プレスブレーキでの厚板曲げを合理化

Jan 21, 2024

厚板の曲げ加工を効率化するには、プレス ブレーキとの間で材料を効果的に移動させるだけではありません。 ワークの位置決め、測定、調整も曲げの安定性と再現性に影響します。

高トン数のプレス ブレーキを使用する重金属製造業者の場合、成形時間に対するマテリアル ハンドリング時間の比率が驚くほど高くなります。 厚板の曲げ加工を効率化するには、プレス ブレーキとの間で材料を効果的に移動させるだけではありません。 ワークの位置決め、測定、調整も曲げの安定性と再現性に影響します。

これは、構造コンポーネントの軽量化と部品あたりの製造コストの削減を追求して、より長い高張力鋼を曲げるために 400 トン以上のプレス ブレーキに注目する工場が増えていることの現実です。 幸いなことに、機械アクセサリと自動化デバイスのリストが増えているため、負荷を軽減できます。

多くの重要な用途において、部品の品質に関しては、材料の歪みが最大の敵です。 歪みが少ないほど、曲げの品質が高くなります。 歪みを最小限に抑える 1 つの方法は、素材をより適切にサポートすることです。

曲げ加工中にワークピースを均一なコースに保つには、シートサポートを使用してみてください。 これらの装置はプレス ブレーキの前 (場合によっては後ろ) に配置され、曲げの際にシートを補強します。 サポートアームが材料に完全に接触し、材料のたるみを防ぎます（特に薄いシートの場合）。 頑丈なフォロワーは、システムのメーカーやモデルに応じて、最大数千ポンドの重さの大きなワークピースをサポートできます。 サポートには、機械の前後にあるシート フォロアと、機械の中央にある固定または可動のフォロアが含まれます。

オペレーターはサポートを所定の位置にスライドさせ、マシンコントローラーを介してサポートを作動させます。 シートサポートは同期プロセスに従い、従う必要がある角度と機械の速度を正確に認識します。 2 つの内部モーターを使用してワークピースの全幅をサポートできます。1 つの軸は垂直方向に移動し、もう 1 つの軸は回転または旋回します。

特大のプレス ブレーキでは、最大 4 つの T 軸シート サポートが使用されることも珍しくありません。 T 軸の数は、機械の長さ、ワークの長さ、幅、重量によって異なります。 3,000トンプレスブレーキ図1機械の長さに沿って前後に調整可能な 3 つの頑丈な材料サポート装置を使用します。 これらは一緒になって、プレートを扱うためのテーブルサポートとして機能します。

シートフォロアは、プレスブレーキの適応曲げシステムと組み合わせて機能します。 ほとんどのプレス ブレーキ メーカーは両方のアクセサリを提供していますが、多くの場合、デバイスは互いに独立して動作します。 最も効果的な曲げプロセスでは、2 つのアクセサリを連携して使用し、再現可能な精度を実現します。

ワークの扱いやすさは非常に重要です。 ワークピースの移動が簡単であればあるほど、適切に測定できていることが確実になり、曲げ精度が向上します。

大きなプレートを曲げるには、機械の前後でより適切な材料サポートが必要です。 実際、材料を引っ張るよりもストップに押し付けるほうが簡単で労力もかからないため、機械の後部に材料サポートを設けるのは論理的です。 これはオペレーターの安全の問題でもあります。 プレートをオペレーターから遠ざけ、材料を引くのではなく押すのが最善です。 高トン数のプレス ブレーキには、機械の前後にプッシャー ゲージと、機械の外側の部品を輸送ラインに押し出すエクストラクターが装備されることが増えています。

材料がプレス ブレーキ上に配置されると、測定、曲げ、工程内制御が始まります。 真っ直ぐな曲げを実現するには、高トン数でベッド長の長いプレス ブレーキにクラウニング システムが必要です。これは、部品の全長にわたって曲げ角度を一定に保つのに役立ちます。 ベッドが長いほど、機械のたわみは大きくなります。 また、機械のトン数が大きくなるほど、たわみ補正の必要性も高くなります。

図13 つの頑丈なフォロワーは、成形中に重い材料をサポートするように設計されています。

曲げ荷重によるベッドとラムのたわみは、プレス ブレーキのサイズやトン数に関係なく、曲げプロセスに固有のものです。 このようなたわみにより、部品の長さに沿って曲げ角度が不均一になり、中心から端まで変化する可能性があります。 この歪みは通常、多くの高トン数プレス ブレーキに組み込まれている単一の対称 CNC クラウニング ベッド (V 軸) を使用して自動的に補正できます。

ただし、非常に長い部品を曲げる場合、特に非対称の部品プロファイルでは、材料の変動による曲げ誤差が見られるため、ダイナミクスは変化します。 これらのアプリケーションには、スマート クラウニング システム (「図2）材料の厚さおよびひずみ硬化などの材料特性の変動に対処します。これらは曲げ角度の結果や部品の長さにわたる曲げ角度の一貫性に影響を与える可能性があります。

これらのシステムでは、CNC がクラウニングを計算し、ウェッジ ユニットを移動させることでたわみを自動的に補正します。 ウェッジの上部には横方向の調整セグメントがあり、すべて専用の油圧サーボ アクチュエータによって個別に作動します。 各アクチュエータは、必要な補償に応じて CNC からコマンドを受け取ります。

このシステムは、シートの厚さ、シートの厚さの変動、材料の変動、工具の摩耗、および適応曲げシステムによって特定されたその他の要因に基づいて補償要件を計算します。 コントロールは各セグメントの位置をグラフィック表示し、適応曲げシステムによって得られた角度値に基づいて必要なクラウニングを計算します。

現在では、トン数に関係なく、ほとんどのプレス ブレーキが適応曲げシステムを備えて販売されています。 プロセス中の角度監視システムはラムの位置をリアルタイムで調整し、正確な曲げを実現します。 これにより、手作業でのテスト曲げや修正が不要になります。 スクラップが減り、オペレーターの関与も減ります。 真のリアルタイム角度測定システムは、サイクル タイムを大幅に増加させないため、ラムの位置決めのためのフィードバックを機械制御に提供し、二次補正なしで正確な曲げを生成します。

一部のアプリケーションでは、スマート クラウニング、適応曲げ、マテリアル フォロワーを組み合わせて使用​​します。 このようなシステムは、材料の大幅な変動を補償するように設計でき、引張強度の高い材料や、30 度または 40 度の高いスプリングバック値を持つ材料でも処理できます。 個々のウェッジは、ベッドの長さ全体にわたって特定の間隔で局所的な調整ができるように配置されています。 フォロワーは材料を所定の位置に保ち、適応曲げシステムが正確で再現性のある曲げを作成するために測定および調整します。

材料を回転、回転、持ち上げ、位置決めするときにも歪みが発生します。

より大きなワークや長いワークを曲げるときに、より多くのゲージ基準点を設けることで、材料の変形や歪みに起因する問題に対処するのに役立ちます。 油圧システムとクラウニングにより正しい曲げ角度が提供され、バックゲージにより正しいサイズが確実に製造されます。 高トン数のプレス ブレーキにはモジュール式バックゲージが装備されることが増えています (「図3)、多くの場合、2.5 ～ 3.5 メートルごとにゲージ基準を備えた 6 軸または 9 軸構成になります。

モジュール式バックゲージの利点の 1 つは、3 番目の停止を提供できることです。 材料が 2 つのストップ (外側の指) に押し付けられると、オペレーターが反りなどの材料の歪みを確認するのは不可能ではないにしても困難です。 3 つのストップを使用すると、オペレーターは歪みを簡単に見つけることができます。 機械の前に油圧シリンダーを追加して材料をバックストップと中間バックストップに押し付けることで、歪みを防ぎ、真っ直ぐで正確な角度を形成するのに役立ちます。

大型プレスブレーキでのマテリアルハンドリングには明らかな安全上のリスクがありますが、金型のセットアップや切り替えにも同様のリスクが伴います。 そしてもちろん、大きくて重い工具の積み下ろしを改善することで、生産量を大幅に向上させることができます。

図2スマート クラウニング システムは、必要なクラウニングを計算し、たわみを自動的に補正します。

ここでは、工具倉庫と呼ばれるシステムが役に立ちます。 これは文字通りの倉庫ではなく、プレス ブレーキに接続される金型ハウジング ユニットです。 さまざまなパンチ半径や V ダイ開口部、さまざまな狭いツール セグメントを使用する製造業者にとって、検討する価値があります。 利用できるツールが多ければ多いほど、これらの操作はより柔軟になります。

従来の方法で工具を交換する代わりに、オペレータはパンチとダイを倉庫から機械に、またはその逆にスライドさせるだけです。 指 1 本を使って、分割された重い工具を機械に出し入れすることができます。 各ツールの最大長は、倉庫の設計によって異なります。

図4は、ローラー ユニットを使用してパンチとダイを機械に、または機械から搬送する工具倉庫システムを示しています。 このシステムは工具を長さ 60 インチの列に保管し、ダイの幅に応じて最大 11 列のパンチと最大 5 ～ 6 列のダイを保持できます。

倉庫は CNC によって制御することもできます (「図5 ）。 実際、一部の CNC 工具倉庫システムは 2 つのプレス ブレーキの間に配置され、パンチとダイを両方の機械に供給できるように設計できます。

「移動中のツール」のもう 1 つの例は、CNC V ダイです。これは、長い部品を形成するときに特に役立ちます (「移動中のツール」を参照)。図6 ）。 耐久性の高い用途向けに構築された CNC V ダイにより、開口部を簡単に調整できます。 CNC V ダイスとブレーキのスマート クラウニング システムを組み合わせて動作させることで、制御が材料の弱点を特定し、曲げ精度を確保するために補正します。

抽出装置が役に立ちます。 たとえば、次のセットアップ図7は、抽出システムを使用して、長い形状のコンポーネントを機械から移動します。 システムが部品を取り出すように動作すると、オペレーターは次のプレートをプレス ブレーキに搬送するために天井クレーンの位置を決めます。

一部のアプリケーションでは、サードパーティのマテリアル ハンドリング システムを使用します。 そのようなシステムの 1 つは、圧縮空気を使用して持ち上げる頑丈な部品マニピュレーターを備えて設計されました。 さまざまな工業製品で動作するように設計されたマニピュレータは、負荷のバランスをとり、ワークを持ち上げ、移動、グリップ、回転、回転、追従、位置決めします。 手動で操作するこれらのシンプルなシステムは、プレス自体に統合することができ、材料をパレットからブレーキにロードする効率的な方法を提供します。

専用製品を製造する重量部品製造業者の目標は、プロセス フローの最高効率を維持することです。 これには、より高いレベルの自動化が必要です。

油圧クレーンの 1 つのメーカー (参照)図8 ) はそれぞれ高張力鋼製で、クレーン アームの取り扱い、位置決め、形成を低コストで高精度に行うことを目的としています。 この目的を達成するために、同社は包括的で高度に自動化された成形システムに投資しました。

ロボットは、レーザーカットされたブランクを倉庫の保管ユニットから 20 フィートを超える曲げ長さで 1,000 トンのプレス ブレーキの前に搬送します。自動化システムは、平均サイクル タイム 5 分でプレートを曲げます。 成形されると、ピースはプレス ブレーキの側面で自動的に取り出され、品質管理チェックのためにロボットによって 3D スキャン システムに搬送され、その後最終処理のためにロボット溶接ステーションに搬送されます。

図3モジュラーバックゲージは 3 番目のストップを提供し、オペレーターがワークピースの歪みを発見するのに役立ちます。

プレスブレーキには高度なアダプティブベンディングシステムが採用されています。 その多軸モジュールはワークピースの位置を決め、角度を測定します。 デジタル情報は CNC に中継され、CNC が部品とラムの位置に必要な調整を自動的に行い、正しいプロファイルを生成します。 変動は蓄積されず、その後の曲げステップで補正されます。

適応曲げシステムはリアルタイムで調整し、位置決めモジュールを介してワークピースを自動的に処理します。 このターンキー操作は、ゲージの使用、曲げ線のトレース、ブリッジ クレーンや吊り上げアクセサリを使用したワークピースの手動操作を必要とした製造業者の以前のプロセスとはまったく対照的です。 新しいシステムにより、部品の精度が 50% 向上しました。

より安定した再現可能な厚板成形プロセスを作成するには、大局的なアプローチが必要です。 成形前後に使用されるマテリアルハンドリングデバイス、スマートクラウニング、工程中の角度測定と制御、革新的なバックゲージ、およびその他の付属品を個別にまたは組み合わせて適用することにより、曲げ軌道が、非常に高価なスクラップが発生するリスクから、確実な最初の曲げ軌道に変わります。部分的には良い部分の精度。

これらのアクセサリには多額の投資が必要ですが、プロセス制御の改善、生産性の向上、安全性の向上など、ROI はすぐに得られ、重要です。