KR101942889B1 - 프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법 - Google Patents

프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법 Download PDF

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Abstract

투광기(30)는 펀치 금형(14)과 다이 금형(24) 사이를 통과하도록 레이저광(L30)을 사출한다. 수광기(41)는 광검출기를 가지고, 레이저광(L30)의 수광 상태와 차광 상태를 판별한다. 안전 제어부(42)는 상부 테이블(10)을 하강시키고 있을 때, 펀치 금형(14)의 선단과 재료(W)의 상단과의 제1 거리가, 펀치 금형(14)의 선단과 광검출기와의 제2 거리 이상인 조건을 충족시키는 기간에 있어서는, 수광기(41)가 차광 상태라고 판별하면, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키도록 제어하고, 제1 거리가 제2 거리 미만인 조건을 충족시키는 기간에 있어서는, 수광기(41)가 차광 상태라고 판별해도, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않고 하강을 계속시키도록 제어한다.

Description

프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법
본 개시는, 프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법에 관한 것이다.
프레스 브레이크는 펀치 금형이 장착되는 상부 테이블과, 다이 금형이 장착되는 하부 테이블을 포함한다. 프레스 브레이크는 상부 테이블을 하부 테이블로 하강시켜, 금속의 재료를 펀치 금형과 다이 금형으로 협지하여 절곡시킨다. 재료를 굽힘 가공할 때, 펀치 금형이 하강하는 영역에 사람의 손이 들어가 상처를 입는 것을 방지하기 위해서, 프레스 브레이크는, 사람의 손 등의 침입물이 들어간 것을 검출하여 굽힘 가공의 동작을 정지시키는 안전 장치를 구비한다.
안전 장치의 하나로서, 침입물이 레이저광을 차단하면 굽힘 가공의 동작을 정지시키는, 이른바 레이저식의 안전 장치가 있다. 이런 종류의 안전 장치에 있어서는, 레이저광이 굽힘 가공되는 재료에 의해 차단된 경우에는 굽힘 가공의 동작을 정지시키지 않게 할 필요가 있다. 특허문헌 1 및 특허문헌 2에는, 재료의 상방에 손가락이 들어가지 않는다고 상정되는 안전 간격을 설정하고, 펀치 금형이 재료의 상방의 안전 간격으로 설정된 영역에 도달한 이후에는, 안전 장치를 무효로 하는 것이 기재되어 있다.
유럽특허 제1387121호 명세서 유럽특허 제1515078호 명세서
특허문헌 1에는, 6∼14㎜를 안전 간격으로 하는 것이 기재되어 있다. 그러나, 이와 같은 비교적 짧은 거리에서도 안전 장치를 무효로 하는 것은 바람직하지 않다.
실시형태는, 재료의 상방에 안전 장치를 무효로 하는 영역을 설정하지 않고, 레이저광이 재료에 의해 차단된 경우에는 굽힘 가공의 동작을 정지시키지 않고, 레이저광이 침입물에 의해 차단된 경우에는 굽힘 가공의 동작을 정지시킬 수 있는 프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시형태의 제1 태양(態樣)에 의하면, 펀치 금형을 유지하기 위한 상부 테이블과, 다이 금형을 유지하기 위한 하부 테이블과, 상기 상부 테이블을 하강 및 상승시키는 액추에이터를 포함하는 프레스 브레이크의 안전 장치이며, 상기 상부 테이블에 장착되고, 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형 사이를 통과하도록 레이저광을 사출하는 투광기와, 상기 상부 테이블에 장착되고, 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형 사이를 통과한 레이저광을 검출하는 광검출기를 가지고, 상기 레이저광을 수광(受光)하는 수광 상태인지 또는 상기 레이저광을 수광하지 않는 차광 상태인지를 판별하는 수광기와, 상기 액추에이터가, 상기 다이 금형 상에 배치된 재료를 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형으로 협지하여 굽힘 가공하기 위해 상기 상부 테이블을 하강시키고 있을 때, 상기 펀치 금형의 상기 다이 금형 측의 선단과 상기 재료의 상기 펀치 금형 측의 상단(上端)과의 제1 거리가, 상기 펀치 금형의 상기 선단과 상기 광검출기와의 제2 거리 이상인 조건을 충족시키는 기간에 있어서는, 상기 수광기가 차광 상태라고 판별하면, 상기 상부 테이블의 하강을 정지시키도록 제어하고, 상기 제1 거리가 상기 제2 거리 미만인 조건을 충족시키는 기간에 있어서는, 상기 수광기가 차광 상태라고 판별해도, 상기 상부 테이블의 하강을 정지시키지 않고 하강을 계속시키도록 제어하는 안전 제어부를 포함하는, 프레스 브레이크의 안전 장치가 제공된다.
실시형태의 제2 태양에 의하면, 상부 테이블에 장착된 투광기에 의해, 상기 상부 테이블에 유지된 펀치 금형과 하부 테이블에 유지된 다이 금형 사이를 통과하도록 레이저광을 사출하고, 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형 사이를 통과한 레이저광을 상기 상부 테이블에 장착된 수광기가 구비하는 광검출기가 검출할지의 여부에 기초하여, 상기 수광기가 상기 레이저광을 수광하는 수광 상태인지 또는 수광하지 않는 차광 상태인지를 판별하고, 상기 상부 테이블을 하강 및 상승시키는 액추에이터가, 상기 다이 금형 상에 배치된 재료를 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형으로 협지하여 굽힘 가공하기 위해 상기 상부 테이블을 하강시키고 있을 때, 상기 펀치 금형의 상기 다이 금형 측의 선단과 상기 재료의 상기 펀치 금형 측의 상단과의 제1 거리가, 상기 펀치 금형의 상기 선단과 상기 광검출기와의 제2 거리 이상인 조건을 충족시키는 기간에 있어서는, 상기 수광기가 차광 상태라고 판별하면, 상기 상부 테이블의 하강을 정지시키도록 상기 액추에이터를 제어하고, 상기 액추에이터가, 상기 다이 금형 상에 배치된 재료를 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형으로 협지하여 굽힘 가공하기 위해 상기 상부 테이블을 하강시키고 있을 때, 상기 제1 거리가 상기 제2 거리 미만인 조건을 충족시키는 기간에 있어서는, 상기 수광기가 차광 상태라고 판별해도, 상기 상부 테이블의 하강을 정지시키지 않고 하강을 계속시키도록 상기 액추에이터를 제어하는 것을 특징으로 하는 프레스 브레이크의 제어 방법이 제공된다.
실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법에 의하면, 재료의 위쪽에 안전 장치를 무효로 하는 영역을 설정하지 않고, 레이저광이 재료에 의해 차단된 경우에는 굽힘 가공의 동작을 정지시키지 않고, 레이저광이 침입물에 의해 차단된 경우에는 굽힘 가공의 동작을 정지시킬 수 있다.
[도 1] 일 실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면이다.
[도 2] 일 실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치 구체적인 구성을 나타낸 블록도이다.
[도 3] 투광기로부터 수광기를 보았을 때의, 포토다이오드의 배치 상태를 나타낸 모식적인 평면도이다.
[도 4] 플랜지를 갖지 않는 재료를 굽힘 가공하는 통상 굽힘 시에, 안전 제어부가 안전 동작을 작용시킬 것인지 아닌지를 판정하기 위해 사용하는 파라미터를 나타낸 도면이다.
[도 5] 플랜지를 가지는 재료를 굽힘 가공하는 상자 굽힘 시에, 안전 제어부가 안전 동작을 작용시킬 것인지 아닌지를 판정하기 위해 사용하는 파라미터를 나타낸 도면이다.
[도 6] 안전 제어부의 기능적인 내부 구성예를 나타낸 블록도이다.
[도 7] 통상 굽힘 시와 상자 굽힘 시에 있어서의 굽힘 가공의 동작을 정지시키는 정지 조건과 정지시키지 않는 비정지 조건을 표 형식으로 정리한 도면이다.
[도 8] 프레스 브레이크에 의해 굽힘 가공되는 재료의 일례를 나타낸 사시도이다.
[도 9] 도 8에 나타내는 재료가 굽힘 가공되는 도중의 상태를 나타낸 사시도이다.
[도 10] 프레스 브레이크 제어 장치가 프레스 브레이크를 제어하여 재료의 굽힘 가공을 실행시킬 때의 처리를 나타낸 플로차트다.
이하, 일 실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법에 대하여, 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 먼저, 도 1을 이용하여, 프레스 브레이크의 개략적인 구성을 설명한다. 프레스 브레이크는 상부 테이블(10)과, 하부 테이블(20)을 포함한다. 상부 테이블(10)은, 좌우에 설치한 유압 실린더(11L) 및 유압 실린더(11R)에 의해, 상하 이동하도록 구성되어 있다.
액추에이터(12L) 및 액추에이터(12R)는 각각, 유압 실린더(11L) 및 유압 실린더(11R)를 구동한다. 액추에이터(12L) 및 액추에이터(12R)는, 예를 들면 쌍방향 회전 펌프(121)과, 쌍방향 회전 펌프(121)를 정회전 또는 역회전시키는 모터(122)로 구성된다.
프레스 브레이크 제어 장치(50)가 모터(122)를 정회전시키도록 모터(122)를 제어하면, 쌍방향 회전 펌프(121)가 정회전하여 유압 실린더(11L) 및 유압 실린더(11R)을 하강시킬 수 있다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)가 모터(122)를 역회전시키도록 모터(122)를 제어하면, 쌍방향 회전 펌프(121)가 역회전하여 유압 실린더(11L) 및 유압 실린더(11R)을 상승시킬 수 있다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)는, NC 장치에 의해 구성할 수 있다.
리니어 인코더(13L) 및 리니어 인코더(13R)는, 상부 테이블(10)의 상하 방향의 위치를 검출한다. 리니어 인코더(13L) 및 리니어 인코더(13R)가 검출한 위치 정보는, 프레스 브레이크 제어 장치(50) 및 후술하는 안전 제어부(42)에 공급된다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 위치 정보에 기초하여 상부 테이블(10)의 상하 방향의 위치를 제어한다.
상부 테이블(10)에는 도시하지 않은 상부 금형 홀더가 장착되고, 하부 테이블(20)에는 도시하지 않은 하부 금형 홀더가 장착되어 있다. 상부 금형 홀더에는 펀치 금형(14)이 장착되고, 하부 금형 홀더에는 다이 금형(24)이 장착되어 있다. 이와 같이 하여, 상부 테이블(10)은 펀치 금형(14)을 유지하고, 하부 테이블(20)은 다이 금형(24)을 유지한다. 예를 들면, 평판형 판재인 재료(W)는, 다이 금형(24) 상에 배치되어 있다. 상부 테이블(10)을 하강시키면, 재료(W)는 펀치 금형(14)과 다이 금형(24) 의해 협지되어 절곡된다.
다음에, 본 실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치의 개략적인 구성을 설명한다. 도 1에 있어서, 상부 테이블(10)의 좌측에는, 암(15L)을 통하여 투광기(30)가 장착되어 있다. 상부 테이블(10)의 우측에는, 암(15R)을 통하여 수광기(41)와 안전 제어부(42)를 포함하는 수광 유닛(40)이 장착되어 있다. 안전 제어부(42)는 수광 유닛(40)의 외부에 설치되어 있어도 된다.
투광기(30)는, 펀치 금형(14)과 다이 금형(24) 사이를 통과하도록 수광기(41)를 향하여 레이저광(L30)을 사출하고, 수광기(41)는 레이저광(L30)을 수광한다. 상부 테이블(10)이 하강하면, 레이저광(L30)이 재료(W)에 의해 차단될 때까지, 수광기(41)는 레이저광(L30)을 수광한다.
안전 제어부(42)는, 수광기(41)가 레이저광(L30)을 수광하는 수광 상태인지, 레이저광(L30)을 수광하지 않는 차광 상태인지에 의해, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시킬지 아닐지를 결정하는 정지 신호 Sstop을 생성하여 출력한다. 정지 신호Sstop은, 값이 "0"이면 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않고 하강을 계속시키는 것을 나타내고, 값이 "1"이면 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키는 것을 나타낸다.
수광기(41)가 레이저광(L30)을 수광하면, 레이저광(L30)은 손 등의 침입물에 의해 차단되어 있지 않다는 것이다. 그래서, 안전 제어부(42)는 정지 신호 Sstop로서 값 "0"을 출력한다. 상부 테이블(10)이 하강하는 도중에 레이저광(L30)이 손 등의 침입물에 의해 차단되면, 수광기(41)는 레이저광(L30)을 수광하지 않는다. 그래서, 안전 제어부(42)는 정지 신호 Sstop로서 값 "1"을 출력한다.
후술하는 바와 같이, 안전 제어부(42)는, 레이저광(L30)이 재료(W)[또는 다이 금형(24)]에 의해 차단되어 수광기(41)가 레이저광(L30)을 수광하지 않은 경우에는, 정지 신호 Sstop로서 값 "1"을 출력하지 않도록 구성되어 있다.
안전 제어부(42)가 정지 신호 Sstop로서 값 "1"을 출력하면, 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키고, 프레스 브레이크에 의한 재료의 굽힘 가공을 중단시킨다.
도 2 및 도 3을 이용하여, 프레스 브레이크의 안전 장치 구체적인 구성을 설명한다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 투광기(30)는 레이저 광원(301)과, 레이저 광원(301)이 사출한 확산광의 레이저광을 평행광인 레이저광(L30)으로 하는 콜리메이트 렌즈(302)를 갖는다.
수광기(41)는, 예를 들면 6개의 포토다이오드(Pd1∼Pd6)를 갖는다. 편의상, 포토다이오드(Pd1∼Pd6)에는 각각 1∼6의 숫자를 붙이고 있다. 포토다이오드는 광검출기의 하나의 예이다. 포토다이오드(Pd1∼Pd6)는, 레이저광(L30)의 수광 상태와 차광 상태를 개별로 검출한다.
수광기(41)는 포토다이오드(Pd1∼Pd6) 각각의 출력 신호를 증폭하는 증폭기(Ap1∼Ap6)와, 증폭기(Ap1∼Ap6)로부터 출력되는 전류값에 기초하여, 레이저광(L30)이 차단되어 있는지 아닌지를 나타내는 판별값을 출력하는 판별값 출력부(411)를 갖는다. 판별값 출력부(411)는 회로에 의해 구성해도 되고, 프로세서에 의해 구성해도 된다.
도 3은, 투광기(30)로부터 수광기(41)를 보았을 때의, 포토다이오드(Pd1∼Pd6)의 배치 상태를 나타내고 있다. 도 3의 우측이 프레스 브레이크의 앞쪽, 좌측이 프레스 브레이크의 안쪽이다.
포토다이오드(Pd1∼Pd3)는, 펀치 금형(14)이 다이 금형(24)의 방향으로 하강해 갈 때의 펀치 금형(14)의 이동 경로를 따라 수직 방향으로 배열되어 있다. 포토다이오드(Pd1∼Pd3)는 이동 경로 상, 또는, 이동 경로보다 조금 안쪽에 배열되어 있다. 포토다이오드(Pd4∼Pd6)는, 이동 경로보다 앞쪽에 수직 방향으로 배치되어 있다. 포토다이오드(Pd1 및 Pd4), 포토다이오드(Pd2 및 Pd5), 포토다이오드(Pd3 및 Pd6)는, 수직 방향의 동일한 위치에 배치되어 있다.
펀치 금형(14)의 이동 경로를 따라 배치하는 포토다이오드와, 이동 경로보다 앞쪽에 배치하는 포토다이오드의 수는 3개에 한정되지 않고, 2개여도 되고, 4개 이상이어도 된다. 레이저광(L30)을 수광하는 포토다이오드의 수는 한정되지 않는다. 포토다이오드의 수가 많을수록, 침입물을 검출하기 용이해진다.
일례로서, 판별값 출력부(411)는, 증폭기(Ap1∼Ap6)가 레이저광(L30)을 수광하여 증폭기(Ap1∼Ap6)로부터 소정 레벨 이상의 전류값이 출력되는 경우에는, 레이저광(L30)이 차단되고 있지 않은 것을 나타내는 판별값 "0"을 출력한다. 판별값 출력부(411)는, 증폭기(Ap1∼Ap6) 중 어느 하나가 레이저광(L30)을 수광하지 않아, 증폭기(Ap1∼Ap6) 중 대응하는 증폭기로부터 소정 레벨 이상의 전류값이 출력되지 않는 경우에는, 레이저광(L30)이 차단된 것을 나타내는 판별값 "1"을 출력한다.
안전 제어부(42)는 2개의 중앙 처리 장치(CPU)(421) 및 중앙 처리 장치(CPU)(422)를 갖는다. 판별값 출력부(411)로부터 출력된 판별값은 CPU(421 및 422)에 공급된다. 도 2에 있어서는, 판별값 출력부(411)로부터 CPU(421 및 422)로의 신호선을 하나로 표현하고 있지만, CPU(421 및 422)에는, 포토다이오드(Pd1∼Pd6) 각각의 출력 신호에 기초한 판별값 Det1∼Det6이 병렬적으로 공급된다.
CPU(421 및 422)에는, 리니어 인코더(13L) 및 리니어 인코더(13R)가 검출한 위치 정보인 프레스 브레이크의 스트로크가 공급된다. 프레스 브레이크의 스트로크는 파라미터 중 하나이다. 또한, CPU(421 및 422)에는, 프레스 브레이크 제어 장치(50)로부터 프레스 브레이크(안전 장치를 포함함)의 각종 파라미터가 공급된다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)로부터 CPU(421 및 422)에 공급되는 파라미터는, 펀치 금형(14) 및 다이 금형(24)에 관한 정보, 재료(W)에 관한 정보, 포토다이오드(Pd1∼Pd6)의 장착 위치에 관한 정보를 포함한다.
리니어 인코더(13L 및 13R)가 프레스 브레이크의 스트로크를 CPU(421 및 422)에 공급하지 않는 경우에는, 프레스 브레이크 제어 장치(50)가 프레스 브레이크의 스트로크를 CPU(421 및 422)에 공급하면 된다.
CPU(421 및 422)는, 입력된 파라미터 및 판별값 출력부(411)로부터 출력된 판별값에 기초하여, 펀치 금형(14)이 하강하는 영역에 손 등의 침입물이 들어갔는지 아닌지를 검출한다.
안전 제어부(42)는, 펀치 금형(14)이 하강하는 영역에 손 등의 침입물이 들어갔을 때 상부 테이블(10)의 하강을 확실하게 정지시키도록, 2개의 CPU(421 및 422)를 갖는다. 이에 의해, 만일 한쪽의 CPU가 고장난 경우라도 안전 동작을 작용시킬 수 있다. 안전 제어부(42)를 하나의 CPU에 의해 구성해도 되고, 3개 이상의 CPU에 의해 구성해도 된다.
여기서는 안전 제어부(42)를 CPU로 구성하여, 침입물의 유무를 소프트웨어에 의해 검출하고 있지만, 안전 제어부(42)를 하드웨어에 의한 회로에 의해 구성하여 침입물의 유무를 검출해도 된다.
프레스 브레이크 제어 장치(50)는 슬라이딩 제어 처리부(501)를 갖는다. 슬라이딩 제어 처리부(501)에는 재료(W)를 굽힘 가공할 때의 목표 스트로크가 부여된다. 슬라이딩 제어 처리부(501)는, 상부 테이블(10)을 목표 스트로크만큼 하강시키도록 액추에이터(12L) 및 액추에이터(12R)를 제어한다. CPU(421) 또는 CPU(422)가 정지 신호 Sstop로서 값 "1"을 슬라이딩 제어 처리부(501)에 공급하면, 슬라이딩 제어 처리부(501)는 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키도록 액추에이터(12L) 및 액추에이터(12R)을 제어한다.
도 4∼도 6을 이용하여, 본 실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치의 구체적인 동작 및 본 실시형태의 프레스 브레이크의 제어 방법을 설명한다. 도 4는 평판형 재료(W)를 굽힘 가공하는 경우, 도 5는 평판형 판재의 측방에 위쪽[펀치 금형(14) 측]으로 기립하는 플랜지(WF)가 있는 재료(W)를 굽힘 가공하는 경우를 나타내고 있다. 도 4와 같은 굽힘 가공을 통상 굽힘이라고 칭하고, 도 5와 같은 굽힘 가공을 상자 굽힘이라고 칭하는 것으로 한다.
재료(W)를 굽힘 가공하는 가공 프로그램을 개시하면, 안전 제어부(42)[CPU(421 및 422)]에는, 도 4 또는 도 5에 나타내는, 상부 테이블(10)의 하단으로부터 하부 테이블(20)의 상단까지의 거리인 스트로크 St가 공급된다. 스트로크 St는 상부 테이블(10)의 하강 또는 상승에 따라서 변화되는 값이다. 안전 제어부(42)는, 리니어 인코더(13L) 및 리니어 인코더(13R)가 검출한 상부 테이블(10)의 위치 정보에 기초하여 스트로크 St를 얻을 수 있다.
프레스 브레이크 제어 장치(50)는 가공 프로그램의 개시 시에, 도 4 또는 도 5에 나타내는 스트로크 St 이외의 파라미터를 안전 제어부(42)에 공급한다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)가 안전 제어부(42)에 공급하는 파라미터는, 보다 상세하게는 이하와 같다.
프레스 브레이크 제어 장치(50)는 펀치 금형(14)의 높이 Th, 다이 금형(24)의 높이 Dh, 펀치 금형(14)의 선단[다이 금형(24) 측의 단부(端部)]으로부터, 포토다이오드(Pd1 및 Pd4), 포토다이오드((Pd2 및 Pd5), 포토다이오드(Pd3 및 Pd6)까지의 거리 h1∼h3을 나타내는 정보를 안전 제어부(42)에 공급한다. 거리 h1∼h3은 미리 설정된 고정값이다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 판 두께 t, 플랜지(WF)가 있는 재료(W)의 경우에는 플랜지 높이 Fh를 나타내는 값을 안전 제어부(42)에 공급한다.
도 6은, CPU(421 및 422)의 기능적인 내부 구성예를 나타내고 있다. 도 6에 있어서, 가산기(4201)는 펀치 금형(14)의 높이 Th, 다이 금형(24)의 높이 Dh, 판 두께 t 각각의 값을 가산하여, (Th+Dh+t)를 나타내는 값을 산출한다. 감산기(4202)는, 스트로크 St로부터 (Th+Dh+t)를 나타내는 값을 감산함으로써, 펀치 금형(14)의 선단으로부터 재료(W)의 상단까지의 거리 H를 산출한다. 도 4에서의 거리 H는, 펀치 금형(14)의 선단으로부터 재료(W)의 상면까지의 거리다. 도 5에서의 거리 H는, 펀치 금형(14)의 선단으로부터 재료(W)의 평판 부분의 상면까지의 거리다.
도 5에 나타내는 상자 굽힘 시에는, 감산기(4203)에는 플랜지 높이 Fh가 입력된다. 감산기(4203)는 거리 H로부터 플랜지 높이 Fh를 감산함으로써, 도 5에 나타내는, 펀치 금형(14)의 선단으로부터 플랜지(WF)의 상단까지의 거리 Hf를 산출한다. 플랜지(WF)가 존재하는 부분에서는, 플랜지(WF)의 상단이 재료(W)의 상단으로 된다.
스위치(4204)의 단자 Ta에는 거리 H를 나타내는 값이 입력되고, 단자 Tb에는 거리 Hf를 나타내는 값이 입력된다. 스위치(4204)에는 프레스 브레이크 제어 장치(50)로부터 선택 신호 Ssel이 공급된다. 스위치(4204)는, 선택 신호 Ssel이 통상 굽힘을 나타낼 때 단자 Ta를 선택하고, 선택 신호 Ssel이 상자 굽힘을 나타낼 때 단자 Tb를 선택한다.
먼저, 통상 굽힘 시의 CPU(421 및 422)의 동작을 설명한다. 비교기(4205∼4207 및 4211∼4213)에는 모두 거리 H를 나타내는 값이 입력된다. 비교기(4205 및 4211), 비교기(4206 및 4212), 비교기(4207 및 4213)에는 각각, 거리 h1∼h3을 나타내는 값이 입력된다.
비교기(4205 및 4211), 비교기(4206 및 4212), 비교기(4207 및 4213)는, 거리 H를 나타내는 값과 각각 거리 h1∼h3을 나타내는 값을 비교하여, H≥h1, H≥h2, H≥h3을 충족시키면 값 "1"을 출력한다.
H≥h3을 충족시킨다는 것은, 상부 테이블(10)은, 포토다이오드(Pd3 및 Pd6)의 위치가 재료(W)의 상면에 도달하는 위치까지 하강하고 있지 않다는 것이다. H≥h2를 충족시킨다는 것은, 상부 테이블(10)은, 포토다이오드(Pd2 및 Pd5)의 위치가 재료(W)의 상면에 도달하는 위치까지 하강하고 있지 않다는 것이다. H≥h1을 충족시킨다는 것은, 상부 테이블(10)은, 포토다이오드(Pd1 및 Pd4)의 위치가 재료(W)의 상면에 도달하는 위치까지 하강하고 있지 않다는 것이다.
비교기(4205∼4207 및 4211∼4213)가 모두 값 "1"을 출력할 때, 값 "1"은 각각, AND 회로(4208∼4210 및 4214∼4216)에 공급된다. AND 회로(4208∼4210)에는 각각, 포토다이오드(Pd1∼Pd3)의 출력 신호에 따른 판별값 Det1∼Det3이 공급되고, AND 회로(4214∼4216)에는 각각, 포토다이오드(Pd4∼Pd6)의 출력 신호에 따른 판별값 Det4∼Det6이 공급된다.
레이저광(L30)이 침입물에 의해 차단되지 않으면, 판별값 Det1∼Det6은 판별값 "0"이다. 따라서, CPU(421 및 422)는, AND 회로(4208∼4210 및 4214∼4216)의 출력인 정지 신호 Sstop로서, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는 것을 나타내는 값 "0"을 출력한다.
포토다이오드(Pd1∼Pd6)가 재료(W)의 상면에 도달하는 위치까지 하강하고 있지 않고, 비교기(4205∼4207 및 4211∼4213)가 모두 값 "1"을 출력하고 있는 상태에서, 레이저광(L30)이 침입물에 의해 차단되고, 판별값 Det1∼Det6 중 어느 하나가 판별값 "1"로 되었다고 한다.
그렇게 하면, AND 회로(4208∼4210 및 4214∼4216) 중, 판별값 "1"인 판별값Det1∼Det6이 공급되는 AND 회로의 출력은 값 "1"로 된다. 따라서, CPU(421 및 422)는, 정지 신호 Sstop로서 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키는 것을 나타내는 값 "1"을 출력한다.
비교기(4205 및 4211), 비교기(4206 및 4212), 비교기(4207 및 4213)는 거리 H를 나타낸 값과 각각 거리 h1∼h3을 나타내는 값을 비교하여, H<h1, H<h2, H<h3을 충족시키면 값 "0"을 출력한다. 상부 테이블(10)이 하강해 가면, 먼저, 포토다이오드(Pd3 및 Pd6)의 위치가 재료(W)의 상면에 도달하고, 비교기(4207 및 4213)는 값 "0"을 출력한다.
이 때, 레이저광(L30)은 재료(W)에 의해 차단되고, 포토다이오드(Pd3 및 Pd6)는 레이저광(L30)을 수광할 수 없으므로, 판별값 Det3 및 판별값 Det6은 판별값 "1"로 된다. AND 회로(4210 및 4216)에는 비교기(4207 및 4213)로부터 값 "0"이 공급되므로, AND 회로(4210 및 4216)의 출력은 값 "0"으로 된다.
따라서, CPU(421 및 422)는 정지 신호 Sstop로서, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키는 것을 나타내는 값 "1"을 출력하는 것이 아니라, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는 것을 나타내는 값 "0"을 출력하고, 상부 테이블(10)의 하강을 계속시킨다.
상부 테이블(10)이 더 하강해 가면, 다음에 포토다이오드(Pd2 및 Pd5)의 위치가 재료(W)의 상면에 도달하고, 비교기(4206 및 4212)는 값 "0"을 출력한다. 이 때, 레이저광(L30)은 재료(W)에 의해 차단되고, 포토다이오드(Pd2 및 Pd5)는 레이저광(L30)을 수광할 수 없으므로, 판별값 Det2 및 판별값 Det5는 판별값 "1"로 된다.
AND 회로(4209 및 4215)에는 비교기(4206 및 4212)로부터 값 "0"이 공급되므로, AND 회로(4209 및 4215)의 출력은 값 "0"으로 된다. 따라서, CPU(421 및 422)는 정지 신호 Sstop로서, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는 것을 나타내는 값 "0"을 출력하고, 상부 테이블(10)의 하강을 계속시킨다.
상부 테이블(10)이 더 하강해 가면, 마지막으로, 포토다이오드(Pd1 및 Pd4)의 위치가 재료(W)의 상면에 도달하고, 비교기(4205 및 4211)는 값 "0"을 출력한다. 이 때, 레이저광(L30)은 재료(W)에 의해 차단되고, 포토다이오드(Pd1 및 Pd4)는 레이저광(L30)을 수광할 수 없으므로, 판별값 Det1 및 판별값 Det4는 판별값 "1"로 된다.
AND 회로(4208 및 4214)에는 비교기(4205 및 4211)로부터 값 "0"이 공급되므로, AND 회로(4208 및 4214)의 출력은 값 "0"으로 된다. 따라서, CPU(421 및 422)는 정지 신호 Sstop로서, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는 것을 나타내는 값 "0"을 출력하고, 상부 테이블(10)의 하강을 계속시킨다.
이와 같이, 상부 테이블(10)이 하강하여, 레이저광(L30)이 재료(W)에 의해 차단되어 포토다이오드(Pd1∼Pd6)가 레이저광(L30)을 수광하지 않는 차광 상태로 된 경우라도, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않고, 재료(W)의 굽힘 가공을 계속시킬 수 있다.
가공 프로그램의 개시 후, 재료(W)의 굽힘 가공이 완료될 때까지, 수광기(41)는 상부 테이블(10)의 위치에 관계없이 상시 동작하고 있고, 판별값 Det1∼Det6을 출력한다. 따라서, 안전 제어부(42)가 무효로 되는 기간은 없고, 안전 제어부(42)가 상시 동작하고 있으므로, 안전성을 향상시킬 수 있다.
재료(W)의 굽힘 가공 완료 후, 프레스 브레이크 제어 장치(50)[슬라이딩 제어 처리부(501)]는 상부 테이블(10)을 상승시킨다. 상부 테이블(10)의 상승 시에는 이상 설명한 안전 동작을 작용시킬 필요는 없다. 안전 제어부(42)는 스트로크 St가 증대할 때는 정지 신호 Sstop를 강제적으로 값 "0"으로 하면 된다.
다음에, 도 5에 나타내는 상자 굽힘의 경우의 CPU(421 및 422)의 동작을, 통상 굽힘 시의 동작과의 상위점을 중심으로 설명한다. 비교기(4205∼4207)에는 거리 H를 나타내는 값이 입력된다. 상자 굽힘 시에는 선택 신호 Ssel에 의해 단자 Tb가 선택되므로, 비교기(4211∼4213)에는 펀치 금형(14)의 선단으로부터 플랜지(WF)의 상단까지의 거리 Hf를 나타내는 값이 입력된다.
상부 테이블(10)이 하강해 가면, 먼저, 포토다이오드(Pd6)의 위치가 플랜지(WF)의 상단에 도달하고, 비교기(4213)는 값 "0"을 출력한다. 이 때, 레이저광(L30)은 플랜지(WF)에 의해 차단되고, 포토다이오드(Pd6)는 레이저광(L30)을 수광할 수 없으므로, 판별값 Det6은 판별값 "1"로 된다.
AND 회로(4216)에는 비교기(4213)로부터 값 "0"이 공급되므로, AND 회로(4216)의 출력은 값 "0"으로 된다. 따라서, CPU(421 및 422)는 정지 신호 Sstop로서, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는 것을 나타내는 값 "0"을 출력하고, 상부 테이블(10)의 하강을 계속시킨다.
상부 테이블(10)이 더 하강해 가면, 다음에 포토다이오드(Pd5)의 위치가 플랜지(WF)의 상단에 도달하고, 비교기(4212)는 값 "0"을 출력한다. 이 때, 레이저광(L30)은 플랜지(WF)에 의해 차단되고, 포토다이오드(Pd5)는 레이저광(L30)을 수광할 수 없으므로, 판별값 Det5는 판별값 "1"로 된다.
AND 회로(4215)에는 비교기(4212)로부터 값 "0"이 공급되므로, AND 회로(4215)의 출력은 값 "0"으로 된다. 따라서, CPU(421 및 422)는 정지 신호 Sstop로서, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는 것을 나타내는 값 "0"을 출력하고, 상부 테이블(10)의 하강을 계속시킨다.
상부 테이블(10)이 더 하강해 가면, 마지막으로, 포토다이오드(Pd4)의 위치가 플랜지(WF)의 상단에 도달하고, 비교기(4211)는 값 "0"을 출력한다. 이 때, 레이저광(L30)은 플랜지(WF)에 의해 차단되고, 포토다이오드(Pd4)는 레이저광(L30)을 수광할 수 없으므로, 판별값 Det4는 판별값 "1"로 된다.
AND 회로(4214)에는 비교기(4211)로부터 값 "0"이 공급되므로, AND 회로(4214)의 출력은 값 "0"으로 된다. 따라서, CPU(421 및 422)는 정지 신호 Sstop로서, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는 것을 나타내는 값 "0"을 출력하고, 상부 테이블(10)의 하강을 계속시킨다.
이와 같이, 재료(W)가 플랜지(WF)를 가지는 상자 굽힘의 경우에는, 비교기(4211∼4213)에 거리 H를 나타내는 값 대신에 거리 Hf를 나타내는 값이 입력된다. 따라서, F 레이저광(L30)이 플랜지(W)에 의해 차단되어 포토다이오드(Pd4∼Pd6)가 레이저광(L30)을 수광하지 않는 상태로 된 경우라도, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않고, 재료(W)의 굽힘 가공을 계속시킬 수 있다.
이상 설명한 통상 굽힘 시와 상자 굽힘 시에 있어서의 굽힘 가공의 동작을 정지시키는 정지 조건과, 정지시키지 않는 비정지 조건을 표 형식으로 정리하면, 도 7에 나타낸 바와 같다. 도 7에 있어서, hi의 i는 1, 2, 또는 3이다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 통상 굽힘 시에 있어서는, 포토다이오드(Pd1∼Pd3 및 Pd4∼Pd6)에서 H≥hi일 때, 정지 조건으로 된다. 안전 제어부(42)는, 판별값 Det1∼Det6 각각이 판별값 "0"인지 판별값 "1"인지에 의해, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시킬지 아닐지를 결정한다.
또한, 포토다이오드(Pd1∼Pd3 및 Pd4∼Pd6)에서 H<hi일 때, 비정지 조건으로 된다. 안전 제어부(42)는, 판별값 Det1∼Det6 중 어느 하나가 판별값 "1"로 되어도, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는다.
도 7에 나타낸 바와 같이, 상자 굽힘 시에 있어서는, 포토다이오드(Pd1∼Pd3)에서 H≥hi, 포토다이오드(Pd4∼Pd6)에서 Hf≥hi일 때, 정지 조건으로 된다. 안전 제어부(42)는, 판별값 Det1∼Det6 각각이 판별값 "0"인지 판별값 "1"인지에 의해, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시킬지 아닐지를 결정한다.
또한, 포토다이오드(Pd1∼Pd3)에서 H<hi, 포토다이오드(Pd4∼Pd6)에서 Hf<hi일 때, 비정지 조건으로 된다. 안전 제어부(42)는, 판별값 Det1∼Det6 중 어느 하나가 판별값 "1"로 되어도, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시키지 않는다.
본 실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법에 의하면, 재료(W)가 플랜지(WF)를 가지는지의 여부에 관계없이, 레이저광이 침입물에 의해 차단된 경우에는 굽힘 가공의 동작을 정지시키고, 레이저광이 재료(W)에 의해 차단된 경우에는 굽힘 가공의 동작을 계속시킬 수 있다.
여기에서, 도 8에 나타내는 재료(W)를 굽힘 가공하는 경우를 예로서, 재료(W)가 프레스 브레이크에 의해 어떻게 굽힘 가공되는지를 설명한다. 재료(W)에는, 파선으로 나타내는 변 Ws1∼Ws4를 변 Ws1∼Ws4의 순서로 절곡하는 굽힘 가공이 행해지게 한다. 이 경우, 변 Ws1 및 Ws2를 굽힘 가공할 때는 통상 굽힘으로 된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 변 Ws3을 굽힘 가공할 때는 상자 굽힘으로 된다. 변 Ws4를 굽힘 가공할 때도 상자 굽힘으로 된다.
도 10에 나타낸 바와 같이, 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S1에서, 서버나 컴퓨터로부터 재료(W)의 가공의 방법을 나타내는 가공 데이터를 수신한다. 가공 데이터에는 재료(W)의 형상 데이터가 포함된다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S2에서, 가공 데이터에 기초하여 가공 순서를 자동적으로 결정한다. 오퍼레이터가 가공 순서를 수동으로 설정해도 된다.
프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S3에서, 변 Ws1∼Ws4 각각의 굽힘 가공이 통상 굽힘인지 상자 굽힘인지를 판정한다. 상자 굽힘이면, 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S3에서, 플랜지(WF)의 높이 Fh를 자동적으로 계산한다. 오퍼레이터가 플랜지(WF)의 높이 Fh를 수동으로서 설정해도 된다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 변 Ws1∼Ws4 각각의 굽힘 가공에 대하여, 통상 굽힘을 나타내는 선택 신호 Ssel과 상자 굽힘을 나타내는 선택 신호 Ssel을 설정할 수 있다.
프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S4에서, 안전 제어부(42)에 플랜지(WF)의 높이 Fh를 포함하는 각종 파라미터를 송신한다. 프레스 브레이크 제어 장치(50)는, 오퍼레이터에 의해 예를 들면 풋 스위치의 누름 등 가공 개시의 조작이 행해지면, 스텝 S5에서 굽힘 가공을 개시한다. 여기에서의 굽힘 가공은, 변 Ws1∼Ws4와 같이 복수의 굽힘 가공이 있는 경우에는, 1개째의 굽힘 가공을 말하는 것이다.
프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S6에서, 안전 제어부(42)로부터 정지 신호 Sstop로서 값 "1"이 입력되었는지의 여부를 판정한다. 값 "1"이 입력되지 않으면(NO), 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S7에서, 가공이 완료되었는지 아닌지를 판정한다. 가공이 완료되어 있지 않으면(NO), 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S6 및 S7의 처리를 반복한다.
가공이 완료되어 있으면(YES), 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 상부 테이블(10)을 상승시키고, 스텝 S8에서, 다음의 굽힘 가공이 있는지의 여부를 판정한다. 다음의 굽힘 가공이 있으면(YES), 오퍼레이터는 다음의 굽힘 가공을 위해 재료(W)를 펀치 금형(14) 상에 배치하여, 다시 스텝 S5에서, 오퍼레이터에 의한 가공 개시의 조작에 응답하여 굽힘 가공을 개시한다. 이후, 모든 굽힘 가공을 완료할 때까지 스텝 S5∼S8의 처리가 반복된다. 스텝 S8에서 다음의 굽힘 가공이 없으면(NO), 모든 굽힘 가공이 완료되었다는 것이고, 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 처리를 종료시킨다.
이상의 굽힘 가공 시, 스텝 S6에서 값 "1"이 입력되었으면(YES), 펀치 금형(14)이 하강하는 영역에 손 등의 침입물이 들어갔다는 것이다. 그래서, 프레스 브레이크 제어 장치(50)는 스텝 S9에서, 상부 테이블(10)의 하강을 정지시켜 굽힘 가공을 중단시키고, 굽힘 가공의 처리를 종료시킨다.
프레스 브레이크 제어 장치(50)는 굽힘 가공을 중단시켜 처리를 종료시키는 대신, 스텝 S9에서 굽힘 가공을 일시 정지시킨 후에, 굽힘 가공을 재개시키는 지시가 이루어진 경우에는 정지한 상태로부터 재개시켜 굽힘 가공을 계속시키도록 해도 된다. 이 경우에는, 프레스 브레이크 제어 장치(50)는, 스텝 S9의 후에 스텝 S7로 이행시키면 된다.
이상과 같이, 본 실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법에 의하면, 재료(W)의 위쪽에 안전 장치를 무효로 하는 영역을 설정하지 않으므로, 안전성을 향상시키는 것이 가능하다. 본 실시형태의 프레스 브레이크의 안전 장치 및 프레스 브레이크의 제어 방법에 의하면, 재료(W)가 플랜지를 가지는지의 여부에 관계없이, 손 등의 침입물이 레이저광을 차단한 경우에는 굽힘 가공의 동작을 정지시키고, 재료(W)가 레이저광을 차단한 경우에는 굽힘 가공의 동작을 정지시키지 않을 수 있다.
본 발명은 이상 설명한 본 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 여러가지 변경이 가능하다.
<산업상 이용 가능성>
본 발명은, 프레스 브레이크의 안전성을 향상시키기 위해 사용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 펀치 금형을 유지하기 위한 상부 테이블; 다이 금형을 유지하기 위한 하부 테이블; 및 상기 상부 테이블을 하강 및 상승시키는 액추에이터를 포함하는 프레스 브레이크의 안전 장치로서,
    상기 상부 테이블에 장착되고, 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형 사이를 통과하도록 레이저광을 사출하는 투광기;
    상기 상부 테이블에 장착되고, 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형 사이를 통과한 레이저광을 검출하는 광검출기를 가지고, 상기 레이저광을 수광(受光)하는 수광 상태인지 또는 상기 레이저광을 수광하지 않는 차광 상태인지를 판별하는 수광기; 및
    상기 액추에이터가, 상기 다이 금형 상에 배치된 재료를 상기 펀치 금형과 상기 다이 금형으로 협지하여 굽힘 가공하기 위해 상기 상부 테이블을 하강시키고 있을 때, 상기 펀치 금형의 상기 다이 금형 측의 선단과 상기 재료의 상기 펀치 금형 측의 상단(上端)과의 제1 거리가, 상기 펀치 금형의 상기 선단과 상기 광검출기와의 제2 거리 이상인 조건을 충족시키는 기간에 있어서는, 상기 수광기가 차광 상태라고 판별하면, 상기 상부 테이블의 하강을 정지시키도록 제어하고, 상기 제1 거리가 상기 제2 거리 미만인 조건을 충족시키는 기간에 있어서는, 상기 수광기가 차광 상태라고 판별해도, 상기 상부 테이블의 하강을 정지시키지 않고 하강을 계속시키도록 제어하는 안전 제어부
    를 포함하고,
    상기 안전 제어부는,
    상기 펀치 금형의 상기 다이 금형 측의 선단과 상기 재료의 상기 펀치 금형 측의 상단과의 제1 거리와, 상기 펀치 금형의 상기 선단과 상기 광검출기와의 제2 거리를 비교하여, 상기 제1 거리가 상기 제2 거리 이상일 때는 제1 출력값을 출력하고, 상기 제1 거리가 상기 제2 거리보다 작을 때는 제2 출력값을 출력하는 비교기; 및
    상기 비교기로부터의 상기 제1 출력값 또는 상기 제2 출력값과, 상기 수광기의 차광 출력값 또는 비차광 출력값을 수취하고, 상기 비교기로부터 상기 제1 출력값을 수취하고, 또한 상기 수광기로부터 상기 차광 출력값을 수취했을 때만 상기 테이블의 하강 정지 신호를 출력하는 AND 회로를 가지는,
    프레스 브레이크의 안전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 수광기는, 상기 펀치 금형의 이동 경로를 따라 배열된 제1 복수의 광검출기, 및 상기 제1 복수의 광검출기보다 앞쪽에 배열된 제2 복수의 광검출기를 가지고, 상기 제1 복수의 광검출기 및 제2 복수의 광검출기 각각의 광검출기가 개별로 상기 레이저광을 검출했는지의 여부에 기초하여, 수광 상태인지 또는 차광 상태인지를 판별하는, 프레스 브레이크의 안전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 재료가 평판형 판재의 측방에 상기 펀치 금형 측으로 기립하는 플랜지를 가질 때,
    상기 안전 제어부는,
    상기 수광기가, 상기 제1 복수의 광검출기가 상기 레이저광을 검출했는지의 여부에 기초하여 수광 상태인지 또는 차광 상태인지를 판별할 때는, 상기 판재의 상단을 상기 재료의 상기 펀치 금형 측의 상단으로 하여 상기 제1 거리를 산출하고,
    상기 수광기가, 상기 제2 복수의 광검출기가 상기 레이저광을 검출했는지의 여부에 기초하여 수광 상태인지 또는 차광 상태인지를 판별할 때는, 상기 플랜지의 상단을 상기 재료의 상기 펀치 금형 측의 상단으로 하여 상기 제1 거리를 산출하는, 프레스 브레이크의 안전 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 안전 제어부에는, 상기 재료의 가공 방법을 나타내는 가공 데이터에 기초하여 계산된 상기 플랜지의 높이를 나타내는 값이 공급되고,
    상기 안전 제어부는, 상기 플랜지의 높이에 기초하여 상기 제1 거리를 산출하는, 프레스 브레이크의 안전 장치.
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