JP2006177892A - プレス部品の欠陥検出方法、及び欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 プレス工程におけるクラックなどの欠陥を、自動的に確実に検出することを低コストで実現可能なプレス部品の欠陥検出方法、及び欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】 プレス成形後の部品上の熱分布を解析して、クラックなどの部品欠陥を検出する。そのために、プレス成形後の部品上の熱分布を検出する検出手段と、検出した熱分布を解析する解析手段と、熱分布の結果に基づいて欠陥があるか否かを判定する判定手段とを備えるプレス部品の欠陥検出装置とした。
【選択図】 図１

Description

この発明は、プレス部品の欠陥検出方法、及び欠陥検出装置に関するものである。

従来、自動車の製造工程において、特に車体に関しては各部位を成形するに際し、板金のプレス工程は必要不可欠であり、様々なプレス加工がなされている。

かかるプレス成形時に用いられるプレス装置は、一般に、上型と下型とを備えており、両型の間に被成形板（以下「ワーク」という）をセットして所定の押圧力で両型を閉型することにより型に応じたプレス成形品が得られる。

かかるプレス成形時に、ワークにクラックなどの欠陥が生じる場合があるが、かかる欠陥の検出を、従来は人による目視に頼っていた。

しかし、高速生産（生産性の向上）を図る場合や全部品保障を謳う場合、人手に頼っていては限界がある。

そこで、熱を利用して欠陥を検出する方法や装置が提案された。

例えば、熱伝導部材を含む接合部からなる被検査部に熱エネルギーを照射し、前記被検査部から放射される赤外線を赤外線カメラにより受光し、電子部品を検査する方法において、熱エネルギーとしてレーザービームを使用し、検査対象部にレーザービームを垂直に照射し、レーザーの照射径は検査対象部全体を覆うこととした検査する方法（例えば、特許文献１を参照。）、あるいは、タービン軸に植設したままの状態のタービン翼を包囲する遮蔽体と、前記タービン翼に対し、架台に回転自在に支持された回転用テーブルに載置され、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各軸上を進退移動が可能であり、かつ傾動が可能な被膜欠陥検査監視部と、この被膜欠陥検査監視部の進退、傾動移動を制御するコントローラと、この被膜欠陥検査監視部からの信号に基づいて被膜の温度分布を画像化する赤外線映像信号処理部とを備えたことを特徴とするタービン翼の被膜欠陥検査装置が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
特開平０５−０５２７８５号公報 特開２００３−０９８１３４号公報

ところが、上記特許文献１及び特許文献２のいずれの技術においても、ワーク（熱伝導部材を含む接合部、タービン翼）に対し、外部の加熱装置からあえて熱エネルギーを与えなければならないものであり、製造ライン上に新たな加熱装置を設置しなければならなかった。

また、検査が必要な工程を終えた後、検査のために前記加熱装置による加熱工程が必要となって工程が増えることになるので、欠陥検出の精度は向上したとしても、生産性の向上（生産量の拡大）を図ることは難しかった。

本発明は、上述した課題を解決することのできるプレス部品の欠陥検出方法、及び欠陥検出装置を提供することを目的としている。

請求項１記載の本発明では、プレス成形後の部品上の熱分布を解析して、クラックなどの部品欠陥を検出するプレス部品の欠陥検出方法とした。

請求項２記載の本発明では、請求項１記載のプレス部品の欠陥検出方法において、前記熱分布の解析を、少なくとも、次工程に移行する前に完了することを特徴とする。

請求項３記載の本発明では、プレス成形直後の部品表面から放射される赤外線を赤外線撮像装置で取り込み、プレス成形時の加工熱により変化した部品表面の温度分布を解析し、予め設定された参照温度分布と比較して、プレス加工による欠陥を検出するプレス部品の欠陥検出方法とした。

請求項４記載の本発明では、プレス成形後の部品上の熱分布を検出する検出手段と、検出した熱分布を解析する解析手段と、熱分布の結果に基づいて欠陥があるか否かを判定する判定手段と、を備えるプレス部品の欠陥検出装置とした。

請求項５記載の本発明では、請求項４記載のプレス部品の欠陥検出装置において、前記検出手段により検出した熱分布を蓄積するとともに、所定のタイミングで統計処理を行い、統計処理結果に基づいてプレス型のメンテナンス時期を判断する型保全判断手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、クラックなどの部品欠陥を人の目視によらず正確に検出することができるので、後工程への略１００％の保証が可能となり、しかも、省人化が可能となってコスト削減が図れる。

本発明に係るプレス部品の欠陥検出方法は、プレス成形後の部品上の熱分布を解析して、クラックなどの部品欠陥を検出するようにしたものである。

これは、プレス加工の際に、被成形板である加工部品（以下「ワーク」という）自体に加工熱が発生することに着目したものであるが、例えばワークの絞り部分、平坦部分、縁部分などでは、それぞれの部分において所定の温度幅で温度上昇が見られるものの、前記絞り部分においては、摩擦抵抗による温度上昇が大きいため、クラックにより発生する熱との差がほとんど識別できない。すなわち、絞り部分は、ワーク上、最もクラックが発生しやすい部位であるにもかかわらず、単に温度上昇のみではクラックを判定することは難しいのである。しかし、温度上昇をワーク上の熱分布で見ると、クラック部分とクラックの無い部分では、明らかに差異があることを知見した。

そこで、プレス成形後のワークにおける熱分布を解析し、クラックなどの欠陥が発生したときの加工熱の変化を機械的に検出して不具合が発生したことを自動判定するようにしている。

また、欠陥品は早期に発見することが肝要であり、ワークの欠陥を見逃してしまい、欠陥を有するワークを後工程まで流してしまうと、例えばそのプレス部品が製品に組み込まれた後に欠陥が発見されたりした場合、単に部品の不良では済まなくなり、これまでの全ての工程が無駄になって製造側の損害も大きくなってしまう。

そこで、本実施形態では、上述した欠陥検出方法とすることにより、従来、目視に頼っていたクラックなどの欠陥検出精度を著しく向上させ、欠陥を有するワークが後工程へ流れることを防止して、後工程に対して略１００％の保障を可能としている。しかも、省人化が可能となるのでコスト削減も図ることができる。

また、プレス成形における欠陥は、プレス成形が終了して次の工程に至るまでに検出すべきである。欠陥検出に時間が掛かってしまうと、生産効率を低下させるおそれがあるために、たとえ欠陥検出精度が向上したとしても、実際の製造ラインに採用することは現実的には難しいからである。

そこで、本実施形態では、前記熱分布の解析は、少なくとも、次工程に移行する前に完了するようにしている。

本実施形態における検出方法をより具体的に説明すると、プレス成形直後のワーク表面から放射される赤外線を赤外線カメラなどの赤外線撮像装置で取り込み、プレス成形時の加工熱により変化した部品表面の温度分布を解析し、予め設定された参照温度分布と比較して、プレス加工による欠陥を検出するようにしたものであり、下記の装置を用いて実施することができる。

これは、プレス成形後のワーク上の熱分布を検出する検出手段と、検出した熱分布を解析する解析手段と、熱分布の結果に基づいて欠陥があるか否かを判定する判定手段とを備えるプレス部品の欠陥検出装置であり、この欠陥検出装置を、例えばプレス工程と次工程との間に設置することができる。

プレス工程の直後に部品上の熱分布を検出する検出手段としては、熱エネルギーにより放射される赤外線を受光する赤外線カメラを好適に用いることができる。これによれば、温度を直接計測するのではなく、物体が放射する赤外線の光量を測定しその量を瞬時に計測し、カラーマップで差異を表示し観測することができる。

また、熱分布を解析する解析手段及び判定手段としては、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリーや画像処理回路などを備えた画像処理可能なコンピュータを備えるもので、例えば、良品の温度分布がヒストグラム化された参照テーブルをメモリーに予め格納しておき、前記赤外線カメラで撮像した熱画像を画像処理してワークの温度分布情報を例えばヒストグラム化して解析し、これを前記参照テーブルと比較してプレスによる欠陥を判定するのである。なお、解析に際し、ヒストグラム化することなく、ワーク表面に表した温度分布同士を直接比較することも可能である。また、前記熱画像を画像処理したデータを、モニタなどに出力して画像表示可能とすることもできる。

ところで、製造ラインにおいては、本欠陥検出装置と、欠陥検出を報知するランプなどの報知装置及びラインの起動からライン速度、さらに運転停止までを制御するライン制御部とを接続しておくことが好ましい。欠陥が検出された場合は、報知装置により欠陥部品が発生したことをラインに従事する作業者に報知するとともに、ラインを停止して欠陥部品をラインから速やかに取り除く処理を行えるようにするためである。

さらに、欠陥検出装置に、取得した部品の熱分布を蓄積するとともに、所定のタイミングで統計処理を実行し、統計処理の結果に応じてプレス型のメンテナンス時期を判断する型保全判断手段を設けることができる。

すなわち、かかる欠陥検出装置は、プレス成形後の部品上の熱分布を検出する検出手段と、検出した熱分布を解析する解析手段と、熱分布の結果に基づいて欠陥があるか否かを判定する判定手段と、前記検出手段により検出した熱分布を蓄積するとともに、所定のタイミングで統計処理を行い、統計処理結果に基づいてプレス型のメンテナンス時期を判断する型保全判断手段とを備えることを特徴とするものである。

このように、プレス成形の度にワーク表面の熱分布を蓄積しておき、定期的に統計処理を行って熱分布の変化傾向を分析し、プレス型の劣化などによる熱分布の変化傾向が見られた場合、プレス型のメンテナンスを実施して、プレス型に起因する成形不良などの発生を未然に防止することが可能となる。

以下、本実施形態に係るプレス部品の欠陥検出方法、及び欠陥検出装置を、図面を参照しながらより具体的に説明する。なお、本実施形態では、欠陥有無の検査対象となるプレス部品を、自動車ボディの一部をなす絞り部分を有するパネル部材としている。

図１は欠陥検出装置の概略説明図である。本実施形態に係るプレス部品の欠陥検出装置（以下「欠陥検出装置」という）Ａは、自動車製造ライン中、プレス工程から次工程へ移行する間の適宜箇所に設けられており、プレス成形後のワーク５上の熱分布を検出する検出手段として機能する赤外線カメラ１と、検出した熱分布を解析する解析手段、及び熱分布の結果に基づいて欠陥があるか否かを判定する判定手段として機能する演算処理装置２とを備えている。

図１において、３はプレスプレス工程で用いるプレス機であり、上型３１と下型３２とからなるプレス型３０を備えている。４はコンベヤ装置であり、プレス成形を終えた絞り成形部を有するパネル部品、すなわち前記ワーク５を次工程に搬送する。

赤外線カメラ１は、プレス機３から取り出された直後のワーク５の表面を所定方向から所定の角度で撮像可能な位置に固定されており、プレス機３によるプレス成形終了後成形パネルが所定位置に載置されたタイミングに同期するように、あるいはプレス成形後の所定時間の経過に同期して撮像なされるように制御されている。本実施形態では、この赤外線カメラ１を、ワーク５から１．０ｍの高さ位置で、ワーク５に対して直線距離で１．５ｍ離隔した位置に配設し、クラックなどが発生しやすい部位であるワーク５の絞り成形部を中心に撮像可能としている。

演算処理装置２は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリーや画像処理回路、さらには処理した画像を表示するモニタ２１などを備えた画像処理可能なコンピュータからなり、図示しないインターフェイスを介して前記赤外線カメラ１と接続されている。なお、前記画像処理回路を赤外線カメラ１に備えさせ、所定の画像処理機能をもたせておくこともできる。また、前記コンピュータとしては汎用的なパーソナルコンピュータを用いることもできる。

前記ＲＯＭには、プレス成形時に欠陥が生じていない良品ワークの温度分布をワーク上に画像表示するデータや熱分布をヒストグラム化したデータを有する参照テーブルが格納されており、前記赤外線カメラ１で撮像した熱画像は前記ＲＡＭに格納されるとともに、前記モニタ２１に出力される。演算処理装置２では、前記ＲＡＭの温度分布を示す熱画像データあるいはヒストグラム化した画像データと参照テーブルのデータとを比較して、プレス工程を終えたワーク５の欠陥の有無を判定するのである。

すなわち、プレス加工の際に、ワーク５自体に加工熱が発生することに着目し、この加工熱の変化によってクラックの有無を判定するようにしている。

図２（ａ）に示したものは、良品ワークにおける熱分布を示し、図２（ｂ）に示したものは不良品ワークにおける熱分布を示している。

図２（ｂ）に示すように、ワーク５の絞り部５０において、クラック部分５１とその周辺部分５２とでは明確な温度差が生じている。クラック部分５１は温度の伝播がなくなるので温度上昇の度合いがその周辺に比べて著しく小さくなるのである。これは、かかる熱分布をヒストグラム化した場合でも明瞭に現れる。

このように、ワーク表面の温度分布において、クラックの生じたワーク５とクラックの生じていない正常なワーク５とが識別可能であることから、良品ワークの温度分布を示すデータと、プレス成形工程終了後に検出した被検査用ワークの温度分布を示すデータとを比較することにより、クラックの有無を瞬時に判定することができる。

さらに、ワーク５の種類ごとにヒビ割れ発生箇所とそのときのワーク表面における熱分布との関連付けを確立することができれば、クラックまでには至らないまでも小さなヒビなどがプレス成形時に生じていることを判定することも可能となることが考えられ、その場合、従来のように目視による判定が極めて困難な小さな欠陥についてもその検出精度を著しく向上させることが可能となる。

なお、プレス成形による加工熱は、プレス加工直後であっても、例えば１分などの所定時間経過後（通常のラインスピードで次工程に至るまでの時間）であっても、温度分布における温度幅は殆ど変わらないことが実験的に確かめられているので、温度分布による欠陥の解析を行うタイミングとしては、プレス直後から次工程までの間であれば、欠陥判定精度に大きな差は生じないと考えられる。

ところで、前記演算処理装置２は、図１に示すように、ラインの所定箇所に複数設置された報知手段である報知ランプ６と接続するとともに、画像データを蓄積可能な統計処理装置７と接続している。そして、当該演算処理装置２から統計処理装置７へ随時画像データを送信しながら、欠陥と判定した場合は、報知ランプ６を作動させて欠陥ワークが発生したことを報知可能としている。しかも、本実施形態においては、演算処理装置２をライン制御部８に接続しており、欠陥ワークが発生した場合はラインを停止させ、ライン上から欠陥ワークを速やかに排除可能としている。

前記統計処理装置７は、演算処理装置２と同様なコンピュータからなるものであり、前記赤外線カメラ１により検出された熱分布を入力して逐次蓄積しておくことができ、蓄積したデータについて所定のタイミングで統計処理を行えるようにしている。なお、この統計処理は、プログラム化して自動処理することも可能であるし、適宜タイミングで作業者により行うようにしてもよい。

いずれにしても、統計処理の結果から熱分布の変化傾向を分析し、熱分布の変化に経時的な傾向が見られた場合、これがプレス機３におけるプレス型３０の劣化などに起因するか否かを判定し、プレス型３０に起因すると判断される場合は、プレス型３０のメンテナンス時期（型当たり調整時期や再めっき時期）を決定して最適な時期にメンテナンスを行い、プレス型３０に起因する成形不良などの発生を未然に防止することが可能となる。なお、統計処理装置７に用いられるコンピュータとしても汎用的なパーソナルコンピュータを用いることができる。図１中、７０は統計処理装置７に付設されたモニタである。

以上説明してきた欠陥検出装置Ａにより、プレス工程終了後、プレス成形したワーク５の表面を赤外線カメラ１により撮像して熱画像を演算処理装置２に入力し、この演算処理装置２によって、ワーク５の表面の温度分布を解析して、欠陥がないと判定した場合はワーク５を通常通りに次工程へ搬送する一方、欠陥あると判定した場合は、演算処理装置２は報知ランプ６を発光させて、プレス工程によりワーク５に欠陥が検出されたことを報知するとともに、ライン制御装置８に異常発生信号を出力し、欠陥品となるワーク５を取り除くためにラインを停止させることができる。

このようにして、本実施形態によれば、プレス加工により発生したクラックなどの欠陥を有するワーク５が後工程へ流れることを確実に防止でき、後工程に対して略１００％の保障を可能とし、しかも、特別な装置は不要で安価な既存の装置を転用することも可能であり、なおかつ省人化が可能となるので製造コストの削減も図ることが可能となる。

しかも、長期的に見れば、演算処理装置２から出力されて統計処理装置７に蓄積された熱分布のデータを統計処理することにより、プレス型３０のメンテナンス時期を決定することができるなど、プレス型３０の保全周期にも十分に活用することが可能となる。

上述してきた実施形態により、以下のプレス部品の欠陥検出装置及び欠陥検出方法が実現できる。

プレス成形後の部品（例えば、成形パネルなどのワーク５）上の熱分布を検出する検出手段（例えば、赤外線カメラ１）と、検出した熱分布を解析する解析手段（例えば、コンピュータなどからなる演算処理装置２）と、熱分布の結果に基づいて欠陥があるか否かを判定する判定手段（例えば、コンピュータなどからなる演算処理装置２）とを備えるプレス部品の欠陥検出装置。

また、上記プレス部品の欠陥検出装置において、前記検出手段（例えば、赤外線カメラ１）により検出した熱分布を蓄積するとともに、所定のタイミングで統計処理を行い、統計処理結果に基づいてプレス型のメンテナンス時期を判断する型保全判断手段（例えば、コンピュータなどからなる統計処理装置７）をさらに備えるプレス部品の欠陥検出装置。

上記欠陥検出装置を用いることにより、プレス成形後の部品（例えば、成形パネルなどのワーク５）上の熱分布を解析して、クラックなどの部品欠陥を検出するプレス部品の欠陥検出方法。

また、上記プレス部品の欠陥検出方法において、前記熱分布の解析を、少なくとも、次工程に移行する前に完了するプレス部品の欠陥検出方法。

プレス成形直後の部品（例えば、成形パネルやワーク５）表面から放射される赤外線を赤外線撮像装置（例えば、赤外線カメラ１）で取り込み、プレス成形時の加工熱により変化した部品（例えば、成形パネルやワーク５）表面の温度分布を解析し、予め設定された参照温度分布（例えば、良品の温度分布を示すデータを有する参照テーブル）と比較して、プレス加工による欠陥を検出するプレス部品の欠陥検出方法。

なお、本発明に係るプレス部品の欠陥検出装置Ａ及び欠陥検出方法は、自動車製造のみならず、プレス工程を有するものおいては、各種の工場製造品に適用することができる。

また、上述した具体的な実施形態で説明した実施条件、例えば赤外線カメラ１の配設位置などについては、ある特定のワーク５（自動車ボディの一部をなす絞り部分を有するパネル部材）における実施条件の一例であり、当然のことながら、赤外線カメラ１の配設位置としては上記位置に限るものではなく、ワーク５の種類などに応じて適宜最適な位置に設定されるべきものである。

さらに、実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

プレス部品の欠陥検出装置の概略説明図である。 プレス部品の熱分布を示す説明図である。

符号の説明

Ａ 欠陥検出装置
１ 赤外線カメラ
２ 演算処理装置
３ プレス型
４ コンベヤ装置
５ ワーク（プレス部品）
６ 報知ランプ（報知手段）
７ 統計処理装置

Claims (5)

1. プレス成形後の部品上の熱分布を解析して、クラックなどの部品欠陥を検出することを特徴とするプレス部品の欠陥検出方法。
2. 前記熱分布の解析を、少なくとも、次工程に移行する前に完了することを特徴とする請求項１記載のプレス部品の欠陥検出方法。
3. プレス成形直後の部品表面から放射される赤外線を赤外線撮像装置で取り込み、プレス成形時の加工熱により変化した部品表面の温度分布を解析し、予め設定された参照温度分布と比較して、プレス加工による欠陥を検出することを特徴とするプレス部品の欠陥検出方法。
4. プレス成形後の部品上の熱分布を検出する検出手段と、
   検出した熱分布を解析する解析手段と、
   熱分布の結果に基づいて欠陥があるか否かを判定する判定手段と、
   を備えることを特徴とするプレス部品の欠陥検出装置。
5. 前記検出手段により検出した熱分布を蓄積するとともに、所定のタイミングで統計処理を行い、統計処理結果に基づいてプレス型のメンテナンス時期を判断する型保全判断手段を備えることを特徴とする請求項４記載のプレス部品の欠陥検出装置。

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