JPH0472661B2

JPH0472661B2 -

Info

Publication number: JPH0472661B2
Application number: JP59085109A
Authority: JP
Inventors: Hiromi Araki
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1984-04-28
Filing date: 1984-04-28
Publication date: 1992-11-18
Also published as: JPS60232867A

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明はプレス加工における凸型と凹型との型
合せ技術に関する。更に特定すれば本発明は型合
せにおいて、仕上げ完了した凸型の測定データを
基準に凹型の基準形状を創成し、この基準形状を
実測された凹型形状と比較し、その比較値より型
合せに必要な表示をするようにした型合せ測定方
法及び装置に関する。

従来技術従来プレス加工における凸型と凹型との型合せ
は、完成した凸型１と仕上げるべき凹型２をスポ
ツテイングプレス３に取付け（第１図）両型を少
しづつ圧着させることにより行つていた（第２
図）。即ち、基準である凸型面上に紅ガラが塗布
されており、この圧着により凹型面上の突出部分
２′にのみ紅ガラが付着される（第３図）。この紅
ガラの付着部分２′は赤当り部分と称され、凸型
形状に対して研削代がある部分と看做すことがで
きる。熟練作業者はその赤当り部分を研削工具を
用いて少しづつ仕上げてゆき、最終的に研削代が
ない状態にまで追い込んでゆくことになる。

しかしながら、この従来の型合せ方法では、赤
当り部分２′の研削量は具体的な数値として得る
ことはできず、凸型基準形状や凹面全体の赤当り
状態より、作業者の経験や熟練にたよつた作業と
ならざるを得ない。そのため、精度の良い凹型の
作成が困難であり、また工数を大きく要し、完成
までの期間は延長することになる。

また、高品質のパネルを打つためには、凸型と
凹型との間のクリヤランスに微妙な変化をつける
必要があるが、従来は、最終のクリヤランス状態
を示したクリヤランス図面（品質図面とも称す
る）をもとに、作業者のカンに頼つて赤当り状態
を適当に修正し、所期のクリヤランス変化をつけ
るようにしていた。第４図は品質線図を例示する
もので、最内側の破線より内方の部分ａは逃し部
分、その外側にｂ，ｃと行くに従つて、クリヤラ
ンスは小さくなつてゆき、ｄで示す４辺ではクリ
ヤランスは最少であり、プレス加工時この部分が
最も強固に保持される。しかしながら、クリヤラ
ンスの変化づけを作業者に頼るのでは、その精度
が作業者の熟練に依存することになり、また、所
期精度を得るまでの作業時間が延長する。

発明の目的本発明はかかる従来技術の現状に鑑みてなされ
たものであり、作業者の熟練に頼らずに精度の高
い型合せを行うことができる方法及び装置を提供
することにある。

発明の構成本発明の型合せ方法は、凸型と凹部との型合せ
方法において、マスターデータ及び板厚に対する
局部的なクリアランスの変化づけを含めた凸型と
凹型との間の所望のクリアランスの決定のための
データを予め記憶しておき、マスターデータの各
点について前記記憶データよりクリアランスを決
定し、前記凸型と凹型との一方の計測値を前記ク
リアランスに応じて反転させることで他方の型の
基準データを創成し、この創成された基準データ
と他方の型の計測値との偏差より局部的なクリア
ランスの変化づけを含めたクリアランスを得るた
めの他方の型の研削代情報を得ることを特徴とす
る。

本発明の、凸−凹型における型合せ測定装置
は、第１６図に示すように、 (イ) 被加工品のマスターデータを格納する記憶手
段M₁、 (ロ) 被加工品の板厚に対する局部的なクリアラン
スの変化づけも含めた凸型と凹型との間の所望
のクリアランスを決定するためのデータを格納
する記憶手段M₂、 (ハ) 凸型及び凹型の幾何学形状の測定のための三
次元測定機１０、 (ニ) マスターデータを使用して凸型と凹型との完
成された一方の幾何学的な形状の測定を行うべ
く三次元測定機を作動する第１作動手段O₁、 (ホ) その測定データを格納する記憶手段M₃、 (ヘ) マスターデータの各点毎に前記データよりそ
の点の所望のクリアランスを決定し、前記一方
の型の測定データをこの決定されたクリアラン
スに応じて反転させることで他方の型の幾何学
的な形状データを演算創成する手段C₁、 (ト) その変換データを格納する記憶手段M₄、 (チ) 他方の型の幾何学的な形状を測定するように
三次元測定機を作動する第２作動手段O₂、 (リ) この測定データと上記創成データとを比較し
偏差を演算する手段C₂、 (ヌ) その偏差を表示する手段Ｄ、より成ることを特徴とする。

実施例本発明のシステム構成の全体を示す第５図にお
いて、１０は三次元測定機を全体として示すもの
で、土台１２を有し、その上に測定すべき型１４
（図示は凹型）が設置される。キヤリツジ１６上
にキヤリヤ１８があり検知端２０が設けられる。
キヤリツジ１６は紙面垂直方向に、キヤリア１８
は左右方向に、検知端２０は上下左右の任意方向
に夫々独立して動くことができ、これによつて型
１４の三次元的な測定を実行することができる。

２２は、データの入力制御、三次元測定機の作
動制御、更にはデイスプレイ制御を行う主コンピ
ユータであつて、セントラルプロセシングユニツ
ト（CPU）２４、リードオンリメモリ（ROM）
２６、ランダムアクセスメモリ（RAM）２８を
備えている。CPU２４は回線３０を介しインタ
ーフエース３２に結線され、同インターフエース
３２は三次元測定機１０とCPU２４との間の信
号のやり取りの制御を行う。CPU２４はキーボ
ード等の入力装置３４及びカラーデイスプレイ３
６に結線されている。更にCPU２４は磁気デイ
スク等の外部記憶装置３８に接続される。ROM
２６内には後述のフローチヤートを実現する、
CPU２４の制御プログラムが格納されており、
CPU２４はこの制御プログラムに従つて、入力
装置３４より外部記憶装置へのデータの入力、三
次元測定機１０による型測定更にはカラーデイス
プレイ３６による研削状報表示などが実行され
る。

主コンピユータ２２に加えて副コンピユータ４
０が本システムには具備され、同様にCPU４２，
ROM４４、及びRAM４６より成る。CPU４２
は磁気デイスクなどの外部記憶装置４８を備えて
いる。副コンピユータ４０のCPU４２はインタ
ーフエース５０及び回線５２を介して主コンピユ
ータ２２のCPU２４に結線され、両コンピユー
タ間でデータの転送が可能になつている。尚、コ
ンピユータを主と副との２本立にせず１つのコン
ピユータですませることも可能である。ROM４
４にはCPU４２の制御プログラムが格納される。
CPU４２はこのプログラムに従つて、主コンピ
ユータ２２との命令又はデータのやりとりを行
い、必要な演算を実行し、結果は、外部記憶装置
４８又は回線５２を介して外部記憶装置３８に格
納される。

以下本発明のソフトウエア構成をフローチヤー
トによつて説明する。また、この説明より本発明
の装置がどのように作動するか明らかにされよ
う。

第６図は主コンピユータ２２で実行されるルー
チンの全体を示すもので、ステツプ60で電源が入
ることでスタートされ、62で各変数、RAM２８
のイニシヤライズが行われ、以下に進みキーボー
ド３４からのコマンドチエツクが行われる。即
ち、キーボードからはデータの入力、三次元測定
機による測定コマンドなどの指令が入力される。
即ち、後述のようにマスターデータ入力、凸型測
定開始、凹型測定開始、等のコマンドが夫々チエ
ツクされ、Yesであれば夫々のサブルーチンコー
ルを行い、必要な入力又は処理が行われる。

一方第７図は副コンピユータの全体概略フロー
チヤートで、66でスタート、68でイニシヤライ
ズ、70で主コンピユータからの指令待ちか否かの
判定がされる。Yesではループを行う。主コンピ
ユータ２２からの割り込み信号を受けて、70の判
定がNoに切離ると、この実施例で副コンピユー
タに割当てられた仕事である凹凸変換計算が行わ
れる。

測定の最初に当つては、三次元測定機１０の土
台１２上に既に仕上げられた凸型が載せられてい
るものとする。凸型測定時、第６図において、主
コンピユータ２２は先ず102のステツプに入る。
102のステツプではマスターデータが入力すみか
否かが判定される。マスターデータが入力されて
いないときは、Noに分岐し104のステツプに進
み、CPU２４はポインタで指定されるサブルー
チンの先頭番地に制御が移り、第８図のルーチ
ンが実行に入り、マスターデータの入力が行われ
る。ここにマスターデータとは、目的とする加工
物、例えば自動車のボデイをプレス加工すると仮
定した場合に、そのようなボデイを成形するため
のマスター（原型）となる形状の三次元的なデー
タを意味する。この三次元的なデータは三次元の
座標系におけるある曲面上の点の座標とその点の
法線方向の単位ベクトルとして構成される。例え
ば、第９図における三次元座標系において、200
を製造するべき物品の形状としたときその曲面上
の各各ｐはその座標ｘ，ｙ，ｚをもつて、そし
て、その点の曲率は法線方向の単位ベクトル（面
直ベクトル）Ｎをもつて特定することができる。
この物品が自動車の部品とすれば、その形状は自
動車の外観上又はボデイ上の設計から決まるもの
である。当節はこのような設計は電子計算機によ
り行われることが普通である。いづれにしても、
自動車の外観上又はボデイ上の設計に基づいて、
ある部品をプレス成型する場合に、そのマスター
となるデータがあり、このデータはコンピユータ
に入力される。104のルーチンを詳細に示す第８
図において、106では外部記憶装置の４８ａより、
回線５２を介してマスター形状における各点上の
ｘ，ｙ，ｚ座標値と面直ベクトルＮの各成分が入
力される。次の108ではCPU２４は入力された
ｘ，ｙ，ｚ値及び面直ベクトルＮの各成分値より
成るマスターデータを外部記憶装置３８の領域３
８ａに格納する。マスターデータの入力及びメモ
リへの格納はその全点にわたつて行われそれが完
了すると110の判定がYesとなり、112でCPU１０
４はプログラムを前記に確保した番地に戻し、第
６図の116のステツプに入る。

116のステツプは、入力装置３４上の凸型測定
データが入力されているかの判断が行われる。凸
型測定データが未入力のときは、116の判断はNo
となり、118に行き、凸型測定のルーチンである
第１０図のルーチンが呼び出される。このルーチ
ンの詳細説明に先立つて、その内容の大略を説明
する。今仮に第１１図において、200′を測定すべ
き凸型の形状、200を第９図のマスター形状とす
る。今マスター形状上の一点をp₁とすると、この
点における面直ベクトルはその成分値（ｉ，ｊ，
ｋ）がわかつており、その方向はＮである。この
実施例における三次元の型形状測定では、マスタ
ー形状の各点について面直方向より三次元側定機
１０の検地端２０を凸型に向け駆動し、面の曲面
方向に係わらず型測定を精度よくかつ迅速に行い
得るように意図している。この原理による凸型の
測定を行うのが第１０図の120以下のルーチンで
ある。

即ち120では、CPU２４は、外部記憶装置３８
のマスターデータ記憶領域３８ａに格納されてい
るマスターデータの取り込みを行う。このマスタ
ーデータは前述のように、マスター形状（第１１
図の200）の各点の座標（ｘ，ｙ，ｚ）とその点
上の面直ベクトルＮの成分（ｉ，ｊ，ｋ）より成
る。次の122では測定動作点の計算が行われる。
即ち、三次元測定機の検知端２０の現在位置をq₁
とした場合に、検知端２０はマスター形状の選定
点p₁における面直ベクトルＮ上の点q₂まで一担下
降され、それから面直ベクトル方向にマスター形
状２００′より内側の点ｑ３を目指して、面直ベ
クトル方向に駆動され、凸型２００と接触後（s₁
点）次の点の測定準備点q₄まで上昇することで被
測定物である凸型上の一点s₁の測定を完了する。
このような一連の検知端の各動作点q₁−q₂−q₃−
q₄の計算が第１０図の122のステツプで行われる
ことになる。

124ではCPU２４は122で計算された動作点q₁，
q₂，q₃，q₄の順序で検知端２０が動くような命令
をインタフイース３２を介して三次元測定機１０
に送り込む。この命令が一担出されると、三次元
測定機１０は主コンピユータ２２とは独立に検知
端２０の前記したような動きを行い、最終点q₄ま
で来ると、その動きを停止する。この一サイクル
の運動の最中にCPU２４は検知端２０が第１１
図のs₁の点に来たか即ち凸型２００′に接触した
か否かの判定を行い（第１０図のステツプ126）、
Yesであれば128でそのときのデータ即ちs₁点で
の凸型の座標（x′，y′，z′）がデータとしてて読
取られる。130のステツプでCPU２４はこの読取
られたデータを外部記憶装置３８の第２記憶領域
３８ｂに一担格納す。132のステツプではCPU２
４はマスター形状（第１１図の200）の全ての点
p₁（ｘ，ｙ，ｚ）について上述手順による凸型の
点s₁（x′，y′，z′）の測定が完了したかどうか判定
し、Yesであれば134でメインルーチンに戻るこ
とになる。

以上の手順によつて凸型の測定が完了すると、
今度はこの凸型と型合せするべき凹型が三次元側
定機１０の土台１２上に載せられ、以下述べる凹
型の測定ルーチンが行われる。即ち第７図のステ
ツプ70がNoになり、ステツプ140で、外部記憶装
置３８の記憶領域３８ｂの凸型測定データが外部
記憶装置４８の記憶領域４８ｂに転送される。
尚、同外部記憶装置４８の記憶領域４８ｃには板
厚データが入力されているものとする。第４図に
関連して説明したように、所定の精度のプレス加
工を行うためには、凸型に対する凹型のクリヤラ
ンスは微細な変化づけをする必要がある。そのよ
うなクリヤランスデータは、マスター形状上の三
次元の座標で決められる各点（ｘ，ｙ，ｚ）につ
いて予め定められている。

入力装置３４のキーボード上には凸凹変換のコ
マンドキーがあり、これが押されていると第７図
のステツプ145の判定がYesになり、前記のよう
にして測定された凸型より凹型の測定の基準デー
タを創成演算する146のサブルーチンコールが行
われる。このサブルーチンの説明に先立つて、本
発明による凹型基準データの創成の基本的なアイ
デアを説明すると、第１２図で１を凸型２を凹型
とする。凸型１はすでに述べたように所定精度の
ものが仕上げられている。この凸型１に正確に対
応した形状に凹型２を仕上げるためには、凸型１
に対して所期のクリヤランスｔ（又は板厚）を持
つた基準の凹型形状を創成し、この創成された基
準の凹型形状を実際の凹型の形状との比較の根拠
に使用すれば良い。そのような凹型形状の創成原
理は第１３図に説明される。同図で、２００′を
凸型形状、その基準となるマスター形状を２００
とする。凸型形状２００′におけるそのある一点
s₁（ｘ，ｙ，ｚ）におけるｚ座標の符号を入れ換
えることで反対曲率を持つた形状２０２（即ち凹
型）の座標点r₁（ｘ，ｙ，ｚ）が計算され、凸型
形状２００上の点s₁の面直ベクトルＮ（ｉ，ｊ，
ｋ）のｋ成分を符号入れ換えすることで、マイナ
ス側の面直ベクトル（仮ベクトル）w₁（ｉ，ｊ，
−ｋ）を計算することができる。次いで、その仮
ベクトルw₁方向にその座標におけるクリヤラン
スｔ分だけオフセツトを行うことで、凹型形状の
座標r₂を創成することができる。このとき得られ
る創成形状を２０２′を示す。

然るのち、仮ベクトルw₁（ｉ，ｊ，−ｋ）の符
号を変換することで真の面直ベクトルw₂（−ｉ，
−ｊ，ｋ）を得ることができる。この原理によ
り、凸型測定形状におけるある１点の座標（ｘ，
ｙ，ｚ）及び面直ベクトルＮがデータとして与え
られた場合、これより基準となる凹型面上の点r₂
の座標及び面直ベクトルw₂の演算をすることが
できる。

凸凹変換を行うための指令が入り第７図の146
に実行が移されると、第１４図のルーチンが開始
され、147では、CPU４２は記憶装置４８の記憶
領域４８ａ，４８ｂよりデータを取り出し、凸型
測定データにおけるｚ座標値（第１３図のs₁）の
符号変換を行い、r₁点が得られる。148では、点
s₁の面直ベクトルＮの反転が行われ仮ベクトル
w₁が得られる。150ではCPU４２は外部記憶装置
４８の記憶領域４８ｃよりその点におけるクリヤ
ランスのデータ（第１３図のｔ）を入力し、この
仮ベクトルw₁方向に板厚分座標値を修正し点r₂
を得る。152ではCPU４２は仮ベクトルw₁の符号
反転を実行し、これによつて点r₂の真の面直ベク
トルw₂を計算することができる。基準の凹型形
状２０２′となるこれらの座標データ及び面上ベ
クトルデータはマスターデータの全点で行われ、
これが完了するまではRAM４６に保持されてい
る。153でYes即ち全点での変換が完了すると、
凹型基準データは、154のステツプで外部記憶装
置３８の記憶領域３８ａに格納される。１５６は
メインルーチンへの戻りを示す。

このようにして、凸凹変形が終了すると、第７
図の70での判定はYesとなつて、副コンピユータ
は待機に入る。

凹型測定コマンドが入力装置３４のキーボード
より入力されると、第６図のステツプ160での判
定がYesになり、162のステツプに進み、凹型測
定ルーチンが実行される。このとき、前述のよう
に三次元測定機１０の基台１２上には被測定物と
しての凹型が設置されている。三次元測定機１０
によるワークの面直方向に沿つた測定原理は第１
１図において凸型の測定について説明した原理と
変るところがない。第１５図の164のステツプで
はCPU２４は外部記憶装置３８の記憶領域３８
ａに格納されている、凸型より創作された基準の
凹型形状についてのデータが読み取される。
CPU２４は166のステツプで第１１図と同様な原
理で測定動作点の演算を行い、三次元測定機１０
における一サイクルの測定中における動作始点
q₁、面直方向の移動開始点q₂、目標点q₃、終点q₄
の演算を行い、168でインターフエース３２を介
して三次元測定機１０にセツトする。三次元測定
機１０がある一点での測定を開始し、その一サイ
クル中に検知端２０が凹型に接触すると、検地端
２０よりインターフエース３２を介してCPU２
４に検知信号が入力され、170の判定はYesとな
る。172では、この接触時の三次元測定機の座標
値（ｘ，ｙ，ｚ）が凹型の形状データとして一担
RAM２８に格納される。

174のステツプでは、CPU２４は、RAM２８
に格納されている、凸型より創成された基準の凹
型データと、同じくRAM２８に格納されてい
る、三次元側定機１０により測定した凹型の実測
データとの差分計算が行われる。この差分値は
176のステツプでカラーデイスプレイ３６によつ
てカラー表示される。即ち、カラーデイスプレイ
３６の画面上の各点はRAM２８のエリヤと一対
一に対応しており、夫々のアドレスをもつて型上
の各点に対応させることができる。又、カラーデ
イスプレイ３６の画面上の各点の色は、RAM３
８のカラーエリヤと一対一に対応し、そのエリヤ
に所定のデータをセツトすることによつて所定の
色を表示できる。従つて、カラーデイスプレイ上
に被測定物を表示させ、三次元測定機が測定を実
行した各点における基準データに対する偏差を、
その偏差の大小に応じて区分した色で表示するこ
とができる。

178のステツプではそのように計算された偏差
値が外部記憶装置３８の記憶装置領域３８ｂに格
納される。

以上のような凹型の、三次元測定機による測
定、及び偏差計算、更には偏差表示は型上の全点
について行われ、180で全点完了と判断したとき
（Yes）、182でこのルーチンは終了する。

このようにして、デイスプレイ上にワークの各
点での研削代がカラー表示される。この後作業者
がデイスプレイの表示を確認し、各点にわたつて
研削の要否を判定し、不合格と判定すれば作業者
はデイスプレイを見ながら修正作業を行うことに
なる。

発明の効果本発明では局部的な板厚の変化を含めた凸型と
凹型との間の所望のクリアランスを決定するため
のデータを格納しておき、該データよりマスター
データの各点につきクリアランスを決定し、凸型
と凹型との一方の計測データよりマスターデータ
の各点毎に前記決定されたクリアランス分だけ反
転することで他方の型のデータを創成し、創成デ
ータと実測値との偏差を表示しているため、凸型
と凹型との間の所望のクリアランスの変化づけも
含めた研削代を目視で確認して研削することが可
能となり、高品質のパネルを容易かつ確実に成形
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の型合せ測定におけるスポツテイ
ングプレスを示す図、第２図は型当状態を誇張し
て示す図、第３図は凸型の赤当り状態を示す斜視
図、第４図はクリヤランス線図、第５図は本発明
のシステム全体図、第６図は主コンピユータのフ
ローチヤート図、第７図は副コンピユータのフロ
ーチヤート図、第８図はマスターデータの入力フ
ローチヤート図、第９図はマスター形状の座標配
置及び面直ベクトルの概念を説明する図、第１０
は凸型の測定ルーチンを示すフローチヤート図、
第１１図は凸型の測定原理を説明する図、第１２
図は凸型と凹型との間のクリヤランス状態を説明
する図、第１３図は凸−凹変換の原理図、第１４
図は凸−凹変換のフローチヤート図、第１５図は
差分表示のフローチヤート図、第１６図は本発明
の装置をハードウエア的に示す構成図。１…凸型、２…凹型、１０…三次元測定機、２
０…検知端、２２…主コンピユータ、３４…入力
装置、３６…カラーデイスプレイ、３８…外部記
憶装置、４０…副コンピユータ、４８…外部記憶
装置。

Claims

【特許請求の範囲】１凸型と凹部との型合せ方法において、マスタ
ーデータ及び板厚に対する局部的なクリアランス
の変化づけを含めた凸型と凹型との間の所望のク
リアランスの決定のためのデータを予め記憶して
おき、マスターデータの各点について前記記憶デ
ータよりクリアランスを決定し、前記凸型と凹型
との一方の型の計測値を前記クリアランスに応じ
て反転させることで他方の型の基準データを創成
し、この創成された基準データと他方の型の計測
値との偏差より局部的なクリアランスの変化づけ
を含めた所望のクリアランスを得るための他方の
型の研削代情報を得ることを特徴とする型合せ方
法。２以下の要素より成る一対の凸−凹型における
型合せ測定装置、 (イ) 被加工品のマスターデータを格納する記憶手
段、 (ロ) 被加工品の板厚に対する局部的なクリアラン
スの変化づけも含めた凸型と凹型との間の所望
のクリアランスを決定するためのデータを格納
する記憶手段、 (ハ) 凸型及び凹型の幾何学形状の測定のための三
次元測定機、 (ニ) マスターデータを使用して凸型と凹型との完
成された一方の幾何学的な形状の測定を行うべ
く三次元測定機を作動する第１作動手段、 (ホ) その測定データを格納する記憶手段、 (ヘ) マスターデータの各点毎に前記データよりそ
の点の所望のクリアランスを決定し、前記一方
の型の測定データをこの決定されたクリアラン
スに応じて反転させることで他方の型の幾何学
的な形状データを演算創成する手段、 (ト) その変換データを格納する記憶手段、 (チ) 他方の型の幾何学的な形状を測定するように
三次元測定機を作動する第２作動手段、 (リ) この測定データと上記創成データとを比較し
偏差を演算する手段、 (ヌ) その偏差を表示する手段。