(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動金型と固定金型とにより板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う際のワークのスプリングバック角度推定方法であって、
ワークの曲げ加工中に前記駆動金型の少なくとも２箇所の仮追い込み位置でワークの実曲げ角度を検出し、これら各仮追い込み位置に係る追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との関係に基づき、予め記憶されている当該曲げ加工の加工条件におけるスプリングバックの挙動に関するデータを用いてワークのスプリングバック角度を推定することを特徴とするスプリングバック角度推定方法。
【請求項２】
駆動金型と固定金型とにより板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う曲げ加工方法において、
ワークの曲げ加工中に前記駆動金型の少なくとも２箇所の仮追い込み位置でワークの実曲げ角度を検出し、これら各仮追い込み位置に係る追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との関係に基づき、予め記憶されている当該曲げ加工の加工条件におけるスプリングバックの挙動に関するデータを用いてワークのスプリングバック角度を推定し、この推定値に基づいて前記駆動金型の最終追い込み位置を求めることを特徴とする曲げ加工方法。
【請求項３】
駆動金型と固定金型とにより板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う曲げ加工装置において、
（ａ）ワークの加工条件毎のそのワークの曲げ角度に対する前記駆動金型の追い込み量の関係および追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との比に対するスプリングバック角度の関係を記憶する記憶手段、
（ｂ）ワークの曲げ加工中の曲げ角度を検出する角度検出手段、
（ｃ）前記駆動金型の少なくとも２箇所の仮追い込み位置にて前記角度検出手段により検出されるワークの実曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されている、追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との比に対するスプリングバック角度の関係より演算されるワークの目標曲げ角度でのスプリングバック角度から前記駆動金型の最終追い込み位置を演算する演算手段および
（ｄ）前記駆動金型を前記仮追い込み位置まで駆動した後に前記最終追い込み位置まで駆動する金型駆動手段
を備えることを特徴とする曲げ加工装置。
【請求項４】
前記少なくとも２箇所の仮追い込み位置は、前記記憶手段に記憶されているワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係およびワークの曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係から演算されるものである請求項３に記載の曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動金型と固定金型とにより板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う際のワークのスプリングバック角度推定方法およびその推定方法を用いた曲げ加工方法並びに曲げ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、プレスブレーキなどの曲げ加工機を用いて板状のワークのＶ曲げ加工を行う際には、ワークの塑性変形に関わる挙動が材料の特性値によって変化し、このためにたとえ同一材料であってもロット間でその特性値のばらつきによって曲げ角度が大きく変化してしまうことが知られている。このことから、駆動金型の追い込み量を精度良く制御することは極めて困難であり、実際の曲げ加工においては、熟練のオペレータの勘に頼ることが多いのが実情であった。
【０００３】
そこで、このような問題点に対処するために、曲げ工程中のワークの曲げ角度を検出し、この検出される曲げ角度に基づき駆動金型の追い込み量を制御するようにしたプレスブレーキがいろいろと提案され、実用化されてきている。このような技術の例として、特開平７−２６５９５７号公報に開示されているものがある。この公報に記載のプレスブレーキでは、材料ロット間ではスプリングバック角度のばらつきが小さいことに着目し、このスプリングバック角度のデータをワークの材質，板厚毎に層別して保有しておき、この保有データに基づき最終追い込み量を演算するように構成されている。この制御手法によれば、駆動金型の複雑な制御を行うことなく、一度の角度検出のみで精度良く曲げ加工を行うことができるという効果を奏するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図８に示されているように、前記スプリングバック角度は、実際にはロット間の材料特性値のばらつきにより若干のばらつきを有するものである。この図８は、６種類の同種で異ロットの冷延鋼板における種々の曲げ角度でのスプリングバック角度を示したものであって、ロット間の材料特性値のばらつきによりスプリングバック角度が±０．３°程度ばらつくことを示している。このことから、±０．３°以下の精度で曲げ加工を行う場合には、このスプリングバック角度を精度良く推定もしくは検出することが要求される。
【０００５】
なお、このスプリングバック角度を検出する方法として、曲げ工程の途中で一旦上下の金型を相対的に離間移動させ、この移動の前後の曲げ角度差から検出する方法もあるが、この検出方法によれば、金型を離間移動の後に再度近接移動させたときに、金型とワークとの接触点が変わってしまい、加工精度が悪化してしまうという問題点がある。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、材料のロット間での材料特性値にばらつきがあってもスプリングバック角度を精度良く推定することのできるスプリングバック角度推定方法を提供し、併せて極めて高い角度精度を有する曲げ加工を実現することのできる曲げ加工方法および曲げ加工装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明は、曲げ条件毎に層別されたスプリングバック角度の挙動データを記憶するとともに、材料特性値のばらつきに応じた補正を実施することで、材料のロット間での材料特性値のばらつきによって生じるスプリングバック角度のばらつきに依らない極めて高精度の曲げ加工を可能にしたものである。
【０００８】
すなわち、第１発明によるスプリングバック角度推定方法は、
駆動金型と固定金型とにより板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う際のワークのスプリングバック角度推定方法であって、
ワークの曲げ加工中に前記駆動金型の少なくとも２箇所の仮追い込み位置でワークの実曲げ角度を検出し、これら各仮追い込み位置に係る追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との関係に基づき、予め記憶されている当該曲げ加工の加工条件におけるスプリングバックの挙動に関するデータを用いてワークのスプリングバック角度を推定することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明においては、ワークの曲げ加工に際して、まず最初の仮追い込み位置まで駆動金型が駆動されてその位置でワークの実曲げ角度が検出され、この後次の仮追い込み位置まで更に駆動金型が駆動されてその位置で再度ワークの実曲げ角度が検出される。このようにして少なくとも２箇所の仮追い込み位置でワークの実曲げ角度が検出されると、これら各仮追い込み位置に対応する各追い込み量の変化分と各実曲げ角度の変化分との関係に基づいて、予め記憶されている当該曲げ加工の加工条件におけるスプリングバックの挙動に関するデータを用いてワークのスプリングバック角度が推定される。本発明によれば、同一材質におけるロット間での特性値のばらつきを考慮した場合に、スプリングバック角度に最も大きな影響を及ぼす特性値であるｎ値（加工硬化指数）の代用特性として、前述の少なくとも２箇所の仮追い込み位置における各追い込み量の変化分と各実曲げ角度の変化分との関係が用いられている。このような関係を用いることによって、材料のロット間での材料特性値にばらつきがあってもスプリングバック角度を精度良く推定することが可能となる。
【００１０】
次に、第２発明による曲げ加工方法は、
駆動金型と固定金型とにより板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う曲げ加工方法において、
ワークの曲げ加工中に前記駆動金型の少なくとも２箇所の仮追い込み位置でワークの実曲げ角度を検出し、これら各仮追い込み位置に係る追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との関係に基づき、予め記憶されている当該曲げ加工の加工条件におけるスプリングバックの挙動に関するデータを用いてワークのスプリングバック角度を推定し、この推定値に基づいて前記駆動金型の最終追い込み位置を求めることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では、前記第１発明によるスプリングバック角度推定方法に基づいてワークのスプリングバック角度が推定され、この推定値に基づいて前記駆動金型の最終追い込み位置が求められる。したがって、精度の良いスプリングバック角度の推定値に基づいて最終追い込み位置が求められるので、極めて高精度の曲げ加工を実現することが可能となる。
【００１２】
さらに、前記第２発明による曲げ加工方法を具体的に実現するための第３発明による曲げ加工装置は、
駆動金型と固定金型とにより板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う曲げ加工装置において、
（ａ）ワークの加工条件毎のそのワークの曲げ角度に対する前記駆動金型の追い込み量の関係および追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との比に対するスプリングバック角度の関係を記憶する記憶手段、
（ｂ）ワークの曲げ加工中の曲げ角度を検出する角度検出手段、
（ｃ）前記駆動金型の少なくとも２箇所の仮追い込み位置にて前記角度検出手段により検出されるワークの実曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されている、追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との比に対するスプリングバック角度の関係より演算されるワークの目標曲げ角度でのスプリングバック角度から前記駆動金型の最終追い込み位置を演算する演算手段および
（ｄ）前記駆動金型を前記仮追い込み位置まで駆動した後に前記最終追い込み位置まで駆動する金型駆動手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明においては、予め記憶手段に、ワークの曲げ角度に対する前記駆動金型の追い込み量の関係および追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との比に対するスプリングバック角度の関係が記憶されている。ワークの曲げ加工に際しては、まず金型駆動手段により最初の仮追い込み位置まで駆動金型が駆動されてその位置で角度検出手段によりワークの実曲げ角度が検出され、この後次の仮追い込み位置まで更に駆動金型が駆動されてその位置で再度ワークの実曲げ角度が検出される。このようにして少なくとも２箇所の仮追い込み位置でワークの実曲げ角度が検出されると、前記記憶手段に記憶されている、追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との比に対するスプリングバック角度の関係よりワークの目標曲げ角度でのスプリングバック角度が演算され、このスプリングバック角度を考慮して前記駆動金型の最終追い込み位置が演算される。そして、この演算された最終追い込み位置まで駆動金型が駆動されて曲げ加工が終了する。こうして、少なくとも２箇所の角度検出位置における実曲げ角度に基づいてワークの目標曲げ角度でのスプリングバック角度が推定されるので、材料のロット間での材料特性値のばらつきによってスプリングバック角度にばらつきがある場合でも、このスプリングバック角度を精度良く推定することができ、これによって極めて高精度の曲げ加工を実現することが可能となる。
【００１４】
本発明において、前記少なくとも２箇所の仮追い込み位置は、前記記憶手段に記憶されているワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係およびワークの曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係から演算され得る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるスプリングバック角度推定方法およびそれを用いる曲げ加工方法並びに曲げ加工装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１には、本発明の一実施例に係る曲げ加工装置のシステム構成図が示されている。
【００１７】
本実施例の曲げ加工装置（プレスブレーキ）においては、固定テーブル１上にダイベース２が固着されるとともに、このダイベース２上に下型３が取付けられ、この下型３に対向してその下型３に対し近接離隔するように昇降駆動されるラム４の下部に上型５が取付けられている。曲げ加工されるべき板状のワークＷは下型３と上型５との間に挿入され、このワークＷの端部をバックストップ装置６に突き当てた状態でラム４を下降させてそのワークＷを下型３と上型５とで挟圧することによって、ワークＷの曲げ加工が行われるようにされている。
【００１８】
前記固定テーブル１の前部には、ワークＷの曲げ工程中にそのワークＷの曲げ角度を検出する角度検出ユニット７が設けられている。この角度検出ユニット７は、ワークＷの折り曲げ外面にスリット光を投光する光源８と、この光源８によりワークＷの外面に形成された線状投光像を撮像するＣＣＤカメラ９とを含み、このＣＣＤカメラ９により取り込まれた画像を画像処理することによってワークＷの曲げ角度を検出するものである。なお、この角度検出ユニット７は固定テーブル１の前部だけでなく後部にも設けることができ、こうすることによって角度検出精度の向上を図ることができる。
【００１９】
前記ＣＣＤカメラ９によって取り込まれた画像は図示されないモニターテレビに映し出されるとともに、画像データとして曲げ角度演算部１０にて処理される。そして、この曲げ角度演算部１０における演算によってワークＷの曲げ角度が算出され、その演算結果がＮＣ装置１１に入力される。このＮＣ装置１１は、ワークＷの曲げ条件（加工条件）毎の追い込み量の変化分と実曲げ角度の変化分との比に対する複数のスプリングバック角度の関係、およびワークの曲げ角度に対する複数の金型追い込み量の関係等を記憶する記憶手段１２を備えるとともに、この記憶手段１２に記憶されているデータと、ワークＷの曲げ条件（材質，板厚，曲げ形状，金型形状，機械情報等）とに基づき上型５の仮の追い込み位置および最終追い込み位置を演算する演算手段１３を備えている。
【００２０】
ところで、板状のワークＷを曲げ加工する際に生じるスプリングバック（弾性による戻り）角度は、材料の引張強さ，縦弾性係数，加工硬化指数（ｎ値）等に相関があるとされているが、同一材質におけるロット間での特性値ばらつきのみを考えれば、このスプリングバック角度に最も大きな影響を及ぼす特性値はｎ値であると考えられる。なお、図２には、冷延鋼板においてｎ値とスプリングバック角度との相関を調べた結果が示されている。一方、図３に示されているよう  に、ｎ値と材料の曲げ半径とには高い相関があることが判っており、また図４に示されるように、ワークＷの曲げ半径が異なると、同じ下死点（上型の追い込み位置）におけるワークＷの曲げ角度に変化が生じることが判っている。すなわち、ある下死点において、ワークの曲げ角度が小さな材料は、曲げ半径は大きく、ｎ値が大きく、結果的にスプリングバック角度が大きくなるという関係が成り立つことになる。このことから、所定位置においてワークＷの曲げ角度を検出することでスプリングバック角度を推定することが可能となり、この結果に基づいて駆動金型である上型５の追い込み量を制御することで、材料のばらつきに依らずに高い寸法精度の曲げを実現することが可能となる。
【００２１】
本実施例では、スプリングバック角度に最も大きな影響を及ぼす特性値である前記ｎ値の代用特性として、少なくとも２箇所の仮追い込み位置における各追い込み量の変化分（ΔＤ）と各実曲げ角度の変化分（Δθ）との比（ΔＤ／Δθ）を算出し、この比（ΔＤ／Δθ）とスプリングバック角度（Δθ）との関係に基づいて、目標曲げ角度におけるスプリングバック角度を算出するようにしている。
【００２２】
次に、本実施例における金型追い込み量の制御フローを図５に示されるフローチャートにしたがって順次説明する。
【００２３】
Ｓ１：予め入力されて記憶手段１２に記憶されているワークＷの曲げ条件（材質，板厚，曲げ形状，金型形状，機械情報等）を読み込む。
Ｓ２：ワークＷの曲げ角度θに対する金型追い込み量Ｄの関係（図６参照）およびワークＷの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係からデフォルト（ＮＣ装置が有している初期値）の関係式を選択して上下両金型を近接移動させたときの仮追い込み位置、言い換えれば角度検出位置をｎ箇所（ｎ≧２）演算する。なお、これら仮追い込み位置は、ワークＷを曲げ過ぎない範囲で、少なくとも１箇所は目標曲げ角度にできるだけ近い位置であるのが望ましい。
【００２４】
Ｓ３〜Ｓ５：オペレータによりワークＷをセットして曲げ加工を開始し、ｎ箇所の仮追い込み位置のうちの最初の仮追い込み位置まで上型５を下型３に対して近接移動させる。そして、この仮追い込み位置に到達すると、角度検出ユニット７によってワークＷの曲げ角度を検出する。
Ｓ６：角度検出回数Ｎがｎに達していない場合（Ｎ＜ｎ）には、第２の仮追い込み位置まで再度上型５を移動させ、この第２の仮追い込み位置にて再度ワークＷの曲げ角度を検出する。なお、この処理はＮ＝ｎになるまで繰り返し行う。
【００２５】
Ｓ７：上述のｎ箇所の角度検出結果から、追い込み量の変化分ｄＤと実曲げ角度の変化分ｄθとの比ｄＤ／ｄθを算出する。例えばｎ＝２の場合には、２点の角度検出位置での追い込み量の差ｄＤと検出角度の差ｄθとの比ｄＤ／ｄθを算出する。そして、予め記憶されている比ｄＤ／ｄθに対するスプリングバック角度Δθの関係、言い換えればｄＤ／ｄθ−Δθ曲線（図７参照）を用いて、上述のように算出されたｄＤ／ｄθに相当するスプリングバック角度Δθを求める。こうして、目標曲げ角度でのスプリングバック角度Δθを推定する。ここで、前記比ｄＤ／ｄθを算出する際に、角度検出位置（仮追い込み位置）が２箇所（ｎ＝２）の場合には、曲げ角度θに対する金型追い込み量Ｄの関係を示すグラフ上において、２つの検出値に基づきそれら２点を通る直線を求めることにより比ｄＤ／ｄθを求めることができる。また、角度検出位置（仮追い込み位置）が３箇所以上（ｎ≧３）の場合には、３つ以上の検出値に基づき最小自乗法等の手法を用いて比ｄＤ／ｄθを求めることができる。なお、図７は、比ｄＤ／ｄθに対するスプリングバック角度Δθの関係を実験値データとともに示したものである。
【００２６】
Ｓ８〜Ｓ９：推定されたスプリングバック角度Δθに基づいて上型５の最終追い込み位置を演算し、この位置まで再度上型５を駆動する。
Ｓ１０：加工を終了してフローを終了する。
【００２７】
このフローで示される処理は、毎回の曲げ工程毎に行われても良いが、材料ロットが変更される時等といった任意の工程でオペレータが補正操作を指示することもできる。
【００２８】
本実施例においては、曲げ角度を検出する角度検出手段として、スリット光を投光する光源と、線状投光像を撮像するＣＣＤカメラとよりなる角度検出装置を用いるものを説明したが、この角度検出手段としては、他に、静電容量式のも  の、光電式のもの、接触式のものなどいろいろなタイプのものを採用することができる。
【００２９】
本実施例では、下型（ダイ）を固定式のものとして上型（パンチ）を駆動させる所謂オーバードライブタイプのプレスブレーキに適用したものを説明したが、本発明は、上型を固定式にして下型を駆動させる所謂アンダードライブタイプのプレスブレーキに対して適用できるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る曲げ加工装置のシステム構成図である。
【図２】図２は、ｎ値とスプリングバック角度との相関を示すグラフである。
【図３】図３は、ｎ値と材料の曲げ半径との相関を示すグラフである。
【図４】図４は、同一下死点における曲げ半径と曲げ角度との関係を説明する図である。
【図５】図５は、金型追い込み量の制御フローを示すフローチャートである。
【図６】図６は、曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係を示すグラフである。
【図７】図７は、ｄＤ／ｄθに対するスプリングバック角度の関係を示すグラフである。
【図８】図８は、ワーク角度とスプリングバック角度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１    固定テーブル
２    ダイベース
３    下型
４    ラム
５    上型
６    バックストップ装置
７    角度検出ユニット
８    光源
９    ＣＣＤカメラ
１０  曲げ角度演算部
１１  ＮＣ装置
１２  記憶手段
１３  演算手段
Ｗ    ワーク
【図１】
0003710267.tif 000002
【図２】
0003710267.tif 000003
【図３】
0003710267.tif 000004
【図４】
0003710267.tif 000005
【図５】
0003710267.tif 000006
【図６】
0003710267.tif 000007
【図７】
0003710267.tif 000008
【図８】
0003710267.tif 000009