JP4468973B2 - 絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置及びその測定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ディスタンスブロックの当り強さを定量的に評価する絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置及びその測定方法に関する。

従来から、自動車の車体パネル等を所定の三次元形状に絞り成形する絞りプレス型は例えば図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ダイ１０１が設けられた上型１００と、ポンチ２０１及びクッションリング２０２が設けられた下型２００とから構成され、クッションリング２０２はポンチ２０１の外周部を取り囲むように配置されクッション用油圧シリンダ（図示せず）によって油圧制御されるクッションピン３００によって支持されている。このクッションリング２０２は、上型１００のダイ１０１とで被プレス材４００の周縁部４００ａを加圧拘束して、下型２００のポンチ２０１により被プレス材４００をダイ１０１側に押し込んで成形する際に発生し易い皺や亀裂を防ぐものである。このクッションリング２０２の被プレス材４００の周縁部４００ａをダイ１０１と共に加圧拘束する部位のさらに外周側部分の上面（以下、明細書中において「最外周部上面」という。）２０２ａには、ディスタンスブロック５００がバランスよく複数配置されている（例えば、特許文献１参照）。

ディスタンスブロック５００は、プレス機械の個体差により生じる上型１００と下型２００のクッションリング２０２とのクリアランス変化を抑制し、被プレス材４００に対するプレス機械の個体差の影響を少なくする役割を担っている。ここで、プレス機械の個体差とは、金型の取付け精度、ラムの作動誤差等が原因で生じるものである。また、ディスタンスブロック５００は、被プレス材４００にプレス機械の個体差の影響が出にくくする機能の他、亀裂発生時における緊急処置を施すためにも使用される。具体的には、上型１００のダイ１０１と下型２００のクッションリング２０２との間に被プレス材４００の板厚に相当する最小クリアランスが確保される時点でディスタンスブロック５００がダイ１０１に当接するように調整しておくことで（以下、明細書中において「ゼロ当て調整」という。）、クッション用油圧シリンダのクッション圧変動やプレス機械の個体差により上型１００とクッションリング２０２とのクリアランスが狭くなることを抑制することができる。また、被プレス材４００の亀裂発生時には図７（Ｃ）に示すように、クッションリング２０２とディスタンスブロック５００との間に調整用シム６００を挟み込んでダイ１０１とクッションリング２０２とのクリアランスを広げることで、被プレス材４００の流入量を適正に保持して亀裂を緊急回避することができる。

このような機能を有するディスタンスブロック５００の働きを保証するために、当該ディスタンスブロック５００にかかる面圧及び当り面積とを感圧紙（図示せず）にて評価・管理している。具体的には、ディスタンスブロック５００の上型１００のダイ１０１に当接する面に感圧紙をマスキングテープ等によって貼り付けて、絞りプレス型のゼロ当て調整を行っている。感圧紙は図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、当りが強すぎる場合には色が濃くなり（図８（Ａ））、当りが弱すぎる場合には色が淡くなり（図８（Ｃ））、当りが適正の場合にはその中間色になる（図８（Ｂ））。

特開平８−２７６２２５号公報

しかしながら、上述した背景技術においてはディスタンスブロック５００の働きを保証するために、車種生産準備中において、試作の都度、感圧紙をディスタンスブロック５００に貼り付け、面圧及び当り面積の評価を行わなければならず、また、感圧紙は危険なプレス加工ライン内に人が入って直接貼らなければならなかった。また、ディスタンスブロック５００をクッションリング２０２の最外周部上面２０２ａに配置する箇所が１箇所ではなく１０数箇所と数量が多いので、作業工数がかかっていた。さらに、感圧紙による面圧及び当り面積の評価では、判定者が感圧紙の状態を色見本と比べながらの官能的な評価なので、担当者により良否判断が変わる虞があった。

本発明は、このような従来の難点を解消するためになされたもので、ディスタンスブロックの当り強さを定量的に評価すると共に、危険なプレス加工ライン内の作業を減らすことができる絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置及びその測定方法を提供することを目的とする。

上述の目的を達成する本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置は、被プレス材の絞りプレス加工を行う上型及び下型と、上型及び下型の何れか一方の型に設けられたクッションリングと、クッションリングと他方の型とで被プレス材の周縁部を加圧拘束する際、クッションリングの被プレス材の周縁部よりも外側部分に複数配置されクッションリング及び他方の型間に必要なクリアランスを一定に保持するために他方の型に当接させるディスタンスブロックとを備えた絞りプレス型におけるディスタンスブロックの当り強さを測定するにあたり、ディスタンスブロックに対向した状態で他方の型に配置され、他方の型及びディスタンスブロックの面圧を検出する圧電センサユニットを備えたものである。

このような第１の態様である絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置によれば、圧電センサユニットで他方の型及びディスタンスブロックの面圧を検出してディスタンスブロックの当り強さを評価するので、ディスタンスブロックの当り強さを定量的に評価することができる。したがって、ディスタンスブロックの当り強さの評価が一定になるので、プレス成形精度が向上しプレス成形品の高い品質を確保できるようになる。

本発明の第２の態様は第１の態様である絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置において、圧電センサユニットは、他方の型にプレスストローク方向に空間を設けた状態で弾性体を介して固定されたブロック受と、ブロック受の他方の型方向に固定され当該他方の型とは所定の隙間を有する圧電センサとから成るものである。

このような第２の態様である絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置によれば、ブロック受がディスタンスブロックに当接後、弾性体が撓むことで圧電センサがディスタンスブロックを検出するので、圧電センサが常時、検出状態になることを防ぐことができる。

本発明の第３の態様は第１の態様又は第２の態様である絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置において、圧電センサユニットのブロック受には、圧電センサが面圧を検出可能に複数配置されているものである。

このような第３の態様である絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置によれば、圧電センサユニットはディスタンスブロックの当接面における複数の位置で面圧を検出することができるので、他方の型及びディスタンスブロックの当り面積を正確に評価することができる。

また、上述の目的を達成する本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定方法は、被プレス材の絞りプレス加工を行う上型及び下型と、上型及び下型の何れか一方の型に設けられたクッションリングと、クッションリングと他方の型とで被プレス材の周縁部を加圧拘束する際、クッションリングの被プレス材の周縁部よりも外側部分に複数配置されクッションリング及び他方の型間に必要なクリアランスを一定に保持するために他方の型に当接させるディスタンスブロックとを備えた絞りプレス型におけるディスタンスブロックの当り強さを測定するために、ディスタンスブロックに対向させ他方の型に圧電センサユニットを配置し、圧電センサユニットから出力するセンサレベルの電圧で他方の型及びディスタンスブロックの面圧を検出し、クッションリング及び他方の型間に必要なクリアランスとなる面圧をセンサレベルの電圧による圧力レベル幅で評価するものである。

このような第４の態様である絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定方法によれば、圧電センサユニットで他方の型及びディスタンスブロックの面圧を検出して、そのセンサレベルの電圧による圧力レベル幅でディスタンスブロックの当り強さを評価するので、ディスタンスブロックの当り強さを定量的に評価することができる。したがって、ディスタンスブロックの当り強さの評価が一定になるので、プレス成形精度が向上しプレス成形品の高い品質を確保できるようになる。

本発明の第５の態様は第４の態様である絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定方法において、圧電センサユニットに圧電センサが面圧を検出可能に複数配置されている場合には、各圧電センサにおいてクッションリング及び他方の型間に必要なクリアランスとなる面圧をセンサレベルの電圧による圧力レベル幅で評価して、各圧電センサの評価情報を表示部に表示するものである。

このような第５の態様である絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定方法によれば、圧電センサユニットはディスタンスブロックの当接面における複数の位置で面圧を検出することができるので、他方の型及びディスタンスブロックの当り面積を正確に評価することができる。

本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置及びその測定方法によれば、圧電センサユニットでディスタンスブロックの面圧を検出することができるので、ディスタンスブロックの当り強さを定量的に評価することができる。また、圧電センサユニットを予め絞りプレス型内においてディスタンスブロックに対向配置しているので、危険なプレス加工ライン内の作業を減らすことができると共に感圧紙を貼る作業工数を削減できる。さらに、圧電センサユニットから出力される電気信号をディスタンスブロックの当り強さの評価基準にしているので、絞りプレス型における当りの制御等への応用が期待できる。

以下、本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置及びその測定方法を実施するための最良の形態例について図面に基き説明する。

本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置及びその測定方法が適用される絞りプレス型は、プレス機械に装着し被プレス材を所定の三次元形状に絞り成形するもので、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、プレス機械のスライド（図示せず）に取り付けられる上型２及びプレス機械のボルスター（図示せず）に取り付けられる下型３で構成されている。

上型２は、プレス機械のスライドに固定するためのスライドプレート２１と、スライドプレート２１に固定されたダイ２２とで構成されている。下型３は、プレス機械のボルスターに固定するためのボルスタープレート３１と、ボルスタープレート３１に固定されダイ２２に対向配置されたポンチ３２ａが形成されている下型本体３２と、ポンチ３２ａの外周部を取り囲むように配置され下型本体３２に上下方向に移動可能に組み込まれたクッションリング３３とから構成されている。下型３のクッションリング３３は、ボルスターに複数配置されたクッションピン４により支持され、各クッションピン４はボルスター内に配置された複数のクッション用油圧シリンダ（図示せず）によって油圧制御されている。また、クッションリング３３の最外周部上面３３ａには、ディスタンスブロック５がバランスよく複数配置されている。なお、クッションリング３３及びディスタンスブロック５の機能は従来の絞りプレス型と同様なので、詳述な説明は省略する。

このディスタンスブロック５の当り強さ測定装置は図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、下型３のクッションリング３３の最外周部上面３３ａに複数配置されたディスタンスブロック５に対向した状態で上型２のダイ２２に配置され、上型２のダイ２２及びディスタンスブロック５の面圧を検出する圧電センサユニット６を備えている。圧電センサユニット６は、ディスタンスブロック５の上面に当接するブロック受６１と、ブロック受６１とダイ２２との間に配置される圧電センサ６２とから構成されている。したがって、ブロック受６１がディスタンスブロック５の上面に当接すると、圧電センサ６２はダイ２２及びディスタンスブロック５の面圧を検出することができる。なお、ブロック受６１の材質は、上型２のダイ２２又はディスタンスブロック５の材質と同一にすることが好ましい。これら材質の硬度が大きく異なると、ブロック受６１とディスタンスブロック５とが当接した際、何れかが変形することになり正確な測定を行えなくなるからである。

また、ブロック受側からダイ２２に向かってブロック受６１と共に圧電センサ６２をダイ２２にボルト締めすると、圧電センサ６２が常時作動する虞がある。そこで、圧電センサユニット６は図２（Ａ）に示すように、ダイ２２の各ディスタンスブロック５に対向した位置に突出したディスタンスブロック座２２ａを設け、そのディスタンスブロック座２２ａに空間を設けた状態で弾性体である例えば弾性及び耐久性に優れた硬質ウレタン６３を介してブロック受６１を固定する。具体的には、ディスタンスブロック座２２ａ及びブロック受６１に側面から硬質ウレタン６３を当接しその上からそれぞれボルト締めする。この際、圧電センサ６２は、ブロック受６１のディスタンスブロック座２２ａ方向の面に固定され当該ディスタンスブロック座２２ａとは変位量がごく少量となる０．１ｍｍ〜０．２ｍｍの隙間を有している。なお、ブロック受６１及びディスタンスブロック５の当り面には大きな力が加わるので、この力の全てを圧電センサ６２で受けないようにするために、圧電センサ６２は箔状圧電センサを使用することが好ましい。このように、圧電センサユニット６を構成することで図２（Ｂ）に示すように、ブロック受６１がディスタンスブロック５に当接後、硬質ウレタン６３が撓むことで圧電センサ６２がディスタンスブロック５を検出するので、圧電センサ６２が常時、検出状態になることを防ぐことができる。また、硬質ウレタン６３は、変位量も０．１ｍｍ〜０．２ｍｍとごく少量なので、プレス機械による連続加工にも耐えうることができる。

また、圧電センサユニット６のブロック受６１には図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電センサ６２がダイ２２のブロック受６１及びディスタンスブロック５の面圧を検出可能に複数配置されているとよい。なお、図３（Ａ）、（Ｂ）においては、ブロック受６１の平面形状は四角形に形成され、そのブロック受６１に圧電センサ６２は等間隔でａ、ｂ、ｃ、ｄの位置に４つ配置されている。このブロック受６１の対辺となる２面にそれぞれ硬質ウレタン６３が固定されていることになる。このように、ブロック受６１に圧電センサ６２を複数配置することで、圧電センサユニット６はディスタンスブロック５の当接面における複数の位置で面圧を検出することができるので、ブロック受６１及びディスタンスブロック５の当り面積を正確に評価することができる。

このような各圧電センサユニット６、６、６、・・・のブロック受６１のａ、ｂ、ｃ、ｄの位置に配置された４つの圧電センサ６２は図４に示すように、センサ配線６４によって信号増幅部６５に接続され、各圧電センサユニット６、６、６、・・・に対応して設けられた各信号増幅部６５、６５、６５、・・・はＣＰＵ等から構成される制御部６６に接続され、制御部６６は液晶モニタ等が使用される表示部６７に接続されている。

制御部６６は、各圧電センサユニット６、６、６、・・・から出力するセンサレベルの電圧でダイ２２及びディスタンスブロック５の面圧を検出し、クッションリング３３及びダイ２２間に必要なクリアランスとなる面圧をセンサレベルの電圧による圧力レベル幅で評価する機能を有している。したがって、ディスタンスブロック５の当り強さを定量的に評価することでディスタンスブロック５の当り強さの評価が一定になるので、プレス成形精度が向上しプレス成形品の高い品質を確保できるようになる。

なお、図４においては、圧電センサユニット６のブロック受６１のａ、ｂ、ｃ、ｄの位置に圧電センサ６２が４つ配置されているので、制御部６６は各圧電センサ６２、６２、６２、６２においてクッションリング３３及びダイ２２間に必要なクリアランスとなる面圧をセンサレベルの電圧による圧力レベル幅で評価して、各圧電センサ６２、６２、６２、６２の評価情報を表示部６７に表示する機能を有している。このように圧電センサ６２を１つの圧電センサユニット６のブロック受６１に複数配置することで、圧電センサユニット６はディスタンスブロック５の当接面における複数の位置で面圧を検出し、その各圧電センサ６２の評価情報を表示部６７に表示することができるので、ダイ２２及びディスタンスブロック５の当り面積を正確に評価することができる。

このように構成されたディスタンスブロックの当り強さ測定装置による当り強さ測定方法について、図５に示すフローチャートに基づき説明する。なお、圧電センサユニット６は図３（Ａ）、（Ｂ）に示すようなブロック受６１のａ、ｂ、ｃ、ｄの位置に圧電センサ６２が４つ配置されているものを使用する。

車種生産準備中において、ディスタンスブロックの当り強さ測定装置を備えた絞りプレス型１で試作を行うために、上型２の下降を開始する（ステップ１０１）。上型２のダイ２２に設置された各圧電センサユニット６、６、６、・・・のブロック受６１と、下型３のクッションリング３３に設置されたディスタンスブロック５とが、予め定められたゼロ当て調整で当接すると、圧電センサユニット６の各圧電センサ６２、６２、６２、６２がブロック受６１とディスタンスブロック５の面圧を検出し、その検出信号をセンサ配線６４及び信号増幅部６５を介して制御部６６に伝送する。

制御部６６は、例えばブロック受６１のａ位置の圧電センサ６２から出力された検出信号からセンサレベルの電圧を読み込み（ステップ１０２）、そのセンサレベルの電圧に基づき圧電センサ６２が受けた圧力が圧力適正域か否かを判定する（ステップ１０３）。ブロック受６１のａ位置の圧電センサ６２が受けた圧力が圧力適正域より外れている場合には、その圧力適正域における適正値との差を算出し（ステップ１０４）、上限の適正値より大きいと（ステップ１０５）、該当するディスタンスブロック番号、調整シム量（０．０５ｍｍ）及び手段（抜く）を表示部６７に表示することで当り強さ測定方法は終了する（ステップ１０６、１０７）。また、ステップ１０４からの算出情報が、下限の適正値より小さいと（ステップ１０５）、該当するディスタンスブロック番号、調整シム量（０．０５ｍｍ）及び手段（入れる）を表示部６７に表示することで当り強さ測定方法は終了する（ステップ１０８、１０９）。

このようなディスタンスブロックの当り強さ測定装置による当り強さ測定方法で、圧電センサユニット６のブロック受６１のａ、ｂ、ｃ、ｄの位置に配置された圧電センサ６２、６２、６２，６２で、ブロック受６１とディスタンスブロック５の面圧を検出し、例えば図６（Ａ）に示すような測定結果が得られたとする。この測定結果は、ブロック受６１のａ位置の圧電センサ６２から出力された検出信号からセンサレベルの電圧が圧力適正域内、ブロック受６１のｂ位置の圧電センサ６２から出力された検出信号からセンサレベルの電圧が圧力適正域外、ブロック受６１のｃ位置の圧電センサ６２から出力された検出信号からセンサレベルの電圧が圧力適正域内、ブロック受６１のｄ位置の圧電センサ６２から出力された検出信号からセンサレベルの電圧が圧力適正域外なので、図６（Ｂ）に示すように、ブロック受６１のａ、ｃ位置は圧力適正域内なのでシム調整を行う必要はないが、ブロック受６１のｂ、ｄ位置は圧力適正域外なので、その位置でシム調整を行う必要があると判断することができる。したがって、ディスタンスブロック５の片当り調整が可能になる。

なお、上述した絞りプレス型１は、上型にダイが設けられ、下型にポンチ及びクッションリングが設けられたシングルアクションタイプの型構造であったが、これに限らず、上型にポンチ及びクッションリングが設けられ、下型にダイが設けられたダブルアクションタイプの型構造の絞りプレス型でも、本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置及びその測定方法を適用することができる。

これまで本発明について図面に示した特定の実施の形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する限り、これまで知られたいかなる構成であっても採用することができることはいうまでもないことである。

本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置が適用された絞りプレス型の好ましい実施の形態例を示す図で、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は（Ａ）の２点鎖線の円で囲まれた部位の拡大断面図である。 本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置の主要部である圧電センサユニットを示す説明図で、（Ａ）は当接前の図、（Ｂ）は当接後の図である。 圧電センサユニットに使用されるブロック受を示す図で、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は側面図である。 本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置を示す制御系ブロック図である。 本発明の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定方法が適用される制御部によるデータ処理手順を示すフローチャート図である。 （Ａ）は圧電センサユニットに使用されるブロック受の４つの位置に配置された各圧電センサからのセンサレベルの電圧と圧力適正域との関係を示す説明図、（Ｂ）は（Ａ）からの情報を簡易的に示した説明図である。 従来の絞りプレス型を示す図で、（Ａ）は全体断面図、（Ｂ）は（Ａ）の２点鎖線の円で囲まれた部位の拡大断面図、（Ｃ）はシム調整の説明図である。 従来のディスタンスブロック５００の面圧及び当り面積の評価を行うための感圧紙を示す説明図で、（Ａ）は当りが強過ぎた状態の図、（Ｂ）は当りが適正状態の図、（Ｃ）は当りが弱過ぎた状態の図である。

符号の説明

１……絞りプレス型
２……上型
３……下型
３３……クッションリング
３３ａ……最外周部上面
５……ディスタンスブロック
６……圧電センサユニット
６１……ブロック受
６２……圧電センサ
６３……硬質ウレタン
６７……表示部

Claims (5)

1. 被プレス材の絞りプレス加工を行う上型及び下型と、前記上型及び前記下型の何れか一方の型に設けられたクッションリングと、前記クッションリングと他方の型とで前記被プレス材の周縁部を加圧拘束する際、前記クッションリングの前記被プレス材の前記周縁部よりも外側部分に複数配置され前記クッションリング及び前記他方の型間に必要なクリアランスを一定に保持するために前記他方の型に当接させるディスタンスブロックとを備えた絞りプレス型における前記ディスタンスブロックの当り強さを測定するにあたり、前記ディスタンスブロックに対向した状態で前記他方の型に配置され、前記他方の型及び前記ディスタンスブロックの面圧を検出する圧電センサユニットを備えたことを特徴とする絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置。
2. 前記圧電センサユニットは、前記他方の型にプレスストローク方向に空間を設けた状態で弾性体を介して固定されたブロック受と、前記ブロック受の前記他方の型方向に固定され当該他方の型とは所定の隙間を有する圧電センサとから成ることを特徴とする請求項１記載の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置。
3. 前記圧電センサユニットの前記ブロック受には、前記圧電センサが前記面圧を検出可能に複数配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定装置。
4. 被プレス材の絞りプレス加工を行う上型及び下型と、前記上型及び前記下型の何れか一方の型に設けられたクッションリングと、前記クッションリングと他方の型とで前記被プレス材の周縁部を加圧拘束する際、前記クッションリングの前記被プレス材の前記周縁部よりも外側部分に複数配置され前記クッションリング及び前記他方の型間に必要なクリアランスを一定に保持するために前記他方の型に当接させるディスタンスブロックとを備えた絞りプレス型における前記ディスタンスブロックの当り強さを測定するために、前記ディスタンスブロックに対向させ前記他方の型に圧電センサユニットを配置し、前記圧電センサユニットから出力するセンサレベルの電圧で前記他方の型及び前記ディスタンスブロックの面圧を検出し、前記クッションリング及び前記他方の型間に必要な前記クリアランスとなる前記面圧を前記センサレベルの電圧による圧力レベル幅で評価することを特徴とする絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定方法。
5. 前記圧電センサユニットに圧電センサが前記面圧を検出可能に複数配置されている場合には、前記各圧電センサにおいて前記クッションリング及び前記他方の型間に必要な前記クリアランスとなる前記面圧を前記センサレベルの電圧による前記圧力レベル幅で評価して、前記各圧電センサの前記評価情報を表示部に表示することを特徴とする請求項４記載の絞りプレス型用ディスタンスブロックの当り強さ測定方法。

Images