JP7466022B1

JP7466022B1 - Press molding energy calculation program, press molding energy calculation method, and press molding energy calculation system

Info

Publication number: JP7466022B1
Application number: JP2023038474A
Authority: JP
Inventors: 進阪森; 一也西嶋; 友哉今沢; 隆畑▲崎▼; 拓律久野
Original assignee: 株式会社理研計器奈良製作所
Priority date: 2023-03-13
Filing date: 2023-03-13
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2043-03-13

Abstract

【課題】精度よくプレス成形におけるエネルギーを算出する。【解決手段】プレス成形のエネルギー算出プログラムは、コンピュータに、スライド１２が下死点に位置する時刻Ｔｂを含む所定時間範囲Ｔｓにおけるスライド変位を取得する第１ステップＳ１０と、所定時間範囲Ｔｓにおいて変化する荷重値を取得する第２ステップＳ２０と、所定時間範囲Ｔｓにおける所定時刻に対応する、第１ステップＳ１０で取得したスライド変位及び第２ステップＳ２０で取得した荷重値により、スライド変位に対する荷重値を表す荷重ストローク線図を生成する第３ステップＳ３０と、荷重ストローク線図により、プレス成形で消費されたエネルギーを算出する第４ステップＳ４０と、を実行させる。【選択図】図３[Problem] To accurately calculate energy in press forming. [Solution] A press forming energy calculation program causes a computer to execute a first step S10 of acquiring slide displacement in a predetermined time range Ts including a time Tb at which the slide 12 is located at the bottom dead center, a second step S20 of acquiring load values that change in the predetermined time range Ts, a third step S30 of generating a load-stroke diagram that represents load values relative to slide displacement using the slide displacement acquired in the first step S10 and the load value acquired in the second step S20 that correspond to a predetermined time in the predetermined time range Ts, and a fourth step S40 of calculating energy consumed in press forming using the load-stroke diagram. [Selected Figure] Figure 3

Description

本発明は、プレス成形のエネルギー算出プログラム、プレス成形のエネルギー算出方法及びプレス成形のエネルギー算出システムに関する。 The present invention relates to a press molding energy calculation program, a press molding energy calculation method, and a press molding energy calculation system.

近年、環境への負荷を低減するため、プレス成形の分野においてもＣＯ２排出量の削減が求められている。プレス成形においてどの程度のＣＯ２が排出されているかは、プレス成形において消費されるエネルギーから算出することが考えられる。プレス成形において消費されるエネルギーを把握できれば、電力量に換算でき、公開されているＣＯ２排出係数からＣＯ２排出量を算出することができる。 In recent years, in order to reduce the burden on the environment, there has been a demand to reduce CO2 emissions in the field of press molding. It is possible to calculate the amount of CO2 emitted in press molding from the energy consumed in press molding. If the amount of energy consumed in press molding can be determined, it can be converted into the amount of electricity, and the amount of CO2 emissions can be calculated from the published CO2 emission coefficient.

プレス成形において消費されるエネルギーの算出については、例えば、特許文献１には、プレス装置のスライドが上死点から下死点を通過して再び上死点に戻るまでの１サイクルにおけるプレス成形時の荷重波形の時間積分値から空打ち時の荷重波形の時間積分値を除してプレス成形に要するエネルギーを求め、プレス成形の異常判定に用いる技術が開示されている。荷重の測定は、プレス装置のコラム等のフレームにひずみゲージを貼着して行われる。 Regarding the calculation of the energy consumed in press forming, for example, Patent Document 1 discloses a technology in which the energy required for press forming is calculated by subtracting the time integral value of the load waveform during blank striking from the time integral value of the load waveform during press forming in one cycle in which the slide of the press device moves from the top dead center to the bottom dead center and then back to the top dead center, and the energy is used to determine abnormalities in press forming. The load is measured by attaching a strain gauge to the frame, such as the column, of the press device.

特許第３６４５７６２号公報Japanese Patent No. 3645762

上記の従来技術では、荷重波形の時間積分値からエネルギーを求めているとしているが、より具体的には、力積（単位：Ｎ・ｓ）が求められていることとなる。しかしながら、ＣＯ２排出量の算出には、仕事（＝エネルギー）（単位：Ｎ・ｍ＝Ｊ）から仕事率（単位：Ｗ＝Ｊ／ｓ）を求め、電力量（単位：ｋＷｈ＝ｋＷ×ｈ）を求める必要がある。よって、上記の従来技術では、より精度の高いＣＯ２排出量を求めることができなかった。 In the above conventional technology, energy is calculated from the time integral of the load waveform, or more specifically, impulse (unit: N·s) is calculated. However, to calculate the amount of CO2 emissions, it is necessary to calculate the power (unit: W = J/s) from the work (= energy) (unit: N·m = J) and calculate the amount of power (unit: kWh = kW x h). Therefore, with the above conventional technology, it was not possible to calculate the amount of CO2 emissions with a high degree of accuracy.

本発明は、プレス成形におけるＣＯ２排出量を精度よく求めることができるプレス成形におけるエネルギーを算出するプレス成形のエネルギー算出プログラム、プレス成形のエネルギー算出方法及びプレス成形のエネルギー算出システムを提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a press molding energy calculation program, a press molding energy calculation method, and a press molding energy calculation system that calculate the energy in press molding, which can accurately determine the amount of CO2 emissions in press molding.

本発明のプレス成形のエネルギー算出プログラムは、コンピュータに、スライドが下死点に位置する角度を含む所定角度範囲におけるスライド変位を取得する第１ステップと、前記所定角度範囲において変化する荷重値を取得する第２ステップと、前記所定角度範囲における所定角度に対応する、前記第１ステップで取得した前記スライド変位及び前記第２ステップで取得した前記荷重値により、前記スライド変位に対する前記荷重値を表す荷重ストローク線図を生成する第３ステップと、前記荷重ストローク線図により、プレス成形で消費されたエネルギーを算出する第４ステップと、を実行させる。 The press molding energy calculation program of the present invention causes a computer to execute a first step of acquiring slide displacement in a predetermined angle range including the angle at which the slide is located at the bottom dead center, a second step of acquiring load values that change in the predetermined angle range, a third step of generating a load-stroke diagram that represents the load values relative to the slide displacement using the slide displacement acquired in the first step and the load values acquired in the second step that correspond to a predetermined angle in the predetermined angle range, and a fourth step of calculating the energy consumed in press molding using the load-stroke diagram.

本発明のプレス成形のエネルギー算出方法は、スライドが下死点に位置する角度を含む所定角度範囲におけるスライド変位を表すスライド変位線図及び前記所定角度範囲において変化する荷重値を表す荷重線図により、前記スライド変位に対する前記荷重値を表す荷重ストローク線図を作成し、前記荷重ストローク線図により、プレス成形で消費されたエネルギーを算出する。 The energy calculation method for press molding of the present invention uses a slide displacement diagram showing slide displacement in a specified angle range including the angle at which the slide is located at the bottom dead center and a load diagram showing load values that change in the specified angle range to create a load-stroke diagram showing the load values relative to the slide displacement, and calculates the energy consumed in press molding using the load-stroke diagram.

本発明のプレス成形のエネルギー算出システムは、スライドが下死点に位置する角度を含む所定角度範囲におけるスライド変位を表すスライド変位線図を作成するスライド変位線図作成部と、前記所定角度範囲において変化する荷重値を表す荷重線図を取得する荷重線図取得部と、前記スライド変位線図及び前記荷重線図から前記スライド変位に対する前記荷重値を表す荷重ストローク線図を作成する荷重ストローク線図作成部と、下記（１）式からプレス成形で消費されたエネルギーを算出するエネルギー算出部と、を有する。
Ｅ_Ｐ＝Ｅ_１－Ｋ・Ｅ_２・・・（１）
Ｅ_Ｐ；プレス成形で消費したエネルギー
Ｅ_１；前記荷重ストローク線図における、荷重負荷開始から下死点までのエネルギー
Ｅ_２；前記荷重ストローク線図における、下死点から荷重除荷までのエネルギー
Ｋ；効率 The energy calculation system for press molding of the present invention includes a slide displacement diagram creation unit that creates a slide displacement diagram that shows slide displacement in a predetermined angle range including the angle at which the slide is located at the bottom dead center, a load diagram acquisition unit that acquires a load diagram that shows load values that change in the predetermined angle range, a load-stroke diagram creation unit that creates a load-stroke diagram that shows the load value with respect to the slide displacement from the slide displacement diagram and the load diagram, and an energy calculation unit that calculates energy consumed in press molding from the following formula (1).
E _P = E ₁ - K · E ₂ ... (1)
E _P : Energy consumed in press forming E ₁ : Energy from the start of loading to the bottom dead center in the load-stroke diagram E ₂ : Energy from the bottom dead center to the unloading of the load in the load-stroke diagram K: Efficiency

本発明によれば、プレス成形におけるＣＯ２排出量を精度よく求めることができるプレス成形におけるエネルギーを算出するプレス成形のエネルギー算出プログラム、プレス成形のエネルギー算出方法及びプレス成形のエネルギー算出システムを提供することができる。 The present invention provides a press molding energy calculation program, a press molding energy calculation method, and a press molding energy calculation system that calculate the energy in press molding, which can accurately determine the amount of CO2 emissions in press molding.

本発明が実施されるプレス成形を行うためのプレス装置の一例を示す、プレス機械の正面模式図である。1 is a front schematic view of a press machine, showing an example of a press device for performing press forming in which the present invention is implemented. FIG. 本発明の実施形態に係るシステム構成図である。1 is a system configuration diagram according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るフロー図である。FIG. 2 is a flow diagram according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスライド変位線図である。FIG. 4 is a slide displacement diagram according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るスライド変位線図である。FIG. 4 is a slide displacement diagram according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る荷重線図である。FIG. 2 is a load diagram according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る荷重ストローク線図である。FIG. 4 is a load stroke diagram according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態におけるプレス成形が行われるプレス装置１０の模式図である。プレス装置１０は、クラウン１１、スライド１２、ベッド１３、コラム１４を備えるプレス機械とされている。クラウン１１及びベッド１３は、略直方体状に形成される。プレス装置１０は、４本のコラム１４を備える。コラム１４は、クラウン１１、ベッド１３間の４隅に配置されている。クラウン１１、ベッド１３及び４本のコラム１４は、クラウン１１から各コラム１４の内部を通ってベッド１３に挿通され、上下両端をナット１７が螺合する４本のタイロッド１５により固定されている。 The following describes an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a schematic diagram of a press device 10 in which press forming is performed in an embodiment of the present invention. The press device 10 is a press machine equipped with a crown 11, a slide 12, a bed 13, and a column 14. The crown 11 and the bed 13 are formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. The press device 10 is equipped with four columns 14. The columns 14 are disposed at the four corners between the crown 11 and the bed 13. The crown 11, the bed 13, and the four columns 14 are inserted from the crown 11 through the inside of each column 14 into the bed 13, and are fixed at the upper and lower ends by four tie rods 15 with nuts 17 screwed into them.

プレス装置１０のクラウン１１の内部には、フライホイール２１と、フライホイール２１を駆動するモータ２０が設けられている。また、クラウン１１の内部には、フライホイール２１からの駆動力が伝達可能に接続されるクランク軸２２が設けられている。クランク軸２２の偏心部には、コンロッド２３が接続される。コンロッド２３は、クランク軸２２とスライド１２を連結する。スライド１２は、クランク軸２２の回転により、上下動するよう上下方向に摺動自在に設けられている。プレス装置１０は、スライド１２がクランクモーションで動作する。 A flywheel 21 and a motor 20 that drives the flywheel 21 are provided inside the crown 11 of the press device 10. A crankshaft 22 is also provided inside the crown 11, to which the driving force from the flywheel 21 is connected so as to be transmittable. A connecting rod 23 is connected to the eccentric portion of the crankshaft 22. The connecting rod 23 connects the crankshaft 22 and the slide 12. The slide 12 is provided so as to be slidable in the vertical direction so that it moves up and down as the crankshaft 22 rotates. In the press device 10, the slide 12 operates with a crank motion.

ベッド１３には、ダイクッション装置３０が設けられている。ダイクッション装置３０は、クッションシリンダ３１と、クッションシリンダ３１の駆動軸に支持されるクッションパッド３２を備える。複数のクッションピン３３は、クッションパッド３２によって支持される。ブランクホルダ３４は、複数のクッションピン３３によって支持されている。 The bed 13 is provided with a die cushion device 30. The die cushion device 30 includes a cushion cylinder 31 and a cushion pad 32 supported by the drive shaft of the cushion cylinder 31. A plurality of cushion pins 33 are supported by the cushion pad 32. A blank holder 34 is supported by the plurality of cushion pins 33.

スライド１２の下面には、プレス成形用の金型４０の上型４１が設けられる。ベッド１３の上面には、ボルスタ１６が設けられ、ボルスタ１６の上面には金型４０の下型４２が設けられている。図１では、プレス装置１０のスライド１２が下死点に位置している。 The upper die 41 of the press molding die 40 is provided on the underside of the slide 12. The upper surface of the bed 13 is provided with a bolster 16, and the upper surface of the bolster 16 is provided with a lower die 42 of the die 40. In FIG. 1, the slide 12 of the press device 10 is located at the bottom dead center.

また、プレス装置１０には、荷重計５０が設けられている。荷重計５０は、ひずみゲージ５１を有する。ひずみゲージ５１は、コラム１４に貼着されている。荷重計５０は、ひずみゲージ５１が伸長したときのひずみ量から、プレス成形において掛かる荷重を測定することができる。 The press device 10 is also provided with a load meter 50. The load meter 50 has a strain gauge 51. The strain gauge 51 is attached to the column 14. The load meter 50 can measure the load applied during press forming from the amount of strain when the strain gauge 51 is extended.

図２は、プレス成形のエネルギー算出システムとしての荷重計５０の構成を示す。荷重計５０は、制御部１１０を備える。制御部１１０は、ひずみゲージ５１、記憶部１２０と、表示部１３０と、通信部１４０と、入力部１５０と接続されている。 Figure 2 shows the configuration of a load meter 50 as a press molding energy calculation system. The load meter 50 includes a control unit 110. The control unit 110 is connected to a strain gauge 51, a memory unit 120, a display unit 130, a communication unit 140, and an input unit 150.

制御部１１０は、少なくとも１つのプロセッサとしてのＣＰＵ（Central Processing Unit）により構成され、記憶部１２０に記憶されるプログラムを読み出し、各種の処理を実行する。制御部１１０には、プレス成形のエネルギー算出プログラムにより、スライド変位線図作成部１１１、荷重線図取得部１１２、荷重ストローク線図作成部１１３、エネルギー算出部１１４とされる各機能部が構成される。 The control unit 110 is configured with at least one processor, a CPU (Central Processing Unit), reads out programs stored in the memory unit 120, and executes various processes. In the control unit 110, the press molding energy calculation program configures the following functional units: a slide displacement diagram creation unit 111, a load diagram acquisition unit 112, a load stroke diagram creation unit 113, and an energy calculation unit 114.

記憶部１２０は、例えば、少なくとも１つのメモリとしてのフラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等で構成される。記憶部１２０は、制御部１１０で実行される、プレス成形のエネルギー算出プログラムを含む、システムプログラムやアプリケーションプログラム及びこれらのプログラムの実行に必要なデータ等、例えば、プレス成形のエネルギー算出プログラムで用いられる効率Ｋ１２１の値が記憶されている。 The storage unit 120 is composed of, for example, at least one memory such as a flash memory or an EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM). The storage unit 120 stores system programs and application programs including a press molding energy calculation program executed by the control unit 110, as well as data required to execute these programs, such as the value of efficiency K121 used in the press molding energy calculation program.

表示部１３０は、ディスプレイやプリンタ等の各種の出力機器で構成される。通信部１４０は、有線又は無線通信により、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）を含む各種の機器と通信し、データのやり取りや各種の制御を行うことができる。入力部１５０は、タッチキー等の各種の入力装置を含む。ひずみゲージ５１からの計測値は、荷重値に変換されて制御部１１０に取り込まれる。 The display unit 130 is composed of various output devices such as a display and a printer. The communication unit 140 communicates with various devices including a personal computer (PC) via wired or wireless communication, and can exchange data and perform various controls. The input unit 150 includes various input devices such as touch keys. The measurement value from the strain gauge 51 is converted into a load value and input into the control unit 110.

プレス成形のエネルギー算出プログラムは、図３のフローチャートに示す第１ステップＳ１０～第４ステップＳ４０の処理を備える。Ｋ値実測工程Ｓ５０は、第４ステップＳ４０におけるプレス成形で消費されるエネルギーを算出する際に用いられる効率Ｋ値を実測する工程である。 The press molding energy calculation program includes the processes of the first step S10 to the fourth step S40 shown in the flowchart of FIG. 3. The K value measurement step S50 is a step for measuring the efficiency K value used when calculating the energy consumed in press molding in the fourth step S40.

第１ステップＳ１０では、スライド１２が下死点に位置する角度（クランク角度をいう。以下、単に「角度」ともいう。）を含む所定角度範囲におけるスライド変位を取得する。具体的には、プレス装置１０はクランクモーションであることから、荷重計５０は、ストローク長さ（クランク軸２２の偏心量Ｓ）が入力されることで、図４に示すように、横軸をクランク角度（ｄｅｇ）とし、縦軸をスライド変位（ｍｍ）とするスライド変位線図２００Ａを制御部１１０のスライド変位線図作成部１１１により、作成する。 In the first step S10, the slide displacement is acquired within a predetermined angle range including the angle (referring to the crank angle, hereinafter also referred to simply as "angle") at which the slide 12 is located at the bottom dead center. Specifically, since the press device 10 is a crank motion, the load meter 50 inputs the stroke length (the eccentricity amount S of the crankshaft 22) and creates a slide displacement diagram 200A, with the horizontal axis representing the crank angle (deg) and the vertical axis representing the slide displacement (mm), by the slide displacement diagram creation unit 111 of the control unit 110, as shown in FIG. 4.

ここで、本実施形態においては、第２ステップＳ２０にて後述するが、荷重計５０は、トリガ信号２０２がＯＮする期間（荷重値を検出する期間）である所定角度範囲Ｔｓｄを設定すると、所定角度範囲Ｔｓｄに対応する所定時間範囲Ｔｓにおける荷重値を出力する（図６参照）。 In this embodiment, as described later in the second step S20, when a predetermined angle range Tsd is set, which is the period during which the trigger signal 202 is ON (the period during which the load value is detected), the load meter 50 outputs the load value in a predetermined time range Ts corresponding to the predetermined angle range Tsd (see FIG. 6).

従って、本実施形態においては、荷重計５０は、横軸をクランク角度（ｄｅｇ）、縦軸をスライド変位（ｍｍ）とする図４のスライド変位線図２００Ａを、横軸を時間（ｓ）、縦軸をスライド変位（ｍｍ）とする図５のスライド変位線図２００に変換する。この処理は、スライド変位線図作成部１１１で行われる。この変換は、設定されたプレス装置１０の回転数（ｓｐｍ）と、ストローク長さ（ｍｍ）から導くことができる。本実施形態では、所定角度範囲Ｔｓｄ（トリガ信号２０２がＯＮする期間）を１３５度～２２５度とした。また、プレス装置１０は、回転数が１（ｓｐｍ）でスライド１２が動作し、ストローク長さは３５０（ｍｍ）である。すると、所定時間範囲Ｔｓは、トリガ信号２０２がＯＮされる時刻を０（ｓ）として、０（ｓ）～１５（ｓ）となる。下死点の時刻Ｔｂは、７．５（ｓ）となる。 Therefore, in this embodiment, the load meter 50 converts the slide displacement diagram 200A in FIG. 4, in which the horizontal axis is the crank angle (deg) and the vertical axis is the slide displacement (mm), into the slide displacement diagram 200 in FIG. 5, in which the horizontal axis is the time (s) and the vertical axis is the slide displacement (mm). This process is performed by the slide displacement diagram creation unit 111. This conversion can be derived from the set rotation speed (spm) and stroke length (mm) of the press device 10. In this embodiment, the predetermined angle range Tsd (period during which the trigger signal 202 is ON) is set to 135 degrees to 225 degrees. In addition, the press device 10 operates the slide 12 at a rotation speed of 1 (spm), and the stroke length is 350 (mm). Then, the predetermined time range Ts is 0 (s) to 15 (s), with the time when the trigger signal 202 is turned ON being 0 (s). The time Tb of the bottom dead center is 7.5 (s).

プレス装置１０がクランクモーション以外（例えばナックルプレスのナックルモーション）のスライドモーションで作動する場合であっても、横軸をクランク角度（ｄｅｇ）としたスライド変位線図が既知であれば、荷重計５０の記憶部１２０に記憶させておくことで、スライド変位線図作成部１１１により横軸を時間（ｓ）としたスライド変位線図２００に変換することができる。また、プレス装置１０にスライド１２の変位を測定するスライド変位計を設けて、所定時間範囲Ｔｓにおけるスライド１２の変位を実測して作成しても良い。 Even if the press device 10 operates with a slide motion other than a crank motion (for example, the knuckle motion of a knuckle press), if a slide displacement diagram with the horizontal axis representing the crank angle (deg) is known, it can be stored in the memory unit 120 of the load meter 50 and converted by the slide displacement diagram creation unit 111 into a slide displacement diagram 200 with the horizontal axis representing time (s). In addition, a slide displacement meter that measures the displacement of the slide 12 may be provided in the press device 10, and the displacement of the slide 12 in a predetermined time range Ts may be actually measured and created.

第２ステップＳ２０では、所定時間範囲Ｔｓにおいて変化する荷重値２１１を取得する。具体的には、制御部１１０の荷重線図取得部１１２により、計測した荷重値２１１から図６に示す荷重線図２１０を作成して取得する。荷重線図２１０は、横軸を時間（ｓ）、縦軸を荷重値（ｋＮ）で表される。 In the second step S20, the load value 211 that changes in a predetermined time range Ts is acquired. Specifically, the load diagram acquisition unit 112 of the control unit 110 creates and acquires the load diagram 210 shown in FIG. 6 from the measured load value 211. The load diagram 210 is represented by the horizontal axis representing time (s) and the vertical axis representing the load value (kN).

なお、第１ステップＳ１０と第２ステップＳ２０は平行して処理することができる。また、第２ステップＳ２０を先に行って、第１ステップＳ１０を第２ステップＳ２０の後に行ってもよい。 The first step S10 and the second step S20 can be processed in parallel. Also, the second step S20 may be performed first, and the first step S10 may be performed after the second step S20.

第３ステップＳ３０では、所定時間範囲Ｔｓにおける所定時刻に対応する、第１ステップＳ１０で取得したスライド変位２０１及び第２ステップＳ２０で取得した荷重値２１１により、図７に示す、スライド変位２０１に対する荷重値２１１を表す荷重ストローク線図２２０を作成する。スライド変位線図２００及び荷重線図２１０における横軸の時間（ｓ）はクランク角度（ｄｅｇ）に対応している。よって、第３ステップＳ３０では、所定角度範囲Ｔｓｄにおける所定角度範囲に対応する、スライド変位２０１及び荷重値２１１により荷重ストローク線図２２０を作成する、といえる。荷重ストローク線図２２０は、制御部１１０の荷重ストローク線図作成部１１３で作成される。 In the third step S30, a load-stroke diagram 220 is created, which shows the load value 211 for the slide displacement 201, as shown in FIG. 7, based on the slide displacement 201 acquired in the first step S10 and the load value 211 acquired in the second step S20, which correspond to a predetermined time in the predetermined time range Ts. The time (s) on the horizontal axis in the slide displacement diagram 200 and the load diagram 210 corresponds to the crank angle (deg). Therefore, in the third step S30, the load-stroke diagram 220 is created based on the slide displacement 201 and the load value 211, which correspond to a predetermined angle range in the predetermined angle range Tsd. The load-stroke diagram 220 is created by the load-stroke diagram creation unit 113 of the control unit 110.

荷重ストローク線図２２０は、横軸をスライド変位（ｍｍ）、縦軸を荷重値（ｋＮ）で表される。荷重ストローク線図２２０は、共に横軸を時間（ｓｅｃ）とするスライド変位線図２００（図５）と荷重線図２１０（図６）から作成することができる。例えば、図５において、スライド変位Ｈ１（ｍｍ）のときの時刻は、Ｔ１（ｓｅｃ）とＴ１'（ｓｅｃ）がある。一方、図６において、時刻Ｔ１（ｓｅｃ）とＴ１'（ｓｅｃ）における荷重値２１１は、Ｐ１（ｋＮ）とＰ１'（ｋＮ）である。よって、図７の荷重ストローク線図２２０は、スライド変位２０１がＨ１（ｍｍ）のとき、荷重値２１１がＰ１（ｋＮ）とＰ１'（ｋＮ）の２点となる。すなわち、荷重ストローク線図２２０では、スライド１２が上死点から下死点に向かう方向の線図２２１と、スライド１２が下死点から上死点に向かう方向の線図２２２が表される。 The load-stroke diagram 220 is represented by the slide displacement (mm) on the horizontal axis and the load value (kN) on the vertical axis. The load-stroke diagram 220 can be created from the slide displacement diagram 200 (FIG. 5) and the load diagram 210 (FIG. 6), both of which have time (sec) on the horizontal axis. For example, in FIG. 5, the time when the slide displacement is H1 (mm) is T1 (sec) and T1' (sec). On the other hand, in FIG. 6, the load values 211 at times T1 (sec) and T1' (sec) are P1 (kN) and P1' (kN). Therefore, in the load-stroke diagram 220 in FIG. 7, when the slide displacement 201 is H1 (mm), the load values 211 are two points, P1 (kN) and P1' (kN). That is, the load stroke diagram 220 shows a diagram 221 of the direction in which the slide 12 moves from the top dead center to the bottom dead center, and a diagram 222 of the direction in which the slide 12 moves from the bottom dead center to the top dead center.

第４ステップＳ４０では、荷重ストローク線図２２０により、プレス成形で消費されたエネルギーを算出する。プレス成形で消費されたエネルギーは、下記（１）式により算出することができる。
Ｅ_Ｐ＝Ｅ_１－Ｋ・Ｅ_２・・・（１）
Ｅ_Ｐ；プレス成形で消費したエネルギー
Ｅ_１；荷重ストローク線図２２０における、荷重負荷開始から下死点までのエネルギー
Ｅ_２；荷重ストローク線図２２０における、下死点から荷重除荷までのエネルギー
Ｋ；効率 In a fourth step S40, the energy consumed in the press forming is calculated using the load-stroke diagram 220. The energy consumed in the press forming can be calculated by the following formula (1).
E _P = E ₁ - K · E ₂ ... (1)
E _P : Energy consumed in press forming E ₁ : Energy from the start of load application to the bottom dead center in the load stroke diagram 220 E ₂ : Energy from the bottom dead center to the unloading of load in the load stroke diagram 220 K: Efficiency

具体的には、制御部１１０のエネルギー算出部１１４が式(１)からプレス成形で消費したエネルギー（Ｅ_Ｐ）を算出する。Ｅ_１；荷重ストローク線図２２０における、荷重負荷開始から下死点までのエネルギーは、荷重ストローク線図２２０において、線図２２１と横軸、縦軸で囲まれる面積ＥＳ１で求めることができる。Ｅ_２；荷重ストローク線図２２０における、下死点から荷重除荷までのエネルギーは、荷重ストローク線図２２０において、線図２２２と横軸、縦軸で囲まれる面積ＥＳ２で求めることができる。 Specifically, the energy calculation unit 114 of the control unit 110 calculates the energy (E _P ) consumed in press forming from formula (1). E ₁ : The energy from the start of load application to the bottom dead center in the load-stroke diagram 220 can be obtained from the area ES1 surrounded by the line 221, the horizontal axis, and the vertical axis in the load-stroke diagram 220. E ₂ : The energy from the bottom dead center to the unloading of the load in the load-stroke diagram 220 can be obtained from the area ES2 surrounded by the line 222, the horizontal axis, and the vertical axis in the load-stroke diagram 220.

すなわち、線図２２１は、スライド１２が下降して、材料に塑性変形等が行われている期間であり、線図２２２は、スライド１２が上昇している期間である。スライド１２が下降するとき、スライド１２はダイクッション装置３０を押し込む。従って、エネルギーＥ_１は、材料を塑性変形等させるエネルギーに加えてダイクッション装置３０を押し込むためのエネルギーも含まれる。その他、スライド１２の摺動に伴うエネルギー消費等も含まれる。 That is, line 221 indicates the period during which the slide 12 descends and the material is plastically deformed, and line 222 indicates the period during which the slide 12 ascends. When the slide 12 descends, it pushes into the die cushion device 30. Therefore, the energy _E1 includes energy for pushing in the die cushion device 30 in addition to the energy for plastically deforming the material. In addition, energy consumption and the like associated with the sliding of the slide 12 is also included.

スライド１２が上昇するとき、プレス装置１０では、ダイクッション装置３０によりスライド１２が上方に押し戻される。また、スライド１２が上昇するとき、フライホイール２１にエネルギーが回生される。すなわち、線図２２２の期間に生じている荷重は、ダイクッション装置３０等によりスライド１２を押し戻す際に生じている荷重であるといえる。 When the slide 12 rises, in the press device 10, the die cushion device 30 pushes the slide 12 back upward. Also, when the slide 12 rises, energy is regenerated in the flywheel 21. In other words, the load generated during the period of line 222 can be said to be the load generated when the slide 12 is pushed back by the die cushion device 30 or the like.

従って、エネルギーＥ_１からエネルギーＥ_２を減ずることによって、プレス成形によって消費されるエネルギーＥ_Ｐを算出することができる。 Therefore, the energy E _P consumed by press forming can be calculated by subtracting the energy E ₂ from the energy E ₁ .

エネルギーＥ_２は、効率Ｋを乗ずることで、更に正確な値とすることができる。効率Ｋは、下死点から上死点の間に、スライド１２を上方に押す力が現実にどの程度作用しているかの割合を示している。本実施形態においては、下死点から上死点の間にスライド１２を上方に押す力は、ダイクッション装置３０により作用する。従って、本実施形態において効率Ｋは、ダイクッション装置３０が上方に押す力を実測して求めることができる（図３のＫ値実測工程Ｓ５０）。具体的には、以下の手順で求めることができる。 The energy _E2 can be made a more accurate value by multiplying it by the efficiency K. The efficiency K indicates the proportion of the force that actually acts to press the slide 12 upward between the bottom dead center and the top dead center. In this embodiment, the force that presses the slide 12 upward between the bottom dead center and the top dead center is applied by the die cushion device 30. Therefore, in this embodiment, the efficiency K can be obtained by actually measuring the upward pressing force of the die cushion device 30 (K value actual measurement step S50 in FIG. 3). Specifically, the efficiency K can be obtained by the following procedure.

プレス装置１０のモータ２０が電圧２００（Ｖ）で動作するものとする。そして、モータ２０の一次側の電流値を測定する（測定電流値Ａ_Ｋ）。プレス成形は行わず、スライド１２は作動させている状態（プレス装置１０が無負荷の状態で動いている）の測定電流値Ａ_Ｋは５５（Ａ）であるとする。 It is assumed that the motor 20 of the press device 10 operates at a voltage of 200 (V). The current value on the primary side of the motor 20 is measured (measured current value A _K ). It is assumed that the measured current value A _K is 55 (A) when press forming is not performed and the slide 12 is in operation (the press device 10 is moving under no load).

また、ダイクッション装置３０は、能力が１０（ｋＮ）であり、プレス成形により１００（ｍｍ）ストロークさせるものとする。このとき消費されるエネルギーＥ_ｃは、
Ｅ_ｃ＝１０（ｋＮ）×０．１（ｍ）＝１（ｋＮ・ｍ）＝１（ｋＪ）
となる。プレス装置１０のスライド１２が２０（ｓｐｍ）で動作すると、その仕事率Ｗ_ｃは、
Ｗ_ｃ＝１（ｋＪ）×２０回／６０（ｓ）≒０．３３（ｋＪ／ｓ）＝０．３３（ｋＷ）
となる。０．３３（ｋＷ）が示す電流値は、３３０（Ｗ）／２００（Ｖ）＝１．６５（Ａ）となる。 The die cushion device 30 has a capacity of 10 kN and is assumed to perform a stroke of 100 mm by press molding. The energy _Ec consumed at this time is expressed as follows:
_Ec = 10 (kN) x 0.1 (m) = 1 (kN·m) = 1 (kJ)
When the slide 12 of the press device 10 operates at 20 (spm), the power _Wc is given by:
_Wc = 1 (kJ) x 20 times / 60 (s) ≈ 0.33 (kJ/s) = 0.33 (kW)
The current value indicated by 0.33 (kW) is 330 (W)/200 (V)=1.65 (A).

プレス成形を行わずに、スライド１２が上死点から下死点を通過して上死点に戻る一工程の間にダイクッション装置３０のみを押した場合における、上死点に戻ったときの測定電流値Ａ_Ｋが、仮に５５（Ａ）であれば、上死点から下死点までに消費されるダイクッション装置３０をスライド１２が押すエネルギーは下死点から上死点に戻る間にダイクッション装置３０がスライド１２を上方に押す力により完全に回復しているので、効率Ｋ＝１となる。 In the case where press molding is not performed and only the die cushion device 30 is pushed during one process in which the slide 12 passes from the top dead point to the bottom dead point and returns to the top dead point, if the measured current value A _K when the slide 12 returns to the top dead point is 55 (A), then the energy consumed by the slide 12 pushing the die cushion device 30 from the top dead point to the bottom dead point is completely recovered by the force of the die cushion device 30 pushing the slide 12 upward during the return from the bottom dead point to the top dead point, and therefore the efficiency K = 1.

プレス成形を行わずに、スライド１２の一工程の間にダイクッション装置３０のみを押した場合における、上死点に戻ったときの測定電流値Ａ_Ｋが、仮に５６．６５（Ａ）（＝５５（Ａ）＋１．６５（Ａ））であれば、上死点から下死点までに消費されるダイクッション装置３０をスライド１２が押すエネルギーは、下死点から上死点に戻る間にダイクッション装置３０がスライド１２を上方に押す力により全く回復されていないので、効率Ｋ＝０となる。 If the measured current value A _K when the slide 12 returns to the top dead center in a case where only the die cushion device 30 is pushed during one process of the slide 12 without performing press molding is 56.65 (A) (= 55 (A) + 1.65 (A)), the energy consumed by the slide 12 pushing the die cushion device 30 from the top dead center to the bottom dead center is not recovered at all by the force of the die cushion device 30 pushing the slide 12 upward while returning from the bottom dead center to the top dead center, so the efficiency K = 0.

測定電流値Ａ_Ｋが５５（Ａ）のときには効率Ｋ＝１、測定電流値Ａ_Ｋが５６．６５（Ａ）のときには効率Ｋ＝０であることから、一次関数を用いて、次の式（２）を導くことができる。
Ｋ＝－Ａ_Ｋ／１．６５＋３４．３３・・・（２） Since the efficiency K=1 when the measured current value A _K is 55 (A), and the efficiency K=0 when the measured current value A _K is 56.65 (A), the following equation (2) can be derived using a linear function.
K = -A _K / 1.65 + 34.33 ... (2)

このようにして、プレス成形を行わず、ダイクッション装置３０を作動させるようにスライド１２を一工程動かして、そのときの測定電流値Ａ_Ｋから効率Ｋを求めることができる。なお、効率Ｋの算出は、生産（プレス成形）を行う際のプレス装置１０の回転数やダイクッション装置３０のクッション能力を用いると、より精度の高い効率Ｋを算出することができる。 In this manner, the slide 12 is moved by one process so as to operate the die cushion device 30 without performing press molding, and the efficiency K can be obtained from the measured current value A _K at that time. Note that the efficiency K can be calculated with higher accuracy by using the rotation speed of the press device 10 and the cushioning capacity of the die cushion device 30 during production (press molding).

また、本実施形態においては、荷重計５０は、荷重線図として、時間（時刻）（ｓ）におけるプレス荷重（ｋＮ）を出力して取得するものとしたが、クランク角度（ｄｅｇ）におけるプレス荷重（ｋＮ）を出力して取得することもできる。この場合には、図４のスライド変位線図２００Ａと、クランク角度（ｄｅｇ）を横軸とした荷重線図により荷重ストローク線図２２０を作成することができる。 In this embodiment, the load meter 50 outputs and obtains the press load (kN) at time (s) as the load diagram, but it can also output and obtain the press load (kN) at the crank angle (deg). In this case, the load stroke diagram 220 can be created using the slide displacement diagram 200A in FIG. 4 and the load diagram with the crank angle (deg) on the horizontal axis.

このように、プレス成形のエネルギー算出方法は、スライド１２が下死点に位置する角度を含む所定角度範囲Ｔｓｄ（換言すれば、下死点の時刻Ｔｂを含む所定時間範囲Ｔｓ）におけるスライド変位２０１を表すスライド変位線図２００及び所定角度範囲Ｔｓｄ（換言すれば、所定時間範囲Ｔｓ）において変化する荷重値２１１を表す荷重線図２１０により、スライド変位２０１に対する荷重値２１１を表す荷重ストローク線図２２０を作成し、荷重ストローク線図２２０により、プレス成形で消費されたエネルギーを算出する。そして、プレス成形で消費されたエネルギーＥ_Ｐは、（１）式を用いて算出され、効率Ｋは、ダイクッション装置３０により求めることができる。 In this way, the energy calculation method for press molding creates a load-stroke diagram 220 that represents the load value 211 relative to the slide displacement 201 using a slide displacement diagram 200 that represents the slide displacement 201 in a predetermined angle range Tsd (in other words, a predetermined time range Ts that includes the angle at which the slide 12 is located at the bottom dead center) including the angle at which the slide 12 is located at the bottom dead center and a load diagram 210 that represents the load value 211 that changes in the predetermined angle range Tsd (in other words, the predetermined time range Ts), and calculates the energy consumed in press molding using the load-stroke diagram 220. Then, the energy E _P consumed in press molding is calculated using equation (1), and the efficiency K can be obtained by the die cushion device 30.

プレス成形で消費されたエネルギーＥ_Ｐは、電力と等価であるので、エネルギーＥ_Ｐにプレス成形を行った時間を乗ずることで電力量を算出することができる。１（ｋＷｈ）あたりのＣＯ２排出量は、公表されているので、電力量からＣＯ２排出量を算出することができる。例えば、東京電力エナジーパートナーでは、１（ｋＷｈ）の使用で、０．４４７ｋｇのＣＯ２が排出されるとされている。 The energy _EP consumed in press molding is equivalent to electricity, so the amount of electricity can be calculated by multiplying the energy _EP by the time the press molding was performed. The amount of CO2 emissions per kWh is published, so it is possible to calculate the amount of CO2 emissions from the amount of electricity. For example, Tokyo Electric Power Energy Partner says that 0.447 kg of CO2 is emitted for each kWh used.

このようにして、プレス成形におけるＣＯ２排出量を精度よく算出することができるので、ＣＯ２排出量を削減することができるプレス成形の研究が促進され、環境負荷の削減に貢献することができる。 In this way, the amount of CO2 emissions from press molding can be calculated with high accuracy, which will promote research into press molding that can reduce CO2 emissions and contribute to reducing the environmental burden.

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り限定されることはなく、種々の変更を加えて実施することができる。例えば、プレス装置１０は、本実施形態ではフライホイール２１やダイクッション装置３０を備えたプレス機械を例としたが、これに限定されることはなく、例えばサーボモータを用いたサーボプレスでもよい。サーボプレスでは、コンデンサにより電気が蓄えられる。よって、ダイクッション装置により下死点から上死点に戻る間にスライドが押し上げられると、コンデンサに電気が蓄えられる場合がある。 Although an embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment and can be implemented with various modifications. For example, the press device 10 is a press machine equipped with a flywheel 21 and a die cushion device 30 in this embodiment, but is not limited to this and may be, for example, a servo press using a servo motor. In a servo press, electricity is stored in a capacitor. Therefore, when the slide is pushed up by the die cushion device while returning from the bottom dead center to the top dead center, electricity may be stored in the capacitor.

また、スライドを下死点から上死点に戻る間に上方に押し上げる装置は、ダイクッション装置３０に限られず、弾性部材を備えた構造（金型内のバネやガスクッション等）とする他の構造の装置であっても良い。また、プレス成形のエネルギー算出システムは、本実施形態では荷重計５０としたが、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）を用いて構成することもできる。 The device that pushes the slide upward as it returns from the bottom dead center to the top dead center is not limited to the die cushion device 30, but may be another device with an elastic member (such as a spring or gas cushion inside the mold). The press molding energy calculation system is a load meter 50 in this embodiment, but it can also be configured using a PC (personal computer).

１０プレス装置１１クラウン
１２スライド１３ベッド
１４コラム１５タイロッド
１６ボルスタ１７ナット
２０モータ２１フライホイール
２２クランク軸２３コンロッド
３０ダイクッション装置３１クッションシリンダ
３２クッションパッド３３クッションピン
３４ブランクホルダ４０金型
４１上型４２下型
５０荷重計５１ゲージ
１００システム１１０制御部
１１１スライド変位線図作成部１１２荷重線図取得部
１１３荷重ストローク線図作成部１１４エネルギー算出部
１２０記憶部１３０表示部
１４０通信部１５０入力部
２００スライド変位線図
２０１スライド変位２０２トリガ信号
２１０荷重線図２１１荷重値
２２０荷重ストローク線図２２１線図
２２２線図 LIST OF SYMBOLS 10 Press device 11 Crown 12 Slide 13 Bed 14 Column 15 Tie rod 16 Bolster 17 Nut 20 Motor 21 Flywheel 22 Crankshaft 23 Connecting rod 30 Die cushion device 31 Cushion cylinder 32 Cushion pad 33 Cushion pin 34 Blank holder 40 Mold 41 Upper mold 42 Lower mold 50 Load meter 51 Gauge 100 System 110 Control unit 111 Slide displacement diagram creation unit 112 Load diagram acquisition unit 113 Load stroke diagram creation unit 114 Energy calculation unit 120 Memory unit 130 Display unit 140 Communication unit 150 Input unit 200 Slide displacement diagram 201 Slide displacement 202 Trigger signal 210 Load diagram 211 Load value 220 Load stroke diagram 221 Diagram 222 Diagram

Claims

On the computer,
a first step of acquiring a slide displacement in a predetermined angle range including an angle at which the slide, which moves up and down by a driving force transmitted from a flywheel in a press apparatus including a flywheel, a slide, and a die cushion device , is positioned at a bottom dead center;
A second step of acquiring a load value that changes within the predetermined angle range;
a third step of generating a load-stroke diagram representing the load value with respect to the slide displacement, based on the slide displacement acquired in the first step and the load value acquired in the second step, which correspond to a predetermined angle in the predetermined angle range;
A fourth step of calculating the energy consumed in the press forming (EP) using the load-stroke diagram by using the following formula (1) :
EP = E1 - K E2 ... (1)
EP: Energy consumed in press molding
E1: Energy from the start of load application to the bottom dead center in the load stroke diagram
E2: Energy from the bottom dead center to unloading the load in the load stroke diagram
K: Efficiency required by the die cushion device
This is a press molding energy calculation program that executes the above.

The press forming energy calculation program according to claim 1 , wherein the first step calculates the slide displacement from a stroke length of the slide.

A method for calculating energy in press molding, comprising the steps of: creating a load-stroke diagram showing load values relative to slide displacement from a slide displacement diagram showing slide displacement in a predetermined angle range including an angle at which the slide, which moves up and down by a driving force transmitted from a flywheel, is located at bottom dead center in a press apparatus including a flywheel, a slide, and a die cushion device; and calculating energy (EP) consumed in press molding from the load-stroke diagram using the following formula (1) .
E _P = E ₁ - K · E ₂ ... (1)
E _P : Energy consumed in press molding
E ₁ : Energy from the start of load application to the bottom dead center in the load stroke diagram
E2 _: Energy from the bottom dead center to unloading the load in the load-stroke diagram
K: Efficiency required by the die cushion device

a slide displacement diagram creation unit that creates a slide displacement diagram that represents a slide displacement in a predetermined angle range including an angle at which the slide, which moves up and down by a driving force transmitted from a flywheel in a press apparatus including a flywheel, a slide, and a die cushion device, is positioned at a bottom dead center;
a load diagram acquisition unit that acquires a load diagram representing a load value that changes within the predetermined angle range;
a load-stroke diagram creating unit that creates a load-stroke diagram that indicates the load value with respect to the slide displacement from the slide displacement diagram and the load diagram;
An energy calculation unit that calculates the energy (EP) consumed in press molding from the following formula (1);
A press molding energy calculation system having the above structure.
E _P = E ₁ - K · E ₂ ... (1)
E _P : Energy consumed in press molding E ₁ : Energy from the start of load application to the bottom dead center in the load stroke diagram E ₂ : Energy from the bottom dead center to the unloading of load in the load stroke diagram K: Efficiency obtained by the die cushion device