JPH02235600A - 加圧装置に於ける異常負荷検出装置と方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業トの利用分野） 本発明はホーマーによる圧造時に発生する加圧部のパン
チ及びダイスの破損、形割れ、摩耗、およびワークグリ
ップミスにより位Ｉ！ずれ打ち等の異常を即座に検出し
、索♀く不良を発見できる異常負荷検出層と方法に閏す
るものである。

（従来技術） 従来の異常負荷検出層は、バンヂまたはダイス後部に埋
め込まれたロードセルによりｒｔ−造の１ストローク毎
の荷重変化の最大値、又は荷車変化の平均値、或いは同
ｔｔ１信号により１ストロークの中の前もって定められ
た特定の部分的エリアでの荷重変化の平均値を記録し、
その値を、公差内寸法にワークを圧造できる正常値と比
較することにより異常を検出する装置が実用化ざれてい
る。

（発明が解決しようとする課題） このような装置においては、可動ずる１｝造部の終始点
付近でのワークの変形過程の荷重変化を連続的にサンプ
リングし、その得られた値をその都度正常値と比較して
いないので、ワークに圧力が加わっている間の任意の時
間にＩｌｌ間的に発生する異常負荷を１度よく検出する
口とが出来なかった。

（課題を解決するための手段） 本発明は、ワークの変形過程の荷重変化を動力源の電動
機の消費電力、またはホーマーの機械歪み、或いは圧造
時の論撃力をセンサーに依って検出し、｛ｑられた信号
を電気的信号に変換する。濁費゜出カの検出は、有効電
力又は、消費ＩＣ力の中で有効電力となる割合を示す力
率を検出することで行うことができる。この検出された
電気的信号を連続的にサンプリングし、記憶する。記憶
された値を前もってサンプリングされた正常値と比較す
る。比較された結果、２つの値の差が許容値を越えてい
た場合、圧造勤作を停止させるというものである。荷重
変化を電動機の消費電力から検出する場合は、消費電力
をＡ／Ｄ　（アナログ／デジタル）変換し、発生するパ
ルスをカウンタでカウントする。このカウントは、実際
の圧造を行うスライド・ラムの変移通を表す情報を基に
してカウントされる。スライド・ラムの変移用を表す情
報は、スライド・ラム、又はクランク軸の所定の位置で
発生させられたトリガパルスを、発振器のスタートパル
スとした発振鼎からのパルスとして得られる。或いは、
スライド・ラムに取り付けられたリニア式パルスエンコ
ーダ、又は電動機の回転エネルギーをスライド・ラムの
直進運動に変換するクランク僧に取り付けられたロータ
リー式パルスエンコーダからのパルスとしても得られる
．該パルスはサンプリングのタイミングを決定する基準
パルスとして使用される。検出された電気的信号のＶ−
Ｆ（電圧一周波数）変換、Ａ／Ｄ変換、パルスのカウン
ト、比較、異常検出時の信号の発生等は、ＣＰＵ１ＲＡ
ＭＳＲＯＭ，Ｉ／Ｏインター７エイス、その他、必要な
機能を果たす演斡素了を含むコントローラで行われる。

荷ｍ変化をホーマーの機械歪みから検出する場合は、ホ
ーマー本体にストレインゲージを取り付け、その出力を
サンプリングすることによって目的が達成ざれる。

荷重変化を衝撃力から検出する場合は、パンチ、或いは
ダイスの綱にロードセルを埋め込み、その出力をサンプ
リングすることによって目的が達成される。

（実施例１） 第１図に拘重変化を電動機の消費電力から検出し、基準
パルスをコントローラ９内に設けた発振器からとるよう
にした本発明の構成例を示す。１はホーマー本体を示す
。１＃［１５の回転エネルギーがプーリー１４とシャフ
ト１２を介し、フライホイール１０に伝えられ、蓄積さ
れる。フライホイール・クランク軸２はコネクティング
ロツド４によりスライド・ラム５に結合されており、フ
ライホイール・クランク軸２の回転運動１２がスライド
・ラム５の直線運動１３に変換される。スライド・ラム
５の先端にはバンチ７が取り付けられており、それと向
かい合った位置にダイス８がホーマー１のフレーム１１
に取り付けられている。

スライド・ラム５とフレーム１１には、コントＯ一ラ９
内の発振器のスタートパルスとなるトリガバルスを発生
させるための近接スイッチエレメント１７とそのセンザ
ー１８がそれぞれ取り付けられている。電動ｔ！１１５
には消費電力の有効電力ＥＩＣＯＳθを検出する消費電
力検出層１６が接続されている。

第２図にコントローラ９内の動作を示ず。動作は全てＣ
ＰＵの管理の元で、プログラム制罪によって行われる。

圧造時の消費電力波形は、フライホイール１０のエネル
ギー昌積作用によって実際の荷車変化が幾分積分されて
第２図（ａ）の様になだらかな波形になる。この（ａ）
の消費電力波形が消費電力検出層１６によって荷重変化
波形として検出される。得られた出力をＶ−Ｆ変換する
と（ｂ）に示されるような、消費電力の高い所で周波数
の高い検出パルスが出力として得られる。スライド・ラ
ム５が移動し、近接スイッチエレメント１７がセンサー
１８を通過すると（Ｃ）の発振器スタートパルスが発生
する。このスタートパルスによってコントローラ９内の
発Ｓ器が発振を開始し（ｄ）に示されるようにパルスが
一定の周期で発生する。このパルスは検出パルスをカウ
ントするためのサンプリングパルスとして使用されるＬ
ｌパルスである。基準パルスは、発振器を使用せず、プ
ログラムによって発生ざれてもよい。検出パルスのカウ
ント値は基準パルスの発生ごとにサンプリングされ記憶
される。検出パルスカウント値は基準パルスの発生の度
にリヒットされてもよく、或いは積鋒値でもよい。（ｅ
）には基準パルス発生の度に、カウンタがリセットされ
る例を示す。リンブリング回数は、スライド・ラム５が
折り返し点である終始点に到達するまでの時間、或いは
距離を考慮し、前もってプログラムによって適当な値に
決められる。

標準値は、正常動作の圧造を数回行い、各曇準パルス毎
にサンプリングされた検出パルスのカウント値を平均し
た値である。この標準値を求める為の数回の圧造は、最
初の数回の１｝造でもよいし、既に行われた圧造の数回
を任意に取り出してもよい。或いは、適当な値をプログ
ラムの一部とじて＾き込んでもよい。標準値はｍのＡＩ
，Ａ２．・・・・とじて記憶される。実際の圧造に於い
ては、基準パルスの発生の度に、サンプリングされた検
出パルスのカウント値と標準碩とを比較している。もし
、（ａ）の波形に破線で示される様に異常負荷状態が発
生すると、（（１）に示される様に異常負荷発生時点の
パルス数が多くなる。この時、（ｈ）に示される検出パ
ルスカウント値Ａ’　５を標１１ａＡ５と比較し、その
差が許容誤差（Ｘ）を越えた場合、（ｉ）の不良信号が
発生させられ、圧造動作が停止させられる。

第３図と第４図にプログラムのフローチャートを示す。

第３図は標準値を求めるフローチャートを示す。ステッ
プ３１で基準パルスの発生をモニターしており、基準パ
ルスが発生するとステップ３２で検出パルスのカウント
値を記憶する。次にステップ３３で基準パルスの積締値
を記憶する。

基準パルスの積ＩＩＩを記憶する替わりに、検出パルス
のカウント値がサンプリング毎に記憶されてゆくメモリ
のアドレスによって何番目のサンブリングかが判るよう
にしてもよい。リンプリングは全ての基準バルス允仕毎
に行う必要はなく、選択された基準パルスによって行わ
れる。正常の圧造初作をｎ回繰り返して平均値を求める
ものとして、ステップ３４でｎ回の圧造が行われたかど
うかモニターしている。ｎ回の圧造が終了すると、ステ
ップ３５で、ｎ回の正常動作に於番ノる同じ塁準パルス
積１１１ｉＮの時の検出パルスのカウント値の平均値を
求め、ステップ３６でその１１ｒ１をサンプリングＮ回
目の検出パルスカウント値の標準値として記憶する。

第４図に異常負荷判定のプログラムのフローチャートを
示す。ステツ７３３２でＮ個目の基準パルスにより検出
パルスカウント値をサンプリングする。ステップ４１で
サンプリングＮ回目の標準値をメモリからリードして、
ステップ４２でサンプリングされた値と標準値との差を
取り、その結果が、公差内にワークを加工できることを
保証する許容値Ｘを越えているかどうか調べる。越えて
いる場合はステップ４３で異常負荷発生と判断し、不良
信号を出力−４る。越えていなければステップ４４で次
の圧造をスタートさせる。

本実施例に於いて、近接スイツヂ１７．１８をフライホ
イール１０に取り付け、スライド・ラム５の移！ｌＪ釦
をフライホイール１０の回転位置で検出する様にしても
よい。

（実施例２） また、消費電力をＶ−Ｆ変換せずアナログ値として検出
し、その値をＡ／Ｄ変換して記憶する様にしても良い。

この場合の構成図を第５図に示す。

第６図にその動作を示す。近接センサー１７．１８、或
いはプログラムによって、（ｂ）に示されるスタートパ
ルスを発生させ、その時点をも｛準として荷車変化を表
１センリー出力信号をサンプリングする。サンプリング
値はＡ／Ｄ変換され、メモリに記憶される。標準値は（
ｄ）に示されるＢＢ２，　　・・・・として記憶される
。標準値の求め方は実施例１と同じである。各圧造ｍに
サンプリングされたアナログ信号はＡ／Ｄ変換され、（
ｅ）に示される様に、Ｂ１’　．Ｂ２’　，　　・・・
・として記憶される。弟６図の破線に示される様に異常
負荷が発生すると、Ａ／Ｄ変換値３ｎ’　の値が大きく
変化し、標準１ｉｆｌＢｎとの差が許容値Ｘを越えてい
ると、（［）に示される不自信号が発生させられ、圧造
動作が停止させられるみ この場合のフローチャ−１〜は第３図、第４図に於いて
、検出パルスカウント値を、△／Ｄａ換値と置き換えた
ものとなる。

標準１ｉ（Ｔとの比較は、各△／Ｄ変換値と、それに対
応する標準１ｆｆｉとを一つづつ比較してもよいし、連
続した所定の数の△／Ｄ変換ｆｆｉを加ｎし、その加Ｏ
結果を対応ずるＩＦ常値と比較する様にしてもよい。或
いは、Ａ／Ｄ変換値の積算値を求め、所定｝ナンブリン
グ回数毎にその積専値を灼応する正常値と比較する様に
してもよい。

Ａ／Ｄ変換値を比較する上記方法は他の全ての実施例に
於いて適用できる。

（実施例３） 第７図に、葡巾変化を電動機の消費電力から検出し、基
準パルスをフライホイール・クランク軸２に取り付けた
ロータリー式パルスエンコーダ３から１；７るようにし
た実施例を示す。本実施例では、スタートパルス内蔵タ
イプのロータリー式パルス］ンコーダを使用すれば、コ
ントローラ内の発振器と、該発振器のスターＩ・パルス
を発生させる為の近接スイッチは不要になる。この実施
例の場合の動作は、第２図で（Ｃ）の発振器スタートパ
ルスがないものと同じである。プログラムのフローチャ
ートは第３図と第４図のものと同じである。

ロータリー式パルスエンコーダの替わりに、スタートパ
ルス内蔵のリニア式パルスエンコーダをスライド・ラム
側に取り付けてｂ全く同様なｌＪ作で目的を達成できる
。

（実施例４） 第８図に、ｖｉ止変化を機械歪みから検出し、電気信号
に変換するセンサーを使用した実施例を示す。機械歪み
一電気信号変換素子として、一般にロードセルやとエゾ
素子が知られている。２０はダイス８側に埋め込まれた
ロードセルである。２１はパンチ７側に埋め込まれたロ
ードセルである。

２２はフレーム１１に取り付けられたビエゾ素子である
。２０か６２２のセンサーの何れかの信号をコント〔１
−ラ９に入力し、Ｖ　−　Ｆ変換、又はＡ／Ｄ変換され
た信号をサンプリングし、記１ｌｔ１′？ｌる。この場
合の荷重変化を表す機械歪みセンサー出力は第９図の様
になる。第９図の波形は、高周波ノイズがフィルタで除
去されたものである。動作は実・施例または実施例２と
同じである。

特に、第１０図に示される４段階の加・■が第６図の■
一■の各ダイスで並列して同時に行われる時、ロードセ
ルがパンヂ７、又はダイス８の各々に埋め込まれると、
その出力は、第１１図に示されるように、■一〇の各加
工段階に対応した■■の波形として検出される。それら
の複数の検出信号をコントローラ９で、実施例１、また
は実施例２の動作で並列に処理すれば、より精度の高い
異常負荷検川が可能となる。

（発明の効果） 本発明の装置と方法によると、検出された荷重変化を複
数のポイントでサンプリングして異常負荷の検出を行う
ので、圧造時に発住するダイスの破損、形割れ、摩耗、
及びワークグリップミスによる位置ずれ打ら等の製品加
工に対する微小な異常負荷状態を容易に且つ精度良く検
出できる１、以上の本発明の実施例で（まホーマーの異
常負荷検出層を例にして説明したが、本発明はホーマー
以外の加圧装置にも適用可能であることは言うまでもな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成例を示す図、第２図は本発明の仙
作を説明する図、第３図と第４図は第２図の動作を実行
するプログラムのフローチＡ７−ト、第５図は本発明の
他の実施例を示す図、第６図は第５図の実施例の動作を
説明する図、第７図と第８図は本発明の曲の実施例を丞
す図、第９図は本発明の１実施例に於けるヒンザー出ノ
ノ図、第１０図は圧造で行われる具体的な加工を示す図
、第１１図は第１０図の各加工段階で発生するゼンリー
の出力を示す図である。 ５・・・スライド・ラム、７・・・パンチ、８・・・ダ
イス、１０・・・フライホイール、１５・・・電＠機、
１６・・・消費電力検出層、１７．１８・・・近接スイ
ッチ、９・・・コントローラ、２０．２１．２２・・・
礪械歪みセンサー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）電動機を含む回転運動する動力発生部と、前記回
   転運動エネルギーを直進運動エネルギーに変換する変換
   部と、前記直進運動エネルギーをワークに与える加圧部
   、とを有する加圧装置における異常負荷検出装置に於い
   て、ワークにかかる荷重変化を検出し、電気信号に変換
   する手段と、前記変換された電気信号を複数の加圧位置
   、又は加圧時間の複数のポイントでサンプリングする手
   段と、前記サンプリングポイントに対応した前記電気信
   号の正常値を記憶する手段と、前記サンプリングして得
   られた値と前記記憶されている正常値とを比較する手段
   と、前記比較結果が所定値を越えた時、異常負荷状態と
   判定する手段とを有することを特徴とする加圧装置に於
   ける異常負荷検出（２）請求項１に記載の装置に於いて
   、前記検出変化を検出し、電気信号に変換する手段は、
   前記電動機の消費電力を検出する手段を含むことを特徴
   とする加圧装置に於ける異常負荷検出装置。 （３）請求項２に記載の装置に於いて、前記消費電力を
   検出し、電気信号に変換する手段は、前記検出された消
   費電力の大きさに応じて電圧に変換する手段と、前記電
   圧を周波数に変換する手段と、前記周波数をカウントす
   る手段とを含み、前記サンプリング手段は、前記カウン
   タのカウント値をサンプリングする手段であることを特
   徴とする加圧装置における異常負荷検出装置。 （４）請求項１に記載の装置に於いて、前記荷重変化を
   検出し、電気信号に変換する手段は、機械歪み−電気信
   号変換手段を含むことを特徴とする加圧装置における異
   常負荷検出装置。 （５）請求項４に記載の装置に於いて、前記機械歪み−
   電気信号変換手段は、前記電気信号を周波数に変換する
   手段と、前記周波数をカウントする手段とを含み、前記
   サンプリング手段は、前記カウンタのカウント値をサン
   プリングする手段であることを特徴とする加圧装置にお
   ける異常負荷検出装置。 （６）請求項３又は５に記載の装置に於いて、前記カウ
   ントする手段は、所定のサンプリング間に発生した前記
   電圧−周波数変換出力のパルス数をカウントする手段で
   あることを特徴とする加圧装置における異常負荷検出層
   。 （７）請求項３又は５に記載の装置に於いて、前記カウ
   ントする手段は、前記電圧−周波数変換出力のパルス数
   を積算してカウントする手段であることを特徴とする加
   圧装置における異常負荷検出装置。 （８）請求項１、２、４に記載の何れかの装置に於いて
   、前記サンプリングする手段は、前記電気信号のＡ／Ｄ
   （アナログ／デジタル）変換手段と前記Ａ／Ｄ変換され
   た値を記憶する手段とを含むことを特徴とする加圧装置
   における異常負荷検出装置。 （９）請求項８に記載の何れかの装置に於いて、前記比
   較する手段は、所定の数のＡ／Ｄ変換値を加算する手段
   と前記加算された値を前記正常値と比較する手段とを含
   むことを特徴とする加圧装置における異常負荷検出装置
   。 （１０）請求項３又は５に記載の装置に於いて、前記サ
   ンプリングする手段は、前記回転運動する動力発生部の
   回転軸に取り付けられた、ロータリー式パルスエンコー
   ダからのパルスでサンプリングする手段であることを特
   徴とする加圧装置における異常負荷検出装置。 （１１）請求項３又は５に記載の装置に於いて、前記サ
   ンプリングする手段は、前記直進運動する加圧部に取り
   付けられた、リニア式パルスエンコーダからのパルスで
   サンプリングする手段であることを特徴とする加圧装置
   における異常負荷検出装置。 （１２）請求項４又は５に記載の装置に於いて、前記機
   械歪み−電気信号変換手段は加圧装置のフレームに取り
   付けられていることを特徴とする加圧装置における異常
   負荷検出装置。 （１３）請求項４又は５に記載の装置に於いて、前記機
   械歪み−電気信号変換手段はワークを加圧する部分に埋
   め込まれていることを特徴とする加圧装置における異常
   負荷検出装置。 （１４）請求項１から５に記載のいずれかの装置に於い
   て、前記正常値を求める手段は、複数の加圧行程で得ら
   れた前記サンプリング値の平均値を求める手段を含むこ
   とを特徴とする加圧装置における異常負荷検出装置。 （１５）ワークにかかる荷重変化を検出し、電気信号に
   変換する段階、前記変換された電気信号を複数の加圧位
   置、又は加圧時間の複数のポイントでサンプリングする
   段階、前記サンプリングされた値を、前記サンプリング
   ポイントに対応した前記電気信号の正常値と比較する段
   階、前記比較結果が所定の許容値を越えていたら異常負
   荷状態と判定する段階とを有することを特徴とする加圧
   装置における異常負荷検出方法。 （１６）請求項１５に記載の方法に於いて、前記荷重変
   化を検出し、電気信号に変換する段階は、電動機の消費
   電力を検出する段階を含むことを特徴とする加圧装置に
   おける異常負荷検出方法。 （１７）請求項１５に記載の方法に於いて、前記荷重変
   化を検出し、電気信号に変換する段階は、前記加圧装置
   の機械歪みを検出する段階を含むことを特徴とする加圧
   装置における異常負荷検出方法。 （１８）請求項１６又は１７に記載の方法に於いて、前
   記電気信号に変換する段階は、前記電気信号を周波数に
   変換する段階と、前記周波数をカウントする段階とを含
   み、前記サンプリングする段階は、前記カウンタのカウ
   ント値をサンプリングする段階とを含むことを特徴とす
   る加圧装置における異常負荷検出方法。 （１９）請求項１６又は１７に記載の方法に於いて、前
   記サンプリングする段階は、前記サンプリングされた電
   気信号をＡ／Ｄ変換する段階を含むことを特徴とする加
   圧装置における異常負荷検出方法。 （２０）請求項１９に記載の方法に於いて、前記比較す
   る段階は、前記Ａ／Ｄ変換された値を加算する段階と、
   前記加算されたＡ／Ｄ変換値を前記正常値と比較する段
   階とを含むことを特徴とする加圧装置における異常負荷
   検出方法。