JPH049216A - 折曲げ加工方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、ファジィ制御により自動的な曲げ加工を行う
ことができる折曲げ加工装置に関する。

（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、両全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（１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、
条件変化に気す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エツクしなければ
ならず、自動化ラインの達成を困難にしている。

そこで、本発明は、試し曲げを必要と、せず、高精度、
高効率の自動的な曲げ加工を行うことができる折曲げ加
工装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記課題を解決する本発明は、その概要を第１図に示す
ように、バンチ及びダイから成る金型間にワークを介在
させ、両全型を相対的に接近・離反動作させることによ
り前記ワークを折曲げ加工する折曲げ加工装置において
、 前記金型を相対的に接近・離反動作させる金型駆動手段
１を設け、 両全型間で曲げ加工される前記ワークの曲げ角度を検出
する角度検出手段２を設け、 前記ワークの曲げ角がスプリングバンク後に製品角とな
るよう予め設定された最終曲げ角を目標角として出力す
る目標角指令手段３を設け、該目標角指令手段３が出力
した目標角と前記角度検出手段２が検出した前記ワーク
の曲げ角とを入力し、両角度の偏差に応じて指令値増量
分を定め、前記ワークの曲げ角が目標角となるよう前記
金型駆動手段を制御するファジィ制御手段４を設けたこ
とを特徴とする。

また、前記金型駆動手段１は、前記金型を指令の位置に
移動させる位置決め手段であり、前記指令値増量分は、
移動距離で算出されることを特徴とする。

また、前記金型駆動手段１は、前記金型に指令の圧力を
与えるものであり、前記指令値増量分は、圧力増加値で
算出されることを特徴とする。

（作用） 本発明の折曲げ加工装置では、角度検出手段２で検出し
たワークの現在曲げ角を目標角指令手段が指令した最終
曲げ角としての目標角と比較し、その偏差に応じてファ
ジィ推論により指令値増量分を定め、ワーク曲げ角が目
標角となるよう前記金型駆動手段１を制御する。

したがって、通常のＰＩＤのみによる制御なとと異なり
、検出される曲げ角に稀かの誤差を認めながらも、経験
則的に最適な制御を行わせることができ、目標角への追
従特性か適正となり、自動的な曲げ加工が可能となる。

（実施例） 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、バンチホルダ９を介し
てバンチ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上に前記バンチ］Ｏと対向するダイ１２が設けら
れている。

一方、前Ｊ己側面フレーム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か設けられ、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１
４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、■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１
７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て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］９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の検出位置りを入力して検８位置りが
目標位置Ｄ１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
θ０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を人力し、検出角θが目標角θ０
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、通常は位置決メ制御部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°
大きい角がらファジィ制御部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θ０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−００・・・（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　票
　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のメンパンツブ関数の説明図、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。

Ｚ　Ｏ＝−Ｚｅｒ。

Ｐ　　Ｓ　−Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　　ＳｍａｌｌＰ　Ｍ　
−＝　Ｐｏ５ｉｔｉｖｅ　　ＭｅｄｉｕｍＰ　Ｂ　−Ｐ
ｏ５ｔｔｉｖｅ　Ｂｉｇ Ｎ　Ｓ　−−Ｎｅｇａｔｉｖｅ　ＳｍａｌＮ　Ｍ　＝−
Ｎｅｇａｔｉｖｅ　ＭｅｄｉｕｍＮ　Ｂ　・−Ｎｅｇａ
ｔｌｖｅ　Ｂｉｇここで、折曲げ加工では、θ〈θ０と
なるオバランの状態は許されず、θ≦θ０となった時点
て加圧を終了するのて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。

ルール■ ＩＦ　ｅ　ｉｓ　ＺＯａｎｄ　　△ｅ　ｉｓ　２０　Ｔ
ＨＥＮ　　△ｕｉｓＺ。

ルール■ ＩＦ　ｅ　ｉｓ　ＰＳ　ａｎｄ　　△ｅ　ｉｓ　ＺＯＴ
ＨＥＮ　　△ｕｔｓＺ。

ルール■ ＩＦ　ｅ　ｉｓ　ＰＢ　ａｎｄ　　△ｅ　ｉｓ　ｚＯＴ
ＨＥＮ　　△ｕｊｓＺ。

この１６個のルールより、ファジィ関係の合成剤を用い
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２
０に接続しているものとする。

まず、時刻Ｔ。て加工作業を開始し、ラム１１を下限位
置Ｄ８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、ノくンチ］０がワークＷに当接する寸前
の位置である。

ラム１１か上昇し、時刻Ｔ１てバンチ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てワークが平板状態（１８０°）
から９０６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が算比され、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△ｕｌ、△
ｕ２・・・が算出され、これがサーボアンプ２２に出力
され、時刻Ｔ３て角度θが目標角θ０に収束する。

検出角θが目標角θ０となったか否かは別途準備された
比較器によって検…すれば良い。

時刻Ｔ３てθ−００となると、スプリングバックさせ、
製品角θ、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”ｒ、、、−Ｔ２では位置決め制御を
実行し、時刻Ｔ２〜Ｔ３ては第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、従来ては到底考え
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θ０に近づけてゆ（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θ０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θ０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。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図に示すメンバシッ
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
す特性を得ることか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
に構成したか、両者を合成した構成、例えばファジィ推
論部２８て目標値の増量分△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かできる。

さらに、上記実施例では、バンチ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
うエアヘントの例を示したが、本発明はバンチ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θ０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に応した増量分△Ｕを加算してゆくことにより、
曲げ角θを目標角θ０に近づけることがてきる。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波圧角度θ。

を検出し、この波圧角度θＦ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。波圧角度
θ、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θ０とし、時刻Ｔ
ｏで初回の目標角度θ０に到着後、圧抜時の時刻ＴＩ　
、Ｔ２　、Ｔ３　、　　・Ｔｎの角度θＦ１θ、２．・
・θ１を検出し、ｉ番目の圧抜時の角度θ２．が製品角
θ０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θＯ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θ０と
して圧抜時の角度θ２．を検…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θＦを製品角θ０
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
クまて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］ 以上の通り、本発明は特許請求の範囲に記載の通り、ワ
ーク曲げ角を検出し、検出角度と目標角度の差である偏
差に応じてファジィ推論によって制御の増量分を算出し
、検出角が目標角となるよう制御する折曲げ加工装置で
あるので、試し曲げを必要とせず、高精度、高効率の自
動的な曲げ加工を行うことかてきる。

【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図は偏差のメンパンツブ関数の説明図、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ド、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 代理人　弁理士　　三　好　秀　和 第 １図 Ｏ 円 Ｍ Ｂ ０＋ ド ２゜ ３゛ 偏差ｉ・ 第５図 ０＋ ０２゜ ０４゛ ０６＋ 偏差の変化分ｅ− 第６図 ＝３ 第３図 第７図 第８図 ＄１！１２図 サン７°リンク゛周期 号ンブリンタ゛周期 第１３図 Ｔ。 ｎ −時間 箪１４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）パンチ及びダイから成る金型間にワークを介在さ
   せ、両金型を相対的に接近・離反動作させることにより
   前記ワークを折曲げ加工する折曲げ加工装置において、 前記金型を相対的に接近・離反動作させる金型駆動手段
   を設け、 両金型間で曲げ加工される前記ワークの曲げ角度を検出
   する角度検出手段を設け、 前記ワークの曲げ角がスプリングバック後に製品角とな
   るよう予め設定された最終曲げ角を目標角として出力す
   る目標角指令手段を設け、 該目標角指令手段が出力した目標角と前記角度検出手段
   が検出した前記ワークの曲げ角とを入力し、両角度の偏
   差に応じて指令値増量分を定め、前記ワークの曲げ角が
   目標角となるよう前記金型駆動手段を制御するファジィ
   制御手段を設けたことを特徴とする折曲げ加工装置。
2. （２）請求項１において、前記金型駆動手段は、前記金
   型を指令の位置に移動させる位置決め手段であり、前記
   指令値増量分は、移動距離で算出されることを特徴とす
   る折曲げ加工装置。
3. （３）請求項１において、前記金型駆動手段は、前記金
   型に指令の圧力を与えるものであり、前記指令値増量分
   は、圧力増加値で算出されることを特徴とする折曲げ加
   工装置。