WO1994029044A1 - Dispositif de mesure d'un angle de retour elastique apres pliage en v - Google Patents

Dispositif de mesure d'un angle de retour elastique apres pliage en v Download PDF

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WO1994029044A1
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bending
angle
work
bending angle
pressing force
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PCT/JP1994/000840
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Toshiyuki Ooenoki
Toshiro Otani
Original Assignee
Kabushiki Kaisha Komatsu Seisakusho
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D5/00—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves
    • B21D5/02—Bending sheet metal along straight lines, e.g. to form simple curves on press brakes without making use of clamping means
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/188—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by special applications and not provided for in the relevant subclasses, (e.g. making dies, filament winding)
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
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    • G05B2219/37403—Bending, springback angle
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]

Definitions

  • the present invention measures a springback angle in a V-bending process, which measures a springback angle as an elastic return amount of a V-bending workpiece by being clamped by upper and lower dies.
  • the measurement of the springback angle is performed as follows. That is, after the upper and lower dies are relatively close to each other and the workpiece is bent to an arbitrary bending angle, the upper and lower dies are relatively separated at a very low speed, and the pressure applied to the workpiece is zero.
  • the bending angle 0 B at the time when the bending angle becomes 0 is measured, and the springback angle ⁇ 0 A at the bending angle 0 A can be obtained from the measurement result by the following equation.
  • the springback angle ⁇ ⁇ A is linear with the bending angle 0 (except for the initial bending area) where the bending angle 0 is less than about 165 '(the initial area of bending). 0.96) is known (see Fig. 13). Therefore, the relationship between the bending angle 0 and the springback angle ⁇ 0 can be easily obtained by repeating the measurement of the above-described springback angle ⁇ 0 for various values of the bending angle e.
  • the position where the pressure applied to the work becomes zero in other words, the upper mold (or lower mold) is separated from the work. It is necessary to unload the pressure applied to the work up to the position where the work is performed.
  • the bending position is almost always set to the end of the work 52, so that the upper die 51 When unloading the work 52 from the work 52, the work 52 rises from the lower mold 53 (see FIG. 14 (b)), and the work 52 and the upper mold 5 are displaced by the displacement of the work 52.
  • the point of contact with 1 changes (see Fig. 14 (c)).
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems and to accurately detect a spring back angle of a workpiece at a stage where the workpiece is not completely unloaded.
  • An object of the present invention is to provide a springback angle measuring device in bending. Disclosure of the invention
  • a spring back angle measuring device in V-bending determines the elastic return amount of a V-bending workpiece by being pressed by upper and lower dies.
  • the present invention relates to a springback angle measuring device for measuring all springback angles, and firstly,
  • the first bending angle of the workpiece at an arbitrary vertical movement position (the unloading start position) of the mold is detected and stored, and then the pressure applied to the workpiece is reduced to zero.
  • the mold is raised and lowered so that it is reduced within the range where it does not move, and the pressing force per unit lifting / lowering distance of the die is based on the die moving position and the pressing force detected during this vertical movement. Is calculated. Then, when this increment value is kept at a constant value, a first-order approximation is performed based on the bending angle and the pressing force of at least two points, which are detected corresponding to the elevation position of the mold. When the pressing force becomes zero, the vertical position of the mold
  • Complete unloading position (Complete unloading position) is calculated, and a second bending angle of the workpiece at the calculated lifting / lowering position is estimated, and the second bending angle and the second bending angle are calculated.
  • the springback angle of the workpiece is calculated from the difference from the bending angle of 1. In this way, the springback angle of the work is detected before complete unloading of the work is performed. Therefore, the contact point between the workpiece and the mold does not shift, the springback angle can be detected with high accuracy, and the bending accuracy can be improved.
  • the mold position detecting means may be a position sensor attached to a mold driving unit that moves the mold up and down, or may be a displacement sensor embedded in the mold. it can.
  • the springback angle measuring device in the V-bending process has the following features. (a) a bending angle detecting means for detecting a bending angle of the work during the bending process of the work,
  • the first bending angle and the first pressing force of the workpiece at an arbitrary moving position of the mold are respectively detected and stored. Then, the mold is moved up and down so that the pressing force applied to the work is reduced, and the pressing force detected at the time of the raising and lowering movement becomes a predetermined ratio with respect to the first pressing force.
  • the second bending angle of the workpiece at the pressing force of 2 is detected and stored. Then, until the pressure applied to the workpiece becomes a predetermined small value, The mold is moved up and down, and a third bending angle and a third pressing force of the workpiece at the vertically moving position are respectively detected and stored, and the second and third bending angles and the second and third bending angles are detected.
  • the fourth bending angle of the work when the applied pressure becomes zero is estimated by first-order approximation based on the applied force of No. 3 and the difference between the fourth bent angle and the first bend angle is used to calculate the work
  • the springback angle is calculated. In this way, the springback angle can be accurately detected without accurately measuring the relative displacement of each of the upper and lower dies.
  • the estimation of the fourth bending angle by the first-order approximation can be performed based on the data sampling of the bending angle and the pressing force at three or more points, and thus the measurement accuracy can be improved. Can be enhanced. Further, it is preferable that the second pressing force is set to 1 ⁇ 2 of the first pressing force. In this case, the pressing force and the bending angle are not more than the second pressing force. It is a linear relationship.
  • the springback angle measuring device in the V-bending process according to the present invention has, thirdly,
  • a second bending angle of the workpiece when the pressing force becomes zero is estimated by a first-order approximation based on the pressure, and the workpiece is calculated from a difference between the second bending angle and the first bending angle.
  • a storage / calculation means for calculating the springback angle for calculating the springback angle.
  • the first bending angle and the first pressing force of the workpiece at an arbitrary moving position of the mold are respectively detected and stored. Then, the mold is moved up and down so that the pressure applied to the work is not reduced to zero, and based on the bending angle and the pressure of the work detected at the time of this up / down movement, the pressing force is adjusted. The incremental value of the bending angle per unit change amount of is calculated. Then, based on the bending angle and the pressing force of at least two points when the increment value is maintained at a constant value, the first order approximation is used to reduce the work force of the work when the pressing force becomes zero. The second bending angle is estimated, and the springback angle of the workpiece is calculated from the difference between the second bending angle and the first bending angle. In this way, the springback angle can be accurately detected without accurately measuring the relative displacement of each of the upper and lower dies.
  • the bending angle detecting means detects the bending angle of the work by image processing by capturing a slit light or a plurality of spot lights projected on the surface of the work. It is preferable to do so. Further, it is preferable that the pressing force detecting means is a load sensor attached to a mold driving unit that moves the mold up and down.
  • the springback angle measuring device in the V-bending process according to the present invention is an overdrive type in which the lower die is fixed and the upper die is driven. It can also be applied to under-drive type bending machines in which the upper mold is fixed and the lower mold is driven.
  • FIG. 1 to 4 are drawings for explaining a first embodiment of a springback angle measuring device according to the present invention
  • Figure 1 is a system configuration diagram
  • FIG. 2 is a graph showing the relationship between the bending angle and the forming force with respect to the upper mold position
  • Fig. 3 is a flowchart showing the procedure for calculating the springback angle.
  • FIG. 4 is a graph illustrating the calculation procedure of the springback angle.
  • Fig. 5 is a system configuration diagram
  • FIG. 6 is a graph illustrating the calculation procedure of the springback angle
  • FIG. 7 is a flowchart illustrating the calculation procedure of the springback angle
  • Fig. 8 is a graph showing the results of testing the relationship between load and bending angle during unloading.
  • Figure 9 is an explanatory diagram for explaining a calculation example of F 3 points,
  • FIG. 10 is a graph showing the results of a spring back angle comparison test.
  • FIGS. 11 and 12 are drawings for explaining a third embodiment of the springback angle measuring device according to the present invention.
  • FIG. 11 is a graph illustrating the calculation procedure of the springback angle
  • FIG. 12 is a front view illustrating the calculation procedure of the springback angle.
  • FIG. 13 and FIG. 14 are drawings for explaining a conventional example.
  • Fig. 13 is a graph showing the relationship between bending angle and springback angle.
  • FIG. 14 is a diagram for explaining the problems of the conventional springback angle measurement method.
  • the system configuration of the press brake according to the present embodiment includes a lower mold 11 mounted on a fixed ice flat table, and an up-and-down drive for the lower mold 11.
  • An upper mold 12 is attached to the lower end of the ram to be mounted, and the upper mold 12 is lowered with respect to the plate-like work 13 placed on the lower mold 11. Thus, the work 13 is bent.
  • the vertical movement position of the upper mold 1 2 is detected by the upper mold position detector 14, and the bending angle of the work 13 is detected by the bending angle detector 15.
  • the pressing force (forming force) applied to the work 13 is detected by the forming force detector 16.
  • the detection signals output from the upper mold position detecting device 14, the bending angle detecting device 15 and the forming force detecting device 16 are input to a memory / calculating device 17. Is operated in accordance with a predetermined program based on each input information, and a signal for raising and lowering the upper mold 12 is output to the upper mold driving device (ram) 18.
  • the upper mold 12 is lowered to an arbitrary elevating / lowering position (unloading start position) to bend the work 13, and the bending angle 0, of the work 13 at the unloading start position is determined by a bending angle detecting device. 15 (Fig. 2 (a)).
  • the upper mold 1 2 is raised at a very low speed, and during this ascending, the upper mold position detecting device 14 and the forming force detecting device 16 sequentially apply to the ascending and descending movement position of the upper mold 1 2 and the work 13.
  • the applied pressures are detected respectively (Fig. 2 (b)).
  • the storage / calculation device 17 sequentially calculates the increment of the forming force per unit ascending distance of the upper mold 12. Since the above-mentioned upper mold position detecting device 14 and molding force detecting device 16 can be easily used as general-purpose measuring devices having a fast response, data sampling can be performed at a high speed.
  • the bending angle of the work 13 is detected by the bending angle detector 15 (Fig. 2 (c)). ).
  • the upper mold 12 is further raised at a very low speed until a predetermined forming force is obtained as a forming force capable of holding the work 13 (a sufficiently small value when forming force> 0).
  • Upper die position is detected successively during this ascent
  • the device 14 and the molding force detection device 16 detect the vertical movement position of the upper mold 12 and the pressure applied to the work 13, respectively.
  • the bending angle of the work 13 is detected again by the bending angle detecting device 15 (FIG. 2 (d)).
  • the relationship between the bending angle and the upper mold position and the relationship between the bending angle and the upper mold position and the molding force and the upper mold position are obtained from the sampling data of the bending angle and the molding force after the point at which the increment value of the molding force converges to a certain value.
  • Is calculated using a first-order approximation formula (linear approximation formula) the upper mold position at which the forming force becomes zero is calculated from this approximation formula, and the bending angle 0 2 of the work 13 at the upper mold position is estimated. I do.
  • the bending angle 0 2 thus obtained and the bending angle 0 at the unloading start position described above are 0!
  • FIG. 3 is a flowchart showing the procedure for calculating the above-mentioned springback angle. Next, this flowchart will be described sequentially with reference to FIG.
  • the forming force is zero based on the data of the upper die position to the forming force detected at two points when the increment of the forming force applied to the workpiece during the unloading is kept at a constant value.
  • the upper die position is calculated as follows, data sampling can be performed at three or more points, which can further improve the detection accuracy. Similarly, for the detected value of the bending angle, the number of data samplings can be increased.
  • the force for estimating the spring back angle of the workpiece from the pressing force at the time of unloading and the position of the upper die is eliminated, and the effects of deformation of the die or press, play, etc. are eliminated.
  • there is a method of embedding a displacement sensor in the mold for example.
  • the upper mold position detecting device 14 may be a position sensor attached to a ram drive unit that moves the upper mold 12 up and down, or may be provided in the lower mold 11. It may be an embedded displacement sensor c [Second embodiment]
  • the present embodiment proposes a measuring device capable of measuring a spring back angle without detecting a mold position.
  • the system configuration of the press brake according to the present embodiment is similar to that of the first embodiment in that a plate-like workpiece 13 placed on a lower mold 11 is used.
  • the upper mold 12 is lowered, the work 13 is bent.
  • the upper mold position detecting device 14 in the first embodiment is unnecessary, and the bending angle detecting device 15 for detecting the bending angle of the workpiece 13 and the workpiece are not required.
  • the detection signal output from the molding force detection device 16 for detecting the pressing force (forming force) applied to 13 is input to the memory / calculation device 17, and the storage / calculation device 17 inputs each input information.
  • the operation is performed according to a predetermined program on the basis of the above, and a vertical movement signal of the upper mold 12 is output to the upper mold driving device (ram) 18.
  • the upper mold 1 2 is lowered to the unloading start position A to bend the work 13, and the bending angle 0, of the work 13 at the unloading start position A is detected by the bending angle detector 15.
  • the pressing force (forming force) F is detected by the forming force detecting device 16.
  • the upper mold 12 is slowly raised, and the molding force is compared with the molding force F, at the unloading start position A, by a predetermined ratio (for example,
  • the upper mold 12 is further raised at a very low speed until the molding force F 3 (point C), which is set in advance, is reached.
  • the forming force F3 can be easily calculated from, for example, the dimensions and plate thickness of the work 13 and the V-shaped dimensions of the lower mold 11 and the like.
  • FIG. 7 shows a flowchart of the procedure for calculating the springback angle in the present embodiment. Next, this flowchart will be described sequentially.
  • T 1 to T 5 From the geometrical shape such as the dimensions of the work 13, the plate thickness, and the V-shaped dimensions of the lower mold 11, calculate the F 3 points (set molding force) by calculation, and calculate the lower mold 11 and upper mold Move the mold 12 relatively close to the unloading start position.
  • T 6 ⁇ T 9 to determine the load value F 2 as the predetermined ratio (0. 5 XF 1) against removal load of the load start position. Then, the ordinal number i is added by 1, the lower mold 11 and the upper mold 12 are relatively separated by a minimum controllable amount, and the load F i is detected by the load sensor.
  • T 13 to T 15 Add ordinal i by 1 and relatively separate the lower mold 1 1 and upper mold 1 2 by the minimum controllable amount, and detect the load F i by the load sensor I do.
  • the angle sensor detects the bending angle 0 i
  • the figure shows test results obtained by performing a V-bending process at about 90 ° while changing the load (F)-bending angle (0) during unloading.
  • the broken line in the figure indicates the position where the load is 1 to 2 of the unloading start load.
  • the above-described F 2 points to unloading start load (F,) be selected to 1/2 of the smaller than F 2
  • Do Load capacity load in (left side of the broken line) (F) The relationship of the bending angle (0) can be approximated by a straight line. In this load range, it was confirmed that the correlation coefficient between load (F) and bending angle ( ⁇ ) was 0.999 or more.
  • the value of F is set based on the moment (the maximum moment) when the workpiece is not bent as follows. That is, as shown in FIG. If the longer leg length after bending is L and the V-groove width of the lower die is V, the following equation is established based on the moment balance per unit bending length (in the depth direction of the paper). The work weight on the left side of the fulcrum shall be ignored.
  • the horizontal axis shows the bending angle at the start of unloading
  • the vertical axis shows the difference between the estimated spring back angle ( ⁇ 0 ′) and the actual spring back angle ( ⁇ 0).
  • the open circles indicate SPCC (t1.6) and the black circles indicate SUS430 (t1.5), respectively. From this test result, it is clear that the springback angle can be estimated with high accuracy by the calculation method of the present embodiment.
  • the detection accuracy can be further improved by setting the number of data samplings for estimating the linear portion to three or more.
  • the area where the relationship between the load (F) and the bending angle () becomes a straight line has a constant ratio (0.5) to the load at the unloading start point.
  • the relationship between the load (F) and the bending angle () is continuously sampled, and the point at which the increment value becomes constant is determined by the linear approximation determination point. I am trying to do.
  • FIG. 5 the position control of the upper mold 12 and the calculation procedure of the springback angle in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 11.
  • FIG. 5 the position control of the upper mold 12 and the calculation procedure of the springback angle in the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 11.
  • the upper mold 12 is lowered to the unloading start position A to bend the work 13, and the bending angle 0, of the work 13 at the unloading start position A is determined by the bending angle detector 15. Detected by Next, the upper mold 12 is raised at a very low speed, and at this time, the bending angle of the work 13 and the forming force applied to the work 13 are detected by the bending angle detector 15 and the forming force detector 16 sequentially. I do. Then, from the sampling data obtained in this way, the storage / calculation unit 17 sequentially calculates the increment of the bending angle per unit change amount of the forming force.
  • the bending angle detector 2 detects the bending angle 0 2 of the work 13.
  • the upper mold 12 is further raised at a very low speed until a predetermined forming force is obtained as a forming force capable of holding the work 13 (a sufficiently small value when forming force> 0).
  • a predetermined forming force is obtained as a forming force capable of holding the work 13 (a sufficiently small value when forming force> 0).
  • the bending angle of the work 13 and the forming force applied to the work 13 are detected by the bending angle detecting device 15 and the forming force detecting device 16 sequentially.
  • Their to detect Ri by the angle detection device 1 5 bent bending angle 0 3 of Waku at ItaruTsuta point setting molding force again 1 3.
  • FIG. 12 is a flowchart showing the procedure for calculating the springback angle in the present embodiment. Next, this flowchart will be described sequentially.
  • ⁇ 4 (F 3- ⁇ 2-F 2 ' ⁇ ) / ⁇ ? 2 ⁇ ? 2)
  • the springback angle ⁇ 0 is calculated from the following equation.
  • the springback angle can be accurately detected without detecting the relative displacement of the upper and lower dies which are easily affected by deformation of the die or press, play, etc. be able to.
  • the bending angle detecting device 15 various types of contact or non-contact bending angle detecting devices can be used.
  • a slit light or multiple spot lights
  • the linear projection image formed by the slit light is captured by the imaging means, and the bending angle of the work 13 is detected by image processing. It is preferable to use a bent angle detection device described above.
  • a load sensor attached to a ram drive unit that moves the upper mold 12 up and down can be used.
  • the springback angle of the work can be detected at a stage where the work is not completely unloaded, so that the work can be prevented from floating due to the complete unloading, and the detection accuracy can be improved. Can be improved. Therefore, it can greatly contribute to improving the accuracy of controlling the amount of driving of the mold.

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Description

明 細 書
V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計測装置 技術分野
本発明は、 上下の金型によって挟圧されるこ とによ り V曲げ加工 されるワークの弾性戻り量と してのスプリ ングバッ ク角度を計測す る V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計測装置に関する もの ある。 背景技術
従来、 上金型 （パンチ） と下金型 （ダイ） とによって板状のヮー クを挟圧する こ とによ り V曲げ加工を行う例えばプレスブレーキの よ うな曲げ加工機において、 ワーク の材質、 板厚、 金型条件等のデ 一夕に基づいて N C装置によって上金型も し く は下金型の追い込み 量を制御して所望の曲げ加工品を得るようにしたものが知られてい と ころで、 この種曲げ加工機においては、 ワークの板厚または材 料特性値のばらつき等の要因によつて前述の追い込み量を精度良く 制御することが困難であることから、 曲げ工程中のヮ一クの曲げ角 度をイ ンライ ンで計測し、 この計測結果に基づき金型の追い込み量 をフィ一ドバッ ク制御して曲げ加工精度を高めるようにしたものが 提案されている。 この場合、 ワ ークの材質、 板厚、 金型条件等によ つてワークのスプリ ングバッ ク （弾性による戻り） 角度も変化する ので、 このスプリ ングバッ ク角度もイ ンライ ンで検出する こ とが必 要となる。
例えば特開昭 6 1 — 2 2 9 4 2 1 号公報に開示されているよ うに 次のよ う に してスプリ ングバッ ク角度の計測は行われる。 すなわち、 上下の金型を相対的に近接させて任意の曲げ角度 までワークの 曲げ加工を行った後、 上下の金型を微速にて相対的に離脱させ、 ヮ ークに加わる加圧力が零になった時点での曲げ角度 0 B を計測する , そ して、 この計測結果から曲げ角度 0 A におけるスプリ ングバッ ク 角度△ 0 A を、 次式よ り得る。
Δ Θ A = θ B - θ A
一般に、 ス プ リ ングバッ ク角度 Δ Θ A は、 曲げ角度 0が約 1 6 5 ' よ り鈍角の領域 （曲げの初期領域） を除く 領域においてその曲げ角 度 0 と リニア （相関係数 r = 0 . 9 6 ) な関係にある こ とが知られ ている （第 1 3 図参照） 。 したがって、 曲げ角度 eの種々の値に対 して前述のよ うなスプリ ングバッ ク角度 Δ 0の計測を繰り返すこ と により、 曲げ角度 0 とスプリ ングバッ ク角度△ 0 との関係が容易に 求められる。
と ころで、 前述のよ うな手法によってスプリ ングバッ ク角度を計 測するには、 ワークに加わる加圧力が零になる位置、 言い換えれば 上金型 （も し く は下金型） がワークから離間する位置までワークに 対する加圧力を除荷するこ とが必要となる。 しかしながら、 実際の 曲げ加工では、 第 1 4 図 （ a ) に示されているよ うに、 曲げ位置が ワーク 5 2 の端部に設定されている場合がほとんどであるために、 上金型 5 1 をワーク 5 2から除荷させる際にそのヮーク 5 2が下金 型 5 3から浮き上がってしまい （第 1 4 図 （ b ) 参照） 、 ワーク 5 2 のずれによってそのワーク 5 2 と上金型 5 1 との接触点が変わつ てしま う （第 1 4 図 （ c ) 参照） 。 そ して、 このよ うな除荷状態か ら再度ヮーク 5 2 を加圧すると、 計測した曲げ角度 0 とスプリ ング バッ ク角度厶 0 との関係が変わってしま つて制御結果に大きな誤差 が生じるこ ととなる。 本発明は、 前述のような問題点を解消することを目的と して、 ヮ ークに対する完全な除荷を行わない段階でそのワークのスプリ ング バッ ク角度を精度良く 検出することのできる V曲げ加工におけるス プリ ングバッ ク角度計測装置を提供するこ とにある。 発明の開示
前述の目的を達成するために、 本発明による V曲げ加工における スプリ ングバッ ク角度計測装置は、 上下の金型によって挟圧される こ とによ り V曲げ加工されるワークの弾性戻り量と してのスプリ ン グバッ ク角度を計測するスプリ ングバッ ク角度計測装置に係るもの であって、 第 1 に、
( a ) 前記ワークの曲げ工程中に前記金型の昇降動位置を検出する 金型位置検出手段、
( b ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークの曲げ角度を検出する 曲げ角度検出手段、
( c ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークに加わる加圧力を検出 する加圧力検出手段および
( d ) 前記金型の任意の昇降動位置にて前記曲げ角度検出手段によ り検出される前記ワークの第 1 の曲げ角度を記憶し、 前記ワークに 加わる加圧力が零にならない範囲で低減されるよう前記金型を昇降 動させるときに前記金型位置検出手段および前記加圧力検出手段に よりそれぞれ検出される前記金型の昇降動位置および前記加圧力に 基づいて前記金型の単位昇降動距離当たりの前記加圧力の増分値を 演算するとともに、 この増分値が一定値に保たれているときの前記 金型の昇降動位置に対応する前記曲げ角度検出手段および前記加圧 力検出手段により検出されるそれぞれ少なく とも 2点ずつの前記曲 げ角度および前記加圧力に基づいて一次近似により前記加圧力が零 になるときの前記金型の昇降動位置を演算してその演算される金型 の昇降動位置における前記ワークの第 2 の曲げ角度を推定し、 この 第 2 の曲げ角度と前記第 1 の曲げ角度との差分から前記ヮ一クのス プリ ングバッ ク角度を演算する記憶 · 演算手段
を備える ことを特徴とするものである。
このようなスプリ ングバッ ク角度計測装置においては、 金型の任 意の昇降動位置 （除荷開始位置） におけるワークの第 1 の曲げ角度 が検出されて記憶され、 次いでヮークに対する加圧力が零にならな い範囲で低減されるよ う に金型が昇降動され、 この昇降動時に検出 される金型の昇降動位置および加圧力に基づいてその金型の単位昇 降動距離当たりの加圧力の増分値が演算される。 そ して、 この増分 値が一定値に保たれているときに金型の昇降動位置に対応して検出 されるそれぞれ少なく と も 2点ずつの曲げ角度および加圧力に基づ いて一次近似によ りその加圧力が零になるときの金型の昇降動位置
(完全除荷位置） が演算されてその演算される昇降動位置における ワークの第 2 の曲げ角度が推定され、 この第 2 の曲げ角度と前記第
1 の曲げ角度との差分からワークのスプリ ングバッ ク角度が演算さ れる。 こ う して、 ワーク に対する完全な除荷を行わない段階でその ワークのスプリ ングバッ ク角度が検出される。 したがって、 ワーク と金型との接触点のずれを生じるこ とがなく 、 スプリ ングバッ ク角 度を精度良く 検出することができ、 曲げ加工精度の向上を図るこ と ができる。
こ こで、 前記金型位置検出手段と しては、 金型を昇降動させる金 型駆動部に取り付けられる位置センサとするこ とができ、 また金型 内に埋め込まれる変位センサとすること もできる。
また、 本発明による V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計 測装置は、 第 2 に、 ( a ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークの曲げ角度を検出する 曲げ角度検出手段、
( b ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークに加わる加圧力を検出 する加圧力検出手段および、
( c ) 前記金型の任意の昇降動位置にて前記曲げ角度検出手段およ ぴ前記加圧力検出手段によりそれぞれ検出される前記ワークの第 1 の曲げ角度および第 1 の加圧力を記憶するとともに、 前記ワークに 加わる加圧力が低減されるよう前記金型を昇降動させるときに前記 加圧力検出手段により検出される加圧力が前記第 1 の加圧力に対し て所定の比率となる第 2の加圧力での前記曲げ角度検出手段により 検出される前記ワークの第 2 の曲げ角度を記憶し、 更に前記ワーク に加わる加圧力が所定の小さな値になるまで前記金型を昇降動させ てその昇降動位置にて前記曲げ角度検出手段および前記加圧力検出 手段によりそれぞれ検出される前記ワークの第 3の曲げ角度および 第 3 の加圧力を記憶して、 前記第 2 , 第 3 の曲げ角度および前記第
2 , 第 3 の加圧力に基づいて一次近似により前記加圧力が零になる と きの前記ワークの第 4 の曲げ角度を推定し、 この第 4 の曲げ角度 と前記第 1 の曲げ角度との差分から前記ワークのスプリ ングバッ ク 角度を演算する記憶 · 演算手段
を備えることを特徵とするものである。
このようなスプリ ングパッ ク角度計測装置においては、 金型の任 意の昇降動位置 （除荷開始位置） でのワークの第 1 の曲げ角度およ び第 1 の加圧力がそれぞれ検出されて記憶され、 次いでワークに対 する加圧力が低減されるように金型が昇降動され、 この昇降動時に 検出される加圧力が前記第 1 の加圧力に対して所定の比率となる第
2の加圧力でのワークの第 2の曲げ角度が検出されて記憶される。 そして、 更にワークに加わる加圧力が所定の小さな値になるまで金 型が昇降動され、 この昇降動位置でのワークの第 3 の曲げ角度およ び第 3 の加圧力がそれぞれ検出されて記憶され、 前記第 2 , 第 3 の 曲げ角度および前記第 2 , 第 3 の加圧力に基づいて一次近似によ り 加圧力が零になると きのワークの第 4 の曲げ角度が推定され、 この 第 4 の曲げ角度と前記第 1 の曲げ角度との差分からワークのスプリ ングバッ ク角度が演算される。 こ う して、 上下の各金型の相対変位 を精密に計測する こ となく 、 スプリ ングバッ ク角度を精度良く 検出 する ことができる。
こ こで、 前記一次近似による第 4 の曲げ角度の推定は、 3 点以上 の曲げ角度および加圧力のデータサンプリ ングに基づいて行う こ と ができ、 こ うするこ とで計測精度をよ り高めることができる。 また. 前記第 2 の加圧力は前記第 1 の加圧力の 1 ノ 2 に設定するのが良い, このよ うにすれば、 この第 2 の加圧力以下の範囲で加圧力と曲げ角 度とがリ ニアな関係となる。
さ らに、 本発明による V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度 計測装置は、 第 3 に、
( a ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークの曲げ角度を検出する 曲げ角度検出手段、
( b ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークに加わる加圧力を検出 する加圧力検出手段および、
( c ) 前記金型の任意の昇降動位置にて前記曲げ角度検出手段およ. び前記加圧力検出手段によ りそれぞれ検出される前記ワークの第 1 の曲げ角度および第 1 の加圧力を記憶し、 前記ワーク に加わる加圧 力が零にならない範囲で低減されるよう前記金型を昇降動させると きに前記曲げ角度検出手段および前記加圧力検出手段によ りそれぞ れ検出される前記ヮークの曲げ角度および前記加圧力に基づいてそ の加圧力の単位変化量当たりの前記曲げ角度の増分値を演算すると と もに、 この増分値が一定値に保たれていると きの前記曲げ角度検 出手段および前記加圧力検出手段によ り検出されるそれぞれ少なく と も 2 点ずつの前記曲げ角度および前記加圧力に基づいて一次近似 によ り前記加圧力が零になると きの前記ワークの第 2 の曲げ角度を 推定し、 この第 2 の曲げ角度と前記第 1 の曲げ角度との差分から前 記ワークのスプリ ングバッ ク角度を演算する記憶 · 演算手段 を備えるこ とを特徵とするものである。
このよ うなスプリ ングバッ ク角度計測装置においては、 金型の任 意の昇降動位置 （除荷開始位置） でのワークの第 1 の曲げ角度およ び第 1 の加圧力がそれぞれ検出されて記憶され、 次いでワークに対 する加圧力が零にならない範囲で低減されるよ う に金型が昇降動さ れ、 この昇降動時に検出されるワークの曲げ角度および加圧力に基 づいてその加圧力の単位変化量当たりの曲げ角度の増分値が演算さ れる。 そ して、 この増分値が一定値に保たれているときのそれぞれ 少なく と も 2 点ずつの曲げ角度および加圧力に基づいて一次近似に よ りその加圧力が零になると きのワークの第 2 の曲げ角度が推定さ れ、 この第 2 の曲げ角度と前記第 1 の曲げ角度との差分からワーク のスプリ ングバッ ク角度が演算される。 こ う して、 上下の各金型の 相対変位を精密に計測する ことなく 、 スプリ ングバッ ク角度を精度 良く 検出する こ とができる。
前記各発明において、 曲げ角度検出手段と しては、 ワークの表面 に投光されるス リ ッ ト光も し く は複数のスポッ ト光を撮像して画像 処理によりそのワークの曲げ角度を検出するものとするのが好ま し い。 また、 前記加圧力検出手段と しては、 金型を昇降動させる金型 駆動部に取り付けられる荷重センサとするのが良い。
また、 本発明による V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計 測装置は、 下金型が固定で上金型が駆動されるオーバー ドライ ブ式 の曲げ加工機に適用する こ とができる し、 上金型が固定で下金型が 駆動されるア ンダー ドライ ブ式の曲げ加工機にも適用する こ とがで る
本発明の他の目的は、 後述される詳細な説明から明らかにされる c しかしながら、 詳細な説明および具体的実施例は最も好ま しい実施 態様について説明するが、 本発明の精神および範囲内の種々の変更 および変形はその詳細な説明から当業者によって明らかである こと から、 具体例と してのみ述べる ものである。 図面の簡単な説明
第 1 図乃至第 4 図は本発明によるスプリ ングバッ ク角度計測装置 の第 1 実施例を説明するための図面であって、
第 1 図はシステム構成図、
第 2図は上金型位置に対する曲げ角度および成形力の関係を示す グラフ図、
第 3図はスプリ ングバッ ク角度の演算手順を示すフローチヤ一ト 図、
第 4 図はスプリ ングバッ ク角度の演算手順を説明するグラフ図で ある。
また、 第 5 図乃至第 1 0図は本発明によるスプリ ングバッ ク角度 計測装置の第 2実施例を説明するための図面であって、
第 5図はシステム構成図、
第 6 図はスプリ ングバッ ク角度の演算手順を説明するグラフ図、 第 7図はスプリ ングバッ ク角度の演算手順を示すフローチャー 卜 図、
第 8図は除荷時の荷重一曲げ角度の関係を試験した結果を示すグ ラフ図、 第 9 図は F 3 点の算出例を説明する説明図、
第 1 0 図はスプリ ングバッ ク角度の比較試験の結果を示すグラフ 図である。
さ らに、 第 1 1 図および第 1 2図は本発明によるスプリ ングバッ ク角度計測装置の第 3 実施例を説明するための図面であって、
第 1 1 図はスプリ ングバッ ク角度の演算手順を説明するグラフ図、 第 1 2 図はスプリ ングバッ ク角度の演算手順を示すフ口一チヤ一 ト図である。
また、 第.1 3 図および第 1 4 図は従来例を説明するための図面で あっ 、
第 1 3 図は曲げ角度とスプリ ングバッ ク角度との関係を示すグラ フ図、
第 1 4 図は従来のスプリ ングバッ ク角度計測方法の問題点を説明 する図である。
発明を実施するための最良の形態
次に、 本発明による V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計 測装置の具体的実施例について、 図面を参照しつつ説明する。
〔第 1 実施例〕
第 1 図にシステム構成が示されているように、 本実施例のプレス ブレーキにおいては、 固定の氷平テーブル上に取り付けられる下金 型 1 1 と、 この下金型 1 1 に対して昇降駆動されるラムの下端に取 り付けられる上金型 1 2 とが備えられ、 下金型 1 1 上に載置される 板状のワーク 1 3 に対して上金型 1 2が下降される こ とによりその ワーク 1 3 の曲げ加工が行われるよう になつている。
上金型 1 2 の昇降動位置は上金型位置検出装置 1 4 により検出さ れ、 ワーク 1 3 の曲げ角度は曲げ角度検出装置 1 5 により検出され またワーク 1 3 に加えられる加圧力 （成形力） は成形力検出装置 1 6 によ り検出される。 これら上金型位置検出装置 1 4 ， 曲げ角度検 出装置 1 5 および成形力検出装置 1 6から出力される検出信号は記 憶 · 演算装置 1 7 に入力され、 この記憶 · 演算装置 1 7 においては 各入力情報に基づいて所定のプログラムにしたがって演算が実行さ れ、 上金型駆動装置 （ラム） 1 8 に上金型 1 2 の昇降動信号が出力 される。
次に、 本実施例における上金型 1 2 の位置制御およびスプリ ング バッ ク角度の演算手順を第 2図を用いて説明する。
まず、 上金型 1 2 を任意の昇降動位置 （除荷開始位置） まで下降 させてワーク 1 3 を曲げ加工し、 この除荷開始位置におけるワーク 1 3 の曲げ角度 0 , を曲げ角度検出装置 1 5 によ り検出する （第 2 図 （ a ) ) 。 次いで、 上金型 1 2 を微速上昇させ、 この上昇時に逐 次上金型位置検出装置 1 4 および成形力検出装置 1 6 によ り上金型 1 2 の昇降動位置およびワーク 1 3 に加わる加圧力をそれぞれ検出 する （第 2図 （ b ) ) 。 そ して、 このよ うにして得られるサンプリ ングデータから、 記憶 · 演算装置 1 7 において、 上金型 1 2 の単位 上昇距離当たりの成形力の増分を逐次演算する。 なお、 前述の上金 型位置検出装置 1 4 および成形力検出装置 1 6 には汎用計測装置で 応答の速いものが容易に利用できるので、 データサンプリ ングは高 速で行える。
次に、 成形力の増分値が一定値に収束した点 （ 2 階微分値 = 0 の 点） で、 曲げ角度検出装置 1 5 により ワーク 1 3 の曲げ角度を検出 する （第 2図 （ c ) ) 。
次いで、 この点からワーク 1 3 を保持できる成形力 （成形力 > 0 で十分に小さな値） と して予め設定されている成形力に至るまで上 金型 1 2 をさ らに微速上昇させ、 この上昇時に逐次上金型位置検出 装置 1 4 および成形力検出装置 1 6 によ り上金型 1 2の昇降動位置 およびワーク 1 3 に加わる加圧力をそれぞれ検出する。 そして、 設 定成形力に至った点で再度ワーク 1 3の曲げ角度を曲げ角度検出装 置 1 5 により検出する （第 2図 （ d ) ) 。
次に、 前述の成形力の増分値が一定値に収束した点以降の曲げ角 度および成形力の各サンプリ ングデータから、 曲げ角度〜上金型位 置の関係および成形力〜上金型位置の関係を一次近似式 （直線近似 式） により演算し、 この近似式により成形力が零になる上金型位置 を算出してその上金型位置におけるワーク 1 3の曲げ角度 0 2 を推 定する。 そして、 こう して得られる曲げ角度 0 2 と前述の除荷開始 位置での曲げ角度 0 ！ との差 0 2 - θ 1 をスプリ ングバッ ク角度△
0 とする （第 2図 （ e ) ) 。
第 3図には、 前述のスプリ ングバッ ク角度の演算手順のフローチ ヤー ト図が示されている。 次に、 このフローチャー ト図を第 4図を 参照しながら順次に説明する。
S 1 〜 S 6 ワーク 1 3の寸法， 板厚， 下金型 1 1 の V型寸法等の 幾何形状から、 F 3 点 （設定成形力） を演算により求め、 下金型 1 1 および上金型 1 2を除荷開始位置まで相対的に近接させる。 次に、 データサンプル数を示す序数 i の値を 1 に設定し、 除荷開始位置に おいて荷重セ ンサ （成形力検出装置 1 6 ) によ り荷重 （加圧力） F i ( = F！ ) を検出し、 位置センサ （上金型位置検出装置 1 4 ) により ラム位置 D i ( = D 1 ) を検出し、 角度センサ （曲げ角度検 出装置 1 5 ) により曲げ角度 0 i ( = θ I ) を検出する。
S 7〜 S 1 1 下金型 1 1 および上金型 1 2を制御可能な最小量だ け相対的に離脱させる。 そして、 序数 i を 1 だけ加算し、 荷重セン サにより荷重 F i を検出し、 位置センサにより ラム位置 D を検出 して荷重 Fの金型単位昇降動距離当たりの増分値 F i ' を、 次式に よ り演算する。
F . ^ i F . - F i-i J i D x - D i-i )
S 1 2〜 S 1 5 序数 i の値が 3以上 （ i ≥ 3 ) になっていない場 合にはステッ プ S 8に戻り序数 i を加算して増分値 F i ' 演算のた めのフローを繰り返し、 3 £1上になっている場合には今回の増分値 F i ' と前回の増分値 F i , ' との比 F t " (= F i ' / F i-. ' ) を演算する。 そ して、 こ う して得られる比 F i " が 1 に十分近い力、、 言い換えれば増分値 F ' が一定値に収束しているかを例えば不等 式 0. 9 5く F i " く 1. 0 5が満足されているか否かによって判 定し、 増分値 ' が一定値に収束している場合には F 2 = F i 、 D a = D , と し、 増分値 F i ' が一定値に収束していない場合には ステッ プ S 7以下の処理を繰り返す。
S 1 6〜 S 1 8 序数 i を 1だけ加算し、 下金型 1 1および上金型 1 2を制御可能な最小量だけ相対的に離脱させて、 荷重センサによ り荷重 F i を検出する。
S 1 9〜 S 2 5 検出された荷重 F i が F 3 よ り大きい （ F i > F ) 場合にはステッ プ S 1 6へ戻り、 荷重 F i が F 3 以下となつ た （F i ≤ F ) 場合には位置センサによりラム位置 を検出す るとと もに、 角度センサによ り曲げ角度 0 i を検出し、 F 3 = F , ，
D = D Θ Θ とする。
次に、 上金型位置 （D) 〜成形力 （F) 曲線において、 点 （ D 2 ， F 2 ) および点 （D3 , F ) 間を直線近似して、 荷重を零まで除 荷したときの上金型位置 （下死点位置） D 4 を、 次式にて推定する。
D = ( F · D - F a - D3 ) / (F a - F 2 )
この後、 このよう にして得られた上金型位置 E に対応する曲げ 角度 04 を、 次式にて推定する。
Θ = ( Ό ' 0 - D θ - Ώ 0 + D ' θ / ( D 3 - D： )
そ して、 最後にスプリ ングバッ ク角度△ 0を次式によ り演算する。
A θ = θ - θ 1
本実施例においては、 除荷中にワーク に加えられる成形力の増分 が一定値に保たれているときに検出される 2 点の上金型位置〜成形 力のデータに基づいて成形力が零になる上金型位置を演算するよ う にしたが、 3 点以上でデータサンプリ ングを行う こ と もでき、 こ う する こ とで検出精度をより高めることができる。 また、 同様に曲げ 角度の検出値についてもデータサンプリ ング回数を増やすこ とがで る。
また、 本実施例では、 除荷時の加圧力と上金型位置とからワーク のスプリ ングバッ ク角度を推定するよ う にしている力 <、 金型または プレスの変形， ガタ等の影響を排除するためには、 単に上金型位置 を検出するのではなく 、 上下の金型の相対変位を検出するのが望ま しい。 なお、 この金型の相対変位を検出するには、 例えば変位セン サを金型内に埋め込むなどの方法がある。
本実施例において、 上金型位置検出装置 1 4 と しては、 この上金 型 1 2 を昇降動させるラム駆動部に取り付けられる位置センサと し てもよいし、 下金型 1 1 内に埋め込まれる変位センサと してもよい c 〔第 2実施例〕
本実施例においては、 金型位置を検出する ことなく スプリ ングバ ッ ク角度を計測するこ とを可能とする計測装置を提案する ものであ る
第 5図にシステム構成が示されているように、 本実施例のプレス ブレーキにおいては、 第 1 実施例と同様、 下金型 1 1 上に載置され る板状のワーク 1 3 に対して上金型 1 2が下降される こ とによりそ のワーク 1 3 の曲げ加工が行われるよう になつている。 本実施例で は、 第 1 実施例における上金型位置検出装置 1 4が不要であり、 ヮ —ク 1 3 の曲げ角度を検出する曲げ角度検出装置 1 5およびワーク
1 3 に加えられる加圧力 （成形力） を検出する成形力検出装置 1 6 から出力される検出信号は記憶 · 演算装置 1 7 に入力され、 この記 憶 · 演算装置 1 7 においては各入力情報に基づいて所定のプログラ ムにしたがって演算が実行され、 上金型駆動装置 （ラム） 1 8 に上 金型 1 2の昇降動信号が出力される。
次に、 本実施例における上金型 1 2 の位置制御およびスプリ ング バッ ク角度の演算手順を第 6図を用いて説明する。
まず、 上金型 1 2を除荷開始位置 Aまで下降させてワーク 1 3を 曲げ加工し、 この除荷開始位置 Aにおける ワーク 1 3 の曲げ角 度 0 , を曲げ角度検出装置 1 5 により検出するとともに、 この除荷 開始位置 Aでの加圧力 （成形力） F , を成形力検出装置 1 6 によ り 検出する。 次いで、 上金型 1 2を微速上昇させ、 成形力が除荷開始 位置 Aでの成形力 F , に比較して予め定め られた比率 （例えば
0 . 5 ) となった点 Bで曲げ角度 0 2 を検出する。 そ して、 このと きの成形力を F 2 ( = 0 . 5 x F i ) とする。
次いで、 この点 Bからワーク 1 3を保持できる成形力 （成形力〉
0で十分に小さな値） と して予め設定されている成形力 F 3 (点 C ) に至るまで上金型 1 2をさらに微速上昇させ、 この点 Cで曲げ角度
Θ 3 を検出する。 なお、 前記成形力 F 3 は例えばワーク 1 3 の寸法， 板厚， 下金型 1 1 の V型寸法等から容易に演算される。
次に、 データサンプリ ングのなされた 2点 B , Cの範囲において 成形力 F〜曲げ角度 0の関係を直線として演算する。 こ う して、 成 形力 = 0 となる点 Dの曲げ角度 0 4 が容易に演算される。 そして、 こ う して得られる曲げ角度 0 4 と除荷開始位置 Aでの曲げ角度 0 , との差 0 4 - θ 1 をスプリ ングバッ ク角度 とする。 第 7図には、 本実施例におけるスプリ ングバッ ク角度の演算手順 のフローチャー ト図が示されている。 次に、 このフローチャー ト図 を順次に説明する。
T 1 ~ T 5 ワーク 1 3の寸法， 板厚， 下金型 1 1 の V型寸法等の 幾何形状から、 F 3 点 （設定成形力） を演算により求め、 下金型 1 1 および上金型 1 2を除荷開始位置まで相対的に近接させる。 次に、 データサンプル数を示す序数 i の値を 1 に設定し、 除荷開始位置に おいて荷重セ ンサ （成形力検出装置 1 6 ) によ り荷重 （加圧力） F i (= F . ) を検出し、 角度センサ （曲げ角度検出装置 1 5 ) に より曲げ角度 0 (= Θ I ) を検出する。
T 6〜T 9 除荷開始位置の荷重 に対して所定の比率 （ 0. 5 X F 1 ) となる荷重値 F 2 を決定する。 そして、 序数 i を 1 だけ加 算し、 下金型 1 1 および上金型 1 2を制御可能な最小量だけ相対的 に離脱させ、 荷重センサによ り荷重 F i を検出する。
T 1 0 〜 T 1 2 検出された荷重 F i が F 2 より大きい （ F i > F 2 ) 場合にはステップ T 7へ戻り、 荷重 F が F 2 以下となつた ( F i ≤ F 2 ) 場合には角度センサにより曲げ角度 0 i を検出し、
F 2 = F i ， Θ 2 = Θ i とする。
T 1 3 ~T 1 5 序数 i を 1 だけ加算し、 下金型 1 1 および上金型 1 2を制御可能な最小量だけ相対的に離脱させて、 荷重センサによ り荷重 F i を検出する。
T 1 6 〜T 2 0 検出された荷重 F i が F s より大きい （ F i >
F 3 ) 場合にはステップ T 1 3へ戻り、 荷重 F i が F 3 以下 （ F ,
≤ F 3 ) となった場合には角度センサにより曲げ角度 0 i を検出し、
F 3 = F i , Θ 3 = Θ i とする。
次に、 荷重を零まで除荷した場合の曲げ角度 0 4 を、 次式にて推 ^する。 0 = ( F θ - F ) / ( F 3 - F 2 )
そ して、 最後にスプリ ングバッ ク角度 Δ 0を、 次式によ り演算す
Α θ = Θ θ
第 8 図 （ a ) 〜 ( g ) に、 材質 （ S P C C も し く は S U S 3 0 4 ) , 板厚 （ t l . 6 も し く は t 2 . 0 ) , ワーク長さ （ L = 2 0 0 〜 1 2 0 0 ) を変えて約 9 0 ° の V曲げ加工を行い、 除荷時の 荷重 （ F ) —曲げ角度 （ 0 ) の関係を調べた試験結果が示されてい る。 なお、 図において破線は荷重が除荷開始荷重の 1 ノ 2 となる位 置を示している。 この試験結果から明らかなように、 前述の F 2 点 を除荷開始荷重 （ F , ) の 1 / 2 に選定すれば、 この F 2 より小さ な荷重範囲 （破線より左側） において荷重 （ F ) —曲げ角度 （ 0 ) の関係は直線で近似でき る。 なお、 こ の荷重範囲において荷重 ( F ) 一曲げ角度 ( Θ ) の相関係数は 0. 9 9以上となる こ とが確 認された。
また、 前記 F の値は、 次のよ うにしてワークが曲がっていない ときのモーメ ン ト （最大モーメ ン ト となる） に基づいて設定される < すなわち、 第 9図に示されているように、 曲げ後の脚長のうち長い 方を L、 下金型の V溝幅を Vとすると、 次式が単位曲げ長さ （紙面 奥行方向） 当たりのモーメ ン トの釣り合いから成り立つ。 なお、 支 点より左側のワーク重量は無視するものとする。
F - ( 1 / 2 ) V = ( 1 / 2 ) · ( L - ( 1 / 2 ) V ) 2 · t · P
(但し、 F ： 荷重， t ： 板厚， p ： 比重）
したがって、 F 3 の算出に当たっては、 この式よ り得られる Fに 対して次式によ り得られる値および本体制御部で決定される制御可 能な最小の荷重 （加圧力） のうちのいずれか大きい値が用いられる F 3 = κ · F · W
(但し、 W ： 曲げ長さ， κ ： 1 よ り大きい係数） 具体例と して、 板幅 W= l 0 0 O m m, 板厚 3 . 2 mmの軟鋼板 を、 V幅 2 5 mmの下金型を用いて脚長 9 0 O mmに曲げよ う とす るときの Fの値は、 次のよ うになる。
F = 0 . 5 X ( 9 0 0 - 1 2 . 5.) 2 x 3 . 2 x ( 7 . 8 5 x 1 0 -ε) / 1 2 . 5
= 0 . 7 9 1
したがって、 κ = 1 . 2 とすれば F 3 の値は、 次のよ う になる。
F a = 1 . 2 x 0 . 7 9 1 x l 0 0 0 = 9 5 0 k g f
^ 1 t 0 n f
第 1 0 図には、 本実施例の演算手法によ り得られるスプリ ングバ ッ ク角度と実際のスプリ ングバッ ク角度との比較試験の結果が示さ れている。 この試験は F 2 = 0 . 5 X F 1 , F 3 = 2 0 0 k g f と して、 2点のサンプリ ングデータから得たものである。 なお、 図に おいて、 横軸は除荷開始時点の曲げ角度を、 縦軸は推定スプリ ング バッ ク角度 （ Δ 0 ' ) と実際のスプリ ングバッ ク角度 （△ 0 ) との 差 を示し、 白ぬきの丸印は S P C C ( t 1 . 6 ) , 黒 塗りの丸印は S U S 4 3 0 ( t 1 . 5 ) をそれぞれ示している。 こ の試験結果から、 本実施例の演算手法によ りスプリ ングバッ ク角度 が高精度に推定できる こ とが明らかである。
本実施例においても、 第 1 実施例と同様、 直線部を推定するため のデータサンプリ ング回数を 3 回以上とすることで検出精度をより 高めることができる。
〔第 3実施例〕
前記第 2 実施例では、 荷重 （ F ) —曲げ角度 （ ) の関係が直線 となる領域を除荷開始点の荷重に対して一定の比率 （ 0 . 5 ) とな る点以下に設定するよう にしているが、 本実施例では、 荷重 （ F ) 一曲げ角度 （ ） の関係を連続的にサンプリ ングして増分値が一定 となつた点を直線近似の判定点とするよ う にしている。
次に、 本実施例における上金型 1 2 の位置制御およびスプリ ング バッ ク角度の演算手順を第 5 図， 第 1 1 図を用いて説明する。
まず、 上金型 1 2 を除荷開始位置 Aまで下降させてワーク 1 3 を 曲げ加工 し、 この除荷開始位置 A における ワ ーク 1 3 の曲げ角 度 0 , を曲げ角度検出装置 1 5 によ り検出する。 次いで、 上金型 1 2 を微速上昇させ、 この上昇時に逐次曲げ角度検出装置 1 5 および 成形力検出装置 1 6 によ り ワーク 1 3 の曲げ角度およびそのワーク 1 3 に加わる成形力をそれぞれ検出する。 そ して、 このよ うにして 得られるサンプリ ングデータから、 記憶 · 演算装置 1 7 において、 成形力の単位変化量当たりの曲げ角度の増分を逐次演算する。
次に、 曲げ角度の増分値が一定値に収束した点 （ 2 階微分値= 0 の点） で、 曲げ角度検出装置 1 5 によ り ワーク 1 3 の曲げ角度 0 2 を検出する。
次いで、 この点からワーク 1 3 を保持できる成形力 （成形力 > 0 で十分に小さな値） と して予め設定されている成形力に至るまで上 金型 1 2 をさ らに微速上昇させ、 この上昇時に逐次曲げ角度検出装 置 1 5 および成形力検出装置 1 6 により ワーク 1 3 の曲げ角度およ びそのワーク 1 3 に加わる成形力をそれぞれ検出する。 そ して、 設 定成形力に至つた点で再度ヮーク 1 3 の曲げ角度 0 3 を曲げ角度検 出装置 1 5 によ り検出する。
次に、 前述の成形力の増分値が一定値に収束した点以降の曲げ角 度および成形力の各サンプリ ングデータから、 曲げ角度〜成形力の 関係を一次近似式 （直線近似式） により渲算し、 この近似式によ り 成形力が零になるワーク 1 3 の曲げ角度 0 4 を推定する。 そ して、 こ う して得られる曲げ角度 04 と前述の除荷開始位置 Aでの曲げ角 度 Θ との差 4 - Θ ！ をスプリ ングバッ ク角度△ とする。
第 1 2図には、 本実施例におけるスプリ ングバッ ク角度の演算手 順のフローチャー ト図が示されている。 次に、 このフローチャー ト 図を順次に説明する。
U 1 〜U 5 ワーク 1 3の寸法， 板厚， 下金型 1 1 の V型寸法等の 幾何形状から、 F 3 点 （設定成形力） を演算により求め、 下金型 1 1 および上金型 1 2 を除荷開始位置まで相対的に近接させる。 次に、 データサンプル数を示す序数 i の値を 1 に設定し、 除荷開始位置に おいて荷重セ ンサ （成形力検出装置 1 6 ) によ り荷重 （加圧力） F i (= F 1 ) を検出し、 角度センサ （曲げ角度検出装置 1 5 ) に より曲げ角度 0 i (= 0 ! ) を検出する。
U 6〜U 9 下金型 1 1 および上金型 1 2を制御可能な最小量だけ 相対的に離脱させる。 そして、 序数 i の値が 2以上 （ i ≥ 2 ) にな つていない場合には序数 i を 1 だけ加算してステツプ U 4へ戻り、 2以上 （ i ≥ 2 ) になっている場合には荷重 Fの単位変化量当たり の曲げ角度 0の増分値 0 i ' を、 次式により演算する。
Θ i ' = ( Θ i - θ i - ι ) / ( F i - F i-i )
U 1 0〜U 1 7 序数 i の値を 1 だけ加算し、 下金型 1 1 および上 金型 1 2を制御可能な最小量だけ相対的に離脱させてその離脱時に 荷重センサによ り荷重 （加圧力） を検出するとともに、 角度セ ンサにより曲げ角度 0 i を検出する。 そして、 得られた検出値から 荷重 Fの単位変化量当たりの曲げ角度 0の増分値 0 ' を、 次式に より演算する。
θ , ' = { Θ i - Θ i - ) / { Y i - Y )
次いで、 今回の増分値 0 i ' と前回の増分値 0 ' との比
Θ 0 / Θ i - l ' ) を演算する。 そして、 こ う して得ら れる比 0 , " が 1 に十分近いか、 言い換えれば増分値 0 ' が一定 値に収束しているか否かを例えば不等式 0 . 9 5 < 0 i " く 1 . 0 5が満足されているか否かによ って判定し、 増分値 ， ' が一定値 に収束している場合には F 2 = F i ， Θ 2 = Θ i と し、 増分値 S i ' が一定値に収束していない場合にはステッ プ U 1 0以下の処理を繰 り返す。
U 1 8〜U 2 0 序数 i を 1 だけ加算し、 下金型 1 1 および上金型 1 2 を制御可能な最小量だけ相対的に離脱させて荷重センサによ り 荷重 F i を検出する。
U 2 1 〜U 2 5 検出された荷重 F i が F 3 よ り大きい （ F i > F 3 ) 場合にはステッ プ U 1 8へ戻り、 荷重 F i が F 3 以下となつ た （ F i ≤ F 3 ) 場合には角度センサにより曲げ角度 0 i を検出し、
F 3 = F i , Θ 3 = Θ i とする。
次に、 曲げ角度 （ ） 〜成形力 （ F ) 曲線において、 点 （ 0 2 ，
F 2 ) および点 （ 0 3 , F 3 ) 間を直線近似して、 荷重を零まで除 荷したときの曲げ角度 0 4 を、 次式にて推定する。
Θ 4 = ( F 3 - Θ 2 - F 2 ' θ ) / { ? 2 ~？ 2 )
そ して、 こ う して得られた曲げ角度 0 4 とステッ プ U 5 において 検出された曲げ角度 0 ！ とからスプリ ングバッ ク角度△ 0を、 次式 により演算する。
A θ = Θ i - θ 1
前記第 2実施例または第 3実施例によれば、 金型またはプレスの 変形， ガタ等の影響を受け易い上下の金型の相対変位を検出する こ となく スプリ ングバッ ク角度を精度良く 検出するこ とができる。
前記各実施例において、 曲げ角度検出装置 1 5 と しては、 接触式 または非接触式の各種曲げ角度検出装置を用いる こ とができるが、 例えばワーク 1 3 の表面にス リ ツ ト光 （も し く は複数のスポッ ト光） を投光し、 このス リ ッ ト光によ り形成される線状投光像を撮像手段 によ り撮像して画像処理によ りそのワーク 1 3 の曲げ角度を検出す るよ う に した曲げ角度検出装置を用いるのが好適である。
また、 成形力検出装置 1 6 と しては、 上金型 1 2 を昇降動させる ラム駆動部に取り付けられる荷重センサとする こ とができ る。
さ らに、 前記各実施例においては上金型を駆動するタイプ （ォ— バー ドライ ブ式） の曲げ加工機に適用 したものを説明したが、 本発 明は、 上金型を固定させて下金型を駆動させるタイプ （アンダー ド ライ ブ式） の曲げ加工機に対しても適用できるのは言うまでもない ( 以上に説明したよ う に、 本発明は種々 に変更可能なこ とは明らか である。 このよ うな変更は本発明の精神および範囲に反する こ とな く 、 また当業者にとって明瞭な全てのそのよ うな変形、 変更は、 請 求の範囲に含まれるものである。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 ワークに対する完全な除荷を行わない段階でそ のワークのスプリ ングバッ ク角度を検出する ことができるので、 完 全除荷によるワークの浮き上がりを防止することができ、 検出精度 の向上を図る こ とができる。 したがって、 金型の追い込み量制御の 精度向上に大き く 寄与するこ とができる。

Claims

請求の範囲
1 . 上下の金型によって挟圧されることにより V曲げ加工される ワークの弾性戻り量と してのスプリ ングバッ ク角度を計測するスプ リ ングバッ ク角度計測装置であって、
( a ) 前記ワークの曲げ工程中に前記金型の昇降動位置を検出する 金型位置検出手段、
( b ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークの曲げ角度を検出する 曲げ角度検出手段、
( c ) 前記ヮークの曲げ工程中にそのワークに加わる加圧力を検出 する加圧力検出手段および
( d ) 前記金型の任意の昇降動位置にて前記曲げ角度検出手段によ り検出される前記ワークの第 1 の曲げ角度を記憶し、 前記ワークに 加わる加圧力が零にならない範囲で低減されるよう前記金型を昇降 動させるときに前記金型位置検出手段および前記加圧力検出手段に よりそれぞれ検出される前記金型の昇降動位置および前記加圧力に 基づいて前記金型の単位昇降動距離当たりの前記加圧力の増分値を 演算するとともに、 この増分値が一定値に保たれているときの前記 金型の昇降動位置に対応する前記曲げ角度検出手段および前記加圧 力検出手段により検出されるそれぞれ少なく とも 2点ずつの前記曲 げ角度および前記加圧力に基づいて一次近似により前記加圧力が零 になるときの前記金型の昇降動位置を演算してその演算される金型 の昇降動位置における前記ワークの第 2 の曲げ角度を推定し、 この 第 2 の曲げ角度と前記第 1 の曲げ角度との差分から前記ワークのス プリ ングバッ ク角度を演算する記憶 · 演算手段
を備えることを特徴とする V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角 度計測装置。
2 . 前記金型位置検出手段が、 前記金型を昇降動させる金型駆動 部に取り付けられる位置センサである請求項 1 に記載の V曲げ加工 におけるスプリ ングバック角度計測装置。
3 . 前記金型位置検出手段が、 前記金型内に埋め込まれる変位セ ンサである請求項 1 に記載の V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク 角度計測装置。
4 . 上下の金型によって挟圧されることにより V曲げ加工される ワークの弾性戻り量と してのスプリ ングバック角度を計測するスプ リ ングバッ ク角度計測装置であって、
( a ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークの曲げ角度を検出する 曲げ角度検出手段、
( b ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークに加わる加圧力を検出 する加圧力検出手段および
( c ) 前記金型の任意の昇降動位置にて前記曲げ角度検出手段およ び前記加圧力検出手段によりそれぞれ検出される前記ワークの第 1 の曲げ角度および第 1 の加圧力を記憶するとともに、 前記ワークに 加わる加圧力が低減されるよう前記金型を昇降動させるときに前記 加圧力検出手段により検出される加圧力が前記第 1 の加圧力に対し て所定の比率となる第 2の加圧力での前記曲げ角度検出手段により 検出される前記ワークの第 2の曲げ角度を記憶し、 更に前記ワーク に加わる加圧力が所定の小さな値になるまで前記金型を昇降動させ てその昇降動位置にて前記曲げ角度検出手段および前記加圧力検出 手段によりそれぞれ検出される前記ヮ一クの第 3の曲げ角度および 第 3 の加圧力を記憶して、 前記第 2 , 第 3 の曲げ角度および前記第 2 , 第 3 の加圧力に基づいて一次近似により前記加圧力が零になる と きの前記ワークの第 4 の曲げ角度を推定し、 この第 4 の曲げ角度 と前記第 1 の曲げ角度との差分から前記ワークのスプリ ングバッ ク 角度を演算する記憶 · 演算手段 を備えることを特徵とする V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角 度計測装置。
5 . 前記一次近似による前記第 4 の曲げ角度の推定は、 3点以上 の曲げ角度および加圧力のデータサンプリ ングに基づいてなされる 請求項 4 に記載の V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計測装£ o
6 . 前記第 2の加圧力が前記第 1 の加圧力の 1 / 2 に設定される 請求項 4 に記載の V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計測装
7 . 上下の金型によって挟圧されることにより V曲げ加工される ワークの弾性戻り量と してのスプリ ングバッ ク角度を計測するスプ リ ングバック角度計測装置であって、
( a ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークの曲げ角度を検出する 曲げ角度検出手段、
( b ) 前記ワークの曲げ工程中にそのワークに加わる加圧力を検出 する加圧力検出手段および
( c ) 前記金型の任意の昇降動位置にて前記曲げ角度検出手段およ び前記加圧力検出手段によりそれぞれ検出される前記ヮ一クの第 1 の曲げ角度および第 1 の加圧力を記憶し、 前記ワークに加わる加圧 力が零にならない範囲で低減されるよう前記金型を昇降動させると きに前記曲げ角度検出手段および前記加圧力検出手段によりそれぞ れ検出される前記ワークの曲げ角度および前記加圧力に基づいてそ の加圧力の単位変化量当たりの前記曲げ角度の増分値を演算すると ともに、 この増分値が一定値に保たれているときの前記曲げ角度検 出手段および前記加圧力検出手段により検出されるそれぞれ少なく とも 2点ずつの前記曲げ角度および前記加圧力に基づいて一次近似 により前記加圧力が零になるときの前記ワークの第 2 の曲げ角度を 推定し、 この第 2 の曲げ角度と前記第 1 の曲げ角度との差分から前 記ワークのスプリ ングバッ ク角度を演算する記憶 · 演算手段 を備える こ とを特徴とする V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角 度計測装置。
8 . 前記曲げ角度検出手段が、 前記ワークの表面に投光されるス リ ツ ト光または複数のスポッ ト光を撮像して画像処理によ りそのヮ ークの曲げ角度を検出する ものである請求項 1 乃至 7 のうちのいず れかに記載の V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計測装置。
9 . 前記加圧力検出手段が、 前記金型を昇降動させる金型駆動部 に取り付けられる荷重センサである請求項 1 乃至 7 のうちのいずれ かに記載の V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計測装置。
1 0 . 下金型が固定で上金型が駆動されるオーバー ドライ ブ式の 曲げ加工機に適用される請求項 1 乃至 7 のうちのいずれかに記載の V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計測装置。
1 1 . 上金型が固定で下金型が駆動されるアンダー ドライブ式の 曲げ加工機に適用される請求項 1 乃至 7 のうちのいずれかに記載の V曲げ加工におけるスプリ ングバッ ク角度計測装置。
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