JPH0247000A - プレス機械の荷重モニタ装置 - 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） この発明はブレス闘械においてワーク打抜きの際に発生
するブレークスルー時の荷重波形を適格にモニタできる
ブレス＾械の荷重モニタ装置に関する。

〔従来の技術） ワークの脆性破壊による瞬時的荷重除去によってＲ１ず
るブレークスルー現象は、スライドを主体に考えると、
打抜き加工時、それまで発生していたワークからの反力
が、ワークが切断された瞬間に零になり、これによりス
ライド、金型およびフレームによって構成される弾性体
に慣性負荷が印加された状態となることを原因し、この
ブレークスルー時には負のピークを持つ荷重波形が発生
する。

通常、プレス機械においては、荷重モニタ装置が付設さ
れており、このモニタＨｆｆｆではスライドの各所に配
設した荷重センサの出力から荷重測定値を得るようにし
ているが、従来の荷重モニタ装置では荷重測定値のうち
でブレークスルー発生前の正のピーク値のみを計測し、
この正のピーク値を過負荷検出に用いるようにしていた
。もつとも最近ではプレスワークエリアに対応するベー
スアングル基準で１°ずつ計測するタイプもあられれで
いる。すなわち、従来装置ではブレークスルー時のマイ
ナス荷重を計測していない。

ところで、プレス機械においては、以下のプレス能力に
関する式を満たすように設計されている。

プレス能力＝（Ｌ　　＋ＬＢ、）ＸＫ　　　・・・（１
）し、：　正のピーク荷重 しＢ□：　ブレークスルー時のマイナスピーク荷重 Ｋ　：　補正係数（０，５〜０．８程度）（発明が解決
しようとする課題） このように、プレス機械では、ブレークスルー時のマイ
ナス荷重Ｌ８□を考慮した設計がなされているものの、
プレス機械に付設された荷重モニタ装置自体には、上記
マイナス荷重Ｌ８□を計測し、かつ表示させる四面を持
たせていなかったため、ユーザはプレスの使い方が真に
適正なものであるか否かを判定できず、もし、ユーザが
プレス能力＞（Ｌ　　＋ＬＢＴ）ＸＫなる関係でプレス
を用いていた場合には、プレス機械の寿命を大幅に短縮
させることになる。

この発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、打
抜き加工時に発生するブレークスルー現象を正確に把握
できるようにして、プレス機械の寿命をいたずらに短縮
することを防ぎえるプレス機械の荷重モニタ装置を提供
しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

そこでこの発明の荷重モニタ装置では、プレス機械の上
型に加わる荷重を検出する荷重センサと、この荷重セン
サの出力から所定周波数以下の信号を抽出するフィルタ
と、このフィルタの出力をアナログ・ディジタル変換す
る変換手段と、該変換手段の出力を所定のサンプリング
周期でサンプリングし、該サンプリング信号より原信号
を波形再現し画面表示する計測処理手段とを具えるよう
にする。

〔作用］ かかる構成によれば、荷重センサから出力されるブレー
クスルー波形を含む荷重信号は、フィルタによって所定
周波数以上の信号がカットオフされ、該周波数以下の信
号がアナログ・ディジタル変換される。アナログ・ディ
ジタル変換手段は負の電圧も処理できるものであり、こ
の変換出力のサンプリング信号より原信号が波形再現さ
れ、画面上に表示される。

（実施例］ 以下、この発明を添付図面に示す実施例にしたがって詳
細に説明する。

第２図において、１はスライド、２はボルスタ、３は金
型であり、スライド１は２組のコンロッド４およびスク
リュウ５の構成によって昇降する。

２木のスクリュウ５．５には、それぞれ歪ゲージ６が取
付けられており、これら歪ゲージ６．６の検出出力は荷
重モニタ装置１０に入力されている。

荷重モニタ装置１０はプリンタ７に接続されている。

第１図は荷重モニタ装置１０の内部構成を示すものであ
り、この荷重モニタ装置１０は、入出カブロック２０、
ＣＰＵブロック３０およびＣＲＴｆイスプレイブロック
４０で構成されている。

眞記歪ゲージ６．６の検出出力は、入出カブロック２０
のアンプ２１で増幅された後、フィルタ２２に入力され
る。フィルタ２２は、例えばアンチエリアシングフィル
タであり、このフィルタにより歪ゲージ６．６の検出波
形から所定の周波数以下の波形を抽出する。すなわち歪
ゲージ６．６の検出信号のなかのブレークスルー波は２
次、３次・・・・・・ｎ次の高調波を含んだ波形であり
、アンチエリアシングフィルタ２２によっである周波数
以上の高調波をカットし、該周波数以下の信号のみを抽
出する。このカットオフ周波数ｆａｌｌについては後述
する。フィルタ２２の出力はマルチプレクサ２３に入力
され、マルチプレクサ２３によって２つの歪ゲージ６．
６からの検出信号が選択的にＡ／Ｄ変換器２４に入力さ
れる。Ａ／Ｄ変換器２４は、マイナス電圧も処理できる
ものであり、フィルタ２２からのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換し、その変換信号をシステムバスＢＳ上に
送出する。

なお、入出カブロック２０は、キーボード２５を有し、
該キーボード２５からの入力信号をインタフエータ２６
を介してシステムバス［３８上に送出する。

ＣＰＵブロック３０は、ＣＰＵ３１、Ｉ１０回路３２、
メモリ３３、ボートＲＡＭ３４等を有し、メモリ３３に
はＣＰＵ３１によって所定のサンプリング周波数にサン
プリングされた前記Ａ／Ｄ変換器２４からの出力が記憶
される。ＣＰＬＩ３１はこの記憶荷重データをスペクト
ル解析しディジタルフーリエ変！！１（ＤＦＴ）の手段
により、ブレークスルー時のマイナス波形を含む荷重波
形を波形再現しボートＲＡＭ３４を介してＣＲＴデイス
プレィブロック４０へ出力する。

ＣＲＴデイスプレィブロック４０では、ＣＰＵ４１、メ
モリ４２、ＣＲＴデイスプレィ４３等を有し、ＣＰＵブ
ロック３０から入力された荷重波形をＣＲＴデイスプレ
ィ４３ヘモニタ表示する。

次に、フィルタ２２のカットオフ周波数、ＣＰＵブロッ
ク３０での４ノンブリング周波数等を決定するために、
本発明者が行なった実験検討結果を示す。

第３図は、Ｃフレーム型小型プレスによって板材５Ｓ４
１Ｐを２００１１１１の径で打抜いたときの荷重波形を
示すもので、（ａ）は板厚を５ｎ１１．　（ｂ）は板厚
を４．５１１１とした。

また、第４図（ｂ）は中型プレスによって板材ＳＳ４１
　Ｐを３００１１の径で打抜いたときの荷重波形を示す
もので、ストローク数は３０　ｓｐｍとした。なお、第
４図（ｂ）の２つの波形のうち、上の曲線は第２図の２
つの歪ゲージ６．６のうち左の歪ゲージの出力に対応し
、下の曲線は右の歪ゲージの出力に対応する。さらに、
同図（ａ）は同図（ｂ）の時間軸に対応するスライド１
のモーションダイヤグラムを示すものである。

この、第１図に示す構成において、本発明によって追加
した構成は、フィルタ２２とＡ／Ｄ変換器２４であり、
これらの構成によってマイナス荷重波形すなわちブレー
クスルー波形の抽出およびＡ／Ｄ変換を荷重モニタ装置
自体で実現させている。もちろんＣＰＵ内にはディジタ
ルフーリエ変換を含む波形再現ソフトが格納されている
ことはいうまでもない。

ブレークスルー現象は、質点の力学系に置換してみると
、自由振動−擬似ステップ応答に相当すると考えられ、
上記第３図または第４図では、振動の周期が徐々に長く
なり正確には質点の力学系の挙動を示していないが、定
性的には充分な近似を保証する波形となっている。

以下、ブレークスルーは質点の力学系の１自由度の自由
振動現象とモデル化して話を進める。

■　ブレークスルーの周波数 第３図の小型プレスの場合、ブレークスルーの第１波を
基本波形と仮定すると、基本波形の周期Ｔａ　＝０．０
１ｓｅｃとなり、またその周波数ｆａ　＝＝１１０．０
１＝０．１に＋１２となる。

また、第４図の中型プレスの場合には、同様な仮定で、
Ｔａ　＝０．０１５４ｓｅｃ　、　ｆａ　＝０．０６５
にＨ２となる。

■　スライド重重ｍの影響 上述した質点力学系の１自由度の自由ｉｏモデルを考え
ると、その運動方程式は下式のようになる。

ｒｒ＋Ｍ＋ｃｘ＋ｋｘ＝μ（ｔ）　　　　　　　・　（
２）μ（ｔ）ニステップ関数 Ｘ　　：変位 上記（２）式の解ｘ　（Ｂを次式に示す。

ただし、ωｎ＝Ｅ「　Ｃｃ＝２Ｆ酊「 ・・・（３） 上記（３）式において、スライド重量ｍに依存するもの
は、ωｎとＣＣである。そしてｍ→大のときには、（Ｉ
Ｊｎ→小、Ｊ　１−（Ｃ／ＣＣ）２−）大となる。

しかし、この振動系を構成するスライド、金型、フレー
ムの材質を考慮するとＣ苫０という仮定が成立する。

したがって、ブレークスルーの周波数ｆａ　　（＝ωｎ
　Ｊ　１−（Ｃ／Ｃｃ）２）はスライドの重量ｍが小さ
くなるに伴ない高くなる傾向があるという結論が得られ
る。したがって、最も小型のプレス機械に発生するブレ
ークスルーの周波数（ｊａｎとする）が各種プレス機械
に発生するブレークスルーの周波数の上限値と決定する
ことができる。

■　ＣＰＵのサンプリング周波数ｆｓ 前述した■の考察によりスライド重ｆｉｎが最も軽い、
例えばＣフレーム型小型プレスのブレークスルー周波数
ｆａｎをブレークスルー周波数の上限値とする。すると
標本化定理よりそのサンプリング周波数ｆｓはｆｓ≧２
ｆａＩＭが成立し、さらにマージンを考えて、この場合
ＣＰＵのサンプリング周波数はｆｓ＝５ｆａｍとする。

すなわち、この実験検討結果では、第１図のアンチエリ
アシングフィルタ２２によって通過させる荷重信号の周
波数の上限値は、スライド重量が最も軽いプレス機械に
発生するブレークスルー周波数ｊａｎとし、さらにこの
フィルタ２２を通過させた荷重信号のサンプリング周波
数ｆｓは、ｆｓ＝　５　ｆ　ａｔｔとするようにする。

このように、この実施例では、荷重モニタ装置にアンチ
エリアシングフィルタ２２およびマイナス電圧処理の可
能なＡ／Ｄ変換器２４を付加することによってプレス機
械の荷重波形をブレークスルー波形を含めた形でモニタ
表示できるようにしたので、ユーザは前記第（１）式を
考慮した適正な判断条件に基づきプレスの使い方が適正
であるか否かを判定することができる。すなわち、ブレ
ークスルーのレベルが定期的に異常に大きくなったとき
は、金型に異常が発生したとか、機械寿命が限界にきた
と判定でき、また、金型使用後、すぐにブレークスルー
レベルが異常に大きくなれば、板材が厚すぎるとか、仕
事開始角が不適当などと判定できる。そして、荷重波形
のモニタ出力をもとに、ユーザがプレス傭械を常に適正
に運転するこにより、プレス機械の寿命をいたずらにみ
じかくすることを防ぐことができる。

なお、実施例では、２個の荷重センサ６を設けるように
したが、その個数は任意であり、また、その配設位置も
実施例に限るわけでない。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明によれば、運転時のブレー
クスルー波形をモニタリングできるようにしたので、オ
ペレータは打抜きプレス作業が適正か否かを正確かつ容
易に判定することができ、該判定によって適正な運転を
行なうようにすれば、ブレス機械のＲ命をいたずらにみ
じかくすることを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例について荷重モニタ装置の
内部構成を示すブロック図、第２図は同実施例の全体的
構成を示す概念図、第３図および第４図はそれぞれブレ
ークスルー波形を示すグラフである。 １・・・スライド、２・・・ボルスタ、３・・・金型、
４・・・コンロッド、５・・・スクリュウ、６・・・歪
ゲージ、７・・・プリンタ、８・・・アダプタプレート
、１０・・・荷重モニタ装置、２２・・・フィルタ、２
３・・・マルチプレクサ、２４・・・Ａ／Ｄ変換器、３
１．４１・・・ＣＰＵ、４３・・・ＣＲＴ７’イスプレ
イ。 第２図 （α） （ｂ） 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 プレス機械に作用する荷重をモニタするプレス機械の荷
   重モニタ装置において、 プレス機械の上型に加わる荷重を検出する荷重センサと
   、 この荷重センサの出力から所定周波数以下の信号を抽出
   するフィルタと、 このフィルタの出力をアナログ・ディジタル変換する変
   換手段と、 該変換手段の出力を所定のサンプリング周期でサンプリ
   ングし、該サンプリング信号より原信号を波形再現し画
   面表示する計測処理手段と、を具えるプレス機械の荷重
   モニタ装置。