JP2727132B2 - 工具に割れ検出部を内蔵したプレス装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ポンチに割れ検出部を内蔵したプレスに関
し、さらに詳しくは、製品加工時に実時間で製品の割れ
を検出する割れ検出部をポンチに内蔵したプレス装置に
関するものである。

〔従来技術およびその問題点〕

従来より、プレス成形品のプレス加工において、製品
加工時に局部的な偏位荷重，材料特性のバラツキ等によ
りプレス成形品に割れが発生し、不良品が発生した。そ
して、この不良品は、プレス成形後に熟練した検査員が
目視検査により発見し除去していた。このため、加工ラ
インに検査工程が必須となり、加工能率が悪い上にコス
ト高となり、さらに検査は事後処理であるに過ぎず、割
れの発生を未然に防止することができなかった。

この従来技術の問題を解決する方法として、被加工材
の割れ発生前の初期変形を検出するアコースティックエ
ミッションセンサを設けるとともに、前記初期変形の検
出に基づき、機械を停止させることにより割れの発生を
未然に防止する「プレス成形品の割れ防止装置」（特開
昭60−427500号）が提案されている。第２図に示すよう
にこの装置において、アコースティックエミッションセ
ンサ（以下、AEセンサと呼ぶ）106は、ダイス103内で被
加工材105に接して取り付けられる。該センサ106は、プ
リアンプPA、フィルターFTを経てメインアンプMAに接続
され、判定部108は被加工材105に割れの前段階に発生す
る初期変形の有無をメインアンプMAの信号で判定する。
プレス機械101が作動するとセンサ106が作動する。被加
工材105に割れ発生前の初期変形が生じると、判定部108
は初期変形を判定し、制御部109がプレス機械101の動作
を停止する。これより、プレス成形時の割れの発生は未
然に防止できるとしている。

しかしながらこの装置では、センサ106はダイス103内
に配設され、しかもそのセンサは被加工材105と直接接
している。そのため、被加工材105とセンサ106およびダ
イス103とのすべりによるAE信号が優先的に検出され、
割れ発生直前の初期変形にともなうAE信号を検出するこ
とは困難である。さらに、割れが発生する箇所は、被加
工材105のうちポンチ102によりダイキャビティ内に押し
込まれた部分である。このため、センサ106の配設位置
は割れ発生箇所から遠く、割れ発生前の初期変形に伴う
AE信号はセンサ106に伝播する間に減衰するため、検出
能率も低下する。しかも、この割れ発生前の初期変形に
ともなうAE信号のレベルは、そのほとんどが微弱である
ため、割れ判定を行うには信頼性が乏しいという欠点が
あった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、プレス整形品の加工中に発生する割
れを実時間（リアルタイム）で、しかも高制度で的確に
検出することができるプレス装置を提供するにある。

本発明者らは、上述の従来技術の問題に関し、以下の
ことに着眼した。すなわち、まず、割れ発生前の初期変
形に応じて発生するAE信号は微弱であるのに対し、割れ
発生直後に放出されるエネルギーレベルの方が著しく高
いことから、割れ発生のみに着目した。次いで、この割
れは被加工材のうち、ポンチと接触している箇所周辺で
発生することから、加工下死点でダイキャビティ内に含
まれる部分のポンチ内部に割れ検出部を配設することに
した。さらに、割れ発生にともない該割れ発生部より放
出されるエネルギー信号（情報）を拡がり損失、減衰な
しに効率よく割れ検出部へ伝播させるため、ポンチのダ
イキャビティに含まれる部分を積極的に薄肉化し内部を
空洞にした。

以上により、プレス機械により加工される被加工材に
割れが発生した場合に、その時に発生する異常信号を、
成形中リアルタイムでしかも高精度で検出し、割れ発生
の有無の判定を的確に行うことができるプレス装置を開
発するに到った。

〔第１発明の説明〕 発明の構成 本第１発明の工具に割れ検出部を内蔵したプレス装置
１は、第１図に示すように、ポンチ２とダイス３としわ
押え板４とからなり該ダイス３と該しわ押え板４との間
に被加工材５を配置してプレス加工を行うプレス装置に
おいて、前記ポンチ２が中空部を有し、ダイキャビティ
に対応する部分の少なくとも一部が薄肉に形成されて、
前記被加工材に発生する割れの情報をポンチに伝達し易
くするとともに、該ポンチ２の前記薄肉部に配設され、
被加工材５からの加工割れ状態を検出する割れ発生検出
手段６と、該割れ発生検出手段６より出力された割れ検
出信号を増幅などして割れ発生状態を判定し易い信号形
態に変換・処理する信号処理手段７と、該信号処理手段
７より出力された信号に基づいて被加工材に割れが発生
しているかどうかを判定する判定手段８とを有してな
り、プレス加工時に発生する局部的な割れを成形加工時
に実時間で検出するようにしてなることを特徴とする。

発明の作用 本発明のプレス装置は、プレス装置１が作動して、ポ
ンチ２がダイス３としわ押え板４の間にはさまれている
被加工材５に衝突・接触した後、これに同期して割れ発
生検出手段６が作動する。成形途中で被加工材５に割れ
が発生すると、これに起因して高レベルのエネルギー
（図示せず）が放出される。この高レベルのエネルギー
は振動、音、工具の弾性変形などに変わって割れ発生の
情報（信号）として割れ発生検出手段６に伝わる。割れ
発生検出手段６は直ちにこの割れ発生の情報（信号）を
検出する。この検出信号は信号処理手段７によって増幅
などされて割れ発生状態を判定し易い信号形態に変換・
処理される。さらに判定手段８において、信号処理手段
７より出力された信号に基づいて被加工材５に割れが発
生しているかどうかを判定する。

発明の効果 本発明のプレス装置は、プレス成形品の加工中に発生
する割れをリアルタイムで、しかも高精度で的確に検出
することができる。

また、被加工材に割れが発生した場合、その割れをリ
アルタイムでしかも高精度で検出することができるの
で、不良品を目視検査により除去するための従来のよう
な検査工程を加工ラインから除くことができる。

〔第２発明の説明〕 以下に、前記第１発明をさらに具体的にした発明を、
第２発明として説明する。

本発明のプレス装置において、ポンチは、内部に中空
部を有し、ダイキャビティに対応する部分の少なくとも
一部が薄肉に形成されてなり、前記被加工材に発生する
割れの情報をポンチに伝達し易い構造に形成されてな
る。このポンチの形状および材質などは、従来使用され
ている板材成形用工具（ポンチ）をそのまま使用するこ
とができるが、前記の如く該ポンチには割れ検出部を配
設するために、内部に中空部（空洞部）を要する。空洞
部を設けるに当たってはポンチ肉厚を考慮しなければな
らないが，実用強度レベルを充分確保する程度に積極的
に薄肉化すれば良い。また、軽量化，運搬作業性を考慮
して当初から空洞を有する工具として設計・製作されて
いるポンチは、その空洞部をそのまま使用することもで
きる。なお、該空洞部を有するポンチの肉厚が信号伝播
性を損なう恐れがある場合には、ポンチ空洞部表面を実
用強度レベルを損なうことなく、ポンチ外側表面に向か
って薄肉化し、割れ発生検出部を取り付けることもでき
る。また割れ発生検出部取付け面積分だけを掘り下げて
割れ発生検出手段を配設することも可能であり、さら
に、該掘下げ部に割れ発生検出手段を配設し該部を埋設
することもできる。

また、割れ発生検出手段は、該ポンチの前記薄肉部に
配設されてなり、被加工材からの加工割れの状態を検出
する。該割れ発生検出手段は、割れ発生に応じて放出さ
れるエネルギーや振動、工具の異常変形挙動などの加工
割れの状態を検出するためのもので、AEセンサなどのよ
うに振動などによって電圧を発生するものや、歪みゲー
ジのように工具変形に伴って電圧変化を起こすものが適
当である。

なお、割れ発生検出部の形状・寸法としては、ポンチ
内に配設するに適当な形状・寸法でなくてはならない。
例えば、割れ発生検出部に使用されるセンサの検出部は
通常平面形状であるため、ポンチ空洞部の取付け部も平
面形状に形成することが好ましい。このように、平面形
状に形成すべき部位に十分な面積が確保されない場合に
は、センサの寸法が小さいものを採用する。

AEセンサのポンチ内空洞部への配設構造の具体的構造
例を、第３図（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。第１の
具体的構造例は、第３図（ａ）に示すごとく、ポンチA3
内表面に接着剤A2などによってAEセンサA1を固定した構
造である。しかし、このように接着剤で固定した場合に
は、メンテナンス上支障をきたす虞れがある。第２の具
体的構造例は、第３図（ｂ）に示すごとく、ホルダーB4
によってAEセンサB1を固定した構造である。この場合、
AEセンサB1とポンチB3内表面との接触面積を充分に確保
するために、両者の間にワセリンやグリース等の伝播媒
体B5を充分補給しておく必要がある。また、ポンチB3が
空洞部を有していても、ポンチB3外表面まで肉厚が相当
にある場合は、第３の具体的構造例として第３図（ｃ）
に示すごとく、ポンチC3内表面を実用強度レベルを損な
わない範囲内まで掘り下げ、そこにAEセンサC1を挿入
し、上部よりホルダーC4で固定した構造である。なお、
第２および第３の具体的構造例において、このホルダー
B4、C4で固定する際には、AEセンサB1、C1とポンチB3、
C3内表面との接触面積を充分に確保し、ホルダー内でAE
センサがぶれないようにするために、さらに上部より加
圧を施すと良い。第３図（ｂ）および（ｃ）において
は、ホルダーB4、C4内にバネB6、C6を挿入し、上部より
ボルトB7、C7によって押し付け、加圧を実現している。
この時の加圧力は、0.2kgf/mm²以上であるが、φ17mm前
後の直径のAEセンサでは、上部より約2kgfの荷重を加え
ても性能上問題はない。さらに、AEセンサまたは該AEセ
ンサ保持体にねじ部を設け、ポンチのセンサ配設部にね
じ込んで取付けた構造としてもよい。

また、歪みゲージの場合には、ポンチ内空洞部の取付
け部をよく磨き、専用の接着剤で直接接着するのがよ
い。また、ポンチの駆動により歪みゲージへの振動伝播
が予想されるので、歪みゲージの近傍にゲージ端子を取
付け、該歪みゲージのリード線をゲージ端子からビニル
被覆リード線を伸ばして信号処理部へ接続するとよい。
さらに、歪みゲージの吸湿を防止するため、歪みゲージ
とゲージ端子の上部にコーティング剤を施し、固定する
とよい。

また、該割れ発生検出手段は、プレス装置を稼働させ
た場合にポンチ下死点でダイキャビティ部分に含まれる
部分のポンチ内中空部に配設されることを原則とする。
しかし、工具変形挙動に着目した場合には、該割れ発生
検出手段は、該ダイキャビティ部分に含まれない部分で
あっても、ポンチ内中空部に配設することにより、前記
被加工材からの加工割れの状態を検出することが可能で
ある。即ち、前記従来技術（特開昭60−247500号）が検
出部を被加工材と接するように配設されるのに対し、本
発明においては被加工材と検出部が直接接しないのが大
きな違いと言える。このようにすることにより、ダイス
としわ押え板に挟まれた被加工材のすべりによる情報
（信号）を成形中に直接検出することはなく、割れ発生
による情報（信号）を効率よく検出することができる。
また、検出部は、被加工材のすべりにより擦られたり、
摩耗することもないため、検出部の交換は必要なく、前
記従来技術に比べて半永久的に検出部を使用でき、割れ
の発生検出が可能となる。

また、信号処理手段は、前記割れ発生検出手段より出
力された割れ検出信号を増幅したり、予め内部に設定し
ておいたしきい値以上の入力信号があった場合にパルス
信号を発生したり、入力信号のサンプリング時間当りの
傾きに対応する電圧を出力させたり、さらに入力信号の
周波数ピークやエネルギー密度を求めるなどして割れ発
生状態を判定し易い信号形態に変換・処理するための手
段である。なお、該信号処理手段は、割れ発生検出手段
で検出された信号・情報から外部のノイズ等の影響を除
去するため、前記信号を増幅しておくためのプリアンプ
と、割れ発生検出手段で同時に検出されている低周波外
部ノイズを取り除くためのフィルタ等のノイズ除去手段
を具備するものであることが好ましい。また、前記低周
波外部ノイズが割れ発生信号に比して充分小さい場合に
は、割れ発生信号をフィルタによって減衰させずに判定
手段に送ることもまた適当であるため、該フィルタはオ
ン・オフのできるタイプのものが好ましい。また、フィ
ルタをオンで使用する場合にも、外部ノイズの周波数が
様々であることが想定されるため、いくつかの周波数帯
をカバーできるようなフィルタであるとなお良い。

また、判定手段は、前記信号処理手段より出力された
信号に基づいて被加工材に割れが発生しているかどうか
を判定するための手段で、被加工材の割れ発生に伴って
放出される突発的な高レベルエネルギーの性状を判断す
るものである。この判定手段としては、例えばAEセンサ
を割れ発生検出手段として用いる場合には、割れ発生に
よって生じる高レベルのAE波を判定するために、判定手
段回路においては基準電圧を設けておき、その基準電圧
を入力電圧が越えた場合、割れ発生と判定するようにす
れば良い。また、例えば、歪みゲージを割れ発生検出手
段として用いる場合には、割れ発生に伴う工具の異常変
形挙動を判定するために、判定手段に一定時間において
入力されてくる信号・電圧を微係数に変換し、その不連
続となる点を割れと判定することができる。なお、これ
らの一連の判定は、コンピュータを用いて行うことがで
きる。

また、以上のようにして、判定手段において判定され
た結果は、さらに制御手段を設けて該制御手段に割れ発
生の判定信号を出力し、該判定信号に基づきブザーやラ
ンプ等で警報を発したり、プレス装置の作動を停止させ
ることができる。

また、AEセンサをポンチ内空洞部の数カ所に取り付け
ておくことにより、被加工材に割れが発生した場合、被
加工材のどの箇所で割れが発生したかを予測することも
できる。即ち、被加工材のある１ヵ所で割れが発生した
場合、割れ発生に応じて生じたAE波はポンチのあらゆる
方向へ放射され伝播していくことになる。AEセンサを数
カ所に取り付けておいた場合、その全てのAEセンサは各
々前記AE波を検出することになる。しかし、AE波は一種
の波動現象であり、ある一定の伝播速度を有しているこ
とから、それぞれのAEセンサに前記AE波が到達するに際
し、時間差を生じる。例えば、割れ発生箇所に最も近い
場所に配設されたAEセンサがいち早く前記AE波をキャッ
チすることになるので、最も早くAE信号をキャッチした
AEセンサ近くで割れ発生が起きたことを判断することが
できる。また、先の時間差を利用すると、伝播速度と時
間差を掛け合わせることにより、各AEセンサを中心にあ
る距離を半径とする円を描くことになる。そしてこの円
を徐々に大きくしていくと、それぞれの円はある１ヵ所
での点で交わることになる。この交点は割れ発生箇所に
相当するため、さらに精度良く割れ発生箇所を判定する
ことが可能となる。しかし、この場合には、配設される
AEセンサは少なくとも３個は必要である。

また、AEセンサと歪みゲージをポンチ内空洞部に同時
に配設することにより、両者の検出情報を監視すること
により、割れ発生判定の信頼性がさらに向上することは
いうまでもない。

また、プレス機械が作動した場合、まず始めにしわ押
え板とダイスとに挟まれた被加工材にポンチが衝突・接
触することが予想される。このときにも音，振動などに
よる急激な高レベルエネルギーの放出があり、その一部
はAE波としても現れる。このため、割れ発生検出部を作
動させるには、ポンチと被加工材の衝突・接触以後が適
当である。即ち、ポンチの作動状況を電気的スイッチや
マグネット型位置検出器，光応用などの非接触型位置検
出器などをリミッター・スイッチとして用い、これらス
イッチを前記ポンチと被加工材の衝突・接触する位置に
設定しておき、スイッチがオンになった時に同期して割
れ発生検出部も作動するようにしておいた方が良い。

本発明のプレス装置は、以上のようにすることによ
り、前記第１発明の効果を同様に奏することができると
ともに、さらに以下のような効果を奏することができ
る。

すなわち、成形工具の異常も含めて監視することがで
きるため、プレス装置の自動管理にも役立つ。さらに被
加工材が割れ易いかどうかも監視できるため、被加工材
の品質管理にも役立つ。

また、従来技術の特開昭60−247500号では、割れ検出
部が被加工材と接しなくてはならないのに対し、本発明
では検出部は被加工材とは直接接していないところに違
いがある。そのため、検出部は被加工材のすべりにより
擦られたり磨耗することもないため、検出部の交換は必
要なく、特開昭60−247500号に比べて、半永久的な検出
部の使用および割れ発生検出が可能となる。

〔実施例〕

以下に、本発明の実施例を説明する。

第１実施例 本発明の第１実施例のプレス装置を、第４図および第
５図を用いて説明する。

本実施例のプレス装置11は、第４図に示すように、ポ
ンチ21と、ダイス31と、しわ押さ板41と、割れ発生検出
手段61と、信号処理手段71と、判定手段81と、制御手段
91とから構成されている。

ポンチ21は、直径50mm、球R50の球頭形状の成形工具
で、内部が空洞になっており肉厚10mmである。また、割
れ発生手段61を構成するAEセンサ611を取り付ける頂点
部分が平面状に形成されている。該ポンチ21は、プレス
装置11の下部にあるポンチ用複動油圧シリンダ（図示せ
ず）に取りつけてあるポンチホルダーによってネジ固定
されており、ポンチ21の上昇により、被加工材51をダイ
ス31のダイキャビティ内に押し込み、所望の形状に成形
する。

ダイス31は、ダイス穴寸法は直径60mm、肩部R5の加工
が施されており、プレス装置11の上部に配置されたヒン
ジ式ダイスホルダー（図示せず）にポンチ21と同心上に
なるようにネジで固定されており、しわ押え板41の上昇
により被加工材51を挟み、ポンチ21の上昇により被加工
材51を成形する。

しわ押え板41は、プレス装置11の下部に取りつけてあ
るしわ押さえガイドにはめあい方式でポンチ11、ダイス
31と同心上となるように配置されている。このしわ押え
板41は、該板41上に置かれた被加工材51を、該板41の上
昇により前記ダイス31へ押し付け、成形中に被加工材に
発生するしわを抑制するもので、また、プレス成形品に
発生する面ひずみも同時に抑制するビード成形を施すこ
ともできる。

割れ発生検出手段61は、約1.5mm×4mmのチップ型AEセ
ンサ611からなり、前記中空ポンチ21の空洞部頂点の平
面上の部分に瞬間接着剤により取り付けられており、ダ
イス31とポンチ21、しわ押え板41と同じ同心軸上に配設
されている。さらに、該AEセンサ611の周りにワセリン
を施し、該AEセンサ611上部より硬化樹脂により固定さ
れている。これにより、前記ポンチ21との接触面積が十
分確保されている。なお、この実施例装置では、成形中
の被加工材51に発生する割れの位置は、前記ポンチ21を
中心としたダイキャビティ内円周上である。

信号処理手段71は、プリアンプ711と、フィルタ712、
メインアンプ713、および信号処理部714とからなる。プ
リアンプ711は、AEセンサ611に接続され、該AEセンサ61
1より出力された割れ検出信号を増幅し、該増幅信号を
出力する。フィルタ712は、前記プリアンプ711に接続さ
れ、該プリアンプ711より出力された増幅信号より低周
波外部ノイズを除去し、割れ状態信号を出力する。メイ
ンアンプ713は、前記フィルタ712に接続され、該フィル
タ712より出力された信号を増幅し、該増幅信号を出力
する。信号処理部714は、前記メインアンプ713に接続さ
れ、該メインアンプ713より出力された信号を入力し、
該入力信号が予め設定されたサンプリング時間あたりに
基準電圧を越えた時にパルス信号を発生し、該パルス信
号をカウントする。そして、このカウント値は電圧に変
換され、該変換電圧を出力する。

判定手段81は、前記信号処理手段71の信号処理部714
に接続され、該信号処理部714より出力された前記変換
電圧で表される加工状態に対応する信号をプレス成形中
を通じて監視し、被加工材21に割れが発生したかどうか
を判定する。なお、該判定は、予め設定されている所定
カウントレベルを越えた時に割れ発生と判定し、該判定
部81に接続されている制御部91に信号を出力する仕組み
になっている。

制御手段91は、前記判定手段81に接続し、該判定手段
81により割れ発生の判定信号を受けたときにプレス機械
11の作動を停止させる手段で、警報ランプから成る警報
部911を有しており、被加工材51に割れが発生した場合
には、直ちに作業者に知らしめるようになっている。

さらに、プレス装置11には、リミッター・スイッチが
設けられており、該リミッター・スイッチはポンチ21が
被加工材51と衝突・接触する位置で信号を発するように
配設されている。そして、AEセンサ611は、前記リミッ
ター・スイッチと同期するように回路が組まれており、
前記プレス装置21を構成するポンチ21が被加工材51と衝
突・接触した直後に動作するように構成されている。

以上の構成よりなる第１実施例のプレス装置の作動に
ついて、以下に説明する。

先ず、ダイス31に被加工材51を載置し、該被加工材51
にしわ押え板41とダイス31とにより挟持する。次いで、
プレス機械11が作動してポンチ21が成形加工動作を始め
る。そして、ポンチ21が被加工材51と接触した直後に、
これに同期してAEセンサ611の検出が開始される。AEセ
ンサ611によって検出されたAE波は、AEセンサ611に接続
されたプリアンプ711によって予め増幅された後、フィ
ルタ712によって低周波外部ノイズが除去される。フィ
ルタ712を通過したAE信号は、フィルタに接続されてい
るメインアンプ713によってさらに増幅された後、信号
処理部714に送られる。信号処理部714は前記メインアン
プ713からのAE信号を受けて、予め設定されているサン
プリング時間あたりに基準電圧を越えると、パルス信号
を発生し、該パルス信号をカウントする。該信号処理部
714で発生したカウント値は電圧に変換され、判定手段8
1に送られる。判定手段81では、前記信号処理部714より
受けたカウント値をプレス成形中を通じて監視し、予め
設定されている所定カウントレベルを越えた時に割れ発
生と判定し、該判定手段81に接続されている制御手段91
に信号を出力する。

第５図に、割れ検出信号が検出された時のAE信号の累
積数の変化を表した線図を示す。このとき、累積数は、
前記判定手段81において、成形時に信号処理手段71より
出力されたカウント値を逐次累積していった値であり、
第５図はその変化を測定した結果である。ここでは、AE
信号の累積数が100に達した時に割れ発生と判断するよ
うになっている。なお同図には、実際の成形荷重も併記
してある。

判定手段81において割れ発生と判定されると、該判定
結果を示す信号が制御手段91に送られ、該制御手段91の
警報ランプ911が点滅する。

本第１実施例によれば、プレス成形品である被加工材
51の割れ発生の有無を成形中リアルタイムで、しかも被
加工材51のダイス31やしわ押え板41とのすべりなどによ
るノイズを拾うことなく信頼性の高い検出が可能とな
る。また、割れ発生と判定した場合、制御手段91のラン
プ911の点滅を受けて直ちにプレス装置11を停止できる
ようにしたので、事後で検査員による不良品の目視検査
工程を不要にすることができる。さらに、AEセンサ611
が被加工材51と直接接していないため、AEセンサ611を
被加工材51に擦られ磨耗することなく、半永久的にAEセ
ンサ611による割れ発生検出が可能となる。

変形例１ 前記第１実施例では、被加工材の割れの判定を、割れ
検出信号が検出された時のAE信号の累積数と予め設定さ
れた累積数（基準値）との比較により行ったが、単にカ
ウント値を基準値と比較し、そのカウント値が基準値を
越えた場合に割れ発生と判定する方法がある。これは、
第１実施例の累積数による判定は基準値を越えた場合、
或いは成形終了時までの総合的な判定であるのに対し、
カウント値による判定は成形中に逐次判定する方法であ
る。このようにすることにより、割れ発生に伴い放出さ
れる高レベルのエネルギーのAE信号により割れを判定す
るばかりでなく、割れ発生以前の被加工材とポンチとの
異常衝突による判定もできるので、装置作動管理にも役
立つ。

また、前記累積数の変化パターンを判定手段において
予め記憶しておいたパターンと比較しながら、割れ発生
の有無を判定することができる。このようにすることに
より、フィルタでは除去しきれないノイズにより累積数
は漸増し前記基準値を越えることがあるが、このような
場合でも、割れ発生にともなって放出される高エネルギ
ーのAE信号を累積数の急増として前記漸増傾向と区別
し、割れ発生をさらに高精度で判定することができる。

さらに、第１実施例では、制御手段において警報ラン
プを採用したが、警報ブザー等の警報手段を採用するこ
とができる。また、該制御手段91をプレス装置11に接続
して、プレス装置11の作動を直接停止させることもでき
る。

第２実施例 本発明の第２実施例のプレス装置を、第６図および第
７図を用い、第１実施例との相違点を中心に説明する。

本実施例のプレス装置12は、第６図に示すように、ポ
ンチ22と、ダイス32と、しわ押さ板42と、割れ発生検出
手段62と、信号処理手段72と、判定手段82と、制御手段
92とから構成されている。

ポンチ22は、直径50mm、球R50の球頭形状の成形工具
で、内部が空洞になっており肉厚10mmである。また、割
れ発生手段62を構成する歪みゲージ621を取り付ける頂
点部分が平面状に形成されている。該ポンチ22は、被加
工材52をダイス32のダイキャビティ内に押し込み所望の
形状に成形する。

ダイス32は、ダイス穴寸法は直径60mm、肩部R5の加工
が施されており、しわ押え板42の上昇により被加工材52
を挟み、ポンチ22の上昇により被加工材53を成形する。

しわ押え板42は、該板42上に置かれた被加工材52を、
該板42の上昇により前記ダイス32へ押し付け、成形中に
被加工材に発生するしわを抑制するもので、また、プレ
ス成形品に発生する面ひずみも同時に抑制するビード成
形を施すこともできる。

割れ発生検出手段62は、約4.2mm×2.8mmの歪みゲージ
621からなり、前記中空ポンチ22の空洞部の頂点平面状
部分に瞬間接着材により固定されている。なお、この実
施例装置では、成形中の被加工材52に発生する割れの位
置は、前記ポンチ22を中心としたダイキャビティ内円周
上である。

信号処理手段72は、動歪み計721と、信号処理回路722
とからなる。動歪み計721は、歪みゲージ621に接続さ
れ、該歪みゲージ621より出力された割れ検出信号を低
周波ノイズ除去し、増幅して、該増幅信号を出力する。
信号処理回路722は、前記動歪み計721に接続され、該動
歪み計721より出力された増幅信号を微係数に変換し、
加工状態信号として出力する。

判定手段82は、前記信号処理手段72の信号処理回路72
2に接続され、該信号処理回路722より出力された前記加
工状態信号をプレス成形中を通じて監視し、被加工材52
に割れが発生したかどうかを判定する。なお、該判定
は、前記信号処理回路722より出力された加工状態信号
の電圧がプラスからマイナス、或いはマイナスからプラ
スへ不連続的に変化することを察知した場合割れ発生と
判定し、該判定部82に接続されている制御部92に信号を
出力する仕組みになっている。

制御手段92は、前記判定手段82に接続し、該判定手段
82より割れ発生の判定信号を受けたときにプレス装置12
の作動を停止させる手段で、警報ブザーから成る警報部
921を有しており、被加工材51に割れが発生した場合に
は、直ちに作業者に知らしめるようになっている。

なお、プレス装置12は、同期回路により歪みゲージ62
1と接続され、該プレス機械12によりポンチ22が動作し
たと同時に歪みゲージ622が検出を開始するように構成
されている。

以上の構成よりなる第２実施例のプレス装置の作動に
ついて、以下に説明する。

先ず、ダイス32に被加工材52を載置し、該被加工材52
をしわ押え板42とダイス32とにより挟持する。次いで、
プレス機械12が作動しポンチ22が成形動作に入ると、こ
れに同期して歪みゲージ621による検出が開始される。
被加工材52に割れが発生するとこれに起因してポンチ22
は成形荷重急減によって生じる急激な変形挙動を歪みゲ
ージ621が検出する。該検出信号は動ひずみ計721におい
て低周波ノイズが除去された後、増幅されて信号処理回
路722に送られる。第７図は、成形中に信号処理回路722
より出力された検出信号を記録した結果である。同図中
には、実際の成形荷重も併記してある。これにより該信
号処理回路722は前記検出信号を直ちに設定サンプリン
グ時間内の微係数に変換し、判定手段82に出力する。さ
らに該判定手段82は前記微係数がプラスからマイナス、
或いはマイナスからプラスへ不連続的に変化することを
察知することにより、被加工材52に割れが発生したかど
うかを判定し、この判定信号により、制御部92がプレス
装置12の作動を停止させる。

本第２実施例によれば、プレス成形である被加工材の
割れ発生を検出し、これによりプレス装置を停止するよ
うにしたので、不良品を除去するための目視検査工程を
省くことができる。また、被加工材に割れが生じてない
場合でも、ポンチの損傷などによる異常変形挙動も検出
できるので、プレス機械の作動状況の管理も行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的原理を示す一部欠截概略構成
図、第２図は従来技術のプレス成形品割れ防止装置のブ
ロック図、第３図はAEセンサの基本的な配設構造を示す
図、第４図および第５図は第１実施例を示し、第４図は
そのプレス装置のブロック図、第５図は判定手段におけ
るAE信号の累積数の変化を示す線図、第６図および第７
図は第２実施例を示し、第６図は本発明実施例における
構成を示すブロック図、第７図は信号処理手段における
検出信号の変化を示す線図である。 １、11、12……プレス装置 ２、21、22……ポンチ ３、31、32……ダイス ４、41、42……しわ押え板 ５、51、52……被加工材 ６、61、62……割れ発生検出手段 ７、71、72……信号処理手段 ８、81、82……判定手段 91、92……制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松居 正夫 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41 番地の１ 株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者 藤原 智 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 浜田 茂紀 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 東 和男 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 蛭川 浩治 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自 動車株式会社内 審査官 福島 和幸

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポンチとダイスとしわ押え板とからなり該
   ダイスと該しわ押え板との間に被加工材を配置してプレ
   ス加工を行うプレス装置において、 前記ポンチが中空部を有し、ダイキャビティに対応する
   部分の少なくとも一部が薄肉に形成されて、前記被加工
   材に発生する割れの情報をポンチに伝達し易くするとと
   もに、 該ポンチの前記薄肉部に配設され、被加工材からの加工
   割れ状態を検出する割れ発生検出手段と、 該割れ発生検出手段より出力された割れ検出信号を増幅
   などして割れ発生状態を判定し易い信号形態に変換・処
   理する信号処理手段と、 該信号処理手段より出力された信号に基づいて被加工材
   に割れが発生しているかどうかを判定する判定手段とを
   有してなり、 プレス加工時に発生する局部的な割れを成形加工時に実
   時間で検出するようにしてなることを特徴とする工具に
   割れ検出部を内蔵したプレス装置。