JP2010042442A

JP2010042442A - ブランク材投入枚数異常判定方法

Info

Publication number: JP2010042442A
Application number: JP2009016174A
Authority: JP
Inventors: Koji Seto; 厚司瀬戸; Takuya Kuwayama; 卓也桑山
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2008-07-14
Filing date: 2009-01-28
Publication date: 2010-02-25

Abstract

【課題】プレス成形時にブランク材が複数枚投入されたかどうかを判定する方法を提供する。
【解決手段】パンチ３及びダイ２と、金属板からなるブランク材７を介してダイ２と対向するパッド１を用いた金属板プレス成形において、ブランク材７の投入枚数の異常を判定する方法であって、パッド１及び／又はダイ２に作用する荷重が増加し始めるときの、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を測定し、距離ｄ１を投入予定のブランク材７の板厚によって除した値により、投入枚数の異常の有無を判定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、金属板からなるブランク材をプレス成形する時のブランク材の投入枚数異常を判定する方法に関するものである。

一般に、鋼板、アルミニウム板、チタン板等の金属板のプレス成形では、これらの金属板が所定の形状に切断されたもの、すなわちブランク材が１枚ごとにプレス成形装置の金型の間に投入され、金型を構成するパンチとダイおよび／又はパッドによってプレス成形されて所定の形状に加工される。ブランク材を金型の間に投入する方法は、人手の他、ロボットによって行われる場合が多く、ロボットがブランク材を掴む方法には、マグネットや吸引による方法が多く用いられている。しかしながら、ブランク材の表面状態、すなわち防錆、防汚目的の油類塗布の有無や、ごみや塵の程度によって、ブランク材のハンドリングが不安定になる場合もあり、特に２枚以上のブランク材が金型に投入されてプレス成形が行われると、過大な荷重が金型に作用して金型を破損させることに繋がるため、２枚以上のブランク材投入を防止する方法が切望されている。

このブランク材の投入枚数管理に対しては、いくつかの対策が検討されており、例えばブランク材の搬送中にレーザーセンサによりブランク材の板厚を測定する方法が用いられている。また、ブランク材供給源とプレス工程の間にブランク材の重量を計測する手段を備えたブランク材の検知装置が特許文献１に、プレス荷重値が急激に立ち上がるときのスライド位置をセンサで測定し、板厚許容範囲内かどうかを判定する直動型プレスおよびサーボプレスの金型保護装置が特許文献２および特許文献３にそれぞれ開示されている。

また、ブランク材の投入枚数管理に限らなければ、ダイおよびパッドの間にセンサを備えたプレス金型装置は公知であり、例えば摩擦力測定手段や温度測定手段を備えたプレス金型装置が特許文献４に、ひずみセンサを備えた金型が特許文献５にそれぞれ開示されている。

特開２００８−５６３８４号公報特開平１０−１９３１９９号公報特開平１１−５８０９７号公報特開２００４−２４９３６５号公報特開２００５−１９９３３６号公報

前記開示技術のうち、レーザーセンサによってブランク材の板厚を測定する方法は、搬送中にブランク材に生じる振動により誤検出が生じる場合があり、誤検出を防止するためには、ブランク材の搬送速度を下げるか停止して測定することが必要となり、生産効率を下げるという問題がある。

また、特許文献１では、ブランク材供給源とプレス装置の間にブランク材の重量を測定するステージを新たに設ける必要があり、搬送ロボット数の増加も合わせて多大な設備投資が必要となる問題がある。

さらに、特許文献２および特許文献３では、プレス荷重値が急激に立ち上がる時にスライドの位置を検出して許容範囲かどうかを判定する必要があり、プレス荷重値が急激に立ち上がる時には既に複数枚のブランク材をプレスし始めているため、過大な荷重がプレス金型に作用しており、ブランク材の複数枚投入を検出できても、プレス金型を破損してしまうという問題がある。

またさらに、特許文献４では、ダイとパッドの間にピエゾ素子またはひずみゲージなどを取り付けた摩擦力測定手段により測定したプレス成形時の摩擦力をもとにパッド圧を調節して適正なプレス成形を行うことを目的としており、プレス成形時の摩擦力測定ではプレス成形前のブランク材の複数枚投入を検出できないという問題がある。

加えて、特許文献５では、ブランク材を成形加工する際に、成形状態を制御するために金型にひずみセンサを設置しているが、ブランク材の変形やひずみを測定するためのものであり、金型にひずみセンサを設置するだけでは、プレス成形する前にブランク材の複数枚投入を検出できないという問題がある。

本発明は、プレス成形時にブランク材が複数枚投入されたかどうかを判定する方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、（１）パンチ及びダイと、金属板からなるブランク材を介して前記ダイと対向するパッドを用いた金属板プレス成形において、前記ブランク材の投入枚数の異常を判定する方法であって、前記パッド及び／又は前記ダイに作用する荷重が増加し始めるときの、前記パッドの表面と前記ダイの表面との距離を測定し、前記距離を投入予定の前記ブランク材の板厚によって除した値により投入枚数の異常の有無を判定することを特徴とするブランク材投入枚数異常判定方法を提供する。

また、本発明によれば、（２）パンチ及びダイと、金属板からなるブランク材を介して前記ダイと対向するパッドを用いた金属板プレス成形において、前記ブランク材の投入枚数の異常を判定する方法であって、前記パッドに作用する圧力が増加し始めるときの、前記パッドの表面と前記ダイの表面との距離を測定し、前記距離を投入予定の前記ブランク材の板厚によって除した値により投入枚数の異常の有無を判定することを特徴とするブランク材投入枚数異常判定方法が提供される。

また、本発明によれば、（３）パンチ及びダイと、金属板からなるブランク材を介して前記ダイと対向するパッドを用いた金属板プレス成形において、前記ブランク材の投入枚数の異常を判定する方法であって、前記パッド及び／又は前記ダイの内部のひずみが増加し始めるときの、前記パッドの表面と前記ダイの表面との距離を測定し、前記距離を投入予定の前記ブランク材の板厚によって除した値により投入枚数の異常の有無を判定することを特徴とするブランク材投入枚数異常判定方法が提供される。

さらに、本発明によれば、（４）前記ひずみは、前記パッド及び／又は前記ダイの表面に垂直な方向のひずみであることを特徴とする前記（３）に記載のブランク材投入枚数異常判定方法が提供される。

さらにまた、本発明によれば、（５）前記ひずみを、圧電素子センサまたはひずみゲージで測定することを特徴とする前記（３）又は（４）に記載のブランク材投入枚数異常判定方法が提供される。

さらにまた、本発明によれば、（６）前記ブランク材の投入枚数が異常と判定された時に、プレス成形を中断することを特徴とする前記（１）〜（５）の何れか１項に記載のブランク材投入枚数異常判定方法が提供される。

本発明によれば、プレス成形時に投入するブランク材の枚数を高精度で効率よく測定でき、複数枚投入された場合にはプレス成形を停止することができるので、プレス金型の破損を防止することが出来、その工業的意味は大きい。

プレス成形装置の概略を示す断面図。図１のプレス成形装置におけるプレス工程の途中の状態を示す断面図。図１のプレス成形装置におけるプレス工程時の状態の変化を示すグラフであり、（ａ）はパッドまたはダイに作用する荷重、（ｂ）はパッド表面とダイ表面の距離を示す。図１のプレス成形装置で２枚のブランク材をプレスするときの状態の変化を示すグラフであり、（ａ）はパッドまたはダイに作用する荷重、（ｂ）はパッド表面とダイ表面の距離を示す。本発明が実施されるプレス成形装置の概略を示す断面図。図５のプレス成形装置におけるプレス工程の途中の状態を示す断面図。本発明が実施されるプレス成形装置の異なる形態の概略を示す断面図。図７のプレス成形装置におけるプレス工程の途中の状態を示す断面図。本発明が実施されるプレス成形装置のさらに異なる形態の概略を示す断面図。図９のプレス成形装置におけるプレス工程の途中の状態を示す断面図。本発明が実施されるプレス成形装置のさらに異なる形態の概略を示す断面図。図１１のプレス成形装置におけるプレス工程の途中の状態を示す断面図。本発明が実施されるプレス成形装置のさらに異なる形態の概略を示す断面図。図１３のプレス成形装置におけるプレス工程の途中の状態を示す断面図。図１１のプレス成形装置においてブランク材の投入枚数が異常の場合を示す断面図。図１５のプレス成形装置における異常検知時の状態を示す断面図。本発明が実施されるプレス成形装置のパッドおよびダイの異なる形態を示す部分断面図。図１７のプレス成形装置におけるプレス工程の途中の状態を示す断面図。図１７のプレス成形装置においてブランク材の投入枚数が異常の場合を示す断面図。図１９のプレス工程の途中の状態を示す断面図。実施例１で用いたパッドを示す平面図。実施例２で用いたパッドを示す平面図。実施例２で用いたダイを示す平面図。実施例２の測定結果を示すグラフであり、（ａ）は圧電素子センサの出力、（ｂ）はパッド表面とダイ表面の距離を示す。実施例３で用いたパッドを示す平面図。実施例３で用いたダイを示す平面図。

以下、本発明を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

まず、本発明者らは、図１に示すように、パンチ３、ダイ２、およびブランク材７を介してダイ２と対向するパッド１により構成される金型２１を有するプレス成形装置２０を用いてブランク材７をプレス成形する挙動を詳細に調査した。その結果、ブランク材７が投入された後、図２に示すように、パッド１が接近してパッド１の表面とダイ２の表面でブランク材７を挟み、その後、パンチ３が降りてきてダイ２との間で成形する挙動を示すこと、ブランク材７が複数枚投入された場合には、パンチ３がブランク材７に接触するまでに、複数枚投入されたことを検出してプレス成形装置を停止させる措置を採らないと、金型２１が破損してしまうことに着目した。

また、プレス成形工程では、図１に示すように、スライダ１４の下降とともにパッド１も下降し、ブランク材７の下側にあるダイ２の表面とパッド１の表面との距離ｄが徐々に小さくなっていくこと、そして、パンチ３がブランク材７に接触してプレス成形が開始される前に、図２に示すようにパッド１の表面とダイ２の表面によってブランク材７が挟まれる状態が生じることに着目した。この時、パッド１またはダイ２に作用する荷重、およびパッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄの時刻歴を比較したところ、図３に示すように、パッド１とダイ２がブランク材７を挟むまではパッド１またはダイ２には荷重は生じないが、パッド１またはダイ２に荷重が発生した後は、パッド１の表面とダイ２の表面がブランク材７を挟んだ状態のため、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄは、投入されたブランク材７の厚みになること、そして、２枚のブランク材が投入された場合には、図４に示すように、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄは、同様にパッド１またはダイ２に荷重が発生した時に、ブランク材２枚分の厚みになることを知見した。

したがって、パンチ３がブランク材７に接触する前にブランク材７の枚数を検出する方法として、図５に示すように距離検出装置５を設け、図６に示すようにパッド１の表面とダイ２の表面とでブランク材７を挟んだ時に発生する荷重をトリガーとして、この時のパッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を距離検出装置５によって測ることにより、投入されたブランク材７の板厚を測定することが可能であることを知見した。

投入されたブランク材７の板厚の測定値（距離ｄ１）を、予め判明しているブランク材７の１枚分の板厚で除すことにより、ブランク材７の投入枚数を判定することができる。パッド１および／又はダイ２に作用する荷重の出力と、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄの出力をもとにブランク材７の投入枚数の異常を検出する判定・演算をブランク枚数判定装置８にて行うことで、極めて効果的にブランク材投入枚数の異常を判定することが可能であることを知見した。この場合、パッド１とダイ２には同じ荷重が作用するので、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄを測るためのトリガーとしては、図５および図６に示すように、パッド１に作用する荷重を測定するパッド荷重検出器９からの出力であっても、図７および図８に示すように、ダイ２に作用する荷重を測定するダイ荷重検出器１０からの出力であっても差し支えなく用いることが出来る。

このように、パンチ３及びダイ２と、金属板からなるブランク材７を介してダイ２と対向するパッド１を用いた金属板プレス成形において、パッド１及び／又はダイ２に作用する荷重が増加し始める時の、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を測定し、その距離ｄ１を、投入予定のブランク材７の板厚によって除した値により投入枚数の異常の有無を判定することが、ブランク材投入枚数異常判定方法として有効であることを知見した。

上述の発明は、図５のようにスライド側にパンチ３およびパッド１が取り付けられた、いわゆるダブルアクションドローと呼ばれる成形が可能なプレス成形装置２０において有効なブランク材投入枚数異常判定方法であるが、本発明者らは、図９に示すように、パンチ３およびパッド１が下側に取り付けられ、パッド１がクッションピン１６を介して油圧装置１７により負荷されるシングルアクションドローとよばれる成形が可能なプレス成形装置３０においても有効なブランク材投入枚数異常判定方法を検討した。

その結果、パッド１に作用する圧力が増加し始めるときの、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を測定し、その距離を投入予定のブランク板７の板厚によって除した値により投入枚数の異常を判定することが、ブランク材投入枚数異常判定方法として有効であることを知見した。

これは、図１０に示すように、プレス成形装置３０において、パッド１の表面とダイ２の表面とでブランク材７を挟んだ時にパッド１に作用する荷重がクッションピン１６を介して油圧装置１７に伝達され、その結果、パッド１の油圧測定装置１５の出力が増加することを利用したものであり、パッドの油圧測定装置１５の出力が増加し始めるときの、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を測定し、その距離ｄ１を、投入予定のブランク材７の板厚によって除した値によりブランク材７の投入枚数の異常の有無を判定することができる。

このように、パンチ３及びダイ２と、ダイ２と金属板を介して対向するパッドを有する金属板プレス成形において、パッド１に作用する圧力が増加し始めるときの、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を測定し、その距離ｄ１を投入予定のブランク板７の板厚によって除した値により投入枚数の異常を判定することが、ブランク材投入枚数異常判定方法として有効であることを知見した。

またさらに、本発明者らは、上記のパッド１の荷重検出器９、ダイ２の荷重検出器１０、およびパッド１の油圧の測定装置１５よりもさらに高い感度でパッド１の表面とダイ２の表面でブランク材７を挟む瞬間を測定する方法を検討した結果、図１１、１２および図１３、１４に示すように、パッド１又はダイ２の内部にひずみ測定装置４を埋め込むことが非常に有効であることを知見した。

すなわち、パッド１の荷重検出器９、ダイ２の荷重検出器１０、およびパッド１の油圧の測定装置１５よりもブランク材７に近い位置にあるパッド１又はダイ２の内部に埋め込んだひずみ測定装置４からの出力として、測定したひずみが増加し始める時を、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を測るためのトリガーとすることにより、パッド１の荷重検出器９、ダイ２の荷重検出器１０、およびパッド１の油圧の測定装置１５よりも高感度でパッド１の表面とダイ２の表面でブランク材７を挟む現象を検知することが出来る。この場合、ひずみ測定装置４は、図１１、１２に示すようにパッド１の内部であっても、図１３、１４に示すようにダイ２の内部であっても、パッド１の表面とダイ２の表面でブランク材７を挟む現象を同様に高感度に測定できるが、ひずみ測定装置４はパッド１およびダイ２が弾性変形するひずみを測定するため、パッド１およびダイ２の変形のしやすさに依存する。すなわち、例えばダイ２に比べてパッド１の大きさが小さくパッド１の方が変形しやすければ、パッド１の内部に埋め込んだひずみ測定装置の方が高感度に検知できる。また、ひずみ測定装置４を埋め込む位置は、ブランク材７を挟むパッド１およびダイ２の表面に近いほど高感度の検出が可能である。ひずみ測定装置４を埋め込む位置については特に規定するものでは無いが、パッド１および／又はダイ２に穴をあけて埋め込むため、パッド１およびダイ２の表面に近すぎると割れの起点となるため、パッド１およびダイ２の表面から５〜５０ｍｍだけ内部の位置が特に好ましい。

すなわち、パンチ３及びダイ２と、金属板からなるブランク材７を介してダイ２と対向するパッド１を有する金属板プレス成形において、パッド１及び／又はダイ２の内部のひずみが増加し始める時の、パッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を測定し、その距離ｄ１を、投入予定のブランク材７の板厚によって除した値により投入枚数の異常の有無を判定することが、ブランク材投入枚数異常判定方法として有効であることを知見した。

また、本発明者らは、ひずみ測定装置４のひずみ測定方向を検討した結果、パッド１およびダイ２の表面に垂直な方向のひずみを測定することが、パッド１の表面とダイ２の表面でブランク材７を挟む瞬間を高感度に検出するのに有効であることを知見した。これは、パッド１およびダイ２でブランク材７を挟む際に発生する荷重は、パッド１およびダイ２の表面に垂直な方向であるので、発生するひずみの大きさもパッド１およびダイ２の表面に垂直な方向の成分が最も大きく、パッド１およびダイ２でブランク材７を挟む現象を高感度で検出できるためである。パッド１およびダイ２の表面に垂直な方向以外のひずみであっても、パッド１の表面とダイ２の表面でブランク材７を挟む現象を検知することは可能であるが、垂直な方向に比べて感度が低く、高感度なひずみ測定装置を用いる必要があり、比較的高感度に検出するためには、パッド１およびダイ２の表面に垂直な方向から±４５度以内の方向のひずみを測定することが好ましい。

このように、ひずみは、パッド１及び／又はダイ２の表面に垂直な方向のひずみであることが、ブランク材投入枚数異常判定方法として有効であることを知見した。

またさらに、本発明者らは、ひずみ測定装置４の種類を検討した結果、圧電素子センサまたはひずみゲージ式のひずみ測定装置を用いることで、簡便かつ安定したひずみ測定が可能であることを知見した。その他の方法として、光ファイバセンサ、ＣＣＤカメラ等による光学的測定方法などでも適用可能であるが、パッド１およびダイ２の内部に埋め込み可能でかつ簡便な方法としては、圧電素子センサまたはひずみゲージ式センサが効果的である。

このように、ひずみを、圧電素子センサまたはひずみゲージで測定することが、ブランク材投入枚数異常判定方法として有効であることを知見した。

加えて、本発明者らは、パッド１および／又はダイ２の荷重、またはパッド１および／又はダイ２の内部のひずみが増加し始める時のパッド１の表面とダイ２の表面との距離ｄ１を測定し、投入予定のブランク材７の板厚によって除した値により投入枚数の異常を判定した時に、プレス成形を中断することにより、金型２１の破損を防止できることを知見した。投入枚数が異常と判定された時にプレス成形を中断する方法は、投入枚数の異常を発見してから人為的にプレス成形装置を停止させる方法でも良いが、プレス成形は通常３〜６秒で１サイクルの加工工程で行われるので、図１５に示すプレス成形機制御装置１１によって行われることが好ましい。すなわち、図１６に示すように、距離ｄ２をブランク材７の板厚によって除した値が１以外（図示の例では２）となって投入枚数が異常と判定されたときに、ブランク枚数判定装置８からプレス成形機制御装置１１に停止信号を送る方法により、パンチ３がブランク材７に接触する前にプレス成形を中断して金型２１の破損を防止することができる。

このように、ブランク材の投入枚数が異常と判定された時に、プレス成形を中断することが、ブランク材投入枚数異常判定方法として有効であることを知見した。

また、図１７に示すように、パッド１およびダイ２には、プレス成形時にブランク材７のダイ２への流入を制御するために、それぞれビード１３ａ、１３ｂを設ける場合があり、このような場合には、図１８に示すようにブランク材７がパッド１とダイ２によって完全に挟まれる前に、ビード１３ａ、１３ｂ付近でブランク材７とパッド１およびダイ２が接触を開始するので、ビード１３から少し離れた位置にひずみ測定装置４を配置することで、ブランク材７を完全に挟んだ時の板厚を測定することができる。また、図１９に示すようにブランク材７が複数枚投入された場合には、図２０に示すように、複数枚のブランク材７がパッド１およびダイ２のビード１３ａ、１３ｂに収まらないため、このときのパッド１の表面とダイ２の表面の距離ｄ３を投入予定のブランク材７の板厚によって除した値は、ブランク投入枚数よりもさらに大きくなり、投入枚数の異常判定が容易になることも知見した。

なお、本発明では、パッド１の表面とダイ２の表面の距離ｄを測定する距離測定装置５について特に言及していないが、その種類は特に限定するものではなく、レーザー式、ＣＣＤカメラ等による光学式、渦電流式、超音波式、静電容量式などの非接触式測定装置であっても、また作動トランス式、ひずみゲージ式などの接触式測定装置であっても特に差し支えない。ただし、量産工程で連続するプレス成形に適用する場合には、非接触式測定装置が耐久性・信頼性の観点から好ましい。

またさらに、本発明では、パッド１および／又はダイ２に作用する荷重、パッド１の圧力、およびパッド１および／又はダイ２の内部のひずみが増加し始める時を決定する方法について特に言及していないが、予め設定した荷重、圧力およびひずみの閾値を超える荷重および／又は油圧および／又はひずみが検出された場合を増加し始める時とする方法、荷重および／又は油圧および／又はひずみの移動平均値が一定時間増え続けた時とする方法、荷重および／又は油圧および／又はひずみの時間に対する傾きが一定時間正の値を示し続けた時とする方法など、であっても差し支えなく、これらをブランク枚数判定装置８にてデータ処理することにより、パッド１の表面およびダイ２の表面によってブランク材７を挟んだときのパッド１の表面およびダイ２の表面の距離ｄ、ならびにこの距離ｄをブランク材７の板厚で除した値をブランク材１枚の板厚で除す処理を行うことで、ブランク材投入枚数の異常を判定できることを知見した。

本発明が対象とするブランク材７として用いられる金属板は、特に鋼板に限定するものではなく、アルミニウム板およびその合金板、チタン板およびその合金板など、他の金属板であっても全く同様に投入枚数の異常を判定することが可能である。

さらに、本発明のプレス成形とは、絞り成形、張り出し成形、曲げ成形など狭義の薄鋼板成形に限らず、ピアス穴加工を含むせん断加工、バーリング加工、鍛造加工など、金型を使用して金属板を加工する方法も含むものとする。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上述の発明をもとに、本発明例として図１に示す金型２１を試作し、ブランク材７の素材として、表１に示す特性の１１種類の金属板を用いてプレス成形を行った。

プレス成形の種類は、５０ｍｍ×５０ｍｍの角筒深絞り成形であり、１００ｍｍ×１００ｍｍの四角形のブランク材から、図２１のように周囲を８分割したパッド１を用いて行った。パッド１には荷重検出器９としてロードセルを取り付け、パッド１表面とダイ２表面間の距離測定装置５としては、レーザー式変位計を用いた。そして成形試験の際にブランク材７を１枚投入した場合と、２枚投入した場合の、パッド１のロードセルからの出力およびレーザー式変位計の出力を測定して、ロードセルの出力が急増して閾値を超えた時のレーザー式変位計の出力を測定し、ブランク材７の板厚で除した値を四捨五入して整数値にして表示させた。その結果を表２に示す。

表２に示すように、ブランク材の素材にかかわらず、ブランク材の投入枚数とブランク材枚数判定装置の表示は全て一致した。さらに、ブランク枚数判定装置が複数枚数を表示した場合にプレス成形装置に停止信号を送信するように設定したところ、ブランク材の投入枚数が２枚の全てのケースにおいて、パンチがブランク材に接触する前にプレス成形装置を停止することが出来、金型の損傷を防止することができた。

また、本実施例において、パッド１の表面とダイ２の表面の間の距離測定装置５として、レーザー式変位計以外に、パッドおよびダイの側面に付けたマークの距離をＣＣＤカメラによって測る方法、および渦電流式の非接触距離計を用いる方法も適用したが、レーザー式変位計と同様に、ブランク材の投入枚数とブランク材枚数判定装置の表示は全て一致し、複数枚数を表示した場合にはプレス成形装置に停止信号を送信して、パンチがブランク材に接触する前にプレス成形装置を停止することが出来、金型の損傷を防止することができた。

以上のように、本発明のブランク材投入枚数異常判定方法は、ブランク材の複数枚数投入の異常判定に有効であることが判明した。

本発明例として図１１および図１３に示す金型を試作し、ブランク材の素材として、表１に示す特性の１１種類の金属板のうち、Ｎｏ．１、４、５、９、１１の５種類の金属板を用いてプレス成形を行った。プレス成形の種類は、５０ｍｍ×５０ｍｍの角筒深絞り成形であり、１００ｍｍ×１００ｍｍの四角形ブランク材７から、図２２のように周囲を８分割したパッド１および図２３のように周囲を８分割したダイ２を用いて行った。

パッド１またはダイ２には、ひずみ測定装置４として、表３に示すように圧電素子センサ、ひずみゲージ又は光ファイバセンサを用いて、種々の方向に取り付けた。

また、パッド１の表面とダイ２の表面との間の距離測定装置５としては、レーザー式変位計を用いた。そして成形試験の際にブランク材７を１枚投入した場合と、２枚投入した場合のパッドまたはダイの内部にある圧電素子センサ、ひずみゲージ又は光ファイバセンサの出力およびレーザー式変位計の出力を測定して、圧電素子センサ、ひずみゲージ又は光ファイバセンサの出力が急増して閾値を超えた時のレーザー式変位計の出力を測定し、ブランク材の板厚で除した値を四捨五入して整数値にして表示させた。その結果を表４〜６に示す。

表４〜６に示すように、ブランク材の投入枚数とブランク材枚数判定装置の表示は全て一致した。さらに、ブランク枚数判定装置が複数枚数を表示した場合にプレス成形装置に停止信号を送信するように設定したところ、ブランク材の投入枚数が２枚の全てのケースにおいて、パンチがブランク材に接触する前にプレス成形装置を停止することが出来、金型の損傷を防止することができた。

なお、ひずみ測定装置の設置方向が異なるひずみ測定装置Ｎｏ．１〜４について、素材Ｎｏ．１の薄鋼板をプレスする際の圧電素子センサの出力を比較したところ、図２４に示すように、ひずみ測定装置Ｎｏ．１の出力の変化が最も著しく、次いでＮｏ．２、Ｎｏ．３、Ｎｏ．４の順序となり、パッド表面に垂直な方向のひずみを測定したひずみ測定装置Ｎｏ．１の感度が特に優れていることがわかった。本発明例では、ひずみ測定装置Ｎｏ．４でも、わずかな時間遅れの後、閾値を超えたため、ブランク材の厚みを測定することが出来たが、ひずみ測定装置Ｎｏ．１〜３の設置方向が、より好ましいことが判明した。

本発明例として図９に示す金型を試作し、金属板として表１に示す１１種類の金属板を用いてプレス成形を行った。プレス成形の種類は、５０ｍｍ×５０ｍｍの角筒深絞り成形であり、１００ｍｍ×１００ｍｍの四角形ブランク材７から、図２５のように周囲を８分割したパッド１および図２６のように周囲を８分割したダイ２を用いて行った。パッド１の表面とダイ２の表面との間の距離測定装置５としては、レーザー式変位計を用いた。そして成形試験の際にブランク材７を１枚投入した場合と、２枚投入した場合のパッドの油圧測定装置１５の出力およびレーザー式変位計の出力を測定して、パッドの油圧測定装置１５の出力が急増して閾値を超えた時のレーザー式変位計の出力を測定し、ブランク材の板厚で除した値を四捨五入して整数値にして表示させた。その結果を表７に示す。

表７に示すように、ブランク材の素材にかかわらず、ブランク材の投入枚数とブランク材枚数判定装置の表示は全て一致した。さらに、ブランク枚数判定装置が複数枚数を表示した場合にプレス成形装置に停止信号を送信するように設定したところ、ブランク材の投入枚数が２枚の全てのケースにおいて、パンチがブランク材に接触する前にプレス成形装置を停止することが出来、金型の損傷を防止することができた。

本発明は、金型を使用して金属板を加工する際の被加工材の投入枚数異常判定方法として適用できる。

１パッド
２ダイ
３パンチ
４ひずみ測定装置
５距離測定装置
７ブランク材
８ブランク枚数判定装置
９、１０荷重検出器
１１プレス成形機制御装置
１３ａ、１３ｂビード
１４スライダ
１５油圧測定装置
１６クッションピン
１７油圧装置
２０、３０プレス成形装置
２１金型

Claims

パンチ及びダイと、金属板からなるブランク材を介して前記ダイと対向するパッドを用いた金属板プレス成形において、前記ブランク材の投入枚数の異常を判定する方法であって、
前記パッド及び／又は前記ダイに作用する荷重が増加し始めるときの、前記パッドの表面と前記ダイの表面との距離を測定し、前記距離を投入予定の前記ブランク材の板厚によって除した値により、投入枚数の異常の有無を判定することを特徴とするブランク材投入枚数異常判定方法。
パンチ及びダイと、金属板からなるブランク材を介して前記ダイと対向するパッドを用いた金属板プレス成形において、前記ブランク材の投入枚数の異常を判定する方法であって、
前記パッドに作用する圧力が増加し始めるときの、前記パッドの表面と前記ダイの表面との距離を測定し、前記距離を投入予定の前記ブランク材の板厚によって除した値により、投入枚数の異常の有無を判定することを特徴とするブランク材投入枚数異常判定方法。
パンチ及びダイと、金属板からなるブランク材を介して前記ダイと対向するパッドを用いた金属板プレス成形において、前記ブランク材の投入枚数の異常を判定する方法であって、
前記パッド及び／又は前記ダイの内部のひずみが増加し始めるときの、前記パッドの表面と前記ダイの表面との距離を測定し、前記距離を投入予定の前記ブランク材の板厚によって除した値により、投入枚数の異常の有無を判定することを特徴とするブランク材投入枚数異常判定方法。
前記ひずみは、前記パッド及び／又は前記ダイの表面に垂直な方向のひずみであることを特徴とする請求項３に記載のブランク材投入枚数異常判定方法。
前記ひずみを、圧電素子センサまたはひずみゲージで測定することを特徴とする請求項３又は４に記載のブランク材投入枚数異常判定方法。
前記ブランク材の投入枚数が異常と判定された時に、プレス成形を中断することを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のブランク材投入枚数異常判定方法。