JPH10109115A - 折曲げ機の制御装置 - Google Patents

折曲げ機の制御装置

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JPH10109115A
JPH10109115A JP26271196A JP26271196A JPH10109115A JP H10109115 A JPH10109115 A JP H10109115A JP 26271196 A JP26271196 A JP 26271196A JP 26271196 A JP26271196 A JP 26271196A JP H10109115 A JPH10109115 A JP H10109115A
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bending
die
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 曲げによる機械変形形状に合わせてラムを変
形させることができ、それによってワークの全長にわた
って中開きのない均一で、かつ精度の高い曲げ角度を得
る。 【解決手段】 3軸以上の駆動軸を有するラム2にパン
チ5を支持し、このラム2に対向配置されて両端部が固
定されるテーブル1にダイ4を支持するプレスブレーキ
において、入力される曲げ加工データに基づいて各駆動
軸位置におけるラム2およびテーブル1の変形量を演算
し、この演算される変形量に基づいて各駆動軸位置にお
けるパンチ5とダイ4との最接近距離を演算し、この演
算結果に基づいてラム2をラム駆動装置10a〜10d
により駆動する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、折曲げ機の制御装
置に関し、より詳しくは3軸以上の駆動軸を有するラム
に支持される駆動金型(パンチ)と、このラムに対向配
置されて両端部が固定されるテーブルに支持される固定
金型(ダイ)との協働によって板状のワークを折り曲げ
る折曲げ機の制御装置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9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5
2の下端部には上型(パンチ)57が、固定テーブル5
3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
を用いてワークの曲げ加工を行う際に、ワークが機械の
中心線Cに対して左右いずれかの方向に偏って位置決め
されたときには、この偏った側のサイドフレームが他方
のサイドフレームより大きく変形するために曲げ加工後
のワークの曲げ角度が各端部において一致しなくなると
いう問題点があった。このような問題点に対処したもの
として、特開平7−39939号公報に開示されている
ものがある。この公報に記載の技術によれば、目標とす
る曲げ角度に対応する軸毎の動作量だけ左右一対の駆動
機構によりラムを2軸駆動した後に、被加工物の両端部
の曲げ角度を計測し、これら実測される曲げ角度と目標
曲げ角度との誤差に応じて軸毎の動作量を修正するよう
に構成されている。
【0004】また、例えば特公平8−32341号公報
に開示されているように、ラムを左右各1軸ずつの駆動
軸により駆動するプレスブレーキにおいて、ワークの曲
げ加工に伴うプレスブレーキの機械的変形を加味したク
ラウニング調整を行うようにしたものも提案されてい
る。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
7−39939号公報に記載のものでは、被加工物の両
端の曲げ角度差の補正については傾き量を調整すること
により行うことが可能であるが、中開きがあってクラウ
ニングの調整が必要になった場合には、そのクラウニン
グ調整によって傾き量を見直すことが必要であることか
ら、ワーク全長にわたって高精度の曲げ角度を得るのが
極めて困難であるという問題点がある。
【0006】一方、特公平8−32341号公報に記載
のものでは、機械中心とワークの中心とが等しい中央で
の曲げに適用した場合には精度の高い曲げ加工を実現す
ることができるが、機械中心とワークの中心とがずれて
いる偏心曲げにおいてはクラウニング量および左右の傾
き量を調整しなければ精度の良い曲げ角度を得ることが
できないという問題点がある。
【0007】さらに、これら従来例のものはいずれも、
左右各1軸ずつ計2軸のラム駆動軸を有するプレスブレ
ーキに適用されるものであるために、演算により求めら
れたテーブルの変形形状に適合するように適正なラムの
変形を与えることが困難であるという問題点もある。
【0008】本発明は、前述のような問題点を解消する
ことを目的として、曲げによる機械変形形状に合わせて
ラムを変形させることができ、それによってワークの全
長にわたって中開きのない均一で、かつ精度の高い曲げ
角度を得ることのできる折曲げ機の制御装置を提供する
ことにある。
【0009】
【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、本発明による折曲げ機の制
御装置は、3軸以上の駆動軸を有するラムに支持される
駆動金型と、このラムに対向配置されて両端部が固定さ
れるテーブルに支持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折曲げ機の制御装置であって、
(a)入力される曲げ加工データに基づいて各駆動軸位
置における前記ラムおよびテーブルの変形量を演算する
金型変形量演算手段、(b)この金型変形量演算手段に
より演算される変形量に基づいて前記各駆動軸位置にお
ける前記駆動金型と固定金型との最接近距離を演算する
最接近距離演算手段および(c)この最接近距離演算手
段の演算結果に基づいて前記ラムを各駆動軸毎に駆動す
るラム駆動手段を備えることを特徴とするものである。
【0010】本発明においては、変形量演算手段によ
り、入力される曲げ加工データに基づいて曲げ加工時の
荷重に伴う各駆動軸位置における前記ラムおよびテーブ
ルの変形量が演算され、次いでその演算される変形量に
基づき、最接近距離演算手段により、各駆動軸位置にお
ける前記駆動金型と固定金型との最接近距離が演算さ
れ、更にその演算結果に基づいて、ラム駆動手段によ
り、駆動金型を支持するラムが各駆動軸毎に制御され
る。こうして、各駆動軸位置毎の駆動金型と固定金型と
の最接近距離を制御しながら曲げ加工が行われるので、
折曲げ機の機械中央での曲げにおいて、駆動金型を支持
するラムおよび固定金型を支持するテーブルの変形によ
るクラウニング調整と、そのクラウニング調整もしくは
曲げ負荷による各部材の撓みによる最接近距離のオフセ
ット調整などを曲げ加工データに基づいて自動的に行う
ことができるほか、偏心曲げにおいても、調整量を実際
のラム,テーブルの変形形状に沿った調整量とすること
ができ、ワーク全長にわたって精度の良い曲げ角度を得
ることが可能となる。
【0011】本発明においては、さらに、各駆動軸位置
におけるラムの現在位置を検出する位置検出手段が設け
られ、前記ラム駆動手段は、この位置検出手段により検
出されるラムの現在位置が目標位置に一致するようにそ
のラムを制御するものであるのが好ましい。この場合、
前記位置検出手段は、負荷変化によるサイドフレームの
撓みの影響を受けないように設けられる補正ブラケット
に支持されているのが良い。こうすることで、曲げ加工
されているワークの撓みの調整量を容易かつ正確に得る
ことができ、曲げ角度の精度をより向上させることがで
きる。
【0012】さらに、前記曲げ加工データを入力すると
ともに、演算結果を含む各種データを表示する入出力手
段が設けられるのが良い。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、本発明による折曲げ機の制
御装置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。
【0014】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。
【0015】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。
【0016】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,1
0d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が折り曲げられるようにな
っている。
【0017】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〜11
dの回転駆動力を上下方向の移動力に変換してワークに
対する加圧力を発生するように構成されている。
【0018】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1
9a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16a〜16dがフィードバック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〜14
d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〜18
d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。
【0019】前述のラム駆動装置10a〜10dを制御
するためのNC装置19aおよび機械制御装置(シーケ
ンサ)19b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21,各種データを表示する
表示器22および各種スイッチ類23を含む操作盤24
は、支持フレーム9に旋回自在なアーム25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26が設けられてい
る。
【0020】このような構成からなるプレスブレーキに
おいては、操作盤24より入力される曲げ加工データに
基づき、ワークの曲げ角度が目標曲げ角度になるように
パンチ5とダイ4との最接近距離が各駆動軸位置毎に演
算され、この演算結果に基づいてラム2の目標下限位置
が演算され、その目標位置になるようにサーボモータ1
1a〜11dによって各軸が同時に接近,離反され、目
標位置になったか否かが各軸におけるラム位置のフィー
ドバック信号で各軸毎に監視,制御される。次に、この
ような制御を実現するための演算処理の具体的内容につ
いて詳述する。
【0021】まず、図4を参照しつつ、一般にV曲げ
(エアーベンド)と称される板状のワークWの折曲げ加
工では、完成品の折曲げ角度(製品曲げ角度)WAは、
H,I,J点の位置関係で規定される。このうちH,J
点はダイ4とパンチ5とにより決まり、I点はワークW
の成形性および製品曲げ角度WAにより決まる。H,J
点を結ぶ線分(ダイ4の上端)とI点(パンチ5先端)
との距離を追い込み量PEとするとき、ワークWを目標
曲げ角度WAに均一に曲げようとすると、この追い込み
量PEが適切な値であり、かつワークWの長手方向のい
ずれの位置でも同一の値が得られるようにラム2の下限
位置を各軸位置毎に制御すれば良いことになる。ただ
し、長手方向において板厚WTのバラツキおよびダイ4
のV幅DVのバラツキ等はないものと仮定する。
【0022】この追い込み量PEの決定要因としては、
大きくは次のように成形性要因とプレスブレーキ本体の
機械的要因がある。 (1)成形性要因 ・金型条件 パンチ5とダイ4の各部寸法であり、パンチ先端半径P
R(図5参照),ダイV溝幅DV,ダイV溝角度DA,
ダイV溝肩半径DRなどがある。 ・材料条件 ワークWの特性であり、材質,板厚WT,n値などがあ
る。 ・成形荷重 パンチ先端がワークWにどの位食い込むか、機械本体が
どの位変形するかを決定する因子であり、製品曲げ角度
WA,金型条件,材料条件などから求まる。 ・その他 加圧保持時間,成形スピードなどがある。 (2)機械的要因 ・ラム,テーブルの負荷変位 ラム2およびテーブル1の圧縮変位,テーブル1のたわ
みなどがある。 ・その他 温度変化による下死点変化,熱変形などがある。
【0023】次に、図6に示されるフローチャートおよ
び図7に示される説明図を参照しつつ、各軸毎のラム位
置の目標値を演算するための演算手順を順次に説明す
る。 S1:操作盤24から曲げ加工データとして次のような
ワーク加工条件が入力される。すなわち、ワーク材質M
AT,板厚WT,製品曲げ角度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である。なお、
この曲げ加工データとしては、他の加工条件なども入力
されるが、ここでは割愛する。
【0024】S2〜S3:前述の成形性要因による追い
込み量PEを演算するために、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。成形中の曲げ角度FA
は、FA=WA−SBにて表されるので、曲げ形成のみ
の追い込み量PEI(図5参照)は次式で与えられる。 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)−D
R 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
【0025】S4〜S5: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7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、入出力手
段としての操作盤24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EU
T,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の負荷変位であり、その他
の要因による影響は無視するものとする。
【0026】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8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、 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) 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−L
A)2 )*K/(G*A) 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))*
K/(G*A)
【0027】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*LL
3 −C5*LL ただし、 ZZ=WBF/24*(LB−LA)3 −WBF/6*
(LB−LE)3 +WBF/6*(LL−LE)3 −R
A/6*LL3
【0028】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DLCO
R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。
【0029】S6:こうして、各軸の下死点目標値DP
Tiを計算する。図7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死点目標値を求め
ることができる。
【0030】このようにして下死点目標値が得られる
と、この目標値になるようにラム2の各軸を駆動するこ
とで、ラム2が変形して全長にわたって目標の曲げ角度
WAになるように曲げ加工が実行される。
【0031】本実施例のプレスブレーキによれば、プレ
スブレーキ本体の機械的変形を、中央曲げはもとより偏
心曲げにおいても、テーブル変形に合わせたクラウニン
グ形状が曲げ加工データを入力することにより自動的に
得られ、所望の製品曲げ角度に折り曲げることができ
る。
【0032】本実施例においては、ラム(可動部材)に
上金型を取り付け、テーブル(固定部材)に下金型を取
り付ける、いわゆるオーバードライブ式のプレスブレー
キについて説明したが、本発明は、ラム(可動部材)に
下金型を取り付け、テーブル(固定部材)に上金型を取
り付ける、いわゆるアンダードライブ式のプレスブレー
キに対しても適用できるのは言うまでもない。
【0033】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。
【0034】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、ダイとワークとパンチとの幾何学的関
係を概略的に示す図である。
【図5】図5は、エアベント加工時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6】図6は、各軸の下死点位置を設定するための手
順を示すフローチャートである。
【図7】図7は、各部の変形状態を説明する図である。
【図8】図8は、テーブルたわみの計算式を説明する図
である。
【図9】図9は、従来のプレスブレーキを示す図であ
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) 7,8 サイドフレーム 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 16a〜16d ブレーキ 17 補正ブラケット 18a〜18d エンコーダ 19a NC装置 19b 機械制御装置(シーケンサ) 21 キーボード 22 表示器 24 操作盤 26 フートスイッチ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 3軸以上の駆動軸を有するラムに支持さ
    れる駆動金型と、このラムに対向配置されて両端部が固
    定されるテーブルに支持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折曲げ機の制御装置であっ
    て、(a)入力される曲げ加工データに基づいて各駆動
    軸位置における前記ラムおよびテーブルの変形量を演算
    する金型変形量演算手段、(b)この金型変形量演算手
    段により演算される変形量に基づいて前記各駆動軸位置
    における前記駆動金型と固定金型との最接近距離を演算
    する最接近距離演算手段および(c)この最接近距離演
    算手段の演算結果に基づいて前記ラムを各駆動軸毎に駆
    動するラム駆動手段を備えることを特徴とする折曲げ機
    の制御装置。
  2. 【請求項2】 さらに、各駆動軸位置における前記ラム
    の現在位置を検出する位置検出手段が設けられ、前記ラ
    ム駆動手段は、この位置検出手段により検出される前記
    ラムの現在位置が目標位置に一致するようにそのラムを
    制御するものである請求項1に記載の折曲げ機の制御装
    置。
  3. 【請求項3】 前記位置検出手段は、負荷変化によるサ
    イドフレームの撓みの影響を受けないように設けられる
    補正ブラケットに支持されている請求項2に記載の折曲
    げ機の制御装置。
  4. 【請求項4】 さらに、前記曲げ加工データを入力する
    とともに、演算結果を含む各種データを表示する入出力
    手段が設けられる請求項1,2または3に記載の折曲げ
    機の制御装置。
JP26271196A 1996-10-03 1996-10-03 折曲げ機の制御装置 Expired - Fee Related JP3599495B2 (ja)

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