JP7093102B2 - プレス機械 - Google Patents

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械に関し、さらに詳しくは、曲げ加工時のテーブルに生じるクラウニングを補正・矯正できるプレス機械に関する。

図５に従来のプレス機械１０１を示す。プレス機械１０１は、サイドフレーム１１０と、上型１２２を保持する上部テーブル１２０と、下型１３２を保持する下部テーブル１３０と、サイドフレーム１１０に固定されたサーボモーター等のテーブル駆動手段１１１を有する。テーブル駆動手段１１１の駆動軸１１２の駆動によって上部テーブル１２０を下降させることで、上下金型１２２，１３２の間に配置したワークに加圧力を加えて曲げ加工する。このときの加圧力により、上下部テーブル１２０，１３０に仮想線Ｃ１，Ｃ２で示す凹状の撓み（クラウニング）が生じてワークの加工精度が低下する問題がある。特に、ワーク若しくは上下部テーブル１２０，１３０の幅方向寸法が大きい場合や加圧力が大きい場合にこの問題が顕著になる。

上記問題に対する対処法としては、例えば、特許文献１、２が知られている。特許文献１は、下部テーブルの幅方向中間位置に配置した複数の撓み補正用シリンダーの付勢力によってクラウニングを軽減するというものである。特許文献２は、上部及び下部テーブルの幅方向中間位置に埋設した複数の弾性装置によって上下部テーブルの弾性力を幅方向で変化させることでクラウニングを軽減するというものである。

他のクラウニング対策として、図６のプレス機械２０１も知られている。プレス機械２０１では、下部テーブル２３０が、前後に重ね合わせた複数のテーブル２３１～２３３で構成され、中央付近の連結ピン２４０でこれらを連結することで中央のテーブル２３１のクラウニングを軽減するというものである。

特開平５－３２９５４９号公報 特開２００４－１３６３６６号公報

しかし、特許文献１のプレス機械では、撓み補正用シリンダーの増設によるコスト増が過大である。特許文献２のプレス機械では、弾性装置の構造が複雑かつ精密であるために故障に弱く、また、弾性装置の耐荷重には限界があるため、加圧力の大きいプレス機械には適用できない問題がある。図６の方式では、プレス機械２０１の幅寸法に応じた本数（２～８本程度）の連結ピン２４０が必要であるが、各テーブル２３１～２３３に各連結ピン２４０を通す挿通孔を極めて高い位置精度で形成することが必要となるため、加工コストが過大となる問題がある。

本発明の目的は、従来と異なる方法でクラウニングを軽減又は解消することである。一態様では、装置の複雑化を伴うことなくクラウニングを減少させることができるプレス機械を提供する。他の態様では、過度な補正（逆クラウニング）を生じることなく、適切にクラウニングを補正できるプレス機械を提供する。他の態様では、発生したクラウニングを補正するという旧来の考え方ではなく、元々クラウニングを発生させないプレス機械を提供する。他の態様では、極めて高い位置精度での挿通孔の形成を必要としないプレス機械を提供する。

本願には、下記発明が開示される。
＜構成１＞
いずれか一方が他方に対して移動可能な第１及び第２テーブルに装着した一対の金型間で加工を行うプレス機械であって、
前記第１テーブルの幅方向の両端部に対向して配置された高さ位置が固定された第１支持部と、
前記第１テーブルの前記両端部と前記第１支持部の間に配置された高さが可変の第１スペーサー部材を有することを特徴とするプレス機械。
＜構成２＞
前記第１テーブルの前記両端部の断面二次モーメントをその中央部よりも小さくするための断面二次モーメント調整部が前記両端部に形成されていることを特徴とする構成１のプレス機械。
＜構成３＞
前記第１テーブルを駆動するためのテーブル駆動手段をさらに有し、
前記断面二次モーメント調整部は、前記テーブル駆動手段の駆動軸の延長線上に配置されていることを特徴とする構成２のプレス機械。
＜構成４＞
前記第２テーブルは、
本体部及び両端部を有するメインテーブルと、
幅方向の中央部で前記メインテーブルに連結され、幅方向の両端部で高さ位置が固定されたサブテーブルを有し、
前記メインテーブルの前記両端部に対向して配置された高さ位置が固定された第２支持部と、
前記メインテーブルの前記両端部と前記第２支持部の間に配置された高さが可変の第２スペーサー部材をさらに有することを特徴とする構成１～３のいずれかのプレス機械。
＜構成５＞
前記第２テーブルは、前記サブテーブルに固定された連結ブロックを更に有し、
前記メインテーブルは、前記連結ブロックに嵌合する切欠を有することを特徴とする構成４のプレス機械。
＜構成６＞
前記サブテーブルの断面二次モーメントが前記メインテーブルよりも小さいことを特徴とする構成４又は５のプレス機械。
＜構成７＞
前記第１及び／又は第２スペーサー部材は、上下に積層可能な第１テーパー片と第２テーパー片を有し、
前記第１テーパー片は、所定方向に向けて漸増する厚さを有し、
前記第２テーパー片は、前記所定方向に向けて漸減する厚さを有し、
前記第１及び第２テーパー片の前記所定方向の相対位置が可変であることを特徴とする構成４～６のいずれかのプレス機械。
＜構成８＞
前記第１及び第２テーパー片の前記所定方向の相対位置を変化させるためのテーパー片駆動手段をさらに有することを特徴とする構成７のプレス機械。

図１は、本発明の１実施形態のプレス機械１を示す。 図２は、第１スペーサー部材４０を示す。（ａ）は、斜視図であり、（ｂ）は、側面図である。 図３は、手前側のサブテーブル３４を取り外した状態の下部テーブル３０付近を示す。 図４（ａ）は、下部テーブル３０を分解して示す。図４（ｂ）は、連結ブロック３５を拡大して示す。 図５は、従来のプレス機械１０１を示す。 図６は、他の従来のプレス機械２０１を示す。

図１は、本発明の１実施形態のプレス機械１を示す。プレス機械１は、左右のサイドフレーム１０と、サイドフレーム１０の前面に上下に移動可能に取り付けられた上部テーブル（第１テーブル）２０と、サイドフレーム１０の前面に固定された下部テーブル（第２テーブル）３０を有する。上部テーブル２０の下端には、金具２１を介して上金型２２を取り付け可能であり、下部テーブル３０の上端には、載置台３１を介して下金型３２を取り付け可能である。

上部テーブル２０は、サイドフレーム１０に固定されたテーブル駆動手段（不図示）の駆動軸１２に連結されており、駆動軸１２の駆動力によって上部テーブル２０を下部テーブル３０に対して下降させることで、上下金型２２，３２の間でワークを曲げ加工する。テーブル駆動手段は、油圧シリンダーやサーボモーターなど種類を問わない。本例では、上部テーブル２０が移動可能なプレス機械１を示すが、下部テーブル３０が移動可能なプレス機械にも本発明は適用可能である。

上部テーブル２０は、中央に位置する本体部２０ａと、本体部２０ａの下端付近から幅方向Ｘの両側に延びる端部２０ｂを有し、各端部２０ｂの下方の対向する位置には、高さ位置が固定された第１支持部１３が配置されている。図の第１支持部１３は、サイドフレーム１０に設けた後述の第２支持部１４の上にサブテーブル３４を介して載置されたブロック状の部材であるが、高さ位置さえ固定できれば他の構造でもよい。

端部２０ｂと第１支持部１３の間には、高さ（厚さ）が可変の第１スペーサー部材４０Ｌ，４０Ｒが配置される。第１スペーサー部材４０Ｌ，４０Ｒは、左右対称の同一構成としてよい。本明細書では、両者を区別する必要がないときは、単に、「第１スペーサー部材４０」と表記する。図２（ａ）、（ｂ）は、例示的な第１スペーサー部材４０を示す。本例の第１スペーサー部材４０は、上下に積層可能な基台４１、第１テーパー片４２、及び、第２テーパー片４３を有する。

基台４１は、第１支持部１３の上端に固定されており、第１テーパー片４２は、プレス機械１の幅方向Ｘに向けてスライド可能に基台４１に装着されており、第２テーパー片４３は、端部２０ｂの下端に固定されている。第１テーパー片４２は、幅方向Ｘの外側に向かって厚さ（肉厚）が漸増する外形を有し、第２テーパー片４３は、幅方向Ｘの外側に向かって厚さ（肉厚）が漸減する外形を有する。したがって、基台４１に対して第１テーパー片４２を幅方向Ｘの内側又は外側に向けてスライドさせることで、第１スペーサー部材４０の高さ寸法ｈを増減（アジャスト・調整）できるようになっている。なお、図２（ｂ）は、第１テーパー片４２と第２テーパー片４３が接触した状態であるが、上部テーブル２０を上昇させれば、図１のように両者は上下に離間する。高さｈは、第１テーパー片４２と第２テーパー片４３が接触したときの高さである。

第１及び第２テーパー片４２，４３の肉厚は、直線的に漸増／漸減するのがよい。第１及び第２テーパー片４２，４３の対向面４２ａ，４３ａは、相補的な形状がよい。図示の例では、両対向面４２ａ，４３ａが概略同角度で幅方向Ｘの外側に向かって上昇する傾斜を有する。第１テーパー片４２は、手作業でスライドさせてもよいが、サーボモーターその他の駆動手段や制御手段を用いてスライドさせてもよい。第１スペーサー部材４０は、高さｈが変更可能であれば、他の構造でもよい。高さｈの変更の際に、左右の第１スペーサー部材４０Ｌ，４０Ｒで変更量が等しくなるように、連動機構を設けるとよい。

端部２０ｂの断面二次モーメントは、本体部２０ａの断面二次モーメントより小さくするのがよい。図の端部２０ｂは、断面二次モーメントを小さくするための断面二次モーメント調整部２０ｃを有する。本例の断面二次モーメント調整部２０ｃは、円形開口の形態である。断面二次モーメント調整部２０ｃの位置（特に、幅方向Ｘ上の位置）は、テーブル駆動手段の駆動軸１２の延長線上であることが好ましい。

図３は、手前側のサブテーブル３４を取り外した状態で下部テーブル３０付近を示し、図４（ａ）は、下部テーブル３０を分解して示す。図のように、下部テーブル３０は、下金型３２を装着する載置台３１を支持するメインテーブル３３と、メインテーブル３３の前後に配置された２枚のサブテーブル３４と、これらを連結するための連結ブロック３５を有する。

メインテーブル３３は、中央に位置する本体部３３ａと、本体部３３ａの上端付近から幅方向Ｘの両側に延びる端部３３ｂを有し、端部３３ｂの下方の対向する位置には、高さ位置が固定された第２支持部１４が配置されている。図示の第２支持部１４は、サイドフレーム１０の脚部で構成されるが、高さ位置さえ固定できれば他の構造でもよい。

端部３３ｂと第２支持部１４の間には、高さ（厚さ）が可変の第２スペーサー部材５０Ｌ，５０Ｒが配置される。第２スペーサー部材５０Ｌ，５０Ｒは、左右対称の同一構成としてよい。本明細書では、両者を区別する必要がないときは、単に、「第２スペーサー部材５０」と表記する。第２スペーサー部材５０は、第１スペーサー部材４０と同様の構成とすることができる。図２の第１スペーサー部材４０と同様の構成とした場合、基台４１は、第２支持部１４の上端に固定され、第２テーパー片４３は、端部３３ｂの下端に固定される。第２スペーサー部材５０に関するその他の点は、第１スペーサー部材４０と同様とすることができる。

本体部３３ａの中央下部には、連結ブロック３５に嵌合可能な切欠３３ｃが形成されている。切欠３３ｃは、連結ブロック３５と相補的な形状がよい。切欠３３ｃは、ボルト固定等のための不図示のボルト穴を有し得る。

サブテーブル３４は、中央に位置する本体部３４ａと、本体部３４ａの上端付近から幅方向Ｘの両側に延びる高さ位置が固定された端部３４ｂを有する。本例では、図３に示すように、端部３４ｂを第２支持部１４に載置することで端部３４ｂの高さ位置が固定されているが、高さ位置を固定する方法は他の方法でもよい。本体部３４ａの下部中央には、連結ブロック３５を固定するための固定構造３４ｃが形成されている。固定構造３４ｃは、連結ブロック３５に嵌合する凹陥としてもよく、ボルト固定等のためのボルト穴としてもよい。

図４（ｂ）は、連結ブロック３５を拡大して示す。連結ブロック３５は、切欠３３ｃの下面に当接して切欠３３ｃを支持する部材である。連結ブロック３５の上面３５ａは、切欠３３ｃの下面と面接触することが好ましい。連結ブロック３５の上面３５ａと切欠３３ｃの下面は、ともに平面がよい。連結ブロック３５の外形は、矩形又は直方体状とするとよい。

連結ブロック３５は、一定以上の幅寸法Ｘ１を有することが好ましい。幅寸法Ｘ１は、メインテーブル３３の本体部３３ａの幅寸法Ｘ２（図４（ａ）参照）の２０～４０％がよく、２５～３５％が更によく、２８～３２％が特によい。連結ブロック３５の厚みＹ１は、本体部３３ａの厚みＹ２（図４（ａ）参照）と同程度とするとよい。連結ブロック３５の高さＺ１は、必要な強度を勘案して適宜決定できる。連結ブロック３５は、切欠３３ｃ及び固定構造３４ｃのボルト穴等に対応するボルト穴等の固定構造３５ｂを有し得る。

連結ブロック３５を固定構造３４ｃにボルト締結等によって固定し、連結ブロック３５を切欠３３ｃに嵌合させて切欠３３ｃを支持することにより、メインテーブル３３の中央下部とサブテーブル３４の中央下部が連結される。連結ブロック３５と切欠３３ｃは、ボルト締結等で固定してもよい。

サブテーブル３４の断面二次モーメントは、メインテーブル３３の断面二次モーメントよりも小さくすることが好ましい。２枚のサブテーブル３４を合わせた合計断面二次モーメントをメインテーブル３３よりも小さくするのがより好ましい。メインテーブル３３及びサブテーブル３４の断面二次モーメントは、それぞれの板厚により増減させることが可能である。

上記プレス機械１において、上部テーブル２０を下降させて上下金型２２，３２の間でワークの加工を行う際、図５に関して述べたクラウニングＣ１と同様に、上部テーブル２０の中央が上昇する方向のクラウニングを発生させる力が作用する。このとき、上記プレス機械１では、第１スペーサー部材４０を介して端部２０ｂに上方向の力Ｆ１（図１）が作用するため、クラウニングを補正（抑制）することができる。ただし、力Ｆ１が過大となると、補正が過度となり、図５のＣ１と逆方向のクラウニング（逆クラウニング）が生じ得る。上記プレス機械１では、第１スペーサー部材４０の高さｈによって、力Ｆ１を増減させることが可能である。よって、ワークのサイズ（板厚や幅）や材質、加工条件等が変化しても、それに応じて適切に第１スペーサー部材４０の高さｈを設定することで、逆クラウニングを生じない適切な範囲で、あるいは、正逆いずれのクラウニングも生じないように、クラウニングを矯正することができる。

端部２０ｂの断面二次モーメントを本体部２０ａの断面二次モーメントより小さくすることにより、及び／又は、断面二次モーメント調整部２０ｃを駆動軸１２の延長線上に配置することにより、力Ｆ１によるクラウニングＣ１の補正効果を高めることができる。

ワーク加工の際、下部テーブル３０においては、図５に関して述べたクラウニングＣ２と同様に、下部テーブル３０の中央が下降する方向のクラウニングを発生させる力が作用する。このとき、上記プレス機械１では、連結ブロック３５を介してメインテーブル３３の中央部に上方向の力Ｆ２（図３参照）が作用するため、クラウニングを補正することができる。ただし、力Ｆ２が過大となると、図５のＣ２と逆方向のクラウニングを生じ得る。上記プレス機械１では、第２スペーサー部材５０の高さｈが可変であるために、力Ｆ２を増減させることが可能である。例えば、第２スペーサー部材５０の高さｈを大きくすれば、第２スペーサー部材５０から端部３３ｂに作用する力Ｆ３（図３参照）が大きくなるためにそれに応じて力Ｆ２を減少させることができ、第２スペーサー部材５０の高さｈを小さくすれば、逆に力Ｆ２を増大させることができる。よって、ワークのサイズ（板厚や幅）や材質、加工条件等が変化しても、それに応じて適切に第２スペーサー部材５０の高さｈを設定することで、逆クラウニングを生じない適切な範囲で、あるいは、正逆いずれのクラウニングも生じないように、クラウニングを矯正することができる。

上記プレス機械１では、従来のプレス機械２０１（図６）の複数の連結ピン２４０に代えて、幅方向に一定の幅寸法Ｘ１を有する連結ブロック３５でメインテーブル３３を支持する構造としたため、プレス機械２０１のような高い位置精度の挿通孔形成が不要となる。

上記プレス機械１において、サブテーブル３４の断面二次モーメントをメインテーブル３３よりも小さくすれば、クラウニングが主としてサブテーブル３４で生じるようになり、その結果、メインテーブル３３でのクラウニングを更に小さくすることができる。

上記実施形態に記載したプレス機械１及びそれらの要素の寸法、形状、配置、個数、材料等は例示であり、他の態様も可能である。

１・・・プレス機械
１０・・・サイドフレーム
１２・・・駆動軸
１３・・・第１支持部
１４・・・第２支持部
２０・・・上部テーブル
２０ａ・・・本体部
２０ｂ・・・端部
２０ｃ・・・断面二次モーメント調整部
２１・・・金具
２２・・・上金型
３０・・・下部テーブル
３１・・・載置台
３２・・・下金型
３３・・・メインテーブル
３３ａ・・・本体部
３３ｂ・・・端部
３３ｃ・・・切欠
３４・・・サブテーブル
３４ａ・・・本体部
３４ｂ・・・端部
３４ｃ・・・凹部
３５・・・連結ブロック
４０（４０Ｌ，４０Ｒ）・・・第１スペーサー部材
４１・・・基台
４２・・・第１テーパー片
４３・・・第２テーパー片
５０（５０Ｌ，５０Ｒ）・・・第２スペーサー部材

Claims (5)

1. いずれか一方が他方に対して移動可能な第１及び第２テーブルに装着した一対の金型間で加工を行うプレス機械であって、
   前記第１テーブルの幅方向の両端部に対向して配置された高さ位置が固定された第１支持部と、
   前記第１テーブルの前記両端部と前記第１支持部の間に配置された高さが可変の第１スペーサー部材と、
   前記第１テーブルを駆動するためのテーブル駆動手段を有し、
   前記第１テーブルの前記両端部の断面二次モーメントをその中央部よりも小さくするための断面二次モーメント調整部が前記両端部に形成されており、
   前記断面二次モーメント調整部は、前記テーブル駆動手段の駆動軸の延長線上に配置されていることを特徴とするプレス機械。
2. いずれか一方が他方に対して移動可能な第１及び第２テーブルに装着した一対の金型間で加工を行うプレス機械であって、
   前記第１テーブルの幅方向の両端部に対向して配置された高さ位置が固定された第１支持部と、
   前記第１テーブルの前記両端部と前記第１支持部の間に配置された高さが可変の第１スペーサー部材を有するプレス機械であって、
   前記第２テーブルは、
   本体部及び両端部を有するメインテーブルと、
   幅方向の中央部で前記メインテーブルに連結され、幅方向の両端部で高さ位置が固定されたサブテーブルを有し、
   前記メインテーブルの前記両端部に対向して配置された高さ位置が固定された第２支持部と、
   前記メインテーブルの前記両端部と前記第２支持部の間に配置された高さが可変の第２スペーサー部材をさらに有し、
   前記第２テーブルは、前記サブテーブルに固定された連結ブロックをさらに有し、
   前記メインテーブルは、前記連結ブロックに嵌合する切欠を有することを特徴とするプレス機械。
3. 前記サブテーブルの断面二次モーメントが前記メインテーブルよりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のプレス機械。
4. 前記第１及び／又は第２スペーサー部材は、上下に積層可能な第１テーパー片と第２テーパー片を有し、
   前記第１テーパー片は、所定方向に向けて漸増する厚さを有し、
   前記第２テーパー片は、前記所定方向に向けて漸減する厚さを有し、
   前記第１及び第２テーパー片の前記所定方向の相対位置が可変であることを特徴とする請求項２又は３に記載のプレス機械。
5. 前記第１及び第２テーパー片の前記所定方向の相対位置を変化させるためのテーパー片駆動手段をさらに有することを特徴とする請求項４に記載のプレス機械。

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