(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下金型および前記下金型に向けて上下動する上金型を備えたプレス金型のプレス成形時の動的変形を測定するプレス金型の動的変形測定方法であって、
前記下金型を支持するボルスタおよび前記上金型を上下動するスライダを備えたプレス機本体と前記プレス金型との間に着脱自在に配置されるプレート状の測定治具本体と、前記測定治具本体の表面に沿って隙間を隔てて延びるとともに前記ボルスタの外周部に対応させて前記測定治具本体に設けられた支持部材に両端部が滑り支持される水平棒材とを有する測定治具を用い、
前記水平棒材に設けられて前記測定治具本体の特定部位と前記水平棒材との変位量を検出する変位量検出手段により、プレス形成時における前記プレス金型の弾性変形に起因する前記特定部位の上下方向の弾性変形量を検出し、
検出された弾性変形量に基づいて前記プレス金型のプレス形成時の弾性変形量を演算することを特徴とするプレス金型の動的変形測定方法。
【請求項２】
請求項１記載のプレス金型の動的変形測定方法において、
前記測定治具は、前記測定治具本体に配置されてプレス成形時に前記プレス金型から前記測定治具本体の特定部位に加えられる荷重を受ける荷重受け駒と、前記荷重受け駒に設けられてプレス形成時における前記プレス金型の弾性変形に起因して前記荷重受け駒に加わる圧力を測定する圧力検出手段とを有し、
前記上金型の前記下金型に対する位置に応じた前記プレス金型の弾性変形量と前記プレス金型の成形面に加わる圧力分布とを同期させて演算することを特徴とするプレス金型の動的変形測定方法。
【請求項３】
下金型および前記下金型に向けて上下動する上金型を備えたプレス金型のプレス成形時の動的変形を測定するプレス金型の動的変形測定装置であって、
前記下金型を支持するボルスタおよび前記上金型を上下動するスライダを備えたプレス機本体と前記プレス金型との間に着脱自在に配置されるプレート状の測定治具本体と、
前記測定治具本体の表面に沿って隙間を隔てて延びるとともに前記ボルスタの外周部に対応させて前記測定治具本体に設けられた支持部材に両端部が滑り支持される水平棒材と、
前記水平棒材に設けられ、前記測定治具本体の特定部位と前記水平棒材との変位量を測定し、プレス形成時における前記プレス金型の弾性変形に起因する前記特定部位の上下方向の弾性変形量を検出する変位量検出手段とを有し、
前記弾性変形量に基づいて前記プレス金型のプレス形成時の弾性変形量を求めることを特徴とするプレス金型の動的変形測定装置。
【請求項４】
請求項３記載のプレス金型の動的変形測定装置において、
前記測定治具本体に配置され、プレス成形時に前記プレス金型から前記測定治具本体の特定部位に加えられる荷重を受ける荷重受け駒と、
前記荷重受け駒に設けられ、プレス形成時における前記プレス金型の弾性変形に起因して前記荷重受け駒に加わる圧力を検出する圧力検出手段と、
前記金上型の前記下金型に対する位置に応じた前記プレス金型の弾性変形量と前記プレス金型の成形面に加わる圧力分布とを同期して演算することを特徴とするプレス金型の動的変形測定装置。
【請求項５】
請求項４記載のプレス金型の動的変形測定装置において、
前記測定治具本体は、前記水平棒材が設けられるとともに前記ボルスタと前記スライダの一方に装着される第１の測定プレートと、前記第１の測定プレートに隙間を隔てて対向し前記隙間内に複数の前記荷重受け駒が分散して配置されるとともに前記ボルスタと前記スライダの他方に装着される第２の測定プレートとを有し、
前記変位量測定手段は、前記第１の測定プレートと前記第２の測定プレートの一方の特定部位の上下方向の弾性変形量を検出することを特徴とするプレス金型の動的変形測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス機本体に装着されたプレス金型によるワーク成形時におけるプレス金型の動的変形を測定するための動的変形測定技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属製の板材を被加工物つまりワークとしてこれに外力を加えてプレス成形品を加工するためにプレス機械が使用されている。例えば、自動車車体を構成するドアパネルやフードパネルなどのパネル材つまりプレス成形品は、所定の長さに切断された圧延板からなるブランク材をワークとしてこれをプレス加工することにより成形されている。プレス機械は、上金型および下金型を備えたプレス金型と、下金型を支持するボルスタおよび上金型を上下動するスライダを備えたプレス機本体とを有しており、ボルスタはベッドに取り付けられている。スライダはベッドに取り付けられたコラムに上下動自在に装着されており、コラムの上部に設けられたクラウンにはスライダを上下動するための駆動装置が設けられている。駆動装置のタイプとしては、電動モータを駆動源としてモータ主軸の回転をスライダの上下動に変換するようにしたメカニカル式と、油圧シリンダを駆動源としてこれによりスライダを上下動するようにした油圧式とがある。
【０００３】
下金型と上金型はそれぞれ内部に複数の空洞部が形成された本体部と、ワークを押圧する加工面が形成された金型表面側の押圧部とを有し、本体部には空洞部を形成するためのリブが設けられている。下金型と上金型のそれぞれの加工面の形状は、加工すべきプレス成形品の形状に応じて設定され、上金型と下金型とからなるプレス金型はプレス機本体に着脱自在に装着される。プレス機本体に装着されるプレス金型を交換することによって同一のプレス機本体を用いて種々のプレス成形品を成形することができる。
【０００４】
プレス金型の加工面の形状は、プレス成形後に上金型を下金型から離すとプレス成形品がスプリングバック現象によって元に戻る方向に弾性変形するので、スプリングバック量を加味して設定されることもある。一方、プレス成形時にはプレス金型は弾性変形することになる。この弾性変形の挙動はプレス金型自体の形状や構造のみならず、プレス機本体の形状や構造の影響を受けることになり、プレス金型がプレス成形時に弾性変形すると、プレス成形品の品質を低下させることになる。
【０００５】
このため、プレス金型の形状や構造は、必要に応じてプレス成形時のプレス金型とプレス機本体の弾性変形の挙動を想定して設計されており、設計に基づいて製造されたプレス金型を用いてワークをプレス加工することによって、プレス金型の弾性変形に起因した動的変形を測定し、設計通りにプレス成型品が製造されるか否かを検証する必要がある。
【０００６】
プレス金型の動的変形を測定するため、特許文献１には、プレス金型に変位量を検出するセンサを取り付けて、プレス金型の特定部位の弾性変形量を測定する手法が提案されている。また、特許文献２には、プレス金型に加速度センサを取り付けて、プレス成形時における特定部位の加速度値を積分することによりその部位の速度値を演算し、さらに速度値を積分することによりその部位の変位量を演算するようにした手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３４７３５４号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５３３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、プレス金型を構成する上金型や下金型に直接センサを取り付けるには、センサの取付作業や取り外し作業に加えて、取付部位等の追加加工が必要となる場合があるので、これらの作業は、実際にプレス金型を製作する際に大きな負担となっている。また、プレス成形時の特定部位の加速度を検出して、加速度値を２回積分して変位量を測定する手法では、積分計算毎に誤差が増幅されて正確な弾性変形量を測定することができないだけでなく、上金型をゆっくりと下降移動させるようにした油圧式のプレス機械には適用できないという問題点がある。
【０００９】
本発明の目的は、プレス金型にセンサを取り付ける加工を行うことなく、プレス成形時におけるプレス金型の動的変形を高精度に測定し得るようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のプレス金型の動的変形測定方法は、下金型および前記下金型に向けて上下動する上金型を備えたプレス金型のプレス成形時の動的変形を測定するプレス金型の動的変形測定方法であって、前記下金型を支持するボルスタおよび前記上金型を上下動するスライダを備えたプレス機本体と前記プレス金型との間に着脱自在に配置されるプレート状の測定治具本体と、前記測定治具本体の表面に沿って隙間を隔てて延びるとともに前記ボルスタの外周部に対応させて前記測定治具本体に設けられた支持部材に両端部が滑り支持される水平棒材とを有する測定治具を用い、前記水平棒材に設けられて前記測定治具本体の特定部位と前記水平棒材との変位量を検出する変位量検出手段により、プレス形成時における前記プレス金型の弾性変形に起因する前記特定部位の上下方向の弾性変形量を検出し、検出された弾性変形量に基づいて前記プレス金型のプレス形成時の弾性変形量を演算することを特徴とする。本発明のプレス金型の動的変形測定方法において、前記測定治具は、前記測定治具本体に配置されてプレス成形時に前記プレス金型から前記測定治具本体の特定部位に加えられる荷重を受ける荷重受け駒と、前記荷重受け駒に設けられてプレス形成時における前記プレス金型の弾性変形に起因して前記荷重受け駒に加わる圧力を測定する圧力検出手段とを有し、前記上金型の前記下金型に対する位置に応じた前記プレス金型の弾性変形量と前記プレス金型の成形面に加わる圧力分布とを同期させて演算することを特徴とする。
【００１２】
本発明のプレス金型の動的変形測定装置は、下金型および前記下金型に向けて上下動する上金型を備えたプレス金型のプレス成形時の動的変形を測定するプレス金型の動的変形測定装置であって、前記下金型を支持するボルスタおよび前記上金型を上下動するスライダを備えたプレス機本体と前記プレス金型との間に着脱自在に配置されるプレート状の測定治具本体と、前記測定治具本体の表面に沿って隙間を隔てて延びるとともに前記ボルスタの外周部に対応させて前記測定治具本体に設けられた支持部材に両端部が滑り支持される水平棒材と、前記水平棒材に設けられ、前記測定治具本体の特定部位と前記水平棒材との変位量を測定し、プレス形成時における前記プレス金型の弾性変形に起因する前記特定部位の上下方向の弾性変形量を検出する変位量検出手段とを有し、前記弾性変形量に基づいて前記プレス金型のプレス形成時の弾性変形量を求めることを特徴とする。本発明のプレス金型の動的変形測定装置は、前記測定治具本体に配置され、プレス成形時に前記プレス金型から前記測定治具本体の特定部位に加えられる荷重を受ける荷重受け駒と、前記荷重受け駒に設けられ、プレス形成時における前記プレス金型の弾性変形に起因して前記荷重受け駒に加わる圧力を検出する圧力検出手段と、前記金上型の前記下金型に対する位置に応じた前記プレス金型の弾性変形量と前記プレス金型の成形面に加わる圧力分布とを同期して演算することを特徴とする。
【００１４】
本発明のプレス金型の動的変形測定装置において、前記測定治具本体は、前記水平棒材が設けられるとともに前記ボルスタと前記スライダの一方に装着される第１の測定プレートと、前記第１の測定プレートに隙間を隔てて対向し前記隙間内に複数の前記荷重受け駒が分散して配置されるとともに前記ボルスタと前記スライダの他方に装着される第２の測定プレートとを有し、前記変位量測定手段は、前記第１の測定プレートと前記第２の測定プレートの一方の特定部位の上下方向の弾性変形量を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、プレス機本体とプレス金型との間に測定治具本体が着脱自在に装着されるようになっており、プレス金型を加工してセンサを取り付けることなく、プレス金型の動的変形を測定することができる。したがって、種々のプレス金型の動的変形を測定するために同じ測定治具を繰り返して使用することができる。
【００１６】
プレス金型の弾性変形量を検出するための変位量検出手段は、プレス機本体とプレス金型との間にフローティング支持されるので、変位量検出手段が設けられた特定部位に対応するプレス金型の特定部位における弾性変形量を高精度で検出することができ、変位量検出手段を複数設けることにより、複数個所の弾性変形量を検出することができる。
【００１７】
プレス金型に加わる圧力を検出する圧力検出手段は、測定治具に設けられた荷重受け駒に設けられており、圧力検出手段が設けられた特定部位に対応するプレス金型の特定部位における圧力分布を高精度で検出することができ、圧力検出手段が設けられた荷重受け駒を複数設けることにより、複数個所の圧力を検出して圧力分布を検出することができる。
【００１８】
上金型の下金型に対するストローク位置に応じてプレス金型の弾性変形量と圧力分布とを同期させて検出することにより、プレス成形時のプレス金型の動的弾性変形挙動をより正確に測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態であるプレス金型の動的変形測定装置が搭載されたプレス機械を示す一部切欠き正面図である。
【図２】図１に示された測定治具本体の第１のプレートを示す斜視図である。
【図３】図１および図２に示された荷重受け駒を示す一部切欠き斜視図である。
【図４】図２に示された水平棒材の一部切欠き拡大斜視図である。
【図５】図４における５−５線断面図である。
【図６】図４における６−６線断面図である。
【図７】（Ａ）はプレス成形前における弾性変形前の下金型と測定治具本体を示す一部切欠き側面図であり、（Ｂ）はプレス成形後における弾性変形後の下金型と測定治具本体を示す一部切欠き側面図である。
【図８】プレス金型の成形時における動的変形を演算する信号処理回路を示すブロック図である。
【図９】プレス機本体のモデルの校正を含むプレス金型の設計からプレス成形品の量産までの手順を示すフローチャートである。
【図１０】図９に示す手順でモデルの校正が終わったプレス機本体を用いて図９のプレス金型とは異なる新たなプレス金型を用いてプレス成形品の量産を行う際のプレス金型の設計からプレス成型品の量産までの手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１には、プレス機本体１０にプレス金型１１と測定装置１２とが装着された状態のプレス機械が示されている。プレス金型１１は下金型１３とこれに向けて上下動する上金型１４とを備えている。プレス機本体１０は、ベッド１５に取り付けられて下金型１３を支持するボルスタ１６と上金型１４を上下動するスライダ１７とを備えており、スライダ１７はベッド１５に取り付けられたコラム１８に上下動自在に装着され、コラム１８の上部に設けられたクラウン１９には、スライダ１７を上下動するための駆動装置２０が設けられている。この駆動装置２０は油圧シリンダを有する油圧式であるが、メカニカル式の駆動装置を有するプレス機械に対しても測定装置１２を搭載することができる。ベッド１５とボルスタ１６には、ボルスタ１６の中央部に対応させて収容孔１５ａが形成されている。この収容孔１５ａの内部には、ブランクホルダの動力源であるクッションピン等が組み込まれるようになっている。
【００２１】
下金型１３は本体部２１とその上端部に設けられた押圧部２２とを有し、押圧部２２の表面にはワークＷを押圧する加工面２２ａが形成されている。本体部２１の内部には複数の空洞部２３が形成されており、空洞部２３は本体部２１に設けられたリブ２４により形成されている。同様に、上金型１４は本体部２５とその下端部に設けられた押圧部２６とを有し、押圧部２６の表面には下金型１３の加工面２２ａとの間でワークＷを押圧する加工面２６ａが形成されている。本体部２５の内部には複数の空洞部２７が形成されており、空洞部２７は本体部２５に設けられたリブ２８により形成されている。
【００２２】
図１に示す下金型１３にはワークＷの外周部を上金型１４との間で挟持するブランクホルダ２９が装着されており、このブランクホルダ２９は下金型１３の一部を構成している。
【００２３】
測定装置１２はプレス金型１１とプレス機本体１０の間に取り外し自在つまり着脱自在に配置されるようになっている。この測定装置１２は、プレス金型１１によりワークＷを加工する際に、プレス金型１１の弾性変形に起因した動的変形を測定するために使用され、測定が終了してプレス成形品を量産加工する際にはプレス機本体１０から取り外されることになる。図１に示すプレス機械においては、測定装置１２がプレス金型１１の下金型１３とプレス機本体１０のボルスタ１６との間に配置された状態となっているが、この測定装置１２は、上金型１４とスライダ１７との間に配置するようにしてもプレス金型の動的変形を測定することができる。
【００２４】
測定装置１２は、図１に示されるように、第１のプレート３１と第２のプレート３２とを有する測定治具本体３３を有している。それぞれのプレート３１，３２は四辺形の鋼材により形成されており、幅はボルスタ１６の幅寸法にほぼ対応し、長さは図１における左右のコラム間の長さ寸法にほぼ対応している。図１に示されるように、測定治具本体３３をボルスタ１６の上に配置すると、測定治具本体３３はボルスタ１６の外周部を含めてほぼ全体を覆うようになる。
【００２５】
図２は測定治具本体３３の第１のプレート３１を示す斜視図である。第１のプレート３１の四隅にはボルト３４が取り付けられ、それぞれのボルト３４は第２のプレート３２にボルト３４に対応して形成された貫通孔に貫通するようになっている。それぞれのボルト３４にナットをねじ結合することにより、２枚のプレート３１，３２は組み合わされて測定治具本体３３が組み立てられる。プレート３１の周囲には複数の切欠き溝３５が形成されており、それぞれの切欠き溝３５には、プレス機本体１０に取り付けられた図示しないピンが挿入され、ピンによりプレート３１はプレス機本体１０に位置決めされる。図１に示すように、測定治具本体３３がボルスタ１６に装着される場合には、切欠き溝３５にはボルスタ１６に設けられたピンが挿入されることになる。第２のプレート３２には図示しない搬送用のアイボルトやフックピンが取り付けられており、両方のプレート３１，３２が組み合わされた状態のもとで、アイボルトやフックピンにワイヤを引っ掛けて巻上げ機等によりプレス機本体１０に対する測定治具本体３３の装着作業と、プレス機本体１０からの搬出作業とが行われる。
【００２６】
図２および図３に示されるように、第１のプレート３１の表面には複数の円柱形状の荷重受け駒３６がボルト３７により取り付けられている。荷重受け駒３６は、鋼材により形成されており、図示する場合には、プレート３１の長手方向に所定の間隔毎に８つ一列となって配置され、プレート３１の幅方向に６列配置されている。したがって、荷重受け駒３６は６行８列となって合計４８個がマトリックス状に分散して配置されてプレート３１に設けられている。第１のプレート３１に第２のプレート３２を組み合わせると、プレート３２の下面つまりプレート３１の表面に対向する対向面が荷重受け駒３６の端面に接触する。これにより、プレス成形時にはプレス金型１１に加わる荷重がプレート３２を介してそれぞれの荷重受け駒３６に加えられることになる。荷重受け駒３６に加わる荷重は、荷重受け駒３６の位置に対応したプレス金型１１の特定部位の荷重に対応する。両方のプレート３１，３２の間には、図１に示されるように、荷重受け駒３６の高さ寸法に対応した隙間３８が形成されることになる。
【００２７】
それぞれの荷重受け駒３６の外周面には、プレス成形時にプレス金型１１の弾性変形に起因して荷重受け駒３６に加わる圧力を測定するために、歪みゲージ３９が圧力検出手段として設けられている。歪みゲージ３９は、荷重受け駒３６がプレス成形時の荷重により弾性変形すると、その歪みにより電気抵抗が変化することから、抵抗値の変化に起因した電流の変化を検出することによってそれぞれの荷重受け駒３６の歪み量を検出することができる。そして検出した歪み量と荷重受け駒３６の弾性係数より荷重受け駒３６に加わる応力つまり圧力を検出することができる。それぞれの荷重受け駒３６の位置は予め設定されているので、歪みゲージ３９により検出された特定部位の圧力に基づいて、プレス成形時にプレス金型１１の各部位に加わる圧力の分布を測定することができる。歪みゲージ３９により検出された圧力分布は、下金型１３の加工面２２ａと上金型１４の加工面２６ａにおける圧力分布に対応することになる。荷重受け駒３６の数とそれが配置される位置は、図２に示された数と位置に限られることなく、圧力分布を測定すべき位置に応じて任意に設定される。
【００２８】
図２に示されるようにプレート３１には水平棒材４１が設けられている。この水平棒材４１は横断面四角形の角パイプにより形成されており、プレート３１の長手方向中央部に幅方向に延びて設けられている。プレート３１の外周部には、図２および図４に示されるように、水平棒材４１の両端部に対応させてそれぞれ２つのＬ字形状のブラケット４２が相互に対向するようにボルト４３により取り付けられている。図４に示されるように、対向し合う２つのブラケット４２に取り付けられたピン４４が水平棒材４１の端部に長手方向に延びて形成された長孔４５を貫通している。長孔４５を貫通するピン４４とブラケット４２とにより、水平棒材４１をその長手方向に滑り移動自在に支持する支持部材４６が形成されている。水平棒材４１は２枚のプレート３１，３２の間に形成される隙間３８内に、それぞれのプレート３１，３２には接触しないように、支持部材４６によりフローティングした状態となって配置されている。
【００２９】
水平棒材４１の長手方向中央部には、図４および図６に示されるように、センサ取付ブロック４７がボルト４８により取り付けられており、このセンサ取付ブロック４７にはプレート３１と水平棒材４１との間の距離を検出するための渦電流変位センサ４９が変位量検出手段として装着されている。渦電流変位センサ４９は絶縁体に巻き付けられたコイルを有し、コイルに交流電圧を印加すると、コイルにより生成された交流磁界によって測定対象物である鋼材製のプレート３１に渦電流が発生する。渦電流によって発生する磁界は、コイルの電流により生成された磁界と逆方向であり、これら２つの磁界が重なり合って、コイルの出力が変化することから、コイルからの電気信号を取り出すことによりプレート３１と水平棒材４１との間の距離を検出することができる。
【００３０】
水平棒材４１は、上述のように、その両端部が支持部材４６により滑り支持されており、支持部材４６はボルスタ１６の外周部つまりベッド１５の外周部に対応させてプレート３１に取り付けられている。したがって、図７に示すように、測定装置１２をプレス機本体１０とプレス金型１１との間に装着した状態のもとで、スライダ１７を下降移動させてワークＷをプレス加工することにより、プレス成形時にプレス金型１１に成形荷重が加えられると、収容孔１５ａに対応する測定治具本体３３の中央部は、図７（Ａ）に示すように、プレス金型１１の弾性変形によって上下方向に弾性変形して変位することになる。これに対し、プレート３１の外周部は、ベッド１５にボルスタ１６を介して支持されているので、上下方向には変位しない。しかも、水平棒材４１の両端部はピン４４が長孔４５を貫通して支持部材４６により滑り支持されているので、ボルスタ１６が成形荷重により撓んでも、水平棒材４１はプレス成形前と同様に全体的に水平状態を保持することになる。これにより、水平棒材４１に取り付けられた渦電流変位センサ４９はプレス成形の前後で上下に変位することがないので、プレス成形時におけるプレス金型１１の弾性変形に起因したプレート３１の変位量を測定することができる。渦電流変位センサ４９により検出されたプレート３１の変位量は、プレス金型１１の上下方向に変位量に対応するので、渦電流変位センサ４９によりプレス成形時のプレス金型１１の動的変形量を検出することができる。
【００３１】
渦電流変位センサ４９は、図示する場合には、水平棒材４１に対する第１のプレート３１の変位量を検出するようにしているが、２枚のプレート３１，３２は同一の変位量で弾性変形するので、渦電流変位センサ４９の位置を上下反転させることにより、水平棒材４１に対する第２のプレート３２の変位量を検出するようにしても良い。図１は、水平棒材４１には１つの渦電流変位センサ４９が設けられた形態が示されているが、水平棒材４１に複数の渦電流変位センサ４９を設けるようにした形態、および１つまたは複数の渦電流変位センサ４９が設けられた複数の水平棒材をプレート３１に設けるようにした形態とすると、複数の特定個所の弾性変形量を検出することができる。
【００３２】
図１に示されるように、測定治具本体３３は２枚のプレート３１，３２を有しているが、１枚のプレートにより測定治具本体３３を形成することもできる。測定治具本体３３が１枚のプレートにより形成される形態においては、水平棒材４１をプレートに形成された溝内に配置するようにして、水平棒材４１にプレス金型１１が直接接触しないようにすることになる。また、測定治具本体３３を２枚のプレート３１，３２により形成すると、プレート３２のうちリブ２４が当接しない部位における圧力分布を測定することができるという利点がある。これに対し、１枚のプレートにより測定治具本体３３を形成する場合には、下金型１３のリブ２４の位置、または上金型１４のリブ２８の位置に対応させてプレートの表面に荷重受け駒３６を取り付けることになる。
【００３３】
スライダ１７により上下に駆動される上金型１４には、図１に示されるように、上金型１４の上下動ストロークに応じた上金型１４の下金型１３に対する位置ないし距離を測定するために、レーザー変位計５１がストローク検出手段として設けられている。このレーザー変位計５１はレーザー光を下金型１３に向けて照射する発光素子と、下金型１３からの反射光を受光する受光素子とを有しており、反射光が受光素子に到達する位置に応じて上金型１４と下金型１３の距離が測定され、上金型１４の下降移動開始時からの下金型１３と上金型１４の距離に基づいて上金型１４の下金型１３に対する距離が検出される。なお、ストローク検出手段としてのレーザー変位計５１の発光素子と受光素子の設定位置は上金型１４の下金型１３に対する位置ないし距離を計測することができれば、スライダやボルスタ等に直接又は間接的に設けても良い。また、ストローク検出手段としては、レーザー変位計の他に、超音波センサー、渦電流計センサー、接触式センサー等、成形ストローク以上の距離を検出できれば、いずれの手段でも構わない。
【００３４】
図８は歪みゲージ３９、渦電流変位センサ４９およびレーザー変位計５１からの信号に基づいてプレス金型１１の動的変形を演算する信号処理回路を示すブロック図である。
【００３５】
歪みゲージ３９、渦電流変位センサ４９およびレーザー変位計５１からの検出信号はコントローラ５２に送られるようになっている。このコントローラ５２にはそれぞれのセンサからのアナログ信号を増幅するアンプ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、および入出力ポートなどが設けられている。コントローラ５２には操作盤５３が接続されており、この操作盤５３に設けられたキーを操作することにより測定開始が指令される。コントローラ５２にはモニタ５４が接続されており、このモニタ５４の画面にはそれぞれの歪みゲージ３９により検出された信号に基づいて圧力値がそれぞれの歪みゲージ３９の位置情報とともに点灯表示される。さらに、モニタ５４には渦電流変位センサ４９により検出された信号に基づいて変位量がその渦電流変位センサ４９の位置情報とともに点灯表示され、レーザー変位計５１により検出された信号に基づいて上金型１４の下金型１３に対するストローク情報が点灯表示される。コントローラ５２は、それぞれの検出信号に基づいて圧力値等を演算するプログラムが格納されたＲＯＭと、一時的にデータを保存するＲＡＭ等を有している。
【００３６】
変位量はストローク情報と同期してモニタ５４に表示されるようになっており、上金型１４の下金型１３に対する位置に応じた変位量がモニタ５４に表示される。同様に、圧力値はストローク情報と同期してモニタ５４に表示されるようになっており、上金型１４の下金型１３に対する位置に応じた圧力値がモニタ５４に表示される。それぞれの歪みゲージ３９により検出された圧力値を表示するモニタと、渦電流変位センサ４９により検出された変位量を表示するモニタとを別々に設けるようにしても良い。
【００３７】
コントローラ５２にはデータ記録装置５５が接続されており、ストロークに応じた圧力値と変位量のデータはデータ記録装置５５に格納される。データ記録装置５５に格納された圧力値などのデータはプリンタ５６により印字することができる。
【００３８】
上述した測定装置１２をプレス機本体１０に搭載してプレス金型１１の動的変形を測定するには、図１に示すように測定装置１２をプレス機本体１０とプレス金型１１との間に装着する。この状態のもとで、スライダ１７により上金型１４を上昇限位置から下金型１３に向けて下降移動させる。上金型１４の下金型１３に対するストローク情報はレーザー変位計５１からコントローラ５２に送られる。上金型１４が下金型１３にワークＷを介して押し付けられると、それぞれの歪みゲージ３９と渦電流変位センサ４９からはコントローラ５２に検出信号が送られる。
【００３９】
歪みゲージ３９は２枚のプレート３１，３２の間に配置されているので、図７（Ｂ）に示されるように、プレス金型１１から両方のプレート３１，３２に加わる荷重に応じてプレート３１，３２が弾性変形し、荷重受け駒３６に加わる圧力値が歪みゲージ３９により検出される。検出される圧力値は、下金型１３の加工面２２ａと上金型１４の加工面２６ａに加わる圧力に対応する。一方、渦電流変位センサ４９は水平棒材４１によりフローティング支持されているので、プレート３１，３２が図７（Ｂ）に示されるように弾性変形しても、渦電流変位センサ４９は変位することなく、プレート３１の弾性変形量を検出することになり、検出された弾性変形量はプレス金型１１の弾性変形量に対応する。これにより、上金型１４の下降移動ストロークに対応した下金型１３と上金型１４の加工面における圧力分布と、特定部位の変位量が演算されてそれぞれのデータがデータ記録装置５５に格納される。それぞれのデータはモニタ５４に点灯表示することがきる。なお、図７（Ｂ）においては、弾性変形量が誇張して示されている。
【００４０】
渦電流変位センサ４９が設けられた水平棒材４１のみを有する形態の測定装置を用いてプレス成形時のプレス金型１１の動的弾性変形を測定する場合には、特定部位の変形量のデータのみがデータ記録装置５５に格納される。一方、歪みゲージ３９が設けられた荷重受け駒３６のみを有する形態の測定装置を用いて、プレス成形時のプレス金型の動的弾性変形を測定する場合には、圧力値のデータのみがデータ記録装置５５に格納されることになる。ただし、図示するように、測定装置１２により上金型１４の下金型１３に対する移動ストロークに同期させて、特定部位の変形量と圧力とを検出することによってプレス金型１１のプレス成型時の弾性変形挙動をより正確に迅速に測定することができる。また、レーザー変位計５１により上金型１４の下金型１３に対するストローク情報を検出するようにすると、全ての歪みゲージ３９からの圧力情報を同時に検出することなく、複数回に分けて検出するようにしても、それぞれの検出情報をストロークに対応させることができる。
【００４１】
図９および図１０は、測定装置１２によって得られたデータに基づいてプレス金型１１の形状や構造を決定して、プレス成形品を量産する手順を示すフローチャートである。図９はプレス機本体１０のモデルの校正を含むプレス金型の設計からプレス成形品の量産までの手順を示すフローチャートであり、図１０は図９に示す手順でモデル校正が終わったプレス機本体１０を用いて図９のプレス金型とは異なる新たなプレス金型によりプレス成形品の量産を行う際のプレス金型の設計からプレス成型品の量産までの手順を示すフローチャートである。
【００４２】
まず、プレス機本体のモデルの校正を初めて行った上で、プレス成形品の量産を行う手順について、図９を参照しつつ説明する。プレス金型１１を製作するには、加工すべきプレス成形品の形状に基づいてプレス金型１１のモデルつまり下金型１３の加工面２２ａの形状、リブ２４の厚みや位置等についてと、上金型１４の加工面２６ａの形状、リブ２６の厚みや位置等についての金型モデルの形状や構造が設計される一方、プレス金型１１が搭載されるプレス機本体１０の簡略モデルの形状や構造が設定される（ステップＳ０，Ｓ１，Ｓ４）。プレス金型１１の金型モデルのデータとプレス機本体１０の簡略モデルのデータとに基づいて、プレス成形時のプレス金型の動的変形をＦＥＭ解析により解析する（ステップＳ５）。
【００４３】
一方で、加工すべきプレス成形品に対応して設計したプレス金型１１を製作し（ステップＳ２）、そのプレス金型１１と測定装置１２とを図１に示すようにプレス機本体１０に搭載してプレス金型１１を用いて実際にワークＷをプレス加工する。プレス加工時に上述した測定装置１２を用いて、プレス金型１１の動的変形を測定する（ステップＳ３）。測定結果は図８に示したデータ記録装置５５に格納されており、この測定結果とステップＳ５の解析結果とを照合する（ステップＳ６）。これらの照合により、プレス金型の動的変形がプレス成形時のプレス金型の動的変形の解析結果の誤差の範囲内であると判定されれば、ステップＳ９へと進む。
【００４４】
一方、金型モデルの解析結果とプレス金型の動的挙動の測定結果とを照合した結果、測定結果が誤差の範囲を超えていた場合には、測定された動的変形のデータと解析結果とが一致するようにプレス機本体１０のモデルを校正する（ステップＳ８）。モデルの校正に際しては、プレス機本体１０とプレス金型１１との境界条件が測定結果に基づいて設定される。解析結果と測定結果とが大きく相違するのは、ステップＳ０で設定したプレス機本体１０の簡易のモデルが実際のプレス機本体１０と相違していた場合であり、測定された動的変形のデータに基づいてプレス機本体１０のモデルを校正する。そして、プレス金型１１の金型モデルのデータと校正されたプレス機本体１０のモデルのデータとに基づいて、プレス成形時のプレス金型の動的変形をＦＥＭ解析により再度解析し（ステップＳ５）、ステップＳ３にて測定した測定結果と校正したプレス機本体１０のモデルに基づいて行ったステップＳ５の解析結果とを照合する（ステップＳ６）。ステップＳ６の照合により、プレス金型１１の動的変形がプレス成形時のプレス金型１１の動的変形の解析結果の誤差の範囲内であると判定されれば、ステップＳ９へと進み、許容誤差範囲を超えていた場合には、再度ステップＳ８，Ｓ５，Ｓ６の処理を行う。
【００４５】
次に、校正されたプレス機本体１０のモデルとプレス金型のモデルとのデータをプレス機本体１０の解析時の入力値や境界値としてプレス成形時のプレス金型の動的変形をＦＥＭ解析により解析し（ステップＳ９）、この解析結果から得られるデータを基準値と照合する（ステップＳ１０）。照合結果が許容範囲を超えている場合には、プレス金型１１のモデルを修正して（ステップＳ１２）、再度プレス金型の動的変形を解析し、基準値と照合する（ステップＳ９，Ｓ１０）。一方、照合結果が許容範囲内であると判定されれば、修正されたプレス金型１１のモデルに対応するようにプレス金型１１の修正を行い（ステップＳ１３）、ステップＳ１４へ進む。
【００４６】
ステップＳ１４ではステップＳ１３で修正したプレス金型１１を用いてプレス成形品の試作を行う。そして、試作したプレス成形品の品質合否を判定し、要求品質を満足している場合には、試作を行ったプレス金型１１を用いてプレス成形品の量産へと移行する（ステップＳ１７）。一方、ステップＳ１５にて試作したプレス成形品が要求品質を満足しない場合にはプレス金型１１を修正し（ステップＳ１６）、修正したプレス金型１１を用いてプレス成形品の試作を行う（ステップＳ１４）。
【００４７】
次に、モデルの校正が終わったプレス機本体１０を用いて図９のプレス金型とは異なる新たなプレス金型を用いてプレス成形品の量産を行う際のプレス金型の設計からプレス成形品の量産までの手順について図１０を参照して説明する。なお、図９と同様の処理については同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４８】
この場合、プレス金型１１を製作するには、加工すべきプレス成形品の形状に基づいてプレス金型１１のモデルつまり下金型１３の加工面２２ａの形状、リブ２４の厚みや位置等についてと、上金型１４の加工面２６ａの形状、リブ２６の厚みや位置等についての金型モデルの形状や構造が設定されるとともに、図９の処理の中で校正された金型プレス機本体１０のモデルを取得して設定される（ステップＳ１，Ｓ４，Ｓ２−０）。
【００４９】
そして、設定されたプレス機本体１０のモデルとプレス金型１１のモデルとのデータをプレス機本体１０の解析時の入力値や境界値としてプレス成形時のプレス金型の動的変形をＦＥＭ解析により解析し（ステップＳ９）、この解析結果から得られるデータを基準値と照合する（ステップＳ１０）。この照合結果が許容範囲内であると判定されるまで、プレス金型１１のモデルの修正（ステップＳ１２）を繰り返す。
【００５０】
そして、照合結果が許容範囲内であると判定されると修正されたプレス金型１１のモデルに基づいてプレス金型１０を製作する（ステップＳ２−２）。以降は、図９のステップＳ１４〜Ｓ１７と同様にしてプレス金型による量産へと至る。
【００５１】
このように、プレス金型１１の設計モデルのデータとプレス機本体１０の簡易モデルのデータとに基づいてＦＥＭ解析された解析結果と、プレス金型１１を作動させて測定された動的変形の測定結果とを照合することによって、プレス機本体１０のモデルを校正することができるので、プレス機本体１０が経年変化により動的変形特性が変化したとしても、プレス金型１１の動的変形を測定することによってプレス機本体１０の解析モデルのデータを校正することができる。同様に、プレス機本体１０についての形状や構造の詳細なデータが不明であっても、プレス金型１１についての形状や構造のデータがあれば、ＦＥＭ解析とプレス金型１１についての動的変形の測定とを行うことにより、プレス機本体１０のモデリングを正確に行うことができる。これにより、プレス金型１１を修正する回数を少なくすることが可能となり、短期間に迅速にプレス金型１１を製作することができる。また、プレス機本体１０のモデルを取得した後に係る図９の手順ではステップＳ１０での照合を経て修正されたプレス金型のモデルに基づいてプレス金型を修正するため、図９のステップＳ１３に係るプレス金型の修正に関する工程が不要となり、より迅速にプレス金型１１を製作することができる。
【００５２】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、図１は絞り加工用のプレス機械を示すが、張り出し成形や絞り成形と張り出し成形とが複合されたプレス成型品を加工するためのプレス機械に対しても適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０      プレス機本体
１１      プレス金型
１２      測定装置
１３      下金型
１４      上金型
１５      ベッド
１６      ボルスタ
１７      スライダ
１８      コラム
１９      クラウン
２０      駆動装置
２１      本体部
２２      押圧部
２２ａ    加工面
２５      本体部
２６ａ    加工面
３１      第１のプレート
３２      第２のプレート
３３      測定治具本体
３６      荷重受け駒
３９      歪みゲージ
４１      水平棒材
４９      渦電流変位センサ
５１      レーザー変位計
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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