JP2007283358A - 金型絞り流入量測定装置 - Google Patents

金型絞り流入量測定装置 Download PDF

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Abstract

【課題】絞り加工時におけるワークの流入量を実測でき、この流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認可能で、また不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることが可能な金型絞り流入量測定装置を提供する。
【解決手段】金型1,2により絞り加工される際のワーク3の絞り流入に追従して移動される板ばね等の移動部材5と、この移動部材5に検出部6aが連結されてワーク3の絞り流入量を検出し、電気信号として出力するリニアセンサ付エアーシリンダ等の検出手段6とを設ける。検出手段6からの電気信号に基づきワーク3の絞り流入量が演算可能で、演算された絞り流入量はディスプレイ11で表示可能である。また、演算された絞り流入量に上下限値を設定して演算処理装置8から異常信号S1を出力することも可能となり、不良品発生時に報知したり、加工ラインを停止することも可能となる。
【選択図】図2

Description

本発明は、金型絞り加工時におけるワークの流入量を測定する金型絞り流入量測定装置に関するものである。
金属製の板状のワーク(加工対象物)を金型によって絞り加工する場合、ドロービードはしわの発生につながるワークの過剰な流入を抑制する。この場合、しわ押さえ圧の制御が重要になる。すなわち、しわ押さえ圧が不十分であるとしわの発生を防止できず、大きすぎると破断が発生する。このようにしわ押さえ圧、換言すればワークの流入量は、加工品質、特に面品質の良否に大きく関わる。
ところで従来、プレス加工において加工品質を向上するため、特許文献1〜3に挙げる技術が提案されていた。
すなわち、特許文献1はモニタカメラでプレスラインにおける割れを検知する技術であり、特許文献2は上型の移動量等を調整するためにCCDカメラを用いる技術であり、特許文献3は姿勢ずれ検出用カメラの撮像画像からプレス加工品の基準姿勢に対する姿勢ずれを求める技術である。
特開2004−256866号公報 特開2003−311350号公報 特開2005−121599号公報
上記従来技術は、各々カメラを用いて現実に加工品を撮像する点で直接的な加工品質の検査技術といい得るが、ワークの流入量に起因した面品質の低下、特にしわや破断の発生を防止するためには未だ十分でなかった。
そこで実際には、コンピュータを用いた加工シミュレーションによってワークの流入量に起因した面品質の確認を行っていたが、この方法は、現実の加工品についての確認、検査(実測)する手法ではないことから、加工ラインに適用した場合に、必ずしもシミュレーション通りの結果が得られるわけではなかった。また、実際の金型プレス加工時における検査ではないので、不良品が発生しても自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることはできず、不良品が溶接や塗装等の後工程に流れてしまうことがあった。
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、加工時におけるワークの流入量を実測でき、しかも、この流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認でき、つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができ、また、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることのできる金型絞り流入量測定装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項1に記載の金型絞り流入量測定装置は、金型により絞り加工される際のワークの絞り流入に追従して移動される移動部材と、この移動部材に検出部が連結されて前記ワークの絞り流入量を検出し、電気信号として出力する検出手段とを具備することを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記移動部材は、先端が前記ワークの被測定側端部に当接され、後端が前記検出手段の検出部に連結された板ばねであることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記移動部材は、一端が前記ワークの被測定側端部に係合され、他端が前記検出手段の検出部に連結されたワイヤロープであることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項4に記載の発明は、請求項1、2又は3に記載の発明において、前記検出手段からの電気信号を受けて前記ワークの絞り流入量を記録する記録手段を備えることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明において、前記検出手段からの電気信号を受けて前記ワークの絞り流入量を表示可能な表示手段を備えることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかに記載の発明において、前記検出手段で検出された前記ワークの絞り流入量が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に異常信号を出力することを特徴とする。
上記特許請求の範囲に記載の発明によれば、加工時におけるワークの流入量を、コンピュータを用いた加工シミュレーションでなく測定(実測)できる。しかも、このワークの流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認でき、つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができ、また、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることのできる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
始めに、金型プレス絞り加工の概要を図1を参照して説明すると、図中、1及び2は加工に用いる金型で、1は上型、2は下型である。絞り加工されるワーク3は、加工前、両型1,2内、下型2上に投入される。ワーク3の投入後、上型1が下降し、ワーク3に対して上,下型1,2の形状に応じた絞り加工が行われる。クッションリング(ダイクッション)4は、加工の際に上方に向けて反力を与える。実際には、上型1、クッションリング4にドロービードが設けられるが、図1では省略してある。なお、図中の矢印イは加工時の加圧方向を指す。
図2は、本発明の一実施形態の全体構成を実際の(シミュレーションではない)金型プレス加工時の絞り流入量測定に適用した状態にて示す図、図3は、図2において上型1を取り除いた状態の概略を示す平面図である。以下、これら図2及び図3を参照して本発明の実施形態を説明する。
本実施形態に係る金型絞り流入量測定装置は、移動部材及び検出手段を備えてなる。
上記移動部材は、金型(上,下型1,2)により絞り加工される際の鉄板等のワーク3の絞り流入に追従して移動される部材であり、図示例では、先端がワーク3の端部、詳しくは端面に当接された板ばね5からなる。この板ばね5は、厚みがワーク3の厚みよりも薄く設定され、板ばね5の厚み方向がワーク3の厚み方向に合わされてワーク3端面に当接されている。すなわち、ワーク3流入時、ワーク3の端部が上型1とクッションリング4の間に流入する場合でも、板ばね5の先端側が、ワーク3の流入に追従して上型1とクッションリング4の間に進入可能である。
また上記検出手段は、検出部6aが板ばね5の後端に連結されてワーク3の絞り流入量を検出し、電気信号として出力する手段であり、図示例では、エアーシリンダにリニアセンサが組み込まれたリニアセンサ付エアーシリンダ(以下リニアセンサと称する。)6からなる。
このリニアセンサ6は、吸排気口6b,6cがプレス設備7の吸排気口7a,7bに連結され、少なくとも加工開始時(ワーク3の流入開始時)以降につき、検出部6aに与えられる板ばね5側への押圧力によって、板ばね5を、その先端がワーク3端面に当接された状態に保持させるよう吸排気制御される。これにより板ばね5は、その先端がワーク3の端面から外れることなくワーク3の絞り流入に追従して移動可能である。このリニアセンサ6は、検出部6aの移動量(ストローク)、換言すればワーク3の絞り流入量をパルス信号(電気信号)で出力する。

なお板ばね5は、加工時に発生する衝撃力をワーク3及びリニアセンサ6の検出部6a間において緩衝するようにも機能する。
演算処理装置8は、リニアセンサ6から送られてきたワーク3の絞り流入量や、プレス設備7から送られてきたクッションリング4の移動量(ストローク)を用いて各種解析等の演算を行う装置である。本実施形態では、必要な演算、処理プログラムを搭載したパーソナルコンピュータが演算処理装置8として用いられている。ワーク3の絞り流入量及びクッションリング4の移動量は、ここではパルス信号で送られてくるので、演算処理装置8は各パルス信号を計数して絞り流入量や移動量に変換している。
レコーダ9は、演算処理装置8に送られてきたワーク3の絞り流入量及びプレス設備7からのクッションリング4の移動量を記録する記録手段であり、演算処理装置8の各種解析等の演算結果も記録可能である。
モニタディスプレイ10は、演算処理装置8に接続され、この演算処理装置8に取り込まれたワーク3の絞り流入量やクッションリング4の移動量を表示する表示手段であり、上記各種解析等の演算結果も表示可能である。
なお、エアーシリンダ6やプレス設備7からの電気信号がアナログ信号である場合には、A/D変換した後に演算処理装置8に与えられ、上記ワーク3の絞り流入量やクッションリング4の移動量は演算処理装置8が演算して求めるように構成される。
本実施形態では、演算処理装置8は連続加工されるワーク3毎の絞り流入量をレコーダ9に蓄積記録可能であり、またこれを所望時にモニタディスプレイ10に表示可能である。
演算処理装置8は、クッションリング4の加工時の移動量(ストローク)を取り込んで横軸にとり、縦軸にワーク3の絞り流入量をとったグラフをモニタディスプレイ10に表示することも可能である。
更に本実施形態では、演算処理装置8はワーク3の絞り流入量の演算結果値が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合、つまり、上限値を超えたり下限値未満であった場合に、異常信号S1を出力するように構成されている。異常信号S1は、例えばこのような異常事態においてその旨を報知する報知手段の作動用、あるいはプレス設備7(金型プレス絞り加工機)の加工動作停止用等の制御信号として用いられる。
次に、図2に示す本実施形態による金型プレス絞り加工におけるワーク3の絞り流入の測定動作を図4を併用して説明する。
いま、プレス設備7において加工動作が開始され、上型1が矢印イに示すように下降し、ワーク3を介してクッションリング4に接触すると、プレス設備7がその吸排気口7a,7b及びリニアセンサ(エアーシリンダ)6の吸排気口6b,6c間における測定開始時の吸排気の制御を行い、センサ検出部6aに板ばね5側への押圧力を与え、板ばね5の先端をワーク3端面に当接された状態に保持させる。つまり板ばね5を、その先端がワーク3の端面から外れることなくワーク3の絞り流入に追従して移動可能な状態とする。
上型1がクッションリング4を加圧しつつ更に下降すると、絞り加工が開始し、ワーク3はその変形に応じて矢印ロに示すように移動、すなわち絞り流入する。この時、センサ検出部6aには板ばね5側への押圧力が働いているので、板ばね5も矢印ハに示すように移動する。したがって、板ばね5の先端がワーク3の端面から外れることなくワーク3の絞り流入に追従して移動する。この間、センサ検出部6aは、板ばね5の移動量、つまりワーク3の絞り流入量に応じた距離を移動し、パルス信号を出力する。
絞り加工が終了すると上型1が上昇し、クッションリング4への加圧を解く(離型する)。すると、プレス設備7がその吸排気口7a,7b及びリニアセンサ(エアーシリンダ)6の吸排気口6b,6c間における測定終了時の吸排気の制御を行い、リニアセンサ6を測定開始前の位置に復帰移動させる。これにより、リニアセンサ6は次の加工における絞り流入量測定の準備状態となる。
演算処理装置8は、上記絞り加工の開始から終了に亘ってリニアセンサ6からのパルス信号を取り込み、パルス信号を計数している。そして、絞り加工終了時にはそのパルス信号の計数値を移動量に変換(演算)し、その結果であるセンサ検出部6aの移動距離、つまりワーク3の絞り流入量をモニタディスプレイ10に表示する。表示された絞り流入量は、コンピュータを用いた加工シミュレーションによって得られたものではなく、実加工時において測定(実測)されたものである。
これによれば、加工時におけるワークの流入量を実測できてこの流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認できる。つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができる。
したがって、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることができる。すなわち、ワーク3の絞り流入量の演算結果値が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に演算処理装置8は異常信号S1を出力する。この異常信号S1を、異常事態を報知する報知手段の作動用、あるいはプレス設備7の加工動作停止用等の制御信号として用いれば、不良品が発生した場合において自動的にそれを報知し、また加工ラインを停止させることができ、不良品が溶接や塗装等の後工程に流れてしまうことが防止できる。
上記上下限値を適宜値に設定すれば、例えば上限値を超えた旨の報知によってしわの発生を、下限値未満である旨の報知により破断の発生を知り、あるいは推測することが容易に可能となる。
本実施形態では、演算処理装置8は単に絞り流入量を演算、表示するだけでない。同時にプレス設備7(金型プレス絞り加工機)からクッションリング4の加工時のストロークを取り込み、加工の開始から終了(一工程)に亘るクッションリング4のストロークに対する絞り流入量の変化をグラフ化し、モニタディスプレイ10に表示することも可能である。
図5は、このようなグラフを、BHF(しわ押さえ力)を高低2例に場合分けして示した図である。このように複数例のグラフを同時にモニタディスプレイ10に表示することにより、例えば加工品の面品質を一定以上に確保できる範囲において、加工に必要なワーク3の最小限の寸法の検討が一工程に亘る可視化された流入量推移データに基づいて可能となり、低コスト化に役立つ。
なお図5に示すように、プレス設備7から取り込んだ加工一工程に亘るダイクッション圧の変化(図中、破線で示す。)を、絞り流入量の変化を示すグラフに重ねて上記モニタディスプレイ10に表示するようにしてもよい。
なお上述実施形態では、移動部材として板ばね5を用いたが、これのみに限定されることはなく、例えば、図6に示すようにワイヤロープ61を用いてもよい。
ワイヤロープ61を用いた場合には、その先端はワーク3の被測定側端部、図示例では左端部に係合され、後端はリニアセンサ(リニアセンサ付エアーシリンダ)6の検出部6aに係合又は固着される。そして、このワイヤロープ61が常時所定の圧力(加工時のワーク3の流入を妨げず、かつ、ワイヤロープ61に弛みが生じない圧力)で張った状態に保持されるように、リニアセンサ6の吸排気口6b,6cが、吸排気制御可能なエアー源62の吸排気口62a,62bに連結される。
これによると、加工が開始され、図中矢印イに示すような方向に加圧力が働くと、ワーク3はその変形に応じて矢印ロに示すように移動、すなわち絞り流入する。この時、センサ検出部6a及びワーク3間にはワイヤロープ61が張設されているので、ワイヤロープ61も矢印ハに示すようにワーク3の絞り流入に追従して移動する。
この間、センサ検出部6aはワイヤロープ61の移動量、つまりワーク3の絞り流入量に応じた距離を移動し、パルス信号を出力する。演算処理装置8は、このパルス信号を取り込み、パルス信号を計数して移動量に変換(演算)し、その結果であるセンサ検出部6aの移動距離、つまりワーク3の絞り流入量をモニタディスプレイ10に表示するもので、上述実施形態と同様の効果が得られる。
なお、ワイヤロープ61のワーク3への係合は、例えば、ワイヤロープ61先端に取り付けられたフック(図示せず)をワーク3の被測定側端部近傍に穿設された貫通孔(図示せず)内に挿通し、係止することにより行われる。測定が実際の加工ライン中において行われることを考慮し、ワイヤロープ61のワーク3に対する着脱(係合、離脱)を容易にするためである。
図6中の63は、上記絞り加工時において生成あるいは出力される各種信号の出力源(信号出力源)である。この信号出力源63としては、例えば図2に示すプレス設備7が挙げられ、また出力される信号としては加工中の上型1の位置信号等が挙げられる。このようなプレス設備7からの信号は演算処理装置8に取り込まれて適宜演算が施され、その結果は上記絞り流入量の変化を示すグラフに重ねてモニタディスプレイ10に表示することが可能である。
金型プレス絞り加工の概要を説明するための概略断面図である。 本発明の一実施形態の全体構成を実際の金型プレス加工時の絞り流入量測定に適用した状態にて示す図である。 図2において上型を取り除いた状態の概略を示す平面図である。 同上実施形態の動作説明のための図である。 一工程におけるクッションリングのストロークに対する絞り流入量の変化を示すグラフである。 本発明の他の実施形態の全体構成を実際の金型プレス加工時の絞り流入量測定に適用した状態にて示す図である。
符号の説明
1:上型(金型)、2:下型(金型)、3:ワーク、4:クッションリング(ダイクッション)、5:板ばね(移動部材)、6:リニアセンサ(リニアセンサ付エアーシリンダ:検出手段)、6a:検出部、7:プレス設備、61:ワイヤロープ(移動部材)。

Claims (6)

  1. 金型により絞り加工される際のワークの絞り流入に追従して移動される移動部材と、この移動部材に検出部が連結されて前記ワークの絞り流入量を検出し、電気信号として出力する検出手段とを具備することを特徴とする金型絞り流入量測定装置。
  2. 前記移動部材は、先端が前記ワークの被測定側端部に当接され、後端が前記検出手段の検出部に連結された板ばねであることを特徴とする請求項1に記載の金型絞り流入量測定装置。
  3. 前記移動部材は、一端が前記ワークの被測定側端部に係合され、他端が前記検出手段の検出部に連結されたワイヤロープであることを特徴とする請求項1に記載の金型絞り流入量測定装置。
  4. 前記検出手段からの電気信号を受けて前記ワークの絞り流入量を記録する記録手段を備えることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の金型絞り流入量測定装置。
  5. 前記検出手段からの電気信号を受けて前記ワークの絞り流入量を表示可能な表示手段を備えることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の金型絞り流入量測定装置。
  6. 前記検出手段で検出された前記ワークの絞り流入量が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に異常信号を出力することを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の金型絞り流入量測定装置。
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