JP6004296B1 - 曲げ金型およびそれを用いた曲げ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】特に二枚のパネル端縁同士を重ねてヘム加工する場合に最適な曲げ金型、およびその曲げ金型を用いた曲げ方法を提供する。【解決手段】ラムと一体に上型部１０が下降動し、主ポンチ１１と下型部２０の主ダイ２１との協働でワークである下パネル端縁２ａを下方からしごき曲げし、直角に立ち上げてから図３に示すようにさらに鋭角θに仮曲げして、次工程の本曲げ工程に備える。図４から図６に示すように、鋭角θ曲げの下パネル端縁２ａに干渉しない位置まで主ポンチ１１を横移動させて逃がしてから真上に移動させて、図７に示す本曲げ工程であるヘム加工に臨む。この間、ワークである上下パネル１，２を上型部１０、下型部２０からなるヘミング・ダイから取り外し、再セットする一連の作業を繰り返す手間は省ける。【選択図】図６

Description

本発明は、パネルベンダー、プレスブレーキなどのプレス機、そしてかしめ機など含む鍛圧機械一般に使用される曲げ金型とこれを用いた曲げ方法に関するものである。

金属、プラスチックなどのパネル状ワークを曲げ加工する形態の一つに、そのワークの端縁を返し曲げ重ね合わせ、重なり面を完全密着させる縁取り加工（ヘム加工：ヘミング）がある。ヘム加工は、加工製品の端縁が滑らかで美観を高めることはもとより、端縁の強度を高めたエッジを作れるという利点がある。しかし、完全に返し曲げするそうしたエッジを作成するためには、そのフォーミング圧力すなわち加圧力は一般には９０°曲げの加圧力の７倍とも、またそれ以上ともいわれる。かかる専用の金型はヘミング・ダイとも呼ばれ、ワークを位置決めしてセットしてから仮曲げ、取り外し、そして本曲げといった工程や段取りを繰り返すのが普通で、金型のコストはもとより、作業コストが高騰する。

ところで、かかるヘミング・ダイには、一枚のパネル状のワークの端縁を返し曲げしたエッジで縁取りするヘム加工金型がある。さらに、二枚のパネル状ワークが用意され、一方のワーク端縁を返し曲げし、その返し曲げする内側に他方のワーク端縁を挟み込む。そのようにして二枚のワーク端縁を密着して重ね合わせ、「かしめる」がごとくに接合するヘム加工金型がある。図９（ａ），（ｂ）は、その後者である二枚のワーク端縁同士を重ね合わせてヘム加工してかしめ接合する加工例を示す。

そうした加工例に用いられるヘミング・ダイとして、たとえば特開平１０−２７７６５５号公報に記載されたヘミング成形装置及び方法に開示されたものがある（参考文献１）。

それによると、二枚のパネル状ワークを以下便宜的に上パネル１と下パネル２と呼べば、その上パネル１の端縁１ａを挟み込むようにして下パネル２の端縁２ａを返し曲げし、返し曲げした上からさらに加圧して押し潰し、端縁１ａ，２ａ同士を密着させて接合する。すなわち、図９（ａ）に示すように、下パネル２の端縁２ａは上から加圧力で押し潰し易いよう、鋭角θに返し曲げして下準備される（参考文献１の図１〜図４参照）。しかし、返し曲げの角度を鋭角θに曲げたために、金型からそのまま真上には抜けないので、抜ける場所まで金型から上下パネル１，２を横移動させて逃がすことで取り外す（参考文献１の図４，図５参照）。

その後、取り外した上下パネル１，２をヘム加工する金型の位置まで移動させて再セットする（参考文献１の図５）。それから図９（ｂ）に示すように、鋭角θで返し曲げされている下パネル端縁２ａを真上から加圧し、上パネル端縁１ａを内側に挟み込んで押し潰すことでかしめ接合する（参考文献１の図６参照）。

参考文献１

特開平１０−２７７６５５号公報

ヘム加工例として示した図９（ａ），（ｂ）、そしてヘミング・ダイとしての金型例として参考文献１に開示されたヘミング成形装置及び方法によれば、以下の解決すべき問題点がある。すなわち、ヘム加工する下準備として、下パネル２の端縁２ａの鋭角θで返し曲げ前工程、それに続いて真上から加圧力で押し潰すかしめ接合による本工程までの間に、図９（ａ），（ｂ）で示す上下パネル１，２を位置決めしてセットする前工程の段取り、そこから一旦取り出す段取り、そして再び本工程であるヘム金型に取り付け直す再セット段取り、といった面倒な手間を要する。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、特に二枚のパネル端縁同士を重ねてヘム加工する場合に最適な曲げ金型、およびその曲げ金型を用いた曲げ方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の代表的な請求項１に記載の曲げ金型は、上下方向へ往復動するラムに保持された上型部を有し、かつベッド上に保持された下型部を有する曲げ金型であって、前記上型部は、前記ラムに結合された上型ホルダと、左右方向へ移動可能に前記上型ホルダに保持されたその先端部にワーク押圧部を有する主ポンチと、前記主ポンチと共に前記上型ホルダに保持されたその先端部に斜面部を有する副ポンチと、からなって、一方、前記下型部は、前記ベッド上に固定された下型ホルダと、原位置への復帰方向にばねで付勢された状態で前記下型ホルダに保持され、その上面に設けた平坦面にパネル状のワークが加工に臨んで載置される主ダイと、前記主ダイと共に前記下型ホルダに保持されて左右方向へ移動可能であり、その移動方向の先端部に前記主ダイの先端部に対向するしごき部を有するとともに、後端部には前記副ポンチの斜面部が当接したときの斜面分力で左右方向へ押されて移動するための斜面部を有する副ダイと、からなっていることを特徴とするものである。

また、本発明の代表的な請求項３に記載の曲げ方法は、ラムと一体に上下方向に往復動する上型部とベッド上に固定された下型部とによってパネル状のワークを曲げ加工する場合に、前記ワークの加工部位である端縁を前記下型部に備わる主ダイの上面に載置してセットする位置決め工程、 前記上型部に備わる主ポンチを押し下げて前記主ダイとの間に前記ワークを挟持した状態で一体に下降動させることにより、挟持した前記ワークの端縁を下方から前記下型部に備わる副ダイで適宜角度にしごき曲げする仮曲げ工程、仮曲げされた前記ワークの端縁に干渉しない位置まで前記主ポンチを退避させ、その退避位置からさらに前記ワークの端縁の直上へと移動させる本曲げ準備工程、 前記主ポンチを下降動させて前記主ダイとの間で前記ワークの端縁を再び押圧して返し曲げするヘム加工によって縁取りを作成する本曲げ工程、からなることを特徴とする。

請求項１記載の曲げ金型によれば以下の効果が得られる。特に二枚のパネルの端縁同士を重ね合わせて返し曲げするヘム加工に最適であり、ワークを仮曲げから本曲げに至る間に取り外し、再セットする必要がなく、それだけ金型構造がコンパクトで製作コストも安くすむ。

また、請求項３に記載の曲げ方法によれば、仮曲げから本曲げに至る作業工程ごとにワークを金型にセット、取り外し、また再セットする作業手間が省け、格段に作業能率が向上する。

本発明の好適な実施形態である曲げ金型の仮曲げ工程を示す断面図。 同実施形態における仮曲げ工程を示す断面図。 同実施形態における仮曲げ工程を示す断面図。 同実施形態における仮曲げ工程作を示す断面図。 同実施形態における本曲げ準備工程を示す断面図。 同実施形態における本曲げ準備工程を示す断面図。 同実施形態における本曲げ工程を示す断面図。 同実施形態における本曲げ工程を示す断面図。 同図（ａ），（ｂ）はヘミング・ダイを用いてワークである上下パネル端縁同士を重ねてヘム加工する例を示す鋭角曲げ状態と完全返し曲げ状態を示す断面図。

１・・・・上パネル
１ａ・・・端縁
２・・・・下パネル
２ａ・・・端縁
１０・・・上型部
１１・・・主ポンチ
１１ａ・・先端部
１２・・・副ポンチ
１２ａ・・斜面部
１４・・・上型ホルダ
２０・・・下型部
２１・・・主ダイ
２２・・・副ダイ
２２ａ・・先端部
２３・・・下型ホルダ
２６・・・主ダイのリターンスプリング
２７・・・ワーク位置決め用のストッパ

以下、本発明による曲げ金型および曲げ方法のそれぞれ好適な一実施形態について、図１〜図８を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明はあくまで一実施形態であってそれに限定されるものではなく、本発明の思想を満足する範囲内であれば他の実施形態も可能である。

図１に示すように、本実施形態の曲げ金型は通常ヘミング・ダイと呼ばれ、図でいう上位に位置する上型部１０と下位の下型部２０とに大別される。

上型部１０は、プレスブレーキやパネルベンダーなどプレス板金機械でいうラム（図示略）にこの下端に結合して保持される。ラムは、サーボモータなどの駆動源からの動力を上下方向への往復動に転換され、上型部１０によってワークに所要の加圧力を付与するための部材である。そこで、上型部１０は、主副ポンチ１１，１２を有し、またそれら主副ポンチの間隔を保持するスペーサ１３を有している。主副ポンチ１１，１２とスペーサ１３の３つの部材はホルダ１４に保持され、天地方向でいう上下方向と左右方向に移動可能となっている。ホルダ１４は上記ラムに結合されて上型部１０全体が担持されている。また、ホルダ１４にはこの場合上記主ポンチ１１の左右水平方向への移動を案内するガイド１５が設けられている。

一方、同じく図１において、下型部２０は、ボルスタを介してベッドの上面に保持され（いずれも図示略）ている。そうした下型部２０は、ボルスタ上のホルダ２４に保持された主副ダイ２１，２２を有している。その主ダイ２１はホルダ２３，２４上においてリターンスプリング２３のばね力に抗して天地方向でいう上下動可能に保持されている。また、副ダイ２２はホルダ２３，２４内のガイド面を左右水平方向に移動可能に保持されている。副ダイ２２が左右方向に移動するのは、前述の上型部１０側の副ポンチ１２が上下動したときにその動きに連動したときである。すなわち、上型部１０側の副ポンチ１２は、図でいう下部となるそのポンチ先端部にはガイド斜面部１２ａを設けてあり、そのガイド斜面部１２ａの斜面角度と同一の角度で下型部２０側の副ダイ２２の後端上部にガイド斜面部２２ａが形成されている。したがって、上型部１０が降下して一体に副ポンチ１２が定位置から下がると、ガイド斜面部１２ａが下型部１０側の副ダイ２２のガイド斜面部２２ａに当接する。副ポンチ１２が下降動すると、斜面分力が働いて副ダイ２２を図でいう左方向に押して移動させるようになっている。

また、かかる副ダイ２２の上面にはストッパ２７が図の左右方向に移動可能に設けられ、位置決めされた位置にて固定されるようになっている。このストッパ２７に次に説明するワーク１，２の端縁を突き当てて位置決めするようになっている。

つぎに、以上の構成からなる本実施形態のヘミング・ダイについてその動作順で示す図１〜図８に基づいて説明する。この説明の要点となるのは、ワークを一旦ヘミング・ダイにセットすれば、加工終了までの途中で作業オペレータの手でワークを取り外すとか、また再セットする手間が不要な点である。加えて、ワークのセットから加工終了までのヘミング・ダイ各部の作動はすべてプログラムソフトに基づいたシーケンス制御を含む電子制御で行われるが、本発明の主旨ではないので説明は省略する。

《位置決め工程》
まず、図１において、パネル状のワーク、この場合二枚の上下パネル１，２がボックス形状に仮組された状態で準備される。この仮組状態の下パネル２の端縁２ａを副ダイ２２上に設けたストッパ２７に突き当てて位置決めしてセットする。セット後、ラムが下降動すると一体に上型部１０全体も降下する。すると、セットされている上下パネル１，２の端縁１ａ，２ａに上から主ポンチ１１の先端部１１ａが押さえつける。すなわち、下型部２０側の主ダイ２１の上面との間に重なり合った上下パネル端縁１ａ，２ａが挟み込まれ、最初の仮曲げ工程が開始される。

《仮曲げ工程》
図２において、ラムと一体に上型部１０がさらに下降すると、主ポンチ１１は上下パネル端縁１ａ，２ａを挟み込んだまま押し下げ、その押圧力で下型部２０の主ダイ２１がリターンスプリング２６に抗して圧縮しつつ下方に押し下げられる。主ダイ２１が押し下げられると副ダイ２２の先端部２２ａとの間に段差ができ、下パネル端縁２ａが下から副ダイ２２の先端部２２ａによってしごかれ、図２に示すように、ほぼ直角にしごき曲げされて立ち上がる。

下パネル端縁２ａがほぼ直角に曲げられた動作に引き続き、なおも上型部１０の全体が降下すると、副ポンチ１２の斜面部１２ａが副ダイ２２の斜面部２２ｂに当接し、斜面分力が働いて図の左方向に副ダイ２２を水平移動させる。図３に示すように、副ダイ２２が左移動することで、下パネル端縁２ａが直角状態からさらに鋭角に曲げられる。所定の鋭角θに仮曲げを終えると、図４に示すように、上型部１０全体が上昇動し、副ポンチ１２の上昇で斜面部１２ａが副ダイ２２の斜面部２２ｂから離間する。それと同時に、主ポンチ１１が上昇すると主ダイ２１が上からの押し下げを解除され、上下ポンチ端縁１ａ，２ａを挟み込んだままリターンスプリング２６によって押し上げられる。

《本曲げ準備工程》
つぎに、図５に示すように、上昇した位置で主ポンチ１１がホルダ１４内を図でいう左方向に僅か距離だけ送り装置（図示略）によって移動する。図６に示すように、この主ポンチ１１の距離Ｗの左移動によって鋭角θに仮曲げされた下パネル端縁２ａに干渉することなく、主ポンチ１１は真上への抜け出し移動することができる。

《本曲げ工程》
続いて、図７に示すように、上記送り装置によって主ポンチ１１が図でいう右方向に僅かながら移動し、鋭角θに仮曲げされた下パネル端縁２ａの真上位置にて位置決めされる。それから図８に示すように、本曲げともいうべきヘム加工の準備を終える。図８に示すように、ラムと一体に上型部１０が再び下降動する。主ポンチ１１の先端部１１ａは下パネル端縁２ａを真上から押圧し、そのまま押し下げると下パネル端縁２ａを押し潰すように加圧し、その加圧力で主ダイ２１もリターンスプリング２６にして抗して押し下げられる。さらに主ポンチ１１による加圧で下パネル端縁２ａは完全に返し曲げされ、上パネル１の端縁１ａを内側に挟み込んだ状態で密着してヘム加工される。このヘム加工状態を示した図が図９（ｂ）である。

以上、図１に示す仮曲げ工程から図８に示すヘム加工による本曲げ工程に至る一連の動作によって、二枚の上下パネル１，２の端縁１ａ，２ａ同士をヘム加工によって縁取りが行われる。その間、上型部１０と下型部２０における金型各部の一貫した作動はすべて電子制御によって自動化され、作業オペレータによるワークのセット、取り出し、再セット等の作業は一切不要であり、また、金型の交換作業も一切不要である。

すなわち、図１においてストッパ２７にワークである上下パネル１，２の端縁１ａ，２ａを重ねて仮組した状態からストッパ２７に突き当てて位置決めする初期の動作、図２以降に示すラムと一体の上型部１０の下降動、それによる下型部２０との協働で下パネル端縁２ａの直角しごき曲げ、続く鋭角θの仮曲げ動作、これら各動作は電子制御で行われる。またそれに続いて、図４以降に示す鋭角θ曲げの下パネル端縁２ａから干渉しない横位置まで主ポンチ１１を移動させて逃がし、それから主ポンチ１１を真上に移動させる動作、これら各動作も電子制御される。さらに、図７以降に示すように、主ポンチ１１が真下に下降動することで鋭角θ曲げされた下パネル端縁２ａを加圧して完全に押し潰す本曲げ工程に至る動作も無論電子制御で行われる。こうした電子制御の構成図であるブロック図および電子回路は様々に対応でき、それらの説明は本発明の主旨ではないので省略する。

Claims (5)

1. 上下方向へ往復動するラムに保持された上型部を有し、かつベッド上に保持された下型部を有する曲げ金型であって、
   前記上型部は、
   前記ラムに結合された上型ホルダと、
   左右方向へ移動可能に前記上型ホルダに保持されたその先端部にワーク押圧部を有する主ポンチと、
   前記主ポンチと共に前記上型ホルダに保持されたその先端部に斜面部を有する副ポンチと、からなって、一方、
   前記下型部は、
   前記ベッド上に固定された下型ホルダと、
   原位置への復帰方向にばねで付勢された状態で前記下型ホルダに保持され、その上面に設けた平坦面にパネル状のワークが加工に臨んで載置される主ダイと、
   前記主ダイと共に前記下型ホルダに保持されて左右方向へ移動可能であり、その移動方向の先端部に前記主ダイの先端部に対向するしごき部を有するとともに、後端部には前記副ポンチの斜面部が当接したときの斜面分力で左右方向へ押されて移動するための斜面部を有する副ダイと、
   からなっていることを特徴とする曲げ金型。
2. 前記上型部および前記下型部は、前記ワークの端縁を返し曲げしてヘム加工するヘミング・ダイを構成することを特徴とする請求項１に記載の曲げ金型。
3. ラムと一体に上下方向に往復動する上型部とベッド上に固定された下型部とによってパネル状のワークを曲げ加工する曲げ方法であって、
   前記ワークの加工部位である端縁を前記下型部に備わる主ダイの上面に載置してセットする位置決め工程、
   前記上型部に備わる主ポンチを押し下げて前記主ダイとの間に前記ワークを挟持した状態で一体に下降動させることにより、挟持した前記ワークの端縁を下方から前記下型部に備わる副ダイで適宜角度にしごき曲げする仮曲げ工程、
   仮曲げされた前記ワークの端縁に干渉しない位置まで前記主ポンチを退避させ、その退避位置からさらに前記ワークの端縁の直上へと移動させる本曲げ準備工程、
   前記主ポンチを下降動させて前記主ダイとの間で前記ワークの端縁を再び押圧して返し曲げするヘム加工によって縁取りを作成する本曲げ工程、
   からなることを特徴とする曲げ方法。
4. 前記ワークが重ね合わせて容器状に一体化して接合される上パネルと下パネルからなっている場合に、それら上下パネルの端縁同士を重ね合わせて仮組した状態で前記主ダイの上面に載置してセットし、そのとき前記上パネルの端縁を内側に挟み込むようにして前記下パネルの端縁を返し曲げして接合することで、上下パネルの端縁同士を密着して接合したヘム加工が行われることを特徴とする請求項３に記載の曲げ方法。
5. 前記ワークの端縁を前記主ダイの上面に載置してセット後、ヘム加工を終えるまでの途中において前記ワークを取り外すことなく一連の動作が連続して電子制御されることを特徴とする請求項３または４に記載の曲げ方法。

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