JPH06143000A - プレス機械の荷重測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フレームに取り付けられた歪ゲージを用いて
プレス荷重を高い精度で測定できるようにする。 【構成】 複数のフレーム１２に取り付けられた歪ゲー
ジ６６ａ，６６ｂ，・・の検出値と、荷重測定台８２
ａ，８２ｂ，・・を用いて測定した実際のプレス荷重と
の対応関係を予めデータマップとして記憶しておき、荷
重測定台８２ａ，８２ｂ，・・を取り除いて金型を取り
付け、実際にプレス加工を行う際には、上記データマッ
プから歪ゲージ６６ａ，６６ｂ，・・の検出値に対応す
るプレス荷重を求めて表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプレス機械の荷重測定装
置に係り、特に、プレス機械のフレームに取り付けられ
た歪センサを用いて高い精度でプレス荷重を測定できる
荷重測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プレス機械のプレス荷重を調整したり監
視したりするために、プレススライドを支持しているフ
レームに歪センサを取り付け、そのフレームの伸びに基
づいてプレス荷重を測定することが行われている。すな
わち、プレス荷重Ｆとフレームの歪εとが比例関係にあ
ることを前提として、比例係数ａを適当に定めることに
より、歪εから次式（１）に従ってプレス荷重Ｆを求め
るのである。特開昭５７−３０９１９号公報に記載され
ている装置はその一例であり、歪センサとして永久磁石
およびホール素子が用いられているが、歪センサとして
は、この他にダイヤルゲージ式や静電容量式，歪ゲージ
式，光学式，差動トランス式，回転エンコーダ式など、
フレームの伸びを検出できる種々の手段が考えられてい
る。

【０００３】

【数１】Ｆ＝ａ・ε ・・・（１）

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
上型と下型とによってプレス加工が行われるプレス加工
部におけるプレス荷重Ｆは、プレス加工部とフレームと
の位置のずれやフレームの形状、プレススライドを上下
駆動する歯車のバックラッシ等により、フレームの歪ε
に対して必ずしも正確な比例関係とはならず、その歪ε
に基づいてプレス荷重Ｆを高い精度で測定することはで
きなかった。例えば、図６は、プレス加工部における実
際のプレス荷重（実線）と、フレームに取り付けられた
歪センサの検出値（一点鎖線）とを比較して示したもの
で、比例係数ａにより部分的に両者を一致させることは
できるが、全体的にはずれが生じてしまうのである。

【０００５】また、複数のフレームを有する場合には、
それぞれに歪センサを取り付けて荷重測定を行うことに
なり、その荷重の合計値が全体のプレス荷重となるが、
個々の歪センサから荷重を求める際の比例係数ａを個別
に設定することはできないため、通常は全体のプレス荷
重に基づいて比例係数ａが設定される。このため、各歪
センサによって測定される部分プレス荷重は必ずしも十
分な保証が得られず、例えばしわ押え荷重の分布状態等
を正確に把握することはできないのであり、また、金型
製作時にはトライプレスにより部分プレス荷重を測定し
て型調整を行うが、その型調整を正しく行うことができ
ないのである。

【０００６】本発明は以上の事情を背景として為された
もので、その目的とするところは、フレームに取り付け
られた歪センサを用いてプレス荷重を高い精度で測定で
きるようにすることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めには、実際のプレス荷重と歪センサによる検出値との
関係を予め記憶しておいて歪センサ検出値からプレス荷
重を求めるようにすれば良く、本発明は、プレススライ
ドを支持しているフレームに取り付けられてそのフレー
ムの伸びを検出する歪センサを備え、その歪センサの検
出値に基づいてプレス荷重を測定するプレス機械の荷重
測定装置において、（ａ）前記歪センサの検出値と、プ
レス加工部における実際のプレス荷重との対応関係を予
め記憶している記憶手段と、（ｂ）実際のプレス加工時
に、前記記憶手段に記憶された対応関係から前記歪セン
サの検出値に対応するプレス荷重を求める換算手段とを
設けたことを特徴とする。

【０００８】

【作用および発明の効果】すなわち、実際のプレス加工
に先立って、プレス加工部における実際のプレス荷重を
歪センサの検出値との関係で測定し、その測定した実際
のプレス荷重と歪センサの検出値との対応関係を予め記
憶手段に記憶しておき、実際のプレス加工時には、記憶
手段に記憶された対応関係から歪センサの検出値に対応
するプレス荷重を換算手段によって求めるのであり、こ
のようにすれば、歪センサに基づくプレス荷重の測定精
度が大幅に向上する。

【０００９】また、複数のフレームにそれぞれ歪センサ
を取り付けて荷重測定を行う場合には、各歪センサの検
出値とそのフレームに近いプレス加工部の部分プレス荷
重との対応関係をそれぞれ記憶手段に記憶しておき、各
歪センサの検出値に対応する部分プレス荷重を加算して
トータルのプレス荷重を求めることになるが、この場合
には、トータルのプレス荷重のみならず各部の部分プレ
ス荷重についても高い精度が得られるため、例えばしわ
押え荷重の分布状態等についても正確に求められるよう
になるとともに、金型製作時には部分プレス荷重に基づ
いて型調整を正しく行うことができるようになる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は、絞り加工を行うシングルアクシ
ョン型のプレス機械１０の全体構成図で、４隅に設けら
れた４本のフレーム１２により、プレススライド１４を
上下駆動する駆動機構１６が支持されている。駆動機構
１６は、電動モータや歯車，リンク等を含んで構成され
ており、フレーム１２の内側に配設されてそれぞれ下端
部がプレススライド１４に連結された４本のプランジヤ
１８を互いに同期させて上下駆動するようになってい
る。プレススライド１４の下面にはダイス型２０が取り
付けられている一方、プレスベッド２２上にはボルスタ
２４を介してポンチ型２６が取り付けられており、プレ
ススライド１４が下降させられることにより、それ等の
ダイス型２０およびポンチ型２６によってワーク２８に
絞り加工が施される。ポンチ型２６には、上下方向の相
対移動可能にしわ押えリング３０が配設されているとと
もに、そのしわ押えリング３０は、図示しないエアシリ
ンダの付勢力に抗して下方への押込み可能に配設された
多数のクッションピン３２上に支持されており、上記絞
り加工時にワーク２８の周縁部をダイス型２０との間で
挟圧するようになっている。上記エアシリンダ内のエア
圧は、所定のしわ押え荷重が得られるように予め調圧さ
れている。

【００１１】上記プランジャ１８は、図２に詳しく示さ
れているように、ダイハイト調整機構３４を介してプレ
ススライド１４に連結されている。ダイハイト調整機構
３４は、プランジャ１８に一体的に設けられたねじ軸３
６に配設されており、そのねじ軸３６に螺合されたナッ
ト部材３８と、そのナット部材３８に固定されたウォー
ムホイール４０と、そのウォームホイール４０に螺合さ
れたウォームを回転駆動するサーボモータ４２とを備え
ている。そして、サーボモータ４２によってウォームホ
イール４０およびナット３８が正逆両方向へ回転駆動さ
れることにより、ねじ軸３６に対するダイハイト調整機
構３４の高さ位置、すなわちプランジャ１８に対するプ
レススライド１４の相対高さが調整される。４本のプラ
ンジャ１８はそれぞれ上記ダイハイト調整機構３４を介
してプレススライド１４に連結されており、各プランジ
ャ１８に対するプレススライド１４の相対高さがそれぞ
れ調整され得るようになっている。

【００１２】上記ダイハイト調整機構３４は、オーバロ
ード防止用に設けられた油圧シリンダ４４のピストン４
６に一体的に連結されている一方、油圧シリンダ４４の
ハウジングはプレススライド１４に一体的に配設されて
いる。油圧シリンダ４４の圧力室内には作動油が充填さ
れているとともに、その圧力室はシリンダ４８の油室５
０に連通させられており、シリンダ４８のエア室５２は
エアタンク５４に連通させられている。このエアタンク
５４内のエア圧は、上記油圧シリンダ４４に過大な荷重
が作用した場合にシリンダ４８のピストンがエア室５２
側へ後退してダイハイト調整機構３４とプレススライド
１４とが接近することを許容し、プレス機械１０や金型
等の損傷を防止するように、プレス機械１０のプレス能
力に応じて予め調圧されている。これ等の油圧シリンダ
４４，シリンダ４８，エアタンク５４等は、４本のプラ
ンジャ１８とプレススライド１４との連結部にそれぞれ
配設されている。

【００１３】プレススライド１４はまた、前記駆動機構
１６のハウジング５６に配設された４本のバランサ用エ
アシリンダ５８のピストンに連結されている。エアシリ
ンダ５８のエア室６０はエアタンク６２に連通させられ
ているとともに、そのエアタンク６２内のエア圧は、プ
レススライド１４およびダイス型２０と釣り合うように
調圧されている。

【００１４】一方、前記４本のフレーム１２には、それ
ぞれ歪センサとして歪ゲージ６６ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，
ｄ）が取り付けられている。これ等の歪ゲージ６６ｉ
は、図３に示されているように、それぞれ増幅器６８ｉ
（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ），Ａ／Ｄコンバータ７０ｉ（ｉ
＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を経て演算処理装置７２に接続され
ており、各フレーム１２の伸び歪に対応する検出信号Ｓ
ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が演算処理装置７２に取り込
まれる。かかる検出信号Ｓｉは検出値に相当し、各増幅
器６８ｉの増幅率は予め所定の値に設定されている。な
お、上記歪ゲージ６６ｉは１本のフレーム１２に４個ず
つ取り付けられ、ブリッジ回路を形成するように接続さ
れている。

【００１５】演算処理装置７２は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，Ｒ
ＯＭ，Ｉ／Ｏポート等を有するマイクロコンピュータを
含んで構成されており、記憶手段としてのメモリ７４，
換算手段としての換算部７６，演算部７８の各機能を備
えている。メモリ７４には、図４に示されているような
部分プレス荷重Ｆti（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）と上記検出
信号Ｓｉとの対応関係を表すデータマップが、４種類の
検出信号Ｓｉについてそれぞれ予め記憶されており、換
算部７６は、前記歪ゲージ６６ｉから増幅器６８ｉ，Ａ
／Ｄコンバータ７０ｉを経て供給される４種類の検出信
号Ｓｉを、それぞれ上記４種類のデータマップに基づい
て部分プレス荷重Ｆtiに換算する。

【００１６】上記図４のデータマップは、図５に示され
ているように、前記プレス機械１０にダイス型２０およ
びポンチ型２６を取り付ける前に、ボルスタ２４上に荷
重測定台８２ｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）を載置し、歪ゲ
ージ６６ｉによりフレーム１２の伸びを検出しつつ実際
の部分プレス荷重Ｆtiを測定することにより作成されて
いる。荷重測定台８２ｉは、前記プランジャ１８の真下
部分に配置されるとともに、それぞれ歪ゲージ８４ｉ
（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）が取り付けられており、それ等
の歪ゲージ８４ｉは動ひずみ計８６を介して電磁オシロ
スコープ８８に接続されている。歪ゲージ８４ｉは１本
の荷重測定台８２ｉに４個ずつ取り付けられ、ブリッジ
回路を形成するように接続されている。動ひずみ計８６
は増幅機能，零点調整機能等を備えており、電磁オシロ
スコープ８８はプレススライド１４の下降，上昇に伴う
荷重変化を高い追従性で記録する。そして、前記ダイハ
イト調整機構３４によりプレススライド１４の高さを調
整してプレス追込み量を変更しつつ、プレス機械１０を
作動させて、電磁オシロスコープ８８に記録された部分
プレス荷重Ｆtiの最大値、およびフレーム１２に取り付
けられた歪ゲージ６６ｉの検出信号Ｓｉの最大値をプロ
ットしたのが図６であり、かかる図６のデータに基づい
て、部分プレス荷重Ｆtiと検出信号Ｓｉとの対応関係を
求めたものが図４のデータマップである。なお、上記荷
重測定台８２ｉは、予め用意された高さが異なる複数種
類のブロックの中から、上記ダイス型２０およびポンチ
型２６を重ね合わせた高さ寸法と略等しくなるように２
種類のブロックを選択して結合したものである。

【００１７】図３に戻り、前記換算部７６において検出
信号Ｓｉから求められた部分プレス荷重Ｆtiは逐次演算
部７８に供給され、１回のプレス加工において得られる
荷重変化から、図７に示すしわ押え荷重Ｆsiおよび成形
荷重Ｆfiがそれぞれ求められる。また、４箇所のしわ押
え荷重Ｆsi，成形荷重Ｆfiをそれぞれ加算してトータル
のしわ押え荷重Ｆｓ，成形荷重Ｆｆを求めるとともに、
そのしわ押え荷重Ｆｓと成形荷重Ｆｆとを加算してトー
タルのプレス荷重Ｆを算出する。そして、それ等４箇所
のしわ押え荷重Ｆsi，成形荷重Ｆfi、トータルのしわ押
え荷重Ｆｓ，成形荷重Ｆｆ、およびトータルのプレス荷
重Ｆを、それぞれ表示器８０に表示する。

【００１８】このように本実施例のプレス機械１０にお
いては、実際のプレス加工に先立って、プレス加工部に
おける実際の部分プレス荷重Ｆtiとフレーム１２に取り
付けられた歪ゲージ６６ｉの検出信号Ｓｉとの対応関係
を求め、これを図４のようなデータマップとしてメモリ
７４に記憶しておき、実際のプレス加工時には、そのメ
モリ７４に記憶されたデータマップから歪ゲージ６６ｉ
の検出信号Ｓｉに対応する部分プレス荷重Ｆtiを求める
ようになっているため、４箇所のしわ押え荷重Ｆsi，成
形荷重Ｆfi、トータルのしわ押え荷重Ｆｓ，成形荷重Ｆ
ｆ、およびトータルのプレス荷重Ｆが、それぞれ高い精
度で求められるのである。これにより、それ等の荷重の
調整や監視を高い精度で行うことが可能となり、プレス
不良の発生を大幅に低減できる。

【００１９】また、４箇所のしわ押え荷重Ｆsi，成形荷
重Ｆfiについても高い精度で求められるため、トータル
のしわ押え荷重Ｆｓや成形荷重Ｆｆ、プレス荷重Ｆのみ
ならず、荷重の分布状態についても極め細かく調整した
り監視したりすることが可能で、一層良好なプレス加工
を行い得るようになる。プレス機械１０が金型製作時に
用いるトライプレスの場合には、上記４箇所のしわ押え
荷重Ｆsiや成形荷重Ｆfiに基づいて極め細かい型調整を
行うことができる。

【００２０】以上、本発明の一実施例を図面に基づいて
詳細に説明したが、本発明は他の態様で実施することも
できる。

【００２１】例えば、前記実施例ではシングルアクショ
ン型のプレス機械１０について説明したが、ダブルアク
ション型のプレス機械や油圧によるプレス機械、或いは
曲げ加工を行うプレス機械などにも本発明は同様に適用
され得る。

【００２２】また、前記実施例では歪センサとして歪ゲ
ージ６６ｉが用いられていたが、フレーム１２の伸び歪
を検出できるものであれば、静電容量式，光学式，差動
トランス式等の他の種々の歪センサを採用することがで
きる。

【００２３】また、前記実施例では４箇所のしわ押え荷
重Ｆsi，成形荷重Ｆfi、トータルのしわ押え荷重Ｆｓ，
成形荷重Ｆｆ、およびトータルのプレス荷重Ｆを求めて
表示器８０に表示するようになっていたが、必要に応じ
てそれ等の一部の荷重のみを求めて表示するようにして
も良いし、荷重表示を行うことなく荷重の自動調整や自
動監視等に用いるだけでも差し支えない。

【００２４】また、前記実施例では実際のプレス荷重を
測定する際に歪ゲージ８４ｉや電磁オシロスコープ８８
を用いていたが、磁気歪現象を利用して荷重を測定する
磁歪式力センサなど他の荷重検出手段を用いたり、高速
追従性に優れた他の方式の記録手段を用いたりすること
も可能である。

【００２５】また、前記実施例ではダイハイト調整機構
３４によりプレス追込み量を変更しながら、部分プレス
荷重Ｆtiと検出信号Ｓｉとの対応関係を求めていたが、
シム等により荷重測定台８２ｉの高さを変更したり、シ
リンダ４８の油室５０内の油圧を変更したりして、それ
等の対応関係を求めることも可能である。要するに、フ
レーム１２の伸び量とプレス加工部におけるプレス荷重
との対応関係を求めることができれば良い。

【００２６】その他一々例示はしないが、本発明は当業
者の知識に基づいて種々の変更，改良を加えた態様で実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である荷重測定装置を備えた
プレス機械の全体構成図である。

【図２】図１のプレス機械のダイハイト調整機構部分を
説明する断面図である。

【図３】図１のプレス機械が備えている荷重測定の信号
処理回路を示す図である。

【図４】図３のメモリに記憶されている部分プレス荷重
と歪ゲージ検出信号との対応関係を示すデータマップの
一例である。

【図５】図１のプレス機械において実際のプレス荷重を
測定するために荷重測定台が設けられた状態を示す図で
ある。

【図６】図５の場合にプレス追込み量を変更しつつ歪ゲ
ージ検出信号およびプレス荷重を測定した結果を示す図
で、図４のデータマップの元となるデータである。

【図７】図１のプレス機械において測定された部分プレ
ス荷重の変動波形としわ押え荷重および成形荷重との関
係を説明する図である。

【符号の説明】

１０：プレス機械 １２：フレーム １４：プレススライド ６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ：歪ゲージ（歪セン
サ） ７２：演算処理装置 ７４：メモリ（記憶手段） ７６：換算部（換算手段） Ｓｉ（ｉ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ）：検出信号（検出値） Ｆti：部分プレス荷重（プレス荷重）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレススライドを支持しているフレーム
   に取り付けられて該フレームの伸びを検出する歪センサ
   を備え、該歪センサの検出値に基づいてプレス荷重を測
   定するプレス機械の荷重測定装置において、 前記歪センサの検出値と、プレス加工部における実際の
   プレス荷重との対応関係を予め記憶している記憶手段
   と、 実際のプレス加工時に、前記記憶手段に記憶された対応
   関係から前記歪センサの検出値に対応するプレス荷重を
   求める換算手段とを設けたことを特徴とするプレス機械
   の荷重測定装置。