JP6875927B2 - Die press device and die pressing method - Google Patents
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Description
本発明は、金型プレス装置及び金型プレス方法に係り、特に精度管理が可能な金型プレス装置等に関する。 The present invention relates to a die pressing device and a die pressing method, and particularly relates to a die pressing device capable of quality control.
金型プレス装置(以下、プレス装置という)の精度は、フレーム、クランク、コンロッド、玉ねじ、ギブ、ギブガイド等に依存している。プレス装置における回転部の軸受にはメタルを使用するため、長期間の使用によりメタルが摩耗し、プレス装置の精度が低下する。ここで、プレス装置の精度とは、JIS規格により規定されており、例えば、前後、左右の真直度、ギブのすきま、メタルとクランクシャフトとの間の総合すきま、等が含まれる。 The accuracy of the die press (hereinafter referred to as the press) depends on the frame, crank, connecting rod, ball screw, give, give guide, and the like. Since metal is used for the bearing of the rotating part in the press device, the metal wears after long-term use, and the accuracy of the press device deteriorates. Here, the accuracy of the press device is defined by the JIS standard, and includes, for example, front-rear, left-right straightness, gap of give, total clearance between metal and crankshaft, and the like.
例えば、工場出荷時にはJIS規格における1級の精度であったプレス装置が、長期間の使用によって摩耗することでJIS規格における2級を下回ることもある。プレス装置の精度が低下すると、プレス装置により加工された製品の精度が低下したり、騒音が増大したりする。日本国内では、特定自主検査の制度により年1回のプレス装置の診断が義務づけられており、特定自主検査において検査されるデータは、1年毎の総合すきまやスライドクリアランス等のデータのみである。 For example, a press device having a first-class accuracy in the JIS standard at the time of shipment from a factory may fall below the second-class in the JIS standard due to wear due to long-term use. When the accuracy of the press device is lowered, the accuracy of the product processed by the press device is lowered and the noise is increased. In Japan, the system of specific self-inspection obliges the diagnosis of the press device once a year, and the data to be inspected in the specific self-inspection is only the data such as the total clearance and slide clearance for each year.
図8(a)は、総合すきま(mm)の検査履歴を示す図である。図8(a)には、例えば、検査日時2010年11月12日に行われた検査結果において総合すきま0.35mmというデータが得られたことが示されている。そして、約1年後の2011年11月15日に検査が行われ、総合すきま0.37mmというデータが得られたことが示されている。 FIG. 8A is a diagram showing an inspection history of the total clearance (mm). FIG. 8A shows that, for example, in the inspection results conducted on November 12, 2010, the data of the total clearance of 0.35 mm was obtained. Then, about one year later, the inspection was conducted on November 15, 2011, and it is shown that the data of the total clearance of 0.37 mm was obtained.
また、図8(b)はJIS B6402に規定された総合すきまの等級を示す表であり、クランク形及びクランクレス形における特級、1級、2級それぞれの許容値が示されている。ここで、pはプレス装置の呼び能力(kN)であり、許容値の単位はmmである。図8(c)は、図8(b)の呼び能力p(kN)を横軸とし、総合すきま(mm)を縦軸として、特級、1級、2級のそれぞれをグラフ化したものである。 Further, FIG. 8B is a table showing the grades of the total clearance specified in JIS B6402, and shows the allowable values of the special grade, the first grade, and the second grade in the crank type and the crankless type. Here, p is the nominal capacity (kN) of the press device, and the unit of the allowable value is mm. FIG. 8 (c) is a graph of the special grade, the first grade, and the second grade with the nominal capacity p (kN) of FIG. 8 (b) as the horizontal axis and the total clearance (mm) as the vertical axis. ..
更に、工具の摩耗量の推定計算を行う技術として、例えば特許文献1に開示されたような技術が提案されている。 Further, as a technique for estimating and calculating the amount of wear of a tool, for example, a technique disclosed in Patent Document 1 has been proposed.
しかしながら、特定自主検査は、検査間隔が約1年であるため、プレス装置の経年変化を示すデータが荒い。また、プレス装置で行われる個々の加工が、どの程度、プレス装置の摩耗に影響しているかを把握することができない。更に、プレス装置の摩耗の度合いを、プレス装置にかかる負荷とクランク軸の回転数、プレス装置の使用時間等から概算する方法もあるが、サーボプレスのように複雑な動きが可能なプレス装置の場合、多種多様な加工を1台のプレス装置で実行することが多く、摩耗の度合いを算出するために必要なパラメータの変動の度合いが大きいため、摩耗の度合いを算出する際の精度が低下してしまう。 However, in the specific voluntary inspection, the inspection interval is about one year, so the data showing the secular change of the press device is rough. In addition, it is not possible to grasp to what extent the individual processing performed by the press device affects the wear of the press device. Furthermore, there is also a method of estimating the degree of wear of the press device from the load applied to the press device, the number of rotations of the crankshaft, the usage time of the press device, etc. In this case, a wide variety of machining is often performed by a single press device, and the degree of variation in the parameters required to calculate the degree of wear is large, so the accuracy in calculating the degree of wear is reduced. Will end up.
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、プレス装置内の回転部における摩耗量を精度よく予測し、総合すきまの推定値を表示部に表示することができる金型プレス装置及び金型プレス方法を提供することを例示的課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a die pressing device and a die capable of accurately predicting the amount of wear in a rotating portion in a pressing apparatus and displaying an estimated value of a total clearance on a display portion. An exemplary task is to provide a die pressing method.
上記の課題を解決するために、本発明は以下の趣旨を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following gist.
[趣旨1]
駆動手段と、
対象物を加工する金型を上下に動作させるスライドと、
前記スライドを上下に移動させるコンロッドと、
前記駆動手段により回転され、前記駆動手段の動力を前記コンロッドを介して前記スライドに伝達するクランク軸と、
前記クランク軸を支持する軸受部と、
を備える金型プレス装置であって、
前記軸受部に加わる荷重を検知する荷重検知手段と、
前記クランク軸の回転数を検知する回転数検知手段と、
前記荷重検知手段により検知された荷重と前記回転数検知手段により検知された回転数とに基づいて、前記軸受部の摩耗量を推定する摩耗量推定手段と、
前記摩耗量推定手段により推定された前記摩耗量に基づいて、前記クランク軸及び前記軸受部における総合すきまを推定する総合すきま推定手段と、
前記総合すきま推定手段により推定された総合すきまのデータを表示する表示部と、
を備える。
[Purpose 1]
Drive means and
A slide that moves the mold for processing the object up and down,
A connecting rod that moves the slide up and down,
A crankshaft that is rotated by the drive means and transmits the power of the drive means to the slide via the connecting rod.
The bearing portion that supports the crankshaft and
It is a die press device equipped with
A load detecting means for detecting the load applied to the bearing portion and
A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the crankshaft, and
A wear amount estimating means that estimates the wear amount of the bearing portion based on the load detected by the load detecting means and the rotation speed detected by the rotation speed detecting means.
Based on the wear amount estimated by the wear amount estimation means, the total clearance estimation means for estimating the total clearance in the crankshaft and the bearing portion, and the total clearance estimation means.
A display unit that displays the total clearance data estimated by the total clearance estimation means, and a display unit.
To be equipped.
[趣旨2]
前記摩耗量推定手段は、加工動作中に前記スライドが所定の位置にあるときに前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、前記スライドが前記所定の位置にあるときから単位時間が経過した後に前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、に基づき前記単位時間における摩耗量である単位摩耗量を推定し、前記単位摩耗量を積算することにより前記摩耗量を推定するものであってもよい。
[Purpose 2]
The wear amount estimating means includes a load detected by the load detecting means when the slide is in a predetermined position during a machining operation, a rotation speed detected by the rotation speed detecting means, and the slide being the predetermined. The unit wear amount, which is the wear amount in the unit time, is estimated based on the load detected by the load detecting means and the rotation speed detected by the rotation speed detecting means after the unit time has elapsed from the position. , The wear amount may be estimated by integrating the unit wear amount.
[趣旨3]
前記摩耗量推定手段は、更に、比摩耗量と前記軸受部の長さとに基づいて前記単位摩耗量を推定するものであってもよい。
[Purpose 3]
The wear amount estimating means may further estimate the unit wear amount based on the specific wear amount and the length of the bearing portion.
[趣旨4]
前記総合すきま推定手段は、工場出荷時の前記軸受部におけるすきまのデータに前記摩耗量を加算して前記総合すきまを推定するものであってもよい。
[Purpose 4]
The total clearance estimation means may estimate the total clearance by adding the wear amount to the clearance data in the bearing portion at the time of shipment from the factory.
[趣旨5]
前記摩耗量推定手段は、前記摩耗量を初期化する初期化機能を有するものであってもよい。
[Purpose 5]
The wear amount estimating means may have an initialization function for initializing the wear amount.
[趣旨6]
駆動手段と、対象物を加工する金型を上下に動作させるスライドと、前記スライドを上下に移動させるコンロッドと、前記駆動手段により回転され、前記駆動手段の動力を前記コンロッドを介して前記スライドに伝達するクランク軸と、前記クランク軸を支持する軸受部と、を備える金型プレス装置による金型プレス方法であって、
荷重検知手段により前記軸受部に加わる荷重を検知する荷重検知工程と、
回転数検知手段により前記クランク軸の回転数を検知する回転数検知工程と、
前記荷重検知工程において検知された荷重と前記回転数検知工程において検知された回転数とに基づいて、前記軸受部の摩耗量を推定する摩耗量推定工程と、
前記摩耗量推定工程において推定された前記摩耗量に基づいて、前記クランク軸及び前記軸受部における総合すきまを推定する総合すきま推定工程と、
前記総合すきま推定工程において推定された総合すきまのデータを表示部に表示する工程と、
を備える。
[Purpose 6]
A driving means, a slide that moves a mold for processing an object up and down, a connecting rod that moves the slide up and down, and a conrod that is rotated by the driving means, and the power of the driving means is transferred to the slide via the connecting rod. A die pressing method using a die pressing device including a crankshaft for transmission and a bearing portion for supporting the crankshaft.
A load detection process that detects the load applied to the bearing by the load detection means,
A rotation speed detection process that detects the rotation speed of the crankshaft by the rotation speed detection means, and
A wear amount estimation step that estimates the wear amount of the bearing portion based on the load detected in the load detection step and the rotation speed detected in the rotation speed detection step.
A total clearance estimation step for estimating the total clearance in the crankshaft and the bearing portion based on the wear amount estimated in the wear amount estimation step, and a total clearance estimation step.
A step of displaying the total clearance data estimated in the total clearance estimation step on the display unit, and
To be equipped.
本発明によれば、プレス装置内の回転部における摩耗量を精度よく予測し、総合すきまの推定値を表示部に表示することができる金型プレス装置及び金型プレス方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a die pressing device and a die pressing method capable of accurately predicting the amount of wear in a rotating portion in a pressing apparatus and displaying an estimated value of a total clearance on a display unit. ..
[実施形態]
(プレス装置の説明)
図1は、プレス装置Sの概略図である。プレス装置Sは、筐体2の内外に、駆動モータ4(駆動手段)、伝達機構6、クランク軸8、コンロッド10、スライド12を有して構成される。また、プレス装置Sは、コントローラ14、記憶部15、表示部16、入力部18、を有している。本実施形態のプレス装置Sは、例えば順送式のプレス装置であり、複数の加工ステージと、搬送機構(不図示)とを更に有している。
[Embodiment]
(Explanation of press equipment)
FIG. 1 is a schematic view of the press device S. The press device S includes a drive motor 4 (driving means), a
駆動モータ4は、例えばサーボ制御されるサーボモータであり、回転量及び回転方向を制御しつつ伝達機構6、クランク軸8、コンロッド10を介して後述する金型3を上下移動させるものである。伝達機構6は、例えばギアやベルト等の伝達部材を有して構成され、駆動モータ4のモータ軸の回転をクランク軸8へと伝達するものである。駆動モータ4への制御信号はコントローラ14から送られるようになっている。
The
クランク軸8及びコンロッド10は、伝達機構6により伝達されたモータ軸の回転移動を往復移動(本実施形態では、上下移動。)に変換するためのものである。モータ軸の回転によりクランク軸8が回転し、クランク軸8に一端近傍が連結されたコンロッド10にその回転が伝達されてコンロッド10が上下移動(昇降移動)するようになっている。
The
コンロッド10の他端近傍にはスライド12が連結されている。コンロッド10の上下移動に伴いスライド12がギブ26に沿って上下移動するようになっている。図2にその概略図を示すように、スライド12は、ボルスタ22と対面している。プレス装置Sにおいては、スライド12と対向するようにボルスタ22が配置されている。スライド12のボルスタ22と対向する側の面(本実施形態では下面。)に金型3の一部としての上型3aが装着される。ボルスタ22のスライド12と対向する側の面(本実施形態では上面。)に金型3の一部としての下型3bが装着される。
A
上型3aと下型3bとの間に加工の対象物としてのワークWSを配置し、上型3aと下型3bとで押圧することにより、プレス装置SによるワークWSに対するプレス加工が行われる。詳しくは、コントローラ14により制御されて駆動モータ4が回転する。駆動モータ4の回転が伝達機構6、クランク軸8を介してコンロッド10へと伝達され、スライド12が上下移動する。スライド12の下方移動によって上型3aと下型3bとが押圧され、ワークWSのプレス加工が行われる。すなわち、プレス装置Sにおいて、駆動モータ4、伝達機構6、クランク軸8、コンロッド10、スライド12がプレス部を構成する。伝達機構6には、クランク軸8の回転数を検知するための回転数検知手段であるロータリーエンコーダ25が設けられている。
By arranging the work WS as an object to be machined between the
荷重検知手段であるセンサ24は、プレス装置SがワークWSにプレス加工を行う際に、コンロッド10に働く荷重F(図3参照)を検知するためのセンサで、例えばロードセルである。センサ24は、例えば、筐体2に設置された歪ゲージであってもよい。センサ24は、コンロッド10のいずれかの位置(例えば、中央近傍位置)に設置されていてもよい。なお、図1において、表示部16が配置されている側がプレス装置Sの前側である。
The
(プレス装置のブロック図)
図2は、プレス装置Sのブロック図である。コントローラ14は、駆動モータ4を制御する。コントローラ14は、表示部16、入力部18とも接続されている。コントローラ14は、予め記憶部15に記憶された各種パラメータや各種プログラム等を読み出し、これらに基づいてプレス装置Sの加工動作を制御する。また、後述する推定摩擦量の算出処理において求められた各種データを記憶部15に記憶する。ロータリーエンコーダ25は、駆動モータ4の出力軸(不図示)の回転速度を検出し、検出した結果をコントローラ14に出力する。コントローラ14は、ロータリーエンコーダ25による検出結果に基づいて、駆動モータ4を制御する。また、コントローラ14は、センサ24によりコンロッド10に働く荷重を検知している。
(Block diagram of press device)
FIG. 2 is a block diagram of the press device S. The
(回転部における各パラメータについて)
プレス装置Sの精度には、例えば、上下に運動するスライド12の前後、左右における真直度、回転部における総合すきま、ボルスタ22とスライド12との間の平行度、等が含まれる。中でも、総合すきまが大きくなることで、他の精度も影響を受けるため、プレス装置Sの回転部における摩耗の度合いを示す総合すきまを評価することにより、プレス装置S全体の精度を評価することとする。回転部とは、クランク軸8及び軸受部を指し、軸受部は詳細には、クランク前メタル301、クランク後メタル302、コンロッドメタル303を指す。クランク軸8とこれらのメタルとの間にはすきまがあるが、荷重が加わる前後において、このすきまが変化する。総合すきまとは、このような変化を表している。精度検査においては、スライド12をストロークの上限又は下限に定置して、ボルスタ22の略中央に所定の負荷を加え、支持点の下を測定点として、加圧前後に計測器の値を読み取って、読み取った値の差を総合すきまの測定値としている。
(About each parameter in the rotating part)
The accuracy of the press device S includes, for example, the straightness of the
図3は、プレス装置Sの回転部における各部のサイズを示す図である。プレス装置Sの回転部とは、具体的に、クランク軸8近傍を指す。クランク軸8は、本実施形態のプレス装置Sにおいては、クランク前メタル301、クランク後メタル302及びコンロッドメタル303の3つの軸受部によって支持されている。図3に示すように、クランク軸8は、プレス装置Sの前方(図3における左側)においては、円環状のクランク前メタル301内を回転し、プレス装置Sの後方(図3における右側)においては、円環状のクランク後メタル302内を回転する。また、クランク軸8は、コンロッド10においては、円環状のコンロッドメタル303内を回転する。
FIG. 3 is a diagram showing the size of each portion of the rotating portion of the press device S. The rotating portion of the press device S specifically refers to the vicinity of the
プレス装置Sの回転部の各サイズは、後述するプレス装置Sの総合すきまを算出する際のパラメータとして用いられる。クランク前メタル301の軸受内径をd1とし、クランク前メタル301の軸受長さをL1とする。クランク後メタル302の軸受内径をd2とし、クランク後メタル302の軸受長さをL2とする。コンロッドメタル303の軸受内径をd3とし、コンロッドメタル303の長さを軸受L3とする。また、クランク前メタル301の軸受長さL1方向における中央部から、コンロッドメタル303の軸受長さL3方向における中央部までの距離をI1とし、クランク後メタル302の軸受長さL2方向における中央部から、コンロッドメタル303の軸受長さL3方向における中央部までの距離をI2とする。
Each size of the rotating portion of the press device S is used as a parameter when calculating the total clearance of the press device S, which will be described later. The inner diameter of the bearing of the
プレス装置SにおいてワークWSへの加工が行われているとき、コンロッド10には力Fが働いており、クランク前メタル301には力Ffが働いており、クランク後メタル302には力Frが働いている。このとき、力Fは力Ffと力Frとが加算されたもの(F=Ff+Fr)となっている。
When the press device S is processing the work WS, a force F is applied to the connecting
(データ構造)
後述するプレス装置Sの推定摩耗量を算出する際に必要となるパラメータは、比摩耗量K(mm/(N/mm2・m/s・hr))、クランク前メタル301の軸受内径d1、クランク前メタル301の軸受長さL1、クランク後メタル302の軸受内径d2、クランク後メタル302の軸受長さL2、コンロッドメタル303の軸受内径d3、コンロッドメタル303の軸受長さL3、距離I1、距離I2である。ここで、クランク前メタル301の軸受内径d1、クランク後メタル302の軸受内径d2、コンロッドメタル303の軸受内径d3は、後述する推定摩擦量の算出においては、相殺される値であるため、パラメータとして入力しなくてもよい。このため、図4の「固定パラメータ」においては、これらはかっこ書きとしている。なお、これらのパラメータの入力は入力部18を介して行われ、入力されたパラメータは記憶部15に記憶される。
(data structure)
The parameters required when calculating the estimated wear amount of the press device S, which will be described later, are the specific wear amount K (mm / (N / mm 2 · m / s · hr)), the bearing inner diameter d1 of the
ここで、比摩耗量Kは次のような値である。例えば、潤滑剤を用いていない無潤滑状態の場合、比摩耗量Kは6×10−4〜3×10−3の値である。また、所定の間隔で潤滑剤が投与されるような定期潤滑の場合、比摩耗量Kは6×10−5〜3×10−4である。更に、油潤滑の場合、比摩耗量Kは6×10−6〜3×10−5である。 Here, the specific wear amount K has the following values. For example, in the non-lubricated state in which no lubricant is used, the specific wear amount K is a value of 6 × 10 -4 to 3 × 10 -3. Further, in the case of periodic lubrication in which the lubricant is administered at predetermined intervals, the specific wear amount K is 6 × 10 -5 to 3 × 10 -4 . Further, in the case of oil lubrication, the specific wear amount K is 6 × 10 -6 to 3 × 10 -5 .
次に、プレス装置Sにおいて、ワークWSに所定の加工を行う際にコントローラ14によって実行されるプログラムをXとする。プログラムXには、プログラムXで使用される金型3のデータ(金型データ)、加工動作を示すモーションデータ、そして、後述する1ショット当たりの推定摩耗量Wxが紐づけられている。
Next, let X be a program executed by the
(推定摩耗量の算出方法)
加工の1サイクルにおける推定摩耗量W[mm]は、次の式(1)を用いて求められる。
W=K×P×V×T (1)
なお、Kは上述した比摩耗量[mm/(N/mm2・m/s・hr)]、Pは軸受負荷面圧[N/mm2]、Vは軸受摺動速度[m/s]、Tは摩擦時間[hr]である。また、本実施形態では、比摩耗量Kとして油潤滑の場合の6×10−6〜3×10−5を用いる。
(Calculation method of estimated wear amount)
The estimated wear amount W [mm] in one processing cycle can be obtained by using the following equation (1).
W = K × P × V × T (1)
In addition, K is the above-mentioned specific wear amount [mm / (N / mm 2 · m / s · hr)], P is the bearing load surface pressure [N / mm 2 ], and V is the bearing sliding speed [m / s]. , T is the friction time [hr]. Further, in the present embodiment, 6 × 10 -6 to 3 × 10 -5 in the case of oil lubrication is used as the specific wear amount K.
ここで、P値、V値、PV値について説明する。これらの値は、クランク軸8が一方向に回転している場合と、摺動運動を行っている場合とで、異なる値となる。なお、以下の式において、Fは荷重[N]、dは上述した軸受内径[mm]、Lは上述した軸受長さ[mm]、Nは駆動モータ4の回転数[s−1]、cは揺動運動の際の揺動サイクル速度[s−1]、θは揺動運動の際の揺動角度[rad]である。
Here, the P value, the V value, and the PV value will be described. These values are different depending on whether the
まず、クランク軸8が一方向に回転している場合、P値[N/mm2]は、次の式(2)で表される。
P=F/(d×L) (2)
また、V値[m/s]は、次の式(3)で表される。
V=π×d×N/103 (3)
ここで、πは円周率である。
更に、PV値[N/mm2・m/s]は、式(2)、式(3)から、次の式(4)で表される。
PV=π×F×N/(L×103) (4)
First, when the
P = F / (d × L) (2)
The V value [m / s] is represented by the following equation (3).
V = π × d × N / 10 3 (3)
Here, π is the pi.
Furthermore, PV value [N / mm 2 · m / s] of the formula (2), from equation (3) is expressed by the following equation (4).
PV = π × F × N / (L × 10 3 ) (4)
次に、クランク軸8が揺動運動をしている場合、P値[N/mm2]は、次の式(5)で表される。
P=F/(d×L) (5)
また、V値[m/s]は、次の式(6)で表される。
V=d×c×θ/103 (6)
更に、PV値[N/mm2・m/s]は、式(5)、式(6)から、次の式(7)で表される。
PV=F×c×θ/(L×103) (7)
Next, when the
P = F / (d × L) (5)
The V value [m / s] is represented by the following equation (6).
V = d × c × θ / 10 3 (6)
Further, the PV value [N / mm 2 · m / s] is represented by the following formula (7) from the formulas (5) and (6).
PV = F × c × θ / (L × 10 3 ) (7)
例えば、クランク軸8が一方向に回転している場合、1サイクルにおける推定摩耗量Wは、次の式(8)から求められる。なお、クランク軸8が揺動運動をしている場合も同様に1サイクルにおける推定摩耗量Wを求めることができる。
W=K×π×F×N×T/(L×103) (8)
For example, when the
W = K × π × F × N × T / (L × 10 3 ) (8)
本実施形態においては、回転部には3つのメタル、具体的には、クランク前メタル301、クランク後メタル302、コンロッドメタル303がある。このため、上述した推定摩擦量W[mm]は、メタル毎に求める必要があり、それぞれ以下のように求められる。なお、クランク前メタル301の推定摩擦量をW1、クランク後メタル302の推定摩擦量をW2、コンロッドメタル303の推定摩擦量をW3とする。
W1=K×π×Ff×N×T/(L1×103) (9)
W2=K×π×Fr×N×T/(L2×103) (10)
W3=K×π×F×N×T/(L3×103) (11)
In the present embodiment, the rotating portion includes three metals, specifically, a metal before crank 301, a metal after crank 302, and a connecting
W1 = K × π × Ff × N × T / (L1 × 10 3 ) (9)
W2 = K × π × Fr × N × T / (L2 × 10 3 ) (10)
W3 = K × π × F × N × T / (L3 × 10 3 ) (11)
また、センサ24により検知される荷重はFであり、力が働く系全体を剛体とみなすと、各メタルに働く力は以下の式(12)のように表される。
F=Ff+Fr (12)
Ff=F×I2/(I1+I2) (13)
Fr=F×I1/(I1+I2) (14)
Further, the load detected by the
F = Ff + Fr (12)
Ff = F × I2 / (I1 + I2) (13)
Fr = F × I1 / (I1 + I2) (14)
プレス装置Sにおいては、クランク軸8が傾くことがないよう、プレス装置Sの前(クランク前メタル301側)後(クランク後メタル302側)にかかる負荷が略均等となるように設計されている。よって、推定摩擦量Wは、以下のように表される。
W=W3+(W1+W2)/2 (15)
The press device S is designed so that the load applied to the front (
W = W3 + (W1 + W2) / 2 (15)
(加工動作中の推定摩耗量の算出)
図5は、プレス装置Sが所定の加工を行う際のスライド12の位置Y(実線)、クランク軸8の回転数N(破線)、荷重F(一点鎖線)を示すグラフであり、横軸は時間Tを示す。プレス装置Sにおいて、スライド12が始動位置から加工開始位置に下降するとワークWSへの加工が開始される。加工が開始されると荷重Fが増加していき、加工が終了すると荷重Fは無負荷状態となる。スライド12は加工終了位置から上昇し、始動位置に戻る。ここで、始動位置から加工が終了した後の始動位置までを1サイクルとし、1サイクルに要する時間をサイクルタイムという。また、荷重Fが0から立ち上がり、0に戻るまでの時間を負荷時間という。
(Calculation of estimated wear during machining operation)
FIG. 5 is a graph showing the position Y (solid line) of the
ここで、負荷時間内において、スライド12がある位置Y1にあるときに、センサ24により検知された荷重FをF1、ロータリーエンコーダ25により検知されたクランク軸8の回転数NをN1とする。スライド12が位置Y1から単位時間ΔT後に位置Y2に移動したときに、センサ24により検知された荷重FをF2、ロータリーエンコーダ25により検知されたクランク軸8の回転数NをN2とする。単位時間ΔTの間の推定摩耗量ΔW(以下、単位摩耗量ΔWという)は、次の式(16)で表される。なお、プレス装置Sの加工中に荷重Fと回転数Nを検知しているため、式(16)は、クランク軸8が一方向に回転している場合も揺動運動している場合も用いられる式である。また、単位時間ΔTは、例えば数ミリ秒(msec)である。
ΔW=K×π×(F1+F2)/2×(N1+N2)/2
×ΔT/(L×103) (16)
これにより、1サイクルにおける推定摩耗量Wは、以下の式(17)のようにも表される。
W=ΣΔW (17)
Here, when the
ΔW = K × π × (F1 + F2) / 2 × (N1 + N2) / 2
× ΔT / (L × 10 3 ) (16)
As a result, the estimated wear amount W in one cycle is also expressed by the following equation (17).
W = ΣΔW (17)
(推定摩耗量の積算値を算出する処理)
図6はプレス装置Sの摩耗量を算出する処理を示すフローチャートである。なお、プレス装置Sの推定摩耗量の積算値であるWtは、例えば工場出荷時に初期化されており(Wt=0)、総合すきまの値が許容値を超えて(例えば、JIS2級を下回って)、回転部のオーバーホールが行われた際にも初期化される。コントローラ14は、推定摩耗量の積算値Wtを初期化する初期化機能を有する。作業者がオーバーホールを行い、入力部18を介してコントローラ14によって推定摩耗量の積算値Wtを初期化する。なお、プレス装置Sが、オーバーホールが行われたことを検知する検知手段を有し、検知手段によりオーバーホールが行われたことを検知したときに、コントローラ14が自動で推定摩耗量の積算値Wtを初期化するようにしてもよい。
(Processing to calculate the integrated value of estimated wear amount)
FIG. 6 is a flowchart showing a process of calculating the amount of wear of the press device S. The Wt, which is the integrated value of the estimated wear amount of the press device S, is, for example, initialized at the time of shipment from the factory (Wt = 0), and the total clearance value exceeds the permissible value (for example, falls below JIS2 class). ), It is also initialized when the rotating part is overhauled. The
また、工場出荷時には、プレス装置Sの回転部におけるすきま(mm)が測定され、予め総合すきまの初期値(例えば、0.3mm〜0.4mmの値)として記憶部15に記憶されているものとする。本実施形態においては、コントローラ14は、総合すきまの初期値に式(17)で求めた1サイクルにおける推定摩耗量Wを加算した値を総合すきまの推定値とする。コントローラ14は、総合すきまを推定する総合すきま推定手段として機能する。なお、本実施形態では、総合すきまの各級の許容値は、図8(b)のクランク形の方が用いられる。
Further, at the time of shipment from the factory, the clearance (mm) in the rotating portion of the press device S is measured and stored in the
コントローラ14は、プレス装置SによってワークWSに所定の加工を開始するとステップ(以下、Sとする)601以降の処理を開始する。S601でコントローラ14は、クランク軸8の回転数N1、荷重F1、1サイクルにおける推定摩耗量Wの値をそれぞれ初期化(N1=0、F1=0、W=0)する。S602でコントローラ14は、スライド12の位置Yの値、ロータリーエンコーダ25の検知結果から回転数Nの値、センサ24の検知結果から荷重Fの値、をそれぞれ更新する。なお、スライド12の位置Yは、例えば、クランク軸8が上死点からどのくらい回転したかに基づいて求めることができる。
When the
S603でコントローラ14は、S602で更新した回転数NをN2とし、荷重FをF2とする。S604でコントローラ14は、加工が開始されたか否かを判断し、加工が開始されたと判断した場合、処理をS606に進め、加工が開始されていないと判断した場合、処理をS605に進める。S604の加工開始とは、1サイクルの開始をいう。S605でコントローラ14は、回転数N1に回転数N2を代入し(N1=N2)、荷重F1に荷重F2を代入して(F1=F2)、処理をS602に戻す。
In S603, the
S606でコントローラ14は、上述した式(16)を用いて単位摩耗量ΔW(1スキャン毎の推定摩耗量ΔWともいう)を算出する。S607でコントローラ14は、前回の加工において求められた推定摩耗量WにS606で算出した単位摩耗量ΔWを加算し、新たな推定摩耗量Wを求める(W=W+ΔW)。S608でコントローラ14は、回転数N1に回転数N2を代入し(N1=N2)、荷重F1に荷重F2を代入する(F1=F2)。S609でコントローラ14は、加工が終了したか否かを判断し、加工が終了したと判断した場合、処理をS610に進め、加工が終了していないと判断した場合、処理をS602に戻す。S609の加工終了とは、1サイクルの終了をいう。
In S606, the
S610でコントローラ14は、終了した所定の加工を行うために呼び出されたプログラム(例えば、プログラムXとする)の推定摩耗量WxにS607で求めた推定摩耗量Wを代入し、記憶部15に記憶する。本実施形態では、S610で、プログラムXにおける1サイクルで求められた推定摩耗量WxをプログラムXの推定摩耗量Wxとしているが、例えば、プログラムXについて複数のサイクルで複数の推定摩耗量Wを求め、それらの平均をプログラムXの推定摩耗量Wxとしてもよい。
In S610, the
S611でコントローラ14は、プレス装置Sの推定摩耗量の積算値Wtに、S607で求めた1サイクルにおける推定摩耗量Wを加算し、プレス装置Sの新たな推定摩耗量の積算値Wtを求める(Wt=Wt+W)。コントローラ14は、プレス装置Sの推定摩耗量の積算値Wtを推定する摩耗量推定手段として機能する。S612でコントローラ14は、1サイクルにおける推定摩耗量Wを初期化する(W=0)。S613でコントローラ14は、生産が終了したか否かを判断し、生産が終了したと判断した場合、処理を終了し、生産が終了していないと判断した場合、処理をS602に戻す。
In S611, the
(摩耗量の表示)
図7は、プレス装置Sの表示部16に表示されるデータの一例を示す図である。表示画面701には、例えば、総合すきまの推定値(mm)702、プレス装置Sの推定摩耗量の積算値Wt(μm)の所定の期間における積算値703、総合すきまのJIS規格の2級の値704(0.76mm)、総合すきまのJIS規格の1級の値705(0.62mm)、総合すきまの初期値706(例えば、0.39mm)といったデータが表示されている。横軸は使用時間(年)を示している。ここで、プレス装置Sの推定摩耗量の積算値Wtの所定の期間における積算値703は、図7では、半年間における積算値としているが、これに限定されるものではない。
(Display of wear amount)
FIG. 7 is a diagram showing an example of data displayed on the
このように、本実施形態のように、荷重Fと回転数Nとに基づいてプレス装置Sの推定摩耗量の積算値Wtを求め、求めた推定摩耗量の積算値Wtに基づいて総合すきまのデータを表示部16に表示させることで、プレス装置Sの経年変化のデータを作業者に提供することができる。
In this way, as in the present embodiment, the integrated value Wt of the estimated wear amount of the press device S is obtained based on the load F and the rotation speed N, and the total clearance is calculated based on the calculated integrated value Wt of the estimated wear amount. By displaying the data on the
なお、上述した所定の期間はプログラムを切り替えるときや、ロット単位、月単位等でもよい。また、本実施形態では、推定摩耗量の積算値Wtや総合すきまの推定値を、プレス装置Sの表示部16に表示させた。しかし、例えば、プレス装置Sに接続されたパーソナルコンピュータ(サーバーコンピュータ)等に表示させてもよい。更に、総合すきまの推定値が規定値を上回った場合には、その旨を作業者に通知したり、プレス装置Sのメーカー担当者(サービスマン)に自動で通知するような構成としてもよい。
The predetermined period described above may be when the program is switched, or may be in lot units, monthly units, or the like. Further, in the present embodiment, the integrated value Wt of the estimated wear amount and the estimated value of the total clearance are displayed on the
本実施形態では、プレス装置Sの回転数Nと荷重Fとを監視し、回転部の軸受部(メタル)の単位摩耗量ΔWを随時算出することで、1台のプレス装置Sで多種多様な加工を行う場合においても、回転部の軸受部(メタル)の摩耗量(言い換えれば、寿命)を精度良く予測し、プレス装置Sに問題が起きる前に適切なタイミングで作業者にメンテナンスを促すことが可能となる。 In the present embodiment, the rotation speed N and the load F of the press device S are monitored, and the unit wear amount ΔW of the bearing portion (metal) of the rotating portion is calculated at any time, so that one press device S can be used in a wide variety of ways. Even when processing, the amount of wear (in other words, the life) of the bearing (metal) of the rotating part is accurately predicted, and the operator is encouraged to perform maintenance at an appropriate timing before a problem occurs in the press device S. Is possible.
また、式(16)で説明したように、本実施形態では、1サイクルの推定摩耗量Wを求めるためのパラメータに、比摩耗量Kとメタルの軸受長さ(L)を追加する。また、プレス装置Sの加工中の回転数Nと荷重Fを同時に監視し、単位摩耗量ΔWを算出する。また、プログラム毎に1ショット当たりの推定摩耗量(負荷度合い)Wxを求め、記憶部15に記憶する。また、所定の期間における推定摩耗量の積算値Wtを積算し、総合すきまの初期値に加算することで総合すきまの推定値を得、経年変化のグラフ(横軸:時間、縦軸:総合すきま)として表示する。更に、年に1回行われる特定自主検査において得られた総合すきまの検査履歴を記憶部15に記憶しておき、図7の表示画面701の総合すきまの推定値とともに総合すきまの実測値としてグラフに描画して表示させてもよい。
Further, as described in the equation (16), in the present embodiment, the specific wear amount K and the metal bearing length (L) are added to the parameters for obtaining the estimated wear amount W in one cycle. Further, the rotation speed N and the load F during machining of the press device S are simultaneously monitored, and the unit wear amount ΔW is calculated. Further, the estimated wear amount (load degree) Wx per shot is obtained for each program and stored in the
以上のことから、本実施形態では、クランク前メタル301、クランク後メタル302、又はコンロッドメタル303等の軸受部における推定摩耗量の算出精度を向上することができる。また、プログラム単位の推定摩耗量Wxを記憶しておくことで、プレス装置Sの負荷の度合いに応じて生産の振り分けを行うことができるようになり、プレス装置Sの負荷を平準化することができる。また、軸受部の摩耗進度を容易に確認することができる。更に、プレス装置Sの精度をデジタル化することができる。
From the above, in the present embodiment, it is possible to improve the calculation accuracy of the estimated wear amount in the bearing portion such as the metal before crank 301, the metal after crank 302, or the connecting
以上、本実施形態によれば、プレス装置内の回転部における摩耗量を精度よく予測し、総合すきまの推定値を表示部に表示することができる金型プレス装置及び金型プレス方法を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, there is provided a die pressing device and a die pressing method capable of accurately predicting the amount of wear in the rotating portion in the pressing apparatus and displaying the estimated value of the total clearance on the display portion. be able to.
2 筐体
3 金型
3a 上型
3b 下型
4 駆動モータ
6 伝達機構
8 クランク軸
10 コンロッド
12 スライド
14 コントローラ
15 記憶部
16 表示部
18 入力部
22 ボルスタ
24 センサ
25 ロータリーエンコーダ
26 ギブ
301 クランク前メタル
302 クランク後メタル
303 コンロッドメタル
701 表示画面
S プレス装置
2
Claims (5)
対象物を加工する金型を上下に動作させるスライドと、
前記スライドを上下に移動させるコンロッドと、
前記駆動手段により回転され、前記駆動手段の動力を前記コンロッドを介して前記スライドに伝達するクランク軸と、
前記クランク軸を支持する軸受部と、
を備える金型プレス装置であって、
前記軸受部に加わる荷重を検知する荷重検知手段と、
前記クランク軸の回転数を検知する回転数検知手段と、
前記荷重検知手段により検知された荷重と前記回転数検知手段により検知された回転数とに基づいて、前記軸受部の摩耗量を推定する摩耗量推定手段と、
前記摩耗量推定手段により推定された前記摩耗量に基づいて、前記クランク軸及び前記軸受部における総合すきまを推定する総合すきま推定手段と、
前記総合すきま推定手段により推定された総合すきまのデータを表示する表示部と、
を備え、
前記摩耗量推定手段は、加工動作中に前記スライドが所定の位置にあるときに前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、前記スライドが前記所定の位置にあるときから単位時間が経過した後に前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、に基づき前記単位時間における摩耗量である単位摩耗量を推定し、前記単位摩耗量を積算することにより前記摩耗量を推定することを特徴とする金型プレス装置。 Drive means and
A slide that moves the mold for processing the object up and down,
A connecting rod that moves the slide up and down,
A crankshaft that is rotated by the drive means and transmits the power of the drive means to the slide via the connecting rod.
The bearing portion that supports the crankshaft and
It is a die press device equipped with
A load detecting means for detecting the load applied to the bearing portion and
A rotation speed detecting means for detecting the rotation speed of the crankshaft, and
A wear amount estimating means that estimates the wear amount of the bearing portion based on the load detected by the load detecting means and the rotation speed detected by the rotation speed detecting means.
Based on the wear amount estimated by the wear amount estimation means, the total clearance estimation means for estimating the total clearance in the crankshaft and the bearing portion, and the total clearance estimation means.
A display unit that displays the total clearance data estimated by the total clearance estimation means, and a display unit.
Equipped with a,
The wear amount estimating means includes a load detected by the load detecting means when the slide is in a predetermined position during a machining operation, a rotation speed detected by the rotation speed detecting means, and the slide being the predetermined. The unit wear amount, which is the wear amount in the unit time, is estimated based on the load detected by the load detecting means and the rotation speed detected by the rotation speed detecting means after the unit time has elapsed from the position. , A mold press device for estimating the wear amount by integrating the unit wear amount.
荷重検知手段により前記軸受部に加わる荷重を検知する荷重検知工程と、
回転数検知手段により前記クランク軸の回転数を検知する回転数検知工程と、
前記荷重検知工程において検知された荷重と前記回転数検知工程において検知された回転数とに基づいて、前記軸受部の摩耗量を推定する摩耗量推定工程と、
前記摩耗量推定工程において推定された前記摩耗量に基づいて、前記クランク軸及び前記軸受部における総合すきまを推定する総合すきま推定工程と、
前記総合すきま推定工程において推定された総合すきまのデータを表示部に表示する工程と、
を備え、
前記摩耗量推定工程において、加工動作中に前記スライドが所定の位置にあるときに前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、前記スライドが前記所定の位置にあるときから単位時間が経過した後に前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、に基づき前記単位時間における摩耗量である単位摩耗量を推定し、前記単位摩耗量を積算することにより前記摩耗量を推定することを特徴とする金型プレス方法。 A driving means, a slide that moves a mold for processing an object up and down, a connecting rod that moves the slide up and down, and a conrod that is rotated by the driving means, and the power of the driving means is transferred to the slide via the connecting rod. A die pressing method using a die pressing device including a crankshaft for transmission and a bearing portion for supporting the crankshaft.
A load detection process that detects the load applied to the bearing by the load detection means,
A rotation speed detection process that detects the rotation speed of the crankshaft by the rotation speed detection means, and
A wear amount estimation step that estimates the wear amount of the bearing portion based on the load detected in the load detection step and the rotation speed detected in the rotation speed detection step.
A total clearance estimation step for estimating the total clearance in the crankshaft and the bearing portion based on the wear amount estimated in the wear amount estimation step, and a total clearance estimation step.
A step of displaying the total clearance data estimated in the total clearance estimation step on the display unit, and
Equipped with a,
In the wear amount estimation step , the load detected by the load detecting means and the rotation speed detected by the rotation speed detecting means when the slide is in a predetermined position during the machining operation, and the slide is the predetermined The unit wear amount, which is the wear amount in the unit time, is estimated based on the load detected by the load detecting means and the rotation speed detected by the rotation speed detecting means after the unit time has elapsed from the position. , A mold pressing method characterized in that the wear amount is estimated by integrating the unit wear amount.
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