(57)【要約】【課題】パイプベンダーによる曲げ成形前の段取り時間が短くなる効率の良いパイプ成形装置を提供する。【解決手段】レーザセンサ３は、駆動装置２により回転する電縫管１０表面に光を照射するとともに、電縫管１０の表面で反射した光量を検出する。制御装置６は、レーザセンサ３で取得した光量データから電縫管１０の周方向におけるシーム溶接部５の位置を判定する判定部６ａと、判定部６ａにより判定されたシーム溶接部５の位置とパイプベンダー４の曲げ成形時における小伸び率位置Ｘとの間の回転角度θを計算する計算部６ｂとを備える。制御装置６は、計算部６ｂで計算した回転角度θに基づきシーム溶接部５が小伸び率位置Ｘに移動するよう駆動装置２に作動信号を出力し、シーム溶接部５が小伸び率位置に移動した際、電縫管１０を曲げ成形するようパイプベンダー４に作動信号を出力する。【選択図】図３
2014100732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板が筒状に成形された電縫管を曲げ成形するパイプ成形装置であって、
上記電縫管を筒中心線周りに回転させる回転手段と、
該回転手段で回転する電縫管の表面に光を照射するとともに、該電縫管の表面で反射した光量を検出する光量検出手段と、
上記電縫管を曲げ成形するパイプベンダーと、
上記回転手段及び上記パイプベンダーに接続され、上記回転手段及び上記パイプベンダーに作動信号を出力する制御手段とを備え、
該制御手段は、上記光量検出手段で検出した光量から上記電縫管の周方向におけるシーム溶接部の位置を判定する判定部と、該判定部により判定されたシーム溶接部の位置と成形時における上記電縫管の小伸び率位置との間の筒中心線周りの回転角度を計算する計算部とを有し、該計算部で計算した回転角度に基づき上記シーム溶接部が上記小伸び率位置に移動するよう上記回転手段に作動信号を出力し、上記シーム溶接部が上記小伸び率位置に移動した際、電縫管を曲げ成形するよう上記パイプベンダーに作動信号を出力することを特徴とするパイプ成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパイプ成形装置において、
上記光量検出手段は、上記回転手段により上記電縫管が一回転する間において所定時間が経過する毎に光量を検出して複数の光量データを取得し、
上記計算部は、上記光量検出手段により検出した複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データを算出し、
上記判定部は、上記平均化データのうち最も小さい値に対応する上記電縫管の周方向の位置にシーム溶接部があると判定することを特徴とするパイプ成形装置。
【請求項３】
請求項１に記載のパイプ成形装置において、
上記光量検出手段は、上記回転手段により上記電縫管が一回転する間において所定時間が経過する毎に光量を検出して複数の光量データを取得し、
上記計算部は、上記光量検出手段により検出した複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データを算出するとともに、隣り合う平均化データの差分データをそれぞれ算出し、
上記判定部は、上記差分データのうち最も大きい値に対応する上記電縫管の周方向の位置にシーム溶接部があると判定することを特徴とするパイプ成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、車両用シートに用いられる金属製パイプフレームを成形するパイプ成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般的なパイプベンダーでは、電縫管におけるシーム溶接部の伸び率が母材部より低いので、上記電縫管の周方向におけるシーム溶接部の位置が曲げ成形時における伸び率が小さい小伸び率位置となる姿勢で電縫管を曲げ成形する必要がある。
【０００３】
ところで、上記電縫管のシーム溶接部の位置を上述の如き小伸び率位置とする作業を作業者が手動で行うのは非常に煩雑である。
【０００４】
これに対応するために、電縫管の周方向におけるシーム溶接部の位置の検出と、該シーム溶接部の上記小伸び率位置への移動とを自動で行うことでパイプベンダーにおける曲げ成形前の段取り時間を出来るだけ短くすることが考えられる。例えば、特許文献１では、電縫管の周方向におけるシーム溶接部の位置を自動で検出するシーム溶接部検出装置が開示され、該検出装置は、電縫管表面に光を照射するとともに、該電縫管表面で反射した光量を検出する光量検出センサと、該光量検出センサで検出した光量の差から上記電縫管の周方向におけるシーム溶接部の位置を判定する判定部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−３７５５０号公報（第２〜３頁、及び図２〜４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１では、電縫管の周方向におけるシーム溶接部の位置の検出は自動で行えるものの、パイプベンダーによる曲げ成形を行うためにシーム溶接部を上記小伸び率位置まで自動で移動させることについては何ら開示されていない。
【０００７】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パイプベンダーによる曲げ成形前の段取り時間が短くなる効率の良いパイプ成形装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために、本発明は、シーム溶接部を検出する際に電縫管を回転させる回転手段を利用して自動でシーム溶接部を上記小伸び率位置まで移動させることを特徴とする。
【０００９】
具体的には、金属板が筒状に成形された電縫管を曲げ成形するパイプ成形装置を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１０】
すなわち、第１の発明では、上記電縫管を筒中心線周りに回転させる回転手段と、該回転手段で回転する電縫管の表面に光を照射するとともに、該電縫管の表面で反射した光量を検出する光量検出手段と、上記電縫管を曲げ成形するパイプベンダーと、上記回転手段及び上記パイプベンダーに接続され、上記回転手段及び上記パイプベンダーに作動信号を出力する制御手段とを備え、該制御手段は、上記光量検出手段で検出した光量から上記電縫管の周方向におけるシーム溶接部の位置を判定する判定部と、該判定部により判定されたシーム溶接部の位置と成形時における上記電縫管の小伸び率位置との間の筒中心線周りの回転角度を計算する計算部とを有し、該計算部で計算した回転角度に基づき上記シーム溶接部が上記小伸び率位置に移動するよう上記回転手段に作動信号を出力し、上記シーム溶接部が上記小伸び率位置に移動した際、電縫管を曲げ成形するよう上記パイプベンダーに作動信号を出力することを特徴とする。
【００１１】
第２の発明では、第１の発明において、上記光量検出手段は、上記回転手段により上記電縫管が一回転する間において所定時間が経過する毎に光量を検出して複数の光量データを取得し、上記計算部は、上記光量検出手段により検出した複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データを算出し、上記判定部は、上記平均化データのうち最も小さい値に対応する上記電縫管の周方向の位置にシーム溶接部があると判定することを特徴とする。
【００１２】
第３の発明では、第１の発明において、上記光量検出手段は、上記回転手段により上記電縫管が一回転する間において所定時間が経過する毎に光量を検出して複数の光量データを取得し、上記計算部は、上記光量検出手段により検出した複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データを算出するとともに、隣り合う平均化データの差分データをそれぞれ算出し、上記判定部は、上記差分データのうち最も大きい値に対応する上記電縫管の周方向の位置にシーム溶接部があると判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明では、シーム溶接部を検出するために使用した回転手段で成形時における小伸び率位置までシーム溶接部を自動で移動させるので、シーム溶接部を上記小伸び率位置まで移動させるのに回転手段から電縫管を取り外す必要がなく、パイプベンダーによる曲げ成形前の段取り時間が短くなり、作業効率が良くなる。また、シーム溶接部を上記小伸び率位置まで移動させるのにシーム溶接部を検出するために使用した回転手段を利用するので、コストを抑えた設備にできる。
【００１４】
第２の発明では、酸化で黒ずむシーム溶接部表面は、光を照射したときの反射光量が母材部表面よりも少ないので、複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データの最小値を導き出すことでシーム溶接部の位置を正確に検出することができる。また、検出した複数の光量データを平均化することでデータのばらつきが平滑化されて誤検出の発生を抑制することができる。
【００１５】
第３の発明では、高張力鋼板からなる電縫管のように、シーム溶接部の一部に母材部よりも反射光量の多い部分が形成される場合であっても、シーム溶接部の位置を正確に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態に係るパイプ成形装置の概略構成図である。
【図２】電縫管表面の反射光量を測定している状態を示す図１相当図である。
【図３】電縫管をパイプベンダーに受け渡す直前の状態を示す図１相当図である。
【図４】実施形態に係るパイプ成形装置の制御動作のフローチャートである。
【図５】高張力鋼板からなる電縫管を筒中心線周りに１回転させつつ光量検出センサにより取得した光量データのグラフである。
【図６】軟鋼板からなる電縫管を筒中心線周りに１回転させつつ光量検出センサにより取得した光量データのグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。
【００１８】
図１乃至図３は、本発明の実施形態に係るパイプ成形装置１の概略構成図である。該パイプ成形装置１は、金属板が筒状に成形された電縫管１０を曲げ成形して車両用シートに用いられる金属製パイプフレームを成形するものであり、サーボモータ制御の駆動装置２（回転手段）を備えている。
【００１９】
該駆動装置２の出力軸には、上記電縫管１０の端部に着脱可能な回転軸２ａが取り付けられ、該回転軸２ａが上記駆動装置２の回転駆動に連動して回転することにより、上記電縫管１０が筒中心線Ｃ周りに回転するようになっている。
【００２０】
また、上記駆動装置２は、ロータリーエンコーダ２ｂを備え、該ロータリーエンコーダ２ｂは、上記回転軸２ａを介して上記電縫管１０の筒中心線Ｃ周りの回転角度を検出できるようになっている。
【００２１】
上記電縫管１０の側方には、レーザセンサ３（光量検出手段）が上記電縫管１０の表面に対向して配置されている。
【００２２】
上記レーザセンサ３は、上記駆動装置２で回転する電縫管１０の表面に光Ｌｚを照射するとともに（図２参照）、上記駆動装置２により上記電縫管１０が一回転する間において所定時間が経過する毎に上記電縫管１０の表面で反射した光量を検出して複数の光量データを取得するようになっている。
【００２３】
上記電縫管１０の反レーザセンサ３側には、上記電縫管１０を曲げ成形するパイプベンダー４が配設され、該パイプベンダー４は、上記電縫管１０をその周方向におけるシーム溶接部５の位置が成形時における小伸び率位置Ｘ（図３参照）となる姿勢で曲げ成形を行うようになっている。
【００２４】
上記駆動装置２、上記レーザセンサ３及び上記パイプベンダー４には、制御装置６（制御手段）が接続され、該制御装置６は、上記駆動装置２及び上記パイプベンダー４に作動信号を出力するようになっている。
【００２５】
上記制御装置６は、上記レーザセンサ３で検出した光量から上記電縫管１０の周方向におけるシーム溶接部５の位置を判定する判定部６ａと、該判定部６ａにより判定されたシーム溶接部５の位置と上記成形時における上記電縫管１０の小伸び率位置Ｘとの間の筒中心線Ｃ周りの回転角度θを計算する計算部６ｂとを有している。
【００２６】
該計算部６ｂは、上記レーザセンサ３により検出した複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データを算出するとともに、隣り合う平均化データの差分データをそれぞれ算出するようになっている。
【００２７】
上記判定部６ａは、上記電縫管１０が軟鋼板から成形されている場合、上記平均化データのうち最も小さい値に対応する上記電縫管１０の周方向の位置に上記シーム溶接部５があると判定するようになっている。
【００２８】
また、上記判定部６ａは、上記電縫管１０が高張力鋼板で成形されている場合、上記差分データが最も大きい値に対応する上記電縫管１０の周方向の位置にシーム溶接部５があると判定するようになっている。
【００２９】
そして、上記制御装置６は、上記計算部６ｂで計算した回転角度θに基づき上記シーム溶接部５が上記小伸び率位置Ｘに移動するよう上記駆動装置２に作動信号を出力し、上記シーム溶接部５が上記小伸び率位置Ｘに移動した際、電縫管１０をその姿勢を維持したまま図示しない搬送装置でパイプベンダー４まで移動させた後、上記電縫管１０を曲げ成形するよう上記パイプベンダー４に作動信号を出力するようになっている。
【００３０】
次に、上記パイプ成形装置１の具体的な制御動作を図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００３１】
尚、作業者は、曲げ成形を行う電縫管１０が高張力鋼板から成形されているものか、又は軟鋼板から成形されているものかを予め制御装置６に入力して記憶させておく。
【００３２】
まず始めに、上記制御装置６は、ステップＳ１において、上記駆動装置２に作動信号を出力して上記電縫管１０を回転させるとともに、上記レーザセンサ３に作動信号を出力して上記電縫管１０表面に光Ｌｚを照射させ、且つ、反射光量を検出させ、その後、ステップＳ２に進み、上記電縫管１０の一回転分の光量データを取得したか否かを判定する。
【００３３】
このステップＳ２の判定がＮＯであるとき、すなわち、上記電縫管１０の一回転分の光量データを取得していないときには、ステップＳ２に戻り上記レーザセンサ３による光量の検出を継続させる。
【００３４】
一方、ステップＳ２の判定がＹＥＳのときには、ステップＳ３に進み、上記駆動装置２に停止信号を出力して上記電縫管１０の回転を停止させるとともに、上記レーザセンサ３に停止信号を出力して上記電縫管１０表面の光量の検出を停止させ、その後、ステップＳ４に進み、上記電縫管１０が高張力鋼板から成形されたか否かを判定する。
【００３５】
このステップＳ４の判定がＹＥＳであるとき、すなわち、上記電縫管１０が高張力鋼板から成形されているときには、ステップＳ５に進み、計算部６ｂが上記レーザセンサ３により検出した複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データを算出するとともに、隣り合う平均化データの差分データをそれぞれ算出して（平均化処理Ａ）、その後、ステップＳ６に進む。
【００３６】
このステップＳ６では、判定部６ａが上記差分データのうち最も大きい値に対応する上記電縫管１０の周方向の位置にシーム溶接部５があると判定して、その後、ステップＳ９に進む。
【００３７】
一方、上記ステップＳ４の判定がＮＯであるとき、すなわち、上記電縫管１０が軟鋼板から成形されているときには、ステップＳ７に進み、上記計算部６ｂが上記レーザセンサ３により検出した複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データを算出して（平均化処理Ｂ）、その後、ステップＳ８に進む。
【００３８】
このステップＳ８では、判定部６ａが上記平均化データのうち最も小さい値に対応する上記電縫管１０の周方向の位置にシーム溶接部５があると判定して、その後、ステップＳ９に進む。
【００３９】
ステップＳ９では、計算部６ｂが、上記判定部６ａにより判定されたシーム溶接部５の位置と上記小伸び率位置Ｘとの間の筒中心線Ｃ周りの回転角度θを計算し、その後、ステップＳ１０に進む。
【００４０】
このステップＳ１０では、制御装置６が、上記駆動装置２に作動信号を出力して上記電縫管１０を回転させ、その後、ステップＳ１１に進み、シーム溶接部５が上記小伸び率位置Ｘとなったか否かを判定する（図３参照）。
【００４１】
このステップＳ１１の判定がＮＯであるとき、すなわち、上記シーム溶接部５が上記小伸び率位置Ｘとなるまで上記電縫管１０が回転していないときには、上記電縫管１０の回転を継続させる。
【００４２】
一方、このステップＳ１１の判定がＹＥＳのとき、すなわち、上記シーム溶接部５が上記小伸び率位置Ｘとなるまで上記電縫管１０が回転したときには、ステップＳ１２に進み、制御装置６は、上記駆動装置２に停止信号を出力して上記電縫管１０の回転を停止させる。
【００４３】
その後、シーム溶接部５が小伸び率位置Ｘとなる姿勢のまま電縫管１０をパイプベンダー４まで移動させるとともに、ステップＳ１３では、パイプベンダー４に作動信号を出力して電縫管１０の曲げ成形を行い、車両用シートのパイプフレームを完成させる。
【００４４】
次に、本発明の実施形態に係るパイプ成形装置１のレーザセンサ３で取得した電縫管１０の一回転分の光量データについて説明する。尚、この光量データは、電縫管１０を駆動装置２により１８０度／ｓで回転させながらレーザセンサ３で取得したものである。
【００４５】
図５は、高張力鋼板（７８０ＭＰａ級）について取得した光量データであり、横軸を回転角度、縦軸を反射光量としたグラフである。この光量データは、図から分かるように、回転角度３３０〜３４０度の辺りに急激に反射光量が変動する箇所があり、この部分がシーム溶接部５に対応している。このように、高張力鋼板は、種類によって多少の差はあるものの、シーム溶接部５に対応する箇所で反射光量が大きく変動するので、この箇所を特定することで、シーム溶接部５の位置を知ることができる。
【００４６】
一方、図６は、軟鋼板について取得した光量データであり、横軸を回転角度、縦軸を反射光量としたグラフである。この光量データは、図から分かるように、回転角度１５０〜２１０度辺りに急激に反射光量が低くなる箇所があり、この部分がシーム溶接部５に対応している。軟鋼板は、シーム溶接部５が母材部よりも溶接時の酸化により黒ずんでいるので、反射光量が急激に低くなる箇所を特定することで、シーム溶接部５の位置を知ることができる。
【００４７】
以上より、本発明の実施形態によると、シーム溶接部５を検出するために使用した駆動装置２で成形時における小伸び率位置Ｘまでシーム溶接部５を自動で移動させるので、シーム溶接部５を上記小伸び率位置Ｘまで移動させるのに駆動装置２から電縫管１０を取り外す必要がなく、パイプベンダー４による曲げ形成前の段取り時間が短くなり、作業効率が良くなる。また、シーム溶接部５を上記小伸び率位置Ｘまで移動させるのにシーム溶接部５を検出するために使用した駆動装置２を利用するので、コストを抑えた設備にできる。
【００４８】
また、酸化で黒ずむシーム溶接部５表面は、光を照射したときの反射光量が母材部表面よりも少ないので、複数の光量データを所定の区間毎に分けてそれぞれ平均した平均化データの最小値を導き出すことでシーム溶接部５の位置を正確に検出することができる。また、検出した複数の光量データを平均化することでデータのばらつきが平滑化されて誤検出の発生を抑制することができる。
【００４９】
さらに、高張力鋼板からなる電縫管１０のように、シーム溶接部５の一部に母材部よりも反射光量の多い部分が形成される場合であっても、シーム溶接部５の位置を正確に検出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、例えば、車両用シートに用いられる金属製パイプフレームを成形するパイプ成形装置に適している。
【符号の説明】
【００５１】
１        パイプ成形装置
２        駆動装置（回転手段）
３        レーザセンサ（光量検出手段）
４        パイプベンダー
５        シーム溶接部
６        制御装置（制御手段）
６ａ        判定部
６ｂ        計算部
Ｘ        小伸び率位置
θ        回転角度
【図１】
2014100732.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014100732.tif 000005
【図４】
2014100732.tif 000006
【図５】
2014100732.tif 000007
【図６】
2014100732.tif 000008