JP6077821B2 - プレスブレーキおよびワークの曲げ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレスブレーキおよびワークの曲げ加工方法に係り、特に、パンチとダイとを用いてワークを曲げ加工するものに関する。

従来、プレスブレーキ（ワーク曲げ加工装置）によるパンチとダイとを用いたワークＷの曲げ加工において、曲げ加工されたワークＷが、図５（ｂ）、（ｃ）で示すように反ってしまうこととがある。この反りには、図５（ｂ）に示す鞍形の反りと図５（ｃ）に示す船形の反りとがある。

上記反りを無くしたり反りの量を低減したりする対処方法として、曲げ速度（ダイの対してパンチが接近する速度）を極端に遅くする方法が従来より知られている。

なお、従来の技術に関する特許文献として、たとえば特許文献１、特許文献２を掲げることができる。

特開平６−７１３４２号公報 特開２００１−１２９６１２号公報

しかし、曲げ速度を極端に遅くする従来の方法では、ワークの加工時間（曲げ加工の時間）が長くなり、生産性が落ちてしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ワークの曲げ加工における生産性を落とすことなく、曲げ加工されたワークの反りを無くすか低減することができるプレスブレーキおよびワークの曲げ加工方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、下部テーブルに設置されたダイと、前記下部テーブルに対して相対的に移動位置決め自在である上部テーブルに設置されたパンチとを用いて、板状のワークに曲げ加工をするプレスブレーキにおいて、前記上部テーブルを前記下部テーブルに対して相対的に移動位置決めをするためのサーボモータと、前記ワークの曲げ加工における反りを抑制するために、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置までの、前記上部テーブルの相対的な移動速度である第１の移動速度よりも、前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置までの、前記上部テーブルの相対的な移動速度である第２の移動速度が遅くなるように、前記サーボモータを制御する制御部とを有するプレスブレーキである。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプレスプレーキにおいて、前記上部テーブルの相対的な移動速度を切り換える切り替えスイッチを有し、前記制御部が、前記切り替えスイッチがオンしているときに、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置まで、上部テーブルを前記第１の移動速度で相対的に移動し、前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置まで、上部テーブルを前記第２の移動速度で相対的に移動するように、前記サーボモータ制御し、前記切り替えスイッチがオフのときには、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置まで、上部テーブルを前記第１の移動速度で相対的に移動するように、前記サーボモータを制御するプレスブレーキである。

請求項３に記載の発明は、ダイと、サーボモータによって駆動し前記ダイに対し相対的に移動位置決め自在であるパンチとを用いて、板状のワークに曲げ加工をするワークの曲げ加工方法において、前記ワークの曲げ加工における反りを抑制するために、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置までの、前記パンチの相対的な移動速度である第１の移動速度よりも、前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置までの、前記パンチの相対的な移動速度第２の移動速度を遅くして、前記ワークに曲げ加工をする曲げ加工工程を有するワークの曲げ加工方法である。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のワークの曲げ加工方法において、曲げ加工工程は、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置まで、前記パンチを前記第１の移動速度で相対的に移動し、前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置まで、前記パンチを前記第２の移動速度で相対的に移動するか、もしくは、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置まで、前記パンチを前記第１の移動速度で相対的に移動するかの選択ができる工程であるワークの曲げ加工方法である。

本発明によれば、ワークの曲げ加工における生産性を落とすことなく、曲げ加工されたワークの反りを無くすか低減することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係るプレスブレーキの概略構成を示す図であり、（ａ）が側面図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＩＢ矢視図である。 本発明の実施形態に係るプレスブレーキに設置されたダイとパンチとを用いて、ワークに曲げ加工を施すときの動作を示す図である。 本発明の実施形態に係るプレスブレーキによるワークの曲げ加工において、曲げストロークと曲げ速度との関係を示す図である。 曲げ加工の速度を変えてワークに曲げ加工を施した場合の試験結果を示す図である。 曲げ加工されたワークの反りを示す図であり、（ａ）は反りの無いワークを示しており、（ｂ）は、鞍反りが発生しているワークを示しており、（ｃ）は船反りが発生しているワークを示している。

本発明の実施形態に係るプレスブレーキ１の概略構成について説明する。

プレスブレーキ１は、たとえば「Ｃ」字状に形成されたフレーム３と下部テーブル５と上部テーブル７と制御装置９とを備えて構成されている。

下部テーブル５は、フレーム３の下方前側でフレーム３に一体的に設けられている。上部テーブル７は、フレーム３の上方前側でフレーム３に支持されており、上下方向でフレーム３（下部テーブル５）に対して移動自在になっている。

下部テーブル５には、たとえば、ダイホルダ１１を介してダイＤが一体的に設置されるようになっている。上部テーブル７には、たとえば、パンチホルダ１３を介してパンチＰが一体的に設置されるようになっている。

上部テーブル７は、サーボモータ（他の制御モータでもよい）１９とボールねじ（図示せず）を用いた機構（他の回転運動を直線運動に変換する機構でもよい。）によって、上下方向で移動位置決めされるようになっている。

なお、上記説明では、上部テーブル７のみを上下方向で移動位置決めしているが、上部テーブル７に代えてもしくは加えて、下部テーブル５が上下方向で移動位置決め自在になっていてもよい。すなわち、サーボモータによって上部テーブル７が下部テーブル５に対して相対的に移動位置決め自在になっていればよい。

プレスブレーキ１は、下部テーブル５に一体的に設置されたダイ（設置済みダイ）Ｄと、下部テーブル５に対して相対的に移動位置決め自在である上部テーブル７に一体的に設置されたパンチ（設置済みパンチ）Ｐとを用いて（ダイＤに対してパンチＰを相対的に近づけてパンチＰとダイＤとでワークＷを挟み込んで）、板状のワークＷに曲げ加工をする（たとえば常温の環境下でワークＷを塑性変形させて曲げ加工する）ものである。

そして、プレスブレーキ１は、ワークＷに曲げ加工をするに際し、制御装置９の制御部（ＣＰＵ）１５の制御の下、メモリ１７に予め記憶されている動作プログラムに基づいて、サーボモータ１９を駆動し、次のようにしてワークＷに曲げ加工をするようになっている。

ワークの曲げ加工ストローク（図２の距離ＳＡ）の開始位置（図２（ａ）のパンチＰの位置を参照）からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置（終了近傍位置；図２（ｂ）のパンチＰの位置を参照）までの間（図２の距離ＳＮ）は、上部テーブル７（設置済みパンチＰ）を第１の移動速度Ｖ１（図３参照）で移動し、この後、終了近傍位置からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置（図２（ｃ）のパンチＰの位置を参照）までの間（図２の距離ＳＥ）は、第１の移動速度Ｖ１よりも遅い第２の移動速度Ｖ２（図３参照）で移動している。なお、第１の移動速度Ｖ１から第２の移動速度Ｖ２への切り変わりは極めて短い時間で間髪をいれずになされるので、第１の移動速度Ｖ１から第２の移動速度Ｖ２への切り変わりをするときに上部テーブル７が停止することは無く、見かけ上瞬時に移動速度の切り替えがなされる。

第１の移動速度Ｖ１は、ワークＷの曲げ加工をするときにおけるパンチＰの通常の下降速度（たとえば従来と同じ下降速度）であり、第２の移動速度Ｖ２は、第１の移動速度Ｖ１に比べて、極端に遅い速度になっている。

さらに説明すると、図２（ａ）に示すワークＷの曲げ加工ストロークの開始位置では、設置済みパンチＰが設置済みダイＤから所定の距離だけ離れている。この状態で、ダイＤの上に平板状のワークＷが載置されるようになっている。設置済みパンチＰは、設置済みダイＤに載置されたワーク（設置済みワーク）Ｗの上方で、設置済みワークＷから所定の距離だけ離れている。

設置済みダイＤの上にワークＷを載置した後、図示しないスタートボタンが押されると、ワークＷの曲げ加工ストロークの開始位置にある設置済みパンチＰ（上部テーブル７）が第１の移動速度Ｖ１で下降し設置済みダイＤ（設置済みワークＷ）に接近すると、設置済みパンチＰが設置済みワークＷに当接し、設置済みワークＷの曲げ加工が開始されるようになっている。

また、設置済みパンチＰを、ワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置（図２（ｂ）参照）まで、第１の移動速度（第１の曲げ速度）Ｖ１でさらに下降し、設置済みパンチＰ（上部テーブル７）がワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置に到達したとき、設置済みパンチＰ（上部テーブル７）を減速し設置済みパンチＰ（上部テーブル７）の移動速度を第２の移動速度（第２の曲げ速度）Ｖ２にするようになっている。

そして、設置済みパンチＰ（上部テーブル７）がワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置（図２（ｃ）参照）に到達したときに設置済みパンチＰの下降を停止するよいになっている。

この後、設置済みパンチＰ（上部テーブル７）を曲げ加工ストロークの開始位置まで上昇して、設置済みパンチＰや設置済みダイＤから曲げ加工がなされたワークＷを取り出すことで、ワークＷの曲げ加工が終了し、目標角度の曲げ加工がなされたワークＷを得ることができるようになっている。

また、プレスブレーキ１には、切り替えスイッチ２３と表示部・入力部（たとえばタッチパネル付き液晶表示装置）２５を備えた操作盤２１が設けられている。操作盤２１は、制御装置９との間で信号（情報）のやり取りができるようになっている。

切り替えスイッチ２３は、上部テーブル７の移動速度を切り換えるスイッチである。なお、切り替えスイッチ２３を独立して設けることなく、たとえば、表示部・入力部２５に設けた構成であってもよい。

制御部１５は、切り替えスイッチ２３がオンしているときには、ワークＷの曲げ加工ストロークの開始位置（図２（ａ）参照）からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置（図２（ｂ）参照）まで、上部テーブル７を第１の移動速度Ｖ１で移動し、ワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置（図２（ｂ）参照）からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置（図２（ｃ）参照）まで、上部テーブル７を第２の移動速度Ｖ２で移動するように、サーボモータ１９の制御をするようになっている。

また、制御部１５は、切り替えスイッチ２３がオフのときには、ワークＷの曲げ加工ストロークの開始位置（図２（ａ）参照）からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置（図２（ｃ）参照）まで、第２の移動速度Ｖ２に減速すること無く、上部テーブル７を第１の移動速度Ｖ１で移動するように、サーボモータ１９の制御をするようになっている。

ここで、移動速度Ｖ１，Ｖ２等の具体的な値を例示する。ワークＷの曲げの態様（ワークＷの材質、ワークＷの板厚、ワークＷの目標曲げ角度等）にもよるが、第１の移動速度Ｖ１は、１０ｍｍ／ｓ（ミリメートル／秒）程度であり、第２の移動速度Ｖ２は、１ｍｍ／ｓ以下（ただし０ｍｍ／ｓは除く）である。より好ましくは、第２の移動速度Ｖ２を０．５ｍｍ／ｓ以下（ただし０ｍｍ／ｓは除く）にすべきである。

ワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置までの距離（Ｚ軸方向での距離；図２の寸法ＳＥ参照）は、ダイＤのＶ幅（ダイＤに形成されているＶ溝の開口部における幅）の５％程度（４％〜６％の範囲内でもよいし、３％〜８％の範囲内でもよいし、３％〜１２％の範囲内でもよいし、さらに、２％〜２０％の範囲内でもよい。）である。なお、ワークＷの厚さは、通常、ダイのＶ幅と２０％程度にしてある。

ワークＷとしては、厚さが０．１ｍｍ〜６ｍｍ程度の範囲内の、ＳＵＳ３０４等のステンレススチールの板、ＳＰＣＣやＳＰＨＣ等の鋼板を掲げることができる。

次に、ダイＤとサーボモータ１９によって駆動しダイＤに対し移動位置決め自在であるパンチＰとを用いて、板状のワークＷに曲げ加工をするワークＷの曲げ加工方法について説明する。ワークＷの曲げ加工方法はたとえばプレスブレーキ１を用いて実行される。

まず、図２（ａ）に示すようにパンチＰが上昇している状態でダイＤのワークＷを載置する。

続いて、ワークＷに曲げ加工を施す曲げ加工工程では、ワークＷの曲げ加工ストロークの開始位置（図２（ａ）参照）からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置（図２（ｂ）参照）まで、パンチＰを第１の移動速度Ｖ１で移動する。続いて、ワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置（図２（ｂ）参照）からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置（図２（ｃ）参照）まで、パンチＰを第１の移動速度Ｖ１よりも遅い第２の移動速度Ｖ２で移動する。

なお、曲げ加工工程で、次の動作を選択するようにしてもよい。すなわち、ワークＷの曲げ加工ストロークの開始位置からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置まで、パンチＰを第１の移動速度Ｖ１で移動し、ワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置まで、パンチＰを第２の移動速度Ｖ２で移動するか、もしくは、ワークＷの曲げ加工ストロークの開始位置からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置まで、パンチＰを第１の移動速度Ｖ１で移動するかの選択をすることができるようにしてもよい。

ここで、ワークＷの曲げ加工の試験結果を示す。ワークＷの直線状の曲げ線の長さは、１０００ｍｍであるものとする。図４の横軸は、反り量の測定位置である。たとえば５００ｍｍは、曲げ線の中央部を示している。図５の縦軸は、反り量を示している。

線図Ｇ１は、従来のように設置済みパンチＰの移動速度を１０ｍｍ／ｓで一定にした条件でワークＷに曲げ加工を施した場合を示している。最大の反り量は、０．５３ｍｍ程度になっている。

線図Ｇ２は、設置済みパンチＰの移動速度を３ｍｍ／ｓと遅くして一定にした条件でワークＷに曲げ加工を施した場合を示している。最大の反り量は、０．４０ｍｍ程度になっている。

線図Ｇ３は、本発明の実施形態の一例であり、図２に示す距離ＳＮの行程では、設置済みパンチＰの移動速度を１０ｍｍ／ｓとし、図２に示す距離ＳＥの値を０．１ｍｍとし、距離ＳＥの行程では、設置済みパンチＰの移動速度を０．５ｍｍ／ｓとした条件で、ワークＷに曲げ加工を施した場合を示している。最大の反り量は、０．３４ｍｍ程度になっている。

線図Ｇ４は、設置済みパンチＰの移動速度を０．５ｍｍ／ｓと極めて遅くして一定にした条件でワークＷに曲げ加工を施した場合を示している。最大の反り量は、０．１９ｍｍ程度になっている。

線図Ｇ５は、本発明の実施形態の一例であり、図２に示す距離ＳＮの行程では、設置済みパンチＰの移動速度を１０ｍｍ／ｓとし、図２に示す距離ＳＥの値を０．４ｍｍとし、距離ＳＥの行程では、設置済みパンチＰの移動速度を０．５ｍｍ／ｓとした条件でワークＷに曲げ加工を施した場合を示している。最大の反り量は、０．１９ｍｍ程度になっている。

プレスブレーキ１によれば、ワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置までの僅かな距離における上部テーブル７の移動速度のみを極端に遅くしているので、設置済みパンチＰのオーバーシュートを防止しやすくなっているとともに、ワークＷの曲げ加工における生産性を落とすことなく、曲げ加工されたワークの反りを無くすか低減することができる。

詳しく説明すると、加工ストロークの全工程において、第１の移動速度（設置済みパンチＰの移動速度）Ｖ１でワークＷに曲げ加工をすると、ワークＷの加工硬化（曲げ線の部位とこの近傍部位での加工硬化）が速く進む。これによって、曲げ線の部位とこの近傍部位に発生した内部応力により、ワークＷが鞍形もしくは船形に変形してしまう。

しかし、プレスブレーキ１によれば、ワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置からワークＷの曲げ加工ストロークの終了位置までの、上部テーブル７の移動速度（第２の移動速度）Ｖ２を遅くしているので、ワークＷの加工硬化の進行が遅くなり、曲げ線の部位とこの近傍部位に発生した内部応力がたとえば小さくなるとともに内部応力のバランスがとれる。そして、ワークＷの鞍形もしくは船形への変形量（図５（ｂ）、（ｃ）に示すΔＺの値）を実用上無くすか小さくすることができる。

また、ワークＷの曲げ加工におけるパンチＰ（ダイＤ）の全ストロークのうちのほとんどの行程を、パンチＰが第１の移動速度Ｖ１で移動するので、ワークＷの曲げ加工のタクトタイムの延びを僅かにな値にすることができ、生産性が落ちることはほぼ無くなっている。

また、プレスブレーキ１によれば、上部テーブル７の移動速度を切り換える切り替えスイッチ２３が設けられているので、１台のプレスブレーキ１において、曲げ加工されたワークＷの反り量の許容値に応じて、生産性を重視するか曲げ加工精度を重視するかを適宜選択することができ、プレスブレーキ１を有効活用することができる。

なお、上記説明では、第１の移動速度Ｖ１を一定にし、第２の移動速度Ｖ２も一定にしているが、各移動速度Ｖ１，Ｖ２を若干変えつつ１枚のワークＷの曲げ加工をするようにしてもよい。

たとえば、第１の移動速度Ｖ１の値を一定にしておいて、第２の移動速度Ｖ２を変更してもよい。第２の移動速度Ｖ２の変更は、たとえば、次のようにしてなされる。設置済みパンチＰが加工ストロークの終了位置に近づくにしたがってしだいにそしてたとえば段階的に第２の移動速度Ｖ２を遅くするか、または、設置済みパンチＰが加工ストロークの終了位置に近づくにしたがってしだいに第２の移動速度Ｖ２を遅くするが、遅くする割合はしだいに大きくするか、もしくは、遅くする割合はしだいに小さくする。

また、第１に移動速度Ｖ１から第２の移動速度Ｖ２への速度の切り替えをするときに設置済みパンチＰの速度を一時的に「０」にしてもよい。

１ プレスブレーキ
５ 下部テーブル
７ 上部テーブル
１５ 制御部
１９ サーボモータ
２３ 切り替えスイッチ
Ｄ ダイ
Ｐ パンチ
Ｖ１ 第１の移動速度
Ｖ２ 第２の移動速度
Ｗ ワーク

Claims (4)

1. 下部テーブルに設置されたダイと、前記下部テーブルに対して相対的に移動位置決め自在である上部テーブルに設置されたパンチとを用いて、板状のワークに曲げ加工をするプレスブレーキにおいて、
   前記上部テーブルを前記下部テーブルに対して相対的に移動位置決めをするためのサーボモータと、
   前記ワークの曲げ加工における反りを抑制するために、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置までの、前記上部テーブルの相対的な移動速度である第１の移動速度よりも、前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置までの、前記上部テーブルの相対的な移動速度である第２の移動速度が遅くなるように、前記サーボモータを制御する制御部と、
   を有することを特徴とするプレスブレーキ。
2. 請求項１に記載のプレスプレーキにおいて、
   前記上部テーブルの相対的な移動速度を切り換える切り替えスイッチを有し、
   前記制御部が、前記切り替えスイッチがオンしているときに、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置まで、上部テーブルを前記第１の移動速度で相対的に移動し、前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置まで、上部テーブルを前記第２の移動速度で相対的に移動するように、前記サーボモータ制御し、
   前記切り替えスイッチがオフのときには、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置まで、上部テーブルを前記第１の移動速度で相対的に移動するように、前記サーボモータを制御することを特徴とするプレスブレーキ。
3. ダイと、サーボモータによって駆動し前記ダイに対し相対的に移動位置決め自在であるパンチとを用いて、板状のワークに曲げ加工をするワークの曲げ加工方法において、
   前記ワークの曲げ加工における反りを抑制するために、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置までの、前記パンチの相対的な移動速度である第１の移動速度よりも、前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置までの、前記パンチの相対的な移動速度第２の移動速度を遅くして、前記ワークに曲げ加工をする曲げ加工工程を有することを特徴とするワークの曲げ加工方法。
4. 請求項３に記載のワークの曲げ加工方法において、
   曲げ加工工程は、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置まで、前記パンチを前記第１の移動速度で相対的に移動し、前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置の近傍位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置まで、前記パンチを前記第２の移動速度で相対的に移動するか、もしくは、前記ワークの曲げ加工ストロークの開始位置から前記ワークの曲げ加工ストロークの終了位置まで、前記パンチを前記第１の移動速度で相対的に移動するかの選択ができる工程であることを特徴とするワークの曲げ加工方法。

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