能となる。

さらに、傾斜して配置される貫通パンチ２９の先端部に強圧パンチ３５を設けることで、ワークＷの曲げ加工部に対して略垂直の効果的な強圧を実施することが可能となる。曲げ加工部に略垂直に加圧する強圧加工は、強圧パンチ３５の傾斜方向へ移動自在な独立した変位および加圧力によってなされるので、仮に、ワークＷの板厚ｔが変化しても、強圧パンチ３５は傾斜方向にその変化分だけ移動自在に追従し、効果的な強圧加工が可能となり、多品番対応においてもフレキシブルに適用が可能なものである。

また、カム１３は、上記するように傾斜した強圧パンチ３５に独立した加圧力を発生させるために、パンチ１２の下降に伴う加圧力を傾斜方向に変換するくさび型カムが採用される。カム１３は、図１（ａ）、（ｃ）に示すように、その中央断面が円形もしくは矩形であり、その下方側は中心軸と直交する一部端面を形成するとともに、中心軸に傾斜する斜面を有するくさび状に形成され、その上方側は円盤状のカム鍔部３７が形成され、カム鍔部３７にて強圧ばね１４の付勢力を支持するようになっている。

ここで、カム１３の下方側のくさび状に形成される斜面の傾斜角は、貫通パンチ２９を配設する傾斜角と同角であり、カム１３と貫通パンチ２９が当接するとき、互いに密接して当接し、カム１３の加圧力がそのまま損失（ロス）なく貫通パンチ２９に伝達されるものである。なお、本実施例では、この当接面をくさび状の傾斜面としたので、くさび効果により、カム１３の加圧力は傾斜角に依存して増圧された加圧力となって貫通パンチ２９に伝達される。従って、効果的な強圧加工が期待できる。

また、強圧ばね１４は、カム１３を付勢する付勢手段であり、圧縮コイルばねより形成されている。圧縮することによって生じる付勢力がカム１３への加圧力となり、この加圧力がカム１３のくさび効果によって傾斜方向に増圧変換されるものである。よって、強圧ばね１４は、カム１３の上方に配置され、下方側はカム鍔部３７に当接し、上方側は付勢力を保持するカバー３９に支持され、カバー３９は複数の取付ボルト４０によってパンチプレート１０に固定される。

このとき、曲げ強圧加工の開始前、つまり、型開き時のカム１３の初期位置は、図１（ａ）に示すように、カム鍔部３７が強圧ばね１４に付勢されてパンチホルダ１１と密接されたとき、カム１３の下方側がパンチホルダ１１の下端面より僅かに突出しており、パンチ１２の上端面との初期間隔Ｄを維持するように配設されている。

この初期間隔Ｄは、上記したパンチホルダ１１とパンチ１２との初期ギャップＧよりも小さいので、上型Ａが下降してパンチ１２が曲げ加工の下死点に至った後、さらに、下降のストロークが生じたときには、この初期ギャップＧが縮小し、パンチホルダ１１がパンチ１２と密接する前に、カム１３の下方側がパンチ１２と当接して、カム１３がパンチホルダ１１に対し相対的に上方にリフトされることとなる。カム１３がパンチホルダ１１に対し相対的に上方にリフトすることにより、強圧ばね１４は圧縮されるので、強圧ばね１４の付勢力は大きくなる。この大きくなった付勢力による加圧力で効果的な強圧加工が可能となる。

よって、加工装置の小型化と効果的な強圧加工を達成する上でも、強圧ばね１４は、圧縮に対する付勢力の大きさ、つまり、ばね定数の高い圧縮コイルばねの適用が好ましい。一方、貫通パンチばね３２は、貫通パンチ２９とカム１３とがくさび状傾斜面にて常に当接するための戻しばねであるため、貫通パンチばね３２のばね定数は強圧ばね１４より低いことが好ましい。

また、同様に、曲げ加工のストロークおよび加圧力に影響する型開きばね２とパンチばね２２のばね定数は、型開きばね２の付勢力が加圧力の抵抗力として作用するため、型開きばね２のばね定数は低い方が好ましく、また、パンチばね２２のばね定数は、型開きばね２のばね定数より高く、強圧ばね１４のばね定数より低い方が好ましいといえる。

〔実施例１の作用〕
次に、上記構成になる本実施例の曲げ加工装置１の作用を、図１ないし図４に基づいて以下に説明する。図１に示す型開き時に、ワークＷが図示しないロボットアーム等によってダイ４上に投入され、ダイ４上の所定の位置にワークＷがセットされると曲げ加工装置１が起動し、起動とともにガイドポスト１６が下方に引っ張られ、ガイドポスト１６と一体的に締結されたパンチプレート１０とパンチホルダ１１およびパンチ１２等からなる上型Ａが下降を始める。

上型Ａが下降を始めると、まず、ストリッパ１９がワークＷの上面に当接して、ワークＷを所定の曲げ位置に仮押えする。そして、ストリッパ１９でワークＷを仮押さえしたままパンチ１２の先端部の曲げパンチ３１がワークＷの上面に当接する（図２参照）。図２に示す曲げ加工開始時には、ストリッパ１９はストリッパばね３８の圧縮による付勢力を本押え荷重ＦとしてワークＷに印加し、曲げ加工時のワークＷの跳ね返りを完全に防止することができる。

そして、パンチ１２の下降とともにパンチ１２の先端部の曲げパンチ３１は、ワークＷを厚さ方向に加圧し、ダイ４とともにワークＷを加圧方向に曲げ加工する。このとき、本実施例では、曲げパンチ３１はパンチ先端の加工点曲率半径がワークＷの板厚ｔと同等もしくは同等以下であり、パンチ突出高さＨが板厚ｔの２倍以上となるしごき型パンチを採用したので、曲げパンチ３１の加工ストロークがワークＷの板厚ｔだけ進行することで略完全なＬ字状の曲げ加工が実行され、板厚ｔの２倍のストロークに至っては、しごき加工も加わって、完全、かつ、変形領域を最小に抑えるＬ字状の曲げ加工が実現できる（図３参照）。

そして、図３に示す曲げ加工完了時は、丁度、パンチ１２が下死点に到達した場合に相当し、さらに、パンチ１２が下降すると続いて強圧加工が実行される。図４に示すように、パンチ１２の下死点ではパンチ１２はダイ４側にぴったりと当接して下降ストロークは生じない。従って、上型Ａの下降ストロークにより生じるのは、パンチ１２とパンチホルダ１１との間の初期ギャップＧが縮小し始めることで、これは今までパンチばね２２の付勢力が曲げ加工の加圧力より十分に大きく、曲げ加工の加圧力ではパンチばね２２が殆ど圧縮されなかったものが、下死点以後の下降ストロークによって生じる加圧力が非常に大きくなり、この大きくなった加圧力によってパンチばね２２が圧縮されるようになるからである。

さらに、下降ストロークによって初期ギャップＧは縮小し、初期間隔Ｄまで縮小すると、パンチ１２はカム１３の下方側に当接するようになる。パンチ１２がカム１３の下方側に当接した後の上型Ａの下降ストロークは、下降ストロークによって生じる加圧力がさらに大きくなり、この大きくなった加圧力によって強圧ばね１４が圧縮されることとなる。強圧ばね１４の圧縮は、下降ストロークによって初期ギャップＧがなくなるまで、つまり、パンチ１２とパンチホルダ１１とが密接するまで進行し、このとき、図４（ａ）に示すように、所定の首下長さのパンチボルト２４の首下部にはギャップＧが生じるとともに、カム１３のカム鍔部３７には（Ｇ−Ｄ）のリフトが生じる。これにより、強圧ばね１４の（Ｇ−Ｄ）に比例する付勢力が、さらにカム１３に作用することとなる。

カム１３に作用する（Ｇ−Ｄ）に比例する付勢力は、強圧ばね１４のばね定数が非常に高く設定されることより、縮み代が少なくても非常に大きく、この付勢力がカム１３から貫通パンチ２９に伝達される。このとき、カム１３の下方側はくさび型カム面が形成されているので、付勢力はくさび効果によってさらに増圧加圧される。

従って、これにより、図４（ｂ）に示すように、貫通パンチ２９の強圧パンチ３５は、曲げ加工部に略垂直に加圧し、曲げ加工部に所定の深さの圧縮変形δを起こすことができる。このとき、この圧縮変形δは、曲げ加工部がしごき型パンチにより曲げ加工の変形領域が最小となる略直角の外側Ｒ部状の形成であり、しかも、強圧パンチの曲率半径ｒがこの曲げ加工部の外側Ｒ部と同等か僅かに大きな曲率半径の四分円状に形成された組合せの強圧加工であるので、曲げ加工部に略垂直に加圧することで、変形領域の略９０°に渡る全領域を均等に加圧でき、部分的でなく連続した効果的な圧縮変形を得ることができる。

しかも、曲げ加工部は、しごき型パンチにより曲げ加工の変形領域を最小となしたことにより、残留応力の発生も減少したこともあり、また、変形の全領域を略均等に加圧する強圧加工となるので、曲げ加工部の板厚ｔの１８％以上の圧縮変形によって全ての残留応力が開放されて、スプリングバックが解消されることを検証実験にて確認している。よって、しごき型パンチによるＬ字状に直角に曲げる曲げ加工部であれば、残留応力の完全解放は板厚ｔの１８％以上の圧縮変形が好ましく、これ以上の過度の強圧加工は必要なく、ワークＷの板厚ｔや物性のばらつきを考慮しても、実用上、曲げ加工部の板厚ｔの２０〜２５％の圧縮変形減少率の強圧加工が効果的で、好適となる。

〔実施例１の効果〕
本実施例での曲げ加工装置１は、ダイ４が設けられた下型Ｂと、パンチ１２が設けられた上型Ａとからなるダイセット構造を有し、パンチ１２には、先端側に曲げパンチ３１と、後端側に貫通パンチ２９が配設され、貫通パンチ２９は、加圧方向に対して所定の傾斜角を有して配置され、貫通パンチ２９の一端側は、曲げパンチ３１の配設位置と一致して強圧パンチ３５を形成し、貫通パンチ２９の他端側はパンチ鍔部３６を形成して、加圧方向に付勢する強圧ばね１４に係止されるカム１３と当接し、カム１３は、くさび状の傾斜面からなる当接カム面を有するとともに、パンチ１２とは加圧方向に所定の初期間隔Ｄを有して配置され、パンチ１２の下降によって、まず、ワークＷが曲げパンチ３１によって曲げ加工されて曲げ加工部が形成され、パンチ１２が下死点に到達すると、次に、パンチ１２とカム１３との初期間隔Ｄが縮小するとともに互いに当接して、強圧ばね１４が圧縮され、強圧ばね１４の付勢力がカム１３の当接カム面によって変換されて強圧パンチ３５に伝達され、ワークＷの曲げ加工部を略垂直に強圧するようにした。

これにより、別駆動源や工程の追加をすることなく、また、品番毎に加工条件を変えることなく、曲げパンチ３１と強圧パンチ３５とを一体的に作動するパンチ１２の下降工程のみで曲げ加工と曲げ加工部に略垂直な強圧加工を順次して行うことができ、効果的にスプリングバックを抑制し、多品番対応に優れ、高精度な形状を確保できる。

また、カム機構により、強圧のための強圧ばね１４の付勢力を、くさび効果で増圧して、強圧加圧力として分配するので、十分な強圧効果が得られる。また、反対に、所定の強圧効果を得るには、加圧力は小さくて済み、よって、曲げ加工装置全体が小型化できる。

また、曲げパンチ３１および強圧パンチ３５が一体的に作動され、パンチ１２の下降の１工程のみにて順次加工され、しかも、加工部の板厚の圧縮変形減少率が１８％程度で効果的な残留応力の解消ができるので、加工工数および加工時間が短縮でき、さらに、加工装置が簡単となって、安価に製造できる。

曲げ加工装置の型開き時の全体の構成を示し、（ａ）は中心断面の立面図であり、（ｂ）は要部の拡大詳細図であり、(ｃ)は(ａ)のＸ−Ｘ断面図である（実施例１）。 曲げ加工装置の曲げ加工開始時の全体の構成を示し、（ａ）は立面断面図であり、（ｂ）は要部の拡大詳細図である（実施例１）。 曲げ加工装置の曲げ加工完了時の全体の構成を示し、（ａ）は立面断面図であり、（ｂ）は要部の拡大詳細図である（実施例１）。 曲げ加工装置の強圧加工時の全体の構成を示し、（ａ）は中心断面の立面図であり、（ｂ）は要部の拡大詳細図であり、(ｃ)は中心断面の側面図である（実施例１）。 曲げ加工による変形領域の生成説明図（従来例）。 曲げパンチと強圧パンチとを一体化構造となした曲げ強圧加工装置の加工工程説明図（従来例２）。 カム機構を介在した曲げパンチと強圧パンチとを一体化構造となしたカム曲げ強圧加工装置の加工工程説明図（従来例３）。

符号の説明

１ 曲げ加工装置
４ ダイ
１２ パンチ
１３ カム（カム機構）
１４ 強圧ばね（付勢手段）
２９ 貫通パンチ
３５ 強圧パンチ（強圧パンチ部）
３６ パンチ鍔部（鍔部）
Ａ 上型
Ｂ 下型
Ｄ 初期間隔
Ｗ ワーク

Claims (6)

1. ダイが設けられた下型と、前記下型に対して離接可能に上昇および下降するパンチが設けられた上型と、前記パンチの下降により、前記ダイ上の板状のワークを厚さ方向に加圧し、前記ダイとともに前記ワークを加圧方向に曲げる曲げ加工装置において、
   前記パンチには、先端側に曲げパンチと、後端側に貫通パンチが配設され、
   前記貫通パンチは、前記加圧方向に対して所定の傾斜角を有して配置され、
   前記貫通パンチの一端側は、前記曲げパンチの配設位置と一致して強圧パンチ部を形成し、
   前記貫通パンチの他端側は鍔部を形成して、前記加圧方向に付勢する付勢手段に係止されるカム機構と当接し、
   前記カム機構は、くさび状の傾斜面からなる当接カム面を有するとともに、前記パンチとは加圧方向に所定の初期間隔を有して配置され、
   前記パンチの下降によって、まず、前記ワークが前記曲げパンチによって曲げ加工されて曲げ加工部が形成され、
   前記パンチが下死点に到達すると、次に、前記パンチと前記カム機構との初期間隔が縮小するとともに互いに当接して、前記付勢手段が圧縮され、前記付勢手段の付勢力が前記カム機構の前記当接カム面によって変換されて前記強圧パンチ部に伝達され、
   前記ワークの前記曲げ加工部を略垂直に強圧加工することを特徴とする曲げ加工装置。
2. 請求項１に記載の曲げ加工装置において、
   前記曲げパンチは、パンチ先端の加工点曲率半径が前記ワークの板厚と同等となるしごき型パンチにより構成されることを特徴とする曲げ加工装置。
3. 請求項１または２に記載の曲げ加工装置において、
   前記強圧パンチ部は、前記曲げパンチと加圧方向に上下位置を保って構成され、一体的に作動されることを特徴とする曲げ加工装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の曲げ加工装置において、
   前記カム機構は、前記パンチの下降工程における加圧力を、前記当接カム面にて増圧させて前記貫通パンチに伝達することを特徴とする曲げ加工装置。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の曲げ加工装置において、
   前記曲げパンチによる曲げ加工および前記貫通パンチによる強圧加工が、前記パンチの下降の１工程にて、順次加工されることを特徴とする曲げ加工装置。
6. 請求項１ないし５のいずれかに記載の曲げ加工装置において、
   前記強圧加工は、前記曲げ加工部の板厚の圧縮変形減少率が２０〜２５％となるよう加圧されることを特徴とする曲げ加工装置。

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