JP6157195B2 - プレート状のワークピースに成形部を形成するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、工作機械のワークピース支持台上に位置しかつ該ワークピース支持台に対して相対的に運動可能なプレート状のワークピース、特に金属薄板の一区分に、下方に向けられた成形部を形成するための方法に関する。

プレート状のワークピース、特に金属薄板から成る構成部材の製造時には、金属薄板表面の両側に特殊な外側輪郭と成形部とを有する必要がある構成部材が製造されなければならないという問題が存在している。

このような構成部材を製造するための方法は公知である。この公知の方法では、部材が連続複合工具を介して製造される。しかしながら、このような連続複合工具は臨機応変ではなく、より少ない個数またはロットサイズに対して経済的ではない。

別の可能性は、まず、構成部材の輪郭を打ち抜き、これに続いて、所要の成形部を形成することにある。このためには、構成部材の手間のかかるハンドリングが必要となるので、この過程も多大な手間に結び付けられている。

このような構成部材を経済的に製造するためには、打抜き機械または複合型の打抜き・レーザ機械での製造が有利である。しかしながら、成形によって下向きに製作された、特に開いたかつ／またはきめ細かい精巧な成形部の場合には、この成形部が、打抜き機械または打抜き・レーザ機械のワークピース支持台にわたる金属薄板の運動に際してワークピース支持台との衝突によって変形させられて、構成部材が使用不可となってしまうという問題がある。

したがって、本発明の課題は、前述した問題が解決される方法、特にワークピースの下側の方向への成形部を備えた構成部材の経済的でプロセス安全な製造が確保される方法を提供することである。

この課題を解決するために本発明に係る方法によれば、折曲げステップにおいて、ワークピースの前記区分を折り曲げ、その際には、折り曲げられるワークピース区分が、複数の辺を有していて、ワークピースの、ワークピース支持台上に位置する残存区分に結合されている辺でのみ折り曲げられるようになっており、これによって、折り曲げられたワークピース区分が、残存区分に対して、設定された角度だけ起こされており、成形ステップにおいて、折り曲げられたワークピース区分を、該折り曲げられたワークピース区分に対して相対的に下方に向けられた成形部に成形する。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、前記方法が、折曲げのステップ前に、折り曲げられるワークピース区分の外側輪郭を、折曲げステップにおいて折り曲げられない辺で残存区分から分離するステップを有している。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、折り曲げられたワークピース区分を成形ステップ後に切離しステップにおいて残存区分から分離する。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、成形ステップをただ１回のストロークで行う。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、成形のために、下側の工具ホルダを上方に運動させ、上側の工具ホルダを下方に運動させる。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、成形のために、上側の工具ホルダを下方に運動させ、下側の工具ホルダを不動に固定する。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、折曲げステップ前に、工作機械の工具ホルダに折曲げ工具を取り付け、成形ステップ前に、工具ホルダに、折曲げ工具と異なる成形工具を取り付ける。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、残存区分からの折り曲げられるワークピース区分の外側輪郭の分離を、折り曲げられない辺において打抜きによって行う。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、残存区分からの折り曲げられるワークピース区分の外側輪郭の分離を、折り曲げられない辺においてレーザ切断によって行う。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、残存区分からの折り曲げられたワークピース区分の切離しを打抜きによって行う。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、残存区分からの折り曲げられたワークピース区分の切離しをレーザ切断によって行う。

本発明に係る方法の有利な態様によれば、残存区分からの折り曲げられたワークピース区分の切離しを、ミクロジョイントを形成して行う。

本発明に係る方法によって、下方に向けられた成形部を備えた構成部材を経済的にかつプロセス安全に製造することができる。

工作機械の１つの実施の形態としての打抜き機械を示す図である。 １つのワークピースの複数の加工ステップを側方から見た概略図である。 三辺で分離されたワークピース区分を備えたワークピースを斜め上方から見た概略図である。 起こされたワークピース区分を備えた図３のワークピースの概略図である。 下方に向けられた成形部と、起こされたワークピース区分と残存区分との間に設けられたミクロジョイントとを備えた図３のワークピースの概略図である。

以下に、本発明を実施するための形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、プレート状のワークピースを切断しかつ／または成形（成型あるいは変形加工とも呼ばれる）するための工作機械１に対する一例が示してある。この工作機械１は、本実施の形態では打抜き機械であるが、択一的には、たとえば打抜き／レーザ切断機械であってもよい。工作機械１はＣ形フレーム２を有している。このＣ形フレーム２には、機械テーブル３として形成されたワークピース支持台３が設けられている。このワークピース支持台３は、金属薄板４の形の加工すべきワークピースを支承するために働く。ワークピース支持台３の上面は、加工すべき金属薄板４のための水平な支持平面５として働く。この支持平面５は、図１に示した座標系におけるｘｙ平面に対して平行に延びている。機械テーブル３の支持平面５では、緊締トング７を介して挟持された金属薄板４が、ワークピース運動装置６によって運動可能である。

Ｃ形フレーム２の上側の枠辺部の前方の端部には、上側の工具ホルダ８が配置されている。この上側の工具ホルダ８には、工具パンチ９が取り付けられている。さらに、Ｃ形フレーム２の下側の枠辺部の前方の端部には、下側の工具ホルダ１０が設けられている。この下側の工具ホルダ１０には、工具ダイ１１が取り付けられている。工具パンチ９と工具ダイ１１とは、金属薄板４を分離加工しかつ／または成形加工するための工具１２を成している。

パンチ駆動装置１３とダイ駆動装置１４とが、それぞれ工作機械１のリニア駆動装置の形の駆動ユニットを成している。パンチ駆動装置１３によって、上側の工具ホルダ８と、この上側の工具ホルダ８に取り付けられた工具パンチ９とが、ストローク軸線１５に沿って機械テーブル３に対して昇降可能となる。ダイ駆動装置１４によって、下側の工具ホルダ１０と、この下側の工具ホルダ１０に取り付けられた工具ダイ１１とが、ストローク軸線１５に沿って機械テーブル３に対して昇降可能となる。さらに、上側の工具ホルダ８と下側の工具ホルダ１０とは、回転駆動装置（図示せず）によって、ストローク軸線１５に合致した工具回転軸線１６を中心として回動可能であり、あらゆる角度が調整可能となる。

ワークピース運動装置６には、別の工具１２を備えた工具マガジン１７が設けられている。この工具マガジン１７に設けられた工具１２は、それぞれ工具カセット１８によって保持され、必要に応じて、金属薄板４の加工のために、上側の工具ホルダ８もしくは下側の工具ホルダ１０に取付け可能となる。金属薄板４の加工のためには、また、工具交換時には、工作機械１の駆動装置が制御ユニット２１によって制御される。この制御ユニット２１は、プログラムデータおよび工具データを記憶するための記憶装置１９と、上側の工具ホルダ８と下側の工具ホルダ１０との上昇運動、下降運動および回転運動を制御するだけでなく、記憶されたデータを基にしてワークピース運動装置６も制御するための制御装置２０とを有している。

図２には、支持平面５（図１参照）に位置する金属薄板４に対する複数の加工ステップを側方から見た概略図が示してある。

図２Ａには、加工前の金属薄板４が示してある。この金属薄板４は、工作機械１の、図２には示していない機械テーブル３上に位置していて、ワークピース運動装置６によって運動させられ、これによって、金属薄板４の加工すべき範囲が、工作機械１（図１参照）の上側の工具ホルダ８と下側の工具ホルダ１０との範囲内に位置している。

図２Ｂには、工作機械１（図１参照）の上側の工具ホルダ８に取り付けられた上側の折曲げ工具２５と、工作機械１の下側の工具ホルダ１０に取り付けられた下側の折曲げ工具２６とから成る折曲げ工具がどのように使用されるのかが示してある。上側の折曲げ工具２５が下方に走行させられ、下側の折曲げ工具２６が上方に走行させられ、これによって、折曲げステップが実施される。上側の折曲げ工具２５と下側の折曲げ工具２６との運動によって、金属薄板４の一区分が、設定された角度αだけ上向きに折り曲げられ、これによって、金属薄板４の残存区分２３に対して折り曲げられたワークピース区分２２が形成され、この折り曲げられたワークピース区分２２が残存区分２３に対して起こされている。角度αは、本実施の形態では４５°であるが、択一的には、形成すべき下方に向けられた成形部に相応して設定されてよく、これによって、この下方に向けられた成形部が機械テーブル３に衝突しないようになっている。

択一的な実施の形態では、下側の工具ホルダ１０に下側の折曲げ工具２６が取り付けられていて、この下側の工具ホルダ１０または下側の折曲げ工具２６が、上向きに予荷重が加えられたばね弾性的なノックアウトを備えている。このばね弾性的なノックアウトは下側の折曲げ工具２６を取り囲んでいる。この下側の折曲げ工具２６は、金属薄板４の支持平面５を越えて突出するように下側の工具ホルダ１０に取り付けられている。ばね弾性的なノックアウトは、その一番上側の位置において下側の折曲げ工具２６を越えて張り出しかつ金属薄板４を上向きに支持平面５の上方へ押し上げるように配置されている。したがって、金属薄板４が、ワークピース運動装置６による運動時には、ばね弾性的なノックアウト上で滑動して、下側の折曲げ工具２６に接触しないので、金属薄板４が下側の折曲げ工具２６によって損傷されないようになっている。

成形のためには、上側の折曲げ工具２５が上側の工具ホルダ８によって下方に走行させられ、金属薄板４が、ばね弾性的なノックアウトの予荷重力に抗して下方に押圧される。このとき、下側の工具ホルダ１０ひいては下側の折曲げ工具２６は不動に固定されている。上側の折曲げ工具２５と下側の折曲げ工具２６との相対運動によって、金属薄板４の当該区分が、設定された角度αだけ上方に折り曲げられ、これによって、金属薄板４の残存区分２３に対して折り曲げられたワークピース区分２２が形成され、この折り曲げられたワークピース区分２２が残存区分２３に対して起こされている。角度αは、この実施の形態でも４５°であるが、択一的には、形成すべき下方に向けられた成形部に相応して設定されてよく、これによって、この下方に向けられた成形部が機械テーブル３またはばね弾性的なノックアウトに衝突しないようになっている。

図２Ｃには、本発明に係る方法の後続のステップとしての成形ステップが示してある。この成形ステップでは、上側の工具ホルダ８に付け換えられた上側の成形工具２７と、下側の工具ホルダ１０に付け換えられた下側の成形工具２８とから成る成形工具が使用される。上側の成形工具２７が下方に走行させられ、下側の成形工具２８が上方に走行させられ、これによって、折り曲げられたワークピース区分２２に対して下方に向けられた成形部２４が、ただ１回のストロークで形成される。択一的には、場合により、別の成形工具によって複数回のストロークも実施される。折り曲げられるワークピース区分２２が起こされる角度αは、下方に向けられた成形部２４が機械テーブル３（図１参照）に接触しないような量に設定されているので、成形によって下向きに製作された、特に開いたかつ／またはきめ細かい精巧な成形部の場合に、構成部材が、機械テーブル３にわたる金属薄板４の運動に際して機械テーブル３との衝突によって変形させられて、使用不可となることは阻止される。

図２Ｄには、選択的な後続の加工ステップとしての切離しステップが示してある。この切離しステップでは、下方に向けられた成形部２４を備えた折り曲げられたワークピース区分２２が、金属薄板４の残存区分２３から切り離される。このためには、上側の工具ホルダ８に分離パンチ２９が付け換えられ、下側の工具ホルダ１０に、分離パンチ２９に対応するダイが付け換えられる。分離パンチ２９が下方に走行させられ、折り曲げられたワークピース区分２２が縁曲げ部で切り離される。択一的には、切離しが縁曲げ部の側方で行われてもよい。

図２には、本発明に係る方法の個々の加工ステップが概略的に示してある。本発明に係る方法は、たとえば、金属薄板ストリップから切り離された折り曲げられたワークピース区分２２から成る構成部材の製造に使用することができる。

図３には、金属薄板４に対する本発明に係る方法の択一的な使用形態が示してある。この使用形態では、ワークピースの切り離される区分が、金属薄板４の面の範囲内に位置している。当該区分は、図３に示したように、先行のステップにおいて適切な打抜き工具によって当該区分の複数の辺（この実施の形態では三辺）で残存区分２３から切り離された外側輪郭３０を有している。

図４には、折曲げステップの結果が示してある。この折曲げステップでは、当該区分が、図２に示した折曲げステップに類似して、残存区分２３から分離されていない辺で折り曲げられる。したがって、外側輪郭３０を備えた折り曲げられたワークピース区分２２が形成される。

その後、図５に示したように、折り曲げられたワークピース区分２２に、成形ステップで、下方に向けられた成形部２４が形成されている。図２に示した方法と異なり、この実施の形態では、折り曲げられたワークピース区分２２が、切離しステップで残存区分２３から分離されるのではなく、折り曲げられたワークピース区分２２の折り曲げられた辺が加工されて、ミクロジョイント３１、つまり、折り曲げられたワークピース区分２２を残存区分２３に繋ぎとめるための小さなジョイント部分が形成されている。したがって、折り曲げられたワークピース区分２２をのちに、たとえば手によって残存区分２３から分離することができる。択一的には、この実施の形態でも、打抜きまたはレーザ加工による切離しが可能である。

この実施の形態では、折り曲げられたワークピース区分２２が外側輪郭３０の１つの辺で成形されている。択一的には、成形されたワークピース区分２２の複数の辺の成形または内面の成形および／または打抜き加工も同じく可能である。

択一的には、残存区分２３からの、折り曲げられたワークピース区分２２を成す区分の辺の切離しが、打抜きの代わりに、レーザ加工によって行われてもよい。このレーザ加工の場合には、種々異なる外側輪郭３０を臨機応変に形成することができる。残存区分２３からの折り曲げられたワークピース区分２２の完全な切離しまたはミクロジョイント３１の作成もレーザ加工によって行われてよい。

下方に向けられた成形部２４の製作は、通常、上側の折曲げ工具２５と異なる上側の成形工具２７と、下側の折曲げ工具２６と異なる下側の成形工具２８とによって行われる。図３〜図５に示したステップが実施される方法では、個々の加工ステップにおいて、それぞれ複数の折り曲げられたワークピース区分２２が作成されるかもしくは加工される。したがって、構成部材の経済的な製造が可能となる。

１ 工作機械
２ Ｃ形フレーム
３ ワークピース支持台
４ 金属薄板
５ 支持平面
６ ワークピース運動装置
７ 緊締トング
８ 上側の工具ホルダ
９ 工具パンチ
１０ 下側の工具ホルダ
１１ 工具ダイ
１２ 工具
１３ パンチ駆動装置
１４ ダイ駆動装置
１５ ストローク軸線
１６ 工具回転軸線
１７ 工具マガジン
１８ 工具カセット
１９ 記憶装置
２０ 制御装置
２１ 制御ユニット
２２ ワークピース区分
２３ 残存区分
２４ 成形部
２５ 上側の折曲げ工具
２６ 下側の折曲げ工具
２７ 上側の成形工具
２８ 下側の成形工具
２９ 分離パンチ
３０ 外側輪郭
３１ ミクロジョイント
α 角度

Claims (12)

1. 工作機械（１）のワークピース支持台（３）上に位置しかつ該ワークピース支持台（３）に対して相対的に運動可能なプレート状のワークピース（４）の一区分に、下方に向けられた成形部（２４）を形成するための方法であって、
   折曲げステップにおいて、ワークピース（４）の前記区分を折り曲げ、その際には、折り曲げられるワークピース区分（２２）が、複数の辺を有していて、ワークピース（４）の、ワークピース支持台（３）上に位置する残存区分（２３）に結合されている辺でのみ折り曲げられるようになっており、これによって、折り曲げられたワークピース区分（２２）が、残存区分（２３）に対して、設定された角度（α）だけ起こされており、
   前記折曲げステップ後の成形ステップにおいて、折り曲げられたワークピース区分（２２）を、該折り曲げられたワークピース区分（２２）に対して相対的に下方に向けられた成形部（２４）に成形することを特徴とする、成形部を形成するための方法。
2. 前記方法が、折曲げのステップ前に、折り曲げられるワークピース区分（２２）の外側輪郭（３０）を、折曲げステップにおいて折り曲げられない辺で残存区分（２３）から分離するステップを有している、請求項１記載の方法。
3. 折り曲げられたワークピース区分（２２）を、成形ステップ後に、切離しステップにおいて残存区分（２３）から分離する、請求項１または２記載の方法。
4. 成形ステップをただ１回のストロークで行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 成形のために、下側の工具ホルダ（１０）を上方に運動させ、上側の工具ホルダ（８）を下方に運動させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 成形のために、上側の工具ホルダ（８）を下方に運動させ、下側の工具ホルダ（１０）を不動に固定する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
7. 折曲げステップ前に、工作機械（１）の工具ホルダ（８，１０）に折曲げ工具（２５，２６）を取り付け、成形ステップ前に、工具ホルダ（８，１０）に、折曲げ工具（２５，２６）と異なる成形工具（２７，２８）を取り付ける、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 残存区分（２３）からの折り曲げられるワークピース区分（２２）の外側輪郭（３０）の分離を、折り曲げられない辺において打抜きによって行う、請求項２および請求項３から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 残存区分（２３）からの折り曲げられるワークピース区分（２２）の外側輪郭（３０）の分離を、折り曲げられない辺においてレーザ切断によって行う、請求項２および請求項３から７までのいずれか１項記載の方法。
10. 残存区分（２３）からの折り曲げられたワークピース区分（２２）の切離しを打抜きによって行う、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 残存区分（２３）からの折り曲げられたワークピース区分（２２）の切離しをレーザ切断によって行う、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
12. 残存区分（２３）からの折り曲げられたワークピース区分（２２）の切離しを、ミクロジョイント（３１）を形成して行う、請求項１から１１までのいずれか１項記載の方法。

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