JP3058468B2

JP3058468B2 - ストレッチベンディングシステム

Info

Publication number: JP3058468B2
Application number: JP3080179A
Authority: JP
Inventors: 元彦橘川; 達也田村
Original assignee: 橋本フォーミング工業株式会社
Priority date: 1991-04-12
Filing date: 1991-04-12
Publication date: 2000-07-04
Anticipated expiration: 2015-07-04
Also published as: JPH04313425A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属材料や金属及び合
成樹脂の複合材料等の塑性材料から成る比較的長尺の被
加工材の長手方向に引張力をかけ、該被加工材を曲げ型
に対して所定の移動速度で相対的に移動させ、前記被加
工材を前記曲げ型で定まる形状に成形加工するストレッ
チベンディングシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、自動車のトリムモールディン
グ、ドアサッシュ、パッシブシートベルトのガイドレー
ル等は、金属あるいは金属及び合成樹脂等の塑性材料か
ら成る比較的長尺の被加工材を曲げ加工して得られる。
被加工材としては鉄系、非鉄系を問わず冷間圧延鋼板や
アルミニウム合金の押出材がよく用いられる。また、製
品横断面形状は、丸パイプ、丸中実、角パイプ、Ｃ字形
チャンネルとされる他、異形断面とされることもある。

【０００３】これら被加工材の曲げ方式としては、被加
工材の一端を自由支持としたままで、一方向に延伸させ
つつ適宜方向に曲げ力を与えてゆく非張力式の軸線曲げ
加工方式と、被加工材の長手方向に沿って引張力を加え
た状態すなわち被加工材には引張応力（以下、単に引張
力という）が発生しているので、被加工材を曲げ型に対
して所定の移動速度で相対的に移動させ、被加工材を曲
げ型で定まる形状に成形するストレッチベンディング方
式の例がある。

【０００４】従来のストレッチベンダの一例を図８に示
す。図において、点ＰＡを支点として水平面内（Ｘ−Ｚ
面）で回転自在の第１のシリンダ装置１には一方向に延
伸自在のピストンロッド２が設けられ、このロッド２の
先端には、この先端に対し水平面内（Ｘ−Ｚ面）で回転
自在の移動ブロック３が設けられている。この移動ブロ
ック３は、一端を支点ＰＢの回りに水平面内で回転自在
のロッド４に沿って移動調節可能に支持されている。ま
た前記ロッド４の支点ＰＢ寄りの位置には第２のシリン
ダ装置５が固定され、前記移動ブロック３は、このシリ
ンダ装置５の作動により延伸移動されるピストンロッド
６により、ロッド４に沿って移動させ、支点ＰＢからの
距離が調節可能になっている。さらに、前記移動ブロッ
ク３の上部には支点ＰＣを介して水平面内で回転自在の
第３のシリンダ装置７が設けられ、このシリンダ装置７
のピストンロッド８の先端には別途の駆動源によりＹ方
向に移動可能な被加工材保持具（図示せず）が装着され
ている。この第３のシリンダ装置７は引張力付与手段を
構成するものであり、所定の油圧でピストンロッド８を
引張駆動することにより、被加工材保持具に保持した被
加工材に所定の引張力を与えることができる。

【０００５】このストレッチベンダでは、図示しない曲
げ型に被加工材の一端を固定し、他端を前記被加工材保
持具に保持させて前記第１のシリンダ装置１を油圧駆動
し、移動ブロック３を被加工材の軸線と交差する方向に
移動させ第３のシリンダ装置７に油圧をかけ、被加工材
に引張力を加えたまま被加工材を図示しない曲げ型に接
触させてゆくことにより、被加工材を曲げ型形状で定ま
る形状に曲げ加工することができる。この場合、シリン
ダ装置１はＸＺ方向移動手段を構成し、移動ブロックを
ＸＺ平面で移動させる被加工材保持具は曲げに応じる被
加工材に所定の引張力を与えつつ、適宜引張方向に伸縮
する。

【０００６】本例では、被加工材を曲げ型に対し移動さ
せる速度は第１のシリンダ装置１の油量調整で調整さ
れ、引張力は第３のシリンダ装置７に加える油圧で調整
される。なお、特開昭６１−１５９２２９には、ストレ
ッチベンダの最も一般的な方式が開示されている。ま
た、特開昭６０−２３８０３９には、ストレッチベンダ
の変形例が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き従来よりのストレッチベンダによるベンディング方
式にあっては、被加工材に引張力を加えた状態で移動ブ
ロック３を曲げ型に対して相対的に移動させることによ
り被加工材を曲げ加工することは開示されているが、曲
げ加工の特別の制御方式については何ら開示されておら
ず、ために以下のような問題点が発生しがちであった。

【０００８】同一の装置を使って、同一の条件で同
一生産ロットの被加工材を曲げ加工しても、製品形状に
許容寸法交差を外れるバラツキが発生することがある
が、このバラツキを定量的に取扱えず、その修正作業が
大変である。多くのバラツキが生じるのは、同一生産ロ
ット内においても各ワーク毎にその物性が異なっている
ためと推定され、特にアルミニウム合金押出材について
はスチールのものに比較してこの傾向が強い。

【０００９】形状のバラツキ（振れ）以外にも、曲
げＲ部の幅方向の寸法の減少（ヤセ）などのバラツキも
生じ、寸法減少量が余りにも大きくなった場合には、最
早修正処理ができず、不良品を発生してしまう。

【００１０】このようなとき、製品のバラツキを許
容公差内に入れるため、曲げ加工時の引張力や曲げ速度
などを調整しようとするが、この調整において、豊富な
経験を有する者は、比較的容易に短時間のうちに調整し
得るものの、未熟練者はこの調整に手間取り、望ましい
調整に至るまでに多大の時間と、多数のワークを使用し
てしまうことがある。

【００１１】そこで、本発明は、これらの問題点を改善
し、製品バラツキを極力押さえて不良品の発生を少なく
し、熟練者は勿論のこと、例え未熟練者であっても、従
来のようにストレッチベンダの調整に多くの時間とワー
クを要することなく、容易かつ短時間で調整が行なえる
ストレッチベンディングシステムを提供することを目的
とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、特許請求の範囲に記載の通りのストレッチベ
ンディングシステムを構成した。

【００１３】

【作用】本発明のストレッチベンディングシステムで
は、まずストレッチベンダにかける引張力及び移動速度
を移動の距離に関連したステップデータで定めるので、
ステップ毎のデータをリスト表示によって参照でき、デ
ータ入力が容易で修正作業も容易である。

【００１４】また、本発明のストレッチベンディングシ
ステムでは、ストレッチベンダで曲げ加工された被加工
材の製品に対するずれを入力し、前記ステップデータの
補正値を求めるファジー推論装置が設けられるので、熟
練者の定めるファジールールによりステップデータの補
正値が求められ、これで前のステップデータを補正する
ことにより、引張力及び移動速度を最適制御し、製品を
基準寸法に近づけてゆくことができる。ここに、ストレ
ッチベンダの制御データは移動距離に関連したステップ
データとされているので、ファジールールを比較的容易
にまとめることができ、補正値をステップデータの補正
値として出力できるので、その補正作業も容易に行え
る。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。なお、以下の説明において、Ｘ，Ｙ，Ｚ及び
θの方向は図８に示す方向と同一として説明する。図１
は本発明の一実施例に係るストレッチベンディングシス
テムの構成例を示すブロック図である。

【００１６】図１において、図８に示したと同様のスト
レッチベンダ本体９にはストレッチベンダ駆動装置１０
が接続され、全体としてストレッチベンダを構成してい
る。このストレッチベンダ９，１０は、図８に示したと
同様のものであるとする。また、被加工材保持具は、被
加工材に軸線のねじり（θ）を与えるためにねじり付与
手段が設けられるものとする。この他、Ｘ８テーブルの
他に、高さ（Ｙ）方向駆動手段が設けられている。な
お、一般に丸パイプや、丸棒のような横断面が円形材料
に対しては、長さ軸の回りに対称的であるのでねじり付
与手段は省略されてよい。本例では、被加工材は自動車
のトリムモールディングであるとする。

【００１７】前記ストレッチベンダ駆動装置１０には、
加工データファイル管理装置１１が接続されている。こ
の加工データファイル管理装置１１にはキーボード等に
よるデータ入力装置１２が接続され、作業者１３によっ
て後述するステップデータ及びそれの補正値が入力され
るようになっている。操作パネル上でデータ入力装置１
２と一体的に構成される操作スイッチ１４は、前記スト
レッチベンダ駆動装置１０の信号入力部と接続されてい
る。この操作スイッチ１４には、自動または手動のモー
ド切換えスイッチ、スタート及びストップ信号入力用ス
イッチ等一般的な操作スイッチが含まれる。

【００１８】さらに、本例のストレッチベンディングシ
ステムでは、ストレッチベンダ本体９で曲げ加工された
製品（半製品）Ｗｍの出力側に形状測定装置１５が配置
され、その後段には形状修正具１６が配置されている。
曲げ加工前の被加工材をＷｏ、製品をＷｅで示す。スト
レッチベンダ本体９で曲げ加工した半製品Ｗｍが製品許
容公差内に入っている場合には、形状修正具１３で修正
する必要はない。

【００１９】さらに本例では、前記形状測定装置１５に
熟練者の知識データをファジールールにまとめたファジ
ー推論装置１７が接続され、このファジー推論装置１７
で前記ステップデータの補正値を求めるようになってい
る。本例のファジー推論装置１７は補正データを画面表
示し、この画面に表示された補正データを作業者１３を
介してデータ入力装置１２から加工データファイル管理
装置１１に入力するようになっているが、ファジー推論
装置１７を加工データファイル管理装置１１と接続し、
作業者１３による補正値データの入力作業を省略するこ
ともできる。

【００２０】図２は本例のストレッチベンダ９，１０に
よる曲げ方式の説明図である。図において、被加工材Ｗ
ｏの一部の直線部Ｗ_Lは、アバットメント式曲げ型１８
の一部に固定されており、他端は被加工材保持具１９で
保持し、引張力Ｆをかけるようにしている。なお、Ｙ方
向は紙面に垂直になる。保持具１９はシリンダ装置１及
びＹ方向移動手段の駆動により立体的に移動し、引張力
のかけられた被加工材Ｗｏを曲げ型１８に沿って移動さ
せ、被加工材Ｗｏを固定部側から順次曲げ型１８に沿っ
て接触させることにより、半製品Ｗｍに加工する。シリ
ンダ装置１及びＹ方向移動手段の移動速度をそれぞれＶ
_P，Ｖ_Yとする。ＰはＸＺ平面上の位置を意味する。

【００２１】被加工材保持具１９の移動距離に応じたス
テップは、例えば曲げ型１８上に始点Ｏ及び終点Ｋを取
り、またこの間の任意の位置に中間点ａ，ｂ，ｃ…ｊを
取り、この中間点及び終点と被加工材Ｗｏとが接触する
ことになる被加工材保持具１６の移動位置ａ′（Ｐａ，
Ｙａ，θａ），ｂ′（Ｐｂ，Ｙｂ，θｂ）…を代用位置
に定めれば良い。これら代用位置は各移動手段の移動位
置を検出するリニアー・エンコーダ等のパルスのカウン
ト値等によって検出し管理できる。一般に中間点ａ，
ｂ，ｃ…は、曲げ曲率の小さい部分は稠密に、曲率の大
きい部分または直線に近い部分は粗に設定する。本例で
は、製品Ｗｅを直線部ｏ〜ａ，ｅ〜ｆ，ｊ〜ｋを含む比
較的簡単な例で示すが、複雑な形状でも中間点は各種形
状に対して自由に設定できる。これら代用位置ａ′，
ｂ′，ｃ′は、後述するファジー推論により補正可能で
あるが、本例では、代用位置ａ′，ｂ′は補正すること
なく、各移動速度Ｖ_P，Ｖ_Y，Ｖ_θと引張力Ｆとを補正
する。

【００２２】図３にステップデータの一例を示す。図示
のように、本例のステップデータは、上記の各部位ｏ，
ａ，ｂ，ｃ，…ｋをステップとして規定され、各部位に
対応するＰ，Ｙ，θ方向移動手段の代用位置による移動
距離と移動（回転）速度が示されている。また、各ステ
ップに対しては、引張力付与手段７の応力値が示されて
いる。図左方に示す距離は、曲げ型に接する始点０位置
からの製品の寸法距離である。図においてデータの具体
的数値は一部省略して示してある。

【００２３】図３において、各点ａ，ｂ…と各区間ａ−
ｂ，ｂ−ｃ，…において各データＦ（Ｆａ，Ｆｂ…），
Ｖ_P（Ｖ_{P ａ}，Ｖ_{P ｂ}…），Ｖ_Y，Ｖ_θをどのように処
理するかのプログラムはストレッチベンダ駆動装置１０
に自由に設定できる。例えば、データＶ_{Y ｂ}をａ−ｂ区
間と次のｃ−ｄ区間の中間点までの制御速度としてもよ
く、また、相隣り合う区間において両速度を円弧補間す
ることなども規定できる。移動速度Ｖ_Pと引張力Ｆの補
間方式の一例を図４（ａ）（ｂ）に示す。

【００２４】以上により、図３に示すステップデータを
データ入力装置２１を介して加工データファイル管理装
置１１にデータ入力し、操作スイッチ１４からストレッ
チベンダ駆動装置１０に対して曲げ指令を与えると、ス
トレッチベンダ駆動装置１０は図３のステップデータを
参照して各軸の位置検出信号のフィードバック信号を得
つつ、各代用位置ａ′，ｂ′…に対して各軸の移動速度
Ｖ_P，Ｖ_Y，Ｖ_θを定め、各点に対して変化される引張
力Ｆで曲げ加工を実行する。半製品Ｗｍの一例を図５に
示す。Ｗは製品図面に示される形状である。

【００２５】そこで、半製品Ｗｍを製品形状Ｗの許容公
差内に入れるべく、半製品Ｗｍは形状測定装置１５を介
して形状修正具１６に送られるが、形状測定装置１５の
測定結果、即ち図５に示す図面形状Ｗに対する半製品Ｗ
ｍのずれは、ファジー推論装置１７へ送られる。また、
ファジー推論装置１７には、被加工材Ｗｏの材質、ロッ
ト、その他種々の加工条件が入力される。さらに、図６
（ａ）に示されるヤセ量δや図６（ｂ）に示す曲がり部
２１の色調が入力される。図６（ａ）に示す符号２２は
直線状の被加工物の幅をそのまま延長した場合の理論形
状を示す。ヤセ量δは形状測定装置１５によって計測し
ても良い。また色調は、目視検査結果によっても良く、
色調検査用のセンサによって検出しても良い。さらに色
調は、光沢度の変化量で定義しても良い。

【００２６】ファジー推論装置１７に、Ｐ，Ｙ，θ方向
のバラツキ寸法、ヤセ量δ、色調のバラツキ変化量等が
入力されると、ファジー推論装置１７には、形状測定装
置１５で得られたバラツキ量（基準からの外れ量）に応
じて、どのステップ（ｏ〜ｋの位置）で、引張量、各軸
移動速度をどれくらい補正するかの熟練者の知識をベー
スとするファジールールが記憶されていて、これらのバ
ラツキ量を最小にし、半製品Ｗｍを製品形状Ｗに近づけ
るべく、図３に示すステップデータの補正量が求められ
る。算出された補正量の一例を図７に示す。図７におい
てカッコ（）で示す値が補正された値である。

【００２７】ファジー推論方式は、各入力要素の確から
しさを示すメンバシップ関数を定め、出力値を示すメン
バシップ関数により定まるグレードを求め、Ｍｉｎ，Ｍ
ａｘ演算を行い、重心を求める等、通常のファジー推論
方式を用いることができる。

【００２８】作業者は、図７に示すようなステップデー
タの補正値がファジー推論装置１７の画面に表示される
ので、データ入力装置１２に表示される図３に示すとこ
ろの元のステップデータと照合し、所要データについて
修正すれば良い。また、補正データを加工データファイ
ル管理装置１１に直接転送し、自動的に補正をおこなう
ようにしても良い。

【００２９】上記実施例では、曲げ加工毎に加工データ
ファイル管理装置１１にステップデータを入力するよう
に示したが、加工データファイル管理装置１１に各製品
毎のデータファイルを管理させ、製品番号毎にステップ
データを呼び出すこともできる。また、加工データファ
イル管理装置１１の１つとしてＩＣカードを使うことも
できる。また、例えば製品単位のステップデータをＩＣ
カードに記憶させ、ＩＣカードの着脱でステップデータ
を入力することもできる。

【００３０】また、上記実施例では引張力付与手段及び
ＸＹ方向移動手段として共に油圧シリンダ装置の例を示
したが、両手段は共に、ねじ送り機構などによっても代
替できる。各移動手段は、サーボモータとボールねじの
組み合せなどによって代替するのも好適な例の１つであ
る。この場合、エンコーダを組み入れたサーボモータを
使用すれば、別途のＰＹ方向位置検出手段は省略して前
記エンコーダ等によってその位置を代用検出し得る。

【００３１】さらに、上記実施例では、図８に示す移動
手段により移動ブロック３を立体的に移動させたが、他
の移動方式であっても同様である。ただし、座標系を任
意に取ると、代用位置の直観的な理解を得にくいので、
この場合には表示は例えば直交座標位置を表示すること
として、適宜座標変換方式によって各軸を駆動するよう
にし、作業者には直交座標のみを意識させるようにして
も良い。

【００３２】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。

【００３３】

【発明の効果】以上の通り、本発明は特許請求の範囲に
記載の通りのストレッチベンディングシステムであり、
ストレッチベンダにかける引張力及び移動速度を移動の
距離に関連したステップデータで定めるので、ステップ
毎のデータをリスト表示によって参照でき、データ入力
が容易で修正作業も容易である。

【００３４】また、本発明のストレッチベンディングシ
ステムでは、ストレッチベンダで曲げ加工された被加工
材の製品に対するずれを入力し、前記ステップデータの
補正値を求めるファジー推論装置が設けられるので、熟
練者の定めるファジールールによりステップデータの補
正値が求められ、これで前のステップデータを補正する
ことにより、引張力及び移動速度を最適制御し、製品を
容易に基準寸法に近づけてゆくことができる。ここに、
ストレッチベンダの制御データは移動距離に関連したス
テップデータとされているので、ファジールールを比較
的容易にまとめることができ、補正値をステップデータ
の補正値として出力されるので、その補正作業も容易に
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るストレッチベンディン
グシステムの構成例を示すブロック図。

【図２】上記ストレッチベンディングシステムで用いら
れるストレッチベンダの曲げ方式を示す説明図。

【図３】上記ストレッチベンダを駆動するのに用いられ
るステップデータの説明図。

【図４】上記ステップデータによる移動距離と移動速度
及び引張力を示す説明図。

【図５】上記ストレッチベンダで曲げ加工された半製品
の形状を示す説明図。

【図６】半製品の曲がり部におけるヤセ及び色調変化の
状態を示す説明図。

【図７】ステップデータの補正状態を示す説明図。

【図８】ストレッチベンダの一般的な機械構成例を示す
斜視図。

【符号の説明】

９ストレッチベンダ本体１０ストレッチベンダ駆動装置１１加工データファイル管理装置１２データ入力装置１５形状測定装置１７ファジー推論装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平１−192420（ＪＰ，Ａ) 特開平４−200822（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 25/02,3/10

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】塑性材料から成る比較的長尺の被加工材
の長手方向に引張力をかけるとともに、該被加工材を曲
げ型に対して所定の移動速度で相対的に移動させ、前記
被加工材を前記曲げ型で定まる形状に成形加工するスト
レッチベンディングシステムにおいて、前記引張力及び
前記移動速度を前記移動の距離に関連したステップデー
タで定める加工データファイル管理装置と、該加工デー
タファイル管理装置が管理するステップデータを入力
し、所定のステップ毎に前記引張力及び移動速度を変化
させつつ曲げ加工を行なうストレッチベンダと、該スト
レッチベンダで曲げ加工された被加工材の製品に対する
ずれを入力し、経験者の知識データに基くファジールー
ルの作動により前記加工データファイル管理装置が管理
するステップデータの補正値を求めるファジー推論装置
と、を備えたことを特徴とするストレッチベンディング
システム。
【請求項２】請求項１において、前記ずれの評価項目
には、被加工材の軸線と交差する方向についての寸法ず
れ量の他、曲げ部のヤセ量、曲げ部の基準色調に対する
色調変化量が追加されることを特徴とするストレッチベ
ンディングシステム。