(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工材を把持する把持部材と、該把持部材の位置を変化させながら前記被加工材にテンションを付与するテンション付与手段と、該テンション付与手段を制御する制御手段とを有するベンダー加工装置において、前記把持部材は、該把持部材の移動に伴って、前記被加工材の中心線に沿う方向に傾斜するものであり、テンション付与前の位置を基準としてテンション付与時に前記把持部材が一方向に傾斜する角度を検出する第１振角検出手段、及び前記一方向とは異なる方向に傾斜する角度を検出する第２振角検出手段とを設け、
前記第１振角検出手段の検出値と前記第２振角検出手段の検出値とに応じて前記把持部材に対する駆動力をトルク制御することにより前記被加工材に加えるテンションを補正するテンション補正手段を前記制御手段に備えることを特徴とするベンダー加工装置。
【請求項２】
回転テーブルと、該回転テーブルに固着される型と、前記回転テーブルに固着されて被加工材の一端を把持する第１把持部材と、該被加工材の他端を把持する第２把持部材と、該第２把持部材の位置を変化させながら前記被加工材にテンションを付与するテンション付与手段と、該テンション付与手段を制御する制御手段とを有するベンダー加工装置において、前記第２把持部材は、該第２把持部材の移動に伴って、前記被加工材の中心線に沿う方向に傾斜するものであり、テンション付与前の位置を基準としてテンション付与時に前記第２把持部材が一方向に傾斜する角度を検出する第１振角検出手段、及び前記一方向とは異なる方向に傾斜する角度を検出する第２振角検出手段とを設け、
前記第１振角検出手段の検出値と前記第２振角検出手段の検出値とに応じて前記把持部材に対する駆動力をトルク制御することにより前記被加工材に加えるテンションを補正するテンション補正手段を前記制御手段に備えることを特徴とするベンダー加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被加工部材にテンションを付与してベンダー加工を行うベンダー加工装置に関するものであり、特に、被加工材に対してテンション付与装置により力を加える方向と力がかかる方向が異なる場合に、被加工材にかかるテンション力を補正するものに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、回転テーブルの上に被加工材を置き、被加工部材を把持部材により把持して被加工材を回転テーブル上の型に沿わせて、被加工材に対して一方向に回転テーブルを回転駆動し、一方向とは異なる方向に上下装置を上下に動かしながら被加工材にテンションを付与してベンダー加工する装置が特開平６−２６９８６１号公報に開示されている。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
従来のこの装置においては、ベンダー加工装置により被加工材を把持部材により一端を固定し他端を把持した状態で水平方向においた被加工材に対し上下方向に被加工材を曲げた場合、上下の曲げと同時にテンション付与装置により一方向にテンションＦを付与すると、テンション付与時には置かれた被加工材が基準とする水平面に対して傾きγで被加工材は傾いてしまう。この場合、テンションＦをテンション付与装置により加えたしても、実際には被加工材にＦｃｏｓγしか力が加わらないことにより、曲げ加工時に均一な力で被加工材を引っ張ることができない。つまり、テンション付与時には被加工材に対して力を付与する方向と、実際、被加工材に対して力が作用する方向にずれが生じるために所望のテンションを被加工材に与えてやることができず、製品の加工精度がばらつくことが起こり得る。
【０００４】
そこで、本発明はこのような従来の問題点を解消するようにしたものであり、ベンダー加工を行う装置においてのテンション付与時の被加工材の加工精度のばらつきを抑えることを本発明の技術的課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題を解決するために講じた手段は、
被加工材を把持する把持部材と、該把持部材の位置を変化させながら前記被加工材にテンションを付与するテンション付与手段と、該テンション付与手段を制御する制御手段とを有するベンダー加工装置において、前記把持部材は、該把持部材の移動に伴って、前記被加工材の中心線に沿う方向に傾斜するものであり、テンション付与前の位置を基準としてテンション付与時に前記把持部材が一方向に傾斜する角度を検出する第１振角検出手段、及び前記一方向とは異なる方向に傾斜する角度を検出する第２振角検出手段とを設け、前記第１振角検出手段の検出値と前記第２振角検出手段の検出値とに応じて前記把持部材に対する駆動力をトルク制御することにより前記被加工材に加えるテンションを補正するテンション補正手段を前記制御手段に備えるものとした。
さらに、上記課題を解決するために講じた手段は、回転テーブルと、該回転テーブルに固着される型と、前記回転テーブルに固着されて被加工材の一端を把持する第１把持部材と、該被加工材の他端を把持する第２把持部材と、該第２把持部材の位置を変化させながら前記被加工材にテンションを付与するテンション付与手段と、該テンション付与手段を制御する制御手段とを有するベンダー加工装置において、前記第２把持部材は、該第２把持部材の移動に伴って、前記被加工材の中心線に沿う方向に傾斜するものであり、テンション付与前の位置を基準としてテンション付与時に前記第２把持部材が一方向に傾斜する角度を検出する第１振角検出手段、及び前記一方向とは異なる方向に傾斜する角度を検出する第２振角検出手段とを設け、前記第１振角検出手段の検出値と前記第２振角検出手段の検出値とに応じて前記把持部材に対する駆動力をトルク制御することにより前記被加工材に加えるテンションを補正するテンション補正手段を前記制御手段に備えるものとした。
【０００６】
上記の構成により、テンション付与前の把持部材の位置を基準としてテンション付与時の把持部材の振角を二次元的にとらえ、第１振角検出手段の検出値と第２振角検出手段の検出値により被加工材に加えるテンションを補正することで、把持部材が被加工部材の剛性によりテンション付与時に傾いても、被加工材にかかるテンションが振角により補正され、被加工材に対して正確なテンションを付与し得ることになる。その結果として、被加工材の加工精度のばらつきが防止される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【０００８】
ベンダー加工装置は被加工材Ｗを曲がった形状に加工するものであり、例えば、車両においてはドアフレーム等を加工するものである。
【０００９】
ベンダー加工装置は図１に示すような構成になっている。つまり、回転テーブル１上に固着され回転テーブル１の回転に伴って回転して被加工材Ｗを曲がった形状にする型２と、型２の一端が回転テーブル１上に固着された状態で被加工材Ｗの一端を把持する把持部材３１と被加工部材Ｗの他端を把持する把持部材３２とからなる把持装置３と、回転テーブル１を減速機４２を介して回転駆動するテーブル用サーボモータ４１（図３参照）を備えたテーブル回転駆動装置４と、把持装置３の把持部材３２を一体的に固着し、回転テーブル１の軸方向（Ｙ方向）に把持部材３２を固着したテーブル５２を移動させる上下用サーボモータ５１を備えた上下装置５と、上下装置５を固着したテーブル６２をＸ軸方向に移動させて回転テーブル１との距離を変えることにより、被加工材Ｗが加工時にＸ方向に張力をかけるテンション制御装置６と、テーブル用サーボモータ４１、上下用サーボモータ５１、テンション制御用サーボモータ６１の制御用位置データを予め記憶しているメモリを有しテーブル回転駆動装置４、上下装置５、テンション制御装置６に制御データを出力するＮＣ制御装置７とから成り立っている。
【００１０】
このベンダー加工装置において、被加工材Ｗにかかる力の中心となる可動部１０４には、テンション付与時に把持部材３２の傾斜角度を検出する第１振角検出センサ（上下振角検出センサ）１０１と上下振角検出センサ１０１とは中心１００に対し９０度ずれた位置に第２振角検出センサ（左右振角検出センサ）１０２が設けられている。
【００１１】
型２は、図２及び図３に示すようにテーブル回転駆動装置４の減速機４２に垂設された回転軸１１に対して水平に回転テーブル１上に固着され、円弧側壁２０を有し、円弧側壁２０の上端２１が把持部材３１から遠ざかるに従い、高さが上下装置５の動く方向に徐々に高くなると共に、テーブル回転駆動装置４の回転方向に徐々に高くなるように形成されている。
【００１２】
把持装置３のそれぞれの把持部材３１、３２は、先端には被加工材Ｗを掴むようにチャック機能が設けられており、把持部材３１の一端は回転テーブル１に固着され、また他端は上下装置５の軸９３の先端にロードセル８を介して固着され、可動部１０４につながっている。
【００１３】
テーブル回転駆動装置４は、回転テーブル１の後方にテーブル用サーボモータ４１（図３参照）が配置され、テーブル用サーボモータ４１の出力は減速機４２に伝達され、減速機４２で図示しない傘歯車により回転軸１１を９０度回転させることができる。また、テーブル用サーボモータ４１には、エンコーダ４３が直列且つ同軸上の配置されている。このエンコーダ４３はサーボモータ４１がどれだけ回転したかをパルスにより検出するものである。
【００１４】
上下方向（Ｙ方向）に可動して上下方向に曲げ力を発生させる上下装置５は、上方に位置する上下用サーボモータ５１の回転駆動により送りネジ５４を介して上下方向に移動し得るようになっている。この場合、軸９３により把持部材３２は被加工材Ｗの長手方向の中心線と送りネジ５４の中心線との交点である揺動中心１００（図４参照）を中心として上下移動に伴って上下に揺動可能となっている。また、上下方向のテンションを加える上下用サーボモータ５１には、エンコーダ５５が直列且つ同軸上に配置されている。
【００１５】
水平方向（Ｘ方向）に張力を発生させるテンション制御装置６は、図３においてベッド６Ｂの右端に固着したテンション制御用サーボモータ６１の回転駆動により送りネジ６３を介してテーブル６２を移動し、その上に設けられる上下装置５が一緒に動く構成となっている。また同じように、テンション制御用サーボモータ６１には、エンコーダ６４が直列且つ同軸上に配置されている。
【００１６】
把持装置３の把持部材３２を構成するチャックと上下装置５の軸９３との間にはロードセル８が一体的に介挿され、被加工材Ｗに作用しているテンションを歪みにより検出し、この歪みの撓み具合により変化する電圧変化でテンションを検出できるようになっている。
【００１７】
図４は、図１に示される可動部１０４の詳細を示したものである。
【００１８】
可動部１０４には上下用サーボモータ５１の回転駆動により送りネジ５４上をＹ方向に動くテーブル５２が設けられており、このテーブル５２は上下に２つのフランジ５３，５４をもち、このフランジ５３，５４の回転テーブル１側には穴１０８，１０９が形成され、フランジ５３，５４間には中空である略四角形状のセンサ取り付け部材１１０が取り付けられる。このセンサ取り付け部材１１０は中心部上下に設けられた軸１０６，１０７により支持され，この軸１０６，１０７の一端はセンサ取り付け部材１１０に固着されるが、他端はフランジ５３，５４の有するそれぞれの穴１０８，１０９に貫通して軸支されている。一方、フランジ５３に貫通した軸１０７の先端には被加工材Ｗに対してテンションを付与してないときの位置情報を基準としてテンションを付与したときに左右方向（Ｚ方向）に傾く振角を検出する左右振角検出センサ１０２が取りついており、左右振角検出センサ１０２自体は、ブラケット１１２によりフランジ５３に取り付けられ、振角を検出できるようになっている。この左右振角検出センサ１０２は可変抵抗を用いており、揺動中心１００を中心として回転テーブル１が動くと左右方向（Ｚ方向）に揺動し、左右の振角β（図７参照）を検出するものである。
【００１９】
また、被加工材Ｗの中心軸と一致する軸９３の中心軸と送りネジ５４の軸線上に上下方向の揺動中心となる軸１２０を設け、この軸１２０の一端に被加工材Ｗに対してテンションを付与してないときの位置情報を基準としてテンションを付与したときに上下方向（Ｙ方向）に傾く振角を検出する上下振角検出センサ１０１を設ける。上下振角検出センサ１０１自体はブラケット１１１によりセンサ取り付け部材１１０の側面に取り付けられる。この上下振角検出センサ１０２は可変抵抗を用いており、揺動中心１００を中心として上下装置５が上下方向に動くとＹ方向に揺動し、上下の振角α（図６参照）を検出するものである。
【００２０】
テンション制御における概略をブロック図を基に説明すると、図８に示すように、ロードセル８から把持部材３２にかかるテンションの大きさをテンション検出センサ８０により検出し、その検出された出力はアンプ８１により増幅され、テンション力現在値に変換される。演算装置８２においては操作装置８５（ＮＣ制御装置７の入力装置）からの操作信号に基づき制御装置８６より出力されるテンション設定値と比較し、また上下振角センサ１０１と左右振角センサ１０２の出力により上下振角α（被加工材にテンションを付与しない位置を基準としてテンション付与時に把持部材３２が上下方向に傾くときになす角度）と左右振角β（被加工材にテンションを付与しない位置を基準としてテンション付与時に把持部材３２が左右方向に傾くときになす角度）により制御装置８６から出力されるトルク指令を補正し、モータ用ドライブ装置８３において位置決めコントローラ８４からの位置指令を考慮して回転指令を上下用サーボモータ５１に出力する構成となっている。
【００２１】
捩じり付与装置９は、被加工材Ｗの他端を把持している把持部材３２に回転を付与して、被加工材Ｗに捩じり（Ｘ方向を中心とした回転）を付与するもので、垂直に配設された捩じり用サーボモータ９１の回転が減速機９２に連絡され、減速されると共に回転方向を変更して、把持部材３２に一体的に固着された軸９３を回転しうる構成となっている。捩じり用サーボモータ９１には、エンコーダ９４が直列且つ同軸上に配設されている。
【００２２】
ＮＣ制御装置７は、操作装置８５、例えばキーボードやスイッチにより予め各サーボモータの位置データをメモリに記憶させ、この記憶したデータに基づき各々のサーボモータを制御するものである。
【００２３】
次に、ベンダー加工装置の作動について説明する。
【００２４】
被加工材Ｗをベンダー加工する場合、最初にラフティーチング（初期位置の記憶）、つまり、スイッチ等を操作してサーボモータを動かし初期位置の記憶を行う。次に、制御装置８６により自動で記憶された位置に動きトルク曲げを行うものである。
【００２５】
トルク制御について説明すると、ベンダー加工装置は、把持部材３１、３２にワークとして被加工材Ｗを把持させ、起動させるとＮＣ制御装置７が起動して上下用サーボモータ５１がＹ方向に動くと同時に、テーブル用サーボモータ４１とテンション力制御用サーボモータ６１が動作し、被加工材ＷがＺ方向及びＸ方向に引っ張られることにより３次元的に曲げ加工が行われる。
【００２６】
この場合、被加工材Ｗに実際かかるテンションをロードセル８、つまり、テンション検出センサ８０により検出して、検出したテンション力の値（現在値）と予め記憶されたテンション力の値とを比較する。ここでは、各サーボモータ４１，５１，６１を動かすためのトルク指令と位置指令とを比較して、その差に基づく回転指令を各々のサーボモータ４１，５１，６１に出力する。サーボモータ４１、６１の回転位置をエンコーダ４３により検出してＮＣ制御装置７の内部に存在する位置決めコントローラ８４にフィードバックしながら、型２に被加工材を巻き付けベンダー加工をする。この場合、サーボモータ５１によりＹ方向に把持部材３２を支える可動部１０４を動かすと同時にサーボモータ６１の回転によりＸ方向にテンションをかけながら加工を行うものである。この動作中に、各サーボモータ４１，５１，６１の位置データをエンコーダ４３，５５，６４を介して、ＮＣ制御装置７内のメモリに書き込む。
【００２７】
次に、本発明のトルク制御におけるトルク補正について図９のフローチャートを参照して説明する。
【００２８】
ステップ１０１ではテンション検出センサ８０によりテンション力の検出を行い、ステップ１０２ではテンション付与時の上下振角検出センサ１０１より上下の振角α及び左右振角検出センサ１０２より左右の振角βを検出する。次のステップ１０３では予め記憶された被加工材Ｗに対してのテンション設定値とテンション検出センサ８０により検出した値との比較を、トルク指令値カウンタを行いて行う。ここで、メモリに予め記憶された設定値の方がテンション検出センサ８０による検出値（現在値）よりも大きいか否かが判定され、設定値の方が大きい場合にはステップ１０４を行い、ステップ１０４ではまだ加えるトルクが小さいことからトルク指令値の加算を行い、トルク指令値カウンタを加算していく。一方、現在値の方が小さい場合にはステップ１０５を行うが、ここでは設定値が現在値よりも小さいか否かが判定される。設定値の方が現在値よりも小さい場合にはステップ１０６でトルクをかけすぎているためにトルク指令値の減算を行うが、現在値よりも大きい場合、つまり、設定値と現在値とが等しく（トルクが等しく）なった場合にはステップ１０７を行う。この状態では、例えば把持部材３２が傾いていてもメモリに記憶されたテンション力がかかっているものとみなされてしまうため、その傾きにより補正する必要が生じる。そこで、把持部材３２のテンション付与時の振角により以下に示されるテンション補正を行う。
【００２９】
ステップ１０７ではトルク指令値、つまり、現在のトルク指令値カウンタの値から仮のトルク指令値の算出を行う。この仮トルク指令値はトルク指令値に対して上下振角検出センサ１０１により検出した角度αをテンション制御装置６によりテンションがかかるＸ方向に換算した値、つまり、ｃｏｓαを乗算した値により求めることができ、次のステップ１０８ではステップ１０７で求めた仮トルク指令値に対して左右振角検出センサ１０２により検出した角度βをテンション制御装置６によりテンションがかかるＸ方向に換算した値、つまり、ｃｏｓβを乗算した値により実トルク指令値を算出するものである。このようにして求められた実トルク指令値によりモード動作を行い。ステップ１１０でテンション制御装置６によりＸ方向に被加工材Ｗに対してテンションをかけ、ステップ１１１では位置制御モードに移ったか否かが判定される。この位置制御モードは制御装置８６により予め記憶されるものであり時系列で位置制御モードとなるようになっている。この場合、位置制御モードになるまでステップ１０１からステップ１１１を繰り返し、位置制御モードとなったらトルク制御を終了とする。
【００３０】
このように、３次元での加工を行う際でのテンション付与時には被加工材Ｗの剛性により把持部材３２には振角α，βが生じるため、テンションをかける方向と、実際テンションが被加工材に加わる方向が異なる場合において上下及び左右方向の振角を検出して一方向を基準としてテンションを補正することで、加工精度のばらつきを抑えることができるので製品精度が向上する。このため、ベンダー加工を行うスピードを早めることも可能となり、生産性の向上を図ることもできる。
【００３１】
尚、テンション付与時の振角の検出方向及び検出センサの数等は上記に示したものに限定されず、振角検出センサは、可変抵抗型のセンサ以外のものでも振角を検出しうるものであればよい。
【００３２】
【効果】
本発明によれば、テンション付与前の位置を基準としてテンション付与時に把持部材が一方向に傾斜する角度を検出する上下振角検出センサと、一方向とは異なる方向に傾斜する角度を検出する左右振角検出センサとを設け、上下振角検出センサの検出値と左右振角検出センサの検出値により被加工材に加えるテンションを補正することにより、テンション付与前の把持部材の位置を基準としてテンション付与時の把持部材の振角を二次元的にとらえ被加工材にかかるテンションを一方向の成分に換算して、上下振角検出センサの検出値と左右振角検出センサの検出値により補正することで、把持部材がテンション付与時に傾いても被加工材に加えるテンションを補正して正確なテンションを付与し得るので、被加工材の製品精度ばらつきを防止できる。このため、ベンダー加工のスピードを早めることも可能となり、生産性の向上を図ることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すベンダー加工装置の概略図である。
【図２】  本発明の一実施形態を示すベンダー加工装置の正面図である。
【図３】  図２の上視図である。
【図４】  図１の可動部を示した図である。
【図５】  図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】  テンション付与時の上下方向の振角αを示す概略図である。
【図７】  テンション付与時の左右方向の振角βを示す概略図である。
【図８】  本発明の一実施形態を示すベンダー加工装置のブロック図である。
【図９】  本発明の一実施形態を示すトルク制御のフローチャートである。
【符号の説明】
１    回転テーブル
２    型
３    把持装置
４    テーブル回転駆動装置
５    上下装置
６    テンション制御装置
７    ＮＣ制御装置
１１  回転軸
１００  揺動中心
１０１  上下振角検出センサ（第１振角検出手段）
１０２  左右振角検出センサ（第２振角検出手段）
１０４  可動部
【図１】
0003675033.tif 000002
【図２】
0003675033.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003675033.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003675033.tif 000009
【図９】
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