JP2859689B2

JP2859689B2 - 折曲げ加工方法及び装置

Info

Publication number: JP2859689B2
Application number: JP10872890A
Authority: JP
Inventors: 貴行青木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1990-04-26
Filing date: 1990-04-26
Publication date: 1999-02-17
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JPH049216A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はワークの折曲げ加工方法及び装置に係り、さ
らに詳細には、ワークの折曲げ加工の途中において、ラ
ムの位置制御から、ファジィ制御による角度のフィード
バック制御に切り換えて折曲げ加工を行う方法及び装置
に関する。

（従来の技術）プレスブレーキなど折曲げ加工装置では、パンチ及び
ダイから成る金型間に板状のワークを介在させ、両金型
を位置制御または圧力制御で接近・離反動作させること
により、両金型間に介在されるワークを適正角に曲げ加
工する。

この種折曲げ加工装置において、例えば金型間の距離
を位置制御する場合には、ワークの板厚、形状、材質な
どワーク条件や油温や油の粘性といった機構の条件など
に応じて多数の試し曲げを行うことにより金型の最終位
置決め位置を設定し、これを再生することにより、繰り
返しの折曲げ加工が為される。また、ボトミングなど金
型を圧力制御する場合には、やはり、多数の試し曲げを
行って適正な加圧力が設定される。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の如き従来よりの折曲げ加工装置
にあっては、位置、あるいは加圧力の制御により曲げ加
工を実施するものであるため、どうしても多数の試し曲
げを行わなければならず、かつ素材のロット変化など加
工条件の変化の毎に精度確認し、試し曲げをやり直し、
設定位置あるいは設定圧を変更するという手順が必要で
あった。

試し曲げの必要性は、素材に無駄を生じるのみなら
ず、条件変化に気ずかずに加工を続行する場合には多量
の不良品を発生する恐れがある。また、多少の誤差を認
めざるを得ないと共にその再現性を常時チェックしなけ
ればならず、自動化ラインの達成を困難にしている。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は前述のごとき問題に鑑みてなされれたもの
で、請求項１に係る発明は、パンチとダイとを対向して
設け、上記パンチ又はダイを支持したラムを往復駆動す
ることによって上記パンチのダイとの間に位置決めされ
たワークの折曲げ加工を行う方法において、目標位置指
令部によって指令された目標位置と位置検出器によって
検出した前記ラムの検出位置とが等しくなるように前記
ラムのフィードバック制御を行ってワークの折曲げ加工
を開始し、目標角指令部によって指令された目標角と角
度検出器によって検出されたワークの折曲げ角としての
検出角とが等しくなるように、ワークの折曲げ加工の途
中において、ファジィ制御による角度のフィードバック
制御に切り換えてワークの折曲げ加工を行う折曲げ加工
方法である。

請求項２に係る発明は、パンチとダイとを対向して設
け、かつ上記パンチ又はダイを支持したラムを往復駆動
するための金型駆動手段とを備えた折曲げ加工装置にお
いて、前記ラムの目標位置を指令する目標位置指令部
と、前記ラムの位置を検出する位置検出器と、上記目標
位置指令部の目標位置と位置検出器の検出位置とが等し
くなるように前記ラムの位置をフィードバック制御する
位置決め制御部と；ワークの最終曲げ角としての目標角
を指令する目標角指令部と、ワークの折曲げ角度を検出
するための角度検出器と、この角度検出器の検出角度が
前記目標角となるように角度のフィードバック制御を行
うファジィ制御部と；前記ワークの折曲げ加工時に、前
記位置決め制御部によるラム位置決め制御から前記ファ
ジィ制御部による角度のフィードバック制御に切り換え
るスイッチ手段と、を備えた構成である。

（実施例）第１図は、ファジィ制御系のブロック図の概要を示す
もので、パンチとダイとを相対的に接近離反するための
金型駆動手段１と、折曲げ加工されるワークの曲げ角度
を検出する角度検出手段２と、ワークの曲げ角の目標角
を指令する目標角指令手段３と、前記角度検出手段２の
検出角が目標角に等しくなるように前記金型駆動手段１
をファジィ制御するファジィ制御手段４とを備えた構成
である。

第２図を参照するに、本発明を実施する折曲げ加工機
の一例としてのプレスブレーキ５は、横方向から見てＣ
字形の側面フレーム６と、このフレーム６の前面側の上
部及び下部に上部フレーム７及び下部フレーム８を備え
ている。

前記上部フレーム７の下方には、パンチホルダ９を介
してパンチ10が固定されている。

また、前記下部フレーム８の内側には昇降駆動される
ラム11上に前記パンチ10と対向するダイ12が設けられて
いる。

一方、前記側面フレーム６の一方の側方には、CCDエ
リアセンサを備えた視覚センサ13が設けられ、適宜フォ
ーカス位置及びズームを調整して両金型10,12の端面方
向を撮像可能となっている。照明は反射型、透過型いず
れの方式であってもよい。

また、前記側面フレーム６の側方で前記視覚センサ13
の近傍には、ボックス14が配置され、このボックス14に
は、画像情報を表示するCRT装置15及び画像処理装置16
が収納されている。

さらに、他方の側面フレーム６の側方には前記ラム11
を昇降駆動するNC装置17が配置されている。

画像処理装置16は、視覚センサ13が撮像した画像信号
を入力し、Ｖ字形状に曲げ加工されるワークの現在曲げ
角を算出し、算出結果をCRT装置15やNC装置17に対して
出力するものである。

NC装置17は、前記ラム11に付属されたエンコーダなど
位置検出器の検出位置を入力し、電気式、あるいは油圧
式のサーボモータにより駆動されるラム11を通常の位置
決め方式により位置決め制御すると共に、本例では、前
記画像処理装置16で検出したワーク曲げ角を用いて検出
角が目標角になるようファジィ制御を行うようになって
いる。

第３図に位置決め制御及びファジィ制御を行う曲げ制
御装置18のブロック図を示した。

図において、目標位置指令部19は、前記ラム11の目標
位置Diを指令するものである。位置決め制御部20は位置
検出器21の検出位置Ｄを入力して検出位置Ｄが目標位置
D_iとなるよう、サーボアンプ22に駆動信号を出力し位置
のフィードバック制御を行うものである。

一方、目標角指令部23は、最終曲げ角としての目標角
θ_０を指令するものである。ファジィ制御部24は、前記
視覚センサ13及び画像処理装置16から成る角度検出器25
の検出角度θを入力し、検出角θが目標角θ_０となるよ
う、サーボアンプ22に駆動信号を出力しファジィ制御に
より角度のフィードバック制御を行うものである。

サーボアンプ22と、各制御部20,24との間に介在され
るスイッチSWは、通常は位置決め制御部20側に接続さ
れ、曲げ終了の直前附近、例えば目標角より３゜大きい
角からファジィ制御部24側へ切換えられる。

第４図に、前記ファジィ制御部24を主体として構成さ
れるファジィ制御装置の制御線図を示した。

図において、減算器26は、目標値θ_０と検出角θとの
偏差ｅを次式で算出するものである。

ｅ＝θ−θ_０ …（１）比較器27は、サンプリング周期毎に今回の偏差ｅと前
回の偏差ｅ′との差を求め、変化分△ｅを次式で算出す
るものである。

△ｅ＝ｅ−ｅ′ …（２）推論部28は、偏差ｅ、及び偏差の変化分△ｅに基づい
て指令値の増量分△ｕを算出するものである。

加算器29は、増量分△ｕに応じて制御量ｕを、ｕ＝ｕ＋△ｕで定め、前記サーボアンプ22等から成る駆動部30に出力
するものである。

第５図は偏差ｅのメンバシップ関数の説明図、第６図
は偏差の変化分△ｅのメンバシップ関数の説明図、第７
図は指令値の増量分△ｕのメンバジップ関数の説明図、
第８図はe,△ｅに対する△ｕのルールテーブルの説明図
である。

図において、各符号は次の内容を意味する。

ZO…Zero PS…Positive Small PM…Positive Medium PB…Positive Big NS…Negative Small NM…Negative Medium NB…Negative Big ここで、折曲げ加工では、θ＜θ_０となるオーバラン
の状態は許されず、θ≦θ_０となった時点で加圧を終了
するのでｅ≧０の範囲をとる。

第８図のルールテーブルに基づいたファジィ制御規則
を下に示す。

この16個のルールより、ファジィ関係の合成則を用い
てファジィ推論を行なう。推論法には何種類か提案され
ているが、この場合、重心法が良い。但し、他の方法で
もかまわない。

推論結果である増量分△ｕは、駆動部の特性に応じ、
例えば電圧（ボルト）で出力される。

第９図に曲げ制御の具体例を示す本例では、平板状のワークを90゜に曲げ加工する例で
示す。初期においてはスイッチSWを位置決め制御部20に
接続しているものとする。

まず、時刻T₀で加工作業を開始し、ラム11を下限位置
D_Bから第１の目標位置D₁に向けて上昇させる。この位置
D₁は、パンチ10がワークＷに当接する寸前の位置であ
る。

ラム11が上昇し、時刻T₁でパンチ10がワークに当接す
ると、ラム11は次の目標位置D₂へ向けて低速度で上昇さ
れ、時刻T₂でワークが平板状態（180゜）から90゜位ま
で曲げられる。

時刻T₂では、第３図に示すスイッチSWを切換えて位置
決め制御をファジィ制御に切り換える。

時刻T₂以降のファジィ制御では、第８図に示すルール
によって式（１）及び（２）式に示す偏差ｅ及び変化分
△ｅから増量分△ｕが算出され、第10図に示すように各
サンプリング周期（演算周期）毎に増量分△u1,△u2…
が算出され、これがサーボアンプ22に出力され、時刻T₃
で角度θが目標角θ_０に収束する。

検出角θが目標角θ_０となったか否かは別途準備され
た比較器によって検出すれば良い。

時刻T₃でθ＝θ_０となると、スプリングバックさせ、
製品角θ_Ｆを検査し、ラム11を下降させて曲げ加工を終
了する。

以上により、時刻T₀〜T₂では位置決め制御を実行し、
時刻T₂〜T₃では第４図〜第８図に示すファジィ制御によ
る折曲げ加工を実施でき、時刻T₃以降で折曲げ角度を確
認して、迅速、確実に曲げ加工を終了することができ
る。加工精度は角度検出器25の検出精度（５分位）と、
スプリングバックの推定値の誤差（５分位）との和（10
分位）以下となり、従来では到底考えられなかった位の
精度を出すことができる。

また、本例では、オーバランを生ずることのないよう
曲げ角θを目標角θ_０に近づけてゆく方式であるのでオ
ーバランにより製品不良を生ずることもない。

上記実施例では、偏差ｅ及び偏差の変化分△ｅに応じ
て現在角θを目標角θ_０に近づけたが、第11図に示すよ
うに、偏差ｅに応じて現在角θを目標角θ_０に一気に近
づける増量分△ａを求め、その後の偏差ｅに応じて増量
分△b,△ｃを小さくしてゆくことにより、曲げ角θを目
標角θ_０に近づけるようにしてもよい。この場合にも、
目盛りを変化させた第５図や第６図に示すメンジシップ
関数と、第７図に示すメンバシップ関数を用いることが
でき、第８図に示すルールテーブルは、第11図に示す特
性を得ることができるよう適宜経験則を用いて書き換え
ればよい。

また、上記実施例では、第３図に示すように、ファジ
ィ制御部24を位置決め制御部20に対して切換えるように
構成したが、両者を合成した構成、例えばファージィ推
論部28で目標値の増量分△ｕを演算し、これを位置決め
制御部20の有する目標位置に追加するような構成として
もよい。この場合には、位置決め制御部20の位置決め特
性をそのまま用いることができるので、より安定した動
作特性をより容易に得ることができる。

さらに、上記実施例では、パンチ10及びダイ12間の相
対的距離を適性にすることにより所定の曲げ加工を行う
エアベントの例を示したが、本発明はパンチ10及びダイ
12間の加圧力制御により所定の曲げを行うボトミングな
どにも適用可能である。

第12図に加圧力Ｐのファジィ制御により曲げ角θを目
標角θ_０に収束させる例を示した。

図示のように、上述のファジィ推論により偏差ｅや変
化分△ｅに応じた増量分△ｕを加算してゆくことによ
り、曲げ角θを目標角θ_０に近づけることができる。こ
の場合の増量分△ｕは圧力値で算出される。

第13図は加圧後に圧力を抜いて抜圧角度θ_Ｆを検出
し、この抜圧角度θ_Ｆが製品角度と等しいことを確認し
て加工を終了するようにした例である。抜圧角度θ_Ｆが
製品角度より大なる場合には再度加圧を行なえばよい。
ただし、再度の加圧と初回の加圧とではワークの履歴が
異なるので、オーバランを生じさせないためには、再加
圧については再加圧用のファジィ推論を用いることが肝
要である。

第14図は、製品角そのものを目標角θ_０とし、時刻T₀
で初回の目標角度θ_０に到着後、圧抜時の時刻T₁,T₂,
T₃,…T_nの角度θ_F1,θ_F2,…θ_Fnを検出し、ｉ番目の圧
抜時の角度θ_Fiが製品角θ_０になったら加工を終了する
ものである。

本例では、製品角を目標角θ_０として直接的な制御を
行うことができる。

本例は第11図で示した位置決め方式にも適用可能であ
る。すなわち、第11図において製品角を目標角θ_０とし
て圧抜時の角度θ_Fiを検出しつつ距離の増量分△ｕを求
めることにより、圧抜後の曲げ角θ_Ｆを製品角θ_０とす
るよう制御することができる。

上記実施例では、角度検出手段として視覚センサ13及
び画像処理装置16による角度検出器25の例を示したが、
金型にうず電流式のセンサを設け、該センサでワークま
での距離を検出することによりワークの曲げ角を検出す
る角度検出器など他の方式による角度検出器であっても
よい。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、適宜態様で実施し得る
ものである。

［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、本
発明においては、ラム11の位置制御によってワークＷの
折曲げ加工を行っている途中において、ファジィ制御に
よる角度のフィードバック制御に切り換えてワークの折
曲げ加工を行うものであるから、目標位置付近へのラム
11の位置決めを迅速に行うことができ、その後に、ファ
ジィ制御による角度のフィードバック制御に切り換える
ことにより、ワークの材質，板厚，曲げ長さ，製造過程
における圧延方向及び油温，油の粘性など加圧力に影響
する各種のパラメータに非線形パラメータが含まれる場
合であっても加圧力を適正に制御でき、曲げ過ぎなどの
ごときオーバーランを生じることなく折曲げ加工を正確
に行うことができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を示すブロック図、第２図は本発
明を実施する折曲げ加工機の一例としてのプレスブレー
キの説明図、第３図は上記プレスブレーキの金型を制御
する曲げ制御装置のブロック図、第４図は第３図に示す
曲げ制御装置のうちファジィ制御装置の部分を示す制御
線図、第５図は偏差のメンバシップ関数の説明図、第６
図は偏差の変化分のメンバシップ関数の説明図、第７図
は指令値の増量分のメンバシップ関数の説明図、第８図
はルールテーブルの説明図、第９図はファジィ制御の一
例を示すタイミングチャート、第10図はファジィ制御方
式を示すタイミングチャート、第11図は他のファジィ制
御方式を示すタイミングチャート、第12図は加圧力制御
によるファジィ制御の一例を示すタイミングチャート、
第13図及び第14図は加圧力制御による他のファジィ制御
の一例を示すタイミングチャートである。１……金型駆動手段２……角度検出手段３……目標角指令手段４……ファジィ制御手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パンチ（10）とダイ（12）とを対向して設
け、上記パンチ（10）又はダイ（12）を支持したラム
（11）を往復駆動することによって上記パンチ（10）と
ダイ（12）との間に位置決めされたワークの折曲げ加工
を行う方法において、目標位置指令部（19）によって指
令された目標位置（Di）と位置検出器（21）によって検
出した前記ラム（11）の検出位置（Ｄ）とが等しくなる
ように前記ラム（11）のフィードバック制御を行ってワ
ークの折曲げ加工を開始し、目標角指令部（23）によっ
て指令された目標角（θ_０）と角度検出器（25）によっ
て検出されたワークの折曲げ角としての検出角（θ）と
が等しくなるように、ワークの折曲げ加工の途中におい
て、ファジィ制御による角度のフィードバック制御に切
り換えてワークの折曲げ加工を行うことを特徴とする折
曲げ加工方法。
【請求項２】パンチ（10）とダイ（12）とを対向して設
け、かつ上記パンチ（10）又はダイ（12）を支持したラ
ム（11）を往復駆動するための金型駆動手段とを備えた
折曲げ加工装置において、前記ラム（11）の目標位置（Di）を指令する目標位置指
令部（19）と、前記ラム（11）の位置を検出する位置検
出器（21）と、上記目標位置指令部（19）の目標位置
（Di）と位置検出器（21）の検出位置（Ｄ）とが等しく
なるように前記ラム（11）の位置をフィードバック制御
する位置決め制御部（20）と、ワークの最終曲げ角としての目標角（θ_０）を指令する
目標角指令部（23）と、ワークの折曲げ角度を検出する
ための角度検出器（25）と、この角度検出器（25）の検
出角度（θ）が前記目標角（θ_０）となるように角度の
フィードバック制御を行うファジィ制御部（24）と、前記ワークの折曲げ加工時に、前記位置決め制御部（2
0）によるラム（11）の位置決め制御から前記ファジィ
制御部（24）による角度のフィードバック制御に切り換
えるスイッチ手段と、を備えたことを特徴とする折曲げ加工装置。