JPH03124400A - プレス機械の荷重監視装置 - 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］ 本発明は、プレス機械の荷重監視装置に関し、特に、プ
レス機械の実際特性に即応した荷重動向を監視すること
かてきるものである。

［従来の技術］ プレス機械では、構成要素の強度や構造から、スライド
の下死点上の位置と許容荷重（発生圧力）との関係を表
わした線図いわゆる行程圧力線図が決められている。

したかって、プレスａ緘自体や金型の破損を回避するな
めには、行程圧力線図を逸脱しない範囲内でプレス加工
する必要がある。このなめに荷重監視装置か設けられて
いる。

従来の荷重監視装置は、クランク軸の回転角度に対応さ
せた実際荷重が設定許容荷重を越えたときに警報を発し
、あるいはプレス機械を停止させる構成とされているの
が一般的である。

すなわち、例えば、第５図に示した行程圧力線図を持つ
プレス機械では、実際荷重が）・ルク能力カーブ］゛１
−を越えたときに警報を発生ずるように形成している。

カーブＣ１で示したブランキング作業をする場合には、
限界荷重Ｓ１を設定し、歪ゲージ等で検出した実際荷重
が設定限界荷重Ｓ１を越えると警報等する。また、同プ
レス機械でカーブＣ２で示すような曲Ｃす加工をする場
合には限界荷重Ｓ２に設定して監視している。

［発明が解決しようとする課題］ したかって、従来の荷重監視装置は、少種の製品を同一
加工する場合に都合か良い。−旦限界荷重を設定すれは
よいからである。

しかしながら、多様化の現今では、多種多様な製品を多
様な加工方法て生産すべく要求か強い。

したがって、限界荷重の選定が難しくかつその設定作業
も煩わしいという問題かある。また、プレス加工中に噛
込みや空打等異常事態か発生してもこれを検出すること
ができず、結果としてクラッチを焼損させてしまったり
、金型等を破壊してしまう虞れが多い。

しかも、同一プレス機械でも、例えばスライドの可動ス
トロークを変えると行程圧力線図は大きく変わってしま
うので、−層複雑て取扱か難しい。

例えは第５図において、１〜ルク能カカーブか２点鎖線
で示ず如＜Ｔ２の如く変ると、改めて設定変更しなけれ
ばならない。さらに、偏心荷重を許容するスライド駆動
機構を倫えかつ各コネックテインクロッドに加わる荷重
か異なるものにおいては大川的監視は至難である。

また、製品形態、加工態様、金型選択を行なう使用者に
とって、当該粂件より限界荷重を的確に把握しかつ行程
圧力線図との対応において最適設定した運用をすること
は甚だ難しいことから、上記課題を解決すべく要請が益
々強くなってきている。

さらに、従来荷重監視装置では、プレス荷重の最大値を
もって実際荷重と取扱っているので、スライドのポイン
ト部を形成する油圧室の予備圧を設定変更可能に形成さ
れたプレス機械では誤差が大きく実用に耐えないとの指
摘がある。

しかも、予備圧が一定の場合であっても低荷重時におけ
る検出精度が悪く不安定であり、さらにこの問題は予備
圧（予圧）の値によって−＋２変動するという指摘がな
されている。本出願人の分析によるとスライドポイン１
〜の油圧室の第６図に示ず加圧カーポイント油圧特性か
微妙に関与しているものと思われる。

ここに、本発明の目的とするところは、諸条件に照して
所定行程圧力線図を選択しさえずれば、予備圧値の大小
に拘らずかつ低荷重時においても過負荷や加工途中にお
ける異常状態等を自動的に監視することのてきるプレス
機械の荷重監視装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、１つの行程圧力線図から特定のクランク角度
に対する限界荷重を選択し、この限界荷重に対して任意
的に設定値を決定かつ設定操作するいわばポイントチエ
ツク方式の従来方法に対し、行程圧力線図を選択切替す
ることによりスライド油圧室の予備圧変化を補正した実
際荷重値をもって広域的に監視することがてきるよう形
成したらのである。

すなわち、クランク軸の回転角度を検出する角度検出手
段と、 スライドの油圧室内圧力を検出する油圧検出手段と、 この油圧検出手段で検出された油圧の最大値と最小値と
に基づきかつ油圧室の予（ｍｉ圧の値によりて補正しつ
つプレス加工時の実際荷重値を検出する実際荷重検出手
段と、 入力された回転角度と実際荷重値とを対応させて記憶す
る実行程圧力記憶手段と、 当該プレス機械がとり得る複数種類の行程圧力線図を記
憶する線図記憶手段と、 この線図記憶手段に記憶された行程圧力線図の中から１
以上の線図を選択する線図選択手段と、実行程圧力記憶
手段に記憶された実行稈圧力を線図選択手段により選択
された行程圧力線図と比較してプレス機械の異常状態を
検出する異常検出手段と、 異常検出手段からの出力信号に基づ゛いて異常状態を外
部に告知する告知手段とを備えたことを特徴とする。

［作用コ 上記構成による本発明では、線図記憶手段に記憶されて
いる行程圧力線図の中から１つまたは複数を線図選択手
段を操作して選択する。

そして、プレス機械を稼動させると、実際荷重検出手段
は油圧検出手段で検出した油圧の最大値と最小値とから
スライド油圧室の予備圧を補正しつつ実際荷重を求める
。その後に、角度検出手段で検出されたクランク軸の回
転角度と荷重検出手段で検出された実際荷重値とが対応
され実行程圧力記憶手段に自動的に記憶される。

すると、選択された行程圧力（線図）と記憶された実行
程圧力線図とがクランク軸の回転角度ごとに比較される
。異常検出手段は、実際荷重値かそのトルク能力カーブ
を越えたときに異常と判断し、告知手段で音声、表示等
により異常状態を知らせる。

したがって、広域的に過負荷等の異常状態を正確かつ自
動的に監視でき、プレス機械の停止等適宜な対策を講じ
ることかでさる、とともに、スライド油圧室の予備圧を
設定変更した場合でも、荷重の高低にも影響されずに正
確な実際荷重値のもとに的確な異常判断ができる。

また、スライドストロークを変更したような場合にも、
対応する行程注力線図を選択するたけで適切な監視を行
うことかできる。

また、閑心荷重運転を行う１〜ランスフアブレス等にお
いては、２種類の行程圧力線図を選択すれは、両コネク
テインクロツドについて別々に監視できる。

さらに、２種類の行程圧力線図を選択し、それらトルク
・能力カーブ間の領域を逸脱したか否かを監視ずれは、
噛込み等による過負荷や空打等の異常を同時的に検出す
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照しなから説明する。

（第１実施例） 第１実施例は第１図に示される。

本荷重監視装置は、角度検出手段６、油圧検出手段７、
実際荷重検出手段１０、実行程圧力記憶手段２０、線図
記憶手段３０、線図選択手段／１０、異常検出手段５０
および告知手段６０とから構成されている。各手段１０
，２０，３０，４０．５０および６０は、この実施例で
は監視盤１００に組込まれている。なお、５５はバス、
５４はインターフエースである。

角度検出手段６は、クランク軸１の回転角度すなわちス
ライド５の行程を検出するものである。

この実施例では、光学格子、発受光器等を有する光電方
式のアブソリュート検出器から形成されている。

油圧検出手段７は、スライド５のポイント部３の一部を
形成する油圧室４に接続された圧力センサからなり、変
動する油圧すなわちプレス荷重を検出できる。

実際荷重検出手段１０は、プレス機械に発生する発生圧
力すなわち実際荷重を検出する手段であり、油圧検出手
段７で検出した油圧に基づいて検出する構成とされ、特
に、油圧室４には予め予備圧か加えられかつプレス運転
態様によって設定変更される予備圧の特殊性を考慮して
、当該予Ｓ庄に適応させた実質的な実際荷重を検出する
ように形成されている。

この実施例では、プレス全体の駆動制御装置をも兼用す
る監視盤１００の椙成要素ＣＰＵ、ＲＯ０ Ｍ　　ＲＡＭ等を用いて実際荷重検出手段１０を形成し
ている。

詳しくは、ＣＰＵは油圧検出手段７より入力された油圧
からその最大値Ｗ　（Ｋ　ｇ　ｆ　／　ｃ　ｍ　２）　
ｍａｘ、　、最小値（Ｋｇｆ／ｃｍ２）Ｗｍｉ　ｎ、を
求めＲＡＭに記憶させる。そして、ＲＯＭに記憶さぜな
下記の演算式より、最小値Ｗｍ１ｎつまり予備圧を補正
して、実際荷重を算出する。

この本実施例における演算式は、実際荷重を′■゛ｆ、
係数をＫとしたときに、 Ｔｆ＝Ｋ　（Ｗｍａｘ、　−Ｗｍｉ　ｎ、）かつ、 Ｗａ 但し、Ｗａは測定荷重（１） Ｃ＝ｆ　（Ｗｍ　ｉ　ｎ、　） と規定している。

この補正係数Ｃは、油圧（ポイント油圧）−加１ 圧力特性（第６図参照）が、高荷重時は直線となるが、
低負荷時には２次曲線的に変化するなめ、この２次曲線
を函数ｆ化して高荷重時と同一の精度とするように加え
られている。

なお、補正係数Ｃは、予め予ｆ）１５圧＜ｆＩＬ小値Ｗ
ｍ１ｎ、）との対応においてｃ　＋　、　ｃ　２．　＝
・Ｃｆｉ・・として例えはＲＯＭに記憶させておき、上
記演算の際に当該最小値Ｗｍ１ｎ、に対応するＣｎを読
出すように形成してもよい。つまり、折れ線近似しても
実施できる。

また、実行程圧力記憶手段２０は、角度検出手段６で検
出した回転角度と実際荷重検出手段１０で検出した実際
荷重’ｒ”　ｆとを対応さぜた実行稈圧カデータを記憶
させる手段であり、ＲＡＭから形成されている。回転角
度と実際荷重との対応は、ｆ＆記ｃＰＵ（５０）でコン
１〜ロールされる。実行稈圧カデータはマトリックス的
に記憶されるか、内容的には行程圧力線図（トルク能力
カーブ）を記憶しているのと同じである。

次に、線図記憶手段３０は、当該プレス機械で２ とり得る複数の行程圧力線図と監視便宜等の関係から想
定した複数の行程圧力線図とか記憶させる手段である。

この実施例ではＲＯＭから形成されている。

また、線図選択手段４０は、線図記憶手段３０に記憶さ
れている行程圧力線図の中から１つ以上の行程圧力線図
を選択するものであり、キーボード４０に配設された図
示しない複数のキーから形成されている。また、この実
施例では、選択した行程圧力線図に対して高荷重側また
は／および低荷重側に一定の幅をもつ類似的行程圧力線
図を作成し、かつその線図を選択したとみなすための幅
設定キー、ある回転角度またはある回転角度範囲内のみ
について監視すべき指令する角度限定キー全域監視設定
キー、複数同時監視キー、記憶された行程圧力線図や自
動作成した実行程圧力線図を表示ずべく指令する表示指
令スイッチ、２つの行程圧力線図の両ｌ・ルク能カカー
ブに囲まれた領域外の実際荷重が超過しまたは不足した
か否かを監視する複数異常検出キー等々がキーボードに
設け３ られている。

さて、異常検出手段５０は、ＣＰＵから形成されている
。この手段５０の主たる役割は、実行程圧力記憶手段２
０に記憶され実行程圧力（線図）と線図選択手段３０で
選択された行程圧力線図とを比較してプレス機械の異常
状態を検出するものである。異常検出したときは、後記
告知手段６０にその旨の信−号を出力する。

また、上記比較結果に基づき過負荷、金型の噛込み、空
行等をその回転角度等から推定しその旨を告知手段６０
に出力する機能、各手段２０，３０．４０．６０の駆動
制御機能等をも有する。

告知手段６０は、表示器（ＣＲＴ）６１とプリンタ６２
とから形成されている。また、電子音を発生することも
できる。

次に本実施例の作用を各手段の持つ機能とともに説明す
る。

主も一般的な監視態様を第３図（Ａ）に示す。

オペレータか、スライド５のストローク等プレス機械の
仕様上から定まる１〜ルク能カカーブ■４ ■、■の中から、実線で示ずカーブ■を線図選択手段４
０を操作して選択する。その後プレス加工に入る。

すると、時々刻々変化するクランク軸１の回転角度と油
圧が、インターフェース５４を介して角度検出手段６と
油圧検出手段７とから入力される。

すると、実際荷重検出手段１．０（ＣＰＵ）は、当該予
備圧（Ｗｍ　ｉ、　ｎ　、　）に対応した補正係数Ｃを
求めるとともに上記演算式から係数におよび実際荷重′
Ｆｆを求める。引続き、実行程圧力記憶手段２０たるＲ
Ａ、　Ｍは、ＣＰＵの補助機能により対応され、回転角
度に対する実際荷重値を実行程圧力線図として記憶する
。

一方、異常検出手段５０たるＣＰＵは、上記補助機能を
発揮しつつ、当該回転角度に対する実荷重値か線図記憶
手段３０たるＲＯＭに記憶されかつ線図選択手段４０で
選択されたカーブ■の許容荷重より大きいか否かを判別
し、大きい場合には過負荷等異常と判断し、その旨を告
知手段６０へ出力する。

５ 例えば、ブランキング加工中−回転角度Ａ２における実
際荷重かトルク能力カーブ■を越えた場合には告知手段
６０に出力する。これによりプレス機械を停止すれはク
ラッチブレーキを焼損させることもない。また、同一プ
レス機械でカーブ■の曲げ加工をする場合には、予め限
界荷重を都度に設定しなくとも、回転角度Ａ１において
警報等される。

次に、過渡的現象等に影響されずに一層の安定運用をす
るために、ＲＯＭに記憶されたいわば設計的行程圧力線
図に対し、当該プレス機械の特性に応じたアローワンス
をもたＶ゛て監視する場合には、キーボードの幅設定キ
ーを操作し、その設計的カーブ■〔第３図（Ｂ）参照〕
に対し、カーブ■あるいは■を選択すればよい。この実
施例では、Ｃ’Ｐ　Ｕかカーブ■あるいは■を創成しつ
つこれに則り異常検出するものと形成されている。

また、異常検出手段５０たるＣＰＵは、角度設定キーの
指令により、第３図（Ｃ）に示す如く、回転角度Ａ１〜
Ａ２の範囲について異常検出する１に ともできる。すなわち、線図選択手段４ｏでカーブ■と
■を選択しておき、かつ両力−ブ■、■間に実際荷重が
生じない場合には、空行ちとして警報等することかでき
る。これにより、過負荷のみならすブランク供給未了や
３次元ｌ・ランスフィーダの一部に故障が生じている等
の異常も検出可能である。

さらに、第４図に示す如く、２つのコネクテイングロツ
ド２−１．２−２で支持されたスライド５に偏心荷重を
加えてプレス加工するトランスファプレス等においては
、各コネクティングロッドに許容された行程圧力線図を
選択して、第３図（Ｄ）に示す如く、ある回転角度Ａ１
に対しその両方を同時に監視することかできる。この場
合には、いずれか一方のカーブ■（■）を当該実際荷重
かオーバーしたときに異常と判断する。

しかして　この実施例によれば、複数の線図を記憶した
線図記憶手段３０から適宜な１または２以上の行程圧力
線図を選択し、選択された行程圧力線図に対して実行程
圧力（線図）を比較して異７ 常検出する構成であるから、従来の如く、個別的に限界
荷重を設定するという煩しさかなく、スライド下死点り
の全域に亘り連続的な的確監視かてきかつ妥当性ある異
常検出を達成することができる。しかも、実際荷重Ｔｆ
は油圧室４の予備圧ごとに係数Ｋをもって自動補正され
かつ補正係数Ｃをもって特性補正したものとして求める
から、荷重の高低に拘らず高精疫検出される。よって、
適応性と実用性か高い。

また、行程圧力線図同志のｌヒ較から異常検出するので
、プレス加工態様に変更があっても、都度の設定、選択
等作業をすることなく自動監視てきる、とともに複数の
行程圧り線図から適宜な線図を選択できるのてクラッチ
ブレーキの焼損や金型破損を未然防止する運用が可能と
なる。

また、２以上の行程圧力線図を用いて監視できるので、
セフティ−サイド運転、生産性向りを目指す最大能力を
発揮させる運転、過負荷のみならず空行等の異常検出あ
るいは偏心荷重運転のトランスファプレス等についても
自動監視てきる。

８ さらに、実行程圧力線図が記憶されかつ告知手段に表示
てきるので、新たに製作した金型について試運転ずれは
、当該クラッチブレーキの能力等プレス機械の能力判断
をすることができる。このことは、クラッチブレーキの
選択や池の高能力ブレス機械によって加工すべきとの運
転指針データを提供することができるという効果も奏す
る。

さらにまた、線図記憶手段３０に記憶された複数の行程
圧力線図は、プレス１ｇ！Ａ楯自体の荷重能力を現わし
、これにより監視と異常検出をするものであるから、能
力不足によるプレス機械の破損、クラッチの滑りによる
クラッチディスクの焼損等を未然防止し、また、成形品
の加工不良を検出するなど利用性の広い荷重監視装置を
確立できる。

一方、前記のように生産性向」二のための最適プレス選
定資料入手のほか、特殊・高価な金型を用いる場合には
、当該プレス機械のもつ大きな能力で金型が破損してし
まう事態を回避する運用にも役立つ６低い行程圧力線図
を選択することができるからである。

１つ （第２実施例） 第２実施例は、基本的構成を第１実施例と同じくし、実
際荷重検出手段１０の一部を第２図に示すハードロジッ
ク１０−１から構成とした場合である。

したがって、角度検出手段６、油圧検出手段７、実行程
ＬＦ力記憶手段２０、線図記憶子ＥＱ　３０　、線図選
択子ＦΩ４０、異常検出手段５０および告知手段６０に
ついての説明は簡略または省略するものとする。

第２図において、荷重検出手段１０の一部を形成するハ
ードロジック１０−１は、増幅器１２、Ａ／Ｄ変換器１
３、ポ１ヘカプラ１４、ラッチ回路２３、最大値検出回
路２４および最小値検出回路２７とから構成されている
。

実際荷重が変動することにより、油圧室４の内圧が変わ
ると、その圧力は油圧検出手段７で検出され、Ａ／Ｄ変
換器１３てデジタル信号に変換される。その後にホトカ
プラ１４を介してラッチ凹ｔ＃Ｉ２３に入力される。ラ
ッチ回路２３では、角度０ 検出手段６からの回転角度（ＣＰＵで−・旦分周処理し
た回転角度でもよい。）ごとに当該内圧値をラッチする
。

ここに、最大値検出回路２４で最大値を、最小値検出回
路２７て最小値を検出するものとされている。なお、最
大（最小）検出器２４　（２７）は、比較器２５　＜２
８）とラッチ回路２６　（２９）から形成されている。

そして、ＣＩ）　Ｕは、このようにしてラッチされた最
大荷重値（Ｗｍａｘ、）と最小荷重値（Ｗｍｉｎ、）と
を読出して、第１実施例の場合と同様に補正係数Ｃ１係
数Ｋを求めつつ実際荷重Ｔｆを演算するものと形成され
ている。

しかも、この実施例では、行程圧力線図が選択されると
、当該行程圧力線図の定格荷重のプラス１０％を破断圧
としてＨＯＬ　Ｐ圧（油圧式過負荷安全装置を形成する
油圧室４の油圧）が自動的に設定されるよう形成されて
いる。ＣＰＵにより電磁弁４−１をコントロールして行
なう。また、上記補正係数Ｃは、ＨＯＬＰ圧設定により
変化する油圧室４の予備圧に対して、当該予備圧に対す
る１ 圧縮率（」１記函数ｆ）をＲＯＭにメモリしておきこの
圧縮率から求めるようにされている。よって、油圧の圧
縮性等に対する自動補正をするように構成されているの
で、第１実施例と同様に低荷重時でもｉＥ確な荷重値が
得られる。

したかつて、角度検出手Ｐ９．６からクランク軸の回転
角度（行程）信号が発せられるごとに圧力値がラッチ回
路１４てラッチされる。この圧力値Ｂは、最大（′Ｍｔ
小）値検出回路２／１　（２７）で、それぞれ直１１１
１にラッチされていた値Ａに対して大きい（小さい）か
否かを比較することにより最大値（最小値）かラッチさ
れる。このラッチデータからＣＰＵが実際荷重Ｔｆを求
める。

以下第１実施例の場合と同様に、異常検出手段５０とし
てのＣＰＵは、線図記憶手段３０に記憶されかつ線図選
択手段４０で選択された行程圧力線図と比較して異常検
出を行なう。

しかして、この第２実施例によれば、第１実施例の場合
と同様に多様かつ的確な異常検出等を達成することかで
きる。さらに、実際荷重検出手段２ １０は、スライド５のポイン１一部３を形成する油圧室
４の室内圧を検出するものてありかつ最大荷重と最小荷
重とは瞬時的にラッチされ、実際荷重をＣＰＵて１００
μｓｅｃ以下のような短時間て求める構成であるから、
予備圧設定変更というフ。

レス機絨運用」二の機械的条件の変化および低荷重時・
高荷重時に拘わらず正確な実際荷重を求めることができ
るという実用性の高いものとなる。

１発明の効果］ 以上の説明から明らかの通り、本発明は油圧室の予（Ｒ
ｈ圧とその圧縮性を自動補正して実際荷重を求めかつ実
行程圧力を線図記憶手段に記憶させかつ線図選択手段に
より選択された１つまたは複数の行程圧力線図と比較し
て過負荷等異常を検出する構成とされているので、プレ
ス機械の構造・能力、金型の構造・強度あるいは予備圧
設定変更等を含む加工態様に即応しかつ荷重の高低に拘
らすに正舘で迅速な荷重監視ができ、かつ従来の如く限
界荷重の個別的選定、都度の設定変更等を必要３ としない取扱容易て適用性の広い荷重監視装置を提１共
することがて・きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す全体構成図、第２図
は第２実施例の荷重検出手段の一部を形成するハードロ
ジックの構成図、第３図は使用態様を説明するための図
で（Ａ）は１つの行程圧力線図を用いる場合、（Ｂ）は
基本行程１１力線図にアローワンスをもたせて用いる場
合、（Ｃ）は２つの行程圧力線図を用いる場合、（Ｄ）
は２つの行程圧力線図を用いて偏心荷重の異常検出をす
る場合を示す。第４図は偏心前１１（運転を行うプレス
機械の概略図、第５図は従来の荷重監視装置における検
出方法を説明するための図および第６図は低荷重時と高
荷重時とのポイント油圧と加圧力との差異を説明するた
めの図である。 ■・・・クランク軸、 ５・・・スライド、 ６・・・角度検出手段、 　４ ７・・・圧力検出手段、 １０・・・ＣＰＵから形成した実際荷重検出手段、２０
・・・ＲＡＭから形成した実行程記憶手段、３０・・・
ＲＯＭから形成した線図記憶手段、４０・・・キーボー
ドから形成した線図選択手段、５０・・・ＣＰＵから形
成した異常検出手段、６０・・・告知手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランク軸の回転角度を検出する角度検出手段と
   、 スライドの油圧室内圧力を検出する油圧検出手段と、 この油圧検出手段で検出された油圧の最大値と最小値と
   に基づきかつ油圧室の予備圧の値によって補正しつつプ
   レス加工時の実際荷重値を検出する実際荷重検出手段と
   、 入力された回転角度と実際荷重値とを対応させて記憶す
   る実行程圧力記憶手段と、 当該プレス機械がとり得る複数種類の行程圧力線図を記
   憶する線図記憶手段と、 この線図記憶手段に記憶された行程圧力線図の中から１
   以上の線図を選択する線図選択手段と、実行程圧力記憶
   手段に記憶された実行程圧力を線図選択手段により選択
   された行程圧力線図と比較してプレス機械の異常状態を
   検出する異常検出手段と、 異常検出手段からの出力信号に基づいて異常状態を外部
   に告知する告知手段とを備えてなるプレス機械の荷重監
   視装置。