JPH04145315A - 曲げ角度検出可能な折曲げ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、曲げ角度検出可能な折曲げ装置に関し、さ
らに詳しくは、板材に傾斜投光された光線による線状照
射部の画像処理によって曲げ角度を検出するようにした
折曲げ装置に関する。

〔従来の技術〕

折曲げ機による板材の曲げ角度検出機構は大別して接触
方式と非接触方式に分けられる。

前者として、特開平１−２７３６１８号公報には四角形
リンクを応用した連続追従角度検出装置が示されている
。この装置では傾斜面に接触する測定子の傾きを、リン
ク機構内に存在するエンコーダより読み取っている。

後者においては、従来、複数の距離センサによって測定
された距離の差から曲げ角度を検出するのが一般的であ
った。距離センサに静電容量センサを用いたものが特開
昭６４−２７２３号公報に、渦電流センサを用いたもの
が特開昭６３−４９３２７号公報に、光センサを用いた
ものが特開平１−２７１０１３号公報に開示されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

特開平１−２７３６１８号公報に記載されているような
接触方式の場合、板材と測定子とを接触させて角度を計
測するから、板材が薄いと接触により板材がたわみ、正
確な角度計測が困難である。また、経年変化によって測
定子に摩耗または変形が生じる。さらに、計測精度を良
くするために板材にある程度の長さを必要とし比較的大
きな計測スペースを確保しなければならない等の問題点
があった。

非接触方式による曲げ角度検出機構では、従来、距離の
差から角度を演算していたから、距離センサは高分解能
を有することが必要であった。しかも、特開昭６４−２
７２３号公報や特開昭６３−４９３２７号公報にそれぞ
れ記載された静電容量センサや渦電流センサを用いたも
のは、板材の測定面の表面状態により出力が変化するか
ら、板材の材質等が変わる毎に更正を必要とする。また
、特開平ｌ−２７１０１３号公報に記載されているよう
な光センサを距離センサとして用いた装置では、板材の
表面状態や材質によっては光が散乱したり吸収されたり
して計測誤差が大きくなったり、また十分な検出精度が
得られない等の問題点がある。

したがって、この発明の目的は、板材の材質や厚み、長
さ、表面状態に関係なく、しかも経時変化を受けずに、
所望の曲げ角度に高精度で折曲げ可能な折曲げ装置を提
供することである。

〔課題を解決するための手段〕

接触方式による角度検出では、前述したように検出精度
に問題があるから、光と視覚センサによる非接触方式に
よって曲げ角度検出を行なうこととする。また、従来の
距離差から曲げ角度を検出する非接触方式では、測定面
の状態によって検出精度や感度が変わってくるが、例え
ばスリット光の投光による線状照射部の傾き（角度）を
視覚センサにより画像処理すれば、測定面の状態にかか
わらず正確に角度を検出することが可能である。

そこで、前記目的を解決するために、この発明は、上型
と下型との間に挿入された板材を折曲げる折曲げ機にお
いて、 ａ）前記板材に対してスリット光あるいは直列する複数
のスポット光を所定の照射角度で傾斜投光する光源と、 ｂ）前記板材上の投光光線による線状照射部の傾斜角度
を所定の受光角度で読み取る視覚センサと、 Ｃ）この視覚センサから出力された傾斜角度信号に基づ
いて前記板材の曲げ角度を算出する演算処理手段と、 ｄ）この演算処理手段から出力された曲げ角度信号に基
づいて上型または下型の位置をＩＪＩする制御手段と を備えていることを要旨とする。

〔作　用〕

上型と下型の間に挿入された板材は、上型の降下或いは
下型の上昇に従って折曲がっていく。

最初の段階では板材に固有の弾性による戻りを考慮して
、目標とする曲げ角度よりも小さい角度で板材を折曲げ
る。ある程度まで折曲げた時点で、板材上にスリット光
あるいは順列する複数のスポット光を投光する。この時
、スリット光あるいは複数のスポット光を結ぶ線は、板
材の折曲げ角度に対応した傾斜角度で板材上にて線状に
照射されることとなる。したがって、板材上の線状照射
部を視覚センサによって撮像し画像処理すれば傾斜角度
が計測される。さらに、得られた線状照射部の傾斜角度
を、予め設定した照射角度および受光角度とともに演算
処理することによって板材のその時点での曲げ角度が算
出される。この曲げ角度を上型または下型の位置の制御
手段に信号として出力し、目標とする曲げ角度に到達す
るまでこの上型または下型による押圧動作を行なうこと
により板材を所定角度に曲げることができる。

〔発明の効果〕

本発明により、板材の折曲げ片に投光される傾斜光線を
用いた曲げ角度検出手段が確立された。非接触方式であ
るから、経時変化による接触子の摩耗や変形がなく、薄
い板材についても安定した測定精度が得られる。また、
線状照射部の画像処理により傾斜角度を直接読み取るか
ら精度が良い。しかも、板材の材質や表面状態等に起因
して精度および感度が影響されず、したがって従来例の
ようなセンサの更正を必要としない。また、視覚センサ
についても、従来例のような高い分解能が要求されない
。さらに、狭い検出スペースでも精度良く角度の検出が
行える。

〔実施例］ 次に、この発明の一実施例を図面を参照しつつ説明する
。

第１図に示される折曲げ装置１は、架台８によって支持
されている下型３、下型３に対位してその上方に昇降自
在に設けられたラム７、およびこのラム７に取り付けら
れた上型２を有する例である。折曲げられる板材Ｗはこ
の上型２と下型３の間に挿入され、上型２が降下してバ
ンチされると板材Ｗは上型２と下型３とに挟圧され、さ
らにＷ”のように折曲がる。

また、下型３の何方には、バックストップ９によって支
持されたブラケット１０上に、光源１１とＣＣＤカメラ
１２等の受像器が取り付けられている。これらの光源１
１と受像器１２とは共に前後、左右に移動可能であり、
板材Ｗの大きさ等に合わせて任意の位置で板材の角度を
検出できるようになっている。光源１１からは、レーザ
光等のスリット光１３が、板材Ｗに対して斜めに照射さ
れる。板材Ｗ上に照射された光の線状照射部はＣＣＤカ
メラ１２によって撮像され、ＣＣＤカメラのモニタ画面
上に映し出されるとともに、画像データとしてフレーム
メモリ等に記憶される。

そして、画像処理によって線状照射部の傾斜角度が計測
される。

第１図に示される実施例では上型２が降下して板材Ｗが
上型２と下型３とに挟圧されるが、他の実施例として下
型３が上昇して板材Ｗが上型２と下型３とに挟圧される
構成としても良い。

このような実施例においても、光源１１とＣＣＤカメラ
１２等の受像器は下型３に対して固定された位置関係に
設置されることができるから、前記線状照射部の角度計
測には支障を生じない。

このようにしてＣＣＤカメラ１２等の受像器およびフレ
ームメモリ等を有する視覚センサによって計測され記憶
された前記線状照射部の傾斜角度の画像データは、演算
処理手段に送られ、ここで演算処理されることによって
−曲げ角度が算出される。演算処理の原理をスリット光
の場合について説明すると、以下の通りである。

まず、第２図に示されるように曲げ加工前の板材Ｗに対
して光線の照射角度をβ、ＣＣＤカメラの受光角度をＴ
、曲げ加工後の板材Ｗ′の曲げ角度をθとし、モニタ画
面上の線状照射部の傾斜角度をαとする。この場合の板
材ＷまたはＷ′、スリット光およびＣＣＤカメラの関係
を模式的に示すと第２図（ａ）、（ｂ）、（Ｃ）および
（ｄ）のようになる。第２図において、（ａ）は正面図
、（ｂ）は側面図、（Ｃ）および（ｄ）は下面図すなわ
ちモニタ画面に映される画像を示す。これから、次式の
ような弐が導かれる。

また、第３図の（ａ）に正面図、（ハ）に側面図および
（Ｃ）に下面図で示されるように、光源１１とＣＣＤカ
メラ１２とを板材Ｗに対して平行に配置し、スリット光
の照射光源１１の軸線と受光するＣＣＤカメラ１２の軸
線とのなす角度をδ、曲げ加工前の板材Ｗと曲げ加工後
の板材Ｗ゛とのなす角度をφとすると０式はさらに節単
になってｔａｎα＝　ｔａｎφ゛ｔａｎδ　　　　　　
　　　■となる。なお、この曲げ加工後については、θ Ｔ＝９０’　　　φ＝９０°　−−δ＝９０’　　−β
のような関係がある。

したがって０式または０式より、βとγまたはδを予め
設定しておいて、画像処理によりαを計測すれば、θ値
（もしくはφ値）すなわち板材の曲げ角度が算出できる
。なお、前記式０式からβ＝４５°、Ｔ＝９０°とすれ
ば、線状照射部の傾斜角度αは曲げ角度θに対して２倍
の怒度となる。

このようにして算出された曲げ角度θの値は、目標とす
る曲げ角度と比較されて、この差から次段階における曲
げ角度が補正演算される。目標とする曲げ角度を高精度
で達成しようとする場合には、この補正演算において、
次段階の折曲げの際に予測されるスプリングバック量（
板材に固有の弾性により、与えられた変形が戻り減する
量）を加味した演算を行ない、次段階の曲げ角度を算出
する。スプリングバック量は、予め経験や計算によって
得られたデータを記憶させておき、これに基づいて個々
の場合について入力された材質や板厚から算出されるよ
うにプログラムしておけばよい。

補正演算によって算出された次段階における曲げ角度は
、上型２の位置を制御する制御手段に信号として出力さ
れる。この制御手段は油圧又は空気シリンダ等の駆動機
構を備える駆動部を制御し、ラム７を上下動させて上型
２の位置をＣ下型３が可動の場合には下型３の位置を）
調整するようになっている。

前述した実施例では、線状照射部を現出するのにスリッ
ト光を照射するようにしたが、第２図（ｄ）に示される
ように複数のスポット光を照射して、モニタ上に映る両
端の光点１５．１５“を線として結び、その結ぶ線の画
像処理により傾斜角度αを検出してもよい。

また、本実施例では板材Ｗの下部・左側から投光および
撮像したが、これを下部・中央から行なえば演算元数が
減じ曲げ角度θが測定でき、測定精度が上がる。また側
方や上方からの投光・撮像も可能である。さらに、光源
としては、外乱光の影響を小さくするために、赤外線レ
ーザを用いる事も有効な手段の１つである。

次に第１図に示されるような折曲げ装置により板材Ｗを
折曲げる際の制御方法を第４図に示されるフローチャー
ト図を用いて説明する。

まず、ステップ２０．２１において折曲げようとする板
材Ｗの板厚と材質とに関するデータを入力する。また、
ステップ２２においては、光源１１の照射角度βとＣＣ
Ｄカメラ１２の受光角度Ｔを入力する。さらに、ステッ
プ２４で所定の目標とする曲げ角度θを入力し、折曲げ
を開始する。

折曲げの最初の段階のステップ２５では、上型２を高速
で下降させて予備曲げを行なう。この時の曲げ角度はス
プリングバック現象が不可避であるため目標とする曲げ
角度θよりも小さく、１例えばθ−Δθ（Δθの値は通
常０〜４度程度）とする。予備曲げ後のステップ２６で
は、上型２の下降速度を低速にして、除々に上型２を下
型３に接近させて折曲げを進めていく。−方、ステップ
２０および２１で入力された板材の板厚および材質のデ
ータは、ステップ２７に送り込まれ、スプリングバック
量の予測が行われる。

このデータは補正信号として出力される。

続いてステップ２８に進み、折曲げられた板材Ｗ”上に
光源１１からスリット光１３を投光する。

板材Ｗ゛上に投光されて生ずる線状照射部をＣＣＤカメ
ラ１２で撮像し、画像解析によって前記線状照射部の傾
斜角度αを計測する（ステップ２９）。得られた頃傾斜
角度αは信号として演算処理手段に送られ、ステップ３
０において、予め入力された光源１１の照射角度β、Ｃ
ＣＤカメラ１２の受光角度γと共に例えば０式に基づい
て演算処理が行なわれる。この演算によって算出された
曲げ角度θの値は、目標とする曲げ角度の値θと比較さ
れ、θ≠θであればステップ２７に戻り、θとθとの差
にスプリングバック量を加味した補正演算を上型２の位
置制御手段に送り込み、再びステップ２６を行なう。θ
＝θであればステップ３１に進み、上型２が下型３から
離反して折曲げが終了する。

上型２が固定され下型３の上昇により板材Ｗが折り曲げ
られる構成では、第４図に示されるフローチャート図に
おいて上型と下型とが置換されて作動する。

１体■ ５ＰＣＣ１，２ｔの板材を曲げ脚長（折曲げられた板材
の一片の巾）３０ｍ、目標曲げ角度９０°±１５”で折
曲げた。その際、まず、約８８°の曲げ角度になるよう
に上型２により前記板材を下型３に対して折曲げ圧を付
加し、いわゆるパンチストロークを追い込む操作を行っ
た。ここで板材の折曲げ片上に線状照射部を得るために
半導体レーザからλ＝　Ｑ、８−の赤外線レーザ光を板
材に対する照射角度β＝４５°、スリットの大きさ２ｍ
Ｘ１０ｍｍで投光した。次いで、板材上の投光による線
状照射部を４８０　Ｘ　５１２画素のＣＣＤカメラで受
光角度γが９０°となるように撮像した。画像処理は株
式会社クリエイティブシステム社製ＢＬＯＢｕｔ画像処
理装置で行ない、曲げ角度θを計測した。この計測に要
した時間は約１秒であった。このときの曲げ角度と目標
曲げ角度との差、上型２の下型３方向への押圧ストロー
クおよびスプリングバック予測量を加味した補正演算を
行ない、９０°の曲げ角度となるように上型２をさらに
下型３へ接近させた。このようにして折曲げ操作を行っ
た後の板材の曲げ角度は９０°５°であった。同様にし
て連続１０枚の折曲げ加工をした結果、折曲げ角度の平
均は９０°±１３゛　で、バラツキは少く十分に満足な
精度が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す説明図、第２図（ａ）
、（ｂ）、（Ｃ）および（ｄ）は第１図の主要部分をそ
れぞれ模式的に示した図、第３図（ａ）、（ロ）および
（Ｃ）は別の実施例を第２図と同様に示した図、第４図
は実施例の装置の動作を示すフローチャート図である。 １−−−−−−−〜−−−折曲げ装置 ２−・−・−・−・−上　型 ３−−−−−−−−−一下　型 ７−−−−−−−−−−ラ　ム １１−・・・−・−・・−光　源 １２−−−−−−−−−・ＣＣＤカメラ１３−・−一一
−−−−−−スリット光１５、１５’−・・・スポット
光 Ｗ−・・−・−板材（折曲げ前） ｗ’−−・−・−板材（折曲げ後）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 上型と下型との間に挿入された板材を所要角度に折曲げ
   る折曲げ機において、 ａ）前記板材に対してスリット光あるいは直列する複数
   のスポット光を所定の照射角度で傾斜投光する光源と、 ｂ）前記板材上の投光光線による線状照射部の傾斜角度
   を所定の受光角度で読み取る視覚センサと、 ｃ）この視覚センサから出力された傾斜角度信号に基づ
   いて前記板材の曲げ角度を算出する演算処理手段と、 ｄ）この演算処理手段から出力された曲げ角度信号に基
   づいて上型または下型の位置を制御する制御手段と を備えていることを特徴とする曲げ角度検出可能な折曲
   げ装置。