特許 7169447 プレスブレーキおよびプレスブレーキの運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-01

(45)【発行日】2022-11-10

(54)【発明の名称】プレスブレーキおよびプレスブレーキの運転方法

(51)【国際特許分類】

   B21D 5/02 20060101AFI20221102BHJP

【ＦＩ】

B21D5/02 W

B21D5/02 D

B21D5/02 P

B21D5/02 V

B21D5/02 X

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021528291

(86)(22)【出願日】2020-06-26

(86)【国際出願番号】 JP2020025402

(87)【国際公開番号】W WO2020262684

(87)【国際公開日】2020-12-30

【審査請求日】2021-12-06

(31)【優先権主張番号】P 2019122092

(32)【優先日】2019-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000974

【氏名又は名称】川崎重工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】599002722

【氏名又は名称】エルヴィディー カンパニー エヌ．ヴィ．

【氏名又は名称原語表記】ＬＶＤ ＣＯＭＰＡＮＹ ｎ．ｖ．

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岡田 豪生

(72)【発明者】

【氏名】織部 大樹

(72)【発明者】

【氏名】矢野 仁志

(72)【発明者】

【氏名】ティファエルト クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】コルネルス アレクサンデル

【審査官】石田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特許第３２３６３１０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０１８／１４３３０２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１０－０５８０４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第０１／０５３０２０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０１－３１３１１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０８１７１７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭４９－０６５９７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２１Ｄ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ダイ及びパンチによってワークに対する曲げ加工を行うプレスブレーキであって、
ワークの搬送方向に離れて配置されて前記ワークの裏面を支持する一対の肩部、および前記一対の肩部間に形成される溝部を有するダイと、
連続する板形状を有し、前記一対の肩部上に架け渡されて前記溝部を覆い、前記ダイと前記ワークとの間に介在するバックアッププレートと、
前記ダイに対して相対移動し、前記バックアッププレートの弾性変形領域内で前記ワークを押圧し、当該ワークを曲げるパンチと、を備え、
前記バックアッププレートは、前記パンチが前記ワークを押圧する際に前記一対の肩部と前記パンチとを支点にして凹形状に撓み、当該バックアッププレートの復元力によって前記ワークに反力を与える、
プレスブレーキ。

【請求項2】

前記バックアッププレートは、プレートを複数枚積層した積層構造を有している、請求項１に記載のプレスブレーキ。

【請求項3】

前記バックアッププレートが有する複数枚の前記プレートのうち、前記パンチに最も近い側に位置するプレートである表面板は、前記ワークの搬送方向の両端部が前記パンチから離反する方向へ湾曲する湾曲部を有し、前記湾曲部は、前記表面板を除く前記プレートの前記搬送方向の端部を覆っている、請求項２に記載のプレスブレーキ。

【請求項4】

前記バックアッププレート上に前記ワークの端部が位置付けられているときに、前記バックアッププレートに前記パンチによる押圧方向とは逆向きの反発力を付与する反発力付与機構を更に備える、請求項１～３の何れかに記載のプレスブレーキ。

【請求項5】

ワークを搬送する搬送機構と、
前記ワークの搬送方向に離れて配置されて前記ワークの裏面を支持する一対の肩部、および前記一対の肩部間に形成される溝部を有するダイと、
連続する板形状を有し、前記一対の肩部上に架け渡されて前記溝部を覆い、前記ダイと前記ワークとの間に介在するバックアッププレートと、
前記ダイに対して相対移動し、前記ワークを押圧するパンチと、を備えるプレスブレーキの運転方法であって、
前記ワークを搬送し、前記バックアッププレート上及び前記パンチの直下において搬送を停止させる工程と、
前記パンチを前記ダイに対して相対移動させ、前記バックアッププレートの弾性変形領域内で前記ワークを押圧しつつ、前記バックアッププレートを前記一対の肩部と前記パンチとを支点にして凹形状に撓ませることで当該バックアッププレートの復元力によって前記ワークに反力を与える工程と、を備えるプレスブレーキの運転方法。

【請求項6】

前記プレスブレーキは、前記バックアッププレートに前記パンチによる押圧方向とは逆向きの反発力を付与する反発力付与機構をさらに備え、
前記バックアッププレート上に位置する前記ワークの押圧箇所が当該ワークの端部であるときには、前記反発力付与機構を配置し、前記バックアッププレート上に位置する前記ワークの押圧箇所が当該ワークの非端部であるときには、前記反発力付与機構を退避させる工程をさらに備える、請求項５に記載のプレスブレーキの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ワークに曲げ加工を施すプレスブレーキおよびその運転方法に関する。

【背景技術】

【0002】

プレスブレーキでワークに多段曲げ加工を行う場合、いわゆるパーシャルベンディング方式（典型的エアーベンディング方式）が用いられる（例えば、特許文献１を参照）。パーシャルベンディング方式とは、パンチでワークをダイの溝に底当てさせずに、ワークの裏面が溝内に浮いた状態でワークを曲げる方式である。その他の方式として、ボトミング方式、コイニング方式、あるいはＷＩＮＧ ＢＥＮＤ（登録商標）などがあるが、いずれもワークがダイに底当てされる。ワークをダイに底当てさせる方式としては、この他さらに、ウレタンダイを用いて成形する方法も知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－０５９９３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

パーシャルベンディング方式は、金型の溝形状に対してパンチの押し込み量を変えることで広範な角度から任意の曲げ角度が得られる点で、有利である。逆に、ワークは溝内で浮いた状態で押し込みを止めるため、金型の溝形状にワークを倣わせることができず、目標の曲げ角度が得られるように成形精度を高くすることが難しい。また、例えばＶ字形状の溝を有するダイの場合、溝を挟む両側の縁部分にワークが乗っていないと成形できないので、片側の縁部分でしか支持されないようなワークの端部分は、従来方式では曲げることが不可能である。一方、ボトミング、コイニング、及び、ＷＩＮＧ ＢＥＮＤ等のダイ、あるいはウレタンダイに底当てさせるような成形の場合、ワーク板厚と、目標とする曲げ角度に対して、理想的なダイないし負荷時の角度は１種類であることから、特にワークの板厚がパンチの長手方向（すなわち、ワークの搬送方向に直交する幅方向）に変わるような場合に対応した適切なダイは存在しなかった。

【0005】

そこで、本発明は、板厚が長手方向で変わるようなワークであっても、曲げ加工精度を向上させることができるプレスブレーキ及びその運転方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本出願に係るプレスブレーキは、ダイ及びパンチによってワークに対する曲げ加工を行うプレスブレーキであって、ワークの搬送方向に離れて配置されて前記ワークの裏面を支持する一対の肩部、および前記一対の肩部間に形成される溝部を有するダイと、前記一対の肩部上に架け渡されて前記溝部を覆い、前記ダイと前記ワークとの間に介在するバックアッププレートと、前記ダイに対して相対移動し、前記バックアッププレートの弾性変形領域内で前記ワークを押圧し、当該ワークを曲げるパンチと、を備える。

【0007】

前記構成によれば、押圧時にはワークの曲げに合わせて弾性変形するバックアッププレートからワークに対して反力を与えられるため、ダイに底当てして成形したときと同様の加工精度が得られるうえ、材料の端部であっても曲げることができる。一方で、パーシャルベンディング方式と同様に、押し込み量に応じてワークに付与される曲げ形状を制御することができ、板厚によらず自由な成形が可能であるとともに、成形精度が向上する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、曲げ加工精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１に係るプレスブレーキの側面図である。

【図2】実施形態１に係るプレスブレーキを示すブロック図である。

【図3】実施形態１に係るプレスブレーキの作用図である。図３Ａは反発力付与機構を使用してワークの端部に曲げ加工を施す図、図３Ｂは反発力付与機構を使用せずにワークの非端部に曲げ加工を施す図である。

【図4】実施形態２に係るプレスブレーキの側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。なお、全図を通じて同一のまたは対応する要素には同一の符号を付して重複する詳細な説明を省略する。

【0011】

（実施形態１）
図１は実施形態１に係るプレスブレーキ１の側面図であり、図２は実施形態１に係るプレスブレーキ１を示すブロック図である。図１および図２に示すプレスブレーキ１は、板状の長尺（かつ幅広）のワーク９０への多段曲げ加工が可能であり、かかるワーク９０から例えば航空機胴体部分のスキンなどの比較的に大径の円筒体を製作することができる。プレスブレーキ１は、搬送機構（搬送装置）２、ダイ３、バックアッププレート４、反発力付与機構（反発力付与装置）５、パンチ６、パンチ駆動機構（パンチ駆動装置）７、および制御装置８を備える。

【0012】

搬送機構２は、ワーク９０を間欠的に搬送する。搬送機構２の具体的構成は特に限定されない。例えば、コンベアや、ロボットアームの先端にハンドを有するロボットなどによって構成してもよい。

【0013】

ダイ３は、ワーク９０の搬送方向に離れて配置されてワーク９０の裏面を支持する一対の肩部１１，１２、および一対の肩部１１，１２間に形成される溝部１３を有する。本実施形態では、単なる一例として、ダイ３が、ベース板１４、および、ベース板１４から立設する一対の下型要素１５，１６を有する。下型要素１５，１６は搬送方向に離れて配置されており、下型要素１５，１６の頂部が肩部１１，１２を構成する。下型要素１５，１６は、互いに向き合う対向面を有するが、この対向面は、頂部から下方に向かうにつれて搬送方向において互いに近づくように傾斜するテーパ部１５ａ，１６ａを含む。これらテーパ部１５ａ，１６ａが溝部１３を区画しており、溝部１３は概略的にＶ字状の断面形状を有する。なお、対向面は、テーパ部１５ａ，１６ａの下端から連続して鉛直下方に延びて平行に対向する鉛直部１５ｂ，１６ｂを含む。また、図１に示すダイ３は上述したように一例であり、この構成に限定されない。例えば、ダイ３は、ベース板１４及び一対の下型要素１５，１６が単一の部材により一体的に構成されていてもよいし、下型要素１５，１６はテーパ部１５ａ，１６ａを有していなくてもよいし、鉛直部１５ｂ，１６ｂを有していなくてもよく、ダイ３の形状は適宜設定することができる。

【0014】

バックアッププレート４は、一対の肩部１１，１２に架け渡されて溝部１３を覆っている。バックアッププレート４は、複数枚の薄板を重ねた積層構造を有している。これにより、ワーク９０がパンチ６により押圧されて塑性変形しても、バックアッププレート４は塑性変形せず弾性変形領域内で変形するにとどまらせることができる。各薄板の材質は特に限定されないが、弾性変形領域が比較的に大きな金属材、一例としてバネ鋼から成形されている。また、積層枚数も特に限定されず、少なくとも２枚以上であればよく、１０枚以上とすることもできる。バックアッププレート４の弾性変形領域をより大きく確保するため、積層された各薄板は、接着剤等によって互いに接着せず、重ねたままにするのが好ましい。ただし、各薄板間の位置ズレを抑制するため、隣接する薄板同士を部分的に接続してもよい。

【0015】

反発力付与機構５は、バックアッププレート４のうち、一対の肩部１１，１２の間の部位を下から支え、上向きの反発力をバックアッププレート４の裏面に付与する。

【0016】

一例として、反発力付与機構５は、一対の下型要素１５，１６の間に配置されたバネ２１を含む。一例として、バネ２１はコイルバネであり、伸縮方向が上下方向に向けられる。バネ２１の下端は、下型要素１５，１６の鉛直部１５ｂ，１６ｂの間でベース板１４に支持され、下型要素１５，１６と共に作業空間の床面に支持される。なお、本実施の形態では、バネ２１の上端にプレート２２を取り付けているが、プレート２２は必須ではない。例えば、バックアッププレート４が無負荷の状態において、バネ２１の上端をバックアッププレート４の裏面に直接接触させてもよいし、あるいは、両者を接触させず離れた状態としておいてもよい。

【0017】

他例として、反発力付与機構５は、反発力の発生方向が上下方向になるように設置されたガスシリンダでもよく、この場合も、バックアッププレート４に対して反発力を発生させる部分の先端にプレート２２が取り付けられるが、必須ではない。

【0018】

後述のとおり、反発力付与機構５は、板厚が厚くて大きな加工力（パンチ６による押圧力）が必要なワーク９０の端部をパンチ６で押圧する際などに用いられる。従って、ワーク９０の非端部（中間部）の押圧時には使用しなくともよい。反発力付与機構５の使用時と不使用時の切換えにつき、その手法は特に限定されない。例えば、ベース板１４が、下型要素１５，１６を支持する部分と、バネ２１を支持する部分とで分割され、反発力付与機構５が上下方向あるいは水平方向に移動可能に構成されていてもよい。これにより、反発力付与機構５が下型要素１５，１６の間に位置してバックアッププレート４の裏面に面当たり可能な使用状態と、反発力付与機構５がバックアッププレート４の裏面に面当たりしない下方位置あるいは側方位置へ退避する不使用状態との間で、切換えを自動化できる。あるいは、作業員が適時に反発力付与機構５の取付けおよび取外し作業を手動で行ってもよい。

【0019】

パンチ６は、ダイ３に対して上下方向に相対移動可能である。本実施形態では、ダイ３が床面に固定されてパンチ６が床面に対して上下方向に移動可能になっているが、パンチ６に加えてまたは代えて、ダイ３が上下方向に移動可能であってもよい。パンチ６は、ダイ３、バックアッププレート４およびワーク９０の上方に配置されている。パンチ６が下動することで、ワーク９０の表面が押圧される。このとき、ワーク９０と共にバックアッププレート４が変形するが、これは弾性変形領域の範囲内での変形である。これによりワーク９０のパンチ６直下では、応力が狙い通りに負荷され、正しく曲げ形状が付与される。前述のとおり、このプレスブレーキ１は多段曲げ加工に対応している。

【0020】

パンチ駆動機構７は、パンチ６を上下動させるアクチュエータである。一例として、ロッドを上下方向に向けて配置された液圧シリンダで構成される。

【0021】

制御装置８は、少なくとも搬送機構２およびパンチ駆動機構７の動作を制御する。反発力付与機構５の使用時／不使用時の切換えを自動で行う場合、制御装置８は、反発力付与機構５を移動させる移動機構（移動装置）９の動作も制御する。

【0022】

以上のように構成されるプレスブレーキ１の作用について、図３を参照して説明する。以下の搬送機構２およびパンチ駆動機構７（あるいはパンチ６）の動作（運転方法）は制御装置８による駆動制御を通じて実行（実現）される。

【0023】

初期状態では、バックアッププレート４がダイ３に設置され、また、バックアッププレート４は反発力付与機構５から反発力を付与される状態にある。ワーク９０の搬送が開始してワーク９０の端部がバックアッププレート４上、かつ、パンチ６の直下に差し掛かると、ワーク９０の搬送が停止する。次いで、パンチ６を下降させる。すると、ワーク９０をパンチ６とバックアッププレート４との間に挟んだ状態でバックアッププレート４が撓むことでバックアッププレート４の反力がワーク９０に伝達される。また、反発力付与機構５が発揮する反発力がパンチ６の押し込みにつれて増大し、反発力が反力に上乗せされてワーク９０に伝達される。これにより、大きな反力（反発力を含む）が得られる。つまり、バックアッププレート４上に位置するワーク９０の押圧個所がワーク９０の端部であるときには、反発力付与機構５により当該端部に反発力を付与する。よって、ワーク９０の端部に目標の曲げ形状を精度よく付与できる。ただしこのとき、パンチ６にも強い負荷がかかっていることとなる。

【0024】

一旦、パンチ６によるワーク９０の押圧が終わると、パンチ６が上動してダイ３およびワーク９０から退避する。そして、これを１回または複数回間欠的に繰り返した後、ワーク９０が決められた搬送量だけ搬送され、ワーク９０の非端部がバックアッププレート４上に支持された状態、つまり、ワーク９０の端部が一対の肩部１１，１２よりも搬送方向の外側に存在する状態でワーク９０の搬送が止まる。ワーク９０の搬送が停止すると、再びパンチ６を下動してワーク９０を押圧するが、このとき、反発力付与機構５はダイ３から退避した状態にしておく。そのため、バックアッププレート４で反力は高められるが、端部を曲げるときほど大きな反力は生じない。つまり、バックアッププレート４上に位置するワーク９０の押圧個所がワーク９０の非端部であるときには、反発力付与機構５により非端部に反発力を付与しない。これにより、非端部についてはバックアッププレート４の反力が得られることで、成形精度を向上しつつ、パンチ６に対する負荷が軽減され、パンチ６およびパンチ駆動機構７の長寿命化が図られる。なお、パンチ６による押圧は、バックアッププレート４の弾性変形領域で行わる。そのため、パンチ６が上動してワーク９０およびバックアッププレート４が除荷されると、バックアッププレート４は元の形状に復元し、一対の肩部の上に水平に架け渡された姿勢となり、バックアッププレート４の変形によるパンチ６のストロークの変化などが発生しない。このため、当該プレスブレーキ１は、毎回同じストロークにより同じような曲げが得られ、再現性も高い装置となる。

【0025】

ワーク９０が間欠的に搬送され、ワーク９０の搬送が止まるたびに、パンチ６はワーク９０を押圧する。ワーク９０の終端がバックアッププレート４上に支持された状態、つまり、ワーク９０の端部が一対の肩部１１，１２に挟まれた領域に存在する状態とされると、再び、反発力付与機構５でバックアッププレート４に反発力を付与しながらパンチ６でワーク９０の終端が押圧される。

【0026】

以上の多段曲げ加工が実行されることで、ワーク９０に所望の曲げ形状を精度よく付与でき、また、パンチ６にかかる負荷を極力軽減できる。

【0027】

また、ワーク９０の裏面はバックアッププレート４によって面で支持され、かつ、パンチ６で押圧されたワーク９０が変形する過程においても、ワーク９０の裏面はバックアッププレート４によって面で支持される（図３Ｂ参照）。すなわち、ワーク９０の裏面とバックアッププレート４の上面との間に大きな隙間が生じない。そのため、例えばワーク９０において、搬送方向の上流側と下流側とで板厚に比較的大きな差がある部位（板厚段差部位）の近傍をパンチ６で押圧する場合であっても、板厚が変化する当該部位でキンクが生じるのを抑制でき、所望の曲率を付与することができる。すなわち、通常、このような板厚段差部位があると、パンチ６で押圧したときに段差部分に応力が集中し、これが原因で当該部分にてワークがキンクする可能性がある。しかし、本実施形態に係るプレスブレーキ１は上述したようにワーク９０の裏面がバックアッププレート４によって広く面で支持する。そのため、ワーク９０の裏面にて応力を分散できるため、板厚段差部位の近傍を押圧する場合であってもキンクの発生を防止することができる。

【0028】

なお、反発力付与機構５は、ワーク９０の非端部をパンチ６で押圧する際にも用いてもよい。例えば、バネ２１の上端のプレート２２を、バックアッププレート４の裏面から所定距離だけ下方に離して配置する。そして、ワーク９０に大きな曲率半径を付与する場合には、パンチ６によって対象部分に小さな押圧力を付与する。すると、当該部分では、ワーク９０の裏面にプレート２２が当接せず、ワーク９０に対してバックアッププレート４による反力のみが下方から付与され、比較的小さな押圧力で曲げ加工することができる。一方、ワークに小さな曲率半径を付与する場合には、パンチ６によって対象部分に大きな押圧力を付与する。すると、当該部分では、ワーク９０の裏面にプレート２２が当接し、ワーク９０に対してバックアッププレート４の反力に加えてバネ２１の反発力も付与される。従って、比較的大きな押圧力による曲げ加工であっても、適切にワーク９０の裏面に面圧を付与することができる。

【0029】

また、反発力付与機構５のバネ２１を、弾性係数の異なる２以上のバネ要素を直列に接続して構成してもよい。この場合、パンチ６のワーク９０への押圧力が小さいときは、弾性係数の小さいバネ要素が収縮変形することで、ワーク９０の裏面への面圧が過剰になるのを抑制できる。そして、パンチ６のワーク９０への押圧力が大きいときは、弾性係数の大きなバネ要素がワーク９０を支持することにより、ワーク９０の裏面に適切な面圧を付与することができる。従って、この場合は、プレート２２をバックアッププレート４の裏面に常時面当てさせた状態としてもよい。

【0030】

（実施形態２）
図４は実施形態２に係るプレスブレーキ１Ａの側面図である。この実施形態２に係るプレスブレーキ１Ａは、バックアッププレート４の構成が実施形態１で説明したものと異なるが、その他の構成は実施形態１で説明したものと同じである。また、ここで説明するプレスブレーキ１Ａも、図２で説明した制御装置８により、実施形態１と同様に運転可能である。

【0031】

実施形態２に係るプレスブレーキ１Ａのバックアッププレート４は、薄板を複数枚積層した積層構造を有している。そして、複数枚の薄板のうち、パンチ６に最も近い側に位置する薄板（以下、「表面板４０」）は、他の薄板（以下、「内板４１」）とは異なる構成になっている。より具体的には、内板４１は、全面にわたって平坦な平板状に構成されている。これに対して表面板４０は、平板部４０ａと湾曲部４０ｂとを有している。平板部４０ａは、内板４１とほぼ同じ面積を有する平板状を成し、湾曲部４０ｂは、表面板４０における搬送方向の両端部がパンチ６から離反する方向へ湾曲して構成されている。そして、この湾曲部４０ｂにより、内板４１の搬送方向の端部が覆われている。

【0032】

このような構成により、表面板４０の湾曲部４０ｂにより、その下方の内板４１の搬送方向の位置ズレを防止することができる。また、内板４１の搬送方向の端部が露出しないため、当該端部との接触によりワーク９０の裏面に掻傷が生じるのを防止することができる。

【0033】

本明細書で開示する要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成またはプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ASIC（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、および/または、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、回路、ユニット、または手段は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサである場合、回路、手段、またはユニットはハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェアおよび/またはプロセッサの構成に使用される。

【0034】

これまで、本発明の実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で適宜追加、変更、および／または削除可能である。

【符号の説明】

【0035】

１，１Ａ プレスブレーキ
２ 搬送機構
３ ダイ
４ バックアッププレート
５ 反発力付与機構
６ パンチ
１１，１２ 肩部
１３ 溝部
４０ 表面板
４１ 内板
９０ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】