JP2624557B2

JP2624557B2 - 折曲機の角度計測装置

Info

Publication number: JP2624557B2
Application number: JP2062793A
Authority: JP
Inventors: 貴行青木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1990-03-15
Filing date: 1990-03-15
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPH03268818A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、曲げ加工中のワークの現在曲げ角を計測す
るのに適した折曲機の角度計測装置に関する。

（従来の技術）従来、例えば曲げ加工されたワークの曲げ角を測定す
る場合、ワークに所定の角度をもつスコヤーやプロトラ
クタなど角度測定用の治具を当て検査するのが一般的で
ある。

しかし、これらの方法では、測定者の個人誤差が生じ
ると共に測定に多くの時間がかかるといった問題があっ
た。また、工場の自動化の流れの中で、検査工程の自動
化が不可能であった。さらに、折曲機では、上金型（パ
ンチ）及び下金型（ダイ）の相対的な接近・離反動作に
より曲げ加工をしているが、曲げ加工中に角度計測し、
自動的な曲げ加工、すなわち金型の移動位置を最終曲げ
角が目標曲げ角となるように自動的に定めることができ
なかった。

そこで、従来、例えば特公昭63−2687号公報（プレス
ブレーキの板曲げ角度検出装置）では、曲げ加工中のワ
ーク端面を視覚センサで撮像することにより、ワークの
最小曲げ角を検出し、前述の自動的な曲げ加工を行うこ
とを試みている。

しかし、上記特公昭63−2687号をはじめとして、従来
よりのワークの曲げ角を視覚センサで検出する方式で
は、ワーク端面を撮像し、ワーク端面での曲げ角を検出
するような方式であったため、曲げ角を正確に検出でき
ず、この検出値を利用して自動的な曲げ加工を行っても
高精度の曲げ加工を行うことができず、実用化できない
という問題点があった。

すなわち、曲げ加工される板状のワークにあっては、
その端面が素材の段階で歪んでいたり、バリが出ていた
り、断面がテーパ面になっているのが普通であり、ワー
ク端面形状から正規の曲げ角を検出するのは困難であ
る。

特に、反射式の撮像方式でワーク端面を撮像する場
合、素材のワーク端面がテーパ面となっている場合に
は、その反射光にムラが有り、この反射光により得られ
た像は実際形状と異なるものとなる。さりとて、透過方
式の撮像装置を構成する場合は、そのための投光器を設
けなければならず、それがため装置を大型化せざるを得
ない。

また、ワーク端面での角度検出では、視覚センサの所
定位置がワーク端面方向に限定されるので、折曲機のフ
レーム構成が限定されるという問題点もある。

加えて、ワーク端面での角度検出では、いわゆる中垂
れ現象により、第15図に示すように、ワークは折曲機前
方側から見て弓状に歪曲するので、検出された曲げ角は
ワーク曲げ角の代表値となっていないという問題点があ
った。

（発明が解決しようとする課題）そこで、本発明者等は、近時、折曲機の横方向から見
てＶ字形状に曲げ加工されるワークの被計測面としての
２平面の交差角を計測する角度計測方法として、前記２
平面にスリット光ないし線状ビームの走査による一つの
面状光を照射し、前記２平面にそれぞれ現われる線状の
光線パターンを前記２平面及び前記面状光の照射面と一
定関係にある撮像方向から一つの平面座標上に撮像し、
撮像された前記平面座標上での光線パターンの基準線に
対し為す角から前記２平面の交差角を計測する角度計測
方法を提案した。

この提案によれば、被計測面としての２平面に一つの
面状光を照射しこの面状光により各被計測面に現われる
光線パターンを一つの撮像装置で撮像することにより、
面状光の照射方向ないし姿勢、及び撮像方向の関係か
ら、２平面の交差角、すなわちワークの曲げ角を計測す
ることができる。

しかしながら、上記の如く提案される角度計測方法に
あっても、折曲機ではパンチ及びダイから成る金型間に
ワークを介在させ、両金型の接近・離反動作により前記
ワークを曲げ加工するものであるため、撮像したい位置
に金型が存在し、折曲機に実装するのが難しいという難
点があった。

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、
かつ上記提案を改善し、折曲機に実装でき、曲げ加工中
のワークの端面より内側部分の曲げ角度を高精度に計測
することができる折曲機の角度計測装置を提供すること
を目的とする。

［発明の構成］（課題を解決するための手段）本発明は前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたも
ので、請求項１に記載の発明は、パンチ及びダイによっ
て板状のワークの折曲げ加工を行う折曲機の角度計測装
置において、前記ワークの左右方向の曲げ線方向をＸ軸
方向とし、上記曲げ線に対し直交する前後方向をＹ軸方
向とし、かつ上記Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対し直交す
る垂直方向をＺ軸方向としたとき、前記ワークの曲げ線
の前後の面に対して、前記Ｘ軸方向に対して適宜に傾斜
した方向から面状光を照射する照射器を前記パンチ又は
ダイに設けると共に、前記ワークの前後の面に照射され
た前記面状光の光線パターンを撮像する視覚センサを、
前記照射器に近接して前記パンチ又はダイに設け、前記
視覚センサによって撮像された前後の面の光線パターン
に基いて、前記Ｚ軸方向に対して前記前後の面のなす角
度を演算する画像処理装置を設けてなるものである。

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、画像処理装置は、角度見本の映像信号を処理し、
計測角を補正する補正手段を備えるものである。

（実施例）以下、本発明の実施例を説明する。

まず、本発明を実施する折曲機の概要について示す
と、第２図に正面図で示すように、折曲機（ベンダー）
１は、側面側から見てＣ形となる側面フレーム２を有
し、この側面フレーム２を下方側及び上方側で結合する
下部フレーム３及び上部フレーム４を備えて成る。

前記下部フレーム３の上部には、ダイホルダ５を介し
て左右方向に延伸されるダイ６が固定配置されている。

また、前記上部フレーム４に沿っては上下に昇降自在
のラム７が設けられ、このラム直下に前記ダイ５と対向
するパンチ８が接続されている。

前記ラム７の上端はその上部両端に球状軸受を介して
シリンダ装置SyL,SyRが設けられ、両シリンダ装置SyL,S
yRの同時動作により、前記パンチ８を前記ダイ６に対し
て接近・離反させるようになっている。

前記パンチ８の動作、すなわち前記シリンダSyL,SyR
の動作状態は、前記側面フレーム２の内側に設けられた
リニアスケールを前記ラム７の側部に設けたロータリエ
ンコーダで検出し、ラム７位置を管理することにより行
われている。前記ラム７の動作軸はデプス（Ｄ）軸と称
され、図示しない電気油圧サーボ回路により、前記ラム
７を位置制御するようになっている。

位置制御方式の一例を示すと、予め作成された速度パ
ターンを用い、パンチ８の先端がダイ６の上に置かれた
ワークに接近するまではパンチ８を高速で下降させ、そ
の後ワークが曲げ目標角に近くなるまでは低速動作と
し、その後微速動作に切り換え、ワークのスプリングバ
ックを考慮して定められた最終曲げ位置で一時停止し、
その後上昇するような方式である。

上部フレーム４の左方には、水平面内で回転自在のア
ーム９が設けられ、その先端下方には操作盤としてのペ
ンダント10が吊下げられている。

ペンダント10の操作面には、表示器と各種の操作スイ
ッチが設けられている。また、図示しないが例えば図左
方にはNC装置を内蔵したNC操作盤が設けられる。

一方、本例の折曲機１では、前記パンチ８の中心に角
度計測のための撮像装置11が設けられ、地上に置かれた
画像処理装置12と電源線13及び信号線14を介して接続さ
れている。

画像処理装置12の盤面には角度表示器15と適宜の操作
キーが配置されている。この画像処理装置12は前記NC操
作盤内のNC装置と接続されている。

前記撮像装置11の詳細を第１図に示した。（ａ）図は
正面断面図、（ｂ）図は（ａ）図の中央右側面断面図で
ある。

図示のように、撮像装置11は、パンチ８内に設けた孔
部15に曲げ加工されるワークの上面に向けて面状光とし
てのスリット光SLを照射する照射器としてのレーザダイ
オード16と、これら面状光によりワーク上面上で曲げ線
前後に現われる線状の光線パターンを撮像するレンズ17
及びCCDエリアセンサ18を備えた視覚センサ19を備えて
成る。孔部15のワークと対向する面には防塵用の保護フ
ィルタ20が設けられている。

第３図に前記撮像装置11の光学的配置のモデルを示
す。

図において、まず視覚センサ19はパンチ８に沿う垂直
軸上に配置され、その直下のワークＷ上に現われる光線
パターンを撮像するものとする。

垂直軸をＺ、曲げ線方向をＸ、折曲機１の前後方向を
Ｙ軸に取る。

この状態において、スリット光SLは、YZ平面を角度β
だけＸ軸方向に傾けた面状にあるとする。

第４図は、第３図の関係を３次元座標XYZ上で示す光
学系の説明図である。

第４図の関係において、ワークＷの前後に対する２平
面W_F,W_Bの交差角α、すなわちワークＷの曲げ角は、Ｚ
軸に対して平面W_F,W_Bの傾斜角α_F,α_Ｂの和として表わ
すことができる。

α＝α_Ｆ＋α_Ｂ ……（１）よって、傾斜角α_F,α_Ｂを計測し、その和を求めるこ
とにより、２平面の交差角αを求めることができる。

第５図（ａ）は第４図の平面図、第５図（ｂ）は第４
図の正面図、第５図（ｃ）は第４図の右側面図である。

図において、第５図（ａ）の平面図を撮像装置11の視
覚センサ19のエリアセンサ18上に撮像することができ
る。

そこで、第５図（ａ）の平面図において、面状光の撮
像方向Ｚに対する傾斜角βを各被計測面W_F,W_Bに対して
それぞれβ_F,β_Ｂ（本例ではβ_Ｆ＝β_Ｂ）とし、前後の
平面に現われる光線パターンP_F,P_BのＸ軸と為す角をそ
れぞれθ_F,θ_Ｂ、正面図において各平面の高さをH_F,
H_B、各光線パターンP_F,P_BのＸ軸への投影長さをL_F,L_Bと
すると、平面W_Fに対して次式が成り立つ。

これにより、平面W_Fの傾斜角α_Ｆは、 tanα_Ｆ＝tanθ_Ｆ・tanβ_Ｆ α_Ｆ＝tan^-1（tanθ_Ｆ・tanβ_Ｆ） ……（５）で求められる。

同様にして、平面W_Bにおいて、 α_Ｂ＝tan^-1（tanθ_Ｂ・tanβ_Ｆ） ……（６）となる。

よって、ワークの曲げ角αを（１）式により求めるこ
とができる。

β_Ｆ＝β_Ｂ＝45度とした場合、 α＝θ_Ｆ＋θ_Ｂとなるので、（５），（６）式の演算を行なう必要が無
い。ただし、装置を小型化するためには、β＝15〜30゜
あるいはそれより小さくすることもできる。

上記実施例では、面状光をスリット光SLで構成した
が、面状光は線状ビームを照射面上で走査することによ
り得ることもできる。また、面状光を一平面状にあるス
ポットないしスリット光で形成し、線状の光線パターン
を線上に現われるスポット光を連続させることにより、
得ることもできる。

また、上記実施例では、視覚センサ19としてCCDカメ
ラを用いているが、２次元の画像を撮像できるものであ
れば、他のものでもかまわない。また、発光器として、
スリット光SLを照射するレーザダイオード16を例にとっ
ているが、面状の光を照射できるものであれば何でも良
い。ただし、面状の光の直線性が角度検出精度に影響を
与えるので、レーザ光のように直線性の高い発光器の方
が精度良く検出できる。

第６図は上記視覚センサ19と接続される画像処理装置
12の内部構成のブロック図である。

本例の画像処理装置12は、システムバス20に、CPU2
1、ROM22、RAM23、入出力装置（I/O）24、表示用インタ
フェイス25、画像メモリ26を接続して成り、この画像メ
モリ26には視覚センサ19の映像信号を２値化信号に変換
する２値化（A/D）回路27が接続されている。

表示用インタフェイス25には前記表示器15が接続され
ている。入出力装置24には、前記NC操作盤中に設けられ
るNC装置28が接続される。

上記構成において、画像メモリ26には、視覚センサ19
で撮像された画像が得られ、CPU21で第７図に示す処理
を実行して、角度α_Ｆ及びα_Ｂが求められ、その和でワ
ークＷの曲げ角αが計測され、表示器15またはNC装置28
へ演算結果が出力される。

第７図において、ステップ701で角度β（β_F,β_Ｂ）
が入力されているか否かが判別され、入力されていない
場合にはステップ702で角度βを設定する。

次いで、ステップ703では、画像データを入力し、ス
テップ704で光線パターンP_F,P_Bよりメモリ上での傾斜角
θ_F,θ_Ｂを検出し、検出できない場合にはステップ708
を介してステップ703へ戻るが、検出できている場合に
は、ステップ706へ移行して（１）〜（６）式よりワー
ク曲げ角αを算出し、ステップ707で出力する。

計測された曲げ角αを入力したNC装置28は、例えば特
公昭63−2687に示される制御方式と同様の制御方式によ
り自動的な曲げ加工を行うことができる。

すなわち、NC装置28は現在曲げ角αを入力して、この
角αを目標角α_０となるようパンチ８を位置制御して、
スプリングバック後の曲げ角が製品精度となるように制
御することができる。

ただし、本例で計測された曲げ角αは、ワークＷの端
面形状から得られたものではなく、上記の如くワークＷ
の前後の２平面W_F,W_Bを被計測面として端面より内側の
ワーク面を撮像して得られたものであるので、計測角を
ワーク曲げ角として取り扱うことができるものであり、
実用的見地から従来例のものと異なる効果が得られるも
のである。

第８図は、パチ８の曲げ線に対する前後にそれぞれ孔
部15_F,15_Bを設け、各孔部15_F,15_Bにレンズ17_F,17_B、CCD
エリアセンサ18_F,18_Bを備えた視覚センサ19_F,19_Bを設
け、孔部の下方に保護フィルタ20_F,20_Bを設けて撮像装
置29を構成した例である。各視覚センサ19_F,19_Bに対し
て設けられるダイオードについては図示を省略して示し
てある。ダイオードは両視覚センサ19_F,19_Bに対して共
通とすることもできる。

本例でも第４図及び第５図に示した原理でワークＷの
曲げ角αを求めることができる。

第９図は、ダイ６側に撮像装置を設けた例である。
（ａ）図は正面断面図、（ｂ）図はその右側面中央断面
図である。

本例は、第１図（ａ），（ｂ）に示すと同様に、ダイ
６に設けた孔部15に、レーザダイオード16、レンズ17、
CCDエリアセンサ18を備えて撮像装置30を構成した例で
ある。

本例では、第10図に示す関係から、ワークＷの底面側
から曲げ線BLに対する前後の被計測面を検出し、ワーク
Ｗの曲げ角αを求めることができる。

第11図は、第８図に示す実施例と同様に、ダイ６側
で、曲げ線前後に設けた一対の視覚センサ19_F,19_Bで撮
像装置31を構成した例である。

本例でも、第９図のものと同様原理で曲げ角αを求め
ることができる。ただし、各視覚センサの撮像方向は任
意に設計できるので、両視覚センサで得た傾斜再α_F,α
_Ｂの合成値には両撮像方向のずれに対する分だけオフセ
ットを与えなければならない。

第12図は、パンチ８の左右方向に比較的短かな２本の
貫通孔32,33を設け、各貫通孔32,33にワークＷの曲げ線
前後のそれぞれの被計測面を撮像する撮像ユニット34,3
5を設け、両撮像ユニット34,35の撮像結果からワークＷ
の曲げ角αを求めるようにした例である。

本例では、各種のパンチ８に貫通孔32,33を設けてお
き、これら貫通孔に撮像ユニット34,35を装着すること
により、ワークＷの角度αを計測することができるの
で、全ての金型に撮像装置を組み込む必要がなく、設備
コストを低減することができる。貫通孔32,33を１本と
し、１つの撮像ユニットで角度計測することも可能であ
る。また、孔部は貫通孔でなく、金型側部に設けた切欠
きとしてもよい。

第13図は、ダイ６に貫通孔36,37を設け、各貫通孔36,
37を介してワークＷの曲げ線前後のそれぞれの被計測面
を撮像する撮像ユニット38,39をダイホルダ40に内蔵さ
せた例である。

本例ではダイ６には比較的小さな径の貫通孔36,37を
設けるのみで良いので、設備コストを低減することがで
き、各種曲げ作業に対応できる。本例でも、貫通孔は１
本とすることもでき、孔部は貫通孔でなく切欠きで構成
することもできる。

第14図は、第12図や第13図で用いる撮像ユニット41
（34,35,38,39）の構成例を示す斜視説明図である。

図示のように、撮像ユニット41は、箱状のケース42
に、レンズ17、CCDカメラ18、スリット光SLを照射する
レーザダイオード16を第４図に示す関係を構成できるよ
う内蔵したものである。装置をコンパクトに構成するた
めには、β＝10〜20゜程度に構成するのが良い。

上記の如く、本例の撮像ユニット41を用いれば、これ
を金型や金型ホルダに内蔵ないしその一部に装着するこ
とにより、各種金型に対して対応できる。

ここで、撮像ユニット41の金型ないしホルダへの取付
け精度が問題となるが、取付け精度は比較的低精度であ
ってよい。

その理由は、第６図に示す画像処理装置に補正手段43
を内蔵し、角度見本のワークを実際曲げ状態に配置して
角度計測することにより計測誤差を容易に補正可能だか
らである。

上記実施例では、一箇所のワーク曲げ角を計測する例
を示したが、ワーク長手方向に沿って複数組の撮像装置
を設け、複数位置で角度計測することにより、ワーク長
さに応じた計測を行ったり、平均的な値の算出により、
適切な曲げ角αを得ることができる。

複数位置でのワーク曲げ角の計測によりワークの中垂
れ現象を実測し、中間板やシム調整量を適正化すること
もできる。また、中央シリンダを備える場合には、その
調整量を適正化することもできる。

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、適宜
の設計的変更を行うことにより、適宜態様で実施し得る
ものである。

［発明の効果］以上のごとき実施例の説明より理解されるように、請
求項１に記載の発明は、パンチ（８）及びダイ（６）に
よって板状のワーク（Ｗ）の折曲げ加工を行う折曲機の
角度計測装置において、前記ワーク（Ｗ）の左右方向の
曲げ線方向をＸ軸方向とし、上記曲げ線に対し直交する
前後方向をＹ軸方向とし、かつ上記Ｘ軸方向およびＹ軸
方向に対し直交する垂直方向をＺ軸方向としたとき、前
記ワーク（Ｗ）の曲げ線の前後の面（W_F,W_B）に対し
て、前記Ｘ軸方向に対して適宜に傾斜した方向から面状
光を照射する照射器（16）を前記パンチ（８）又はダイ
（６）に設けると共に、前記ワーク（Ｗ）の前後の面
（W_F,W_B）に照射された前記面状光の光線パターン（P_F,
P_B）を撮像する視覚センサ（19）を、前記照射器（16）
に近接して前記パンチ（８）又はダイ（６）に設け、前
記視覚センサ（19）によって撮像された前後の面（W_F,W
_B）の光線パターン（P_F,P_B）に基いて、前記Ｚ軸方向に
対して前記前後の面（W_F,W_B）のなす角度を演算する画
像処理装置（２）を設けてなるものである。

上記構成より明らかなように、請求項１に記載の発明
においては、パンチ８又はダイ６に設けた照射器16によ
って板状のワークＷにおける曲げ線の前後の面W_F,W_Bに
面状光を照射し、上記照射器16に近接して設けた視覚セ
ンサ19によって前記前後の面W_F,W_Bに照射された面状光
の光線パターンP_F,P_Bを撮像するものである。そして、
上記視覚センサ19によって撮像された前後の面W_F,W_Bの
光線パターンP_F,P_Bに基いて、Ｚ軸に対する前後の面W_F,
W_Bの傾斜角を画像処理装置12において演算する構成であ
る。

すなわち本発明によれば、ワークＷの曲げ線の前後の
面W_F,W_Bに対して面状光を照射する照射器16がパンチ８
又はダイ６に設けてあるから、ワークＷの曲げ線近くに
面状光を照射することができると共に、ワークＷに近接
していることにより面状光の光線パターンの輪郭が明確
となるものであり、光線パターンの撮像が正確に行われ
得るものである。

そして、Ｚ軸に対するワークＷの曲げ線の前後の面
W_F,W_Bのなす角度が演算されるものであるから、Ｚ軸に
対する前後の面W_F,W_Bのなす角度が異なる場合であって
も、ワークＷの曲げ角度を正確に求めることができるも
のである。

請求項２に記載の発明においては、角度見本の映像信
号を処理し、計測角を補正する補正手段13を画像処理装
置に備えた構成であるから、計測誤差を容易に補正可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ），（ｂ）は本発明の一実施例に係る撮像装
置のパンチへの取付構造を示す正面断面図及びその右側
面中央断面図、第２図は角度計測装置を備えた折曲機の
正面図、第３図は第１図をモデル化して示す斜視説明
図、第４図は第３図に示す実施例の光学的関係を座標系
で示す説明図、第５図（ａ），（ｂ），（ｃ）は第４図
の平面図及び正面図並びに右側面図、第６図は画像処理
装置のブロック図、第７図は角度計測のアルゴリズムを
示すフローチャート、第８図は撮像装置の他の取付構造
を示す側面断面図、第９図（ａ），（ｂ）は撮像装置の
ダイへの取付構造を示す正面断面図及びその右側面中央
断面図、第10図は第９図の実施例についてのモデルを示
す斜視説明図、第11図は撮像装置の他の取付構造を示す
右側面断面図、第12図（ａ），（ｂ）は撮像ユニットの
パンチへの適合例を示す右側面断面図、第13図は撮像ユ
ニットのダイへの適合例を示す右側面断面図、第14図は
撮像ユニットの構成例を示す斜視説明図、第15図は中垂
れ現象を生じたワークの斜視図である。６……ダイ８……パンチ 11……撮像装置 12……画像処理装置 16……レーザダイオード 19……視覚センサ 28……NC装置 41……撮像ユニットＷ……ワーク W_F……ワークの前面 W_B……ワークの後面 P_F,P_B……光線パターン SL……スリット光 α_F,α_Ｂ……傾斜角 β（β_F,β_Ｂ）……スリット光の照射角

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パンチ（８）及びダイ（６）によって板状
のワーク（Ｗ）の折曲げ加工を行う折曲機の角度計測装
置において、前記ワーク（Ｗ）の左右方向の曲げ線方向
をＸ軸方向とし、上記曲げ線に対し直交する前後方向を
Ｙ軸方向とし、かつ上記Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対し
直交する垂直方向をＺ軸方向としたとき、前記ワーク
（Ｗ）の曲げ線の前後の面（W_F,W_B）に対して、前記Ｘ
軸方向に対して適宜に傾斜した方向から面状光を照射す
る照射器（16）を前記パンチ（８）又はダイ（６）に設
けると共に、前記ワーク（Ｗ）の前後の面（W_F,W_B）に
照射された前記面状光の光線パターン（P_F,P_B）を撮像
する視覚センサ（19）を、前記照射器（16）に近接して
前記パンチ（８）又はダイ（６）に設け、前記視覚セン
サ（19）によって撮像された前後の面（W_F,W_B）の光線
パターン（P_F,P_B）に基いて、前記Ｚ軸方向に対して前
記前後の面（W_F,W_B）のなす角度を演算する画像処理装
置（12）を設けてなることを特徴とする折曲機の角度計
測装置。
【請求項２】請求項１に記載の発明において、画像処理
装置（12）は、角度見本の映像信号を処理し、計測角を
補正する補正手段（13）を備えていることを特徴とする
折曲機の角度計測装置。