JP2718548B2 - 板材加工機におけるバックゲージ装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、板材加工機で板材に高精度な板材加工を
行なうために板材を正確に位置決めする板材加工機にお
けるバックゲージ装置に関する。

（従来の技術） 従来、板材加工機としての例えば板材をクランプし移
動させるマニュプレータを備えたプレスブレーキでは、
板材をクランプしたマニュピュレータを移動させて板材
をバックゲージ装置の突当て部材に突当てる際、マニュ
プレータ自体は板材を突当て部材に突当てる力制御がで
きない。そのため、板材の位置決めを正確に行なうため
に、バックゲージ装置には複数のポテンションメータが
装備されている。

板材がポテンションメータに突当り、寸法に対して各
ポテンションメータが基準内に入ったことを確認したう
えで、ポテンションメータの信号がコントローラに取込
まれて、下部フレームが上昇し曲げ加工が行なわれるよ
うになっている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述した従来のマニュプレータを備えたピ
レスブレキにおける一連の曲げ作業において、板材の正
確な曲げ寸法を得るためには、バックゲージ装置の位置
決めおよびポテンションメータによる確認という一連の
動作を行なうが、現状のバックゲージ装置自体の機構お
よび制御方法が複雑であるという問題があった。

すなわち、従来のバックゲージ装置は回転形モータお
よびボールねじを用いた回転・直線変換機構より構成さ
れているから、これ以上の小型・計量化は困難である。

さらに、従来のバックゲージ装置は、下部フレームに
片持ち構造で取付けられているから、バックゲージ装置
による曲げモーメントによって下部フレームが変形する
ため、高精度な曲げ加工ができないという問題があっ
た。

この発明の目的は、上記の問題を改善するため、バッ
クゲージ装置そのものを小型・軽量化すると共に、下部
フレームの変形も少なくし、高精度な曲げ加工を可能に
した板材加工機におけるバックゲージ装置を提供するこ
とにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、この発明は、板材に板材
加工を行なう板材加工機における加工位置の後方へ加工
位置に対して接近離反自在に設けられた板材加工機にお
けるバックゲージ装置であって、前後方向へ延伸した固
定子と、この固定子の一側に設けられ前後方向へ延伸し
た位置センサと、前記固定子に対して前後方向へ移動自
在であるとともに、ストレッチ部材を介して突当て部材
を有した可動子と、この可動子を前進させ突当て部材を
目標位置まで位置決めする位置決め時には速度フィード
バック系を付加しかつサーボ系のゲインを高くして高速
位置決めを行なうと共に板材を突当て部材に突当てる突
当て時には速度フィードバック系を除去しかつサーボ系
のゲインを低く制御し低速位置決めを行なうリニアサー
ボモータと、を備えて板材加工機におけるバックゲージ
装置を構成した。

（作用） この発明の板材加工機におけるバックゲージ装置を採
用することにより、板材加工機で板材に板材加工を行な
う際、予めバックゲージ装置のリニアサーボモータを駆
動させて突当て部材を備えた可動子を固定子に対して加
工位置側へ移動させ位置センサで検出される目標位置ま
で高速にて位置決めされる。次いで、板材を突当て部材
に突当てる際には低速にて位置決めされる。

したがって、バックゲージ装置そのものは従来のもの
と比べて小型・軽量化されると共に、板材の位置決めが
正確に行なわれる。さらに下部フレームの変形も少な
く、高精度の曲げ加工が行なわれる。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第10図および第11図を参照するに、板材加工機として
の板材折曲げ加工装置１は、例えばプレスブレーキ等よ
りなるものであって、この板材折曲げ加工装置１の前側
にマニピュレータ３が装着してある。また板材折曲げ加
工装置１の側部には、板材Ｗを収容したマガジン部５が
設けられると共に、折曲げ後の製品Ｐを次工程に搬送す
る搬送装置７が配置されてれいる。上記マガジン部５や
搬送装置７の構成は一般的な構成でよいものであるか
ら、その詳細についての説明は省略する。

前記板材折曲げ加工装置１は、一般的なプレスブレー
キと同様に、上部フレーム９を備えると共に下部フレー
ム11を備えており、上部フレーム９には上型13が着脱自
在に装着されている。また下部フレーム11には下型15が
装着されている。

公知のように、上記構成のごとき板材折曲げ加工装置
１においては、上下のフレーム9,11の一方を昇降作動
し、上型13と下型15とを係合することにより、上型13と
下型15との間に介在された板材Ｗの折曲げ加工を行うも
のである。

なお、詳細な図示を省略するが、本実施例においては
下部フレーム11が昇降するように構成されている。

さらに板材折曲げ加工装置１には、前後方向（第11図
において左右方向:Y軸方向）の板材Ｗの位置決めを行う
バックゲージ装置17が前後方向へ移動位置決め自在に設
けられている。

前記マニピュレータ３は、本実施例においては昇降自
在な下部フレーム11に一体的に取付けたベースプレート
19に装着されている。

より詳細には、上記ベースプレート19は、下型15の長
手方向に沿う左右方向（Ｘ軸方向）に延伸してあり、こ
のベースプレート19の前面に第１移動台21がＸ軸方向に
移動自在に支承されている。この第１移動台21には、前
記ベースプレート19に備えたＸ軸方向のラック杆23に噛
合したピニオン（図示省略）が回転自在に設けられてい
ると共に、上記ピニオンを回転駆動するための第１サー
ボモータ25が設けられている。なお、第１サーボモータ
25がピニオンを回転駆動するための動力伝達機構は一般
的な構成でよいので、その詳細については説明を省略す
る。前記第１サーボモータ25は、例えばステッピングモ
ータ等よりなるものであって、エンコーダのごとき位置
検出装置を備えている。

上記構成により、第１サーボモータ25を作動すること
によって第１移動台21をＸ軸方向に移動することがで
き、かつ基準位置に対する第１移動台21のＸ軸方向の移
動位置を検知することができる。

第10図，第11図より明らかなように、前記第１移動台
21には、上部側が前後方向（Ｙ軸方向）に拡大した扇形
状部27が設けてあり、この扇形状部27の上部には円弧状
のラック部材29が設けられている。このラック部材29に
は、ラック部材29に沿ってＹ軸方向に移動自在の第２移
動台31が支承されている。この第２移動台31には、ラッ
ク部材29に噛合したピニオン（図示省略）が回転自在に
設けられていると共に、上記ピニオンを回転駆動る第２
サーボモータ33が装着されている。この第２サーボモー
タ33は、第１サーボモータ25と同様にエンコーダのごと
き位置検出装置を備えているものである。

上記構成により、第２サーボモータ33を駆動すること
によって、第２移動台31はラック部材29に沿って円弧状
にＹ軸方向に移動される。上記第２移動台31のＹ軸方向
の位置は、第２サーボモータ33に備えた位置検出装置に
よって検知される。

第10図，第11図より明らかなように、前記第２移動台
31には、第２移動台31の移動方向に対して直交する上下
のＺ軸方向に移動自在な昇降支柱35が支承されている。
この昇降支柱35には上下方向のラックが形成してある。
このラックと噛合したピニオン（図示省略）が前記第２
移動台31に回転自在に支承されており、かつこのピニオ
ンを回転駆動する第３サーボモータ37が第２移動台31に
装着されている。この第３サーボモータ37は第１サーボ
モータ25と同様に位置検出装置を備えているものであ
る。

上記構成により、昇降支柱35は、第３サーボモータ37
の駆動によって上下動され、かつ上下動位置は位置検出
装置によって検知されることが理解されよう。

前記昇降支柱35の上部には、Ｙ軸方向に延伸したアー
ム39が適宜に固定してある。このアーム39の先端部に
は、板材Ｗの一側縁部を把持自在な板材把持装置41が装
着してある。より詳細には、第10図，第11図に示される
ように、板材把持装置41は、Ｘ軸と平行なＢ軸を中心と
して上下方向に回動自在に設けられていると共に、上記
Ｂ軸と直交するＡ軸を中心として旋回自在に設けられて
いる。

上記Ａ軸を中心として板材把持装置41を旋回するため
の第４サーボモータ43およびＢ軸を中心として板材把持
装置41を上下に回動するための第５サーボモータ45が前
記アーム39に装着されている。上記第4,第５のサーボモ
ータ43,45は、前述の第１サーボモータ25と同様に位置
検出装置を備えているものである。なお、第４サーボモ
ータ43によって板材把持装置41をＡ軸回りに旋回するた
めの動力伝達機構や、第５サーボモータ45によって上下
に回動するための動力伝達機構は種々の構成を採ること
ができるものであり、この構成に特徴を有するものでは
ないので、その詳細については説明を省略する。

再び第10図を参照するに、前記下部フレーム11あるい
はベースプレート19の一側部には、板材Ｗを一時的に把
持自在な補助把持装置47が装着してあると共に、サイド
ゲージ装置49が適宜のブラケットを介して装着されてい
る。

上記補助把持装置47は、板材Ｗを把持するための上部
ジョー51と下部ジョー53を備えており、上記上部ジョー
51の上下動は図示省略のアクチュエータによって行なわ
れるものである。

前記サイドゲージ装置49は、マニピュレータ３と板材
把持装置41に把持された板材Ｗの一側縁との位置関係を
検出するときに使用されるもので側方センサ55を備えて
いる。この側方センサ55は、例えば、直動形のポテンシ
ョンメータのごとき線形トランジューサよりなるもので
ある。

上記構成により、板材Ｗは板材把持装置41に把持さ
れ、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸方向へ移動されると共に、Ａ
軸、Ｂ軸の回りに回動されて、上型13と下型15の協動で
種々な形状に折曲げ加工がなされることになる。

前記バックゲージ装置17は、第１図および第２図に示
されているように、下部フレーム11の上部後壁に取付け
られＹ軸方向へ延伸したリニアサーボモータの固定子57
と、この固定子57の一側わに設けられた例えばマグネッ
トスケール等の位置センサ59と、固定子57の長手方向す
なわちＹ軸方向へ軸受61を介して移動自在な可動子63な
どから構成されている。

この可動子63にはＸ軸方向へ延伸したストレッチ65が
設けられており、このストレッチ65には適宜な間隔で複
数の突当て部材67が備えられている。

上記構成により、リニアサーボモータを駆動させる
と、固定子57に対して可動子63が軸受61を介してＹ軸方
向へ移動されるから、ストレッチ65を介して突当て部材
67も同方向に移動されることとなる。なお、突当て部材
67がＹ軸方向へ移動される移動位置は位置センサ59に常
に検出れさるようになっている。

再び、第11図を参照するに、板材折曲げ加工装置１は
板材折曲げ加工装置コントローラ69によって制御され、
マニュプレータ３はマニュプレータコントローラ71によ
って制御され、さらに、バックゲージ装置73はバックゲ
ージ装置コントローラ73によって制御される。しかも、
板材折曲げ加工装置コントローラ69とマニュプレータコ
ントローラ71,このマニュプレータコントローラ７とバ
ックゲージ装置コントローラ73とは互いに接続されてい
て、信号のやりとりが行なわれるようになっている。

前記バックゲージ装置コントローラ73の制御構成ブロ
ック図が第３図に示されている。第３図においてバック
ゲージコントローラ73は、偏差カウンター75,ゲイン77,
D/A変換器79,サーボアンプ81,リニアサーボモータ83,F/
V変換器85,スイッチSW1などで構成されており、リニア
サーボモータ83には前記位置センサ59が接続されてい
る。

移動指令は指令パルスとして偏差カウンター75に与え
られ、位置検出器59からのフィードバックパルスも偏差
カウンターに75に与えられる。

バックゲージ装置コントローラ73には速度モードと位
置モードが設けられており、この速度モードと位置モー
ドを切換えて制御されるようになっている。速度モード
はリニアサーボモータ83移動時のモードである。

例えば第４図には偏差カウンター75のたまりパルスと
D/A変換器79の出力との関係においてゲイン77の大小に
よるグラフが示されている。また、第５図には時間と速
度指令との関係においてゲイン77の大小に対するリニア
サーボモータ83の応答によるグラフが示されている。さ
らに、第６図には時間と速度指令との関係においてダン
ピング大小による位置決め指令の相違が示されている。

速度モードでは第４図，第５図に示されていることか
ら、ゲイン77を大きくし、指令に対するリニアサーボモ
ータ83の追従性をよくしている。また、第６図に示され
ていることから、速度ループ系を付加して（スイッチSW
1をON）、制御系にダンピングを与え、位置決め時間を
短かくしている。

位置モードはリニアサーボモータ83の位置決めモード
であり、第３図においてゲイン77を小さくすることによ
り、マニュプレータ３が板材Ｗに突当て部材67に突当て
たとき、板材Ｗが変形しないようにリニアサーボモータ
83が後方に移動されるのである。

すなわち、リニアサーボモータ83が位置決めポイント
に停止していない状態（たまりパルス＝±１パルス以
内）でマニュプレータ３が板材Ｗを突当て部材67に突当
てる。リニアサーボモータ83は後方に押されて移動す
る。すると、位置センサ59からのフィードバックパルス
が偏差カウンター75に入力される。

ゲイン77が小さいため第７図から判るように、D/A変
換器79の出力は小さい。制御系に積分動作を含まないよ
うにしておけば、たまりパルスとリニアサーボモータ83
の推力との関係は第８図に示すようになるため、リニア
モータ83の発生推力は小さい。

したがって、板材Ｗを変形することなく、リニアサー
ボモータ83は板材Ｗに押されて後方へ移動する。マニュ
プレータ３が突当手動作を完了したときの偏差カウンタ
ー75の値がリニアサーボモータ83の位置決めポイントか
らの移動量である。この値から現時点の曲げ寸法を正確
に得ることができる。

また、目標とする曲げ寸法と異なる場合は、リニアサ
ーボモータ83の移動量に基づいてマニュプレータ３の位
置を修正し、正確な曲げ寸法を得ることができる。

なお、第７図、第８図中に示したように、偏差カウン
ター75のたまりパルスに対してD/A変換器79の出力に飽
和特性を持たせると、リニアサーボモータ83の推力も飽
和特性を示すようになる。したがって、リニアサーボモ
ータ83は一定の力て板材Ｗを押し返すことができる。

次に、バックゲージ装置17を用いた曲げ動作を第９図
に示されたフローチャートを基にして説明する。第９図
において、ステップS1で速度モードでリニアサーボを目
標位置まで異動させる。ステップS2で目標位置にリニア
サーボモータ83が位置決めを行なった後、リニアサーボ
モータ83の制御モードを位置モードに変更する。

ステップS3ではバックゲージ装置コントローラ73はマ
ニュプレータコントローラ71に位置決め完了信号を出力
させる。ステップS4でマニュプレータ３が板材Ｗを突当
て部材67に突当てる。

ステップS5においては、板材Ｗがリニアサーボモータ
83の後方を押すため、リニアサーボモータ83も板材Ｗに
押されて後方に移動する。この移動量をマニュプレータ
コントローラ71に出力させる。なお、リニアサーボモー
タ83を位置モードで制御されており、サーボゲインを充
分低くしているため、マニュプレータ３が板材Ｗを突き
当てても、板材Ｗを変形させることがない。

ステップS6で、上記移動量に基づいて、マニュプレー
タ３の位置を修正し、正確な曲げ寸法を出す。ステップ
S7で板材Ｗと突当て部材67との干渉を防止するために、
突当て部材67を後方へ移動させる。ステップS8では下部
フレーム11を上昇させ、上型13と下型15との協働により
板材Ｗを曲げる。

板材Ｗの曲げが完了すると、ステップS1の手前に戻
り、予め予定された枚数の曲げをステップS1〜S8に基づ
き行なって終了する。

このように、バックゲージ装置17はリニアサーボモー
タ83によるダイレクトドライブのため高速位置決めを行
なうことができる。またリニアサーボモータ83は固定子
57と可動子63とからなっていて、機構が簡単で部品点数
がすくなく高信頼を得ることができる。

突当て部材67にマニュプレータ３が板材を突当てたと
きに、リニアサーボモータ83で曲げ寸法誤差（曲げ寸
法）計測を行なうことができるから、従来よりもバック
ゲージ装置17は簡単な構造となる。

また、板材Ｗの曲げ寸法は、リニアサーボモータ83に
付加された位置センサ59で行なうので、高精度の曲げ寸
法計測ができ、延いては高精度な曲げ加工を行なうこと
ができる。

リニアサーボモータ83を用いているため、バックゲー
ジ装置17の小型・軽量化ができ、延いては、下部フレー
ム11の変形を小さくできるため、高精度な曲げ加工を行
なうことができる。バックゲージ装置17はリニアサーボ
モータ83による駆動のため低騒音を図ることができる。

なお、この発明は前述した実施例に限定されることな
く、適宜の変更を行なうことにより、その他の態様で実
施し得るものである。本実施例では例えばリニアサーボ
モータ83としてリニアパルスモータを用いることができ
るが、リニアACモータ，リニアDCモータ，リニアインダ
クションモータなどであってもよい。また、位置センサ
59は例えばマグネットスケールが使用されるが、これ以
外に回転形エンコーダや、ラックとピニオン方式であっ
ても構わない。軸受61はころがり軸受ばかりでなくリニ
アガイドでもよい。

［発明の効果］ 以上のごとき実施例の説明より理解されるように、こ
の発明によれば、板材加工機で板材に板材加工を行なう
際、予めバックゲージ装置のリニアサーボモータを駆動
させて突当て部材を加工位置側へ移動させ位置センサで
検出される目標位置まで高速にて位置決めすることがで
きる。次いで、板材を突当て部材に突当てる際には低速
にて位置することができる。

したがって、バックゲージ装置の駆動源としてリニア
サーボモータを用いているのでバックゲージそのものを
小型・軽量化することができると共に板材の位置決めを
正確に行なうことができる。また、下部フレームの変形
も少なく、高精度な曲げ加工を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の主要部を示し、第11図におけるＩ矢
視部の拡大図、第２図はバックゲージ装置に使用される
リニアモータ部の斜視図、第３図はバックゲージ装置コ
ントローラの制御構成ブロック図、第４図〜第８図はバ
ックゲージ装置コントローラ内の特性を示し、第４図は
ゲイン大小による偏差カウンターたまりパルスとD/A変
換器出力との関係図、第５図は速度指令に対するゲイン
大小時のリニアモータ応答の関係図、第６図は速度指令
に対するダンピング大小による位置決め時間の関係図、
第７図はゲイン小による偏差カウンターたまりパルスと
D/A変換器出力との関係図、第８図はゲイン小による偏
差カウンターたまりパルスとリニアモータの推力との関
係図、第９図はバックゲージ装置を用いた曲げ動作のフ
ローチャート、第10図は板材加工機の一実施例である板
材折曲げ加工装置の斜視図、第11図は第10図における側
面図で各コントローラを付加したものである。 １……板材折曲げ加工装置（板材加工機） ３……マニュプレータ、11……下部フレーム 13……上型、15……下型 17……バックゲージ装置、57……固定子 59……位置センサ、63……可動子 65……ストレッチ、67……突当て部材 83……リニアサーボモータ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板材に板材加工を行なう板材加工機におけ
   る加工位置の後方へ加工位置に対して接近離反自在に設
   けられた板材加工機におけるバックゲージ装置であっ
   て、前後方向へ延伸した固定子と、この固定子の一側に
   設けられ前後方向へ延伸した位置センサと、前記固定子
   に対して前後方向へ移動自在であるとともに、ストレッ
   チ部材を介して突当て部材を有した可動子と、この可動
   子を前進させ突当て部材を目標位置まで位置決めする位
   置決め時には速度フィードバック系を付加しかつサーボ
   系のゲインを高くして高速位置決めを行なうと共に板材
   を突当て部材に突当てる突当て時には速度フィードバッ
   ク系を除去しかつサーボ系のゲインを低く制御し低速位
   置決めを行うリニアサーボモータと、を備えてなること
   を特徴とする板材加工機におけるバックゲージ装置。