JPH1058044A - 曲げ加工方法および曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 曲げ加工時におけるワークの伸び量がばらつ
くことによるそのワークの曲げ半径の変化と、これに伴
う曲げ加工品の寸法精度の変化を抑制し、極めて寸法精
度の高い曲げ加工を実現できるようにする。 【構成】 ワークの曲げ加工中の曲げ荷重を検出する歪
ゲージ１２からの荷重データと、ワークの曲げ加工中の
上型と下型との相対位置を検出するリニアスケール１３
からの位置データとによりワークに固有の特性値データ
（例えば加工硬化指数としてのｎ値に相当する値）を演
算するとともに、この演算される特性値データに基づき
バックストップ装置により設定される曲げ位置の補正値
を演算する演算手段１０を備える構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、上型と下型とによ
り板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う曲げ加工方法
および曲げ加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プレスブレーキなどの曲げ加工機を用い
て板状のワークの曲げ加工を行う際には、ワークのどの
位置に金型を当接させるかを設定することが必要とな
る。このため、この種の曲げ加工機においては、金型の
当接位置を設定するための曲げ位置設定装置（「バック
ストップ」もしくは「バックゲージ」等と称される。）
が機械本体の奥行き方向に移動可能に設けられており、
曲げ加工に際しては、この曲げ位置設定装置を所定位置
に固定して加工すべきワークの端部をその曲げ位置設定
装置に突き当てた状態で上型もしくは下型の移動操作が
なされる。

【０００３】また、このような曲げ位置設定装置として
は、上下方向もしくは左右方向に移動可能に構成された
もの、ＮＣ装置によって自動的にその曲げ位置設定装置
の位置を制御するようにしたもの（特開平２−５９１２
０号公報）などが知られている。ここで、この特開平２
−５９１２０号公報においては、前段で折り曲げられた
面までの距離を測定してその距離信号に基づいて折り曲
げ角度を算出し、この角度に基づいてバックゲージの位
置を制御するようにしたプレスブレーキ装置が提案され
ている。

【０００４】ところで、板状のワークの曲げ加工を行う
と、曲げ加工後の製品は所要の曲げ半径を有しているた
めに、図９に示されているように、曲げ加工後のワーク
の幅方向の長さＡ＋Ｂは一般に「伸び量」を含むことと
なって初期の板幅Ｌよりも大きくなる、すなわち次式が
成立することとなる。Ａ＋Ｂ≧Ｌ所望の寸法の製品を得
るには前述の曲げ位置設定装置の位置を適正に設定する
ことが必要とされるが、前記伸び量は、ワークの材質に
よって大きく変化するために、その正確な値を求めるこ
とは極めて困難である。したがって、従来は、試し曲げ
を行うことによりオペレータの勘に頼って曲げ位置設定
装置の補正を行っているのが実情である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにオペレータの勘に頼る方法では、満足できる寸法精
度を有する曲げ加工を行うことはできない。また、ＮＣ
装置に、材質もしくは曲げ条件毎の伸び量をデータとし
て保有してその保有データに基づいて曲げ位置設定装置
の移動量を制御することも考えられるが、この伸び量
は、同じ材質でもロット間で微妙に変化するために、こ
のような制御によってもどうしても寸法精度にばらつき
が生じてしまう。

【０００６】また、先行技術として挙げた前記公報に記
載のものは、前段の折り曲げ角度のばらつきに応じて後
段の曲げ線位置を補正することを主眼とするものであっ
て、前述のような問題点を解消するための手段とはなり
得ない。

【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、曲げ加工時におけるワークの伸び量がばら
つくことによるそのワークの曲げ半径の変化と、これに
伴う曲げ加工品の寸法精度の変化を抑制することがで
き、極めて寸法精度の高い曲げ加工を実現することので
きる曲げ加工方法および曲げ加工装置を提供することを
目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
は、曲げ加工されたワークの先端半径が、例えば加工硬
化指数もしくは降伏比のようなワーク毎に固有の特性値
に高い相関があるという知見に基づき、この特性値を検
知することで寸法精度のばらつきを補正することを可能
にしたものである。要するに、本発明における曲げ加工
方法は、上型と下型とにより板状のワークを挟圧して曲
げ加工を行う曲げ加工方法において、ワークの曲げ加工
中に検出される曲げ荷重データと、この曲げ加工中に検
出される上型と下型との相対位置データとに基づいてワ
ークに固有の特性値データを求めるとともに、この求め
られた特性値データに基づきワークの曲げ位置の補正値
を求めることを特徴とするものである。

【０００９】本発明において、ワークに固有の特性値デ
ータは、曲げ加工時に得られる荷重−変位曲線を指数近
似式で近似したときのその指数の値であるのが好まし
い。

【００１０】次に、前記曲げ加工方法を具体的に実現す
るための本発明による曲げ加工装置は、上型と下型とに
より板状のワークを挟圧して曲げ加工を行う曲げ加工装
置において、（ａ）ワークの端部を当接させることによ
りそのワークの曲げ位置を設定する曲げ位置設定手段、
（ｂ）ワークの曲げ加工中の曲げ荷重を検出する荷重検
出手段、（ｃ）ワークの曲げ加工中の上型と下型との相
対位置を検出する位置検出手段および（ｄ）前記荷重検
出手段により検出される荷重データと前記位置検出手段
により検出される位置データとよりワークに固有の特性
値データを演算するとともに、この演算される特性値デ
ータに基づき前記曲げ位置設定手段により設定される曲
げ位置の補正値を演算する演算手段を備えることを特徴
とするものである。

【００１１】本発明においては、ワークの曲げ加工中に
荷重検出手段により曲げ荷重が検出されるとともに、位
置検出手段により上型と下型との相対位置が検出され、
これら検出された荷重データと位置データとよりワーク
に固有の特性値データ（例；加工硬化指数もしくは降伏
比に相当する値）が演算され、この演算される特性値デ
ータに基づき曲げ位置設定手段により設定される曲げ位
置の補正値が演算される。このように、ワークの曲げ半
径と高い相関関係にあるワークに固有の特性値データに
基づいて曲げ位置の補正値が演算されるので、材質のば
らつきもしくは同じ材質でもロット間のばらつきに依る
ことなく、寸法精度の高い曲げ加工を実現することが可
能となる。

【００１２】本発明においては、さらに、前記演算手段
により演算される補正値に基づき前記曲げ位置設定手段
を移動させる制御手段を備えるものとすることができ
る。このような制御手段を備えるものでは、この演算手
段により演算される補正値に基づいて自動的に曲げ位置
設定手段が適正位置まで移動されるので、オペレータの
手動操作に依らずに曲げ位置設定手段の自動制御が可能
である。

【００１３】本発明においては、さらに、曲げ条件毎の
ワークの伸び量に係るデータを記憶する記憶手段を備え
るものとし、前記演算手段は、ワークの最初の曲げに際
してその記憶手段に記憶されているデータに基づき前記
曲げ位置設定手段により設定される曲げ位置を演算する
ものとするのが好ましい。このようにすれば、ワークの
最初の曲げにおいても、記憶されているデータに基づい
て曲げ位置を演算することができ、またその演算された
曲げ位置のデータに基づいて曲げ位置設定手段を移動さ
せることができる。

【００１４】前記荷重検出手段は、当該曲げ加工装置の
フレームに取り付けられる歪ゲージの出力から曲げ荷重
を検出するものであり得る。また、油圧駆動の曲げ加工
装置では、当該曲げ加工装置を駆動する油圧を検出する
ことにより曲げ荷重を検出するものとすることができ、
モータ駆動の曲げ加工装置では、当該曲げ加工装置を駆
動するモータのトルクを検出することにより曲げ荷重を
検出するものとすることができる。

【００１５】また、ワークに固有の特性値データは、曲
げ加工時に得られる荷重−変位曲線を指数近似式で近似
したときのその指数の値であり得る。この他に、引張強
さもしくは降伏比に相当する値を求めたものであっても
良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明による曲げ加工方法
および曲げ加工装置の具体的な実施の形態について、図
面を参照しつつ説明する。

【００１７】図１は、本発明の一実施例に係る曲げ加工
装置におけるバックストップ装置の平面図であり、図２
は同バックストップ装置の側面図である。

【００１８】本実施例の曲げ加工装置（プレスブレー
キ）においては、横方向（図１で上下方向）に延設され
る固定テーブル１上にダイベース２が固着され、このダ
イベース２上に下型（図示せず）が固定され、この下型
に対向してその下型に対し近接離隔するように昇降駆動
される上型（図示せず）が配設されている。そして、固
定テーブル１の後方には、曲げ加工すべきワークの端部
を当接させて位置決めするためのバックストップ装置
（曲げ位置設定装置）３が設けられている。

【００１９】このバックストップ装置３は、基台４と、
この基台４に対して上昇端（図２のＰ位置）と下降端
（図２のＱ位置）との間で昇降自在に設けられるワーク
突き当て部５とを備えるものとされ、この基台４が、後
端部に配されるサーボモータ６によりボールスクリュウ
７が回転されることによって左右のリニアガイド８，８
に沿って前進端（図２のＱ位置）と後退端（図２のＲ位
置）との間で前後進可能とされている。

【００２０】図３に示されているように、バックストッ
プ装置３を前後進させるためのサーボモータ６は、ＮＣ
装置９からの出力信号によって制御される。このＮＣ装
置９は、ワークの曲げ条件（材質，板厚，曲げ形状，金
型形状，機械情報等）に応じてバックストップ装置３の
前後進位置を演算する演算手段１０を有するとともに、
前記曲げ条件並びにそれら曲げ条件毎のワークの伸び量
に係るデータおよびその伸び量の補正データ，言い換え
ればバックストップ装置３の位置補正データを記憶する
記憶手段１１を有している。ここで、この位置補正デー
タは、図４に示されているように、相当ｎ値（詳細は後
述する）と曲げ角度とに対応したテーブル値の形で記憶
手段１１に記憶されている。

【００２１】また、本実施例の曲げ加工装置において
は、図示されない本体フレームに歪ゲージ１２が貼付さ
れ、この歪ゲージ１２からの出力信号に基づいてワーク
の曲げ加工中における曲げ荷重が検出されるようになっ
ている。さらに、上型を保持して昇降駆動されるラムに
はリニアスケール１３が付設され、このリニアスケール
１３によってワークの曲げ加工中における上型の移動
量，言い換えれば上型と下型との相対位置が検出される
ようになっている。これら歪ゲージ１２から得られる荷
重データと、リニアスケール１３から得られる位置デー
タとは前記演算手段１０に入力される。

【００２２】演算手段１０においては、これら入力デー
タに基づいて曲げ加工中における荷重と変位との関係
（荷重−変位曲線）が求められ、この関係から後述の相
当ｎ値が演算される。

【００２３】ところで、板状のワークを曲げ加工する際
に生じるそのワークの「伸び量」のばらつきは、曲げ半
径のばらつきに対応するものである。すなわち、曲げ半
径が小さければ伸び量が小さくなって図９のＡ＋ＢはＬ
に近い値となり、逆に曲げ半径が大きければ伸び量が大
きくなってＡ＋ＢはＬに対して大きな値となる。一方、
図５に示されているように、曲げ半径はワークの材料特
性値、特に加工硬化指数（通常、ｎ値と呼ばれている）
と高い相関にある。このことから、ｎ値が大きい材料、
言い換えれば加工硬化し易い材料の場合、加工硬化の度
合いが大きいために、変形領域が順次広がっていき、そ
の結果として曲げ半径が大きくなることが理解できる。

【００２４】また、このｎ値は、一軸引張試験において
得られる応力−歪曲線の塑性変形領域を曲線σ＝Ｅεⁿ
（σ；応力，ε；歪，Ｅ；縦弾性係数）で近似したとき
の指数ｎとして得られるが、曲げ加工において得られる
荷重−変位曲線（図６参照）は、この一軸引張試験にお
ける応力−歪曲線と定性的には良く似た形をなすもので
ある。本出願人において行った曲げ試験において、得ら
れた荷重−変位曲線をＦ＝ｋ・ｄ^m （Ｆ；荷重，ｄ；変
位）で近似し、この近似式の指数ｍを相当ｎ値として実
際のｎ値と比較すると、図７に示されるように非常に高
い相関のあることが確認された。

【００２５】このようなことから、曲げ工程中の荷重−
変位曲線を検知することにより材料のｎ値を知ることが
でき、この結果曲げ半径を検出することが可能となる。
そして、この得られた曲げ半径に基づいてバックストッ
プ装置３の位置を制御することで、材料のばらつきに依
らずに高い寸法精度の曲げ加工を実現することが可能と
なる。

【００２６】次に、前述のような知見に基づくバックス
トップ装置３の制御フローを図８に示されるフローチャ
ートにしたがって順次説明する。

【００２７】Ｓ１：予め入力されて記憶手段１１に記憶
されているワークの曲げ条件（材質，板厚，曲げ形状，
金型形状，機械情報等）を読み込む。 Ｓ２〜Ｓ５：補正の有無を判断して補正指示がなされて
いるときに、初回の曲げ加工である場合には、デフォル
ト（ＮＣ装置が有している初期値）のバックストップ位
置を演算し、一方初回の曲げ加工でない場合には、前回
演算されたバックストップ位置を呼び出す。

【００２８】Ｓ６〜Ｓ１０：前のステップで演算された
バックストップ位置もしくは呼び出されたバックストッ
プ位置にバックストップ装置３を位置決めするようにサ
ーボモータ６を制御する。この後、オペレータに加工準
備完了通知、具体的には次回の加工準備が整ったことの
ブザーもしくは画面表示などによる通知がなされ、オペ
レータの操作によって上型が駆動されて曲げ加工が実施
される。この曲げ加工中において、歪ゲージ１２により
成形荷重がサンプリングされるとともに、リニアスケー
ル１３によって金型位置がサンプリングされ、これらサ
ンプリングデータ、すなわち荷重データおよび位置デー
タが記憶手段１１に記憶される。この後曲げ加工が終了
する。

【００２９】Ｓ１１：１回目の曲げ加工が終了すると、
演算手段１０は記憶された荷重データおよび位置データ
を呼び出し、これらデータからｎ値乃至相当ｎ値を演算
する。 Ｓ１２〜Ｓ１３：演算手段１０は、算出された相当ｎ値
からバックストップ装置３の位置補正データ（図４）を
参照してそのバックストップ装置３の位置補正量を演算
し、生産終了でないときにはステップＳ２へ戻って前述
の各処理を繰り返す。また、生産終了であればフローを
終了する。

【００３０】なお、演算手段１０により位置補正量が演
算されると、この演算手段１０からの出力信号によりサ
ーボモータ６が制御されてバックストップ装置３の位置
が制御される（ステップＳ５，Ｓ６）。

【００３１】このフローで示される処理は、毎回の曲げ
工程毎に行われても良いが、材料ロットが変更される時
等といった任意の工程でオペレータが補正操作を指示す
ることもできる。

【００３２】本実施例においては、バックストップ装置
３の位置補正量が演算された後に、この演算値に基づい
てサーボモータ６を制御するものとしたが、演算された
位置補正量をパネル等に表示するようにし、この表示内
容を見てオペレータが手動操作によりバックストップ装
置３を移動させるようにしても良い。

【００３３】本実施例においては、曲げ荷重を検出する
荷重検出手段として、フレームに取り付けられる歪ゲー
ジを用いるものを説明したが、この荷重検出手段として
は、他に、油圧駆動式の曲げ加工装置では、当該曲げ加
工装置を駆動する油圧を検出することによる方法、もし
くはモータ駆動式の曲げ加工装置では、当該曲げ加工装
置を駆動するモータのトルクを検出することによる方法
を用いることができる。

【００３４】また、上型の移動量（もしくは位置）を検
出する位置検出手段としては、前述のリニアスケールの
ほかにエンコーダ等を用いることができる。

【００３５】本実施例においては、ワークに固有の特性
値データとしてｎ値（加工硬化指数）に相関のある相当
ｎ値を用いたものを説明したが、このｎ値は引張強さ
（Ｔs）もしくは降伏比（Ｔs ／Ｙp ，Ｙp は降伏歪）
とも相関があるので、前述の荷重−変位曲線よりそれら
引張強さもしくは降伏比に相当するデータを抽出しても
同等の効果を得ることができる。

【００３６】本実施例では、下型（ダイ）を固定式のも
のとして上型（パンチ）を駆動させる所謂オーバードラ
イブタイプのプレスブレーキに適用したものを説明した
が、本発明は、上型を固定式にして下型を駆動させる所
謂アンダードライブタイプのプレスブレーキに対して適
用できるのは言うまでもない。

【００３７】本実施例では、バックストップ装置３の位
置補正量を求め、この補正量に基づきサーボモータ６を
制御するものとしたが、補正量を指数化したもの、もし
くはバックストップ装置の絶対位置を演算値としてサー
ボモータを制御するようにしても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係る曲げ加工装置
におけるバックストップ装置の平面図である。

【図２】図２は、本実施例のバックストップ装置の側面
図である。

【図３】図３は、サーボモータの制御システムを示すブ
ロック図である。

【図４】図４は、バックストップ装置の位置補正データ
の一例を示す図である。

【図５】図５は、ｎ値と曲げ半径（ｒ）との相関を示す
グラフである。

【図６】図６は、曲げ工程で得られる荷重−変位曲線を
示すグラフである。

【図７】図７は、ｎ値と相当ｎ値との相関を示すグラフ
である。

【図８】図８は、バックストップ装置の制御フローを示
すフローチャートである。

【図９】図９は、曲げ半径と脚長との関係を説明する図
である。

【符号の説明】

３ バックストップ装置（曲げ位置設定装置） ５ ワーク突き当て部 ６ サーボモータ ７ ボールスクリュウ ８ リニアガイド ９ ＮＣ装置 １０ 演算手段 １１ 記憶手段 １２ 歪ゲージ １３ リニアスケール

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上型と下型とにより板状のワークを挟圧
   して曲げ加工を行う曲げ加工方法において、 ワークの曲げ加工中に検出される曲げ荷重データと、こ
   の曲げ加工中に検出される上型と下型との相対位置デー
   タとに基づいてワークに固有の特性値データを求めると
   ともに、この求められた特性値データに基づきワークの
   曲げ位置の補正値を求めることを特徴とする曲げ加工方
   法。
2. 【請求項２】 ワークに固有の特性値データが、曲げ加
   工時に得られる荷重−変位曲線を指数近似式で近似した
   ときのその指数の値である請求項１に記載の曲げ加工方
   法。
3. 【請求項３】 上型と下型とにより板状のワークを挟圧
   して曲げ加工を行う曲げ加工装置において、（ａ）ワー
   クの端部を当接させることによりそのワークの曲げ位置
   を設定する曲げ位置設定手段、（ｂ）ワークの曲げ加工
   中の曲げ荷重を検出する荷重検出手段、（ｃ）ワークの
   曲げ加工中の上型と下型との相対位置を検出する位置検
   出手段および（ｄ）前記荷重検出手段により検出される
   荷重データと前記位置検出手段により検出される位置デ
   ータとよりワークに固有の特性値データを演算するとと
   もに、この演算される特性値データに基づき前記曲げ位
   置設定手段により設定される曲げ位置の補正値を演算す
   る演算手段を備えることを特徴とする曲げ加工装置。
4. 【請求項４】 さらに、前記演算手段により演算される
   補正値に基づき前記曲げ位置設定手段を移動させる制御
   手段を備える請求項３に記載の曲げ加工装置。
5. 【請求項５】 さらに、曲げ条件毎のワークの伸び量に
   係るデータを記憶する記憶手段を備え、前記演算手段
   は、ワークの最初の曲げに際してその記憶手段に記憶さ
   れているデータに基づき前記曲げ位置設定手段により設
   定される曲げ位置を演算するものである請求項３または
   ４に記載の曲げ加工装置。
6. 【請求項６】 前記荷重検出手段は、当該曲げ加工装置
   のフレームに取り付けられる歪ゲージの出力から曲げ荷
   重を検出するものである請求項３乃至５のうちのいずれ
   かに記載の曲げ加工装置。
7. 【請求項７】 前記荷重検出手段は、当該曲げ加工装置
   を駆動する油圧を検出することにより曲げ荷重を検出す
   るものである請求項３乃至５のうちのいずれかに記載の
   曲げ加工装置。
8. 【請求項８】 前記荷重検出手段は、当該曲げ加工装置
   を駆動するモータのトルクを検出することにより曲げ荷
   重を検出するものである請求項３乃至５のうちのいずれ
   かに記載の曲げ加工装置。
9. 【請求項９】 ワークに固有の特性値データが、曲げ加
   工時に得られる荷重−変位曲線を指数近似式で近似した
   ときのその指数の値である請求項３乃至８のうちのいず
   れかに記載の曲げ加工装置。