JP7399461B2 - 加工状態検査装置及びプレス加工システム - Google Patents

Description

本発明は、パンチとダイとを有したプレス加工装置によって加工されたワークの加工状態を検査する加工状態検査装置及びプレス加工システムに関する。

従来、ワークを移動させる移動機構と、ワークに穿孔（プレス加工）を行う穿孔ユニット（プレス加工装置）と、穿孔ユニットに並んで配置されたカメラなどの検出部（加工状態検査装置）とを備えた穿孔装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この場合、検出部は、穿孔されたワークを例えば撮像することによって穿孔ユニットの穿孔位置を検出している。

特開２０１７－２００７１１号公報

ところで、上述のような穿孔装置において、穿孔ユニットで穿孔されたワークの穿孔状態（加工状態）を検出部によって検出する場合、穿孔ユニットによるワークの穿孔後に、当該ワークを、穿孔ユニットによって穿孔した位置から検出部によって穿孔状態を検出する位置まで移動機構によって移動させる必要がある。

このため、穿孔ユニットによって複数のワークの穿孔を連続して行う場合、直前に穿孔ユニットによって穿孔したワークを検出部によって穿孔状態を検出する位置まで移動機構によって移動させて当該ワークの穿孔状態の検出を検出部が終えるまで、穿孔ユニットによる次のワークの穿孔を行うことができない。この結果、穿孔ユニットによってワークの穿孔を行う際の効率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、このような実情に着目してなされた。その目的は、プレス加工装置によるワークの加工効率を低下させることなくワークの加工状態を検査することができる加工状態検査装置及びプレス加工システムを提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
上記課題を解決する加工状態検査装置は、ワークをパンチとダイとでプレスするプレス加工装置によって加工された前記ワークの加工状態を、前記ワークが加工された位置に前記ワークがある状態で前記ワークに反射した反射光を受光することによって検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて前記ワークの加工状態を検査する検査部と、を備え、前記検出部は、前記ワークよりも前記パンチ側の位置に前記反射光の受光方向が前記パンチの移動方向と交差するように配置されていることを要旨とする。

この構成によれば、プレス加工装置によってワークがプレス加工された位置からワークを移動させなくてもパンチがワークから退避した状態では、パンチが検出部によるワークに反射した反射光の受光を妨げない。すなわち、パンチがワークから退避した状態では、パンチが検出部によるワークの加工状態の検出を妨げない。このため、プレス加工装置は、検出部による前のワークの加工状態の検出を待つことなく、直ぐに次のワークの加工を行うことができる。したがって、プレス加工装置によるワークの加工効率を低下させることなくワークの加工状態を検査することができる。

上記加工状態検査装置において、前記検出部は、前記プレス加工装置に対して隣り合うように並んで配置されることが好ましい。
この構成によれば、検出部がワークに近い位置でワークの加工状態を検出するため、検出部によるワークの加工状態の検出精度を高めることができる。

上記加工状態検査装置において、前記検出部は、基材に設けられ、前記基材は、前記プレス加工装置が支持される支持台に対して着脱自在に構成されていることが好ましい。
この構成によれば、支持台に複数のプレス加工装置を支持させる場合に、支持台における検査したいプレス加工装置のワークの加工状態を検出部が検出できる位置に基材を取り付けることで、複数のプレス加工装置によるワークの加工状態の検査を選択的に行うことができる。

本発明によれば、プレス加工装置によるワークの加工効率を低下させることなくワークの加工状態を検査することができる。

プレス加工システムの一実施形態の平面模式図。 支持台にプレス加工装置及び検出装置が支持されたときの状態を示す斜視図。 支持台に対して検出装置を着脱するときの状態を示す斜視図。 図２の要部拡大断面図。 プレス加工システムの電気的構成を示すブロック図。 図２の要部拡大図。 プレス加工装置によって加工されたワークの加工状態を検出部によって検出するときの状態を示す要部拡大斜視図。

以下、プレス加工システムの一実施形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、プレス加工システム１１は、平面視で略矩形状の機台１２と、機台１２上に設けられてワークＷを移動させるワーク移動機構１３と、ワークＷにプレス加工を行うプレス加工装置１４と、プレス加工装置１４によってプレス加工されたワークＷの加工状態を検出する検出装置１５とを備えている。

プレス加工装置１４及び検出装置１５は水平方向であるＸ方向に並んだ状態で機台１２上に設けられた中空の支持台１６に支持されている。支持台１６は、水平方向であってＸ方向と直交するＹ方向においてワーク移動機構１３と並ぶように機台１２上に配置されている。

ワーク移動機構１３は、Ｙ方向に延びるように機台１２に設けられた第１ボールねじ１７と、第１ボールねじ１７の回転駆動に伴ってＹ方向に移動するように第１ボールねじ１７に設けられたＸ方向に延びるテーブル１８とを備えている。さらに、ワーク移動機構１３は、テーブル１８上に設けられたＸ方向に延びる第２ボールねじ１９と、第２ボールねじ１９の回転駆動に伴ってＸ方向に移動するように第２ボールねじ１９に設けられたキャリッジ２０とを備えている。

第１ボールねじ１７及び第２ボールねじ１９は、モータ（図示略）によってそれぞれ正逆両方向に回転駆動されるようになっている。そして、第１ボールねじ１７及び第２ボールねじ１９がそれぞれ正逆両方向に適宜回転駆動されると、テーブル１８が第１ボールねじ１７に沿って移動されるとともにキャリッジ２０が第２ボールねじ１９に沿って移動される。

すなわち、第１ボールねじ１７及び第２ボールねじ１９の回転駆動により、キャリッジ２０が水平面に沿って縦方向、横方向、及び斜め方向に自在に移動されるようになっている。キャリッジ２０における支持台１６側の面には、矩形板状のワークＷを挟んで保持したり放したりすることが可能な一対の保持部２１が設けられている。一対の保持部２１は、Ｘ方向において離れて配置されている。

図１及び図３に示すように、プレス加工装置１４は、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向を厚さ方向とする略矩形板状の本体部２２と、本体部２２のＹ方向におけるワーク移動機構１３側の端部に設けられたパンチ２３及びダイ２４と、パンチ２３を移動させるパンチ移動機構２５とを備えている。本体部２２におけるＸ方向及びＹ方向の両方と直交する方向であるＺ方向の略中央部には、Ｙ方向に延びる第１切欠部２６が形成されている。Ｚ方向は、鉛直方向と一致している。

第１切欠部２６は、本体部２２のＹ方向におけるワーク移動機構１３側の端面から本体部２２におけるＹ方向の中央部よりもワーク移動機構１３側の端面とは反対側の端面寄りの位置まで真っ直ぐに延びている。したがって、第１切欠部２６は、Ｙ方向におけるワーク移動機構１３側の端面側及びＸ方向の両側が開口しており、ワークＷが挿入可能になっている。第１切欠部２６の下面は、水平な平面になっている。

パンチ２３は、Ｚ方向に延びており、本体部２２のＹ方向におけるワーク移動機構１３側の端面における第１切欠部２６の上側に、パンチ移動機構２５を介して取り付けられている。パンチ移動機構２５は、パンチ２３をＺ方向に往復移動可能に構成されている。ダイ２４は、本体部２２のＹ方向におけるワーク移動機構１３側の端部に、上面が第１切欠部２６の下面と略面一となるように設けられている。

ダイ２４は、パンチ２３とＺ方向で対向する位置に、パンチ２３が挿入可能なダイ孔２７を有している。そして、パンチ２３は、パンチ移動機構２５により、先端部（下端部）がダイ孔２７から離れる待機位置（図７に実線で示す位置）と、先端部（下端部）がダイ孔２７に挿入されるプレス位置（図７に二点鎖線で示す位置）との間で移動されるようになっている。

図１、図２及び図７に示すように、検出装置１５は、Ｙ方向に延びるとともにＸ方向を厚さ方向とする略矩形板状の基材２８と、基材２８のＹ方向におけるワーク移動機構１３側の端面に取付板２９を介して取り付けられた検出部３０とを備えている。基材２８は、プレス加工装置１４の本体部２２と略同様の形状をなしており、厚さが本体部２２の半分程度になっている。したがって、基材２８にはプレス加工装置１４の本体部２２の第１切欠部２６と対応する第２切欠部３１が形成され、Ｘ方向における第２切欠部３１の幅はＸ方向における第１切欠部２６の幅の半分程度になっている。

検出部３０は、第２切欠部３１よりも上側に配置され、プレス加工装置１４のパンチ２３及びパンチ移動機構２５に対してＸ方向で隣り合うように並んで配置されている。検出部３０は、例えば面光電センサによって構成される。面光電センサは、一般的な光電センサの検出範囲が点であることに対して、面（所定の面積）単位での検出を行うことが可能なセンサである。

検出部３０は、プレス加工装置１４のパンチ２３とダイ２４とでプレス加工されたワークＷの加工状態を、ワークＷが加工された位置にワークＷがある状態でワークＷに投光してワークＷで反射した反射光を受光することによって検出する。この場合、検出部３０は、ワークＷよりもパンチ２３側の位置に、ワークＷで反射した反射光の受光方向がパンチ２３の移動方向であるＺ方向と交差するように配置されている。すなわち、検出部３０は、ワークＷにおけるパンチ２３とダイ２４とでプレス加工される部分の斜め上方に配置されている。

基材２８のＹ方向におけるワーク移動機構１３側の端部におけるプレス加工装置１４側とは反対側の面には、中央部に開口部３２を有した矩形板状の支持部材３３が固定されている。支持部材３３は、厚さ方向がＸ方向となるように配置されている。支持部材３３の開口部３２には、検出部３０の一部が挿入されている。

図６及び図７に示すように、支持部材３３の下面には、ダイ２４上のワークＷに上方からエアを噴射可能な略矩形板状のエアブロー部３４がＺ方向に延びる軸線を中心に回動可能に支持されている。この場合、エアブロー部３４は、ダイ２４の上側に張り出す使用位置（図７に示す位置）と、ダイ２４の上側から退避する非使用位置（図６に示す位置）との間で回動可能になっている。

エアブロー部３４は、検出部３０よりも若干低い位置に、厚さ方向がＺ方向となるように配置されている。エアブロー部３４の下面には、使用位置でダイ２４上のワークＷに対して上側からエアを噴射するための複数のノズル（図示略）が形成されている。エアブロー部３４には、エアブロー部３４が使用位置に回動されたときにパンチ２３が挿入されることでエアブロー部３４とパンチ２３との接触を避けるための切欠凹部３５が形成されている。

エアブロー部３４には、エアブロー部３４が使用位置に回動されたときに検出部３０によるワークＷの加工状態の検出を妨げないようにするための貫通孔３６が形成されている。この場合、検出部３０からワークＷに当てる光及びワークＷからの反射光は、貫通孔３６を通るようになっている。

エアブロー部３４の上面には、エアブロー部３４が使用位置にあるときに支持部材３３に形成されたＺ方向に延びるインデックスプランジャ３７と係合する第１凹部３８と、エアブロー部３４が非使用位置にあるときに支持部材３３に形成されたＺ方向に延びるインデックスプランジャ３７と係合する第２凹部３９とが形成されている。

インデックスプランジャ３７が第１凹部３８または第２凹部３９と係合した状態ではエアブロー部３４がロックされた状態になるため、エアブロー部３４が回動できなくなる。インデックスプランジャ３７と、第１凹部３８または第２凹部３９との係合状態は、インデックスプランジャ３７を上方に引っ張り上げることで解除される。

図２及び図４に示すように、支持台１６の上壁４０には、プレス加工装置１４及び検出装置１５を固定するための複数のクランパ４１が設けられている。複数のクランパ４１は、Ｘ方向及びＹ方向に等間隔となるように並ぶように配置されている。本実施形態では、２０個のクランパ４１が、Ｘ方向に所定間隔で２個並ぶとともにＹ方向に等間隔で１０個並ぶように配置されている。

各クランパ４１は、支持台１６の上壁４０に貫通するように形成された孔４２に挿入されている。各クランパ４１は、上部にＹ方向から見てＴ字状をなす係止部４３を有し、下部に雌ねじ部４４を有している。各クランパ４１は、係止部４３が上壁４０上に突出しており、雌ねじ部４４に上壁４０の下面側からボルト４５が螺合している。

プレス加工装置１４の本体部２２の下面には、２列分のクランパ４１の係止部４３をＹ方向においてスライド挿入可能なＹ方向から見てＴ字状をなす２つの第１溝４６がＹ方向に延びるように全体にわたって形成されている。クランパ４１の係止部４３を本体部２２の第１溝４６にＹ方向にスライド挿入した状態では、クランパ４１の係止部４３と本体部２２の第１溝４６とがＺ方向で係合可能になっている。

したがって、クランパ４１の係止部４３を本体部２２の第１溝４６にＹ方向にスライド挿入した状態で当該クランパ４１の雌ねじ部４４に螺合したボルト４５を締めることで、プレス加工装置１４が支持台１６に支持された状態で固定されるようになっている。

一方、係止部４３が本体部２２の第１溝４６にスライド挿入されたクランパ４１の雌ねじ部４４に螺合したボルト４５を緩めた状態では、プレス加工装置１４が支持台１６に固定されないので、プレス加工装置１４を支持台１６から取り外すことが可能となる。したがって、プレス加工装置１４（本体部２２）は、支持台１６に対して着脱自在に構成されていると言える。

検出装置１５の基材２８の下面には、１列分のクランパ４１の係止部４３をＹ方向においてスライド挿入可能なＹ方向から見てＴ字状をなす１つの第２溝４７がＹ方向に延びるように全体にわたって形成されている。クランパ４１の係止部４３を基材２８の第２溝４７にＹ方向にスライド挿入した状態では、クランパ４１の係止部４３と基材２８の第２溝４７とがＺ方向で係合可能になっている。

したがって、クランパ４１の係止部４３を基材２８の第２溝４７にＹ方向にスライド挿入した状態で当該クランパ４１の雌ねじ部４４に螺合したボルト４５を締めることで、検出装置１５が支持台１６に支持された状態で固定されるようになっている。

一方、係止部４３が基材２８の第２溝４７にスライド挿入されたクランパ４１の雌ねじ部４４に螺合したボルト４５を緩めた状態では、検出装置１５が支持台１６に固定されないので、検出装置１５を支持台１６から取り外すことが可能となる。したがって、図２及び図３に示すように、検出装置１５（基材２８）は、支持台１６に対して着脱自在に構成されていると言える。

次に、プレス加工システム１１の電気的構成について説明する。
図５に示すように、プレス加工システム１１は、プレス加工システム１１を統括的に制御する制御部４８を備えている。制御部４８は、例えばマイクロコンピュータなどを含んで構成される。制御部４８の入力側インターフェースには、各種の操作を行うための操作部４９及び検出部３０がそれぞれ電気的に接続されている。一方、制御部４８の出力側インターフェースには、ワーク移動機構１３、パンチ移動機構２５、及び表示部５０がそれぞれ電気的に接続されている。制御部４８は、操作部４９の操作に基づいてワーク移動機構１３及びパンチ移動機構２５の駆動を制御する。

制御部４８は、検出部３０の検出結果に基づいてワークＷの加工状態を検査する検査部を構成している。すなわち、制御部４８は、例えばパンチ２３とダイ２４とでワークＷの孔あけ加工を行ったときに、検出部３０の検出結果に基づいてワークＷに孔が形成されたか否かを検査する。この場合、制御部４８には、予めワークＷに孔が正常にあけられたときの検出部３０の検出結果を合格基準結果として記憶されている。

そして、制御部４８は、合格基準結果と今回の検出部３０の検出結果とを比較し、それらの一致度が一定の値以上である場合に合格であると判定し、それらの一致度が一定の値未満である場合に不合格であると判定する。例えば、パンチ２３が折れてワークＷに孔が形成されなかった場合には、制御部４８によって不合格であると判定される。制御部４８による合否の判定結果は、表示部５０に表示される。表示部５０は、図２に示すように、例えば検出装置１５の基材２８の上面に設けられる。

なお、本実施形態では、検出装置１５と制御部４８とによって加工状態検査装置が構成されている。
次に、プレス加工システム１１によってワークＷにプレス加工の一種である孔あけ加工を行うときの作用について説明する。

図１及び図７に示すように、プレス加工システム１１によってワークＷに孔あけ加工を行う場合には、パンチ２３を待機位置で待機させるとともにエアブロー部３４を使用位置に移動させた状態で、ワーク移動機構１３のキャリッジ２０の一対の保持部２１によってワークＷの一端部を挟んで保持する。続いて、キャリッジ２０を移動させてプレス加工装置１４のダイ２４上にワークＷをさせる。

このとき、ワークＷの一部は、プレス加工装置１４の本体部２２の第１切欠部２６及び検出装置１５の基材２８の第２切欠部３１に挿入される。続いて、図７に示すように、パンチ２３を待機位置（図7に実線で示す位置）からプレス位置（図７に二点鎖線で示す位置）に移動させると、ワークＷに孔あけ加工がなされる。続いて、パンチ２３をプレス位置から待機位置に移動させる。

このとき、エアブロー部３４の下面の複数のノズル（図示略）からワークＷにおけるダイ２４の周囲と対応する部分にエアが瞬間的に噴射される。このため、ワークＷがパンチ２３に引っ掛かって浮き上がることが抑制される。さらにこのとき、検出部３０は、パンチ２３がプレス位置から待機位置に移動する間にワークＷにおけるダイ２４と対応する部分（孔あけ加工がなされた部分）の孔あけ加工状態を検出する。

そして、この検出部３０の検出結果に基づいて、制御部４８は、ワークＷに孔があけられたか否か、すなわち合格か不合格かを判定し、判定結果を表示部５０に表示させる。制御部４８は、上記判定結果が合格である場合、すなわちワークＷに孔があけられたと判定した場合、次のワークＷの孔あけ加工が行われるようにプレス加工システム１１を制御する。一方、制御部４８は、上記判定結果が不合格である場合、すなわちワークＷに孔があけられていないと判定した場合、プレス加工システム１１を停止させる。

なお、加工状態検査装置によるワークＷの孔あけ加工状態の検査はパンチ２３がプレス位置から待機位置に移動する時間内に行われるため、当該検査による時間のロスはない。
以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。

（１）加工状態検査装置は、プレス加工装置によって孔あけ加工されたワークＷの孔あけ加工状態をワークＷが孔あけ加工された位置にワークＷがある状態でワークＷに反射した反射光を受光することによって検出する検出部３０と、検出部３０の検出結果に基づいてワークＷの孔あけ加工状態を検査する制御部４８とを備える。検出部３０は、ワークＷよりもパンチ２３側の位置に反射光の受光方向がパンチ２３の移動方向と交差するように配置されている。この構成によれば、プレス加工装置１４によってワークＷが孔あけ加工された位置からワークＷを移動させなくてもパンチ２３がワークＷから退避した状態では、パンチ２３が検出部３０によるワークＷに反射した反射光の受光を妨げない。すなわち、パンチ２３がワークＷから退避した状態では、パンチ２３が検出部３０によるワークＷの孔あけ加工状態の検出を妨げない。このため、プレス加工装置１４は、検出部３０による前のワークＷの孔あけ加工状態の検出を待つことなく、直ぐに次のワークＷの孔あけ加工を行うことができる。したがって、プレス加工装置１４によるワークＷの孔あけ加工効率を低下させることなくワークＷの孔あけ加工状態を検査することができる。

（２）加工状態検査装置において、検出部３０は、プレス加工装置１４に対して隣り合うように並んで配置される。この構成によれば、検出部３０がワークＷに近い位置でワークＷの孔あけ加工状態を検出するため、検出部３０によるワークＷの孔あけ加工状態の検出精度を高めることができる。

（３）加工状態検査装置において、検出部３０は基材２８に設けられ、基材２８はプレス加工装置１４が支持される支持台１６に対して着脱自在に構成されている。この構成によれば、支持台１６に複数のプレス加工装置１４を支持させる場合に、支持台１６における検査したいプレス加工装置１４のワークＷの加工状態を検出部３０が検出できる位置に基材２８を取り付けることができるので、複数のプレス加工装置１４によるワークＷの孔あけ加工状態の検査を選択的に行うことができる。加えて、検出部３０と基材２８とを１つのユニットとして取り扱うことができるので、これらの持ち運びや支持台１６に対する着脱作業を容易に行うことができる。

（変更例）
上記実施形態は、以下のように変更して実施することができる。また、上記実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・検出部３０は、必ずしも基材２８に設ける必要はない。すなわち、検出部３０は、プレス加工装置１４によってワークＷが加工された位置にワークＷがある状態でワークＷに反射した反射光を受光することができる位置に配置できるのであれば、例えば天井、壁、及び床などから延びるアーム部材などに設けるようにしてもよい。

・検出部３０は、プレス加工装置１４によってワークＷが加工された位置にワークＷがある状態でワークＷに反射した反射光を受光することができるのであれば、必ずしもプレス加工装置１４に対して隣り合うように並んで配置される必要はない。

・基材２８は、プレス加工装置１４が支持される支持台１６に対して必ずしも着脱自在に構成される必要はない。
・検出部３０は、デジタルカメラによって構成してもよい。この場合、デジタルカメラの撮像素子（センサ）は、ＣＣＤ（charge coupled device）であってもよいし、ＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）であってもよい。

・検査部は、制御部４８によって構成せずに、基材２８に設けてもよい。
・プレス加工装置１４は、孔あけ加工でなく、ワークＷに対して凹凸を形成するプレス加工を行うようにしてもよい。このようにしても、上記実施形態のワークＷの孔あけ加工状態の検査と同様に、ワークＷの凹凸を形成するプレス加工状態の検査を加工状態検査装置によって検査することができる。

１４…プレス加工装置
１５…加工状態検査装置を構成する検出装置
１６…支持台
２３…パンチ
２４…ダイ
２８…基材
３０…検出部
４８…加工状態検査装置及び検査部を構成する制御部
Ｗ…ワーク

Claims (4)

1. ワークをパンチとダイとでプレスするプレス加工装置によって加工された前記ワークの加工状態を、前記ワークが加工された位置に前記ワークがある状態で前記ワークに反射した反射光を受光することによって検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果に基づいて前記ワークの加工状態を検査する検査部と、
   を備え、
   前記検出部は、前記ワークよりも前記パンチ側の位置に前記反射光の受光方向が前記パンチの移動方向と交差するように配置され、
   前記検出部は、前記プレス加工装置に対して隣り合うように並んで配置され、
   前記検出部と前記ワークとの間には、前記パンチ側から前記ワークにエアを噴射可能なエアブロー部が配置され、
   前記エアブロー部には、前記検出部による前記ワークの加工状態の検出を妨げないようにするための貫通孔が形成されていることを特徴とする加工状態検査装置。
2. 前記エアブロー部は、前記ダイの上側に張り出す使用位置と、前記ダイの上側から退避する非使用位置との間で回動可能に構成され、
   前記エアブロー部には、前記エアブロー部が前記使用位置にあるときに、前記検出部による前記ワークの加工状態の検出を妨げないようにするための前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工状態検査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の加工状態検査装置と、前記プレス加工装置と、前記加工状態検査装置及び前記プレス加工装置を水平方向に並んだ状態で支持する支持台とを備えたプレス加工システムであって、
   前記支持台には、前記加工状態検査装置及び前記プレス加工装置を着脱自在に固定するための複数のクランパが、前記加工状態検査装置及び前記プレス加工装置の並ぶ方向に並んで設けられていることを特徴とするプレス加工システム。
4. 複数の前記クランパは、等間隔となるように並んで配置されていることを特徴とする請求項３に記載のプレス加工システム。