JP3801944B2

JP3801944B2 - 異物検出装置及びこの異物検出装置を備えた加工装置

Info

Publication number: JP3801944B2
Application number: JP2002100226A
Authority: JP
Inventors: 良夫杉山; 好明近藤
Original assignee: 杉山電機システム株式会社
Priority date: 2002-04-02
Filing date: 2002-04-02
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2022-04-02
Also published as: JP2003290999A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、異物検出装置及びこの異物検出装置を備えた加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、図９に示すように、プレス機（加工装置）では、上型３０２に弾性部材（コイルバネ等）３０４ａを介して設けられたストリッパ（第１の押圧装置）３０４と下型３０５との間の被加工物加工位置にワーク（被加工物）Ｗを載置し、ストリッパ３０４で下型３０５にワークＷを押圧して（図９のＩに示す。）、パンチ３１１で打ち抜く加工等をしている（図９のＪの示す。）。
この時、以前のプレス加工動作の際に、パンチ３１１で打ち抜いた際の加工カス（異物）Ｋが下型３０５の上面に落下していることがある。加工カスＫが下型３０５の上面に落下していると、次に加工するワークＷに加工カスＫが付着して加工不良が発生する可能性がある。特に、上型に底突きライナ（第２の押圧装置）３１５が設けられていて、ワークＷを加工してから、ストリッパ３０４を底突きライナ３１５で押圧することでワークＷを決め押しするプレス機の場合、加工カスＫが潰れてワークＷに付着してしまう（図９のＬ、Ｍに示す。）。
そこで、ストリッパ３０４と下型３０５との距離を検出する検出センサを設け、ストリッパ３０４が底突きライナ３１５で押圧されるまでの期間のストリッパ３０４と下型３０５との最近接距離Ｌ_minを検出し（図８に示す異物検出期間中の最小値）、最近接距離Ｌ_minが予め設定した閾値ＳＬ以上であれば、加工カスＫがプレス機の下型３０５の上面に落下していることを判別するプレス機がある。この際、検出センサは、近接体と、近接体との距離に応じた振幅のアナログ信号を出力する検出センサ本体とを有していて、近接体がストリッパ３０４の側面に、検出センサ本体が下型３０５の側面で近接体に対応する位置に取り付けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ストリッパ３０４は、バネ等の弾性部材３０４ａで上型３１５に取り付けられているため、図８に示すように、ストリッパ３０４がワークＷに当接した反動で弾性部材３０４ａが撓むことがある。そして、弾性部材３０４ａが撓むことで、近接体が側面に取り付けられているストリッパ３０４の端部が、例えば、数十μｍ単位で振動することがある。このため、加工カスＫが下型３０４の上面に落下しているにもかかわらず、検出センサが検出するストリッパ３０４と下型３０５との最近接距離Ｌ_min（距離の最小値）が前述の閾値ＳＬ未満となり、加工動作が続行されてしまうことがある。すると、図９のＭに示すように、加工カスが潰されてワークＷの下面に付着してしまう。
そこで、本発明は、第１の押圧装置と下型との間の被加工物加工位置にある、異物を精度良く検出することができる異物検出装置及び異物検出方法を提供することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの異物検出装置である。
請求項１に記載の異物検出装置では、一方の型に弾性部材を介して設けられた第１の押圧装置を他方の型との間の被加工物加工位置にある被加工物に当接させて被加工物を加工する加工装置の、前記被加工物加工位置にある異物を検出する異物検出装置であって、
第１の押圧装置と他方の型との距離を検出する検出センサを備え、
第１の押圧装置の下面が被加工物加工位置にある被加工物に当接することで弾性部材に撓みが生じ、その生じた撓みによって第１の押圧装置に振動が生じ、その生じた振動が終了した後を起点とし、第１の押圧装置の底突きが開始される前を終点とし、
その起点と終点との間に異物検出時を設けることを特徴とする。
このように、弾性部材の撓みが収束した後に異物の検出を行うため、弾性部材の撓み状態を異物有りと検出してしまうことなく、異物を精度良く検出することができる。
【０００５】
また、本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの加工装置である。
請求項２に記載の加工装置では、請求項１に記載の異物検出装置を備えている。
これにより、加工装置の異物を容易に検出することができる。
【０００６】
また、本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの異物検出装置である。
請求項３に記載の異物検出装置では、第１の押圧装置が被加工物加工位置にある被加工物に当接した時に弾性部材が撓むことで、第１の押圧装置が振動する可能性がある期間を除いた期間に異物検出時を設けることを特徴とする。
これにより、加工装置の異物を精度良く検出することができる。
【０００７】
また、本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの異物検出装置である。
請求項４に記載の異物検出装置では、検出センサは、第１の押圧装置に設けられた近接体と、他方の型に設けられ前記近接体の近接を検出するセンサ本体とを備え、センサ本体が近接体を検出してから異物検出時までの期間を設定可能である。
これにより、異物検出時の設定が容易である。
【０００８】
また、本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの異物検出装置である。
請求項５に記載の異物検出装置では、異物検出期間を自動的に設定する。
これにより、加工装置の異物を容易に検出することができる。
【０００９】
また、本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの加工装置である。
請求項６に記載の加工装置は、請求項１〜５のいずれかに記載の異物検出装置を備えている。
これにより、加工装置は、異物を精度良く検出することができる。
【００１０】
また、本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの異物検出方法である。
請求項７に記載の異物検出方法では、一方の型に弾性部材を介して設けられた第１の押圧装置を他方の型との間の被加工物加工位置にある被加工物に当接させて被加工物を加工し、第１の押圧装置が被加工物に当接した後の異物検出時に、検出センサで検出した第１の押圧装置と他方の型との距離が所定値以上であれば、前記被加工物加工位置に異物があることを検出する。
これにより、加工装置の異物を精度良く検出することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図１〜図７を用いて説明する。本実施の形態では、検出センサ１００を備えたプレス機１で被加工物Ｗ（以下、「ワークＷ」という。）をプレスして打ち抜き加工をする場合について説明する。
プレス機１には、図１に示すように、上型２と下型５が設けられている。上型２には、図４に示すように、ワークＷに孔あけ加工をするパンチ１１が設けられている。また、上型２と下型５との間には、パンチ１１が取り付けられている部分及びパンチ１１が動作する部分を除外した部分に、ストリッパ（第１の押圧装置）４が設けられている。ストリッパ４は、バネ４ａを介して上型２に取り付けられている。また、上型２とストリッパ４との間には、パンチ１１が取り付けられている部分及びパンチ１１が動作する部分を除外した部分に、底突きライナ（第２の押圧装置）１５が設けられている。底突きライナ１５は、上型２に取り付けられている。
【００１２】
そして、図１、図２に示すように、プレス機１には異物検出装置２００が取り付けられている。
異物検出装置２００には、図２に示すように、検出センサ１００と、検出センサ１００とケーブル３０で接続された制御装置４０が設けられている。制御装置４０は、プレス機１もしくはプレス機１周辺の所定の位置に設けられている。
検出センサ１００には、ストリッパ４の側面に取り付けられている近接体１０と、下型５の側面に取り付けられていて近接体１０の近接を検出するセンサ本体２０が設けられている。検出センサ１００は、例えば、アナログ出力の変位センサである。センサ本体２０には、センサヘッド２１と発振器２２が設けられていて、近接体１０とセンサヘッド２１の距離に応じた振幅のアナログ出力信号を出力する。
【００１３】
制御装置４０には、ＣＰＵ４２が設けられている。また、例えば、発振器２２から出力されたアナログ出力信号が入力されるＡ／Ｄ変換器４１、異物検出時の設定等を行う設定器４４、設定器４４の入力Ｉ／Ｆ４３、ＣＰＵ４２からプレス機１に停止信号を出力するための出力Ｉ／Ｆ４５が設けられている。
Ａ／Ｄ変換器４１は、入力されたアナログ出力信号をデジタル変換した距離情報をＣＰＵ４２に出力する。ＣＰＵ４２は、Ａ／Ｄ変換器４１から入力された距離情報から、センサヘッド２１と近接体１０の距離を算出する。センサヘッド２１と近接体１０の距離は下型５とストリッパ４との距離を意味する。そして、異物検出時の下型５とストリッパ４との距離（Ｌ）が、予め設定された閾値（ＳＬ）以上であれば、被加工物加工位置に異物がある（加工カスＫが落下してワークＷがカス上がりしている）ことを判別して停止信号を出力する。
検出センサ１００は、その他の構成のセンサでもよく、ストリッパ４と下型５との距離がわかればよい。
【００１４】
次に、図３〜図６を参照にして、異物検出装置２００が設けられたプレス機１の動作について説明する。
まず、予め、被加工物加工位置に異物があることを判別するための下型５とストリッパ４との距離の閾値ＳＬを設定器４４を用いて設定する。また、異物を検出するタイミングを設定する。
異物検出装置２００では、例えば、図３に示すように、プレス機１のプレス加工動作を回転角度に置換して制御している。ここで、図３に示す、角度“Ｐ１”をストリッパ４の上死点とする。ワークＷを加工するために、上型２を下降させ、角度“Ｐ２”で、近接体１０の近接をセンサ本体２０で検出した時点を回転角度０度とする。そして、設定角度経過後の角度“Ｐ４”を、異物検出時とする。
なお、角度“Ｐ２”と角度“Ｐ４”の間の設定角度は、ストリッパ４の下面がワークＷに当接した後（角度“Ｐ３”よりも後）であり、なおかつ底突きライナ１５でストリッパ４を底突きする角度（角度“Ｐ５”）よりも前であり、なおかつストリッパ４がワークＷに当接することで弾性部材が撓みストリッパ４が振動する可能性がある期間を除いた時に設定する。
角度“Ｐ２”と角度“Ｐ４”の間の設定角度は、設定器４４を用いて設定してもよいし、過去のデータ等に基づいて異物検出装置２００で自動的に設定されるようにしてもよい。
【００１５】
このように、閾値ＳＬ、及び角度“Ｐ２”と角度“Ｐ４”の間の設定角度が設定されると、図４〜図６に示すような動作が可能となる。
図４は、ワークＷを加工している時のプレス機１の断面図である。図５、図６は、検出センサ１００で検出した近接体１０とセンサヘッド２１との距離の変化、すなわち、ストリッパ４と下型５との距離の変化を示す。
まず、図３に示す上死点“Ｐ１”で、ストリッパ４と下型５との間（被加工物加工位置）の下型５の上に、ワークＷが載置される。
そして、プレス加工動作をするために上型２を下降させる。上型２を下降させると、ストリッパ４の側面に取り付けられた検出センサ１００の近接体１０と下型５に取り付けられたセンサヘッド２１が接近し、所定の距離まで接近したら、近接体１０の存在をセンサヘッド２１が検出できるようになる（図３に示す、角度“Ｐ２”の時点）。センサ本体２０は、近接体１０が検出可能領域に接近したことを検出して、検出体検出信号を出力する。制御装置４０のＣＰＵ４２には、近接体１０検出信号がケーブル３０を介して入力される。このタイミングで、ＣＰＵ４２は、前述したように予め設定されている設定角度（角度“Ｐ２”と角度“Ｐ４”の間）のカウントを始める。
設定角度のカウントが終了したら、ＣＰＵ４２は、その時点の近接体１０とセンサヘッド２１の距離に基づいて発振器２２から出力されたアナログ出力信号をＡ／Ｄ変換した値を、ストリッパ４と下型５との間の距離Ｌとして記憶する。そして、距離Ｌを予め設定してある閾値ＳＬと比較する。図５に示すように、距離Ｌが閾値ＳＬよりも小さければ、加工動作を続行する。図６に示すように、距離データＬが閾値ＳＬ以上であれば、被加工物加工位置に異物があることを判別してプレス機１に停止信号を出力する。プレス機１は、停止信号を受信すると停止する構成となっている。
例えば、異物検出装置２００には表示装置が設けられていて、異物があることが判別された時には、表示装置にその旨を表示するような構成としてもよい。
【００１６】
次に、図７に示すフローチャート図を用いて、異物検出装置２００のＣＰＵ４２の動作について説明する。
図７のフローチャートに示す処理は、実際にプレス加工動作が始まった時にスタートする。
ステップＳ１０で、センサ本体２０が近接体１０を検出したか否か判別する。検出していなければ、待機する。検出したら、ステップＳ１２の進む（図３〜図６に示す角度“Ｐ２”の時点）。
ステップＳ１２では、角度“Ｐ２”から設定角度経過したか否か判別する。設定角度経過していなければ、待機する。設定角度経過していれば、ステップＳ１４に進む（図３、図４に示す角度“Ｐ４”の時点）。
ステップＳ１４では、異物検出処理を行い距離Ｌを算出する。そして、ステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、距離Ｌが閾値ＳＬ以上であるか否か判別する。
距離データＬが閾値ＳＬ未満であれば、そのまま終了する。距離データＬが閾値ＳＬ以上であればステップＳ１８に進む。
ステップＳ１８では、被加工物加工位置に異物があることを判別して停止信号を出力し、終了する。
【００１７】
本発明の異物検出装置及び異物検出方法は、本実施の形態の構成及び動作に限定されるものではない。
実施の形態では、異物検出時に１回サンプルホールドした距離Ｌを用いて被加工物加工位置に異物があるか否か判別したが、複数回サンプリングしてもよい。例えば、複数回サンプリングしたデータの平均や最小値を算出して用いてもよい。
異物検出時を自動的に設定する場合、異物検出装置２００が過去のプレス加工動作を参考にして前述の条件を満たす値を設定する。これによれば、例えば、プレス加工の知識や経験がなくても異物検出時の設定が容易である。
設定器４４での、閾値ＳＬ及び異物検出時の設定の仕方は種々の方法が考えられる。例えば、設定器４４に表示装置とキーボードが設けられていてキーボードで設定してもよいし、表示装置にタッチセンサーキーが設けられていてもよい。
実施の形態では、異物検出装置２００をプレス機１に適用した場合について説明したが、プレス機１以外の加工装置に適用してもよい。
また、異物検出装置２００を適用するプレス機１には、底突きライナ１５はなくてもよい。
実施の形態では、検出センサ１００のセンサ本体２０が近接体１０の近接を検出した時点を始点にして異物検出時を設定したが、例えば、ストリッパ４がワークＷに当接したことを検出できれば、この時点を始点にしてもよい。
また、実施の形態では、異物検出装置２００では、プレス加工動作を回転角度に置換して制御しているが、回転角度に置換しなくてもよい。例えば、時間で制御してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に記載の異物検出装置によれば、弾性部材の撓みが収束した後に異物の検出を行うため、弾性部材の撓み状態を異物有りと検出してしまうことなく、異物を精度良く検出することができる。
また、請求項２に記載の加工装置によれば、加工装置の異物を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明をプレス機１に適用した実施の形態の概略図である。
【図２】異物検出装置２００のブロック図である。
【図３】異物検出装置の動作を示す説明図である。
【図４】異物検出装置の動作を示す説明図である。
【図５】異物検出装置の動作を示す説明図である。
【図６】異物検出装置の動作を示す説明図である。
【図７】異物検出装置の動作を示すフローチャート図である。
【図８】従来の技術を示す説明図である。
【図９】従来の技術を示す説明図である。
【符号の説明】
１プレス機
２上型
４ストリッパ
４ａバネ
５下型
１０近接体
１１パンチ
１５底突きライナ
２０センサ本体
３０ケーブル
４０制御装置
１００検出センサ
２００異物検出装置
Ｋ加工カス
Ｌ距離データ
ＳＬ閾値
Ｗワーク

Claims

一方の型に弾性部材を介して設けられた第１の押圧装置を他方の型との間の被加工物加工位置にある被加工物に当接させて被加工物を加工する加工装置の、前記被加工物加工位置にある異物を検出する異物検出装置であって、
第１の押圧装置と他方の型との距離を検出する検出センサを備え、
第１の押圧装置の下面が被加工物加工位置にある被加工物に当接することで弾性部材に撓みが生じ、その生じた撓みによって第１の押圧装置に振動が生じ、その生じた振動が終了した後を起点とし、第１の押圧装置の底突きが開始される前を終点とし、
その起点と終点との間に異物検出時を設けることを特徴とする異物検出装置。
請求項１に記載の異物検出装置を備えた加工装置。