JP2680460B2

JP2680460B2 - 折曲機の角度計測装置

Info

Publication number: JP2680460B2
Application number: JP2056325A
Authority: JP
Inventors: 貴行青木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1990-03-09
Filing date: 1990-03-09
Publication date: 1997-11-19
Anticipated expiration: 2012-11-19
Also published as: JPH03259705A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、曲げ加工中のワークの現在曲げ角を計測す
るのに適した折曲機の角度計測装置に関する。

（従来の技術）従来、例えば曲げ加工されたワークの曲げ角を測定す
る場合、ワークに所定の角度をもつスコヤーやプロトラ
クタなど角度測定用の治具を当て検査するのが一般的で
ある。

しかし、これらの方法では、測定者の個人誤差が生じ
ると共に測定に多くの時間がかかるといった問題があっ
た。また、工場の自動化の流れの中で、検査工程の自動
化が不可能であった。さらに、折曲機では、上金型（パ
ンチ）及び下金型（ダイ）の相対的な接近・離反動作に
より曲げ加工をしているが、曲げ加工中に角度計測し、
自動的な曲げ加工、すなわち金型の移動位置を最終曲げ
角が目標曲げ角となるように自動的に定めることができ
なかった。

そこで、従来、例えば特公昭63-2687号公報（プレス
ブレーキの板曲げ角度検出装置）では、曲げ加工中のワ
ーク端面を視覚センサで撮像することにより、ワークの
最小曲げ角を検出し、前述の自動的な曲げ加工を行うこ
とを試みている。

しかし、上記特公昭63-2687号をはじめとして、従来
よりのワークの曲げ角を視覚センサで検出する方式で
は、ワーク端面を撮像し、ワーク端面の曲げ角を検出す
るような方式であったため、曲げ角を正確に検出でき
ず、この検出値を利用して自動的な曲げ加工を行っても
高精度の曲げ加工を行うことができず、実用化できない
という問題点があった。

すなわち、曲げ加工される板状のワークにあっては、
その端面が素材の段階で歪んでいたり、バリが出ていた
り、断面がテーパ面になっているのが普通であり、ワー
ク端面形状から正規の曲げ角を検出するのは困難であ
る。

特に、反射式の撮像方式でワーク端面を撮像する場
合、素材のワーク端面がテーパ面となっている場合に
は、その反射光にムラが有り、この反射光により得られ
た像は実際形状と異なるものとなる。さりとて、透過方
式の撮像装置を構成する場合は、そのための投光器を設
けなければならず、それがため装置が大型化され、汎用
化するのが困難である。

また、ワーク端面での角度検出は、視覚センサの設定
位置がワーク端面方向に限定されるので、折曲機のフレ
ーム構成が限定されるという問題点もある。

加えて、ワーク端面での角度検出では、いわゆる中垂
れ現象により、第13図に示すように、ワークは折曲機前
方側から見て弓状に歪曲するので、検出された曲げ角は
ワーク曲げ角の代表値となっていないという問題点があ
った。

そこで、本発明者等は、折曲機の横方向から見てＶ字
形状に曲げ加工されたワーク九の被計測面としての２平
面の交差角を計測する角度計測方法として、前記２平面
にスリット光ないし線状ビームの走査による一つの面状
光を照射し、前記２平面にそれぞれ現われる線状の光線
パターンを前記２平面及び前記面状光の照射面と一定関
係にある撮像方向から一つの平面座標上に撮像し、撮像
された前記平面座標上での光線パターンの基準線に対し
為す角から前記２平面の交差角を計測する角度計測方法
を提案した。

この提案によれば、被計測面としての２平面に一つの
面状光を照射し、この面状光により各被計測面に現われ
る光線パターンを一つの撮像装置で撮像することによ
り、面状光の照射方向ないし姿勢、及び撮像方向の関係
から、２平面の交差角、すなわちワークの曲げ角を計測
することができる。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上記の如く提案される角度計測方法に
あっては、折曲機ではパンチ及びダイから成る金型間に
ワークを介在させ、両金型の接近・離反動作により前記
ワークを曲げ加工するものであるため、撮像したい位置
に金型が存在し、折曲機に実装するのが難しいという難
点があった。

なお、ワークの長手方向の中央部の折曲げ角を計測す
る構成として、例えば特開昭60-247415号公報、特開平
異2-30326号公報に示されるごとき構成もある。しかし
この先行例に係る構成は、分割されたダイの間隙内に計
測装置を配置する構成であるので、従来の長尺のダイを
そのまま使用することができず、また上記間隙の存在に
よりワークに擦り傷や圧痕を生じ易いという問題があ
る。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、
かつ上記提案を改善し、折曲機に実装でき、曲げ加工中
のワークの端面より内側部分の曲げ角度を高精度に計測
することができる折曲機の角度計測装置を提供すること
を目的とする。

（課題を解決するための手段）前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、左右方
向に延伸したダイとパンチとによって折曲げ加工される
板状のワークの曲げ角を計測する角度計測装置におい
て、前記ダイとパンチによるワークの折曲げ加工時に、
上記ワークの前後の２平面の上面に垂直に対して45°の
方向から折曲げ線付近に面状光を照射する複数の発光器
を設け、上記各発光器によって照射された前記２平面上
の各光線パターンを撮像する複数の視覚センサを垂直方
向に指向して設け、この各視覚センサによって撮像され
た画像を処理して前記ワークの折曲げ線と前記各光線パ
ターンとのなす角をそれぞれ演算し、この演算した各角
に基いて前記ワークの前記２平面のなす曲げ角を演算す
る画像処理装置を設けてなるものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を説明する。

まず、本発明を実施する折曲機の概要について示す
と、第２図に正面図で示すように、折曲機（ベンダー）
１は、側面側から見てＣ形となる側面フレーム２を有
し、この側面フレーム２を下方側及び上方側で結合する
下部フレーム３及び上部フレーム４を備えて成る。

前記下部フレーム３の上部には、ダイホルダを介して
左右方向に延伸されるダイ５が固定配置されている。

また、前記上部フレーム４には昇降自在のラムが設け
られ、このラム直下に前記ダイ５と対向するパンチ６が
接続されている。

前記ラムの上端はその上部両端に球状軸受を介して接
続されるシリンダ装置SyL,SyRが設けられ、両シリンダ
装置SyL,SyRの同時動作により、前記パンチ６を前記ダ
イ５に対して接近・離反させるようになっている。

前記パンチ６の動作、すなわち前記シリンダSyL,SyR
の動作状態は、前記側面フレーム２の内側に設けられた
リニアスケールを前記ラムの側部に設けたロータリエン
コーダで検出し、ラム位置を管理することにより行われ
ている。前記ラムの動作軸はデプス（Ｄ）軸と称され、
図示しない電気油圧サーボ回路により、前記ラムを位置
制御するようになっている。

位置制御方式の一例を示すと、予め作成された速度パ
ターンを用い、パンチ６の先端がダイ５の上に置かれた
ワークに接近するまではパンチ６を高速で下降させ、そ
の後ワークが曲げ目標角に近くなるまでは低速動作と
し、その後微速動作に切り換え、ワークのスプリングバ
ックを考慮して定められた最終曲げ位置で一時停止し、
その後上昇するような方式である。

上部フレーム４の左方には、水平面内で回転自在のア
ーム７が設けられ、その先端下方には操作盤としてのペ
ンダント８が吊下げられている。

ペンダント８の操作面には、表示器と各種の操作スイ
ッチが設けられている。また、図示しないが例えば図左
方にはNC操作盤が設けられる。

一方、本例の折曲機１では、前記パンチ６の前面側及
び後面側に角度計測のための撮像装置９が設けられ、地
上に置かれた画像処理装置10と電源線11及び信号線12を
介して接続されている。

画像処理装置10の盤面には角度表示器13と適宜の操作
キーが配置されている。この画像処理装置10は前記NC操
作盤と接続されている。

前記撮像装置９の詳細を第１図に示した。パンチ前後
に設けられた撮像装置をそれぞれ９_F,9_Bで示す。同様に
前後の配線11,12を11_F,11_B及び12_F,12_Bで示す。

図示のように、各撮像装置９_F,9_Bは、その内部に両金
型5,6間で曲げ加工されるワークの上面に向けて面状光
としてのスリット光を照射するレーザダイオード14と、
これら面状光によりワーク上面上に現われる線状の光線
パターンをそれぞれ撮像するCCDエリアセンサを備えた
視覚センサ15を備えて成る。

第３図及び第４図に前記撮像装置９の正面図及び右側
面図を示す。

図において、まず両視覚センサ15はパンチ６に沿って
垂直軸上に配置され、その直下のワークＷ上に現われる
光線パターンを撮像するものとする。

垂直軸をＺ（Ｚ_F,Z_B）、曲げ線方向をＸ、前後方向を
Ｙ軸に取る。この場合、軸Ｚ_F,Z_Bは平行である。

この状態において、スリット光SLは、YZ平面を角度β
だけＸ軸方向に傾けた面状にあるとする。

第５図は、第４図の関係をモデル化して示す撮像装置
の取付け方式の説明図である。

第５図の関係において、今、両撮像軸Ｚ_F及びＺ_Bを一
致させて考えると、第６図に示すように、ワークＷの前
後に対する２平面Ｗ_F,W_Bの交差角α、すなわちワークＷ
の曲げ角は、Ｚ軸に対して平面Ｗ_F,W_Bの傾斜角α_F，α_B
の和として表わすことができる。

α＝α_F＋α_B …（１）よって、傾斜角α_F，α_Bを計測し、その和を求めるこ
とにより、２平面の交差角αを求めることができる。

第７図（ａ）は第６図の平面図、第７図（ｂ）は第６
図の正面図、第７図（ｃ）は第６図の右側面図である。

図において、第７図（ａ）の平面図の上半分及び下半
分を各撮像装置９_F,9_Bの視覚センサ15の各エリアセンサ
上にそれぞれ撮像することができる。

そこで、第７図（ａ）の平面図において、前後の平面
に現われる光線パターンＰ_F,P_BのＸ軸と為す角をそれぞ
れθ_F，θ_B、正面図において各平面の高さをＨ_F,H_B、各
光線パターンＰ_F,P_BのＸ軸への投影長さをＬ_F,L_Bとする
と、平面Ｗ_Fに対し次式が成り立つ。

これにより、α_Fは、 tanα_F＝tanθ_F・tanβ_F α_F＝tan^-1（tanθ_F・tanβ_F …（５）で求められることがわかる。

同様にして、平面Ｗ_Bにおいて、 α_B＝tan^-1（tanθ_B・tanβ_F …（６）となる。

よって、ワークの曲げ角αを（１）式により求めるこ
とができる。

β_F＝β_B＝45度とした場合、 α＝θ_F＋θ_B となるでの、（５），（６）式の演算を行なう必要が無
い。

上記実施例では、面状光をスリット光SLで構成した
が、面状光は線状ビームを照射面上で走査することによ
り得ることもできる。

また、上記実施例では、視覚センサ９としてCCDカメ
ラを用いているが、２次元の画像を撮像できるものであ
れば、他のものでもかまわない。また、発光器として、
レーザダイオード14によるスリット光SLを例にとってい
るが、面状の光を照射できるものであれば何でも良い。
ただし、面状の光の直線性が角度検出精度に影響を与え
るので、レーザ光のように直線性の高い発光器の方が精
度良く検出できる。

第８図は上記視覚センサ９と接続される画像処理装置
10の内部構成を示すブロック図である。

本例の画像処理装置10は、システムバス16に、CPU1
7、ROM18、RAM19、入出力装置（I/O）20、表示用インタ
フェイス21、画像メモリ22を接続して成り、この画像メ
モリ22には視覚センサ９の映像信号を２値化信号に変換
する２値化（A/D）回路23が設けられている。

表示用インタフェイス21には前記の表示器13が接続さ
れている。入出力装置20には、前記NC操作盤中に設けら
れるNC装置24が接続される。

上記構成において、画像メモリ22には、視覚センサ９
_Fまたは９_Bでそれぞれ撮像された画像が得られ、CPU17
で第９図に示す処理を実行して角度α_F及びα_Bが求めら
れ、その和でワークＷの曲げ角αが計測され、表示器13
またはNC装置24へ演算結果が出力される。

第９図において、ステップ901で角度β（β_F，β_B）
が入力されているか否かが判別され、入力されていない
場合にはステップ902で角度βを設定する。

次いで、ステップ903では、画像データを入力し、ス
テップ904で光線パターンＰ_F,P_Bより傾斜角θ_F，θ_Bを
検出し、検出できていない場合にはステップ908を介し
てステップ903へ戻るが、検出できている場合には、ス
テップ906へ移行して（１）〜（６）式よりワーク曲げ
角αを算出し、ステップ907で出力する。

計測された曲げ角αを入力したNC装置24は、特公昭63
-2687に示される制御方式と同様に自動的な曲げ加工を
行うことができる。

すなわち、NC装置24は現在曲げ角αを入力して、この
角αを目標角α₀となるようパンチ６を位置制御して、
スプリングバック後の曲げ角が製品精度となるように制
御することができる。

ただし、本例で計測された曲げ角αは、ワークＷの端
面形状から得られたものではなく、上記の如くワークＷ
の前後の２平面Ｗ_F,W_Bを被計測面として端面より内側の
ワーク面を撮像して得られたものであるので、計測角を
ワーク曲げ角として取り扱うことができるものであり、
実用的見地から従来例のものと異なる効果が得られるも
のである。

第10図は、金型前後の撮像装置９_F′,9_B′をダイ５の
前後に設けた参考例である。第11図は右側面図でモデル
化して示す説明図である。第11図中Ｗ_F′,W_B′はワーク
下面の前方面及び後方面を示す。

この場合には、第１図のものと同様にワークＷの下面
の撮像方向に示す傾斜角を検出することができ、ワーク
Ｗの曲げ角αを求めることができる。

しかし、ダイ５の幅がパンチ６の厚みより大きいの
で、その分だけワークの折曲げ部から離れることとな
り、ワークＷの自重により撓みの影響を受け易くなる。

第12図と対応させて示すモデルは、パンチ後方及びダ
イ前方にそれぞれ撮像装置を設け、ワークＷの後方上面
Ｗ_B及び前方下面Ｗ_F′の撮像からワークＷの曲げ角αを
求めるようにしたものである。

このように、角度計測装置は、ワーク後方及び前方の
撮像によりワーク傾斜角を求めることができる撮像装置
９の組み合わせで構成でき、必ずしもパンチ側、またダ
イ側において対向配置する必要はない。

また、説明の都合上、撮像装置９（９_F,9_B）をパンチ
６またはダイ５に直接固定して設置するかの如く示した
が、ホルダないしフレームに固定してもよく、また移動
自在に構成してもよい。

撮像装置９を移動自在に構成する例としては、撮像時
点で昇降駆動させ、あるいはワークＷの長さに応じてワ
ークＷの長手方向に移動させ、あるいは両者を組合わせ
た構造とすることができる。

さらに、ワーク長手方向に沿って複数組の撮像装置を
設け、複数位置で角度計測することにより、ワーク長さ
に応じた計測を行ったり、平均的な値の算出により、適
切な曲げ角αを得ることができる。

複数位置でのワーク曲げ角の計測によりワークの中垂
れ現象を実測し、中間板やシム調整量を適正化すること
もできる。また、中央シリンダを備える場合には、その
調整量を適正化することもできる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、適宜態様で実施し得る
ものである。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、要
するに本発明は、左右方向に延伸したダイ（５）とパン
チ（６）とによって折曲げ加工される板状のワーク
（Ｗ）の曲げ角を計測する角度計測装置において、前記
ダイ（５）とパンチ（６）によるワーク（Ｗ）の折曲げ
加工時に、上記ワーク（Ｗ）の前後の２平面（Ｗ_F,W_B）
の上面に垂直に対して45°の方向から折曲げ線付近に面
状光を照射する複数の発光器（14）を設け、上記各発光
器（14）によって照射された前記２平面（Ｗ_F,W_B）上の
各光線パターンＰ_F,P_Bを撮像する複数の視覚センサ（1
5）を垂直方向に指向して設け、この各視覚センサ（1
5）によって撮像された画像を処理して前記ワーク
（Ｗ）の折曲げ線（Ｘ）と前記各光線パターン（Ｐ_F,
P_B）とのなす角（θ_F，θ_B）をそれぞれ演算し、この演
算した各角（θ_F，θ_B）に基いて前記ワーク（Ｗ）の前
記２平面（Ｗ_F,W_B）のなす曲げ角（α）を演算する画像
処理装置（10）を設けてなるものである。

上記構成より明らかなように、本発明においては、ワ
ークＷの前後の２平面の上面に垂直に対して45°の方向
から折曲げ線付近に面状光を照射する複数の発光器14を
設けてあり、かつ上記各発光器14によって前記２平面に
照射された各光線パターンＰ_F,P_Bを撮像する視覚センサ
15が垂直方向に指向して複数設けてある。そして、各視
覚センサ15によって撮像された画像を処理して前記ワー
クＷの前後の２平面のなす折曲げ角αを演算する画像処
理装置10が設けてある。

上記構成により、本発明においては、ワークの下面に
照射する場合に比較して、ワークＷの折曲げ線により近
接した位置に面状光を照射でき（一般にダイの幅よりも
パンチの厚みが小さいので）、より精度の良い計測を行
うことができるものである。また、ワークＷの折曲げ角
αの演算処理を迅速に行うことができ、フィードバック
制御を行う場合に制御し易いものである。

さらに、本発明によれば、ダイ5,パンチ６等に何等の
改造等を付加することなしに、ワークＷの折曲げ加工時
に、折曲げ線に沿う方向の所望の位置の折曲げ角を計測
することができるものである。

すなわち、ワークＷの前後の２平面の傾斜が垂直面に
対して異なる場合であっても上記２平面のなす折曲げ角
を正確に計測することができることは勿論のこと、パン
チ6,ダイ５等に何等の改善等を必要としないので、従来
の長尺のパンチ，ダイをそのまま使用することができ、
例えば分割ダイを使用することによる継目の圧痕等を付
与することなしに容易に折曲げ角を計測することができ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る撮像装置の金型取付構
造を示す斜視図、第２図は角度計測装置を備えた折曲機
の正面図、第３図及び第４図は第１図に示す撮像装置の
正面図及び右側面図、第５図は第４図をモデル化して示
す説明図、第６図は第１図及び第５図に示す実施例の光
学的関係を示す説明図、第７図（ａ），（ｂ），（ｃ）
は第６図の平面図及び正面図並びに右側面図、第８図は
画像処理装置のブロック図、第９図は角度計測のアルゴ
リズムを示すフローチャート、第10図は撮像装置の取付
構造について他の構想を示す説明図、第11図は第10図の
実施例についてのモデルを示す説明図、第12図は撮像装
置のさらに他の取付構造のモデルを示す説明図、第13図
は中垂れ現象を生じたワークの斜視図である。５……ダイ６……パンチ９（９_F,9_B）……撮像装置 10……画像処理装置 14……レーザダイオード 15……視覚センサ 24……NC装置Ｗ……ワークＷ_F……ワークの前面Ｗ_B……ワークの後面Ｐ_F,P_B……光線パターン SL……スリット光 α_F，α_B……傾斜角 β……スリット光の照射角

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】左右方向に延伸したダイ（５）とパンチ
（６）とによって折曲げ加工される板状のワーク（Ｗ）
の曲げ角を計測する角度計測装置において、前記ダイ
（５）とパンチ（６）によるワーク（Ｗ）の折曲げ加工
時に、上記ワーク（Ｗ）の前後の２平面（Ｗ_F,W_B）の上
面に垂直に対して45°の方向から折曲げ線付近に面状光
を照射する複数の発光器（14）を設け、上記各発光器
（14）によって照射された前記２平面（Ｗ_F,W_B）上の各
光線パターンＰ_F,P_Bを撮像する複数の視覚センサ（15）
を垂直方向に指向して設け、この各視覚センサ（15）に
よって撮像された画像を処理して前記ワーク（Ｗ）の折
曲げ線（Ｘ）と前記各光線パターン（Ｐ_F,P_B）とのなす
角（θ_F，θ_B）をそれぞれ演算し、この演算した各角
（θ_F，θ_B）に基いて前記ワーク（Ｗ）の前記２平面
（Ｗ_F,W_B）のなす曲げ角（α）を演算する画像処理装置
（10）を設けてなることを特徴とする折曲機の角度計測
装置。