JP2003225799A - プレス機械の試験方法、試験システム、それに用いる試験装置、試験用プログラム、および試験用プログラム記録媒体 - Google Patents
プレス機械の試験方法、試験システム、それに用いる試験装置、試験用プログラム、および試験用プログラム記録媒体Info
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Abstract
験方法、試験システム、並びにそれに用いる試験装置、
試験用プログラム、およびその記録媒体を提供する。 【解決手段】 変位センサ19および荷重センサ18と
プレス機械に負荷を与える弾性体14とを有し、プレス
機械の可動部101および固定部102に取り付けられ
る試験装置10をプレス機械にセットし、コンピュータ
31に組み込まれた試験用プログラムを用いて、下死点
位置および負荷の最大荷重を1サイクル毎に測定し、あ
らかじめ設定された設定値に基づいて、下死点位置およ
び最大荷重を判定する。
Description
を調べるための試験方法、試験システム、並びにそれに
用いる試験装置、試験用プログラムおよび試験用プログ
ラム記録媒体に関する。
ためにはプレス機械の性能を定量的に知ることが重要で
ある。プレス機械の性能の中でも下死点の位置精度(以
下、下死点精度と記す。)が加工品の精度を左右するの
で、もっとも重要である。プレス機械は使っていくうち
にガタが生じてきて、下死点精度も悪くなってくる。特
に、プレス機械の製造メーカでない会社等がプレス機械
を開発または製作した場合には、そのプレス機械の性能
を調べてからでないと使用することができない。従来
は、かかるプレス機械の性能試験に関する提案はなされ
ていない。
耐久性試験を行えば、その性能の変化の状況を知ること
ができる。耐久性試験では、プレス時の下死点の変化、
あるいは最大荷重の変化を調べることが重要である。ま
た、試験はプレス機械に所定の負荷を与えながら行う必
要があり、そのためにはプレス機械の変位や負荷荷重を
検知し得るセンサ手段を備えた試験装置が必要になる。
さらに、プレス機械の試験は非常に長期間にわたるもの
であるため、自動試験が可能なようにすることが望まし
い。その場合、測定データの収集、処理、判定等や、プ
レス機械の制御等をソフトウエア上で実行させることが
望まれる。
の性能を定量的に調べるための試験方法およびその試験
システムを提供することである。本発明の他の目的は、
プレス機械の試験に適した試験装置を提供することにあ
る。本発明のさらに他の目的は、プレス機械の試験を自
動的に実施させるための試験用プログラムおよびその記
録媒体を提供することにある。
の試験方法は、プレス機械に試験装置をセットし、該プ
レス機械を作動させたときの下死点位置および/または
負荷の最大荷重を測定する工程と、あらかじめ設定され
た設定値に基づいて、前記下死点位置および/または前
記最大荷重を判定する工程と、を有することを特徴とす
る。
装置によりプレス機械に負荷を与えながら耐久性試験を
行うことができ、その際、下死点位置および/または負
荷の最大荷重を測定し、それらの測定値がどの程度の回
数あるいは時間まで設定値の範囲内にあるかどうかを調
べることにより、プレス機械の耐久性、つまり使用限界
を定量的に知ることができる。
プログラムが組み込まれたコンピュータによりプレス機
械の試験を行うものである。したがって、自動試験が可
能であり、長期間無人状態で試験を実施することができ
る。
死点位置または前記最大荷重が前記設定値の範囲外にな
ったときは、プレス機械を自動的に停止させるものであ
る。下死点位置または最大荷重が設定値の範囲外になっ
たとき、すなわち上限値を超えたり、下限値に満たない
ときは、コンピュータによりプレス機械を自動的に停止
されるので、プレス機械や試験装置に過度のダメージを
与えることがない。
死点位置または前記最大荷重が前記設定値の範囲外にな
ったときの動作回数でプレス機械の性能を評価するもの
である。下死点位置または最大荷重が設定値の範囲外に
なった場合には、プレス機械は自動的に停止するので、
その時の動作回数(サイクル数)からプレス機械の耐久
性を知ることができる。
機械の動作の1サイクルにおいて、変位センサにより測
定して得られた位置データ群の中から最小値をあらわす
位置データを検索し、その位置データを下死点データと
するものである。プレス機械の変位(ラムのストローク
位置)は、時間変化するので、1サイクル中の各点の測
定データから最小値をあらわす位置データを検索し、そ
の位置データを下死点と判定することができる。その手
法は、下記に述べる方法あるいは変位曲線を求めること
により可能である。
機械の動作の1サイクルにおいて、荷重センサにより測
定して得られた荷重データ群の中から最大値をあらわす
荷重データを検索し、その荷重データを最大荷重データ
とするものである。最大荷重の場合も同様にして求める
ことができる。
サイクル中のサンプリング周期毎にプレス機械の変位を
測定し、現在の位置データが過去の最も小さい位置デー
タよりも小さいときは、現在の位置データを下死点デー
タとして置き換え、現在の位置データが過去の最も小さ
い位置データよりも大きいときは、現在の位置データを
無視して既に置き換えられている下死点データを前記下
死点位置と判定するものである。プレス機械の変位曲線
はsin曲線に近似したものとなるので、現在の測定点の
位置データと過去の測定点の位置データとを順次比較し
ていくことにより、下死点位置を判定することができ
る。
サイクル中のサンプリング周期毎にプレス機械の負荷荷
重を測定し、現在の荷重データが過去の最も大きい荷重
データよりも大きいときは、現在の荷重データを最大荷
重データとして置き換え、現在の荷重データが過去の最
も大きい荷重データよりも小さいときは、現在の荷重デ
ータを無視して既に置き換えられている最大荷重データ
を前記最大荷重と判定するものである。荷重曲線は凸状
の放物線または台形状もしくは三角形状に類似したもの
となるので、同様に最大荷重を判定することができる。
サイクル数単位で区分された第1の区間内に第2の区間
を設定し、前記第1の区間毎に前記第2の区間内の最大
荷重データを蓄積するものである。最大荷重を蓄積する
場合も同様である。
は、変位センサおよび/または荷重センサとプレス機械
に負荷を与える弾性体とを有し、プレス機械の可動部お
よび固定部に取り付けられる試験装置と、試験用プログ
ラムが組み込まれたコンピュータとを備え、前記試験用
プログラムが、プレス機械の試験において、下死点位置
および/または負荷の最大荷重を評価する機能を有する
ことを特徴とする。このような試験装置と試験用プログ
ラムが組み込まれたコンピュータとを用いることによっ
て、プレス機械の耐久性試験を自動的に行うことがで
き、その性能を自動的に調べることができる。
記コンピュータにより制御されるプレス機械の制御装置
を具備するものである。これにより、プレス機械の制御
装置を利用できるので、試験システムの構成が専ら試験
のみに供される専用的なものとなり、プレス機械として
の使用を制限しない簡潔な構成となる。
らに表示装置を具備するものである。この表示装置によ
って、試験状況や測定結果、エラーメッセージ等、試験
に必要な表示を行うことができる。
において、前記試験用プログラムは、以下の特徴を有す
る。
かじめ設定された設定値の範囲外であると判定した場
合、プレス機械を自動的に停止させる機能を有する。
変位センサから一定のタイミングで順次位置データを読
み取り、現在の位置データと過去の最も小さい位置デー
タとを比較して現在の位置データが小さいときはそれを
下死点データとして置き換え、現在の位置データが大き
いときはそれを無視することにより、前記下死点位置を
判定する機能を有する。
荷重センサから一定のタイミングで順次荷重データを読
み取り、現在の荷重データと過去の最も大きい荷重デー
タとを比較して現在の荷重データが大きいときはそれを
最大荷重データとして置き換え、現在の荷重データが小
さいときはそれを無視することにより、前記最大荷重を
判定する機能を有する。
区間内に第2の区間を設定し、前記第1の区間毎に前記
第2の区間内の下死点データを蓄積する機能を有する。
区間内に第2の区間を設定し、前記第1の区間毎に前記
第2の区間内の最大荷重データを蓄積する機能を有す
る。
設定する機能を有する。
において、前記試験装置は、上部の加圧部と下部のセン
サ取付部とを有し、さらに前記加圧部と前記センサ取付
部との間に荷重発生・伝達部を有する。このように構成
することにより、本試験装置は、金型のような形態を有
し、金型感覚で簡単に取り扱うことができるので、実際
的な使用に即した試験を行うことができる。
部により押される弾性体と、前記荷重センサ上に摺動自
在に載置される荷重発生・伝達部とを有する。弾性体を
押圧することにより、荷重が発生し、プレス機械に負荷
がかかる。それと同時に、弾性体荷重を直接かつ円滑に
荷重センサに伝えることができる。また、弾性体により
仮想加工荷重を設定できるので、あらゆる種類の金型を
想定した試験を実施することができる。さらに、弾性体
を別種のものに交換したり使用本数を変えたりすれば、
負荷を簡単に変えることができ、試験の目的、態様等を
自由に変更することが可能となる。
サ取付部に対するガイド手段を有する。ガイド手段によ
って、荷重発生・伝達部を水平(平行)に保つことがで
き、弾性体荷重を円滑に荷重センサに伝えることができ
る。
ることにより、荷重の測定誤差を極力少なくすることが
できる。
られた穴に上端部が突出するように挿入することによ
り、弾性体が破損したような場合、その取り出しや交換
が容易である。
フトに挿入することにより、弾性体のねじれやずれを防
ぐことができる。
板を介して支持することにより、微妙な荷重調節が可能
である。
る。
記センサ取付部に取り付けるようにするのがよい。
のものからなる。非接触式の変位センサの場合、静電容
量式、光式、レーザ式、渦電流式、磁気式、超音波式の
どれか一つを使用すればよい。
うな構成とするのがよい。前記試験装置のほぼ中心に配
置する。前記試験装置の荷重発生・伝達部の下面に接触
させる。高さ調整板を介して前記試験装置のセンサ取付
部に取り付ける。ロードセルまたは歪ゲージもしくは圧
電素子を用いたものからなる。
位センサおよび荷重センサが取り付けられた台座部と、
一または複数の弾性体が上端部が上面より突出するよう
に設けられ、前記荷重センサ上に摺動自在に載置される
荷重発生・伝達部と、前記弾性体を上方より押圧する加
圧部と、を具備することを特徴とする。この構成によ
り、金型に類似した試験装置を作ることができる。
以下の特徴を有する。
配設され、前記変位センサは前記台座部の周辺部に配設
されてなる。
複数の位置決めポストと嵌合孔とからなるガイド手段に
より案内されてなる。
機械の試験方法に用いることを特徴とする。
ス機械の試験システムに用いることを特徴とする。
ムは、コンピュータに、プレス機械の動作の1サイクル
毎に、変位センサから一定のタイミングで順次位置デー
タを読み取らせる機能と、現在の位置データと過去の最
も小さい位置データとを比較して現在の位置データが小
さいときはそれを下死点データとして置き換え、現在の
位置データが大きいときはそれを無視することにより、
プレス機械の下死点位置を判定させる機能と、前記下死
点位置があらかじめ設定された設定値の範囲内にあるか
どうかを判定させる機能と、を実現させることを特徴と
する。
ログラムは、コンピュータに、プレス機械の動作の1サ
イクル毎に、荷重センサから一定のタイミングで順次荷
重データを読み取らせる機能と、現在の荷重データと過
去の最も大きい荷重データとを比較して現在の荷重デー
タが大きいときはそれを最大荷重データとして置き換
え、現在の荷重データが大きいときはそれを無視するこ
とにより、プレス機械の最大荷重を判定させる機能と、
前記最大荷重があらかじめ設定された設定値の範囲内に
あるかどうかを判定させる機能と、を実現させることを
特徴とする。
よれば、プレス機械の試験をソフトウエアを用いて自動
的に行うことができるとともに、プレス機械の性能中最
も重要な下死点精度、最大荷重精度を効率よく調べるこ
とができる。
ラムは、以下の特徴を有する。
ると判定した場合、プレス機械を自動的に停止させる機
能を前記コンピュータに実現させるものである。
と判定した場合、プレス機械を自動的に停止させる機能
を前記コンピュータに実現させるものである。
第1の区間と第2の区間とを設定することができ、前記
第1の区間毎に前記第2の区間内の下死点データを蓄積
する機能を前記コンピュータに実現させるものである。
第1の区間と第2の区間とを設定することができ、前記
第1の区間毎に前記第2の区間内の最大荷重データを蓄
積する機能を前記コンピュータに実現させるものであ
る。
設定する機能を前記コンピュータに実現させるものであ
る。
機械の試験方法に用いることを特徴とする。
ス機械の試験システムに用いることを特徴とする。
ログラム記録媒体は、請求項43〜51のいずれかに記
載のプレス機械の試験用プログラムがコンピュータに読
み取り可能に記録されてなることを特徴とする。したが
って、あらゆるプレス機械の試験に適した試験用ソフト
ウエアを簡単に提供することができる。
により説明する。図1は本発明のプレス機械の試験装置
の断面正面図、図2はその試験装置の断面側面図および
その試験装置を用いたプレス機械の試験システムの構成
図、図3はその試験装置を透視的に見た上面図、図4は
変位センサの取付部を示す正面図である。
を実施するための試験装置10は、プレス機械の上部の
可動部101と下部の固定部102との間に取り付けら
れる。この試験装置10は、装置本体を構成する部分
が、金型のような形態を有し、金型感覚で取り扱うこと
ができる構成となっている。すなわち、大きく分けて上
下2つの部分に分かれており、上部分はプレス機械の可
動部101に固定される加圧部11となっている。下部
分は中間部12と台座部13とからなり、センサ取付部
である台座部13がプレス機械の固定部102に固定さ
れている。中間部12は荷重発生・伝達部となってお
り、台座部13の上に摺動自在に載置されて、発生した
負荷荷重が台座部13の荷重検出部に直接かつ円滑に伝
達されるようになっている。
り、上板111は上板112にボルト113により一体
的に固定され、さらに上板112がボルト114により
上板111を介してプレス機械の可動部101に固定さ
れている。もちろん、これらの上板111,112は上
記のように別体になっていなくてもよく、一体物で加圧
部11を構成してもよい。
工荷重を設定するための弾性体14と、その荷重発生・
伝達部12を水平(平行)に保つように台座部13に対
するガイド手段15とが配設されている。ガイド手段1
5は、荷重発生・伝達部12の四隅に配設された位置決
めポスト16と、台座部13に設けられた位置決めポス
ト16の嵌合孔17とからなっている。なお、これらの
位置決めポスト16と嵌合孔17とは図示のものと逆に
配設してもよい。
性体14に加えられる荷重を検出するための荷重センサ
18と、加圧部11の変位を検出するための変位センサ
19とが配設されている。また、荷重発生・伝達部1
2,台座部13もそれぞれ2つの板部材から構成されて
いる。荷重発生・伝達部12では、中板121と中板1
22とがボルト125により固定され、台座部13で
は、下板132が下板131を介してボルト135によ
りプレス機械の固定部102に固定されている。もちろ
ん、これらの中板121,122および下板131,1
32も上記と同様、それぞれ一体物で構成することがで
きる。
1により押されて発生した弾性体14の荷重を、直接か
つ円滑に、下部の台座部13に取り付けられた荷重セン
サ18に伝えるようになっている。弾性体14には、こ
の例ではばねが使用されているが、合成ゴム(例えば、
ウレタンゴム、シリコンゴム等)や流体圧を利用したば
ね等も使用することができる。弾性体14は、一または
複数個設けられ、この試験装置10に均等に配置され
る。
されて縮むように設けられている。そのため、弾性体1
4は、上端部が荷重発生・伝達部12の中板121より
上方に突出するように穴123に挿入されている。ま
た、穴123の内部には同軸状にシャフト20が立設さ
れ、シャフト20が弾性体14の中に入るように弾性体
14が挿入されている。弾性体14により、あらゆる金
型を想定した仮想加工加重を設定することができる。ま
た、弾性体14はシャフト20に挿入されているので、
荷重がかかってもねじれたりずれたりすることがない。
さらに、弾性体14の下に高さ調整板としてスペーサ2
1を入れ、このスペーサ21の厚みにより弾性体14の
高さを微調整することによって、弾性体14の荷重を微
調整することができる。
の位置決めポスト16と位置決めポスト16が嵌合する
嵌合孔17とにより、台座部13に対して位置決めさ
れ、かつ上下方向に摺動自在に案内されるようになって
いる。すなわち、荷重センサ18に中板122の下面を
接触させ、荷重発生・伝達部12を台座部13より少し
浮かせた状態(中板122と下板132との間に多少隙
間を設けた状態)で、荷重発生・伝達部12を支持す
る。このようなガイド手段15により、弾性体14の荷
重が正確に荷重センサ18に伝わるように、荷重発生・
伝達部12を水平(平行)に保持している。なお、12
6は位置決めポスト16を固定するためのボルトであ
る。
心(プレス機械の中心)に取り付けられている。荷重セ
ンサ18としては、例えば、ロードセル、歪ゲージ、圧
電素子等を利用することができる。荷重センサ18は、
高さ調整板22により支持されており、高さ調整板22
の厚みにより荷重センサ18の高さを微調整することが
できる。また、台座部13の下板132に設けられた穴
134に高さ調整板22および荷重センサ18を入れ、
穴134により荷重センサ18のケース部分の動きを拘
束している。もちろん、荷重センサ18を高さ調整板2
2を介して台座部13に固定する構成としてもよい。な
お、136は高さ調整板22の固定ねじである。
この例では上板112の下面との距離を測定するもので
あり、試験装置10の周辺部の前面側に取り付けられて
いる。すなわち図2,図3に示すように、中板121,
122の前面側に切欠き部124を設け、切欠き部12
4内にて変位センサ19が高さ調整板23を介して台座
部13に取り付けられている。高さ調整板23は変位セ
ンサ19の高さを微調整する目的で設けられている。な
お、変位センサ19の取付位置について台座部13上で
あれば特別な限定はない。127は変位センサ19の取
付ねじ、128は高さ調整板23の固定ねじである。
に限らず、接触式でもよいものである。接触式の変位セ
ンサとしては、例えば、ポテンショメータ、リニアエン
コーダ等があげられる。非接触式の変位センサとして
は、例えば、光センサ、レーザセンサ、超音波センサ、
渦電流センサ、磁気センサ、静電容量式センサ(例え
ば、近接スイッチ)等があげられる。
装置10を試験用治具として使用し、プレス機械の耐久
性試験を実施するものである。しかし、プレス機械の耐
久性試験はきわめて長期間にわたるものであるため、自
動的に試験が実施できるように構成されている。
に、さらに試験装置10の荷重センサ18および変位セ
ンサ19からそれぞれ出力される測定信号を読み取り、
解析するとともに、本試験システム30の制御を行うた
めの試験用ソフトウエアがインストールされたコンピュ
ータ31を備えている。荷重センサ18および変位セン
サ19の出力信号は、それぞれ増幅器32,33により
増幅され、さらにA/D変換器34によりアナログ信号
をデジタル信号に変換してコンピュータ31に入力され
る。コンピュータ31の試験用ソフトウエアは、プレス
機械の耐久性試験を自動的に実施するためのプログラム
が組み込まれたものであり、この試験用ソフトウエアを
用いることによって、プレス機械の性能を評価するとと
もに、プレス機械の制御装置35を制御する。また、プ
レス機械の動作回数(あるいはプレス回数)は、プレス
機械制御装置35内のカウンタ(図示せず)によりカウ
ントされる。さらに、表示装置36により、試験状況や
測定結果等が表示され、試験のエラーメッセージも表示
される。また、測定結果は図示しないプリンターにてプ
リントアウトすることができる。
験装置10の動作を、プレス機械の1サイクルの動作と
の関連において概略説明する。 (1)荷重センサ18および変位センサ19は、常時信
号を出力していて、コンピュータ31に組み込まれた試
験用プログラムがその信号を読み取っている。 (2)初期状態は、プレス機械の可動部101が上昇し
ている状態であり、加圧部11も上昇して弾性体14を
押していない状態(弾性体14から多少離れている状
態)である。 (3)プレス機械が下降し始めると、それに伴い加圧部
11も下降する。 (4)そして、加圧部11の上板112の下面が弾性体
14を押していく。弾性体14は荷重発生・伝達部12
に支持され、荷重発生・伝達部12は台座部13の荷重
センサ18上に載置されているため、弾性体14に加わ
る力は直接、荷重センサ18に伝えられる。同時に、試
験対象のプレス機械に弾性体14による負荷がかかる。
また、台座部13に取り付けられた変位センサ19は加
圧部11の上板112との距離を測定している。 (5)次第に弾性体14が縮んでいき、プレス機械に大
きな負荷が加わると同時に、荷重センサ18にもその荷
重が加わる。 (6)プレス機械の可動部101が下死点(最下端位
置)に到達し、ついで上昇に転じ、最初のスタート位置
(通常は上死点位置)に復帰すると、プレス機械の動作
回数(サイクル数)が1回加算される。動作回数は、プ
レス機械制御装置35のカウンタにより計数される。 (7)このプレス機械の動作の1サイクルにおいて、荷
重センサ18により測定された一番大きい荷重を最大荷
重、変位センサ19により測定された一番短い距離を下
死点位置と試験用プログラムが判断する。以上の動作を
繰り返し行うことによって、試験対象であるプレス機械
の耐久性試験を自動的に行うことができる。
を有し、金型感覚でプレス機械に取り付け取り外しがで
きる構成となっているため、試験対象のプレス機械に
は、試験装置10に装備された弾性体14によって、実
際のプレス加工時に作用すると想定される荷重(仮想加
工荷重)を繰り返し荷重として負荷させることができ
る。当該プレス機械は、長期間にわたり繰り返し荷重を
受けることによって、一般的には劣化を生じ、ついには
寿命として機能を停止する。その間、下死点または最大
荷重をモニターすることにより、当該プレス機械の耐久
性能を定量的に把握し判定することができる。耐久性能
は、コンピュータ31に組み込まれた試験用プログラム
が当該プレス機械の下死点位置または最大荷重が所定の
範囲外となったときの動作回数でもって判定することが
できる。このときには同時に、当該プレス機械を自動的
に停止させる機能を試験用プログラムはもっている。し
たがって、プレス機械や試験装置10の破損、破壊等を
未然に防止することができ、過度のダメージを与えるの
を防ぐことができる。また、弾性体14により様々な仮
想加工荷重を設定することができるので、あらゆる金型
を想定した試験を実施することができる。
試験装置10の方が故障する場合もあり得る。例えば、
弾性体14が破損したような場合である。そのような場
合にも、試験用プログラムは当該プレス機械を自動的に
停止させる。また、表示装置36にエラーメッセージを
表示させ、あるいはブザー等で警報を出す。この場合、
作業者は、プレス機械が故障したのか、それとも試験装
置10が故障したのかを判断する。試験装置10の故障
である場合は、部品等を交換して試験を再開する。プレ
ス機械の故障の場合はそこで試験終了となる。
仮想加工荷重の異なる種類の弾性体に交換したり、ある
いは使用個数を変えることによって、プレス機械の負荷
荷重を変えることができる。これによって、プレス機械
の耐久性の加速試験を行うことも可能である。また、そ
のプレス機械に適用し得る加工荷重の最大限を推定する
ことも可能である。
るように、またたわみ変形が極力少なくなるように設
計、製作することが望ましい。また、実際の使用に適し
た試験を行うためにも金型に類似する構造とするのがよ
い。したがって、試験装置10を構成する板部材11
1,112,121,122,131,132は、高精
度の平坦度をもつように製作される。また、荷重発生・
伝達部12は高い剛性をもつように設計する必要があ
る。さらにまた、硬さについても、摩耗が生じないよう
にするため、特に上板112,中板122,下板13
1,132や位置決めポスト16,荷重センサ18の高
さ調整板22は、ある程度の硬さが必要である。
いて、図5のフローチャートに従ってさらに詳しく説明
する。なお、この制御フローはプレス機械の動作の1サ
イクルにおける処理を示すもので、試験用プログラムに
て実行される。
は次のとおりである。 KJ:荷重の上限値 KK:荷重の下限値 IJ:下死点の上限値 IK:下死点の下限値 S:データ蓄積間隔(すなわち、第1の区間をいう。) N:データ蓄積回数(すなわち、第2の区間をいう。) M:データの蓄積が何セット目(何番目の区間)のもの
かをあらわすセット番号 D:データ番号 C:1サイクルの初期のカウンタ値 C1:随時読み取るカウンタ値 K1:随時読み取る荷重 I1:随時読み取る位置 K:1サイクル中のその時点での最大荷重 I:1サイクル中のその時点での最小位置 KP(M+1,D):M+1セット目のD番目の最大荷
重 IP(M+1,D):M+1セット目のD番目の下死点
位置
入力および初期化処理を行う。すなわち、試験用プログ
ラムの設定値として、荷重の上限値KJ,荷重の下限値
KK,下死点の上限値IJ,下死点の下限値IK,データ
蓄積間隔S,およびデータ蓄積回数Nを入力する。ま
た、測定セット目の初期化M=0,測定番目の初期化D
=0を設定する。その他に、測定データの蓄積に関する
設定値の入力があるが、これについては後述する。そし
て、プレス機械を作動させ試験を開始する(ステップS
1)。プレス機械が作動を開始すると、試験用プログラ
ムが、プレス機械制御装置35のサイクルカウンタの値
(サンプリング周期)を読み取りにいき、また同時に、
最大荷重の初期化K=0,下死点位置の初期化I=α
(ただし、αは上死点以上の大きい値)を自動的に行う
(ステップS2〜S4)。
ーについて、図6を参照しながら説明する。図6は、プ
レス機械の1サイクルにおける荷重および位置(加圧部
11の変位)の時間変化をあらわすものであり、●印は
測定点を示している。
ムは、サイクルカウンタ値C1を随時読み取り(ステッ
プS5)、これに同期して荷重センサ18からの荷重デ
ータK1を読み取っていく(ステップS6)。そして、
現在の測定点における荷重データK1が過去の最も大き
い荷重データKより大きいかどうかを比較する(ステッ
プS7)。その結果、K1>Kであれば、現在の荷重デ
ータK1を最大荷重Kとして置き換える(ステップS
8)。例えば、図6(a)において、時刻t6における
測定点A6の荷重データK1はその直前の時刻t5におけ
る測定点A5の最大荷重Kよりも大きいので、測定点A6
の荷重データK1を最大荷重Kと置き換えるのである。
同様に、時刻t7における測定点A7の荷重データK1は
その直前の時刻t6における測定点A6の最大荷重Kより
も大きいので、測定点A7の荷重データK1を最大荷重K
と置き換えるのである。
荷重Kに置き換えられているので、K1=Kを変更する
ことなく次の処理に移行する。例えば、図6(a)にお
いて、時刻t9における測定点A9の荷重データK1はそ
の直前の時刻t8における測定点A8の最大荷重Kよりも
小さく、かつ、測定点A8の荷重データが既に最大荷重
Kとして置き換えられているので、測定点A9の荷重デ
ータは無視される。同様に、時刻t9における測定点A9
の荷重データと時刻t10における測定点A10の荷重デー
タとの比較においても、測定点A10の荷重データの方が
小さく、しかも既に測定点A8で最大荷重Kとして置き
換えられているので、測定点A10の荷重データも無視さ
れる。したがって、図6(a)の場合は、測定点A8の
荷重データK1が最大荷重Kと判定される。
的に読み取られる現在および過去の荷重データに対し
て、上記の最大荷重判定フロー(ステップS7とS8)
により最大荷重の判定が行われる。すなわち、荷重デー
タを読み込むたびに1サイクル中のそれまでの最大値と
比較して、大きい場合はそれを最大値に置き換える処理
を行う。このようにして、1サイクル終了時には、図6
(a)のように、最大荷重が決まることになる。
置データについても、基本的に同様の処理が行われる
(ステップS9,S10)。すなわち、ステップS5に
てサイクルカウンタ値C1が読み取られると、これに同
期して位置データI1を読み取り(ステップS9)、現
在の測定点における位置データI1を過去の最も小さい
位置データIよりも小さいかどうかを比較する(ステッ
プS10)。その結果、I 1<Iであれば、現在の位置
データI1を下死点位置Iとして置き換える(ステップ
S11)。例えば、図6(b)において、時刻t6にお
ける測定点B6の位置データI1はその直前の時刻t5の
位置データIよりも小さいので、測定点B6の位置デー
タI1を下死点位置Iと置き換える。同様に、時刻t7に
おける測定点B7の位置データI1は時刻t6における位
置データIよりも小さいので、測定点B7の位置データ
I1を下死点位置Iと置き換えるのである。
点位置Iに置き換えられているので、I1=Iを変更す
ることなく次の処理に移行する。例えば、図6(b)に
おいて、時刻t9における測定点B9の位置データI
1は、その直前の時刻t8における位置データIよりも大
きく、かつ、測定点B8の位置データが既に下死点位置
Iとして置き換えられているので、測定点B9の位置デ
ータは無視される。同様に、時刻t9における測定点B9
の位置データと時刻t10における測定点B10の位置デー
タとの比較においても、測定点B10の位置データの方が
大きく、しかも既に測定点B8で下死点位置Iとして置
き換えられているので、測定点B10の位置データも無視
される。したがって、図6(b)の場合は、測定点B8
の位置データI1が下死点位置Iと判定される。
テップS10とS11)によって、ある一定のタイミン
グで周期的に読み取られる位置データに対して、下死点
の判定が行われる。すなわち、位置データを読み込むた
びに1サイクル中のそれまでの最小値と比較して、小さ
い場合はそれを最小値に置き換える処理を行う。このよ
うにして、1サイクル終了時には、図6(b)のよう
に、下死点が決まることになる。
が終了すると、サイクルカウンタ値に1が加算される
(ステップS12)。ここに、1サイクルのプレス動作
が終了することになる。
データおよび下死点データ)の蓄積方法に関するもので
ある。図7は、本方法によるデータの蓄積の一例を示す
ものであり、試験用プログラムには、第1の区間として
データ蓄積間隔Sと、第2の区間としてデータ蓄積回数
Nとが最初に入力されている。
定する(ステップS13)。ここでは、1サイクル初期
のカウンタ値Cが、M・S≦C≦M・S+N−1である
かどうかで判定する(判定がNoの場合はステップS1
9にとぶ)。ここに、Mはそのデータの蓄積されている
セット番号、Sはデータの蓄積間隔(あるいはセット区
間)、Nはデータの蓄積回数(あるいは1セット当たり
の蓄積するデータ数)である。
千万回と作動させなければならないので、そのすべてに
ついてデータを蓄えておくことは現実的に不可能であ
る。したがって、何回おきにデータを蓄積するかの間隔
(第1の区間あるいはセット区間)を決め、かつ、その
データ蓄積区間毎にどのくらいの数のデータ数を蓄積す
るかを決めて試験用プログラムに入力する。
隔S=100万個単位、データ蓄積回数N=100回と
した場合である。この場合、プレス回数が100万回毎
に、最初の100回ずつデータの蓄積が行われる。した
がって、各セット当たり100個のデータが100万回
のサイクル毎に蓄積されることになる。
合には、データを蓄積する度毎にデータ番号を1つずつ
加算していく(ステップS14)。ついで、(M+1)
セット目における各々の最大荷重データと下死点データ
の蓄積番地(登録番地)を決める(ステップS15)。
そして、データ蓄積数Dが設定数Nになったかを判定す
る(ステップS16)。その結果、D=N,つまりデー
タ蓄積数が設定数に達したときには、セット番号を1つ
加算する(ステップS17)。さらに、データ番号を初
期化する(ステップS18)。
タもすべての最大荷重データKについて、Kがあらかじ
め設定された上限値KJと下限値KKとの範囲内にあるか
を1ストロ−ク毎判定する。また、(M+1)セット目
における下死点データIについても、同様に、すべての
下死点データIがあらかじめ設定された上限値IJと下
限値IKとの範囲内にあるかを判定する(ステップS1
9)。その結果、最大荷重データ、あるいは下死点デー
タの1つでも、設定範囲外となっている場合は、プレス
機械を停止させてフローを終了する(ステップS2
0)。最大荷重データおよび下死点データが両方とも、
それぞれの設定範囲内にあれば、試験は次のサイクルに
移り、ステップS2以降の処理が繰り返し行われる。
単位数で区分し、適切なサイクル数で区分された間隔毎
にデータを蓄積するので、下死点精度や最大荷重精度の
変動を的確に把握することができ、プレス機械の性能を
より正確に知ることができる。
述べたが、試験対象はプレス機械に限らず、往復運動す
る機械(例えば、シリンダ装置、回転往復運動する加工
機等)であれば何でも適用することができる。また、試
験装置についても一例を示したものであり、よりコンパ
クトな構成とすることもでき、一定の繰り返し負荷をプ
レス機械に与えるものであれば何でもよい。
囲内において変更することができる。例えば、変位曲線
はsin曲線に近似したものとなるので、変位曲線を演算
するフローを設けて下死点位置を判定してもよい。ま
た、荷重曲線は凸状の放物線や台形あるいは三角形に類
似したものとなるので、そのような荷重曲線を演算する
フローを設けて最大荷重を判定してもよい。
験方法および試験システムによれば、非常に長期間にわ
たるプレス機械の試験を自動的に行うことができる。特
に、プレス機械の性能中最も重要な下死点や、最大荷重
を効率よく、正確に調べることができる。また、本発明
の試験装置によれば、金型感覚で取り扱うことができ、
実際の使用に即したプレス機械の試験を行うことができ
る。さらに、本発明によれば、プレス機械の試験を自動
的に実施できる試験用プログラムおよびその記録媒体を
提供することができる。
である。
レス機械の試験システムを示す構成図である。
取付部を示す図である。
チャートである。
位置の時間変化をあらわす図である。
部、13:センサ取付部(台座部)、14:弾性体、1
5:ガイド手段、16:位置決めポスト、17:嵌合
孔、18:荷重センサ、19:変位センサ、20:シャ
フト、21:スペーサ、22:高さ調整板、23:高さ
調整板、30:試験システム、31:コンピュータ、3
5:プレス機械制御装置、36:表示装置、101:可
動部、102:固定部
Claims (52)
- 【請求項1】 プレス機械に試験装置をセットし、該プ
レス機械を作動させたときの下死点位置および/または
負荷の最大荷重を測定する工程と、 あらかじめ設定された設定値に基づいて、前記下死点位
置および/または前記最大荷重を判定する工程と、を有
することを特徴とするプレス機械の試験方法。 - 【請求項2】 試験用プログラムが組み込まれたコンピ
ュータによりプレス機械の試験を行うことを特徴とする
請求項1記載のプレス機械の試験方法。 - 【請求項3】 前記下死点位置または前記最大荷重が前
記設定値の範囲外になったときは、プレス機械を自動的
に停止させることを特徴とする請求項1または2記載の
プレス機械の試験方法。 - 【請求項4】 前記下死点位置または前記最大荷重が前
記設定値の範囲外になったときの動作回数でプレス機械
の性能を評価することを特徴とする請求項1〜3のいず
れかに記載のプレス機械の試験方法。 - 【請求項5】 プレス機械の動作の1サイクルにおい
て、変位センサにより測定して得られた位置データ群の
中から最小値をあらわす位置データを検索し、その位置
データを下死点データとすることを特徴とする請求項1
〜4のいずれかに記載のプレス機械の試験方法。 - 【請求項6】 プレス機械の動作の1サイクルにおい
て、荷重センサにより測定して得られた荷重データ群の
中から最大値をあらわす荷重データを検索し、その荷重
データを最大荷重データとすることを特徴とする請求項
1〜4のいずれかに記載のプレス機械の試験方法。 - 【請求項7】 前記1サイクル中のサンプリング周期毎
にプレス機械の変位を測定し、現在の位置データが過去
の最も小さい位置データよりも小さいときは、現在の位
置データを下死点データとして置き換え、現在の位置デ
ータが過去の最も小さい位置データよりも大きいとき
は、現在の位置データを無視して既に置き換えられてい
る下死点データを前記下死点位置と判定することを特徴
とする請求項5記載のプレス機械の試験方法。 - 【請求項8】 前記1サイクル中のサンプリング周期毎
にプレス機械の負荷荷重を測定し、現在の荷重データが
過去の最も大きい荷重データよりも大きいときは、現在
の荷重データを最大荷重データとして置き換え、現在の
荷重データが過去の最も大きい荷重データよりも小さい
ときは、現在の荷重データを無視して既に置き換えられ
ている最大荷重データを前記最大荷重と判定することを
特徴とする請求項6記載のプレス機械の試験方法。 - 【請求項9】 所定のサイクル数単位で区分された第1
の区間内に第2の区間を設定し、前記第1の区間毎に前
記第2の区間内の下死点データを蓄積することを特徴と
する請求項5または7記載のプレス機械の試験方法。 - 【請求項10】 所定のサイクル数単位で区分された第
1の区間内に第2の区間を設定し、前記第1の区間毎に
前記第2の区間内の最大荷重データを蓄積することを特
徴とする請求項6または8記載のプレス機械の試験方
法。 - 【請求項11】 前記第2の区間は、前記第1の区間の
初期に設定されていることを特徴とする請求項9または
10記載のプレス機械の試験方法。 - 【請求項12】 変位センサおよび/または荷重センサ
とプレス機械に負荷を与える弾性体とを有し、プレス機
械の可動部および固定部に取り付けられる試験装置と、
試験用プログラムが組み込まれたコンピュータとを備
え、 前記試験用プログラムが、プレス機械の試験において、
下死点位置および/または負荷の最大荷重を評価する機
能を有することを特徴とするプレス機械の試験システ
ム。 - 【請求項13】 前記コンピュータにより制御されるプ
レス機械の制御装置を具備することを特徴とする請求項
12記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項14】 さらに表示装置を具備することを特徴
とする請求項12または13記載のプレス機械の試験シ
ステム。 - 【請求項15】 前記試験用プログラムは、前記下死点
位置または前記最大荷重があらかじめ設定された設定値
の範囲外であると判定した場合、プレス機械を自動的に
停止させる機能を有することを特徴とする請求項12〜
14のいずれかに記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項16】 前記試験用プログラムは、プレス機械
の動作の1サイクル毎に、前記変位センサから一定のタ
イミングで順次位置データを読み取り、現在の位置デー
タと過去の最も小さい位置データとを比較して現在の位
置データが小さいときはそれを下死点データとして置き
換え、現在の位置データが大きいときはそれを無視する
ことにより、前記下死点位置を判定する機能を有するこ
とを特徴とする請求項15記載のプレス機械の試験シス
テム。 - 【請求項17】 前記試験用プログラムは、プレス機械
の動作の1サイクル毎に、前記荷重センサから一定のタ
イミングで順次荷重データを読み取り、現在の荷重デー
タと過去の最も大きい荷重データとを比較して現在の荷
重データが大きいときはそれを最大荷重データとして置
き換え、現在の荷重データが小さいときはそれを無視す
ることにより、前記最大荷重を判定する機能を有するこ
とを特徴とする請求項15記載のプレス機械の試験シス
テム。 - 【請求項18】 前記試験用プログラムは、プレス機械
のサイクル数単位で区分された第1の区間と第2の区間
とを設定することができ、前記第1の区間毎に前記第2
の区間内の下死点データを蓄積する機能を有することを
特徴とする請求項15または16記載のプレス機械の試
験システム。 - 【請求項19】 前記試験用プログラムは、プレス機械
のサイクル数単位で区分された第1の区間と第2の区間
とを設定することができ、前記第1の区間毎に前記第2
の区間内の最大荷重データを蓄積する機能を有すること
を特徴とする請求項15または17記載のプレス機械の
試験システム。 - 【請求項20】 前記試験用プログラムは、前記第2の
区間を前記第1の区間の初期に設定する機能を有するこ
とを特徴とする請求項18または19記載のプレス機械
の試験システム。 - 【請求項21】 前記試験装置は、上部の加圧部と下部
のセンサ取付部とを有し、さらに前記加圧部と前記セン
サ取付部との間に荷重発生・伝達部を有することを特徴
とする請求項12〜20のいずれかに記載のプレス機械
の試験システム。 - 【請求項22】 前記荷重発生・伝達部は、前記加圧部
により押される弾性体と、前記荷重センサ上に摺動自在
に載置される荷重発生・伝達部とを有することを特徴と
する請求項21記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項23】 前記荷重発生・伝達部は、さらに前記
センサ取付部に対するガイド手段を有することを特徴と
する請求項21または22記載のプレス機械の試験シス
テム。 - 【請求項24】 前記弾性体は、前記試験装置に均等に
配置してなることを特徴とする請求項12〜23のいず
れかに記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項25】 前記弾性体は、前記荷重発生・伝達部
に設けられた穴に上端部が突出するように挿入されてな
ることを特徴とする請求項24記載のプレス機械の試験
システム。 - 【請求項26】 前記弾性体は、前記穴の中に設けられ
たシャフトに挿入されてなることを特徴とする請求項2
5記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項27】 前記弾性体は、前記穴に挿入される高
さ調整板を介して支持してなることを特徴とする請求項
25または26記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項28】 前記弾性体は、ばねまたは合成ゴムか
らなることを特徴とする請求項12〜27のいずれかに
記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項29】 前記変位センサは、高さ調整板を介し
て前記センサ取付部に取り付けられてなることを特徴と
する請求項12〜28のいずれかに記載のプレス機械の
試験システム。 - 【請求項30】 前記変位センサは、接触式のものから
なることを特徴とする請求項12〜28のいずれかに記
載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項31】 前記変位センサは、非接触式のものか
らなることを特徴とする請求項12〜29のいずれかに
記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項32】 前記変位センサは、静電容量式、光
式、レーザ式、渦電流式、磁気式、超音波式のいずれか
一つを用いたものからなることを特徴とする請求項31
記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項33】 前記荷重センサは、前記試験装置のほ
ぼ中心に配置されてなることを特徴とする請求項12〜
32のいずれかに記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項34】 前記荷重センサは、前記試験装置の荷
重発生・伝達部の下面に接触させてなることを特徴とす
る請求項33記載のプレス機械の試験システム。 - 【請求項35】 前記荷重センサは、高さ調整板を介し
て前記試験装置のセンサ取付部に取り付けられてなるこ
とを特徴とする請求項33または34記載のプレス機械
の試験システム。 - 【請求項36】 前記荷重センサは、ロードセルからな
ることを特徴とする請求項12〜35のいずれかに記載
のプレス機械の試験システム。 - 【請求項37】 前記荷重センサは、歪ゲージまたは圧
電素子を用いたものからなることを特徴とする請求項1
2〜35のいずれかに記載のプレス機械の試験システ
ム。 - 【請求項38】 変位センサおよび荷重センサが取り付
けられた台座部と、 一または複数の弾性体が上端部が上面より突出するよう
に設けられ、前記荷重センサ上に摺動自在に載置される
荷重発生・伝達部と、 前記弾性体を上方より押圧する加圧部と、を具備するこ
とを特徴とするプレス機械の試験装置。 - 【請求項39】 前記荷重センサは前記台座部のほぼ中
央に配設され、前記変位センサは前記台座部の周辺部に
配設されてなることを特徴とする請求項38記載のプレ
ス機械の試験装置。 - 【請求項40】 前記台座部と前記荷重発生・伝達部と
は、複数の位置決めポストと嵌合孔とからなるガイド手
段により案内されてなることを特徴とする請求項38ま
たは39記載のプレス機械の試験装置。 - 【請求項41】 請求項1〜11のいずれかに記載のプ
レス機械の試験方法に用いることを特徴とするプレス機
械の試験装置。 - 【請求項42】 請求項12〜37のいずれかに記載の
プレス機械の試験システムに用いることを特徴とするプ
レス機械の試験装置。 - 【請求項43】 コンピュータに、プレス機械の動作の
1サイクル毎に、変位センサから一定のタイミングで順
次位置データを読み取らせる機能と、現在の位置データ
と過去の最も小さい位置データとを比較して現在の位置
データが小さいときはそれを下死点データとして置き換
え、現在の位置データが大きいときはそれを無視するこ
とにより、プレス機械の下死点位置を判定させる機能
と、前記下死点位置があらかじめ設定された設定値の範
囲内にあるかどうかを判定させる機能と、を実現させる
ことを特徴とするプレス機械の試験用プログラム。 - 【請求項44】 コンピュータに、プレス機械の動作の
1サイクル毎に、荷重センサから一定のタイミングで順
次荷重データを読み取らせる機能と、現在の荷重データ
と過去の最も大きい荷重データとを比較して現在の荷重
データが大きいときはそれを最大荷重データとして置き
換え、現在の荷重データが大きいときはそれを無視する
ことにより、プレス機械の最大荷重を判定させる機能
と、前記最大荷重があらかじめ設定された設定値の範囲
内にあるかどうかを判定させる機能と、を実現させるこ
とを特徴とするプレス機械の試験用プログラム。 - 【請求項45】 前記下死点位置が前記設定値の範囲外
であると判定した場合、プレス機械を自動的に停止させ
る機能を前記コンピュータに実現させることを特徴とす
る請求項43記載のプレス機械の試験用プログラム。 - 【請求項46】 前記最大荷重が前記設定値の範囲外で
あると判定した場合、プレス機械を自動的に停止させる
機能を前記コンピュータに実現させることを特徴とする
請求項44記載のプレス機械の試験用プログラム。 - 【請求項47】 プレス機械のサイクル数単位で区分さ
れた第1の区間と第2の区間とを設定することができ、
前記第1の区間毎に前記第2の区間内の下死点データを
蓄積する機能を前記コンピュータに実現させることを特
徴とする請求項43または45記載のプレス機械の試験
用プログラム。 - 【請求項48】 プレス機械のサイクル数単位で区分さ
れた第1の区間と第2の区間とを設定することができ、
前記第1の区間毎に前記第2の区間内の最大荷重データ
を蓄積する機能を前記コンピュータに実現させることを
特徴とする請求項44または46記載のプレス機械の試
験用プログラム。 - 【請求項49】 前記第2の区間を前記第1の区間の初
期に設定する機能を前記コンピュータに実現させること
を特徴とする請求項47または48記載のプレス機械の
試験用プログラム。 - 【請求項50】 請求項1〜11のいずれかに記載のプ
レス機械の試験方法に用いることを特徴とするプレス機
械の試験用プログラム。 - 【請求項51】 請求項12〜37のいずれかに記載の
プレス機械の試験システムに用いることを特徴とするプ
レス機械の試験用プログラム。 - 【請求項52】 請求項43〜51のいずれかに記載の
プレス機械の試験用プログラムがコンピュータに読み取
り可能に記録されてなることを特徴とするプレス機械の
試験用プログラム記録媒体。
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