JPH09314238A - ベンダー加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 テンション付与時に把持部材が傾く場合での被加工材の
加工精度のばらつきを抑える。 【解決手段】 テンション付与前の位置を基準としてテ
ンション付与時に把持部材３２が一方向に傾斜する角度
を検出する上下振角検出センサ１０１と、一方向とは異
なる方向に傾斜する角度を検出する左右振角検出センサ
１０２とを設け、上下振角検出センサ１０１の検出値と
左右振角検出センサ１０２の検出値によりテンション制
御装置６により被加工材Ｗに加えるテンションを補正す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工部材にテン
ションを付与してベンダー加工を行うベンダー加工装置
に関するものであり、特に、被加工材に対してテンショ
ン付与装置により力を加える方向と力がかかる方向が異
なる場合に、被加工材にかかるテンション力を補正する
ものに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転テーブルの上に被加工材を置
き、被加工部材を把持部材により把持して被加工材を回
転テーブル上の型に沿わせて、被加工材に対して一方向
に回転テーブルを回転駆動し、一方向とは異なる方向に
上下装置を上下に動かしながら被加工材にテンションを
付与してベンダー加工する装置が特開平６−２６９８６
１号公報に開示されている。

【０００３】

【本発明が解決しようとする課題】従来のこの装置にお
いては、ベンダー加工装置により被加工材を把持部材に
より一端を固定し他端を把持した状態で水平方向におい
た被加工材に対し上下方向に被加工材を曲げた場合、上
下の曲げと同時にテンション付与装置により一方向にテ
ンションＦを付与すると、テンション付与時には置かれ
た被加工材が基準とする水平面に対して傾きγで被加工
材は傾いてしまう。この場合、テンションＦをテンショ
ン付与装置により加えたしても、実際には被加工材にＦ
ｃｏｓγしか力が加わらないことにより、曲げ加工時に
均一な力で被加工材を引っ張ることができない。つま
り、テンション付与時には被加工材に対して力を付与す
る方向と、実際、被加工材に対して力が作用する方向に
ずれが生じるために所望のテンションを被加工材に与え
てやることができず、製品の加工精度がばらつくことが
起こり得る。

【０００４】そこで、本発明はこのような従来の問題点
を解消するようにしたものであり、ベンダー加工を行う
装置においてのテンション付与時の被加工材の加工精度
のばらつきを抑えることを本発明の技術的課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、上記の課題を解
決するために講じた手段は、被加工材を把持する把持部
材と、該把持部材の位置を変化させながら前記被加工材
にテンションを付与するテンション付与手段と、該テン
ション付与手段を制御する制御手段とを有するベンダー
加工装置において、テンション付与前の位置を基準とし
てテンション付与時に前記把持部材が一方向に傾斜する
角度を検出する第１振角検出手段、及び前記一方向とは
異なる方向に傾斜する角度を検出する第２振角検出手段
とを設け、前記制御手段に前記第１振角検出手段の検出
値と前記第２振角検出手段の検出値により前記被加工材
に加えるテンションを補正するテンション補正手段とを
備えた、ものとした。

【０００６】上記の構成により、テンション付与前の把
持部材の位置を基準としてテンション付与時の把持部材
の振角を二次元的にとらえ、第１振角検出手段の検出値
と第２振角検出手段の検出値により被加工材に加えるテ
ンションを補正することで、把持部材が被加工部材の剛
性によりテンション付与時に傾いても、被加工材にかか
るテンションが振角により補正され、被加工材に対して
正確なテンションを付与し得ることになる。その結果と
して、被加工材の加工精度のばらつきが防止される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【０００８】ベンダー加工装置は被加工材Ｗを曲がった
形状に加工するものであり、例えば、車両においてはド
アフレーム等を加工するものである。

【０００９】ベンダー加工装置は図１に示すような構成
になっている。つまり、回転テーブル１上に固着され回
転テーブル１の回転に伴って回転して被加工材Ｗを曲が
った形状にする型２と、型２の一端が回転テーブル１上
に固着された状態で被加工材Ｗの一端を把持する把持部
材３１と被加工部材Ｗの他端を把持する把持部材３２と
からなる把持装置３と、回転テーブル１を減速機４２を
介して回転駆動するテーブル用サーボモータ４１（図３
参照）を備えたテーブル回転駆動装置４と、把持装置３
の把持部材３２を一体的に固着し、回転テーブル１の軸
方向（Ｙ方向）に把持部材３２を固着したテーブル５２
を移動させる上下用サーボモータ５１を備えた上下装置
５と、上下装置５を固着したテーブル６２をＸ軸方向に
移動させて回転テーブル１との距離を変えることによ
り、被加工材Ｗが加工時にＸ方向に張力をかけるテンシ
ョン制御装置６と、テーブル用サーボモータ４１、上下
用サーボモータ５１、テンション制御用サーボモータ６
１の制御用位置データを予め記憶しているメモリを有し
テーブル回転駆動装置４、上下装置５、テンション制御
装置６に制御データを出力するＮＣ制御装置７とから成
り立っている。

【００１０】このベンダー加工装置において、被加工材
Ｗにかかる力の中心となる可動部１０４には、テンショ
ン付与時に把持部材３２の傾斜角度を検出する第１振角
検出センサ（上下振角検出センサ）１０１と上下振角検
出センサ１０１とは中心１００に対し９０度ずれた位置
に第２振角検出センサ（左右振角検出センサ）１０２が
設けられている。

【００１１】型２は、図２及び図３に示すようにテーブ
ル回転駆動装置４の減速機４２に垂設された回転軸１１
に対して水平に回転テーブル１上に固着され、円弧側壁
２０を有し、円弧側壁２０の上端２１が把持部材３１か
ら遠ざかるに従い、高さが上下装置５の動く方向に徐々
に高くなると共に、テーブル回転駆動装置４の回転方向
に徐々に高くなるように形成されている。

【００１２】把持装置３のそれぞれの把持部材３１、３
２は、先端には被加工材Ｗを掴むようにチャック機能が
設けられており、把持部材３１の一端は回転テーブル１
に固着され、また他端は上下装置５の軸９３の先端にロ
ードセル８を介して固着され、可動部１０４につながっ
ている。

【００１３】テーブル回転駆動装置４は、回転テーブル
１の後方にテーブル用サーボモータ４１（図３参照）が
配置され、テーブル用サーボモータ４１の出力は減速機
４２に伝達され、減速機４２で図示しない傘歯車により
回転軸１１を９０度回転させることができる。また、テ
ーブル用サーボモータ４１には、エンコーダ４３が直列
且つ同軸上の配置されている。このエンコーダ４３はサ
ーボモータ４１がどれだけ回転したかをパルスにより検
出するものである。

【００１４】上下方向（Ｙ方向）に可動して上下方向に
曲げ力を発生させる上下装置５は、上方に位置する上下
用サーボモータ５１の回転駆動により送りネジ５４を介
して上下方向に移動し得るようになっている。この場
合、軸９３により把持部材３２は被加工材Ｗの長手方向
の中心線と送りネジ５４の中心線との交点である揺動中
心１００（図４参照）を中心として上下移動に伴って上
下に揺動可能となっている。また、上下方向のテンショ
ンを加える上下用サーボモータ５１には、エンコーダ５
５が直列且つ同軸上に配置されている。

【００１５】水平方向（Ｘ方向）に張力を発生させるテ
ンション制御装置６は、図３においてベッド６Ｂの右端
に固着したテンション制御用サーボモータ６１の回転駆
動により送りネジ６３を介してテーブル６２を移動し、
その上に設けられる上下装置５が一緒に動く構成となっ
ている。また同じように、テンション制御用サーボモー
タ６１には、エンコーダ６４が直列且つ同軸上に配置さ
れている。

【００１６】把持装置３の把持部材３２を構成するチャ
ックと上下装置５の軸９３との間にはロードセル８が一
体的に介挿され、被加工材Ｗに作用しているテンション
を歪みにより検出し、この歪みの撓み具合により変化す
る電圧変化でテンションを検出できるようになってい
る。

【００１７】図４は、図１に示される可動部１０４の詳
細を示したものである。

【００１８】可動部１０４には上下用サーボモータ５１
の回転駆動により送りネジ５４上をＹ方向に動くテーブ
ル５２が設けられており、このテーブル５２は上下に２
つのフランジ５３，５４をもち、このフランジ５３，５
４の回転テーブル１側には穴１０８，１０９が形成さ
れ、フランジ５３，５４間には中空である略四角形状の
センサ取り付け部材１１０が取り付けられる。このセン
サ取り付け部材１１０は中心部上下に設けられた軸１０
６，１０７により支持され，この軸１０６，１０７の一
端はセンサ取り付け部材１１０に固着されるが、他端は
フランジ５３，５４の有するそれぞれの穴１０８，１０
９に貫通して軸支されている。一方、フランジ５３に貫
通した軸１０７の先端には被加工材Ｗに対してテンショ
ンを付与してないときの位置情報を基準としてテンショ
ンを付与したときに左右方向（Ｚ方向）に傾く振角を検
出する左右振角検出センサ１０２が取りついており、左
右振角検出センサ１０２自体は、ブラケット１１２によ
りフランジ５３に取り付けられ、振角を検出できるよう
になっている。この左右振角検出センサ１０２は可変抵
抗を用いており、揺動中心１００を中心として回転テー
ブル１が動くと左右方向（Ｚ方向）に揺動し、左右の振
角β（図７参照）を検出するものである。

【００１９】また、被加工材Ｗの中心軸と一致する軸９
３の中心軸と送りネジ５４の軸線上に上下方向の揺動中
心となる軸１２０を設け、この軸１２０の一端に被加工
材Ｗに対してテンションを付与してないときの位置情報
を基準としてテンションを付与したときに上下方向（Ｙ
方向）に傾く振角を検出する上下振角検出センサ１０１
を設ける。上下振角検出センサ１０１自体はブラケット
１１１によりセンサ取り付け部材１１０の側面に取り付
けられる。この上下振角検出センサ１０２は可変抵抗を
用いており、揺動中心１００を中心として上下装置５が
上下方向に動くとＹ方向に揺動し、上下の振角α（図６
参照）を検出するものである。

【００２０】テンション制御における概略をブロック図
を基に説明すると、図８に示すように、ロードセル８か
ら把持部材３２にかかるテンションの大きさをテンショ
ン検出センサ８０により検出し、その検出された出力は
アンプ８１により増幅され、テンション力現在値に変換
される。演算装置８２においては操作装置８５（ＮＣ制
御装置７の入力装置）からの操作信号に基づき制御装置
８６より出力されるテンション設定値と比較し、また上
下振角センサ１０１と左右振角センサ１０２の出力によ
り上下振角α（被加工材にテンションを付与しない位置
を基準としてテンション付与時に把持部材３２が上下方
向に傾くときになす角度）と左右振角β（被加工材にテ
ンションを付与しない位置を基準としてテンション付与
時に把持部材３２が左右方向に傾くときになす角度）に
より制御装置８６から出力されるトルク指令を補正し、
モータ用ドライブ装置８３において位置決めコントロー
ラ８４からの位置指令を考慮して回転指令を上下用サー
ボモータ５１に出力する構成となっている。

【００２１】捩じり付与装置９は、被加工材Ｗの他端を
把持している把持部材３２に回転を付与して、被加工材
Ｗに捩じり（Ｘ方向を中心とした回転）を付与するもの
で、垂直に配設された捩じり用サーボモータ９１の回転
が減速機９２に連絡され、減速されると共に回転方向を
変更して、把持部材３２に一体的に固着された軸９３を
回転しうる構成となっている。捩じり用サーボモータ９
１には、エンコーダ９４が直列且つ同軸上に配設されて
いる。

【００２２】ＮＣ制御装置７は、操作装置８５、例えば
キーボードやスイッチにより予め各サーボモータの位置
データをメモリに記憶させ、この記憶したデータに基づ
き各々のサーボモータを制御するものである。

【００２３】次に、ベンダー加工装置の作動について説
明する。

【００２４】被加工材Ｗをベンダー加工する場合、最初
にラフティーチング（初期位置の記憶）、つまり、スイ
ッチ等を操作してサーボモータを動かし初期位置の記憶
を行う。次に、制御装置８６により自動で記憶された位
置に動きトルク曲げを行うものである。

【００２５】トルク制御について説明すると、ベンダー
加工装置は、把持部材３１、３２にワークとして被加工
材Ｗを把持させ、起動させるとＮＣ制御装置７が起動し
て上下用サーボモータ５１がＹ方向に動くと同時に、テ
ーブル用サーボモータ４１とテンション力制御用サーボ
モータ６１が動作し、被加工材ＷがＺ方向及びＸ方向に
引っ張られることにより３次元的に曲げ加工が行われ
る。

【００２６】この場合、被加工材Ｗに実際かかるテンシ
ョンをロードセル８、つまり、テンション検出センサ８
０により検出して、検出したテンション力の値（現在
値）と予め記憶されたテンション力の値とを比較する。
ここでは、各サーボモータ４１，５１，６１を動かすた
めのトルク指令と位置指令とを比較して、その差に基づ
く回転指令を各々のサーボモータ４１，５１，６１に出
力する。サーボモータ４１、６１の回転位置をエンコー
ダ４３により検出してＮＣ制御装置７の内部に存在する
位置決めコントローラ８４にフィードバックしながら、
型２に被加工材を巻き付けベンダー加工をする。この場
合、サーボモータ５１によりＹ方向に把持部材３２を支
える可動部１０４を動かすと同時にサーボモータ６１の
回転によりＸ方向にテンションをかけながら加工を行う
ものである。この動作中に、各サーボモータ４１，５
１，６１の位置データをエンコーダ４３，５５，６４を
介して、ＮＣ制御装置７内のメモリに書き込む。

【００２７】次に、本発明のトルク制御におけるトルク
補正について図９のフローチャートを参照して説明す
る。

【００２８】ステップ１０１ではテンション検出センサ
８０によりテンション力の検出を行い、ステップ１０２
ではテンション付与時の上下振角検出センサ１０１より
上下の振角α及び左右振角検出センサ１０２より左右の
振角βを検出する。次のステップ１０３では予め記憶さ
れた被加工材Ｗに対してのテンション設定値とテンショ
ン検出センサ８０により検出した値との比較を、トルク
指令値カウンタを行いて行う。ここで、メモリに予め記
憶された設定値の方がテンション検出センサ８０による
検出値（現在値）よりも大きいか否かが判定され、設定
値の方が大きい場合にはステップ１０４を行い、ステッ
プ１０４ではまだ加えるトルクが小さいことからトルク
指令値の加算を行い、トルク指令値カウンタを加算して
いく。一方、現在値の方が小さい場合にはステップ１０
５を行うが、ここでは設定値が現在値よりも小さいか否
かが判定される。設定値の方が現在値よりも小さい場合
にはステップ１０６でトルクをかけすぎているためにト
ルク指令値の減算を行うが、現在値よりも大きい場合、
つまり、設定値と現在値とが等しく（トルクが等しく）
なった場合にはステップ１０７を行う。この状態では、
例えば把持部材３２が傾いていてもメモリに記憶された
テンション力がかかっているものとみなされてしまうた
め、その傾きにより補正する必要が生じる。そこで、把
持部材３２のテンション付与時の振角により以下に示さ
れるテンション補正を行う。

【００２９】ステップ１０７ではトルク指令値、つま
り、現在のトルク指令値カウンタの値から仮のトルク指
令値の算出を行う。この仮トルク指令値はトルク指令値
に対して上下振角検出センサ１０１により検出した角度
αをテンション制御装置６によりテンションがかかるＸ
方向に換算した値、つまり、ｃｏｓαを乗算した値によ
り求めることができ、次のステップ１０８ではステップ
１０７で求めた仮トルク指令値に対して左右振角検出セ
ンサ１０２により検出した角度βをテンション制御装置
６によりテンションがかかるＸ方向に換算した値、つま
り、ｃｏｓβを乗算した値により実トルク指令値を算出
するものである。このようにして求められた実トルク指
令値によりモード動作を行い。ステップ１１０でテンシ
ョン制御装置６によりＸ方向に被加工材Ｗに対してテン
ションをかけ、ステップ１１１では位置制御モードに移
ったか否かが判定される。この位置制御モードは制御装
置８６により予め記憶されるものであり時系列で位置制
御モードとなるようになっている。この場合、位置制御
モードになるまでステップ１０１からステップ１１１を
繰り返し、位置制御モードとなったらトルク制御を終了
とする。

【００３０】このように、３次元での加工を行う際での
テンション付与時には被加工材Ｗの剛性により把持部材
３２には振角α，βが生じるため、テンションをかける
方向と、実際テンションが被加工材に加わる方向が異な
る場合において上下及び左右方向の振角を検出して一方
向を基準としてテンションを補正することで、加工精度
のばらつきを抑えることができるので製品精度が向上す
る。このため、ベンダー加工を行うスピードを早めるこ
とも可能となり、生産性の向上を図ることもできる。

【００３１】尚、テンション付与時の振角の検出方向及
び検出センサの数等は上記に示したものに限定されず、
振角検出センサは、可変抵抗型のセンサ以外のものでも
振角を検出しうるものであればよい。

【００３２】

【効果】本発明によれば、テンション付与前の位置を基
準としてテンション付与時に把持部材が一方向に傾斜す
る角度を検出する上下振角検出センサと、一方向とは異
なる方向に傾斜する角度を検出する左右振角検出センサ
とを設け、上下振角検出センサの検出値と左右振角検出
センサの検出値により被加工材に加えるテンションを補
正することにより、テンション付与前の把持部材の位置
を基準としてテンション付与時の把持部材の振角を二次
元的にとらえ被加工材にかかるテンションを一方向の成
分に換算して、上下振角検出センサの検出値と左右振角
検出センサの検出値により補正することで、把持部材が
テンション付与時に傾いても被加工材に加えるテンショ
ンを補正して正確なテンションを付与し得るので、被加
工材の製品精度ばらつきを防止できる。このため、ベン
ダー加工のスピードを早めることも可能となり、生産性
の向上を図ることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示すベンダー加工装置
の概略図である。

【図２】 本発明の一実施形態を示すベンダー加工装置
の正面図である。

【図３】 図２の上視図である。

【図４】 図１の可動部を示した図である。

【図５】 図４のＡ−Ａ断面図である。

【図６】 テンション付与時の上下方向の振角αを示す
概略図である。

【図７】 テンション付与時の左右方向の振角βを示す
概略図である。

【図８】 本発明の一実施形態を示すベンダー加工装置
のブロック図である。

【図９】 本発明の一実施形態を示すトルク制御のフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１ 回転テーブル ２ 型 ３ 把持装置 ４ テーブル回転駆動装置 ５ 上下装置 ６ テンション制御装置 ７ ＮＣ制御装置 １１ 回転軸 １００ 揺動中心 １０１ 上下振角検出センサ（第１振角検出手段） １０２ 左右振角検出センサ（第２振角検出手段） １０４ 可動部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 奥 泉 大 輔 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加工材を把持する把持部材と、該把持
   部材の位置を変化させながら前記被加工材にテンション
   を付与するテンション付与手段と、該テンション付与手
   段を制御する制御手段とを有するベンダー加工装置にお
   いて、テンション付与前の位置を基準としてテンション
   付与時に前記把持部材が一方向に傾斜する角度を検出す
   る第１振角検出手段、及び前記一方向とは異なる方向に
   傾斜する角度を検出する第２振角検出手段とを設け、前
   記制御手段に前記第１振角検出手段の検出値と前記第２
   振角検出手段の検出値により前記被加工材に加えるテン
   ションを補正するテンション補正手段とを備えたことを
   特徴とするベンダー加工装置。