(57)【要約】【課題】形状矯正中の加圧ラム下の鋼板形状から鋼板を効率よく形状矯正することが可能な鋼板形状矯正方法を提供する。【解決手段】位置検出装置７で検出された鋼板Ｓの位置情報に基づいて加圧ラム２下の鋼板Ｓの形状を鋼板形状計測装置６で計測し、計測された鋼板Ｓの形状計測結果から当該鋼板Ｓの形状評価を行って当該鋼板Ｓの形状矯正位置及び形状矯正条件を求め、求めた形状矯正位置が加圧ラム２下になるようにベッド３，４で鋼板Ｓを搬送し、求めた形状矯正条件で加圧ラム２により当該鋼板Ｓの形状矯正を行う。また、鋼板Ｓの形状評価を行うに当たり、鋼板の差金隙間を求め、当該差金隙間が予め設定された所定値より大きい位置を矯正位置として評価する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ラムを備えたプレス機と、前記プレス機の入出側に設けられ且つ鋼板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置で搬送される鋼板の位置を検出する位置検出装置と、一つのレーザ光源からのレーザ光を偏光し、偏光されたレーザ光を走査して、前記鋼板上の所定の検出点群を測定し、それらの検出群データからの鋼板の形状を計測する鋼板形状計測装置とを備えた鋼板形状矯正方法であって、前記位置検出装置で検出された鋼板の位置情報に基づいて前記加圧ラム下の鋼板の形状を前記鋼板形状計測装置で計測し、計測された鋼板の形状計測結果から当該鋼板の形状評価を行って当該鋼板の形状矯正位置及び形状矯正条件を求め、求めた形状矯正位置が前記加圧ラム下になるように搬送装置で鋼板を搬送し、前記求めた形状矯正条件で前記加圧ラムにより当該鋼板の形状矯正を行うことを特徴とする鋼板形状矯正方法。
【請求項２】
前記鋼板の形状評価を行うに当たり、鋼板の差金隙間を求め、当該差金隙間が予め設定された所定値より大きい位置を矯正位置として評価することを特徴とする請求項１に記載の鋼板形状矯正方法。
【請求項３】
鋼板に長辺と短辺とがある場合、短辺側の形状矯正を長辺側の形状矯正に先駆けて行うことを特徴とする請求項２に記載の鋼板形状矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼板の形状矯正方法に関し、特に鋼板の歪みなどの形状をオフラインで矯正するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
鋼板の形状を自動計測する装置としては、例えば下記特許文献１に記載されるように、複数の光学系距離計からなる計測装置を鋼板の搬送ライン上に設置し、この計測装置を通過する鋼板からの光の反射状態から鋼板表面までの距離、即ち鋼板表面の高さを検出し、この高さを連続して鋼板表面の形状を計測するものがある。しかしながら、この鋼板形状計測装置は、オフラインでの形状計測に適さないとして、本願出願人は下記特許文献２に記載される鋼板形状計測装置を伴う形状矯正装置を提案した。この特許文献２に記載される形状計測装置は、一つのレーザ光源からのレーザ光を偏光し、偏光されたレーザ光を走査して、静止した鋼板上の所定の検出点群を測定し、それらの検出群データからの鋼板の形状を計測するものである。そのため、オフラインで鋼板が静止している状態でも鋼板の形状を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２３７５４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５５２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献２に記載の鋼板形状矯正装置では、計測された鋼板の形状を用いてどのような手順で形状矯正を行うのか具体的に記載されていない。例えば鋼板の形状矯正はプレス機の加圧ラムによって行う場合、形状矯正中の加圧ラム下の鋼板形状を計測するべきであり、その計測結果に基づいてどの位置をどういった条件で加圧矯正するのかといった手順が求められている。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、形状矯正中の加圧ラム下の鋼板形状から鋼板を効率よく形状矯正することが可能な鋼板形状矯正方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明の鋼板形状矯正方法は、加圧ラムを備えたプレス機と、前記プレス機の入出側に設けられ且つ鋼板を搬送する搬送装置と、前記搬送装置で搬送される鋼板の位置を検出する位置検出装置と、一つのレーザ光源からのレーザ光を偏光し、偏光されたレーザ光を走査して、前記鋼板上の所定の検出点群を測定し、それらの検出群データからの鋼板の形状を計測する鋼板形状計測装置とを備えた鋼板形状矯正方法であって、前記位置検出装置で検出された鋼板の位置情報に基づいて前記加圧ラム下の鋼板の形状を前記鋼板形状計測装置で計測し、計測された鋼板の形状計測結果から当該鋼板の形状評価を行って当該鋼板の形状矯正位置及び形状矯正条件を求め、求めた形状矯正位置が前記加圧ラム下になるように搬送装置で鋼板を搬送し、前記求めた形状矯正条件で前記加圧ラムにより当該鋼板の形状矯正を行うことを特徴とするものである。
【０００６】
また、前記鋼板の形状評価を行うに当たり、鋼板の差金隙間を求め、当該差金隙間が予め設定された所定値より大きい位置を矯正位置として評価することを特徴とするものである。
また、鋼板に長辺と短辺とがある場合、短辺側の形状矯正を長辺側の形状矯正に先駆けて行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
而して、本発明の鋼板形状矯正方法によれば、位置検出装置で検出された鋼板の位置情報に基づいて加圧ラム下の鋼板の形状を鋼板形状計測装置で計測し、計測された鋼板の形状計測結果から当該鋼板の形状評価を行って当該鋼板の形状矯正位置及び形状矯正条件を求め、求めた形状矯正位置が加圧ラム下になるように搬送装置で鋼板を搬送し、求めた形状矯正条件で加圧ラムにより当該鋼板の形状矯正を行う。従って、形状矯正中の加圧ラム下の鋼板形状から鋼板を効率よく形状矯正することができる。
【０００８】
また、鋼板の形状評価を行うに当たり、鋼板の差金隙間を求め、当該差金隙間が予め設定された所定値より大きい位置を矯正位置として評価する。従って、差金方向の形状を効率よく形状矯正することができる。
また、鋼板に長辺と短辺とがある場合、短辺側の形状矯正を長辺側の形状矯正に先駆けて行うことにより、鋼板全体の形状矯正を効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の鋼板形状矯正方法を適用した鋼板形状矯正装置の概略構成の一実施形態を示す平面図である。
【図２】図１の形状計測装置中のレーザ距離計を構成するレーザ照射装置の概略構成図である。
【図３】図１の制御装置内で行われる鋼板形状矯正のための演算処理を示すフローチャートである。
【図４】図３の演算処理で行われる演算処理のフローチャートである。
【図５】図４の演算処理で行われる幅矯正の説明図である。
【図６】図３の演算処理で行われる演算処理のフローチャートである。
【図７】図６の演算処理で行われる長手矯正の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態に係る鋼板形状矯正方法を適用した鋼板形状矯正装置について図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の鋼板形状矯正装置の概略構成を示す平面図である。この鋼板形状矯正装置は、鋼板Ｓをオフラインで形状矯正するものである。図中の符号１は、鋼板Ｓの形状を矯正するプレス機であり、プレス機１の入側には入側ベッド３、プレス機１の出側には出側ベッド４が配設されている。ベッド３，４は、何れも鋼板Ｓを搬送するための多数のローラが配設されており、このローラの回転状態を制御することで鋼板Ｓの搬送状態を制御することができる。即ち、これらのベッド３，４が鋼板Ｓの搬送装置を構成する。また、入側ベッド３及び出側ベッド４の側方には、鋼板Ｓの位置を検出する位置検出装置７が設けられている。位置検出装置７は、後述する形状計測装置と同様にレーザ光を鋼板Ｓの搬送方向に走査して鋼板Ｓの搬送方向への形状を計測し、その形状計測結果から鋼板Ｓがどの位置にあるかを検出する。
【００１１】
本実施形態のプレス機１の場合、加圧ラム２で鋼板Ｓを上から加圧し、主として鋼板Ｓに曲げモーメントを付与して鋼板の形状を矯正する。鋼板Ｓの形状は、後述する鋼板形状計測装置によって計測する。鋼板形状矯正のパラメータとしては、例えば鋼板Ｓの形状から求めた差金隙間、加圧ラム２による加圧力、シムと呼ばれる敷棒の位置と間隔、鋼板Ｓの位置、即ちベッド３，４による鋼板Ｓの搬送状態などが挙げられる。本実施形態のプレス機１による鋼板形状矯正は、鋼板Ｓの下に２本のシムを敷き、そのシムの間の部分の鋼板Ｓを加圧ラム２で加圧する。加圧ラム２による曲げモーメントは、シムの間の部分の鋼板Ｓにのみ生じる。この曲げモーメントによる鋼板Ｓの変形量と加圧開放時の戻り量、所謂スプリングバック量を加味して、前述した種々のパラメータを調整する。形状矯正制御のための演算処理は、後段に詳述する。
【００１２】
入側ベッド３の入側及び出側ベッド４の出側には形状計測装置５を、出側ベッド４の側方には制御装置６を設置した。このうち、形状計測装置５は、レーザ光によって検出点までの距離を検出するレーザ距離計と、レーザ距離計で検出された距離データから鋼板Ｓの形状を計測するコンピュータシステムを備えて構成される。形状計測装置５の具体的な鋼板形状計測方法は、本願出願人が先に提案した前記特許文献２と同様である。そのため、本実施形態の形状計測装置５は、３次元にレーザ光を走査して距離を計測するレーザ距離計を備えている。
【００１３】
本実施形態のレーザ距離計は、図２に示すように、レーザ光源１１を回転台１２の上に搭載し、レーザ光源１１のレーザ出射口に周知のガルバノミラー１３を配設した。ガルバノミラー１３の回転軸はレーザ光源１１のレーザ出射口からのレーザ光に一致し、ガルバノミラー１３の回転軸は回転台１２の回転軸と直交する。本実施形態では、ガルバノミラー１３を回転させることにより、レーザ光源１１からのレーザ光を、例えば鋼板Ｓの長手方向、即ち図１の鋼板Ｓの搬送方向に偏光し、回転台１２を回転させることにより、ガルバノミラー１３から偏光されるレーザ光を、主として鋼板Ｓの幅方向、即ち図１の鋼板Ｓの搬送方向と直交方向に走査する。なお、本実施形態の形状計測装置５は、入側ベッド３上や出側ベッド４上だけでなく、プレス機１の加圧ラム２下でも鋼板Ｓの形状を計測することができる。
【００１４】
制御装置６は、ホストコンピュータなどのコンピュータシステムを備えて構築され、前記形状計測装置５で計測された鋼板Ｓの形状に基づき、例えば後述する演算処理を行ってプレス機１及びベッド３，４の稼動状態を制御する。ここで、前記制御装置６内のコンピュータシステムで行われる鋼板Ｓの形状矯正のための演算処理について、図３のフローチャートを用いて説明する。この演算処理は、例えば鋼板形状矯正開始指令と同時に行われ、まずステップＳ１で、入側ベッド３や出側ベッド４により鋼板Ｓをプレス機１の加圧ラム２の下に搬入する。
【００１５】
次にステップＳ２に移行して、後述する図４の演算処理に従って、鋼板Ｓの幅矯正制御を行う。鋼板Ｓは、一般に搬送方向に長手で、搬送方向と直交方向に短い。つまり、鋼板Ｓには短辺と長辺があり、短辺方向を幅方向とし、長辺方向を長手方向と定義する。
次にステップＳ３に移行して、後述する図６の演算処理に従って、鋼板Ｓの長手矯正制御を行う。
次にステップＳ４に移行して、鋼板の形状矯正が完了したことを判定する。
次にステップＳ５に移行して、入側ベッド３や出側ベッド４により鋼板Ｓを加圧ラム２下から払い出し、制御を終了する。
次に、前記図３のステップＳ２で行われる幅矯正制御のための演算処理について図４のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ２１で、プレス機１の加圧ラム２下に搬入された鋼板Ｓの全体の形状を形状計測装置５で計測し、その形状から平坦度を計測する。
【００１６】
次にステップＳ２２に移行して、ステップＳ２１で計測した鋼板Ｓの平坦度から幅方向の差金隙間（幅差金隙間）評価を行い、幅差金隙間、矯正位置、矯正条件を求めて、例えばモニターなどの表示装置に表示する。幅差金隙間とは、例えば比較的長尺で真っ直ぐな金物、即ち差金を鋼板Ｓの幅方向に向けて当該鋼板Ｓの表面にあてがったとき、差金と鋼板Ｓの表面との間にできる隙間を意味する。これを鋼板Ｓの長手方向に予め設定された間隔毎に行い、幅差金隙間が予め設定された所定値より大きい部位を矯正位置とする。矯正位置には、原則的に幅差金隙間の大きい順に優先順位が付される。その際、ラムに近い、移動しやすさも優先順位に含まれる。矯正条件は、例えば記憶されている幅差金隙間データベースを比較して、シム（敷棒）、加圧ラムの加圧条件を決定する。シムは、鋼板と定盤の間に隙間を形成するものである。加圧ラムは、シム間の鋼板に曲げモーメントを付与して形状を矯正するものであるから、矯正位置の幅差金隙間が決まれば、シムを敷く位置、及び加圧ラムの加圧条件が決まる。加圧ラムの加圧条件は、鋼板の厚さ、幅、降伏応力などから、シムの厚さ及び加圧ラムによる圧下力（荷重）を決定する。前記特許文献２にも記載されるように、例えば幅差金隙間から得られる加圧矯正位置の曲率は加圧ラムによる曲げモーメントと等価であることから、その曲げモーメントと、断面２次モーメントと呼ばれる鋼板Ｓの幅、厚さの断面係数、及び縦弾性係数などの材料特性から、付与すべき荷重（圧下力）が得られる。また、鋼板に荷重を付加しても、鋼板にはスプリングバックと呼ばれる弾性回復があるので、このスプリングバック分をシムで付加する。従って、シムの厚さは、スプリングバック量に等しい。
【００１７】
次にステップＳ２３に移行して、全ての幅差金隙間が前記所定値以内であるか否かを判定し、全ての幅差金隙間が所定値以内である場合には幅矯正制御を完了し、そうでない場合にはステップＳ２４に移行する。
ステップＳ２４では、前記ステップＳ２２で求めた優先順位の高い矯正位置を加圧ラム２下に移動する。
【００１８】
次にステップＳ２５に移行して、前記ステップＳ２２で求めた矯正条件で鋼板Ｓを加圧して幅方向の形状矯正を行う。鋼板Ｓの幅方向の矯正は、例えば図５に示すように鋼板Ｓの幅方向及び長手方向に複数の矯正位置が存在する場合、まず長手方向に並んでいる矯正位置で並び順に形状矯正を行い、それら長手方向に並んでいる矯正位置での形状矯正が完了したら幅方向に移動し、次に長手方向に並んでいる矯正位置で並び順に形状矯正を行い、これを繰り返して幅方向の矯正を推進する。この移動の順序が、前述したラムに近い、移動しやすさに相当する。
【００１９】
次にステップＳ２６に移行して、加圧ラム２下部分の鋼板Ｓの形状を形状計測装置５で計測し、その形状から平坦度を計測する。
次にステップＳ２７に移行して、ステップＳ２６で計測した加圧ラム２下部分の鋼板Ｓの平坦度から、前記ステップＳ２２と同様にして、幅差金隙間評価を行い、幅差金隙間、矯正位置、矯正条件を求めて、例えばモニターなどの表示装置に表示する。
【００２０】
次にステップＳ２８に移行して、加圧ラム２下部分の鋼板Ｓの幅差金隙間が所定値以内であるか否かを判定し、幅差金隙間が所定値以内である場合にはステップＳ２９に移行し、そうでない場合にはステップＳ２５に移行する。
ステップＳ２９では、前記ステップＳ２２で求めた矯正位置が他にも存在するか否かを判定し、矯正位置が存在する場合にはステップＳ２４に移行し、そうでない場合にはステップＳ２１に移行する。
次に、前記図３のステップＳ３で行われる長手矯正制御のための演算処理について図６のフローチャートを用いて説明する。この演算処理では、まずステップＳ３１で、プレス機１の加圧ラム２下に搬入された鋼板Ｓの全体の形状を形状計測装置５で計測し、その形状から平坦度を計測する。
【００２１】
次にステップＳ３２に移行して、ステップＳ３１で計測した鋼板Ｓの平坦度から長手方向の差金隙間（長手差金隙間）評価を行い、幅差金隙間、矯正位置、矯正条件を求めて、例えばモニターなどの表示装置に表示する。長手差金隙間とは、前述と同様に差金を鋼板Ｓの長手方向に向けて当該鋼板Ｓの表面にあてがったとき、差金と鋼板Ｓの表面との間にできる隙間を意味する。これを鋼板Ｓの幅方向に予め設定された間隔毎に行い、長手差金隙間が予め設定された所定値より大きい部位を矯正位置とする。矯正位置には、原則的に長手差金隙間の大きい順に優先順位が付される。その際、ラムに近い、移動しやすさも優先順位に含まれる。矯正条件は、例えば記憶されている長手差金隙間データベースを比較して、シム、加圧ラムの加圧条件を決定する。シムを敷く位置、及び加圧ラムの加圧条件の決定方法は、前記図４の演算処理のステップＳ２２と同様である。
【００２２】
次にステップＳ３３に移行して、全ての長手差金隙間が前記所定値以内であるか否かを判定し、全ての長手差金隙間が所定値以内である場合には長手矯正制御を完了し、そうでない場合にはステップＳ３４に移行する。
ステップＳ３４では、前記ステップＳ３２で求めた優先順位の高い矯正位置を加圧ラム２下に移動する。
【００２３】
次にステップＳ３５に移行して、前記ステップＳ３２で求めた矯正条件で鋼板Ｓを加圧して長手方向の形状矯正を行う。鋼板Ｓの長手方向の矯正は、例えば図７に示すように鋼板Ｓの幅方向及び長手方向に複数の矯正位置が存在する場合、まず幅方向に並んでいる矯正位置で並び順に形状矯正を行い、それら幅方向に並んでいる矯正位置での形状矯正が完了したら長手方向に移動し、次に幅方向に並んでいる矯正位置で並び順に形状矯正を行い、これを繰り返して長手方向の矯正を推進する。この移動の順序が、前述したラムに近い、移動しやすさに相当する。
【００２４】
次にステップＳ３６に移行して、加圧ラム２下部分の鋼板Ｓの形状を形状計測装置５で計測し、その形状から平坦度を計測する。
次にステップＳ３７に移行して、ステップ３２６で計測した加圧ラム２下部分の鋼板Ｓの平坦度から、前記ステップＳ３２と同様にして、長手差金隙間評価を行い、長手差金隙間、矯正位置、矯正条件を求めて、例えばモニターなどの表示装置に表示する。
【００２５】
次にステップＳ３８に移行して、加圧ラム２下部分の鋼板Ｓの長手差金隙間が所定値以内であるか否かを判定し、長手差金隙間が所定値以内である場合にはステップＳ３９に移行し、そうでない場合にはステップＳ３５に移行する。
ステップＳ３９では、前記ステップＳ３２で求めた矯正位置が他にも存在するか否かを判定し、矯正位置が存在する場合にはステップＳ３４に移行し、そうでない場合にはステップＳ３１に移行する。
【００２６】
この演算処理によれば、形状計測装置５で計測された鋼板Ｓの形状から矯正位置及び矯正条件を求め、加圧矯正する位置を次々と変えながら、鋼板全体の形状を加圧矯正することができる。なお、前述の演算処理では、全ての矯正作業をプログラムによって自動化しているが、例えば矯正位置の移動や強制条件の調整をオペレータが行うようにしてもよい。周知のように、加圧ラムによる加圧矯正条件は、凡そ鋼板の諸元や差金隙間によって決まるが、予測できない結果になることも少なくない。膨大な加圧矯正データベースがあれば、鋼板の諸元や差金隙間に加えて種々の条件を付加することもできるが、データベースの規模が小さいうちは加圧矯正条件が不安定であり、そのような場合にはオペレータの介在が必要である。そして、オペレータが行った加圧矯正をデータベースに加えることで加圧矯正条件をより一層正確なものとすることができる。
【００２７】
このように本実施形態の鋼板の形状矯正方法によれば、位置検出装置７で検出された鋼板Ｓの位置情報に基づいて加圧ラム２下の鋼板Ｓの形状を鋼板形状計測装置６で計測し、計測された鋼板Ｓの形状計測結果から当該鋼板Ｓの形状評価を行って当該鋼板Ｓの形状矯正位置及び形状矯正条件を求め、求めた形状矯正位置が加圧ラム２下になるようにベッド３，４で鋼板Ｓを搬送し、求めた形状矯正条件で加圧ラム２により当該鋼板Ｓの形状矯正を行う。従って、形状矯正中の加圧ラム２下の鋼板Ｓの形状から鋼板Ｓを効率よく形状矯正することができる。
【００２８】
また、鋼板Ｓの形状評価を行うに当たり、鋼板の差金隙間を求め、当該差金隙間が予め設定された所定値より大きい位置を矯正位置として評価する。従って、差金方向の形状を効率よく形状矯正することができる。
また、鋼板Ｓに長辺と短辺とがある場合、短辺側の形状矯正を長辺側の形状矯正に先駆けて行うことにより、鋼板Ｓの全体の形状矯正を効率よく行うことができる。
【符号の説明】
【００２９】
１  プレス機
２  加圧ラム
３  入側ベッド
４  出側ベッド
５  形状計測装置
６  制御装置
７  位置検出装置
１１  レーザ光源
１２  回転台
１３  ガルバノミラー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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