JP4661540B2 - Press monitoring system and AE evaluation method - Google Patents
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本発明は、プレス装置において、プレス成形加工時に発生するアコースティック・エミッション（以下、『ＡＥ』と記載する）を検出して、被成形素材又はプレス成形品の成形不良の発生を防止するための技術に関する。 The present invention is a technology for detecting acoustic emission (hereinafter referred to as “AE”) generated during press molding in a press device and preventing the occurrence of molding defects in a material to be molded or a press-molded product. About.
プレス成形加工に際して、被成形素材又はプレス成形品に割れやくびれが生じるというプレス不良は、真因追求や、再発防止対策が実現できていない課題の一つである。
プレス成形加工は、一秒に数枚程度の処理速度で行われるため、この非常に短い加工時間の間の現象を正確に捉えることは非常に難しく、不具合が発生したときに、どのような不具合が、何を原因として発生したのかの情報を、瞬時に得ることは難しい。
In press forming, a press failure in which a material to be formed or a press-formed product is cracked or constricted is one of the problems for which the pursuit of the true cause and the measures for preventing recurrence have not been realized.
Since press forming is performed at a processing speed of several sheets per second, it is very difficult to accurately grasp the phenomenon during this very short processing time. However, it is difficult to instantly obtain information on what caused the problem.
プレス成形加工において成形加工時に、被成形素材に割れやくびれなどが発生すると、高レベルのエネルギーが放出される。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化するため、これらの現象を検出することによって、被成形素材又はプレス成形品の成形不良を検出することが可能である。 In the press molding process, if a material to be molded is cracked or constricted during the molding process, a high level of energy is released. Since this high level energy changes to vibration, sound, elastic deformation of the tool, etc., it is possible to detect molding defects in the material to be molded or the press-molded product by detecting these phenomena.
そこで、特許文献１では、被成形素材からの加工割れ状態を検出するアコースティック・エミッションセンサ（以下、『ＡＥセンサ』と記載する）をプレス装置に内蔵して、成形加工時に被成形素材から放出されたＡＥを検出して、被成形素材の加工割れ等のプレス不良を検出しながら成形加工を行う技術が提案されている。 Therefore, in Patent Document 1, an acoustic emission sensor (hereinafter referred to as “AE sensor”) that detects a state of cracking of a workpiece from a material to be molded is built in a press device and released from the material to be molded at the time of molding. There has been proposed a technique for performing molding while detecting AE and detecting press defects such as processing cracks in the material to be molded.
しかし、プレス装置において成形加工時には様々な原因によって、ＡＥが放出されるため、プレス不良以外に起因して放出されたＡＥを検出することによる誤判定に繋がっていた。
そこで、特許文献２では、プレス装置の軸受欠陥を高精度で診断するために、プレス装置から検出されたＡＥがノイズであるのか、欠陥部位から検出されたものであるかを、プレス成形加工時に検出されたＡＥと、非加工時に検出されたＡＥとを比較処理することによって、判定する技術が提案されている。
Therefore, in Patent Document 2, in order to diagnose the bearing defect of the press device with high accuracy, whether the AE detected from the press device is noise or detected from the defective portion is determined during press forming. A technique has been proposed in which a detected AE is compared with an AE detected at the time of non-machining to make a determination process.
上記特許文献１に記載の技術のように、ＡＥセンサなどの割れ発生検出手段を備えることにより、インラインで、成形加工時にリアルタイムに全ての被成形素材に対してプレス不良発生の有無の判定を行うことが可能となった。
しかし、上記ＡＥセンサを用いた被成形素材の割れの検出は、比較的小さく形状の単純な製品を成形加工する際には容易に適用することができるが、特に、車輌部品など、巨大な製品においては、被成形素材である鋼板が大きく、また、製品形状が複雑であるため、割れ検出のために取得したＡＥの評価や解析が難しく、実用化が困難となっていた。
As in the technique described in Patent Document 1, by providing crack generation detection means such as an AE sensor, it is determined in-line whether or not a press defect has occurred on all the molding materials in real time during the molding process. It became possible.
However, the detection of cracks in the material to be molded using the AE sensor can be easily applied when molding a relatively small and simple product, and particularly, a huge product such as a vehicle part. However, since the steel plate as the material to be formed is large and the product shape is complicated, it is difficult to evaluate and analyze the AE acquired for crack detection and to put it into practical use.
そこで、本発明では、プレス成形加工において、割れやくびれなどのプレス不良の発生に伴うＡＥの変化を確実に捉え、被成形素材（又はプレス成形品）のプレス不良を監視するための、プレス成形加工の監視システムを提案する。 Therefore, in the present invention, in the press molding process, press molding for reliably capturing the change in AE associated with the occurrence of press defects such as cracks and constriction and monitoring the press defects of the material to be molded (or press molded product). A processing monitoring system is proposed.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。 The problem to be solved by the present invention is as described above. Next, means for solving the problem will be described.
即ち、請求項１においては、プレス装置における成形不良を監視するためのプレス監視システムであって、プレス装置にて被成形素材を成形加工する際に生じるＡＥを検出するＡＥセンサと、前記ＡＥを電気的信号に変換するＡＥ計測手段と、前記電気的信号の強度の変化を電圧値の変化として表したＡＥ波形を得る数値処理手段と、前記被成形素材の摩擦係数を測定する摩擦係数測定手段と、前記摩擦係数に基づいてＡＥ波形の評価基準を決定する評価基準決定手段と、前記評価基準と前記数値処理手段にて得られたＡＥ波形とを比較し、プレス不良発生の有無を評価する評価手段とを、具備するものである。 That is, in claim 1, a press monitoring system for monitoring a molding defect in a press device, wherein an AE sensor that detects AE generated when a material to be molded is formed by the press device, and the AE AE measuring means for converting to an electrical signal, numerical processing means for obtaining an AE waveform representing a change in the intensity of the electrical signal as a change in voltage value, and a friction coefficient measuring means for measuring the friction coefficient of the material to be molded And an evaluation criterion determining means for determining an evaluation criterion for an AE waveform based on the friction coefficient, and the evaluation criterion and the AE waveform obtained by the numerical processing means are compared to evaluate whether or not a press defect has occurred. And an evaluation means.
請求項２においては、前記評価基準決定手段は、良品が得られた成形加工時に計測されたＡＥ波形を前記摩擦係数にて定まる補正値で補正して、ＡＥ波形の評価基準を決定するものである。 According to a second aspect of the present invention, the evaluation criterion determining means corrects an AE waveform measured at the time of molding processing for obtaining a good product with a correction value determined by the friction coefficient, and determines an evaluation criterion for the AE waveform. is there.
請求項３においては、プレス装置における成形不良を監視するためのプレス監視システムであって、プレス装置にて被成形素材を成形加工する際に生じるＡＥを検出するＡＥセンサと、前記ＡＥを電気的信号に変換するＡＥ計測手段と、前記電気的信号の強度の変化を電圧値の変化として表したＡＥ波形を得る数値処理手段と、前記被成形素材を成形加工する際のクッション圧を測定する圧力測定手段と、前記クッション圧に基づいてＡＥ波形の評価基準を決定する評価基準決定手段と、前記評価基準と前記数値処理手段にて得られたＡＥ波形とを比較し、プレス不良発生の有無を評価する評価手段とを、具備するものである。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a press monitoring system for monitoring a molding defect in a press device, wherein an AE sensor for detecting an AE generated when a material to be molded is processed by the press device, and the AE is electrically AE measuring means for converting into a signal, numerical processing means for obtaining an AE waveform representing a change in the intensity of the electric signal as a change in voltage value, and a pressure for measuring a cushion pressure when the molding material is molded The measurement means, the evaluation reference determining means for determining the evaluation reference of the AE waveform based on the cushion pressure, the AE waveform obtained by the evaluation reference and the numerical processing means are compared, and the presence or absence of occurrence of press failure is determined. And evaluation means for evaluating.
請求項４においては、前記評価基準決定手段は、良品が得られた成形加工時に計測されたＡＥ波形を前記クッション圧にて定まる補正値で補正して、ＡＥ波形の評価基準を決定するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, the evaluation criterion determining means corrects an AE waveform measured at the time of molding processing for obtaining a good product with a correction value determined by the cushion pressure, and determines an evaluation criterion for the AE waveform. is there.
請求項５においては、プレス装置にて被成形素材を成形加工する際に生じるＡＥの評価方法であって、成形加工時に生じるＡＥの強度の変化を電圧値の変化として表したＡＥ波形と、良品が得られた成形加工時に計測されたＡＥ波形及び前記被成形素材の摩擦係数に基づいて決定されたＡＥ波形の評価基準とを、比較することにより、プレス不良発生の有無を評価するものである。
According to
請求項６においては、プレス装置にて被成形素材を成形加工する際に生じるＡＥの評価方法であって、成形加工時に生じるＡＥの強度の変化を電圧値の変化として表したＡＥ波形と、良品が得られた成形加工時に計測されたＡＥ波形及び前記被成形素材を成形加工する際のクッション圧とに基づいて決定されたＡＥ波形の評価基準とを、比較することにより、プレス不良発生の有無を評価するものである。 In claim 6, there is provided a method for evaluating AE generated when a material to be molded is processed by a press device, wherein an AE waveform expressing a change in strength of AE generated during the molding process as a change in voltage value, and a non-defective product. By comparing the AE waveform measured at the time of molding processing obtained and the evaluation standard of the AE waveform determined based on the cushion pressure at the time of molding the material to be molded, presence or absence of occurrence of press failure Is to evaluate.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
請求項１又は請求項２においては、被成形素材の摩擦係数の変動に起因して、計測されるＡＥ波形に変化が生じても、割れやくびれ等のプレス不良に伴うＡＥ波形の変化を確実に捉えることができる。 In claim 1 or claim 2, even if a change occurs in the measured AE waveform due to a change in the coefficient of friction of the material to be molded, the change in the AE waveform accompanying a press failure such as a crack or a constriction is ensured. Can be caught.
請求項３又は請求項４においては、クッション圧の変動に起因して、計測されるＡＥ波形に変化が生じても、割れやくびれ等のプレス不良に伴うＡＥ波形の変化を確実に捉えることができる。 In claim 3 or claim 4, even if a change occurs in the measured AE waveform due to a change in the cushion pressure, it is possible to reliably capture a change in the AE waveform accompanying a press failure such as a crack or a constriction. it can.
請求項５においては、被成形素材の摩擦係数の変動に起因して、計測されるＡＥ波形に変化が生じても、割れやくびれ等のプレス不良に伴うＡＥ波形の変化を確実に捉えることができる。
In
請求項６においては、クッション圧の変動に起因して、計測されるＡＥ波形に変化が生じても、割れやくびれ等のプレス不良に伴うＡＥ波形の変化を確実に捉えることができる。 According to the sixth aspect, even if a change occurs in the measured AE waveform due to the fluctuation of the cushion pressure, the change in the AE waveform accompanying the press failure such as cracking or constriction can be reliably captured.
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の一実施例に係るプレス装置の全体的な構成を示した図、図２はＡＥ波形の一例を示す図、図３はＡＥ波形と被成形素材の摩擦係数の関係を説明する図、図４はＡＥ波形とクッション圧の関係を説明する図、図５は原評価基準と評価基準と測定結果の一例を示す図である。
Next, embodiments of the invention will be described.
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a press apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram illustrating an example of an AE waveform, and FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between the AE waveform and a friction coefficient of a material to be molded. FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the AE waveform and the cushion pressure, and FIG. 5 is a diagram showing an example of the original evaluation criteria, the evaluation criteria, and the measurement results.
先ず、本実施例に係るプレス監視システムを備えるプレス装置１０について説明する。
なお、本実施例では、プレス装置１０の一例としてクランクプレス式の装置を採用しているが、プレス装置１０の形態はこれに限定されるものではなく、例えば、リンクモーションプレス式、カムプレス式又はねじプレス式等の機械式プレス装置や、油圧プレス式、空圧プレス式などの流体圧式プレス装置等とすることができる。
First, the
In the present embodiment, a crank press type device is adopted as an example of the
図１に示すように、プレス装置１０は、加圧力を受けるフレーム１１及びプレス台１２と、下金型１５ａが固定されたボルスタ１３と、上金型１５ｂが取り付けられ上下往復動するスライド１４と、該スライド１４を駆動するスライド駆動機構等で構成される。
As shown in FIG. 1, the
前記スライド駆動機構は、モータ（図示略）の動力を受けて回転するフライホイル１９と、該フライホイル１９の回転運動を直線運動に変換するクランクシャフト１８と、該クランクシャフト１８と前記スライド１４とを連結するロッド１７等で構成される。
The slide drive mechanism includes a flywheel 19 that rotates under the power of a motor (not shown), a
前記プレス装置１０では、スライド１４を降下させることによって、下金型１５ａと上金型１５ｂとで被成形素材Ｗを成形する。
そして、前記プレス装置１０には、成形加工時に発生するアコースティック・エミッション（以下、『ＡＥ』と記載する）を計測し、該ＡＥから得られる情報に基づいてプレス不良を検出するためのプレス監視システム９が備えられる。
ここで、ＡＥとは、被成形素材Ｗの亀裂の発生や伸展などといった被成形素材Ｗの破壊等に伴って発生する、振動や音波などの弾性波のことをいう。
In the
The
Here, AE refers to elastic waves such as vibration and sound waves that are generated due to the destruction of the molding material W such as the occurrence of cracks and extension of the molding material W.
前記プレス監視システム９は、ＡＥセンサ２０、アコースティック・エミッション計測手段２１（以下、『ＡＥ計測手段２１』と記載する）、数値処理手段２２、評価手段２３、評価基準決定手段２４、圧力測定手段３２、摩擦係数測定手段３５等で構成される。
本実施例において、数値処理手段２２、評価手段２３及び評価基準決定手段２４は、表示部３７や入力部３８が具備された汎用コンピュータ３６にて機能させている。
The press monitoring system 9 includes an
In the present embodiment, the numerical processing means 22, the evaluation means 23, and the evaluation criterion determination means 24 are functioned by a general-purpose computer 36 provided with a
前記ＡＥセンサ２０の検出信号は、ＡＥ計測手段２１に送信される。
前記ＡＥ計測手段２１では、検出されたＡＥは電気的信号（以下、『ＡＥ信号』と記載する）に変換され、アンプによる信号増幅処理や、ノイズ除去のためのフィルタ処理などが施される。
The detection signal of the
In the AE measuring means 21, the detected AE is converted into an electrical signal (hereinafter referred to as “AE signal”) and subjected to signal amplification processing by an amplifier, filter processing for noise removal, and the like.
そして、数値処理手段２２では、ＡＥ計測手段２１にて計測されたＡＥ信号に基づいて、成形加工時に計測されるＡＥ信号の強度の変化を、電圧値の変化として表したアコースティック・エミッション波形（以下、『ＡＥ波形』と記載する）が作成される。
さらに、数値処理手段２２では、前記ＡＥ波形の積分値であるアコースティック・エミッションエネルギー（以下、『ＡＥエネルギー』と記載する）の値が算出される。
なお、図２では、縦軸に電圧値を、横軸に成形加工時のスライド１４の変位を、それぞれ示し、ＡＥ信号の強度が電圧値として断続的にプロットされ、ＡＥ波形が形成されている。そして、ＡＥ波形の断面積（図２の斜線部分）によってＡＥエネルギー値が示されている。
In the numerical processing means 22, an acoustic emission waveform (hereinafter referred to as a change in voltage value) representing a change in the intensity of the AE signal measured during the molding process based on the AE signal measured by the AE measuring means 21. , Described as “AE waveform”).
Further, the numerical processing means 22 calculates the value of acoustic emission energy (hereinafter referred to as “AE energy”), which is an integral value of the AE waveform.
In FIG. 2, the vertical axis indicates the voltage value, the horizontal axis indicates the displacement of the
前記数値処理手段２２にて得られたＡＥ波形は、評価手段２３にて評価される。
評価手段２３では、評価基準決定手段２４により定められた評価基準となるＡＥ波形と、計測により得られたＡＥ波形とを、比較演算することにより評価して、プレス不良の有無を判定する。
このとき、評価基準となるＡＥ波形と、計測により得られたＡＥ波形との差異が予め設定された許容値の範囲外であれば、プレス不良と判定し、許容値の範囲内であれば、プレス良と判定する。
The AE waveform obtained by the numerical processing means 22 is evaluated by the evaluation means 23.
The
At this time, if the difference between the AE waveform that is the evaluation reference and the AE waveform obtained by measurement is outside the preset allowable value range, it is determined as a press failure, and if within the allowable value range, Judge as good press.
なお、評価手段２３にて、ＡＥ波形の評価に加え、ＡＥエネルギー値の評価を行うこともできる。
ＡＥエネルギー値の評価は、評価基準となるＡＥ波形と、計測により得られたＡＥ波形とのそれぞれのＡＥエネルギー値を算出するとともに、これらのＡＥエネルギー値を比較演算し、ＡＥエネルギー値の差異が予め設定された許容値の範囲外であれば、プレス不良と判定し、許容値の範囲内であれば、プレス良と判定する。
In addition to the evaluation of the AE waveform, the evaluation means 23 can also evaluate the AE energy value.
The evaluation of the AE energy value is performed by calculating each AE energy value of the AE waveform as an evaluation reference and the AE waveform obtained by measurement, and comparing these AE energy values, and the difference in the AE energy values is calculated. If it is outside the preset allowable value range, it is determined that the press is defective, and if it is within the allowable value range, it is determined that the press is good.
続いて、前記評価基準決定手段２４での、評価基準となるＡＥ波形の決定方法について、説明する。
評価基準となるＡＥ波形は、被成形素材Ｗの摩擦係数および成形加工時のクッション圧のいずれか一方又は両方の変動に応じて、決定される。
Next, a method for determining an AE waveform serving as an evaluation criterion in the evaluation criterion determining means 24 will be described.
The AE waveform that serves as an evaluation criterion is determined according to a change in one or both of the friction coefficient of the material to be molded W and the cushion pressure during molding.
［被成形素材Ｗの摩擦係数の変動］
成形加工時に測定されるＡＥ波形に基づいて算出されるエネルギー値は、同形状の成形金型を使用して成形加工する場合であっても、被成形素材Ｗの摩擦係数の値によって異なる。
例えば、図３では、（ａ）被成形素材Ｗの摩擦係数がμ１である場合と、（ｂ）被成形素材Ｗの摩擦係数がμ２である場合との、それぞれにおいて得られたＡＥ波形を示している（但し、μ１＜μ２とする）。図３によれば、摩擦係数がμ１である場合のＡＥ波形と、摩擦係数がμ２である場合のＡＥ波形とが異なっている。また、ＡＥエネルギー値も異なっている。
[Variation of friction coefficient of molding material W]
The energy value calculated based on the AE waveform measured during the molding process varies depending on the value of the friction coefficient of the material to be molded W even when the molding process is performed using the molding die having the same shape.
For example, in FIG. 3, (a) the AE waveform obtained in each of the case where the friction coefficient of the material to be molded W is μ 1 and the case where the friction coefficient of the material to be molded W is μ 2 (b). (Provided that μ 1 <μ 2 ). According to FIG. 3, the AE waveform when the friction coefficient is μ 1 and the AE waveform when the friction coefficient is μ 2 are different. The AE energy values are also different.
なお、図３に示す、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の範囲は、被成形素材Ｗが引き延ばされながら成形されている過程を示している。Ｄ１よりも前の範囲は、スライド１４が降下して上金型１５ｂが被成形素材Ｗに当接し、上金型１５ｂ及び下金型１５ａにて被成形素材Ｗを挟持する迄の過程を示している。また、Ｄ３よりも後の範囲は、スライド１４が下死点を越えた後の過程を示している。
つまり、図３に示すＤ１、Ｄ２、Ｄ３の範囲のＡＥ波形及びＡＥエネルギー値が、評価対象となる。以下、図４及び図５に示すＡＥ波形においても同様とする。
Incidentally, shown in FIG. 3, the range of D 1, D 2, D 3 indicates the process of being molded while the molded material W is stretched. The range before D 1 is a process from when the
That is, the AE waveform and the AE energy value in the range of D 1 , D 2 , and D 3 shown in FIG. The same applies to the AE waveforms shown in FIGS.
図３に示すように、摩擦係数が大きな値の被成形素材Ｗを成形加工する場合の方が、ＡＥエネルギー値が著しく増大している。これは、被成形素材Ｗの摩擦係数が大きければ、被成形素材Ｗと下金型１５ａ又は上金型１５ｂとの摩擦により、より大きなＡＥが放出されるからである。
As shown in FIG. 3, the AE energy value is remarkably increased in the case where the molding material W having a large friction coefficient is formed. This is because if the friction coefficient of the material to be molded W is large, a larger AE is released due to the friction between the material to be molded W and the lower mold 15a or the
上記のように、被成形素材Ｗの摩擦係数によって、プレス不良の有無に拘わらず、測定されるＡＥエネルギー値が変動する。よって、同じ成形金型を利用して成形加工を施す場合であっても、被成形素材Ｗの摩擦係数に応じて評価基準となるＡＥ波形を変動させることが、プレス不良誤判定を回避するうえで必要となる。 As described above, the measured AE energy value varies depending on the friction coefficient of the material to be molded W, regardless of whether there is a press defect. Therefore, even when the molding process is performed using the same molding die, changing the AE waveform serving as the evaluation reference according to the friction coefficient of the material W to be molded avoids erroneous determination of press failure. Is required.
また、上述のように、検出されたＡＥ波形より算出されたＡＥエネルギー値が、評価基準となるＡＥ波形より算出されたＡＥエネルギー値と比較して増大するような特徴を有するＡＥ波形が計測された場合には、成形加工されている被成形素材Ｗの摩擦係数が良品の摩擦係数よりも大きいと、推測可能である。 In addition, as described above, an AE waveform having a characteristic such that the AE energy value calculated from the detected AE waveform increases as compared with the AE energy value calculated from the AE waveform serving as the evaluation reference is measured. In such a case, it can be estimated that the friction coefficient of the material W to be molded is larger than the friction coefficient of the non-defective product.
なお、被成形素材Ｗの摩擦係数が大きいほど、下金型１５ａと上金型１５ｂとにより形成された成形部への素材流入量が、少なくなる。素材流入量が少なくなれば、成形後の製品に薄肉部が生じやすく、この結果、割れ、くびれ又は減肉などのプレス不良が発生し易い状態となる。
従って、成形加工されている被成形素材Ｗの摩擦係数が良品の摩擦係数よりも大きいと推測されるＡＥ波形において、亀裂発生などに起因する異常なピークが表れれば、摩擦係数が増大したことを原因として亀裂などのプレス不良が発生したことを、推測することができる。
Note that the larger the friction coefficient of the material to be molded W, the smaller the amount of material flowing into the molding part formed by the lower mold 15a and the
Therefore, if an abnormal peak due to cracking or the like appears in the AE waveform in which the friction coefficient of the molding material W being molded is estimated to be larger than the friction coefficient of the non-defective product, the friction coefficient has increased. It can be estimated that a press failure such as a crack has occurred due to the above.
［クッション圧の変動］
成形加工時に測定されるＡＥ波形は、同形状の成形金型を使用して成形加工する場合であっても、クッション圧の値によって異なる。クッション圧とは、成形加工時に、被成形素材Ｗに与えられた加圧力を、プレス装置１０が支持する圧力である。
例えば、図４では、（ａ）クッション圧がＰ１である場合と、（ｂ）クッション圧がＰ２である場合と、（ｃ）クッション圧がＰ３である場合との、それぞれにおいて得られたＡＥ波形を示している（但し、Ｐ１＜Ｐ２＜Ｐ３とする）。
[Cushion pressure fluctuation]
The AE waveform measured at the time of molding differs depending on the value of the cushion pressure even when molding is performed using a molding die having the same shape. The cushion pressure is a pressure at which the
For example, in Figure 4, the case where (a) the case cushion pressure is P 1, (b) and if the cushion pressure is P 2, P 3 is (c) cushion pressure, obtained in each AE waveforms are shown (where P 1 <P 2 <P 3 ).
クッション圧は、プレス装置１０の稼動時間に伴って上昇する。連続して成形加工を行ううちに、金型等のプレス装置１０の構成要素が、温度上昇し膨張するからである。
図４に示すように、クッション圧が増大するに伴って、ピークの位置が早まる傾向が見られる。つまり、プレス装置１０の構成要素が膨張し大きくなるために、クッション圧の増大により、プレスのタイミングが早くなるのである。
The cushion pressure increases with the operating time of the
As shown in FIG. 4, the peak position tends to be advanced as the cushion pressure increases. That is, since the constituent elements of the
上記のように、クッション圧によって、プレス不良の有無に拘わらず、測定されるＡＥ波形の形状（ピーク位置）が変動する。よって、同じ成形金型を利用して成形加工を施す場合であっても、クッション圧に応じて評価基準となるＡＥ波形を変化させることが、プレス不良誤判定を回避するうえで必要となる。 As described above, the shape (peak position) of the measured AE waveform varies depending on the cushion pressure regardless of whether there is a press failure. Therefore, even when molding is performed using the same molding die, it is necessary to change the AE waveform serving as an evaluation reference according to the cushion pressure in order to avoid erroneous press failure determination.
上記に鑑み、評価基準決定手段２４では、被成形素材Ｗの摩擦係数の変動と、成形加工時のクッション圧の変動のうち、いずれか一方又は両方を加味して、評価基準となるＡＥ波形を決定する。
評価基準となるＡＥ波形を定めるにあたって、先ず、評価基準素材が成形加工されて良品が成形された場合に計測されたＡＥ波形である、原評価基準が予め評価手段２３に設定される。但し、原評価基準となるＡＥ波形は、金型とプレス装置１０の組合せにより異なるので、金型とプレス装置１０の組合せごとに設定する。
In view of the above, the evaluation criterion determination means 24 takes into account one or both of the variation in the coefficient of friction of the material W to be molded and the variation in the cushion pressure during the molding process, and generates an AE waveform that serves as an evaluation criterion. decide.
In determining the AE waveform as the evaluation standard, first, the original evaluation standard, which is an AE waveform measured when the evaluation standard material is molded and a non-defective product is molded, is set in the
評価基準となるＡＥ波形を決定するために、図１に示すように、成形加工される前の被成形素材Ｗの摩擦係数を計測する摩擦係数測定手段３５が備えられ、該摩擦係数測定手段３５にて計測された摩擦係数が評価基準決定手段２４に伝達される。摩擦係数測定手段３５としては、例えば、ピンオンディスク摩擦係数測定装置を使用することができる。
また、成形加工時のクッション圧を計測するために、ボルスタ１３に圧力測定手段３２が備えられ、該圧力測定手段３２にて計測されたクッション圧が評価基準決定手段２４に伝達される。但し、クッション圧はスライド１４やロッド１７に圧力測定手段を備えて計測することもできる。
In order to determine an AE waveform as an evaluation reference, as shown in FIG. 1, a friction coefficient measuring means 35 for measuring the friction coefficient of the material to be molded W before being processed is provided, and the friction coefficient measuring means 35 is provided. The coefficient of friction measured in step (1) is transmitted to the evaluation criterion determination means 24. As the friction coefficient measuring means 35, for example, a pin-on-disk friction coefficient measuring device can be used.
Further, in order to measure the cushion pressure at the time of molding, the bolster 13 is provided with a pressure measuring means 32, and the cushion pressure measured by the pressure measuring means 32 is transmitted to the evaluation standard determining means 24. However, the cushion pressure can also be measured by providing pressure measurement means on the
評価基準決定手段２４は、前記摩擦係数測定手段３５及び圧力測定手段３２からの測定値を受けて、評価基準となるＡＥ波形を決定する。
ＡＥエネルギー値は、被成形素材Ｗの摩擦係数によって、評価基準値が増減し、摩擦係数が大きくなるほど評価基準値が大きくなる。従って、被成形素材Ｗの摩擦係数が増大するに従って、ＡＥとして計測される電圧値が大きくなる結果、ＡＥ波形は全体的に上方にシフトすることとなる。
ＡＥ波形の電圧値の評価基準値は、原評価基準値に、補正値を加えて算出される。前記補正値は、該補正値と被成形素材Ｗの摩擦係数との関係を定めた関数に基づいて算出されるか、又は、予め設定されたマップに基づいて決定される。
The evaluation criterion determining unit 24 receives the measurement values from the friction
The evaluation reference value of the AE energy value increases or decreases depending on the friction coefficient of the material to be molded W, and the evaluation reference value increases as the friction coefficient increases. Therefore, as the friction coefficient of the material to be molded W increases, the voltage value measured as AE increases, and as a result, the AE waveform shifts upward as a whole.
The evaluation reference value of the voltage value of the AE waveform is calculated by adding a correction value to the original evaluation reference value. The correction value is calculated based on a function that defines the relationship between the correction value and the friction coefficient of the material to be molded W, or is determined based on a preset map.
また、ＡＥ波形のピークの位置を解析するにあたって、クッション圧の変動によってピーク検出位置が変動し、クッション圧の変動値が大きくなるほどピーク検出位置が早くなる。ピーク検出位置は、原評価基準のピーク位置に、補正値を加えて算出される。前記補正値は、該補正値とクッション圧の変動値との関係を定めた関数に基づいて算出されるか、又は、予め設定されたマップに基づいて決定される。 Further, when analyzing the peak position of the AE waveform, the peak detection position varies due to the variation in the cushion pressure, and the peak detection position becomes earlier as the variation value of the cushion pressure increases. The peak detection position is calculated by adding a correction value to the peak position of the original evaluation standard. The correction value is calculated based on a function that defines the relationship between the correction value and the variation value of the cushion pressure, or is determined based on a preset map.
なお、本実施例では評価基準となるＡＥ波形は、被成形素材Ｗの摩擦係及びクッション圧の変動の双方に基づいて決定しているが、評価基準となるＡＥ波形は、被成形素材Ｗの摩擦係数又はクッション圧の変動のいずれか一方に基づいて、決定するように構成することもできる。
また、上記実施例では、ＡＥ波形を通じてＡＥエネルギー値の評価も行うが、ＡＥ波形とＡＥエネルギー値とをそれぞれ別個に評価するために、それぞれの評価基準を定めることもできる。
In the present embodiment, the AE waveform that is an evaluation criterion is determined based on both the friction coefficient of the material to be molded W and the fluctuation of the cushion pressure, but the AE waveform that is an evaluation criterion is the AE waveform of the material to be molded W. It can also be configured to determine based on either the friction coefficient or the change in the cushion pressure.
Moreover, in the said Example, although evaluation of AE energy value is also performed through AE waveform, in order to evaluate AE waveform and AE energy value separately, each evaluation criteria can also be defined.
評価手段２３での評価の一例として、図５ａに示すＡＥ波形を、評価基準素材Ｗ０が成形加工されて良品が成形されたときに計測された原評価基準となるＡＥ波形として設定した場合について、説明する。
As an example of the evaluation in the
図５ｂでは、摩擦係数が摩擦係数μ１である被成形素材Ｗ１に対する、評価基準となるＡＥ波形を示している。
被成形素材Ｗ１の摩擦係数μ１が評価基準素材Ｗ０の摩擦係数μ０と比較して大きいため、評価基準となるＡＥ波形のＡＥエネルギー値は、原評価基準となるＡＥ波形と比較して全体的にやや増大している。
In FIG. 5b, the coefficient of friction relative to the material to be formed W 1 which is a friction coefficient mu 1, shows the AE waveform as a criterion.
Since the friction coefficient mu 1 of the forming material W 1 is larger than the friction coefficient mu 0 criteria material W 0, AE energy value of AE waveform as a criterion is compared with the AE waveform becomes the original criteria Overall, there is a slight increase.
また、図５ｃでは、被成形素材Ｗ２を成形加工した場合の測定結果を示しており、評価基準となるＡＥ波形と比較して全体的にＡＥエネルギー値が増大し、且つ、Ｄ３の範囲では大きなピークが存在する。このＤ３の範囲におけるピークは図５ｂに示される評価基準値を大きく超えており、異常なピークとなっている。
なお、被成形素材Ｗ２の成形加工では、割れのプレス不良が発生している。
評価手段２３では、図５ｃに示すＡＥ波形において、評価基準のＡＥエネルギー値と計測されたＡＥエネルギー値との差異が所定の許容値の範囲外となる箇所が存在し、さらに、図５ｃに示すＡＥ波形に評価基準となるＡＥ波形を超える異常なピークが存在することから、プレスは不良であると判定する。この場合、プレス不良は、被成形素材Ｗ２の摩擦係数が異常に大きいために生じたと推定される。
Further, in FIG. 5c, shows the measurement results when molding a material to be formed W 2, overall AE energy value as compared to the AE waveform as a criterion is increased, and the range of D 3 Then there is a big peak. The peak in the range of D 3 has greatly exceeded the evaluation reference value shown in FIG. 5b, which is an abnormal peak.
In the molding of the molded material W 2, press defects cracking has occurred.
In the evaluation means 23, in the AE waveform shown in FIG. 5c, there is a portion where the difference between the AE energy value of the evaluation reference and the measured AE energy value is outside the range of the predetermined allowable value, and further, as shown in FIG. 5c. Since there is an abnormal peak in the AE waveform that exceeds the AE waveform that is the evaluation criterion, it is determined that the press is defective. In this case, press defects, it is estimated that the friction coefficient of the material to be formed W 2 is caused to abnormally large.
また、図５ｄでは、被成形素材Ｗ３を成形加工した場合の測定結果を示しており、評価基準と比較して一部でＡＥエネルギー値がやや増大しており、且つ、Ｄ１〜Ｄ３の範囲では大きなピークが複数存在する。この大きなピークは、図５ｂに示される評価基準値を大きく超えており、異常なピークとなっている。
なお、被成形素材Ｗ３の成形加工では、金型により押さえられている被成形素材Ｗ３の周縁部が破断する、所謂「押さえちぎれ」となるプレス不良が発生している。
評価手段２３では、図５ｄに示すＡＥ波形において、評価基準のＡＥエネルギー値と計測されたＡＥエネルギー値との差異が所定の許容値の範囲内であるが、図５ｄに示すＡＥ波形に評価基準となるＡＥ波形を超える異常なピークが存在するので、プレスは不良であると判定される。この場合、プレス不良は、被成形素材Ｗ３の摩擦係数以外の原因により生じたと推定される。
Further, in FIG. 5d, it shows the measurement results when molding a material to be formed W 3, and AE energy value slightly increased in some compared with criteria, and, D 1 to D 3 In the range of, there are a plurality of large peaks. This large peak greatly exceeds the evaluation reference value shown in FIG. 5b and is an abnormal peak.
In the molding of the molded material W 3, the peripheral portion of the molded material W 3 being pressed by the mold is broken, the press failures occurred as a so-called "presser torn".
In the evaluation means 23, in the AE waveform shown in FIG. 5d, the difference between the AE energy value of the evaluation reference and the measured AE energy value is within a predetermined allowable value range. Since there is an abnormal peak exceeding the AE waveform, the press is determined to be defective. In this case, press defects, is estimated to have occurred due to a cause other than the coefficient of friction of the material to be formed W 3.
上述のプレス監視システムによれば、計測されたＡＥ波形と、被成形素材Ｗの摩擦係数と成形加工のクッション圧の変動値とを加味して定めた評価基準となるＡＥ波形とを比較演算して、プレス不良の発生の有無を判定する。
従って、被成形素材Ｗの摩擦係数や、成形加工のクッション圧の変動に起因して、計測されるＡＥ波形やＡＥエネルギーの変化が生じても、割れやくびれ等のプレス不良に伴うＡＥ波形やＡＥエネルギーの変化を確実に捉えることができる。
According to the press monitoring system described above, the calculated AE waveform is compared with the AE waveform that is an evaluation standard determined by taking into account the friction coefficient of the material W to be molded and the variation value of the cushion pressure during molding. Then, it is determined whether or not a press defect has occurred.
Therefore, even if a change in the measured AE waveform or AE energy occurs due to the friction coefficient of the material to be molded W or a change in the cushion pressure during the molding process, the AE waveform accompanying a press failure such as cracking or constriction It is possible to capture changes in AE energy with certainty.
そして、このプレス不良判定方法を導入することにより、プレス不良可能性の高いプレス成形品とを識別することができるので、大幅な検査工数の削減が可能となり、検査員の見落としによる、プレス不良製品の流出防止を実現できる。 And, by introducing this press failure judgment method, it is possible to distinguish from press molded products with high possibility of press failure, so it is possible to greatly reduce the inspection man-hours, and press defective products due to oversight of inspectors Can be prevented.
また、各回のプレス成形加工において、ＡＥ波形及びＡＥエネルギー値等の成形加工情報を取得することができるので、該成形加工情報を製品と関連づけて管理することができ、トレーサビリティを確立することができる。
また、プレス成形加工時の、被成形素材Ｗの摩擦係数、成形加工時のクッション圧、ＡＥエネルギーに基づく素材流入量の変化等に関して、割れの真因を究明するために、割れない製造要件、管理要件に関する知見を得ることが可能となる。
In addition, in each press molding process, molding process information such as an AE waveform and an AE energy value can be acquired. Therefore, the molding process information can be managed in association with a product, and traceability can be established. .
In addition, in order to investigate the true cause of cracking regarding the friction coefficient of the molding material W during press molding, the cushion pressure during molding, and the change in material inflow based on AE energy, Knowledge about management requirements can be obtained.
Ｗ 被成形素材
１０ プレス装置
１５ａ 下金型
１５ｂ 上金型
２０ ＡＥセンサ
２１ ＡＥ計測手段
２２ 数値処理手段
２３ 評価手段
２４ 評価基準決定手段
３２ 圧力測定手段
３５ 摩擦係数測定手段
W Material to be molded 10 Press device 15a Lower die 15b Upper die 20
Claims (6)
プレス装置にて被成形素材を成形加工する際に生じるＡＥを検出するＡＥセンサと、
前記ＡＥを電気的信号に変換するＡＥ計測手段と、
前記電気的信号の強度の変化を電圧値の変化として表したＡＥ波形を得る数値処理手段と、
前記被成形素材の摩擦係数を測定する摩擦係数測定手段と、
前記摩擦係数に基づいてＡＥ波形の評価基準を決定する評価基準決定手段と、
前記評価基準と前記数値処理手段にて得られたＡＥ波形とを比較し、プレス不良発生の有無を評価する評価手段とを、具備することを特徴とする、
プレス監視システム。 A press monitoring system for monitoring molding defects in a press device,
An AE sensor that detects AE generated when the material to be molded is formed by a press device;
AE measuring means for converting the AE into an electrical signal;
Numerical processing means for obtaining an AE waveform representing a change in the intensity of the electrical signal as a change in voltage value;
A friction coefficient measuring means for measuring a friction coefficient of the material to be molded;
An evaluation criterion determining means for determining an evaluation criterion for the AE waveform based on the friction coefficient;
Comparing the evaluation standard and the AE waveform obtained by the numerical processing means, and comprising an evaluation means for evaluating the presence or absence of occurrence of press defects,
Press monitoring system.
良品が得られた成形加工時に計測されたＡＥ波形を前記摩擦係数にて定まる補正値で補正して、ＡＥ波形の評価基準を決定することを特徴とする、
請求項１に記載のプレス監視システム。 The evaluation criterion determining means includes
The AE waveform measured at the time of molding processing in which a non-defective product is obtained is corrected with a correction value determined by the friction coefficient, and the evaluation standard of the AE waveform is determined,
The press monitoring system according to claim 1.
プレス装置にて被成形素材を成形加工する際に生じるＡＥを検出するＡＥセンサと、
前記ＡＥを電気的信号に変換するＡＥ計測手段と、
前記電気的信号の強度の変化を電圧値の変化として表したＡＥ波形を得る数値処理手段と、
前記被成形素材を成形加工する際のクッション圧を測定する圧力測定手段と、
前記クッション圧に基づいてＡＥ波形の評価基準を決定する評価基準決定手段と、
前記評価基準と前記数値処理手段にて得られたＡＥ波形とを比較し、プレス不良発生の有無を評価する評価手段とを、具備することを特徴とする、
プレス監視システム。 A press monitoring system for monitoring molding defects in a press device,
An AE sensor that detects AE generated when the material to be molded is formed by a press device;
AE measuring means for converting the AE into an electrical signal;
Numerical processing means for obtaining an AE waveform representing a change in the intensity of the electrical signal as a change in voltage value;
Pressure measuring means for measuring a cushion pressure at the time of molding the molding material;
An evaluation criterion determining means for determining an evaluation criterion for the AE waveform based on the cushion pressure;
Comparing the evaluation standard and the AE waveform obtained by the numerical processing means, and comprising an evaluation means for evaluating the presence or absence of occurrence of press defects,
Press monitoring system.
良品が得られた成形加工時に計測されたＡＥ波形を前記クッション圧にて定まる補正値で補正して、ＡＥ波形の評価基準を決定することを特徴とする、
請求項３に記載のプレス監視システム。 The evaluation criterion determining means includes
The AE waveform measured at the time of molding processing in which a good product is obtained is corrected with a correction value determined by the cushion pressure, and the evaluation standard of the AE waveform is determined,
The press monitoring system according to claim 3.
成形加工時に生じるＡＥの強度の変化を電圧値の変化として表したＡＥ波形と、
良品が得られた成形加工時に計測されたＡＥ波形及び前記被成形素材の摩擦係数に基づいて決定されたＡＥ波形の評価基準とを、
比較することにより、プレス不良発生の有無を評価することを特徴とする、
ＡＥ評価方法。 An evaluation method for AE generated when a material to be molded is processed by a press device,
An AE waveform representing a change in strength of AE that occurs during molding as a change in voltage value;
An evaluation standard of the AE waveform measured based on the AE waveform measured at the time of the molding process in which the non-defective product is obtained and the friction coefficient of the molding material,
By comparing, it is characterized by evaluating the presence or absence of press failure occurrence,
AE evaluation method.
成形加工時に生じるＡＥの強度の変化を電圧値の変化として表したＡＥ波形と、
良品が得られた成形加工時に計測されたＡＥ波形及び前記被成形素材を成形加工する際のクッション圧とに基づいて決定されたＡＥ波形の評価基準とを、
比較することにより、プレス不良発生の有無を評価することを特徴とする、
ＡＥ評価方法。
An evaluation method for AE generated when a material to be molded is processed by a press device,
An AE waveform representing a change in strength of AE that occurs during molding as a change in voltage value;
An evaluation standard of the AE waveform determined based on the AE waveform measured at the time of the molding process in which the non-defective product was obtained and the cushion pressure at the time of molding the molding material,
By comparing, it is characterized by evaluating the presence or absence of press failure occurrence,
AE evaluation method.
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