JP2012020297A

JP2012020297A - 成形品トリム加工方法

Info

Publication number: JP2012020297A
Application number: JP2010158153A
Authority: JP
Inventors: Teruaki Yogo; 照明與語
Original assignee: Opton Co Ltd
Current assignee: Opton Co Ltd
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-02-02

Abstract

【課題】金型修正を繰り返すことなく、トリム加工を行うことができる成形品トリム加工方法を得る。
【解決手段】製品設計ＣＡＤデータに応じて作成した金型によりプレス成形して成形品４を作成し（Ｓ５０〜Ｓ５４）、成形品４の形状を３次元測定機６により３次元測定して成形品測定データを得る（Ｓ５６）。製品設計ＣＡＤデータと成形品測定データとに基づいて成形品４のトリムライン３２，３４を成形品測定データの座標系で作成し（Ｓ５８）、レーザ切断機１４上に載置した成形品４の取付姿勢を測定してトリムライン３２，３４をレーザ切断機１４の座標系に変換し（Ｓ６０，Ｓ６２）、レーザ切断機１４により成形品４をトリムライン３２，３４に基づいて切断する（Ｓ６４）。
【選択図】図４

Description

本発明は、プレス成形した成形品をトリムラインに沿って切断する成形品トリム加工方法に関する。

従来より、特許文献１〜３にあるように、プレス成形により成形品を作成する際、板状の素材を絞り金型等により成形し、その後、トリム金型により不要な縁を切断している。更に、ピアス金型等により孔開け加工を施したり、防錆処理を行ったりしている。また、プレス成形する際、試し打ちを行い、金型修正を繰り返して、所定の成形精度を得るようにしている。

特開平１１−２８５７４８号公報特開２００２−３６９２８４号公報特開２００６−５４５８号公報

しかしながら、こうした従来の方法では、それぞれの工程毎に金型を用意して、所定の成形精度を得るために、金型修正を繰り返す作業は膨大になる。例えば、絞り金型を修正した場合には、その後工程でのトリム金型をも修正しなければならず、大量生産する場合にはそれでもよいが、少量生産の場合には、各金型の修正作業が繁雑で、生産量にくらべて作業量が膨大すぎるという問題があった。

本発明の課題は、金型修正を繰り返すことなく、トリム加工を行うことができる成形品トリム加工方法を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
製品設計ＣＡＤデータに応じて作成した金型によりプレス成形して成形品を作成し、
前記成形品の形状を３次元測定機により３次元測定して成形品測定データを得て、
前記製品設計ＣＡＤデータと前記成形品測定データとに基づいて前記成形品のトリムラインを前記成形品測定データの座標系で作成し、
レーザ切断機上に載置した前記成形品の取付姿勢を測定して前記トリムラインを前記レーザ切断機の座標系に変換し、
前記レーザ切断機により前記成形品を前記トリムラインに基づいて切断することを特徴とする成形品トリム加工方法がそれである。

前記成形品にマーカを取り付けて前記３次元測定機により前記マーカを含めて前記成形品を３次元測定すると共に、前記レーザ切断機上に前記成形品を前記マーカと共に載置し、前記マーカの測定により前記成形品の取付姿勢を測定して、前記トリムラインを前記レーザ切断機の座標系に変換するようにしてもよい。あるいは、前記レーザ切断機上に載置した前記成形品の取付姿勢を前記成形品で測定して前記トリムラインを前記レーザ切断機の座標系に変換するようにしてもよい。

また、前記レーザ切断機に距離を測定するレーザセンサを取り付けて、前記成形品と前記レーザセンサとの相対的な平面上での移動に基づいて、前記レーザ切断機上に載置した前記成形品の取付姿勢を測定するようにしてもよい。更に、前記製品設計ＣＡＤデータと前記成形品測定データとの形状を重ね合わせて、前記トリムラインを前記成形品測定データ上に作成するようにしてもよい。

本発明の成形品トリム加工方法によると、トリム金型を用いずにトリム加工を行うことができ、しかも、レーザ切断機への取付姿勢に応じて、トリムラインをレーザ切断機の座標系に変換するので、金型修正を繰り返すことなく、トリム加工を行うことができるという効果を奏する。

本発明の一実施形態としての成形品の説明図である。本実施形態で用いた３次元測定機の概略構成を示す斜視図である。本実施形態で用いたレーザ切断機の概略構成を示す斜視図である。本実施形態の成形品トリム加工の工程順を示すフローチャートである。本実施形態の成形品を治具に固定した説明図である。本実施形態のレーザ切断機での取付姿勢の測定の説明図である。

以下本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１（イ）に示すように、１，２は左右対称の製品で、製品１，２は図示しないパソコン等からなるＣＡＤシステムを用いて製品設計が行われ、ＣＡＤシステムにより製品設計ＣＡＤデータが作成される。この製品設計ＣＡＤデータに応じて、プレス成形用の図示しない金型が製作される。例えば、製品設計ＣＡＤデータに基づいて、切削ＣＡＭデータが作成され、マシニングセンター等の切削機械により金型を作成する。

本実施例では、左右対称の製品１，２の二個取りの金型が製作され、この金型をプレス機にセットして、この金型を用いてプレス成形することにより、図１（ロ）に示す成形品４が成形される。この成形品４をトリムライン３２，３４で切断することにより、製品１，２が得られる。トリムライン３２，３４は製品設計ＣＡＤデータに含まれる製品１，２の外形形状から得られる。尚、成形品４は製品１，２の二個取りに限らず、どちらか一方の一個取りや三個以上の多数個取りでもよい。

図２は本実施形態で用いる３次元測定機の概略構成を示す斜視図である。本実施形態の３次元測定機６は、成形品４の３次元形状を光学的に測定する形状測定器８を備え、この形状測定器８は、図示しないＣＣＤカメラとフリンジプロジェクターと制御装置とを備えている。

形状測定器８は、フリンジプロジェクターが複数の格子を成形品４の表面に投影し、ＣＣＤカメラがこの成形品４の外形形状に応じて変形した格子を撮像する。そして、この変形格子と基準格子とに基づいて、成形品４の３次元形状を測定し、成形品測定データを得るものである。

３次元測定機６は、形状測定器８を直交するＸ，Ｙ，Ｚの３方向に移動するマニプレータ１０を備えており、テーブル１２上に載置された成形品４を形状測定器８により３次元測定できるように構成されている。尚、３次元測定機６は、フリンジプロジェクターを用いたものに限らず、成形品４の形状を３次元測定できるものであればよく、レーザ光を成形品４に照射して、レーザ光により成形品４を走査し、その反射光を受光して、成形品４の形状を３次元測定するものでもよい。

図３は本実施形態で用いるレーザ切断機の概略構成を示す斜視図である。本実施形態のレーザ切断機１４は、いわゆる門型のもので、Ｘ方向に直線的に移動するテーブル１６を備えると共に、門型のフレーム１８上をＹ方向に直線的に移動する移動台２０を備えている。移動台２０はＺ方向に移動し、移動台２０にはレーザトーチ２２が搭載され、レーザトーチ２２を直交するＸ，Ｙ，Ｚの３方向に移動して、レーザにより成形品４を切断できるように構成されている。

次に、本実施形態の成形品トリム加工方法を工程順に、図４に示すフローチャートによって説明する。
まず、ＣＡＤシステムを用いて製品設計が行われ、ＣＡＤシステムにより製品１，２の製品設計ＣＡＤデータが作成される（Ｓ５０）。この製品設計ＣＡＤデータに応じて、プレス成形用の図示しない金型が製作される（Ｓ５２）。

そして、この金型を用いて、成形品４がプレス成形により成形される（Ｓ５４）。次に、この成形品４を３次元測定機６により３次元測定する（Ｓ５６）。３次元測定機６による成形品４の成形品測定データは３次元測定機６の座標系の点群データとして得られる。

３次元測定の際には、図５（イ）に示すように、成形品４を治具３０に固定して、３次元測定機６のテーブル１２に載置するようにしてもよい。治具３０に成形品４を固定する際には、成形品４の外形形状を形状測定器８により測定できる姿勢となるように固定する。形状測定器８による成形品４の測定範囲にはトリムライン３２，３４の位置も含まれるように測定する。

また、図５（ロ）に示すように、成形品４あるいは治具３０に３個のマーカとしての基準球３６〜３８を取り付けてもよい。３個の基準球３６〜３８と成形品４とを形状測定器８により３次元測定できるように取り付ける。尚、マーカは基準球３６〜３８に限らず、３次元座標系を特定できればよく、１個の立体形状の峰や角を利用してもよい。

次に、製品設計ＣＡＤデータに基づいて、成形品４のトリムライン３２，３４を成形品測定データ上に転写する（Ｓ５８）。作成された製品設計ＣＡＤデータには、製品１，２の外縁のデータが含まれており、例えば、製品１，２の外縁がトリムライン３２，３４となる。トリムライン３２，３４に沿って成形品４を切断すれば、製品１，２を得ることができる。

製品設計ＣＡＤデータと成形品測定データとをパソコン上で重ね合わせ、形状がベストフィットする状態に重ね合わせて、製品設計ＣＡＤデータに基づくトリムライン３２，３４を成形品測定データの座標系上に転写する。製品設計ＣＡＤデータの座標系と成形品測定データの座標系とは異なるので、形状をベストフィットさせることで、両座標系の差を求めて、製品設計ＣＡＤデータの座標系のトリムライン３２，３４を成形品測定データの座標系に変換する。尚、重ね合わせは、ベストフィットに限らず、製品１，２の形状の穴や突部等の特徴点の位置を合わせることにより行ってもよい。

成形品４の成形品測定データに製品１，２の製品設計ＣＡＤデータを重ね合わせた際に、重なり合う箇所の製品１，２の外縁をトリムライン３２，３４として得ることができる。成形品測定データは点群データであるので、製品１，２の外縁と重なり合う点群を抽出する。この点群を繋ぎ合わせて、直線と円弧とからなる近似したトリムライン３２，３４を成形品測定データと同一の座標系として得ることができる。尚、成形品測定データの点群データに転写する場合に限らず、重なり合う箇所の製品１，２の外縁に応じて、製品設計ＣＡＤデータからトリムライン３２，３４を得るようにしてもよい。

次に、成形品４を固定した治具３０をレーザ切断機１４のテーブル１６に載置する。そして、レーザ切断機１４上での成形品４の取付姿勢を測定する（Ｓ６０）。取付姿勢の測定は、レーザ切断機１４の移動台２０にレーザセンサ４０を取り付ける。レーザセンサ４０はＺ方向の距離を測定するセンサで、テーブル１６と移動台２０とをＸ，Ｙ方向に移動して、テーブル１６上を走査して、テーブル１６上に載置した成形品４や基準球３６〜３８を測定する。

成形品４や基準球３６〜３８の測定は、成形品４の概略形状や基準球３６〜３８の中心位置を測定できればよく、テーブル１６をＸ方向に往復動させると共に移動台２０をＹ方向に所定の間隔で移動して、図６（イ）に示すように、成形品４上をレーザセンサ４０で走査する。レーザセンサ４０で走査することにより、成形品４の概略形状を検出して、レーザ切断機１４の座標系でのレーザ切断機１４への成形品４の取付姿勢を測定する。

あるいは、図６（ロ）に示すように、基準球３６〜３８上を同様に走査して、レーザ切断機１４の座標系での基準球３６〜３８の中心位置の座標を検出して、成形品４の取付姿勢を測定する。尚、本実施形態では、治具３０を用いているが、３次元測定機６やレーザ切断機１４への載置に支障がなければ、治具３０を用いる必要はない。

取付姿勢を測定した後、トリムライン３２，３４の座標系を成形品測定データの座標系からレーザ切断機１４の座標系に変換する（Ｓ６２）。測定した取付姿勢に基づいて、成形品４の概略形状を検出したときには、成形品４の概略形状データと成形品測定データとを比較して、これらを重なり合わせることで、両座標系の差を求めて、成形品測定データの座標系のトリムライン３２，３４をレーザ切断機１４の座標系に変換する。

あるいは、基準球３６〜３８を用いたときには、レーザ切断機１４上で検出した基準球３６〜３８の中心位置と、３次元測定機６上で測定した成形品測定データの基準球３６〜３８から算出した中心位置とを比較して、これらを重なり合わせることで、両座標系の差を求めて、成形品測定データの座標系のトリムライン３２，３４をレーザ切断機１４の座標系に変換する。

そして、このトリムライン３２，３４に沿ってレーザトーチ２２を移動して、成形品４を切断するレーザ切断機１４の制御コードを生成する。この制御コードに基づいて、レーザ切断機１４を制御してトリム加工をして、成形品４をトリムライン３２，３４に沿って切断し、図１（イ）に示すように、製品１，２を得る（Ｓ６４）。

トリム加工した製品１，２の成形精度を測定して、精度が不十分であるときには（Ｓ６６）、制御コードを修正して、トリムライン３２，３４を変更し、別の成形品４のトリム加工を行う（Ｓ６８）。成形精度が十分であるときには、そのときの制御コードに基づいて、次の成形品４のトリム加工を行う。また、同時に、製品１，２に穴４２，４４等を加工する際には、同時に成形品にレーザ加工により、穴４２，４４等を加工してもよい。

これにより、トリム金型を用いずにトリム加工を行うことができるので、絞り金型を修正した場合には、その後工程でのトリム金型を修正する必要がなく、特に、少量生産の場合に、金型修正を繰り返す必要がなく、作業量を低減できる。しかも、レーザ切断機１４への取付姿勢に応じて、トリムライン３２，３４をレーザ切断機１４の座標系に変換して、トリム加工するので、金型修正を繰り返すことなく、トリム加工を行うことができる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１，２…製品４…成形品
６…３次元測定機８…形状測定器
１０…マニプレータ１２…テーブル
１４…レーザ切断機１６…テーブル
１８…フレーム２０…移動台
２２…レーザトーチ３０…治具
３２，３４…トリムライン３６〜３８…基準球
４０…レーザセンサ４２，４４…穴

Claims

製品設計ＣＡＤデータに応じて作成した金型によりプレス成形して成形品を作成し、
前記成形品の形状を３次元測定機により３次元測定して成形品測定データを得て、
前記製品設計ＣＡＤデータと前記成形品測定データとに基づいて前記成形品のトリムラインを前記成形品測定データの座標系で作成し、
レーザ切断機上に載置した前記成形品の取付姿勢を測定して前記トリムラインを前記レーザ切断機の座標系に変換し、
前記レーザ切断機により前記成形品を前記トリムラインに基づいて切断することを特徴とする成形品トリム加工方法。
前記成形品にマーカを取り付けて前記３次元測定機により前記マーカを含めて前記成形品を３次元測定すると共に、前記レーザ切断機上に前記成形品を前記マーカと共に載置し、前記マーカの測定により前記成形品の取付姿勢を測定して、前記トリムラインを前記レーザ切断機の座標系に変換することを特徴とする請求項１に記載の成形品トリム加工方法。
前記レーザ切断機上に載置した前記成形品の取付姿勢を前記成形品で測定して前記トリムラインを前記レーザ切断機の座標系に変換することを特徴とする請求項１に記載の成形品トリム加工方法。
前記レーザ切断機に距離を測定するレーザセンサを取り付けて、前記成形品と前記レーザセンサとの相対的な平面上での移動に基づいて、前記レーザ切断機上に載置した前記成形品の取付姿勢を測定することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の成形品トリム加工方法。
前記製品設計ＣＡＤデータと前記成形品測定データとの形状を重ね合わせて、前記トリムラインを前記成形品測定データ上に作成することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の成形品トリム加工方法。