WO2020066556A1

WO2020066556A1 - 板厚検出装置

Info

Publication number: WO2020066556A1
Application number: PCT/JP2019/035245
Authority: WO
Inventors: 小俣　均; 英俊金; 信広鈴木
Original assignee: 株式会社アマダホールディングス
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2020-04-02
Also published as: JP6620203B1; JP2020051787A

Abstract

第１ローラ（２７Ａ）を回転自在に備えた第１アーム部材（２９Ａ）と、第２ローラ（２７Ｂ）を回転自在に備えた第２アーム部材（２９Ｂ）とを回転自在に連結して構成されたワーク挟持機構２５と、第１アーム部材（２９Ａ）と第２アーム部材（２９Ｂ）との角度を検出する板厚検出部と、ガイドフレーム（７）に備えた案内部（１３）に沿ってワーク（Ｗ）に対して接近する方向へ移動自在なスライド部材（１５）と、第２アーム部材（２９Ｂ）を往復移動するためのアクチュエータ（４１）と、第２アーム部材（２９Ｂ）の往復移動時に、ワーク（Ｗ）に対してワーク挟持機構（２５）を揺動すべくガイドフレーム（７）に備えられたスロット（５３）と、を備えている。

Description

板厚検出装置

　本開示は、各種の板材加工機に対して供給される板状のワークの板厚を検出する板厚検出装置に関する。さらに詳細には、ワーク挟持機構に備えた上下のローラでもってワークを挟持し、ワークの挟持位置を変更しつつワークを相対的に上下に揺動する際、下ローラをワークの下面に常に接触した状態に保持することのできる板厚検出装置に関する。

　板材加工機の一例としてのプレスブレーキにおいては、上型としてのパンチと下型としてのダイによってワークの折曲げ加工を行う。パンチとダイとの係合位置を調節してワークの折曲げ加工を正確に行うには、ワークの実際の板厚を検知する必要がある。また、例えばタレットパンチプレス、シャーリングマシン又はレーザ加工機等の板材加工機においても、ワークの板厚に対応して加工条件を設定する場合には、実際のワークの板厚を予め検知することが望ましいものである。なお、本開示に関係すると思われる先行文献としては、例えば特許文献１，２，３等がある。

特開２０１５－２３２４９８号公報特開昭６２－２４９００７号公報特公平７－１０４１５２号公報

　特許文献１には、ワーク支持装置におけるワーク支持台上のワークの板厚を検出する技術が記載されている。ワークの板厚を検出する際には、検出ヘッドに備えた開口部が下向き状態、上向き状態に揺動されつつワークが開口部内に相対的に挿入される。そして、開口部の上側に備えた接触子と下側に備えた基準面とによってワークを挟持することにより、ワークの板厚が検出される。

　上記構成によれば、下側の基準面はＸ，Ｙ方向の広がりがあるので、検出ヘッドの揺動時に、ワーク下面が基準面に全面的に面接触するとは限らないものである。よって、さらなる改良が望まれるものである。

　特許文献２には、板厚検出装置に備えた上側の接触子と下側の支持子との間にワークを挟み込んだ状態において、ワークを上下に揺動して板厚を検出することが記載されている。この構成においては、接触子と支持子に対してワークを揺動する際、微小な擦り傷を生じ易い、という問題がある。

　１又はそれ以上の実施形態の第１の態様によれば、板状のワークの板厚検出装置であって、ワークを支持するワーク支持部に近接して備えられたガイドフレームと、ワークの表面に接触自在な第１ローラを先端側に回転自在に備えた第１アーム部材と、ワーク裏面に接触自在な第２ローラを先端側に回転自在に備えた第２アーム部材とを枢着して、第１ローラ及び第２ローラを近接する方向へ付勢して備えたワーク挟持機構と、前記第１及び第２ローラとの間にワークを挟持した際の、第１アーム部材と第２アーム部材との間の角度を検出して板厚を検出する板厚検出部と、前記ガイドフレームに備えた案内部に沿ってワークに対して接近離反する方向へ移動自在なスライド部材と、前記第２ローラの部分において前記スライド部材に揺動自在に支持された前記第２アーム部材を往復移動するためのアクチュエータと、前記第２アーム部材の往復移動時に前記第２アーム部材を案内して、ワークに対して前記ワーク挟持機構を相対的に揺動すべく前記ガイドフレームに備えられた揺動案内部と、を備えている板厚検出装置が提供される。

　１又はそれ以上の実施形態においては、ワークの表面、裏面に接触してワークを挟持するのは、回転自在なローラである。したがって、ワークとローラとの接触は線接触となるものである。そして、ローラはワークに対して転がり接触であるから、ワークとローラとの間において擦り傷を生じるようなことがないものである。

図１は、本実施形態に係る板厚検出装置をバックゲージに備えた場合の構成を示す斜視説明図である。図２は、板厚検出装置の構成を示す側断面説明図である。図３Ａは、ワークの板厚を検出する動作説明図である。図３Ｂは、ワークの板厚を検出する動作説明図である。図３Ｃは、ワークの板厚を検出する動作説明図である。図４は、ワークの板厚を検出するローラの構成を示す斜視説明図である。図５は、板厚検出装置を、バックゲージと一体的なサイドゲージに備えた構成を示す斜視説明図である。

　以下、図面を用いて本実施形態について説明するに、実施形態に係る板厚検出装置を、板材加工機の一例としてのプレスブレーキ（全体的構成は図示省略）に適用した場合について説明する。

　図１を参照するに、本実施形態に係る板厚検出装置１は、プレスブレーキにおけるバックゲージ３に備えられている。バックゲージ３は周知の構成であるから、概略的に説明する。バックゲージ３は、プレスブレーキにおける上下の金型によってワークＷの折曲げ加工を行う折曲げ加工位置に沿って左右方向（Ｘ軸方向）へ位置調節自在に構成されている。また、バックゲージ３は、ワークＷの前後方向の位置決めを行うために、前後方向（Ｙ軸方向）に移動自在、かつ位置決め自在に構成されている。

　バックゲージ３には、ワークＷの後端縁が当接されることで、ワークＷを位置決めする当接面３Ａが備えられている。また、バックゲージ３には、当接面３ＡにワークＷを当接する際に、ワークＷを水平に支持するワーク支持部５が備えられている。このワーク支持部５は、当接面３Ａから前方へ突出して備えられている。ところで、バックゲージ３が下金型（ダイ）に近接すると、ワーク支持部５はダイに当接することになる。

　そこで、ワーク支持部５がダイに当接することを回避する構成が採用されている。すなわち、ワーク支持部５は、ヒンジピン（図示省略）を介して、バックゲージ３に、例えば上下に回動自在に備えられている。そして、上下に回動した際には、当接面３Ａより後退した状態になる構成である。したがって、バックゲージ３がダイに近接した場合であっても、ワーク支持部５がダイと干渉するようなことはないものである。なお、ワーク支持部５の回動は、例えばミニシリンダ等のごとき小型のアクチュエータ（図示省略）によって行われるものである。ところで、ワーク支持部５の回動は、上下に限ることなく水平に回動する構成でも、また、ワーク支持部５は前後動する構成でもよいものである。

　板厚検出装置１は、ワーク支持部５に載置されたワークＷに接近するように移動しつつワークＷの板厚を検出する。本実施形態においては、板厚検出装置１は、次のように構成してある。すなわち、図１に示すように、バックゲージ３のＸ軸方向の側部には、板厚検出装置１におけるガイドフレーム７が備えられている。上記ガイドフレーム７は、Ｙ軸方向に長いベースプレート９と、ベースプレート９の左右両側に左右の側壁１１Ｌ，１１Ｒとを一体的に備えた構成であって、Ｕ形状に構成してある。

　ベースプレート９上には、前後方向の直線状の案内部１３が備えられている。そして、この案内部１３には、スライド部材１５が移動自在に設けられている。したがって、スライド部材１５は、ワーク支持部５に支持されたワークＷに対して接近する方向及び離反する方向へ移動自在な構成である。スライド部材１５上には、複数のガイドブッシュ１７が垂直に立設してある。そして、このガイドブッシュ１７にはアーム支持部材１９が上下動自在に設けられている。

　アーム支持部材１９は、底部２１Ａと左右の側壁部２１Ｂとを備え、Ｕ字形状に形成してある。そして、アーム支持部材１９の底部２１Ａとスライド部材１５との間には、アーム支持部材１９を上方向に付勢支持するコイルスプリング等のごとき弾性部材２３が設けられている。したがって、アーム支持部材１９は上下動自在（揺動自在）であり、かつ常に上方向に付勢された構成である。このアーム支持部材１９により、後述する第２アーム部材２９Ｂが揺動自在に支持される。

　ガイドフレーム７における左右の側壁１１Ｌ，１１Ｒの間には、ワークＷの板厚を検出するために、ワークＷを上下方向から挟み込み自在なワーク挟持機構２５が備えられている。ワーク挟持機構２５は、ワークＷの表面（上面）に接触自在な第１ローラ２７Ａを先端側に回転自在に備えた第１アーム部材２９Ａと、ワークＷの下面（裏面）に接触自在な第２ローラ２７Ｂを先端側に回転自在に備えた第２アーム部材２９Ｂとを備えている。

　第１アーム部材２９Ａと第２アーム部材２９Ｂの中間部は、ヒンジピン３１を介して、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂが接近及び離反するように回転自在に連結されている。そして、第１及び第２アーム部材２９Ａ，２９Ｂの基端側には、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂが接近してワークＷを挟み込むように、第１アーム部材２９Ａと第２アーム部材２９Ｂとを付勢するコイルスプリングなどのごとき弾性部材３３が設けられている。したがって、常態においては、弾性部材３３の付勢力によって、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂは接触した状態にある。

　上記構成において、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの間へワークＷを相対的に挿入（搬入）し、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７ＢによってワークＷを挟み込むと、第１及び第２アーム２９Ａ，２９Ｂ間の角度が変化する。したがって、第１及び第２アーム２９Ａ，２９Ｂの間の角度を検出することによって、ワークＷの板厚を検出できるものである。

　そこで、第１アーム部材２９Ａの基端面３５は、ヒンジピン３１を中心とする円弧面に形成してある。そして、この円弧状の基端面３５には、例えば反射面と非反射面とを微小ピッチ（例えば１０μｍ）で備えた反射スケール（図示省略）が備えられている。そして、第２アーム部材２９Ｂの基端部に一体的に備えた測定本体３７には、反射スケールの検出を光学的に行う検出ヘッド３９が備えられている。

　すなわち、検出ヘッド３９等は回転角検出手段を構成するものである。換言すれば、検出ヘッド３９等は、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの間へワークＷを挟み込んだ際に、第１及び第２アーム部材２９Ａ，２９Ｂの間の角度変化を検出する。すなわち、検出ヘッド３９等は、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂによって挟まれたワークＷの板厚を検出する板厚検出手段を構成するものである。

　なお、第１及び第２アーム部材２９Ａ，２９Ｂの相対的な回転角を検出する構成としては、上記構成に限られない。回転角検出手段（板厚検出手段）は、例えばロータリーエンコーダやポテンショメータを使用した構成とすることも可能である。すなわち、回転角検出手段（板厚検出手段）は、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの間にワークＷを挟み込んだ際の、第１及び第２アーム部材２９Ａ，２９Ｂの相対的な回転角を検出することができる構成であればよい。

　ところで、第２アーム部材２９Ｂの先端側に回転自在に支持された第２ローラ２７Ｂの軸の両端側は、アーム支持部材１９における左右の側壁部２１Ｂの最上部付近に支持されている。したがって、ワーク挟持機構２５は、アーム支持部材１９、スライド部材１５と一体的にＹ軸方向に移動するものである。

　ワーク挟持機構２５をＹ軸方向に往復動するために、ガイドフレーム７には、アクチュエータ４１が備えられている。このアクチュエータ４１は、例えば流体圧シリンダ等のごときものであって、水平な枢軸４３を介して、ガイドフレーム７に揺動自在に支持されている。そして、このアクチュエータ４１に出入自在に備えたピストンロッドのごとき作動杆４５の先端部は、枢軸４７を介して測定本体３７に回転自在に連結されている。

　ところで、ワーク挟持機構２５がガイドフレーム７内に引き込まれた状態においては、図２に示すように、第１及び第２アーム部材２９Ａ，２９Ｂは、Ｙ軸方向の前側、すなわちワークＷに対向した側が高くなるように傾斜した状態にある。したがって、第１及び第２アーム部材２９Ａ，２９Ｂの先端側に備えたそれぞれの傾斜面４９間の開口部５１は、斜め上方向に指向した状態にある。

　そして、板厚検出装置１は、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの間にワークＷを挟み込み、ワーク挟持機構２５を前方向（図２において右方向）へ移動する際に、ワーク挟持機構２５を上下に揺動するように構成してある。すなわち、ガイドフレーム７における左右の側壁１１Ｌ，１１Ｒには、枢軸４７を案内する逆Ｌ形状のスロット５３（図１参照）が形成してある。上記スロット５３は、ワーク挟持機構２５がＹ軸方向（図１，２において右方向）へ前進移動する際に、枢軸４７を水平状態から斜め上方向に案内する水平部５３Ａと傾斜部５３Ｂとを備えた構成である。換言すれば、スロット５３は、ワーク挟持機構２５（第２アーム部材２９Ｂ）の往復移動時にワーク挟持機構２５を案内して、ワークＷに対してワーク挟持機構２５を相対的に揺動すべくガイドフレーム７に備えられた揺動案内部に相当する。

　以上のごとき構成において、初期状態においては、図２に示すごとく、ワークＷがワーク支持部５に水平に支持され、バックゲージ３の当接面３Ａに当接してある。そして、ワーク挟持機構２５はガイドフレーム７内において、前側（図２において右側）が高くなるように傾斜した状態にある。この際、枢軸４７は、図１に示すように、スロット５３における水平部５３Ａの端部側に位置した状態にある。

　このような初期状態において、アクチュエータ４１を作動して作動杆４５を突出作動すると、ワーク挟持機構２５は、図３Ａから図３Ｃにおいて右方向へ押進（前進）される。そして、ワーク挟持機構２５に備えた枢軸４７はスロット５３の水平部５３Ａに案内移動される。この際、アクチュエータ４１は、枢軸４３を中心として、ガイドフレーム７に対して上下に揺動することになる。そして、ワーク挟持機構２５の開口部５１内にワークＷの端縁が相対的に進入する。すなわち、ワークＷの端縁が、先ず第２ローラ２７Ｂに乗り上げ、次に第１ローラ２７Ａを相対的に押し上げて、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの間隔を拡げることになる（図３Ａ参照）。

　この際、第１ローラ２７Ａを備えた第１アーム部材２９Ａは、ヒンジピン３１を中心として、第２アーム部材２９Ｂに対して弾性部材３３の付勢力に抗するように回転される。上記第１アーム部材２９Ａの回転角は、検出ヘッド３９を備えた回転角検出手段によって検出される。ところで、既に理解されるように、初期状態においては、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの軸心を結ぶ直線は、ワークＷの板厚方向に対して傾斜した状態にある（図３Ａ参照）。したがって、初期におけるワークＷの板厚は、実際の板厚よりも大きな板厚として検出される。

　前述のごとく、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７ＢによってワークＷを挟持する際に、ワークＷを第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの間へ相対的に押進すると、先ず、第２ローラ２７Ｂの上部付近にワークＷの端縁の下側が当接する。ワークＷの端縁下側が第２ローラ２７Ｂに当接すると、アーム支持部材１９は弾性部材２３に抗して下降されることになる。換言すれば、ワークＷの設置高さの誤差が吸収される。また、ワークＷが第２ローラ２７Ｂに当接した際の衝撃は、弾性部材２３によって吸収されるものである。したがって、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７ＢによるワークＷの挟み込みを円滑に行うことができる。

　その後、アクチュエータ４１によるワーク挟持機構２５の押進（前進）がさらに進行すると、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの挟み込み位置が次第に変化する。この際、ワーク挟持機構２５の測定本体３７における枢軸４７は、スロット５３における水平部５３Ａから傾斜部５３Ｂに移行することになる。したがって、第１及び第２アーム部材２９Ａ，２９Ｂの間の開口部５１は、斜め上方向の指向状態から水平方向への指向状態に変化する（図３Ｂ参照）。よって、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの軸心を結ぶ直線は、ワークＷの板厚方向に平行な状態になる。換言すれば、上記直線は、ワークＷの表面に対して垂直な状態になる。

　そして、アクチュエータ４１による押進がさらに進行すると、第２アーム部材２９Ｂは第２ローラ２７Ｂを中心として回動し、第２アーム部材２９Ｂの基端部側が高くなるように傾斜する。したがって、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの軸心を結ぶ直線の傾斜は、初期状態における上記直線の傾斜方向と逆方向になる（図３Ｃ参照）。

　以上のごとき説明から理解されるように、本実施形態によれば、ワークＷの表面（上面）に接触自在な第１接触子としての第１ローラ２７Ａと、ワークＷの裏面（下面）に接触自在な第２接触子としての第２ローラ２７Ｂとの間にワークＷを相対的に搬入し、ワークＷの板厚を検出する際には、ワーク挟持機構２５は相対的に上下に揺動する。

　したがって、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの軸線を結ぶ直線は、ワークＷの相対的な搬入方向に対して進行方向に傾斜した後に、ワークＷの表面に対して垂直な状態になる。その後に、直線の傾斜は逆方向になる（図３Ａから図３Ｃ参照）。

　よって、ワーク挟持機構２５をワークＷに対して相対的に揺動しつつ、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの間にワークＷを搬入、搬出するとき、予め設定したサンプリング時間毎に、板厚検出手段によってワークＷの板厚を検出する。そして、最小の検出値を求めることにより、ワークＷの板厚を検出することができる。この際、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂの間にワークＷを挟み込むときの、搬入方向、搬出方向の両方においての最小検出値をワークＷの板厚に設定するものである。よって、ワークＷの板厚をより正確に検出することができるものである。

　上述のごとく、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７ＢによってワークＷを挟み込んでワークＷの板厚を検出する際には、第２ローラ２７Ｂは弾性部材２３の付勢力によって、ワークＷの下面に常に接触した状態にある。したがって、ワークＷの板厚を正確に検出することができるものである。

　ところで、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７ＢでもってワークＷを挟み込むに当たり、第１及び第２ローラ２７Ａ、２７ＢがワークＷを挟み込む部分は、図４に示すように、薄いフランジ２７Ｆに形成することが望ましい。この場合、第１及び第２ローラ２７Ａ，２７ＢがワークＷと接触する部分は、フランジ２７Ｆの厚さに対応した短な線接触となる。上記構成とすることにより、Ｙ軸方向を揺動軸の中心としてのワークＷの揺動が生じたとき、ワークＷに対するフランジ２７Ｆの接触長が小さいので、この揺動の影響による検出誤差を抑制することができる。

　なお、本開示は、前述したごとき実施形態に限ることなく、適宜の変更を行うことにより、その他の形態でもって実施可能である。

　すなわち、実施形態においては、バックゲージ３に板厚検出装置１を備えて、ワークＷの後端部側の板厚を検出する場合について説明した。しかし、板厚検出装置１は、バックゲージ３に限ることなく、その他の適宜の位置に備えることも可能である。例えば、ワークＷの左右方向の位置決めを行うために、バックゲージ３とは別個に備えたサイドゲージに板厚検出装置１を備えて、ワークＷの左右方向の側端縁部の板厚を検出することも可能である。この場合、ワークＷに折曲げ加工を行う折曲げ線の位置又は折曲げ線に近接した位置の板厚を検出することができるものである。

　また、図５に示すように、バックゲージ３における、Ｘ軸方向の側面に、サイドゲージ３ＢをＹ軸方向の前側へ突出して備える。そして、このサイドゲージ３Ｂに板厚検出装置１を備えた構成とすることも可能である。この場合、板厚検出装置１におけるワーク挟持機構２５はＸ軸方向に移動するものである。したがって、ワークＷのＸ軸方向の端縁付近を第１及び第２ローラ２７Ａ，２７Ｂによって挟み込むこととなるものである。なお、この構成においても、ワークＷの折曲げ線の位置又は折曲げ線に近接した位置の板厚を検出可能である。

　さらに、ワークＷを板材加工機における加工位置へ搬送する途中に備えて、ワークＷの板厚を検出する構成とすることも可能である。この場合、ワークＷが２枚取りされたことや、加工位置へ搬送するワークの板厚誤差を検出することも可能である。すなわち、各種の板材加工機における所望の位置に備えて板材を検出する構成とすることができるものである。

　本願の開示は、２０１８年９月２５日に出願された特願２０１８－１７８８８２号に記載の主題と関連しており、それらの全ての開示内容は引用によりここに援用される。

Claims

　板状のワークの板厚検出装置であって、
　ワークを支持するワーク支持部に近接して備えられたガイドフレームと、
　ワークの表面に接触自在な第１ローラを先端側に回転自在に備えた第１アーム部材と、ワーク裏面に接触自在な第２ローラを先端側に回転自在に備えた第２アーム部材とを回転自在に連結して、第１ローラ及び第２ローラが近接する方向へ付勢して構成されたワーク挟持機構と、
　前記第１及び第２ローラとの間にワークを挟持した際の、第１アーム部材と第２アーム部材との間の角度を検出して板厚を検出する板厚検出部と、
　前記ガイドフレームに備えた案内部に沿ってワークに対して接近する方向及び離反する方向へ移動自在なスライド部材と、
　前記第２ローラの部分において前記スライド部材に揺動自在に支持された前記第２アーム部材を往復移動するためのアクチュエータと、
　前記第２アーム部材の往復移動時に前記第２アーム部材を案内して、ワークに対して前記ワーク挟持機構を相対的に揺動すべく前記ガイドフレームに備えられた揺動案内部と、
　を備えていることを特徴とする板厚検出装置。
　請求項１に記載の板厚検出装置において、前記スライド部材は、スライダと、弾性部材を介してスライダに上下動可能に備えられたアーム支持部材から構成してあり、前記第２アーム部材は前記アーム支持部材に揺動自在に支持されていることを特徴とする板厚検出装置。
　請求項１又は２に記載の板厚検出装置において、前記第１及び第２ローラがワークに接触する部分はフランジに形成してあることを特徴とする板厚検出装置。