JP2617072B2

JP2617072B2 - パンチ金型及び金型寿命管理装置

Info

Publication number: JP2617072B2
Application number: JP3893A
Authority: JP
Inventors: 織也藤田
Original assignee: 株式会社アマダメトレックス
Priority date: 1993-01-04
Filing date: 1993-01-04
Publication date: 1997-06-04
Anticipated expiration: 2012-06-04
Also published as: JPH06198357A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はパンチ金型及び金型寿命
管理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パンチプレス機で金型（パンチ金型又は
ダイ金型）を使用すると、金型、特にパンチ金型の先端
刃先部が摩耗する。パンチ金型の刃先部が摩耗すると、
図１１に示すようにワークＷに刃先部１が喰い込んだと
きに作用するパンチ首しめ力ｆが大となり、ワークＷ及
びパンチ刃先部１間の摩擦抵抗が大となって図１２に示
す引き抜き力Ｆも大となり、いわゆるストリップミスを
発生する。ストリップミスは図１２に示すパンチ刃先部
をストリッピングスプリングによって引き抜くのである
が、このスプリングによっては引き抜けない状態とな
り、ワークＷがパンチ先端刃１と共に上方に持ち上げら
れる状態をいう。このストリップミスを生じると、金型
摩耗によって打ち抜き圧が大となり打ち抜き精度が悪化
するのみならずワークＷを移動することができず、これ
を無理に移動させると、ワークＷ、あるいは機械を損傷
することになる。

【０００３】そこで従来は、上記の如きストリップミス
を検出し、機械を自動停止させるために図１３に示すよ
うなストリップミス検出装置が提案されていた。

【０００４】図１３において、まずパンチプレス機の構
成について示すと、上タレット２にはパンチ金型３がセ
ットされ、下タレット４には上記パンチ金型３に対応す
るダイ金型５がセットされている。パンチ金型３は、前
記パンチ刃先部（先端刃）１の上端部であるパンチヘッ
ド６と、前記上タレット２に対して昇降動作をするパン
チガイド７と、このパンチガイド７の上端部に設けられ
たフランジ８と、上タレット２及びフランジ８間に介在
されるリフタスプリング９を備えている。パンチガイド
７とパンチヘッド６との間には、リフタスプリング９よ
り強いストリッピングスプリング１０が介在されてい
る。

【０００５】上記構成の金型３，５に対し、両タレット
２，４間にワークＷを介在させクランク軸１１によって
昇降駆動されるラム１２でパンチヘッド６を下降させる
と、まずリフタスプリング９が圧縮されてパンチガイド
７の下端でワークＷが押えられ、次いでストリッピング
スプリング１０が圧縮されてパンチ刃先部１がパンチガ
イド７の下面より突出され、ワークＷを打ち抜いてダイ
金型５の孔部へ挿入される。図にはパンチヘッド６とラ
ム１２を離して描いてあるが、実際には常時接触した状
態で使用する。

【０００６】上記の如く構成されるパンチプレス機にお
いて、パンチヘッド６とラム１２との間には、両者の導
通状態を検出しストリップミスを検出するストリップミ
ス検出回路１３が設けられている。このストリップミス
検出回路１３は、ストリップミスが生じた、即ちパンチ
刃先部１がパンチガイド７の下方から突出されたままと
なり、刃先部１にワークＷがかじり付いた状態を、ラム
１２とパンチヘッド６とが離反した状態により両者の導
通が断となったことで検出できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く構成された従来よりのストリップミス検出装置は、
ラム１２及びパンチヘッド６の離反によりストリップミ
スを検出する方式であったため、ワークＷがパンチ刃先
部１に完全にかじり付いた場合における重度のストリッ
プミスしか検出できず、前述の引き抜き力Ｆが大となっ
た状態、即ち刃先部１の切れが悪くなった状態、あるい
は軽度のストリップミス、即ちワークＷの引き抜きが若
干悪くなった等の状況までは判断できなかった。また、
ストリップミスが生じたときの事後対策には有効であっ
たが、ストリップミスが生じる前に金型再研磨をする等
の事前処理には適用できなかった。

【０００８】近年は、パンチプレス機において夜間の無
人運転が実行されており、ストリップミスの検出によっ
て機械を停止させると、翌朝まで加工が停止されるので
計画通りに生産が出来ないことになる。さりとて、スト
リップミスが生じないよう金型刃先をチェックすると、
このチェックは現状では人の目によるしかない。従っ
て、パンチプレス機において、ストリップミスを生ずる
ことがないよう、金型摩耗を自動的に検出できる適宜の
管理方式が望まれている。

【０００９】本発明は、上記の如きストリップミスに関
連した種々の問題点に鑑みて、ストリップミスを完全に
検出するのみならず、ストリップミスが発生しないよう
金型管理ができるパンチ金型及び金型寿命管理装置を提
供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明は、特許請求の範囲に記載の通りのパンチ金型及
び金型寿命管理装置を構成した。

【００１１】

【作用】本発明のパンチ金型及び金型寿命管理装置で
は、パンチドライバとパンチボディとを結合するボルト
（吊りボルト）に長手方向に沿った歪を検出できる歪ゲ
ージを設け、検出された歪によってストリップミスを検
出し、又、刃先の摩耗状態を示すデータを提供できる金
型寿命管理装置を構成したので、ストリップミスの検出
は勿論のことストリップミスを予防するための金型寿命
管理を行うことができる。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明の一実施例に係るパンチ金型
及び金型寿命管理装置の概要を示す説明図である。

【００１３】図１において、図１３で示したと同様のパ
ンチ金型１３には、その内部に設けた吊りボルト１４上
に歪ゲージ１５が設けられている。歪ゲージ１５は、ボ
ルト１４の表裏面でＴ字形に２個づつ（合計４個）の素
子を組合せて成り、各素子を図示しないブリッジ回路で
処理して長手方向に沿った歪量を検出できるようになっ
ている。ブリッジ回路は、ボルト１４の長手方向外（横
方向及びねじり）の歪量を除外するためのものである。

【００１４】前記歪ゲージ１５の出力はアンプ１６で増
幅され、緊急処理回路１７を介して計測用コンピュータ
１８に出力されている。緊急処理回路１７及びコンピュ
ータ１８は機械側ＮＣ装置１９と接続されている。

【００１５】図２は、前記パンチ金型１３の詳細を示す
断面図である。図示のパンチ金型１３の構成は、概ね図
１３に示したものと同様であるので、対応する部材には
同一の参照符号を付してその説明を省略する。図には、
パンチガイド７内で上下に昇降自在とされるパンチボデ
ィ２０が設けられ、その先端に先端刃１が形成されてい
る。パンチガイド７の底面にはパンチ先端刃１の通過孔
を備えたストリッパプレート２１が設けられている。パ
ンチボディ２０は、パンチヘッド６と接続されたパンチ
ドライバ２２によって昇降駆動されるようになってい
る。パンチドライバ２２には上部がボルト頭部を挿通可
能とされ下部がボルトねじ部を挿通可能とされた２段孔
より成るボルト挿通孔２３ａ，２３ｂが設けられ、パン
チボディ２０の頭部にはタップ孔が設けられ、前記ボル
ト挿通孔２３ａに挿通されたボルト１４のねじ部をパン
チボディ２０のタップ孔に螺合することによってパンチ
ボディ２０がパンチドライバ２２に対して固定されてい
る。従って、パンチボディ２０と、ボルト挿通孔２３
ａ，２３ｂ中の段部２３ｃとの間には、ボルト１４の螺
合によって一定の圧縮力が加わっており、ボルト１４に
はそれに見合った一定の張力が加わっている。前記歪ゲ
ージ１５は、この均衡状態で、ボルト１４の長手方向に
沿った歪がゼロとなるよう調節されている。従って、図
の状態においてストリッピングスプリング１０が圧縮さ
れ、パンチ先端刃１がストリッパプレート２１より突き
出された状態でワークＷ（図１３参照）との間にかじり
が生じ、ラム１２がパンチヘッド６から離れると、ボル
ト１４にストリッピングスプリング１０のばね力に見合
った力（引き抜き力）が加わり、その分ボルト１４に離
反力（張力）が加わり、歪ゲージ１５から歪量に相当す
る信号が出力される。

【００１６】図３は、図１に示す各機器の詳細を示すブ
ロック図である。緊急処理回路１７は、アンプ１６が出
力するアナログ信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器２
４と、同じくアナログ信号をプラス（＋）端子に入力し
基準値との比較処理をする比較器２５とが設けられてい
る。比較器２５は、計測用コンピュータ１８からの指令
信号２６を入力し、マイナス（−）端子に基準値Ｆｉを
与えるようになっている。ｉは金型番号を示す。比較器
２５は、歪量の入力値Ｆが基準値Ｆｉを超えたとき、Ｎ
Ｃ装置１９に緊急停止信号２７を出力する。緊急停止信
号２７をアナログ処理により出力するのは、ディジダル
処理による時間遅れを防止するためである。

【００１７】計測用コンピュータ１８は、アナクロディ
ジダル変換器２４が出力するディジダル信号を入力し、
後で詳細に示す計測処理や統計処理を行って、これを適
宜表示し、あるいはＮＣ装置１９に提供するものであ
る。ＮＣ装置１９へのデータ入出力のためにシリアルイ
ンタフェイス２８が設けられている。

【００１８】ＮＣ装置１９は、一般的なＮＣ装置と異な
るところがない。即ち、本例のＮＣ装置はバス２９に、
ＣＰＵ３０、ＲＯＭ３１、ＲＡＭ３２、Ｄｉ（ディジダ
ルインプット）３３、Ｄｏ（ディジダルアウトプット）
３４、ＳＩＯ（シリアルインタフェイス）３５，３６、
ＰＩＯ（パラレルインタフェイス）３７、双方向ＲＡＭ
３８等を接続して成る。Ｄｉ３３は各種センサ信号を入
力するためのもので、前記緊急停止信号２７もこれに入
力されるようになっている。Ｄｏ３４は、各機器に動作
指令信号を出力するためのものである。ＳＩＯ３５，３
６はシリアルデータを入力するためのものである。前記
計測用コンピュータ１８側のＳＩＯ２８は、ＮＣ装置１
９側のＳＩＯ３６と接続されている。双方向ＲＡＭ３８
は、機械のサーボ系３９に接続される。

【００１９】ＮＣ装置１９の一般的動作を説明すると、
例えばタレットパンチプレスにおいて、タレットの回転
と、ラムの昇降と、ワークの平面移動とを監視、制御
し、加工位置を定めてワークを移動し、ラムを下降させ
順次の穴明け加工を行うというものである。ＮＣ装置１
９は、ＳＩＯ３６を介して計測用コンピュータ１８とデ
ータ通信できる。

【００２０】図４及び図５は、歪ゲージ１５が検出した
ボルト１４の歪データを示す。図４は正常時、即ちパン
チ刃先が問題ないときのデータである。図５は、異常
時、即ちストリップミスが生じたときのデータを示す。
横軸は時間［ｓｅｃ］、縦軸は引張力［ｋｇｆ］を表
す。図４に示すように、正常時はパンチ先端刃１の引抜
き時に僅かな引張力が表れる。図５に示すように異常時
は、大きな値（最大値はストリッピングスプリング１０
のばね力で定まる）が表れ、かつこれが長時間（０．１
〜０．４秒）維持される。

【００２１】以上の構成において、緊急処理回路１７
は、ストリップミスを高速に検出し、ＮＣ装置１９に知
らせ、機械を緊急停止させることができる。この場合、
まずＮＣ装置１９は、現在使用金型ｉに応じて計測用コ
ンピュータ１８に、計測指示を出す。計測用コンピュー
タ１８は、この指示に従って比較器２５の基準値Ｆｉを
定める。比較器２５は、検出値Ｆが基準値Ｆｉを超える
とき、ＮＣ装置１９のＤｉ３３に対して緊急停止信号２
７を出力することができる。例えば、図５において、金
型ｉに対し、１５００ｋｇｆを基準値Ｆｉに設定する
と、検出値１６００ｋｇｆに対して緊急停止信号２７が
出力されるが如くである。この緊急停止信号２７が出力
されるタイミングは、パンチ先端刃１が上昇を開始し、
ストリップミスが生じかけたときであるので、ＮＣ装置
１９は、この時点で機械を非常停止させることができ
る。従って、ラム１２が上昇した時点（または上昇途
中）で、かつワークＷを移動させない状態で機械停止さ
せることができ、金型、ワークＷあるいは機械を損傷さ
せることがない。

【００２２】図６は、計測用コンピュータ１８における
ストリップミスの検出方式を示すフローチャートであ
る。本処理は、ＮＣ装置１９から、使用金型ｉについて
の検出指令に基いて作動される。

【００２３】図６において、ステップ６０１では、１回
のパンチング毎に引抜力Ｆが異常値Ｆ１（図５参照）を
超えてのちの継続時間Ｔを計測する。ステップ６０２で
は、この時間Ｔを設定時間Ｔ１と比較し、計測時間Ｔが
設定値Ｔ１より大きい、即ちＴ＞Ｔ１のときステップ６
０３へ移行して、この状態をＮＣ装置１９へ報告する。
この状態は、引抜力Ｆが異常値Ｆ１に達し、かつそれが
長時間継続した、即ちストリップミスが生じたことを示
すので、ＮＣ装置１９はこの状態を認識し、機械を一時
停止し、アラーム表示する。これにより、ストリップミ
スによる金型、ワーク、あるいは機械の破損を防止する
ことができる。引抜力の基準値Ｆ１は、図３に示す比較
器２５の基準値Ｆｉより１０〜２０％小さ目に設定する
のが好ましい。即ち、図６の処理は、小さ目の値Ｆ１、
Ｔ１（０．１〜０．２秒）を設定することにより、スト
リップミスが発生するや否や、言い換えれば、ストリッ
プミスをできるだけ早く発見することができる。

【００２４】図７は、計測用コンピュータ１７の金型管
理方式を示すフローチャートである。ステップ７０１で
金型毎の各パンチングに関する引抜力Ｆｉ及び継続時間
Ｔｉによる計測値を入力し、ステップ７０２で金型毎に
管理して記憶し、ステップ７０３で平均値を出すなど適
宜数値処理をし、ステップ７０４で所要のデータを記憶
する。所要のデータとは、異常値のみの記憶、あるいは
新規データのみの記憶等を示す。ステップ７０５ではＮ
Ｃ装置への報知必要性を判断し、報知が必要なときのみ
ステップ７０６で報知する。報知が必要なときとは、例
えば異常データが３回続けて発生した、あるいは特別な
異常値が発生した場合等である。ＮＣ装置への報知は、
一般に機械の一時停止を意味するので、それ以外は報知
せず、データの記憶のみを行う。

【００２５】図８は、計測用コンピュータ１７の他の金
型管理方式を示すフローチャートである。ステップ８０
１では、処理に先立ちカウンタＮ，Ｍをクリアする。カ
ウンタＮは、引抜力Ｆについての積算回数を示すカウン
タ、カウンタＭは、継続時間Ｔの超過回数を示すカウン
タである。

【００２６】ステップ８０２では、引抜力及び継続時間
についての計測値Ｆ，Ｔを入力する。ステップ８０３，
８０４では、各々の計測値Ｆ，Ｔを各々の基準値Ｆ２，
Ｔ２と比較する。ここでの基準値Ｆ２，Ｔ２は、ストリ
ップミスを未然に防止することを目的としているので、
図６で示した基準値に対し、より小さな値とされている
（Ｔ２＜Ｔ１，Ｆ２＜Ｆ１）。

【００２７】ステップ８０３，８０４で計測値Ｆ，Ｔが
基準値Ｆ２，Ｔ２を超えたと各々判断された場合には、
各々ステップ８０５，８０６へ移行し、カウンタＭ又は
Ｎを１だけカウントアップする。次いでステップ８０
７，８０８では各カウンタＭ，Ｎの値を設定値Ｍｏ，Ｎ
ｏ（例えば３）と比較し、カウント値Ｍ，Ｎが設定値Ｍ
ｏ又はＮｏと等しくなったとき、そろそろストリップミ
スが発生しそうであるとしてＮＣ装置１９の表示装置に
対し異常データの報知を行う。ＮＣ装置１９の表示装置
には金型アラームが表示される。この状態では必ずしも
機械を停止させる必要はない。

【００２８】図９は計測用コンピュータ１８の表示装置
へのデータ表示例を示す説明図である。このデータはオ
ペレータの操作に基いて表示される。データは、例え
ば、金型番号（Ｔ２０１，Ｔ２０２…）に対し、直近３
個のデータ（Ｆｉ，Ｔｉ）の平均値が示される。異常値
については色付け、又は反転表示等により他に区別して
示すと良い。オペレータは、この表示を参照して金型研
磨時期を定めることができる。

【００２９】図１０は、図８のステップ８０９で示した
異常データのアラーム内容を示すものである。金型ｉに
つき、直近３回のデータＦ（１），Ｔ（１），…が表示
されている。ＮＣオペレータは、この表示を参照して機
械停止の必要性や金型交換時期を定めることができる。

【００３０】以上の通り、本実施例によれば、パンチボ
ディ２０とパンチドライバ２２との間に設けたボルト１
４に加わる歪（引抜力Ｆ）に着目して、上記の如き処理
を行うことによりストリップミスの発見は勿論のこと、
金型寿命の管理を行うことができる。上記例では、パン
チ金型の摩耗について示したが、ダイ金型の摩耗であっ
ても同様に検出できる。

【００３１】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、適宜の設計的変更を行うことにより、適宜態様で
実施し得るものである。

【００３２】

【発明の効果】以上の通り、本発明は特許請求の範囲に
記載の通りのパンチ金型及び金型寿命管理装置であるの
で、ストリップミスの検出は勿論のことストリップミス
を予防するための金型寿命管理を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るパンチ金型及び金型寿
命管理装置の概要を示す説明図。

【図２】実施例に用いるパンチ金型の詳細を示す断面
図。

【図３】図１に示す各機器の詳細を示すブロック図。

【図４】歪ゲージの検出データ（正常時）の説明図。

【図５】歪ゲージの検出データ（異常時）の説明図。

【図６】ストリップミスの検出方式を示すフローチャー
ト。

【図７】金型管理方式を示すフローチャート。

【図８】他の金型管理方式を示すフローチャート。

【図９】データ表示方式を示す説明図。

【図１０】他のデータ表示方式を示す説明図。

【図１１】ワークに対するパンチ作用状態を示す斜視
図。

【図１２】ワークに対するパンチ作用状態を示す断面
図。

【図１３】従来のストリップミス検出方式を示す説明
図。

【符号の説明】

１パンチ刃先部１４ボルト（吊りボルト）１５歪ゲージ１７緊急処理回路１８計測用コンピュータ２０パンチボディ２２パンチドライバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２３Ｑ 3/155 Ｂ２３Ｑ 3/155 Ｅ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】パンチガイド内で案内されるパンチボデ
ィと、前記パンチボディを前記パンチガイド内で駆動す
るパンチドライバと、前記パンチドライバに対し前記パ
ンチボディを固定するために前記パンチドライバに設け
たボルト挿通孔を介して前記パンチボディに螺合される
ボルトと、前記パンチガイドと前記パンチヘッドとの間
に設けられたストリッピングスプリングと、前記ボルト
に設けられ前記パンチガイドに対する前記パンチボディ
の離反力を前記ボルト上の長手方向に沿った歪量で検出
する歪ゲージと、を備えたことを特徴とするパンチ金
型。
【請求項２】請求項１に記載の歪ゲージと、前記歪ゲ
ージの検出量を金型動作中に検出し続ける歪量検出手段
と、前記歪量検出手段の検出状態を監視し、歪量が予め
設定した基準値を超えること又は及び該歪量が予め設定
した基準時間を超えて長時間発生し続けていることでス
トリップミスを判定し機械の自動停止を含めたアラーム
処理をするストリップミス検出手段と、を備えたことを
特徴とする金型寿命管理装置。
【請求項３】請求項１に記載の歪ゲージと、前記歪ゲ
ージの検出量を金型動作中に検出し続ける歪量検出手段
と、前記歪量検出手段の検出内容を金型毎及び１回のパ
ンチング単位で記憶する歪量記憶手段と、前記歪量記憶
手段の記憶内容を監視し、現在使用金型の歪量発生状態
が金型寿命を判定するため予め設定した状態を超えたこ
とで金型寿命を判定し表示装置への報知を含めたアラー
ム処理をする金型寿命管理手段と、を備えたことを特徴
とする金型寿命管理装置。