JP5681528B2 - 曲げ加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、パンチとダイとによって板状のワークを目標曲げ角度に折り曲げる曲げ加工装置に関する。

従来では、視覚センサによって検出した現在曲げ角度と、予めＮＣ装置に記憶されている目標曲げ角度とを比較して補正曲げ角度を演算し、この補正曲げ角度が許容値以上の場合に、目標曲げ角度に近づくようＮＣ装置に出力して曲げ加工力（曲げ荷重）を補正する曲げ加工装置が知られている（下記特許文献１参照）。

特許第２７８６４７３号公報

ところで、プレスブレーキ等の曲げ加工装置を用いて板状のワークの曲げ加工を行う場合に、ＮＣ装置にワークの板厚、材質、目標曲げ角度等の加工条件を入力することで、ワークに付与する曲げ荷重を演算することが可能である。

ところがこの場合、材料自体の板厚や縦弾性係数等のバラツキや種々の加工条件の違いによって、目標とする曲げ角度が得られない場合が少なくない。そのため、実際には、正規の曲げ加工に先立って人手により試し曲げを行って曲げ荷重の補正量を決定し、その補正量をＮＣ装置に入力する必要が生じ、作業が極めて煩雑なものとなっている。

そこで、本発明は、目標とする曲げ角度が得られるように曲げ荷重を補正する作業を容易なものとすることを目的としている。

本発明は、パンチとダイとによって板状のワークを目標曲げ角度に曲げ加工する曲げ加工装置であって、ワークの材質等の曲げ条件や前記目標曲げ角度に応じた、ワークに付与する曲げ荷重とワークの曲げ角度との相対変位を表すデータを有し、このデータに基づいて、ワークの曲げ角度を前記目標曲げ角度とするための目標曲げ荷重を算出する目標曲げ荷重算出手段を備え、前記目標曲げ荷重算出手段で算出した目標曲げ荷重による曲げ加工後のワークの曲げ角度が、前記目標曲げ角度からずれたときに、前記データにおける前記目標曲げ角度からずれた曲げ角度に対応する荷重が、前記目標曲げ荷重となるよう前記データを補正する補正手段と、この補正手段が補正したデータに基づいて、前記目標曲げ角度に対応する曲げ荷重を補正後の目標曲げ荷重として算出する曲げ荷重補正手段とを有し、前記データ補正手段は、前記データの曲げ荷重をオフセットして演算することを特徴とする。

本発明によれば、ワークに付与する曲げ荷重と曲げ角度との相対変位を表すデータを補正算出することで、目標曲げ角度に対応する当初の曲げ荷重を補正後の目標曲げ荷重として算出することができ、目標とする曲げ角度が得られるように曲げ荷重を補正する作業を容易なものとすることができる。

本発明の一実施形態を示すプレスブレーキの正面図である。 図１のプレスブレーキの側面図である。 図１のプレスブレーキの制御ブロック図である。 図１のプレスブレーキにおけるパンチとダイとによりワークを曲げ加工している状態を示す説明図である。 図３の制御構成による加工動作を示すフローチャートである。 （ａ）は曲げ条件データの入力によって算出される荷重線図を示すグラフ、（ｂ）は、（ａ）の荷重線図による目標荷重で加工した結果目標曲げ角度にならなかった場合の補正荷重線図を、（ａ）の荷重線図を上方に平行移動させたものとして（ａ）の荷重線図とともに示すグラフ、（ｃ）は、（ａ）の荷重線図による目標荷重で加工した結果目標曲げ角度にならなかった場合の補正荷重線図を、（ａ）の荷重線図を右方向に平行移動させたものとして（ａ）の荷重線図とともに示すグラフである。 （ａ）は、図６（ａ）の荷重線図による目標荷重で加工した結果目標曲げ角度にならなかった場合の補正荷重線図を、（ａ）の荷重線図を上下方向に引き伸ばすようにして図６（ａ）の荷重線図とともに示すグラフ、（ｂ）は、図６（ａ）の荷重線図による目標荷重で加工した結果目標曲げ角度にならなかった場合の補正荷重線図を、（ａ）の荷重線図をｎ’、Ｆ’で再計算して図６（ａ）の荷重線図とともに示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

図１、図２に示すように、本発明の一実施形態に係わる曲げ加工装置であるプレスブレーキ１は、図１中の左右両側部（図２中で紙面に直交する方向の両側）に側板３を有し、側板３の上部に油圧シリンダ５を取り付けている。油圧シリンダ５の下方に突出するピストンロッド７の先端（下端）には、パンチＰを先端（下端）に装着した上部テーブル９を連結している。すなわち、油圧シリンダ５を作動させることで、ラムである上部テーブル９が上下動可能となっている。

側板３の下方には、ダイＤを上端に装着した下部テーブル１１を配置し、この下部テーブル１１の後方（図２中で左側）には、図１では省略している突当１３を配置している。突当１３に、加工開始前に板状のワークＷを当接させて前後方向（図２中で左右方向）の位置決めを行う。

さらに、下部テーブル１１の下部前面には、バーペダル１５を図１中で左右方向（図２では紙面に直交する方向）に延設してあり、このバーペダル１５は、上方から見た平面視で概略コ字形に形成され、その長手方向両端の軸１７（図２）を、下部テーブル１１に取り付けてある支持板１９に回動可能に支持させている。

また、バーペダル１５の直下の下部テーブル１１の前面には取付板２１を固定し、この取付板２１とバーペダル１５との間にばね２３を介装している。これにより、バーペダル１５は、通常はばね２３の復元力により上方に位置しているが、作業者により踏み込まれると、ばね２３の復元力に抗して下方に回動変位する。そして、上記したバーペダル１５を作業者が踏みこむことで、油圧シリンダ５が作動して上部テーブル９が下降し、パンチＰとダイＤとの協働によりワークＷが曲げ加工される。

ここで、上記したプレスブレーキ１は、図３に示す荷重検出手段としての荷重センサ２５を備えている。荷重センサ２５が検出する荷重は、ワークＷを目標の曲げ角度に曲げ加工する際にパンチＰがワークＷに付与する曲げ荷重に相当し、例えば曲げ加工時に作動する油圧シリンダ５での油圧を検知する油圧センサで構成される。

ワークＷに対して曲げ加工を行う際には、各種の曲げ条件及び目標曲げ角度θ（ここでは９０度とする）のデータを、図３に示すキーボードなどの入力装置２７から入力し（図５のステップＳ１、Ｓ２）、この入力データを、図３に示す演算装置２９が取り込む。なお、ワークＷに対する各種の曲げ条件としては、ワークＷの材質（縦弾性係数Ｅ）、ワークＷの板厚ｔ、図４に示すパンチＰの先端角度ＰＡ、パンチＰの先端Ｒ部の曲率半径ＰＲ、パンチＰの斜面長さＰＬ、ダイＤのＶ幅ＤＶ、ダイＤのＶ角度ＤＡ等である。

演算装置２９は、これらの曲げ条件データを取り込むことで、図６（ａ）に示す仕上がり角度−荷重線図（以下、単に荷重線図とする）Ａに対応する関数式を演算する（ステップＳ３）。すなわち、演算装置２９は、ワークＷの材質等の曲げ条件や目標曲げ角度θに基づいて、ワークＷに付与する曲げ荷重とワークＷの曲げ角度（仕上がり角度）との相対変位を表す関数式を算出する関数式算出手段を構成している。この関数式は、ワークの材質等の曲げ条件や前記目標曲げ角度に応じた、ワークに付与する曲げ荷重とワークの曲げ角度との相対変位を表すデータを構成している。

上記した関数式に対応する荷重線図Ａは、加工時での荷重の上昇に伴なってワークＷの仕上がり角度が目標曲げ角度θ（＝９０度）よりも一旦小さく（９０度より小さい鋭角に）なり、その後ワークＷのスプリングバック等によって目標の曲げ角度θである９０度付近となることを示している。ここで、仕上がり曲げ角度が９０度より小さくなった状態から９０度付近に戻る際のθ＝９０度に対応する荷重が、目標曲げ角度である９０度に曲げるときの目標曲げ荷重ＢＦとなる。この目標曲げ荷重ＢＦを演算装置２９が算出する（ステップＳ４）。

したがって、演算装置２９は、関数式算出手段が算出した関数式に基づいて、ワークＷの曲げ角度を目標曲げ角度θとするための目標曲げ荷重Ｆを算出する目標曲げ荷重算出手段を含んでいる。

次に、ワークＷに対する曲げ加工を実施するが、このとき、荷重センサ２５の検出荷重データをフィードバックして上記した目標曲げ荷重ＢＦとなるまで加工を実施する（ステップＳ５）。目標曲げ荷重ＢＦでの曲げ加工が終了したら、ワークＷの実際の曲げ角度（仕上がり角度）を測定する（ステップＳ６）。この曲げ角度（仕上がり角度）の測定は、ワークＷをプレスブレーキ１から一旦取り外した状態で、作業者が手動で実施する。

ここで、ワークＷの実際の曲げ角度（仕上がり角度）を測定した結果、目標とする曲げ角度（９０度）からずれて、例えば図６（ｂ）に示すようにθ＝９０度より小さいθ１＝８９．５度となった場合を想定する。

この場合には、ずれた曲げ角度θ１に対応する荷重線図Ａ上の荷重ＢＦ１が目標曲げ荷重ＢＦとなるような点Ｑを通る荷重線図Ａ１を、荷重線図Ａと相似する相似関数式として算出する（ステップＳ７）。すなわち、演算装置２９は、ワークＷの曲げ角度が、目標曲げ角度θからずれたときに、前記した関数式算出手段により算出した関数式における目標曲げ角度θからずれた曲げ角度θ１に対応する荷重ＢＦ１が、目標曲げ荷重ＢＦとなるよう前記関数式を補正するデータ補正手段としての関数式補正手段を含んでいる。

そして、上記算出した荷重線図Ａ１に対応する相似関数式を利用して、目標曲げ角度θに対応する荷重を、補正後の目標曲げ荷重ＢＦ２として算出し（ステップＳ８）、この算出した曲げ荷重ＢＦ２によって曲げ加工を実施する。この際、前記と同様にして荷重センサ２５の検出荷重データをフィードバックして上記した目標曲げ荷重ＢＦ２となるまで加工を実施する（ステップＳ９）。すなわち、演算装置２９は、関数式補正手段が補正した補正関数式に基づいて、目標曲げ角度θに対応する曲げ荷重Ｆ２を補正後の目標曲げ荷重として算出する曲げ荷重補正手段を含んでいる。

なお、ここで、上記実施形態では、当初の目標曲げ荷重ＢＦでの曲げ角度θ１（８９．５度）が目標曲げ角度θ（９０度）より小さくなったにも拘わらず、補正後の目標曲げ荷重Ｆ２が当初の目標曲げ荷重ＢＦより大きくなっている。これは、ワークＷをパンチＰとダイＤとの間で加圧して最終的なコイニング加工領域に達した後に、ワークＷが外開きの（曲げ角度が大きくなる）形状となる傾向にあることによる。すなわち、コイニング加工領域に達した後では、曲げ荷重の増大に伴って曲げ角度が大きくなる傾向にある。

このように補正した目標曲げ荷重ＢＦ２により曲げ加工を実施することで、目標とする曲げ角度θとすることが可能となる。その際、本実施形態では、ワークＷに付与する曲げ荷重と曲げ角度との相対変位を表す関数式を単に補正することで、目標曲げ角度θに対応する曲げ荷重ＢＦ２を補正後の目標曲げ荷重として算出することができ、目標とする曲げ角度θが得られるように曲げ荷重を補正する作業を容易なものとすることができる。

この場合、図６（ａ）の目標曲げ荷重ＢＦは、
ＢＦ＝ｆ_Ａ（ｎ，Ｆ，Ｅ，ｔ，金型条件，θ）
として表すことができ、これを、
ＢＦ＝ｆ_Ｂ（θ）
とすると、図６（ｂ）のように荷重線図Ａを上下に平行移動させる場合の荷重線図修正のための算出式は、次のようになる。

ＢＦ２＝ｆ_Ｂ（θ）＋β・・・・・（１）
これは、曲げ荷重をオフセットさせたことに相当する。

ただし、［ｎ：ひずみ硬化指数、Ｆ：塑性係数、Ｅ：縦弾性係数、ｔ：ワークの板厚、θ：目標曲げ角度］であり、金型条件は、図４に示すパンチＰの先端角度ＰＡ、パンチＰの先端Ｒ部の曲率半径ＰＲ、パンチＰの斜面長さＰＬ、ダイＤのＶ幅ＤＶ、ダイＤのＶ角度ＤＡである。

この場合、入力値が目標曲げ角度θであり、目標荷重ＢＦでの曲げ角度がθ１であるから、情報として、
ＢＦ＝ｆ_Ｂ（θ）
ＢＦ＝ｆ_Ｂ’（θ１）
があり、［ｆ_Ｂ’ （θ）］は、未知の関数であることから、［ｆ_Ｂ’ （θ）］を、上記式（１）の［ｆ_Ｂ（θ）＋β］と仮定する。すなわち、
ＢＦ２＝ｆ_Ｂ’（θ）＝ｆ_Ｂ（θ）＋β
である。

上記した実施形態では、図６（ｂ）に示したように、荷重線図Ａを上方に平行移動して荷重線図Ａと相似する点Ｑを通る荷重線図Ａ１を算出したが、図６（ｃ）に示すように、荷重線図Ａを横軸に沿って右方向に平行移動して点Ｑを通る荷重線図Ａ１’を算出してもよい。この場合にも、前記したステップＳ８と同様に、荷重線図Ａ１’に対応する相似関数式を利用して、目標曲げ角度θに対応する荷重を、補正後の曲げ荷重ＢＦ２として算出することができる。

このような図６（ｃ）の荷重線図Ａを左右方向に平行移動させる場合の荷重線図修正のための算出式は、次にようになる。

ＢＦ２＝ｆ_Ｂ（θ＋α）・・・・・（２）
これは曲げ角度をオフセットさせたことに相当する。

この場合は、前述した未知の関数［ｆ_Ｂ’ （θ）］を、上記式（２）の［ｆ_Ｂ（θ＋α）］と仮定する。すなわち、
ＢＦ２＝ｆ_Ｂ’（θ）＝ｆ_Ｂ（θ＋α）
である。

さらに、上記図６（ｂ），（ｃ）とは別の例として、図７（ａ）に示すように、荷重線図Ａを上下方向に引き伸ばすようにした点Ｑを通る荷重線図Ａ１’’を利用することもできる。この場合も、荷重線図Ａ１’’に対応する関数式を利用して、目標曲げ角度θに対応する荷重を、補正後の目標曲げ荷重ＢＦ２として算出することができる。

上記図７（ａ）の例での補正後の曲げ荷重ＢＦ２は、目標曲げ荷重ＢＦに対する、目標曲げ角度θからずれた曲げ角度θ１に対応する荷重ＢＦ１の比に、目標曲げ荷重ＢＦを乗じることで算出する。すなわち、ＢＦ２＝（ＢＦ÷ＢＦ１）×ＢＦである。

このような図７（ａ）の荷重線図Ａを上下方向に引き伸ばすようにした場合の荷重線図修正の算出式は、次にようになる。

ＢＦ２＝ｋｆ_Ｂ（θ）・・・・・（３）
これは曲げ荷重を比例倍したことに相当する。ただし、ｋ（係数）＝ＢＦ÷ＢＦ１である。

この場合は、前述した未知の関数［ｆ_Ｂ’ （θ）］を、上記式（３）の［ｋｆ_Ｂ（θ）］と仮定する。すなわち、
ＢＦ２＝ｆ_Ｂ’（θ）＝ｋｆ_Ｂ（θ）
である。

また、図７（ａ）の例に代えて、図７（ｂ）に示すように、関数式で算出するときに入力する曲げ条件としてのワークＷの材質を決めるパラメータ（例えば、塑性係数Ｆ、ひずみ硬化指数ｎ）を変更した点Ｑを通る荷重線図Ａ１’’’を利用することもできる。この場合も、荷重線図Ａ１’’’に対応する関数式を利用して、目標曲げ角度θに対応する荷重を、補正後の目標曲げ荷重ＢＦ２として算出することができる。

このような図７（ｂ）の荷重線図Ａを、ワークＷの材質を決めるパラメータ（ｎ’、Ｆ’）で再計算した場合の荷重線図修正のための算出式は、次にようになる。

ＢＦ２＝ｆ_Ａ（ｎ’，Ｆ’，Ｅ，ｔ，金型条件，θ）・・・・・（４）
ただし、ｎ’は実際の曲げ結果から逆算したひずみ硬化指数で、Ｆ’は実際の曲げ結果から逆算した塑性係数である。

この場合は、前述した未知の関数［ｆ_Ｂ’ （θ）］を、上記式（４）の［ｆ_Ａ（ｎ’，Ｆ’，Ｅ，ｔ，金型条件，θ）］と仮定する。すなわち、
ＢＦ２＝ｆ_Ｂ’（θ）＝ｆ_Ａ（ｎ’，Ｆ’，Ｅ，ｔ，金型条件，θ）
である。

上記式（４）についてさらに詳述すると、目標荷重ＢＦは、
ＢＦ＝ｆ_Ａ（ｎ，Ｆ，Ｅ，ｔ，金型条件，θ）
であり、ｎ，Ｆ，Ｅは材料定数である。

上記の目標荷重ＢＦの荷重を付与してワークを曲げ加工した結果、曲げ角度がθ１となった場合、
（ｎ’，Ｆ’）＝ｆ_Ａ ^-1（Ｅ，ｔ，金型条件，θ１，ＢＦ）
となり、ここで、（ｎ’，Ｆ’）は新しい材料定数であり、この新しい材料定数を利用して再計算することで、前記した式（４）が得られる。

なお、上記した実施形態では、曲げ加工によって目標曲げ角度よりも小さくなった場合を説明したが、目標曲げ角度よりも大きくなった場合についても同様な方法で補正後の目標曲げ荷重を算出することができる。また、上記した実施形態では、データとして、理論値に相当する関数式を利用したが、実験値をデータベース化して、該データベースに格納したデータを利用してもよい。

１ プレスブレーキ（曲げ加工装置）
２９ 演算装置（目標曲げ荷重算出手段、データ補正手段、曲げ荷重補正手段）
Ｐ パンチ
Ｄ ダイ
Ｗ ワーク
ＢＦ 目標曲げ荷重
ＢＦ２ 補正後の目標曲げ荷重
θ 目標曲げ角度
θ１ 目標曲げ荷重による加工後の曲げ角度（目標曲げ角度からずれた曲げ角度）

Claims (4)

1. パンチとダイとによって板状のワークを目標曲げ角度に曲げ加工する曲げ加工装置であって、ワークの材質等の曲げ条件や前記目標曲げ角度に応じた、ワークに付与する曲げ荷重とワークの曲げ角度との相対変位を表すデータを有し、このデータに基づいて、ワークの曲げ角度を前記目標曲げ角度とするための目標曲げ荷重を算出する目標曲げ荷重算出手段を備え、
   前記目標曲げ荷重算出手段で算出した目標曲げ荷重による曲げ加工後のワークの曲げ角度が、前記目標曲げ角度からずれたときに、前記データにおける前記目標曲げ角度からずれた曲げ角度に対応する荷重が、前記目標曲げ荷重となるよう前記データを補正するデータ補正手段と、このデータ補正手段が補正したデータに基づいて、前記目標曲げ角度に対応する曲げ荷重を補正後の目標曲げ荷重として算出する曲げ荷重補正手段とを有し、
   前記データ補正手段は、前記データの曲げ荷重をオフセットして演算することを特徴とする曲げ加工装置。
2. パンチとダイとによって板状のワークを目標曲げ角度に曲げ加工する曲げ加工装置であって、ワークの材質等の曲げ条件や前記目標曲げ角度に応じた、ワークに付与する曲げ荷重とワークの曲げ角度との相対変位を表すデータを有し、このデータに基づいて、ワークの曲げ角度を前記目標曲げ角度とするための目標曲げ荷重を算出する目標曲げ荷重算出手段を備え、
   前記目標曲げ荷重算出手段で算出した目標曲げ荷重による曲げ加工後のワークの曲げ角度が、前記目標曲げ角度からずれたときに、前記データにおける前記目標曲げ角度からずれた曲げ角度に対応する荷重が、前記目標曲げ荷重となるよう前記データを補正するデータ補正手段と、このデータ補正手段が補正したデータに基づいて、前記目標曲げ角度に対応する曲げ荷重を補正後の目標曲げ荷重として算出する曲げ荷重補正手段とを有し、
   前記データ補正手段は、前記データの曲げ角度をオフセットして演算することを特徴とする曲げ加工装置。
3. パンチとダイとによって板状のワークを目標曲げ角度に曲げ加工する曲げ加工装置であって、ワークの材質等の曲げ条件や前記目標曲げ角度に応じた、ワークに付与する曲げ荷重とワークの曲げ角度との相対変位を表すデータを有し、このデータに基づいて、ワークの曲げ角度を前記目標曲げ角度とするための目標曲げ荷重を算出する目標曲げ荷重算出手段を備え、
   前記目標曲げ荷重算出手段で算出した目標曲げ荷重による曲げ加工後のワークの曲げ角度が、前記目標曲げ角度からずれたときに、前記データにおける前記目標曲げ角度からずれた曲げ角度に対応する荷重が、前記目標曲げ荷重となるよう前記データを補正するデータ補正手段と、このデータ補正手段が補正したデータに基づいて、前記目標曲げ角度に対応する曲げ荷重を補正後の目標曲げ荷重として算出する曲げ荷重補正手段とを有し、
   前記目標曲げ荷重をＢＦ、前記目標曲げ角度からずれた曲げ角度に対応する荷重をＢＦ１とすると、前記データ補正手段は、（ＢＦ÷ＢＦ１）×ＢＦにより荷重を計算して前記補正データを算出することを特徴とする曲げ加工装置。
4. パンチとダイとによって板状のワークを目標曲げ角度に曲げ加工する曲げ加工装置であって、ワークの材質等の曲げ条件や前記目標曲げ角度に応じた、ワークに付与する曲げ荷重とワークの曲げ角度との相対変位を表すデータを有し、このデータに基づいて、ワークの曲げ角度を前記目標曲げ角度とするための目標曲げ荷重を算出する目標曲げ荷重算出手段を備え、
   前記目標曲げ荷重算出手段で算出した目標曲げ荷重による曲げ加工後のワークの曲げ角度が、前記目標曲げ角度からずれたときに、前記データにおける前記目標曲げ角度からずれた曲げ角度に対応する荷重が、前記目標曲げ荷重となるよう前記データを補正するデータ補正手段と、このデータ補正手段が補正したデータに基づいて、前記目標曲げ角度に対応する曲げ荷重を補正後の目標曲げ荷重として算出する曲げ荷重補正手段とを有し、
   前記データ補正手段は、補正データを算出する際に、前記データを算出するときの曲げ条件のうちワークの材質を決めるパラメータを変更することを特徴とする曲げ加工装置。

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