JP6963387B2

JP6963387B2 - 曲げ加工方法

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Publication number: JP6963387B2
Application number: JP2017006398A
Authority: JP
Inventors: 秀夫河原
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 2017-01-18
Filing date: 2017-01-18
Publication date: 2021-11-10
Anticipated expiration: 2037-01-18
Also published as: JP7133694B2; JP2018114527A; JP2021181123A

Description

本発明は、板状のワークの一部または全体を湾曲した形状に成形する曲げ加工方法、およびその曲げ加工方法に好適に使用することができる曲げ加工装置に関する。

従来から、Ｖ溝を有する雌型および長尺のパンチ型を含む曲げ加工装置（例えば、プレスブレーキ装置）を用いて、板状のワークの一部または全体を湾曲した形状に成形する曲げ加工方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。具体的に、この曲げ加工方法では、ワークにパンチ型を押し付ける位置をずらしながら、ワークに対して複数回のプレス曲げ（エアベンド）を行う。

例えば、鉄道車両の側構体では、外板の一部が比較的に大きな曲率半径に設計されることがあり、このような場合に、外板に対して複数回のプレス曲げが行われる。

特開２００９−９０２９３号公報

ところで、鉄道車両の側構体では、外板が補強板によって部分的に補強されることがある。このような構成では、上述したように、まず、外板の一部が複数回のプレス曲げによって比較的に大きな曲率に成形される。その後、外板に沿う形状に成形された補強板がスポット溶接などにより外板に接合される。

しかしながら、このような側構体の製造方法では、外板と補強板とを別々に成形するために多くの労力を要する。

そこで、本発明は、基板と補強板とを同時に成形することができる曲げ加工方法、およびその曲げ加工方法に好適に使用することができる曲げ加工装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の曲げ加工方法は、ワークに長尺のパンチ型を押し付ける位置をずらしながら前記ワークに対して複数回のプレス曲げを行って当該ワークの一部または全体を湾曲した形状に成形する曲げ加工方法であって、前記ワークは、基板と、前記基板の一部を覆うように前記基板に接合された補強板を含み、前記パンチ型は、当該パンチ型の長手方向に並ぶ複数の分割型に分割されており、前記複数の分割型のそれぞれは、前記パンチ型の押し付け方向における位置が調整可能に構成されており、前記複数の分割型のうち、少なくとも１つの分割型が前記基板に接触するとともに、他の少なくとも１つの分割型が前記補強板に接触するように、前記複数の分割型の位置を調整し、その状態で、前記ワークに前記パンチ型を押し付ける、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、基板と補強板の双方に分割型が接触するので、基板と補強板とを同時に成形することができる。

前記補強板の厚さは、前記基板の厚さと同じであり、前記パンチ型の押し付け方向における、前記基板に接触する前記少なくとも１つの分割型と、前記補強板に接触する前記少なくとも１つの分割型との間の距離が、前記補強板の厚さと同じになるように、前記複数の分割型の位置を調整してもよい。薄肉部と厚肉部を一体的に有するワークに対してプレス曲げを行う場合、ワークを均一に湾曲させるためには、薄肉部と厚肉部の成形性の違いから、薄肉部を、厚肉部よりも大きなストロークで押圧する必要がある。これに対し、基板と同じ厚さの補強板が基板に接合されたワークに対してプレス曲げを行う場合、ワークを均一に湾曲させるためには、基板と補強板とを同じストロークで押圧すればよい。そこで、補強板の厚さが基板の厚さと同じであるときにそれらに接触する分割型間の距離を補強板の厚さと同じにすれば、基板と補強板を同じストロークで押圧することができるとともに、分割型の位置を簡単に調整することができる。

前記ワークには、先行艤装品が取り付けられており、前記複数の分割型のうち前記先行艤装品と対応する位置にある分割型が前記先行艤装品に接触しないように、前記複数の分割型の位置を調整してもよい。この構成によれば、湾曲した形状に成形される前のフラットな状態のワークに先行艤装品が取り付けられるので、艤装作業を容易に行うことができる。

また、本発明の曲げ加工装置は、基板の一部を覆うように前記基板に補強板が接合されたワークに対してプレス曲げを行う曲げ加工装置であって、前記ワークを支持する雌型であって、溝を挟んで離間する一対の反力部を有する雌型と、前記一対の反力部の間で前記ワークに押し付けられる長尺のパンチ型であって、当該パンチ型の長手方向に並ぶ複数の分割型に分割されたパンチ型と、前記複数の分割型とそれぞれ対応する複数の電動アクチュエータであって、各々が前記パンチ型の押し付け方向における前記分割型の位置を調整可能な複数の電動アクチュエータと、前記複数の分割型のうち、少なくとも１つの分割型が前記基板に接触するとともに、他の少なくとも１つの分割型が前記補強板に接触するように、前記複数の電動アクチュエータを制御して前記複数の分割型の位置を調整する制御装置と、を備える、ことを特徴とする。このような曲げ加工装置であれば、上記の曲げ加工方法に好適に使用することができる。しかも、電動アクチュエータによって分割型の位置を正確かつ迅速に調整することができる。

前記補強板の厚さは、前記基板の厚さと同じであり、前記制御装置は、前記パンチ型の押し付け方向における、前記基板に接触する前記少なくとも１つの分割型と、前記補強板に接触する前記少なくとも１つの分割型との間の距離が、前記補強板の厚さと同じになるように、前記複数の電動アクチュエータを制御して前記複数の分割型の位置を調整してもよい。この構成によれば、基板と補強板を同じストロークで押圧することができるとともに、分割型の位置を簡単に調整することができる。

例えば、前記複数の電動アクチュエータのそれぞれは、前記分割型に形成されたネジ穴に螺合するネジ軸と、前記ネジ軸を回転させるモータと、を含んでもよい。

上記の曲げ加工装置は、前記溝を塞ぐように前記一対の反力部上に載置されたバックアッププレートをさらに備えてもよい。この構成によれば、ワークの端部に近い位置でも、ワークに対してプレス曲げを行うことができる。

本発明によれば、基板と補強板とを同時に成形することができる。

本発明の一実施形態に係る曲げ加工方法に用いられる曲げ加工装置の斜視図である。図１に示す曲げ加工装置の一部の正面断面図である。最初のプレス曲げを行う前の状態を図示する、図１に示す曲げ加工装置の一部の側面断面図である。最初のプレス曲げを行っている途中の状態を図示する、図１に示す曲げ加工装置の一部の側面断面図である。最初のプレス曲げを行った後の状態を図示する、図１に示す曲げ加工装置の一部の側面断面図である。複数回のプレス曲げを行った後の状態を図示する、図１に示す曲げ加工装置の一部の側面断面図である。先行艤装品が取り付けられたワークの斜視図である。

図１に、本発明の一実施形態に係る曲げ加工方法に用いられる曲げ加工装置２を示す。曲げ加工装置２は、ワーク１に対してプレス曲げを行う。

ワーク１は、比較的に大きな基板１１と、基板１１の一部を覆うように基板１１に接合された少なくとも１つの補強板１２を含む。本実施形態では、補強板１２が複数存在する。基板１１への補強板１２の接合方法は、特に限定されるものではないが、例えばスポット溶接、リベット止め、間欠的または連続的な隅肉溶接などである。

本実施形態では、ワーク１が鉄道車両の側構体の一部であり、基板１１が車両長手方向に延びる長方形状の外板である。このため、基板１１には、車両長手方向に並ぶ複数の窓用開口１３と、ドア用開口１４が形成されている。補強板１２は、それらの開口１３，１４の間に配置されている。各補強板１１は、車両高さ方向に延びる帯状の板である。

ただし、ワーク１は、必ずしも鉄道車両の側構体の一部である必要はなく、鉄道車両の屋根構体の一部であってもよい。あるいは、ワーク１は、鉄道車両の流線形の先頭車両の一部であって、プレス曲げによって円錐状やその他の複雑な形状に加工されてもよい。さらには、ワーク１は、例えば、船舶の船体の一部であってもよいし、建設機械の筐体の一部であってもよい。

図１に示す例では、補強板１２が、基材１１の一方面（外板の内側面）のみに接合されているが、補強板１２は、基材１１の他方面（外板の外側面）にも接合されてもよい。例えば、基材１１である外板の外側面には、ドア用開口１４を縁取る枠状の補強板１２が接合されてもよい。

また、ワーク１には、先行艤装品が取り付けられてもよい。この構成であれば、湾曲した形状に成形される前のフラットな状態のワーク１に先行艤装品が取り付けられるので、艤装作業を容易に行うことができる。

本実施形態のようにワーク１が鉄道車両の側構体の一部である場合、先行艤装品は、例えば、車両長手方向および／または車両高さ方向に延びる、断面ハット状の複数の骨部材であってもよい。あるいは、先行艤装品は、図７に示すように、ネジ穴が設けられた金具１５や、各種の機器の取付板や意匠シールなど面圧に制限のある部材１６であってもよい。さらには、先行艤装品は、スタッドボルト、ナット、各種のブラケット、電気配線材などであってもよい。

図１に戻って、曲げ加工装置２は、ワーク１を支持する雌型３と、雌型３の上方に配置されたパンチ型４を含む。雌型３およびパンチ型４は特定方向に延びる長尺である。本実施形態では、ワーク１が、当該ワーク１の長手方向（車両長手方向）と雌型３およびパンチ型４の長手方向が一致するように雌型３およびパンチ型４の間にセットされる。

さらに、パンチ型４の上方には、雌型３と同程度の長さの固定フレーム２１が配置されている。固定フレーム２１の両端部は、複数のロッド２２により雌型３の両端部に連結されている。

上述したパンチ型４は、可動フレーム２４に保持されている。可動フレーム２４は、平面視で固定フレーム２１と同形状であり、鉛直方向に摺動可能にロッド２２に支持されている。可動フレーム２４と固定フレーム２１の間には、複数（図例では３つ）の油圧シリンダ２３が設けられている。油圧シリンダ２３は、可動フレーム２４を介してパンチ型４をワーク１に押し付けたりワーク１から離間させたりする。

図３に示すように、雌型３は、当該雌型３の長手方向に延びる溝３２を挟んで離間する一対の反力部３１を有している。上述したパンチ型４は、これらの反力部３１の間でワーク１に押し付けられる。また、一対の反力部３１上には、溝３２を塞ぐようにバックアッププレート５が載置されている。バックアッププレート５は、反力部３１の間でワーク１を支持する。バックアッププレート５は、ワーク１を介してパンチ型４に押圧されたときに塑性変形しないように構成されていることが望ましい。

図１および図２に示すように、パンチ型４は、当該パンチ型４の長手方向に並ぶ複数の分割型４１に分割されている。各分割型４１の下向き先端面は、鋭利に尖っているのではなく、図３に示すように比較的に大きな曲率半径を有している。上述した可動フレーム２４は中空であり、可動フレーム２４内には、分割型４１とそれぞれ対応する複数の電動アクチュエータ６が配置されている。

各電動アクチュエータ６は、パンチ型４の押し付け方向（本実施形態では、鉛直方向）における分割型４１の位置を調整可能なものである。本実施形態では、各電動アクチュエータ６が、分割型４１に形成されたネジ穴（図示せず）に螺合するネジ軸６２と、ネジ軸６２を回転させるモータ６１を含む。

全ての電動アクチュエータ６（正確には、モータ６１）は、各分割型４１の位置がワーク１の形状に応じた位置に調整されるように制御装置７により制御される。より詳しくは、制御装置７は、複数の分割型４１のうち、少なくとも１つの分割型４１が基板１１に接触するとともに、他の少なくとも１つの分割型４１が補強板１２に接触するように、複数の電動アクチュエータ６を制御して複数の分割型４１の位置を調整する。

例えば、基板１１に接触する少なくとも１つの分割型４１は、鉛直方向において基板１１と対向する全ての分割型４１であり、補強板１２に接触する少なくとも１つの分割型４１は、鉛直方向において補強板１２と対向する全ての分割型４１である。そして、制御装置４は、基板１１および補強板１２と接触する分割型４１に対応する電動アクチュエータ６を制御して、それらの分割型４１を最も上方に位置する初期位置から所定量だけ下降させる。一方、制御装置４１は、ワーク１の外側に位置する分割型４１に対しては、それらの分割型４１に対応する電動アクチュエータ６を稼働させずに、それらの分割型４１を初期位置に維持する。また、ドア用開口１４の真上に位置する分割型４１も、初期位置に維持される。

なお、ワーク１に先行艤装品が取り付けられる場合、複数の分割型４１のうち先行艤装品と対応する位置にある分割型４１が先行艤装品に接触しないように、複数の分割型４１の位置が調整される。例えば、先行艤装品と対応する位置にある分割型４１は、初期位置に維持される。

本実施形態では、補強板１２の厚さＴ２は、基板１１の厚さＴ１と同じである。このため、パンチ型４の押し付け方向における、基板１１に接触する少なくとも１つの分割型４１と、補強板１２に接触する少なくとも１つの分割型４１との間の距離Ｄが、補強板１２の厚さＴ２と同じになるように、複数の分割型４１の位置が調整される。ただし、補強板１２の厚さＴ２は、基板１１の厚さＴ１と異なっていてもよい。

このような曲げ加工装置２を用いた本実施形態の曲げ加工方法は、ワーク１にパンチ型４を押し付ける位置をずらしながらワーク１に対して複数回のプレス曲げを行って、当該ワーク１の一部または全体を湾曲した形状に成形する。各プレス曲げでは、上述したように電動アクチュエータ６によってワーク１の形状に応じて各分割型４１の位置が調整され、その状態で、ワーク１にパンチ型４が押し付けられる。

例えば、最初のプレス曲げでは、図３〜図５に示すようにパンチ型４の下降および上昇が行われ、これによりワーク１が僅かに湾曲する。このようなプレス曲げが複数回行われることにより、図６に示すようにワーク１を大きく湾曲させることができる。

以上説明したように、本実施形態の曲げ加工方法では、基板１１と補強板１２の双方に分割型４１が接触するので、基板１１と補強板１２とを同時に成形することができる。また、上述したような構成の曲げ加工装置２であれば、本実施形態の曲げ加工方法に好適に使用することができる。しかも、電動アクチュエータ６によって分割型４１の位置を正確かつ迅速に調整することができる。さらに、曲げ加工装置２はバックアッププレート５を含むので、ワーク１の端部に近い位置でも、ワーク１に対してプレス曲げを行うことができる。

ところで、薄肉部と厚肉部を一体的に有するワークに対してプレス曲げを行う場合、ワークを均一に湾曲させるためには、薄肉部と厚肉部の成形性の違いから、薄肉部を、厚肉部よりも大きなストロークで押圧する必要がある。これに対し、基板１１と同じ厚さの補強板１２が基板１１に接合されたワーク１に対してプレス曲げを行う場合、ワーク１を均一に湾曲させるためには、基板１１と補強板１２とを同じストロークで押圧すればよい。ここで、押圧時の「ストローク」とは、分割型４１が基板１１または補強板１２と接触してからのパンチ型４の移動量をいう。そこで、補強板１２の厚さＴ２が基板１１の厚さＴ１と同じであるときにそれらに接触する分割型４１間の距離Ｄを補強板１２の厚さＴ２と同じにすれば、基板１１と補強板１２を同じストロークで押圧することができるとともに、分割型の位置を簡単に調整することができる。

（変形例）
本発明は上述した実施形態に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で種々の変形が可能である。

例えば、本発明の曲げ加工方法では、複数の電動アクチュエータ６を含む曲げ加工装置２とは異なり、パンチ型４の押し付け方向における各分割型４１の位置が手動で調整可能な曲げ加工装置が用いられてもよい。

１ワーク
１１厚板部
１２薄板部
１５金具（先行艤装品）
１６取付板（先行艤装品）
２曲げ加工装置
３雌型
３１反力部
３２溝
４パンチ型
４１分割型
６電動アクチュエータ
６１モータ
６２ネジ軸
７制御装置

Claims

ワークに長尺のパンチ型を押し付ける位置をずらしながら前記ワークに対して複数回のプレス曲げを行って当該ワークの一部または全体を湾曲した形状に成形する曲げ加工方法であって、
前記パンチ型は、当該パンチ型の長手方向に並ぶ複数の分割型に分割されており、前記複数の分割型のそれぞれは、前記パンチ型の押し付け方向における位置が調整可能に構成されており、
前記ワークは、基板と、前記基板の一部を覆うように前記基板に接合された補強板を含み、前記ワークには、先行艤装品が取り付けられており、
前記複数の分割型のうち、少なくとも１つの分割型が前記基板に接触するとともに、他の少なくとも１つの分割型が前記補強板に接触し、かつ、前記複数の分割型のうち前記先行艤装品と対応する位置にある分割型が前記先行艤装品に接触しないように、前記複数の分割型の位置を調整し、その状態で、前記ワークに前記パンチ型を押し付ける、曲げ加工方法。
前記補強板の厚さは、前記基板の厚さと同じであり、
前記パンチ型の押し付け方向における、前記基板に接触する前記少なくとも１つの分割型と、前記補強板に接触する前記少なくとも１つの分割型との間の距離が、前記補強板の厚さと同じになるように、前記複数の分割型の位置を調整する、請求項１に記載の曲げ加工方法。