JPH1058045A - 曲げ加工方法および曲げ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料のロット間での材料特性値のばらつきに
よるスプリングバック角度の変化をも補正し、それによ
って極めて高い角度精度を有する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に検出される実曲げ角度
と、上型５の任意の追い込み位置でのワークＷの推定曲
げ角度との差分に基づき、予め記憶されている加工条件
におけるスプリングバックの挙動に関するデータの補正
値を求め、この補正値に基づいて上型５の最終追い込み
位置を求める構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動金型と固定金
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Ｖ曲げ加工を行う際には、ワークの塑
性変形に関わる挙動が材料の特性値によって変化し、こ
のためにたとえ同一材料であってもロット間でその特性
値のばらつきによって曲げ角度が大きく変化してしまう
ことが一般に知られている。このために、駆動金型の追
い込み量を精度良く制御することは極めて困難であり、
実際の曲げ加工においては、熟練のオペレータの勘に頼
ることが多いのが実情であった。

【０００３】このような問題点に対処するために、曲げ
工程中のワークの曲げ角度を検出し、この検出される曲
げ角度に基づき駆動金型の追い込み量を制御するように
したプレスブレーキがいろいろと提案され、実用化され
てきている。このような技術の例として、特開平７−２
６５９５７号公報に開示されているものがある。この公
報に記載のプレスブレーキでは、材料ロット間ではスプ
リングバック角度のばらつきが小さいことに着目し、こ
のスプリングバック角度のデータをワークの材質，板厚
毎に層別して保有しておき、この保有データに基づき最
終追い込み量を演算するように構成されている。この制
御手法によれば、駆動金型の複雑な制御を行うことな
く、一度の角度検出のみで精度良くスプリングバック角
度を推定することができるという効果を奏するものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示されているように、前記スプリングバック角度は、実
際にはロット間の材料特性値のばらつきにより若干のば
らつきを有するものである。この図７は、６種類の冷延
鋼板における種々の曲げ角度でのスプリングバック角度
を示したものであって、ロット間の材料特性値のばらつ
きによりスプリングバック角度が±０．３°程度ばらつ
くことを示している。このことから、±０．３°以下の
精度で曲げ加工を行う場合には、このスプリングバック
角度を精度良く推定もしくは検出することが要求され
る。

【０００５】なお、このスプリングバック角度を検出す
る方法として、曲げ工程の途中で一旦上下の金型を相対
的に離間移動させ、この移動の前後の曲げ角度差から検
出する方法もあるが、この検出方法によれば、金型を離
間移動の後に再度近接移動させたときに、金型とワーク
との接触点が変わってしまい、加工精度が悪化してしま
うという問題点がある。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、材料のロット間での材料特性値のばらつきに
よるスプリングバック角度の変化をも補正することがで
き、それによって極めて高い角度精度を有する曲げ加工
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。

【０００７】

【課題を解決するための手段および作用・効果】本発明
は、曲げ条件毎に層別されたスプリングバック角度の挙
動データを記憶するとともに、材料特性値のばらつきに
応じた補正を実施することで、材料のロット間での材料
特性値のばらつきによって生じるスプリングバック角度
のばらつきに依らない極めて高精度の曲げ加工を可能に
したものである。要するに、本発明による曲げ加工方法
は、駆動金型と固定金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実曲げ角度と、前記駆動金型の任意
の追い込み位置でのワークの推定曲げ角度との差分に基
づき、予め記憶されている当該曲げ加工の加工条件にお
けるスプリングバックの挙動に関するデータの補正値を
求め、この補正値に基づいて前記駆動金型の最終追い込
み位置を求めることを特徴とするものである。

【０００８】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、駆動金型と固定
金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）ワークの加工条件毎のその
ワークの曲げ角度に対する前記駆動金型の追い込み量の
関係およびワークの曲げ角度に対するスプリングバック
角度の関係を記憶する記憶手段、（ｂ）ワークの曲げ加
工中の曲げ角度を検出する角度検出手段、（ｃ）前記駆
動金型の仮の追い込み位置にて前記角度検出手段により
検出されるワークの実曲げ角度と、前記記憶手段に記憶
されているワークの曲げ角度に対する駆動金型の追い込
み量の関係より演算されるワークの推定曲げ角度とから
前記駆動金型の最終追い込み位置を演算する演算手段お
よび（ｄ）前記駆動金型を前記仮の追い込み位置まで駆
動した後に前記最終追い込み位置まで駆動する金型駆動
手段を備えることを特徴とするものである。

【０００９】本発明においては、予め記憶手段に、ワー
クの加工条件毎のそのワークの曲げ角度に対する前記駆
動金型の追い込み量の関係およびワークの曲げ角度に対
するスプリングバック角度の関係が記憶されている。ワ
ークの曲げ加工に際しては、まず金型駆動手段により仮
の追い込み位置まで駆動金型が駆動されてその位置で角
度検出手段によりワークの実曲げ角度が検出される。次
いで、この検出される実曲げ角度に基づき前記記憶手段
に記憶されているワークの曲げ角度に対する駆動金型の
追い込み量の関係よりワークの推定曲げ角度が演算さ
れ、これら実曲げ角度と推定曲げ角度とから駆動金型の
最終追い込み位置が演算される。そして、この演算され
た最終追い込み位置まで駆動金型が駆動されて曲げ加工
が終了する。こうして、材料のロット間での材料特性値
のばらつきによってスプリングバック角度にばらつきが
ある場合でも、このスプリングバック角度を精度良く推
定することができ、これによって極めて高精度の曲げ加
工を実現することが可能となる。

【００１０】本発明において、前記仮の追い込み位置
は、前記記憶手段に記憶されているワークの曲げ角度に
対する駆動金型の追い込み量の関係およびワークの曲げ
角度に対するスプリングバック角度の関係から演算され
得る。

【００１１】また、前記演算手段は、前記実曲げ角度と
前記推定曲げ角度との偏差に基づき前記ワークの曲げ角
度に対するスプリングバック角度の関係の補正演算を行
い、この演算された補正量に基づいて前記駆動金型の最
終追い込み位置を演算するものとすることができる。こ
の場合、前記補正演算は、ワークの曲げ角度に対する駆
動金型の追い込み量の関係をそれら曲げ角度と追い込み
量とにより規定される平面内の複数の領域のうちの特定
の領域として選択し、この選択される領域に対応するワ
ークの曲げ角度に対するスプリングバック角度の関係を
示す式が選択されることにより行われるものとするのが
好ましい。

【００１２】

【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。

【００１３】図１には、本発明の一実施例に係る曲げ加
工装置のシステム構成図が示されている。

【００１４】本実施例の曲げ加工装置（プレスブレー
キ）においては、固定テーブル１上にダイベース２が固
着されるとともに、このダイベース２上に下型３が取付
けられ、この下型３に対向してその下型３に対し近接離
隔するように昇降駆動されるラム４の下部に上型５が取
付けられている。曲げ加工されるべき板状のワークＷは
下型３と上型５との間に挿入され、このワークＷの端部
をバックストップ装置６に突き当てた状態でラム４を下
降させてそのワークＷを下型３と上型５とで挟圧するこ
とによって、ワークＷの曲げ加工が行われるようにされ
ている。

【００１５】前記固定テーブル１の前部には、ワークＷ
の曲げ工程中にそのワークＷの曲げ角度を検出する角度
検出ユニット７が設けられている。この角度検出ユニッ
ト７は、ワークＷの折り曲げ外面にスリット光を投光す
る光源８と、この光源８によりワークＷの外面に形成さ
れた線状投光像を撮像するＣＣＤカメラ９とを含み、こ
のＣＣＤカメラ９により取り込まれた画像を画像処理す
ることによってワークＷの曲げ角度を検出するものであ
る。なお、この角度検出ユニット７は固定テーブル１の
前部だけでなく後部にも設けることができ、こうするこ
とによって角度検出精度の向上を図ることができる。

【００１６】前記ＣＣＤカメラ９によって取り込まれた
画像は図示されないモニターテレビに映し出されるとと
もに、画像データとして曲げ角度演算部１０にて処理さ
れる。そして、この曲げ角度演算部１０における演算に
よってワークＷの曲げ角度が算出され、その演算結果が
ＮＣ装置１１に入力される。このＮＣ装置１１は、ワー
クＷの曲げ条件（加工条件）毎のワークの目標曲げ角度
に対する複数のスプリングバック角度の関係、およびワ
ークの曲げ角度に対する複数の金型追い込み量の関係を
記憶する記憶手段１２を備えるとともに、この記憶手段
１２に記憶されているデータと、ワークＷの曲げ条件
（材質，板厚，曲げ形状，金型形状，機械情報等）とに
基づき上型５の仮の追い込み位置および最終追い込み位
置を演算する演算手段１３を備えている。なお、図２に
は、記憶手段に記憶されているデータの一例が示されて
いる。

【００１７】ところで、板状のワークＷを曲げ加工する
際に生じるスプリングバック（弾性による戻り）角度
は、材料の引張強さ，縦弾性係数，加工硬化指数（ｎ
値）等に相関があるとされているが、同一材質における
ロット間での特性値ばらつきのみを考えれば、このスプ
リングバック角度に最も大きな影響を及ぼす特性値はｎ
値であると考えられる。なお、図３には、冷延鋼板にお
いてｎ値とスプリングバック角度との相関を調べた結果
が示されている。一方、図４に示されているように、ｎ
値と材料の曲げ半径とには高い相関があることが判って
おり、また図５に示されるように、ワークＷの曲げ半径
が異なると、同じ下死点（上型の追い込み位置）におけ
るワークＷの曲げ角度に変化が生じることが判ってい
る。すなわち、ある下死点において、ワークの曲げ角度
が小さな材料は、曲げ半径は大きく、ｎ値が大きく、結
果的にスプリングバック角度が大きくなるという関係が
成り立つことになる。このことから、所定位置において
ワークＷの曲げ角度を検出することでスプリングバック
角度を推定することが可能となり、この結果に基づいて
駆動金型である上型５の追い込み量を制御することで、
材料のばらつきに依らずに高い寸法精度の曲げを実現す
ることが可能となる。

【００１８】次に、前述のような知見に基づく金型の追
い込み量の制御フローを図６に示されるフローチャート
にしたがって順次説明する。

【００１９】Ｓ１：予め入力されて記憶手段１２に記憶
されているワークＷ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：ワークＷの曲げ角度に対する金型追い込み量の関
係およびワークＷの目標曲げ角度に対するスプリングバ
ック角度の関係からデフォルト（ＮＣ装置が有している
初期値）の関係式を選択して上下両金型を近接移動させ
たときの仮の追い込み位置、言い換えれば角度検出位置
を演算する。なお、この仮の追い込み位置は、ワークＷ
を曲げ過ぎない範囲で、目標曲げ角度にできるだけ近い
位置であるのが望ましい。

【００２０】Ｓ３〜Ｓ５：オペレータによりワークＷを
セットして曲げ加工を開始し、仮の追い込み位置まで上
型５を下型３に対して近接移動させる。そして、この仮
の追い込み位置に到達すると、角度検出ユニット７によ
ってワークＷの曲げ角度を検出する。

【００２１】Ｓ６：演算手段１３は、仮の追い込み位置
にて検出されたワークＷの実曲げ角度と、記憶手段１２
からのワークＷの曲げ角度に対する金型追い込み量の関
係より演算されるワークの推定曲げ角度との偏差に基づ
いて、このワークＷの曲げ角度と金型追い込み量との関
係を補正する。 Ｓ７：前記実曲げ角度と推定曲げ角度との偏差に基づ
き、記憶されている複数の目標曲げ角度に対するスプリ
ングバック角度の関係から、対応する関係を特定する。
本実施例において、この対応関係の特定は次のようにし
て行われる。すなわち、図２の左側に示す曲げ角度に対
する金型追い込み量のグラフにおいて、これら曲げ角度
と追い込み量とにより規定される平面内を複数の領域
（例えばＡ，Ｂ，Ｃの領域）に分け、これら各領域に対
応する、図２の右側に示すワークの曲げ角度に対するス
プリングバック角度の関係式（直線）を用いるようにす
る。例えば、左側の図において、検出された実曲げ角度
に係るデータａが推定曲げ角度に係るデータ（デフォル
トの関係にあるデータ）ｂに対して領域Ｃにある場合に
は、この領域Ｃに対応する右側の図の直線（もしくは曲
線）Ｃが選択される。

【００２２】Ｓ８〜Ｓ９：補正されたワーク曲げ角度と
金型追い込み量との関係および選択されたワーク目標曲
げ角度に対するスプリングバック角度の関係から最終追
い込み位置を演算し、この位置まで再度上型５を駆動す
る。 Ｓ１０〜Ｓ１１：加工を終了し、生産終了でないときに
はステップＳ３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。

【００２３】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。

【００２４】本実施例においては、実曲げ角度と推定曲
げ角度との偏差に応じて複数の領域のうちの特定の領域
を選択し、この選択される領域に対応するワークの曲げ
角度に対するスプリングバック角度の関係を示す式を選
択するものとしたが、別実施例として、実曲げ角度と推
定曲げ角度との偏差に応じてワークの曲げ角度に対する
スプリングバック角度の関係を示す式を所定量だけ平行
移動させた式を用いるようにしても良い。

【００２５】本実施例においては、曲げ角度を検出する
角度検出手段として、スリット光を投光する光源と、線
状投光像を撮像するＣＣＤカメラとよりなる角度検出装
置を用いるものを説明したが、この角度検出手段として
は、他に、静電容量式のもの、光電式のもの、接触式の
ものなどいろいろなタイプのものを採用することができ
る。

【００２６】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。

【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
のシステム構成図である。

【図２】図２は、記憶手段に記憶されているデータの一
例を示す図である。

【図３】図３は、ｎ値とスプリングバック角度との相関
を示すグラフである。

【図４】図４は、ｎ値と材料の曲げ半径との相関を示す
グラフである。

【図５】図５は、同一下死点における曲げ半径と曲げ角
度との関係を説明する図である。

【図６】図６は、金型追い込み量の制御フローを示すフ
ローチャートである。

【図７】図７は、ワーク角度とスプリングバック角度と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

３ 下型 ５ 上型 ７ 角度検出ユニット ８ 光源 ９ ＣＣＤカメラ １０ 曲げ角度演算部 １１ ＮＣ装置 １２ 記憶手段 １３ 演算手段

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動金型と固定金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実曲げ角度と、前記駆
   動金型の任意の追い込み位置でのワークの推定曲げ角度
   との差分に基づき、予め記憶されている当該曲げ加工の
   加工条件におけるスプリングバックの挙動に関するデー
   タの補正値を求め、この補正値に基づいて前記駆動金型
   の最終追い込み位置を求めることを特徴とする曲げ加工
   方法。
2. 【請求項２】 駆動金型と固定金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）ワークの加工条件毎のそのワークの曲げ角度に対
   する前記駆動金型の追い込み量の関係およびワークの曲
   げ角度に対するスプリングバック角度の関係を記憶する
   記憶手段、（ｂ）ワークの曲げ加工中の曲げ角度を検出
   する角度検出手段、（ｃ）前記駆動金型の仮の追い込み
   位置にて前記角度検出手段により検出されるワークの実
   曲げ角度と、前記記憶手段に記憶されているワークの曲
   げ角度に対する駆動金型の追い込み量の関係より演算さ
   れるワークの推定曲げ角度とから前記駆動金型の最終追
   い込み位置を演算する演算手段および（ｄ）前記駆動金
   型を前記仮の追い込み位置まで駆動した後に前記最終追
   い込み位置まで駆動する金型駆動手段を備えることを特
   徴とする曲げ加工装置。
3. 【請求項３】 前記仮の追い込み位置は、前記記憶手段
   に記憶されているワークの曲げ角度に対する駆動金型の
   追い込み量の関係およびワークの曲げ角度に対するスプ
   リングバック角度の関係から演算されるものである請求
   項２に記載の曲げ加工装置。
4. 【請求項４】 前記演算手段は、前記実曲げ角度と前記
   推定曲げ角度との偏差に基づき前記ワークの曲げ角度に
   対するスプリングバック角度の関係の補正演算を行い、
   この演算された補正量に基づいて前記駆動金型の最終追
   い込み位置を演算するものである請求項２または３に記
   載の曲げ加工装置。
5. 【請求項５】 前記補正演算は、ワークの曲げ角度に対
   する駆動金型の追い込み量の関係をそれら曲げ角度と追
   い込み量とにより規定される平面内の複数の領域のうち
   の特定の領域として選択し、この選択される領域に対応
   するワークの曲げ角度に対するスプリングバック角度の
   関係を示す式が選択されることにより行われるものであ
   る請求項４に記載の曲げ加工装置。