(57)【要約】      （修正有）【課題】工作機械の作業上の安全を確保するだけでなく、機械加工処理が工作物に対して正しく且つ誤りなしに行われたかどうか判断する。【解決手段】スタンピングおよびプレス機は、上側工具２および下側工具４からなり、上側工具２は、下側工具４上の工作物を曲げ加工するため、下方へ移動する。  上側工具２の両側には、保持アーム１０によつて、送信器１２および受信器１４が保持され、光電式センサを構成し、上側工具２と共に移動する。送信器１２から受信器１４に向かって光線１６が送信される。  受信器は、ＣＣＤのような二次元マトリックス状受光部を有する。  光電式センサは、上側工具２および下側工具４との間にある３次元の防護領域１８を監視しており、光線１６の遮断を検知する。この検知信号により、上側工具２の停止や加工処理が正しく行われたどうか判断する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工作物(６)に対する機械加工処理を行うために第２工具部(４)の方向に加工動作する第１工具部(２)を含む工作機械の安全を確保するための方法であって、
光が前記工具部(２，４)の間に形成された開放間隙(８)を送信器(１２)により送信され、マトリックス状の受光素子を含む受信器(１４)により検知されることから、光電式センサ(１２，１４)が該工具部(２，４)の間にある３次元の防護領域(１８，２０)を監視しており、且つ、
個々の受光素子又は該受光素子の特定の集団が光を全く受信しない場合に前記第１工具部(２)が停止されるものにおいて、
個々の工作物領域又は工具領域の間の相対位置、或いは個々の工作物領域又は工具領域に関連する測定値が、前記受光素子により伝えられる信号から決定されること、
を特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
上記受光素子により伝えられる信号を評価することにより、工作物(６)又は工具のシルエットが決定されること、を特徴とするもの。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法において、
決定された上記相対位置又は上記測定値に応じて、
工作物(６)に対する機械加工処理又は上記工作機械の制御を行うか、
信号装置に作用を及ぼすか、
機械加工された上記工作物(６)を分類するか、或いは、
工具を分類すること、を特徴とするもの。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の方法において、
上記相対位置が、上記機械加工処理の前及び／又は最中及び／又は後に決定されること、を特徴とするもの。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法において、
隣接する受光素子の集団が測定ウィンドウ(２２)として定義され、
前記測定ウィンドウ(２２)により伝えられる信号のみが、上記相対位置を決定するために使用されること、を特徴とするもの。
【請求項６】
請求項５に記載の方法において、
上記測定ウィンドウ(２２)が上記マトリックス内で移動されること、又は、該測定ウィンドウ(２２)の大きさ及び／又は形状が機械加工中に変更されること、を特徴とするもの。
【請求項７】
請求項６に記載の方法において、
決定された上記相対位置又は測定値、及び／又は上記工作機械の動作状態、及び／又は作業者の入力に従い、上記変更が行われること、を特徴とするもの。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の方法において、
直線から成る輪郭を備えた上記工作物(６)の領域が画像処理アルゴリズムにより決定され、且つ、上記測定ウィンドウ(２２)が該領域に置かれること、を特徴とするもの。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかに記載の方法において、
上記測定ウィンドウ(２２)が、上記第１工具部(２)に対して固定された位置にあるか、該位置に配されること、を特徴とするもの。
【請求項１０】
工作物(６)に対する機械加工処理を行うべく第２工具部(４)の方向に加工動作するための第１工具部(２)を含む工作機械の安全を確保するための防護装置たる光電式センサであって、
該センサ(１２，１４)が、前記工具部(２，４)の間にある３次元の防護領域(１８，２０)を監視するためであって、該工具部(２，４)の間に形成された開放間隙(８)に光を送信するための送信器(１２)と、前記送信光を検知するためのマトリックス状の受光素子を含む受信器(１４)とを有し、且つ、
該センサ(１２，１４)が、更に、個々の受光素子又は該受光素子の特定の集団が光を全く受信しない場合に前記第１工具部(２)を停止させるための評価及び制御ユニットを有するものにおいて、
前記評価及び制御ユニットが、前記受光素子により伝えられる信号に従い、個々の工作物領域又は工具領域の間の相対位置、或いは個々の工作物領域又は工具領域に関連する測定値を決定するように追加で設計されること、
を特徴とする光電式センサ。
【請求項１１】
請求項１０に記載の光電式センサにおいて、
該光電式センサが、請求項１〜９のいずれかに記載の方法を実施するために作られていること、を特徴とするもの。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の光電式センサにおいて、
上記送信器(１２)が、平行光束(１６)を送信するように設計されること、を特徴とするもの。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかに記載の光電式センサにおいて、
該光電式センサが、上記工作機械自体における、上記第１工具部(２)又は上記第２工具部(４)に対して固定された位置に取り付けられること、を特徴とするもの。
【請求項１４】
請求項１０〜１３のいずれかに記載の光電式センサにおいて、
上記評価及び制御ユニットとその受信器とが互いに結合され、且つ、特には一般的な筐体に収容されること、を特徴とするもの。
【請求項１５】
請求項１０〜１４のいずれかに記載の光電式センサにおいて、
上記評価及び制御ユニットが、スイッチオフ信号と決定された上記相対位置又は上記測定値を記述するデータとを送信するためのデータ出力を有すること、を特徴とするもの。
【請求項１６】
請求項１０〜１５のいずれかに記載の光電式センサにおいて、
上記工作機械が、スタンピングプレス機又は折り曲げプレス機又は曲げ機又は切削機又は打抜き機として作られていること、を特徴とするもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、次のような第１工具部を含む工作機械の安全を確保するための方法に関する。即ち、工作物に対する機械加工処理を行うために、第２工具部の方向に加工動作する第１工具部である。この場合、光が前記両工具部の間に形成された開放間隙を送信器により送信され、マトリックス状の受光素子を含む受信器により検知されることから、光電式センサがこれら工具部の間にある３次元の防護領域を監視する。又、個々の受光素子又は受光素子の特定の集団が光を全く受信しないと、前記第１工具部が停止される。本発明は、更に、このような方法を実施するための光電式センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような工作機械の典型は、工作物（例えば、板金部品）の曲げや折り曲げや切削や打抜きのためのスタンピングプレス機である。ここで、上記第１工具部は、長手方向に曲げ線又は刃先が設けられた上側工具により形成される。この上側工具は、加工動作中、下側工具に向かって垂直且つ下向きに移動する。この下側工具は、第２工具部として作用する。又、前記工作物が前記下側工具に接触する、或いはその上に横たわる。
【０００３】
各機械加工処理を行うに当たっては、まず最初に機械加工された上記工作物を取り除いてから、新たに機械加工されるべき工作物を上記工作部の間の開放間隙に導入しなければならない。これは、通常、作業者が手で行う。前記開放間隙が閉じる際、上記工作機械の一部には危険な動きが伴う。このような動きにより前記作業者が特に手に負傷しないようにするために、上記光電式センサが防護領域を監視する。この防護領域は、通常、移動する上記上側工具の下に広がる。又、この防護領域は３次元である。即ち、少なくともその外形が２次元の断面に沿って広がる。このため、前記センサは様々な方向からの危険な侵入に対して素早く且つ確実に反応し、この危険な動きを止めることができる。
【０００４】
上記光電式センサに加えて、通常、別個の測定装置が先行技術より知られた工作機械に設けられる。この測定装置は、機械加工される上記工作物の測定に適している。例えば、機械加工処理が工作物に対して正しく且つ誤りなしに行われたかどうか、このような測定装置により判断することができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、最初に述べた類の方法、及び、できるだけ低廉な経済負担で工作機械の危険地帯の安全を確保するだけでなく追加の機能も果たすことが可能な、このような方法を実施するための光電式センサを提供することより成る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、本願発明の請求項１に係る方法を使用して達成される。特に、個々の工作物領域又は工具領域の間の相対位置、或いは個々の工作物領域又は工具領域に関連する測定値が、上記受光素子により伝えられる信号から決定されることから、本願請求項１の方法により達成される。上記目的は、更に、本願発明の請求項１０に係る光電式センサにより達成される。この光電式センサの評価及び制御ユニットは、危険が発生すると上記工作機械を停止させるように設計されるだけでなく、追加で、上記受光素子により伝えられる信号に従い、個々の工作物領域又は工具領域の間の相対位置、或いは個々の工作物領域又は工具領域に関連する測定値を決定するよう設計される。
【発明の実施の形態及び効果】
【０００７】
本発明によれば、送信器及び受信器を含む１つの光電式センサが、工作機械における危険地帯の安全確保と上記工作物の測定の双方のために使用される。このため、先行技術によれば追加のコストを伴う別個の測定装置の設置が必要であるところ、本発明によると、このような別個の測定装置を不要とすることができる。従って、上記光電式センサがこのような２つの機能を有することで、最初に述べた方法を実施する際の経済性が増す。
【０００８】
本発明によれば、工作物だけでなく各工作機械において使用される工具も測定可能であると特に有利である。このような測定により、正しい工具がそれぞれ締め付けられたどうか、特に上記上側及び下側工具が互いに合致するかどうかをチェックすることができる。このようにして、上記上側及び下側工具が互いに合致しない場合（例えば、上側工具が合致しない下側工具を破壊する場合）に起こり得る事故を回避することがきる。
【０００９】
本発明によれば、互いに合致しない上側工具及び下側工具が使用されたことがわかると、これを契機に、自動的に警告信号が出されるか、上記機械が停止される。
【００１０】
本発明によれば、上記方法の使用に基づき次のようにすると、更に有利である。即ち、上記受光素子により伝えられる信号を評価することにより、工作物領域又は工具領域を比較的正確に測定することができる、或いは、工作物領域又は工具領域のシルエットを比較的正確に決定することができるようにすることである。従って、上記光電式センサによると、機械加工される上記工作物の形状が比較的大まかである所定の許容範囲内であるかどうかを判断することができる。これに加えて、測定されるべき上記工作物の形状又は測定された上記工作物領域の形状を正確に判断することもできる。こうして、例えば工作物を曲げるためのスタンピングプレス機について、曲げ処理の終了後、作り出された曲げ角度が所望の値と一致するかどうかをチェックすることが可能となる。本発明に従い上記光電式センサを使用することで、上記工作機械の安全確保及び使用される各工具のチェックだけでなく、既に行われた機械加工処理を正確にチェックすることもできる。
【００１１】
決定された上記測定値又は個々の工作物領域の間の上記相対位置に応じて、異なる処理を行うことができる。例えば、工作物に対する機械加工処理が正しく行われたかどうかを示す信号装置に作用を及ぼすことが可能である。又、既に行われた機械加工の質等を基準に、機械加工された工作物を分類することもできる。更に、上記方法の特に好適な変形例では、決定された上記測定値又は上記相対位置に応じて、測定される工作物に対し、機械加工処理を継続する、又は新たな機械加工処理を行うことが可能である。これにより、例えば、機械加工処理の不十分な結果が改善される。このため、例えば、工作物を曲げるためのスタンピングプレス機について、作り出された曲げ角度が要求する度数に未だ達していないことがわかると、所望の曲げ角度が最終的に得られるまで、上記第１工具部は上記第２工具部の方向に再び移動することができる。個々の曲げ処置それぞれの枠組みの範囲内で、対応するチェックや作業のやり直しを行うことができる。このため、一連のテストにより、上記工作機械を所望の曲げ角度に対して予め設定する必要がない。先行技術によると、正確な曲げ角度を達成するためには、一連のテストにより上記工作機械を細かく設定する必要がある。しかし、本発明ではこれに代わり、決定された上記測定値又は上記相対位置に従い上記工作機械を制御することができる。
【００１２】
本発明によれば、上記相対位置又は上記測定値を、上記機械加工処理の前及び／又は最中及び／又は後に決定することができる。従って、本発明に従い上記光電式センサを使用すれば、上記機械加工処置の前に、機械加工されるべき上記工作物の基本状態を決定することができる。又、このような工作物の形状については、上記機械加工処理の様々な段階で、更にはこの機械加工処理の終了後にも判断することができる。このことは、上記機械加工処理全体を完全に監視することを許容する。同時に、所望の機械加工結果も現実且つ確実に達成される。
【００１３】
次のようにするのが好ましい。即ち、上記光電式センサの隣接する受光素子の集団が測定ウィンドウとして定義され、この測定ウィンドウにより伝えられる信号のみが個々の上記工作物領域の間の相対位置を決定するために使用されることである。このように、全ての受光素子により伝えられる信号を、必ずしも上記評価のために使用する必要はない。前記測定ウィンドウを配置すれば十分である。これにより、各機械加工処理に関係のある上記工作物の領域を監視することができる。次のようにするのが特に有利である。即ち、前記測定ウィンドウが上記マトリックス状受光素子内で移動可能であること、及び／又は、前記測定ウィンドウの大きさ及び／又は形状が機械加工中に変更可能であること、である。これにより、前記機械加工処理の質の評価に関係のある工作物領域を、工作物がその形状を変化させる機械加工の際にも、常に監視することができる。これを達成するために、既に決定された上記測定値又は上記相対位置、及び／又は上記工作機械の動作状態、及び／又は作業者の入力に従い、上記測定ウィンドウは移動又は変化することができる。曲げプレス機については、特に、曲げ処理を制御するプログラムにより上記測定ウィンドウの移動又は変化を予め設定することが可能である。
【００１４】
次のようにするのが特に好ましい。即ち、直線から成る輪郭を備えた上記工作物の領域が上記受光素子により伝えられる信号から画像処理アルゴリズムにより決定され、且つ、上記測定ウィンドウがこの領域に置かれること、である。例えば、次のようにすれば、曲げ処理の質や結果を判断するのに十分である。即ち、２つの工作物領域（それぞれが直線から成る輪郭を備える）が決定され、これら領域に上記測定ウィンドウが置かれ、直線から成る輪郭を備えた２つの前記工作物領域の間の曲げ角度が決定されること、である。
【００１５】
ある種の応用例では、特に上記光電式センサが移動不能な工具部（例えば、曲げ機械の金型）と固定的に接続される場合、上記測定ウィンドウは移動可能な上記工具部に対して固定された所定の位置に配することが可能である。これにより、上記光電式センサが動かないように配されていても、上記測定ウィンドウは上記移動可能工具部と共に確実に移動する。従って、この場合、機械加工時間の全体を通して、上記機械加工処理の質を確実に監視することできる。
【００１６】
本発明に係る光電式センサの上記送信器については、上記受信器の上記マトリックス状受光素子全体に作用する平行光束を送信するように設計するのが好ましい。このような平行光束を使用することにより、工作物領域のシルエットを正確に決定することができる。なお、前記平行拘束は前記マトリックス状受光素子に入射するのが好ましい。
【００１７】
上記光電式センサについては、上記工作機械自体における、上記第１工具部又は上記第２工具部に対して固定された位置に取り付けるのが有利である。特に上記移動工具部に取り付けると、確実に次のようにすることができる。即ち、本発明に係る測定機能に加えて、前記移動工具部のすぐ隣りにある危険地帯の安全も常に十分確保され続ける。上記光電式センサの上記評価及び制御ユニットとその受信器とは、互いに結合することができる。これらは特に、一般的な筐体に収容可能である。
【００１８】
次のようにするのが更に有利である。即ち、上記評価及び制御ユニットが、上記工作機械に作用するスイッチオフ信号と決定された上記相対位置又は上記測定値を記述するデータとを送信するためのデータ出力を有することである。
【００１９】
本発明の更なる好適な実施例は、従属請求項に記載されている。
【実施例】
【００２０】
以下では、実施例及び図面を参照しつつ、本発明の一例を説明する。
【００２１】
図１に示したスタンピング及び曲げプレス機は、次のような上側工具（プレスビーム）２を有する。即ち、下側工具４上の工作物を曲げるために、下側工具４に向かって垂直且つ下向きに加工動作するように駆動可能な上側工具２である。このように加工動作することで、上側工具２と工作物６との間にある開放間隙８が徐々に閉じられる。
【００２２】
プレスビーム１の両側には、それぞれ、保持アーム１０が設けられる。保持アーム１０は、送信器１２及び空間分解受信器１４を担持する。これら送信器１２及び空間分解受信器１４は、光電式センサの一部を成すと共に、上側工具２に対して並べられる。送信器１２は、光源の送信光を光線１６に展開する光送信器（図示しない）を備えた光源（例えば、LEDやLD）を有する。本発明の殆どの応用例では、例えば上側工具２の一部についても光線１６で覆われるよう、光線１６を展開することが重要である（図２(ａ)及び(ｂ)参照）。受信器１４は、CMOSやCIDやCCD等の技術で作られた矩形のマトリックス状受信部を有する。受信部には光線１６が作用しており、光線１６が前記受信部の断面全体に入射するよう、受信部の大きさは定められる。
【００２３】
光線１６は、上側工具２の下にある開放間隙８を通り抜ける。受信器１４の対応する励起部分の外形が、上側工具２と下側工具４との間の光線１６内に、３次元の防護領域を定義する。これについては、図２(ａ)及び(ｂ)と関連させつつ、以下で説明する。上記センサの評価及び制御装置（図示しない）が、防護領域１８内における光線１６の遮断を検知する。これを検知すると直ちに、上側工具２を停止させるためのスイッチオフ処理が始まる。
【００２４】
図１に係る本発明のスタンピング及び曲げプレス機の機能方法について、図２(ａ)及び(ｂ)を参照しつつ、以下で説明する。なお、このプレス機は光線１６により作用するが、図２(ａ)及び(ｂ)では、図１よりも光線１６が広く展開されている。
【００２５】
図２(ａ)及び(ｂ)の各々は、上側工具２、下側工具４、下側工具４の上にある工作物６、及び光線１６を示す。この概略側面図である図２(ａ)及び(ｂ)において、光線１６の断面は円形である。
【００２６】
光送信部１２と光受信部１４との間の光路が光線１６のいずれかの地点で遮断されたかどうかを検知することができるよう、図２(ａ)及び(ｂ)に示した光線１６は受信器１４の断面全体に入射する。このようになるよう、受信用マトリックスを備えた受信器１４の大きさは定められる。本発明によると、前記情報は、前記受信用マトリックスの個々の受信要素により伝えられ、この情報を様々な方法で処理する評価及び制御ユニットに達する。
【００２７】
上記受信要素は、図２(ａ)及び(ｂ)に示した矩形の防護領域２０と関連付けられており、上側工具２の下に配される。この受信要素は、次のような信号を伝える。即ち、光線１６が防護領域２０に対応する一部の地帯で遮断されると、必ず、本スタンピング及び曲げプレス機のスイッチを切るような信号である。防護領域２０は、光電式センサ１２，１４が取り付けられた上側工具２の真下に、常に且つ確実に位置する。このようになるよう、防護領域２０は、光線１６の内側に動かないように配される。
【００２８】
防護領域２０に加えて、受信器１４の特定の受信要素が測定ウィンドウ２２として定義される。これら２つの測定ウィンドウ２２それぞれの一例を、図２(ａ)及び(ｂ)に示す。測定ウィンドウ２２により伝えられる信号は、先に説明したスイッチオフ機能との関係では何らの意味も持たず、機械加工される工作物６を測定するために使用されるに過ぎない。
【００２９】
測定ウィンドウ２２の位置を決定するために、受信器１４により伝えられる全ての信号が適当な画像処理アルゴリズムにより処理される。これにより、直線から成る輪郭を備えたシルエットを受信器１４の上に作り出す工作物６の領域が認識される。こうして認識されると、測定ウィンドウ２２が、このような好ましくは直線から成る輪郭を備えたシルエット領域が映し出された受信器１４の領域へと移動する。
【００３０】
従って、工作物６のシルエットの形状は、測定ウィンドウ２２の部位にて決定することができる。工作物６の下面（図２(ａ)の矢印Ａ参照）又は上面（図２(ｂ)の矢印Ｂ参照）の範囲等も、同じく測定ウィンドウ２２内で決定することができる。
【００３１】
２つの測定ウィンドウ２２の信号を処理することで、このような決定された上面や下面やシルエットの範囲から、本スタンピング及び曲げプレス機によって瞬時に作られる工作物６の曲げ角度を割り出すことができる。
【００３２】
好ましくは直線から成る輪郭を備えた工作物６のシルエット領域が今どこに位置するかについて、受信器１４により伝えられる信号を絶えずチェックする。これにより、測定ウィンドウ２２が曲げ処理の進行と共に移動することが許容可能となる。こうして、曲げ処理の段階が異なれば、測定ウィンドウ２２の位置も変わってくる。これについては、図２(ａ)及び(ｂ)に示した通りである。なお、図２(ａ)よりも同図(ｂ)の方が、曲げ処理はより進んでいる。もっとも、いずれの場合にも、測定ウィンドウ２２のそれぞれ適合された位置により、工作物６の現在の曲げ角度を割り出すことができる。
【００３３】
本発明によれば、測定ウィンドウ２２による工作物６の測定と、防護領域２０によるスイッチオフ機能とを、同時に行うこともできるし、選択的に行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】スタンピング及び曲げプレス機の概略正面図。
【図２】図１のスタンピング及び曲げプレス機の一部の概略側面図。なお、本図(ａ)及び(ｂ)は、通常の機械加工処理の異なる段階を示す。
【符号の説明】
【００３５】
２…上側工具
４…下側工具
６…工作物
８…開放間隙
１０…保持アーム
１２…送信器
１４…受信器
１６…光線
１８，２０…防護領域
２２…測定ウィンドウ
【図１】
2005319517.tif 000003
【図２】
2005319517.tif 000004