JPH07332918A - 隙間検出方法および隙間センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絞り加工されたワークとプレス金型との間の
隙間を、正確かつ簡便に検出することのできる隙間セン
サを提供すること。 【構成】 絞り加工されたワーク４０とそのプレス金型
４１との間の隙間Ｇを検出する隙間センサであって、一
端部がワーク４０上面に当接可能な一接触極８をなすヨ
ーク５と、他端部がワーク４０上面当接部位近傍に当接
可能な他接触極１３を形成する主鉄心１０と、主鉄心１
０に巻装されて直流電源により励磁される励磁コイル２
０と、主鉄心１０に巻装された検出コイル２２と、を備
えてなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は絞り加工された鋼板等
のワークとプレス金型との間の隙間を検出する隙間検出
方法および隙間センサに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、鋼板を絞り加工すると、弾性回
復によって絞り加工されたワークと、プレス金型との間
に隙間を生ずるような形状差が発生する。

【０００３】このワークが正しい形状に絞り加工されて
いるかどうかを知るには、簡単には金型上にあるワーク
上面をハンマー等で叩き、その打音により隙間の凡そを
知ることができる。例えば、ワークと金型面とが密着し
ていれば、打音は高い音になり、金型面との間に隙間が
あれば鈍い音が発生する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような絞
り加工ワークにおける隙間検出方法においては、打音か
ら隙間の値を知ることができず、従来は、隙間に粘土等
を挟んで隙間の値を確認して、金型の修正が行われてい
た。

【０００５】従って、このような隙間検出方法は、作業
者の経験と勘に依存することが大きく、しかも、極めて
手間がかかるという問題があった。なお、従来、磁気を
利用して金属体内部を探査する装置があるが、探査用コ
イルに交流を流すため、大きな渦電流が生じて磁束の浸
透の妨げ、ワークの下側にある金型との間の隙間検出に
は不適切なものであった。

【０００６】この発明は上記問題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、絞り加工さ
れたワークとプレス金型との間の隙間を、正確かつ簡便
に検出することのできる隙間検出方法および隙間センサ
を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するためになされたものであり、本発明の隙間検出方
法は、絞り加工されたワークとそのプレス金型との間の
隙間を検出する隙間検出方法であって、前記金型により
絞り加工されて当該金型上にあるワーク上面に、直流電
源に励磁されて磁極を形成する一対の接触極を当接し、
前記一対の接触極の間の前記ワークおよび金型を経由す
る磁束を検出し、当該検出磁束により誘起される電圧に
よって前記ワークと金型との間の隙間の値を検出する、
ことを特徴とする。

【０００８】本発明の隙間センサは、絞り加工されたワ
ークとそのプレス金型との間の隙間を検出する隙間セン
サであって、一端部が前記ワーク上面に当接可能な一接
触極をなし、他端部が前記ワーク上面当接部位の近傍に
当接可能な他接触極を形成する鉄心と、前記鉄心に巻装
されて直流電源により励磁される励磁コイルと、前記鉄
心に巻装された検出コイルと、を備えてなることを特徴
とする。

【０００９】また、隙間センサは、前記鉄心が、筒状体
からなり一端部が前記ワーク上面に当接可能な一接触極
をなすヨークと、前記ヨークの軸線に添って設けられる
とともに先端部が前記ワーク上面当接部位の中央部に当
接可能な他接触極を形成する主鉄心と、からなり、前記
主鉄心に励磁コイルと検出コイルとが巻装されて構成し
てもよい。

【００１０】また、主鉄心が、軸線方向へ移動可能に設
けられるとともに当該主鉄心の先端部方向へ付勢されて
構成してもよい。

【００１１】

【作用】この発明は上記のように構成されたものであ
り、絞り加工されてプレス金型上にあるワークに、直流
電源により励磁されて一対の磁極を形成する一対の接触
極を当接する。

【００１２】このとき、発生した磁束の大部分は、ワー
クを経由して両接触極を結ぶ経路を通り、磁束の一部分
は、ワークを貫通するとともに、ワークと金型との間の
隙間を介し、金型を経由して両接触極を結ぶ経路を通
る。

【００１３】この両接触極を結ぶ磁束は、ワークの板
厚、およびワークと金型との間の隙間の大小によって変
化する。この磁束を検出コイルにより検出し、検出コイ
ルに誘起される誘起電圧を積分して、予めワークの板厚
別に作成された隙間：電圧テーブルと照合し、ワークと
金型との間の隙間値を割出す。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例に係る隙間検出方法
および隙間センサを図に基づいて説明する。

【００１５】図１は本実施例の検出方法に用いられる隙
間センサ１を示し、隙間センサ１は、鉄心がヨーク５と
主鉄心１０とからなり、接触極８を備えたヨーク５と，
接触極１３を備えた主鉄心１０と，主鉄心１０に巻装さ
れた励磁コイル２０と，主鉄心１０に巻装された検出コ
イル２２とを備え、主鉄心１０は軸線方向へ移動可能に
設けられるとともに、ばね１６により先端部方向へ付勢
されて構成されている。

【００１６】ヨーク５は、上端部の中心に案内孔６を有
する磁性材料製の円筒状体からなり、下端部が環状の接
触極８として形成されている。主鉄心１０は、丸棒状の
磁性材料からなり、主体部１１が上記案内孔６および励
磁コイル２０，検出コイル２２のボビン２４内を軸線方
向に移動可能に設けられている。

【００１７】主鉄心１０の上端部には、つば状部１２が
形成され、下端である先端部は接触極１３として形成さ
れている。この主鉄心１０は、つば状部１２をヨーク５
の上側に位置して主体部１１が案内孔６に嵌入されると
ともに、ヨーク５の上部に固着されたばね受け１８とつ
ば状部１２との間にばね１５が介装されて、先端部方向
へ付勢されている。これにより、主鉄心１０の先端部
が、常には、接触極８下端面の中央部に位置するととも
に、接触極１３の先端面が接触極８の下端面より僅かに
下方へ突出するように形成されている。

【００１８】励磁コイル２０は、検出コイル２２を同軸
に巻装可能なボビン２４の上部側（図１において）に巻
回され、ケーブル２６により直流電源５０が接続される
ように形成されている。

【００１９】検出コイル２２は、ボビン２４の下部側に
巻回され、誘起された電圧をケーブル２６により出力す
るように形成されている。このボビン２４は、ヨーク５
の内壁に充填材により固着されている。

【００２０】このように形成されたヨーク５，主鉄心１
０，励磁コイル２０，検出コイル２２は、非磁性体から
なる外筒体３１，上端部材３２，キャップ３３からなる
ケース３０の下部に取付けられている。なお、符号３４
はスペーサ、３５はパッキンである。

【００２１】次に、本実施例の検出方法を説明する。

【００２２】図２は隙間検出センサ１を用いた隙間検出
の概念図である。

【００２３】簡略化して示す隙間検出センサ１は、励磁
コイル２０が直流電源５０に印加スイッチ５１を介して
接続され、検出コイル２２は積算器５２に接続されてい
る。そして、絞り加工されて金型４１（磁性材料製）上
にあるワーク４０の被検出部位上に、接触極８，１３を
当接させて隙間検出が行われる。なお、符号Ｇは、ワー
ク４０下面と金型４１上面との間の隙間であり、また、
金型４１は治具であっても同様の作用効果を奏する。

【００２４】ここで、スイッチ５１をオンして励磁コイ
ル２０を直流電源５０で励磁すると、発生した磁束は、
主鉄心１０，ヨーク５との間でワーク４０および金型４
１を経由する。このとき、発生した磁束の大部分は、ワ
ーク４０を経由して両接触極８，１３間を結び、磁束の
一部分は、ワーク４０を貫通し金型４１を経由して、両
接触極８，１３間を結ぶものが存在する。

【００２５】この金型４１を経由する磁束は、ワーク４
０の板厚と隙間Ｇの大きさによって変化する。従って、
ワーク４０の板厚別の隙間Ｇ値と磁束の大きさの関係が
分かれば、磁束の大きさを知ることによって、隙間Ｇの
値を知ることができる。

【００２６】本検出方法では、検出コイル２２により磁
束の変化を捉え、検出コイル２２に誘起された電圧Ｖｓ
を積分器５２で積分して、磁束に比例した出力電圧Ｖｏ
ｕｔを得ている。図３は、このようにして得られたワー
ク４０の板厚別の隙間Ｇと電圧Ｖｏｕｔとの関係を示す
隙間：電圧特性曲線図であり、板厚が薄手であるほど特
性曲線の勾配が大きく、検出精度が良くなり、また、隙
間Ｇが０のときは、板厚に関係なく電圧Ｖｏｕｔはほぼ
一定になる。

【００２７】図４は隙間センサ１を用いて、本隙間検出
方法を実施するための検出システムの構成図であり、図
７は同検出方法のフローチャートである。

【００２８】本検査システムは、直流電源５０と、その
電圧を隙間センサ１の励磁コイル２０へ印加する印加ス
イッチ５１と、検出コイル２２の出力電圧Ｖｓを積分演
算する積分器５２と、積分器５２の出力電圧Ｖｏｕｔを
デイジタル信号化するＡ／Ｄ変換器５３と、そのデイジ
タル信号に基づいて、予めワーク４０の板厚別に作成さ
れた隙間：電圧特性に基づくテーブルを参照して、出力
電圧Ｖｏｕｔに対応した隙間Ｇを求める演算処理装置５
４と、求められた隙間Ｇの値を表示する表示器５７とに
より構成されている。

【００２９】なお、上記演算処理装置５４は、マイクロ
コンピュータを主体にして構成されており、板厚選択ス
イッチ５５，スタートスイッチ５６を備えている。マイ
クロコンピュータは、演算処理を実行するＣＰＵ、およ
びＣＰＵのプログラムを記憶するとともに、ワーク４０
の板厚を板厚別に選択記号Ｓ（図５に一例を示す）とし
て記憶し、さらに、選択記号Ｓごとに図３の特性図に基
づいた隙間Ｇと電圧Ｖｏｕｔとの関係を、予め隙間：電
圧テーブル（図６に一例を示す）として記憶したＲＡＭ
とＲＯＭを備えて構成されている。

【００３０】次に、隙間センサ１を用い上記検査システ
ムにて、絞り加工されたワーク４０と当該加工用金型４
１（または治具）上面との間の隙間を検出する手順を、
図７に示すフローチャートを参照して説明する。

【００３１】まず、図８に示すように、隙間Ｇの検出対
象となるワーク４０と金型４１の被検出位置上に隙間セ
ンサ１を載置する。このとき、接触極８は、ワーク４０
に円環状接触面で当接し、接触極１３は、ばね１６に付
勢されてワーク４０上面の円環状接触面の中央部に弾接
する。従って、ワーク４０に多少の凹凸があっても、接
触極１３がそれに追従して上下移動し、両接触極８，１
３はワーク４０に密接する。

【００３２】そして、演算処理装置５４の電源をオンに
すると、そのマイクロコンピュータは初期化を行った後
スタートする。次いで、別途測定されたワーク４０の板
厚が板厚選択スイッチ５５に入力され、その板厚に対応
した選択記号Ｓ値が演算処理装置５４内においてＣＰＵ
へ読込まれる（ステップ１００）。

【００３３】続いて、スタートスイッチ５６を押すと、
検出開始の信号が演算処理装置５４から出力され、印加
スイッチ５１がオンされて直流電源５０の電圧Ｖが隙間
センサ１の励磁コイル２０に印加される（ステップ１０
１）。このとき、両接触極８，１３間には、ワーク４
０、および隙間Ｇを介して金型４１を経由する磁束が発
生する。

【００３４】隙間センサ１においては、励磁コイル２０
への電圧印加により、検出コイル２２にパルス状の電圧
Ｖｓが発生する。（ステップ１０２）。次いで、電圧Ｖ
ｓは積分器５２で積分され、所定時間経過後、電圧Ｖｏ
ｕｔとして出力される（ステッブ１０３）。この電圧Ｖ
ｏｕｔは上記磁束に比例したものになり、Ａ／Ｄ変換器
５３によりデイジタル信号化されて、演算処理装置５４
に入力される（ステップ１０４）。

【００３５】演算処理装置５４は、ステップ１００で読
込まれた板厚の選択記号Ｓ値と、それに対応した隙間：
電圧テーブルとに基づいて、隙間値変換を行う。（ステ
ップ１０５，１０６、１０７，１０８、１０９，１１
０、…）。これにより、ワーク４０の板厚に基づいた隙
間Ｇ値ｍｍが求められる。なお、電圧Ｖｏｕｔがテ−ブ
ルにある値の中間値の場合は、テ−ブルに示されている
上下値間を直線補間する演算を行って、隙間Ｇ値が求め
られる。上記、演算処理で求められた隙間Ｇ値は、表示
器５７にワ−ク４０の板厚とともに数値表示される（ス
テップ１１１）。

【００３６】図９は、この発明の隙間センサの他の実施
例を示し、鉄心の構成に特徴を有する。なお、以下の説
明では第１実施例との重複部分については同一符号を付
して説明を省略する。

【００３７】この第２実施例では、鉄心が、丸棒状の磁
性材料による逆Ｕ字形の鉄心３からなる。鉄心３の一端
部は球面状に形成されて接触極８をなし、他端部は同じ
く球面状に形成されて接触極１３をなしている。また、
鉄心３には、接触極８，１３側端部に、それぞれに励磁
コイル２０，検出コイル２２が巻装されており、励磁コ
イル２０，２０は直列に接続されて直流電源５０が印加
され、検出コイル２２，２２は直列に接続されて電源Ｖ
ｓを誘起するように構成されている。この隙間センサ１
によれば、例えば、線状に延びる絞り加工部等を有する
ワーク４０に対して、両接触極８，１３が適確に接触し
て隙間検出を行うことができる。

【００３８】なお、この発明は上述の説明および図例に
限定されることなく、この発明の技術的思想から逸脱し
ない範囲において、その実施態様を変更することができ
る。例えば、図１０または図１１に示すように、第２実
施例における鉄心３を鉄心３ａ，３ｂに２分し、枢着部
４で回動可能に連結してもよい。これにより、接触極
８，１３の間隔をワーク４０の形状に対応して可変し、
より確実な当接を計ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の間隔検出方法および隙間センサによれば、絞り加工さ
れたワークの上から、ワークと金型との間の隙間を、定
量的に正確、かつ簡便に操作で検出することができる。

【００４０】また、主鉄心を軸線方向へ移動可能に設け
て先端部方向へ付勢することにより、ワーク面多少の凹
凸に対応して隙間センサを密接させることができるの
で、安定した隙間検出精度を保持することができる。

【００４１】また、隙間検出に直流磁束を用いているの
で、渦電流の発生が少なく、小形の励磁コイルにより、
ワークを貫通して金型を経由する磁束を形成して、隙間
検出することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の隙間センサの縦断面図。

【図２】本隙間センサを用いた隙間検出の概念図。

【図３】隙間と検出磁束に対応した出力電圧との関係を
示す隙間・電圧特性曲線図。

【図４】本隙間検出方法と実施するための検出システム
の構成図。

【図５】ワーク板厚の選択記号の例を示す図表。

【図６】板厚選択記号ごとの隙間：電圧テーブルの例を
示す図表。

【図７】同検出方法のフローチャート。

【図８】本隙間センサによる隙間検出を示す説明断面
図。

【図９】第２実施例の隙間センサおよび隙間検出を示す
断面図。

【図１０】他の隙間センサの例を示す縦断面図。

【図１１】他の隙間センサの例を示す縦断面図。

【符号の説明】

１ 隙間センサ ３ 鉄心 ５ ヨーク ８，１３ 接触極 １０ 主鉄心 １６ ばね ２０ 励磁コイル ２２ 検出コイル ４０ ワーク ４１ 金型 ５０ 直流電源 Ｇ 隙間

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絞り加工されたワークとそのプレス金型
   との間の隙間を検出する隙間検出方法であって、 前記金型により絞り加工されて当該金型上にあるワーク
   上面に、直流電源に励磁されて磁極を形成する一対の接
   触極を当接し、 前記一対の接触極の間の前記ワークおよび金型を経由す
   る磁束を検出し、 当該検出磁束により誘起される電圧によって前記ワーク
   と金型との間の隙間の値を検出する、 ことを特徴とする隙間検出方法。
2. 【請求項２】 絞り加工されたワークとそのプレス金型
   との間の隙間を検出する隙間センサであって、 一端部が前記ワーク上面に当接可能な一接触極をなし、
   他端部が前記ワーク上面当接部位の近傍に当接可能な他
   接触極を形成する鉄心と、 前記鉄心に巻装されて直流電源により励磁される励磁コ
   イルと、 前記鉄心に巻装された検出コイルと、 を備えてなることを特徴とする隙間センサ。
3. 【請求項３】 請求項２記載の隙間センサであって、 前記鉄心が、筒状体からなり一端部が前記ワーク上面に
   当接可能な一接触極をなすヨークと、 前記ヨークの軸線に添って設けられるとともに先端部が
   前記ワーク上面当接部位の中央部に当接可能な他接触極
   を形成する主鉄心と、からなり、 前記主鉄心に励磁コイルと検出コイルとが巻装されてな
   る、 ことを特徴とする隙間センサ。
4. 【請求項４】 請求項３記載の隙間センサであって、 前記主鉄心が、軸線方向へ移動可能に設けられるととも
   に当該主鉄心の先端部方向へ付勢されてなる、 ことを特徴とする隙間センサ。