(57)【要約】【課題】矯正後の寸法精度の低下が抑制されたワークの形状矯正方法を提供することを課題とする。【解決手段】支持台にセットされクランプされていないワークを、前記支持台に設けられた位置決め部により前記ワークの位置ずれが規制されるまで所定方向に押圧することにより、前記ワークの位置を事前にずらしておく工程と、事前に位置がずらされた前記ワークをクランプする工程と、クランプされた前記ワークを、前記所定方向に押圧することにより変形させる工程と、を備えたワークの形状矯正方法。【選択図】図４
2019000877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持台にセットされクランプされていないワークを、前記支持台に設けられた位置決め部により前記ワークの位置ずれが規制されるまで所定方向に押圧することにより、前記ワークの位置を事前にずらしておく工程と、
事前に位置がずらされた前記ワークをクランプする工程と、
クランプされた前記ワークを、前記所定方向に押圧することにより変形させる工程と、を備えたワークの形状矯正方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの形状矯正方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ワークの寸法が許容範囲内となるように、ワークを部分的に押圧してワークの形状を矯正する技術が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−２０３１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような矯正の際には、支持台に設けられた位置決め部にワークを位置決めしてから、ワークをクランプしてワークの形状を矯正することが考えられる。この場合、位置決め部とワークとの間に隙間があると、矯正時にワークへの押圧によってワークの位置がその隙間の分だけずれる可能性がある。これにより、ワークの矯正後の寸法精度が低下する可能性がある。
【０００５】
そこで本発明は、矯正後の寸法精度の低下が抑制されたワークの形状矯正方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、支持台にセットされクランプされていないワークを、前記支持台に設けられた位置決め部により前記ワークの位置ずれが規制されるまで所定方向に押圧することにより、前記ワークの位置を事前にずらしておく工程と、事前に位置がずらされた前記ワークをクランプする工程と、クランプされた前記ワークを、前記所定方向に押圧することにより変形させる工程と、を備えたワークの形状矯正方法によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、矯正後の寸法精度の低下が抑制されたワークの形状矯正方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは、ワークの形状を矯正する矯正装置の概略構成図であり、図１Ｂは、矯正装置のブロック図である。
【図２】図２Ａは、支持台にセットされたワークを上方から見た図であり、図２Ｂ及び図２Ｃは、位置決め孔及び位置決めピンの拡大図である。
【図３】図３Ａは、矯正完了後での距離センサの出力値と実際の寸法とをプロットしたグラフであり、図３Ｂは、矯正前に押込みを実行した場合での矯正完了後での距離センサの出力値と実際の寸法とをプロットしたグラフである。
【図４】図４は、矯正制御の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１Ａは、ワーク１０の形状を矯正する矯正装置１の概略構成図であり、図１Ｂは、矯正装置１のブロック図である。矯正装置１は、支持台２０、矯正機構３０ａ〜３０ｅ、昇降装置４０、及び距離センサＳａ〜Ｓｅを備えている。
【００１０】
ワーク１０は、略平板状に形成された平板部１１、平板部１１よりも高い位置にある段部１２、段部１２から略鉛直上方に延びた鉛直部１３、を有する。平板部１１には、２つの位置決め孔１４が形成されている。ワーク１０は、例えば車両等に用いられるアルミダイカスト鋳造部品であるが、金属製であればこれに限定されず、ワーク１０の形状も上記のようなものに限定されない。
【００１１】
支持台２０の上面には、支持部２２ａ〜２２ｃが固定されており、支持部２２ａ〜２２ｃによりワーク１０が支持されている。支持部２２ａ〜２２ｃは、ワーク１０の形状に対応するように高さが異なっている。具体的には、支持部２２ａは段部１２を支持し、支持部２２ｂ及び２２ｃは平板部１１を支持しており、支持部２２ａは支持部２２ｂ及び２２ｃのそれぞれよりも高く形成されている。また、ワーク１０の上面には、支持部２２ａ〜２２ｃのそれぞれよりも長い２つの位置決めピン２４が形成されている。図１Ａでは、２つの位置決めピン２４がワーク１０の位置決め孔に挿入されることによりワーク１０が位置決めされて、支持台２０にセットされた状態を示している。位置決めピン２４は、支持台２０の上面に設けられている。
【００１２】
昇降装置４０は、サーボ機構又は流体圧シリンダによりクランパ４２ａ〜４２ｃを上下に昇降させる装置である。クランパ４２ａ〜４２ｃはそれぞれ支持部２２ａ〜２２ｃの鉛直上方側に位置するように調整されている。昇降装置４０がクランパ４２ａ〜４２ｃを下降させることにより、クランパ４２ａ〜４２ｃはそれぞれ支持部２２ａ〜２２ｃとの間でワーク１０を押圧する。これにより、ワーク１０はクランプされる。
【００１３】
距離センサＳａ〜Ｓｅは、後述するワーク１０の矯正位置までの距離を測定する。矯正機構３０ａ〜３０ｅは、詳しくは後述するが、ワーク１０を押圧することによりワーク１０を塑性変形してワーク１０の形状を矯正する。図１Ａにおいては、矯正機構３０ｂ及び３０ｅのみを示し、矯正機構３０ａ、３０ｃ、及び３０ｄについては図示を省略してある。矯正機構３０ｂは鉛直部１３の所定箇所を矯正する。矯正機構３０ｅは平板部１１の所定箇所を矯正する。
【００１４】
コントローラ１００は、矯正機構３０ａ〜３０ｅ、昇降装置４０、及び距離センサＳａ〜Ｓｅに電気的に接続されており、矯正装置１全体の動作を制御する。コントローラ１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。コントローラ１００は、距離センサＳａ〜Ｓｅのそれぞれの出力値に基づいて、矯正機構３０ａ〜３０ｅを制御する。
【００１５】
図２Ａは、支持台２０にセットされたワーク１０を上方から見た図である。矯正機構３０ａ〜３０ｅ、及び距離センサＳａ〜Ｓｅは、それぞれ、ワーク１０の各所定箇所に対向して配置されている。矯正機構３０ａ及び３０ｂは、鉛直部１３の所定箇所を矯正する。矯正機構３０ｃは、段部１２の所定箇所を矯正する。矯正機構３０ｄ及び３０ｅは、平板部１１の所定箇所を矯正する。尚、図２Ａにおいて理解を容易にするために、矯正機構３０ａ〜３０ｅ、距離センサＳａ〜Ｓｅを平面的に示している。従って、例えば図１Ａに示したように矯正機構３０ｅのＥ軸は鉛直方向に沿っているが、図２Ａにおいては理解を容易にするために平面方向に展開して記載している。
【００１６】
矯正機構３０ａ〜３０ｅはそれぞれ押圧部材３２ａ〜３２ｅ、アクチュエータ３４ａ〜３４ｅを有している。押圧部材３２ａ〜３２ｅは、それぞれアクチュエータ３４ａ〜３４ｅによりＡ軸〜Ｅ軸方向にワーク１０に対して進退させられる。また、押圧部材３２ａ〜３２ｅは、ワーク１０の各箇所を押圧することによりワーク１０を塑性変形させる。具体的には、押圧部材３２ａ及び３２ｂは、鉛直部１３の所定箇所を押圧する。押圧部材３２ｃは、段部１２の所定箇所を押圧する。押圧部材３２ｄ及び３２ｅは、平板部１１の所定箇所を押圧する。アクチュエータ３４ａ〜３４ｅは、それぞれ押圧部材３２ａ〜３２ｅをＡ軸〜Ｅ軸方向に進退自在に駆動する。アクチュエータ３４ａ〜３４ｅは、例えばサーボモータにより駆動される電動アクチュエータや、気圧や油圧により駆動されるシリンダである。Ａ軸〜Ｅ軸方向は、互いに平行ではなく交差するように設定されているが、これに限定されない。押圧部材３２ｂ及びアクチュエータ３４ｂは、それぞれ他の押圧部材及びアクチュエータよりも大きく形成されているがこれに限定されない。
【００１７】
距離センサＳａ〜Ｓｅはそれぞれ、押圧部材３２ａ〜３２ｅによりそれぞれ押圧されるワーク１０の矯正箇所の距離を測定することにより、矯正箇所の寸法を測定する。具体的には、距離センサＳａ及びＳｂは、それぞれ押圧部材３２ａ及び３２ｂにより押圧される鉛直部１３の矯正箇所の距離を測定する。距離センサＳｃは、押圧部材３２ｃにより押圧される段部１２の矯正箇所を測定する。距離センサＳｄ及びＳｅは、それぞれ押圧部材３２ｄ及び３２ｅにより押圧される平板部１１の矯正箇所の距離を測定する。距離センサＳａ〜Ｓｅとしては、例えばレーザ変位計であるが、接触式の変位計であってもよい。尚、距離センサＳｂは３つ設けられており、距離センサＳｅは２つ設けられており、その他距離センサＳａ、Ｓｃ、及びＳｄはそれぞれ１つ設けられているが、これに限定されない。
【００１８】
矯正方法は、詳しくは後述するが、ワーク１０の矯正箇所の寸法を距離センサで確認しながら、この矯正箇所での寸法が予め定められた許容範囲内に含まれるまで、繰り返し矯正箇所が押圧されて変形される。ワーク１０の各矯正箇所での寸法がそれぞれに対応した許容範囲内に含まれると、ワーク１０の形状の矯正が完了する。
【００１９】
ここで、図２Ａに示すように、ワーク１０には２つの位置決め孔１４が形成されており、２つの位置決め孔１４にそれぞれ２つの位置決めピン２４が挿入されて支持台２０にセットされている。このようにセットされた状態でクランパ４２ａ〜４２ｃによりワーク１０がクランプされて、上述したワーク１０の形状が矯正されると、矯正中に以下のような問題が生じる可能性がある。
【００２０】
図２Ｂ及び図２Ｃは、位置決め孔１４及び位置決めピン２４の拡大図である。図２Ｂに示すように、位置決め孔１４への位置決めピン２４の挿入の容易性を考慮して、位置決め孔１４の内径は位置決めピン２４の外径よりも大きく形成されている。即ち、位置決め孔１４の内径と位置決めピン２４の外径との間には隙間が設けられている。このため、例えばワーク１０がクランプされた状態であっても、押圧部材３２ａ〜３２ｅの何れかからワーク１０の形状を矯正するための押圧力がワーク１０に作用した際にワーク１０が滑り位置がずれる可能性がある。例えば、図２Ｂの状態でクランプされていても、矯正中でのワーク１０への押圧力によりワーク１０の位置がずれて図２Ｃの状態となる可能性がある。
【００２１】
このため、距離センサＳａ〜Ｓｅのそれぞれにより測定された各矯正箇所の寸法が、実際に塑性変形された後の寸法であるのか、上記のように位置ずれが生じた後の寸法なのかは判別できない。このため、ワーク１０の各矯正箇所での寸法がそれぞれに対応した許容範囲内に含まれていたとしても、実際には上記のような位置ずれが発生しており、矯正完了後でのワーク１０の寸法精度が低下する可能性がある。図３Ａは、矯正完了後での距離センサの出力値と実際の寸法とをプロットしたグラフである。横軸は矯正箇所の寸法を測定する距離センサの出力値を示しており、縦軸は矯正箇所の実際の寸法を示している。図３Ａに示すように、距離センサの出力値と実際の寸法との相関の度合は低く、位置ずれが発生している可能性がある。このため、上述のように距離センサＳａ〜Ｓｅに基づいてワーク１０の寸法を確認しながらワーク１０の形状を矯正したとしても、矯正完了後でのワーク１０の寸法精度が低下している可能性がある。
【００２２】
本実施例での矯正制御では、ワーク１０の形状が矯正される前に、ワーク１０をアンクランプした状態で位置決めピン２４によりそれ以上の位置ずれが規制されるまでワーク１０の位置を事前にずらしておく押込みが実行される。即ち、ワーク１０の矯正前に予めワーク１０の位置ずれを意図的に生じさせておくことにより、矯正中でのワーク１０の位置ずれの発生を抑制する。図３Ｂは、矯正前に押込みを実行した場合での矯正完了後での距離センサの出力値と実際の寸法とをプロットしたグラフである。図３Ｂに示すように、距離センサの出力値と実際の寸法とは略比例関係となり、図３Ａの場合よりも相関の程度が大きいことがわかる。このため、矯正完了後のワーク１０の寸法精度の低下が抑制される。
【００２３】
次に、コントローラ１００が実行する矯正制御について具体的に説明する。図４は、矯正制御の一例を示したフローチャートである。ワーク１０の位置決め孔１４に位置決めピン２４が挿入されて支持部２２ａ〜２２ｃ上にセットされた状態で矯正装置１が起動されると、距離センサＳａ〜Ｓｅの出力値に基づいてワーク１０が支持台２０にセットされたか否かが判定される（ステップＳ１）。具体的には、距離センサＳａ〜Ｓｅの出力値が距離センサＳａ〜Ｓｅ毎に設定された所定範囲内にそれぞれ属する場合には肯定判定がなされ、何れかの出力値が対応する所定範囲内に属さない場合には、ワーク１０はセットされていない又は正常にセットされていないものとして異常判定がなされて（ステップＳ３）、本制御は終了する。
【００２４】
ステップＳ１で肯定判定の場合には、昇降装置４０によりクランパ４２ａ〜４２ｃが下降してワーク１０を支持部２２ａ〜２２ｃに向けて所定の荷重で押圧し、ワーク１０はクランプされる（ステップＳ５）。次に、再び距離センサＳａ〜Ｓｅの出力値に基づいて、ワーク１０の形状が矯正可能であるか否かが判定される（ステップＳ７）。具体的には、距離センサＳａ〜Ｓｅの出力値が距離センサＳａ〜Ｓｅ毎に設定された所定範囲内にそれぞれ属する場合には肯定判定がなされ、何れかの出力値が対応する所定範囲内に属さない場合には、否定判定がなされる。ステップＳ７で否定判定の場合には、ワーク１０は矯正不能な形状であるとして異常判定がなされ（ステップＳ８）、昇降装置４０が上昇してクランパ４２ａ〜４２ｃがワーク１０から退避して、ワーク１０がアンクランプされ（ステップＳ９）、本制御は終了する。
【００２５】
ステップＳ７で肯定判定の場合には、昇降装置４０がクランパ４２ａ〜４２ｃをワーク１０から僅かに離れる程度、例えば０．５ｍｍ程度離間させて、ワーク１０がアンクランプされる（ステップＳ１１ａ）。次に、矯正機構３０ａの押圧部材３２ａによりワーク１０の鉛直部１３のＡ軸方向への押込みが実行される（ステップＳ１３ａ）。これによりワーク１０は、位置決めピン２４により位置ずれが規制されるまでＡ軸方向にずらされる。従って、その後のＡ軸方向での矯正中でのワーク１０の位置ずれが抑制される。尚、上記の押込みでワーク１０に付与される押圧力は、アンクランプ状態で位置決めピン２４により位置ずれが規制されるまでワーク１０の位置はずれるが、ワーク１０は変形しない程度に設定されている。
【００２６】
次に、ワーク１０は再度クランプされ（ステップＳ１５ａ）、鉛直部１３のＡ軸方向での矯正が実行される（ステップＳ１７ａ）。具体的には次のようにして実行される。最初に、距離センサＳａに基づいて押圧部材３２ａにより押圧されるワーク１０の鉛直部１３の矯正箇所までの距離が測定される。次に、ワーク１０の鉛直部１３の矯正箇所が押圧部材３２ａにより矯正用の押圧力で押圧される。矯正用の押圧力は、上述した押込み用の押圧力よりも大きな力であり、ワーク１０を塑性変形できる大きさに設定されている。次に、ワーク１０の鉛直部１３から押圧部材３２ａが退避されて、再度距離センサＳａに基づいてワーク１０の鉛直部１３の矯正箇所のＡ軸方向での寸法が測定される。押圧部材３２ａによりワーク１０が押圧された状態ではなくワーク１０から退避された状態で矯正箇所のＡ軸方向での寸法が測定される理由は、ワーク１０への押圧力が解除された後のスプリングバックによる戻り量が反映された矯正箇所の寸法を測定するためである。
【００２７】
次に、矯正箇所のＡ軸方向での寸法の合否判定がなされる（ステップＳ１９ａ）。具体的には、ワーク１０の鉛直部１３の矯正箇所のＡ軸方向での寸法が予め定められた許容範囲内の場合には肯定判定がなされ、許容範囲外の場合には否定判定がなされる。ステップＳ１９ａで否定判定の場合には、再度ステップＳ１７ａの処理が実行される。即ち、矯正箇所のＡ軸方向での寸法が合格するまで、繰り返しＡ軸方向での矯正が実行される。
【００２８】
ステップＳ１９ａで肯定判定の場合には、上記と同様の処理がＢ軸〜Ｅ軸の順に実行される。具体的には、ワーク１０はアンクランプされ（ステップＳ１１ｂ）、押圧部材３２ｂによりＢ軸方向にワーク１０が押込まれて（ステップＳ１３ｂ）、ワーク１０は再クランプされ（ステップＳ１５ｂ）、Ｂ軸方向でのワーク１０の鉛直部１３の矯正が実行され（ステップＳ１７ｂ）、矯正後でのＢ軸方向でのワーク１０の鉛直部１３の寸法の合否判定が実行され（ステップＳ１９ｂ）、ステップＳ１９ｂで否定判定の場合には、再度ステップＳ１７ｂが実行される。
【００２９】
ステップＳ１９ｂで肯定判定の場合には、同様に、ワーク１０はアンクランプされ（ステップＳ１１ｃ）、押圧部材３２ｃによりＣ軸方向にワーク１０が押込まれ（ステップＳ１３ｃ）、ワーク１０は再クランプされ（ステップＳ１５ｃ）、Ｃ軸方向でのワーク１０の段部１２の矯正が実行され（ステップＳ１７ｃ）、矯正後でのＣ軸方向でのワーク１０の段部１２の寸法の合否判定が実行され（ステップＳ１９ｃ）、ステップＳ１９ｃで否定判定の場合には再度ステップＳ１７ｃの処理が実行される。
【００３０】
ステップＳ１９ｃで肯定判定の場合には、ワーク１０はアンクランプされ（ステップＳ１１ｄ）、押圧部材３２ｄによりＤ軸方向にワーク１０が押込まれ（ステップＳ１３ｄ）、ワーク１０は再クランプされ（ステップＳ１５ｄ）、Ｄ軸方向でのワーク１０の平板部１１の矯正が実行され（ステップＳ１７ｄ）、矯正後でのＤ軸方向でのワーク１０の平板部１１の寸法の合否判定が実行され（ステップＳ１９ｄ）、ステップＳ１９ｄで否定判定の場合には再度ステップＳ１７ｄの処理が実行される。
【００３１】
ステップＳ１９ｄで肯定判定の場合には、ワーク１０はアンクランプされ（ステップＳ１１ｅ）、押圧部材３２ｅによりＥ軸方向にワーク１０が押込まれ（ステップＳ１３ｅ）、ワーク１０は再クランプされ（ステップＳ１５ｅ）、Ｅ軸方向でのワーク１０の平板部１１の矯正が実行され（ステップＳ１７ｅ）、矯正後でのＥ軸方向でのワーク１０の平板部１１の寸法の合否判定が実行され（ステップＳ１９ｅ）、ステップＳ１９ｅで否定判定の場合には再度ステップＳ１７ｅの処理が実行される。
【００３２】
ステップＳ１９ｅで肯定判定の場合には、距離センサＳａ〜Ｓｅに基づいてＡ軸〜Ｅ軸の全ての方向でのワーク１０の寸法の合否判定がなされ（ステップＳ２１）、否定判定の場合には、何れかの寸法が許容範囲内にないとして異常判定がなされ（ステップＳ２３）、アンクランプされる（ステップＳ２５）。ステップＳ２１で肯定判定の場合には、ワーク１０の形状は正常に矯正されたとしてアンクランプされる（ステップＳ２５）。以上の矯正制御により、Ａ軸〜Ｅ軸の全ての方向での矯正後のワーク１０の寸法精度の低下が抑制される。
【００３３】
ステップＳ１３ａ、Ｓ１３ｂ、Ｓ１３ｃ、Ｓ１３ｄ、及びＳ１３ｅの工程は、それぞれ、支持台２０にセットされクランプされていないワーク１０を、支持台２０に設けられた位置決めピン２４によりワーク１０の位置ずれが規制されるまでＡ軸〜Ｅ軸方向に押圧することにより、ワーク１０の位置を事前にずらしておく工程の一例である。ステップＳ１５ａ、Ｓ１５ｂ、Ｓ１５ｃ、Ｓ１５ｄ、及びＳ１５ｅの工程はそれぞれ、事前に位置がずらされたワーク１０をクランプする工程の一例である。ステップＳ１７ａ、Ｓ１７ｂ、Ｓ１７ｃ、Ｓ１７ｄ、及びＳ１７ｅの工程は、それぞれ、クランプされたワーク１０を、Ａ軸〜Ｅ軸方向に押圧することにより変形させる工程の一例である。
【００３４】
位置決め部の一例として、ワーク１０の位置決め孔１４に挿入される位置決めピン２４を説明したが、これに限定されない。例えば、位置決め部は、セット台に設けられた突起状又は壁状の部分であり、ワークの外周面の一部に当接することによりワークを位置決めするものであってもよい。この場合も、クランプされていないワークを、位置決め部により位置ずれが規制されるまで所定方向に押圧して事前にワークの位置をずらしておき、その後にワークをクランプし、同じ所定方向にワークを押圧して変形させればよい。
【００３５】
以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３６】
１  矯正装置
１０  ワーク
１４  位置決め孔
２０  支持台
２４  位置決めピン（位置決め部）
３０ａ〜３０ｅ  矯正機構
３２ａ〜３２ｅ  押圧部材
３４ａ〜３４ｅ  アクチュエータ
４０  昇降装置
４２ａ〜４２ｃ  クランパ
１００  コントローラ
Ｓａ〜Ｓｅ  距離センサ
【図１】
2019000877.tif 000003
【図２】
2019000877.tif 000004
【図３】
2019000877.tif 000005
【図４】
2019000877.tif 000006