JP4334181B2 - 板材曲げ加工方法および装置 - Google Patents
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Description
【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５−３８５２２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、下金型上の板材の曲げ線上方でかつこの曲げ線に沿って赤外線を集光照射する棒状の赤外線ヒータを設け、材質、板厚、曲げ長さ等のワーク条件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を基に、前記ワーク条件に最も適した加熱温度を決定し、この決定された加熱温度を考慮したＤ値とＬ値を算出し、この算出したＬ値に基いて前記板材を前記下金型上に位置決めすると共に、前記下金型のＶ溝幅、折曲げ辺の立上がり寸法および曲げ角度に基いて前記折曲げ辺の先端位置を演算して求め、前記赤外線ヒータが折曲げ加工中に前記折曲げ辺の先端と干渉しない位置に位置決めし、前記曲げ線部分を前記赤外線ヒータで決定された加熱温度に加熱した状態で曲げ加工を行うことを要旨とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の板材曲げ加工装置は、数値制御装置を備えた板材曲げ加工装置において、下型上の板材の曲げ線上方でかつこの曲げ線に沿って赤外線を集光照射する棒状の赤外線ヒータと、前記数値制御装置には、ワーク条件として材質、板厚、曲げ長さ、曲げ角度および折曲げ辺の立上り寸法等と、金型条件として曲げ角度、下金型のＶ溝幅および曲げ長さ等を入力する加工条件入力部と、この加工条件入力部から入力された材質、板厚、曲げ長さ等のワーク条件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を基に、入力された前記ワーク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と、この決定された加熱温度を考慮してＤ値とＬ値を算出するＤ値演算手段とＬ値演算手段とを有し、この算出したＬ値に基いて前記板材を前記下金型上に位置決めすると共に、前記下金型のＶ溝幅、曲げ角度、折曲げ辺の立上り寸法に基いて前記折曲げ辺の先端位置を演算して求め、前記赤外線ヒータを折曲げ加工中に前記折曲げ辺の先端と干渉しない位置に位置決めする熱線源干渉位置演算手段とを有し、前記曲げ線部分を前記赤外線ヒータで決定された加熱温度に加熱した状態で曲げ加工を行う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２９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 Processing 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５１、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５９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Ｓ３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６５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７３（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、２の方法並びに装置の発明によれば、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
【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５−３８５２２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、下金型上の板材の曲げ線上方でかつこの曲げ線に沿って赤外線を集光照射する棒状の赤外線ヒータを設け、材質、板厚、曲げ長さ等のワーク条件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を基に、前記ワーク条件に最も適した加熱温度を決定し、この決定された加熱温度を考慮したＤ値とＬ値を算出し、この算出したＬ値に基いて前記板材を前記下金型上に位置決めすると共に、前記下金型のＶ溝幅、折曲げ辺の立上がり寸法および曲げ角度に基いて前記折曲げ辺の先端位置を演算して求め、前記赤外線ヒータが折曲げ加工中に前記折曲げ辺の先端と干渉しない位置に位置決めし、前記曲げ線部分を前記赤外線ヒータで決定された加熱温度に加熱した状態で曲げ加工を行うことを要旨とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の板材曲げ加工装置は、数値制御装置を備えた板材曲げ加工装置において、下型上の板材の曲げ線上方でかつこの曲げ線に沿って赤外線を集光照射する棒状の赤外線ヒータと、前記数値制御装置には、ワーク条件として材質、板厚、曲げ長さ、曲げ角度および折曲げ辺の立上り寸法等と、金型条件として曲げ角度、下金型のＶ溝幅および曲げ長さ等を入力する加工条件入力部と、この加工条件入力部から入力された材質、板厚、曲げ長さ等のワーク条件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を基に、入力された前記ワーク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と、この決定された加熱温度を考慮してＤ値とＬ値を算出するＤ値演算手段とＬ値演算手段とを有し、この算出したＬ値に基いて前記板材を前記下金型上に位置決めすると共に、前記下金型のＶ溝幅、曲げ角度、折曲げ辺の立上り寸法に基いて前記折曲げ辺の先端位置を演算して求め、前記赤外線ヒータを折曲げ加工中に前記折曲げ辺の先端と干渉しない位置に位置決めする熱線源干渉位置演算手段とを有し、前記曲げ線部分を前記赤外線ヒータで決定された加熱温度に加熱した状態で曲げ加工を行う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２９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 Processing 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５１、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５９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Ｓ３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６５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７３（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、２の方法並びに装置の発明によれば、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 (2)
- 下金型上の板材の曲げ線上方でかつこの曲げ線に沿って赤外線を集光照射する棒状の赤外線ヒータを設け、材質、板厚、曲げ長さ等のワーク条件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を基に、前記ワーク条件に最も適した加熱温度を決定し、この決定された加熱温度を考慮したＤ値とＬ値を算出し、この算出したＬ値に基いて前記板材を前記下金型上に位置決めすると共に、前記下金型のＶ溝幅、折曲げ辺の立上がり寸法および曲げ角度に基いて前記折曲げ辺の先端位置を演算して求め、前記赤外線ヒータが折曲げ加工中に前記折曲げ辺の先端と干渉しない位置に位置決めし、前記曲げ線部分を前記赤外線ヒータで決定された加熱温度に加熱した状態で曲げ加工を行うことを特徴とする板材曲げ加工方法。
- 数値制御装置を備えた板材曲げ加工装置において、下型上の板材の曲げ線上方でかつこの曲げ線に沿って赤外線を集光照射する棒状の赤外線ヒータと、前記数値制御装置には、ワーク条件として材質、板厚、曲げ長さ、曲げ角度および折曲げ辺の立上り寸法等と、金型条件として曲げ角度、下金型のＶ溝幅および曲げ長さ等を入力する加工条件入力部と、この加工条件入力部から入力された材質、板厚、曲げ長さ等のワーク条件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を基に、入力された前記ワーク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と、この決定された加熱温度を考慮してＤ値とＬ値を算出するＤ値演算手段とＬ値演算手段とを有し、この算出したＬ値に基いて前記板材を前記下金型上に位置決めすると共に、前記下金型のＶ溝幅、曲げ角度、折曲げ辺の立上り寸法に基いて前記折曲げ辺の先端位置を演算して求め、前記赤外線ヒータを折曲げ加工中に前記折曲げ辺の先端と干渉しない位置に位置決めする熱線源干渉位置演算手段とを有し、前記曲げ線部分を前記赤外線ヒータで決定された加熱温度に加熱した状態で曲げ加工を行うことを特徴とする板材曲げ加工装置。
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