JP4766251B2 - 金型絞り流入量測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、金型絞り加工時におけるワークの流入量を測定する金型絞り流入量測定装置に関するものである。

ワーク（金属板材）を金型によって絞り加工する場合、ドロービードはしわの発生につながるワークの過剰な流入を抑制する。この場合、しわ押さえ圧の制御が重要になる。すなわち、しわ押さえ圧が不十分であるとしわの発生を防止できず、大きすぎると破断が発生する。このようにしわ押さえ圧、換言すればワークの流入量は、加工品質、特に面品質の良否に大きく関わる。

ところで従来、プレス加工において加工品質を向上するため、特許文献１〜３に挙げる技術が提案されていた。
すなわち、特許文献１はモニタカメラでプレスラインにおける割れを検知する技術であり、特許文献２は上型の移動量等を調整するためにＣＣＤカメラを用いる技術であり、特許文献３は姿勢ずれ検出用カメラの撮像画像からプレス加工品の基準姿勢に対する姿勢ずれを求める技術である。
特開２００４−２５６８６６号公報 特開２００３−３１１３５０号公報 特開２００５−１２１５９９号公報

上記従来技術は、各々カメラを用いて現実に加工品を撮像する点で直接的な加工品質の検査技術といい得るが、ワークの流入量に起因した面品質の低下、特にしわや破断の発生を防止するためには未だ十分でなかった。
そこで実際には、コンピュータを用いた加工シミュレーションによってワークの流入量に起因した面品質の確認を行っていたが、この方法は、現実の加工品についての確認、検査する手法ではないことから、加工ラインに適用した場合に、必ずしもシミュレーション通りの結果が得られるわけではなかった。また、実際の金型プレス加工時における検査ではないので、不良品が発生しても自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることはできず、不良品が溶接や塗装等の後工程に流れてしまうことがあった。

本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、加工時におけるワークの流入量を実測できてこの流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認でき、つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができ、また、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることのできる金型絞り流入量測定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の金型絞り流入量測定装置は、金型により絞り加工されるワークに連結され、このワークの絞り流入量に応じて画像計測用のマーカの位置を移動させるマーカ移動手段と、前記マーカの移動量を画像計測して前記ワークの絞り流入量を演算する画像計測演算手段とを備えてなる金型絞り流入量測定装置であって、前記マーカ移動手段は、前記ワークの被測定側端部に一端が係合し両端間の適宜位置に前記マーカが取り付けられたワイヤロープと、このワイヤロープを常時張った状態に保持させるワイヤロープ張設手段とを備えてなり、前記画像計測演算手段は、前記マーカの、ワーク加工前における位置から加工後の位置までの移動を撮影可能なカメラと、このカメラの出力画像を取り込んで前記ワークの絞り流入量を演算する画像処理装置とを備えてなり、前記ワイヤロープの一端の前記ワークへの係合が、前記ワイヤロープ一端に取り付けられたフックを、前記ワークの被測定側端部の近傍に穿設された貫通孔内に挿通し、係止することにより行われるように構成されたことを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記カメラの撮影画像及び前記画像処理装置によるワークの絞り流入量の演算結果を表示可能なモニタディスプレイを備えることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記カメラによって前記マーカと共に撮影される位置に、前記マーカの移動方向に目盛り方向を向けて配置されたメジャーを備えることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の発明において、前記画像処理装置は、前記ワークの絞り流入量の演算結果値が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に異常信号を出力することを特徴とする。

上記特許請求の範囲に記載の発明によれば、加工時におけるワークの流入量を実測できてこの流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認でき、つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができ、また、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることのできる金型絞り流入量測定装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
始めに、金型プレス絞り加工の概要を図１を参照して説明すると、図中、１及び２は加工に用いる金型で、１は上型、２は下型である。絞り加工されるワーク３は、加工前、両型１，２内、下型２上に投入される。ワーク３の投入後、上型１が下降し、ワーク３に対して上，下型１，２の形状に応じた絞り加工が行われる。クッションリング４は、加工の際に上方に向けて反力を与える。実際には、上型１、クッションリング４にドロービードが設けられるが、図１では省略してある。なお、図中の矢印イは加工時の加圧方向を指す。

図２は、本発明の一実施形態の全体構成を実際の金型プレス加工時の絞り流入量測定に適用した状態にて示す図である。
本実施形態に係る金型絞り流入量測定装置は、マーカ移動手段及び画像計測演算手段を備えてなる。
この場合、マーカ移動手段は、金型（上，下型１，２）により絞り加工される鉄板等のワーク３に連結され、このワーク３の絞り流入量に応じて画像計測用のマーカ５の位置を移動させる手段であり、図示例では、ワイヤロープ６及びワイヤロープ張設手段、ここでは重り７を備えて構成されている。
ここで、ワイヤロープ６は、一端がワーク３の被測定側端部、図示例では左端部に係合され、他端がワーク３の流入方向とは反対方向に延出されて重り７に係合されている。ワイヤロープ６の一端のワーク３への係合は、本実施形態ではワイヤロープ６一端に取り付けられたフック（図示せず）を、ワーク３の被測定側端部近傍に穿設された貫通孔（図示せず）内に挿通し、係止することにより行われる構成である。測定が実際の加工ライン中において行われることを考慮し、ワイヤロープ６のワーク３に対する着脱（係合、離脱）を容易にするためである。
重り７は、ワイヤロープ６を常時張った状態に保持させると共に、加工時に発生する衝撃力を抑制するワイヤロープ張設手段であり、図示例では滑車８に掛け回されて下垂されたワイヤロープ６の端部に取り付けられている。
マーカ５は、ワイヤロープ６の両端間の適宜位置、図示例ではワイヤロープ６のワーク３との係合箇所から滑車８までの水平に張った範囲のほぼ中央位置に取り付けられている。マーカ５は、加工時の振動やワイヤロープ６の移動によってワイヤロープ６から外れたり、ワイヤロープ６上でずれ移動することのないように取り付けられている。加工前におけるマーカ５の位置は計測基準位置（データ）として画像計測演算手段中に記憶、保持される。

画像計測演算手段は、マーカ５の移動量を画像計測してワーク３の絞り流入量を演算する手段であり、図示例では、カメラ９及び画像処理装置１０を備えて構成されている。
上記カメラ９は、マーカ５の、少なくともワーク加工前における位置から加工後の位置までの移動を撮影可能に、例えば図示するようにクッションリング４に設けられたカメラであり、ここでは高速度カメラが用いられている。マーカ５の移動が低速であればＣＣＤカメラ等の普及型のカメラを用いてもよい。
画像処理装置１０は、カメラ９の出力画像を取り込んでマーカ５の移動距離を演算しワーク３の絞り流入量を演算する装置である。マーカ５の移動量を画像計測してワーク３の絞り流入量を演算可能であれば、どのような構成であってもよい。本実施形態では、必要な演算、制御プログラムを搭載したパーソナルコンピュータが画像処理装置１０として用いられている。
モニタディスプレイ１１は、画像処理装置１０に接続され、カメラ９の撮影画像及び画像処理装置１０によるワーク３の絞り流入量の演算結果を表示可能である。

本実施形態では、画像処理装置１０は連続加工されるワーク３毎の絞り流入量の演算結果を蓄積保存可能であり、またこれを所望時にモニタディスプレイ１１に表示可能である。
また、カメラ９によってマーカ５と共に撮影される位置に、マーカ５の移動方向に目盛り方向を向けた状態でメジャー１２が設けられており、モニタディスプレイ１１によってマーカ５の移動、換言すれば加工時におけるワーク３の絞り流入の様子が目視可能であり、またマーカ５の移動距離、つまりワーク３の絞り流入量もモニタディスプレイ１１によって目視可能である。
画像処理装置１０は、クッションリング４の加工時のストローク（移動量）を取り込んで横軸にとり、縦軸に絞り流入量をとったグラフをモニタディスプレイ１１に表示することも可能である。
更に本実施形態では、画像処理装置１０はワーク３の絞り流入量の演算結果値が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合、つまり、上限値を超えたり下限値未満であった場合に、異常信号Ｓ１を出力するように構成されている。異常信号Ｓ１は、例えばこのような異常事態においてその旨を報知する報知手段の作動用、あるいは金型プレス絞り加工機の加工動作停止用等の制御信号として用いられる。
なお、図２に示した例においては、上型１、クッションリング４にドロービード１３が設けられている。

次に、本実施形態の動作について説明する。
図２に示すように本実施形態による絞り流入量測定が適用された金型プレス加工において、図１に示すように金型プレス絞り加工が開始後、終了する途中までの絞り流入の測定を図３を参照して説明する。
いま、加工が開始され、図中矢印イに示すような方向に加圧力が働くと、ワーク３はその変形に応じて矢印ロに示すように移動、すなわち絞り流入する。したがって、ワーク３の被測定側端部に一端が係合するワイヤロープ６も矢印ハに示すように移動し、マーカ５も同様に矢印ハに示すように移動する。
カメラ９はこのマーカ５の移動を取り込み、画像処理装置１０はこれをモニタディスプレイ１１に表示するのでマーカ５の移動、つまりワーク３の絞り流入の様子が目視、観察できる。
画像処理装置１０は、カメラ９の出力画像であるマーカ５の動画像を取り込み、画像計測によってマーカ５の移動距離を演算可能であり、ワーク３の絞り流入量を演算して結果をモニタディスプレイ１１に表示する。表示される絞り流入量の演算結果は実加工時において測定（実測）されたものである。

これによれば、加工時におけるワークの流入量を実測できてこの流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認できる。つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができる。
したがって、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることができる。すなわち、ワーク３の絞り流入量の演算結果値が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に画像処理装置１０は異常信号Ｓ１を出力する。この異常信号Ｓ１を、異常事態を報知する報知手段の作動用、あるいは金型プレス絞り加工機の加工動作停止用等の制御信号として用いれば、不良品が発生した場合において自動的にそれを報知し、また加工ラインを停止させることができ、不良品が溶接や塗装等の後工程に流れてしまうことが防止できる。
上記上下限値を適宜値に設定すれば、例えば上限値を超えた旨の報知によってしわの発生を、下限値未満である旨の報知により破断の発生を知り、あるいは推測することが容易に可能となる。
本実施形態では、画像処理装置１０は単に絞り流入量を演算、表示するだけでない。同時に金型プレス絞り加工機からクッションリング４の加工時のストローク（移動量）を取り込み、加工の開始から終了（一工程）に亘るクッションリング４のストロークに対する絞り流入量の変化をグラフ化し、モニタディスプレイ１１に表示することも可能である。
図４は、このようなグラフを、ＢＨＦ（しわ押さえ力）を高低２例に場合分けして示した図である。このように複数例のグラフを同時にモニタディスプレイ１１に表示することにより、例えば加工品の面品質を一定以上に確保できる範囲において、加工に必要なワーク３の最小限の寸法の検討が一工程に亘る可視化された流入量推移データに基づいて可能となり、低コスト化に役立つ。

なおマーカ５を、滑車８から重り７までの範囲のワイヤロープ６部分に設けてもよい。ワーク加工前における位置から加工後の位置までのマーカ５の移動を撮影可能な位置にカメラ９が設けられ、また、モニタディスプレイ１１によってマーカ５の移動や移動距離が目視可能となる位置にメジャー１２が設けられることは上述実施形態の場合と同様である。

金型プレス絞り加工の概要を説明するための概略断面図である。 本発明の一実施形態の全体構成を実際の金型プレス加工時の絞り流入量測定に適用した状態にて示す図である。 同上実施形態の動作説明のための図である。 一工程におけるクッションリングのストロークに対する絞り流入量の変化を示すグラフである。

符号の説明

１：上型（金型）、２：下型（金型）、３：ワーク、５：マーカ、６：ワイヤロープ、７：重り（ワイヤロープ張設手段）、９：カメラ、１０：画像処理装置、１１：モニタディスプレイ、１２：メジャー。

Claims (4)

1. 金型により絞り加工されるワークに連結され、このワークの絞り流入量に応じて画像計測用のマーカの位置を移動させるマーカ移動手段と、前記マーカの移動量を画像計測して前記ワークの絞り流入量を演算する画像計測演算手段とを備えてなる金型絞り流入量測定装置であって、
   前記マーカ移動手段は、前記ワークの被測定側端部に一端が係合し両端間の適宜位置に前記マーカが取り付けられたワイヤロープと、このワイヤロープを常時張った状態に保持させるワイヤロープ張設手段とを備えてなり、
   前記画像計測演算手段は、前記マーカの、ワーク加工前における位置から加工後の位置までの移動を撮影可能なカメラと、このカメラの出力画像を取り込んで前記ワークの絞り流入量を演算する画像処理装置とを備えてなり、
   前記ワイヤロープの一端の前記ワークへの係合が、前記ワイヤロープ一端に取り付けられたフックを、前記ワークの被測定側端部の近傍に穿設された貫通孔内に挿通し、係止することにより行われるように構成されたことを特徴とする金型絞り流入量測定装置。
2. 前記カメラの撮影画像及び前記画像処理装置によるワークの絞り流入量の演算結果を表示可能なモニタディスプレイを備えることを特徴とする請求項１に記載の金型絞り流入量測定装置。
3. 前記カメラによって前記マーカと共に撮影される位置に、前記マーカの移動方向に目盛り方向を向けて配置されたメジャーを備えることを特徴とする請求項２に記載の金型絞り流入量測定装置。
4. 前記画像処理装置は、前記ワークの絞り流入量の演算結果値が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に異常信号を出力することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の金型絞り流入量測定装置。

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