JP2020022982A

JP2020022982A - パネル加工方法および装置

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Publication number: JP2020022982A
Application number: JP2018148849A
Authority: JP
Inventors: 増実加世田; Masusane Kaseda
Original assignee: Toshiba Elevator Co Ltd
Current assignee: Toshiba Elevator and Building Systems Corp
Priority date: 2018-08-07
Filing date: 2018-08-07
Publication date: 2020-02-13
Anticipated expiration: 2038-08-07
Also published as: JP6577638B1

Abstract

【課題】パネル製品の曲げ加工誤差に起因する製品不良を少なくできるようにする。【解決手段】本発明の実施形態によるパネル加工方法は、材料から前記金属板18を切断する切断工程と、前記金属板18の所定の位置に、前記重なり合う穴23、24のうち、上側の穴23を曲げ加工の前に加工する穴あけ工程と、前記金属板18の外辺に前記曲げ部を加工する曲げ工程と、角度検出器38を用いて前記上側の穴23が形成される曲げ部の直角面の曲げ角度を検出する工程と、前記検出した曲げ角度に基づいて、リベット締結の可否を判別し、締結可能な場合は、前記上側の穴23と重なる位置に下側の穴24を下側平行面に加工し、前記上側の穴23と下側の穴24にリベットを挿入して前記リベットを締結するリベット締結工程と、からなる【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、パネル加工方法および装置に関する。

エレベータのかごや乗場の出入口に設置されるドアパネルの製造工程は、保管倉庫から材料の金属板を取り出す行程と、金属板に曲げ、穴開けを行う金属加工の工程と、強度を確保するために曲げた重なり部分にリベットを締結する工程などからなる。

近年では、ドアパネル製造の一連の工程は、自動化が進んでおり、例えば、特許文献１に記載されたパネル加工装置が知られている。この種のパネル加工装置では、金属板を規定の大きさに切断した上で四隅を切り落とし、折り曲げる部分に穴加工を行い、四辺を曲げてドアパネルの形状に成型する加工がすべて自動化されている。

そして、ドアパネルを成形後、十分な強度を確保するために、重なり合った穴にリベットを通して、そのリベットを潰して締結するリベット打ち工程についても、リベット装置を制御することで自動化されている。

従来のパネル加工装置では、穴開け加工は、位置や寸法を指定することで正確に加工することができる。難しいのは、上下の穴同士が正確に重なるように、穴加工された部分を曲げる加工である。
パネルの曲げ加工では、材料の特性などに起因して加工誤差が発生し、リベットで締結される辺上の上下の穴の重なりがずれる場合がある。このずれが許容値を超えるようになる場合には、リベットを貫通させることができなくなり、その時点で加工ラインが停止してしまうという大きな問題があった。
この点、特許文献１では、測定用のマークを付けてカメラで穴のずれ量を測定し、リベット締結可否の判断条件としたり、次の加工時に穴位置の補正値として利用することが提案されている。

特許第６１９５３９５号公報

しかしながら、穴の重なり合いの誤差は、曲げ加工の精度にも大きく影響する。すなわち、上穴、下穴が重なり合わず中心位置にずれが発生すると、リベット締結時に中心位置を合わせようとする応力が働く。通常、辺の曲げ角度は９０°であるが、応力のため曲げ角度に誤差が生じ、場合によっては、曲げ角度の許容範囲を超え、製品不良の要因となることがある。

本発明は、前記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであって、パネル製品の曲げ加工誤差に起因する製品不良を少なくできるようにしたパネル加工方法および装置を提供することを目的としている。

前記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係るパネル加工方法は、材料から金属板を切断し、前記金属板の外辺を直角面と平行面を有するコ字形の曲げ部の形状に曲げ、隣り合う２辺の重なる平行面の所定位置に重なり合う穴を加工し、前記穴にリベットを挿入して前記平行面同士を前記リベットで締結するパネル加工方法において、材料から前記金属板を切断する切断工程と、前記金属板の所定の位置に、前記重なり合う穴のうち、上側の穴を曲げ加工の前に加工する穴あけ工程と、前記金属板の外辺に前記曲げ部を加工する曲げ工程と、角度検出器を用いて前記上側の穴が形成される曲げ部の直角面の曲げ角度を検出する工程と、前記検出した曲げ角度に基づいて、リベット締結の可否を判別し、締結可能な場合は、前記上側の穴と重なる位置に下側の穴を下側平行面に加工し、前記上側の穴と下側の穴にリベットを挿入して前記リベットを締結するリベット締結工程と、からなることを特徴とするものである。

また、本発明の一実施形態に係るパネル加工装置は、材料から金属板を切断し、前記金属板の外辺を直角面と平行面を有するコ字形の曲げ部の形状に曲げ、隣り合う２辺の重なる平行面の所定位置に重なり合う穴を加工し、前記穴にリベットを挿入して前記平行面同士を前記リベットで締結するパネル加工装置であって、材料から前記金属板を切断する切断装置と、前記金属板の所定の位置に、前記重なり合う穴のうち、上側の穴を加工する穴あけ装置と、前記金属板の外辺に前記曲げ部を加工する曲げ装置と、前記上側の穴が形成される曲げ部の直角面の曲げ角度を検出する角度検出器と、前記検出した曲げ角度に基づいて、リベット締結の可否を判別する手段と、前記上側の穴と重なる位置に下側の穴を下側平行面に加工する穴開けユニットと、を有し、前記リベットの締結を行うリベット接合装置と、を具備したことを特徴とするものである。

本発明のパネル加工装置が適用されるパネル加工ラインの構成例を示す図である。図１のパネル加工ラインで加工された製品のドアパネルを示す斜視図である。加工途中のドアパネルの形状を示す平面図である。本実施形態によるリベット接合装置の構成の概要を示す図である。リベット制御装置の機能を示すブロック構成図である。本発明の第１実施形態によるパネル加工装置が実施する加工工程を示すフローチャートである。撮影した上穴の画像の例を示す図である。上穴の中心に対して下穴の中心をずらして下穴を加工する実施形態を示す図である。本発明の第２実施形態によるパネル加工装置が実施する加工工程を示すフローチャートである。表示装置での表示内容の例を示す図である。本発明の第３実施形態によるパネル加工装置が実施する加工工程を示すフローチャートである。

以下、本発明によるパネル加工方法および装置の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明のパネル加工装置が適用されるパネル加工ラインの構成例を示す図である。図２は、図１のパネル加工ラインで加工される中間製品のドアパネルを示す斜視図である。図３は、加工途中のドアパネルの形状を示す平面図である。

この実施形態で加工されるパネル製品は、エレベータのかごや、乗場の出入口を開閉するのに用いられるドアパネル20である。ドアパネル20は、長手方向の直角面21a、21bと、短手方向の直角面21cを有している。これら直角面21a、21b、直角面21cは、ドアパネル20の表面に対して垂直である。そして、直角面21a、21bと直角面21cは、それぞれさらに直角に内側に折り曲げられ、ドアパネル20の表面と平行な平行面22a、22b、平行面22cが形成されている。図２、図３に示されているドアパネル20は、リベットを締結する前の中間品である。平行面22cには、リベット用の上穴23が穴あけ加工される。

図３において、図３（Ａ）は曲げ工が施される前の金属板18を示す。図３（Ｂ）は、隅を切り落とし、上穴23を穴あけ加工した金属板18を示す。図３（Ｃ）は、曲げ加工を経たドアパネル20を示している。

このような形状にドアパネル20を成形するために、加工ラインには、図１に示すような各種加工装置が配置されている。
加工ラインには、材料倉庫12、材料から金属板18を切断する切断装置13、穴加工装置14、曲げ加工装置15、リベット接合装置16、製品保管部17が設けられている。参照番号10は、これら各加工装置を制御し、全工程を統括するパネル加工ライン制御装置である。パネル加工ライン制御装置10の記憶装置には、材料についての情報、切断装置12での切断加工に必要な寸法等の切断情報や、穴加工装置14での穴加工に必要な穴の位置、穴の直径などの形状寸法を含む穴加工情報、曲げ加工装置15での曲げ加工に必要な曲げる位置、曲げ角度といった曲げ加工情報、といった様々なパネル加工データ11があらかじめ格納されている。パネル加工ライン制御装置10は、図６のフローチャートに示すあらかじめ決められた順序にしたがって、これらのパネル加工データ11に基づいて、各加工装置に加工指令を与える。

次に、図４は、本実施形態によるリベット接合装置16の構成の概要を示す図である。リベット接合装置16は、リベット制御装置31と、上穴23を撮像するためのカメラユニット35と、上穴23が重なる下穴24を開けるための穴あけユニット36と、リベットを締結するリベットユニット37と、を含む。さらに、リベット接合装置16は、曲げ加工された直角面21cの角度を検出する角度検出器38を備えている。なお、図４において、32はリベット制御装置31に接続されたキーボードなどの入力装置、33は、表示装置、34は記憶装置を示している。

ここで、図５は、リベット制御装置31の機能を示すブロック構成図である。
角度検出器38の出力は、角度算出部42に送られ、曲げ面の角度が算出される。曲げ面の角度は、角度判定部43によって、許容値の範囲内か否かが判定される。操作指令部44は、判定結果に応じて、リベットユニット37、穴あけユニット36に指令を出力する。カメラ35で撮像した上穴23の画像データは、画像処理部45に送られ、この画像処理部45では、上穴23の中心位置を算出する画像処理が実行される。

次に、図６に示すフローチャートを参照しながら、ドアパネル加工の工程との関連において、本実施形態によるパネル加工装置の動作について説明する。
まず、図１において、パネル加工ライン制御装置10は、パネル加工データ11から加工に必要な各種情報を取得し、材料倉庫12に材料の取り出しを指令する。材料倉庫12は、指定された材料を取り出し、切断装置13に送る（ステップＳ10）。切断装置13では、寸法を指定する切断情報に基づいて、材料が図３（Ａ）に示される金属板18の形に切断され、さらに図３（Ｂ）に示されるように、隅角部が切り落とされる（ステップＳ11）。

次に、穴加工装置14では、金属板18の指定された位置に上穴23が形成される（ステップＳ12）。こうして穴加工の済んだ金属板18は、曲げ加工装置15に送られ、図３（Ｃ）に示すパネル形状に曲げ加工が施される（ステップＳ13）。直角面21a、21b、直角面21cは、底面から９０°立ち上がるように折り曲げられ、平行面22a、22b、平行面22cは９０°内側に折り曲げられる。平行面22cは、平行面22a、22bの端部に上から重なるように折り曲げられる。この段階では、平行面22a、22bの端部には、上穴23に重なる下穴は開けられていない。

本実施形態では、曲げ加工の次は、曲げた面の角度を測定する工程となる（ステップＳ14）。測定の対象となる曲げ面は、上穴23のある平行面22cと連続している直角面21cである。図４に示されるように、角度検出器38は、直角面21cの上下２点の各測定点までの距離Ｄ1、Ｄ2を検出する。この距離Ｄ1、Ｄ2と曲げ角Ｂは、一対一に対応するから、距離Ｄ1、Ｄ2が分かれば曲げ角Ｂを求めることができる。図５に示した角度算出部42では、曲げ角Ｂが算出され、角度判定部43では、この曲げ角Ｂが許容値の範囲内か否かが判定される（ステップＳ15）。

測定結果は、表示装置33に表示され、曲げ角度Ｂが許容値の範囲外である場合は、角度の調整が行われる間、加工ラインは待機することになる（ステップＳ17）。この実施形態では、角度の調整は、作業者がハンマーなどの工具を使って行われる。調正作業終了後、作業員が入力装置32から修正完了を入力すると加工ラインは再開される。

こうして曲げ角度Ｂが許容範囲内に収まった後は、カメラユニット35によりリベットを入れるための上穴23およびその近傍を撮影する（ステップＳ16）。
ここで、図７は、撮影した上穴23の画像の例を示す。画像データは、リベット制御装置の画像処理部45で処理され、上穴23の輪郭が特定され、その中心50の位置の座標が求められる（ステップＳ18）。リベット制御装置30の操作指令部44は、穴あけユニット36に指令して、求められた上穴23の中心50の位置を中心とする同じ径の下穴24を開口させる（ステップＳ19）。このようにして、下穴24を後から加工することで、下穴24はずれが生じることなく、上穴23に重なり合うことになる。

然る後、操作指令部44は、リベットユニット37に指令し、重なり合った上穴23と下穴にリベットを入れ、その端部を潰して締結する（ステップＳ20）。その後、リベット締結の終わったドアパネルは、製品保管部17に搬出され、加工は終了する。

以上のように本実施形態によれば、直角面21cの曲げ角度Ｂを測定し、許容範囲内にあることを確認した上で、下穴24を適正な位置に加工するので、上穴23と下穴24の重なり合いにずれが生じることがなく、リベットを円滑に締結することができる。

上述した下穴24の穴開け工程では、上穴23と下穴24は同じ径であるが、下穴24を上穴23よりも小さな径で開口されるようにしてもよい。この場合、図８に示されるように、上穴23の中心に対して下穴24の中心をずらして下穴24を加工する。このように下穴24を加工することにより、リベット締結時に上穴23と下穴24の中心を合わせる方向に応力が働き、この応力は直角面21cに対しては、曲げ角度Ｂを修正する力として作用する。図８において、測定した曲げ角度Ｂが、例えば90.1°であったとする。矢印ａ方向に下穴24の中心を上穴23の中心から偏位させると、上穴23と下穴24の中心が一致する方向の応力は、直角面21cを矢印ｃ方向に曲げる力として働き、曲げ角度を90°に修正することが可能になる。なお、矢印ｂ方向に下穴24の中心を偏位させると、直角面21cを矢印ｄ方向に曲げる力が働き、曲げ角度を大きくする方向に修正することができる。
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態によるパネル加工装置について、図９を参照しながら説明する。
図９は、本発明の第２実施形態によるパネル加工装置の動作を示すフローチャートである。図６に示した第１実施形態では、測定した曲げ角度Ｂが許容範囲から外れていた場合は、作業員が手作業で曲げ角度Ｂの調整を行っている間（図６のステップＳ17）、加工ラインは一時的にストップしていた。
この第２実施形態は、加工ラインを停止させないために、曲げ角度Ｂに不具合があった場合には、リベット締結をスキップし、そのドアパネルをラインから搬出するようにした実施の形態である。

図９のステップＳ15において、測定した曲げ角度Ｂが許容範囲内か否かを判別した後、許容範囲から外れていた場合には、ステップＳ22に進み、記憶装置34にその角度情報が保存される。その後は、上穴23の撮影（ステップＳ16）、上穴23の中心位置の算出（ステップＳ18）、下穴24の加工（ステップＳ19）、リベットの締結（ステップＳ20）の一連の工程はスキップし、その不具合のあったドアパネルを直ちに搬出することになる。従って、第２実施形態によれば、曲げ角度Ｂに不具合が発生した場合でも、加工ラインは停止することはなく、ドアパネルの加工の一連の加工は継続する。

リベット接合装置16の表示装置33には、曲げ角度Ｂの不具合に関する情報が表示される。図１０は、表示装置33での表示内容の例を示す図である。この例では、２０枚のドアパネルを加工した場合に、５枚目、１７枚目で曲げ角度Ｂが許容範囲外であって、これらのドアパネルについてはリベット締結をスキップしたことが表示されている。作業者は、任意のタイミングで、この画面を見て、加工状況を確認することができる。不具合の発生したドアパネルについては、別途、角度の修正、リベットの締結作業が行われる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態によるパネル加工装置について、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、本発明の第３実施形態によるパネル加工装置の動作を示すフローチャートである。
第１実施形態では、曲げ角度Ｂの測定は、リベット締結前に行っているが、この第３実施形態では、リベット締結後にも再度曲げ角度Ｂの測定を実施するようにしている（ステップＳ24〜Ｓ27）。これ以外の工程は、図６のフローチャートと同じである。

ステップＳ20で、リベットを締結した後に、再度、曲げ角度Ｂを測定する（ステップＳ24）。再測定するのは、上穴23と下穴24の中心位置にずれがある場合、上穴23と下穴24にリベットを入れて締結すると、中心位置を合わせようとする応力が働き、直角面21cを変形させ、曲げ角度Ｂが許容範囲から外れてしまうことがあるからである。

図１１のステップＳ25において、測定した曲げ角度Ｂが許容範囲内か否かを判別した後、許容範囲から外れていた場合には、ステップＳ27に進み、記憶装置34にその角度情報が保存される。その角度情報は記憶装置34に保存される。その後、ドアパネルは搬出される。

以上のような第３実施形態によれば、リベットを締結した後にも、曲げ角度Ｂの測定を行うので、許容範囲外になった不良製品を確実に排除することができる。また、記憶装置34には、リベット締結の前後それぞれの曲げ角度Ｂの測定データを蓄積できるので、これらの測定データを分析することで、曲げ角度Ｂの適切な許容範囲を設定することができる。例えば、比較的軟らかい材料の場合には、リベット締結時の曲げ角度Ｂの修正が大きくなりやすいので、許容範囲を大きく設定したり、逆に硬めの材料の場合には、リベット締結時の曲げ角度Ｂの修正難しいので、許容範囲を小さく設定することが考えられる。

以上、本発明に掛かるパネル加工方法および装置について、好適な実施形態を挙げて説明したが、これらの実施形態は、例示として挙げたもので、発明の範囲の制限を意図するものではない。もちろん、明細書に記載された新規な装置、方法およびシステムは、様々な形態で実施され得るものであり、さらに、本発明の主旨から逸脱しない範囲において、種々の省略、置換、変更が可能である。請求項およびそれらの均等物の範囲は、発明の主旨の範囲内で実施形態あるいはその改良物をカバーすることを意図している。

10…パネル加工ライン制御装置、12…材料倉庫、13…切断装置、14…穴加工装置、15…曲げ加工装置、16…リベット接合装置、17…製品保管部、18…金属板、20…ドアパネル、21a、21b、21c…直角面、22a、22b、22c…平行面、23…上穴、24…下穴、31…リベット制御装置、32…入力装置、33…表示装置、34…記憶装置、35…カメラユニット、36…穴あけユニット、37…リベットユニット、38…角度検出器

Claims

材料から金属板を切断し、前記金属板の外辺を直角面と平行面を有するコ字形の曲げ部の形状に曲げ、隣り合う２辺の重なる平行面の所定位置に重なり合う穴を加工し、前記穴にリベットを挿入して前記平行面同士を前記リベットで締結するパネル加工方法において、
材料から前記金属板を切断する切断工程と、
前記金属板の所定の位置に、前記重なり合う穴のうち、上側の穴を曲げ加工の前に加工する穴あけ工程と、
前記金属板の外辺に前記曲げ部を加工する曲げ工程と、
角度検出器を用いて前記上側の穴が形成される曲げ部の直角面の曲げ角度を検出する工程と、
前記検出した曲げ角度に基づいて、リベット締結の可否を判別し、締結可能な場合は、前記上側の穴と重なる位置に下側の穴を下側平行面に加工し、前記上側の穴と下側の穴にリベットを挿入して前記リベットを締結するリベット締結工程と、
からなることを特徴とするパネル加工方法。
前記下側の穴は、前記上側の穴と中心を一致させる替わりに、曲げ角度を修正する方向に中心位置をずらすことを特徴とする請求項１に記載のパネル加工方法。
検出した前記曲げ角度が予め設定された許容範囲を超えている場合には、手動で曲げ角度を修正し、その後、前記下側の穴の加工に移行することを特徴とする請求項１に記載のパネル加工方法。
検出した前記曲げ角度が予め設定された許容範囲を超えている場合には、前記下側の穴の加工およびリベット締結は行わずに、そのパネル製品を加工ラインから搬出し、次のパネル製品の加工に移行することを特徴とする請求項１に記載のパネル加工方法。
リベット締結後に、前記曲げ部の垂直面の曲げ角度を再測定することを特徴とする請求項１乃至３のいずかに記載のパネル加工方法。
前記曲げ角度の測定データを保存しておき、前記測定データを参照して材料に応じて前記許容範囲を適宜変更することを特徴とする請求項１または５に記載のパネル加工方法。
材料から金属板を切断し、前記金属板の外辺を直角面と平行面を有するコ字形の曲げ部の形状に曲げ、隣り合う２辺の重なる平行面の所定位置に重なり合う穴を加工し、前記穴にリベットを挿入して前記平行面同士を前記リベットで締結するパネル加工装置であって、
材料から前記金属板を切断する切断装置と、
前記金属板の所定の位置に、前記重なり合う穴のうち、上側の穴を加工する穴あけ装置と、
前記金属板の外辺に前記曲げ部を加工する曲げ装置と、
前記上側の穴が形成される曲げ部の直角面の曲げ角度を検出する角度検出器と、前記検出した曲げ角度に基づいて、リベット締結の可否を判別する手段と、前記上側の穴と重なる位置に下側の穴を下側平行面に加工する穴開けユニットと、を有し、前記リベットの締結を行うリベット接合装置と、
を具備したことを特徴とするパネル加工装置。
前記上側の穴を撮像するカメラと、
前記カメラで撮像した画像から前記上側の穴の位置を算出する画像処理部と、をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のパネル加工装置。
角度検出器は、前記直角面上で上下に離れた２点までの距離をそれぞれ検出するセンサからなることを特徴とする請求項８に記載のパネル加工装置。