JP5909414B2 - 加工機におけるピンチング位置検出装置およびピンチング位置検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ベンディングマシン等の板状のワークを曲げ加工する加工機におけるピンチング位置検出装置およびピンチング位置検出方法に関し、特に、ワークの板厚が薄い場合でも、より正確にワークのピンチング位置を検出することができ、正確なベンディング加工を行いうるピンチング位置検出装置およびピンチング位置検出方法に関するものである。

一般に、従来のベンディングマシン等の板状のワークを曲げ加工する加工機においては、ワークがダイとパンチとによって挟み込まれるピンチング位置を検出し、その検出されたピンチング位置に基づいてパンチの押し込み量（ストローク量）を計算し、そのストローク量だけを押し込んでベンディング加工を行うようになっていた。

なお、パンチのストローク量とワークの曲げ角度とは、密接に関係しており、正確な角度のベンディング加工を行うためには、正確なストローク量を求めなければならず、そのためには、正確なピンチング位置を求めることが重要であった。

従来、ピンチング位置検出の一方法としては、以下のような方法があった。

すなわち、パンチが下降してワークに接触すると、パンチに対する圧力が若干上昇し、その直後にパンチに対する圧力が下降する（抜ける）圧力変化現象が生じる。

その現象を利用し、パンチにかかる圧力を測定し、パンチに対する圧力が上昇した直後のパンチに対する圧力の下降を検知し、その圧力の下降（抜け）を検知した時に、ピンチング位置検出とするようにしていた。

そして、その検出されたピンチング位置に基づいてパンチの押し込み量（ストローク量）を計算し、そのストローク量だけを押し込んでベンディング加工を行っていた。

なお、先行技術文献はありませんでした。

しかしながら、上記従来のピンチング位置検出方法では、比較的に板厚が厚いワークにおいては、上記パンチに対する圧力が一旦上昇し、その後圧力の下降する現象が明確に現れるので、正確なピンチング位置検出を行うことができるが、板厚が薄いワークにおいては、ワークの抵抗が少ないので、すぐにワークが曲がってしまい、上記パンチに対する圧力が一旦上昇し、その後圧力の下降する圧力変化現象が現れにくい問題があり、正確なピンチング位置検出を行うことができない結果となっていた。

従って、板厚が薄いワークにおいては、正確なピンチング位置の検出ができず、それにより、不明確に検出されたピンチング位置に基づいて計算されたパンチの押し込み量（ストローク量）だけを押し込んでベンディング加工を行うと、所望の曲げ角度を得られない問題が生じていた。

本発明は上述の問題を解決するためのものであり、請求項１に係る発明は、第１および第２の曲げ工具によりワークを挟んで前記ワークの曲げ加工を行う加工機において、前記ワークが前記第１および第２の曲げ工具によって挟み込まれるピンチング位置を検出するピンチング位置検出装置であって、
前記第２の曲げ工具の位置を検出する位置検出手段と、
前記ワークと前記ワークを位置決めするための突き当てとの接触および不接触を検知するためのワーク接触検知手段と、
前記第２の曲げ工具に対してかかる圧力を検出するための圧力検出手段と、
以下の（Ａ）〜（Ｄ）の工程処理を制御する制御手段と、を有することを特徴とする。

（Ａ）前記第２の曲げ工具を下降させる工程と、
（Ｂ）前記ワークと前記突き当てとの接触および不接触を検知する工程と、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）において、前記ワークと前記突き当てとの接触の解除が検知された場合、前記第２の曲げ工具を一時停止させる工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）において、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態におけるピンチング位置を認識する工程。

請求項２に係る発明は、前記ピンチング位置認識工程（Ｄ）が、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態における前記ワークの上面に接触している前記第２の曲げ工具の位置を前記位置検出手段で検出することにより前記ピンチング位置を認識することを特徴とする請求項１に記載のピンチング位置検出装置である。

請求項３に係る発明は、前記ピンチング位置が、前記第１の曲げ工具上に載置された前記ワークの上面に前記第２の曲げ工具の下端が接触した状態において、前記第１の曲げ工具と前記第２の曲げ工具とが接触した状態での前記第２の曲げ工具の下端位置である金型原点位置と前記第２の曲げ工具の下端との間の距離であることを特徴とする請求項２に記載のピンチング位置検出装置である。

請求項４に係る発明は、前記加工機がベンディングマシンからなり、前記第１の工具がダイからなり、前記第２の工具がパンチからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のピンチング位置検出装置である。

請求項５に係る発明は、第１および第２の曲げ工具によりワークを挟んで前記ワークの曲げ加工を行う加工機において、前記ワークが前記第１および第２の曲げ工具によって挟み込まれるピンチング位置を検出するピンチング位置検出装置であって、
前記第２の曲げ工具の位置を検出する位置検出手段と、
前記ワークと前記ワークを位置決めするための突き当てとの接触および不接触を検知するためのワーク接触検知手段と、
前記第２の曲げ工具に対してかかる圧力を検出するための圧力検出手段と、
少なくとも前記ワークの情報を記憶する記憶手段と、
以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御手段と、を有するピンチング位置検出装置である。

（Ａ）前記ワークの板厚が前もって決められた所定値以下か否かを判定する工程と、
（Ｂ）前記ワークの板厚が前もって決められた所定値以下の場合、前記第２の曲げ工具を下降させる工程と、
（Ｃ）前記ワークと前記突き当てとの接触および不接触を検知する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）において、前記ワークと前記突き当てとの接触の解除が検知された場合、前記第２の曲げ工具を一時停止させる工程と、
（Ｅ）前記工程（Ｄ）において、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態におけるピンチング位置を認識する工程。

請求項６に係る発明は、前記ピンチング位置認識工程（Ｅ）が、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態における前記ワークの上面に接触している前記第２の曲げ工具の位置を前記位置検出手段で検出することにより前記ピンチング位置を認識することを特徴とする請求項５に記載のピンチング位置検出装置である。

請求項７に係る発明は、第２の曲げ工具の位置を検出する位置検出手段と、ワークと前記ワークを位置決めするための突き当てとの接触および不接触を検知するためのワーク接触検知手段と、前記第２の曲げ工具に対してかかる圧力を検出するための圧力検出手段と、制御装置と、を有し、前記制御装置の制御の基で、前記第１および第２の曲げ工具によりワークを挟んで前記ワークの曲げ加工を行う加工機において、前記制御装置の制御の基で、前記ワークが前記第１および第２の曲げ工具によって挟み込まれるピンチング位置を検出するピンチング位置検出方法であって、
（Ａ）前記第２の曲げ工具を下降させる工程と、
（Ｂ）前記ワークと前記突き当てとの接触および不接触を検知する工程と、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）において、前記ワークと前記突き当てとの接触の解除が検知された場合、前記第２の曲げ工具を一時停止させる工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）において、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態におけるピンチング位置を認識する工程と、を有することを特徴とするピンチング位置検出方法である。

請求項８に係る発明は、前記ピンチング位置認識工程（Ｄ）が、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態における前記ワークの上面に接触している前記第２の曲げ工具の位置を前記位置検出手段で検出することにより前記ピンチング位置を認識することを特徴とする請求項７に記載のピンチング位置検出方法である。

本発明によれば、ワークの板厚に応じて、より正確にワークのピンチング位置を検出することができ、正確なベンディング加工を行うことができるようになる。

本発明を実施した加工機（ベンディングマシン）の概略を示す説明図である。 図１に示したダイとパンチ回りの概略図である。 図１に示したベンディングマシン７の制御装置９に関する概略構成を示すブロック図である。 図３に示したピンチング位置検出装置によるピンチング位置検出動作のフローチャートである。 図３に示したピンチング位置検出装置によるピンチング位置検出動作の説明図である。

図１は、本発明を実施した加工機の概略を示す全体斜視図であり、図２は、図１に示したダイとパンチ回りの概略図である。

図１に示すように、この加工機（ベンディングマシン）７は、下部に設けられた第１の曲げ工具としてのダイ７ａに対して、上部に設けられた第２の曲げ工具としてのパンチ７ｂをＤ軸（図２参照）に沿ってスライド動作させることにより、ダイ７ａとパンチ７ｂとの間に搬入されたワークを、ダイ７ａとパンチ７ｂとによって曲げ加工するように構成されている。

そして、図２および図３に示すように、このベンディングマシン７には、ワークがダイとパンチとによって挟み込まれるピンチング位置の検出装置として、ワークＷを位置決めするための突き当て１４のワーク接触面１４ａに設けられたワーク接触検知センサー１０と、パンチ７ｂの上部に設けられてパンチ７ｂに加わった圧力を検出するための圧力センサー１２（図３に示す）と、パンチ７ｂの上部に設けられてパンチ７ｂのＤ軸上の位置を検出するためのＤ軸エンコーダ１６（図３に示す）とが設けられている。

ここで、ワーク接触検知センサー１０は、突き当て１４にワークＷが接触しているか否かを検出する。

また、ベンディングマシン７は、この加工機全体の制御をつかさどる制御装置９を有しており、その制御装置９には、所定画像の表示を行うと共に、オペレータからの指示を入力する入力表示部１１が設けられている。

そして、制御装置９の制御の基に、入力表示部１１により入力設定された曲げ加工動作に従い、上述した曲げ加工が行われるようになっている。

図３は、図１に示したベンディングマシン７の制御装置９の概略構成を示すブロック図である。

この制御装置９は、前述したワーク接触検知センサー１０あるいは圧力センサー１２よりの検知結果に基づいて、ワークがダイとパンチとによって挟み込まれるピンチング位置の検出を行うピンチング位置検出装置としても機能するようになっている。

図３に示すように、ベンディングマシン７の制御装置９は、ＲＯＭ１３およびＲＡＭ１５がバスを介して接続されたＣＰＵ１７を有しており、ＣＰＵ１７には、さらに、バスを介して、上述したワーク接触検知センサー１０および圧力センサー１２、入力部と表示部とを兼ねる上記入力表示部１１、Ｄ軸エンコーダ１６、データベース１９が接続されている。

また、上記ＣＰＵ１７には、バスを介して、パンチ７ｂの装着された上部テーブルを上下に駆動するためのシリンダ２７を駆動するためのドライバ２５も接続されるようになっている。

ここでは、ＣＰＵ１７が、入力表示部１１よりのオペレータからの設定や指示に従い、データベース１９内のパンチやダイのデータおよび製品形状データや被加工部材（ワークＷ）のデータを用いると共に、ＲＯＭ１３よりのコンピュータプログラムに従ってＲＡＭ１５を用いて、後述するようにピンチング位置の検出を行うと共に、入力設定された曲げ加工動作を行うようになっている。

次に、図４および図５を参照してピンチング位置検出装置の動作について説明する。

図４は、図３に示したピンチング位置検出装置によるピンチング位置検出動作のフローチャートであり、図５は、図３に示したピンチング位置検出装置によるピンチング位置検出動作の説明図である。

なお、このピンチング位置検出動作は、上述したように、ＣＰＵ１７が、ＲＯＭ１３よりのコンピュータプログラムに従ってＲＡＭ１５を用いて行うようになっている。

ここで、ピンチング位置とは、ワークＷがダイ７ａとパンチ７ｂとによって挟み込まれる位置のことであり、より詳しく説明すると、ピンチング位置とは、ダイ７ａ上に載置された板厚ｔのワークＷの上面にパンチ７ｂの下端が接触した状態で、金型原点位置とパンチ７ｂの下端との間の距離である。ここで、金型原点位置とは、ダイ７ａとパンチ７ｂとが接触した状態でのパンチ７ｂの下端位置である。

従って、ダイ７ａとパンチ７ｂとが接触した状態でのパンチ７ｂの下端位置をＤ軸エンコーダ１６で前もって検出して金型原点位置を得ておき、ワークＷの上面にパンチ７ｂの下端が接触したとされる位置をＤ軸エンコーダ１６で検出することによってピンチング位置が得られる。

なお、パンチ７ｂの移動距離ストロークＳＴは、ピンチング位置から、パンチ７ｂが下降して曲げ加工が終了する位置までとなる。

まず、動作モードがピンチング位置検出モードとなると、図４のステップ１０１において、ワークＷの板厚ｔが前もって決められた所定値Ｘ以下か否かが判定される。

ここで、所定値Ｘは、パンチが下降してワークＷに接触した時にパンチに対する圧力が若干上昇し、その直後にパンチに対する圧力が下降する圧力変化現象を検出可能な板厚となっており、ワークＷの材質等により前もって決められる。

そして、ステップ１０１においてワークＷの板厚ｔが前もって決められた所定値Ｘ以下である場合（前述した圧力変化現象が検出不可能な薄いワーク板厚の場合）、ステップ１０３において、パンチ７ｂを下降させて行き、ステップ１０５において、ワークＷを位置決めするための突き当て１４のワーク接触面１４ａに設けられたワーク接触検知センサー１０よりの検出信号に基づいて、突き当て１４にワークＷが接触している状態から、突き当て１４からワークＷが離れた状態（ワークＷと突き当て１４との接触の解除）となったか否かが判定される。

ここで、ワークＷの板厚ｔが前もって決められた所定値Ｘ以下である場合、図５（ａ）に示すように、薄い板厚のワークＷにパンチ７ｂが接触する前には、ワークＷと、突き当て１４のワーク接触面１４ａとが接触している状態となっているが、図５（ｂ）に示すように、薄い板厚のワークＷにパンチ７ｂが接触してワークＷが曲がる初期において、ワークＷが、突き当て１４のワーク接触面１４ａからずれると共に離れて隙間Ｙが生じる。

従って、このワークＷが突き当て１４のワーク接触面１４ａからずれて離れた時点での、パンチ７ｂの位置をＤ軸エンコーダ１６で検出することによって、前もって検出した金型原点位置からピンチング位置が得られる。

そこで、ステップ１０７において、このワークＷが突き当て１４のワーク接触面１４ａからずれて離れた時点で、パンチ７ｂの下降を一時停止させ、ステップ１０９において、圧力センサー１２により、パンチ７ｂに加わった圧力を検出し、パンチ７ｂがワークＷに接触してパンチ７ｂに加わった圧力が上がっていたか否かが判定される。

ステップ１０９においてパンチ７ｂに加わった圧力が上がっていたと判定された場合、ステップ１１１において、上記パンチ７ｂの一時停止の状態におけるピンチング位置が認識される。

すなわち、上記パンチ７ｂの一時停止の状態におけるワークＷの上面にパンチ７ｂが接触しているパンチ７ｂの位置をＤ軸エンコーダ１６で検出し、前もって得た金型原点位置に基づいて、そのパンチ７ｂの下端と金型原点位置との間の距離であるピンチング位置が求められる。

従って、ワークＷの板厚が薄く、前述した圧力変化現象が検出不可能である場合でも、正確なピンチング位置を求めることができる。それにより、その正確なピンチング位置に基づいてパンチ７ｂの移動距離ストロークＳＴ（ピンチング位置からパンチ７ｂが下降して曲げ加工が終了する位置）を求めれば、より正確なベンディング加工を行うことができるようになる。

なお、ステップ１０９においてパンチ７ｂに加わった圧力が上がっていないと判定された場合、突き当て１４が外れてワーク接触面１４ａから離れたことが想定されるので、異常事態と判定し、ステップ１１３において、パンチ７ｂの下降を異常停止させる。

次に、ステップ１０１においてワークＷの板厚ｔが前もって決められた所定値Ｘ以下でない場合（ワークＷの板厚が厚い場合）、ステップ１１７〜１２５において、前述した圧力変化現象によるピンチング位置の検出が行われる。

すなわち、ステップ１０１においてワークＷの板厚ｔが前もって決められた所定値Ｘ以下でない場合（ワークＷの板厚ｔが厚い場合）、ステップ１１７において、パンチ７ｂを下降させて行き、ステップ１１９において、パンチ７ｂが下降してワークＷに接触してパンチ７ｂに対する圧力が若干上昇し、その直後にパンチ７ｂに対する圧力が下降する圧力変化現象が生じたか否かが判定され、ステップ１２１において、上記圧力変化現象が生じた時点で、パンチ７ｂの下降を一時停止させ、ステップ１２３において、上記パンチ７ｂの一時停止の状態におけるピンチング位置が認識される。すなわち、上記パンチ７ｂの一時停止の状態におけるワークＷの上面にパンチ７ｂが接触している位置をＤ軸エンコーダ１６で検出し、前もって得た金型原点位置に基づいて、そのパンチ７ｂの下端と金型原点位置との間の距離であるピンチング位置が求められる。

このように、この実施形態では、まず、ワークＷの板厚ｔが前もって決められた所定値Ｘ以下か否かが判定され、ワークＷの板厚ｔが前もって決められた所定値Ｘ以下である場合、その薄い板厚のワークＷにパンチ７ｂが接触してワークＷが曲がる初期において、ワークＷが、突き当て１４のワーク接触面１４ａからずれて離れる現象を利用し、ワークＷが突き当て１４のワーク接触面１４ａからずれて離れた時点での、パンチ７ｂの位置をＤ軸エンコーダ１６で検出することによって、前もって検出した金型原点位置からピンチング位置を得るようにしている。

従って、ワークＷの板厚が薄く、前述した圧力変化現象が検出不可能である場合でも、正確なピンチング位置を求めることができ、それにより、その正確なピンチング位置に基づいてパンチ７ｂの移動距離ストロークＳＴ（ピンチング位置からパンチ７ｂが下降して曲げ加工が終了する位置）を求めれば、より正確なベンディング加工を行うことができるようになる。

この発明は前述の発明の実施の形態に限定されることなく、以下のように適宜な変更を行うことにより、その他の態様で実施し得るものである。

上述した実施形態では、まず、ワークＷの板厚ｔが前もって決められた所定値Ｘ以下か否を判定して、ワークＷが突き当て１４のワーク接触面１４ａからずれて離れる現象を利用してピンチング位置を求めるか、前述した圧力変化現象を利用してピンチング位置を求めるかを選択していたが、すべてのケースで、ワークＷが突き当て１４のワーク接触面１４ａからずれて離れる現象を利用してピンチング位置を求めるようにしても良い。

７ 加工機（ベンディングマシン）
７ａ ダイ
７ｂ パンチ
９ 制御装置
１０ ワーク接触検知センサー
１１ 入力表示部
１２ 圧力センサー
１３ ＲＯＭ
１４ 突き当て
１４ａ ワーク接触面
１５ ＲＡＭ
１６ 軸エンコーダ
１９ データベース
２５ ドライバ
２７ シリンダ

Claims (8)

1. 第１および第２の曲げ工具によりワークを挟んで前記ワークの曲げ加工を行う加工機において、前記ワークが前記第１および第２の曲げ工具によって挟み込まれるピンチング位置を検出するピンチング位置検出装置であって、
   前記第２の曲げ工具の位置を検出する位置検出手段と、
   前記ワークと前記ワークを位置決めするための突き当てとの接触および不接触を検知するためのワーク接触検知手段と、
   前記第２の曲げ工具に対してかかる圧力を検出するための圧力検出手段と、
   以下の（Ａ）〜（Ｄ）の工程処理を制御する制御手段と、を有するピンチング位置検出装置。
   （Ａ）前記第２の曲げ工具を下降させる工程と、
   （Ｂ）前記ワークと前記突き当てとの接触および不接触を検知する工程と、
   （Ｃ）前記工程（Ｂ）において、前記ワークと前記突き当てとの接触の解除が検知された場合、前記第２の曲げ工具を一時停止させる工程と、
   （Ｄ）前記工程（Ｃ）において、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態におけるピンチング位置を認識する工程。
2. 前記ピンチング位置認識工程（Ｄ）が、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態における前記ワークの上面に接触している前記第２の曲げ工具の位置を前記位置検出手段で検出することにより前記ピンチング位置を認識することを特徴とする請求項１に記載のピンチング位置検出装置。
3. 前記ピンチング位置が、前記第１の曲げ工具上に載置された前記ワークの上面に前記第２の曲げ工具の下端が接触した状態において、前記第１の曲げ工具と前記第２の曲げ工具とが接触した状態での前記第２の曲げ工具の下端位置である金型原点位置と前記第２の曲げ工具の下端との間の距離であることを特徴とする請求項２に記載のピンチング位置検出装置。
4. 前記加工機がベンディングマシンからなり、前記第１の工具がダイからなり、前記第２の工具がパンチからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のピンチング位置検出装置。
5. 第１および第２の曲げ工具によりワークを挟んで前記ワークの曲げ加工を行う加工機において、前記ワークが前記第１および第２の曲げ工具によって挟み込まれるピンチング位置を検出するピンチング位置検出装置であって、
   前記第２の曲げ工具の位置を検出する位置検出手段と、
   前記ワークと前記ワークを位置決めするための突き当てとの接触および不接触を検知するためのワーク接触検知手段と、
   前記第２の曲げ工具に対してかかる圧力を検出するための圧力検出手段と、
   少なくとも前記ワークの情報を記憶する記憶手段と、
   以下の（Ａ）〜（Ｅ）の工程処理を制御する制御手段と、を有するピンチング位置検出装置。
   （Ａ）前記ワークの板厚が前もって決められた所定値以下か否かを判定する工程と、
   （Ｂ）前記ワークの板厚が前もって決められた所定値以下の場合、前記第２の曲げ工具を下降させる工程と、
   （Ｃ）前記ワークと前記突き当てとの接触および不接触を検知する工程と、
   （Ｄ）前記工程（Ｃ）において、前記ワークと前記突き当てとの接触の解除が検知された場合、前記第２の曲げ工具を一時停止させる工程と、
   （Ｅ）前記工程（Ｄ）において、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態におけるピンチング位置を認識する工程。
6. 前記ピンチング位置認識工程（Ｅ）が、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態における前記ワークの上面に接触している前記第２の曲げ工具の位置を前記位置検出手段で検出することにより前記ピンチング位置を認識することを特徴とする請求項５に記載のピンチング位置検出装置。
7. 第２の曲げ工具の位置を検出する位置検出手段と、ワークと前記ワークを位置決めするための突き当てとの接触および不接触を検知するためのワーク接触検知手段と、前記第２の曲げ工具に対してかかる圧力を検出するための圧力検出手段と、制御装置と、を有し、前記制御装置の制御の基で、前記第１および第２の曲げ工具によりワークを挟んで前記ワークの曲げ加工を行う加工機において、前記制御装置の制御の基で、前記ワークが前記第１および第２の曲げ工具によって挟み込まれるピンチング位置を検出するピンチング位置検出方法であって、
   （Ａ）前記第２の曲げ工具を下降させる工程と、
   （Ｂ）前記ワークと前記突き当てとの接触および不接触を検知する工程と、
   （Ｃ）前記工程（Ｂ）において、前記ワークと前記突き当てとの接触の解除が検知された場合、前記第２の曲げ工具を一時停止させる工程と、
   （Ｄ）前記工程（Ｃ）において、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態におけるピンチング位置を認識する工程と、を有することを特徴とするピンチング位置検出方法。
8. 前記ピンチング位置認識工程（Ｄ）が、前記第２の曲げ工具の一時停止の状態における前記ワークの上面に接触している前記第２の曲げ工具の位置を前記位置検出手段で検出することにより前記ピンチング位置を認識することを特徴とする請求項７に記載のピンチング位置検出方法。

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