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JP2004058147A - Device for formation by bending - Google Patents

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Publication number
JP2004058147A
JP2004058147A JP2002249740A JP2002249740A JP2004058147A JP 2004058147 A JP2004058147 A JP 2004058147A JP 2002249740 A JP2002249740 A JP 2002249740A JP 2002249740 A JP2002249740 A JP 2002249740A JP 2004058147 A JP2004058147 A JP 2004058147A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cam
punch
angle range
pressure angle
bending
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002249740A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryoichi Omae
大前 良一
Katsunari Nagayoshi
永吉 克成
Tatsuho Saito
斎藤 達保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TS Precision Co Ltd
Original Assignee
Teijin Seiki Precision Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Teijin Seiki Precision Co Ltd filed Critical Teijin Seiki Precision Co Ltd
Priority to JP2002249740A priority Critical patent/JP2004058147A/en
Publication of JP2004058147A publication Critical patent/JP2004058147A/en
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  • Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
  • Press Drives And Press Lines (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for formation by bending, a device capable of accurately and easily adjusting the optimum pressing force of a punch applied to a blank. <P>SOLUTION: In the bending formation device that forms a metallic plate into a prescribed shape by moving a punch along a cam curve, a prescribed rotary angle range for one rotation of cam 200 is at least provided with a first cam pressure angle range 213 and an adjacent second cam pressure angle range 214 which is connected to the first. The increment of operation quantity of the punch 201 is fixed in the range in which the pressure angle of the second cam is smaller than that of the first cam and also in the range of the second cam pressure angle. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、素材にかけるパンチの最適な加圧力を精度良く調整することができる曲げ成形装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、帯状板材の曲げ成形装置は、特開平3−165941号公報に記載されているようにカムによりパンチを作動させ、素材を押し曲げるように構成されている。
このような従来装置における成形装置は、例えば図1に示される如き形状の帯状板材10を加工する場合、図2に示すように金属の帯状板材10をクランプ12とダイ11で固定しパンチ201を図示の如く作動させることで曲げ成形加工を実施する。
【0003】
また、一般に金属の板材に圧力を加え変形を加えた後、前記圧力を解放すると図3に示される如く、圧力を加えた帯状板材10にスプリングバック現象が発生する。したがって、圧力解放前後で板材10の形状が異なる。
そこで、通常、曲げ成形加工では前記スプリングバック現象の発生を見越し、例えば図1の如き45度の曲げた成形品10を得る場合、前記板材を45度以上曲げられるようにパンチ及びダイの形状を設計されたものを使用する。
しかしながら、そのように設計されたパンチ及びダイを用いてもなおスプリングバック現象が生じ、曲げ成形加工結果が所望する角度にならない場合がある。
この原因の多くは、パンチがダイによりその直進運動が妨げられる位置まで移動した後、板材に所定の変形を確実に生ぜしめるのに必要なパンチ加圧力が該板材に加えられていないことにある。
【0004】
このような問題に対し従来、曲げ成形加工を開始する前に、カム曲面に沿って直進運動するパンチの突出量を調整することで曲げ成形加工精度に最も影響するパンチ加圧力の調整を行っていた。
しかしながら、所望する曲げ加工結果を得るまでに熟練の作業者がパンチ突出量の調整作業を行っても、短くて半日、長くて三日程度の時間を要し、曲げ成形装置の稼働率向上を妨げる要因となっていた。
また、そのように調整がなされたカムであっても、メンテナンス等の理由によりカムを装置から一旦取り外した後、再度装置に取りつける場合、カム取り外し前と同じ成形加工結果を得るには、再度半日程度のカム取りつけ調整時間を必要とする。
更には、カム等の変更はなくとも、加工に使用する素材のロットが変わるたびに曲げ成形加工結果が異なることから、その都度カムの取り付け調整を実施する必要がある。
【0005】
この課題を解決するため、従来カムの回転をサーボモータ等で駆動し且つ回転を制御する手段が前記特開平3−165941号公報で提案されている。
そのような提案に従えば、カムの回転量を数値制御で定量的に調整し且つ調整値を再利用することで前記カム調整を容易に再現できるうえ、カムの回転量を自在に設定することが可能であることから、従来の課題であったカム曲面の修正の困難さを解決することができ、且つ同一のカムであっても、カムの回転量及び方向を自在に設定することで異なる製品の曲げ成形加工を容易に実施することが可能となった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記提案ではパンチ作動量(突出量)を如何に制御するかについて、提案がなされているが、如何に精度良く曲げ成形加工を実施するかについて考慮されていない。
例えば、従来技術では、図4に示す如き形状のカム100をサーボモータで回転、且つ制御することで図5に示す如くカムの回転に比例しパンチ作動量101を制御することが可能である。
しかしながら、そのような形状のカム100においては、カムの単位回転角度あたりのパンチ突出増分値が大きいことから、パンチが素材に接触し、素材の押し曲げを開始してから所望の曲げ加工結果を得られる間にパンチにかかる加圧力102が図5に示す如く急激に上昇する特性を持つ。
したがって図5に示すような加圧力特性を持つカム形状では、カム単位回転角度あたりの回転に対する加圧力の増分値が大きいことから、加圧力の調整を行う調整領域が狭い。
そのため、精密な加圧力の調整を実施することが困難となる。
【0007】
また、前記特開平3−165941号公報に記載されているカムの形状では、如何にパンチを作動させるかに重点をおいた設計がなされており、カムの圧力角(すなわち、カムとパンチとの接触点における、パンチを被成形物に対し押し出すカムの押出し角度)について考慮された設計がなされていない。
しかしながら、カム圧力角は、パンチ加圧力にかかわる重要な要素である。
例えば、カム圧力角が大きいカムを使用してパンチの作動を行う場合、パンチに所定の仕事をさせるのに大きい力(最大100KN程度)を必要とする。
【0008】
従って、カム圧力角を極力小さくすることを考慮しないカムを曲げ成形装置に使用した場合、カムを作動する作動源に必要以上に大容量のサーボモータを必要とすることから、結果として消費電力の増加、装置価格の上昇及びそのサイズの増大、モータ慣性の増大による制御性悪化などを招く問題が発生する。
【0009】
【発明の目的】
本発明は、上述した従来の問題点を解決するものであり、前記素材にかけるパンチの最適な加圧力を精度良く且つ容易に調整することができる曲げ成形装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の曲げ成形装置は、カム曲線に従ってパンチを移動させることにより、板状金属を所定の形状に成形する曲げ成形装置において、前記カム一回転の所定回転角度範囲に少なくとも第1のカム圧力角範囲と、これに接続した第2のカム圧力角範囲とを有し、前記第2のカム圧力角が前記第1のカム圧力角より小さく且つ前記第2のカム圧力角範囲で前記パンチの作動量増分値が一定とした構成を有している。
この構成により、本発明の曲げ成形装置は、被加工物への精密な加圧力調整を行うことが実現できる、また、より小容量且つ低慣性のサーボモータを用いることができ、その結果、消費電力の低下、装置価格の低下及びそのサイズの小型化、ならびに制御性の向上を図ることができる。
【0011】
また、上記課題を解決するために、本発明の曲げ成形装置は、カム曲線に従ってパンチを移動させることにより、板状金属を所定の形状に成形する曲げ成形装置において、パンチの作動量の増分値を大きい値から小さい値へ多段階に切り替えて制御することで、曲げ成形加工の加工精度に係わるパンチ加圧力調整を精密に行う構成を有している。
この構成によっても、本発明の曲げ成形装置は、被加工物への精密な加圧力調整を行うことが実現できる。
【0012】
また、上記課題を解決するために、本発明の曲げ成形装置は、前記第1のカム圧力角範囲のカム回転角度範囲とその範囲でのパンチ作動量、ならびに第2のカム圧力角範囲のカム回転角度範囲とその範囲でのパンチ作動量に基づき前記カムの形状が設計されている構成を有している。
この構成により、本発明の曲げ成形装置は、そのカム形状を容易に設計することが実現できる。
【0013】
また、上記課題を解決するために、本発明の曲げ成形装置は、前記第1のカム圧力角範囲で前記パンチの作動量増分値が一定である構成を有している。
この構成により、本発明の曲げ成形装置は、より容易にパンチ作動量を制御することが実現できる。
【0014】
また、上記課題を解決するために、本発明の曲げ成形装置は、サーボモータで前記カムを回転し且つ所望のカム回転角に位置決めする構成を有している。
この構成により、本発明の曲げ成形装置は、所望の回転角にカムを位置決めすることで、パンチの被成形物方向への進出量を容易に調整することが可能となることから、同一のカムであっても様々なワーク加工を実施することが実現できる。
【0015】
【実施例】
以下、本発明に係わる実施例を図1に示される如く帯状板材10を45度押し曲げる曲げ成形加工を例にとり、説明図を交えて説明する。
【0016】
図1に図示される形状の曲げ成形加工を実施するには、例えば図2に示す如く、曲げ成形加工を実施する装置にパンチ201、ダイ11及び帯状板材10を固定するクランプ12等を装備する。
この曲げ成形加工は、ダイ11とクランプ12で帯状板材10を固定し、且つパンチ201を所定の方向に作動させることにより実施する。
【0017】
図6、図7は、曲げ成形加工時に作動するパンチ201とパンチの作動にかかわるカム200の作動原理図であり、以下これについて説明する。
パンチ201は、少なくともパンチのカム接触端202が常にカム200に接触する程度の力をバネ204から受け、また、パンチ201は、カム200の形状に従い、且つそのカムの回転によりガイド203に沿って押し出され、且つバネ204の作用により引き戻される。
また、カム200は、減速機207を介してサーボモータ205により回転され、且つサーボモータ205は、制御器206により駆動制御される。
【0018】
本実施例のカム200は、第1のカム圧力角範囲213と第2のカム圧力角範囲214を持ち、当該第2のカム圧力角が当該第1のカム圧力角より小さく、且つ第2のカム圧力角範囲でパンチの被成形物方向への進出量増分値が一定となるよう構成されている。
ここでカム圧力角とは、前述したように、カムとパンチとの接触点における、法線とパンチの運動方向と、のなす角度のことであり、これを図7で説明すると、カム200とパンチ接触端202との接点を通る接線に直交する法線とパンチ201の軸線と、の交差角度αである。
【0019】
カム200の設計は、図8の如き表を使用し、カムの回転に伴うパンチ押出し量を特定する。
本実施例においては、図8に示すように、カムの回転とパンチ押し出し量との比(パンチ押し出し量/カム回転角度)が第1の所定値(直線208の傾き)である第1のカム圧力角範囲213と、カムの回転とパンチ押し出し量との比が上記第1の所定値より小さい第2の所定値(直線209の傾き)である第2のカム圧力角範囲214とを有している。
このように、直線208と直線209は、それぞれ所定の傾きを有している。
つまり、第1および第2のカム圧力角範囲213、214でのカムの単位角度当たりのパンチ押し出し量がそれぞれ所定値である。
したがって、第1および第2のカム圧力角範囲における当該各カム圧力角もそれぞれほぼ所定値となる。
第1および第2のカム圧力角範囲213、214における、パンチ作動量(押し出し量)210、211並びにそれらに対応するカム回転角度213、214は、次に示す点を考慮し設定する。
【0020】
はじめにパンチ201が曲げ成形加工を完了するために必要な総作動量212と、パンチ201の移動のために使用するカム200の総回転角度範囲215と、を設定する。
次に被成形物へのパンチ加圧力調整を行う第2のカム圧力角範囲内パンチ作動量211とそれに対応するカム回転角度範囲214とを設定する。
なお、第2のカム圧力角範囲214は、パンチの被成形物への加圧力調整を精密に行うことを主たる目的としている。
【0021】
この目的を達成するためには、パンチ加圧力216は、カムの回転に対して急激に上昇することのない特性を持てばよく、例えばカム200の回転角度の増分に対するパンチ突出量を示す直線209の傾きが小さくなるように第2のカム圧力角範囲開始カム回転角度217、第2のカム圧力角範囲終了カム回転角度218、および第2のカム圧力角範囲内パンチ作動量(突出量)211を設定すればよい。
【0022】
また、本実施例では、小容量且つ低慣性のサーボモータを曲げ成形装置に使用することも目的としているが、該サーボモータで曲げ成形加工に必要十分な加圧力を発生させるには、可能な限り第2のカム圧力角範囲214を広く設定し、当該カム圧力角を極力小さくすることが好ましい。
【0023】
次に総作動量212から第2のカム圧力角範囲内パンチ作動量211を差し引いた第1のカム圧力角範囲内パンチ作動量210と、総回転角度範囲215から第2のカム圧力角範囲内カム回転角度範囲214を差し引いた第1のカム圧力角範囲内カム回転角度範囲213とを求める。
なお第1のカム圧力角範囲内パンチ作動量210は、図8に図示されているように直線的に作動量を増分させてもよいが、放物線状または、正弦波状のパターンに沿って増分させてもよい。
【0024】
次に図8に図示されるパンチ作動量とカム回転角度の関係に従い、パンチ201を作動させるカム200の形状を一般的に知られた手作業による手法で設計する。
なお、前記手法とは、カムを任意の角度、例えば5度で分割し、その分割された角度ごとにおけるカム中心からのパンチ201作動量を図8の表から算出し、さらに、分割された角度ごとのパンチ201作動量を図面上にプロットし、該プロットされた点を滑らかにつなぐことでカム200の形状を設計することである。
【0025】
また、前記手法の如く、図面上に点をプロットせず、CAD上でプロットを実施し、さらにプロットされた点をスプライン曲線等で滑らかにつなぐことでカム200の形状を設計してもよい。
【0026】
また、少なくとも第1のカム圧力角範囲内パンチ作動量210、第2のカム圧力角範囲内パンチ作動量211、総作動量212、総回転角度範囲215、第2のカム圧力角範囲開始カム回転角度217、および第2のカム圧力角範囲終了カム回転角度218をコンピュータにデータ入力することでカム200の形状を自動設計してもよい。
【0027】
さらに、設計された前記カムを製作し、図6に図示される少なくともカム200とパンチ201とカムの回転駆動源となるサーボモータ205とサーボモータの回転を制御する制御機器206と減速機207の構成からなる作動機器219に組込み、更に前記作動機器を図10に示される如き曲げ成形装置に装着する。
カム200は、サーボモータ205に連結して回転させてもよいが、好ましくは、減速機207を介し連結することで、加圧力調整の分解能を更に上げ、且つより小さな容量のサーボモータで曲げ成形加工に必要十分なカム作動力を発生させてもよい。
【0028】
また、サーボモータ205と制御器206でカム200の回転角を制御することにより、例えば図9に図示する如く、同一のカムであっても加圧力を調整するカム200のカム回転角度上限値220を様々に変更することで、異なる形状のワークを生産することも可能となる。
【0029】
また、図11に示すようにカム405の回転開始基準400である0度を境にカム単位回転あたりのパンチ押し出し量(パンチ押し出し量/カム回転角度)を例えば4つ(4つの直線401、402、403、404で表される)、すなわち4つのカム圧力角範囲を設定し、且つそれに対応するように図12に示すカム405を設計及び製作し、そのカム405を正転、逆転するサーボモータと制御機器とを組み合わせることで、1枚のカムであってもより多彩な製品形状の加工ができるようにしてもよい。
【0030】
次に図8に示すパンチ作動パターンに従い、図2に図示する動作でワーク10に曲げ成形加工を行う前に実施するワーク10への加圧力調整の実施例を説明する。
加圧力調整は、はじめにカム200を第2のカム圧力角範囲214の開始位置として設定する第2のカム圧力角範囲開始カム回転角度217まで回転することで、図2に図示される如き帯状板材(ワーク)10の押し曲げを実施する。
続いて、特に図示しないが一般的に使用される手動パルス発生器または数値入力機器等の外部入力機器からサーボモータ制御器206に回転量のデータを入力することでカム200を更に回転させる。
カム200の回転に従い、パンチ201は、ダイ11により作動(突出)を妨げられる位置まで移動し、且つ更にカム200を回転させることで所望の曲げ成形加工結果を得るに必要と想定される加圧力を帯状板材10に加える。
【0031】
次に一旦加圧力を解放し、帯状板材10の曲げ成形加工結果を検査する。
前記検査は、ノギス等の計測機器を使用し人手により検査を行ってもよいが画像処理機器とコンピュータとソフトウェアを組み合わせて、自動的に計測し、且つ検査を行ってもよい。
【0032】
前記検査の結果、帯状板材10が所望する角度に曲げられていない場合は、パンチ201にかける加圧力を増加するべく、カム200を更に回転するようサーボモータ制御器206に回転量のデータを入力し、また帯状板材10が所望する角度以上に曲げられている場合は、加圧力を減少させるためカム200の回転角度を減らすようにサーボモータ制御器206に回転量のデータを入力する。
帯状板材10の曲げ成形加工が所望する結果を得られるまで以上の作業を繰り返し実施し、且つ最終的に得られたカム200の回転角度をサーボモータ制御器206に記憶し、且つカム200が常に記憶された前記回転角度まで回転する指令値をサーボモータに発するソフトウェアを適用することで所望の加工精度を満たす曲げ成形加工を安定的に実施する。
【0033】
前記繰り返し作業は、人手により実施してもよいが、好ましくは前記画像処理機器等とソフトウェアを組み合わせて、自動的に実施してもよい。
また前記繰り返し作業により所定のカム回転角度を求めるのではなく、所望の少なくとも曲げ加工形状、帯状板材10の材質、パンチ及びダイの形状、第1及び第2のカム圧力角範囲で設定されるパンチ作動量、およびカム回転角度範囲からカム200の所望回転角度を推定し、サーボモータ制御器206に回転角度を設定してもよく、さらには、前記回転角度の推定をコンピュータとソフトウェアを組み合わせて実施してもよい。
【0034】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、素材にかけるパンチの最適な加圧力を精度良く且つ容易に調整可能な曲げ成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】帯状板材の曲げ成形加工で得られる成形品の一例である。
【図2】帯状板材の曲げ成形加工動作の説明図である。
【図3】スプリングバック現象の説明図である。
【図4】従来の曲げ成形装置に用いられていたカム形状の一例である。
【図5】図4記載のカムとサーボモータを組み合わせてパンチを作動させた時のカム回転角度に対するパンチ作動量とパンチが帯状板材にかける加圧力変化の説明図である。
【図6】パンチの作動原理の簡単な説明図である。
【図7】パンチの作動原理の簡単な別の説明図である。
【図8】実施例におけるカム圧力角範囲の設定例である。
【図9】実施例における加圧力調整位置に相当するカム回転角度の設定例である。
【図10】実施例における曲げ成形装置の構成例である。
【図11】実施例における2つ以上のカム圧力角範囲の設定例である。
【図12】実施例における2つ以上のカム圧力角範囲を持つカムの形状例である。
【符号の説明】
10   帯状板材(ワーク)
11   ダイ
12   クランプ
100、200、405  カム
201  パンチ
205  サーボモータ
206  サーボモータ制御器
207  減速機
213  第1のカム圧力角範囲
214  第2のカム圧力角範囲
210  第1のカム圧力角範囲内パンチ作動量
211  第2のカム圧力角範囲内パンチ作動量
212  総作動量
215  総回転角度範囲
216  パンチ加圧力
401  第1のカム圧力角範囲のパンチ突出変化量を示す。
402  第2のカム圧力角範囲のパンチ突出変化量を示す。
403  第3のカム圧力角範囲のパンチ突出変化量を示す。
404  第4のカム圧力角範囲のパンチ突出変化量を示す。
[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a bending apparatus capable of accurately adjusting an optimal pressing force of a punch applied to a material.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a belt-shaped plate material bending apparatus is configured to operate a punch by a cam to push and bend a material as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-165941.
In the case of processing a strip 10 having a shape as shown in FIG. 1, for example, the forming apparatus in such a conventional apparatus fixes a metal strip 10 with a clamp 12 and a die 11 and fixes a punch 201 as shown in FIG. The bending process is performed by operating as shown.
[0003]
In general, when a pressure is released after a metal plate is deformed by applying a pressure to the metal plate, a springback phenomenon occurs in the band-shaped plate 10 to which the pressure is applied as shown in FIG. Therefore, the shape of the plate material 10 differs before and after the pressure is released.
Therefore, in general, in the bending process, the occurrence of the springback phenomenon is anticipated. For example, when a molded product 10 bent at 45 degrees as shown in FIG. 1 is obtained, the shapes of the punch and the die are set so that the plate material can be bent by 45 degrees or more. Use the designed one.
However, even when a punch and a die designed in such a manner are used, a spring-back phenomenon still occurs, and the bending result may not be a desired angle.
This is often due to the fact that, after the punch has been moved to a position where its linear movement is impeded by the die, the punching force necessary to reliably cause the plate to undergo a predetermined deformation is not applied to the plate. .
[0004]
Conventionally, in order to solve such a problem, before starting the bending process, the punch pressure, which most affects the bending process accuracy, is adjusted by adjusting the protrusion amount of the punch that moves linearly along the cam curved surface. Was.
However, even if a skilled worker adjusts the amount of punch protrusion until a desired bending result is obtained, it takes a short time of about half a day and a long time of about three days to improve the operation rate of the bending apparatus. It was a hindrance factor.
In addition, even if the cam is adjusted in this way, if the cam is once removed from the device for maintenance or other reasons, and then re-installed in the device, it takes another half day to obtain the same molding result as before the cam was removed. It requires a certain amount of cam mounting adjustment time.
Further, even if there is no change in the cam or the like, the result of the bending process is different each time the lot of the material used for the process is changed. Therefore, it is necessary to adjust the mounting of the cam each time.
[0005]
In order to solve this problem, a means for driving the rotation of a cam by a servomotor or the like and controlling the rotation has been proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-165941.
According to such a proposal, it is possible to easily reproduce the cam adjustment by quantitatively adjusting the rotation amount of the cam by numerical control and reuse the adjustment value, and to freely set the rotation amount of the cam. Is possible, it is possible to solve the difficulty of correcting the curved surface of the cam, which is a conventional problem, and even if the same cam is used, the cam rotation amount and the direction can be freely set to differ. It has become possible to easily carry out bending processing of products.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned proposal, although how to control the punch operation amount (projection amount) is proposed, it does not take into consideration how to perform the bending process with high accuracy.
For example, in the prior art, by rotating and controlling a cam 100 having a shape as shown in FIG. 4 with a servomotor, it is possible to control a punch operation amount 101 in proportion to the rotation of the cam as shown in FIG.
However, in the cam 100 having such a shape, since the punch protrusion increment value per unit rotation angle of the cam is large, the punch comes into contact with the material, and the desired bending result is obtained after the pressing and bending of the material is started. The pressure 102 applied to the punch while it is obtained has a characteristic of rapidly increasing as shown in FIG.
Therefore, in the cam shape having the pressing force characteristic as shown in FIG. 5, since the increment value of the pressing force with respect to the rotation per cam unit rotation angle is large, the adjustment region for adjusting the pressing force is narrow.
Therefore, it is difficult to precisely adjust the pressing force.
[0007]
Further, in the shape of the cam described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-165941, the design is made with emphasis on how to operate the punch, and the pressure angle of the cam (that is, the pressure between the cam and the punch) is determined. At the contact point, no design has been made that takes into account the cam push-out angle that pushes the punch against the workpiece.
However, the cam pressure angle is an important factor related to the punch pressure.
For example, when performing a punch operation using a cam having a large cam pressure angle, a large force (up to about 100 KN) is required to cause the punch to perform a predetermined work.
[0008]
Therefore, when a cam that does not consider minimizing the cam pressure angle is used in a bending apparatus, a servo motor having an unnecessarily large capacity is required for an operation source for operating the cam, and as a result, power consumption is reduced. This causes problems such as an increase in the price, an increase in the price of the device, an increase in its size, and a deterioration in controllability due to an increase in the motor inertia.
[0009]
[Object of the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a bending apparatus capable of accurately and easily adjusting an optimum pressing force of a punch applied to a material.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, a bending apparatus of the present invention is a bending apparatus for forming a sheet metal into a predetermined shape by moving a punch according to a cam curve. Has at least a first cam pressure angle range and a second cam pressure angle range connected thereto, wherein the second cam pressure angle is smaller than the first cam pressure angle and the second cam pressure angle is smaller than the first cam pressure angle. The operation amount increment of the punch is constant in the pressure angle range.
With this configuration, the bending apparatus of the present invention can realize precise adjustment of the pressure applied to the workpiece, and can use a smaller capacity and lower inertia servomotor. It is possible to reduce the power, reduce the price of the device, reduce the size of the device, and improve controllability.
[0011]
According to another aspect of the present invention, there is provided a bending apparatus for forming a sheet metal into a predetermined shape by moving a punch in accordance with a cam curve. Is controlled in a multi-step manner from a large value to a small value to control the punch pressure accurately relating to the processing accuracy of the bending process.
Even with this configuration, the bending apparatus of the present invention can realize precise adjustment of the pressure applied to the workpiece.
[0012]
According to another aspect of the present invention, there is provided a bending apparatus including a cam rotation angle range in the first cam pressure angle range, a punch operation amount in the cam rotation angle range, and a cam rotation angle range in the second cam pressure angle range. The shape of the cam is designed based on the rotation angle range and the amount of punch operation in that range.
With this configuration, it is possible to easily design the cam shape of the bending apparatus of the present invention.
[0013]
Further, in order to solve the above-mentioned problem, the bending apparatus according to the present invention has a configuration in which the operation amount increment of the punch is constant in the first cam pressure angle range.
With this configuration, the bending apparatus of the present invention can more easily control the punch operation amount.
[0014]
Further, in order to solve the above problems, a bending apparatus of the present invention has a configuration in which the cam is rotated by a servomotor and positioned at a desired cam rotation angle.
According to this configuration, the bending apparatus of the present invention can easily adjust the amount of advance of the punch in the direction of the workpiece by positioning the cam at a desired rotation angle, and therefore, the same cam can be used. However, it is possible to implement various types of workpiece processing.
[0015]
【Example】
Hereinafter, an embodiment according to the present invention will be described with reference to an explanatory diagram, taking as an example a bending forming process of pressing and bending a band-shaped plate material 45 as shown in FIG.
[0016]
In order to carry out the bending process of the shape shown in FIG. 1, for example, as shown in FIG. 2, a device for performing the bending process is equipped with a punch 201, a die 11, a clamp 12 for fixing the strip-shaped plate material 10, and the like. .
This bending process is performed by fixing the band-shaped plate material 10 with the die 11 and the clamp 12 and operating the punch 201 in a predetermined direction.
[0017]
6 and 7 are operation principle diagrams of the punch 201 that operates at the time of the bending process and the cam 200 related to the operation of the punch, which will be described below.
The punch 201 receives at least a force from the spring 204 such that the cam contact end 202 of the punch always contacts the cam 200, and the punch 201 follows the shape of the cam 200 and rotates along the guide 203 by the rotation of the cam. It is pushed out and pulled back by the action of the spring 204.
The cam 200 is rotated by a servomotor 205 via a speed reducer 207, and the servomotor 205 is drive-controlled by a controller 206.
[0018]
The cam 200 of the present embodiment has a first cam pressure angle range 213 and a second cam pressure angle range 214, the second cam pressure angle is smaller than the first cam pressure angle, and the second cam pressure angle is smaller than the first cam pressure angle. The configuration is such that the amount of increase in the amount of advance of the punch in the direction of the workpiece is constant within the cam pressure angle range.
Here, the cam pressure angle is, as described above, an angle between the normal line and the movement direction of the punch at the contact point between the cam and the punch. The intersection angle α between a normal line perpendicular to a tangent passing through the contact point with the punch contact end 202 and the axis of the punch 201.
[0019]
The design of the cam 200 uses a table as shown in FIG. 8 and specifies the punch extrusion amount accompanying the rotation of the cam.
In the present embodiment, as shown in FIG. 8, the first cam (the ratio of the cam rotation to the punch extrusion amount (punch extrusion amount / cam rotation angle)) is a first predetermined value (inclination of the straight line 208). It has a pressure angle range 213 and a second cam pressure angle range 214 in which the ratio between the rotation of the cam and the amount of punching out is a second predetermined value (slope of the straight line 209) smaller than the first predetermined value. ing.
Thus, the straight line 208 and the straight line 209 each have a predetermined inclination.
That is, in the first and second cam pressure angle ranges 213 and 214, the punch pushing amount per unit angle of the cam is a predetermined value.
Therefore, each of the cam pressure angles in the first and second cam pressure angle ranges also becomes substantially a predetermined value.
In the first and second cam pressure angle ranges 213 and 214, the punch operation amounts (extrusion amounts) 210 and 211 and the corresponding cam rotation angles 213 and 214 are set in consideration of the following points.
[0020]
First, a total operation amount 212 required for the punch 201 to complete the bending processing and a total rotation angle range 215 of the cam 200 used for moving the punch 201 are set.
Next, a punch operation amount 211 within the second cam pressure angle range for adjusting the pressing force of the workpiece and a corresponding cam rotation angle range 214 are set.
The second cam pressure angle range 214 is mainly intended to precisely adjust the pressing force of the punch to the molding object.
[0021]
In order to achieve this object, the punch pressure 216 only needs to have a characteristic that does not rise sharply with the rotation of the cam. For example, a straight line 209 indicating the amount of punch protrusion with respect to the increment of the rotation angle of the cam 200 The second cam pressure angle range start cam rotation angle 217, the second cam pressure angle range end cam rotation angle 218, and the punch actuation amount (projection amount) 211 within the second cam pressure angle range so that the inclination of the second cam pressure angle range becomes smaller. Should be set.
[0022]
Further, in this embodiment, the purpose is to use a servomotor having a small capacity and a low inertia in the bending apparatus. However, in order to generate a necessary and sufficient pressing force for the bending processing by the servomotor, it is possible to use the servomotor. It is preferable to set the second cam pressure angle range 214 as wide as possible, and to minimize the cam pressure angle.
[0023]
Next, the punch operation amount 210 within the first cam pressure angle range obtained by subtracting the punch operation amount 211 within the second cam pressure angle range from the total operation amount 212, and the punch operation amount 210 within the second cam pressure angle range from the total rotation angle range 215. A cam rotation angle range 213 within the first cam pressure angle range obtained by subtracting the cam rotation angle range 214 is obtained.
The first cam pressure angle range punch operation amount 210 may be increased linearly as shown in FIG. 8, but may be increased along a parabolic or sinusoidal pattern. You may.
[0024]
Next, according to the relationship between the amount of punch operation and the cam rotation angle shown in FIG. 8, the shape of the cam 200 for operating the punch 201 is designed by a generally known manual method.
Note that the above-mentioned method is to divide the cam into arbitrary angles, for example, 5 degrees, calculate the amount of operation of the punch 201 from the center of the cam at each of the divided angles from the table in FIG. That is, the shape of the cam 200 is designed by plotting the amount of operation of the punch 201 for each of the points on the drawing and connecting the plotted points smoothly.
[0025]
Further, as in the above-described method, the shape of the cam 200 may be designed by performing plotting on CAD without plotting points on the drawing and connecting the plotted points smoothly with a spline curve or the like.
[0026]
In addition, at least the first cam pressure angle range punch operation amount 210, the second cam pressure angle range punch operation amount 211, the total operation amount 212, the total rotation angle range 215, and the second cam pressure angle range start cam rotation The shape of the cam 200 may be automatically designed by inputting the angle 217 and the end cam rotation angle 218 of the second cam pressure angle range into a computer.
[0027]
Further, the designed cam is manufactured, and at least a cam 200, a punch 201, a servo motor 205 serving as a rotation drive source of the cam, a control device 206 for controlling the rotation of the servo motor, and a speed reducer 207 shown in FIG. It is incorporated into the operating device 219 having the above configuration, and the operating device is further mounted on a bending apparatus as shown in FIG.
The cam 200 may be connected to the servomotor 205 for rotation, but preferably, connected via a speed reducer 207 to further increase the resolution of the pressing force adjustment and to bend with a smaller capacity servomotor. A cam operating force sufficient for processing may be generated.
[0028]
Further, by controlling the rotation angle of the cam 200 by the servo motor 205 and the controller 206, for example, as shown in FIG. By variously changing, it is also possible to produce works having different shapes.
[0029]
Further, as shown in FIG. 11, a punching amount per unit cam rotation (punching amount / cam rotation angle) is set to, for example, four (four straight lines 401 and 402) at 0 ° which is the rotation start reference 400 of the cam 405. , 403, and 404), ie, a cam motor 405 shown in FIG. 12 is designed and manufactured to set four ranges of cam pressure angles, and the cam 405 is rotated forward and backward. By combining the control device with the control device, it is possible to process a wider variety of product shapes with a single cam.
[0030]
Next, a description will be given of an embodiment of the adjustment of the pressure applied to the work 10 performed before the work 10 is bent by the operation shown in FIG. 2 according to the punch operation pattern shown in FIG.
The pressing force adjustment is performed by first rotating the cam 200 to the second cam pressure angle range start cam rotation angle 217 which is set as the start position of the second cam pressure angle range 214, thereby obtaining a belt-shaped plate member as shown in FIG. (Work) 10 is pressed and bent.
Subsequently, the cam 200 is further rotated by inputting rotation amount data to the servo motor controller 206 from an external input device such as a generally used manual pulse generator or a numerical input device (not shown).
According to the rotation of the cam 200, the punch 201 moves to a position where the operation (projection) is hindered by the die 11, and the pressing force assumed to be necessary to obtain a desired bending process result by further rotating the cam 200. Is added to the belt-shaped plate material 10.
[0031]
Next, the pressure is once released, and the result of the bending of the band-shaped plate 10 is inspected.
The inspection may be performed manually using a measuring instrument such as a caliper, or may be automatically measured and inspected by combining an image processing apparatus, a computer, and software.
[0032]
As a result of the inspection, when the strip-shaped plate member 10 is not bent to a desired angle, the rotation amount data is input to the servo motor controller 206 so as to further rotate the cam 200 in order to increase the pressing force applied to the punch 201. If the belt-shaped plate member 10 is bent to a desired angle or more, the data of the rotation amount is input to the servo motor controller 206 so as to reduce the rotation angle of the cam 200 in order to reduce the pressing force.
The above operation is repeatedly performed until the desired result is obtained by bending the band-shaped plate material 10, and the finally obtained rotation angle of the cam 200 is stored in the servo motor controller 206, and the cam 200 is always By applying software for issuing a stored command value to the servomotor to rotate to the rotation angle to the servomotor, a bending process that satisfies a desired processing accuracy is stably performed.
[0033]
The repetitive work may be performed manually, but preferably may be performed automatically by combining the image processing device or the like with software.
Further, instead of obtaining a predetermined cam rotation angle by the above-mentioned repetitive operation, a punch set in a desired at least bent shape, the material of the band-shaped plate material 10, the shape of the punch and the die, and the first and second cam pressure angle ranges. The desired rotation angle of the cam 200 may be estimated from the operation amount and the cam rotation angle range, and the rotation angle may be set in the servo motor controller 206. Further, the estimation of the rotation angle is performed by combining a computer and software. May be.
[0034]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a bending apparatus capable of accurately and easily adjusting an optimum pressing force of a punch applied to a material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an example of a molded product obtained by bending a band-shaped plate material.
FIG. 2 is an explanatory view of a bending operation of a band-shaped plate material.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a springback phenomenon.
FIG. 4 is an example of a cam shape used in a conventional bending apparatus.
FIG. 5 is an explanatory diagram of a punch operation amount with respect to a cam rotation angle and a change in a pressing force applied to a strip-shaped plate material with respect to a cam rotation angle when a punch is operated by combining the cam and the servo motor shown in FIG.
FIG. 6 is a simple explanatory view of the operating principle of the punch.
FIG. 7 is another simple explanatory view of the operating principle of the punch.
FIG. 8 is a setting example of a cam pressure angle range in the embodiment.
FIG. 9 is a setting example of a cam rotation angle corresponding to a pressing force adjustment position in the embodiment.
FIG. 10 is a configuration example of a bending apparatus in an embodiment.
FIG. 11 is a setting example of two or more cam pressure angle ranges in the embodiment.
FIG. 12 is an example of a cam shape having two or more cam pressure angle ranges in the embodiment.
[Explanation of symbols]
10 Strip-shaped plate (work)
11 Die 12 Clamp 100, 200, 405 Cam 201 Punch 205 Servo motor 206 Servo motor controller 207 Reduction gear 213 First cam pressure angle range 214 Second cam pressure angle range 210 Punch operation within first cam pressure angle range Amount 211 Punch operation amount 212 within second cam pressure angle range 212 Total operation amount 215 Total rotation angle range 216 Punch pressure 401 Indicates the amount of change in punch protrusion in the first cam pressure angle range.
402 shows the amount of change in punch protrusion in the second cam pressure angle range.
403 shows the amount of change in punch protrusion in the third cam pressure angle range.
404 shows the amount of change in punch protrusion in the fourth cam pressure angle range.

Claims (5)

カム曲線に従ってパンチを移動させることにより、板状金属を所定の形状に成形する曲げ成形装置において、前記カム一回転の所定回転角度範囲に少なくとも第1のカム圧力角範囲と、これに接続した第2のカム圧力角範囲とを有し、前記第2のカム圧力角が前記第1のカム圧力角より小さく且つ前記第2のカム圧力角範囲で前記パンチの作動量増分値が一定であることを特徴とする曲げ成形装置。In a bending apparatus for forming a sheet metal into a predetermined shape by moving a punch in accordance with a cam curve, at least a first cam pressure angle range and a first cam pressure angle range connected to the predetermined rotation angle range of one rotation of the cam. A second cam pressure angle range, wherein the second cam pressure angle is smaller than the first cam pressure angle, and the punch operation amount increment is constant in the second cam pressure angle range. A bending apparatus. カム曲線に従ってパンチを移動させることにより、板状金属を所定の形状に成形する曲げ成形装置において、パンチの作動量の増分値を大きい値から小さい値へ多段階に切り替えて制御することで、曲げ成形加工の加工精度に係わるパンチ加圧力調整を精密に行うことを特徴とする曲げ成形装置。In a bending machine for forming a sheet metal into a predetermined shape by moving a punch in accordance with a cam curve, the bending is performed by controlling the increment of the amount of operation of the punch from a large value to a small value in multiple steps and controlling the increment. A bending apparatus characterized by precisely performing a punching pressure adjustment relating to a processing accuracy of a forming process. 前記第1のカム圧力角範囲のカム回転角度範囲とその範囲でのパンチ作動量、ならびに前記第2のカム圧力角範囲のカム回転角度範囲とその範囲でのパンチ作動量に基づき前記カムの形状が設計されていることを特徴とする請求項1記載の曲げ成形装置。The cam shape based on the cam rotation angle range of the first cam pressure angle range and the amount of punch operation in the range, and the cam rotation angle range of the second cam pressure angle range and the amount of punch operation in the range The bending apparatus according to claim 1, wherein is designed. 前記第1のカム圧力角範囲で前記パンチの作動量増分値が一定であることを特徴とする請求項1記載の曲げ成形装置。2. The bending apparatus according to claim 1, wherein the operation amount increment of the punch is constant in the first cam pressure angle range. サーボモータで前記カムを回転し且つ所望のカム回転角に位置決めすることを特徴とする請求項1記載の曲げ成形装置。2. The bending apparatus according to claim 1, wherein the cam is rotated by a servomotor and positioned at a desired cam rotation angle.
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