JP4987249B2 - 少なくとも１つの工具および当該工具を受ける工具受部の組合せ、並びに当該組合せを備えたプレスブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つの工具と、本体が細長い少なくとも１つの工具受部との組合せに関する。そのような組合せは、例えば、細長いプレスブレーキクランプシステムを備えるプレスブレーキとして知られている。当該クランプシステムにおいては、多数の工具がクランプされていて、例えば、金属シートを折り曲げて箱が形成される。

上記多数の工具は、手作業で装置内に配置することができる。その場合、各工具の位置およびタイプは、所望の製品の製造を可能とするために重要である。

各工具の位置および識別は、工具のシーケンス（順序）を決定するためにも重要である。この情報に基づいて、機械の調整が行われる。
例えばプレスブレーキの場合には、工具の位置およびタイプに応じて、工具受部の曲率が調整される。さらに、それに従って、当該機械で製品を完成させるのに必要なストップが調整される。

プレスブレーキの場合、工程を自動化するために、装置に制御ユニットを設けることがよくある。プレスブレーキの場合、プレスブレーキシステムを制御ユニットおよび金属シートを操作するロボットに連結して、最終製品を自動的に湾曲させることができる。
そのような場合、工具は、プレスブレーキの細長い工具受部内の既知の位置に配置することが必要となる。したがって、加工工程の全体を自動化するために、工具受部内での工具の正確な位置を、全工程を制御する制御ユニットに入力することが必要となる。これを手作業で行うのは、工具の位置を高精度で測定して、それを制御ユニットに入力することが必要となるため、非常に面倒である。

特許文献１には、少なくとも１つの工具と、少なくとも１つの工具受部と、からなる組合せが開示されている。工具受部内には、工具内の識別チップを読み取る読取りヘッドが配置されている。離散した複数の読取りヘッドが細長い本体に沿って静的に配置されている。さらに、センサーストリップが１つ配置されている。このセンサーストリップは、当該ストリップに作用する圧力に基づいてクランプ長さを測定できる。
この特許文献は、工具受部の細長い本体内における工具の位置を測定するいかなる手段も開示しない。

特許文献２には、少なくとも１つの工具と、１つの工具受部と、からなる組合せが開示されている。工具受部の細長い本体内における工具の位置を測定する位置測定手段が提供される。これらの位置測定手段は可動キャリアを備えていて、可動キャリア上には、センサが配置されている。このキャリアは異なる工具に沿って移動可能で、工具の位置は、キャリアの位置に基づいて測定される。こうして、工具が検知される。さらに、各工具内には識別チップが配置されていて、当該組合せは、工具の位置および特定の位置に存在する工具の種類の両方を検出できる。
位置測定手段には移動する部分が必要なので、工具位置の測定に際する失敗および誤差に対して敏感となる。特にそのような組合せが使用される環境において、埃等の影響で位置測定手段の機能が低下するリスクがある。

ドイツ特許公開公報ＤＥ-Ａ-３８３０４８８ 国際公開公報ＷＯ-Ａ-２００４／００２６５０

本発明の目的は、少なくとも１つの工具と、本体が細長い少なくとも１つの工具受部との組合せであって、上記欠点が緩和されたものを提供することである。

この目的は、静的な位置測定手段を含む組合せによって達成される。当該位置測定手段は、細長い本体を有する少なくとも１つの工具受部内において、少なくともその長手方向における少なくとも１つの工具の位置を測定するものである。この位置測定手段は、検出した位置を、全工程を制御する制御ユニットに送ることができる。

静的な位置測定手段を使用することで、全ての工具の位置を即座に検出できる。また、位置測定手段のいずれの部分も移動しない。
また、静的な部品は、一般的に、移動部品よりも失敗に対して敏感ではないので、より頑強で、メンテナンスが実質的に不要なシステムを提供できる。

本発明の組合せの一具体例においては、少なくとも１つの工具は、各工具を識別する電気的な識別回路を備える。この識別回路により、制御ユニットは、工具受部内に配置された異なる工具を見分けることができる。
電気的な識別回路は、さらに当該工具についての特定のデータを含むことができる。そのデータは、制御ユニットまたは制御手段によって読み出されて、当該組合せをどのように制御するかを決定するのに使用される。

本発明の組合せの好ましい具体例は、工具受部の実質的全長に渡って延在する導電性ストリップを備える。また、少なくとも１つの工具は、導電性ストリップと接続するための電気的コネクタを備える。これにより、工具と位置測定手段との直接的な接触が可能となる。導電性ストリップは、工具と位置測定手段との間でデータ交信するためのデータバスとして使用できる。

本発明の組合せの別の好ましい具体例においては、導電性ストリップは、半導体材料で構成される。そして、少なくとも１つの工具は、導電性ストリップ上の電圧を測定するための回路と、測定した電圧を位置測定手段に送る交信手段と、を備える。
導電性ストリップ上に電流を送ると、電圧はストリップ長さに渡って減少する。特定の位置における電圧は、工具内に設けた回路で測定できる。この測定された電圧が位置測定手段に送られる。位置測定手段は、この電圧に基づいて、各工具の位置を測定できる。

本発明の他の組合せにおいては、上記位置測定手段は、導電性ストリップ上にパルス列を送る。また、上記少なくとも１つの工具は、パルス列の遅れを測定する回路と、測定された遅れを位置測定手段へ送る交信手段と、を備えている
パルス列を使用することで、非常にシステムが安定する。パルス列は、工具と導電性ストリップとの接続箇所におけるいかなる抵抗にも依存しないからである。

本発明の組合せにおいては、位置測定手段は、ある周波数の信号を導電性ストリップ上に送る。工具のインピーダンスにより周波数が変化し、これが当該工具の位置を示している。
導電性ストリップおよび周波数信号に代えて、工具により変形する光ファイバケーブルを使用することもできる。この変形が光ファイバケーブル内の光波に変化をもたらす、これもまた、当該工具の位置を示している。

本発明の他の具体例においては、工具受部は、位置マークを含んでいる。そして、少なくとも１つの工具は、当該位置マークを検出する検出手段と、検出された位置マークを位置測定手段へ送る交信手段と、を備えている。

これらの位置マークは、絶対的な位置に対応する絶対的なアドレスであってもよい。また、分解能の低い絶対的なアドレスと、所望の分解能を与える付加的な（インクリメンタルな）位置マークと、を組み合せたものであってもよい。
これらの位置マークは、例えば、光を用いて検出されてもよい。しかし、例えば、電気的な位置マークであってもよい。

本発明の組合せの好ましい具体例においては、工具受部は、力を当該工具受部から工具へと伝達する支持面と、工具に圧接して当該工具を工具受部内にクランプするクランプ面を少なくとも１つ有するクランプ手段と、を含んでいる。導電性ストリップは、当該クランプ面に配置されている。
ここで、支持面とクランプ面とは直交していることが好ましい。導電性ストリップが支持面に配置される場合には、当該ストリップは、通常使用される、例えば金属シートを曲げるような、大きな伝達力に耐え得るものとすべきである。
したがって、導電性ストリップをクランプ面に配置する方が、工具と工具受部との間におけるより信頼性の高い接続を実現できる。

本発明の非常に好ましい具体例においては、当該組合せは、プレスブレーキの一部として構成される。この場合、上記少なくとも１つの工具は、当該プレスブレーキの工具であり、上記少なくとも１つの工具受部は、当該プレスブレーキのクランプシステムである。

本発明のさらに別の具体例は、上記細長い本体に沿って等間隔に離散して配置した複数の導電性キャパシタ面と、上記細長い本体に沿って等間隔に離散して配置した複数の接触面と、を備える。そして、上記少なくとも１つの工具は、識別回路を離散した１つの接触面に接触させる接触部を備える。また、複数の導電性キャパシタ面のそれぞれ、および複数の接触面のそれぞれは、プロセッサに接続されている。
この具体例においては、工具位置の測定は、工具それ自体と当該工具に重なった導電性キャパシタ面との間のキャパシティの測定に基づいている。接触面は、識別回路への接続を提供するが、また、工具位置についての大まかな目安も提供する。
工具のキャパシティおよび機能的寸法（例えば、長さや高さ）は、工具自体または他の場所に記憶されている。そして、これらと導電性キャパシタ面同士の間で測定したキャパシティとを比較することで、工具の正確な位置が位置測定手段によって測定される。

離散して配置された各接触面は、１つの導電性キャパシタ面と関連していることが好ましい。

本発明のさらに他の具体例においては、当該組合せは、上記細長い本体に沿って等間隔に離散して配置した複数の導電性キャパシタ面を備えている。各導電性キャパシタ面はプロセッサに接続されていて、このプロセッサは、上記細長い本体内の工具を識別し、かつその位置を測定する。
この具体例においては、離散して配置された導電性キャパシタ面は、工具の位置測定と、工具の識別との両方に使用される。その利点は、工具の識別と、工具内にある識別回路との交信とを、物理的な接触を介さずに行えることである。

他の具体例においては、複数の導電性キャパシタ面は、矩形形状であって、上記長手方向に並んでいる。
工具と矩形のキャパシタ面とが部分的に重なることによって、測定されたキャパシティは、キャパシタ面に対する工具の位置に対して、実質的に線形となる。

他の具体例においては、複数の導電性キャパシタ面は、上記長手方向に対して直交する方向から見たときに、隣接する導電性キャパシタ面と重なる。
これにより、全長に渡って一定の測定精度を得ることができる。矩形のキャパシタ面を使用すると、２つのキャパシタ間には常に小さな距離が存在することとなる。これによって測定精度が向上する。

本発明の実施形態を添付の図面を参照して以下に詳細に説明する。

図１は、上方ビーム２と下方ビーム３とを備えるプレスブレーキ１を示している。下方ビーム３は、下方工具４をクランプするクランプシステム／工具受部１５を備える。上方ビーム２は、上方工具６をクランプするクランプシステム／工具受部５を備える。

クランプシステム／工具受部５は、導電性ストリップ７を有する（図２Ａ参照）。上方工具６は、コネクタ８を備える。コネクタ８は、図１においては、上方工具６の全長に渡って延在するストリップ状に構成されている。コネクタ８は、延在距離の小さいピンとして構成することも可能である。

下方工具４にもコネクタ９が設けられている（図２Ｂ参照）。コネクタ９は、クランプシステム／工具受部１５内に設けられた導電性ストリップ１０と接触する。

図３では、上方ビームおよび位置測定手段の全体を概略的に示している。多数の工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５がクランプシステム／工具受部５内に配置されている。クランプシステム／工具受部５は、導電性ストリップ７を備える。各工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５は電子回路１１を含み、各電子回路１１が、導電性ストリップ７と電気的に接触している。

導電性ストリップ７は、データバスとして機能する。このデータバスは、バスドライバ１２によって駆動されて、インターフェース１３と交信する。電子回路１１は、例えば識別手段を備える。この識別手段によって、インターフェース１３は、個別の工具Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５のそれぞれを区別できる。導電性ストリップ７が半導体である場合、電子回路１１は、局所電圧を測定し、その値をデータバスおよびバスドライバ１２を通してインターフェース１３まで伝達する。電圧の測定値に基づいて、位置測定手段は、クランプシステム／工具受部５内で、個別の各工具がどの位置に配置されているのかを測定できる。

インターフェース１３は、データライン１４を介して、例えば制御ユニットへとさらに接続されている。制御ユニットは、全体工程を制御する。

図４Ａは、本発明の第２実施形態１１１を示している。ここでも、プレスブレーキは、上方工具１１３をクランプするクランプシステム／工具受部１１２を備える。下方のクランプシステム／工具受部１１４は、下方工具１１５を備える。各工具１１３、１１５は、接触ピン１１６、１１７を備える（図４Ｂ、４Ｃ参照）。接触ピン１１６、１１７において、工具１１３、１１５は、接触面１１８、１１９と直接接触している。

図５では、図４Ａ〜図４Ｃに示した具体例の全体を概略的に示している。

上方ビーム上のクランプシステム／工具受部１１２に沿って、離散的な多数の導電性キャパシタ面１２０が等間隔で配置されている。各キャパシタ面１２０は、導電線１２１を介して、プロセッサに接続されている。各キャパシタ面１２０は、離散的な接触面１２２と関連している。これらの接触面１２２もまた、クランプシステム／工具受部１１２に沿って等間隔で配置されている。これらの接触面１２２もまた、導電線１２３を介してプロセッサに接続されている。

２つの工具Ｔ１、Ｔ２を破線で示している。工具Ｔ１は、接触ピン１１６を介して、接触面１２２と直接接している。工具Ｔ２もまた、接触ピン１１６を介して、接触面１２２と接している。

工具Ｔ１、Ｔ２を使用する前に、幾つかのデータを測定してプロセッサ（または、例えば識別手段）に記憶しておく。その工具の全キャパシティ（complete capacity）がどれくらいか、また、接触ピン１１６から側面１２４までの距離が測定される。

工具Ｔ１、Ｔ２がクランプシステム／工具受部１１２内に配置されると、工具Ｔ１、Ｔ２は、それぞれ接触ピンを介して接触面１２２と接触する。これにより、プロセッサは、少なくとも、どの接触面およびそれに対応するキャパシタ面の周辺に工具Ｔ１、Ｔ２が存在するのかを知る。
工具Ｔ１、Ｔ２を当接させて配置する必要がある場合、両方の工具の全キャパシティ（complete capacity）を測定し、それを記憶されているキャパシティの合計と比較することで、両工具が当接して配置されているのか、あるいは両工具間に小さな隙間があるのかを検出できる。

両方の工具が当接して配置されていることが検出された場合、Ｔ１およびＴ２の工具対の位置を測定できる。外側の工具（例えばＴ１）を考慮して、記憶された両工具の寸法から、どのキャパシタ面が工具対と重なっているのかを知ることができる。
その一部分が工具Ｔ１の側面１２４と重なっているキャパシタ面１２０を考慮して、当該キャパシタ面の検出されたキャパシティを測定する。測定されたキャパシティは、キャパシタ面１２０のフルキャパシテイの一部に過ぎないであろうから、この面に対する工具Ｔ１のオーバーラップ量を百分率で求めることができ、したがって、クランプシステム／工具受部１１２に対する正確な位置を求めることができる。
工具Ｔ１の長さは既知であるから、工具Ｔ２の正確な位置も求めることができる。このようにして、各工具の正確な位置を測定することができる。

図６は、第３実施形態を示している。第３実施形態においては、図４および図５に示した第２実施形態と同様に、クランプシステム／工具受部１１２上に多数の導電性キャパシタ面１２０が離散的に配置されている。
ここでも、２つの工具Ｔ１、Ｔ２を破線で示している。離散して配置した複数の導電性キャパシタ面１２０を利用することで、上述したようにして、各工具Ｔ１、Ｔ２の位置を検知できる。

各工具Ｔ１、Ｔ２は、当該工具に関連したデータを記録した識別回路１３０を備えている。離散して配置した複数の導電性キャパシタ面１２０は、工具Ｔ１、Ｔ２の位置を測定するために使用できる。また、電気的な識別回路１３０を読み出すためにも使用できる。キャパシタ面１２０は、導電線１２１を介してプロセッサに接続されており、電気的な識別回路１３０を読み出すことが可能である。
実際にどのような測定をするのかに応じて、すなわち、ある工具の位置を測定するのかその工具自体を識別するのかに応じて、キャパシタ面１２０は、位置を測定するため、あるいは工具を識別するための各測定に関連したプロセッサに接続される。

本発明による組合せの具体例を含むプレスブレーキを示す斜視図。 図１のプレスブレーキの部分拡大図。 図１のプレスブレーキの部分拡大図。 本発明の具体例に係る上方ビームおよび位置測定手段を示す概略図。 本発明の第２実施形態を示す図。 本発明の第２実施形態を示す図。 本発明の第２実施形態を示す図。 図４Ａ〜４Ｃに示した第２実施形態の概略図。 本発明の第３実施形態の概略図。

符号の説明

１ プレスブレーキ
２ 上方ビーム
３ 下方ビーム
４ 下方工具
５ クランプシステム／工具受部
６ 上方ＯＬＦＡ
７ 導電性ストリップ
８、９ コネクタ
１０ 導電性ストリップ
１１ 電子回路
１２ バスドライバ
１３ インターフェース
１４ データライン
１５ クランプシステム／工具受部
１１２ クランプシステム／工具受部
１１３ 上方工具
１１４ クランプシステム／工具受部
１１５ 下方工具
１１６、１１７ 接触ピン
１１８、１１９ 接触面
１２０ キャパシタ面
１２１ 導電線
１２２ 接触面
１２３ 導電線
１３０ 識別回路
Ｔ１〜Ｔ５ 工具

Claims (17)

1. 少なくとも１つの工具と、細長い本体を有してその長手方向に複数の工具を一列に保持する少なくとも１つの工具受部と、からなる組合せであって、
   上記細長い本体内に配置された少なくとも１つの工具について、少なくとも長手方向に変動し得る位置を測定する静的な位置測定手段を備え、
   上記工具受部は、実質的にその全長に渡って延在する導電性ストリップを備え、
   上記少なくとも１つの工具は、当該導電性ストリップに接続される導電性コネクタを備えることを特徴とする、組合せ。
   
2. 上記少なくとも１つの工具が、当該工具を識別するための電気的な識別回路を備えていることを特徴とする、請求項１記載の組合せ。
3. 上記導電性ストリップは、半導体材料で構成されており、
   上記少なくとも１つの工具は、導電性ストリップ上の電圧を測定する回路と、測定された電圧を上記静的な位置測定手段へ送る交信手段と、を備えていることを特徴とする、請求項１記載の組合せ。
4. 上記静的な位置測定手段は、導電性ストリップ上にパルス列を送り、
   上記少なくとも１つの工具は、パルス列の遅れを測定する回路と、測定された遅れを上記静的な位置測定手段へ送る交信手段と、を備えていることを特徴とする、請求項１記載の組合せ。
5. 上記工具受部は、位置マークを含んでいて、
   上記少なくとも１つの工具は、当該位置マークを検出する検出手段と、検出された位置マークを上記静的な位置測定手段へ送る交信手段と、を備えていることを特徴とする、請求項１記載の組合せ。
6. 上記工具受部は、力を当該工具受部から工具へと伝達する支持面と、工具に圧接して当該工具を工具受部内にクランプするクランプ面を少なくとも１つ有するクランプ手段と、を含んでいて、
   上記導電性ストリップは、当該クランプ面に配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１つに記載の組合せ。
7. 上記支持面とクランプ面とが直交していることを特徴とする、請求項６記載の組合せ。
8. 少なくとも１つの工具と、細長い本体を有してその長手方向に複数の工具を一列に保持する少なくとも１つの工具受部と、からなる組合せであって、
   上記細長い本体内に配置された少なくとも１つの工具について、少なくとも長手方向に変動し得る位置を測定する静的な位置測定手段を備え、
   上記少なくとも１つの工具が、当該工具を識別するための電気的な識別回路を備え、
   上記細長い本体に沿って等間隔に離散して複数の導電性キャパシタ面が配置されていることを特徴とする、組合せ。
9. 上記細長い本体に沿って等間隔に離散して配置した複数の接触面をさらに備え、
   上記少なくとも１つの工具は、上記識別回路を離散した１つの接触面に接触させる接触部を備え、
   上記複数の導電性キャパシタ面のそれぞれ、および上記複数の接触面のそれぞれは、プロセッサに接続されていることを特徴とする、請求項８記載の組合せ。
10. 離散して配置した上記複数の接触面のそれぞれが、１つの導電性キャパシタ面と関連していることを特徴とする、請求項９記載の組合せ。
11. 上記複数の導電性キャパシタ面のそれぞれがプロセッサに接続され、上記細長い本体内において、工具およびその位置を特定することを特徴とする、請求項９記載の組合せ。
12. 上記複数の導電性キャパシタ面は、矩形形状であって、上記長手方向に並んでいることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１つに記載の組合せ。
13. 上記複数の導電性キャパシタ面は、上記長手方向に対して直交する方向から見たときに、隣接する導電性キャパシタ面と重なっていることを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか１つに記載の組合せ。
14. 少なくとも１つの工具と、細長い本体を有してその長手方向に複数の工具を一列にクランプ保持する少なくとも１つの工具受部と、からなる組合せであって、
    上記細長い本体内に配置された少なくとも１つの工具について、少なくとも長手方向に変動し得る位置を測定する静的な位置測定手段を備え、
    さらに、上記工具受部の実質的に全長に渡って延在する光ファイバケーブルを備えていて、
    当該光ファイバケーブルは、工具受部上において、クランプ保持される上記工具に接触する位置に配置されていて、当該工具と接触したときに当該光ファイバケーブルがクランプ力で変形する、組合せ。
15. 上記少なくとも１つの工具が、当該工具を識別するための電気的な識別回路を備えていることを特徴とする、請求項１４記載の組合せ。
16. 請求項１〜１５のいずれか１つに記載した組合せを備える、プレスブレーキ。
17. 上記少なくとも１つの工具は、当該プレスブレーキの工具であり、
    上記少なくとも１つの工具受部は、当該プレスブレーキのクランプシステムである、請求項１６記載のプレスブレーキ。

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