JP7450225B2

JP7450225B2 - 金型用荷重分布測定装置及び加工機械

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Publication number: JP7450225B2
Application number: JP2021006111A
Authority: JP
Inventors: 幹雄垣田; 卓治山北; 裕今井; 拓律久野
Original assignee: J Max
Current assignee: J Max
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2024-03-15
Anticipated expiration: 2041-01-19
Also published as: JP2022110606A

Description

本発明は、金型に掛かる荷重の分布を測定する装置に関する。

従来から、ロードセルを複数配置して金型の荷重分布を測定する装置が提案されている。例えば、特許文献１では、起歪体の伸縮を検出する検出部を備える複数のロードセルが、金型からの荷重を受けていない定常状態において伸長又は圧縮させ、かつ、この伸長又は圧縮を検出した状態でプレートに設けられた金型用荷重分布測定装置が開示される。この金型用荷重分布測定装置のプレートは、加工機械の金型取付面（例えば、プレス機械におけるスライドの下面）に直接取り付けられ、又は、該プレートを金型のダイセットプレートやバッキングプレートとすることもできる。

特許第６３７０００５号公報

ここで、プレス機械のスライドの下面等の加工機械における金型の取付面には、金型を取り付けるためのＴ溝やボルト孔等の加工が施されている。また、金型の取付面は、加工機械の使用により大きな荷重を受けたり、誤ってスクラップ等を金型の取付面と上型ダイセットプレート等との間に挟み込んでしまったりして、凹凸が形成されてしまうことがある。このような金型の取付面に、金型用荷重分布測定装置のロードセルが設けられたプレートを取り付けると、ロードセルの上方における、プレートと金型の取付面との間に空間が形成される場合がある。そうすると、上方に該空間が形成されるロードセルは、プレートが大きく変形するため適正な荷重が測定できないことがある。適正な荷重測定ができるようにロードセルの設定を調整することもできるが、他の加工機械に金型用荷重分布測定装置を取り付けた場合には、再度設定を調整する必要があり、煩雑である。

一方で、ロードセルが金型のバッキングプレート等に設けられて、金型内にロードセルが組み込まれている場合には、ロードセルが設けられるプレートが直接、加工機械の金型取付面に取り付けられていないため、ロードセルの上方に空間が形成されないが、多数の金型毎に金型用荷重分布測定装置を設ける必要が生じてしまう。すると、金型用荷重分布測定装置は、測定が不要になった後も金型に取り付けられたままとなり、無駄である。

本発明の目的は、異なる加工機械に取り付けても、加工機械毎の設定条件の調整が煩雑ではない金型用荷重分布測定装置を提供する。

本発明に係る金型用荷重分布測定装置は、起歪体の伸縮を検出する検出部を備えるロードセルが、一方面に取り付けられた金型からの荷重を受けていない定常状態において伸長又は圧縮させ、かつ、この伸長又は圧縮を前記検出部により検出した状態でロードセル取付部に設けられた、前記金型からの荷重を受ける第１のプレートと、前記第１のプレートの他方面側に設けられて前記第１のプレートと接続し、加工機械の取付面に取り付けられる第２のプレートと、を有することを特徴とする。

本発明によれば、異なる加工機械に取り付けても、加工機械毎の設定条件の調整が煩雑ではない金型用荷重分布測定装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る金型用荷重分布測定装置が取り付けられるプレス機械の要部正面模式図である。本発明の実施形態に係る金型用荷重分布測定装置を下面から見た平面模式図である。本発明の実施形態に係る金型用荷重分布測定装置における、図２のＱ２部の拡大平面模式図である。本発明の実施形態に係る金型用荷重分布測定装置における、図３のＩＶ－ＩＶ断面模式図である。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、加工機械であるプレス機械１に金型用荷重分布測定装置１０が取り付けられた状態を示す正面模式図である。プレス機械１は、トランスファプレスであり、図示しないフィードバー等を備える搬送装置にてブランク材を第１工程Ｐ１、第２工程Ｐ２・・・に順次搬送して多数の工程のプレス加工を行うことができる。金型用荷重分布測定装置１０は、工程毎（すなわち金型５０毎）に設けることができる。

金型５０は、上型５１と、下型５２とを有する。上型５１は、図示しないパンチやバッキングプレート、ストリッパープレート等を備える上型本体５１ａと、上型本体５１ａが取り付けられる上型ダイセットプレート５１ｂとを有する。上型５１（上型ダイセットプレート５１ｂ）は、金型用荷重分布測定装置１０を介してプレス機械１のスライド２に取り付けられる。一方、下型５２は、図示しないダイやダイセットプレートを備える下型本体５２ａと、下型本体５２ａが取り付けられる下型ダイセットプレート５２ｂとを有する。下型５２（下型ダイセットプレート５２ｂ）は、プレス機械１のベッド３上に固定されるボルスタ４に取り付けられる。

図２は、金型用荷重分布測定装置１０を、図１の下側から見た平面模式図である。金型用荷重分布測定装置１０は、第１のプレート１００と、第２のプレート２００とを有する。図２では、図２における上側が、図１におけるプレス機械の正面側である。金型用荷重分布測定装置１０は、金型５０に合わせて、プレス機械１の前後方向を長手方向とする略長矩形状に形成される。金型用荷重分布測定装置１０は、第１のプレート１００の前側面に、中継コネクタ１５０が３か所に設けられる。中継コネクタ１５０は、後述のロードセル２０の検出部２３に電源の配線や信号線等が接続される。第１のプレート１００には、前後左右の側面から所定長さの溝１５１が設けられて、金型５０との位置決めに利用される。また、第２のプレート２００の前面側及び後面側には、吊り用フック２５０が固定される。前面側及び後面側の吊り用フック２５０間には、それぞれＵ字状に切り欠かれたスライド取付用溝２５１が第２のプレート２００に形成される。第２のプレート２００（金型用荷重分布測定装置１０）は、スライド取付用溝２５１を介して、プレス機械１のスライド２のＴ溝２ａ（図１のＱ１部拡大図参照）とＴボルト（不図示）により締結される。

第１のプレート１００は、アルミ材料により形成される。第１のプレート１００の一方面である下面１０１は、平坦面状に形成されて、金型５０（上型５１）の上型ダイセットプレート５１ｂの上面と当接する。第１のプレート１００の他方面側である上面１０２側には、平面視において矩形（正矩形や長矩形）の多数の凹部１１０が形成される（図４も参照）。凹部１１０は、１２行８列に配列して設けられる。第１のプレート１００の上面１０２は、平坦面状に形成される第２のプレート２００の下面２０１と当接する。

左右方向及び上下方向における隣り合う凹部１１０間は、リブ１１３とされる。換言すれば、凹部１１０間は、リブ状に形成される。このリブ１１３の上面は、第１のプレート１００の上面１０２の一部を構成する。リブ１１３の上面には、隣り合う凹部１１０を連絡するように切欠き凹部１１４が形成される。換言すれば、図２の平面視においては、切欠き凹部１１４は、矩形の凹部１１０の辺同士を連結するように形成される。なお、切欠き凹部１１４の深さは、後述のロードセル２０の頭部が突出しない程度であれば良く、凹部１１０よりも浅く形成される（図４参照）。

複数の切欠き凹部１１４のうちの所定数の切欠き凹部１１４には、雌ねじ部１２０ａが形成されて、後述するロードセル２０が取り付け可能なロードセル取付部１２０が設けられる。ここで、第１のプレート１００に形成される長孔１０４と図２の上下方向に同列の凹部１１０における切欠き凹部１１４は、凹部１１０の中心からオフセットした位置に形成される。同様に、溝１５１の近傍の切欠き凹部１１４も、凹部１１０の中心からオフセットした位置に形成される。

また、複数の凹部１１０のうち、斜め方向に隣り合う凹部１１０同士は、凹部１１０の平面視における矩形の頂部を連結するように、上面１０２から凹状に切り欠かれた斜め方向の切欠き凹部１１５が形成される。切欠き凹部１１５にも、ロードセル２０を取り付け可能な雌ねじ部１２０ａが形成されるロードセル取付部１２０が設けられる。

また、複数個所の凹部１１０の頂部からは、凹部１１０の平面視の矩形の頂部から斜めに延設されて、一部の凹部１１０では途中で屈曲して左右方向に向けて形成されて、上面１０２に溝状に形成される凹溝１１６が形成される。凹溝１１６にも、ロードセル２０を取り付け可能な雌ねじ部１２０ａが形成されるロードセル取付部１２０が設けられる。

また、各中継コネクタ１５０と、各中継コネクタ１５０に近い凹部１１０とを図２の上下方向に連結する凹溝１１７が形成される。凹溝１１７にも、凹部１１０の近傍に雌ねじ部１２０ａが形成されてロードセル取付部１２０が設けられる。

ロードセル取付部１２０における上面高さｈ１２０（図４参照）は、切欠き凹部１１４，１１５及び凹溝１１６，１１７の何れにおいても同一高さに設定される。

ここで、ロードセル２０は、図４に示すように、本実施形態においてはボルト２１の軸部２２に検出部２３（本実施形態においてはひずみゲージ）を設けたものである。従って、ロードセル２０は、軸状の軸部２２が起歪体とされる。このロードセル２０を、ロードセル取付部１２０に形成した雌ねじ部１２０ａにねじ込んでセットする。このようにして、ロードセル２０は、無負荷（すなわち、金型５０からの荷重を金型用荷重分布測定装置１０が受けていない状態）である定常状態において軸部を伸長させ、かつ、この伸長を検出部２３で検出した状態でロードセル取付部１２０に設けられている。

なお、切欠き凹部１１４，１１５及び凹溝１１６，１１７には、適宜、電源供給用の配線や、信号用の配線が通される。

また、ロードセル２０は、種々の形態のとすることができ、例えばボルトにより圧縮されたナットを起歪体とするロードセルとすることもできるし、検出部２３もひずみゲージだけでなく、ピエゾ素子等の種々のセンサ素子を用いた検出部とすることができる。そして、このように取り付けられたロードセル２０によれば、第１のプレート１００が圧縮荷重を受ける箇所だけではなく、例えば金型５０（上型ダイセットプレート５１ｂ）の縁部近傍では引張荷重を受ける場合があり、金型５０に生じる圧縮荷重や引張荷重を精度よく検出することができる。

一方、鋼材により形成される第２のプレート２００は、下面２０１及び上面２０２共に平坦面状に形成される。第２のプレート２００の下面２０１は、第１のプレート１００の上面１０２と当接する。第２のプレート２００の上面２０２は、スライド２の下面２ｂ（金型取付面）と当接する。第１のプレート１００と第２のプレート２００との接続は、長手方向に左右４個ずつ設けられる締結部１８ａと、中央に２個配置される締結部１８ｂにより接続される。締結部１８ａ，１８ｂは、第１のプレート１００に、締結用のボルト（不図示）が挿通される座繰り部を有する孔部が形成される。この孔部に挿通される締結用のボルトは、孔部に対応して第２のプレート２００に形成される雌ねじ部２０５に螺合する。

一方、金型５０と金型用荷重分布測定装置１０との固定は、図４に示すように、第１のプレート１００に形成された４か所の長孔１０４（図２も参照）に対して金型５０の上型ダイセットプレート５１ｂの下面側から締結用のボルト５５が挿通される。このボルト５５は、長孔１０４に対応して第２のプレート２００に形成された６個の雌ねじ部２１０と螺合する。このように、金型５０（上型５１）は、第１のプレート１００を挟んで第２のプレート２００と締結される。

ここで、第１のプレート１００は、第２のプレート２００よりも厚く形成される。また、図１のＱ１部拡大図に示すように、第２のプレート２００の板厚Ｔ２００は、第２のプレート２００が取り付けられるプレス機械１のスライド２のＴ溝２ａの呼び寸法Ａよりも厚く形成される（Ｔ２００＞Ａ）。

このように形成される金型用荷重分布測定装置１０によれば、第１のプレート１００の上面１０２と、第２のプレート２００の下面２０１とが当接するので、ロードセル２０の取り付け状態（上方空間の有無等）は変化しない。従って、異なるプレス機械に金型用荷重分布測定装置１０を取り付けても、スライド２の下面２ｂの状態（すなわち、プレス機械毎に、凹凸が形成されていたりＴ溝の配置が異なっていたりする状態）に関わらず、金型用荷重分布測定装置１０のロードセル２０をプレス機械毎に調整することなく荷重分布の測定を行うことができる。

なお、第１のプレート１００と第２のプレート２００との間に、１又は複数枚のプレートを設けてもよい。すなわち、金型用荷重分布測定装置１０は、一方面（下面１０１）に金型５０が取り付けられて、ロードセル２０が取り付けられた第１のプレート１００と、第１のプレート１００の他方面（上面１０２）側に設けられてプレス機械１の取付面（スライド２の下面２ｂ）に取り付けられる第２のプレート２００と、を備えていればよい。換言すれば、第２のプレート２００は、本実施形態のように第１のプレート１００の上面１０２と直接接していてもよいし、他のプレート等の部材を介して第１のプレート１００と接続していてもよい。

また、第１のプレート１００において、左右又は上下方向に隣り合う凹部１１０間は、リブ１１３が形成される。リブ１１３には、ロードセル取付部１２０が設けられる。リブ１１３の上面は、第１のプレート１００の上面１０２とされて、第２のプレート２００の下面２０１と当接している。これにより、金型５０の荷重点から荷重伝達範囲外に位置するロードセル２０であっても、金型５０の荷重点からリブ１１３に荷重が伝達される。従って、荷重伝達範囲外に位置するロードセル２０であっても荷重を検出することができ、より精度よく荷重分布の測定を行うことができる。

また、第２のプレート２００の板厚が薄いと、特にスライド２のＴ溝２ａの部分で第２のプレート２００が変形する恐れがある。従って、第２のプレート２００の板厚は、本実施形態では、Ｔ溝２ａの呼び寸法Ａよりも厚く形成した。

また、第１のプレート１００と、第２のプレート２００は、締結部１８ａ，１８ｂにおいてねじ締結されて互いに固定される。そして、締結部１８ａは、第１のプレート１００及び第２のプレート２００の縁部側に設けられる。締結部１８ｂは、ロードセル２０の間に設けられる。例えば、図２の上側の締結部１８ｂに着目すれば、ねじ（締結部１８ｂ）は、プレス機械１の前後方向においてはロードセル２０－１とロードセル２０－２，２０－３との間に設けられ、左右方向においてはロードセル２０－４とロードセル２０－５との間に設けられる。換言すれば、締結部１８ｂのねじは、金型５０のエリア内（図２における上型ダイセットプレート５１ｂを示す二点鎖線の範囲内）に１個以上設けられる。これにより、第１のプレート１００の上面１０２と第２のプレート２００の下面１０１とを離間しないよう常に当接させておくことができる。

また、第１のプレート１００はアルミ材料により形成し、第２のプレート２００は鋼材により形成される。これにより、金型用荷重分布測定装置１０を軽量化して、プレス機械１のスライド２の上型懸垂能力への影響を低減することができると共に、第１のプレート１００を金型５０の上型ダイセットプレート５１ｂと第２のプレート２００との間で挟み込むようにして、硬度の高い第２のプレート２００と金型５０とをボルト５５により締結することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態によって限定されることは無く、種々の変更を加えて実施することができる。例えば、金型用荷重分布測定装置１０は、下型５２の下型ダイセットプレート５２ｂに第１のプレート１００を取り付けて、第２のプレート２００をボルスタ４に取り付けて、下型５２からの荷重を測定するようにしてもよい。また、加工機械は、本実施形態においてはプレス機械１としたが、これに限定されることは無く、例えば射出成型機に金型用荷重分布測定装置１０を取り付けてもよい。

１プレス機械２スライド
２ａＴ溝２ｂ下面
３ベッド４ボルスタ
１０金型用荷重分布測定装置１８ａ締結部
１８ｂ締結部２０ロードセル
２１ボルト２２軸部
２３検出部５０金型
５１上型５１ａ上型本体
５１ｂ上型ダイセットプレート５２下型
５２ａ下型本体５２ｂ下型ダイセットプレート
５５ボルト１００第１のプレート
１０１下面１０２上面
１０４長孔１１０凹部
１１３リブ１１４切欠き凹部
１１５切欠き凹部１１６凹溝
１１７凹溝１２０ロードセル取付部
１２０ａ雌ねじ部１５０中継コネクタ
１５１溝２００第２のプレート
２０１下面２０２上面
２０５雌ねじ部２１０雌ねじ部
２５０吊り用フック２５１スライド取付用溝

Claims

起歪体の伸縮を検出する検出部を備えるロードセルが、一方面に取り付けられた金型からの荷重を受けていない定常状態において伸長又は圧縮させ、かつ、この伸長又は圧縮を前記検出部により検出した状態でロードセル取付部に設けられた、前記金型からの荷重を受ける第１のプレートと、
前記第１のプレートの他方面側に設けられて前記第１のプレートと接続し、加工機械の取付面に取り付けられる第２のプレートと、
を有し、
前記第１のプレートの前記他方面側には複数の凹部が形成され、前記第１のプレートの前記他方面は平坦面状に形成される前記第２のプレートと当接し、
前記ロードセル取付部は、隣り合う前記凹部の間のリブの上面に、前記凹部を連絡するように形成される切欠き凹部に設けられる雌ねじ部を備え、
前記ロードセルは、前記雌ねじ部に螺合するボルトの軸部を前記起歪体として前記軸部に前記検出部が設けられている、
ことを特徴とする金型用荷重分布測定装置。
前記第２のプレートの板厚は、前記第２のプレートが取り付けられる前記加工機械のＴ溝の呼び寸法よりも厚いことを特徴とする請求項１に記載の金型用荷重分布測定装置を有する加工機械。
前記第１のプレートと前記第２のプレートは、ねじにより互いに固定され、
前記ねじは、複数設けられる前記ロードセル間に１個以上設けられることを特徴とする請求項１に記載の金型用荷重分布測定装置。
前記第１のプレートと前記第２のプレートは、ねじにより互いに固定され、
前記ねじは、前記金型の金型エリア内に１個以上設けられることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の金型用荷重分布測定装置。
前記第１のプレートは、アルミ材料により形成され、
前記第２のプレートは、鋼材により形成されることを特徴とする請求項１、請求項３又は請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。