JP2003311331A - 板材曲げ加工方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 板材の曲げ加工時に曲げ部分の全長を同時に
均一加熱に加熱することが可能、かつ低コストの板材曲
げ加工方法および装置の提供。 【解決手段】 上下金型７、１１にて曲げ加工を行う板
材曲げ加工装置１において、ワーク条件、金型条件等の
加工条件入力部と、下型１１上に位置決めされたワーク
曲げ線を加熱すべく該曲げ線に接近離反自在な熱線源３
５と、加工条件入力部からの材質、板厚等のワーク条件
に基づき該熱線源による曲げ線を加熱する加熱温度を決
定する加熱温度決定手段と、該加熱温度決定手段にて決
定された加熱温度になるように前記熱源により加熱され
た曲げ線に対して曲げ加工を行う曲げ加工データ（Ｄ、
Ｌ値）演算手段とを有することを特徴とする板材曲げ加
工装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は板材曲げ加工方法お
よび装置に関する。さらに詳細には曲げ加工時に折曲げ
部分を加熱して曲げ加工を行う板材曲げ加工方法および
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平５−３８５２２号公報に曲げ加工
時に折曲げ部分を加熱して曲げ加工を行う複合成型加工
方法および装置が開示されている。

【０００３】上述の従来技術の要点は、被加工材（板
材）の曲げ加工を行う部分へ加熱用のレーザビームを集
光レンズで集光照射し、前記被加工材を局部的に高温に
加熱して該被加工材に塑性変形を生じさせる曲げ加工を
行った後に、該被加工材の曲げ加工部分を曲げ加工機に
よりさらに曲げ加工を加えることを特徴とする複合成型
加工方法および装置である。

【０００４】また、特開平５−９６３２９号公報には、
被加工材の曲げ線部へレーザビームを集光レンズで集光
照射可能で、かつ被加工材の曲げ線に沿った長手方向へ
移動自在なレーザ加工ヘッドを設け、被加工材の曲げ線
部分を加熱後した後に、曲げ加工装置で曲げ加工を行う
レーザアシスト曲げ加工方法および装置が開示されてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の特開平５−３８
５２２号公報に開示されている複合成型加工方法および
装置においては、被加工材（板材）の曲げ加工を行う部
分へ照射する熱源としてレーザビームを使用するもので
あり、当然にレーザを発生させるレーザ発振器およびレ
ーザ発振器に付帯するチラーなどの大がかりで高価な装
置が必要である。

【０００６】また、特開平５−９６３２９号公報に開示
されているレーザアシスト曲げ加工方法および装置にお
いては、下端部に上型を装着した上部テーブルが昇降自
在の曲げ加工装置であって、位置固定の下部テーブルの
下方に板材の曲げ線に沿って移動可能なレーザ加工ヘッ
ドを設け、レーザ加工ヘッドの集光レンズで集光された
レーザ光が板材下面に照射される構成となっている。

【０００７】したがって、被加工材の曲げ線部の全長を
加熱するためには、レーザ光を曲げ線部に沿って掃引ま
たは走査しなければならないので、曲げ線部全長にわた
って同時にかつ均一に加熱するのが難しい。また、レー
ザ光を曲げ線部に照射すべくダイ下面に穴を有する専用
のダイが必要となる。

【０００８】本発明は上述の如き問題を解決するために
なされたものであり、本発明の課題は、板材の曲げ加工
時に折曲げ部分の全長を同時にかつ均一加熱に加熱する
ことが可能でかつ低コストの板材曲げ加工方法および装
置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決する手
段として請求項１に記載の板材曲げ加工方法は、下型上
に位置決めされた板材の曲げ線に対して熱線を照射する
熱線源を設け、材質、板厚、曲げ長さ等のワーク条件に
基づき決定された加熱温度となるように曲げ線を熱線に
より加熱した状態で該曲げ線を上下金型により曲げ加工
を行うことを要旨とするものである。

【００１０】請求項２に記載の板材曲げ加工方法は、請
求項１に記載の板材曲げ加工方法において、ワーク条
件、金型サイズ等の加工条件および加熱温度の基づき曲
げ加工データ（Ｄ値、Ｌ値）を演算し、曲げ加工を行う
ことを要旨とするものである。

【００１１】請求項３に記載の板材曲げ加工方法は、請
求項１に記載の板材曲げ加工方法において、前記熱線源
は曲げ検出温度に基づいて曲げ線が所定の加熱温度とな
るように温度制御されていることを要旨とするものであ
る。

【００１２】請求項４に記載の板材曲げ加工装置は、上
下金型にて曲げ加工を行う板材曲げ加工装置において、
ワーク条件、金型条件等の加工条件入力部と、下型上に
位置決めされたワーク曲げ線を加熱すべく該曲げ線に接
近離反自在な熱線源と、加工条件入力部からの材質、板
厚等のワーク条件に基づき該熱線源による曲げ線を加熱
する加熱温度を決定する加熱温度決定手段と、該加熱温
度決定手段にて決定された加熱温度になるように前記熱
源により加熱された曲げ線に対して曲げ加工を行う曲げ
加工データ（Ｄ、Ｌ値）演算手段とを有することを要旨
とするものである。

【００１３】請求項５に記載の板材曲げ加工装置は、請
求項４に記載の板材曲げ加工装置において、前記曲げ加
工データ演算手段は、加工条件入力部に入力されたデー
タおよび加熱温度決定手段にて決定された加熱温度に基
づき、曲げ機械の曲げ加工データ（Ｄ、Ｌ値）を算出す
ることを要旨とするものである。

【００１４】請求項６に記載の板材曲げ加工装置は、請
求項４に記載の板材曲げ加工装置において、曲げ線温度
を検出する加熱温度検出センサを有し、該加熱温度検出
センサーからの検出温度が前記加熱温度決定手段にて決
定された加熱温度となるように熱線源を制御する加熱源
制御手段を有することを要旨とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
よって説明する。

【００１６】図１は本発明に係わる板材曲げ加工装置１
の実施形態の説明図である。なお、この板材曲げ加工装
置１には人間に代わって板材を操作する公知のハンドリ
ングロボット１０を装着した例が示してある。

【００１７】上述の板材曲げ加工装置１の本体２は、左
右方向（図１では紙面に直交する方向）に離隔したＣ形
の２枚の側板３（a,b）を備えており、この２枚の側板
３（a,b）の上方前部（図１において右側）には、左右
方向に延伸する板状の上部フレーム５が取り付けてあ
る。そして、この上部フレーム５には左右方向に延伸し
た上金型（またはパンチ）７が着脱自在に装着してあ
る。

【００１８】また、前記２枚の側板３（a,b）の下方前
部には、前記上部フレーム５に対向する下部テーブル９
が下部テーブル駆動手段（図示省略）により昇降自在に
設けてある。そして、この下部テーブル９の上部に、前
記上金型７に対向する左右方向に延伸した下金型（また
はダイ）１１が着脱自在に装着してある。

【００１９】上記構成の板材曲げ加工装置１において、
下金型（またはダイ）１１上に板材Ｗを位置決めし、下
部テーブル９を図示省略の公知の駆動手段により上昇さ
せて、前記上金型（またはパンチ）７との間に板材Ｗを
挟持かつ押圧することにより曲げ加工が行われる。な
お、本実施の形態の説明では下金型１１を固定した下部
テーブル９が昇降する例を示したが、下部テーブル９を
固定して上金型７を装着したスライド部材が昇降するよ
うにした板材板材曲げ加工装置もある。

【００２０】さらに、前述の如く板材曲げ加工装置１に
は、人間に代わって板材Ｗを操作する公知のハンドリン
グロボット１０が装着してある。このハンドリングロボ
ット１０には、例えば、本願共願人の一人である株式会
社アマダの特許第２５４９８３３号に記載されている如
きものであり以下にその概要を説明する。

【００２１】ハンドリングロボット１０は、前記下部テ
ーブル９に一体的に取り付けたベースプレート１３に装
着してある。

【００２２】もう少し詳細に述べれば、ベースプレート
１３は前記下金型１１の長手方向に沿うＸ軸方向（図１
では紙面に直交する方向）に延伸してあり、このベース
プレート１３の前面に第１移動台１５がＸ軸方向に移動
自在に設けてある。この第１移動台１５には、前記ベー
スプレート１３に設けたＸ軸方向のラック桿（図示省
略）に噛合した回転自在のピニオン（図示省略）を備え
た第１サーボモータ（図示省略）が設けてある。

【００２３】上記構成において、第１サーボモータ（図
示省略）を適宜に回転駆動させれば、第１移動台１５を
Ｘ軸方向の適宜な位置に移動させることができる。

【００２４】また図１に示す如く、前記第１移動台１５
には上部が前後方向（Ｙ軸方向）に拡大した扇形部１７
が設けてあり、この扇形部１７の上面に円弧状のラック
部材１９が設けてある。そして、このラック部材１９に
は、ラック部材１９に沿ってＹ軸方向へ移動自在の第２
移動台２１が摺動自在に係合してある。また、この第２
移動台２１にはラック部材１９に噛合するピニオン（図
示省略）が設けてあり、このピニオンを回転駆動可能な
第２サーボモータ２３が設けてある。

【００２５】上記構成において、第２サーボモータ２３
を適宜に回転駆動させれば、第２移動台２１をラック部
材１９に沿ってＹ軸方向の適宜な位置へ移動させること
ができる。

【００２６】さらに、前記第２移動台２１には、第２移
動台２１の移動方向に対して直交する上下方向（Ｚ軸方
向）へ移動自在の昇降支柱２５が設けてある。この昇降
支柱２５には上下方向のラック（図示省略）が設けてあ
る。そして、前記第２移動台２１には昇降支柱２５に設
けた上下方向のラック（図示省略）に噛合するピニオン
（図示省略）を有する第３サーボモータ２７が設けてあ
る。

【００２７】上記構成において、第３サーボモータ２７
を適宜に回転駆動させれば、昇降支柱２５をＺ軸方向の
適宜な位置へ昇降移動させることができる。

【００２８】上述の昇降支柱２５の上部には、アーム２
９が固定してあり、このアームの先端（図１において左
側）には板材把持装置３１が設けてある。この板材把持
装置３１は、図示省略の２個のＢ軸サーボモータとＡ軸
サーボモータにより、前記Ｘ軸と平行なＢ軸を中心とし
て上下方向に回動自在に、かつこのＢ軸と直交するＡ軸
を中心にも旋回自在に設けてある。

【００２９】上記構成のハンドリングロボット１０は、
板材把持装置３１に把持した板材Ｗを下金型１１上に搬
送すると共に、下金型１１の後方に設けたバックゲージ
装置３３を使用して、板材Ｗの曲げ位置を上金型（また
はパンチ）７の下方に位置決めすることができる。

【００３０】また、曲げ加工中には、板材端部の跳ね上
がりに追随して板材Ｗを保持すると共に、板材を一時的
に保持する補助把持装置（図示省略）を使用して、板材
端部の把持辺を変更して板材Ｗの４辺の曲げ加工作業を
行うこともできる。また、加工が終了したら製品を取り
出して所定の位置に集積したりすることができるもので
ある。

【００３１】前記板材曲げ加工装置１の本体２には、前
記下金型１１上に位置決めされた板材の上方から曲げ加
工部分（曲げ線部分）へ熱線を照射する熱線源３５が設
けてある。この熱線源３５は関節型ロボット３７のエン
ドエフェクタ(end effector:末端効果器)として装着さ
れており、熱線源３５の位置は数値制御装置３９の制御
下にある関節型ロボット３７によって移動位置決め自在
に設けてある。

【００３２】図２および図３は上述の熱線源３５の説明
図である。熱線源３５は棒状の赤外線ヒータ４１を備え
ており、この赤外線ヒータ４１から放射される熱線（赤
外線）４５は反射鏡４３によって前記曲げ加工部分（曲
げ線部分）４７に沿って集光されるようになっている。

【００３３】図４は、曲げ加工時における熱線源３５の
位置状態を示したものであり、曲げ加工時には、熱線源
３５と板材Ｗの折曲げ辺Ｌ₁の先端部とが干渉しない位
置に熱線源３５を退避させると同時に、熱線（赤外線）
４５が常に前記曲げ加工部分（曲げ線部分）４７に照射
されるように熱線源３５の位置を保持するように関節型
ロボット３７は前記数値制御装置３９により制御される
ように構成してある。

【００３４】前記数値制御装置３９において、入力され
た下金型のＶ溝幅V、バックゲージ装置３３で設定され
たＬ値（下金型の中心とバックゲージとの間の距離）、
折曲げ角度測定装置（図示省略）で計測された曲げ角度
θから、板材Ｗに上金型７の先端が当接した後の折曲げ
辺Ｌ₁の先端の位置Ｐ（y,z）は、下金型１１の上昇限位
置（z=0,y=0）を基準位置（または原点）として次式

【数１】y＝L*sin(θ/2)……(1)

【数２】z＝L*cos(θ/2)……(2) を演算して求められる。

【００３５】また、板材Ｗの折曲げ辺の立上がり寸法を
Ｌ₁としたときの曲げ線のＺ軸方向の位置Ｄzは、下金型
のＶ溝幅をV、Ｖ溝深さをdとすれば、後述の変数である
Ｄ値を使用して、

【数３】Ｄz＝Ｄ−d＝Ｄ−(V*cot(θ/2))/2……(3) として求めることができる。なお、Ｌ値と折曲げ辺の立
上がり寸法Ｌ₁とはほぼ等しいのでＬ値の代わりに寸法
Ｌ₁を使用して計算しても構わない。

【００３６】こうして求めた位置情報Ｐ（y,z）、Ｄzを
用いて、前記数値制御装置３９の制御の下に関節型ロボ
ット３７の移動制御が行われるように構成してある。

【００３７】次に数値制御装置３９の構成を図５に示す
ブロック図により説明する。

【００３８】数値制御装置３９には、CPU(Central Proc
essing Unit)４９によって制御される、指令値データや
加工条件データ等を入力するための加工条件入力部５
１、入出力データを表示するための表示手段５３を設け
ると共に、加熱源の加熱温度を制御する加熱源制御手段
５５および加熱源３５を装着した関節型ロボットの位置
（姿勢）を制御するロボット制御手段５７と折曲げ辺の
先端位置Ｐ（y,z）を求める熱線源干渉位置演算手段５
９が設けてある。

【００３９】さらに、数値制御装置３９には材質、板
厚、曲げ長さなどのワーク条件（情報）により最適の加
熱温度を選定するための加工条件データベース６１が設
けてある。また、入力されたワーク条件をもとにこの加
工条件データベース６１を検索して入力された加工条件
に最も適した加熱温度を決定する加熱温度決定手段６０
が設けてある。

【００４０】また、下部テーブル駆動手段を制御して所
望の曲げ角度θを得るために、板材Ｗの曲げ線の加熱温
度に基づいて上金型７の下端と、下金型１１のＶ溝の底
との間隔（Ｄ値）を演算して求めるＤ値演算手段６３
と、所望の立上がり高さを得るためのバックゲージ装置
３３の前後方向の位置（Ｌ値）を演算して求めるＬ値演
算手段６５とが設けてある（図４参照）。

【００４１】上述の加工条件データベース６１を構成す
るレコードは、板材の材質Ｍ、板厚t、曲げ長さlごとの
最適加熱温度℃を内容とするものであり、複数種類の材
質に対して多数のレコードがデータベースとして登録し
てある。

【００４２】次に、図６のフローチャートを用いて曲げ
加工工程について説明をする。

【００４３】ステップＳ１において、ワーク条件（情
報）として板厚t、材質Ｍ、曲げ長さl、折曲げ辺の立上
がり寸法Ｌ₁、曲げ角度θ等を前記数値制御装置３９の
加工条件入力部５１から入力し、また金型条件（情報）
としてはパンチとダイの形状および寸法を入力する。
例えばＶ曲げ加工ならば、曲げ角度θ、Ｖ溝の幅Ｖおよ
び曲げ線方向の長さl等を入力する。

【００４４】続いてステップＳ２において、前記数値制
御装置３９に設けたデータベース６１を検索して入力し
た加工条件に最も適した加熱温度を決定し、ステップＳ
３では、ステップＳ２において決定した加熱温度を考慮
したＤ値とＬ値とをＤ値演算手段６３およびＬ値演算手
段６５により算出する。

【００４５】ステップＳ４では、下金型１１のＶ溝幅Ｖ
および折曲げ辺の立上がり寸法Ｌ₁および曲げ角度θに
基づいて、折曲げ辺の先端位置Ｐ（y,z）を熱線源干渉
位置演算手段５９で求め、関節型ロボット３７に装着し
た熱線源３５が折曲げ辺の先端位置Ｐ（y,z）と干渉す
ることなく熱線を曲げ線上に照射可能な位置を決定す
る。

【００４６】次いで、ステップＳ５ではＬ値演算手段６
５により算出されたＬ値をバックゲージ装置３３に出力
して、バックゲージ装置３３の突き当て部材（図示省
略）を設定した位置（Ｌ値）に移動させ、この突き当て
部材（図示省略）に板材Ｗを当接させて板材Ｗの曲げ位
置を上金型（パンチ）７の直下に位置決めすると共に、
前記熱線源３５の位置（姿勢）を常時熱線を曲げ線上に
照射可能な前記位置に位置決めする。

【００４７】板材Ｗの位置決めが終了したら曲げ加工を
開始する（ステップＳ６）。

【００４８】始めに、非接触で温度検出ができる反射式
温度センサーなどを用いた加熱温度検出センサ６７によ
り、曲げ線近傍の温度を検出し（ステップＳ７、ステッ
プＳ８）、検出温度が設定温度に達している場合には、
次のステップＳ９において、下金型１１を装着した下部
テーブル９を設定したストローク（Ｄ値）だけ上昇させ
るべく、下部テーブル駆動手段６９へ指令を出す。

【００４９】検出温度が設定温度に達していない場合に
は、加熱源制御手段５５に設定温度にするような指令を
出し（ステップＳ１２）、先のステップＳ７に戻る。設
定温度になるまでこの工程を繰返す。

【００５０】下部テーブル９の上昇中には下部テーブル
９のストローク（Ｄ値）を検出（ステップＳ１０）し、
設定したストローク（Ｄ値）に達したたか否かを判断し
て（ステップＳ１１）、設定したストローク（Ｄ値）に
到達したら曲げ加工を終了とする。

【００５１】図７は前記熱線源３５の別の実施の形態の
説明図である。

【００５２】上下の金型７、１１の後側面には一対のプ
レート式ヒータ７１（a,b）が接触離反自在に設けてあ
る。上金型７に接触自在のプレート式ヒータ７１aは、
上端部を前記上部フレーム５に設けた回転軸７２aに回
動自在に設けた腕部材７３aの下端部にスプリング７５a
を介して押圧保持してある。

【００５３】また、下金型１１に接触自在のプレート式
ヒータは７１bは、下端部を前記下部テーブル９に設け
た回転軸７２bに回動自在に設けた腕部材７３bの上端部
にスプリング７５bを介して押圧保持してある。

【００５４】上述のプレート式ヒータ７１（a,b）のＸ
軸方向（金型長手方向）の長さは、前記下部テーブル９
の長さとほぼ同一に設けてあり、また、上下の腕部材７
３（a,b）は公知の駆動手段（図示省略）によって、前
記回転軸７２（a,b）を中心として揺動自在に設けてあ
る。

【００５５】上記構成において、プレート式ヒータ７１
（a,b）を上下の金型（7,11）に接触させることによ
り、板材Ｗの曲げ線近傍を所望の温度に加熱することが
できる。また、金型の長さが変わってもプレート式ヒー
タ７１（a,b）を交換することなく対応することができ
る。

【００５６】

【発明の効果】請求項１〜請求項６の方法並びに装置発
明によれば、板材（被加工材）の曲げ線部分の加熱手段
に棒状の赤外線ヒータを使用したので、板材の曲げ加工
時に折曲げ部分の全長を同時にかつ均一に加熱すること
が可能であり、また、レーザ装置を使用しないので低コ
ストの板材曲げ加工方法および装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる板材曲げ加工装置の説明図。

【図２】図１におけるＱ部拡大説明図。

【図３】図２におけるI-I断面図。

【図４】曲げ加工時に熱線源が板材と干渉しない位置に
退避した状況を説明する図。

【図５】数値制御装置の構成を説明するブロック図。

【図６】曲げ加工工程を説明するフローチャート。

【図７】熱線源の別の実施の形態の説明図。

【符号の説明】

１ 板材曲げ加工装置 ３（a,b） 側板 ５ 上部フレーム ７ 上金型 ９ 下部テーブル １０ ハンドリングロボット １１ 下金型 １３ ベースプレート １５ 第１移動台 １７ 扇形部 １９ ラック部材 ２１ 第２移動台 ２３ 第２サーボモータ ２５ 昇降支柱 ２７ 第３サーボモータ ２９ アーム ３１ 板材把持装置 ３３ バックゲージ装置 ３５ 熱線源 ３７ 関節型ロボット ３９ 数値制御装置 ４１ 赤外線ヒータ ４３ 反射鏡 ４５ 熱線（赤外線） ４７ 曲げ加工部分（曲げ線部分） ４９ CPU ５１ 加工条件入力部 ５３ 表示手段 ５５ 加熱源制御手段 ５７ ロボット制御手段 ５９ 熱線源干渉位置演算手段 ６０ 加熱温度決定手段 ６１ 加工条件データベース ６３ Ｄ値演算手段 ６５ Ｌ値演算手段 ６７ 加熱温度検出センサ ６９ 下部テーブル駆動手段 ７１(a,b) プレート式ヒータ ７３(a,b) 腕部材 ７５(a,b) スプリング

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下型上に位置決めされた板材の曲げ線に
   対して熱線を照射する熱線源を設け、材質、板厚、曲げ
   長さ等のワーク条件に基づき決定された加熱温度となる
   ように曲げ線を熱線により加熱した状態で該曲げ線を上
   下金型により曲げ加工を行うことを特徴とする板材曲げ
   加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の板材曲げ加工方法にお
   いて、ワーク条件、金型サイズ等の加工条件および加熱
   温度の基づき曲げ加工データ（Ｄ値、Ｌ値）を演算し、
   曲げ加工を行うことを特徴とする板材曲げ加工方法。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の板材曲げ加工方法にお
   いて、前記熱線源は曲げ検出温度に基づいて曲げ線が所
   定の加熱温度となるように温度制御されていることを特
   徴とする板材曲げ加工方法。
4. 【請求項４】 上下金型にて曲げ加工を行う板材曲げ加
   工装置において、ワーク条件、金型条件等の加工条件入
   力部と、下型上に位置決めされたワーク曲げ線を加熱す
   べく該曲げ線に接近離反自在な熱線源と、加工条件入力
   部からの材質、板厚等のワーク条件に基づき該熱線源に
   よる曲げ線を加熱する加熱温度を決定する加熱温度決定
   手段と、該加熱温度決定手段にて決定された加熱温度に
   なるように前記熱源により加熱された曲げ線に対して曲
   げ加工を行う曲げ加工データ（Ｄ、Ｌ値）演算手段とを
   有することを特徴とする板材曲げ加工装置。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の板材曲げ加工装置にお
   いて、前記曲げ加工データ演算手段は、加工条件入力部
   に入力されたデータおよび加熱温度決定手段にて決定さ
   れた加熱温度に基づき、曲げ機械の曲げ加工データ
   （Ｄ、Ｌ値）を算出することを特徴とする板材曲げ加工
   装置。
6. 【請求項６】 請求項４に記載の板材曲げ加工装置にお
   いて、曲げ線温度を検出する加熱温度検出センサを有
   し、該加熱温度検出センサーからの検出温度が前記加熱
   温度決定手段にて決定された加熱温度となるように熱線
   源を制御する加熱源制御手段を有することを特徴とする
   板材曲げ加工装置。