JP2002079320A - 曲げ加工方法及びその装置 - Google Patents

曲げ加工方法及びその装置

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JP2002079320A
JP2002079320A JP2000270523A JP2000270523A JP2002079320A JP 2002079320 A JP2002079320 A JP 2002079320A JP 2000270523 A JP2000270523 A JP 2000270523A JP 2000270523 A JP2000270523 A JP 2000270523A JP 2002079320 A JP2002079320 A JP 2002079320A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 ワーク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
の曲げ加工を行う。 【解決手段】 パンチとダイの協働でワークに曲げ加工
を行う際に、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Lを超えたときがボトミング開始時と
判断されて検出する。このボトミング開始時の曲げ荷重
値Lと曲げストローク値S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。この
残りの金型追い込み量SOBの分だけワークWをさらに
曲げる。特別な曲げ角度センサを備えなくても、またワ
ークWの材質、板厚、曲げ幅及びワーク特性のばらつき
があってもワークWの幾何学的な形状が金型形状に一致
したときの位置を正確に検出できる。

Description

【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C
CD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CR
T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S
がワークWの材質、板厚、曲げ幅の曲げ加工条件から
=f(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P
を検出するための荷重増分量定数LがワークWの材
質、板厚、曲げ幅の曲げ加工条件からL=f(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L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L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S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S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Sに基づいて制御装置17のテーブル駆動指令部3
3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S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P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
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S
5)。
【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1
9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L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L
を超えるか否かを比較判断される(ステップS5〜S
7)。
【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P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P
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L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P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L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
及び曲げ荷重L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
計算する計算式 SOB=f(Z,T,W,P,P,L)……(1) ただし、Z;ワークWの材質 T;ワークWの板厚 W;曲げ幅 P;曲げ加工開始位置 P; ボトミング開始時のストローク位置 L;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S 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P点か
らP点へと、曲げ力は急激に上昇する(ステップS1
0)。
【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Pの状態からさらに金型追い込み量
OB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P
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P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S
OB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S
OB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S
OB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 S ストローク量の定数 L 荷重増分量定数 ΔL 曲げ荷重の増分量 L 曲げ荷重値(ボトミング開始時の) S 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

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
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