(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曲げ加工方法において、
ワークの曲げ加工中に検出される実曲げ角度と、前記駆動金型の任意の追い込み位置でのワークの推定曲げ角度との差分に基づき、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の補正値を求め、この補正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）前記駆動金型の仮の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より演算されるワークの推定曲げ角度と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の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３】
前記仮の追い込み位置は、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２に記載の曲げ加工装置。
【請求項４】
前記演算手段は、前記実曲げ角度と前記推定曲げ角度との偏差に基づき前記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の補正演算を行い、この演算された補正量に基づいて前記駆動金型の最終追い込み位置を演算するものである請求項２または３に記載の曲げ加工装置。
【請求項５】
前記補正演算は、曲げ角度に対する追い込み量の関係を示すグラフの平面内を複数の領域に分割し、ワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量から、これらの領域のうちの特定の領域を選択し、この選択される領域に対応する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を示す式が選択されることにより行われるものである請求項４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曲げ加工方法および曲げ加工装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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一般に知られている。このために、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】
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スプリングバック角度を推定する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７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７は、６種類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、このような事情に鑑みてなされたもので、材料のロット間での材料特性値のばらつきによるスプリングバック角度の変化をも補正することができ、それによっ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。
要するに、本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検出される実曲げ角度と、前記駆動金型の任意の追い込み位置でのワークの推定曲げ角度との差分に基づき、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の補正値を求め、この補正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。
【０００８】
次に、前記曲げ加工方法を具体的に実現するための本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）前記駆動金型の仮の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より演算されるワークの推定曲げ角度と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の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。
【０００９】
本発明においては、予め記憶手段に、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仮の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る。次いで、この検出される実曲げ角度に基づき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よりワークの推定曲げ角度が演算され、これら実曲げ角度と推定曲げ角度とから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、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。
【００１０】
本発明において、前記仮の追い込み位置は、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。
【００１１】
また、前記演算手段は、前記実曲げ角度と前記推定曲げ角度との偏差に基づき前記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の補正演算を行い、この演算された補正量に基づいて前記駆動金型の最終追い込み位置を演算するものとすることができる。
この場合、前記補正演算は、曲げ角度に対する追い込み量の関係を示すグラフの平面内を複数の領域に分割し、ワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量から、これらの領域のうちの特定の領域を選択し、この選択される領域に対応する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を示す式が選択されることにより行われるものとするのが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による曲げ加工方法および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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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）毎のワークの目標曲げ角度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。なお、図２には、記憶手段に記憶されているデータの一例が示されている。
【００１７】
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３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４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５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。
【００１８】
次に、前述のような知見に基づく金型の追い込み量の制御フローを図６に示されるフローチャートにしたがって順次説明する。
【００１９】
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の曲げ角度に対する金型追い込み量の関係およびワーク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の追い込み位置、言い換えれば角度検出位置を演算する。なお、この仮の追い込み位置は、ワークＷを曲げ過ぎない範囲で、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。
【００２０】
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、仮の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、この仮の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。
【００２１】
Ｓ６：演算手段１３は、仮の追い込み位置にて検出されたワークＷの実曲げ角度と、記憶手段１２からのワークＷの曲げ角度に対する金型追い込み量の関係より演算されるワークの推定曲げ角度との偏差に基づいて、このワークＷの曲げ角度と金型追い込み量との関係を補正する。
Ｓ７：前記実曲げ角度と推定曲げ角度との偏差に基づき、記憶されている複数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、対応する関係を特定する。
本実施例において、この対応関係の特定は次のようにして行われる。すなわち、図２の左側に示す曲げ角度に対する金型追い込み量のグラフにおいて、これら曲げ角度と追い込み量とにより規定される平面内を複数の領域（例えばＡ，Ｂ，Ｃの領域）に分け、これら各領域に対応する、図２の右側に示す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式（直線）を用いるようにする。例えば、左側の図において、検出された実曲げ角度に係るデータａが推定曲げ角度に係るデータ（デフォルトの関係にあるデータ）ｂに対して領域Ｃにある場合には、この領域Ｃに対応する右側の図の直線（もしくは曲線）Ｃが選択される。
【００２２】
Ｓ８〜Ｓ９：補正されたワーク曲げ角度と金型追い込み量との関係および選択されたワーク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〜Ｓ１１：加工を終了し、生産終了でないときにはステップＳ３へ戻って前述の各処理を繰り返す。また、生産終了であればフローを終了する。
【００２３】
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。
【００２４】
本実施例においては、実曲げ角度と推定曲げ角度との偏差に応じて複数の領域のうちの特定の領域を選択し、この選択される領域に対応する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を示す式を選択するものとしたが、別実施例として、実曲げ角度と推定曲げ角度との偏差に応じて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を示す式を所定量だけ平行移動させた式を用いるようにしても良い。
【００２５】
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。
【００２６】
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、記憶手段に記憶されているデータの一例を示す図である。
【図３】図３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４】図４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５】図５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６】図６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７】図７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】
３    下型
５    上型
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
【図１】
0003734315.tif 000002
【図２】
0003734315.tif 000003
【図３】
0003734315.tif 000004
【図４】
0003734315.tif 000005
【図５】
0003734315.tif 000006
【図６】
0003734315.tif 000007
【図７】
0003734315.tif 000008