KR100423676B1

KR100423676B1 - 굽힘가공방법및굽힘가공장치

Info

Publication number: KR100423676B1
Application number: KR1019970036025A
Authority: KR
Inventors: 토시유키 오오에노키; 토시오 오오타니
Original assignee: 가부시키가이샤 고마쓰 세이사쿠쇼
Priority date: 1996-08-26
Filing date: 1997-07-30
Publication date: 2004-07-19
Also published as: DE19781945T1; US6161408A; JP3734315B2; KR19980018244A; WO1998008630A1; JPH1058045A

Abstract

재료의 로트사이에서의 재료특성값의 불균일에 의한 스프링백 각도의 변화를 보정하고, 그것에 의해 매우 높은 각도 정밀도를 가지는 굽힘가공을 실현할 수 있도록 한다.

공작물의 굽힘가공중에 검출되는 실제굽힘각도와, 상부금형(5)의 임의의 프레스위치에서의 공작물(W)의 추정굽힘각도와의 차이에 기초해서, 미리 기억되어 있는 가공조건에 있어서의 스프링백의 거동에 관한 데이터의 보정값을 구하고, 이 보정값에 기초해서 상부금형(5)의 최종 프레스위치를 구하는 구성으로 한다.

Description

굽힘가공방법 및 굽힘가공장치

본 발명은, 구동금형과 고정금형에 의해 판형상의 공작물을 끼워눌러서 굽힘가공을 행하는 굽힘가공방법 및 굽힘가공장치에 관한 것이다.

프레스브레이크 등의 굽힘가공기를 사용해서 판형상의 공작물을 V자형으로 굽힘가공을 행할 때에는, 공작물의 소성변형에 관한 거동이 재료의 특성값에 의해 변화하고, 이 때문에 가령 동일재료라도 로트사이에서 그 특성값의 불균형에 의해 굽힘각도가 크게 변화해 버리는 것이 일반적으로 알려져 있다. 이 때문에, 구동금형의 프레스량을 정밀도 좋게 제어하는 것은 매우 곤란하고, 실제의 굽힘가공에 있어서는, 숙련된 작업자의 직감에 의지하는 일이 많은 것이 실정이었다.

이러한 문제점에 대처하기 위해, 굽힘공정중의 공작물의 굽힘각도를 검출하고, 이 검출된 굽힘각도에 기초해서 구동금형의 프레스량을 제어하도록 한 프레스브레이크가 여러가지 제안되고, 실용화되어 오고 있다. 이러한 기술의 예로서는, 일본국 특개평7-265957호 공보에 개시되어 있는 것이 있다. 이 공보에 기재된 프레스브레이크에서는, 재료의 로트사이에서 스프링백 각도의 불균일이 작은 것에 착안해서, 이 스프링백 각도의 데이터를 공작물의 재질, 판두께마다 층별해서 보유해 두고, 이 보유데이터에 근거해서 최종프레스량을 연산하도록 구성되어 있다. 이 제어수법에 의하면, 구동금형의 복잡한 제어를 행하지 않고, 한 번의 각도검출만으로 정밀도 좋게 스프링백 각도를 추정할 수 있다라는 효과를 발휘하는 것이다.

그러나, 도 7에 나타내듯이, 상기 스프링백 각도는, 실제로는 로트사이의 재료특성값의 불균일로 의해 약간의 불균일을 가지는 것이다. 상기 도 7은, 6종류의냉연강판에 있어서의 여러가지 굽힘각도에서의 스프링백 각도를 나타낸 것으로, 로트사이의 재료특성값의 불균형에 의해 스프링백 각도가 ±0.3°정도 불일치하는 것을 나타내고 있다. 이것으로부터, ±0.3°이하의 정밀도로 굽힘각도를 행할 경우에는, 이 스프링백 각도를 정밀도 좋게 추정 또는 검출하는 것이 요구된다.

또, 이러한 스프링백 각도를 검출하는 방법으로서, 굽힘공정의 도중에, 일단 상하의 금형을 상대적으로 떨어트려 이동시키고, 이러한 이동의 전후의 굽힘각도차로부터 검출하는 방법도 있지만, 이 검출방법에 의하면, 금형을 이간이동시킨 후에 다시 근접이동시켰을 때에, 금형과 공작물과의 접촉점이 변해버리고, 가공정밀도가 저하되어 버린다는 문제점이 있다.

본 발명은, 이러한 사정에 감안하여 이루어진 것으로, 재료의 로트사이에서의 재료특성값의 불균일에 의한 스프링백 각도의 변화를 보정할 수 있고, 그것에 의해 매우 높은 각도정밀도를 가지는 굽힘가공을 실현할 수 있는 굽힘가공방법 및 굽힘가공장치를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명은, 굽힘조건마다 층별된 스프링백 각도의 거동데이터를 기억함과 아울러, 재료특성값의 불균일에 따른 보정을 실시하는 것으로, 재료의 로트사이에서의 재료특성값의 불균일에 의해 발생하는 스프링백 각도의 불균일에 의하지 않는 매우 정밀도가 높은 굽힘가공을 가능하게 한 것이다.

요컨데, 본 발명에 관한 굽힘가공방법은, 구동금형과 고정금형에 의해 판형상의 공작물을 끼워눌러서 굽힘가공을 행하는 굽힘가공방법에 있어서, 공작물의 굽힘가공중에 검출되는 실제굽힘각도와, 상기한 구동금형의 임의의 프레스위치에서의 공작물의 추정굽힘각도와의 차이에 기초해서, 미리 기억되어 있는 상기 굽힘가공의 가공조건에 있어서의 스프링백의 거동에 관한 데이터의 보정값을 구하고, 상기 보정값에 기초해서 상기 구동금형의 최종프레스위치를 구하는 것을 특징으로 하는 것이다.

다음에, 상기 굽힘가공방법을 구체적으로 실현하기 위한, 본 발명의 굽힘가공장치는, 구동금형과 고정금형에 의해 판형상의 공작물을 끼워눌러서 굽힘가공을 행하는 굽힘가공장치에 있어서, (a) 공작물의 가공조건마다 그 공작물의 굽힘각도에 대한 상기 구동금형의 프레스량의 관계 및 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계를 기억하는 기억수단, (b) 공작물의 굽힘가공중의 굽힘각도를 검출하는 각도검출수단, (c) 상기한 구동금형의 임시프레스위치에서 상기 각도검출수단에 의해 검출되는 공작물의 실제굽힘각도와, 상기 기억수단에 기억되어 있는 공작물의 굽힘각도에 대한 구동금형의 프레스량의 관계로부터 연산되는 공작물의 추정굽힘각도로부터 상기 구동금형의 최종프레스위치를 연산하는 연산수단, 및 (d) 상기 구동금형을 상기 임시프레스위치까지 구동한 후에 상기 최종프레스위치까지 구동하는 금형구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명에 있어서는, 미리 기억수단에, 공작물의 가공조건마다 그 공작물의 굽힘각도에 대한 상기 구동금형의 프레스량의 관계 및 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계가 기억되어 있다. 공작물의 굽힘가공에 있어서는, 우선 금형구동수단에 의해 임시프레스위치까지 구동금형이 구동되어 그 위치에서 각도검출수단에 의해 공작물의 실제굽힘각도가 검출된다. 이어서, 이렇게 검출되는 실제굽힘각도에 기초해서 상기 기억수단에 기억되어 있는 공작물의 굽힘각도에 대한 구동금형의 프레스량의 관계에서 공작물의 추정굽힘각도가 연산되고, 이들 실제굽힘각도와 추정굽힘각도로부터 구동금형의 최종프레스위치가 연산된다. 그리고, 이 연산된 최종프레스위치까지 구동금형이 구동되어 굽힘가공이 종료된다. 이렇게 해서, 재료의 로트사이에서의 재료특성값의 불균일에 의해 스프링백 각도에 불균일이 있을 경우라도, 이 스프링백 각도를 정밀도 좋게 추정할 수 있고, 이것에 의해 매우 정밀도가 높은 굽힘가공을 실현할 수가 있다.

본 발명의 굽힘가공장치는, 상기 기억수단에 기억되어 있는 공작물의 굽힘각도에 대한 구동금형의 프레스량의 관계 및 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계로부터 상기 임시프레스위치를 연산하는 임시프레스위치 연산수단을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명의 굽힘가공장치에 있어서, 상기 최종프레스위치를 연산하는 연산수단은, 상기 실제굽힘각도와 상기 추정굽힘각도와의 편차에 기초해서 상기 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계의 보정연산을 행하는 보정연산수단을 더 포함할 수 있고, 상기 보정연산수단에 의해 연산된 보정량에 기초해서 상기구동금형의 최종프레스위치를 연산하는 것으로 할 수 있다.

이 경우, 상기 보정연산수단의 보정연산은, 공작물의 굽힘각도에 대한 구동금형의 프레스량의 관계를 이들 굽힘각도와 프레스량에 의해 규정되는 평면내의 복수의 영역 중 특정한 영역으로서 선택하고, 이 선택되는 영역에 대응하는 공작물의굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계를 나타내는 식이 선택됨으로써 행해지는 것으로 하는 것이 바람직하다.

도 1은, 본 발명의 제1실시예에 따른 굽힘가공장치의 시스템구성도이다.

도 2는, 기억수단에 기억되어 있는 데이터의 한 예를 나타낸 도면이다.

도 3은, n값과 스프링백 각도와의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

도 4는, n값과 재료의 굽힘반경과의 상관관계를 나타낸 그래프이다.

도 5는, 동일한 하사점(下死點)에 있어서의 굽힘반경과 굽힘각도와의 관계를 설명하는 도면이다.

도 6은, 금형프레스량의 제어플로우를 나타내는 플로우챠트이다.

도 7은, 공작물각도와 스프링백 각도와의 관계를 나타낸 그래프이다.

- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -

3 : 하부금형, 5 : 상부금형,

7 : 각도검출유닛, 8 : 광원,

9 : CCD카메라, 10 : 굽힘각도연산부,

11 : NC장치, 12 : 기억수단,

13 : 연산수단.

다음에 본 발명에 관한 굽힘가공방법 및 굽힘가공장치의 구체적인 실시의 형태에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

도 1에는, 본 발명의 제1실시예에 따른 굽힘가공장치의 시스템구성도가 나타나 있다.

본 실시예의 굽힘가공장치(프레스브레이크)에 있어서는, 고정테이블(1)상에 다이베이스(2)가 고정부착됨과 아울러, 상기 다이베이스(2)상에 하부금형(3)이 부착되어지고, 상기 하부금형(3)에 대향해서 그 하부금형(3)에 대해서 근접이간하도록 승강구동되는 램(4)의 하부에 상부금형(5)이 부착되어져 있다. 굽힘가공될 판형상의 공작물(W)은 하부금형(3)과 상부금형(5)의 사이에 삽입되고, 이 공작물(W)의 단부를 백스톱장치(6)에 맞댄 상태에서 램(4)을 하강시켜 그 공작물(W)을 하부금형(3)과 상부금형(5)으로 끼워누름으로써, 공작물(W)의 굽힘가공이 행해지도록 되어 있다.

상기 고정테이블(1)의 앞부분에는, 공작물(W)의 굽힘공정중에 그 공작물(W)의 굽힘각도를 검출하는 각도검출유닛(7)이 설치되어 있다. 상기 각도검출유닛(7)은, 공작물(W)의 절곡외면에 슬릿광을 투광하는 광원(8)과, 상기 광원(8)에 의해 공작물(W)의 외면에 형성된 선형상투광상을 촬상하는 CCD카메라(9)를 포함하고, 이 CCD카메라(9)에 의해 잡힌 화상을 화상처리함으로써 공작물(W)의 굽힘각도를 검출하는 것이다. 또, 상기 각도검출유닛(7)은 고정테이블(1)의 앞부분뿐만 아니라 뒷부분에도 설치할 수 있고, 이렇게 함으로써 각도검출정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

상기 CCD카메라(9)에 의해 잡힌 화상은 도시되지 않은 모니터텔레비젼에 비춰짐과 아울러, 화상데이터로서 굽힘각도연산부(10)에서 처리된다. 그리고, 상기 굽힘각도연산부(10)에 있어서의 연산에 의해 공작물(W)의 굽힘각도가 산출되고, 이 연산결과가 NC장치(11)에 입력된다. 상기 NC장치(11)는, 공작물(W)의 굽힘조건(가공조건)마다 공작물의 목표굽힘각도에 대한 복수의 스프링백 각도의 관계, 및 공작물의 굽힘각도에 대한 복수의 금형프레스량의 관계를 기억하는 기억수단(12)을 구비함과 함께, 상기 기억수단(12)에 기억되어 있는 데이터와, 공작물(W)의 굽힘조건(재질, 판두께, 굽힘형상, 금형형상, 기계정보 등)에 기초하여 상부금형(5)의 임시프레스위치 및 최종프레스위치를 연산하는 연산수단(13)을 구비하고 있다. 또한, 도 2에는, 기억수단에 기억되어 있는 데이터의 일예가 나타나 있다.

그런데, 판형상의 공작물(W)을 굽힘가공할 때에 발생하는 스프링백(탄성에 의한 되돌아감) 각도는, 재료의 인장강도, 종탄성(縱彈性)계수, 가공경화지수(n값) 등에 상관관계가 있다고 되어 있지만, 동일재질에 있어서의 로트사이에서의 특성값불균일만을 생각하면, 이 스프링백 각도에 가장 큰 영향을 미치는 특성값은 n값이라고 생각된다. 또한, 도 3에는, 냉연강판에 있어서, n값과 스프링백 각도의 상관관계를 조사한 결과가 나타나 있다. 한편, 도 4에 나타내듯이, n값과 재료의 굽힘반경에는 높은 상관관계가 있는 것을 알 수 있고, 또, 도 5에 나타내듯이, 공작물(W)의 굽힘반경이 다르면, 같은 하사점(下死点)(상부금형의 프레스위치)에 있어서의 공작물(W)의 굽힘각도에 변화가 발생하는 것을 알 수 있다. 즉, 어느 하사점에 있어서 공작물의 굽힘각도가 작은 재료는, 굽힘반경은 크고, n값이 크고, 결과적으로 스프링백 각도가 커진다라는 관계가 성립되게 된다. 이것으로부터, 소정위치에 있어서 공작물(W)의 굽힘각도를 검출하는 것에 의해 스프링백 각도를 추정하는 것이 가능하고, 이 결과에 기초해서 구동금형인 상부금형(5)의 프레스량을 제어하는 것에 의해로, 재료의 불균일에 의존하지 않고, 높은 치수정밀도의 굽힘가공을 실현할 수 있게 된다.

다음으로, 상기한 바와 같은 연구결과에 근거한 금형의 프레스량의 제어플로우를 도 6에 나타낸 플로우챠트에 따라 순서대로 설명한다.

S1 : 미리 입력되어 기억수단(12)에 기억되어 있는 공작물(W)의 굽힘조건(재질, 판두께, 굽힘형상, 금형형상, 기계정보 등)을 판독한다.

S2 : 공작물(W)의 굽힘각도에 대한 금형프레스량의 관계 및 공작물(W)의 목표굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계에서 디폴트(NC장치가 가지고 있는 초기값)의 관계식을 선택해서 상하 양금형을 근접이동시켰을 때의 임시프레스위치, 바꿔말하면 각도검출위치를 연산한다. 또, 이 임시프레스위치는, 공작물(W)을 지나치게 굽히지 않는 범위에서, 목표굽힘각도에 가능한 한 가까운 위치인 것이 바람직하다.

S3∼S5 : 작업자에 의해 공작물(W)을 셋트해서 굽힘가공을 개시하고, 임시프레스위치까지 상부금형(5)을 하부금형(3)에 대해서 근접이동시킨다. 그리고, 상기 임시프레스위치에 도달하면, 각도검출유닛(7)에 의해 공작물(W)의 굽힘각도를 검출한다.

S6 : 연산수단(13)은, 임시프레스위치에서 검출된 공작물(W)의 실제굽힘각도와, 기억수단(12)으로부터의 공작물(W)의 굽힘각도에 대한 금형프레스량의 관계로부터 연산되는 공작물의 추정굽힘각도와의 편차에 기초해서, 상기 공작물(W)의 굽힘각도와 금형프레스량과의 관계를 보정한다.

S7 : 상기 실제굽힘각도와 추정굽힘각도의 편차에 기초해서, 기억되어 있는 복수의 목표굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계에서 대응하는 관계를 특정한다.

본 실시예에 있어서, 이 대응관계의 특정은 다음과 같이 행해진다. 즉, 도 2의 좌측에 나타나는 굽힘각도에 대한 금형프레스량의 그래프에 있어서, 이들 굽힘각도와 프레스량에 의해 규정되는 평면내를 복수의 영역(예를 들면 A, B, C의 영역)으로 나누고, 이들 각 영역에 대응하는, 도 2의 우측에 나타나는 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계식(직선)을 이용하도록 한다. 예를 들면, 좌측의 도면에 있어서, 검출된 실제굽힘각도에 관한 데이터(a)가 추정굽힘각도에 관한 데이터(디폴트의 관계에 있는 데이터)(b)에 대해서 영역(C)에 있는 경우에는, 이 영역(C)에 대응하는 우측의 도면의 직선(혹은 곡선)(C)이 선택된다.

S8∼S9 : 보정된 공작물굽힘각도와 금형프레스량의 관계 및 선택된 공작물목표굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계에서 최종프레스위치를 연산하고, 이 위치까지 재차 상부금형(5)을 구동한다.

S10∼S11 : 가공을 종료하고, 생산종료가 아닐 때에는 단계(S3)로 되돌아가 상술한 각 처리를 반복한다. 또, 생산종료이면 플로우를 종료한다.

이러하 플로우에서 나타내어진 처리는, 매회의 굽힘공정마다 행해져도 좋지만, 재료로트가 변경될 때 등이라는 임의의 공정에서 작업자가 보정조작을 지시할 수도 있다.

본 실시예에 있어서는, 실제굽힘각도와 추정굽힘각도와의 편차에 따라 복수의 영역 중 특정의 영역을 선택하고, 이 선택된 영역에 대응하는 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백각도의 관계를 나타낸 식을 선택하는 것으로 했지만, 다른 실시예로서, 실제굽힘각도와 추정굽힘각도와의 편차에 따라 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백각도의 관계를 나타낸 식을 소정량만큼 평행이동시킨 식을 이용하도록 해도 좋다.

본 실시예에 있어서는, 굽힘각도를 검출하는 각도검출수단으로서, 슬릿광을 투광하는 광원과, 선형상투광상을 촬상하는 CCD카메라로 이루어지는 각도검출장치를 사용하는 것을 설명했지만, 이 각도검출수단으로서는, 그밖에, 정전용량식의 것, 광전식의 것, 접촉식의 것 등 여러가지 타입의 것을 채용할 수 있다.

본 실시예에서는, 하부금형(다이)을 고정식의 것으로 하고 상부금형(펀치)을 구동시키는 소위 오버드라이브 타입의 프레스브레이크에 적용한 것을 설명했지만, 본 발명은, 상부금형을 고정식으로 하고 하부금형을 구동시키는 소위 언더드라이브타입의 프레스브레이크에 대해서 적용할 수 있는 것은 말할 나위도 없다.

본 발명은, 재료의 로트사이에서의 재료특성값의 불균일에 의해 발생하는 스프링백 각도의 불균일에 의존하지 않고 매우 정밀도가 높은 굽힘가공을 할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 재료의 로트사이에서의 재료특성값의 불균일에 의해 스프링백 각도에 불균일이 있을 경우라도, 이 스프링백 각도를 정밀도 좋게 추정할 수 있고, 이것에 의해 매우 높은 정밀도가 높은 가공을 실현할 수가 있다.

Claims

구동금형과 고정금형에 의해 판형상의 공작물을 끼워눌러서 굽힘가공을 행하는 굽힘가공방법에 있어서,

공작물의 굽힘가공중에 검출되는 실제굽힘각도와, 상기 구동금형의 임의의 프레스위치에서의 공작물의 추정굽힘각도와의 차이에 기초해서, 미리 기억되어 있는 상기 굽힘가공의 가공조건에 있어서의 스프링백의 거동에 관한 데이터의 보정값을 구하고, 상기 보정값에 기초해서 상기 구동금형의 최종프레스위치를 구하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공방법.
구동금형과 고정금형에 의해 판형상의 공작물을 끼워눌러서 굽힘가공을 행하는 굽힘가공장치에 있어서,

(a) 공작물의 가공조건마다 그 공작물의 굽힘각도에 대한 상기 구동금형의 프레스량의 관계 및 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계를 기억하는 기억수단,

(b) 공작물의 굽힘가공중의 굽힘각도를 검출하는 각도검출수단,

(c) 상기 구동금형의 임시프레스위치에서 상기 각도검출수단에 의해 검출되는 공작물의 실제굽힘각도와, 상기 기억수단에 기억되어 있는 공작물의 굽힘각도에 대한 구동금형의 프레스량의 관계로부터 연산되는 공작물의 추정굽힘각도에서 상기 구동금형의 최종프레스위치를 연산하는 연산수단, 및

(d) 상기 구동금형을 상기 임시프레스위치까지 구동한 후에 상기 최종프레스위치까지 구동하는 금형구동수단

을 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공장치.
제 2 항에 있어서, 상기 기억수단에 기억되어 있는 공작물의 굽힘각도에 대한 구동금형의 프레스량의 관계 및 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계로부터 상기 임시프레스위치를 연산하는 임시프레스위치 연산수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 최종프레스위치를 연산하는 연산수단은, 상기 실제굽힘각도와 상기 추정굽힘각도의 편차에 기초해서 상기 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계의 보정연산을 행하는 보정연산수단을 더 포함하고, 상기 보정연산수단에 의해 연산된 보정량에 기초해서 상기 구동금형의 최종프레스위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공장치.
제4항에 있어서, 상기 보정연산수단의 보정연산은, 공작물의 굽힘각도에 대한 구동금형의 프레스량의 관계를 이들 굽힘각도와 프레스량에 의해 규정되는 평면내의 복수의 영역중 특정의 영역으로서 선택하고, 이 선택되는 영역에 대응하는 공작물의 굽힘각도에 대한 스프링백 각도의 관계를 나타내는 식이 선택됨으로써 행해지는 것을 특징으로 하는 굽힘가공장치.