JP3830589B2 - プレスブレーキ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３軸以上の駆動軸にて駆動される駆動金型と、この駆動金型に対向配置される固定金型との協働によって板状のワークを折り曲げるプレスブレーキに関し、機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークを折り曲げるのに用いられるプレスブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の折曲げ機として、図１３に示されているようなプレスブレーキ５１が知られている。このプレスブレーキ５１においては、ラム５２と固定テーブル５３とが対向配置されるとともに、固定テーブル５３の両端部に一対のサイドフレーム５４，５５が一体に設けられ、各サイドフレーム５４，５５の上端部に設けられる油圧シリンダ５６，５６によってラム５２が昇降動されるように構成されている。そして、ラム５２の下端部には上型（パンチ）５７が、固定テーブル５３の上面には下型（ダイ）５８がそれぞれ配置され、これら上型５７と下型５８との間に板状のワークを挿入して油圧シリンダ５６，５６を作動させることにより、これら上型５７と下型５８との間でワークを挟圧して所要の曲げ角度に折り曲げるようにされている。
【０００３】
ところで、このようなプレスブレーキ５１、言い換えれば長尺材用のプレスブレーキを用いて短尺材の曲げ加工を生産性良く行う方法として、機械の左右方向に２〜４セットの曲げ金型を取り付け、短尺材を左右方向に順次移動させながら曲げ加工を進めていく、所謂ステップベンドと称される加工法が知られている。このステップベンド加工法を用いる場合、偏荷重により、またはラムの傾きもしくはラムおよび固定テーブルのたわみにより曲げ加工精度が悪化することから、ラムを左右２軸で駆動して傾きを補正すると同時に、クラウニング用の油圧シリンダーでたわみを補正する方法や、機械の左右方向にわたって複数個のくさび装置を取り付けることにより傾きやたわみを補正する方法によって曲げ角度を補正することが行われている。
【０００４】
また、１度の曲げ加工で精度の良い曲げ加工品を得る方法としては、本出願人の提案になる特開平７−２６５９５７号公報に記載のものがある。この公報に記載の方法では、ワークの曲げ加工中に目標曲げ角度の手前（仮の追い込み位置）で角度計測を行い、この計測値と、スプリングバック量のデータとワークの曲げ角度−金型追い込み量の関係に基づき最終追い込み位置を求め、この最終追い込み位置まで金型の追い込みを行うことにより材料のばらつきの影響を受けずに精度良く曲げ加工を行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、くさび装置を用いる方法ではワークの加圧中におけるクラウニングの変更が構造上困難であるという問題点があり、また油圧シリンダーを用いる方法では加圧中の変更は可能であるが、クラウニングによる追い込み量を直接管理するわけではなく、油圧を管理するのみであるために、追い込み量に対してはオープンループであって正確な追い込みが行えないという問題点がある。
【０００６】
また、特開平７−２６５９５７号公報に記載の補正追い込みを行う方法に関して、この補正追い込みを左右２軸駆動の長尺材用のプレスブレーキ（長尺機）により行う場合には、この長尺機が短尺材用のプレスブレーキ（短尺機）に比較して相対的にたわみが大きく、またワーク位置と金型駆動軸位置との距離が遠くなることにより、ワーク位置で必要な補正追い込み量を求め金型駆動軸位置に換算して追い込む際、補正追い込みの前後での荷重変化に起因して、これらワーク位置と金型駆動軸位置との間における機械たわみの変化が大きいために、補正追い込みが正確になされないという問題点がある。
【０００７】
このことを図１４によって説明する。図１４（ａ）は長尺機６１により短尺のワークＷを曲げ加工する場合、図１４（ｂ）は短尺機７１により同ワークＷを曲げ加工する場合をそれぞれ示している。また、図中、実線Ａ，Ｂはそれぞれ角度計測時のテーブル６２，７２およびラム６３，７３のたわみを示し、破線Ａ’，Ｂ’はそれぞれ補正追い込み後のテーブル６２，７２およびラム６３，７３のたわみを示している。一般に、重量増をきらうラム６３，７３（可動部）に対して、テーブル６２，７２（固定部）の剛性は大きくされていることから、ｂ（ラムのたわみ）＞ａ（テーブルのたわみ）の関係が成り立ち、補正追い込みによるテーブルおよびラムのたわみ増分をそれぞれΔｂ，Δａとすると、Δｂ＞Δａの関係が成り立つ。また、長尺機におけるたわみ増分の和Δａ＋Δｂは、短尺機におけるたわみ増分の和Δａ’＋Δｂ’に比べて大きな値になる、すなわちΔａ＋Δｂ≫Δａ’＋Δｂ’が成り立つ。
【０００８】
これに対処するために、補正追い込みの前後での荷重変化を荷重計測手段によって計測してたわみ変化を補正することも考えられるが、このようにする場合には、補正追い込みの後に荷重を計測し、たわみ変化の分だけ再度追い込みを行うことが必要となり、制御が複雑になるほか、サイクルタイムが多くかかったり、荷重計測手段が別に必要になるなどの問題点が発生する。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、曲げの途中での曲げ角度計測と、多軸の駆動機構との組み合わせにより、長尺機により短尺材を曲げを行う場合にシンプルで正確な追い込みが可能であり、材料のばらつきの影響を受けずに１度の曲げ加工で精度の高い曲げ角度を得ることのできるプレスブレーキを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による曲げ角度補正方法は、第１に、
機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークを折り曲げるのに用いられ、３軸以上の駆動軸にて昇降駆動されるラムに支持されている駆動金型と、この駆動金型に対向配置される固定金型との協働によってそのワークを折り曲げるプレスブレーキであって、
（ａ）ワークの加工条件，ワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係を記憶する記憶手段、
（ｂ）ワークの長手方向の中央部の１箇所位置で、曲げ加工中に１回ワークの曲げ角度を検出する曲げ角度検出手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているワークの加工条件およびワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係と、前記固定金型を支持するテーブルのたわみ量に基づいて、前記駆動金型の各駆動軸毎に仮の追い込み位置を演算する仮追い込み位置演算手段、
（ｄ）この仮追い込み位置演算手段により演算された仮の追い込み位置にて前記曲げ角度検出手段により検出されるワークの曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されているワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係から、角度検出位置での前記駆動金型の補正追い込み量を演算する補正追い込み量演算手段、
（ｅ）この補正追い込み量演算手段により演算される補正追い込み量を、各駆動軸位置における前記仮の追い込み位置に加えることで、最終追い込み位置を求める最終追い込み位置演算手段および
（ｆ）前記仮追い込み位置演算手段および前記最終追い込み位置演算手段の演算結果に基づいて、前記ラムを各駆動軸毎に制御しながら同時に駆動し、前記ラムおよび前記テーブルのたわみを伴いながら前記仮の追い込み位置まで駆動した後最終追い込み位置まで駆動する金型駆動手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によるプレスブレーキにおいては、機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークの曲げ加工に際して、記憶手段に記憶されているワークの加工条件，ワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係と、前記固定金型を支持するテーブルのたわみ量に基づいて、駆動金型の各駆動軸毎に仮の追い込み位置が演算され、この仮の追い込み位置まで金型駆動手段により駆動金型が駆動されてその位置で曲げ角度検出手段によりワークの長手方向の中央部の１箇所位置でのワークの曲げ角度が検出される。次いで、この検出された曲げ角度と予め記憶手段に記憶されているワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係から、前記仮の追い込み位置での前記駆動金型の補正追い込み量が求められ、更にその補正追い込み量を、各駆動軸位置における前記仮の追い込み位置に加えることで、最終追い込み位置が求められる。そして、この求められた最終追い込み位置まで駆動金型が駆動されて曲げ加工が完了する。こうして、曲げ加工途中における一度の角度検出で、長尺のプレスブレーキで短尺のワークを例えばステップベンドによって曲げ加工する場合であっても角度計測後の補正追い込みの誤差がごく小さく抑えられ、精度の良い補正追い込みを行うことができ、高精度の曲げ加工を短時間で行うことができる。ここで、短尺のワークとは、例えば曲げ長さが５００ｍｍ以下程度のものを言うが、曲げ長さが１００ｍｍ以下となると左右差は問題とならないためワークの長手方向の中央部の１箇所の計測で良い。このように計測箇所は曲げ長さに応じて設定するのが好ましい。また、各金型駆動軸は、機械の最大曲げ長さに応じて個数および位置が決められ、互いに隣り合う駆動軸間において、軸間のテーブル，ラムのたわみにより中開き現象が起こらない程度の軸間距離および剛性とするのが良い。
【００１２】
また、本発明による曲げ角度補正方法は、第２に、
機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークを折り曲げるのに用いられ、３軸以上の駆動軸にて昇降駆動されるラムに支持されている駆動金型と、この駆動金型に対向配置される固定金型との協働によってそのワークを折り曲げるプレスブレーキであって、
（ａ）ワークの加工条件，ワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係を記憶する記憶手段、
（ｂ）ワークの長手方向の左右端２箇所位置で、曲げ加工中に１回ワークの曲げ角度を検出する曲げ角度検出手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているワークの加工条件およびワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係と、前記固定金型を支持するテーブルのたわみ量に基づいて、前記駆動金型の各駆動軸毎に仮の追い込み位置を演算する仮追い込み位置演算手段、
（ｄ）この仮追い込み位置演算手段により演算された仮の追い込み位置にて前記曲げ角度検出手段により検出されるワークの曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されているワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係から、各角度検出位置での前記駆動金型の補正追い込み量を演算する補正追い込み量演算手段、
（ｅ）この補正追い込み量演算手段により演算される、ワークの左右端位置における補正追い込み量から、各駆動軸位置における最終追い込み位置を直線補間により求める最終追い込み位置演算手段および
（ｆ）前記仮追い込み位置演算手段および前記最終追い込み位置演算手段の演算結果に基づいて、前記ラムを各駆動軸毎に制御しながら同時に駆動し、前記ラムおよび前記テーブルのたわみを伴いながら前記仮の追い込み位置まで駆動した後最終追い込み位置まで駆動する金型駆動手段
を備えることを特徴とするものである。
このように曲げ長さが５００ｍｍ以下の短尺のワークにおいては、通常中開き 現象は起こらないが、材料ばらつきなどにより左右端で角度差が発生するため、左右２箇所で曲げ角度計測を行うことが好ましく、ワークの左右端位置における補正追い込み量から、各駆動軸位置における最終追い込み位置を直線補間により求めるのが良い。また、機械のたわみデータから求められるたわみ曲線により演算するようにしても良い。
【００１３】
前記曲げ角度検出手段は、前記固定金型を支持するテーブルの前面と後面の少なくともいずれか一方に設けられるレールに沿ってそのテーブルの長手方向に移動自在に装着されるのが良い。こうすることで、ワークの長手方向に沿う任意の位置での曲げ角度を精度良く検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるプレスブレーキの具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施例に係るプレスブレーキの正面図、図２は同プレスブレーキの側面図、図３は本実施例の制御システム構成を示すブロック図である。
【００１６】
本実施例のプレスブレーキにおいては、固定のテーブル１と、このテーブル１に対位して昇降駆動されるラム２とが備えられ、テーブル１の上面にはダイ保持装置３を介してＶ字状の型溝を有するダイ（下金型）４が保持され、ラム２の下部にはダイ４に対向してパンチ（上金型）５がパンチ保持装置６を介して取り付けられている。
【００１７】
前記テーブル１の両端部には一対のサイドフレーム７，８が一体に設けられ、各サイドフレーム７，８の上端部を連結するように支持フレーム９が設けられている。この支持フレーム９には複数個（本実施例では４個）のラム駆動装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが取り付けられており、これらラム駆動装置１０ａ〜１０ｄの下端部にラム２が揺動自在に連結されている。こうして、ラム駆動装置１０ａ〜１０ｄの作動によってラム２が昇降動されることにより、パンチ５とダイ４との間に介挿されるワークＷが折り曲げられるようになっている。
【００１８】
各ラム駆動装置１０ａ〜１０ｄは、後方に設けられるＡＣサーボモータ１１ａ〜１１ｄを駆動源としてその駆動力をタイミングベルト１２を介してラム２に連結されているボールスクリュー１３に伝え、このボールスクリュー１３によってサーボモータ１１ａ〜１１ｄの回転駆動力を上下方向の移動力に変換してワークＷに対する加圧力を発生するように構成されている。
【００１９】
前記ラム２の上下位置は、各ラム駆動装置１０ａ〜１０ｄの駆動軸位置に対応して設けられるリニアエンコーダ（インクリメンタルエンコーダ）１４ａ〜１４ｄによって検出され、その検出データがＮＣ装置に入力されることにより、各軸位置に応じてサーボアンプ１５ａ〜１５ｄを介して各サーボモータ１１ａ〜１１ｄがフィードバック制御され、かつそれらサーボモータ１１ａ〜１１ｄのモータ軸に取り付けられるブレーキが機械制御装置（シーケンサ）によって制御されるようになっている。ここで、前記リニアエンコーダ１４ａ〜１４ｄは、各サイドフレーム７，８に沿うように設けられる２枚のサイドプレートと、左右のサイドプレートを連結するビームとにより構成される補正ブラケット１７に支持されている。このような構成により、これらリニアエンコーダ１４ａ〜１４ｄは、サイドフレーム７，８の負荷変化による変形の影響を受けることがなく、ラム２の各軸毎の絶対位置を計測することが可能である。なお、前記サーボモータ１１ａ〜１１ｄのモータ軸には、各サーボモータ１１ａ〜１１ｄの現在位置を検出するためのエンコーダ（アブソリュートエンコーダ）１８ａ〜１８ｄが付設され、これらエンコーダ１８ａ〜１８ｄによる検出データによっても各サーボアンプ１５ａ〜１５ｄが制御されるようになっている。
【００２０】
前述のラム駆動装置１０ａ〜１０ｄを制御するためのＮＣ装置２９および機械制御装置（シーケンサ）を含む制御装置２０はプレスブレーキの本体フレームの側部に取り付けられており、また曲げデータ等の入力用のキーボード，各種データを表示する表示器および各種スイッチ類を含む操作盤２１は、支持フレーム９に旋回自在なアーム２２を介して吊り下げられている。さらに、本体フレームの側部下方には足踏み操作用のフートスイッチ２３が設けられている。
【００２１】
前記テーブル１の前面および後面には前後一対で構成される角度計測ユニット２５が二対、左右方向に延設されるリニアガイド２５ａに沿って移動自在に設けられている。この角度計測ユニット２５は、ワークＷの折り曲げ外面上に線状投光像を投影するスリット状の光源２６と、この光源２６による線状投光像を撮像するＣＣＤカメラ２７とを備える構成とされ、このＣＣＤカメラ２７によって撮像される画像を曲げ角度演算部２８にて処理することでワークＷの曲げ角度が算出される。なお、この演算結果はＮＣ装置２９に入力されるようになっている。
【００２２】
ＮＣ装置２９においては、使用金型諸元（パンチ先端半径，パンチ高さ，ダイ高さ，ダイＶ溝幅，Ｖ溝角度，Ｖ溝肩半径など）、ワーク緒元（材質，抗張力，板厚など）、曲げ条件（曲げ角度，曲げ長さ，曲げ位置偏心量など）の曲げ加工データが入力されるとともに、曲げ加工途中の曲げ角度計測を目標曲げ角度のどれだけ手前で行うか、またワーク両端から左右方向にどれだけ入った位置で計測を行うかなどの計測条件が入力される加工条件入力部３０が設けられ、この加工条件入力部３０から入力される情報に基づいて計測位置演算部３１において左右方向の曲げ角度計測位置が演算され、この演算結果により各角度計測ユニット２５が所要位置に移動されるようになっている。
【００２３】
また、このＮＣ装置２９においては、前記加工条件入力部３０から入力される加工条件に応じて、曲げ加工における角度計測位置，計測工程番号および許容差等のデータ、データベース更新用のサンプリング条件（回数，角度）および曲げ角度の合否判定条件等の各種条件を設定する計測・合否条件設定部３２と、曲げ角度に対するラム２の追い込み量の関係に係るデータが登録されている曲げ角度〜追い込み量データ部３３と、目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係に係るデータが登録されているスプリングバックデータ部３４と、曲げ角度演算部２８からのデータにより曲げ加工の完了したワークの曲げ精度を判定する合否判定部３５と、前記曲げ角度〜追い込み量データ部３３およびスプリングバックデータ部３４からの各データ，加工条件入力部３０からのデータおよび曲げ角度演算部２８からのデータによりラム２の各角度計測位置での最終追い込み量を演算する各計測位置での追い込み量演算部３６と、加工条件入力部３０からのデータによりラム２の各駆動軸での仮の追い込み位置（下限位置）を演算するとともに、前記各計測位置での追い込み量演算部３６からのデータに基づきラム駆動軸での最終追い込み量を演算し、その演算結果を各ラム駆動装置１０ａ〜１０ｄに出力するラム駆動軸での追い込み量演算部（補間演算部）３７とが備えられ、更に曲げ角度演算部２８からのデータを一時保管して前記曲げ角度〜追い込み量データ部３３に新規データもしくは更新データを登録するとともに、演算フォームの設定と係数演算とを行う曲げ角度〜追い込み量データ更新処理部３８と、同じく曲げ角度演算部２８からのデータを一時保管してスプリングバックデータ部３４に新規データもしくは更新データを登録するとともに、演算フォームの設定と係数演算とを行うスプリングバックデータ更新処理部３９とが備えられている。
【００２４】
次に、本実施例の曲げ加工工程を図４に示されているフローチャートによって説明する。
【００２５】
Ａ〜Ｂ：曲げ角度計測モードであるか否かを判定し（ステップＡ）、計測モードでないというときには通常モードで曲げ加工を実行して（ステップＢ）、フローを終了する。一方、計測モードであるというときにはステップＣへ進む。なお、曲げ加工を曲げ角度計測モードで実行するか否かは外部スイッチにてオペレータにより設定する。
【００２６】
Ｃ〜Ｅ：加工条件入力部３０からワーク情報（材質，曲げ線長さ，曲げ角度等），金型情報（型高さ，Ｖ溝幅，Ｖ角度，パンチＲ等），機械情報（剛性，スピード仕様，ストローク仕様等）等の加工条件を入力し（ステップＣ）、次いで曲げ角度の計測条件である角度計測ユニット２５の長手方向位置やセッティング状態を設定する（ステップＤ）。そして、前記加工条件および計測条件に応じて角度計測ユニット２５の長手方向位置を演算する（ステップＥ）。
【００２７】
Ｆ：各金型駆動軸における仮の下限値、言い換えれば曲げ角度計測時の下限値を演算する。この演算内容については後述の図６に示されるフローチャートによって詳述する。
【００２８】
Ｇ〜Ｊ：ＮＣ装置２９を起動すると（ステップＧ）、角度計測ユニット２５が計算された位置まで移動する。次に、パンチ５とダイ４との間にワークＷをセットし（ステップＨ）、金型駆動軸を仮の下限位置まで駆動し曲げ加工を行う（ステップＩ）。次いで、この仮の下限位置で角度計測ユニット２５により角度計測を行うとともに、計測結果を表示する（ステップＪ）。
【００２９】
Ｋ〜Ｌ：すべての計測角が目標曲げ角度（ＷＡ）−スプリングバック角度（ＳＢ）＋定数（ここで、定数は許容差などの値）より小さな値であるか否か、言い換えればラム２が最終下限値に達しているか否かを判定する。そして、この判定の結果、最終下限値に達していないときには、各角度計測位置における補正追い込み量を演算する。この補正追い込み量は、図５に示されているように、予め曲げ加工条件により層別して登録されている曲げ角度−追い込み量カーブから、計測角度をＦＡとするときに図の（Ｄ0 −Ｄ1 ）として求められる。なお、この補正追い込み量の計算は各角度計測位置において行われる。
【００３０】
Ｍ：各角度計測位置における補正追い込み量から、各金型駆動軸における最終下限値を補間演算により求める。この演算内容については後述の図１０に示されるフローチャートによって詳述する。
【００３１】
Ｎ〜Ｐ：すべての計測角が目標曲げ角度（ＷＡ）−スプリングバック角度（ＳＢ）＋定数に達した場合に、ラム２を上昇させ（ステップＮ）、次いで曲げ加工精度の確認を行うか否かを判定する（ステップＯ）。そして、精度確認を行わない場合にはフローを終了し、精度確認を行う場合には曲げ角度の計測を行ってその計測値を表示する（ステップＰ）。この場合、ラム２の上昇によりワークＷが倒れて角度計測が出来なくなるのを防止するために、角度計測はワークＷを軽くクランプした状態で行うのが望ましい。
【００３２】
Ｑ〜Ｓ：計測角度が許容範囲内にあるか否かを見て（ステップＱ）、許容範囲内にあるというときにはフローを終了する。一方、許容範囲内にないというときには曲げ加工が失敗したということなので、強制下限修正を行うか否かを判定し（ステップＲ）、修正を行う場合には最終下限値の修正を行って（ステップＳ）フローを終了し、修正を行わない場合にはそのままフローを終了する。なお、最終下限値の修正方法としては、図５に示される曲げ角度−追い込み量の関係より補正追い込み量を求め、後述する補間演算によって各駆動軸の最終下限値を求めるようにすれば良い。
【００３３】
次に、前述の図４に示されるフローチャートにおけるステップＦ、すなわち各金型駆動軸における仮の下限値を演算するための手順を図６を参照しつつ説明する。
【００３４】
Ｆ１：入力される曲げ加工データである、ワーク材質ＭＡＴ，板厚ＷＴ，製品目標曲げ角度ＷＡ，スプリングバック角度ＳＢ，成形中の内側曲げ半径ＦＲ，パンチ先端半径ＰＲ，ダイＶ溝幅ＤＶ，ダイＶ溝角度ＤＡ，ダイＶ肩半径ＤＲなどの成形性要因に関するデータに基づき、まずパンチ先端食い込み量ＧＲを求める。このパンチ先端食い込み量ＧＲは、ワーク材質ＭＡＴ，板厚ＷＴ，製品目標曲げ角度ＷＡ，パンチ先端半径ＰＲ，ダイＶ溝幅ＤＶによって次式のように一義的に求められる。
ＧＲ＝ｆ（ＭＡＴ，ＷＴ，ＷＡ，ＰＲ，ＤＶ）
なお、関数ｆは予め実験もしくはシミュレーションによって決定されているものとする。
【００３５】
Ｆ２：角度計測時の目標曲げ角度ＦＡ’を計算する。この目標曲げ角度ＦＡ’は、次式で与えられる。
ＦＡ’＝ＷＡ−ＳＢ＋ＡＡ
ここで、ＡＡは、目標の何度手前で角度計測を行うかの値である。
【００３６】
Ｆ３：曲げ形成のみの追い込み量ＰＥＩ（図７参照）を次式により求める。
ＰＥＩ＝（ｇ−ｈ）×ｔａｎ（９０°−ＦＡ’／２）−ｉ−ｊ
ここで、
ｇ＝ＤＶ／２＋ＤＲ×ｔａｎ（９０°−ＤＡ／２）／２
ｈ＝（ＤＲ＋ＷＴ）×ｓｉｎ（９０°−ＦＡ’／２）
ｉ＝（ＤＲ＋ＷＴ）×ｃｏｓ（９０°−ＦＡ’／２）−ＤＲ
ｊ＝ＦＲ×（１／ｃｏｓ（９０°−ＦＡ’／２）−１）
である。
したがって、成形性要因による追い込み量ＰＥは次式で求められる。
ＰＥ＝ＰＥＩ＋ＧＲ
【００３７】
Ｆ４〜Ｆ５：次に、機械的要因を加味した追い込み量ＰＥを得るために、各部の変形状態を図８に示されるようにモデル化し、負荷時の機械的変形を考慮した下限位置を次のように求める。すなわち、加圧条件入力部３０から前述の成形性要因に関するデータの他に、パンチ高さＰＨ，ダイ高さＤＨ，ワーク曲げ長さＷＬ，ワーク曲げ位置ＷＰＰなどのデータが入力され、これらデータに基づいてラム２の負荷変位ＥＵＴ，テーブル１の負荷変位ＥＬおよびテーブル１の各軸位置でのたわみ量ＤＬｉ（ｉ＝１，２，３，４）が求められる。ここで、この機械的要因の中で特に問題となるのはラム２およびテーブル１の負荷変位である。
【００３８】
テーブルたわみ量ＤＬｉは、両端支持はりに等分布荷重が加わった場合の各位置における曲げたわみ量ＹＢｉおよびせん断たわみ量ＹＳｉに実験等から求めた差分係数ＤＬＣＯＲを乗じて求められる。曲げたわみ量ＹＢｉおよびせん断たわみ量ＹＳｉは次のように求められる。
図９に示されるように、軸位置のＡ点からの距離をＡＸＰとすると、
▲１▼軸位置がＡＣ間にあるとき（０≦ＡＸＰ＜ＬＡのとき）
ＹＢ＝−（ＲＡ／６×ＡＸＰ3 ＋Ｃ１×ＡＸＰ）／（Ｅ×Ｉ）
ＹＳ＝Ｋ×ＲＡ×ＡＸＰ／（Ｇ×Ａ）
▲２▼軸位置がＣＤ間にあるとき（ＬＡ≦ＡＸＰ＜ＬＢのとき）
ＹＢ＝−（ＲＡ／６×ＡＸＰ3 −ＷＱ／２４×（ＡＸＰ−ＬＡ）4 ＋Ｃ１×ＡＸＰ）／（Ｅ×Ｉ）
ＹＳ＝（ＲＡ×ＡＸＰ−ＷＱ／２×（ＡＸＰ−ＬＡ））×Ｋ／（Ｇ×Ａ）
▲３▼軸位置がＤＢ間にあるとき（ＬＢ≦ＡＸＰ＜ＬＬのとき）
ＹＢ＝−（ＲＡ／６×ＡＸＰ3 −ＷＢＦ／６×（ＡＸＰ−ＬＥ）3 ＋Ｃ５×ＡＸＰ＋Ｃ６）／（Ｅ×Ｉ）
ＹＳ＝（ＲＡ×ＡＸＰ−ＷＢＦ×（ＡＸＰ−ＬＥ）2 ×Ｋ／（Ｇ×Ａ）
【００３９】
したがって、実験等により得られる軸位置ｉでのたわみ量ＤＬｉは、次式で表される。
ＤＬｉ＝（ＹＢ＋ＹＳ）×ＤＬＣＯＲ
ここで、
ＹＢ：曲げたわみ量 Ａ：断面積
ＹＳ：せん断たわみ量 ＲＡ：Ａ点での反力
Ｅ：縦弾性係数 ＷＱ：単位長さ当たりの荷重
Ｇ：横弾性係数 ＷＢＦ：総荷重
Ｉ：断面二次モーメント Ｃ１，Ｃ５，Ｃ６：定数
Ｋ：せん断応力比
なお、各定数Ｃ１，Ｃ５，Ｃ６は次式で与えられる。
Ｃ５＝（ＷＢＦ／２×（ＬＢ−ＬＥ）2 −ＷＢＦ／６×（ＬＢ−ＬＡ）2 ＋ＺＺ／ＬＢ）×ＬＢ／ＬＬ
Ｃ１＝（ＺＺ＋Ｃ５×（ＬＢ−ＬＬ））／ＬＢ
Ｃ６＝ＷＢＦ／６×（ＬＬ−ＬＥ）3 −ＲＡ／６×ＬＬ3 −Ｃ５×ＬＬ
ただし、
ＺＺ＝ＷＢＦ／２４×（ＬＢ−ＬＡ）3 −ＷＢＦ／６×（ＬＢ−ＬＥ）3 ＋ＷＢＦ／６×（ＬＬ−ＬＥ）3 −ＲＡ／６×ＬＬ3
【００４０】
また、ラム２およびテーブル１の負荷変位ＥＵＴ，ＥＬおよびテーブルたわみの差分係数ＤＬＣＯＲは、予め実験もしくはシミュレーションを行い、加工条件が与えられると一義的に定まる実験式を求めておけば即座に得ることができる。
【００４１】
Ｆ６：こうして、各軸の下限値ＤＰＴｉを計算する。図８に示されている例の場合、第３軸位置での目標値ＤＰＴ３は次式で表される。
ＤＰＴ３＝ＰＨ＋ＤＨ−ＰＥ−ＥＵＴ−ＥＬ−ＤＬ３
同様にして第１軸，第２軸および第４軸についても演算を行うことにより各駆動軸位置での下限値を求めることができる。
【００４２】
また、前述の図４に示されるフローチャートにおけるステップＭ、すなわち各金型駆動軸における最終下限値を補間演算により求めるための手順を図１０を参照しつつ説明する。
【００４３】
Ｍ１：図１１，図１２に示されているように、ワークＷの左右端計測位置における補正追い込み量ＨＳＴＬ，ＨＳＴＲから、次式の直線補間により各駆動軸位置での補正追い込み量ＤＰＳＨｉを求める。
ＤＰＳＨｉ＝ＨＳＴＬ−（ＷＰＸＬ−ＡＰＰｉ）×（ＨＳＴＲ−ＨＳＴＬ）／（ＷＰＸＲ−ＷＰＸＬ）
（ｉ＝１，２，３，４）
【００４４】
Ｍ２：各駆動軸の仮の下限値から補正追い込み量を減算することにより、次式にて最終下限値ＤＰＴＬｉを求める。ここで、減算処理が行われているのは、この最終下限値ＤＰＴＬｉが下端を基準にしている値であることによる。
ＤＰＴＬｉ＝ＤＰＴｉ−ＤＰＳＨｉ （ｉ＝１，２，３，４）
【００４５】
本実施例では、曲げ角度計測をワークの左右端の２箇所で行うものとしたが、ワークの曲げ長さが短い場合（例えば１００ｍｍ以下）には、角度計測をワークの中央部の１箇所のみで行うようにできる。この場合、各駆動軸位置における最終下限値は、補正追い込み量ＨＳＴＣから次式で求められる。
ＤＰＴＬｉ＝ＤＰＴｉ−ＨＳＴＣ （ｉ＝１，２，３，４）
【００４６】
本実施例では、角度計測ユニットをテーブルの片側に２基ずつ計４基設けたものを説明したが、本実施例にように角度計測ユニットをワークの長手方向に移動可能に構成すれば、片側１基の角度計測ユニットを移動させることによりワークの１箇所もしくは２箇所の計測を行っても良い。また、種々の条件でワークの片側の折り曲げ外面のみの計測しか行えない場合には、他側の計測可能な外面の角度計測結果を２倍することにより最終曲げ角度を得るようにしても良い。
【００４７】
本実施例では、角度計測ユニットとして、スリット状の光源とＣＣＤカメラとよりなる構成のものを用いたが、この角度計測ユニットとしては、他の接触式のものや静電容量式のものなどいろいろなタイプのものを用いることができる。
【００４８】
本実施例においては、ラムの駆動源としてＡＣサーボモータとボールスクリューとを用いるものを説明したが、この駆動源としては他に油圧ユニットとシリンダを用いることもできる。
【００４９】
本実施例においては、ラムの駆動軸が４軸の場合について説明したが、この駆動軸としては３軸であっても良いし、５軸以上であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るプレスブレーキの正面図である。
【図２】図２は、本実施例のプレスブレーキの側面図である。
【図３】図３は、本実施例のプレスブレーキの制御システム構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本実施例の曲げ加工工程を示すフローチャートである。
【図５】図５は、曲げ角度と追い込み量との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、各金型駆動軸における仮の下限値を演算するための手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、エアベント加工におけるダイとワークとパンチとの幾何学的関係を示す図である。
【図８】図８は、各部の変形形状を説明する図である。
【図９】図９は、テーブルたわみの計算式を説明する図である。
【図１０】図１０は、各金型駆動軸における最終下限値の補間演算手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、計測位置を説明する図である。
【図１２】図１２は、各駆動軸位置の補正値の計算内容を説明する図である。
【図１３】図１３は、従来のプレスブレーキを示す図である。
【図１４】図１４（ａ）（ｂ）は、長尺機での短尺材の曲げ加工状態を短尺機との比較で示す図である。
【符号の説明】
１ テーブル
２ ラム
４ ダイ（下金型）
５ パンチ（上金型）
１０ａ〜１０ｄ ラム駆動装置
１１ａ〜１１ｄ サーボモータ
１２ タイミングベルト
１３ ボールスクリュー
１４ａ〜１４ｄ リニアエンコーダ
１５ａ〜１５ｄ サーボアンプ
１７ 補正ブラケット
１８ａ〜１８ｄ エンコーダ
２５ 角度計測ユニット
２８ 曲げ角度演算部
２９ ＮＣ装置
３０ 加工条件入力部
３１ 計測位置演算部
３６ 各計測位置での追い込み量演算部
３７ ラム駆動軸での追い込み量演算部
【発明の属する技術分野】
本発明は、３軸以上の駆動軸にて駆動される駆動金型と、この駆動金型に対向配置される固定金型との協働によって板状のワークを折り曲げるプレスブレーキに関し、機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークを折り曲げるのに用いられるプレスブレーキに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の折曲げ機として、図１３に示されているようなプレスブレーキ５１が知られている。このプレスブレーキ５１においては、ラム５２と固定テーブル５３とが対向配置されるとともに、固定テーブル５３の両端部に一対のサイドフレーム５４，５５が一体に設けられ、各サイドフレーム５４，５５の上端部に設けられる油圧シリンダ５６，５６によってラム５２が昇降動されるように構成されている。そして、ラム５２の下端部には上型（パンチ）５７が、固定テーブル５３の上面には下型（ダイ）５８がそれぞれ配置され、これら上型５７と下型５８との間に板状のワークを挿入して油圧シリンダ５６，５６を作動させることにより、これら上型５７と下型５８との間でワークを挟圧して所要の曲げ角度に折り曲げるようにされている。
【０００３】
ところで、このようなプレスブレーキ５１、言い換えれば長尺材用のプレスブレーキを用いて短尺材の曲げ加工を生産性良く行う方法として、機械の左右方向に２〜４セットの曲げ金型を取り付け、短尺材を左右方向に順次移動させながら曲げ加工を進めていく、所謂ステップベンドと称される加工法が知られている。このステップベンド加工法を用いる場合、偏荷重により、またはラムの傾きもしくはラムおよび固定テーブルのたわみにより曲げ加工精度が悪化することから、ラムを左右２軸で駆動して傾きを補正すると同時に、クラウニング用の油圧シリンダーでたわみを補正する方法や、機械の左右方向にわたって複数個のくさび装置を取り付けることにより傾きやたわみを補正する方法によって曲げ角度を補正することが行われている。
【０００４】
また、１度の曲げ加工で精度の良い曲げ加工品を得る方法としては、本出願人の提案になる特開平７−２６５９５７号公報に記載のものがある。この公報に記載の方法では、ワークの曲げ加工中に目標曲げ角度の手前（仮の追い込み位置）で角度計測を行い、この計測値と、スプリングバック量のデータとワークの曲げ角度−金型追い込み量の関係に基づき最終追い込み位置を求め、この最終追い込み位置まで金型の追い込みを行うことにより材料のばらつきの影響を受けずに精度良く曲げ加工を行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、くさび装置を用いる方法ではワークの加圧中におけるクラウニングの変更が構造上困難であるという問題点があり、また油圧シリンダーを用いる方法では加圧中の変更は可能であるが、クラウニングによる追い込み量を直接管理するわけではなく、油圧を管理するのみであるために、追い込み量に対してはオープンループであって正確な追い込みが行えないという問題点がある。
【０００６】
また、特開平７−２６５９５７号公報に記載の補正追い込みを行う方法に関して、この補正追い込みを左右２軸駆動の長尺材用のプレスブレーキ（長尺機）により行う場合には、この長尺機が短尺材用のプレスブレーキ（短尺機）に比較して相対的にたわみが大きく、またワーク位置と金型駆動軸位置との距離が遠くなることにより、ワーク位置で必要な補正追い込み量を求め金型駆動軸位置に換算して追い込む際、補正追い込みの前後での荷重変化に起因して、これらワーク位置と金型駆動軸位置との間における機械たわみの変化が大きいために、補正追い込みが正確になされないという問題点がある。
【０００７】
このことを図１４によって説明する。図１４（ａ）は長尺機６１により短尺のワークＷを曲げ加工する場合、図１４（ｂ）は短尺機７１により同ワークＷを曲げ加工する場合をそれぞれ示している。また、図中、実線Ａ，Ｂはそれぞれ角度計測時のテーブル６２，７２およびラム６３，７３のたわみを示し、破線Ａ’，Ｂ’はそれぞれ補正追い込み後のテーブル６２，７２およびラム６３，７３のたわみを示している。一般に、重量増をきらうラム６３，７３（可動部）に対して、テーブル６２，７２（固定部）の剛性は大きくされていることから、ｂ（ラムのたわみ）＞ａ（テーブルのたわみ）の関係が成り立ち、補正追い込みによるテーブルおよびラムのたわみ増分をそれぞれΔｂ，Δａとすると、Δｂ＞Δａの関係が成り立つ。また、長尺機におけるたわみ増分の和Δａ＋Δｂは、短尺機におけるたわみ増分の和Δａ’＋Δｂ’に比べて大きな値になる、すなわちΔａ＋Δｂ≫Δａ’＋Δｂ’が成り立つ。
【０００８】
これに対処するために、補正追い込みの前後での荷重変化を荷重計測手段によって計測してたわみ変化を補正することも考えられるが、このようにする場合には、補正追い込みの後に荷重を計測し、たわみ変化の分だけ再度追い込みを行うことが必要となり、制御が複雑になるほか、サイクルタイムが多くかかったり、荷重計測手段が別に必要になるなどの問題点が発生する。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、曲げの途中での曲げ角度計測と、多軸の駆動機構との組み合わせにより、長尺機により短尺材を曲げを行う場合にシンプルで正確な追い込みが可能であり、材料のばらつきの影響を受けずに１度の曲げ加工で精度の高い曲げ角度を得ることのできるプレスブレーキを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前述された目的を達成するために、本発明による曲げ角度補正方法は、第１に、
機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークを折り曲げるのに用いられ、３軸以上の駆動軸にて昇降駆動されるラムに支持されている駆動金型と、この駆動金型に対向配置される固定金型との協働によってそのワークを折り曲げるプレスブレーキであって、
（ａ）ワークの加工条件，ワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係を記憶する記憶手段、
（ｂ）ワークの長手方向の中央部の１箇所位置で、曲げ加工中に１回ワークの曲げ角度を検出する曲げ角度検出手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているワークの加工条件およびワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係と、前記固定金型を支持するテーブルのたわみ量に基づいて、前記駆動金型の各駆動軸毎に仮の追い込み位置を演算する仮追い込み位置演算手段、
（ｄ）この仮追い込み位置演算手段により演算された仮の追い込み位置にて前記曲げ角度検出手段により検出されるワークの曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されているワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係から、角度検出位置での前記駆動金型の補正追い込み量を演算する補正追い込み量演算手段、
（ｅ）この補正追い込み量演算手段により演算される補正追い込み量を、各駆動軸位置における前記仮の追い込み位置に加えることで、最終追い込み位置を求める最終追い込み位置演算手段および
（ｆ）前記仮追い込み位置演算手段および前記最終追い込み位置演算手段の演算結果に基づいて、前記ラムを各駆動軸毎に制御しながら同時に駆動し、前記ラムおよび前記テーブルのたわみを伴いながら前記仮の追い込み位置まで駆動した後最終追い込み位置まで駆動する金型駆動手段
を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によるプレスブレーキにおいては、機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークの曲げ加工に際して、記憶手段に記憶されているワークの加工条件，ワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係と、前記固定金型を支持するテーブルのたわみ量に基づいて、駆動金型の各駆動軸毎に仮の追い込み位置が演算され、この仮の追い込み位置まで金型駆動手段により駆動金型が駆動されてその位置で曲げ角度検出手段によりワークの長手方向の中央部の１箇所位置でのワークの曲げ角度が検出される。次いで、この検出された曲げ角度と予め記憶手段に記憶されているワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係から、前記仮の追い込み位置での前記駆動金型の補正追い込み量が求められ、更にその補正追い込み量を、各駆動軸位置における前記仮の追い込み位置に加えることで、最終追い込み位置が求められる。そして、この求められた最終追い込み位置まで駆動金型が駆動されて曲げ加工が完了する。こうして、曲げ加工途中における一度の角度検出で、長尺のプレスブレーキで短尺のワークを例えばステップベンドによって曲げ加工する場合であっても角度計測後の補正追い込みの誤差がごく小さく抑えられ、精度の良い補正追い込みを行うことができ、高精度の曲げ加工を短時間で行うことができる。ここで、短尺のワークとは、例えば曲げ長さが５００ｍｍ以下程度のものを言うが、曲げ長さが１００ｍｍ以下となると左右差は問題とならないためワークの長手方向の中央部の１箇所の計測で良い。このように計測箇所は曲げ長さに応じて設定するのが好ましい。また、各金型駆動軸は、機械の最大曲げ長さに応じて個数および位置が決められ、互いに隣り合う駆動軸間において、軸間のテーブル，ラムのたわみにより中開き現象が起こらない程度の軸間距離および剛性とするのが良い。
【００１２】
また、本発明による曲げ角度補正方法は、第２に、
機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークを折り曲げるのに用いられ、３軸以上の駆動軸にて昇降駆動されるラムに支持されている駆動金型と、この駆動金型に対向配置される固定金型との協働によってそのワークを折り曲げるプレスブレーキであって、
（ａ）ワークの加工条件，ワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係を記憶する記憶手段、
（ｂ）ワークの長手方向の左右端２箇所位置で、曲げ加工中に１回ワークの曲げ角度を検出する曲げ角度検出手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているワークの加工条件およびワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係と、前記固定金型を支持するテーブルのたわみ量に基づいて、前記駆動金型の各駆動軸毎に仮の追い込み位置を演算する仮追い込み位置演算手段、
（ｄ）この仮追い込み位置演算手段により演算された仮の追い込み位置にて前記曲げ角度検出手段により検出されるワークの曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されているワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係から、各角度検出位置での前記駆動金型の補正追い込み量を演算する補正追い込み量演算手段、
（ｅ）この補正追い込み量演算手段により演算される、ワークの左右端位置における補正追い込み量から、各駆動軸位置における最終追い込み位置を直線補間により求める最終追い込み位置演算手段および
（ｆ）前記仮追い込み位置演算手段および前記最終追い込み位置演算手段の演算結果に基づいて、前記ラムを各駆動軸毎に制御しながら同時に駆動し、前記ラムおよび前記テーブルのたわみを伴いながら前記仮の追い込み位置まで駆動した後最終追い込み位置まで駆動する金型駆動手段
を備えることを特徴とするものである。
このように曲げ長さが５００ｍｍ以下の短尺のワークにおいては、通常中開き 現象は起こらないが、材料ばらつきなどにより左右端で角度差が発生するため、左右２箇所で曲げ角度計測を行うことが好ましく、ワークの左右端位置における補正追い込み量から、各駆動軸位置における最終追い込み位置を直線補間により求めるのが良い。また、機械のたわみデータから求められるたわみ曲線により演算するようにしても良い。
【００１３】
前記曲げ角度検出手段は、前記固定金型を支持するテーブルの前面と後面の少なくともいずれか一方に設けられるレールに沿ってそのテーブルの長手方向に移動自在に装着されるのが良い。こうすることで、ワークの長手方向に沿う任意の位置での曲げ角度を精度良く検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるプレスブレーキの具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施例に係るプレスブレーキの正面図、図２は同プレスブレーキの側面図、図３は本実施例の制御システム構成を示すブロック図である。
【００１６】
本実施例のプレスブレーキにおいては、固定のテーブル１と、このテーブル１に対位して昇降駆動されるラム２とが備えられ、テーブル１の上面にはダイ保持装置３を介してＶ字状の型溝を有するダイ（下金型）４が保持され、ラム２の下部にはダイ４に対向してパンチ（上金型）５がパンチ保持装置６を介して取り付けられている。
【００１７】
前記テーブル１の両端部には一対のサイドフレーム７，８が一体に設けられ、各サイドフレーム７，８の上端部を連結するように支持フレーム９が設けられている。この支持フレーム９には複数個（本実施例では４個）のラム駆動装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが取り付けられており、これらラム駆動装置１０ａ〜１０ｄの下端部にラム２が揺動自在に連結されている。こうして、ラム駆動装置１０ａ〜１０ｄの作動によってラム２が昇降動されることにより、パンチ５とダイ４との間に介挿されるワークＷが折り曲げられるようになっている。
【００１８】
各ラム駆動装置１０ａ〜１０ｄは、後方に設けられるＡＣサーボモータ１１ａ〜１１ｄを駆動源としてその駆動力をタイミングベルト１２を介してラム２に連結されているボールスクリュー１３に伝え、このボールスクリュー１３によってサーボモータ１１ａ〜１１ｄの回転駆動力を上下方向の移動力に変換してワークＷに対する加圧力を発生するように構成されている。
【００１９】
前記ラム２の上下位置は、各ラム駆動装置１０ａ〜１０ｄの駆動軸位置に対応して設けられるリニアエンコーダ（インクリメンタルエンコーダ）１４ａ〜１４ｄによって検出され、その検出データがＮＣ装置に入力されることにより、各軸位置に応じてサーボアンプ１５ａ〜１５ｄを介して各サーボモータ１１ａ〜１１ｄがフィードバック制御され、かつそれらサーボモータ１１ａ〜１１ｄのモータ軸に取り付けられるブレーキが機械制御装置（シーケンサ）によって制御されるようになっている。ここで、前記リニアエンコーダ１４ａ〜１４ｄは、各サイドフレーム７，８に沿うように設けられる２枚のサイドプレートと、左右のサイドプレートを連結するビームとにより構成される補正ブラケット１７に支持されている。このような構成により、これらリニアエンコーダ１４ａ〜１４ｄは、サイドフレーム７，８の負荷変化による変形の影響を受けることがなく、ラム２の各軸毎の絶対位置を計測することが可能である。なお、前記サーボモータ１１ａ〜１１ｄのモータ軸には、各サーボモータ１１ａ〜１１ｄの現在位置を検出するためのエンコーダ（アブソリュートエンコーダ）１８ａ〜１８ｄが付設され、これらエンコーダ１８ａ〜１８ｄによる検出データによっても各サーボアンプ１５ａ〜１５ｄが制御されるようになっている。
【００２０】
前述のラム駆動装置１０ａ〜１０ｄを制御するためのＮＣ装置２９および機械制御装置（シーケンサ）を含む制御装置２０はプレスブレーキの本体フレームの側部に取り付けられており、また曲げデータ等の入力用のキーボード，各種データを表示する表示器および各種スイッチ類を含む操作盤２１は、支持フレーム９に旋回自在なアーム２２を介して吊り下げられている。さらに、本体フレームの側部下方には足踏み操作用のフートスイッチ２３が設けられている。
【００２１】
前記テーブル１の前面および後面には前後一対で構成される角度計測ユニット２５が二対、左右方向に延設されるリニアガイド２５ａに沿って移動自在に設けられている。この角度計測ユニット２５は、ワークＷの折り曲げ外面上に線状投光像を投影するスリット状の光源２６と、この光源２６による線状投光像を撮像するＣＣＤカメラ２７とを備える構成とされ、このＣＣＤカメラ２７によって撮像される画像を曲げ角度演算部２８にて処理することでワークＷの曲げ角度が算出される。なお、この演算結果はＮＣ装置２９に入力されるようになっている。
【００２２】
ＮＣ装置２９においては、使用金型諸元（パンチ先端半径，パンチ高さ，ダイ高さ，ダイＶ溝幅，Ｖ溝角度，Ｖ溝肩半径など）、ワーク緒元（材質，抗張力，板厚など）、曲げ条件（曲げ角度，曲げ長さ，曲げ位置偏心量など）の曲げ加工データが入力されるとともに、曲げ加工途中の曲げ角度計測を目標曲げ角度のどれだけ手前で行うか、またワーク両端から左右方向にどれだけ入った位置で計測を行うかなどの計測条件が入力される加工条件入力部３０が設けられ、この加工条件入力部３０から入力される情報に基づいて計測位置演算部３１において左右方向の曲げ角度計測位置が演算され、この演算結果により各角度計測ユニット２５が所要位置に移動されるようになっている。
【００２３】
また、このＮＣ装置２９においては、前記加工条件入力部３０から入力される加工条件に応じて、曲げ加工における角度計測位置，計測工程番号および許容差等のデータ、データベース更新用のサンプリング条件（回数，角度）および曲げ角度の合否判定条件等の各種条件を設定する計測・合否条件設定部３２と、曲げ角度に対するラム２の追い込み量の関係に係るデータが登録されている曲げ角度〜追い込み量データ部３３と、目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係に係るデータが登録されているスプリングバックデータ部３４と、曲げ角度演算部２８からのデータにより曲げ加工の完了したワークの曲げ精度を判定する合否判定部３５と、前記曲げ角度〜追い込み量データ部３３およびスプリングバックデータ部３４からの各データ，加工条件入力部３０からのデータおよび曲げ角度演算部２８からのデータによりラム２の各角度計測位置での最終追い込み量を演算する各計測位置での追い込み量演算部３６と、加工条件入力部３０からのデータによりラム２の各駆動軸での仮の追い込み位置（下限位置）を演算するとともに、前記各計測位置での追い込み量演算部３６からのデータに基づきラム駆動軸での最終追い込み量を演算し、その演算結果を各ラム駆動装置１０ａ〜１０ｄに出力するラム駆動軸での追い込み量演算部（補間演算部）３７とが備えられ、更に曲げ角度演算部２８からのデータを一時保管して前記曲げ角度〜追い込み量データ部３３に新規データもしくは更新データを登録するとともに、演算フォームの設定と係数演算とを行う曲げ角度〜追い込み量データ更新処理部３８と、同じく曲げ角度演算部２８からのデータを一時保管してスプリングバックデータ部３４に新規データもしくは更新データを登録するとともに、演算フォームの設定と係数演算とを行うスプリングバックデータ更新処理部３９とが備えられている。
【００２４】
次に、本実施例の曲げ加工工程を図４に示されているフローチャートによって説明する。
【００２５】
Ａ〜Ｂ：曲げ角度計測モードであるか否かを判定し（ステップＡ）、計測モードでないというときには通常モードで曲げ加工を実行して（ステップＢ）、フローを終了する。一方、計測モードであるというときにはステップＣへ進む。なお、曲げ加工を曲げ角度計測モードで実行するか否かは外部スイッチにてオペレータにより設定する。
【００２６】
Ｃ〜Ｅ：加工条件入力部３０からワーク情報（材質，曲げ線長さ，曲げ角度等），金型情報（型高さ，Ｖ溝幅，Ｖ角度，パンチＲ等），機械情報（剛性，スピード仕様，ストローク仕様等）等の加工条件を入力し（ステップＣ）、次いで曲げ角度の計測条件である角度計測ユニット２５の長手方向位置やセッティング状態を設定する（ステップＤ）。そして、前記加工条件および計測条件に応じて角度計測ユニット２５の長手方向位置を演算する（ステップＥ）。
【００２７】
Ｆ：各金型駆動軸における仮の下限値、言い換えれば曲げ角度計測時の下限値を演算する。この演算内容については後述の図６に示されるフローチャートによって詳述する。
【００２８】
Ｇ〜Ｊ：ＮＣ装置２９を起動すると（ステップＧ）、角度計測ユニット２５が計算された位置まで移動する。次に、パンチ５とダイ４との間にワークＷをセットし（ステップＨ）、金型駆動軸を仮の下限位置まで駆動し曲げ加工を行う（ステップＩ）。次いで、この仮の下限位置で角度計測ユニット２５により角度計測を行うとともに、計測結果を表示する（ステップＪ）。
【００２９】
Ｋ〜Ｌ：すべての計測角が目標曲げ角度（ＷＡ）−スプリングバック角度（ＳＢ）＋定数（ここで、定数は許容差などの値）より小さな値であるか否か、言い換えればラム２が最終下限値に達しているか否かを判定する。そして、この判定の結果、最終下限値に達していないときには、各角度計測位置における補正追い込み量を演算する。この補正追い込み量は、図５に示されているように、予め曲げ加工条件により層別して登録されている曲げ角度−追い込み量カーブから、計測角度をＦＡとするときに図の（Ｄ0 −Ｄ1 ）として求められる。なお、この補正追い込み量の計算は各角度計測位置において行われる。
【００３０】
Ｍ：各角度計測位置における補正追い込み量から、各金型駆動軸における最終下限値を補間演算により求める。この演算内容については後述の図１０に示されるフローチャートによって詳述する。
【００３１】
Ｎ〜Ｐ：すべての計測角が目標曲げ角度（ＷＡ）−スプリングバック角度（ＳＢ）＋定数に達した場合に、ラム２を上昇させ（ステップＮ）、次いで曲げ加工精度の確認を行うか否かを判定する（ステップＯ）。そして、精度確認を行わない場合にはフローを終了し、精度確認を行う場合には曲げ角度の計測を行ってその計測値を表示する（ステップＰ）。この場合、ラム２の上昇によりワークＷが倒れて角度計測が出来なくなるのを防止するために、角度計測はワークＷを軽くクランプした状態で行うのが望ましい。
【００３２】
Ｑ〜Ｓ：計測角度が許容範囲内にあるか否かを見て（ステップＱ）、許容範囲内にあるというときにはフローを終了する。一方、許容範囲内にないというときには曲げ加工が失敗したということなので、強制下限修正を行うか否かを判定し（ステップＲ）、修正を行う場合には最終下限値の修正を行って（ステップＳ）フローを終了し、修正を行わない場合にはそのままフローを終了する。なお、最終下限値の修正方法としては、図５に示される曲げ角度−追い込み量の関係より補正追い込み量を求め、後述する補間演算によって各駆動軸の最終下限値を求めるようにすれば良い。
【００３３】
次に、前述の図４に示されるフローチャートにおけるステップＦ、すなわち各金型駆動軸における仮の下限値を演算するための手順を図６を参照しつつ説明する。
【００３４】
Ｆ１：入力される曲げ加工データである、ワーク材質ＭＡＴ，板厚ＷＴ，製品目標曲げ角度ＷＡ，スプリングバック角度ＳＢ，成形中の内側曲げ半径ＦＲ，パンチ先端半径ＰＲ，ダイＶ溝幅ＤＶ，ダイＶ溝角度ＤＡ，ダイＶ肩半径ＤＲなどの成形性要因に関するデータに基づき、まずパンチ先端食い込み量ＧＲを求める。このパンチ先端食い込み量ＧＲは、ワーク材質ＭＡＴ，板厚ＷＴ，製品目標曲げ角度ＷＡ，パンチ先端半径ＰＲ，ダイＶ溝幅ＤＶによって次式のように一義的に求められる。
ＧＲ＝ｆ（ＭＡＴ，ＷＴ，ＷＡ，ＰＲ，ＤＶ）
なお、関数ｆは予め実験もしくはシミュレーションによって決定されているものとする。
【００３５】
Ｆ２：角度計測時の目標曲げ角度ＦＡ’を計算する。この目標曲げ角度ＦＡ’は、次式で与えられる。
ＦＡ’＝ＷＡ−ＳＢ＋ＡＡ
ここで、ＡＡは、目標の何度手前で角度計測を行うかの値である。
【００３６】
Ｆ３：曲げ形成のみの追い込み量ＰＥＩ（図７参照）を次式により求める。
ＰＥＩ＝（ｇ−ｈ）×ｔａｎ（９０°−ＦＡ’／２）−ｉ−ｊ
ここで、
ｇ＝ＤＶ／２＋ＤＲ×ｔａｎ（９０°−ＤＡ／２）／２
ｈ＝（ＤＲ＋ＷＴ）×ｓｉｎ（９０°−ＦＡ’／２）
ｉ＝（ＤＲ＋ＷＴ）×ｃｏｓ（９０°−ＦＡ’／２）−ＤＲ
ｊ＝ＦＲ×（１／ｃｏｓ（９０°−ＦＡ’／２）−１）
である。
したがって、成形性要因による追い込み量ＰＥは次式で求められる。
ＰＥ＝ＰＥＩ＋ＧＲ
【００３７】
Ｆ４〜Ｆ５：次に、機械的要因を加味した追い込み量ＰＥを得るために、各部の変形状態を図８に示されるようにモデル化し、負荷時の機械的変形を考慮した下限位置を次のように求める。すなわち、加圧条件入力部３０から前述の成形性要因に関するデータの他に、パンチ高さＰＨ，ダイ高さＤＨ，ワーク曲げ長さＷＬ，ワーク曲げ位置ＷＰＰなどのデータが入力され、これらデータに基づいてラム２の負荷変位ＥＵＴ，テーブル１の負荷変位ＥＬおよびテーブル１の各軸位置でのたわみ量ＤＬｉ（ｉ＝１，２，３，４）が求められる。ここで、この機械的要因の中で特に問題となるのはラム２およびテーブル１の負荷変位である。
【００３８】
テーブルたわみ量ＤＬｉは、両端支持はりに等分布荷重が加わった場合の各位置における曲げたわみ量ＹＢｉおよびせん断たわみ量ＹＳｉに実験等から求めた差分係数ＤＬＣＯＲを乗じて求められる。曲げたわみ量ＹＢｉおよびせん断たわみ量ＹＳｉは次のように求められる。
図９に示されるように、軸位置のＡ点からの距離をＡＸＰとすると、
▲１▼軸位置がＡＣ間にあるとき（０≦ＡＸＰ＜ＬＡのとき）
ＹＢ＝−（ＲＡ／６×ＡＸＰ3 ＋Ｃ１×ＡＸＰ）／（Ｅ×Ｉ）
ＹＳ＝Ｋ×ＲＡ×ＡＸＰ／（Ｇ×Ａ）
▲２▼軸位置がＣＤ間にあるとき（ＬＡ≦ＡＸＰ＜ＬＢのとき）
ＹＢ＝−（ＲＡ／６×ＡＸＰ3 −ＷＱ／２４×（ＡＸＰ−ＬＡ）4 ＋Ｃ１×ＡＸＰ）／（Ｅ×Ｉ）
ＹＳ＝（ＲＡ×ＡＸＰ−ＷＱ／２×（ＡＸＰ−ＬＡ））×Ｋ／（Ｇ×Ａ）
▲３▼軸位置がＤＢ間にあるとき（ＬＢ≦ＡＸＰ＜ＬＬのとき）
ＹＢ＝−（ＲＡ／６×ＡＸＰ3 −ＷＢＦ／６×（ＡＸＰ−ＬＥ）3 ＋Ｃ５×ＡＸＰ＋Ｃ６）／（Ｅ×Ｉ）
ＹＳ＝（ＲＡ×ＡＸＰ−ＷＢＦ×（ＡＸＰ−ＬＥ）2 ×Ｋ／（Ｇ×Ａ）
【００３９】
したがって、実験等により得られる軸位置ｉでのたわみ量ＤＬｉは、次式で表される。
ＤＬｉ＝（ＹＢ＋ＹＳ）×ＤＬＣＯＲ
ここで、
ＹＢ：曲げたわみ量 Ａ：断面積
ＹＳ：せん断たわみ量 ＲＡ：Ａ点での反力
Ｅ：縦弾性係数 ＷＱ：単位長さ当たりの荷重
Ｇ：横弾性係数 ＷＢＦ：総荷重
Ｉ：断面二次モーメント Ｃ１，Ｃ５，Ｃ６：定数
Ｋ：せん断応力比
なお、各定数Ｃ１，Ｃ５，Ｃ６は次式で与えられる。
Ｃ５＝（ＷＢＦ／２×（ＬＢ−ＬＥ）2 −ＷＢＦ／６×（ＬＢ−ＬＡ）2 ＋ＺＺ／ＬＢ）×ＬＢ／ＬＬ
Ｃ１＝（ＺＺ＋Ｃ５×（ＬＢ−ＬＬ））／ＬＢ
Ｃ６＝ＷＢＦ／６×（ＬＬ−ＬＥ）3 −ＲＡ／６×ＬＬ3 −Ｃ５×ＬＬ
ただし、
ＺＺ＝ＷＢＦ／２４×（ＬＢ−ＬＡ）3 −ＷＢＦ／６×（ＬＢ−ＬＥ）3 ＋ＷＢＦ／６×（ＬＬ−ＬＥ）3 −ＲＡ／６×ＬＬ3
【００４０】
また、ラム２およびテーブル１の負荷変位ＥＵＴ，ＥＬおよびテーブルたわみの差分係数ＤＬＣＯＲは、予め実験もしくはシミュレーションを行い、加工条件が与えられると一義的に定まる実験式を求めておけば即座に得ることができる。
【００４１】
Ｆ６：こうして、各軸の下限値ＤＰＴｉを計算する。図８に示されている例の場合、第３軸位置での目標値ＤＰＴ３は次式で表される。
ＤＰＴ３＝ＰＨ＋ＤＨ−ＰＥ−ＥＵＴ−ＥＬ−ＤＬ３
同様にして第１軸，第２軸および第４軸についても演算を行うことにより各駆動軸位置での下限値を求めることができる。
【００４２】
また、前述の図４に示されるフローチャートにおけるステップＭ、すなわち各金型駆動軸における最終下限値を補間演算により求めるための手順を図１０を参照しつつ説明する。
【００４３】
Ｍ１：図１１，図１２に示されているように、ワークＷの左右端計測位置における補正追い込み量ＨＳＴＬ，ＨＳＴＲから、次式の直線補間により各駆動軸位置での補正追い込み量ＤＰＳＨｉを求める。
ＤＰＳＨｉ＝ＨＳＴＬ−（ＷＰＸＬ−ＡＰＰｉ）×（ＨＳＴＲ−ＨＳＴＬ）／（ＷＰＸＲ−ＷＰＸＬ）
（ｉ＝１，２，３，４）
【００４４】
Ｍ２：各駆動軸の仮の下限値から補正追い込み量を減算することにより、次式にて最終下限値ＤＰＴＬｉを求める。ここで、減算処理が行われているのは、この最終下限値ＤＰＴＬｉが下端を基準にしている値であることによる。
ＤＰＴＬｉ＝ＤＰＴｉ−ＤＰＳＨｉ （ｉ＝１，２，３，４）
【００４５】
本実施例では、曲げ角度計測をワークの左右端の２箇所で行うものとしたが、ワークの曲げ長さが短い場合（例えば１００ｍｍ以下）には、角度計測をワークの中央部の１箇所のみで行うようにできる。この場合、各駆動軸位置における最終下限値は、補正追い込み量ＨＳＴＣから次式で求められる。
ＤＰＴＬｉ＝ＤＰＴｉ−ＨＳＴＣ （ｉ＝１，２，３，４）
【００４６】
本実施例では、角度計測ユニットをテーブルの片側に２基ずつ計４基設けたものを説明したが、本実施例にように角度計測ユニットをワークの長手方向に移動可能に構成すれば、片側１基の角度計測ユニットを移動させることによりワークの１箇所もしくは２箇所の計測を行っても良い。また、種々の条件でワークの片側の折り曲げ外面のみの計測しか行えない場合には、他側の計測可能な外面の角度計測結果を２倍することにより最終曲げ角度を得るようにしても良い。
【００４７】
本実施例では、角度計測ユニットとして、スリット状の光源とＣＣＤカメラとよりなる構成のものを用いたが、この角度計測ユニットとしては、他の接触式のものや静電容量式のものなどいろいろなタイプのものを用いることができる。
【００４８】
本実施例においては、ラムの駆動源としてＡＣサーボモータとボールスクリューとを用いるものを説明したが、この駆動源としては他に油圧ユニットとシリンダを用いることもできる。
【００４９】
本実施例においては、ラムの駆動軸が４軸の場合について説明したが、この駆動軸としては３軸であっても良いし、５軸以上であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るプレスブレーキの正面図である。
【図２】図２は、本実施例のプレスブレーキの側面図である。
【図３】図３は、本実施例のプレスブレーキの制御システム構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、本実施例の曲げ加工工程を示すフローチャートである。
【図５】図５は、曲げ角度と追い込み量との関係を示すグラフである。
【図６】図６は、各金型駆動軸における仮の下限値を演算するための手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、エアベント加工におけるダイとワークとパンチとの幾何学的関係を示す図である。
【図８】図８は、各部の変形形状を説明する図である。
【図９】図９は、テーブルたわみの計算式を説明する図である。
【図１０】図１０は、各金型駆動軸における最終下限値の補間演算手順を示すフローチャートである。
【図１１】図１１は、計測位置を説明する図である。
【図１２】図１２は、各駆動軸位置の補正値の計算内容を説明する図である。
【図１３】図１３は、従来のプレスブレーキを示す図である。
【図１４】図１４（ａ）（ｂ）は、長尺機での短尺材の曲げ加工状態を短尺機との比較で示す図である。
【符号の説明】
１ テーブル
２ ラム
４ ダイ（下金型）
５ パンチ（上金型）
１０ａ〜１０ｄ ラム駆動装置
１１ａ〜１１ｄ サーボモータ
１２ タイミングベルト
１３ ボールスクリュー
１４ａ〜１４ｄ リニアエンコーダ
１５ａ〜１５ｄ サーボアンプ
１７ 補正ブラケット
１８ａ〜１８ｄ エンコーダ
２５ 角度計測ユニット
２８ 曲げ角度演算部
２９ ＮＣ装置
３０ 加工条件入力部
３１ 計測位置演算部
３６ 各計測位置での追い込み量演算部
３７ ラム駆動軸での追い込み量演算部
Claims (3)
- 機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークを折り曲げるのに用いられ、３軸以上の駆動軸にて昇降駆動されるラムに支持されている駆動金型と、この駆動金型に対向配置される固定金型との協働によってそのワークを折り曲げるプレスブレーキであって、
（ａ）ワークの加工条件，ワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係を記憶する記憶手段、
（ｂ）ワークの長手方向の中央部の１箇所位置で、曲げ加工中に１回ワークの曲げ角度を検出する曲げ角度検出手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているワークの加工条件およびワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係と、前記固定金型を支持するテーブルのたわみ量に基づいて、前記駆動金型の各駆動軸毎に仮の追い込み位置を演算する仮追い込み位置演算手段、
（ｄ）この仮追い込み位置演算手段により演算された仮の追い込み位置にて前記曲げ角度検出手段により検出されるワークの曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されているワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係から、角度検出位置での前記駆動金型の補正追い込み量を演算する補正追い込み量演算手段、
（ｅ）この補正追い込み量演算手段により演算される補正追い込み量を、各駆動軸位置における前記仮の追い込み位置に加えることで、最終追い込み位置を求める最終追い込み位置演算手段および
（ｆ）前記仮追い込み位置演算手段および前記最終追い込み位置演算手段の演算結果に基づいて、前記ラムを各駆動軸毎に制御しながら同時に駆動し、前記ラムおよび前記テーブルのたわみを伴いながら前記仮の追い込み位置まで駆動した後最終追い込み位置まで駆動する金型駆動手段
を備えることを特徴とするプレスブレーキ。 - 機械の左右方向寸法に比して曲げ長さが極端に短い短尺のワークを折り曲げるのに用いられ、３軸以上の駆動軸にて昇降駆動されるラムに支 持されている駆動金型と、この駆動金型に対向配置される固定金型との協働によってそのワークを折り曲げるプレスブレーキであって、
（ａ）ワークの加工条件，ワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係を記憶する記憶手段、
（ｂ）ワークの長手方向の左右端２箇所位置で、曲げ加工中に１回ワークの曲げ角度を検出する曲げ角度検出手段、
（ｃ）前記記憶手段に記憶されているワークの加工条件およびワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係と、前記固定金型を支持するテーブルのたわみ量に基づいて、前記駆動金型の各駆動軸毎に仮の追い込み位置を演算する仮追い込み位置演算手段、
（ｄ）この仮追い込み位置演算手段により演算された仮の追い込み位置にて前記曲げ角度検出手段により検出されるワークの曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されているワークの目標曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係およびワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係から、各角度検出位置での前記駆動金型の補正追い込み量を演算する補正追い込み量演算手段、
（ｅ）この補正追い込み量演算手段により演算される、ワークの左右端位置における補正追い込み量から、各駆動軸位置における最終追い込み位置を直線補間により求める最終追い込み位置演算手段および
（ｆ）前記仮追い込み位置演算手段および前記最終追い込み位置演算手段の演算結果に基づいて、前記ラムを各駆動軸毎に制御しながら同時に駆動し、前記ラムおよび前記テーブルのたわみを伴いながら前記仮の追い込み位置まで駆動した後最終追い込み位置まで駆動する金型駆動手段
を備えることを特徴とするプレスブレーキ。 - 前記曲げ角度検出手段は、前記固定金型を支持するテーブルの前面と後面の少なくともいずれか一方に設けられるレールに沿ってそのテーブルの長手方向に移動自在に装着される請求項１または２に記載のプレスブレーキ。
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