JP4096184B2 - プレス成形中の金型各部の変位量の測定方法および測定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス金型の変位量の測定技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プレス成形品の製造工程において発生する、スプリングバックによる形状精度不良は、金型補正工数や生産準備リードタイムへ与える影響が大きいことが指摘されている。また、量産性に優れるメカニカルプレスマシンを用いてプレス成形を行う場合には、ダイハイト（上型（ダイス）に寸法値以上の追い込み量を与えた時のダイスの高さ。）の設定を適切に行い、ポンチ荷重の最適化を図ることが、スプリングバックを回避する上で必要不可欠となっている。このため、金型をプレスマシンに組み込んだ状態で、ダイハイトの設定を適切に行うために、金型各部の位置を正確に測定することが可能な、クリアランス測定装置が発明されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１９７５３２号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、上記従来のクリアランス測定装置によれば、金型が無負荷の状態における金型の特定部分のクリアランスを正確に測定することが可能であるが、プレスマシンおよび金型は、実際のプレス成形時には大きな負荷を受けてたわみを生じ、そのクリアランスを変化させるものである。したがって、実際にプレス成形を行い、プレスマシンおよび金型が負荷を受けた状態で、金型のたわみや金型各部のクリアランスを測定することが、より正確なダイハイトを設定し、より寸法精度の高いプレス品を製造する上で望ましい。そこで、従来は、プレス成形品の一部を切除し、当該切除部分に板材の代りにはんだ等の変形容易な材質の試験片を置いて、この試験片の変形量から、プレス成形時の金型の変位量を求めていた。
しかしながら、上記のごとき試験片を用いる手法では、プレス成形中の経時的な金型各部の変位量を把握することが不可能である。また、プレス成形品の一部を切除する必要があることから、実際の素材流入状態等を再現することができず、金型の変位量を把握する上で、信頼性の高いデータを得ることができなかった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望のポンチ荷重（設計寸法上のダイハイトを上型に与えた場合のポンチ荷重であり、シミュレーションにより求めることができる。）を得るために必要な、現実のダイハイトを上型に与えた状態で、金型に生ずるたわみやクリアランスの変化等、金型各部の変位量を正確に求めることにある。
そして、求められた変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることにより、スプリングバック等成形不良の発生を防止し、プレス製品の形状精度の更なる向上を図ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法は、上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたプレスマシンに装着されたプレス金型の、プレス成形中の金型各部の変位量の測定方法であって、
所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトを、ロードセルによりポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行うことにより得られるポンチ荷重の実測値に基づき求める第１ステップと、
上型を下降させ、前記ロードセルにより、上型がポンチに当接することでポンチ荷重が発生し始めるダイハイトを把握し、当該ダイハイトにパネルの初期板厚分を加算した無負荷ダイハイトを、演算処理装置によって求め、クッションリングの底面と当該底面に対向する下型の対向面との間にシムを噛ませることで、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持し、なおかつ、前記無負荷ダイハイトへと上型を下降させた状態で、
クッションリングとポンチの鉛直面のクリアランス、クッションリングと上型の水平面のクリアランス、および、上型の鉛直端面と下型の鉛直面のクリアランスのいずれかを、前記金型の特定部分のクリアランスとして測定し、かかる測定結果を、基準値として前記演算処理装置により把握する第２ステップと、
前記第１ステップで求めた実際のダイハイトでプレス加工を行い、前記金型の特定部分のクリアランスをプレス加工中において測定する第３ステップと、
該第３ステップの測定結果に基づき、前記演算処理装置により、前記第２ステップで求めた金型の特定部分のクリアランスの基準値に対するクリアランスの変化を経時的に把握する第４ステップとを有することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、第１ステップで求めたポンチ荷重の実測値に基づき、第３ステップにおいてプレス加工行う際の実際のダイハイトを決定することで、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じている変位量を正確に求めることが可能となる。
【０００８】
しかも、第２ステップにおいて、無負荷の状態における金型の特定部分のクリアランスを、金型の特定部分のクリアランスを測定するための測定基準値とし、第３ステップで、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じているクリアランスの変化を測定することにより、正確な金型各部の変位量を求めることが可能となる。
【０００９】
また、第２ステップにおいて、無負荷の状態における金型の特定部分の位置関係を正確に再現し、金型各部の変位量を測定するための、金型の特定部分のクリアランスの基準値を求めることが可能となる。
【００１０】
また、金型の特定部分のクリアランスとして、クッションリングとポンチの鉛直面のクリアランスを検出し、かかるクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１１】
また、金型の特定部分のクリアランスとして、クッションリングと上型の水平面のクリアランスを検出し、かかるクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１２】
また、金型の特定部分のクリアランスとして、上型の鉛直端面と下型の鉛直面のクリアランスを検出し、かかるクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法は、請求項１記載のプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法において、前記金型の複数の特定部分のクリアランスから、金型のたわみを求めるステップを有するものである。
本発明によれば、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、金型のたわみを正確に求めることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の請求項３に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法は、請求項２記載のプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法において、前記金型の特定部分のクリアランスとして、上型に本体が固定されたレーザーセンサの前記本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスを複数箇所で測定するものである。
本発明によれば、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、金型の上型に本体が固定されたレーザーセンサの前記本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスの変化を複数箇所で検出し、かかる検出データに基づき金型のたわみを把握し、プレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１５】
また、上記課題を解決するための本発明の請求項４に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置は、上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたプレスマシンに装着されたプレス金型の、プレス成形中の金型各部の変位量の測定装置であって、
金型に内蔵された、金型の特定部分のクリアランスを測定する変位量検出手段と、ポンチ荷重を測定する荷重検出手段とを備え、
前記変位量検出手段として、クッションリングとポンチとの水平方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、クッションリングと上型の水平面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、上型の鉛直端面と下型の鉛直面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、あるいは、上型に本体が固定され該本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスを測定するレーザーセンサを備え、
前記荷重検出手段はロードセルであり、該ロードセルの本体部分は下型に固定され、かつ、下型から分離されたポンチとの間に配置されており、
また、下型には、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持するために、クッションリングの底面と、当該底面に対向する下型の平面との間に、シムを挿入するための開口が形成され、クッションリングの底面とそれに対向する下型の平面に、前記シムの当り面が形成されており、
さらに、上型を下降させ、前記ロードセルにより、上型がポンチに当接することでポンチ荷重が発生し始めるダイハイトに、パネルの初期板厚分を加算した無負荷ダイハイトを求める機能と、
クッションリングの底面と当該底面に対向する下型の対向面との間にシムを噛ませることで、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持し、なおかつ、前記無負荷ダイハイトへと上型を下降させた状態で、前記変位量検出手段により、クッションリングとポンチの鉛直面のクリアランス、クッションリングと上型の水平面のクリアランス、および、上型の鉛直端面と下型の鉛直面のクリアランスのいずれかを測定して得られる、かかる測定結果を、前記金型の特定部分のクリアランスの基準値として把握する機能と、
ロードセルによりポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行うことにより得られるポンチ荷重の実測値に基づき求められる、所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトでプレス加工を行い、前記金型の特定部分のクリアランスをプレス加工中において測定したときの測定結果に基づき、前記金型の特定部分のクリアランスの基準値に対する クリアランスの変化を経時的に把握する機能を含む、演算処理装置とを備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、前記荷重検出手段により、ポンチ荷重の実測値を得ることが可能である。そして、かかる実測値に基づきダイハイトを決定し、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、前記変位量検出手段を用いて、実際に金型の特定部分に生じているクリアランスの変化を正確に求めることが可能となる。
【００１６】
また、前記変位量検出手段を、クッションリングとポンチとの水平方向のクリアランスを測定する渦電流変位センサとしたことによって、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下での、クッションリングとポンチとの間の水平方向のクリアランスを正確に測定し、当該部分のクリアランスの変化に係るのデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１７】
また、前記変位量検出手段を、クッションリングと上型の水平面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流変位センサとしたことによって、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下での、クッションリングと上型との間の上下方向のクリアランスを正確に測定し、当該部分のクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１８】
また、前記変位量検出手段を、上型の鉛直端面と下型の鉛直面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流変位センサとしたことによって、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下での、上型の鉛直端面と下型の鉛直面との上下方向のクリアランスを正確に測定し、当該部分のクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１９】
また、前記変位量検出手段を、上型に本体が固定され該本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスを測定するレーザーセンサとしたことによって、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、金型の上型に固定された本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスの変化を複数箇所で検出し、かかる検出データに基づき金型のたわみを把握し、プレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００２０】
また、前記荷重検出手段を、本体部分が下型に固定され、かつ、下型から分離されたポンチと下型との間に配置されたロードセルとしたものである。
そして、前記ロードセルにより測定されるポンチ荷重の実測値に基づき、必要なポンチ荷重を与えるためのダイハイトを決定し、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じている変位量を正確に求めることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１には、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型１の断面図を示している。このプレス金型１を装着するプレスマシン50（図８参照）は、上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたメカニカルプレスマシンである。メカニカルプレスマシンは、プレス成形時に、寸法値以上の追い込み量を上型に与え、プレスマシン50自体を撓ませつつ金型１に圧力加えることにより、必要なポンチ荷重を発生させるものである。
【００２３】
本発明の実施の形態に係る測定装置は、プレス金型１に内蔵された、金型の特定部分のクリアランスを測定する変位量検出手段２、３、４、５と、ポンチ荷重を測定する荷重検出手段６とを備えている。
そして、変位量検出手段２、３、４は、何れも渦電流センサによって構成されている。このうち、変位量検出手段２は、下型７に対しスライドガイド８を介して上下方向に移動可能に支持されたクッションリング９と、下型７に対し固定されたポンチ10との間の、水平方向のクリアランスを測定するものである。そして、変位量検出手段２に係る渦電流センサは、ポンチ10の適当な鉛直面10ａを感知面としており、渦電流センサの本体は、プレス成形中も鉛直面10ａに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介してクッションリング９に強固に固定されている。
【００２４】
また、変位量検出手段３は、クッションリング９と上型11との間の、上下方向のクリアランスを測定するものである。そして、変位量検出手段３に係る渦電流センサは、上型11の適当な水平面11ａを感知面としており、渦電流センサの本体は、プレス成形中も水平面11ａに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介してクッションリング９に強固に固定されている。
さらに、変位量検出手段４は、上型11の適当な鉛直端面11ｂと、下型７の適当な鉛直面７ａとの変位量を測定するものである。図示の例では、鉛直面７ａは、下型７に固定された部材12（図１では、図示の都合上、金型７と分離したように図示されている。）に支持された、板状部品13の表面が、感知面としての鉛直面７ａとして選択されている。また、変位量検出手段４に係る渦電流センサの本体は、プレス成形中も鉛直面７ａに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介して上型の鉛直端面11ａに強固に固定されている。
これらの変位量検出手段２、３、４に用いられる渦電流センサは、測定範囲が５ｍｍ程度、分解能が２μｍ程度であり、上記各部位の変位量の精密測定に適している。また、渦電流センサはφ20ｍｍ×20ｍｍ程度の小型のセンサであるため、金型内部に装着する上でも適している。
なお、渦電流センサと同様の性能を有し、かつ、プレス成形中の測定結果を連続して得ることができるように、電圧などの出力を得られるセンサであれば、他の非接触式センサ等を用いることも可能である。
【００２５】
一方、変位量検出手段５は、レーザーセンサによって構成されており、上型11とポンチ10の上面10ｂとの変位量を測定するものである。レーザーセンサの本体は、上型11のラム51（図８参照）に対する取り付け面の近傍に固定され、上型11の一部をなすダイス14には、レーザービームＬを通過させるための開口15が形成されている。なお、パネルには、レーザービームＬを通過させるための開口を予め形成しておくものとする。変位量検出手段５に用いられるレーザーセンサは、測定範囲が500ｍｍ程度、分解能が50μｍ程度であり、上記部位の変位量の精密測定に適している。レーザーセンサについても、これと同様の性能を有し、かつ、プレス成形中の測定結果を連続して得ることができるように、電圧などの出力を得られるセンサであれば、他の非接触式センサ等を用いることも可能である。
また、荷重検出手段６は、ロードセルによって構成されており、ポンチ荷重を測定するものである。ロードセルの本体部分は下型７に固定され、下型７とは別体のポンチ10を下方から支えている。さらに、ポンチ10をスライドプレート類似のガイドによって支持することにより、荷重を受けた場合のポンチズレを防止している。
【００２６】
これらの変位量検出手段２、３、４、５および荷重検出手段６は、金型１の複数箇所に一定間隔を開けて設けられている。なお、図１には、図示の都合上、変位量検出手段４、５は一つづつ図示されているが、実際には、変位量検出手段２と同様に変位量検出手段４、５も一つの断面上に二つづつ設けられている。また、各センサは、互いの磁界が干渉を及ぼすことが無いように若干位置をずらすようにして設けられている。
そして、変位量検出手段２、３、４、５および荷重検出手段６の測定結果（測定電圧）は、図１に模式的に示すアンプ17を介し、かつ、アナログ−デジタルデータ変換機18を経由し、パソコン等の演算処理装置19によって処理され、必要に応じ、ディスプレイ、プリンタ等の表示手段20によって表示することができる。
【００２７】
さらに、後述する理由から、下型７の適当な位置には、クッションリング９の底面と、当該底面に対向する下型７の平面との間に、シムを挿入するための開口を形成している。加えて、当該シムの当り面（機械加工面）を、クッションリング９の底面とそれに対向する下型７の平面に形成している。金型１についての、その他の部分の構造については、従来の金型と同様であることから、詳しい説明を省略する。
【００２８】
ここで、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を用い、プレス成形作業中のプレス金型１の特定部分のクリアランスを測定する手順を、図３を参照しながら説明する。
（１）測定条件の決定を行う。
(i ）ステップ：プレス成形に必要なポンチ荷重の算出
成形シミュレーションを用い、若しくは幾何学上の計算を行うことにより、金型１が剛体であると仮定した場合の、設計上の下死点となるポンチ荷重（所望のポンチ荷重）を求める。
(ii)ステップ：実際のダイハイトの決定
上記(i)で算出したポンチ荷重となるように、荷重検出手段６によってポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行い、所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトを決定する。
【００２９】
（２）変位量検出手段２、３、４、５のゼロ点調整を行う。
(i)ステップ：無負荷ダイハイトを決定する。
素材を金型にセットしない状態で、かつ、クッションピン16（図１）のクッション荷重をクッションリング９に付与しない無負荷状態（このとき、クッションリング９は自重により降下している。）で、荷重検出手段６によってポンチ荷重を実測しながら上型11を下降させる。そして、上型１１がポンチ１０に当接し、実際にポンチ荷重が発生し始めるダイハイトを把握する。この、実際にポンチ荷重が発生し始めるダイハイトに初期板厚分を加算したものを、無負荷ダイハイトとする。
(ii)ステップ：続いて、クッションピン16に荷重を与えてクッションリング９を上昇させ、クッションリング９の下面と当該下面に対向する下型７の平面との間に隙間を持たせる。
(iii)ステップ：クッションリング９の底面と当該底面に対向する下型11の平面との間に形成したシムの当り面に、下型７に形成した開口から、シムを挿入する。このとき用いられるシムは、クッションリング９が自重によって降下し、下型11との間に挟まれた状態で、クッションリング９の上面が、プレス加工時の下死点に相当する位置に保持されるだけの厚みを有するものである。
【００３０】
(vi)ステップ：クッションピン16の荷重を抜き、クッションリング９を下降させて、クッションリング９の底面と、当該底面に対向する下型の平面との間にシムを噛ませる。この状態で、クッションリング９は、クッションピン16の荷重を与えることなくプレス加工時の下死点に相当する位置に保持される。
(v)ステップ：上記（２）(i)ステップで決定した無負荷ダイハイトへと、上型11を下降させることにより、無負荷状態でクッションリングおよび上型を下死点に置き、かつ、ポンチおよびクッションリングと、上型との間に板厚分の空きを与えた状態となる。
(vi)ステップ：上記（２）(v)ステップの状態で、変位量検出手段２、３、４、５のゼロ点調整を行う。
【００３１】
（３）金型各部の変位量の測定を行う。
(i)ステップ：上記（２）(iii)〜(vi)ステップで用いたシムを金型から取り除く。
(ii)ステップ：上記（１）(ii)ステップで決定した実際のダイハイトにより、プレス成形を行う。そして、プレス成形中、変位量検出手段２、３、４、５による金型各部の変位量の測定を行う。
（４）測定結果を出力する。
パネル成形を行い、変位量検出手段２の測定結果から、プレス成形中におけるクッションリング９とポンチの鉛直面10ａとのクリアランスの変化を、経時的に測定することができる。
また、変位量検出手段３の測定結果から、プレス成形中におけるクッションリング９と上型11とのクリアランスの変化を、経時的に測定することができる。
さらに、変位量検出手段４の測定結果から、プレス成形中における上型11の開き量の変化を、経時的に測定することができる。
加えて、変位量検出手段５により、上型11とポンチ上面10ｂとの変位量を複数箇所で検出金型各部の変位量の測定を行い、金型１の全体のたわみを経時的に測定することができる。
そして、上記測定結果を演算処理装置19によって処理し、必要に応じ、表示手段20にグラフ化して表示し、または、プリンタによってプリントアウトすることができる。
【００３２】
図４〜図７には、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置による測定結果の一例を示している。当該測定例では、図２に符号Ａ―Ａ、Ｂ―Ｂ、Ｃ―Ｃ、Ｄ―Ｄで示す線（一定ピッチとする）が通る鉛直断面上に、変位量検出手段２、３、４、５を配置している。
図４は、変位量検出手段２で検出した、クッションリング９の開き量を経時的に示している。なお各測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、変位量検出手段２が二つづつ設けられているので、図４における各測定位置の検出結果は、二つの検出手段の測定結果の平均値を表している。図中、符号Ｂｈで示す線はブランクホールド時点を示し、符号Ｂｄｃで示す線は上型11およびクッションリング９の下死点を示している（図５も同じ）。
また、図５は、変位量検出手段３で検出した、しわ抑え面のクリアランスを経時的に示している。図５では、各測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの二つの変位量検出手段３の測定結果を、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２として別々に示している。
【００３３】
さらに、図６は、変位量検出手段５で検出した、下死点での上型11のたわみ（ポンチ上面10ｂを基準とした値）を示している。
また、図７は、変位量検出手段５で検出した、下死点での上型11のたわみと、荷重検出手段６で測定したパンチ荷重との関係を示している。
なお、以上の測定結果は、図８に示すように、下型７および上型11がプレスマシン50に装着された状態で、上型11を駆動するラム51に対する推進装置の加圧力Ｆが、下型７および上型11よりも外側に作用する条件下で測定したものである。
【００３４】
上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。まず、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置によって金型各部の変位量を測定する際には、所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトを、荷重検出手段６を用いたポンチ荷重の実測値に基づき求め（ステップ（１））、当該実際のダイハイトに基づきプレス加工を行い（ステップ（３））、金型の特定部分のクリアランスを、変位量検出手段２、３、４、５を用いプレス加工中において随時検出し、前記変位量を経時的に把握する（ステップ（４））各ステップを有するものである。このように、ポンチ荷重の実測値に基づきダイハイトを決定することで、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じている変位量を正確に求めることが可能となる。
【００３５】
しかも、実際のダイハイトに基づきプレス加工を行うステップ（ステップ（３））に先立ち、無負荷状態でクッションリングおよび上型を下死点に置き、かつ、ポンチおよびクッションリングと、上型との間に板厚分の空きを与えたときの、前記金型の特定部分のクリアランスを基準値として把握するステップ（ステップ（２））を有する。よって、無負荷の状態における金型各部のクリアランスを、金型各部の変位量を測定するための測定基準とし、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じている変位量を測定することにより、正確な変位量を求めることが可能となる。
【００３６】
また、プレス金型１の特定部分のクリアランスを基準値として把握するステップ（ステップ（２））において、ポンチ荷重の実測値に基づき実際にポンチ荷重が発生し始めるダイハイトを把握し、当該ダイハイトに初期板厚分を加算した無負荷ダイハイトを求め（ステップ（２）(i)）、クッションリングの底面と当該底面に対向する下型の対向面との間にシムを噛ませて、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることなくプレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持し（ステップ（２）(ii)〜(iv)）、なおかつ、前記無負荷ダイハイトへと上型を下降させた状態で（ステップ（２）(v)）、前記金型の特定部分のクリアランスを測定する（ステップ（２）(vi)）ものである。よって、無負荷の状態における金型各部の位置関係を正確に再現し、金型各部の変位量を測定するための測定基準を求めることが可能となる。
【００３７】
そして、プレス成形中におけるプレス金型１の特定部分のクリアランスの変化から、金型に生ずるたわみやクリアランスの変化等、プレス成形中の金型各部の変位量を求めるものである。本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置は、金型の特定部分のクリアランスを測定する変位量検出手段として、渦電流センサを用いた変位量検出手段２、３、４、と、レーザーセンサを用いた変位量検出手段５と、ロードセルを用いた荷重検出手段６とを、金型に内蔵させている。そして、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、変位量検出手段２により、クッションリング９とポンチ10の鉛直面10ａとの変位量を検出し（図４参照）、かかる変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
また、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、変位量検出手段３により、クッションリング９と上型11との変位量を検出し（図５参照）、かかる変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。さらに、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、変位量検出手段４により、上型11の鉛直端面と下型の鉛直面７ａとの変位量を検出し、かかる変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００３８】
また、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、変位量検出手段５により、上型11とポンチ上面10ａとの変位量を複数箇所で検出し、かかる検出データに基づき金型のたわみを把握し（図６参照）、プレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
上記各検出データは、夫々がプレス金型のセッティングの最適化を図る上で有用であるのみならず、各データを組み合わせて金型の変位の状態を把握することにより、より高精度にプレス金型のセッティングを行うことが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、所望のポンチ荷重を得るために必要な、現実のダイハイトを上型に与えた状態で、金型に生ずるたわみやクリアランスの変化等、金型各部の変位量を正確に求めることが可能となる。
そして、かかる変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることにより、スプリングバック等成形不良の発生を防止し、プレス製品の形状精度の更なる向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の断面図である。
【図２】 図１に示す、プレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、分解斜視図である。
【図３】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を用い、プレス成形作業中のプレス金型の特定部分のクリアランスを測定する手順を示す、フローチャートである。
【図４】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、プレス成形中におけるクッションリングの開き量を経時的に示したグラフである。
【図５】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、プレス成形中におけるしわ抑え面のクリアランスを経時的に示したグラフである。
【図６】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、下死点での上型のたわみを示した図である。
【図７】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、下死点での上型のたわみと、荷重検出手段で測定したパンチ荷重との関係を示した図である。
【図８】 図１に示すプレス金型を装着するプレスマシンを示す模式図である。
【符号の説明】
１ プレス金型
２、３、４ 渦電流変位センサ
５ レーザーセンサ
６ ロードセル
７ 下型
９ クッションリング
10 ポンチ
11 上型
14 ダイス
15 開口
16 クッションピン
Ｌ レーザービーム
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス金型の変位量の測定技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プレス成形品の製造工程において発生する、スプリングバックによる形状精度不良は、金型補正工数や生産準備リードタイムへ与える影響が大きいことが指摘されている。また、量産性に優れるメカニカルプレスマシンを用いてプレス成形を行う場合には、ダイハイト（上型（ダイス）に寸法値以上の追い込み量を与えた時のダイスの高さ。）の設定を適切に行い、ポンチ荷重の最適化を図ることが、スプリングバックを回避する上で必要不可欠となっている。このため、金型をプレスマシンに組み込んだ状態で、ダイハイトの設定を適切に行うために、金型各部の位置を正確に測定することが可能な、クリアランス測定装置が発明されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−１９７５３２号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
さて、上記従来のクリアランス測定装置によれば、金型が無負荷の状態における金型の特定部分のクリアランスを正確に測定することが可能であるが、プレスマシンおよび金型は、実際のプレス成形時には大きな負荷を受けてたわみを生じ、そのクリアランスを変化させるものである。したがって、実際にプレス成形を行い、プレスマシンおよび金型が負荷を受けた状態で、金型のたわみや金型各部のクリアランスを測定することが、より正確なダイハイトを設定し、より寸法精度の高いプレス品を製造する上で望ましい。そこで、従来は、プレス成形品の一部を切除し、当該切除部分に板材の代りにはんだ等の変形容易な材質の試験片を置いて、この試験片の変形量から、プレス成形時の金型の変位量を求めていた。
しかしながら、上記のごとき試験片を用いる手法では、プレス成形中の経時的な金型各部の変位量を把握することが不可能である。また、プレス成形品の一部を切除する必要があることから、実際の素材流入状態等を再現することができず、金型の変位量を把握する上で、信頼性の高いデータを得ることができなかった。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所望のポンチ荷重（設計寸法上のダイハイトを上型に与えた場合のポンチ荷重であり、シミュレーションにより求めることができる。）を得るために必要な、現実のダイハイトを上型に与えた状態で、金型に生ずるたわみやクリアランスの変化等、金型各部の変位量を正確に求めることにある。
そして、求められた変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることにより、スプリングバック等成形不良の発生を防止し、プレス製品の形状精度の更なる向上を図ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための、本発明の請求項１に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法は、上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたプレスマシンに装着されたプレス金型の、プレス成形中の金型各部の変位量の測定方法であって、
所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトを、ロードセルによりポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行うことにより得られるポンチ荷重の実測値に基づき求める第１ステップと、
上型を下降させ、前記ロードセルにより、上型がポンチに当接することでポンチ荷重が発生し始めるダイハイトを把握し、当該ダイハイトにパネルの初期板厚分を加算した無負荷ダイハイトを、演算処理装置によって求め、クッションリングの底面と当該底面に対向する下型の対向面との間にシムを噛ませることで、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持し、なおかつ、前記無負荷ダイハイトへと上型を下降させた状態で、
クッションリングとポンチの鉛直面のクリアランス、クッションリングと上型の水平面のクリアランス、および、上型の鉛直端面と下型の鉛直面のクリアランスのいずれかを、前記金型の特定部分のクリアランスとして測定し、かかる測定結果を、基準値として前記演算処理装置により把握する第２ステップと、
前記第１ステップで求めた実際のダイハイトでプレス加工を行い、前記金型の特定部分のクリアランスをプレス加工中において測定する第３ステップと、
該第３ステップの測定結果に基づき、前記演算処理装置により、前記第２ステップで求めた金型の特定部分のクリアランスの基準値に対するクリアランスの変化を経時的に把握する第４ステップとを有することを特徴とするものである。
【０００７】
本発明によれば、第１ステップで求めたポンチ荷重の実測値に基づき、第３ステップにおいてプレス加工行う際の実際のダイハイトを決定することで、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じている変位量を正確に求めることが可能となる。
【０００８】
しかも、第２ステップにおいて、無負荷の状態における金型の特定部分のクリアランスを、金型の特定部分のクリアランスを測定するための測定基準値とし、第３ステップで、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じているクリアランスの変化を測定することにより、正確な金型各部の変位量を求めることが可能となる。
【０００９】
また、第２ステップにおいて、無負荷の状態における金型の特定部分の位置関係を正確に再現し、金型各部の変位量を測定するための、金型の特定部分のクリアランスの基準値を求めることが可能となる。
【００１０】
また、金型の特定部分のクリアランスとして、クッションリングとポンチの鉛直面のクリアランスを検出し、かかるクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１１】
また、金型の特定部分のクリアランスとして、クッションリングと上型の水平面のクリアランスを検出し、かかるクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１２】
また、金型の特定部分のクリアランスとして、上型の鉛直端面と下型の鉛直面のクリアランスを検出し、かかるクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１３】
また、本発明の請求項２に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法は、請求項１記載のプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法において、前記金型の複数の特定部分のクリアランスから、金型のたわみを求めるステップを有するものである。
本発明によれば、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、金型のたわみを正確に求めることが可能となる。
【００１４】
また、本発明の請求項３に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法は、請求項２記載のプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法において、前記金型の特定部分のクリアランスとして、上型に本体が固定されたレーザーセンサの前記本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスを複数箇所で測定するものである。
本発明によれば、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、金型の上型に本体が固定されたレーザーセンサの前記本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスの変化を複数箇所で検出し、かかる検出データに基づき金型のたわみを把握し、プレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１５】
また、上記課題を解決するための本発明の請求項４に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置は、上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたプレスマシンに装着されたプレス金型の、プレス成形中の金型各部の変位量の測定装置であって、
金型に内蔵された、金型の特定部分のクリアランスを測定する変位量検出手段と、ポンチ荷重を測定する荷重検出手段とを備え、
前記変位量検出手段として、クッションリングとポンチとの水平方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、クッションリングと上型の水平面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、上型の鉛直端面と下型の鉛直面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、あるいは、上型に本体が固定され該本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスを測定するレーザーセンサを備え、
前記荷重検出手段はロードセルであり、該ロードセルの本体部分は下型に固定され、かつ、下型から分離されたポンチとの間に配置されており、
また、下型には、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持するために、クッションリングの底面と、当該底面に対向する下型の平面との間に、シムを挿入するための開口が形成され、クッションリングの底面とそれに対向する下型の平面に、前記シムの当り面が形成されており、
さらに、上型を下降させ、前記ロードセルにより、上型がポンチに当接することでポンチ荷重が発生し始めるダイハイトに、パネルの初期板厚分を加算した無負荷ダイハイトを求める機能と、
クッションリングの底面と当該底面に対向する下型の対向面との間にシムを噛ませることで、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持し、なおかつ、前記無負荷ダイハイトへと上型を下降させた状態で、前記変位量検出手段により、クッションリングとポンチの鉛直面のクリアランス、クッションリングと上型の水平面のクリアランス、および、上型の鉛直端面と下型の鉛直面のクリアランスのいずれかを測定して得られる、かかる測定結果を、前記金型の特定部分のクリアランスの基準値として把握する機能と、
ロードセルによりポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行うことにより得られるポンチ荷重の実測値に基づき求められる、所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトでプレス加工を行い、前記金型の特定部分のクリアランスをプレス加工中において測定したときの測定結果に基づき、前記金型の特定部分のクリアランスの基準値に対する クリアランスの変化を経時的に把握する機能を含む、演算処理装置とを備えることを特徴とするものである。
本発明によれば、前記荷重検出手段により、ポンチ荷重の実測値を得ることが可能である。そして、かかる実測値に基づきダイハイトを決定し、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、前記変位量検出手段を用いて、実際に金型の特定部分に生じているクリアランスの変化を正確に求めることが可能となる。
【００１６】
また、前記変位量検出手段を、クッションリングとポンチとの水平方向のクリアランスを測定する渦電流変位センサとしたことによって、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下での、クッションリングとポンチとの間の水平方向のクリアランスを正確に測定し、当該部分のクリアランスの変化に係るのデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１７】
また、前記変位量検出手段を、クッションリングと上型の水平面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流変位センサとしたことによって、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下での、クッションリングと上型との間の上下方向のクリアランスを正確に測定し、当該部分のクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１８】
また、前記変位量検出手段を、上型の鉛直端面と下型の鉛直面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流変位センサとしたことによって、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下での、上型の鉛直端面と下型の鉛直面との上下方向のクリアランスを正確に測定し、当該部分のクリアランスの変化に係るデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００１９】
また、前記変位量検出手段を、上型に本体が固定され該本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスを測定するレーザーセンサとしたことによって、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、金型の上型に固定された本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスの変化を複数箇所で検出し、かかる検出データに基づき金型のたわみを把握し、プレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００２０】
また、前記荷重検出手段を、本体部分が下型に固定され、かつ、下型から分離されたポンチと下型との間に配置されたロードセルとしたものである。
そして、前記ロードセルにより測定されるポンチ荷重の実測値に基づき、必要なポンチ荷重を与えるためのダイハイトを決定し、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じている変位量を正確に求めることが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１には、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型１の断面図を示している。このプレス金型１を装着するプレスマシン50（図８参照）は、上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたメカニカルプレスマシンである。メカニカルプレスマシンは、プレス成形時に、寸法値以上の追い込み量を上型に与え、プレスマシン50自体を撓ませつつ金型１に圧力加えることにより、必要なポンチ荷重を発生させるものである。
【００２３】
本発明の実施の形態に係る測定装置は、プレス金型１に内蔵された、金型の特定部分のクリアランスを測定する変位量検出手段２、３、４、５と、ポンチ荷重を測定する荷重検出手段６とを備えている。
そして、変位量検出手段２、３、４は、何れも渦電流センサによって構成されている。このうち、変位量検出手段２は、下型７に対しスライドガイド８を介して上下方向に移動可能に支持されたクッションリング９と、下型７に対し固定されたポンチ10との間の、水平方向のクリアランスを測定するものである。そして、変位量検出手段２に係る渦電流センサは、ポンチ10の適当な鉛直面10ａを感知面としており、渦電流センサの本体は、プレス成形中も鉛直面10ａに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介してクッションリング９に強固に固定されている。
【００２４】
また、変位量検出手段３は、クッションリング９と上型11との間の、上下方向のクリアランスを測定するものである。そして、変位量検出手段３に係る渦電流センサは、上型11の適当な水平面11ａを感知面としており、渦電流センサの本体は、プレス成形中も水平面11ａに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介してクッションリング９に強固に固定されている。
さらに、変位量検出手段４は、上型11の適当な鉛直端面11ｂと、下型７の適当な鉛直面７ａとの変位量を測定するものである。図示の例では、鉛直面７ａは、下型７に固定された部材12（図１では、図示の都合上、金型７と分離したように図示されている。）に支持された、板状部品13の表面が、感知面としての鉛直面７ａとして選択されている。また、変位量検出手段４に係る渦電流センサの本体は、プレス成形中も鉛直面７ａに対向する姿勢を維持するように、ブラケットを介して上型の鉛直端面11ａに強固に固定されている。
これらの変位量検出手段２、３、４に用いられる渦電流センサは、測定範囲が５ｍｍ程度、分解能が２μｍ程度であり、上記各部位の変位量の精密測定に適している。また、渦電流センサはφ20ｍｍ×20ｍｍ程度の小型のセンサであるため、金型内部に装着する上でも適している。
なお、渦電流センサと同様の性能を有し、かつ、プレス成形中の測定結果を連続して得ることができるように、電圧などの出力を得られるセンサであれば、他の非接触式センサ等を用いることも可能である。
【００２５】
一方、変位量検出手段５は、レーザーセンサによって構成されており、上型11とポンチ10の上面10ｂとの変位量を測定するものである。レーザーセンサの本体は、上型11のラム51（図８参照）に対する取り付け面の近傍に固定され、上型11の一部をなすダイス14には、レーザービームＬを通過させるための開口15が形成されている。なお、パネルには、レーザービームＬを通過させるための開口を予め形成しておくものとする。変位量検出手段５に用いられるレーザーセンサは、測定範囲が500ｍｍ程度、分解能が50μｍ程度であり、上記部位の変位量の精密測定に適している。レーザーセンサについても、これと同様の性能を有し、かつ、プレス成形中の測定結果を連続して得ることができるように、電圧などの出力を得られるセンサであれば、他の非接触式センサ等を用いることも可能である。
また、荷重検出手段６は、ロードセルによって構成されており、ポンチ荷重を測定するものである。ロードセルの本体部分は下型７に固定され、下型７とは別体のポンチ10を下方から支えている。さらに、ポンチ10をスライドプレート類似のガイドによって支持することにより、荷重を受けた場合のポンチズレを防止している。
【００２６】
これらの変位量検出手段２、３、４、５および荷重検出手段６は、金型１の複数箇所に一定間隔を開けて設けられている。なお、図１には、図示の都合上、変位量検出手段４、５は一つづつ図示されているが、実際には、変位量検出手段２と同様に変位量検出手段４、５も一つの断面上に二つづつ設けられている。また、各センサは、互いの磁界が干渉を及ぼすことが無いように若干位置をずらすようにして設けられている。
そして、変位量検出手段２、３、４、５および荷重検出手段６の測定結果（測定電圧）は、図１に模式的に示すアンプ17を介し、かつ、アナログ−デジタルデータ変換機18を経由し、パソコン等の演算処理装置19によって処理され、必要に応じ、ディスプレイ、プリンタ等の表示手段20によって表示することができる。
【００２７】
さらに、後述する理由から、下型７の適当な位置には、クッションリング９の底面と、当該底面に対向する下型７の平面との間に、シムを挿入するための開口を形成している。加えて、当該シムの当り面（機械加工面）を、クッションリング９の底面とそれに対向する下型７の平面に形成している。金型１についての、その他の部分の構造については、従来の金型と同様であることから、詳しい説明を省略する。
【００２８】
ここで、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を用い、プレス成形作業中のプレス金型１の特定部分のクリアランスを測定する手順を、図３を参照しながら説明する。
（１）測定条件の決定を行う。
(i ）ステップ：プレス成形に必要なポンチ荷重の算出
成形シミュレーションを用い、若しくは幾何学上の計算を行うことにより、金型１が剛体であると仮定した場合の、設計上の下死点となるポンチ荷重（所望のポンチ荷重）を求める。
(ii)ステップ：実際のダイハイトの決定
上記(i)で算出したポンチ荷重となるように、荷重検出手段６によってポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行い、所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトを決定する。
【００２９】
（２）変位量検出手段２、３、４、５のゼロ点調整を行う。
(i)ステップ：無負荷ダイハイトを決定する。
素材を金型にセットしない状態で、かつ、クッションピン16（図１）のクッション荷重をクッションリング９に付与しない無負荷状態（このとき、クッションリング９は自重により降下している。）で、荷重検出手段６によってポンチ荷重を実測しながら上型11を下降させる。そして、上型１１がポンチ１０に当接し、実際にポンチ荷重が発生し始めるダイハイトを把握する。この、実際にポンチ荷重が発生し始めるダイハイトに初期板厚分を加算したものを、無負荷ダイハイトとする。
(ii)ステップ：続いて、クッションピン16に荷重を与えてクッションリング９を上昇させ、クッションリング９の下面と当該下面に対向する下型７の平面との間に隙間を持たせる。
(iii)ステップ：クッションリング９の底面と当該底面に対向する下型11の平面との間に形成したシムの当り面に、下型７に形成した開口から、シムを挿入する。このとき用いられるシムは、クッションリング９が自重によって降下し、下型11との間に挟まれた状態で、クッションリング９の上面が、プレス加工時の下死点に相当する位置に保持されるだけの厚みを有するものである。
【００３０】
(vi)ステップ：クッションピン16の荷重を抜き、クッションリング９を下降させて、クッションリング９の底面と、当該底面に対向する下型の平面との間にシムを噛ませる。この状態で、クッションリング９は、クッションピン16の荷重を与えることなくプレス加工時の下死点に相当する位置に保持される。
(v)ステップ：上記（２）(i)ステップで決定した無負荷ダイハイトへと、上型11を下降させることにより、無負荷状態でクッションリングおよび上型を下死点に置き、かつ、ポンチおよびクッションリングと、上型との間に板厚分の空きを与えた状態となる。
(vi)ステップ：上記（２）(v)ステップの状態で、変位量検出手段２、３、４、５のゼロ点調整を行う。
【００３１】
（３）金型各部の変位量の測定を行う。
(i)ステップ：上記（２）(iii)〜(vi)ステップで用いたシムを金型から取り除く。
(ii)ステップ：上記（１）(ii)ステップで決定した実際のダイハイトにより、プレス成形を行う。そして、プレス成形中、変位量検出手段２、３、４、５による金型各部の変位量の測定を行う。
（４）測定結果を出力する。
パネル成形を行い、変位量検出手段２の測定結果から、プレス成形中におけるクッションリング９とポンチの鉛直面10ａとのクリアランスの変化を、経時的に測定することができる。
また、変位量検出手段３の測定結果から、プレス成形中におけるクッションリング９と上型11とのクリアランスの変化を、経時的に測定することができる。
さらに、変位量検出手段４の測定結果から、プレス成形中における上型11の開き量の変化を、経時的に測定することができる。
加えて、変位量検出手段５により、上型11とポンチ上面10ｂとの変位量を複数箇所で検出金型各部の変位量の測定を行い、金型１の全体のたわみを経時的に測定することができる。
そして、上記測定結果を演算処理装置19によって処理し、必要に応じ、表示手段20にグラフ化して表示し、または、プリンタによってプリントアウトすることができる。
【００３２】
図４〜図７には、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置による測定結果の一例を示している。当該測定例では、図２に符号Ａ―Ａ、Ｂ―Ｂ、Ｃ―Ｃ、Ｄ―Ｄで示す線（一定ピッチとする）が通る鉛直断面上に、変位量検出手段２、３、４、５を配置している。
図４は、変位量検出手段２で検出した、クッションリング９の開き量を経時的に示している。なお各測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄには、変位量検出手段２が二つづつ設けられているので、図４における各測定位置の検出結果は、二つの検出手段の測定結果の平均値を表している。図中、符号Ｂｈで示す線はブランクホールド時点を示し、符号Ｂｄｃで示す線は上型11およびクッションリング９の下死点を示している（図５も同じ）。
また、図５は、変位量検出手段３で検出した、しわ抑え面のクリアランスを経時的に示している。図５では、各測定位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの二つの変位量検出手段３の測定結果を、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２、Ｄ１、Ｄ２として別々に示している。
【００３３】
さらに、図６は、変位量検出手段５で検出した、下死点での上型11のたわみ（ポンチ上面10ｂを基準とした値）を示している。
また、図７は、変位量検出手段５で検出した、下死点での上型11のたわみと、荷重検出手段６で測定したパンチ荷重との関係を示している。
なお、以上の測定結果は、図８に示すように、下型７および上型11がプレスマシン50に装着された状態で、上型11を駆動するラム51に対する推進装置の加圧力Ｆが、下型７および上型11よりも外側に作用する条件下で測定したものである。
【００３４】
上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、以下のような作用効果を得ることができる。まず、本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置によって金型各部の変位量を測定する際には、所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトを、荷重検出手段６を用いたポンチ荷重の実測値に基づき求め（ステップ（１））、当該実際のダイハイトに基づきプレス加工を行い（ステップ（３））、金型の特定部分のクリアランスを、変位量検出手段２、３、４、５を用いプレス加工中において随時検出し、前記変位量を経時的に把握する（ステップ（４））各ステップを有するものである。このように、ポンチ荷重の実測値に基づきダイハイトを決定することで、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じている変位量を正確に求めることが可能となる。
【００３５】
しかも、実際のダイハイトに基づきプレス加工を行うステップ（ステップ（３））に先立ち、無負荷状態でクッションリングおよび上型を下死点に置き、かつ、ポンチおよびクッションリングと、上型との間に板厚分の空きを与えたときの、前記金型の特定部分のクリアランスを基準値として把握するステップ（ステップ（２））を有する。よって、無負荷の状態における金型各部のクリアランスを、金型各部の変位量を測定するための測定基準とし、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、実際に金型各部に生じている変位量を測定することにより、正確な変位量を求めることが可能となる。
【００３６】
また、プレス金型１の特定部分のクリアランスを基準値として把握するステップ（ステップ（２））において、ポンチ荷重の実測値に基づき実際にポンチ荷重が発生し始めるダイハイトを把握し、当該ダイハイトに初期板厚分を加算した無負荷ダイハイトを求め（ステップ（２）(i)）、クッションリングの底面と当該底面に対向する下型の対向面との間にシムを噛ませて、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることなくプレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持し（ステップ（２）(ii)〜(iv)）、なおかつ、前記無負荷ダイハイトへと上型を下降させた状態で（ステップ（２）(v)）、前記金型の特定部分のクリアランスを測定する（ステップ（２）(vi)）ものである。よって、無負荷の状態における金型各部の位置関係を正確に再現し、金型各部の変位量を測定するための測定基準を求めることが可能となる。
【００３７】
そして、プレス成形中におけるプレス金型１の特定部分のクリアランスの変化から、金型に生ずるたわみやクリアランスの変化等、プレス成形中の金型各部の変位量を求めるものである。本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置は、金型の特定部分のクリアランスを測定する変位量検出手段として、渦電流センサを用いた変位量検出手段２、３、４、と、レーザーセンサを用いた変位量検出手段５と、ロードセルを用いた荷重検出手段６とを、金型に内蔵させている。そして、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、変位量検出手段２により、クッションリング９とポンチ10の鉛直面10ａとの変位量を検出し（図４参照）、かかる変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
また、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、変位量検出手段３により、クッションリング９と上型11との変位量を検出し（図５参照）、かかる変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。さらに、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、変位量検出手段４により、上型11の鉛直端面と下型の鉛直面７ａとの変位量を検出し、かかる変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
【００３８】
また、必要なポンチ荷重を与えたプレス条件下で、変位量検出手段５により、上型11とポンチ上面10ａとの変位量を複数箇所で検出し、かかる検出データに基づき金型のたわみを把握し（図６参照）、プレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることができる。
上記各検出データは、夫々がプレス金型のセッティングの最適化を図る上で有用であるのみならず、各データを組み合わせて金型の変位の状態を把握することにより、より高精度にプレス金型のセッティングを行うことが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明はこのように構成したので、所望のポンチ荷重を得るために必要な、現実のダイハイトを上型に与えた状態で、金型に生ずるたわみやクリアランスの変化等、金型各部の変位量を正確に求めることが可能となる。
そして、かかる変位量のデータをプレスマシンおよびプレス金型のセッティングに反映させることにより、スプリングバック等成形不良の発生を防止し、プレス製品の形状精度の更なる向上を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係るプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の断面図である。
【図２】 図１に示す、プレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、分解斜視図である。
【図３】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を用い、プレス成形作業中のプレス金型の特定部分のクリアランスを測定する手順を示す、フローチャートである。
【図４】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、プレス成形中におけるクッションリングの開き量を経時的に示したグラフである。
【図５】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、プレス成形中におけるしわ抑え面のクリアランスを経時的に示したグラフである。
【図６】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、下死点での上型のたわみを示した図である。
【図７】 図１に示すプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置を組み込んだプレス金型の、下死点での上型のたわみと、荷重検出手段で測定したパンチ荷重との関係を示した図である。
【図８】 図１に示すプレス金型を装着するプレスマシンを示す模式図である。
【符号の説明】
１ プレス金型
２、３、４ 渦電流変位センサ
５ レーザーセンサ
６ ロードセル
７ 下型
９ クッションリング
10 ポンチ
11 上型
14 ダイス
15 開口
16 クッションピン
Ｌ レーザービーム
Claims (4)
- 上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたプレスマシンに装着されたプレス金型の、プレス成形中の金型各部の変位量の測定方法であって、
所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトを、ロードセルによりポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行うことにより得られるポンチ荷重の実測値に基づき求める第１ステップと、
上型を下降させ、前記ロードセルにより、上型がポンチに当接することでポンチ荷重が発生し始めるダイハイトを把握し、当該ダイハイトにパネルの初期板厚分を加算した無負荷ダイハイトを、演算処理装置によって求め、クッションリングの底面と当該底面に対向する下型の対向面との間にシムを噛ませることで、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持し、なおかつ、前記無負荷ダイハイトへと上型を下降させた状態で、
クッションリングとポンチの鉛直面のクリアランス、クッションリングと上型の水平面のクリアランス、および、上型の鉛直端面と下型の鉛直面のクリアランスのいずれかを、前記金型の特定部分のクリアランスとして測定し、かかる測定結果を、基準値として前記演算処理装置により把握する第２ステップと、
前記第１ステップで求めた実際のダイハイトでプレス加工を行い、前記金型の特定部分のクリアランスをプレス加工中において測定する第３ステップと、
該第３ステップの測定結果に基づき、前記演算処理装置により、前記第２ステップで求めた金型の特定部分のクリアランスの基準値に対するクリアランスの変化を経時的に把握する第４ステップとを有することを特徴とするプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法。 - 前記金型の複数の特定部分のクリアランスから、金型のたわみを求めるステップを有することを特徴とする請求項１記載のプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法。
- 前記金型の特定部分のクリアランスとして、上型に本体が固定されたレーザーセンサの前記本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスを複数箇所で測定することを特徴とする請求項１または２記載のプレス成形中の金型各部の変位量の測定方法。
- 上型ラムの推進装置にリンク機構を用いたプレスマシンに装着されたプレス金型の、プレス成形中の金型各部の変位量の測定装置であって、
金型に内蔵された、金型の特定部分のクリアランスを測定する変位量検出手段と、ポンチ荷重を測定する荷重検出手段とを備え、
前記変位量検出手段として、クッションリングとポンチとの水平方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、クッションリングと上型の水平面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、上型の鉛直端面と下型の鉛直面との上下方向のクリアランスを測定する渦電流センサ、あるいは、上型に本体が固定され該本体とポンチ上面との上下方向のクリアランスを測定するレーザーセンサを備え、
前記荷重検出手段はロードセルであり、該ロードセルの本体部分は下型に固定され、かつ、下型から分離されたポンチとの間に配置されており、
また、下型には、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持するために、クッションリングの底面と、当該底面に対向する下型の平面との間に、シムを挿入するための開口が形成され、クッションリングの底面とそれに対向する下型の平面に、前記シムの当り面が形成されており、
さらに、上型を下降させ、前記ロードセルにより、上型がポンチに当接することでポンチ荷重が発生し始めるダイハイトに、パネルの初期板厚分を加算した無負荷ダイハイトを求める機能と、
クッションリングの底面と当該底面に対向する下型の対向面との間にシムを噛ませることで、クッションピンの荷重をクッションリングに与えることのない無負荷状態で、プレス加工時の下死点に相当する位置にクッションリングを保持し、なおかつ、前記無負荷ダイハイトへと上型を下降させた状態で、前記変位量検出手段により、クッションリングとポンチの鉛直面のクリアランス、クッションリングと上型の水平面のクリアランス、および、上型の鉛直端面と下型の鉛直面のクリアランスのいずれかを測定して得られる、かかる測定結果を、前記金型の特定部分のクリアランスの基準値として把握する機能と、
ロードセルによりポンチ荷重を実測しながら試打を繰り返し行うことにより得られるポンチ荷重の実測値に基づき求められる、所望のポンチ荷重を得るために必要な実際のダイハイトでプレス加工を行い、前記金型の特定部分のクリアランスをプレス加工中において測定したときの測定結果に基づき、前記金型の特定部分のクリアランスの基準値に対するクリアランスの変化を経時的に把握する機能を含む、演算処理装置とを備えることを特徴とするプレス成形中の金型各部の変位量の測定装置。
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