(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パンチを装着した上部テーブルと、ダイを装着した下部テーブルとのいずれか一方を往復動せしめてワークに曲げ加工を行う際に、
曲げストロークを予め決められたステップ送り量ずつステップ送りし、曲げ荷重の増分量が曲げ加工条件から予め設定した荷重増分量定数を超えたときにボトミング開始時を検出し、この検出されたボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値を変数としてボトミング開始後の残りの金型追い込み量を計算し、この計算された金型追い込み量に基づいてさらにワークに曲げ加工を行うことを特徴とする曲げ加工方法。
【請求項２】
上記の残りの金型追い込み量を、ワークの材質、板厚、曲げ幅、曲げ加工開始のストローク値、ボトミング開始時のストローク値、ボトミング開始時の曲げ荷重値を変数として計算することを特徴とする請求項１記載の曲げ加工方法。
【請求項３】
上記の残りの金型追い込み量を、予め入力されたデータベースよりボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値に対応する値を検索することを特徴とする請求項１記載の曲げ加工方法。
【請求項４】
パンチを装着した上部テーブルと、ダイを装着した下部テーブルとのいずれか一方を往復動せしめてワークに曲げ加工を行う曲げ加工装置において、
往復動するテーブルのストローク量を検出するラムストローク量検出装置と、
往復動するテーブルの曲げ荷重を検出する曲げ荷重検出装置と、
曲げストロークを予め決められたステップ送り量ずつステップ送りして曲げ荷重の増分量が曲げ加工条件から予め設定した荷重増分量定数を超えたかどうかを比較判断する比較判断装置と、
この比較判断装置により検出されたボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値を変数としてボトミング開始後の残りの金型追い込み量を計算する演算装置と、
この演算装置により計算された残りの金型追い込み量に基づいてさらにワークに曲げ加工を行う指令を与える金型追い込み指令部と、を備えてなることを特徴とする曲げ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、曲げ加工方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、板状のワークの曲げ加工にはプレスブレーキが多用されており、品質の高い加工品を製作する上で高精度な曲げ加工の要望が強い。ちなみに、高精度とは曲げ加工後のワークの曲げ角度とフランジ寸法の精度をいう。
【０００３】
実際の曲げ加工では、例えばパンチを装着した上部テーブルを往復動せしめて、このパンチと下部テーブルに装着したダイとの協働によりワークに曲げ加工を行う際に、ダイ下部より半導体レーザによるスリット光源がワークに投影され、このワークの曲げ状態をＣＣＤカメラにより撮像し、この撮像された画像により曲げ角度が計測されている。
【０００４】
また、上記の方法で曲げ角度が計測される過程において、スプリングバック量が一定という仮定のもとに金型リリース直前の曲げ角度を一定として曲げ加工が行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来においては、例えばＶ金型を用いて曲げ加工が行われる場合、パンチの先端を中心にして均等に１／２の角度で折り曲げられるとは限らないために、パンチの先端を中心にして片側半分だけにセンサを備えただけでは測定誤差が大きいという問題点があった。
【０００６】
しかし、両側にセンサを備えたとしても、折曲げ角度が上記のように均等であるとは限らないために加工領域のスペックが制限されることになるという問題点があった。さらに、両側にセンサを備えると高価になるという問題点があった。
【０００７】
また、スプリングバック量が一定という仮定のもとに金型リリース直前の曲げ角度を一定として曲げ加工が行われている場合では、実際にはワークの特性が例えばメーカの違い、ロットの違い、ロール目、板厚などによってバラツキがあるために、スプリングバック量が必ずしも一定ではないという理由で、実際のワークの曲げ角度はばらついてしまうという問題点があった。
【０００８】
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、ワークの材料特性のバラツキによるスプリングバックのバラツキに影響されず、特別な角度検出装置を必要とせずに高精度の曲げ加工を行い得る曲げ加工方法及びその装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１によるこの発明の曲げ加工方法は、パンチを装着した上部テーブルと、ダイを装着した下部テーブルとのいずれか一方を往復動せしめてワークに曲げ加工を行う際に、
曲げストロークを予め決められたステップ送り量ずつステップ送りし、曲げ荷重の増分量が曲げ加工条件から予め設定した荷重増分量定数を超えたときにボトミング開始時を検出し、この検出されたボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値を変数としてボトミング開始後の残りの金型追い込み量を計算し、この計算された残りの金型追い込み量に基づいてさらにワークに曲げ加工を行うことを特徴とするものである。
【００１０】
したがって、ボトミング開始位置が曲げ荷重増分量で検出されるので、特別な曲げ角度センサを備えなくても、ワークの幾何学的な形状が金型形状に一致したときの位置が正確に検出される。また、ワークの材質、板厚、曲げ幅及びワーク特性がばらついていてもボトミングが正確に検出される。
【００１１】
請求項２によるこの発明の曲げ加工方法は、請求項１記載の曲げ加工方法において、上記の残りの金型追い込み量を、ワークの材質、板厚、曲げ幅、曲げ加工開始のストローク値、ボトミング開始時のストローク値、ボトミング開始時の曲げ荷重値を変数として計算することを特徴とするものである。
【００１２】
したがって、ボトミング開始位置からの残りの金型追い込み量がワークの材質、板厚、曲げ幅、曲げ加工開始のストローク値、ボトミング開始時のストローク値、ボトミング開始時の曲げ荷重値をもとにして計算して求められるので、ワーク特性がばらついているためにスプリングバックがばらついても、試し曲げなしで所望の曲げ角度が高精度で得られる。また、膨大なデータベースが必要ではなくなる。
【００１３】
請求項３によるこの発明の曲げ加工方法は、請求項１記載の曲げ加工方法において、上記の残りの金型追い込み量を、予め入力されたデータベースよりボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値に対応する値を検索することを特徴とするものである。
【００１４】
したがって、ボトミング開始位置からの残りの金型追い込み量は、請求項２記載のように計算して求めたものでなく、より実際的なデータベースから検索することにより高精度な曲げ角度が得られる。
【００１５】
請求項４によるこの発明の曲げ加工装置は、パンチを装着した上部テーブルと、ダイを装着した下部テーブルとのいずれか一方を往復動せしめてワークに曲げ加工を行う曲げ加工装置において、
往復動するテーブルのストローク量を検出するラムストローク量検出装置と、往復動するテーブルの曲げ荷重を検出する曲げ荷重検出装置と、曲げストロークを予め決められたステップ送り量ずつステップ送りして曲げ荷重の増分量が曲げ加工条件から予め設定した荷重増分量定数を超えたかどうかを比較判断する比較判断装置と、この比較判断装置により検出されたボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値を変数としてボトミング開始後の残りの金型追い込み量を計算する演算装置と、この演算装置により計算された残りの金型追い込み量に基づいてさらにワークに曲げ加工を行う指令を与える金型追い込み指令部と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００１６】
したがって、請求項１記載の作用と同様であり、ボトミング開始位置が曲げ荷重増分量で検出されるので、特別な曲げ角度センサを備えなくても、ワークの幾何学的な形状が金型形状に一致したときの位置が正確に検出される。また、ワークの材質、板厚、曲げ幅及びワーク特性がばらついていてもボトミングが正確に検出される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の曲げ加工方法及びその装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１８】
図１には、本実施の形態に係わる曲げ加工方法の基本システムブロックが示されている。図１において、本実施の形態に係わるプレスブレーキ１では、油圧駆動による下降式プレスブレーキ１が制御対象とされている。パンチＰはパンチホルダ３を介してラムとしての例えば上部テーブル５に装着されており、一方ダイＤはフレーム７の一部となっている下部テーブル９に装着されている。上部テーブル５が下降するのに伴ってパンチＰが下降し、このパンチＰとダイＤとの間でワークＷが挟み込まれることにより曲げ加工が行われる。
【００１９】
上部テーブル５は、テーブル駆動装置としての例えば油圧シリンダ１１に組み込まれているピストン１３の往復動作により移動する。
【００２０】
プレスブレーキ１のフレーム７には、上部テーブル５（上昇式プレスブレーキでは下部テーブル）の移動量、つまりラムストローク量を検出するラム位置検出装置１５が設けられており、このラム位置検出装置１５で検出された検出値はストローク量フィードバック信号として制御装置１７に入力されるように構成されている。
【００２１】
また、油圧シリンダ１１のピストンヘッド側には、往復動する上部テーブル５（上昇式プレスブレーキでは下部テーブル）の曲げ荷重を検出する曲げ荷重検出装置としての例えば圧力センサ１９が装着されており、曲げ加工時の油圧加圧力、換言すれば曲げ荷重が検出され、制御装置１７に入力されるように構成されている。
【００２２】
プレスブレーキ１には機械の動作を制御する制御装置１７が備えられており、この制御装置１７では、中央処理装置としてのＣＰＵ２１に種々のデータを入力するための入力手段としての例えばキーボードのごとき入力装置２３と、種々のデータを表示せしめるＣＲＴごとき表示装置２５が接続されている。
【００２３】
また、ＣＰＵ２１にはワークＷの曲げ加工情報として例えば曲げ長さ、曲げ角度、フランジ長さ、ワークＷの材質・板厚・引張強さ、仕様金型の種別などの曲げ加工条件のデータが入力装置２３から入力されて記憶されるメモリ２７が接続されている。
【００２４】
上記のＣＰＵ２１には、ボトミング開始点を誤検出しないようにするためのストローク量の定数ＳＣがワークＷの材質、板厚、曲げ幅の曲げ加工条件からＳＣ＝ｆ１（材質、板厚、曲げ幅）の計算式により決定されて予め設定され登録されているストローク量定数データベース（ファイル）２９と、ボトミング開始点Ｐ１を検出するための荷重増分量定数ＬＡがワークＷの材質、板厚、曲げ幅の曲げ加工条件からＬＡ＝ｆ２（材質、板厚、曲げ幅）の計算式により決定されて予め設定され登録されている荷重増分量定数データベース（ファイル）３１が備えられている。
【００２５】
また、ＣＰＵ２１には上記のストローク量定数データベース２９のデータに基づいて上部テーブル５のストロークを決定して油圧シリンダ１１のストローク動作、換言すれば上部テーブル５のストローク量を制御する指令を与えるテーブル駆動指令部３３が接続されている。
【００２６】
また、ＣＰＵ２１には曲げストロークをステップ送りするときの曲げ荷重の増分量ΔＬが曲げ加工条件から予め設定した荷重増分量定数ＬＡを超えたときにボトミング開始時を比較判断してこのボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値を検出する比較判断装置３５と、この比較判断装置３５により検出されたボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値を変数としてボトミング開始後の残りの金型追い込み量ＳＯＢを計算する演算装置３７と、この演算装置３７により計算された残りの金型追い込み量ＳＯＢに基づいてさらにワークＷに曲げ加工を行う指令を与える金型追い込み指令部３９が接続されている。
【００２７】
上記構成により、図２のフローチャート図を参照して曲げ加工方法について説明する。
【００２８】
メモリ２７には、入力装置２３によりワークＷの材質Ｚ、板厚ＴなどのワークＷの曲げ加工情報、ダイＤの溝幅による曲げ幅Ｗなどの金型情報が入力され記憶されている（ステップＳ１）。
【００２９】
ステップＳ１で入力された材質Ｚ、板厚Ｔ、曲げ幅Ｗにより該当する重量増分量の定数ＬＡが荷重増分量定数データベース３１から決定される（ステップＳ２）。
【００３０】
さらに、ステップＳ１で入力された材質Ｚ、板厚Ｔ、曲げ幅Ｗにより該当するストローク量の定数ＳＣがストローク量定数データベース２９から決定される。ストローク量の定数ＳＣはボトミング開始点を誤検出しないようにするためのストローク量を意味するものである（ステップＳ３）。
【００３１】
上記のように決定されたストローク量の定数ＳＣに基づいて制御装置１７のテーブル駆動指令部３３から油圧シリンダ１１に対して上部テーブル５の変位指令が出力されると、この信号は図示せざる油圧回路の油圧サーボバルブに入力され、この入力信号に対応した圧油流量が油圧サーボバルブで制御されることにより、上部テーブル５の変位速度の制御と自動位置決めが行われる。つまり、ストローク量ＳＣだけ上部テーブル５が下降される。
【００３２】
例えば、図４（Ａ）に示されているようにワークＷがパンチＰとダイＤに挟まれて曲げ加工が開始される。このときは、パンチＰがワークＷに接触してからさらに下降するために、図３に示されているように曲げ加工開始点Ｐ０において圧力センサ１９（又は歪ゲージ）等の曲げ荷重検出装置により荷重の急激な立ち上がりが検出されるので、曲げ加工の開始時が判明する。このときのラム位置検出装置１５によるストローク位置がＰ０となり、ワークＷの曲げ角度θは１８０°である（ステップＳ４）。
【００３３】
次に、ラムストロークがΔｘｍｍづつ駆動されて、所謂ステップ送りが行われる。上部テーブル５のステップ送り量Δｘｍｍは、ラム位置検出装置１５により検出され、この検出値はストローク量フィードバック信号として制御装置１７に入力される（ステップＳ５）。
【００３４】
さらに、１ステップ送り毎の曲げ荷重増分量ΔＬが曲げ荷重検出装置としての例えば圧力センサ１９により検出される。つまり、曲げ加工時の曲げ荷重は常時圧力センサ１９により検出され、この検出値は制御装置１７にフィードバックされるので、前回のステップ送り時の曲げ荷重と今回のステップ送り時の曲げ荷重との差により１ステップ送り毎の曲げ荷重増分量ΔＬが検出される（ステップＳ６）。
【００３５】
上記の曲げ荷重増分量ΔＬは比較判断装置３５により予め設定した荷重増分量定数ＬＡを超えるか否かを比較判断される（ステップＳ７）。
【００３６】
超えていない場合はさらにステップＳ５にてステップ送り量Δｘｍｍだけ上部テーブル５が下降され、このステップ送り時の曲げ荷重増分量ΔＬが検出され、再びこの曲げ荷重増分量ΔＬが荷重増分量定数ＬＡを超えるか否かを比較判断される（ステップＳ５〜Ｓ７）。
【００３７】
上記のステップ送りの曲げ加工は、図３及び図４（Ｂ）に示されているようにエアベンド領域で進行する。すなわち、このエアベンド領域ではストローク位置Ｐ０において曲げ加工が開始して、さらにパンチＰが下降すると曲げ力が増加して図３に示されているようにＨ点を経て、図４（Ｂ）に示されているようにボトミングとなる。本実施の形態ではＨ点におけるワークＷの曲げ角度θは１３０°である。
【００３８】
なお、図３及び図４（Ｂ）におけるＰ１点がボトミング開始点である。このボトミングはパンチＰ先端の斜面とダイＤのＶ溝面とでワークＷを押しつける曲げ加工方法であるため、ボトミングの開始点になると、曲げ荷重が減少傾向から増加傾向に転じて急激に増加する。
【００３９】
したがって、上記のステップＳ５〜Ｓ７が繰り返されて、比較判断装置３５により曲げ荷重増分量ΔＬが荷重増分量定数ＬＡを超えたことが比較判断されたときは、ボトミングが開始されたことを示すもので、このボトミング開始点の上部テーブル５のストローク位置Ｐ１はラム位置検出装置１５により検出される。また、ボトミング開始点の曲げ荷重Ｌ１は圧力センサ１９により検出される。本実施の形態ではボトミング開始点のワークＷの曲げ角度θは９０°である。
【００４０】
上記のボトミング開始点のストローク位置Ｐ１及び曲げ荷重Ｌ１が変数として演算装置３７により、ボトミング開始後の残りの金型追い込み量ＳＯＢを計算する計算式
ＳＯＢ＝ｆ（Ｚ，Ｔ，Ｗ，Ｐ０，Ｐ１，Ｌ１）……（１）
ただし、Ｚ；ワークＷの材質
Ｔ；ワークＷの板厚
Ｗ；曲げ幅
Ｐ０；曲げ加工開始位置
Ｐ１； ボトミング開始時のストローク位置
Ｌ１；ボトミング開始時の曲げ荷重
に入力されて、残りの金型追い込み量ＳＯＢが計算される（ステップＳ８及びＳ９）。
【００４１】
金型追い込み指令部３９により、上記の計算された残りの金型追い込み量ＳＯＢに基づいてさらにワークＷに曲げ加工を行うべく油圧シリンダ１１に指令が与えられ、パンチＰが金型追い込み量ＳＯＢだけ駆動される。つまり、図３及び図４（Ｃ）においてＰ１点からＰ２点へと、曲げ力は急激に上昇する（ステップＳ１０）。
【００４２】
図５（Ａ）〜（Ｄ）を参照するに、図５（Ａ）の曲げ加工開始でワークＷがパンチＰとダイＤにより挟まれてから、図５（Ｂ）で示されているようにエアベンド領域で曲げ加工が進行したとき、ワークＷが均等な角度で曲げられない場合が多く発生する。
【００４３】
それにもかかわらずボトミングが開始すると、図５（Ｃ）で示されているようにワークＷはパンチＰの先端から均等角度に曲げられることになる。このボトミング開始位置Ｐ１の状態からさらに金型追い込み量ＳＯＢだけストロークされると高精度の曲げ加工が行われることになる。
【００４４】
以上のように、ボトミング開始位置Ｐ１が曲げ荷重増分量ΔＬで検出されるので、特別な曲げ角度センサを備えなくても、ワークＷの幾何学的な形状が金型形状に一致したときの位置が正確に検出される。また、ワークＷの材質、板厚、曲げ幅及びワーク特性がばらついていてもボトミング開始位置Ｐ１が正確に検出される。
【００４５】
また、ボトミング開始位置からの残りの金型追い込み量ＳＯＢが上記の（１）式で求められるので、ワーク特性がばらついているためにスプリングバックがばらついても、試し曲げなしで所望の曲げ角度が高精度で得られる。また、膨大なデータベースを必要としない。
【００４６】
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。
【００４７】
曲げ荷重検出装置は、前述した圧力センサに限られることなく、例えばラムの駆動装置としてモータが使用されるときは前記モータの電流値を検出することによりトルクを検出するトルクセンサ、金型の荷重を直接検出するためのロードセル、あるいはその他の曲げ荷重検出装置であっても構わない。
【００４８】
また、上記の残りの金型追い込み量ＳＯＢは、上記の（１）式で予め求めたデータ、あるいは実際に実験して得られたデータをデータベースとしてメモリ２７に入力しておき、このメモリ２７内のデータベースからボトミング開始時の曲げ荷重値と曲げストローク値に対応する残りの金型追い込み量ＳＯＢを検索することも可能である。上記のように残りの金型追い込み量ＳＯＢがより実際的なデータベースから検索されると、より一層高精度な曲げ角度を得られることになる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のごとき発明の実施の形態の説明から理解されるように、請求項１の発明によれば、ボトミング開始位置を曲げ荷重増分量により検出できるので、特別な曲げ角度センサを備えなくても、ワークの幾何学的な形状が金型形状に一致したときの位置を正確に検出できる。また、ワークの材質、板厚、曲げ幅及びワーク特性がばらついていてもボトミングを正確に検出できる。
【００５０】
請求項２の発明によれば、ボトミング開始位置からの残りの金型追い込み量がワークの材質、板厚、曲げ幅、曲げ加工開始のストローク値、ボトミング開始時のストローク値、ボトミング開始時の曲げ荷重値をもとにして計算して求めることができるので、ワーク特性がばらついているためにスプリングバックがばらついても、試し曲げなしで所望の曲げ角度を高精度で得ることができる。また、膨大なデータベースを必要としない。
【００５１】
請求項３の発明によれば、ボトミング開始位置からの残りの金型追い込み量は、請求項２記載のように計算して求めたものでなく、より実際的なデータベースから検索することにより高精度な曲げ角度を得ることができる。
【００５２】
請求項４の発明によれば、請求項１記載の効果と同様であり、ボトミング開始位置を曲げ荷重増分量により検出できるので、特別な曲げ角度センサを備えなくても、ワークの幾何学的な形状が金型形状に一致したときの位置を正確に検出できる。また、ワークの材質、板厚、曲げ幅及びワーク特性がばらついていてもボトミングを正確に検出できる。
【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、制御装置のブロック図を含むプレスブレーキの概略説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の曲げ加工方法を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の実施の形態のラムストローク−荷重線図である。
【図４】（Ａ）は曲げ加工開始の状態図で、（Ｂ）はボトミング開始の状態図で、（Ｃ）は金型追い込み量ＳＯＢだけストロークした状態図である。
【図５】（Ａ）は曲げ加工開始の状態図で、（Ｂ）はエアベンド領域で不均衡な曲げ加工の状態図で、（Ｃ）はボトミング開始の状態図で、（Ｄ）は金型追い込み量ＳＯＢだけストロークした状態図である。
【符号の説明】
１  プレスブレーキ（曲げ加工装置）
５  上部テーブル
９  下部テーブル
１１  油圧シリンダ（ラム駆動装置）
１５  ラム位置検出装置
１７  制御装置
１９  圧力センサ（曲げ荷重検出装置）
２７  メモリ
２９  ストローク量定数データベース（ファイル）
３１  荷重増分量定数データベース（ファイル）
３３  テーブル駆動指令部
３５  比較判断装置
３７  演算装置
３９  金型追い込み指令部
ＳＣ  ストローク量の定数
ＬＡ  荷重増分量定数
ΔＬ  曲げ荷重の増分量
Ｌ１  曲げ荷重値（ボトミング開始時の）
Ｓ１  曲げストローク値（ボトミング開始時の）
ＳＯＢ  金型追い込み量
【図１】
0004454127.tif 000002
【図２】
0004454127.tif 000003
【図３】
0004454127.tif 000004
【図４】
0004454127.tif 000005
【図５】
0004454127.tif 000006