JP4965368B2 - 曲げ加工システム及び曲げ加工方法 - Google Patents

Description

本発明は、曲げ加工システム及び曲げ加工方法に係り、特に、ワークの位置に応じて、撮像機を適正位置に移動し焦点を合わせ、ワークの曲げ形状を撮像し適正に曲げ角度を検査する曲げ加工システム及び曲げ加工方法に関する。

従来、板材を加工し、製品化する過程において、曲げ加工を行う工程が含まれる。そして、曲げ加工機に装着してインラインで曲げ角度を測定する角度センサは、接触式あるいは非接触式を問わず各種考案され実用化されている。

一方、これらの角度センサは、Ｖ型のパンチとダイを使ったＶ曲げ加工機において実用化されているが、例えば、ワークを挟んで固定し、このワークに対してベンドビームの標準金型である正曲げ金型、又は逆曲げ金型による曲げ加工（以下、しごき曲げという）を行う加工機への実施や提案は見られない。

また、特許文献１および特許文献２を参照。
特開平７−２７５９５２号公報 特開平１１−２１６５２０号公報

曲げ加工機（特に、しごき曲げ等を行う曲げ加工機）において、例えば、角度センサで曲げフランジの角度を測定する場合には、しごき曲げ金型の稼働範囲が広く複雑であるので、センサを設置する場所がないという問題がある。

これは、しごき曲げの場合に加工方法に正曲げ、逆曲げがあり、且つ、３０度位の鋭角曲げから１８０度位の鈍角曲げまで、角度測定範囲が広い。そして、要求される角度測定幅は、正曲げで、１８０度−３０度＝１５０度、さらに、逆曲げも含めると３００度の角度測定幅に達する。これまで実用化されている角度センサの場合、角度測定幅は６０度位までであり、この限界は角度測定原理からも明かである。

一方、しごき曲げへの角度センサの適用を考えた場合、ＣＣＤカメラ等の撮像装置を使ってワーク端面の撮像した画像の画像データから画像処理によってワークの曲げフランジの角度を測定する方法が考えられる。しかし、この場合も設置場所に大きなスペースを必要とするので、省スペース化は困難であるという問題があった。

さらに、曲げ加工のときにカメラで撮像した画像には、ワーク端面の画像だけではなく、曲げ加工機が備えるワークを曲げる金型やワークの曲げ位置を決めるバックゲージ等の画像も写り込んでしまう。そして、この画像の画像データの中から測定すべきワークフランジのエッジ部を認識し、このエッジ部の直線部についての角度（曲げ角度）を測定しなければならないという問題があった。

また、曲げ加工が複数あるときの複数工程を曲げた後のワーク端面の画像は、これまでに曲げた工程分の曲げフランジが存在する。この複数のフランジの中から、現在曲げているフランジのみを認識し、このフランジのエッジ部の直線部分についての角度を測定しなけらばならないという問題があった。

Ｒ曲げ加工の場合、ワークの曲げ部は曲線になっていて、このＲ曲げ部に連続したフランジ部のエッジ角度を測定するには、フランジの曲線部分が終了し直線となるエッジ部を認識し、このエッジの直線について角度を測定しなければならないという問題があった。

上述のように、曲げ加工機のインライン上で各種多様な曲げ加工における画像データから、所望する曲げフランジを確実に認識して、この直線部分の角度を測定する手法はなく、上記課題を解決できないと所望するフランジ以外の、例えば金型の直線部分等の角度を測定し、間違った角度補正する場合があり、加工不良や、異常加圧による作業者や加工機への危険があるという問題があった。

請求項１に記載の発明は、金型でワークに曲げ加工を行う曲げ加工システムにおいて、
前記金型で曲げられたワークの形状を撮像する撮像機と、前記撮像機を所定位置に移動位置決めする移動装置と、前記移動装置の制御を行う移動装置制御手段と、前記ワークの像を前記撮像機の方向へ所定角度反射させる光反射部材とを備え、
前記移動装置制御手段は、設置された前記ワークの撮像箇所の位置に応じて、前記撮像機を移動させる制御を行い、前記ワークの撮像箇所から前記光反射部材までの距離、及び前記光反射部材から前記撮像機までの距離の合計を適正な焦点距離に保つ曲げ加工システムである。

請求項２に係る発明は、前記ワークの像を前記撮像機の方向へ所定角度反射させる前記光反射部材は、前記ワークの像を水平方向から垂直方向へ反射させる構成である請求項１記載の曲げ加工システムである。

請求項３に係る発明は、前記ワークに光を照射する面光源を有し、前記ワークは、前記面光源と前記光反射部材との間に配置され、前記ワークに対し、前記面光源は光を照射する請求項１又は２記載の曲げ加工システムである。

請求項４に係る発明は、金型でワークに曲げ加工を行う曲げ加工方法において、
移動装置制御手段により移動装置の制御を行い撮像機を所定位置に移動位置決めし、光反射部材により前記ワークの像を前記撮像機の方向へ所定角度反射させ、前記撮像機により前記金型で曲げられたワークの形状を撮像するとともに、
前記移動装置制御手段は、設置された前記ワークの撮像箇所の位置に応じて、前記撮像機を移動させる制御を行い、前記ワークの撮像箇所から前記光反射部材までの距離、及び前記光反射部材から前記撮像機までの距離の合計を適正な焦点距離に保つ曲げ加工方法である。

請求項５に係る発明は、金型でワークに曲げ加工を行う曲げ加工システムにおいて、
前記金型で曲げられたワークのフランジ形状を撮像する撮像機と、予め基準フランジ画像を記憶する記憶手段と、撮像したフランジ画像と、前記基準フランジ画像とを突き合わせする突き合わせ手段と、前記突き合わせ手段の突き合わせに基づき前記基準フランジ画像と前記フランジ画像との角度を求める曲げ角度算出手段とを備え、
設定された領域内の前記フランジ画像を特定し、前記基準フランジ画像と突き合わせ角度を求める曲げ加工システムである。

請求項６に係る発明は、前記設定された領域外の画像を除外する除外手段を有する請求項５記載の曲げ加工システムである。

請求項７に係る発明は、前記設定された領域は扇形状である請求項５又は６記載の曲げ加工システムである。

請求項８に係る発明は、金型でワークに曲げ加工を行う曲げ加工方法において、
撮像機により、前記金型で曲げられたワークのフランジ形状を撮像し、記憶手段に予め記憶された基準フランジ画像を取り出し、突き合わせ手段が、撮像したフランジ画像と、前記基準フランジ画像とを突き合わせし、曲げ角度算出手段が前記突き合わせ手段の突き合わせに基づき前記基準フランジ画像と前記フランジ画像との角度を求める処理を行い、
さらに、設定された領域内の前記フランジ画像を特定し、前記基準フランジ画像と突き合わせ角度を求める曲げ加工方法である。

本発明によれば、第１に省スペース化が可能になるという効果がある。すなわち、ワークと撮像機までの撮像経路は光反射部材により直線ではないので、広がりを抑えコンパクトになり省スペース化を図れるという効果がある。

第２にワーク（板材）を曲げた場合の角度を正確に求めることができる。例えば、ワークの曲げ部分は曲線になっていて、曲げ角度を測定するには、フランジの曲線部分が終了し直線となるエッジ部分を認識し、このエッジ部分の直線部分を測定できる。

すなわち、パターンマッチングにおいて、エッジに曲線部分を含む画像エリアよりも曲線部分を含まず直線部分のみで構成されるエリアの方が相関値が高いので、なるべく曲線部分を含まないエリアを認識し、この角度を求めることができる。また、Ｒ曲げ加工の無い場合でも、正確な測定を行うことができる。

また、検査エリアを扇形状にすると、所望するワークフランジ以外の画像を無視することができ、以下の効果を奏する。すなわち、カメラで撮像した画像にはワーク端面の画像だけではなく、加工機が備える金型やバックゲージ等の画像を取り込まないため正確にフランジ部分の認識を行うことができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る曲げ加工ユニット１全体の概略構成を示す斜視図であり、図２は、曲げ加工ユニット１における曲げ加工機５側の部位の概略構成を示す斜視図であり、図３は、曲げ加工ユニット１全体の概略構成を示す側面図である。

なお、本例では、説明の便宜のため、水平な一方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向に垂直である水平な他の一方向をＹ軸方向とし、上下方向（鉛直方向）をＺ軸方向とする場合がある。

図１、図２及び図３を参照する。曲げ加工ユニット１は、薄い板状のワーク（たとえば金属製のワーク）Ｗを、このワークＷの厚さ方向が上下方向になるようにして載置するワークテーブル３を有する。

ワークテーブル３の上部には平面が設けられており、この平面（上面）にワークＷを接触させてワークＷを直接的に載置するようになっているが、ワークテーブル３の上面にブラシを多数植毛しもしくはフリーベア（登録商標）を適数設け、前記ブラシの上端や前記フリーベアの上端をワークＷに接触させてワークＷを間接的に載置するようにしてもよい。なお、ワークＷを直接的に載置した場合やワークＷを間接的に載置した場合におけるワークＷの下面の高さ位置を「ワークのパスライン」という場合がある。

ワークテーブル３の長手方向（Ｙ軸方向）の一方の側には、ワークＷに曲げ加工を行う曲げ加工機５が設けられている。また、曲げ加工ユニット１には、ワークテーブル３に載置されているワークＷを保持するマニピュレータ７が設けられている。マニピュレータ７は、ワークテーブル３上に載置され保持されているワークＷを、曲げ加工機５で加工するために移動位置決めするものである。

前記ワークテーブル３と曲げ加工機５とマニピュレータ７とは、安全囲い９で覆われている。安全囲い９には、開閉自在なドア１１が設けられている。ドア１１が閉じていることにより、曲げ加工ユニット１の稼動時における作業者の安全を確保する。また、ドア１１は、ワークＷをワークテーブル３に搬入して載置するために、また、ワークテーブル３に載置されているワークＷをワークテーブル３から搬出するために設けられている。すなわち、開放されているドア１１を通してワークテーブル３へのワークＷの搬入が行われまたワークテーブル３からのワークＷの搬出が行われるようになっている。なお、ドア１１は、たとえば、ワークテーブル３の長手方向（Ｙ軸方向）における曲げ加工機５とは反対側に設けられている。

また、曲げ加工ユニット１には、ワーク移送手段１３（図４参照）とワーク位置決め手段１５（図４参照）とが設けられている。ワーク移送手段１３は、ドア１１の近傍でワークテーブル３に載置されているワークＷを、ワークテーブル３上に載置しつつ、マニピュレータ７で保持することができる位置まで移送するものである。

ワーク位置決め手段１５は、マニピュレータ７で保持する前に（直前に）、ワークテーブル３に載置されているワークＷを所定の位置（たとえば、ワークＷの中心部をマニピュレータ７で保持することができる位置）に位置決めするものである。なお、ワーク移送手段１３とワーク位置決め手段１５とは、安全囲い９で囲われているものとする。

曲げ加工ユニット１について例を掲げてさらに詳しく説明する。ワークテーブル３の上面は、平面視において長方形状に形成されており、前述したように、Ｙ軸方向がワークテーブル３の長手方向になっており、Ｘ軸方向がワークテーブル３の幅方向になっている。なお、ワークテーブル３の上面の形態であるが、正方形でもよいし、長手方向の寸法（長さ）よりも幅方向の寸法（幅）のほうが大きくても小さくてもよい。

曲げ加工機５は、ワークＷにいわゆるしごき曲げ加工を行うことができるように構成されている（たとえば、特願２００４−２９２１７２参照）。

すなわち、曲げ加工機５は、図３に示すように、門型フレーム（たとえば、ワークテーブル３に一体的に設けられた門型フレーム）１７を有し、この門型フレーム１７のＸ軸方向の内側両端には、ラム駆動源１９（例えばモータＭとボールネジ・ナット機構）が設置されている。この構成により、ラム駆動源１９を作動すれば、フレーム１７にガイドされたラム２１が上下方向（Ｚ軸方向）に直線的に移動し、所定位置に位置決め可能されるようになっている。

ラム２１の下方位置には、ラム２１に対向した下部テーブル２３が配置されている。下部テーブル２３は、門型フレーム１７に一体的に設けられている。下部テーブル２３の上端には、下板押さえ２５が一体的に設けられている。なお、下板押さえ２５の上面は、Ｙ軸方向で所定の幅を備えＸ軸方向ではワークテーブル３の幅とほぼ同じ長さを備えて細長い長方形状に形成されており、また、ワークＷのパスラインとほぼ同じ高さに位置している。

ラム２１の下端には、上板押さえ２７が一体的設けられている。上板押さえ２７の下面は、下板押さえ２５の上面とほぼ同じ形状に形成されて、下板押さえ２５の上面と対向している。

下部テーブル２５の後方には、よく知られているように、Ｄ軸２９とＡ軸３１とを介して、上下方向（Ｚ軸方向）と前後方向（Ｙ軸方向）に移動するベンドビーム３３が下部フレーム（フレーム１７に一体的に設けられた下部フレーム）３５上に設置され、ベンドビーム３３は、例えば標準金型である正曲げ金型３３Ａ又は逆曲げ金型３３Ｂにより、従来どおり、ワークＷにしごき曲げ加工するものである。

なお、すでに理解されるように、ラム２１、下部テーブル２３、下板押さえ２５、上板押さえ２７は、Ｙ軸方向において、ワークテーブル３とベンドビーム３３との間に存在している。また、ワークＷにしごき曲げ加工を行う場合に、下板押さえ２５と上板押さえ２７とでワークＷがクランプされるようになっている。

また、曲げ加工機５を、特願２００４−２９２１７２の明細書に記載されているものと同様に、Ｖ曲げ加工、しごき曲げ加工を選択切替自在とした構成にしてもよいし、特願２００４−２９２１７２の明細書に記載されている構成を適宜変更しＶ曲げ加工のみを行う構成にしてもよい。さらに、他の方式で曲げ加工を行うように構成されていてもよい。

マニピュレータ７は、門型のフレーム３５と、ワークテーブル３に載置されているワークＷを載置する下部ホルダ３７と、ワークテーブル３に載置されているワークＷを下部ホルダ３７と協働し挟み込んで保持するための上部ホルダ３９とを備えて構成されている。

門型のフレーム３５は、ワークテーブル３の幅方向（Ｘ軸方向）の両側で起立している各支柱４１Ａ、４１Ｂと、これらの各支柱４１Ａ、４１Ｂの上端部を互いに接続している上部ビーム４３とを備えて門型に形成されている。なお、各支柱４１Ａ、４１Ｂは、ワークテーブル３の幅方向の両側でワークテーブル３から僅かに離れワークテーブル３の長手方向（Ｙ軸方向）においてほぼ同位置で起立しており、ビーム４３は、ワークテーブル３の上面（ブラシやフリーベアが設けられている場合には、これらの上端）から上方に離れて存在しており、ワークテーブル３の幅方向に延伸している。

また、門型のフレーム３５には、各支柱４１Ａ、４１Ｂの下端部を互いに接続している下部ビーム４５が一体的に設けられている。下部ビーム４５が設けられていることにより、フレーム３５は、「ロ」字状に形成されているとも言える。

フレーム３５は、リニアガイドベアリング４７を介して、ワークテーブル３に対して、Ｙ軸方向で移動可能になっていると共に、アクチュエータに例であるサーボモータ４９とボールネジ５１とにより、Ｙ軸方向で位置決め自在になっている。

フレーム３５の下部ビーム４５には、図示しないベアリングを介して下部ホルダ３７が回転自在に設けられている。下部ホルダ３７は、上端に円形の平面を備え、この平面（上面）は、ワークＷのパスラインとほぼ同じ高さに位置している。なお、ワークＷを保持しやすくし保持したワークＷを移動しやすくするために、下部ホルダ３７の上面が、ワークＷのパスラインよりも僅かに低い位置と、ワークＷのパスラインよりも僅かに高い位置との間で移動位置決めされ、位置決めされた位置で保持可能なように構成されていてもよい。さらに、ワークＷの下向きの曲げ加工を施しワークＷを移動する際、ワークＷが下板押さえ２５に干渉することを防止すべく、下部ホルダ３７の上面を、ワークＷのパスラインよりもさらに高い位置まで移動可能な構成としてもよい。

下部ホルダ３７は、Ｚ軸方向に延びさらに下部ホルダ３７の上面の中心を通っている軸を回動中心にして、下部ビーム４５に対して、アクチュエータに例であるサーボモータ５３によりインデックス位置決め自在になっている。上部ホルダ３９の下端には、下部ホルダ３７の上面と対向した円形の平面（下面）が設けられていると共に、上部ホルダ３９は、リニアガイドベアリング５５により支持され、また、アクチュエータの例である流体圧シリンダ５７により、フレーム３５の上部ビーム４３に対して上下方向に移動することができるようになっている。また、図示しないベアリングによって支持され、下部ホルダ３７と同じ軸を中心にして回動自在になっている。

このように構成されていることにより、門型のフレーム３５と上部ホルダ３９と下部ホルダ３７とは同期して、ワークテーブル３の上面の展伸方向（すなわち、ワークテーブル３の長手方向）で移動位置決め自在に構成されている。また、上部ホルダ３９を下降することにより、ワークテーブル３に載置されているワークＷをほぼそのままの状態で（ワークＷの位置や姿勢が変化しないようにして）、挟み込んで保持することができるようになっている。

そして、上部ホルダ３９と下部ホルダ３７とで保持されているワークＷを、Ｙ軸方向で移動位置決め自在になっていると共に、上下方向に延びた軸であって各ホルダ３７、３９のほぼ中心部を通っている軸を旋回中心にしてインデックス位置決め可能になっている。

なお、ワークテーブル３の幅方向のほぼ中央部には、ワークテーブル３の長手方向に延びた所定の幅の溝（ワークテーブル溝）５９が設けられており、下部ホルダ３７は溝５９内を移動するようになっている。また、下部ホルダ３７、上部ホルダ３９は、小さいワークＷへの曲げ加工をしやすくするために、フレーム３５に対して曲げ加工機５側に設けられている。

図４は、ワーク移送手段１３とワーク位置決め手段１５との具体例を示す平面図である。図４を参照する。ワーク移送手段１３は、ワークテーブル溝５９内をワークテーブル３の長手方向に移動可能な各ワーク支持部材６３Ａ、６３Ｂで押すことにより、ワークＷを移送するように構成されている。

より詳しく説明すると、ワークテーブル３の上面よりも下方であってワークテーブル３の長手方向の一端部には、スプロケット等の回転部材（図示せず）がワークテーブル３に対して回転自在に設けられており、前記回転部材は、モータ等のアクチュエータ（図示せず）により回転駆動するようになっている。なお、前記回転部材は、ワークテーブル３の幅方向において前記ワーク支持部材６３Ａとほぼ同じ位置に存在している。

また、ワークテーブル３の上面よりも下方であってワークテーブル３の長手方向の他端部にも、スプロケット等の回転部材（図示せず）がワークテーブル３に対して回転自在に設けられている。そして、前記各回転部材には、チェーン等の環状の部材が巻き掛けられている。この巻きかけられている環状の部材に、ワーク支持部材６３Ａが一体的に設けられている。なお、前記環状の部材はワークテーブル３の上面よりも下方に位置しているが、ワーク支持部材６３Ａの上部は、ワークテーブル３の上面よりも上方に突出している。

また、ワーク支持部材６３Ｂもワーク支持部材６３Ａと同様に、別のチェーン等に設けられている。そして、スプロケット等の回転部材が適宜回転することにより、各ワーク支持部材６３Ａ、６３Ｂは同期してＹ軸方向（溝５９の延伸方向）に移動し、ワークテーブル３に載置されたワークＷを押して移動することができるようになっている。

すなわち、ワークテーブル３に載置され図４に示すＰＳ１の位置に存在しているワークＷを、ワークテーブル３に載置しつつ押して、ＰＳ３の位置（ワーク位置決め手段１５で位置決め可能な位置）まで移送することができるようになっている。

ところで、前記説明では、ドア１１の近傍でワークテーブル３に載置されているワークＷを、ワーク位置決め手段１５で位置決め可能な位置（マニピュレータ７で保持することができる位置）まで移送しているが、マニピュレータ７で保持することができる別の位置まで移送するようにしてもよい。この場合、ドア１１の近傍でワークテーブル３に載置されているワークＷは、マニピュレータ７で保持することができる別の位置（たとえば、図４のＹ軸方向におけるＰＳ１とＰＳ３との中間に位置）まで移送され、この後、マニピュレータ７によりワーク位置決め手段１５で位置決め可能な位置（ＰＳ３の位置）まで運ばれることになる。

なお、前記スプロケット等の回転部材を、逆回転（ＰＳ１の位置からＰＳ３の位置までワークＷを押す場合とは逆の回転）することにより、ＰＳ３の位置に存在しているワークＷをＰＳ１の位置まで押して移送することができるようになっている。

したがって、ワーク移送手段１３を用いれば、ドア１１の近傍でワークテーブル３に載置されているワークＷを、マニピュレータ７で保持することができる位置等まで移送することができるだけでなく、逆に、マニピュレータ７で保持等されているワークを、ドア１１の近傍まで移送することもできる。

なお、前述したワーク移送手段１３では、各ワーク支持部材６３Ａ、６３ＢでワークＷを押して移送しているが、図４に二点鎖線で示す各部材６５Ａ、６５ＢでワークＷの端部を保持（たとえば、挟持）し、ワークＷを引きつつ移送するようにしてもよい。さらにワークＷを保持しワークＷを押して移送する構成であってもよい。

前述したワーク移送手段１３を設けてあることにより、マニピュレータ７は、ワークテーブル３の長手方向（Ｙ軸方向）のほぼ全長にわたって移動する必要はなく、少なくとも、ワークテーブル３の長手方向のほぼ中央部とワークテーブル３の長手方向の曲げ加工機５側の端部との間で移動位置決めできるようになっていればよい。すなわち、各ホルダ３７、３９が、図４に二点鎖線で示すように位置ＰＳ５と位置ＰＳ７よりも僅かに右側（図４で右側）の位置との間で移動位置決めできるようになっていればよい。

ワーク位置決め手段１５は、ワークテーブル３の上面に対して出没自在な各ピン６７Ａ、６７Ｂ、６９Ａ、６９Ｂと、各ワーク支持部材６３Ａ、６３Ｂとによって構成されている。各ピン６７Ａ、６７Ｂ、６９Ａ、６９Ｂは、流体圧シリンダ等のアクチュエータにより、上下動するようになっている。

より詳しく説明すると、各ピン６７Ａ、６７Ｂは、ワークテーブル３の長手方向で曲げ加工機５側に設けられており、各ピン６７Ａ、６７Ｂが、ワークテーブル３の上面から突出している状態において、ワーク支持部材６３Ａ、６３Ｂでワークを押し、各ピン６７Ａ、６７ＢにワークＷを突き当てると、ワークＷのＹ軸方向の位置決めがなされるようになっている。

また、各ピン６９Ａ、６９Ｂは、ワークテーブル３の長手方向で曲げ加工機５側に設けられており、ワークテーブル３の幅方向（Ｘ軸方向）で移動自在になっている。ただし、各ピン６９Ａ、６９Ｂは、リンク機構もしくはラック＆ピニオン等の機構によって同期してそれぞれが逆方向に移動し、ワークＷを挟み込んで、ワークＷの中心がワークテーブル３の幅方向の中心とほぼ一致するように、Ｘ軸方向で位置決めすることがきるようになっている。

なお、ワーク位置決め手段１５として、各ピン６７Ａ、６７Ｂ、６９Ａ、６９Ｂに加えて、図４に二点鎖線で示す各ユニット７１Ａ、７１Ｂを用い、ワークＷを位置決めするようにしてもよい。

すなわち、各ピン６７Ａ、６７Ｂ、６９Ａ、６９Ｂ等でワークＷを位置決めした後、各ピン６７Ａ、６７Ｂ、６９Ａ、６９Ｂをワークテーブル３の上面から引っ込める。この後、特開平１１−２２６６７７号公報に記載されているように、各ユニット７１Ａ、７１Ｂを用い、ワークＷの端部を保持（たとえば挟持）し、ワークＷを引きつつ水平方向（Ｘ軸方向／Ｙ軸方向）に移動し位置決めを行うように構成してもよい。

図５は、前記曲げ加工機５（図１〜図３参照）により曲げられたワークを撮像機８７で撮像する構成を示す構成図である。

図５（曲げ加工機５との位置関係は図１〜図３参照）に示すように、金型３３Ａ，３３Ｂで曲げられたワークＷの形状を撮像する撮像機８７と、撮像機８７を所定方向に移動位置決めする移動装置（支持部材８１、ガイドレール８３、ガイド部材８９、連結部材８５）と、移動装置の制御を行う移動装置制御手段（図示しない）と、ワークの像を前記撮像機８７の方向へ所定角度反射させる光反射部材（反射ミラー）９１とを備えている。

ここで、前記支持部材８１は、曲げ加工機５の所定位置に固定されている。前記ガイドレール８３は前記支持部材８１に適正な位置で位置決めされる。

また、前記撮像機８７は、前記ガイドレール８３上をＺ軸方向（矢印ＡＲ方向）に移動自在な前記ガイド８９に固定されている。そして、前記撮像機８７は、前記ガイド８９に取付られた連結部材８５のＺ軸方向（矢印ＡＲ方向）の移動により移動する構成になっている。ここで、前記連結部材８５の駆動手段は、ボールネジ機構、またはシリンダー等である。

これにより、移動装置（支持部材８１、ガイドレール８３、ガイド部材８９、連結部材８５）は、設置したワークＷの撮像箇所の位置（ワークの端面位置）に応じて、撮像機８７を移動させる制御を行い、ワークＷの撮像箇所から光反射部材９１まで距離、及び光反射部材９１から撮像機８７までの距離の合計の値を一定に保つことができる。

ここで、ワークＷの像を撮像機８７の方向へ所定角度反射させる光反射部材（反射ミラー）９１において、光反射部材９１は、ワークＷの像を水平方向（Ｘ軸方向）から垂直方向（Ｚ軸方向）へ反射させる。これにより、曲げ加工機５の設置スペース等を縮小することができる。

さらに、ワークＷに光を照射する面光源９３を有し、ワークＷは、面光源９３と光反射部材９１との間に配置され、ワークＷに対し、面光源９３は光を照射し、光反射部材９１へワークＷの像を映す。

図６，図７は前記移動装置（支持部材８１、ガイドレール８３、ガイド部材８９、連結部材８５）を制御することによる前記撮像機８７の移動状態を示す。

図６に示すように、ワークＷの巾がｌであるとともに、ワークＷの巾の中心が曲げ加工機の基準ラインＣに一致する場合を想定する。このとき、Ａ１（ワークＷの端面から光反射部材９１までの距離）＋Ｂ１（光反射部材９１から撮像機８７までの距離）＝Ｄ（焦点が適正になる距離）という関係を満たすように撮像機８７の位置をＺ軸方向に移動する制御を行う。

一方、図７に示すように、ワークＷの巾がｌであるとともに、ワークＷの巾の中心が曲げ加工機の基準ラインＣからｘ値だけ離れた位置である場合を想定する。このとき、Ａ２（ワークＷの端面から光反射部材９１までの距離）＋Ｂ２（光反射部材９１から撮像機８７までの距離）＝Ｄ（焦点が適正になる距離）という関係を満たすように、撮像機８７の位置をＺ軸方向に移動する制御を行う。

なお、上述で、ワークＷの巾は図形データより求めることが可能であり、また、ワークＷの移動距離は、曲げ加工機５の制御データ等により求めることができるので、ワークＷの端面位置の変化（ワークＷが交換された場合、ワークＷが移動した場合等）に応じて撮像機８７までの距離を一定にすることが可能である。

これにより、ワークＷの端面位置から撮像機８７の位置までの合計距離が一定に保たれ焦点が常に適正になるとともに、曲げ加工機５の設置スペースを格段に縮小することができる。

図８を参照し、曲げ加工ユニット１の動作について説明する。

初期状態として、曲げ加工ユニット１内にワークＷが入っておらず、各ワーク支持部材６３Ａ、６３Ｂは、図４に示す位置に存在し、各ピン６７Ａ、６７Ｂ、６９Ａ、６９Ｂは、ワークテーブル３の上面から突出しており、各ピン６９Ａ、６９Ｂは、ワークテーブル３の幅方向において外側に位置しているものとする。

また、マニピュレータ７の各ホルダ３７、３９は、図４に示すＰＳ５の位置に存在し、上部ホルダ３９は上昇しており、曲げ加工機５の上板押さえ２７も上昇しているものとする。

ステップＳ０１では、制御装置の例であるＮＣ装置７９（図３参照）において、ワーク情報（例えば、ワークＷの加工データ、ワークＷの設置位置、ワークＷの形状、ワークＷの巾等）が、図示しない入力手段（タッチパネル等）を介して入力される。ここで、ワークＷのワーク情報を入力することにより、ワークＷの巾、ワークＷの設置位置が分かるため、ワークＷの端面の位置も特定できる。

ステップＳ０３では、撮像機８７は所定の位置に位置決めされる。すなわち、上述したように、ワークＷの巾がｌであるとともに、ワークＷの巾の中心が曲げ加工機５の基準ラインＣに一致する場合を想定すると、Ａ１（ワークＷの端面から光反射部材９１までの距離）＋Ｂ１（光反射部材９１から撮像機８７までの距離）＝Ｄ（焦点が適正になる距離）という関係を満たすように撮像機８７の位置をＺ軸方向に移動する。

ステップＳ０５，ステップＳ０７では、前記初期状態において、作業者がワークＷをワークテーブル３上の位置ＰＳ１に設置し、ＮＣ装置７９のスタートボタンを押すと、ＮＣ装置７９の制御の下、ドア１１が上昇し、各ワーク支持部材６３Ａ、６３Ｂが図４の右方向に移動し、ＰＳ３の位置（ワークＷが各ピン６７Ａ、６７Ｂに突き当たる位置）までワークＷを移送する。

なお、図４では小さいワークWを示しているので、ワークWを移送するときに各ワーク支持部材６３Ａ、６３Ｂの移動距離が大きいが、ワークＷのサイズが、ワークテーブル３の上面とほぼ同じくらい大きければ、各ワーク支持部材６３Ａ、６３Ｂはほとんど動かないでワークＷの移送がなされるものである。

そして、機械に対してワークＷを位置決めする。すなわち、各ピン６９Ａ、６９Ｂをワークテーブル３の中心方向に移動して、ワークＷの位置決めを行うと共に、各ホルダ３７、３９がＰＳ７の位置に存在するように、マニピュレータ７を移動位置決めし、各ピン６７Ａ、６７Ｂ、６９Ａ、６９Ｂをワークテーブル３の上面より引っ込めて、上部ホルダ３９を下降してワークＷのほぼ中央部をクランプし、さらに、マニピュレータ７をＹ軸方向で適宜位置決めする。

ステップＳ０９，ステップＳ１１では、上板押さえ２７を下降させてワークＷをクランプし曲げ加工機５でベンドビームを駆動させワークＷに曲げ加工を行う。

ステップＳ１３ではワークＷが曲げられた箇所の曲げ角度測定を行う。ステップＳ１５では、曲げ角度は許容値か否かの判断を行う。

曲げ角度が許容値の範囲内であるとき処理は、続いて、上板押さえ２７を上昇させ、マニピュレータ７を移動してワークＷを曲げ加工機５から離し、ワークＷをインデックス位置決めし、同様にして次の曲げ加工を行う。

曲げ角度が許容値内に入っていない場合には、処理はステップＳ１７に進む。

ステップＳ１７では、曲げ角度を参照し、曲げの補正ストロークを算出する。続いて、処理をステップＳ１１に戻す。

図９及び図１０を参照する。ワークＷに曲げ加工を行うとともに、角度検出の結果に応じて、再び曲げ加工を行う方法を示す。図９に示すように、曲げ加工機５には、一端に面光源９３を備え、他端に光反射部材９１を備え、ワークＷを曲げた像を水平方向（Ｘ軸方向）から、垂直方向（Ｚ軸方向）へ反射させ、撮像機８７がワークＷを撮像する。続いて、撮像した画像データは、画像処理装置９５に送信され、曲げ角度が許容値の範囲であるか否かが判断される。許容値の範囲外であるときは、曲げ補正のための制御データが制御装置９７に送信さる。そして、図１０に示すように、下押さえ２５，上押さえ２７により固定されたワークＷに対して、正曲げ金型３３Ａにより曲げの修正加工が行われる。

総ての曲げ加工が終了したら、マニピュレータ７を適宜の位置に位置決めし、上部ホルダ３９を上昇させてマニピュレータ７によるワークＷのクランプを解除し、ワーク支持部材６３Ａ、６３ＢでワークＷをドア１１の近傍まで移送し、各ピン６７Ａ、６７Ｂ、６９Ａ、６９Ｂを上昇し、ドア１１を下降して、作業者がワークを搬出し、初期状態戻る。

ここで、上述のステップＳ１３においての画像処理を、以下に詳細に説明する。

図１１は画像処理装置９５を示す。

画像処理装置９５は、Ａ／Ｄ変換コンバータ９９と、画像メモリ１０１と、測定エリアパターンメモリ１０３と、合成部（請求項の突き合わせ手段に相当）１０５と、基準パターンメモリ１０７と、パターンマッチング処理部（請求項の突き合わせ手段に相当）１０９と、角度演算部（請求項の角度算出手段に相当）１１１と、出力処理部１１３とを備えている。

前記Ａ／Ｄ変換コンバータ９９は、前記撮像機８７より曲げ加工が行われたワークＷの画像を受信し、Ａ／Ｄ変換を行う。

前記画像メモリ１０１は、Ａ／Ｄ変換された曲げ画像データを記憶する。前記測定エリアパターンメモリ１０３には、測定する領域を設定した画像データが記憶されている。本例では、扇形状の測定領域が設定されている。本例で扇形状とは、異なる半径で中心（円弧の基になる円の中心）が同一位置の２つの円弧と、各円弧同士の端点同士を結んだ閉図形をいう。

前記合成部１０５は、前記画像メモリ１０１に記憶された画像データと、前記測定パターンメモリ１０３に記憶された画像データとの合成を行う。この合成の際には、予め合成する位置関係が決められており、合成後には、ワークＷの曲げフランジの曲げ角度方法に沿って、扇形状の円弧が前記曲げフランジを囲むように合成される。

前記パターンマッチング処理部１０９では、基準パターンＰを記憶した基準パターンメモリ１０７より基準パターンＰを読み込む。ここで、基準パターンＰとは、曲げ角度が０度あるいは１８０度のときのワークＷのフランジ形状の一部分をいう。

前記角度演算部１１１は、前記基準パターンを平行移動／回転移動させ、撮像されたワークＷのフランジに対し一番近い形状部分を検索する。そして、検索されたときの回転角度が曲げ角度となる。そして、出力処理部１１３では曲げ角度θのデータが曲げ加工機制御装置９７に送信され、角度補正が行われる。

ここで、曲げ加工機５は、大きく分けてＶ型のパンチとダイ金型によるＶ曲げ加工機と、しごき曲げ加工機等を含む。以下はしごき曲げ加工機の例であるが、Ｖ曲げ加工機においても適応できるものである。しごき曲げ加工機は前述のように上板押さえ金型と下板押さえ金型で材料を挟み、曲げ金型で材料を曲げるものである。曲げ加工機５と制御装置９７は、あらかじめプログラムされた曲げ加工情報に基づき、曲げ加工機５の軸を制御して材料の曲げ加工を行う。

また、撮像機８７は、曲げたワークＷの端面を撮像する。撮像機８７は、撮像デバイスにＣＣＤが多く使われているので、ＣＣＤカメラと称するのが一般的である。本例では特に撮像機８７に限定はなく、ＣＭＯＳカメラや撮像管式のものでもよい。

上述のように画像処理装置９５は、撮像機８７から送られる画像データを時系列的にデジタル化して、画像メモリに記憶し、あらかじめ登録してある基準パターンとパターンマッチングを行う。この基準パターンは、１８０度の位置に置かれたワークＷ端面の一部を長手方向に切り出ししたものである。パターンマッチング処理で、基準パターンとの相関が最も高いパターンを探索し、基準パターンとの回転方向のずれ量を演算する。この回転方向のずれ量が、１８０度を基準とした材料の曲げ角度に相当するので、材料の測定角度とする。画像処理装置９５における、これら一連の処理は、画像処理装置９５と接続された曲げ加工機５の制御装置９７からの測定指令によって行われ、測定角度を制御装置９７に返す。

図１２を参照する。画像処理装置９５において、撮像機８７から画像データを取り込み、画像メモリ１０１に画像データを記憶した後、被測定材であるワークＷのフランジの直線部分を認識し、この直線部分の角度を曲げ角度として出力するまでの流れを説明する。

まず、画像処理におけるパターンマッチングのアルゴリズムについて説明する。

基本的な考え方は、１８０度の基準となる基準パターンＰを作成し基準パターンメモリ１０７に予め記憶しておく。基準パターンＰより充分大きい画像メモリ１０１に取り込まれたワークＷの端面の画像Ｆの一部に重ね合わせたときの差分を計算する。重ね合わせる位置を左右・上下に画像全体をずらしながら各位置での差分の計算実行し、この差分が一番小さい位置が、基準パターンＰに最もマッチングが取れた画像パターンであると判断する。

これを、一般的な数式１で表す。

Ｅ（ｘ、ｙ）は、画像Ｆにおいて、（ｘ、ｙ）の位置における基準パターンＰとの差分である。このＥ（ｘ、ｙ）が小さいほど、相関が高い（すなわち、マッチング度が高い）ことになり、最も小さくなる位置を探す。

これを拡張して、Ｘ，Ｙのずれだけでなく回転方向についても考慮してパターンマッチングを行う。このためには、各Ｘ、Ｙの位置で、所定の角度ずつ座標の回転変換をかけながらパターンマッチングを３６０度になるまで行う。角度変換をかけたパターンをＰ’とすると数式２のようになる。

これを、数式１と組み合わせて数式３を得る。

これにより、Ｅ（ｘ、ｙ）が最も小さくなるようにＸ、Ｙ、θを見つけ出せばよいことになる。なお、これらの計算処理は膨大なデータ処理であるが、ハードウェアによる処理を行えば短い時間で結果を得ることができる。

上記パターンマッチング処理により得られる角度θは、基準パターンＰとして登録された１８０度の位置に置かれたワークＷの端面に対して、画像ＦにおけるワークＷの端面との角度差とすることができる。この方法により、ワークＷの端面の直線部分の角度について正確に測定することができる。

図１３を参照する。ワークＷの曲げ加工方法において、いわゆるＲ曲げがある。これは、半径Ｒが大きな曲げ加工である。

この加工において、ワークＷの曲げ角度を測定するためには、ワークＷの端面の曲線部分Ｒが終了した直線部分の認識が必要である。上記手法を使えば、曲げ線部分Ｒを含むワークＷの端面パターンＰ１の相関は低いので、直線部分だけのワークＷの端面パターンＰ２を認識することができる。これにより、Ｒ曲げ加工においても正確な角度測定を行うことができる。

図１４を参照する。撮像機８７によって撮像され取り込まれた画像データのなかには、ワークＷの端面以外に、金型３３や材料押さえ装置（２５，２７）等の画像も映る場合がある。特に曲げ加工中においては、必ず映り込むので、上記パターンマッチングにおいては、基準パターンＰがワークＷの端面の直線の一部分であるので、間違えて金型３３等の直線部分に高い相関値を得てしまい、この直線部分の角度を求めてしまう場合がある。

図１５を参照する。ワークＷを曲げる場合、１辺だけを曲げるだけでなく複数工程の曲げを連続して加工する場合が殆どである。２辺目以降の曲げ加工の場合、画像データには、すでに曲げ加工された１辺目の端面ＦＲ１と加工中の２辺目の端面ＦＲ２が映る。このとき認識すべき端面は当然２辺目の端面ＦＲ２であり、間違えて１辺目の端面ＦＲ１を認識してはいけない。

上述のような誤計測を防ぐために、本例では、ワークＷの曲げ位置を中心とする扇型の測定エリアパターンが適正である。測定エリアパターンは、画像データの中でパターンマッチングを行うエリアを設定したものであり、このエリアの中の画像データだけについて処理を行い、エリアの外は除外する。

ここで、扇形状とは、異なる半径で中心（円弧の基になる円の中心）が同一位置の２つの円弧と、各円弧同士の端点同士を結んだ閉図形をいう。そして、前記円弧の中心を現在曲げているワークＷの曲げ位置（例えば、曲げ後の大きい曲げＲに接したワークＷの外形線同士の交差点、又は、曲げの際に形成される曲げＲの中心位置等）に重ね合わせる。そして、円弧部分は下板押さえ２５から僅か離れた位置から、上板押さえ２７から僅か離れた位置までの円弧であってもよい。さらに、各円弧間の巾は各曲げ工程において、曲げフランジのストレート部分より僅かに短くする。

図１６を参照する。角度測定すべき曲げ辺のワークＷの端面は、曲げ位置を中心とした扇状のエリア内に必ず存在することとなる。扇状のエリアの形状を上述のように適正に設定すれば金型や材料押さえ等はこのエリアの外側に存在することとなる。また、測定すべき曲げ辺以外の辺についても扇状のエリアの外側に存在することとなる。この方法にて、簡便にかつ確実に誤計測を防ぐことができる。

図１７、図１８を参照する。扇状のエリアの形状については、曲げ加工条件に応じて適宜設定できることが望ましい。例えば、板厚Ｔの厚い材料の場合、曲げたときの半径が大きいので扇形状の外形を大きくし、薄い板厚Ｔの場合は、曲げたときの半径が小さいので扇形状の内径を小さくすることにより計測を確実に行う。

本発明に係る曲げ加工ユニット全体の概略構成を示す斜視図である。 曲げ加工ユニットにおける曲げ加工機側の概略構成を示す斜視図である。 曲げ加工ユニット全体の概略構成を示す側面図である。 ワークの搬送及び位置決めを説明する説明図である。 ワークの撮像位置を説明する説明図である。 ワークの撮像位置を説明する説明図である。 ワークの撮像位置を説明する説明図である。 ワークの撮像による曲げ加工補正のフローチャートである。 撮像した曲げ形状画像のデータ処理を説明する説明図である。 撮像した曲げ形状画像のデータ処理を説明する説明図である。 画像処理システムの概略の構成を示す概略図である。 画像処理システムの処理内容を説明する説明図である。 画像処理システムの処理内容を説明する説明図である。 画像処理システムの処理内容を説明する説明図である。 画像処理システムの処理内容を説明する説明図である。 画像処理システムの処理内容を説明する説明図である。 画像処理システムの処理内容を説明する説明図である。 画像処理システムの処理内容を説明する説明図である。

符号の説明

１ 曲げ加工ユニット
３ ワークテーブル
５ 曲げ加工機
７ マニピュレータ
９ 安全囲い
１１ ドア
３５ フレーム
３７ 下部ボルダ
３９ 上部ホルダ
４１Ａ、４１Ｂ 支柱
４３ ビーム
８１ 支持部材
８３ ガイドレール
８５ 連結部材
８７ 撮像機
８９ ガイド部材
９１ 光反射部材（反射ミラー）
９３ 面光源
９５ 制御部
Ｗ ワーク

Claims (8)

1. 金型でワークに曲げ加工を行う曲げ加工システムにおいて、
   前記金型で曲げられたワークの形状を撮像する撮像機と、前記撮像機を所定位置に移動位置決めする移動装置と、前記移動装置の制御を行う移動装置制御手段と、前記ワークの像を前記撮像機の方向へ所定角度反射させる光反射部材とを備え、
   前記移動装置制御手段は、設置された前記ワークの撮像箇所の位置に応じて、前記撮像機を移動させる制御を行い、前記ワークの撮像箇所から前記光反射部材までの距離、及び前記光反射部材から前記撮像機までの距離の合計を適正な焦点距離に保つこと、
   を特徴とする曲げ加工システム。
2. 前記ワークの像を前記撮像機の方向へ所定角度反射させる前記光反射部材は、前記ワークの像を水平方向から垂直方向へ反射させる構成であることを特徴とする請求項１記載の曲げ加工システム。
3. 前記ワークに光を照射する面光源を有し、
   前記ワークは、前記面光源と前記光反射部材との間に配置され、前記ワークに対し、前記面光源は光を照射することを特徴とする請求項１又は２記載の曲げ加工システム。
4. 金型でワークに曲げ加工を行う曲げ加工方法において、
   移動装置制御手段により移動装置の制御を行い撮像機を所定位置に移動位置決めし、光反射部材により前記ワークの像を前記撮像機の方向へ所定角度反射させ、前記撮像機により前記金型で曲げられたワークの形状を撮像するとともに、
   前記移動装置制御手段は、設置された前記ワークの撮像箇所の位置に応じて、前記撮像機を移動させる制御を行い、前記ワークの撮像箇所から前記光反射部材までの距離、及び前記光反射部材から前記撮像機までの距離の合計を適正な焦点距離に保つこと、
   を特徴とする曲げ加工方法。
5. 金型でワークに曲げ加工を行う曲げ加工システムにおいて、
   前記金型で曲げられたワークのフランジ形状を撮像する撮像機と、予め基準フランジ画像を記憶する記憶手段と、撮像したフランジ画像と、前記基準フランジ画像とを突き合わせする突き合わせ手段と、前記突き合わせ手段の突き合わせに基づき前記基準フランジ画像と前記フランジ画像との角度を求める曲げ角度算出手段とを備え、
   設定された領域内の前記フランジ画像を特定し、前記基準フランジ画像と突き合わせ角度を求めること、
   を特徴とする曲げ加工システム。
6. 前記設定された領域外の画像を除外する除外手段を有することを特徴とする請求項５記載の曲げ加工システム。
7. 前記設定された領域は扇形状であることを特徴とする請求項５又は６記載の曲げ加工システム。
8. 金型でワークに曲げ加工を行う曲げ加工方法において、
   撮像機により、前記金型で曲げられたワークのフランジ形状を撮像し、記憶手段に予め記憶された基準フランジ画像を取り出し、突き合わせ手段が、撮像したフランジ画像と、前記基準フランジ画像とを突き合わせし、曲げ角度算出手段が前記突き合わせ手段の突き合わせに基づき前記基準フランジ画像と前記フランジ画像との角度を求める処理を行い、
   さらに、設定された領域内の前記フランジ画像を特定し、前記基準フランジ画像と突き合わせ角度を求めることを特徴とする曲げ加工方法。

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