JPH0234225A - 深絞り成形不良検出方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、深絞り成形不良検出方法に関する。

（従来の技術及びその解決すべき諜Ｂ）薄板をポンチに
よりコツプ、皿等の所定形状に深絞り成形する場合、ポ
ンチの摩耗や薄板の板厚のばらつき等の種々の成形条件
により成形品に割れ、破断、加工皺等が生じる。成形品
が良品であるか否かの検査は、従来検査員が目視で検査
することが多く、このような検査方法は非能率的であり
、不良品の見落しが生じ易い。また、不良品の発生は、
多くはポンチの摩耗、材料の欠陥等であるが、ポンチ等
の交換時期を正確に判断したり、材料欠陥を個別に検査
することが難しかった。

本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、
深絞り成形により成形したワークの成形不良を短時間に
簡単、且つ、確実に検出する方法を提供することを目的
とする。

（課題を解決する手段） 上述の目的を達成するために本発明に依れば、深絞り成
形時にワークに作用する成形荷重の時間経過に伴うプロ
フィルを検出し、検出した成形荷重プロフィルを基準成
形荷重プロフィルと比較し、比較結果に基づいて前記ワ
ークの成形不良を判定することを特徴とする深絞り成形
不良検出方法が提供される。

（作用） 成形荷重の時間経過に伴うプロフィルは、成形条件の相
違により種々の定型的なパターンを示し、正常成形時に
示すパターンと異常成形時に示すパターンとでは顕著な
相違を示す６本発明は斯かる知見に基づいてなされたも
のであり、成形時に検出した成形荷重プロフィルを基準
成形荷重プロフィルと比較することにより成形不良パタ
ーンの識別が可能であり、このパターンの識別により不
良判別が行われる。

（実施例） 第１図は本発明方法が実施されるプレス装置を示し、プ
レス装置Ｉはプレスフレーム２、当該プレスフレーム２
に配置されるワーク台３、当該ワーク台３に載置固定さ
れたプレス型６７、ワーク台３の上方に、ガイド枠４ａ
、４ｂに沿って上下動可能に配置されるアプリケータ４
、当該アプリケータ４の下端に装着されるポンチ５、ア
プリケータ４の上端に下端が固定され、且つ、プレスフ
レーム２の中央のフレーム２ａに穿設された孔２ｂを摺
動可能に嵌挿されるラム６、当該ラム６を上下動させる
トグル装置７等により構成される。

トグル装置７は上方リンク７１と、下方リンク７２と、
トグル７３と、フライホイール７４とを備え、これらの
上方リンク７１と下方リンク７２とトグル７３との各一
端は軸７５により回動可能に枢支され、上方リンク７１
の他端は固定部７０に、下方リンク７２の他端はラム６
の上端に、トグル７３の他端はフライホイール７４の周
縁に夫々回動、回転可能に軸支されている。フライホイ
ール７４は図示しないモータにより回転され、当該フラ
イホイール７４の回転はトグル７３及び上、下の各リン
ク７１．７２を介してラム６に伝達され、当該ラム６が
上下に往復動される。

トグル装置７は上、下の各リンク７１．７２の枢支点（
軸７５の位置）をトグル７３により押すとこれらの両リ
ンク７１．７２が一直線に近付くに従ってリンクの長さ
方向の力、即ち、これらのリンク７１．７２の長さ方向
に沿って垂直方向に押す力Ｐが大きくなる０両リンク７
１．７２の長さが等しいものとし、垂直線とリンク７２
とのなす角をθ、トグル７５の押圧力をＦとすると、リ
ンク７２がラム６を押下する力Ｐは次式で表される。

Ｐ−Ｆ／（２ｔａｎθ） この力Ｐはポンチ５が型６７に固定されたワークを深絞
り成形する力（以下プレス荷重という）である、従って
、ラム６はワーク深絞り成形時に当該プレス荷重Ｐの反
力Ｐ’　　（−Ｐ）を受ける。

そこで、このラム６に作用する反力Ｐ°を検出する。

ラム６は所定位置例えば、下部を第１図及び第２図に示
すように全周に亘り軸方向と直角方向に断面コ字状に切
り欠かれて細身のネック部６ａとされる。そして、ラム
６は、その下端６ｄがアプリケータ４の上端に形成され
た保合溝４ａに着脱可能に嵌合されて連結され、上端６
ｅが前述したように連結ビン７６を介して前記下方リン
ク７２の他端に回動可能に連結されてアプリケータ４と
トグル装置７のリンク機構とを連結する。このラム６の
ネック部６ａに荷重センサ１０が配設されている。

この荷重センサ１０は２組のセンサ素子１１．１１“か
ら成り、一方のセンサ素子１１はネック部６ａの前面６
ｂに、他方のセンサ素子１１′は裏面に夫々配設されて
いる。センサ素子ｌｌは例えば、２枚のストレンゲージ
（歪掛抗素子）を用いたロードセル１２、Ｉ３により構
成され、これらの各ロードセル１２．１３は互いに直交
して配置され、一方のロードセル１２はネック部６ａの
軸方向（縦方向）に沿って、他方のロードセル１３は軸
方向と直角方向（横方向）に沿って貼着される。そして
、ロードセル１２は矢印Ａ％Ａ°で示すようにネック部
６ａの縦方向の縮（歪）に応じて、ロードセル１３は矢
印ＢＳＢ’　で示すように横方向の伸（歪）に応じて夫
々抵抗値が変化する。

ラム６のネック部６ａの裏面に配置されるセンサ素子１
１″も前面６ｂに配置されたセンサ素子１１と同様に２
枚のストレンゲージを用いたロードセル１２’、１３’
　により構成され、且っセンサ素子１１と略対称位置に
貼着されている。

この荷重センサ１０はラム６による深絞り成形時に当該
ラム６のネック部６ａに発生する歪みを検出することに
より当該ラム６に加わる前記プレス荷重の反力を検出す
る。尚、ラム６に細身のネツク部６ａを形成して当該ネ
ック部６ａの歪みを検出することにより深絞り成形時に
当該ラム６に発生する反力を極めて正確に、且つ、高感
度に検出することが可能となる。又、ラム６はアプリケ
ータ４に着脱可能に連結されるものであるためにワーク
の種類や深絞り量等に応じ、異なるアプリケータに交換
する場合にもラム６の交換は不必要であり、このため、
荷重センサ１０はラム６に取りつけたままでよく、作業
性の向上が図られる。

荷重センサ１０のセンサ素子１１．１１“の各ロードセ
ル１２．１３及び１２”、１３°は第３図に示すように
ブリッジ回路に接続され、ロードセル１２と１２’　、
１３と１３°との各接続点ａ、ｂは所定の電源１５に接
続され、ロードセル１２と１３．１２゛と１３°との各
接続点ｃ、ｄは端子１０ａ、１０ｂに接続される。

荷重センサ１０の各端子１０ａ、１０ｂは、第４図に示
すパターン判定回路２０のストレンアンプ２１の入力端
子に接続され、当該ストレンアンプ２１の出力端子はア
ナログ−デジタル変換器（以下Ａ／Ｄ変換器という）２
２及び比較器２３の各入力端子に接続される。比較器２
３の出力端子はＡ／Ｄ変換器２２のトリガ入力端子に接
続され、当該Ａ／Ｄ変換器２２の出力端子は、メモリ２
４及び中央演算処理装置（以下ＣＰＵという）２５等を
含んで構成されるマイクロコンピータ（以下ＭＣＵとい
う）２６に接続される。

以下に作用を説明する。

トグル装置７はフライホイール７４の回転をトグル７３
及び上、下の各リンク７１．７２を介してラム６を往復
動させ、アプリケーク４を往復動させる。ワーク台３上
に取り付けられる型６７は半割りの上下型６７Ａ、６７
Ｂからなり（第５図参照）、図示しないワーク搬送装置
によりワーク（薄板）６９が型６７Ａ、６７Ｂ間に供給
される。

そして、ワーク６９を上下の型６７Ａ、６７Ｂに挟持さ
せて固定した後、下動するアプリケータ４の下端に装着
されたポンチ５が型６７Ａ、６７Ｂに挟持固定されたワ
ーク６９を押し下げ、深絞り成形を行う、このワーク６
９の深絞り成形時にラム６に反力が加わり、ネック部６
ａに歪が発生する。荷重センサ１０はこのネック部６ａ
に発生する歪みを検出して対応する電気信号（歪み信号
）■を出力する。

この荷重センサ・１０から出力された信号Ｖはストレン
アンプ２１により増幅された後Ａ／Ｄ変換器２２及び比
較器２３に入力される。比較器２３は入力する信号■と
基準信号Ｖｓとを比較し、Ｖ＞Ｖ　ｓの時にトリガ信号
ｐｔを出力してＡ／Ｄ変換器２２にレベルトリガをかけ
る。Ａ／Ｄ変換器２２はこのトリガ信号ｐｔを印加され
るとサンプリングを開始して人力する信号ＶのＡ／Ｄ変
換を行い、当該入力信号Ｖの波形を時系列でＭＣＵ２６
のメモリ２４に格納する。尚、比較器２３の基準信号Ｖ
ｓは後述する深絞り成形時に発生する波形の立ち上がり
を確実に捉えられる程度の電圧レベルに設定され、当該
レベル以上の信号は全てサンプリングを行う。

信号Ｖの波形のサンプリング周期は使用するプレスの作
動時間により異なるが、本実施例の場合は深絞り成形時
間は約８０　ｍ５ｅｃである。従って、波形を４００等
分程度にすれば再現性の良い波形が得られるために約２
００μｓｅｃの周期でサンプリングしている。

ＣＰＵ２５はメモリ２４に格納された正常な深絞り成形
状態の信号波形（以下正常波形という）を記憶しており
、当該記憶している正常波形と各深絞り成形時の各波形
とを逐次比較し、当該波形が正常であるか異常であるか
を判定し、異常と判定したときには異常判定信号Ｖｏを
出力する。

第５図は、上下の型６７Ａ、６７Ｂに挟持されるワーク
（ｉ板）６９がポンチ５でコツプ、皿等の所定の形状に
深絞り加工される状況を示している。深絞り成形の場合
、加工途中でワークに割れ、破断等が発生すると、ポン
チ５に掛かる荷重が通常工程途中で突然小さくなる。第
６図の実線■はワーク６９に欠陥が生じた場合の荷重プ
ロフィルを示し、正常な場合のプロフィルＩと著しく相
違する。ワーク６９に割れが発生すると、ポンチ５が早
く押し下げられ、加工時間が短縮すると共に、最大荷重
も小となる。このような加工不良も荷重プロフィルを監
視することにより検出が可能となる。又、割れや破断が
生じない場合であってもワーク６９の板厚が薄い場合、
ポンチ５番ご掛かる荷重プロフィルは第７図の実線■に
示すように正常な荷重プロフィルＩに比較して著しく低
下する。

この場合、加工時間は正常加工時と略同じであるが、成
形品に加工皺が生じる場合が多く、成形不良として排除
すべきである。

尚、検出された波形が正常であるか異常であるかの判定
は種々の方法があり、例えば、検出した成形荷重プロフ
ィル及び基準成形荷重プロフィルの、夫々の同じ複数の
時点における成形荷重値の総和を比較し、その差が所定
判別値より大きいとき、成形不良と判定してもよいし、
正常波形の特異プロフィルに着目し、特異時点での成形
荷重値を比較することにより異常を判定するようにして
もよい。

又、本実施例においては、ラム６に加わる深絞り成形時
の反力を検出する荷重センサとして歪み抵抗素子を使用
したロードセルを用いた場合について記述したが、これ
に限るものではなく、他の例えば、圧電変換素子、磁気
抵抗素子、静電容量素子等の荷重−電気変換素子を使用
しても良い。

更に、本実施例においては、ラム６に荷重センサを取り
付けたが、他の例えば、トグル装置のリンクや、アプリ
ケータの下部のポンチ５等に取り付けてもよい、尚、第
１図には、ポンチ５に荷重センサ１０′を取りつけた状
態を破線で示しである。

（発明の効果） 以上詳述したように本発明の深絞り成形不良検出方法に
よれば、深絞り成形時にワークに作用する成形荷重の時
間経過に伴うプロフィルを検出し１、検出した成形荷重
プロフィルを基準成形荷重プロフィルと比較し７、比較
結果に基づいて前記ワークの成形不良を判定するように
したので、種々の不良パターンが識別でき、不良品の大
量発生を未然に防止できると共に、ポンチの交換時期等
が確実に把握することが出来る。

４、

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る深絞り成形不良検出方法を適用
したプレス装置の一実施例を示す一部切欠正面図、第２
図は、第１図に示すプレス装置のラム６の、荷重センサ
の取付の詳細を示す要部拡大図、第３図は、第２図に示
す荷重センサの接続態様を示す回路図、第４図は、成形
されたワークの成形不良を判定するパターン判定回路の
内部構成を示すブロック図、第５図は、プレス深絞り加
工されるワークとポンチの部分断面図、第６図及び第７
図は、第５図に示すポンチによるプレス深絞り加工時に
検出された圧着荷重信号波形のパターンを模式的に示す
グラフである。 １・・・プレス装置、３・・・ワーク台、４・・・アプ
リケータ、５・・・ポンチ、７・・・トグル装置、１０
，１１．１１゜・・・圧力センサ、１２．１３．１２’
　、　１３’　・・・ロードセル、２０・・・パターン
判別回路、６７Ａ、６７Ｂ・・・上下型、６９・・・ワ
ーク（ａ板）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 深絞り成形時にワークに作用する成形荷重の時間経過に
   伴うプロフィルを検出し、検出した成形荷重プロフィル
   を基準成形荷重プロフィルと比較し、比較結果に基づい
   て前記ワークの成形不良を判定することを特徴とする深
   絞り成形不良検出方法。