(57)【要約】【課題】簡便な手法により、金型の表面に形成された皮膜の隔離状況を検出する。【解決手段】本発明の金型の異常検出方法は、表面に皮膜が形成された金型２であって冷間でプレス成形し成形品Ｓを製造する前記金型２の異常を検出する方法であって、金型２でプレス成形されて温度上昇した成形品Ｓの放熱に伴う温度低下履歴を予め求めておくと共に、求めた温度低下履歴を用いて、成形品Ｓの温度から金型２の母材が軟化する温度を推定しておき、金型２から取り出されて所定時間経過した後の成形品Ｓの温度が、推定した温度以上となった際に、金型２に異常が発生したと判定する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に皮膜が形成された金型であって冷間でプレス成形し成形品を製造する前記金型の異常を検出する方法であって、
前記金型でプレス成形されて温度上昇した成形品の放熱に伴う温度低下履歴を予め求めておくと共に、求めた温度低下履歴を用いて、成形品の温度から金型の母材が軟化する温度を特定しておき、
前記金型から取り出されて所定時間経過した後の成形品の温度が、前記特定した温度以上となった際に、前記金型に異常が発生したと判定することを特徴とする金型の異常検出方法。
【請求項２】
表面に皮膜が形成された金型であって冷間でプレス成形し成形品を製造する前記金型の異常を検出する方法であって、
前記金型でプレス成形されて温度上昇した成形品の放熱に伴う温度低下履歴を予め求めておき、
前記金型から取り出されて所定時間経過した後の成形品の温度と、前記温度低下履歴とを基に、プレス成形時の金型の温度を推定し、
推定したプレス成形時の金型の温度が所定の閾値以上となった際に、前記金型に異常が発生したと判定することを特徴とする金型の異常検出方法。
【請求項３】
前記金型の異常は、金型の表面に形成された皮膜の剥離であることを特徴とする請求項１又は２に記載の金型の異常検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄板を被加工材としてプレス成形品を冷間成形する金型に関し、この金型に発生する異常を検出する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、薄板を被加工材としてプレス成形品を冷間成形するに際しては、常温下で金型によるプレス加工を行い、成形品を製造することとなる。係る冷間成形用の金型においては、金型表面の摩耗防止、金型への被加工材の凝着防止など様々な目的で皮膜が形成されている。しかしながら、プレス成形を繰り返し行った場合、金型の表面に予め成膜された表面皮膜が剥離するなどの金型の異常が発生することがある。
【０００３】
皮膜剥離が発生した金型によりプレス成形を行うと、プレス成形中にかじり等が発生したりして金型が傷んだり、最悪は所望とするプレス成形品が製造できないといった不都合が生じることになる。
そこで、金型に形成された皮膜の剥離、すなわち金型の異常を検出するために有益と思われる技術が特許文献１として開示されている。
【０００４】
特許文献１は、ポンチとダイの相対的な移動によって薄板をプレス成形する際に、前記ポンチ及び前記ダイの少なくとも１つ以上を測定対象金型とする、プレス金型装置の異常を検知する方法であって、前記測定対象金型の内部に設置された歪測定手段によって測定される、プレス成形に応じて前記測定対象金型の内部に生ずる弾性歪が所定の範囲を超えたとき、または所定の範囲を下回ったときに、前記測定対象金型の異常と判定する金型装置の異常検知方法を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２６４８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、金型異常の原因を摩擦力による被膜の磨耗のみに限定して損傷を検出する技術となっている。
しかしながら、金型の損傷には、摩擦現象を原因とするものだけでなく、金型の母材軟化による母材と被膜の変形量の違いによる皮膜損傷プロセスも存在する。現実のプレス成形においては、係る変形量の違いに起因する皮膜剥離が多く発生することがわかっており特許文献１の技術では、上記プロセスによる型損傷（金型異常）を検出できない。
【０００７】
また、特許文献１の技術を実施する為には、金型内部の適正箇所に歪み測定手段を設置するという特殊な工程が必要となる為、コストや装置的な制約の観点からも、実施に向けては問題があると思われる。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、金型に特殊な加工を施さず簡便な手法により、金型の表面に形成された皮膜の隔離状況を検出する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では以下の技術的手段を講じている。
即ち、本発明の金型の異常検出方法は、表面に皮膜が形成された金型であって冷間でプレス成形し成形品を製造する前記金型の異常を検出する方法であって、前記金型でプレス成形されて温度上昇した成形品の放熱に伴う温度低下履歴を予め求めておくと共に、求めた温度低下履歴を用いて、成形品の温度から金型の母材が軟化する温度を特定しておき、前記金型から取り出されて所定時間経過した後の成形品の温度が、前記特定した温度以上となった際に、前記金型に異常が発生したと判定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の他の金型の異常検出方法は、表面に皮膜が形成された金型であって冷間でプレス成形し成形品を製造する前記金型の異常を検出する方法であって、前記金型でプレス成形されて温度上昇した成形品の放熱に伴う温度低下履歴を予め求めておき、前記金
型から取り出されて所定時間経過した後の成形品の温度と、前記温度低下履歴とを基に、プレス成形時の金型の温度を推定し、推定したプレス成形時の金型の温度が所定の閾値以上となった際に、前記金型に異常が発生したと判定することを特徴とする。
【００１０】
なお、前記金型の異常は、金型の表面に形成された皮膜の剥離である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の金型の異常検出方法を用いることで、金型に特殊な加工を施さず簡便な手法により、金型の表面に形成された皮膜の隔離を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プレス装置を示した模式図である。
【図２】プレス成形の状況を模式的に示した図である。
【図３】本発明の異常検出方法の手順を示したフローチャートである。
【図４】成形品の温度低下履歴を示した図である。
【図５】成形品の温度低下履歴を基に、プレス成形時の金型の温度を推定することを示した図である。
【図６】プレス成形時の回数と金型温度との関係を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る金型の異常検出方法について、図を基に説明する。
図１は、プレス元材Ｗ（被加工材）をプレス成形して成形品Ｓを製作するプレス装置１を示したものである。このプレス装置１は、プレス元材Ｗを冷間でプレス成形して所望する形状のプレス成形品Ｓを製造するための金型２を有している。
金型２は、下金型２ａと、この下金型２ａに向かって下方へ移動し下金型２ａに嵌り込むことで、所望する形状を有したプレス成形品Ｓを製造する上金型２ｂを有している。上金型２ｂは図示しない圧下手段により、所定の圧下速度、圧下荷重で下金型２ａに嵌り込むようになっている。金型２の表面（下金型２ａの上面、上金型２ｂの下面）には、金型２表面の摩耗防止、金型２への被加工材の凝着防止など様々な目的で皮膜が形成されている。例えば、金型２には、ＰＶＤ処理などによりＴｉＣ（チタンカーバイト）などの表面皮膜が形成されている。
【００１４】
プレス元材Ｗは、鋼、アルミ、チタンなどからなる薄板であって、例えば、３〜４ｍｍ以下の板厚を有している。
上記した金型２を用いて、所望とするプレス成形品Ｓを作る際に、数千〜数万回のプレスを行うと、金型２の表面（上金型２ｂであれば下金型２ａと嵌合する面、下金型２ａであれば上金型２ｂと嵌合する面）において、金型２の表面に形成された表面皮膜が剥離するといった不都合（以降、金型２の異常と呼ぶこともある）が発生するようになる。係る現象は、プレスが進むにつれて、金型２の温度が上昇することで金型２の母材が軟化し、母材と皮膜との熱膨張率との差により、金型２の表面皮膜が剥がれたり浮き上がったりすることに起因すると考えられる。
【００１５】
このような皮膜剥離が頻発した場合、金型２が傷んだり、最悪は所望とするプレス成形品Ｓが製造できないといった不都合が生じることになる。そこで、金型２における皮膜剥離を正確に推定、検出することができれば、係る不都合を確実に検出し、金型２の交換などの対策を施すことが可能となる。
上記の状況を鑑み、本発明は、金型２の異常を簡易に且つ正確に検出する検出方法を提供するものである。
【００１６】
本発明の金型２の異常検出方法は、まず、金型２でプレス成形されて温度上昇した成形品Ｓの放熱に伴う温度低下履歴を予め求めておき、その後、図１で示すようなプレス装置１の金型２から取り出されて所定時間経過した後の成形品Ｓの温度と、求めた温度低下履歴とを基に、プレス成形時の金型２の温度を推定し、推定したプレス成形時の金型２の温度が所定の閾値以上となった際に、金型２に異常が発生したと判定するといった考えに立脚するものである。
【００１７】
まず、図２に示すように、プレス元材Ｗを深絞りする状況を考え、プレス元材Ｗの一部にしごき曲げが発生する状況を考える。
その際、プレス成形された成形品Ｓに関し、成形後の放熱の状況を考え、成形品Ｓの温度低下履歴を数値解析にて算出する。数値解析は、熱伝導方程式などから構成されたシミュレーションモデル（当業者常法の数値モデル）を用いるとよい。また、成形品Ｓを実際に加熱、放熱する試験を行うことで、温度低下履歴を作成してもよい。いずれにしろ、プレス元材Ｗと金型２との接触部位の温度低下履歴を求めることが重要である。図４には、数値解析で求められた温度低下履歴の一例が示されている。
【００１８】
図４から明らかなように、例えば、成形品Ｓのある部分（例えば、内側壁中央であって、金型２に接する部分）は、プレス成形終了直前には、６００℃の温度であり、その後、金型２から取り出され、１秒後に約２５０℃、８秒後には７５℃になる。
その後、図３のＳ２において、図４を基に、成形品Ｓの所定時間後の温度から、金型２の母材が軟化する温度（言い換えれば、皮膜剥離が起こる温度）を特定する。例えば、金型２の母材が６００℃の温度で軟化する際には、プレス成形後の成形品Ｓに関し「８秒後において７５℃」が特定された温度（特定温度）となる。
【００１９】
その後、プレス装置１を用いてプレス成形を進め、成形品Ｓの温度（例えば、成形品Ｓの側壁の中央部の温度）を計測する。計測にあたっては、熱電対などの接触式の温度計を用いてもよいし、赤外線放射温度計のような非接触の温度計を用いてもよい（図３のＳ３）。
その後、図３のＳ４の如く、成形品Ｓの温度が特定温度（例えば、８秒後において７５℃）以上となった場合、例えば、８秒後に９０℃である際には、金型２の母材が６００℃を大きく上回っており、母材の軟化が懸念され、皮膜剥離の可能性が大きい状況となると推定できる。
【００２０】
図６は、この状況を示したものであり、プレス装置１での圧延回数が横軸とされ、縦軸が成形品Ｓの測定温度（プレス後８秒の温度）を示している。この図から明らかなように、プレス回数が進むにつれて、成形品Ｓの温度上昇が顕著となる。これは、プレス回数が増えるにしたがって、金型２の温度が上昇することを意味している。図６では、約８００回のプレス時に成形品Ｓの温度が７５℃を超えるようになり、係る状況下では、図４に示すように、金型２の温度が６００℃であり、金型２の母材軟化が懸念される。
【００２１】
そのため、図６の状況下では、８００回でのプレス後は、一旦生産を止め、金型２の表面の損傷を確認したり、金型２を交換したり、金型２の冷却を行うことで、母材温度の低下を図るようにし、皮膜剥離を確実に防止するようにすることができる。
以上述べたように、表面に皮膜が形成された金型２であって冷間でプレス成形し成形品Ｓを製造する金型２の異常を検出する方法であって、金型２でプレス成形されて温度上昇した成形品Ｓの放熱に伴う温度低下履歴を予め求めておくと共に、求めた温度低下履歴を用いて、成形品Ｓの温度から金型２の母材が軟化する温度を特定しておき、金型２から取り出されて所定時間経過した後の成形品Ｓの温度が、特定した温度以上となった際に、金型２に異常が発生したと判定することで、型に特殊な加工を施さず簡便な手法により、金型２の表面に形成された皮膜の隔離状況（金型２の異常）を確実に検出することができる。例えば、本発明の異常検出方法によれば、プレス装置１で連続的に成形品Ｓが生産される状況下で、成形品Ｓの温度が急激に変化した場合などを可及的速やかに発見することができ、その結果、金型２母材が軟化しているかを判定でき、適切なタイミングでの金型２表面の補修ができ、金型２の破損、製品の不具合等を回避する事ができる。
【００２２】
なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件や操業条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
【符号の説明】
【００２３】
１    プレス装置
２    金型
２ａ  下金型
２ｂ  上金型
Ｓ    成形品
Ｗ    プレス元材
【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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