KR19990023786A - 굽힘가공방법 및 굽힘가공장치 - Google Patents

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Abstract

재료의 로트(lot)간에의 데이터 재료특성치가 균일하지 않더라도, 스프링 백 각도 및/또는 구동금형의 최종 구동위치를 더욱 정밀하게 추정하고, 이런 점에 있어 극히 고도한 각도의 정밀도를 유지하는 굽힘가공을 실현가능하게 하는 것을 목적으로 하며, 공작물의 굽힘가공 중에 상기 구동금형의 최소한 2개 이상의 위치의 가상 구동위치에 공작물의 실제 굽힘각도를 검출하고, 이런 각각의 가상 구동위치에 관련된 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 관계에 기초하여, 미리 기억되어진 해당 굽힘가공의 가공조건마다 공작물의 최종적인 구동위치를 결정하고, 이렇게 결정된 최종 구동위치까지 상기 구동금형을 구동하는 구성이다.

Description

굽힘가공방법 및 굽힘가공장치
본 발명은, 구동금형(die)과 고정금형(die)에 의하여 판상의 굽힘을 프레스에 의하여 굽힘가공을 행하는 굽힘가공방법 및 굽힘가공장치에 관한 발명이다.
일반적으로, 프레스브레이크(press brake)에 의한 굽힘가공기를 사용하여 판상의 공작물(workpiece)의 V형 굽힘가공을 행하는 때에는, 굽힘의 탄성변형에 관한 거동이 재료의 특성치에 의해 변화하고, 이것에 의하여, 가령 동일재료라도 로트(lot)간에의 재료특성치의 균일하지 않음에 의하여 굽힘각도의 변화가 크게 변화한다는 것을 알 수 있다. 이 사실로부터, 구동금형의 구동량을 정밀하게 제어하는 것은 극히 어려우므로, 실제 굽힘가공에 있어서는, 숙련된 작동자(operator)의 직감에 의존하는 실정이다. 그래서, 이런 문제에 대처하기 위하여, 굽힘공정 중에 공작물의 굽힘각도를 검출하고, 이 검출된 굽힘각도에 기초하여 구동금형의 최종적인 구동량을 제어하는 점에 있어서 프레스브레이크가 여러가지로 제안되어, 실용화할 수 있다.
예를 들면, 특개평 6-328136(1994)호에 제안된 것을 살펴보면, 굽힘공정 중에 일단 상부와 하부의 금형(dies)을 이간이동시켜 부하(負荷)를 제거하고, 이 부하 제거 전·후에 공작물의 굽힘각도를 계측하여 스프링 백(spring back) 각도를 결정하고, 이 결정에 의한 스프링 백 각도와, 금형을 이간 이동시킨 이전의 공작물의 굽힘각도로부터 최종적인 구동량이 연산되도록 되어 있다.
또한, 특개평 7-265957호 공보에 제안된 것을 살펴보면, 굽힘가공 중에 금형이 공작물을 가압시키는 상태에서 공작물의 굽힘각도를 계측하고, 이 계측결과에 기초하여 구동금형의 최종적인 구동량이 연산하도록 되어 있다.
이 경우, 스프링 백 각도의 데이터를 미리 공작물의 재질, 판두께마다 층별로 기억하게 하여, 이 기억데이터를 이용하는 공작물의 굽힘각도에 대응하여 구동량의 관계를 보정하도록 되어 있다.
그러나, 상기한 전자(前者)의 공보(특개평 6-328136호)에 개시되어 있는 방법은, 스프링 백 각도를 계측함에, 굽힘공정 중에 일단 상부와 하부의 금형을 상대적으로 이간 이동시키도록 하고 있기 때문에, 공작물이 비대칭적인 경우에는, 부하 제거시에 공작물이 떨어진 금형과 공작물의 접촉점이 어긋날 가능성이 있어, 다른 어떤 수단에 의해 공작물이 떨어지는 것을 방지하여야 하는 문제점이 있다.
한편, 상기한 후자의 공보(특개평 7-265957호)에 개시되어 있는 방법에 의하면, 가압상태에서 공작물의 굽힘각도를 계측하는 것으로부터, 공작물의 떨어지는 문제를 해소하는 것이 가능하다. 그러나, 도 12에 표시된 바에 의하는 경우, 스프링 백 각도(θs)는, 실제 로트(lot)간에의 재료특성치가 균일하지 못하여, 약간 균일하지 않게 유지되므로, 고도의 정밀도의 가공을 실현하려면, 이 스프링 백 각도의 정밀도를 추정하여 검출하는 것이 필요하다. 도 12는 6종류의 동종에 이종의 로트 냉연강판에 있어, 여러 굽힘각도의 스프링 백 각도를 나타내는 것에 의해, 로트(lot)의 재료특성치가 균일하지 않음으로 스프링 백 각도가 ±0.3°정도 균일하지 않게 표시된다.
또한, 이 후자의 공보에 기재의 방법에는, 미리 기억된 공작물의 굽힘각도에 대응하여 구동량의 관계를 보정하는 것에 의해, 최종적인 구동량의 추정 정밀도가 열악한 경우가 있다. 즉, 도 13에 의해 표시되듯이, 구동금형의 구동량과 굽힘각도와의 관계는 굽힘가공시킨 공작물 소재(素材)의 기계적 성질의 대용특성에 의해, 이 공작물 소재의 변경에 의해 굽힘정도가 크게 영향을 받게 된다. 그러므로, 미리 기억된 재료의 기계적 성질에 가까운 재료의 굽힘가공을 행하는 경우에, 이 방법에도 정밀도가 양호하게 굽힘가공을 행할 수 있더라도, 기계적 성질이 크게 차이가 있는 재료의 경우에는 구동량과 굽힘각도의 관계가 크게 차이가 나므로 인해, 굽힘각도의 정밀도가 악화되는 염려가 있다.
본 발명의 목적은, 이런 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 재료의 로트(lot)간에의 재료특성치가 균일하지 않음에도 불구하고, 스프링 백 각도 및/또는 최종적인 구동위치를 정밀하게 추정하고, 이런 점에서 극히 고도의 정밀도를 유지하는 굽힘가공을 실현하기 위하여 굽힘가공방법 및 굽힘가공장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
상술한 목적의 달성을 위하여, 제1발명에 의한 굽힘가공방법은,
구동금형과 고정금형에 의한 판상의 공작물을 프레스시켜 굽힘가공을 행하는 굽힘가공방법에 있어서,
공작물의 굽힘가공 중에 상기 구동금형이 최소 2개(箇) 이상의 위치를 가상의 구동위치에서 공작물의 실제 굽힘각도를 검출하고, 이런 각각의 가상 구동위치에 관련하여 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분의 관계에 기초하여, 미리 기억되어 있는 해당 굽힘가공의 가공조건마다 공작물의 목표 굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계로부터 상기 구동금형의 최종적인 구동위치를 결정하고, 이 결정에 의해 최종적인 구동위치에 상기 구동금형을 구동하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 있어서, 공작물의 굽힘가공을 하는 때에, 최초의 가상의 구동위치에 구동금형이 구동되어, 이 위치에서 공작물의 실제 굽힘각도가 검출하려면, 이 방법 후 가상의 구동위치에서 다시 구동금형이 구동하여 그 구동위치에 다시 공작물의 실제 굽힘각도를 검출한다. 이렇게 하여 2개 이상의 위치에 가상의 구동위치에 공작물의 실제 굽힘각도를 검출하고, 이렇게 각각의 가상 구동위치에 대응하는 각각의 구동량의 변화분과 각각의 실제 굽힘각도의 변화분과의 관계에 기초하여, 미리 기억된 해당 굽힘가공의 가공조건마다 공작물의 목표 굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계가 결정되고, 이 관계로부터 구동금형의 최종적인 구동위치가 결정된다. 본 발명에 의하면, 동일재료에 있어 로트(lot)간에의 특성치의 균일하지 않은 것을 고려하는 경우에, 스프링 백 각도에 최대한 크게 영향을 미치는 특성치는 n치(가공경화지수)의 대용특성이 되고, 상기 최소 2개 이상의 위치 가상의 구동위치에 있어서 각각의 구동량의 변화분과 각각의 실제 굽힘각도의 변화분의 관계가 이용되고 있다. 이런 관계를 이용하는 데 있어, 재료의 로트(lot)간에의 재료의 특성치가 균일하지 않다고 하더라도, 스프링 백 각도를 정밀하게 추정하는 것이 가능하게 되어, 이 정밀도가 고도한 스프링 백 각도의 추정치에 기초하여 최종적인 구동위치가 결정되는데, 극히 정밀도가 고도한 굽힘가공을 실현하는 것이 가능하다.
다음으로, 제2발명에 의한 굽힘가공방법은,
구동금형과 고정금형에 의한 판상의 공작물을 프레스시킨 굽힘가공을 행하는 굽힘가공방법에 있어서, 굽힘가공 중에 상기 구동금형의 최소 2개 이상 위치의 가상 구동위치에 공작물의 실제 굽힘각도를 검출하고, 이런 각각의 가상의 구동 위치에 관계한 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 관계를 기초하여, 미리 기억되어 있는 해당 굽힘가공의 가공조건마다 공작물의 목표 굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계를 미리 기억되어 있는 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 비례에 대응하는 스프링 백 각도에 기초로 보정하여 상기 구동금형의 최종적인 구동위치가 결정되고, 이 결정에 의해 최종적인 구동위치까지 상기 구동금형을 구동하는 것을 특징으로 하고 있다.
본 발명에 있어서, 공작물의 굽힘가공에 있어서, 최초 가상의 구동위치까지 구동금형이 구동되고, 이 위치에서 공작물의 굽힘각도가 검출되고, 그런 후 다음 가상의 구동위치까지 다시 구동금형이 구동되고, 이 위치에서 다시 공작물의 실제 굽힘각도가 검출된다. 이런 방법으로 최소 2개 이상 위치의 구동위치에 공작물의 실제 굽힘각도가 검출되고, 이들 각각의 가상의 구동위치에 대응하는 각각의 구동량의 변화분과 각각의 실제 굽힘각도의 변화분의 관계에 기초하여, 미리 기억되어 있는 해당 굽힘가공의 가공조건마다 공작물의 목표 굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계가 결정되고, 이런 관계가, 가상의 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분을 비(比)에 대응하는 스프링 백 각도의 관계에 기초하여 보정된 구동금형이 최종적인 구동위치에 의해 결정된다. 본 발명에 의하면, 동질재료에 있어 로트(lot)간에의 특성치가 균일하지 않은 것을 고려하는 경우에는, 스프링 백 각도에 최대 영향을 끼치는 특성치인 n치(가공경화지수)의 대용특성으로 하여, 최소 2개 이상 위치에의 가상 구동위치에 각각의 가상의 구동량의 변화분과 각각의 실제 굽힘각도의 변화분의 관계를 이용하면, 이 관계에 기초하여 스프링 백 각도가 결정된다. 또한, 동 양태에, 최소 2개 이상 위치에의 가상의 구동위치에 있는 각각의 가상의 구동량의 변화분과 각각의 실제 굽힘각도의 관계에 기초하여, 부연하자면, 재료의 기계적 성질의 대용특성치에 있는 구동량과 굽힘각도의 관계를 고려하여, 목표로 한 굽힘각도를 얻게하는 최종의 구동위치를 곡선과 근사하게 하거나 또는 직선에 근사하게 되도록 결정된다. 그 결과, 예컨대, 재료의 로트(lot)간에의 재료특성치가 균일하지 않다 하더라도, 스프링 백 각도 및 구동금형의 최종의 구동위치를 최적의 정밀하게 추정하는 것이 가능하다.
다음으로, 제3발명인 굽힘가공장치는, 상기 제1발명인 굽힘가공장치를 구체적으로 실현하는 장치에 관한 발명으로써, 구동금형과 고정금형에 의한 판상의 공작물을 프레싱에 의해 굽힘가공을 행하는 굽힘가공장치에 있어서,
(1) 공작물의 각각의 가공조건에 공작물의 굽힘각도에 대응하는 상기 구동금형의 구동량의 관계 및 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분에 비례하여 대응하는 스프링 백 각도의 관계를 기억하는 기억수단,
(2) 공작물의 굽힘각도 중의 굽힘각도를 검출하는 각도검출수단,
(3) 상기 구동금형의 최소 2개 이상의 가상의 구동위치에 상기 각도검출수단에 의하여 검출하는 공작물의 실제 굽힘각도의 변화분 및 각각의 가상의 위치에 관계된 구동량을 연산하고, 이 연산에 의하여 얻어진 스프링 백 각도에 기초한 상기 구동금형의 최종적인 구동위치를 연산하는 연산수단 및,
(4) 상기 구동금형을 상기 가상의 구동위치까지 구동시킨 후에 상기 최종적인 구동위치까지 구동하는 금형구동수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명에 있어서, 미리 기억수단에, 공작물의 굽힘각도에 대응하는 상기 구동금형의 구동량의 관계 및 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 비에 대응하는 스프링 백 각도의 관계가 저장된다. 공작물의 굽힘가공에 있어서, 금형구동수단에 의하여 최초 가상의 구동위치까지 구동금형이 구동되고, 이 위치에서의 각도검출수단에 의하여 최초 가상의 구동위치에 다시 공작물의 실제 굽힘각도가 검출된다. 이것에 의하여 최소 2개 이상의 가상의 구동위치에 공작물의 실제 굽힘각도가 검출되고, 상기 기억수단에 기억되어 있는 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 비에 대응하는 스프링 백 각도의 관계에 의하여, 공작물의 목표 굽힘각도에의 스프링 백 각도가 연산되고, 이 스프링 백 각도를 고려하여 상기 구동금형의 최종 구동위치가 연산된다. 그리고, 이 연산에 의한 최종 구동위치까지 구동금형이 구동되고 굽힘가공이 종료된다. 이런 식으로, 최소 2개 이상의 각도 검출위치에서의 실제 굽힘각도에 기초하여, 공작물의 목표굽힘각도의 스프링 백 각도가 추정되는 것에, 재료 로트(lot)간에의 재료특성치가 균일하지 않아 스프링 백 각도에 균일하지 않은 것이 생길 경우에도, 이 스프링 백 각도를 최적의 정밀도로 추정 가능하게 하여, 이런 식으로 극히 고도의 정밀성이 있는 굽힘가공을 실현하는 것이 가능하도록 한다.
이 제3발명에 있어서, 상기한 연산수단은, 상기 공작물의 목표굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계를, 상기 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 비에 대응하는 스프링 백 각도의 관계에 기초하여 보정함으로서, 상기 구동금형의 최종적인 구동위치를 연산하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 최소 2개 이상의 가상의 구동위치는, 상기 기억수단에 기억되어 있는 공작물의 굽힘각도에 대응하는 구동금형의 구동량의 관계 및 공작물의 굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계로부터 연산하여 얻는다.
도 1은, 본발명의 제1실시예에 관계한 굽힘가공장치의 시스템구성도.
도 2는, n치와 스프링 백 각도와의 그래프.
도 3은, n치와 재료의 굽힘반경과의 상관을 표시한 그래프.
도 4는, 동일 하사점(下死点)에 있는 굽힘반경과 굽힘각도의 관계를 설명하는 도면.
도 5는, 제1실시예에 있는 금형구동량의 제어플로우를 표시하는 플로우챠트.
도 6은, 굽힘각도에 대응하는 구동량의 관계를 표시하는 그래프.
도 7은, dD/dθ에 대응하는 스프링 백 각도의 관계를 표시하는 그래프.
도 8은, 제2실시예에 있는 금형구동량의 제어플로우를 표시하는 플로우챠트.
도 9는, 최종 구동위치(DT)를 결정하는 방법을 설명하는 그래프.
도 10은, 제2실시예의 효과를 설명하는 도면.
도 11은, 제3실시예에 있는 금형구동량의 제어플로우를 표시하는 플로우챠트.
도 12는, 공작물 각도와 스프링 백 각도의 관계를 표시하는 그래프.
도 13은, 굽힘각도에 대응하는 구동량의 관계가 재료에 대응하여 변화하는 것을 설명하는 그래프이다.
다음으로, 본 발명에 따른 굽힘가공방법 및 굽힘가공장치의 구체적인 실시의 형태에 있어, 도면을 참조하여 설명한다.
(제1실시예)
도 1에는, 본발명의 1실시예에 관계된 굽힘가공장치의 시스템구성도가 표시되어 있다.
본 실시예의 굽힘가공장치(프레스브레이크)에 있어서는, 고정테이블(1) 위에 금형베이스(2)가 고착되어 있는 곳에, 즉 이 금형베이스(2) 위에 하부금형(3)을 설치하고, 이 하부금형(3)에 대향하게 하고, 이 하부금형(3)에 대응하여 가깝도록 근접시켜 승강구동하게 하는 램(4)의 하부에 상부금형(5)이 설치되어 있다. 굽힘가공시킨 판상의 공작물(W)은 하부금형(3)과 상부금형(5)과의 사이에 삽입시켜, 이 공작물(W)의 단부를 백스탑(back stop)장치(6)에 충돌하도록 하는 상태에서 램(4)을 하강시키고, 이 공작물(W)을 하부금형(3)과 상부금형(5)에 프레싱하여, 공작물(W)의 굽힘가공을 실행할 수 있다. 상기 고정테이블(1)의 전부(前部)에는, 공작물(W)의 공정 중에 이 공작물(W)의 굽힘각도를 검출하는 각도검출유닛(7)이 설치되어 있다. 이 각도검출유닛(7)은, 공작물의 절곡된 외주면에 슬릿광을 투광하는 광원(8)과, 이 광원에 의한 공작물(W)의 외주면에 형성된 선상투광상을 위한 CCD카메라를 포함하고, 이 CCD카메라(9)에 의하여 포착된 화상을 화상처리함으로써 공작물(W)의 굽힘각도를 검출하는 것이 가능하다. 이 각도검출유닛(7)은 고정테이블(1)의 전방에도 설치되어 있을 뿐만 아니라 후방에도 설치되어 있고, 이것에 의한 고정테이블(1)의 양측에 설치된 공작물(W)의 2개의 절곡된 굽힘각도를 검출하는 점에 있어서 각도검출의 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.
상기 CCD카메라에 포착된 화상은 도표화되지 않는 모니터TV에 영상으로 보여질 뿐만 아니라 화상데이터로써 굽힘각도연산부(10)에 의해 처리된다. 그리고, 공작물(W)의 굽힘각도는 굽힘각도연산부(10)에서 작동됨으로써 산출된다. 이 연산결과는 NC장치(11)에 입력시킨다. 이 NC장치(11)는, 공작물(W)의 굽힘조건(가공조건) 의 각각 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 비에 대응하는 복수의 스프링 백 각도의 관계 및 공작물의 굽힘각도에 대응하는 복수의 금형구동량의 관계 등을 기억하는 기억수단(12)을 구비하는 점에서, 그리고 이 기억수단(12)에 기억되어 있는 데이터와, 공작물(W)의 굽힘조건(재질, 판두께, 굽힘형상, 기계정보 등)에 기초한 상부금형(5)의 가상의 구동위치 및 최종적인 구동위치(하사점)를 연산하는 연산수단(13)을 구비하고 있다. 그런데, 판상의 공작물(W)을 굽힘가공하는 때에 산출되는 스프링 백 각도(탄성에 의해 되돌아오는)는, 재료의 인장강도, 종탄성계수, 가공경화지수(n치) 등에 상관이 있다고 회자되지만, 동일재료에 있는 로트(lot)간에의 특성치의 균일하지 않은 것을 고려하는 경우에, 이 스프링 백 각도에 최대 영향을 미치는 특성치는 n치에 있다는 것이 고려된다. 도 2에는, 냉연강판에 있어 n치와 스프링 백 각도와의 상관을 조정하는 결과를 나타내고 있다. 한편으로, 도 3에 표시한 바에 의하면, n치와 재료의 굽힘반경과 고도의 상관관계가 있고, 도 4에서 이미 알 수 있듯이, 공작물(W)의 굽힘반경이 상이하고, 동시에 하사점(상부금형의 구동위치)에 있는 공작물의 굽힘각도에 변화가 생긴다는 것을 알고 있다. 즉 어떤 하사점에 있어서, 공작물의 굽힘각도가 작은 재료는, 굽힘각도가 좀 더 크게 되고, 따라서 n치도 좀더 크게 되어, 결과적으로 스프링 백 각도가 크게되는 관계가 성립된다. 이로부터 소정의 위치에 있는 공작물(W)의 굽힘각도를 검출하므로, 스프링 백 각도를 추정하는 것이 가능함에 의해, 그 결과에 기초하여 구동금형에 있는 상부금형(5)의 구동량을 제어하고서, 그 결과에 기초하여 구동금형에 있는 상부금형(5)의 구동량을 제어하여, 재료의 균일하지 않음을 무시하고 고차원적으로 정밀하게 굽힘을 실현하는 것이 가능하다.
본 실시예는, 스프링 백 각도에 최대 영향을 미치는 특성치인 상기 n치에 있어, 최소한 2개 이상의 가상의 구동위치 각각의 구동량의 변화분(dD)과 각각의 실제 굽힘각도의 변화분(dθ)과의 비(dD/dθ)를 산출하고, 목표굽힘각도에 있는 스프링 백 각도를 산출하게 할 수 있다. 다음으로, 본 실시예에 있는 구동량의 제어플로우는 표시된 도 5의 플로우챠트에 의해 설명된다.
S1 : 미리 입력된 기억수단(12)에 기억된 공작물(W)의 굽힘조건(재질, 판두께, 굽힘형상, 기계정보 등)을 읽는다.
S2 : 공작물(W)의 굽힘각도(θ)에 대응하는 금형구동량(D)의 관계(도 6 참조) 및 공작물(W)의 목표굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도로부터 디폴트(NC장치를 보유시키는 초기치)의 관계식을 선택하여 상부, 하부 양금형을 근접이동을 시켰을 때의 가상의 구동위치, 부연하자면 n개소(n≥2)의 각도검출위치를 연산한다. 또한, 이런 가상의 구동위치는, 공작물(W)을 굽힘한 범위가 너무 과하지 않는 범위에서, 최소 1개의 위치는 목표한 각도에 가능한 한 근접한 위치에 있을 것이 요구된다.
S3∼S5 : 작동자에 의하여 공작물(W)을 세트시킨 굽힘가공을 개시하고, n점의 위치의 가상의 구동위치 내의 최초의 가상의 구동위치까지 상부금형(5)을 하부금형(3)에 대응시켜 근접 이동하게 한다. 그리고, 이 가상의 구동위치에 도달하여, 각도검출유닛(7)에 의하여 공작물(W)의 굽힘각도를 검출한다.
S6 : 각도검출회수(N)가 n에 도달하지 않는 경우(N＜n)에는, 제2의 가상의 구동위치까지 다시 상부금형(5)을 이동시키고, 이 제2의 가상의 구동위치에서 다시 공작물(W)의 굽힘각도를 검출한다. 이 과정은 N＝n이 도달할 때까지 계속해서 반복하여 실행한다.
S7 : 상술한 n점의 위치의 각도검출결과로부터, 구동량의 변화분(dD)과 실제 굽힘각도의 변화분(dθ)과 비(dD/dθ)를 산출한다. 예컨대, n＝2의 경우에는, 2개의 각도검출위치에의 구동량의 차(dD)와 검출각도의 차(dθ)의 비(dD/dθ)를 산출한다. 그리고, 미리 기억되어 있는 비(dD/dθ)에 대응하는 스프링 백 각도(θS)의 관계, 부연하자면, (dD/dθ-θS)곡선(도 7 참조)을 이용하고, 상술한 방법에 의해 산출시켜, 상당하는 스프링 백 각도(θS)가 요구된다. 그러므로, 목표굽힘각도에의 스프링 백 각도를 추정한다. 그것에 의한, 상기의 비(dD/dθ)를 산출하는 때에, 각도검출위치(가상의 구동위치)가 2개 위치(n＝2)의 경우에는, 굽힘각도(θ)에 대응하는 금형구동량(D)의 관계를 표시하는 그래프상에 있어서, 2개의 검출치에 기초하여 2점을 통하는 직선을 결정함에 의하여 생긴 비(dD/dθ)를 결정한다.
또한, 각도검출위치(가상의 구동위치)가 3개의 위치 이상(n≥3)의 경우에는, 3개 이상의 검출치에 기초하여 최소 제곱자승방법 등의 수법을 이용하여 비(dD/dθ)를 결정할 수 있다. 그리고, 도 7은 비(dD/dθ)에 대응하는 스프링 백 각도(θS)의 관계를 실험치데이터에 표시하고 있다.
S8∼S9 : 추정되는 스프링 백 각도(θS)에 기하여 상부금형(5)의 최종 구동위치를 연산하고, 이 위치까지 다시 상부금형(5)을 구동한다.
S10 : 가공을 종료하고 플로우를 종료한다.
이 플로우에 표시된 처리는, 매회 굽힘공정마다 수행하는 것이 좋으나, 재료로트가 변경되는 시기 등에 의한 임의 공정에는 작동자가 보정을 지시하는 것도 바람직하다. 본 실시예에 의하면, 공작물의 굽힘공정 중의 최소 2개 위치의 각도검출위치에 있어 실제 굽힘각도에 기초하여 공작물의 목표굽힘각도에 스프링 백 각도에 균일하지 않다 하더라도, 스프링 백 각도를 고도로 정밀하게 추정할 수 있으며, 그 결과, 굽힘가공정도의 정밀성을 도모할 수 있다.
(제2실시예)
본 실시예는, 구동금형의 최소 2개 이상의 위치의 가상 구동위치에 있어 각각의 구동량의 변화량의 변화분과 각각의 실제 굽힘각도의 변화분과의 관계를 기초하여, 구동금형의 최종 구동위치를 추정하는 데 있다. 본 실시예에 있어 시스템구성은 도 1에 표시한 제1실시예의 것과 동일한 양태이다. 그렇지만, 제1실시예와 공통한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하였고, 본 실시예의 특유부분에 대해서는 이하에서 설명하기로 한다. 본 실시예에 있어서, 구동금형에 있는 상부금형(5)의 구동제어, 부연하자면 금형구동량의 제어는 도 8에 표시한 플로우챠트에 따라 행하여진다.
T1 : 미리 입력된 기억수단(12)에 기억되어 있는 공작물(W)의 굽힘조건(재질, 판두께, 굽힘형상, 금형형상, 기계정보 등)을 읽는다.
T2 : 공작물(W)의 굽힘각도에 대응하는 금형구동량의 관계 및 공작물(W)의 목표굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계로부터 디폴트(NC장치를 보유시키는 초기치)의 관계식을 선택하여 상부 하부 양금형을 근접 이동시켰을 때의 가상의 구동위치, 부연하자면 n개소(n≥2)의 각도검출위치를 연산한다. 또한, 이런 가상의 구동위치는, 공작물(W)의 굽힘된 범위가 너무 초과하지 않는 범위에서, 최소 1개의 위치에의 목표굽힘각도에 가능한 한 근접한 위치에 있는 것이 바람직하다.
T3∼T5 : 작동자에 의하여 공작물(W)을 세트시킨 굽힘가공을 개시하고, n점의 위치의 가상의 구동위치 내의 최초의 가상의 구동위치까지 상부금형(5)을 하부금형(3)에 대응시켜 근접 이동하게 한다. 그리고, 이 가상의 구동위치에 도달하고, 각도검출유닛(7)에 의하여 공작물(W)의 굽힘각도를 검출한다.
T6 : 각도검출회수(N)가 n에 도달하지 않는 경우(N＜n)에는, 제2의 가상의 구동위치까지 다시 상부금형(5)을 이동시키고, 이 제2의 가상의 구동위치에서 다시 공작물(W)의 굽힘각도를 검출한다. 이 과정은 N＝n이 도달할 때까지 계속해서 반복하여 실행한다.
T7 : 상술한 n점의 위치의 각도검출결과로부터, 구동량의 변화분(d1-d2)과 실제 굽힘각도(θ1-θ2)의 변화분을 산출한다(도 9 참조). 그래서, 미리 기억되어 있는 목표굽힘각도(θT)에 대응하는 스프링 백 각도(θS)의 관계를 이용하여, 목표굽힘각도(θT)가 얻게 되는 최종 구동위치(하사점)(dT)를 결절한다. 그 곳에서, 그 최종의 구동위치(dT)를 연산할 때에, 각도검출위치(가상의 구동위치)가 2개의 위치(n＝2)의 경우에는, 굽힘각도(θ)에 대응하는 금형구동량(D)의 관계를 표시한 그래프(도 9 참조)에 있어서, 2개의 검출치에 기초하여 2점을 통한 곡선을 연결한 직선을 결정함으로써, 상기 최종 구동위치(dT)가 결정된다. 또한, 각도검출위치(가상의 구동위치)가 3개의 위치 이상(n≥3)의 경우에는, 3개 이상의 검출치에 기초하여 최소 제곱자승법 등의 방법을 이용하여 최종 구동위치(dT)가 결정된다.
T8 : 추정되는 최초의 구동위치(dT)에 기초하여 상부금형(5)을 이 위치까지 다시 구동한다.
T9 : 가공을 종료하고 플로우를 종료한다.
이 플로우에 표시된 처리는, 매회 굽힘공정마다 수행하는 것이 좋으나, 재료로트가 변경되는 시기 등에 의한 임의 공정에서는 작동자가 보정을 지시하는 것도 바람직하다.
도 10은, 본 실시예의 굽힘가공장치와 종래의 굽힘가공장치(특개평 7-265957호에 기재된 것)와의 굽힘가공의 정밀도의 비교결과가 표시되어 있다. 이 도면으로부터 명확하게 알 수 있는 것은, 본 실시예의 것에 따른 방법도 보다 정확한 굽힘가공의 가능성이 있다는 것이다. 이것은 기계적 성질의 대용특성치에 있는 구동량과 굽힘각도와의 관계를 고려하여 최종적인 구동위치를 결정한다는 것이다. 본 실시예에 의하면, 최소 2개의 위치의 각도검출위치에 의해 검출시킨 실제 굽힘각도에 기초하여 구동금형의 최종 위치가 추정되는 데, 재료의 로트(lot)간에의 재료특성치에 균일하지 않다 하더라도, 최종 구동의 위치를 보다 정확하게 추정하려고 할 때는, 이 최종의 구동위치에 기초하여 굽힘가공을 실행시켜, 극히 고도의 정밀성이 있는 굽힘가공을 실현하는 것이 가능하다.
(제3실시예)
본 실시예에는, 스프링 백 각도에 최대 영향을 미치는 특성치에 있는 상기 n치의 대용특성에 의해서, 최소 2개 위치의 가상의 구동위치에 있는 각각의 구동량의 변화분(dD)과 각각의 실제각도의 변화분(dθ)과의 비(dD/dθ)를 산출하고, 이 비(dD/dθ)와 스프링 백 각도(θS)와의 관계에 기초하여, 목표굽힘각도에 있는 스프링 백 각도를 산출하게 할 수 있다. 또한, 상술한 것에 의해 요구되는 목표굽힘각도에 있는 스프링 백 각도와, 최소 2개 위치의 가상의 구동위치에 있는 각각의 구동량의 변화분(dD)과 각각의 실제각도의 변화분(dθ)과의 비(dD/dθ)에 기초하여, 목표굽힘각도를 얻게 하는 최종 구동위치(하사점)를 산출하게 할 수 있다.
다음으로, 본 실시예에 있는 금형구동량의 제어플로우를 도 11에 표시한 플로우챠트에 의하여 순차적으로 설명한다.
U1 : 미리 입력된 기억수단(12)에 기억되어 있는 공작물(W)의 굽힘조건(재질, 판두께, 굽힘형상, 금형형상, 기계정보 등)을 읽는다.
U2 : 공작물(W)의 굽힘각도(θ)에 대응하는 금형구동량의 관계(도 6 참조) 및 공작물(W)의 목표굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계로부터 디폴트(NC장치를 보유시키는 초기치)의 관계식을 선택하여 상부와 하부 양금형을 근접 이동시켰을 때의 가상의 구동위치, 부연하자면 n개소(n≥2)의 각도검출위치를 연산한다. 또한, 이런 가상의 구동위치는, 공작물(W)의 굽힘된 범위가 너무 초과하지 않는 범위에서, 최소 1개 이상의 위치는 목표한 각도에 가능한 한 근접한 위치에 있는 것이 바람직하다.
U3∼U5 : 작동자에 의하여 공작물(W)을 세트시킨 굽힘가공을 개시하고, n점의 위치의 가상의 구동위치 내의 최초의 가상의 구동위치까지 상부금형(5)을 하부금형(3)에 대응하여 근접 이동하게 한다. 그리고, 이 가상의 구동위치에 도달하고, 각도검출유닛(7)에 의하여 공작물(W)의 굽힘각도를 검출한다.
U6 : 각도검출회수(N)가 n에 도달하지 않는 경우(N＜n)에는, 제2의 가상의 구동위치까지 다시 상부금형(5)을 이동시키고, 이 제2의 가상의 구동위치에서 다시 공작물(W)의 굽힘각도를 검출한다. 이 처리과정은 N＝n이 도달할 때까지 계속해서 반복하여 실행한다.
U7 : 상술한 n점의 위치의 각도검출결과로부터, 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분을 산출한다. 예컨대, n＝2의 경우에는, 2점의 각도검출위치에의 구동량의 차(dD)와 검출각도의 차(dθ)의 비(dD/dθ)를 산출한다. 그리고, 미리 기억되어 있는 비(dD/dθ)에 대응하는 스프링 백 각도(θS)의 관계, 부연하자면, (dD/dθ-θS)곡선(도 7 참조)을 이용하고, 상술한 방법에 의해 산출시켜, 상당하는 스프링 백 각도(θS)가 결정된다. 그러므로, 목표굽힘각도에의 스프링 백 각도를 추정한다. 이곳에서, 상기의 비(dD/dθ)를 산출하는 때에는, 각도검출위치(가상의 구동위치)가 2개의 위치(n＝2)의 경우에는, 굽힘각도(θ)에 대응하는 금형구동량(D)의 관계를 표시하는 그래프상에 있어서, 2개의 검출치에 기초하여 2점을 통하는 직선을 결정함으로 생긴 비(dD/dθ)를 결정할 수 있다.
또한, 각도검출위치(가상의 구동위치)가 3개의 위치 이상(n≥3)의 경우에는, 3개 이상의 검출치에 기초하여 최소 제곱자승법 등의 방법을 이용하여 비(dD/dθ)를 결정할 수 있다. 그리고, 도 7은 비(dD/dθ)에 대응하는 스프링 백 각도(θS)의 관계를 실험치데이터에 표시한 것이다.
U8 : 상술한 n점의 위치의 각도검출결과로부터 얻은 구동량의 변화분(dD)(＝d1-d2)과 실제 굽힘각도(dθ)(θ1-θ2)의 변화분의 관계 및 상술한 방법에 의하여 결정되는 목표굽힘각도(θT)에 대응하는 스프링 백 각도(θS)의 관계를 이용하여, 목표굽힘각도(θT)가 얻게되는 최종 구동위치(하사점)(dT)가 결정된다(도 9 참조). 이곳에는, 그 최종의 구동위치(dT)를 연산할 때, 각도검출위치(가상의 구동위치)가 2개의 위치(n＝2)의 경우에는, 굽힘각도(θ)에 대응하는 금형구동량(D)의 관계를 표시한 그래프(도 9 참조)에 있어서, 2개의 검출치에 기하여 2점을 통하여 곡선을 통하여 직선을 요구함에 의하여 상기 최종 구동위치(dT)가 결정된다. 또한, 각도검출위치(가상의 구동위치)가 3개의 위치 이상(n≥3)의 경우에는, 3개 이상의 검출치에 기초하여 최소 제곱자승법 등의 방법을 이용하여 최종 구동위치(dT)를 결정할 수 있다.
U9 : 추정되는 최초의 구동위치(dT)에 기초하여 상부금형(5)을 이 위치까지 다시 구동한다.
U10 : 가공이 종료하고 플로우를 종료한다.
이 플로우에 표시된 처리과정은, 매회 굽힘공정마다 수행하는 것이 좋으나, 재료로트가 변경되는 시기 등에 의해 임의 공정에 작동자가 보정조작을 지시하는 것도 가능하다.
본 실시예에 의하면, 최소 2개 이상의 위치의 각도검출위치에 의해 검출시킨 실제 굽힘각도에 기초하여 공작물(W)의 스프링 백 각도 및 구동금형의 최종 위치가 추정됨에 있어, 재료의 로트(lot)간에의 재료특성치가 균일하지 않은 경우에도, 스프링 백 각도 및 최종 구동의 위치를 보다 정확하게 추정하는 것이 가능하고, 이 최종의 구동위치에 기초하여 굽힘가공을 실행함으로써, 극히 고도의 정밀성이 있는 굽힘가공을 실행하는 것이 가능하다.
상기 각 실시예에 있어서, 굽힘각도를 검출하는 각도검출수단에 의해, 슬릿광을 투광하는 광원과, 선상투광상을 촬영하는 CCD카메라에 의한 각도검출장치를 이용하는 것을 설명하지만, 이 각도검출수단에서는, 다른 형태, 즉 정전용량식, 광전식, 접촉식의 여러가지 형태도 채용하는 것이 가능하다.
상기한 각각의 실시예는, 하부금형(다이)을 고정식에, 상부금형(펀치)을 구동시킨 상기 오버드라이브형태의 프레스브레이크에 적용하는 것이 설명되어 있지만, 본 발명은 상부금형을 고정식에 하부금형을 구동시킨 소위 언더드라이브형태에 대응시켜 적용할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
최소 2개 이상의 위치의 각도검출위치에 의해 검출시킨 실제 굽힘각도에 기초하여 공작물(W)의 스프링 백 각도 및 구동금형의 최종 위치가 추정됨에 있어, 재료의 로트(lot)간에의 재료특성치가 균일하지 않은 경우에도, 스프링 백 각도 및 최종 구동의 위치를 보다 정확하게 추정하는 것이 가능하고, 이 최종의 구동위치에 기초하여 굽힘가공을 실행함으로써, 극히 고도의 정밀성이 있는 굽힘가공을 실행하는 것이 가능하다.

Claims (5)

  1. 구동금형과 고정금형에 의하여 판상의 공작물을 프레스시켜 굽힘가공을 행한 굽힘가공방법에 있어서,
    공작물의 굽힘가공중에 상기한 구동금형의 2개 이상의 위치에의 가상 구동위치에 공작물의 실제 굽힘각도를 검출하고, 이런 각각의 가상의 구동위치에 관련된 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분의 관계에 기초하여, 미리 기억되어 있는 해당 굽힘가공의 가공조건마다의 공작물 목표굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계로부터 구동금형의 최종 구동위치를 결정하며, 이 결정된 최종 구동위치까지 상기 구동금형을 구동하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공방법.
  2. 구동금형과 고정금형에 의하여 판상의 공작물을 프레스시켜 굽힘가공을 행한 굽힘가공방법에 있어서,
    공작물의 굽힘가공중에 상기 구동금형의 2개 이상의 위치에의 가상 구동위치에 공작물의 실제 굽힘각도를 검출하고, 이런 각각의 가상 구동위치에 관련된 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분의 관계에 기초하여, 미리 기억되어 있는 해당 굽힘가공의 가공조건마다 공작물 목표굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계를 미리 기억되어 있는 상기 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 비에 대응하는 스프링 백 각도의 관계에 기초하여 보정하는 것에 의해 상기 구동금형의 최종 구동의 위치가 결정되고, 이 결정되어진 최종 구동위치까지 상기 구동금형을 구동하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공방법.
  3. 구동금형과 고정금형에 의하여 판상의 공작물을 프레스시켜 굽힘가공을 행한 굽힘가공장치에 있어서,
    (1) 공작물의 가공조건마다 공작물 목표굽힘각도에 대응하는 상기 구동량의 관계 및 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분과의 비에 대응하는 스프링 백 각도의 관계를 기억하는 기억수단,
    (2) 공작물의 굽힘각도 중의 굽힘각도를 검출하는 각도검출수단,
    (3) 상기한 구동금형의 2개 이상의 위치에의 가상 구동위치에 상기 각도검출수단에 의하여 검출하는 공작물의 실제 굽힘각도의 변화분 및 이런 각각의 구동위치에 관계된 구동량의 변화량을 연산하는 것에, 상기한 기억수단에 기억되어 있는 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분의 비에 대응하는 스프링 백 각도의 관계에 의하여, 공작물의 목표굽힘각도에의 스프링 백 각도를 연산하고, 이 연산에 의하여 얻어진 스프링 백 각도에 기초한 상기 구동금형의 최종 구동위치를 연산하는 연산수단 및,
    (4) 상기한 구동금형을 가상의 구동위치까지 구동시킨 후에 최종 구동위치까지 구동하는 구동금형수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 연산수단은, 상기 공작물의 목표굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계를, 상기 구동량의 변화분과 실제 굽힘각도의 변화분의 비에 대응하는 스프링 백 각도의 관계에 기초하여 보정하는 것에, 상기 구동금형의 최종 구동위치를 연산하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 2개 이상의 위치에의 가상 구동위치는, 상기한 기억수단에 기억되어 있는 공작물의 굽힘각도에 대응하는 구동금형의 구동량의 관계 및 공작물의 굽힘각도에 대응하는 스프링 백 각도의 관계로부터 연산하는 것을 특징으로 하는 굽힘가공장치.
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