(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークに対してサンプル材とブランク材を微細連結部を残して加工形成可能で、前記ワークの任意の位置における板厚と、曲げ加工時のサンプル材による曲げ加工時のスプリングバック量を検出するワーク特性検出ユニットを備えてなり、前記ワーク特性検出ユニットが、ワークのサンプル材をダイと協働して曲げ加工可能かつ前記サンプル材を目標角度に曲げるために先端の角度が目標角度のプローブ部材を上下動自在に設け、前記プローブ部材の先端の角度よりも先端の角度が大きくかつ左右面角が曲げられたサンプル材の内面に当たるセンサプレートを、前記プローブ部材に対して相対的に上下動自在に設けると共にこのセンサプレートを前記プローブ部材の下端より所定長さ下方へ突出せしめるように常時下方へ付勢して設け、前記ワークの板厚を検出すべく前記プローブ部材を下降し、前記センサプレート及びプローブ部材の先端が共に前記ワーク上面に当接したときの前記センサプレートの上下方向の位置、前記プローブ部材とブランク加工位置に備えたダイによって前記サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記プローブ部材に対する相対的な上昇位置並びにスプリングバック量を検出すべく曲げ荷重を除荷したときの前記センサプレートの前記上昇位置からの下降位置を検出する位置検出手段を設け、基準板厚に対するサンプル材の板厚誤差を検出してワークの板厚を算出するために、ダイ上の既知の基準板厚測定時におけるプローブ部材の先端とセンサプレートの先端が基準板厚のワークの上面に当接して一致したときに前記位置検出手段に備えた位置センサによって検出した基準位置情報と、ダイ上の前記サンプル材の板厚測定時におけるプローブ部材の先端とセンサプレートの先端が前記サンプル材の上面に当接して一致したときに前記位置検出手段に備えた位置センサによって検出した測定位置情報とに基づきワークの板厚を算出する板厚演算装置を設けてなるワーク板厚測定装置であることを特徴とするブランク加工装置。
【請求項２】
ワークに対してサンプル材とブランク材を微細連結部を残して加工形成可能で、前記ワークの任意の位置における板厚と、曲げ加工時のサンプル材による曲げ加工時のスプリングバック量を検出するワーク特性検出ユニットを備えてなり、前記ワーク特性検出ユニットが、ワークのサンプル材をダイと協働して曲げ加工可能かつ前記サンプル材を目標角度に曲げるために先端の角度が目標角度のプローブ部材を上下動自在に設け、前記プローブ部材の先端の角度よりも先端の角度が大きくかつ左右面角が曲げられたサンプル材の内面に当たるセンサプレートを、前記プローブ部材に対して相対的に上下動自在に設けると共にこのセンサプレートを前記プローブ部材の下端より所定長さ下方へ突出せしめるように常時下方へ付勢し且つ曲げ加工時においてワーク内側両側面に接触自在に設け、前記ワークの板厚を検出すべく前記プローブ部材を下降し、前記センサプレート及びプローブ部材の先端が共に前記ワーク上面に当接したときの前記センサプレートの上下方向の位置、前記プローブ部材とブランク加工位置に備えたダイによって前記サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記プローブ部材に対する相対的な上昇位置並びにスプリングバック量を検出すべく曲げ荷重を除荷したときの前記センサプレートの前記上昇位置からの下降位置を検出する位置検出手段を設け、サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記位置検出手段による曲げ位置情報と、曲げ荷重を除荷して前記サンプル材がスプリンバックを起こした時におけるセンサプレートの前記位置検出手段によるスプリングバック位置情報と、の差に基づきサンプル材のスプリングバック量を算出するスプリングバック演算装置を設けてなるスプリングバック測定装置であることを特徴とするブランク加工装置。
【請求項３】
ワークのサンプル材をダイと協働して曲げ加工可能かつ前記サンプル材を目標角度に曲げるために先端の角度が目標角度のプローブ部材を上下動自在に設け、前記プローブ部材の先端の角度よりも先端の角度が大きくかつ左右面角が曲げられたサンプル材の内面に当たるセンサプレートを、前記プローブ部材に対して相対的に上下動自在に設けると共にこのセンサプレートを前記プローブ部材の下端より所定長さ下方へ突出せしめるように常時下方へ付勢して設け、前記ワークの板厚を検出すべく前記プローブ部材を下降し、前記センサプレート及びプローブ部材の先端が共に前記ワーク上面に当接したときの前記センサプレートの上下方向の位置、前記プローブ部材とブランク加工位置に備えたダイによって前記サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記プローブ部材に対する相対的な上昇位置並びにスプリングバック量を検出すべく曲げ荷重を除荷したときの前記センサプレートの前記上昇位置からの下降位置を検出する位置検出手段を設け、基準板厚に対するサンプル材の板厚誤差を検出してワークの板厚を算出するために、ダイ上の既知の基準板厚測定時におけるプローブ部材の先端とセンサプレートの先端が基準板厚のワークの上面に当接して一致したときに前記位置検出手段に備えた位置センサによって検出した基準位置情報と、ダイ上の前記サンプル材の板厚測定時におけるプローブ部材の先端とセンサプレートの先端が前記サンプル材の上面に当接して一致したときに前記位置検出手段に備えた位置センサによって検出した測定位置情報とに基づきワークの板厚を算出する板厚演算装置を設けてなることを特徴とするワーク板厚測定装置。
【請求項４】
ワークのサンプル材をダイと協働して曲げ加工可能かつ前記サンプル材を目標角度に曲げるために先端の角度が目標角度のプローブ部材を上下動自在に設け、前記プローブ部材の先端の角度よりも先端の角度が大きくかつ左右面角が曲げられたサンプル材の内面に当たるセンサプレートを、前記プローブ部材に対して相対的に上下動自在に設けると共にこのセンサプレートを前記プローブ部材の下端より所定長さ下方へ突出せしめるように常時下方へ付勢し且つ曲げ加工時においてワーク内側両側面に接触自在に設け、前記ワークの板厚を検出すべく前記プローブ部材を下降し、前記センサプレート及びプローブ部材の先端が共に前記ワーク上面に当接したときの前記センサプレートの上下方向の位置、前記プローブ部材とブランク加工位置に備えたダイによって前記サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記プローブ部材に対する相対的な上昇位置並びにスプリングバック量を検出すべく曲げ荷重を除荷したときの前記センサプレートの前記上昇位置からの下降位置を検出する位置検出手段を設け、サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記位置検出手段による曲げ位置情報と、曲げ荷重を除荷して前記サンプル材がスプリンバックを起こした時におけるセンサプレートの前記位置検出手段によるスプリングバック位置情報と、の差に基づきサンプル材のスプリングバック量を算出するスプリングバック演算装置を設けてなることを特徴とするスプリングバック測定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、試し曲げを不要とする板金加工方法及び板金加工システム、並びに板金加工システムに用いるブランク加工装置、ワーク板厚測定装置、スプリングバック測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、切削加工や鋳造で製作されていた構造部品は、軽量かつ高剛性、素材歩留まりの向上などの理由から板金加工部品に置き換わる傾向にあり、これに伴い、板金加工には更なる高精度化が要求されている。
【０００３】
板金加工精度には、穴明け寸法精度、切断幅寸法精度、および曲げ角度精度があり、このうち高い曲げ角度精度を得るためには最もレベルの高い熟練度が必要となっている。この熟練度の軽減を目的として既に種々の曲げ角度検出装置・機構等が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の板金加工システムのいずれを用いた場合でも、前述したニーズに応える高精度曲げ加工を行う場合には、従来から行われている試し曲げ加工工程がそのまま必要であるという問題点があった。
【０００５】
また、プレスブレーキに搭載されている曲げ加工制御装置においても、高度な演算を行うことにより最初の加工から目標とする角度が得られるような取り組みがなされている（高精度化アルゴリズム）が、現状では上記と同様に試し曲げ加工工程は不要となっていない。
【０００６】
本発明は上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、予めブランキング工程にて、曲げ加工するブランク材の真の板厚あるいはスプリングバック量を検出しておくことにより、試し曲げを不要とし、あるいは試し曲げ回数を減少させ、効率的な曲げ加工を可能とする板金加工方法及び板金加工システムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ワークに対してサンプル材とブランク材を微細連結部を残して加工形成可能で、前記ワークの任意の位置における板厚と、曲げ加工時のサンプル材による曲げ加工時のスプリングバック量を検出するワーク特性検出ユニットを備えてなり、前記ワーク特性検出ユニットが、ワークのサンプル材をダイと協働して曲げ加工可能かつ前記サンプル材を目標角度に曲げるために先端の角度が目標角度のプローブ部材を上下動自在に設け、前記プローブ部材の先端の角度よりも先端の角度が大きくかつ左右面角が曲げられたサンプル材の内面に当たるセンサプレートを、前記プローブ部材に対して相対的に上下動自在に設けると共にこのセンサプレートを前記プローブ部材の下端より所定長さ下方へ突出せしめるように常時下方へ付勢して設け、前記ワークの板厚を検出すべく前記プローブ部材を下降し、前記センサプレート及びプローブ部材の先端が共に前記ワーク上面に当接したときの前記センサプレートの上下方向の位置、前記プローブ部材とブランク加工位置に備えたダイによって前記サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記プローブ部材に対する相対的な上昇位置並びにスプリングバック量を検出すべく曲げ荷重を除荷したときの前記センサプレートの前記上昇位置からの下降位置を検出する位置検出手段を設け、基準板厚に対するサンプル材の板厚誤差を検出してワークの板厚を算出するために、ダイ上の既知の基準板厚測定時におけるプローブ部材の先端とセンサプレートの先端が基準板厚のワークの上面に当接して一致したときに前記位置検出手段に備えた位置センサによって検出した基準位置情報と、ダイ上の前記サンプル材の板厚測定時におけるプローブ部材の先端とセンサプレートの先端が前記サンプル材の上面に当接して一致したときに前記位置検出手段に備えた位置センサによって検出した測定位置情報とに基づきワークの板厚を算出する板厚演算装置を設けてなるワーク板厚測定装置であることを特徴とするものである。
【００１４】
したがって、所定位置に位置決めされたワークに対してプローブ部材が下降をはじめるとまずセンサプレートが接触する。その後センサプレートはワークに接触を保持されたままプローブ部材がワークに接触し、プローブ部材の先端とセンサプレートの先端が一致した時の測定位置情報が位置検出手段により検出される。予め既知の基準板厚を測定した際にプローブ先端とセンサプレート先端が一致した時の基準位置情報が位置検出手段により検知されているので、この基準位置情報と前記測定位置情報との差に基づきサンプル材、ブランク材の板厚が算出される。
【００１５】
また、本発明は、ワークに対してサンプル材とブランク材を微細連結部を残して加工形成可能で、前記ワークの任意の位置における板厚と、曲げ加工時のサンプル材による曲げ加工時のスプリングバック量を検出するワーク特性検出ユニットを備えてなり、前記ワーク特性検出ユニットが、ワークのサンプル材をダイと協働して曲げ加工可能かつ前記サンプル材を目標角度に曲げるために先端の角度が目標角度のプローブ部材を上下動自在に設け、前記プローブ部材の先端の角度よりも先端の角度が大きくかつ左右面角が曲げられたサンプル材の内面に当たるセンサプレートを、前記プローブ部材に対して相対的に上下動自在に設けると共にこのセンサプレートを前記プローブ部材の下端より所定長さ下方へ突出せしめるように常時下方へ付勢し且つ曲げ加工時においてワーク内側両側面に接触自在に設け、前記ワークの板厚を検出すべく前記プローブ部材を下降し、前記センサプレート及びプローブ部材の先端が共に前記ワーク上面に当接したときの前記センサプレートの上下方向の位置、前記プローブ部材とブランク加工位置に備えたダイによって前記サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記プローブ部材に対する相対的な上昇位置並びにスプリングバック量を検出すべく曲げ荷重を除荷したときの前記センサプレートの前記上昇位置からの下降位置を検出する位置検出手段を設け、サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記位置検出手段による曲げ位置情報と、曲げ荷重を除荷して前記サンプル材がスプリンバックを起こした時におけるセンサプレートの前記位置検出手段によるスプリングバック位置情報と、の差に基づきサンプル材のスプリングバック量を算出するスプリングバック演算装置を設けてなるスプリングバック測定装置であることを特徴とするものである。
【００１６】
したがって、プローブ部材が所定ストロークだけ下降してサンプル材が折り曲げられた時の曲げ位置情報が位置検出手段により検出される。次いで、プローブ部材をサンプル材から離反せしめてサンプル材がスプリンバックを起こした時のスプリングバック位置情報が位置検出手段により検出される。このスプリングバック位置情報と前記曲げ位置情報との差に基づきサンプル材のスプリングバック量が算出される。
【００１７】
また、本発明のワーク板厚測定装置は、ワークのサンプル材をダイと協働して曲げ加工可能かつ前記サンプル材を目標角度に曲げるために先端の角度が目標角度のプローブ部材を上下動自在に設け、前記プローブ部材の先端の角度よりも先端の角度が大きくかつ左右面角が曲げられたサンプル材の内面に当たるセンサプレートを、前記プローブ部材に対して相対的に上下動自在に設けると共にこのセンサプレートを前記プローブ部材の下端より所定長さ下方へ突出せしめるように常時下方へ付勢して設け、前記ワークの板厚を検出すべく前記プローブ部材を下降し、前記センサプレート及びプローブ部材の先端が共に前記ワーク上面に当接したときの前記センサプレートの上下方向の位置、前記プローブ部材とブランク加工位置に備えたダイによって前記サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記プローブ部材に対する相対的な上昇位置並びにスプリングバック量を検出すべく曲げ荷重を除荷したときの前記センサプレートの前記上昇位置からの下降位置を検出する位置検出手段を設け、基準板厚に対するサンプル材の板厚誤差を検出してワークの板厚を算出するために、ダイ上の既知の基準板厚測定時におけるプローブ部材の先端とセンサプレートの先端が基準板厚のワークの上面に当接して一致したときに前記位置検出手段に備えた位置センサによって検出した基準位置情報と、ダイ上の前記サンプル材の板厚測定時におけるプローブ部材の先端とセンサプレートの先端が前記サンプル材の上面に当接して一致したときに前記位置検出手段に備えた位置センサによって検出した測定位置情報とに基づきワークの板厚を算出する板厚演算装置を設けてなることを特徴とするものである。
【００１８】
したがって、所定位置に位置決めされたワークに対してプローブ部材が下降をはじめるとまずセンサプレートが接触する。その後センサプレートはワークに接触を保持されたままプローブ部材がワークに接触し、プローブ部材の先端とセンサプレートの先端が一致した時の測定位置情報が位置検出手段により検出される。予め既知の基準板厚を測定した際にプローブ先端とセンサプレート先端が一致した時の基準位置情報が位置検出手段により検知されているので、この基準位置情報と前記測定位置情報との差に基づきサンプル材、ブランク材の板厚が算出される。
【００１９】
また、本発明のスプリングバック測定装置は、ワークのサンプル材をダイと協働して曲げ加工可能かつ前記サンプル材を目標角度に曲げるために先端の角度が目標角度のプローブ部材を上下動自在に設け、前記プローブ部材の先端の角度よりも先端の角度が大きくかつ左右面角が曲げられたサンプル材の内面に当たるセンサプレートを、前記プローブ部材に対して相対的に上下動自在に設けると共にこのセンサプレートを前記プローブ部材の下端より所定長さ下方へ突出せしめるように常時下方へ付勢し且つ曲げ加工時においてワーク内側両側面に接触自在に設け、前記ワークの板厚を検出すべく前記プローブ部材を下降し、前記センサプレート及びプローブ部材の先端が共に前記ワーク上面に当接したときの前記センサプレートの上下方向の位置、前記プローブ部材とブランク加工位置に備えたダイによって前記サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記プローブ部材に対する相対的な上昇位置並びにスプリングバック量を検出すべく曲げ荷重を除荷したときの前記センサプレートの前記上昇位置からの下降位置を検出する位置検出手段を設け、サンプル材を目標角度に曲げたときの前記センサプレートの前記位置検出手段による曲げ位置情報と、曲げ荷重を除荷して前記サンプル材がスプリンバックを起こした時におけるセンサプレートの前記位置検出手段によるスプリングバック位置情報と、の差に基づきサンプル材のスプリングバック量を算出するスプリングバック演算装置を設けてなることを特徴とするものである。
【００２０】
したがって、プローブ部材が所定ストロークだけ下降してサンプル材が折り曲げられた時の曲げ位置情報が位置検出手段により検出される。次いで、プローブ部材をサンプル材から離反せしめてサンプル材がスプリンバックを起こした時のスプリングバック位置情報が位置検出手段により検出される。このスプリングバック位置情報と前記曲げ位置情報との差に基づきサンプル材のスプリングバック量が算出される。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の板金加工方法及び板金加工システムの実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２２】
図１を参照するに、板金加工システム１においては、一般に用いられるブランク加工装置にはタレットパンチプレス３などのパンチプレスや、レーザ加工機あるいはパンチレーザ複合加工機などがある。ブランク加工装置にはワークＷの板厚および曲げ加工時のスプリングバック量を検出できるワーク特性検出ユニットが装着されている。
【００２３】
したがって、上記のブランク加工装置では、パンチングやレーザ切断が行われてブランク加工が行われるのと同時にワーク特性検出ユニットにより板厚測定及びスプリングバック量検出が行われる。そして、次工程の曲げ加工機としての例えばプレスブレーキ５による曲げ加工時には、上記の板厚及びスプリングバック量のデータが制御パラメータとして用いられることにより、従来から行われている試し曲げ工程が不要となる。つまり、板厚及びスプリングバック量のデータにより、引張強さσ、加工硬化係数ＣなどのワークＷの材料特性が得られるので、この得られた材料特性が曲げ加工時に用いられる。
【００２４】
本発明の基本的な考え方を説明すると、高精度曲げ加工を行うためには、プレスブレーキ５を用いた曲げ加工では、金型間でワークＷを挟み込んだ状態で、
制御目標曲げ角度α＝図面指示角度θ＋スプリングバック角度ε
となるように可動テーブルの位置決め制御が行われる必要がある。
【００２５】
しかも、図面指示角度θに高精度に到達せしめるには、ダイＶ溝幅寸法、ダイ肩半径、パンチ先端半径からなる金型寸法と、板厚ｔ、引張り強さσからなる材料特性と、の条件が明確である必要がある。なお、板厚ｔは二乗で関係があり、引張り強さσは相関が強いものである。
【００２６】
同様に、スプリングバック角度εを把握するための必要な条件は、目標曲げ角度θと、板厚ｔ、加工硬化係数Ｃ、指数ｎ、弾性係数からなる材料特性と、パンチ先端半径からなる金型寸法が明確である必要がある。そして、加工硬化係数Ｃおよび指数ｎについてはσ＝Ｃεｎの関係がある。
【００２７】
また、金型寸法は加工に用いる金型型番を明確にすれば一義的に決まってくるものである。
【００２８】
以上のことから、図面指示角度θを精度良く得るためには、それぞれの角度と相関の強いワークＷの板厚ｔと引張り強さ相当値（引張り強さを代表できる数値）を把握できれば良いことになる。
【００２９】
したがって、スプリングバック角度εは引張り強さσと強い相関があるので、スプリングバック角度εの測定値は前述した高精度な図面指示角度θを得るための条件に適用できる。すなわち、本発明ではスプリングバック角度εがワークＷの引張り強さσを代表できる数値として扱われている。
【００３０】
また、周知のとおり、圧延方向に平行な曲げ加工と直角方向の曲げ加工とでは、同じ制御を実施しても曲げ力除荷後の角度は異なる。これはそれぞれの方向での引張り強さσの差が最も大きな要因と考えられる。従って、いずれの方向においても高精度な曲げ角度を得るためには、圧延方向に平行な方向と、直角な方向との個別の引張り強さσを代表できる数値（材料特性値）を把握し、曲げ加工時にこれらを使い分けることが必要になる。
【００３１】
以上の事柄を踏まえて、本発明の板金加工システム１では、まずブランク材となる部材（後述のサンプル材も含む）の板厚ｔが測定され、続いてパンチングあるいはレーザ切断などのブランク加工が行われ、そのまま同一クランプの状態でサンプル材の圧延方向に平行な曲げ加工と直角な曲げ加工が例えば曲げ角度９０°で行われる。そして、それぞれの曲げ加工毎に９０°に曲げた時のスプリングバック量εを測定し、これらの測定値を材料特性値としてブランク加工装置の制御装置７内に格納する。以降プレスブレーキ５を用いた曲げ加工時に、これらの材料特性値が参照される。
【００３２】
すなわち、プレスブレーキ５の制御装置９では、ブランク加工装置の制御装置７の上記の材料特性値を受け取り、この材料特性値を曲げ角度制御アルゴリズムに組み込むことにより可動テーブルの位置決め制御が実施される。例えば、実測した板厚ｔがそのまま用いられ、かつ曲げ方向（圧延方向に対して平行／直角）毎に引張り強さ相当値が使い分けられることにより、試し曲げ加工を行うことなく、最初の加工から目標とする角度を高精度に得ることができる。
【００３３】
図１を参照するに、本実施の形態ではブランク加工装置としての例えばタレットパンチプレス３を用いて説明する。
【００３４】
なお、タレットパンチプレス３は公知なものであるので概略的に説明すると、ベース１１の両側に立設したサイドフレーム１３に上部フレーム１５の両側が支持された態様のフレーム構造に構成されている。上部フレーム１５の下部には、多種類のパンチＰを着脱交換自在に備えた円盤状の上部タレット１７が回転自在に装着されている。ベース１１の上面には、上部タレット１７に対向した下部タレット１９が回転自在に装着されており、この下部タレット１９には、多種類のパンチＰと対向した多数のダイＤが円弧状に配置され且つ着脱交換自在に装着されている。上部タレット１７の軸心と下部タレット１９の軸心とは同一軸心に配置されており、この上部タレット１７と下部タレット１９は、制御装置７の制御によって、同方向へ同期して回転される。
【００３５】
前記上部タレット１７および下部タレット１９の回転によって所望のパンチＰとダイＤが加工位置にあるラム２１（打圧部材）の下方へ割出し位置決めされる。
【００３６】
また、タレットパンチプレス３には加工テーブル２３に載置された板状のワークＷを前後左右方向へ移動位置決めするためのワーク移動位置決め装置２５が設けられている。このワーク移動位置決め装置２５は、加工テーブル２３の図１において右端にＹ軸方向へ移動自在なキャレッジベース２７が設けられており、このキャレッジベース２７にはワークＷをクランプする複数のワーククランプ２９を備えたキャレッジ３１がＸ軸方向へ移動自在に設けられている。なお、ワーク移動位置決め装置２５は制御装置７によって制御される。
【００３７】
制御装置７は、中央処理装置としての例えばＣＰＵ３３にキーボード等の入力装置３５並びにＣＲＴなどの表示装置３７が接続され、この入力装置３５と表示装置３７を操作して製品の立体姿図や展開図などを作成し且つどのように加工するかを決めた加工プログラムが作成され、メモリ３９に記憶される。この加工プログラムに基づいてタレットパンチプレス３のパンチング加工が制御される。
【００３８】
上記構成により、制御装置７の加工プログラムに基づいて、ワークＷがワーク移動位置決め装置２５により加工位置に位置決めされた後に、ラム２１によってパンチＰが打圧されることにより、パンチＰとダイＤとの協働によってワークＷにパンチング加工が行われ、例えば図２に示されているようなブランク材４１が得られる。
【００３９】
図２を参照するに、サンプル材としての例えばサンプルＡは図２中の圧延方向に平行な曲げ加工を行う時のスプリングバック量εを求める場合に用いられ、サンプル材としての例えばサンプルＢは圧延方向に直角な曲げ加工を行う時のスプリングバック量εを求める場合に用いられる。
【００４０】
ブランクＡとブランクＢは製品の展開形状であり、図中の点線部分（Ｃ、Ｄ）を折り曲げることにより製品の最終形状（この例では箱）が得られる。サンプルＡ、サンプルＢとも図３で示されているようにミクロジョイント接合された状態となっており、この状態のままサンプル材の９０°曲げ加工が行われることとなる。なお、ブランクＡ、ブランクＢも同様にミクロジョイント接合された状態である。
【００４１】
ミクロジョイントの幅は実際上０．２ｍｍ以下であるため曲げ角度への影響は極めて少なく、接合されていない場合とほぼ同等のスプリングバック量εが得られる。サンプルＡの曲げ加工で得られるスプリングバック量εは、図２に示されているＣ部がプレスブレーキ５を用いて曲げられる場合に参照され、同様にサンプルＢはＤ部の曲げ加工を行う場合に参照される。
【００４２】
以上のように、ブランク部材の加工と同一工程で、スプリングバック量εの検出を目的としたサンプル材（平行／直角の２種類）を加工しておくことが本発明の特徴の一つである。
【００４３】
次に、本発明の実施の形態の主要部を構成するワーク特性検出ユニットとしての例えば測定ユニット４３について説明する。この測定ユニット４３はスプリングバック量εの検出および板厚測定が可能である。
【００４４】
図４及び図５を参照するに、測定ユニット４３はプローブモジュールとダイモジュールとの２つのモジュールに区分できる。本実施の形態では、前者をタレットパンチプレス３の上部タレット１７に組み込み、後者を下部タレット１９に組み込んでいるが、両者を組み合わせて単独の装置として設けても構わない。この場合、ワークＷの位置決め制御が可能な範囲であればどの位置に設けても良く、レーザ加工機やパンチレーザ複合機へ設ける場合に有効である。
【００４５】
プローブユニット４５はプローブ部材としての例えばプローブ４７とセンサプレート４９で構成されている。プローブ４７は曲げ加工時のパンチ金型に相当し、ラム２１が下降するとストライカ５１を経由してプローブ４７自体も下降する。このプローブ４７とダイ５３との間でワークＷを挟み込むことにより曲げ加工が行われる。なお、ラム２１の変位量は、図示省略の別の部材に装着されている位置検出手段により検出できるように構成されている。
【００４６】
センサプレート４９はプローブ４７に対して相対的に上下方向に移動できる構造になっており、プローブ４７の下端より所定長さ（本実施の形態ではｘ１）下方へ突出せしめるようにスプリング５５により常時下方へ付勢されている。また、センサプレート４９の上端は図示省略の別の部材に装着されているフォトスイッチ５７により検出でき、センサプレート４９の変位量は図４中の位置センサ５９で検出できるようになっている。なお、フォトスイッチ５７および位置センサ５９は、制御装置７のＣＰＵ３３に接続されている。
【００４７】
次に、上述した測定ユニット４３を用いて一連の板厚検出とスプリングバック量検出の動作について説明する。なお、板厚検出とスプリングバック量検出はそれぞれ独立した動作として行われても構わない。
【００４８】
まず、本実施の形態における板厚検出の原理を説明する。
【００４９】
図４及び図５を参照するに、プローブユニット４５を下降させて行くと、まずセンサプレート４９の先端がワークＷとしての例えばサンプル材の表面に突き当たり、続いてプローブ４７の先端が突き当たる。この間、センサプレート４９は図７中の▲１▼に示されているようにプローブ４７に対して相対的に変位量ｘ１だけ上昇してプローブ４７の先端が突き当たった状態、すなわちプローブ４７の先端とセンサプレート４９の先端の上下方向の位置が一致した状態でフォトスイッチ５７がＯＮとなる（図７中のＳ点）。
【００５０】
予め、板厚が明確となっている基準板の基準板厚ｔ１にプローブユニット４５を下降させて押し当て、フォトスイッチ５７がＯＮになったときのプローブユニット４５の位置が位置センサ５９で読み取られ、メモリ３９に記憶される。
【００５１】
プローブユニット４５がサンプル材の折曲げ線に位置決めされ、サンプル材の折曲げ加工開始時、上述したように図７中の▲１▼を経過してプローブユニット４５がサンプル材に押し当てられて、図７中のＳ点にてフォトスイッチ５７がＯＮになった時のラム２１位置ｔ２が検出される。この時点で、ブランク材４１の測定板厚が、板厚演算装置６１により測定版厚＝基準板厚ｔ１＋（ｔ１−ｔ２）の式で求められる。なお、（ｔ１−ｔ２）は基準板厚に対する実際の板厚誤差である。なお、上記の板厚演算装置６１は図１に示されているように制御装置７のＣＰＵ３３に電気的に接続されている。
【００５２】
次に、本実施の形態におけるスプリングバック量εの検出の原理を説明する。
【００５３】
ラム２１の下降動作によりプローブ４７が下降を継続し曲げ加工が行われる。このとき、センサプレート４９の変位量は図７中の▲２▼から▲３▼へ移行する。
【００５４】
そして、図６（Ａ）に示されているようにサンプル材がプローブ４７により目標とする曲げ角度θ１（本実施の形態ではθ１＝９０°）の位置に到達した時点でセンサプレート４９の変位量が位置センサ５９で検出され、メモリ３９に記憶される。この時、センサプレート４９の左右面角ａ，ｂ（図４のａ，ｂ）は曲げられたサンプル材の内面に当たっている。
【００５５】
続いて曲げ荷重を除荷するためにラム２１を上昇せしめてプローブ４７も上昇させると、サンプル材の曲げ角度θ２は図６（Ｂ）に示されているようにスプリングバックにより広がるために、図７中の▲５▼で示されているようにセンサプレート４９が下降した状態となる。この間、センサプレート４９の左右角部（図６中のａ，ｂ）は常にサンプル材の内面に接触している。
【００５６】
スプリングバックが終了してセンサプレート４９の下降も停止した時点でセンサプレート４９の変位量が位置センサ５９で検出され、スプリングバック前とスプリングバック後の位置センサ５９による検出値の差がスプリングバック演算装置６３により計算され、この変位量をｘ２とすると、この値がスプリングバック量εと等価（スプリングバック相当値）となる。なお、上記のスプリングバック演算装置６３は図１に示されているように制御装置７のＣＰＵ３３に電気的に接続されている。
【００５７】
また、プローブユニット４５は変位量ｘ２の検出が終了した時点で、ラム２１を上昇することにより初期状態に上昇され、図７中の６に示されているように、初期状態に上昇復帰される。
【００５８】
次に、本実施の形態では曲げ加工装置として例えばプレスブレーキ５を用いて説明する。
【００５９】
図１を参照するに、プレスブレーキ５は公知なものであるので概略的に説明すると、本実施の形態に係わるプレスブレーキ５は、下降式油圧プレスブレーキを対象としているが、上昇式のプレスブレーキ或いは油圧式でなくクランクなどの機械式のプレスブレーキであっても構わない。
【００６０】
下降式の油圧式プレスブレーキ５はパンチＰが上下動自在な可動テーブルすなわち例えば上部テーブル６５の下面に複数の中間板６７を介して装着され固定されている。ダイＤは固定テーブルとしての例えば下部テーブル６９の上面に装着され固定されている。したがって、上部テーブル６７が下降し、パンチＰとダイＤとの協働によりパンチＰとダイＤの間で板材のワークＷの曲げ加工が行われる。
【００６１】
本体フレームを構成する図２において左右のサイドフレーム７１，７３の上部には、左軸及び右軸油圧シリンダ７５，７７が装備されており、これらの左軸及び右軸油圧シリンダ７５，７７のピストンロッド７９の下端にラムとしての上部テーブル６７が連結されている構造である。また、左右のサイドフレーム７１，７３の下部には下部テーブル６９が固定されている。
【００６２】
また、上記のプレスブレーキ５にはＮＣ制御装置等の制御装置９が備えられており、制御装置９としては、中央処理装置としてのＣＰＵ８１に、ワークＷの材質、板厚、加工形状、金型条件、曲げの目標角度、加工プログラム等のデータを入力する曲げ加工条件入力手段としての例えば入力装置８３とＣＲＴなどの表示装置８５と、この入力されたデータや、タレットパンチプレス３で得られた板厚やスプリングバック量などの材料特性データを記憶するメモリ８７が接続されている。
【００６３】
また、前記ＣＰＵ８１には、材料特性データが曲げ制御アルゴリズムに取り入れられて作成された曲げ加工プログラムファイル８９が接続されている。
【００６４】
また、上記のＣＰＵ８１には、材料特性データや金型情報等の他のデータに基づいてラム制御値（Ｄ値）を作成するためのＤ値演算装置９１が接続されている。なお、このＤ値演算装置９１では、ブランク加工装置側のパンチＰとダイＤに基づいて検出したスプリングバック値を用いて、プレスブレーキ５に装着された異なるパンチＰ、ダイＤにより曲げ加工が行われると所定角度にならない場合があるので、プレスブレーキ５側ではブランク加工装置側と異なるパンチＰ、ダイＤにて加工が行われるときはＤ値に補正をかけるように構成されている。
【００６５】
次に、本実施の形態の板金加工システム１の標準的な手順について説明する。
【００６６】
ブランク加工装置としての例えばタレットパンチプレス３において、ブランク加工開始となると、まず、ワークＷが測定ユニット４３の取り付け位置に位置決めされる。測定ユニット４３を用いて板厚が測定される。図２ではサンプルＡ、サンプルＢ、およびブランクＡ、ブランクＢの板厚が測定されることとなる。なお、サンプルＡ、サンプルＢ、およびブランクＡ、ブランクＢのすべての板厚を測定せず、これらを代表して１つのサンプル又はブランクに対して板厚が測定されても構わない。
【００６７】
続いて、サンプルＡ、サンプルＢ、ブランクＡ、ブランクＢの各部材の外周の切断加工が行われる。この時、いずれの部材もミクロジョイントにて接合される。
【００６８】
切断加工が終了した段階で、再度、サンプル材が測定ユニット４３の直下の位置になるように位置決めされる。この状態で例えば９０°曲げ加工が実施され、この時のスプリングバック量εの測定が行われる。サンプルＡ、サンプルＢの両者について同様の操作が行われ、材料の圧延方向に平行な曲げ加工を行った場合のスプリングバック量εと直角な方向でのスプリングバック量εの２種類が抽出される。
【００６９】
以上のように測定された板厚、スプリングバック量ε、曲げ加工に用いた金型条件は、例えば図８に示されているような配列で制御装置７内のメモリ３９に格納される。なお、製品の曲げ線には圧延方向に平行な曲げ線あるいは垂直な曲げ線のいずれかしかない場合は、該当する曲げ線を有するサンプルＡあるいはサンプルＢに対してのみスプリングバック量εが測定される。
【００７０】
次に、穴明け・切断加工が終了した段階で、図２におけるブランクＡ，ブランクＢのように製品となる部材がワークＷから分離されて、プレスブレーキ５を用いた曲げ加工に移行する。この曲げ加工において試し曲げ加工が行われることなく、第一番目の曲げ加工から目標とする角度を得るためには、既にタレットパンチプレス３の制御装置７のメモリ３９に記憶されている図８に示されているような配列データが、プレスブレーキ５の曲げ制御アルゴリズムに取り入れられる必要がある。この場合、前記配列データがプレスブレーキ５の制御装置９に受け渡される方法として２種類が考えられる。
【００７１】
一つは、ブランク材４１にマークを印字したり、あるいはバーコードラベルを貼り付けたりして、直接マーキングを施す方法である。マーキングの種類としては既に多用されている二次元バーコード、あるいはＱＲコードを利用できる。また、マーキング処理としては一般市販品を利用できる。たとえば、印字の場合はインクジェットユニット、ラベル貼り付けの場合はラベルプリンタ等がある。
【００７２】
この場合、当該のマークは前述した配列データとの連係付けを行っておき、プレスブレーキ５による曲げ加工開始時に、例えば市販のバーコードリーダを用いてコードを読み込むことにより、連係付けられている配列データを抽出することができる。以降、この配列データがタレットパンチプレス３の制御装置７のメモリ３９から送信されてプレスブレーキ５の制御装置９の曲げ加工プログラムファイル８９の曲げ制御アルゴリズムに組み込まれ、曲げ加工制御を実施すれば良いこととなる。
【００７３】
もう一つは、データ通信回線を用いる方法である。前述した測定ユニット４３を用いて収集した配列データが通信回線を用いて制御装置７内に格納され、プレスブレーキ５による曲げ加工開始時、通信回線を経由して直接配列データがプレスブレーキ５の制御装置９内に取り込まれることにより、以降前述と同様に曲げ加工制御が実施される。
【００７４】
なお、タレットパンチプレス３にて得られたブランク材４１は次工程のプレスブレーキ５により曲げ加工が行われるので、前述したタレットパンチプレス３の制御装置７では図１に示されているようにプレスブレーキ５の制御装置９へ送信されるように構成されている。
【００７５】
なお、この発明は前述した実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行うことによりその他の態様で実施し得るものである。前述した実施の形態では測定ユニット４３を用いた場合の検出動作を説明しているが、公知の曲げ角度検出装置および板厚検出装置を組み合わせても可能である。
【００７９】
【発明の効果】
以上のごとき実施例の説明から理解されるように、本発明によれば、所定位置に位置決めされたワークに対してプローブ部材を下降せしめてセンサプレートを接触せしめる。その後センサプレートをワークに接触せしめたままプローブ部材がワークに接触した時点で、プローブ部材の先端とセンサプレートの先端が一致する。この時位置検出手段により検出される測定位置情報と、予め既知の基準板厚を測定した際にプローブ先端とセンサプレート先端を一致せしめた時に位置検出手段により検出された基準位置情報との差に基づき、サンプル材、ブランク材の板厚を容易に且つ正確に算出できる。
【００８０】
また、本発明によれば、プローブ部材を所定ストロークだけ下降せしめてサンプル材を折り曲げた時に位置検出手段により検出される曲げ位置情報と、プローブ部材をサンプル材から離反せしめてサンプル材がスプリンバックを起こした時に位置検出手段により検出されるスプリングバック位置情報との差に基づき、サンプル材のスプリングバック量を容易に且つ正確に算出できる。
【００８１】
また、本発明によれば、ワーク板厚測定装置では、所定位置に位置決めされたワークに対してプローブ部材を下降せしめてセンサプレートを接触せしめる。その後センサプレートをワークに接触せしめたままプローブ部材がワークに接触した時点で、プローブ部材の先端とセンサプレートの先端が一致する。この時位置検出手段により検出される測定位置情報と、予め既知の基準板厚を測定した際にプローブ先端とセンサプレート先端を一致せしめた時に位置検出手段により検出された基準位置情報との差に基づき、サンプル材、ブランク材の板厚を容易に且つ正確に算出できる。
【００８２】
また、本発明によれば、スプリングバック測定装置では、プローブ部材を所定ストロークだけ下降せしめてサンプル材を折り曲げた時に位置検出手段により検出される曲げ位置情報と、プローブ部材をサンプル材から離反せしめてサンプル材がスプリンバックを起こした時に位置検出手段により検出されるスプリングバック位置情報との差に基づき、サンプル材のスプリングバック量を容易に且つ正確に算出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示すもので、板金加工システムの概略説明図である。
【図２】本発明の実施の形態のブランク材の一例を示す平面図である。
【図３】図２におけるサンプル材の詳細説明図である。
【図４】本発明の実施の形態のワーク特性検出ユニットの概略説明図である。
【図５】図４の右側面図である。
【図６】（Ａ）はサンプル材を曲げ加工状態の正面図で、（Ｂ）はサンプル材をスプリングバック状態の正面図である。
【図７】板厚測定及びスプリングバック量測定時のセンサプレートの変位量を示すグラフである。
【図８】本発明の実施の形態を示すもので、測定された板厚、スプリングバック量ε、曲げ加工に用いた金型条件などの配列データの表である。
【符号の説明】
１  板金加工システム
３  タレットパンチプレス（ブランク装置）
５  プレスブレーキ（曲げ加工装置）
７  制御装置（タレットパンチプレスの）
９  制御装置（プレスブレーキの）
２１  ラム
３９  メモリ
４１  ブランク材
４３  測定ユニット（ワーク特性検出ユニット）
４５  プローブユニット
４７  プローブ
４９  センサプレート
５３  ダイ
５９  位置センサ（位置検出手段）
５７  フォトスイッチ
６１  板厚演算装置
６３  スプリングバック演算装置
８７  メモリ
８９  曲げ加工プログラムファイル
９１  Ｄ値演算装置
【図１】
0004750940.tif 000002
【図２】
0004750940.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004750940.tif 000007
【図７】
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【図８】
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