(57)【要約】【課題】プレス成形装置の作動中、金型内に被加工材から生じた破断片に起因する異常に対応して成形動作を制御し金型への影響を最小限に食い止めるプレス成形異常検出方法を提供する。【解決手段】第１型部または第２型部の一方に形成された被加工材の載置部と、載置部の周囲部に設置され第１型部と第２型部間の荷重を検知する複数の荷重検知部と、荷重検知部が検知する荷重値を取得する制御部を備え、制御部は、被加工材から生じた破断片が周囲部に残留することにより、第１型部及び第２型部の押圧時に、複数の荷重検知部の少なくとも一の荷重検知部が検知する荷重値が所定範囲内から外れる場合のプレス成形を異常と判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１型部と第２型部との間に被加工材を載置し、前記第１型部及び前記第２型部の押圧によりプレス成形をするプレス加工装置におけるプレス成形異常検出方法であって、
前記プレス加工装置は、
前記第１型部または前記第２型部の少なくとも一方に形成された被加工材の載置部と、
前記載置部の周囲部に設置され前記第１型部と前記第２型部の間の荷重を検知する複数の荷重検知部と、
前記複数の荷重検知部と接続され、前記複数の荷重検知部が検知する荷重値を取得する制御部とを備え、
前記制御部は、
被加工材から生じた破断片が前記周囲部に残留することにより、
前記第１型部及び前記第２型部の押圧時に、前記複数の荷重検知部の少なくとも一の荷重検知部が検知する荷重値が前記所定範囲内から外れる場合のプレス成形を異常と判定する
ことを特徴とするプレス成形異常検出方法。
【請求項２】
前記制御部は、前記第１型部または前記第２型部の押圧動作を制御し、プレス成形を異常と判定した際に、前記制御部は前記第１型部または前記第２型部の押圧動作を停止させる請求項１に記載のプレス成形異常検出方法。
【請求項３】
前記プレス成形が絞りプレス成形である請求項１または２に記載のプレス成形異常検出方法。
【請求項４】
前記荷重検知部がディスタンスブロック内に収容され、前記ディスタンスブロックが前記第１型部または前記第２型部の少なくとも一方に設置される請求項１ないし３のいずれか１項に記載のプレス成形異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス成形異常検出方法に関し、特に成形時に生じた被加工材の破断片により生じる成形の異常を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プレス成形装置において、金型（上型）と金型（下型）の相互の押圧により、被加工材（ワーク）はプレス成形される。被加工材のプレス加工に際し、加工精度の点から被加工材は予め規定された金型間の押圧荷重により加工される（特許文献１等参照）。
【０００３】
プレス成形の中でも、深絞りプレス成形は素材を流入させて成形させる流入成形にて成形される。成形時に摩擦熱が発生し、連続加工を行うと素材流入部に接しているダイス部とリング部が膨張する。そのため、板金の厚さより上下の隙間が狭くなり流入不良が生じて成形時に板金に亀裂が入り、板金の一部が破断する不良がある。
【０００４】
被加工材から生じた破断片が金型内に残った状態のまま、新たな被加工材の板金を金型内に搬入して成形を行ってしまうと、成形不良に留まらず、金型自体を破損させかねない。このような金型破損を回避するべく、金型間の距離を計測可能とする異常判定方法が提案されている（特許文献２等参照）。特許文献２の方法によると、被加工材の搬入前に破断片の有無を確認できる。しかしながら、作動中の金型内における異常検知には十分に対応しきれていない。
【０００５】
そこで、プレス成形装置の作動中の金型内の異常に対応して、金型への影響を最小限に食い止める機構、方法が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１２００６号公報
【特許文献２】特開２０１０−４２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記の点に鑑みなされたものであり、プレス成形装置の作動中、金型内に被加工材から生じた破断片に起因する異常に対応して、成形動作を制御し、プレス成形装置の金型への影響を最小限に食い止めるプレス成形異常検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち、本発明の第１の形態は、第１型部と第２型部との間に被加工材を載置し、前記第１型部及び前記第２型部の押圧によりプレス成形をするプレス加工装置におけるプレス成形異常検出方法であって、前記プレス加工装置は、前記第１型部または前記第２型部の少なくとも一方に形成された被加工材の載置部と、前記載置部の周囲部に設置され前記第１型部と前記第２型部の間の荷重を検知する複数の荷重検知部と、前記複数の荷重検知部と接続され、前記複数の荷重検知部が検知する荷重値を取得する制御部とを備え、前記制御部は、被加工材から生じた破断片が前記周囲部に残留することにより、前記第１型部及び前記第２型部の押圧時に、前記複数の荷重検知部の少なくとも一の荷重検知部が検知する荷重値が前記所定範囲内から外れる場合のプレス成形を異常と判定することを特徴とするプレス成形異常検出方法に係る。
【０００９】
第２の形態は、前記制御部は、前記第１型部または前記第２型部の押圧動作を制御し、プレス成形を異常と判定した際に、前記制御部は前記第１型部または前記第２型部の押圧動作を停止させる第１の形態に記載のプレス成形異常検出方法に係る。
【００１０】
第３の形態は、前記プレス成形が絞りプレス成形である第１または２の形態に記載のプレス成形異常検出方法に係る。
【００１１】
第４の形態は、前記荷重検知部がディスタンスブロック内に収容され、前記ディスタンスブロックが前記第１型部または前記第２型部の少なくとも一方に設置される第１ないし３のいずれかの形態に記載のプレス成形異常検出方法に係る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のプレス成形異常検出方法によると、プレス成形装置の作動中、金型内に被加工材から生じた破断片に起因する異常に対応して、成形動作を制御し、プレス成形装置の金型への影響を最小限に食い止めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】プレス加工装置の全体断面図である。
【図２】正常な成形時の主要部分断面図である。
【図３】異常な成形時の主要部分断面図である。
【図４】制御部の処理を示すフローチャートである。
【図５】荷重検知部の他の形態を示す部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のプレス成形異常検出方法について、図１のプレス加工装置１を用いて説明する。プレス加工装置１には第１型部１１（ダイス等と称される）と、第２型部１２，１３（１２：ポンチ，１３：リング等と称される）が備えられる。実施形態のプレス加工装置１は絞りプレス成形用の加工装置として説明する。そこで、同装置の第２型部は、絞り用のポンチ１２とその周囲のリング１３の組み合わせにより形成される。
【００１５】
金属板材等の被加工材１０（ワーク）は、第２型部のリング１３の所定位置となる載置部４０に載置され、ポンチ１２の押圧を受けて絞りプレス成形される。被加工材１０の周囲部分は、第２型部のリング１３の載置部４０と当接している。そこで、被加工材１０の周囲部分は、リング１３の載置部４０と第１型部１１の当接部５０との押圧により固定される（図２参照）。
【００１６】
第２型部のポンチ１２はボルスタ１６上に固定される。ボルスタ１６の下方にクッションパッド１５が設置される。クッションパッド１５より下方にはダイクッション機構が備えられる（図示せず）。ダイクッション機構には、エア型（エアダイクッション）、サーボ型（サーボダイクッション）等が使用される。そして、同ポンチ１２の周囲に配置されるリング１３はボルスタ１６の上方に配置され、クッションパッド１５とクッションピン１４により押し上げられる。このため、絞りプレス成形時にリング１３に加わる荷重は適宜調整され第１型部１１にて押し下げられる。
【００１７】
第１型部１１（ダイス）の上部にスライド１７（ラム）が配置される。そしてスライド１７の上方にスライド駆動部１８が設置される。スライド駆動部１８の内部には、モータ、ギヤ、カム、クランク等が設置されている（内部の図示省略）。そこで、モータの回転によりクランクが可動してスライド１７は昇降される。なお、図は本発明の説明に必要なプレス加工装置の主要部分を示しており、当然に図示以外の機構、構成等も含まれる。
【００１８】
図示実施形態のプレス加工装置１によると、第２型部のリング１３の周囲部５１と第１型部１１の周囲部４１が被加工材１０を挟み近接する（図２参照）。そこで、リング１３の周囲部５１と第１型部１１の周囲部４１が互いに被加工材１０を挟み当接する。このときの金型相互間（リング１３と第１型部１１の間）の押圧荷重は複数の荷重検知部２０により検知される。
【００１９】
荷重検知部２０が設置される位置は、被加工材１０の絞りプレス成形の加工に用いられる場所以外の型部表面領域である。図示の例では、荷重検知部２０はリング１３（第２型部）の周囲部５１に配置される。なお、図示しないものの、荷重検知部２０は第１型部１１の周囲部４１にも設置可能である。荷重検知部２０の設置個数と設置位置は、金型（第１型部と第２型部）の大きさ、形状、被加工材１０の大きさ、形状により適宜である。荷重検知部２０は、図２以降において説明するように、プレス成形を繰り返す際の異常を早期に検知し、金型等の設備への損傷を最小限に抑える目的により設置される。
【００２０】
プレス加工装置１には制御部３０が備えられ、複数の荷重検知部２０は信号線３１により制御部３０に接続される。また、スライド駆動部１８は制御部３０の制御を受ける。そこで、第１型部１１及びリング１３の昇降（前進・後退）の動作は制御される。
【００２１】
荷重検知部２０は、ロードセル、圧電センサ、ひずみゲージ等であり金型相互間の押圧荷重を電気信号に変換する公知のセンサ類である。図１の実施形態では、各荷重検知部２０は信号線３１による制御部３０との有線接続の形態である。他に、荷重検知部２０自体から信号を発信する無線接続の形態とすることも可能である。
【００２２】
はじめに図２を用い、正常な絞りプレス成形の様子から説明する。図示は金型等の主要部材のみを表す。図２（ａ）では、鋼板の被加工材１０は第２型部のリング１３の載置部５０に載置される。そして、被加工材１０の縁部分１０ｅは第１型部１１の降下によりリング１３の載置部５０と第１型部１１の当接部４０との押圧により、所定位置に固定される。
【００２３】
次に、図２（ｂ）のとおり、さらに第１型部１１が降下し、連動してダイクッション機構の制御を通じてリング１３も降下する。このとき、ポンチ１２の位置は変化しないため、被加工材１０の中央部分１０ｃはポンチ１２により下から突き上げられる。そこで、被加工材１０の中央部分１０ｃは第１型部１１の降下（ポンチ１２による突き上げ）に伴い、第１型部１１の絞り型面１１ａに沿って延ばされ、所望の絞りプレス成形の形状に加工される。
【００２４】
最終的に図２（ｃ）のとおり、被加工材１０に対する絞りプレス成形が完了し成形品１０Ｐ（完成品）が出来上がる。第１型部１１は上昇して、ポンチ１２及びリング１３から離隔）し、被加工材１０（成形品１０Ｐ）は取り出される。
【００２５】
実施形態のプレス成形は絞りプレス成形であることから、被加工材への成形時に加わる変形量は部分的に大きくなる。そのため、通常の絞りプレス成形の繰り返しで摩擦熱が生じ、ごく稀に絞りプレス成形時、金型同士の押圧変化に起因して被加工材に破断が生じるおそれがある。この場合、被加工材から分離した破断片が金型中に残留したまま、成形作業が継続してしまうと、被加工材の成形不良による原材料浪費、金型の破損等の生産効率上重大な支障が生じてしまう。
【００２６】
そこで、未然に破断片を検知できれば、金型の損傷、作業効率低下等の問題へ対処可能である。図３（ａ）では、直前の絞りプレス成形の際に被加工材１０から破断片１０ｘが生じ、同破断片１０ｘが第２型部のリング１３の載置部４０に残留している状態である。そして、破断片１０ｘが残留されたまま新たな被加工材１０が供給され、しかも、第１型部１１が降下して第２型部のリング１３の載置部４０に残留する破断片１０ｘと被加工材１０が一緒に押圧されようとする状態である。
【００２７】
図３（ａ）からわかるように、破断片１０ｘの有無により、第１型部１１の周囲部４１と第２型部のリング１３の周囲部５１との間隙に差異が生じる。このことから、複数の荷重検知部２０が検知する荷重値にばらつきが生じる。各荷重検知部２０の検出信号は制御部３０に送信される（図１参照）。つまり、第１型部１１及び第２型部のリング１３の押圧時、複数の荷重検知部２０の少なくとも１箇所の荷重検知部２０が検知する荷重値は、所定範囲内から外れる。従って、図３（ａ）の状態のような場合、プレス加工装置１におけるプレス成形（絞りプレス成形）は、制御部３０を通じて異常と判定される。
【００２８】
プレス加工装置１の制御部３０がプレス成形を異常と判断した際、図３（ｂ）及び（ｃ）に示す実施形態のとおり、制御部３０は第１型部１１の押圧動作を制御し、制御部３０は第１型部１１の間の押圧動作を停止させる。特に実施形態のプレス加工装置１では、押圧動作の停止とともに第１型部１１は降下から上昇に反転される。このため、破断片１０ｘの残留のままの被加工材１０のプレス成形（絞りプレス成形）は中止され、金型損傷等は回避可能となる。
【００２９】
そして、図３（ｃ）に示すように、破断片１０ｘは金型内（図示ではリング１３の載置部４０）から除去され、再び、図２の正常な状態に復帰し、あらたに被加工材１０のプレス成形（絞りプレス成形）が行われる。
【００３０】
具体的に説明すると、正常なプレス成形時に荷重検知部２０において検知される荷重値が、例えば「１００ｋＮ」であり前後に「±５ｋＮ」の範囲が設定されている場合、荷重検知部２０において検知される荷重値は９５ないし１０５ｋＮの範囲となる。そこで、複数ある荷重検知部の全てが当該範囲内に収まっていれば正常なプレス成形であるとして、成形は継続される。
【００３１】
これに対して、複数ある荷重検知部２０の内、１個の荷重検知部２０が例えば９０ｋＮまたは１１０ｋＮ等の前記の範囲（１００±５ｋＮ）から外れる荷重を検知する場合、金型に破断片の残留等に起因する異常の可能性が濃厚である。そこで、制御部３０は荷重検知部により検知される荷重値を継続的に追跡することにより、異常時に成形はいったん中止されるとともに、金型は開放され、異常状態の迅速な除去が可能となる。併せて、荷重値の異常を検知した場合に、制御部３０を通じてブザー等の警報発音、警告ランプの点灯等の適宜の警告を実行してもよい。
【００３２】
ここで、図４のフローチャートを用い、制御部３０における成形の制御の概略を説明する。鋼板の被加工材１０は第２型部のリング１３の載置部４０に供給、載置された後、第１型部１１はスライド駆動部１８の駆動を通じてリング１３に対し降下する。こうして、被加工材１０への押圧が行われる（Ｓ１０１）。押圧時、複数ある全ての荷重検知部２０において検知された荷重値が正常範囲内であるか否か制御部３０において確認される（Ｓ１０２）。
【００３３】
全荷重値が正常範囲内（Ｓ１０２のＹｅｓ）とは、金型内に、前述の図３（ａ）等のような破断片等が存在していない状態である。この場合、正常な状態であるため、引き続き第１型部１１は降下され、被加工材１０とポンチ１２との当接を通じてそのままプレス成形（絞りプレス成形）は継続される（Ｓ１０３）。そして、所定の成形が完了した後、第１型部１１は上昇し型開放される（Ｓ１０４）。その後、成形を完了した被加工材１０（１０Ｐ）は金型から取り出される。
【００３４】
これに対し、複数ある荷重検知部２０の内、一箇所でも検知された荷重値が正常範囲内から外れていれば異常とされる（Ｓ１０２のＮｏ）。具体的には、図３（ａ）等のように、金型内に直前の成形により生じた破断片１０ｘが残留している状態である。この場合、第１型部１１の降下による成形を継続しては、金型の破損を引き起こすおそれがある。このため、押圧は中止される（Ｓ１０５）。そして、第１型部１１は降下から反転して上昇されて型開放される（Ｓ１０４）。このとき、破断片は金型内から除去され、正常な型面であることが確認された後、再び被加工材１０は第２型部のリング１３の載置部４０に供給、載置され、前述のＳ１０１の押圧以降が繰り返される。
【００３５】
荷重検知部２０の金型内への設置に際しては、ディスタンスブロックを介在させることができる。金型にはディスタンスブロックを設置するための穴部が予め形成されている。ディスタンスブロックを通じて金型相互間の押圧時の間隔は微調整される。荷重検知部２０はディスタンスブロック６０内に収容される。そして、荷重検知部２０を収容したディスタンスブロック６０が第１型部１１または第２型部の少なくとも一方に設置される。
【００３６】
図５は荷重検知部２０を型部に設置する際の他の形態例である。図５に即して説明すると、第２型部のリング１３の周囲部５１に段部５２が設けられ、この段部５２にディスタンスブロック６０が設置される。そして、ディスタンスブロック６０には収容穴部６２が形成されており、荷重検知部２０は収容穴部６２内に収容される。荷重検知部の大きさは適宜ではあるものの、高さ３０ないし５０ｍｍ、直径５０ないし８０ｍｍの円筒形である。ディスタンスブロックを荷重検知部の設置に利用することにより、別途金型に荷重検知部の設置のための穴部を形成する加工は省略され簡便である。特に金型への必要以上の加工は強度低下の点から好ましくない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のプレス成形異常検出方法はプレス成形装置の作動中、金型内に被加工材から生じた破断片に起因する異常に対応して、成形動作を制御し金型への影響を最小限に食い止めことができる。そこで、作業効率の向上に寄与できる。
【符号の説明】
【００３８】
１  プレス加工装置
１０  被加工材
１０ｅ  被加工材の縁部分
１０Ｐ  成形品
１０ｘ  破断片
１１  第１型部（ダイス）
１１ａ  絞り型面
１２  ポンチ（第２型部）
１３  リング（第２型部）
１４  クッションピン
１５  クッションパッド
１６  ボルスタ
１７  スライド
１８  スライド駆動部
２０  荷重検知部
３０  制御部
３１  信号線
４０  当接部
４１  周囲部
５０  載置部
５１  周囲部
５２  段部
６０  ディスタンスブロック
６２  収容穴部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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