JPH02157606A - 工作物の幾何学的な形状を決定する方法と装置 - 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 本発明は、１つの加工パスのために、鍛造プレス内で金
属の半製品の、幾何学的形状を測定するための方法並び
に装置に関する。その際物体は、加工のために鍛造プレ
ス内に移動され、かつ所定の形式で長手軸線を中心に回
転せしめられている。

従来の技術 ＤＥ第３７−２３−８２５Ａ１号明細書には、鍛造プレ
ス内で金属の半製品を延伸するための方法が公開されて
いる。その際半製品は、夫々の延伸又は噛込み工程の前
に、鍛造プレス機の上サドルと下サドルとの間で、変形
加工中に測定された半製品の延びを考慮しながら、半製
品の工程方向にその都度ずらされる。半製品はそのため
に、以前の夫々の噛込みの噛込み縁部が、ザドル縁部の
内方に位置するようになる。

半製品の延びを測定するための装置として、延伸度沖ｊ
定器が使用されており、該測定器は、半製品の自由端部
に解離可能に配置された測定口−グを介して半製品に結
合されている。付属の装置を備えたこの公知の方法の欠
点は、加工工程中の半製品の延びが、プロセスコンピュ
ータを備えたプロセス制御を介して考慮されているだけ
であり、一方加工された半製品の、重要な断面の変形が
プロセス制御の際に考慮されていないことである。

更に従来公知の測定方法として、加工プロセス中の推定
端部における半製品の断面を、パスを用いて測定する方
法がある。この測定方法は不精確なものであるが、この
ことを度外視してもこの測定方法は、加工工程のプロセ
ス制御用には適しておらず、又近付くことの困難な半製
品に対しても適していない。

更にＤＥ第３４−・１４−５００Ａ１号明細書には、−
様でない物体の輪郭を測定するための方法並びに装置が
公開されている。その際物体の輪郭は、測定区間の光線
を少なくとも部分的に遮断する物体の周りを回転してい
る、光学的な測定区間を貫通して測定される。遮断され
た光線を測定することにより、適合した手段の助を借り
て輪郭形状が調査される。しかしこの方法では、輪郭外
形の管理と所要の仕様を守ることはできても、これによ
って自動的な加工工程を制御することはできない。

更にＤＥ第３２−１９−３８９Ａ１号明細書には、未知
の物体の円くない断面を検出するための測定方法、並び
にこの方法を実施するための装置が公開されている。そ
の際測定フィールド内で平行移動運転を行っている光線
が、測定フィールド内に在る物体により、走査方向内に
断面の大きさに依存する測定用能な所定の時間のために
、濃淡を付けることになる。調査さるべき物体の断面の
方向か周辺に関して不変である場合にあっては、全測定
装置が物体の長手軸線に平行な軸線を中心に旋回するか
、又は静置するように形成されてより多くの異なった方
向に配向された測定装置を通じて測定値を収集するか、
のいづれかによって、よ、り多くの異なった方向の検出
を行うことができる。この公知の測定方法は、円くない
断面は検出するものの、加工工程の制御を考慮した場合
には適合していない。

発明が解決しようとする課題 本発明の課題は、鍛造プレス内で物体の幾何学的形状を
測定するための方法並びに装置を改良して、簡単な形式
で物体の断面を検出することができ、かつ加工プロセス
の完全自動制御の際に使用することができるような、方
法並びに装置を提供することにある。

課題を解決するだめの手段 本発明では、それ自体は公知の形式で、物体の移動方向
に対して垂直な平面内で、表面を外周に互って連続的に
走査し、この走査されたデータを前以ってプログラミン
グされた計算機に伝達し、この伝達されたデータを、体
積一定条件に基くプログラムの助けを借り、計算機内で
変換して半製品の瞬間的な幾何学的形状を検出すること
により、方法に関する上記課題を解決することができた
。

又、本発明の実施の際、本発明の別の特徴に基づいて、
この検出された幾何学的形状を計算機内で処理し、前以
ってプログラミングされた鍛造パラメータを用いてそれ
に続く変換ステップを実行する。

方法に関する効果 この方法の特に有利な点は、半製品の瞬間的な幾何学的
形状を連続的に検知することができ、その結果、加工工
程の自動プロセス制御の際この検知量を常に考慮するこ
とができるという点にある。このことによって、半製品
の完全自動加工プロセスを最適に制御することができる
。その結果、加工された半製品は、加工プロセスの終期
において、加工と測定精度とに関して最高の品質要求に
応えることができるようになる。

又本発明では、上記方法を実施するＩ；めの装置として
、半製品の加工領域の近傍に支持体が配置されており、
該支持体は、規定された速度で半製品の周囲を回転する
ように配置されており、支持体の内面に分割された２つ
又はそれ以上の位置に、夫々隣接して配置された単向送
信機及び単向受信機が設置されていることにより、装置
に関する上記課題を解決することができｊこ。

装置に関する効果 本装置にあっては、レーザ装置として形成された単向発
信機及び単向受信機を用いて、操業上特に安全かつ確実
に、連続的な測定を行うことができる。該発信機及び受
信機は支持体の内面に装着されており、該支持体は有利
にはリングとして形成され、受容体に接して移動可能又
は旋回可能に配置されている。更にリングには、単向送
信機及び単向受信機のための冷却装置が装備されている
。又該装置は非接触の測定装置であるｌ；め、操業上特
に安全に、かつ完全な非摩耗で作動することができ、し
かも最少の測定時間で最高の測定精度を達成することが
できる。

実施例 本発明のその他の利点及び詳細については、次の実施例
の図面に基いて詳しく説明する。

第１図に図示の実施例にあっては、リング１３として形
成された支持体は、半製品１０の周辺部に配置されてい
る。その際半製品１０は中央に配置されている必要はな
い。寧ろ偏心した位置に取り込まれていて宜い。リング
１３の内面１４には、均等に分配されて位置する２つ又
は（第１図に破線で図示されている）それ以上の位置に
、夫々隣接して配置された単向送信機１１及び単向受信
機１２が設置されている。その際有利には、単向発信機
１１と単向受信機１２とはレーザ装置どして形成されて
いる。レーザ装置は主としてレーデ発振器から成り、該
レーザ発振器は光線を放出し、該光線は半製品ｌＯの上
面の放射箇所に入射され、単向受信機に反射せしめられ
る。

リング１３は規定された速度で半製品１０の周りを矢印
の方向に回転するように配置されている。そのためにリ
ング１３は受容体１５に配置されており、該受容体１５
は、図示なしの装置の支持桁に移動可能又は旋回可能に
配置されている。

測定装置は、温度が高くかつ熱放射の多い環境下で、灼
熱の鍛造部材を通して作動しているため、リング１３自
体、単向送信機１１及び単向受信機１２を冷却すること
のできる冷却装置を、リング１３に設置すると有利であ
る。その際冷却装置には、好ましくは圧縮空気又は水か
ら成る冷却媒体が負荷されている。

ハンマ鍛造プロセスの際には、加工中断中の中間時間内
に、物体の移動又は回転のための充分な時間が存在する
。その結果、単向発信機ｌｌ又は単向受信機により多数
の物体表面の遠隔測定を実施することができる。

レーザ光線の発偶と受信との時間的な連続性から、予め
プログラミングされｔ；計算機は、調査されたデータを
基礎にして体積一定条件に基くプログラムの助を借りて
、走査された物体表面の輪郭に亘って物体１０の瞬間的
な幾何学的形状を算出する。その際物体の位置が回転す
るリングの中心点から偏心していても、走査工程がそれ
によって影響されるようなことはない。

従って偏心位置内にある物体も、物体に幾何学的形状を
測定するために所与の装置の助を借りて、簡単な形式で
これを検出することができるという点が特に有利である
。

この装置は、ハンマ鍛造のような断続的な変形プロセス
に限定されるものではなく、有利には、例えば特に溝ロ
ールの際の圧延のような連続的な作業方法の場合にも利
用することができる。

更に支持体が、回転運動を行う代わりに並進運動を行っ
ていてもこれを遂行することができる。

２つのマニピュレータを備えた装置にあっては、有利に
は２つの測定装置が設けられている有利な方法にあって
は、走査線の送信と受信との時間的な連続性から、それ
自体は公知の形式で、物体の移動方向に対して垂直な平
面内で表面を調査し、その際検出されたデータを前以て
プログラミングされた計算機に伝達し、該計算機は、伝
達されたデータを体積一定条件に基〈プログラムの助け
を借りて変換し、その結果、物体の瞬間的な幾何学的形
状を検出することができる。次いで検出された物体の瞬
間的な幾何学的形状を計算機内で旭理し、前以ってプロ
グラミングされた鍛造パラメータを用いて更に別の変換
ステップを実行する。その際、検出された物体の瞬間的
な幾何学的形状に適合した鍛造パラメータを用いて、更
に別の変換ステップを実行することができるということ
が、特に有利であることが判明しＩ：。このような形式
で適合した方法を獲得することができたが、該方法は、
オンラインで作動するプロセス制御、つまり完全自動化
された加工工程のプロセス制御に、特に適合している。

単向送信機及び単向受信機の支持体として簡単に閉じら
れたリング（第１図の実施例ではリング１３で図示され
ている）を使用すると有利ではあるが、測定装置を直ち
に遠ざけることができず、ひいては長時間又は常に熱線
にさらされるという欠点が付随してくる。従って第２図
に示した実施例においては受容体２５が設けられており
、この受容体２５は、支持桁２６に固定された基部２５
Ｂとこの基部２５Ｂに旋回可能に固定された蓋部２５Ｄ
とから成っている。

この基部２５Ｂと蓋部２５Ｄとはピン２７を介して接続
されており、このピン２７を中心にして蓋部２５Ｄがピ
ストンーンリンダーユニット２８によって旋回せしめら
れる。受容体２５内には、単向送信機２１及び単向受信
機２４の支持体としてのキャリッジ２３が配置されてお
り、該キャリッジ２３はガイド２９内で４つのフレーム
部に対して往復並進運動せしめられる。

蓋部２５が開放されると、半製品２０がまだ鍛造位置に
あるにも拘らずすべての測定装置は不都合な熱線の範囲
外に出される。

測定装置を不都合な熱線範囲外に出すことができる別の
実施例は、第３図及び第４図に示されている。この第３
図及び第４図では鍛造プレスに対する測定装置の配置状
態も同時に示されている。この実施例においては２つの
単向送信機３１及び２つの単向受信機３２の支持体とし
てリングセクタ３３が設けられている。このリングセク
タ３３は半製品３０を完全にではなく２４０°〜２７０
°だけ取り囲んでいる。このリングセクタ３３は受容体
３５内で回転可能に支承されており、この受容体３５は
半製品３０並びにリングセクタ３３を部分的に取り囲ん
でいる。リングセクタ３３は、受容体３５における支承
部から突出する冠状部３３Ｋを備えている。この冠状部
３３には外歯列を有しておりこの外歯列に歯車３７がか
み合う。受容体３５はロッド３６によって支持されてお
り、このロッド３６はヘッドプレート３８を介して受容
体３５に接続されている。ヘッドプレート３８には駆動
モータ３９が固定されており、この駆動モータ３９の被
駆動軸は歯車３７を備えているので、この駆動モータ３
９及び歯車３７及び冠状部３３Ｋを介してリングセクタ
３３が受容体３５内で回転せしめられる。測定過程に必
要な回転は、特に第３図に示されている出発位置から出
発して両方向でそれぞれ９０６行われるので、半製品３
０は測定過程時に全外周が検出される。リングセクタ３
３を備えた受容体３５、単向送信機３１及び単向受信機
３２を支持するロッド３６はガイド部材４０内で回動不
能しかしながら長手方向にしゅう動可能にガイドされて
いる。ガイド部材４０は支持プレー）４１の構成部であ
る。この支持プレート４１はピストン−シリンダーユニ
ットを有していて、このピストン−シリンダーユニット
のピストンロッド４３はロッド３６に接続されている。

この支持プレー【・４１によって測定装置が鍛造プレス
の上部のヨーク４４に固定されている。図示の実施例の
鍛造プレスはシリンダプレスである。

つまりその上部のヨーク４４内でシリンダ４５をガイド
し、そのピストン４６をブリッジ部材４７で支持し、下
部の工具４９と協働する上部の工具４８を有するプレス
である。下部の工具４９は下部のヨーク５０に固定され
ていて、この下部のヨーク５０は上部のヨーク４３を有
する支柱５１を介してプレスフレームを形成している。

鍛造プレスの両側にそれぞれ一つの測定器を設ければ、
初期横断面Ａ　と最終横断面ＡＭ＋１とが測定できるの
で存利である。プレスが２つのマニプレータと協働し、
半製品を両送り方向で処理する場合、プレスの両側に２
つの測定装置を配置すると特に有利である。この場合、
測定装置は送り方向に応じて初期横断面へ〇と最終横断
面ＡＭＦｌとを交互に測定する。

送信機及び受信機のその都度の回転−又はスライド位置
の検知に基づく、レーザ光線の送信及び受信の時間的な
連続から輪郭が検出され、ひいてはこの輪郭から、面測
定によって、測定しようとする横断面の大きさ（面積）
が第１の計算段階で検出される。プレスの後ろで、たっ
た今度形された半製品の測定結果は、変形段階前に行わ
れた測定に関連して第２の計算段階で計算され、測定結
果から直接導き出されるか、又はその前に行われた測定
結果のメモリーから引き出される。

鍛造工具に載せられた最初の長さ（＋　　）と、鍛造過
程のマニプレータ送り行程（ＳヤｌからＳ　）の合計と
から得られ、プロセスデータをｎ 処理するコンピュータで検出される出発長さに関連して
、横断面の比から、半製品の新たな瞬間的な長さが体積
一定条件に基づいたプログラムで計算される。横断面側
定間隔で、横断面の瞬間的な結果（横断面の大きさ、主
な寸法、つまり高さ、輻若しくは直径）が、瞬間的な長
さの区分に対応され、これによって半製品の瞬間的な幾
何学的形状が得られ、この瞬間的な幾何学的形状はデー
タメモリーに記憶されるか及び／又は映像スクリーンに
又はプリントによって文書化される。

半製品の瞬間的な幾何学的形状の文書化はさらに、次に
行われる鍛造過程のための、コンビ二一夕に与えられ自
動的なプロセス制御に利用される基準値を測定結果再検
査のために提供するのに適している。

第５図に示す流れ図は自動的に制御きれるプロセスを説
明するものであり、半製品の第１の加工パスが「加工パ
スＮｏ、Ｍ−ＩＪで示されている。第１の加工パスのた
めに投与される又は先行する横断面！１］ｊ定によって
与えられる初期横断面Ａ（Ｍ）を基にして、加工パスプ
ランの計算が、加工パス最良化のためにプログラミング
された計算機内で行なわれる。加工パス最良化のための
プログラムにより、半製品内への工具の侵入深さ、マニ
プレータステップの大きさ及びマニプレータ位置は、複
数の相前後する鍛造工程の範囲内で可能な限り均一な半
製品の鍛造が達成されるように規定される。これについ
てはＤＥ３７２３８２５Ａｌ　　（の第６図）を参照せ
られたい。加工パスに投与されるデータはその実施時に
プレス制御装置及びマニプレータ制御装置に伝達される
。データ検出コンピュータにヨリ、マニプレータのステ
ップ５ｌｌ１１から５ＩＩｉｏまでの実際値と値Ｌ　と
から、変形された初期長さし１が法定されると共に、横
断面検出により、第１の工程内での変化後の横断面Ａ２
の平均値が決定される。横断面Ａ２に対する横断面Ａ１
の比から、初期長さＬｌから体積一定条件に基づき、第
１の工程後の長さＬ２が計算される。

第１の工程の後に、横断面Ａの決定とあいまって半製品
の実際のジオメトリが得られる。ジオメトリを表わすこ
のデータは次の工程（加工パルスＮＯ，（Ｍ＋１））の
ための基準データとして使用され、かつ映像スクリーン
又はプリンタを介して文書化される。その場合、横断面
Ａは個々の値として及び／又は平均値として表示できる
。各工程時に実際のジオメトリから出発するため、複数
の工程から生じる誤差の加算が排除され、その結果、高
い品質と寸法精度とが得られる。さらに加工パスプラン
計算に基づく目標値に対する実際値の偏倚をプログラム
修正のｔ；めに利用する可能性が得られる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例及びブロック線図を示すもので、
第１図及び第２図は測定装置の実施例の図、第３図は測
定装置を鍛造プレスに配設した別の実施例の図、第４図
は側面を部分的に示した拡大部分図、第５図はブロック
線図である。 ４５・・・シリンダ、 ッジ部材、４８゜ ５１・・・支柱 ６・・・ピストン、 ９・・・工具、 ４７・・・ブリ ・ヨーク、 ｌＯ・・・半製品、１１・・・単向送信機、１２・・・
単向受信機、１３・・・リング、１４・・・内面、１５
・・・受容体、１６・・・支持桁、２０・・・半製品、
２１・・・単向送信機、２２・・・単向受信機、２３・
・・キャリッジ、２５・・・受容体、２５Ｂ・・・基部
、２５Ｄ・・・蓋部、２７・・・ピン、２８・・・ピス
トンシリンダユニット、２９・・・ガイド、３０・・・
半製品、３１・・・単向送信機、３２・・・単向受信機
、３３・・・リングセクタ、３３Ｋ・・・冠状部、３５
・・・受容体、３６・・・ロッド、３７・・・歯車、３
８・・・ヘッドプレート３９・・・駆動モータ、４０・
・・ガイド部材、４１支持フレート、４２・・・ビス！
・ンシリンダユニソト、４３・・・ピストンロツＦ、４
４・・・ヨーク、第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、１つの加工パスのために、鍛造プレス内で金属半製
   品（１０、２０、３０）の幾何学的形状を測定するため
   の方法であって、その際半製品（１０、２０、３０）を
   、加工するために鍛造プレス内に移動せしめ、かつ長手
   軸線を中心に所定の形式でこれを回転せしめる形式のも
   のにおいて、半製品（１０、２０、３０）の移動方向に
   対して垂直な平面内で、外周部に亘って連続的に走査し
   、この走査されたデータを前以ってプログラミングされ
   た計算機に伝達し、この伝達されたデータを、体積一定
   条件に基くプログラムの助けを借り、計算機内で変換し
   て半製品（１０、２０、３０）の瞬間的な幾何学的形状
   を検出することを特徴とする、物体の幾何学的形状を測
   定するための方法。 ２、都度検出された幾何学的形状を計算機で処理し、前
   以ってプログラミングされた鍛造パラメータを用いてそ
   れに続く変換ステップを実行することを特徴とする、請
   求項１記載の方法。 ３、半製品の周辺に均等に分配され、かつ放射装置（１
   １、２１、３１）として形成されたレーザ発信器から成
   る２つ又はそれ以上のレーザ光線によって、半製品（１
   ０、２０、３０）を時間的に等間隔で走査することがで
   きることを特徴とする、請求項１記載の方法。 ４、レーザ光線の送信と受信との時間的な連続性から、
   半製品（１０、２０、３０）の幾何学的形状をその表面
   の輪郭に亘って検知することができることを特徴とする
   、請求項３記載の方法。 ５、半製品（１０、２０、３０）の表面の輪郭を、中心
   位置又は偏心位置で走査して半製品（１０、２０、３０
   ）の幾何学的形状を検出することができることを特徴と
   する、請求項４記載の方法。 ６、１つの加工パスのために、鍛造プレス内で半製品の
   幾何学的形状を測定するための装置であって、その際半
   製品は、加工のために鍛造プレス内に移動され、所定の
   形式で長手軸線を中心に回転せしめられる形式の、請求
   項１から５までのいずれか１項に記載の方法を実施する
   ための装置において、半製品（１０、３０）の加工領域
   の近傍に支持体が配置されており、該支持体は、規定さ
   れた速度で半製品（１０、３０）の周囲を回転するよう
   に配置されており、支持体の内面（１４）には、半製品
   の周囲に均等に分配された２つ又はそれ以上の位置に、
   夫々隣接して配置された単向送信機（１１）及び単向受
   信機（１２）が設置されていることを特徴とする、半製
   品の幾何学的形状を測定するための装置。 ７、支持体がリング（１３）として形成されており、該
   リング（１３）は受容体（１５）に接して移動可能又は
   旋回可能に配置されており、かつ単向送信機（１１）と
   単向受信機（１２）とがレーザ装置として形成されてい
   ることを特徴とする、請求項６記載の装置。 ８、単向送信機（２１）と単向受信機（２２）とがキャ
   リッジ（２３）によって支持されており、該キャリッジ
   （２３）は、２部分式の受容体（２５）のガイド（２９
   ）内を半製品（２０）の周囲に沿って併進的に運動可能
   であり、受容体（２５）の部分（２５Ｂ、２５Ｄ）は蝶
   番（ピン２７）によって結合されており、受容体（２５
   ）は調節手段（ピストンシリンダユニット２８）により
   開閉可能であることを特徴とする、請求項６記載の装置
   。 ９、支持体がリングセクタ（３３）として形成されてお
   り、該リングセクタ（３３）は、これを支持する受容体
   （３５）と同様に下方に向って開放され、かつ半製品（
   ３０）を２４０°から２７０°まで取り囲んでおり、リ
   ングセクタ（３３）を備えた受容体（３５）が、案内部
   （ガイド部材４０）内を鉛直に運動可能であり（ピスト
   ンシリンダユニット４２）、かつ半製品（３０）の領域
   から持ち揚げ可能であることを特徴とする、請求項６記
   載の装置。 １０、案内部（ガイド部材４０）がプレスの不動部材（
   上方ヨーク４０）に固定されていることを特徴とする、
   請求項９記載の装置。 １１、単向送信機（１１、２１、３１）、単向受信機（
   １２、２２、３２）及びこれ等を支持する構成部材（リ
   ング１３、キャリッジ２３、リングセクタ３３、受容体
   １５、受容体２５、受容体３５）を冷却するための冷却
   装置が設けられていることを特徴とする、請求項６から
   １０までのいずれか１項記載の装置。 １２、リング（１３）の冷却装備には、圧縮空気又は水
   が負荷されていることを特徴とする、請求項８記載の装
   備。