JP6052787B2 - How to determine the quality of cut surfaces by punching - Google Patents
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Description
本発明は、打ち抜き加工による切断面の良否判定方法に関する。 The present invention relates to a method for determining the quality of a cut surface by punching.
金属加工の一般的な手法として、プレス機械およびプレス金型を用いたせん断加工である打ち抜き加工が知られている。プレス金型には、プレス機械内に固定的に設けられるダイと、プレス機械内でダイに対して昇降可能に設けられるパンチとが含まれる。ダイには、パンチに対応するダイ穴が形成されている。 As a general technique for metal processing, punching which is shearing using a press machine and a press die is known. The press die includes a die fixedly provided in the press machine and a punch provided to be movable up and down with respect to the die in the press machine. A die hole corresponding to the punch is formed in the die.
被加工材の打ち抜き加工時には、被加工材がダイとパンチとの間に配置される。そして、パンチがダイ穴に向けて下降する。パンチの下端面が被加工材に接触した後、パンチがさらに下降すると、被加工材がダイおよびパンチからせん断力を受ける。このせん断力により、被加工物にダイおよびパンチとの当接部分付近からクラックが生じる。パンチの下降が進み、それらのクラックがつながると、被加工物におけるパンチに押されている部分がダイ穴に抜け落ちる。 During punching of the workpiece, the workpiece is placed between the die and the punch. Then, the punch descends toward the die hole. When the punch is further lowered after the lower end surface of the punch comes into contact with the workpiece, the workpiece receives a shearing force from the die and the punch. This shearing force causes cracks in the workpiece from the vicinity of the contact portion between the die and the punch. When the lowering of the punch proceeds and the cracks are connected, the portion of the workpiece that is pressed by the punch falls out into the die hole.
このような打ち抜き加工では、被加工材の切り口(切断面)に、ダレ、せん断面、破断面およびバリが生じる。これら各部の大きさは、パンチとダイとのクリアランス(隙間)などによって変化する。たとえば、パンチとダイとのクリアランスが大きいほど、ダレおよびバリが大きくなる。バリが大きい場合には、バリを除去する必要がある。そのため、打ち抜き加工後に被加工材の全数検査が行われ、バリが大きい場合には、バリ除去用の加工機などを用いたバリ除去作業が行われる(たとえば、特許文献1参照)。 In such a punching process, a sag, a sheared surface, a fracture surface, and burrs are generated at the cut edge (cut surface) of the workpiece. The size of each part varies depending on the clearance (gap) between the punch and the die. For example, sagging and burrs increase as the clearance between the punch and the die increases. When the burr is large, it is necessary to remove the burr. For this reason, all the workpieces are inspected after punching, and if the burr is large, a burr removal operation using a burr removal processing machine or the like is performed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、打ち抜き加工後の被加工材の全数検査には、手間がかかる。そこで、全数検査の必要をなくすため、プレス機械にパンチと被加工材の切断面との間の距離を測定するための変位計を設けて、パンチと被加工材の切断面との間の距離に基づいて、被加工材の切断面の良否を判定することが提案されている(たとえば、特許文献2参照)。 However, it takes time to inspect all the workpieces after punching. Therefore, in order to eliminate the need for 100% inspection, the press machine is provided with a displacement meter for measuring the distance between the punch and the cut surface of the workpiece, and the distance between the punch and the cut surface of the workpiece. Based on the above, it has been proposed to determine the quality of the cut surface of the workpiece (for example, see Patent Document 2).
ところが、パンチと被加工材の切断面との間の微小な距離を測定可能な変位計は、非常に高価である。そのため、前述の提案に係る構成では、プレス機械のコストが高くついてしまう。 However, a displacement meter that can measure a minute distance between the punch and the cut surface of the workpiece is very expensive. Therefore, in the configuration according to the above-described proposal, the cost of the press machine is high.
本発明の目的は、低コストな構成で、被加工材の切断面の良否を判定することができる、打ち抜き加工による切断面の良否判定方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the quality determination method of the cut surface by stamping which can determine the quality of the cut surface of a workpiece with a low-cost structure.
前記の目的を達成するため、本発明に係る打ち抜き加工による切断面の良否判定方法は、ダイおよびパンチを用いた被加工材の打ち抜き加工時に、前記被加工材に生じた切断面の良否を判定する方法であって、前記ダイにセットされた前記被加工材と前記パンチとの間に所定の電圧を印加し、前記パンチが前記被加工材を貫通する直前または直後における前記被加工材と前記パンチとの間の通電状態に基づいて、前記切断面の良否を判定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for determining the quality of a cut surface by punching according to the present invention determines the quality of a cut surface generated in the workpiece during punching of the workpiece using a die and a punch. A predetermined voltage is applied between the workpiece set on the die and the punch, and the workpiece just before or immediately after the punch penetrates the workpiece and the punch The quality of the cut surface is determined based on the energization state between the punches.
この方法によれば、ダイにセットされた被加工材とパンチとの間に、所定の電圧が印加される。そのため、パンチが被加工材に接触すると、被加工材とパンチとの間に電流が流れる。被加工材の切断面の状態により、被加工材とパンチとの接触面積が変化し、被加工材とパンチとの間に流れる電流値が変化する。したがって、パンチが被加工材を貫通する直前または直後における被加工材とパンチとの間の通電状態に基づいて、被加工材の切断面の良否を判定することができる。 According to this method, a predetermined voltage is applied between the workpiece set on the die and the punch. For this reason, when the punch comes into contact with the workpiece, a current flows between the workpiece and the punch. Depending on the state of the cut surface of the workpiece, the contact area between the workpiece and the punch changes, and the value of the current flowing between the workpiece and the punch changes. Therefore, the quality of the cut surface of the workpiece can be determined based on the energized state between the workpiece and the punch immediately before or immediately after the punch penetrates the workpiece.
切断面の良否の判定の基準となる基準通電状態がメモリに記憶されており、パンチが被加工材を貫通する直前または直後における被加工材とパンチとの間の通電状態とメモリに記憶されている基準通電状態とが比較されることにより、切断面の良否が判定されてもよい。 The reference energization state, which is a criterion for determining the quality of the cut surface, is stored in the memory, and the energization state between the workpiece and the punch immediately before or after the punch penetrates the workpiece is stored in the memory. The quality of the cut surface may be determined by comparing with the reference energized state.
これにより、切断面の良否を容易に判定することができる。 Thereby, the quality of a cut surface can be determined easily.
本発明によれば、パンチと被加工材の切断面との間の微小な距離を測定できる高価な変位計などを用いることなく、低コストな構成で、被加工材の切断面の良否を判定することができる。 According to the present invention, it is possible to determine the quality of the cut surface of the workpiece with a low-cost configuration without using an expensive displacement meter that can measure a minute distance between the punch and the cut surface of the workpiece. can do.
以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1および図2は、本発明の一実施形態に係る良否判定方法が実施されるプレス機械の図解的な断面図である。 1 and 2 are schematic cross-sectional views of a press machine in which a quality determination method according to an embodiment of the present invention is implemented.
プレス機械1は、金属からなる被加工材2の打ち抜き加工に使用される。プレス機械1は、ダイプレート3、パンチプレート4およびストリッパプレート5を備えている。
The press machine 1 is used for punching a
ダイプレート3は、導電性を有する材料(たとえば、金属)からなる。ダイプレート3には、下型であるダイ6が配置されている。ダイ6は、金属からなる。ダイ6には、ダイ穴7が上下方向に貫通して形成されている。また、ダイプレート3には、ダイ6の周囲に、ダイ6上で被加工材2を位置決めするためのロケーションピン8が植設されている。
The die
パンチプレート4は、ダイプレート3の上方に間隔を空けて、ダイプレート3に対して昇降可能に設けられている。パンチプレート4は、導電性を有する材料(たとえば、金属)からなる。パンチプレート4には、ダイ穴7と上下方向に対向する位置に、上型であるパンチ9が保持されている。パンチ9は、金属からなる。パンチ9は、パンチプレート4から下方に延びている。パンチ9の先端部(下端部)は、ダイ穴7に対応した形状に形成されている。パンチ9の先端部とダイ穴7との間には、水平方向に間隔(クリアランス)が設けられている。
The
ストリッパプレート5は、パンチプレート4の下方に、パンチプレート4にコイルスプリング10を介して支持されている。ストリッパプレート5には、パンチ9が挿通される挿通孔11が形成されている。
The
プレス機械1では、ダイプレート3およびパンチプレート4に、それぞれ電源12から延びる配線13,14が接続されている。配線13,14の一方は、電源12のプラス端子から延び、その他方は、電源12のマイナス端子から延びている。配線13の途中部には、配線13に流れる電流値を検出するための電流センサ15が介装されている。電流センサ15の検出信号は、マイクロコンピュータからなる良否判定部16に入力されるようになっている。
In the press machine 1,
被加工材2の打ち抜き加工時には、被加工材2がダイ6上に配置される。そして、被加工材2がダイ6上で位置決めされた状態で、パンチプレート4が下方に移動される。パンチプレート4とともに、ストリッパプレート5が下降する。図2に示されるように、ストリッパプレート5が被加工材2の上面に当接すると、被加工材2がストリッパプレート5とダイプレート3とに上下から挟まれる。その後、パンチプレート4が下方に移動すると、コイルスプリング10の弾性力に抗して、パンチプレート4がストリッパプレート5に近接し、その反力により、ストリッパプレート5が被加工材2に押しつけられる。また、パンチ9の下端面が被加工材2に当接する。
When the
その後、パンチプレート4が下方にさらに移動されると、被加工材2がダイ6およびパンチ9からせん断力を受ける。このせん断力により、被加工物2にダイ6およびパンチ9のとの当接部分付近からクラックが生じる。パンチ9の下降が進み、それらのクラックがつながると、被加工物2におけるパンチ9に押されている部分がダイ穴7に抜け落ち、打ち抜き加工が達成される。
Thereafter, when the
被加工材2がダイ6上に配置されると、被加工材2とパンチ9との間に、電源12の電圧が印加される。また、パンチ9が被加工材2に接触すると、配線13,14がダイプレート3、被加工材2、パンチ9およびパンチプレート4を介して電気的に接続される。そのため、パンチ9が被加工材2に接触した状態では、配線13,14に電流が流れる。配線13に流れる電流値が電流センサ15によって検出され、その検出信号が良否判定部16に入力される。良否判定部16は、電流センサ15から入力される検出信号に基づいて、被加工材2の切断面21(図2参照)の良否を判定する。
When the
図3は、被加工材の切断面の状態を示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing the state of the cut surface of the workpiece.
打ち抜き加工による被加工材2の切断面21には、打ち抜き加工時のパンチ9の移動方向の上流側、つまり被加工材2の上面側から順に、ダレ22、せん断面23、破断面24およびバリ25が生じる。
On the
ダレ22、せん断面23、破断面24およびバリ25の大きさは、たとえば、パンチ9の先端部とダイ穴7とのクリアランスによって変化する。クリアランスが適正な範囲内であれば、せん断面23の面積が所定面積以上となり、ダレ22、破断面24およびバリ25の小さい切断面21が得られる。ダイ6および/またはパンチ9の使用による摩耗が進み、クリアランスが大きくなると、せん断面23の面積が小さくなり、ダレ22、破断面24およびバリ25が大きくなる。せん断面23の面積が所定面積よりも小さい切断面21を有する被加工材2は、ダレ22およびバリ25が大きすぎるため、自動車の製造などに用いることが適切ではない不良品となる。
The sizes of the
図4は、パンチが被加工材を貫通する前後における電流の変化を示すグラフである。 FIG. 4 is a graph showing changes in current before and after the punch penetrates the workpiece.
パンチ9が被加工材2を貫通する前は、パンチ9の先端面および側面が被加工材2と接触する。パンチ9が被加工材2を貫通すると、図3に示されるように、パンチ9の側面のみが被加工材2の切断面21のせん断面23と接触する。被加工材2とパンチ9との間を流れる電流値は、被加工材2とパンチ9との接触面積に比例する。そのため、配線13を流れる電流値、つまり電流センサ15によって検出される電流値は、図4に示されるように、パンチ9が被加工材2を貫通する前後で急峻に減少する。
Before the
良否判定部16は、被加工材2の打ち抜き加工中、電流センサ15から入力される検出信号をモニタしており、その検出信号に基づいて、被加工材2の切断面21の良否を判定する。
The
具体的には、被加工材2の実際の打ち抜き加工に先立ち、被加工材2の打ち抜き加工が試験として行われる。この試験により、所定面積のせん断面23を有する切断面21が得られると、その打ち抜き加工において、パンチ9が被加工材2を貫通した直後に電流センサ15に流れた電流値が取得される。そして、その取得された電流値に基づいて、基準電流値が設定され、その基準電流値が良否判定部16のメモリに記憶される。基準電流値は、たとえば、電流値の測定誤差などを考慮して、取得された電流値から所定値を減じて得られる値に設定される。
Specifically, prior to actual punching of the
被加工材2の実際の打ち抜き加工において、良否判定部16では、電流センサ15によって検出される電流値がモニタされており、電流値が急峻に減少すると、パンチ9が被加工材2を貫通したと判断される。そして、そのパンチ9が被加工材2を貫通した直後に電流センサ15によって検出される電流値(急峻に減少した直後の電流値)とメモリに記憶されている基準電流値との大小が比較される。電流センサ15によって検出される電流値が基準電流値以上であれば、被加工材2の切断面21の状態が良好であると判定され、打ち抜き加工後の被加工材2が良品であると判定される。一方、電流センサ15によって検出される電流値が基準電流値未満である場合には、被加工材2の切断面21の状態が不良であると判定され、打ち抜き加工後の被加工材2が不良品であると判定される。
In the actual punching of the
このように、プレス機械1では、被加工材2の打ち抜き加工中に、電流センサ15によって検出される電流値に基づいて、被加工材2の切断面の良否を容易に判定することができる。
As described above, in the press machine 1, whether the cut surface of the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
たとえば、被加工材2の切断面21に生じるバリ25が比較的小さいときには、図5に実線で示されるように、パンチ9が被加工材2を貫通する直前に電流センサ15によって検出される電流値の増加が小さい。これに対し、比較的大きいバリ25が発生するときには、パンチ9が被加工材2を貫通する直前に、被加工材2の延びにより、被加工材2とパンチ9との接触面積が増大するため、図5に二点鎖線で示されるように、電流センサ15によって検出される電流値が大きく増加する。そこで、図5に実線で示される電流波形を基準電流波形として良否判定部16に記憶させておき、被加工材2の打ち抜き加工時に、パンチ9が被加工材2を貫通する直前の電流波形を検出し、その検出電流波形とメモリに記憶されている基準電流波形とを比較して、検出電流波形が基準電流波形と異なる場合に、被加工材2の切断面21の状態が不良であると判定されてもよい。
For example, when the
また、ダイプレート3およびパンチプレート4に、それぞれ配線13,14が接続されているとしたが、配線13,14は、それぞれダイ6およびパンチ9に接続されていてもよい。すなわち、配線13,14は、それぞれ被加工材2およびパンチ9と電気的に接続されるとよい。なお、ダイプレート3およびパンチプレート4にそれぞれ配線13,14が接続される構成では、パンチ9が被加工材2に接触していない状態でダイプレート3およびパンチプレート4が互いに絶縁されるように適当な対策が施されている。ダイ6およびパンチ9にそれぞれ配線13,14が接続される構成では、たとえば、パンチプレート4とパンチ9との間に絶縁体が介在されるとよい。
Further, although the
また、電流センサ15は、配線14の途中部に介装されていてもよい。
Further, the
その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。 In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.
2 被加工材
6 ダイ
9 パンチ
16 良否判定部(メモリ)
21 切断面
2
21 Cut surface
Claims (2)
前記ダイにセットされた前記被加工材と前記パンチとの間に所定の電圧を印加し、
前記パンチが前記被加工材を貫通する直前または直後における前記被加工材と前記パンチとの間の通電状態に基づいて、前記切断面の良否を判定することを特徴とする、打ち抜き加工による切断面の良否判定方法。 A method for determining the quality of a cut surface generated in the workpiece during punching of the workpiece using a die and a punch,
Apply a predetermined voltage between the workpiece set on the die and the punch,
A cut surface by punching, wherein the cutting surface is judged to be good or bad based on an energized state between the workpiece and the punch immediately before or after the punch penetrates the workpiece. Pass / fail judgment method.
前記パンチが前記被加工材を貫通する直前または直後における前記被加工材と前記パンチとの間の通電状態と前記メモリに記憶されている前記基準通電状態とを比較することにより、前記切断面の良否を判定することを特徴とする、請求項1に記載の打ち抜き加工による切断面の良否判定方法。 A reference energization state serving as a reference for determining the quality of the cut surface is stored in the memory,
By comparing the energized state between the workpiece and the punch just before or immediately after the punch penetrates the workpiece and the reference energized state stored in the memory, The quality determination method for a cut surface by punching according to claim 1, wherein the quality is determined.
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