JPH0242012B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0242012B2 JPH0242012B2 JP59205037A JP20503784A JPH0242012B2 JP H0242012 B2 JPH0242012 B2 JP H0242012B2 JP 59205037 A JP59205037 A JP 59205037A JP 20503784 A JP20503784 A JP 20503784A JP H0242012 B2 JPH0242012 B2 JP H0242012B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- bending
- roll
- workpiece
- bending roll
- machining
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
- B21D5/14—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves by passing between rollers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、三本ロール曲げ加工において、特
に溝形材または丁形材を自動制御で所望の曲率に
曲げることのできる三本ロール曲げ加工方法に関
する。
に溝形材または丁形材を自動制御で所望の曲率に
曲げることのできる三本ロール曲げ加工方法に関
する。
従来、この種の装置の代表例として、第９図に
示すピラミツド型三本ロール曲げ加工装置があつ
た。図において、１は曲げロール、２，３は駆動
ロールでこれ等のロールは通常二等辺三角形に配
置されている。なお、４は鋼材等でなる被加工
材、ここではワークである。
示すピラミツド型三本ロール曲げ加工装置があつ
た。図において、１は曲げロール、２，３は駆動
ロールでこれ等のロールは通常二等辺三角形に配
置されている。なお、４は鋼材等でなる被加工
材、ここではワークである。
次に、動作について説明する。曲げ加工開始前
には、曲げロール１は第９図に示す位置よりも上
方に位置し、駆動ロール２，３と曲げロール１と
の間に開放された状態にある。この状態でワーク
４を、曲げ加工を開始する側の一端を駆動ロール
２，３に載せ、次に、曲げロール１を下降させて
ワーク４を加圧して曲げ、所望の曲げ半径となる
ように変形させる。次いで、駆動ロール２，３を
回転駆動して、連続的な曲げ加工が行われる。こ
の際、曲げロール１の回転は、ワーク４が駆動ロ
ール２，３の回転により移動させられることによ
つて従動する。
には、曲げロール１は第９図に示す位置よりも上
方に位置し、駆動ロール２，３と曲げロール１と
の間に開放された状態にある。この状態でワーク
４を、曲げ加工を開始する側の一端を駆動ロール
２，３に載せ、次に、曲げロール１を下降させて
ワーク４を加圧して曲げ、所望の曲げ半径となる
ように変形させる。次いで、駆動ロール２，３を
回転駆動して、連続的な曲げ加工が行われる。こ
の際、曲げロール１の回転は、ワーク４が駆動ロ
ール２，３の回転により移動させられることによ
つて従動する。
このように、三本ロール曲げ加工は、簡単な原
理でワーク４を曲げ加工でき、しかも金型の不要
な汎用性の高い曲げ加工方法として、板材や平角
材、アングル材あるいは棒材などの一様な断面の
鋼材などの曲げに広く用いられている。
理でワーク４を曲げ加工でき、しかも金型の不要
な汎用性の高い曲げ加工方法として、板材や平角
材、アングル材あるいは棒材などの一様な断面の
鋼材などの曲げに広く用いられている。
しかしながら、この加工方法にも大きな欠点が
ある。即ち、ワーク４を所望の半径に曲げるに
は、先ず曲げロール１の圧下にストロークをおお
よその位置に設定して曲げ加工を行い、加工され
たワーク４に所定の半径に製作されたゲージを当
ててオペレータが経験的にチエツクし、曲げロー
ル１を更に追い込んで加工し、再びゲージを当て
て結果をみる。こうした作業を繰返して、所望の
曲げ半径の加工を行えるようになる。
ある。即ち、ワーク４を所望の半径に曲げるに
は、先ず曲げロール１の圧下にストロークをおお
よその位置に設定して曲げ加工を行い、加工され
たワーク４に所定の半径に製作されたゲージを当
ててオペレータが経験的にチエツクし、曲げロー
ル１を更に追い込んで加工し、再びゲージを当て
て結果をみる。こうした作業を繰返して、所望の
曲げ半径の加工を行えるようになる。
この曲げ加工においては、曲げ半径の弾性的な
戻り、即ちスプリングバツクの現象が必ず生じ、
この量が曲げ半径の部材の断面形状、あるいは材
質によつて変化するので、定量的に予測すること
は困難である。しかも、加工時には、ワーク４の
曲率が駆動ロール２と３の間で一様とならずに複
雑に変化するので、所望の曲げ半径に加工するた
めには、経験的な曲げロール１のストローク設定
と、ゲージ合せの繰返しによらねばならないとい
う問題があつた。
戻り、即ちスプリングバツクの現象が必ず生じ、
この量が曲げ半径の部材の断面形状、あるいは材
質によつて変化するので、定量的に予測すること
は困難である。しかも、加工時には、ワーク４の
曲率が駆動ロール２と３の間で一様とならずに複
雑に変化するので、所望の曲げ半径に加工するた
めには、経験的な曲げロール１のストローク設定
と、ゲージ合せの繰返しによらねばならないとい
う問題があつた。
なお、上記スプリングバツクやロール間でのワ
ークの変形は、ワーク断面形状が矩形がＩ形ある
いはＨ形など断面が上下左右に対称で、いわゆる
中立面（加工の際、応力がＯの面）が断面の厚み
の中央になる場合には、比較的容易に予測できる
が、一般的には非常に複雑となる。
ークの変形は、ワーク断面形状が矩形がＩ形ある
いはＨ形など断面が上下左右に対称で、いわゆる
中立面（加工の際、応力がＯの面）が断面の厚み
の中央になる場合には、比較的容易に予測できる
が、一般的には非常に複雑となる。
この発明は、かかる問題点を解決するためにな
されたもので、三本ロール曲げ加工において所望
の曲げ半径即ち加工目標半径に加工するための曲
げロールの押込量を解析に基づき演算し、曲げ加
工を自動制御できるようにすることを目的とす
る。
されたもので、三本ロール曲げ加工において所望
の曲げ半径即ち加工目標半径に加工するための曲
げロールの押込量を解析に基づき演算し、曲げ加
工を自動制御できるようにすることを目的とす
る。
また、この発明の別の発明は、上記目的に加え
て高精度に加工できる三本ロール曲げ加工方法を
得ることを目的としている。
て高精度に加工できる三本ロール曲げ加工方法を
得ることを目的としている。
この発明に係る三本ロール曲げ加工方法は、被
加工材の断面寸法、被加工材の材料特性、駆動ロ
ール間距離、曲げロール及び２個の駆動ロールの
それぞれの径、加工目標半径を曲げロール押込量
演算手段に入力し、曲げロールより上流側の被加
工材の変形を片持梁のたわみとし、下流側では被
加工材のスプリングバツクが進行するとして曲げ
ロールの押込量を算出し、その出力により曲げロ
ールの押込のを制御するようにしたものである。
加工材の断面寸法、被加工材の材料特性、駆動ロ
ール間距離、曲げロール及び２個の駆動ロールの
それぞれの径、加工目標半径を曲げロール押込量
演算手段に入力し、曲げロールより上流側の被加
工材の変形を片持梁のたわみとし、下流側では被
加工材のスプリングバツクが進行するとして曲げ
ロールの押込量を算出し、その出力により曲げロ
ールの押込のを制御するようにしたものである。
また、この発明の別の発明に係る三本ロール曲
げ加工方法は、上記のものにおいて、曲げ加工さ
れた被加工材の半径を計測し、加工目標半径との
比較により加工状態を判定し、加工不足を判定す
ると、繰り返えし曲げ加工と曲げ半経の計測を行
なうよう自動制御するようにしたものである。
げ加工方法は、上記のものにおいて、曲げ加工さ
れた被加工材の半径を計測し、加工目標半径との
比較により加工状態を判定し、加工不足を判定す
ると、繰り返えし曲げ加工と曲げ半経の計測を行
なうよう自動制御するようにしたものである。
この発明においては、曲げロールの押込量を曲
げロール演算手段により算出し、その出力により
曲げロールの押込量を制御するので、簡単に被加
工材を曲げ加工することができる。
げロール演算手段により算出し、その出力により
曲げロールの押込量を制御するので、簡単に被加
工材を曲げ加工することができる。
また、この発明の別の発明においては、曲げ加
工された被加工材の半径を計測し、加工目標半径
との比較により加工状態を判定し加工不足を判定
すると繰り返えし曲げ加工処理及び曲げ半径計測
を行なうので、より高精度な加工ができる。
工された被加工材の半径を計測し、加工目標半径
との比較により加工状態を判定し加工不足を判定
すると繰り返えし曲げ加工処理及び曲げ半径計測
を行なうので、より高精度な加工ができる。
以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第１図の全体構成図において、１３は全体の
制御を行うパーソナルコンピユータ等のCPUで
あり、インターフエイス１２、モータ制御回路１
１を介し、曲げ加工機２０の曲げロール１の押込
量を制御して曲げ加工を行い、さらに加工後のワ
ーク４すなわち被加工材の曲げ半径を計測機１
０、インターフエイス１２を介しCPU１３に取
込むように構成している。
る。第１図の全体構成図において、１３は全体の
制御を行うパーソナルコンピユータ等のCPUで
あり、インターフエイス１２、モータ制御回路１
１を介し、曲げ加工機２０の曲げロール１の押込
量を制御して曲げ加工を行い、さらに加工後のワ
ーク４すなわち被加工材の曲げ半径を計測機１
０、インターフエイス１２を介しCPU１３に取
込むように構成している。
曲げ加工機２０は通常二等辺三角形に配置され
た曲げロール１と駆動ロール２，３並びに曲げロ
ール１の押込量を与えるサーボモータ５から構成
されている。また計測機１０はプローブ先端を球
状またはナイフエツジ状に仕上げたリニアスケー
ル等の２本のセンサ７，８並びにそれらセンサ
７，８を固定した支持具を所定圧でワーク４に押
し当てるモータシリンダ９から構成されている。
た曲げロール１と駆動ロール２，３並びに曲げロ
ール１の押込量を与えるサーボモータ５から構成
されている。また計測機１０はプローブ先端を球
状またはナイフエツジ状に仕上げたリニアスケー
ル等の２本のセンサ７，８並びにそれらセンサ
７，８を固定した支持具を所定圧でワーク４に押
し当てるモータシリンダ９から構成されている。
次に上記実施例の動作を第２図を参照しながら
説明する。第２図は、曲げ加工制御の方法を示す
フローチヤートである。
説明する。第２図は、曲げ加工制御の方法を示す
フローチヤートである。
曲げ加工機２０にワーク４ををセツトした後
CPU１３にて対話形式でワーク４の断面寸法お
よび材料特性データ（ヤング率と降伏応力におけ
る歪の値）を入力すると共に加工目標半径及びロ
ール間距離とロールの径を与える。CPU１３で
は、それらデータ入力値に基づき既に記憶された
演算プログラム即ち、曲げロール押込量演算手段
に従い曲げロール１の押込量δ1を求め、インター
フエイス１２、モータ制御回路１１を介してサー
ボモータ５を駆動する曲げロール制御手段で曲げ
ロール１を所定量押込みワーク４を加圧し変形さ
せる。次に駆動ロール２，３を回転駆動して第１
の曲げ加工を行う。この際、第１図には記してい
ないが、連続した曲げ加工を行うためワーク４が
曲げ加工中に駆動ロール２，３から外れないよう
にワーク４の長さに対応した駆動ロール２，３の
回転数をあらかじめCPU１３で制御している。
CPU１３にて対話形式でワーク４の断面寸法お
よび材料特性データ（ヤング率と降伏応力におけ
る歪の値）を入力すると共に加工目標半径及びロ
ール間距離とロールの径を与える。CPU１３で
は、それらデータ入力値に基づき既に記憶された
演算プログラム即ち、曲げロール押込量演算手段
に従い曲げロール１の押込量δ1を求め、インター
フエイス１２、モータ制御回路１１を介してサー
ボモータ５を駆動する曲げロール制御手段で曲げ
ロール１を所定量押込みワーク４を加圧し変形さ
せる。次に駆動ロール２，３を回転駆動して第１
の曲げ加工を行う。この際、第１図には記してい
ないが、連続した曲げ加工を行うためワーク４が
曲げ加工中に駆動ロール２，３から外れないよう
にワーク４の長さに対応した駆動ロール２，３の
回転数をあらかじめCPU１３で制御している。
第１次の曲げ加工完了後、計測機１０のモータ
シリンダ９を駆動しセンサ７，８をワーク４に押
し当て、それら寸法の変化量をインターフエイス
１２を介してCPU１３に取り込み、既に記憶さ
れた演算プログラムに従い、曲げ半径Rm1を求
める（即ち半径計測手段）。計測機１０は測定後、
モータシリンダ９で所定位置に戻るように制御し
ている。CPU１３では第１次曲げ加工後、半径
計測手段で求められた曲げ半径Rm1の結果から
加工目標値R0およびあらかじめ設定された誤差
±△Ｒとの比較を行う。Rm1がR1±△Ｒ内であ
れば加工完了となる。またRm1が（R0−△Ｒ）
より小さければオーバーベンドの状態であり、加
工不良としてCPU１３に出力し不良ランプを点
灯し加工完了となる。さらに、Rm1が（R0＋△
Ｒ）より大きければ曲げ不足の状態であり、第２
次曲げ加工を行う。第２次曲げ加工の曲げロール
１の押込量δ2はあらかじめCPU１３に記憶され
た押込量増分△δをプラスしてδ1＋△δで与えら
れる。以後実際の曲げ半径Rmjが加工目標値のあ
らかじめ設定された誤差内におさまるまでCPU
１３で曲げ加工機２０、計測機８を制御しながら
繰り返えし曲げ加工を自動で行なう。
シリンダ９を駆動しセンサ７，８をワーク４に押
し当て、それら寸法の変化量をインターフエイス
１２を介してCPU１３に取り込み、既に記憶さ
れた演算プログラムに従い、曲げ半径Rm1を求
める（即ち半径計測手段）。計測機１０は測定後、
モータシリンダ９で所定位置に戻るように制御し
ている。CPU１３では第１次曲げ加工後、半径
計測手段で求められた曲げ半径Rm1の結果から
加工目標値R0およびあらかじめ設定された誤差
±△Ｒとの比較を行う。Rm1がR1±△Ｒ内であ
れば加工完了となる。またRm1が（R0−△Ｒ）
より小さければオーバーベンドの状態であり、加
工不良としてCPU１３に出力し不良ランプを点
灯し加工完了となる。さらに、Rm1が（R0＋△
Ｒ）より大きければ曲げ不足の状態であり、第２
次曲げ加工を行う。第２次曲げ加工の曲げロール
１の押込量δ2はあらかじめCPU１３に記憶され
た押込量増分△δをプラスしてδ1＋△δで与えら
れる。以後実際の曲げ半径Rmjが加工目標値のあ
らかじめ設定された誤差内におさまるまでCPU
１３で曲げ加工機２０、計測機８を制御しながら
繰り返えし曲げ加工を自動で行なう。
ここで、以上述べた曲げロール押込量演算手段
を実現し、この曲げロール１のストローク即ち押
込量を決めるためには詳細な材料力学的解析が必
要である。以下に第３図に示すような溝形材につ
いて、解析の方法を示す。
を実現し、この曲げロール１のストローク即ち押
込量を決めるためには詳細な材料力学的解析が必
要である。以下に第３図に示すような溝形材につ
いて、解析の方法を示す。
まず、前提条件として材料の応力一歪曲線を数
式化する必要がある。形材のうち、精度を要する
部材に使われるものは一般に素材製造工程で引抜
加工で仕上げられる。このような材料は、最終工
程での加工硬化により、応力σと歪εの関係は一
般に第４図のようになり σ＝Eε 弾性域 Ｅ：ヤング率 σ＝σY 塑性域 σY：降伏応力 (1) と表現できる。
式化する必要がある。形材のうち、精度を要する
部材に使われるものは一般に素材製造工程で引抜
加工で仕上げられる。このような材料は、最終工
程での加工硬化により、応力σと歪εの関係は一
般に第４図のようになり σ＝Eε 弾性域 Ｅ：ヤング率 σ＝σY 塑性域 σY：降伏応力 (1) と表現できる。
最初にスプリングバツクの解析について述べ
る。まず、曲げ加工時の中立軸の位置を求める。
これは断面全体で ∫σdA＝０ dA：微小面積 (2) を解くことにより求まるが、第３図に示すように
溝の上限と弾性域の相対位置関係により、次の３
つのケースに分かれる。なお、図中ａ，ｂ，ｃ，
ｄは断面の各寸法、ｈは中立面の位置を表す寸法
である。また、応力分布の正負の符号はこの場
合、曲げ中心が下側にある場合を想定している。
る。まず、曲げ加工時の中立軸の位置を求める。
これは断面全体で ∫σdA＝０ dA：微小面積 (2) を解くことにより求まるが、第３図に示すように
溝の上限と弾性域の相対位置関係により、次の３
つのケースに分かれる。なお、図中ａ，ｂ，ｃ，
ｄは断面の各寸法、ｈは中立面の位置を表す寸法
である。また、応力分布の正負の符号はこの場
合、曲げ中心が下側にある場合を想定している。
ケース１；第３図イに被加工材の断面図、それ
に対応した応力分布をニに示すが、溝の上面（ｙ
座標で示すと−（ｄ−ｈ））が弾性域より下側の場
合、それを歪で表現すると ｈ−ｄ／Ｒ−εs Ｒ：加工時の中立面の半径 ……(3) εs：降伏応力における歪の値となる。
に対応した応力分布をニに示すが、溝の上面（ｙ
座標で示すと−（ｄ−ｈ））が弾性域より下側の場
合、それを歪で表現すると ｈ−ｄ／Ｒ−εs Ｒ：加工時の中立面の半径 ……(3) εs：降伏応力における歪の値となる。
ケース２；第３図ロに被加工材の断面図、それ
に対応した応力分布をホに示すが、溝の上面が弾
性域の中にある場合、同様に表現すると −εsｈ−ｄ／Ｒεs (4) ケース３；第３図ハに被加工材の断面図、それ
に対応した応力分布をヘに示すが、溝の上面が弾
性域より上側の場合、同様に ｈ−ｄ／Ｒεs (5) 第４図の応力−歪曲線の場合、各ケースの中立
軸は ｈ＝f1（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…ケース１ ｈ＝f2（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｒ，εs）…ケース２ ｈ＝f3（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…ケース３ (6) と表現される。
に対応した応力分布をホに示すが、溝の上面が弾
性域の中にある場合、同様に表現すると −εsｈ−ｄ／Ｒεs (4) ケース３；第３図ハに被加工材の断面図、それ
に対応した応力分布をヘに示すが、溝の上面が弾
性域より上側の場合、同様に ｈ−ｄ／Ｒεs (5) 第４図の応力−歪曲線の場合、各ケースの中立
軸は ｈ＝f1（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…ケース１ ｈ＝f2（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｒ，εs）…ケース２ ｈ＝f3（ａ，ｂ，ｃ，ｄ）…ケース３ (6) と表現される。
次に曲げ加工によつて生ずるモーメントＭを求
める。モーメントは次式で求められる。
める。モーメントは次式で求められる。
Ｍ＝∫ydA (7)
各ケースにおけるＭは次のように表現できる。
Ｍ＝g1（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｅ，εs，Ｒ）…ケース１
Ｍ＝g2（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｅ，εs，Ｒ）…ケース２
Ｍ＝g3（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，Ｅ，εs，Ｒ）…ケース３(8)
さて、スプリングバツクは加工によつて生じた
曲げモーメントＭが弾性的に解放される過程であ
り、この過程では次式が成立する。
曲げモーメントＭが弾性的に解放される過程であ
り、この過程では次式が成立する。
Ｍ／EI＝１／Ｒ−１／Ru (9)
Ｒ：負荷時の中立面の半径
RU：除荷時の中立面の半径（加工目標半径）
Ｉ：断面二次モーメント
ただし、スプリングバツクの際の中立面の位置
は加工時の中立面とは異なるので、(2)式により求
める必要がある。
は加工時の中立面とは異なるので、(2)式により求
める必要がある。
ここまでの解析の目的は、目標とする製品の加
工目標半径、すなわち除荷後の半径RUを与えて、
加工時の半径Ｒを求めることにある。そのために
は、(6)式及び(8)式に代入すればよい。これを実行
すると、ケース１、ケース３の場合はRLを変数
とする３次式が得られ、この３次式＝０の解が求
める加工時の中立面の半径となる。２次式の解を
求めるにはパソコンなどのCPUを用して分解法、
ニユートン法などを利用すればよい。ケース２の
場合は、(9)式はさらに高次式となり、また、(6)式
のｈにもＲが含まれているが、やはり分割法など
で解を求めることができる。
工目標半径、すなわち除荷後の半径RUを与えて、
加工時の半径Ｒを求めることにある。そのために
は、(6)式及び(8)式に代入すればよい。これを実行
すると、ケース１、ケース３の場合はRLを変数
とする３次式が得られ、この３次式＝０の解が求
める加工時の中立面の半径となる。２次式の解を
求めるにはパソコンなどのCPUを用して分解法、
ニユートン法などを利用すればよい。ケース２の
場合は、(9)式はさらに高次式となり、また、(6)式
のｈにもＲが含まれているが、やはり分割法など
で解を求めることができる。
以上のようにして、被加工材の断面形状、材料
特性、除荷後の半径（所望とする加工目標半径）、
及びロール間距離と各ロールの径をCPUにイン
プツトすれば、加工時に与えるべき中立面の半径
が求まる。
特性、除荷後の半径（所望とする加工目標半径）、
及びロール間距離と各ロールの径をCPUにイン
プツトすれば、加工時に与えるべき中立面の半径
が求まる。
次に、既に述べたように、加工時にはロール間
で被加工材が複雑な変形を受ける。従つて、上記
の加工時に与えるべき中立面の半径を実現するた
めの曲げロールのストロークを決めるために、詳
細な解析が必要となる。
で被加工材が複雑な変形を受ける。従つて、上記
の加工時に与えるべき中立面の半径を実現するた
めの曲げロールのストロークを決めるために、詳
細な解析が必要となる。
以下に、その解析法を示す。
第５図ａの上段は加工時におけるロール間での
被加工材であるワークの変形を示したもので、１
が曲げロール、２，３は駆動ロール２が入口側、
３が出口側を示す。４は溝形材のワークである。
そして第５図ｂはそのＡ−Ａ線断面図である。３
１，３２は塑性域である。
被加工材であるワークの変形を示したもので、１
が曲げロール、２，３は駆動ロール２が入口側、
３が出口側を示す。４は溝形材のワークである。
そして第５図ｂはそのＡ−Ａ線断面図である。３
１，３２は塑性域である。
ワーク４は駆動ロール２との接触点から曲げ変
形を受け、その量は曲げロール１に近づくととも
に大きくなり、ついには塑性変形を生じる。ワー
クが曲げロール１を通過するとスプリングバツク
が生じ始め、このスプリングバツクは駆動ロール
３に達するまで続いて、駆動ロール３との接触点
で変形を終了する。上記塑性変形の開始点はワー
ク４の中立面がワークの厚みの中央と一致しない
ため、図に示すようにワーク４の上下の面で異な
つている。簡単のため、この変形を第５図ａの下
段に示すように近似する。すなわち、塑性変形開
始点がワーク４の上下の面で一致するとする。
形を受け、その量は曲げロール１に近づくととも
に大きくなり、ついには塑性変形を生じる。ワー
クが曲げロール１を通過するとスプリングバツク
が生じ始め、このスプリングバツクは駆動ロール
３に達するまで続いて、駆動ロール３との接触点
で変形を終了する。上記塑性変形の開始点はワー
ク４の中立面がワークの厚みの中央と一致しない
ため、図に示すようにワーク４の上下の面で異な
つている。簡単のため、この変形を第５図ａの下
段に示すように近似する。すなわち、塑性変形開
始点がワーク４の上下の面で一致するとする。
このように近似した時の各部の寸法符号を第６
図のようにとる。
図のようにとる。
図中、破線は中立面の位置を示す。ｘ軸は、駆
動ロール２，３との接触点におけるワーク４の中
立軸から、内側に向けてとつた。Ｖ軸はワーク４
のたわみを示す座標で、駆動ロール２，３との接
触点における中立軸から下方に向けてとつた。
動ロール２，３との接触点におけるワーク４の中
立軸から、内側に向けてとつた。Ｖ軸はワーク４
のたわみを示す座標で、駆動ロール２，３との接
触点における中立軸から下方に向けてとつた。
ｕ，ｗはそれぞれ弾性域及び塑性域における被
加工材４の外側表面から中立軸へ至る距離であ
る。
加工材４の外側表面から中立軸へ至る距離であ
る。
未知数はＹ（曲げロール１と駆動ロール２，３
の相対位置）、α，β，γ（それぞれ、ワークとロ
ール２，３，１との接触角）、l2，l3（それぞれ、
ｘ＝０の点から曲げロール１との接触点における
中立軸までのｘ方向の距離）、v2，v3（それぞれ、
曲げロール１との接触点における中立軸のたわ
み）及びVl2（駆動ロール２との接触点における
中立軸の位置（ｘ＝０）から、塑性変形開始点ま
での距離（ｘ座標））の９個であるが、Vl2の値
は、第３図において弾塑性境界におけるｙ座標が
Rεsと表わされることから、Rεs＝ｈ（又はａ−
ｈ）すなわち、弾塑性境界がワーク４の上（又は
下）面に一致するとおくことにより求められる。
の相対位置）、α，β，γ（それぞれ、ワークとロ
ール２，３，１との接触角）、l2，l3（それぞれ、
ｘ＝０の点から曲げロール１との接触点における
中立軸までのｘ方向の距離）、v2，v3（それぞれ、
曲げロール１との接触点における中立軸のたわ
み）及びVl2（駆動ロール２との接触点における
中立軸の位置（ｘ＝０）から、塑性変形開始点ま
での距離（ｘ座標））の９個であるが、Vl2の値
は、第３図において弾塑性境界におけるｙ座標が
Rεsと表わされることから、Rεs＝ｈ（又はａ−
ｈ）すなわち、弾塑性境界がワーク４の上（又は
下）面に一致するとおくことにより求められる。
このような変形は、入口側を片持梁のたわみと
して、また、出口側ではスプリングバツクが進行
するとして、扱うことにより解くことができる。
以下、入口側と出口側にわけて説明する。
して、また、出口側ではスプリングバツクが進行
するとして、扱うことにより解くことができる。
以下、入口側と出口側にわけて説明する。
１ 入口側
基礎式は
d2v／dx2＝−１／Ｒ (10)
tanθ＝dv／dx (11)
式(10)で−１／Ｒは弾性変形域ではＭ／EIに
等しいとおき、また、塑性変形開始点以降は(8)
式をＲについて解いてＭ＝px（曲げモーメント
は第７図に示すような直線分布となる）とおく
ことにより、式(10)の右辺をｘで表わせる。
等しいとおき、また、塑性変形開始点以降は(8)
式をＲについて解いてＭ＝px（曲げモーメント
は第７図に示すような直線分布となる）とおく
ことにより、式(10)の右辺をｘで表わせる。
境界条件として
ｘ＝０でθ＝α、ｖ＝０
ｘ＝Vl2でたわみ及びたわみ角が連続
ｘ＝l2でd2v／dχ2＝−１／RL、θ＝γ、ｖ＝
v2を与え、式(10)、(11)を解くと各ケースにつき、
それぞれ、たわみに関する式、たわみ角に関す
る式を得る。また、幾何学的に関係により各ケ
ース共通で l2＋（D1／２＋ａ−ｗ）sinγ ＋（D2／２＋ｕ）sinα＝Ｘ (12) V2＋Ｙ＝（D1／２＋ａ−ｗ）cosγ ＋（D2／２＋ｕ）cosα (13) の２式を得る。
v2を与え、式(10)、(11)を解くと各ケースにつき、
それぞれ、たわみに関する式、たわみ角に関す
る式を得る。また、幾何学的に関係により各ケ
ース共通で l2＋（D1／２＋ａ−ｗ）sinγ ＋（D2／２＋ｕ）sinα＝Ｘ (12) V2＋Ｙ＝（D1／２＋ａ−ｗ）cosγ ＋（D2／２＋ｕ）cosα (13) の２式を得る。
２ 出口側
この場合はワークの変形がトツプロールと出
口側ロールの間におけるスプリングバツクであ
り、ＲとＭの関係をＭ／EI＝１／Ｒ−１／RU、
Ｍ＝qxとし式(10)に代入すればよい。
口側ロールの間におけるスプリングバツクであ
り、ＲとＭの関係をＭ／EI＝１／Ｒ−１／RU、
Ｍ＝qxとし式(10)に代入すればよい。
境界条件として
ｘ＝０で θ＝β、ｖ＝０
ｘ＝l2でθ＝−γ、ｖ＝v3
を用いると、各ケース共通でたわゆに関する式
とたわみ角に関する式を得る。また、幾何学的
関係により式(12)、(13)と同様な式が得られる。
とたわみ角に関する式を得る。また、幾何学的
関係により式(12)、(13)と同様な式が得られる。
以下で、Ｙ、α、Ｂ、γ、l2、l3、v2、v3の
８つの未知数に対し、式(12)、(13)を含めて８つ
の式が得られたことになる。これらの式は非線
形方程式であるが、tanαα、cosα０、l2 2
Xl2などとおくことにより線形化して初期値を
求め、ニユートン・ラプソン法などによつて逐
次近似すれば求める曲げロールの位置Ｙを得
て、曲げロールの押込量を知ることができる。
８つの未知数に対し、式(12)、(13)を含めて８つ
の式が得られたことになる。これらの式は非線
形方程式であるが、tanαα、cosα０、l2 2
Xl2などとおくことにより線形化して初期値を
求め、ニユートン・ラプソン法などによつて逐
次近似すれば求める曲げロールの位置Ｙを得
て、曲げロールの押込量を知ることができる。
第８図は以上の解析を実験結果と比較したもの
である。素材は、銀入銅引抜材で材料特性はＥ＝
10700、εs＝0.00264、断面形状はａ＝9.74、ｂ＝
45、ｃ＝30、ｄ＝4.9mmである。横軸は曲げロー
ルの押込み量すなわちワークのたわみ量である。
押込量の計算値は実験値より下回るものの、傾向
的にもよい一致を示しており、誤差の補正を行な
えば、かなり正確な曲げ加工が可能である。
である。素材は、銀入銅引抜材で材料特性はＥ＝
10700、εs＝0.00264、断面形状はａ＝9.74、ｂ＝
45、ｃ＝30、ｄ＝4.9mmである。横軸は曲げロー
ルの押込み量すなわちワークのたわみ量である。
押込量の計算値は実験値より下回るものの、傾向
的にもよい一致を示しており、誤差の補正を行な
えば、かなり正確な曲げ加工が可能である。
実際の加工においては、オーバーベンドを起さ
ないよう、押込量をやや少な目に設定し、既に示
したような方法で、計測と加工をくり返して目標
値に近づけていく。
ないよう、押込量をやや少な目に設定し、既に示
したような方法で、計測と加工をくり返して目標
値に近づけていく。
なお、上記実施例では曲げロール１の位置ぎめ
をサーボモータ駆動のボールねじで行なう場合に
ついて示したが油圧サーボやステツピングモータ
を使つてもよい。また、計測機１０は中央に固定
プローブ、両側にセンサを配したものを示した
が、逆に中央に１本のセンサ、両側に固定プロー
ブを配したものを用いてもよい。
をサーボモータ駆動のボールねじで行なう場合に
ついて示したが油圧サーボやステツピングモータ
を使つてもよい。また、計測機１０は中央に固定
プローブ、両側にセンサを配したものを示した
が、逆に中央に１本のセンサ、両側に固定プロー
ブを配したものを用いてもよい。
また、実施例において被加工材であるワーク４
は溝形材の場合を示したが、平角材及びＴ形材は
溝形材の特殊ケースと見なすことができるため、
平角材及びＴ形材の加工にも利用できる。
は溝形材の場合を示したが、平角材及びＴ形材は
溝形材の特殊ケースと見なすことができるため、
平角材及びＴ形材の加工にも利用できる。
この発明は以上説明したとおり、被加工材の断
面寸法、被加工材の材料特性、駆動ロール間距
離、曲げロールと２個の駆動ロールのそれぞれの
径、及び加工目標半径を曲げロール押込量演算手
段に入力し、曲げロールより上流側の被加工材の
変形を片持梁のたわみとし、下流側では被加工材
のスプリングバツクが進行するとして曲げロール
押込量を算出し、曲げロールの押し込みを自動制
御できるようにしたので、簡単に被加工材の曲げ
加工を行なうことができるという効果がある。
面寸法、被加工材の材料特性、駆動ロール間距
離、曲げロールと２個の駆動ロールのそれぞれの
径、及び加工目標半径を曲げロール押込量演算手
段に入力し、曲げロールより上流側の被加工材の
変形を片持梁のたわみとし、下流側では被加工材
のスプリングバツクが進行するとして曲げロール
押込量を算出し、曲げロールの押し込みを自動制
御できるようにしたので、簡単に被加工材の曲げ
加工を行なうことができるという効果がある。
また、別の発明は、曲げ加工された被加工材の
曲げ半径を計測する手段を設け加工状態を判定
し、加工不足を判定すると、繰り返えし曲げ加工
と曲げ半径の計測を行なうようにしたので、極め
て高精度の曲げ加工を行なえるという効果があ
る。
曲げ半径を計測する手段を設け加工状態を判定
し、加工不足を判定すると、繰り返えし曲げ加工
と曲げ半径の計測を行なうようにしたので、極め
て高精度の曲げ加工を行なえるという効果があ
る。
第１図はこの発明の一実施例による三本ロール
曲げ加工機の全体構成図、第２図はこの発明の一
実施例による加工方法のフローチヤート、第３図
イ，ロ，ハはこの発明の基となる解析を説明する
ための３つのケースを示す溝形材の断面図、ニ，
ホ，ヘはそれぞれイ，ロ，ハの応力分布を示す概
念図、第４図はこの発明の基となる解析を説明す
るための応力σと歪εの関係を示す特性図、第５
図ａ，ｂ，ｃはそれぞれこの発明の基となる解析
を説明するための概念図で、ａは加工時における
ロール間でのワークの変形状態とその近似状態と
を示し、ｂはａにおけるワークのＡ−Ａ線断面図
であり、点線の矢印方向から見たものである。第
６図は、この発明の基となる解析を説明するため
の概念図で第５図ａの下段においてワークの変形
状態を近似した時の各部の寸法符号を示してい
る。第７図はこの発明の基となる解析を説明する
ための特性図で曲げモーメントを示している。第
８図は、実験結果と解析結果を比較した特性図で
ある。第９図は、従来の三本ロール曲げ加工装置
を示す構成図である。 図において、１は曲げロール、２，３は駆動ロ
ール、４は被加工材、５はサーボ・モータ、１０
は計測機、１１はモータ制御回路、１２はインタ
ーフエイス、１３はCPUである。なお、図中、
同一符号は同一又は相当部分を示す。
曲げ加工機の全体構成図、第２図はこの発明の一
実施例による加工方法のフローチヤート、第３図
イ，ロ，ハはこの発明の基となる解析を説明する
ための３つのケースを示す溝形材の断面図、ニ，
ホ，ヘはそれぞれイ，ロ，ハの応力分布を示す概
念図、第４図はこの発明の基となる解析を説明す
るための応力σと歪εの関係を示す特性図、第５
図ａ，ｂ，ｃはそれぞれこの発明の基となる解析
を説明するための概念図で、ａは加工時における
ロール間でのワークの変形状態とその近似状態と
を示し、ｂはａにおけるワークのＡ−Ａ線断面図
であり、点線の矢印方向から見たものである。第
６図は、この発明の基となる解析を説明するため
の概念図で第５図ａの下段においてワークの変形
状態を近似した時の各部の寸法符号を示してい
る。第７図はこの発明の基となる解析を説明する
ための特性図で曲げモーメントを示している。第
８図は、実験結果と解析結果を比較した特性図で
ある。第９図は、従来の三本ロール曲げ加工装置
を示す構成図である。 図において、１は曲げロール、２，３は駆動ロ
ール、４は被加工材、５はサーボ・モータ、１０
は計測機、１１はモータ制御回路、１２はインタ
ーフエイス、１３はCPUである。なお、図中、
同一符号は同一又は相当部分を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 曲げロール、２個の駆動ロール、上記曲げロ
ール押込量を算出する曲げロール押込量演算手
段、この曲げロールの押込量演算手段の出力に基
づき上記曲げロールの押込量を制御する曲げロー
ル制御手段を備え、被加工材を曲げ加工する方法
において、上記被加工材の断面寸法上記被加工材
の材料特性、上記駆動ロール間距離、上記曲げロ
ールと駆動ロールのそれぞれの径、加工目標半径
を上記曲げロール押込量演算手段に入力し、上記
曲げロールより上流側の被加工材の変形を片持梁
のたわみとし、下流側では上記被加工材のスプリ
ングバツクが進行するとして上記曲げロール押込
み量を算出するようにした三本ロール曲げ加工方
法。 ２ 曲げロール、２個の駆動ロール、上記曲げロ
ール押込量を算出する曲げロール押込量演算手
段、この曲げロールの押込量演算手段の出力に基
づき上記曲げロールの押込量を制御する曲げロー
ル制御手段を備え、被加工材を曲げ加工する方法
において、上記被加工材の断面寸法上記被加工材
の材料特性、上記駆動ロール間距離、上記曲げロ
ールと駆動ロールのそれぞれの径、加工目標半径
を上記曲げロール押込量演算手段に入力し、上記
曲げロールより上流側の被加工材の変形を片持梁
のたわみとし、下流側では上記被加工材のスプリ
ングバツクが進行するとして上記曲げロール押込
み量を算出するとともに、上記曲げロールの押込
により曲げ加工された上記被加工材の半径を計測
する半径計測手段、この半径計測手段の出力と、
上記加工目標半径との比較により、上記被加工材
の加工状態が加工不足、加工完了および加工不良
のうちのいずれかを判定する加工状態判定手段を
設け、加工不足を判定すると、曲げロールを所定
押込量増分押し込み、半径計測手段で被加工の半
径を計測し、その出力に基づき加工状態判定手段
で加工状態を判定するという過程を加工完了又は
加工不良を判定するまで繰返すようにした三本ロ
ール曲げ加工方法。 ３ 曲げロール押込量演算手段の出力に基づく曲
げロールの押込みは、演算値より少なめとするこ
とを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の三本
ロール曲げ加工方法。 ４ 加工判定手段において加工完了を判定する
と、加工を完了するようにした特許請求の範囲第
２項記載の三本ロール曲げ加工方法。 ５ 加工判定手段において加工不良を判定する
と、不良表示を行ない加工を完了するようにた特
許請求の範囲第２項記載の三本ロール曲げ加工方
法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20503784A JPS6182933A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 三本ロール曲げ加工方法 |
| DE3519382A DE3519382C2 (de) | 1984-05-30 | 1985-05-30 | Mehrwalzenbiegevorrichtung |
| US06/942,061 US4761979A (en) | 1984-05-30 | 1986-12-15 | Roller bending apparatus equipped with a curvature measuring unit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20503784A JPS6182933A (ja) | 1984-09-29 | 1984-09-29 | 三本ロール曲げ加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6182933A JPS6182933A (ja) | 1986-04-26 |
| JPH0242012B2 true JPH0242012B2 (ja) | 1990-09-20 |
Family
ID=16500396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20503784A Granted JPS6182933A (ja) | 1984-05-30 | 1984-09-29 | 三本ロール曲げ加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6182933A (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02224822A (ja) * | 1989-02-27 | 1990-09-06 | Rikio Atobe | ベンダー用金型装置 |
| JPH02268926A (ja) * | 1989-04-11 | 1990-11-02 | Rikio Atobe | ベンダーの制御装置 |
| JP2007083260A (ja) * | 2005-09-20 | 2007-04-05 | Kikukawa Kogyo Kk | 金属板加工装置及びこれを用いた風車用ブレードの製造方法 |
| IT1394105B1 (it) * | 2009-05-06 | 2012-05-25 | Cml Int Spa | Macchina per curvare in modo continuo un pezzo allungato secondo raggi predeterminati |
| ITRM20090430A1 (it) * | 2009-08-06 | 2011-02-07 | Cml Int Spa | Metodo di misurazione di linghezza di tratti di curva di estradosso o intradosso di un pezzo allungato e relativo strumento di misura |
| CN102989849A (zh) * | 2012-12-17 | 2013-03-27 | 江苏海狮机械集团有限公司 | 双支点可变径卷管装置 |
| JP7603281B2 (ja) * | 2021-09-17 | 2024-12-20 | 学校法人同志社 | スプリングバック量予測方法、異形鉄筋の曲げ加工方法 |
| JP2023143101A (ja) * | 2022-03-25 | 2023-10-06 | 株式会社豊田中央研究所 | 曲げ成形制御装置、曲げ成形装置および曲げ成形方法 |
| CN118194479B (zh) * | 2024-05-16 | 2024-08-16 | 西安理工大学 | 一种铝材滚弯成形弯曲回弹量优化方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS522717A (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-10 | Nec Corp | Method of manufacturing magnetic head |
-
1984
- 1984-09-29 JP JP20503784A patent/JPS6182933A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6182933A (ja) | 1986-04-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |