(57)【要約】【課題】精度良く、金型の荷重分布が測定できる金型用荷重分布測定装置と、その製造方法を提供する。【解決手段】金型用荷重分布測定装置１０は、起歪体である軸部２１ｂと、荷重を受けた際の軸部２１ｂの伸縮を検出する検出部である歪みゲージ２４と、を備える複数のロードセル２０と、金型からの荷重を受ける荷重受部材としてのプレート１１と、を有する。ロードセル２０は、起歪体である軸部２１ｂが金型からの荷重を受けていない定常状態において伸長又は圧縮させ、かつ、この伸長又は圧縮を歪みゲージ２４により検出した状態で、プレート１１に配置される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起歪体と、前記起歪体の伸縮を検出する検出部と、を備える複数のロードセルと、
金型からの荷重を受ける荷重受部材と、
を有し、
前記ロードセルは、前記起歪体が前記金型からの荷重を受けていない定常状態において伸長又は圧縮させ、かつ、この伸長又は圧縮を前記検出部により検出した状態で、前記荷重受部材に配置されることを特徴とする金型用荷重分布測定装置。
【請求項２】
前記ロードセルは、前記荷重受部材に規則的に配置されることを特徴とする請求項１に記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項３】
前記検出部は、歪みゲージであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項４】
前記検出部は、アクティブゲージとダミーゲージとにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項５】
前記ロードセルは、軸部を前記起歪体とするボルトを用いてなり、前記検出部は、前記軸部の軸中心に沿って形成される孔に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項６】
前記ロードセルは、軸部を前記起歪体とするボルトを用いてなり、前記検出部は、前記軸部の外周に形成された平坦面に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項７】
前記平坦面は、前記軸部の外周に軸心に沿って形成される溝部の壁面又は底面であり、
前記溝部には、前記軸部のねじ部と連続する樹脂ねじ部が形成される樹脂部が設けられることを特徴とする請求項６に記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項８】
前記ロードセルは、ボルトにより挟持されるワッシャを前記起歪体として用いてなり、前記検出部は、前記ワッシャに設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項９】
前記ロードセルは、ピン部材を前記起歪体として用いてなり、前記検出部は、前記ピン部材に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項１０】
起歪体を備えるロードセルに、前記起歪体の伸縮を検出可能な検出部を設ける第一のステップと、  
前記起歪体を伸長又は圧縮して前記検出部が備えられた前記ロードセルを金型の荷重を受ける荷重受部材に配置する第二のステップと、
を備える金型用荷重分布測定装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型に掛かる荷重の分布を測定する装置と、その測定装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ロードセルを複数配置して金型の荷重分布を測定する装置が提案されている。例えば、特許文献１では、プレス圧力により弾性変形する複数の起歪体を、金型を載置する金型支持板とプレス機械のベッドとの間に配置して、金型支持板の沈み込みによって金型の荷重測定ができるプレス加工用金型台が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１６９４０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
プレス用の金型や射出成形用の金型に掛かる荷重の分布を測定する場合、特許文献１で開示される従来の測定装置を用いると、複数の起歪体は金型の固定側や可動側に配置することができる。そして、複数配置された起歪体は、成形時の圧力により圧縮力を受けて弾性変形する。この変形は、起歪体に貼着された歪みゲージ等の検出器にて計測される。従って、この検出値に基づいて金型に掛かる荷重を測定することができる。
【０００５】
ここで、成形時における金型は、巨視的には圧縮方向の力を受けているが、微視的には圧縮方向の力を受ける部分と、引張方向の力を受ける部分とが混在している。例えば、金型の中心に圧縮力が掛かると、金型が撓んで、外側に引張力が発生する場合がある。特に近年、成形工程数の削減と成形品の構造複雑化に伴って、金型構造が複雑化し、金型内において成形時に受ける力の方向が部分的に複雑に異なる場合がある。
【０００６】
すると、上記の従来の測定装置では、金型に掛かる押圧力による荷重が測定できても、金型のうち引張力を受ける部分の荷重測定は困難であり、複雑化した金型の安定した成形を維持することが難しくなることがあった。
【０００７】
本発明の目的は、精度良く、金型の荷重分布が測定できる金型用荷重分布測定装置と、その製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る金型用荷重分布測定装置は、起歪体と、前記起歪体の伸縮を検出する検出部と、を備える複数のロードセルと、金型からの荷重を受ける荷重受部材と、を有し、前記ロードセルは、前記起歪体が前記金型からの荷重を受けていない定常状態において伸長又は圧縮させ、かつ、この伸長又は圧縮を前記検出部により検出した状態で、前記荷重受部材に配置される。
【０００９】
本発明に係る金型用荷重分布測定装置の製造方法は、起歪体を備えるロードセルに、前記起歪体の伸縮を検出可能な検出部を設ける第一のステップと、前記起歪体を伸長又は圧縮して前記検出部が備えられた前記ロードセルを金型の荷重を受ける荷重受部材に配置する第二のステップと、を備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、従来よりも精度の高い金型用荷重分布測定装置及び当該装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る金型用荷重分布測定装置をプレス機械のスライドに取り付けた状態を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る金型用荷重分布測定装置におけるロードセルの配置を示す、図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る金型用荷重分布測定装置のロードセルの詳細を示す、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る金型用荷重分布測定装置を上型ダイセットプレートに取り付けた状態を示す正面図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る金型用荷重分布測定装置を上バッキングプレートに取り付けた状態を示す正面図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る金型用荷重分布測定装置におけるロードセルの配置の変形例を示す、図１のＩＩ−ＩＩ断面に相当する図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る金型用荷重分布測定装置におけるロードセルの配置の他の変形例を示す、図１のＩＩ−ＩＩ断面に相当する図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る金型用荷重分布測定装置のロードセルの詳細を示す、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る金型用荷重分布測定装置のロードセルの詳細を示す、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図である。
【図１０】本発明の第４実施形態に係る金型用荷重分布測定装置のロードセルの詳細を示す、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図である。
【図１１】本発明の第５実施形態に係る金型用荷重分布測定装置のロードセルの詳細を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＸＩａ−ＸＩａ断面図であり、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＰ方向からみたロードセルの側面図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係る金型用荷重分布測定装置のロードセルの詳細を示す図であり、（ａ）は（ｂ）のＸＩＩａ−ＸＩＩａ断面図であり、（ｂ）は図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面に相当する断面図であり、（ｃ）は（ｂ）のＰ方向からみたロードセルの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１に示すように、第１実施形態における金型用荷重分布測定装置１０は、プレス機械１のスライド２に取り付けられる。プレス加工用の金型５０は、プレス機械１のスライド２とボルスタ３の間に設けられる。金型５０は、上型３０と下型４０により形成される。上型３０は、金型用荷重分布測定装置１０に固定される上型ダイセットプレート３１、上バッキングプレート３２、コイルスプリングを備えるストリッパボルト３３、パンチプレート３４、ストリッパプレート３５及び複数のパンチ３６を備える。一方、下型４０は、下型ダイセットプレート４１、下バッキングプレート４２、下ダイプレート４３、ダイ４４、スクラップを落とす穴４５を備える。下型ダイセットプレート４１は、ボルスタ３に固定される。
【００１３】
金型５０は、多数の工程を備える順送金型である。第一工程５１、第二工程５２、第三工程５３の順で製品が順次プレス加工される。
【００１４】
プレス機械１のスライド２が上下動することで金型用荷重分布測定装置１０及び上型３０も上下動し、金型５０によるプレス加工が行われる。ここで、プレート１１は、プレス加工による荷重を受ける荷重受部材とされる。金型用荷重分布測定装置１０は、荷重受部材であるプレート１１に、ボルトを用いてなる複数のロードセル２０が配置されている。図２に示すように、ロードセル２０は、プレート１１に規則的に配置される。具体的には、ロードセル２０は、３行６列の格子状に１８個（ロードセル２０−１１〜２０−１６，２０−２１〜２０−２６，２０−３１〜２０−３６）が配置されている。
【００１５】
次に、ロードセル２０の構成について、図３に基づいて説明する。ロードセル２０は、ボルト２１が用いられる。ボルト２１は、六角穴付きボルトが用いられており、頭部２１ａと軸部２１ｂを有する。軸部２１ｂは、円筒部２１ｂ１及びねじ部２１ｂ２を有する。そして、頭部２１ａの六角穴２２からは、ボルト２１の軸中心に沿って貫通孔２３が形成される。
【００１６】
貫通孔２３の内部には、検出部である歪みゲージ２４が、貫通孔２３の内周面に貼着されている。歪みゲージ２４は、軸部２１ｂに対応する位置に配置される。すなわち、歪みゲージ２４は、起歪体としての軸部２１ｂの伸縮を検知できるよう構成される。そして、ねじ部２１ｂ２の先端からは、歪みゲージ２４の配線２４ａが引き出されている。
【００１７】
また、ロードセル２０が取り付けられるロードセル取付部１１ａは、プレート１１に格子状に形成される。ロードセル取付部１１ａには、取付雌ねじ部１１ａ１が形成される。取付雌ねじ部１１ａ１は、プレート１１の上面側に形成される。取付雌ねじ部１１ａ１に対応するプレート１１の下面には、座繰り部１１ａ２が形成される。座繰り部１１ａ２と取付雌ねじ部１１ａ１との間には、貫通孔１１ａ３が形成される。プレート１１の上面には、取付雌ねじ部１１ａ１の列方向（換言すれば、金型５０の前後方向）に、歪みゲージ２４の配線２４ａを施工するための溝１１ｂが形成される。
【００１８】
金型用荷重分布測定装置１０の組み立て（製造方法）は、以下のステップを備える。
第一のステップ：検出部である歪みゲージ２４を起歪体である軸部２１ｂに対応する貫通孔２３の内周面に貼着する。
第二のステップ：歪みゲージ２４を備えるロードセル２０を、荷重受部材であるプレート１１のロードセル取付部１１ａに固定する。このとき、ロードセル２０のねじ部２１ｂ２と、ロードセル取付部１１ａの取付雌ねじ部１１ａ１とを螺合させ、締め込む。すると、軸部２１ｂは伸長する。そして、ロードセル２０をプレート１１に規則的に配置（具体的には格子状に配置）する。
【００１９】
このように形成される金型用荷重分布測定装置１０を備えるプレス機械１で、金型５０を用いてプレス加工を行うと、パンチ３６に荷重が加わり、パンチ３６から応力伝達角度αで、上バッキングプレート３２、上型ダイセットプレート３１を介してプレート１１に荷重が伝達される。複数設けられるパンチ３６が受ける荷重は、工程毎にも異なるし、パンチ３６毎にも異なる。パンチ３６が受ける荷重による応力分布の一例を図２に示すと、第一工程５１では、応力分布５１Ｈが応力の高い範囲を示し、応力分布５１Ｌが応力の低い範囲を示す。同様に、第二工程、第三工程では、応力分布５２Ｈ，５３Ｈが応力の高い範囲を示し、応力分布５２Ｌ，５３Ｌが応力の低い範囲を示す。
【００２０】
このような応力分布を示す荷重がプレート１１に加わると、プレート１１は、圧縮荷重を受ける部分や引張荷重を受ける部分が存在する。そして、プレート１１が受ける圧縮荷重や引張荷重に応じて、ロードセル２０の軸部２１ｂは伸縮する。図２の例で言うと、例えば、高い応力分布を示す応力分布５１Ｈ，５２Ｈ，５３Ｈの範囲に配置されるロードセル２０−２２，２０−２４，２０−２６が位置するプレート１１の部分は高い圧縮荷重を受けるので、ロードセル２０−２２，２０−２４，２０−２６における軸部２１ｂは自身の復元力にて大きく縮む（復元する）。また、低い応力分布を示す応力分布５１Ｌ，５２Ｌ，５３Ｌの範囲に配置されるロードセル２０−１２，２０−３２，２０−１４，２０−３４，２０−２５が位置するプレート１１の部分は低い圧縮荷重を受けるので、ロードセル２０−１２，２０−３２，２０−１４，２０−３４，２０−２５における軸部２１ｂは自身の復元力にて小さく縮む（復元する）。
【００２１】
一方、応力分布５１Ｌ，５２Ｌ，５３Ｌの範囲外ではあるが応力分布５１Ｌ，５２Ｌ，５３Ｌに近い位置に配置されるロードセル２０−２１，２０−１３，２０−２３，２０−１６等が位置するプレート１１の部分は、引張荷重を受けるので、ロードセル２０−２１，２０−１３，２０−２３，２０−１６等における軸部２１ｂはさらに伸長する。すなわち、部分的に圧縮荷重を受けたプレート１１が曲げられて、若しくは微小に傾斜する等して、ロードセル２０−２１，２０−１３，２０−２３，２０−１６等が位置するプレート１１の部分には引張荷重が発生する。
【００２２】
ここで前述の通り、ロードセル２０は、歪みゲージ２４を貼着してからねじ込んで固定している。従って、ロードセル２０の軸部２１ｂは、金型５０からの荷重を受けていない定常状態において伸長しており、かつ、定常状態においてこの伸長を歪みゲージ２４により検出した状態とされている。よって、金型５０でプレス加工を行うことにより、プレート１１のうち圧縮荷重を受ける部分におけるロードセル２０の軸部２１ｂは復元する。そして、軸部２１ｂが復元したときに縮んだ長さ（歪み量）は歪みゲージ２４により容易に検出することができる。また、プレート１１のうち引張荷重を受ける部分におけるロードセル２０の軸部２１ｂは、引張荷重を受けて更に軸部２１ｂが伸長し、軸部２１ｂが伸長した長さ（歪み量）は歪みゲージ２４により容易に検出される。歪み量の変化は、図示しない制御装置等により、荷重の変化として検出される。
【００２３】
このようにして、金型用荷重分布測定装置１０により正常な状態におけるプレス加工時の荷重分布を測定しておく。そして、プレス加工を連続して行う場合には、１ショット毎に荷重分布を測定する。連続したプレス加工中に、例えばカス詰りや製品の送りミスが発生した場合には、何れのロードセル２０で高い荷重が発生したかが検出できる。さらに、本実施形態における金型用荷重分布測定装置１０では、金型５０内の工程毎に、プレート１１が受ける圧縮荷重だけでなく引張荷重も検出できる。このように、予め軸部２１ｂを伸張させて歪みを生じさせておくことで、プレート１１が受ける荷重（すなわち、工程ごとにおけるプレス加工により発生する荷重）が圧縮荷重であっても引張荷重であっても容易に測定することができるので、精度よく工程ごとの荷重分布を測定することができる。
【００２４】
ここで、プレス加工により発生した荷重は、荷重受部材であるプレート１１が受け、ロードセル２０は、プレート１１の伸縮に応じた起歪体（軸部２１ｂ）の歪み量を検出する。従って、ロードセル２０（軸部２１ｂ）は、直接プレス加工により発生した荷重を受けていない。よって、プレス機械１によるプレス加工を連続的に長時間行ったとしても、ロードセル２０の不具合の発生が低減され、長期間ロードセル２０を使用することができる。また、ロードセル２０は、ボルト２１のねじ止めにより固定されるので、プレート１１への取り付け及び取り外しが容易である。従って、ロードセル２０の不具合が発生したとしても、金型用荷重分布測定装置１０のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２５】
さらに、ロードセル２０は、ボルト２１の軸部２１ｂの先端から配線２４ａを引き出してボルト２１の頭部２１ａを下側にして、プレート１１の下面側から軸部２１ｂを挿入して固定される。従って、複数のロードセル２０のうち、何れかのロードセル２０に不具合が生じた場合であっても、上型３０（金型５０）をプレート１１から取り外し、プレート１１をスライド２に固定したまま不具合が生じたロードセル２０を交換することができる。従って、金型用荷重分布測定装置１０のメンテナンスを容易とすることができる。このとき、ボルト２１の軸部２１ｂの先端から引き出した配線２４ａとプレート１１の溝１１ｂにおける配線２４ａをコネクタで接続することにより、さらに容易にロードセル２０の交換を容易に行うことができる。
【００２６】
また、プレス加工時の荷重分布についてコンピューターによるシュミレーションした結果と、金型用荷重分布測定装置１０で測定した現実のプレス加工時の荷重分布とを比較することができるので、金型５０の修正や、製品に不具合が発生した場合における原因の究明や加工不良に伴うプレス機械１の停止等にも役立てることができる。
【００２７】
また、金型用荷重分布測定装置１０の荷重受部材は、種々の形態の部材を用いることができる。例えば、図４に示すように、複数のロードセル２０は、荷重受部材としての上型ダイセットプレート３１Ａに配置することもできる。金型５０の上型３０は、上型ダイセットプレート３１Ａを介してスライド２に直接固定される。従って、上述のプレート１１を廃することができる。
【００２８】
また、複数のロードセル２０は、図５に示すように、荷重受部材としての上バッキングプレート３２Ａに配置することもできる。この場合においても同様に、金型５０の上型３０は、上型ダイセットプレート３１を介してスライド２に直接固定される。上バッキングプレート３２Ａにロードセル２０を配置することにより、パンチ３６により近い位置で荷重分布を測定することができる。
【００２９】
この他、下型ダイセットプレート４１やボルスタ３と下型ダイセットプレート４１間に取り付けるプレート、下バッキングプレート４２、下ダイプレート４３を荷重受部材として、ロードセル２０を設けることができる。さらに、荷重受部材は、プレート形状に限定されることはなく、例えばブロック形状とすることもできる。
【００３０】
また、ロードセル２０の配置の変形例を図６及び図７に示す。図６は、荷重受部材であるプレート１１Ａの中心にロードセル取付部１１ａ−１を形成してロードセル２０−１を配置して、同心円状に他のロードセル取付部１１ａ及びロードセル２０を規則的に配置した金型用荷重分布測定装置１０である。このように、複数のロードセル２０は、プレート１１に格子状や同心円状の規則的に配置することにより、プレス加工における荷重がプレート１１全体にどのように分布しているかを測定することができる。
【００３１】
また、図７に示すように、プレート１１Ｂに、金型５０のレイアウト（すなわち、金型５０におけるプレス加工が行われる箇所の配置）に応じてロードセル取付部１１ａを形成し、複数のロードセル２０を設けた場合を示している。このように、複数のロードセル２０をプレート１１Ｂに規則的に配置することなく、金型５０のレイアウトに応じて配置することにより、金型５０の特定の工程のみの荷重分布を測定したり、広いダイエリアの一部にロードセル２０を多く配置したりすることができる。これにより、必要箇所にだけロードセル２０を配置することができるので、プレス加工時に荷重が生じない箇所のロードセル２０を廃することができる。
【００３２】
次に、本発明の他の実施形態を図８〜図１２に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、第１実施形態と同じ部材や同じ個所には同じ符号を用いて、その説明は省略又は簡略化する。
【００３３】
（第２実施形態）
図８は、第２実施形態に係る金型用荷重分布測定装置１０Ａに用いられるロードセル２０Ａを示す。ロードセル２０Ａは、軸部２１ｂＡを起歪体とするボルト２１を用いてなる。軸部２１ｂＡの円筒部２１ｂ１Ａの外周面には、対向して２箇所に平坦面２０１，２０２が形成される。すなわち、平坦面２０１，２０２は、円筒部２１ｂ１Ａの外周面を面削ぎして形成される。そして、この平坦面２０１，２０２に検出部である歪みゲージ２４−１，２４−２が貼着される。そして、歪みゲージ２４−１，２４−２からの配線２４ａは、図８においてＴ字形の孔２３Ａを介して溝１１ｂに引き出される。
【００３４】
本実施形態によれば、歪みゲージ２４−１，２４−２の貼着の作業が、平坦面２０１，２０２への貼着となるので、容易になる。また、歪みゲージ２４−１，２４−２を２個用いることができるので、１個の歪みゲージを用いる場合よりも出力が２倍となる。従って、高感度に軸部２１ｂＡの伸長又は圧縮を検出することができる。
【００３５】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３実施形態に係る金型用荷重分布測定装置１０Ｂに用いられるロードセル２０Ｂを示す。ロードセル２０Ｂは、ピン部材２１０を起歪体として用いてなる。具体的には、プレート１１における底部２１３ａが形成される孔部２１３に、ピン部材２１０が挿入されて、止めねじ２１１が雌ねじ部２１２と螺合して締め込まれて、ピン部材２１０が固定される。ピン部材２１０の外周面には検出部である歪みゲージ２４が貼着されている。
【００３６】
本実施形態においては、起歪体であるピン部材２１０は、金型５０から荷重を受けていない定常状態において圧縮されて、この圧縮したときの歪み量が歪みゲージ２４で検出されている。
【００３７】
本実施形態によれば、ピン部材２１０や止めねじ２１１等の簡単な形状の部品を用いて金型用荷重分布測定装置１０Ｂを形成することができる。
【００３８】
（第４実施形態）
図１０は、本発明の第４実施形態に係る金型用荷重分布測定装置１０Ｃに用いられるロードセル２０Ｃを示す。ロードセル２０Ｃは、雌ねじ部２２２と螺合するボルト２２１と、ボルト２２１の頭部と座繰り部２２３により挟持されるワッシャ２２０を備える。本実施形態のロードセル２０Ｃでは、ワッシャ２２０が起歪体として用いられてなる。検出部である歪みゲージ２４−１，２４−２は、ワッシャ２２０の外周面上に対向して貼着される。本実施形態においても、起歪体であるワッシャ２２０は、金型５０から荷重を受けていない定常状態において圧縮されている。
【００３９】
本実施形態によれば、ボルト２２１でワッシャ２２０を挟持するだけの簡単な構成で金型用荷重分布測定装置１０Ｃを形成することができる。
【００４０】
（第５実施形態）
図１１は、本発明の第５実施形態に係る金型用荷重分布測定装置１０Ｄに用いられるロードセル２０Ｄを示す。ロードセル２０Ｄは、六角穴付きボルトとされるボルト２１Ｄの軸部２１ｂＤの外周に、凹溝状の溝部３００が形成される。溝部３００は、軸部２１ｂＤの軸心に沿って、円筒部２１ｂ１Ｄの基部からねじ部２１ｂ２Ｄの先端に亘って、対向する２箇所に形成される。溝部３００の頭部２１ａ側の基端部は、側面視半円状に形成される。溝部３００の周方向の両側面とされる壁面３００ａ，３００ｂ及び底面３００ｃは、平坦面とされる。各溝部３００の底面３００ｃには、頭部２１ａの近傍に、それぞれ対向して歪みゲージ２４−１，２４−２が貼着される。
【００４１】
各歪みゲージ２４−１，２４−２の配線２４ａは、軸部２１ｂＤの先端方向に導かれて、プレート１１の溝１１ｂに配線される。ここで、本実施形態における配線２４ａは、ボルト２１Ｄの先端側の部分からはＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）等の被覆２４ａ１により覆われている。
【００４２】
更に、各溝部３００には、樹脂材料が充填されて樹脂部３０１が形成される。ここで、図１１（ａ）〜（ｃ）において、樹脂部３０１は網掛けして表される。樹脂部３０１に用いられる樹脂材料は、エポキシ系、ブチルゴム系、シリコーン系などが好適であるが、他の樹脂材料を用いることもできる。樹脂部３０１は、歪みゲージ２４−１，２４−２及び被覆２４ａ１を含む配線２４ａが埋没するように、軸部２１ｂＤの径方向外周面位置まで充填される。そして、ねじ部２１ｂ２Ｄに相当する位置の樹脂部３０１の外周面には、ねじ部２１ｂ２Ｄのねじ溝と連続するねじ溝が形成される樹脂ねじ部３０１ａが形成される。
【００４３】
このように、溝部３００の平坦面とされる底面３００ｃに歪みゲージ２４−１，２４−２を貼着し、歪みゲージ２４−１，２４−２及び配線２４ａも含めて樹脂部３０１に埋没させることにより、歪みゲージ２４−１，２４−２及び配線２４ａが外部部材の衝突や、湿度やオイル等から保護されるとともに、ボルト２１Ｄの先端部での配線２４ａの切断等の不具合が低減される。従って、取り扱いが容易なロードセル２０Ｄを備える金型用荷重分布測定装置１０Ｄを提供することができる。さらに、ウレタン樹脂等の比較的軟質な樹脂材料で樹脂部３０１を形成することにより、プレス加工時の振動による歪みゲージ２４−１，２４−２の破損を低減することができる。
【００４４】
なお、歪みゲージ２４−１，２４−２を貼着する平坦面は、底面３００ｃに限られず、溝部３００に形成される壁面３００ａ，３００ｂ等の他の平坦面とすることもできる。
【００４５】
（第６実施形態）
図１２は、本発明の第６実施形態に係る金型用荷重分布測定装置１０Ｅに用いられるロードセル２０Ｅを示す。ロードセル２０Ｅのボルト２１Ｅは、前述の第５実施形態のボルト２１Ｄと同様に、溝部３００が形成される。溝部３００には、壁面３００ａ，３００ｂと底面３００ｃが形成される。
【００４６】
そして、溝部３００の底面３００ｃには、円筒部２１ｂ１Ｅに対応する位置に歪みゲージ２４−１，２４−２が貼着され、ねじ部２１ｂ２Ｅに対応する位置に歪みゲージ６０−１，６０−２が貼着されている。歪みゲージ６０−１，６０−２の配線６１も配線２４ａと同様に、軸部２１ｂＥの先端方向に向けて導かれて、プレート１１の溝１１ｂに配線される。
【００４７】
本実施形態の検出部は、歪みゲージ２４−１，２４−２をアクティブゲージとし、歪みゲージ６０−１，６０−２をダミーゲージとするアクティブダミー法で形成される。これにより、アクティブゲージである歪みゲージ２４−１，２４−２の検出は、起歪体である軸部２１ｂが温度変化による伸縮が生じても、ダミーゲージである歪みゲージ６０−１，６０−２により補償される。従って、温度変化の大きい環境であっても、より高精度に金型用荷重分布測定装置１０Ｅを用いることができる。また、本実施形態によれば、温度による伸縮が生じやすい、比較的細いボルトを用いることができる。また、検出部が接続される電気配線におけるブリッジボックスも不要とすることができる。
【００４８】
このように、検出部に歪みゲージを用いた場合には、第１〜第６実施形態において、直交配置法や平均ひずみ測定法等の公知の方式の歪みゲージによる検出部を採用することができる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態によって限定されることはなく、種々の形態で実施することができる。例えば、以上の実施形態では、金型用荷重分布測定装置１０，１０Ａ〜１０Ｅをプレス加工用の金型５０の荷重分布測定に用いた例を説明したが、これに限られず、種々の金型に適用することができる。例えば射出成型用の金型にも用いることができる。
【００５０】
また、第１実施形態における金型用荷重分布測定装置１０の製造方法は、以下の通り、第２乃至第６実施形態においても適用することができる。
第一のステップ：検出部（歪みゲージ２４，２４−１，２４−２）を起歪体（軸部２１ｂＡ、ピン部材２１０、ワッシャ２２０）に設ける。
第二のステップ：検出部を備えるロードセル２０Ａ〜２０Ｅを、荷重受部材であるプレート１１のロードセル取付部１１ａに、起歪体が伸縮した状態で配置する。
【００５１】
なお、第５実施形態のように樹脂部３０１を設ける場合には、第一のステップの後に樹脂部３０１を設ける工程を追加することができる。
【００５２】
このように、荷重受部材（プレート１１等）にロードセル２０，２０Ａ〜２０Ｅを取り付ける前に起歪体（軸部２１ｂ，２１ｂＡ，Ｄ，Ｅ、ピン部材２１０、ワッシャ２２０）に検出部（歪みゲージ２４，２４−１，２４−２）を取り付けるので、製造し易い金型用荷重分布測定装置１０，１０Ａ〜１０Ｅとすることができる。そして、起歪体（軸部２１ｂ，２１ｂＡ，Ｄ，Ｅ、ピン部材２１０、ワッシャ２２０）が伸長又は圧縮された状態で配置され、検出部はこの伸長又は圧縮を検出しているので、荷重受部材が受ける荷重が引張か圧縮かに関わらず、容易に金型に掛かる荷重分布を測定することができる。
【００５３】
また、以上の実施形態においては、歪みゲージ２４を検出部としたが、歪みゲージ２４に限られることはなく、起歪体の伸縮を検出することが出来れば、光、磁歪、弦振動、静電容量、インダクタンスを使用する種々のセンサーを用いることができる。
【符号の説明】
【００５４】
１          プレス機械                  ２          スライド
３          ボルスタ                    １０        金型用荷重分布測定装置
１０Ａ〜Ｅ  金型用荷重分布測定装置      １１，１１Ａ，１１Ｂ  プレート
１１ａ      ロードセル取付部            １１ａ１    取付雌ねじ部
１１ａ２    座繰り部                    １１ａ３    貫通孔
１１ｂ      溝                          ２０        ロードセル
２０Ａ〜Ｅ  ロードセル                  ２１        ボルト
２１ａ      頭部                        ２１ｂ      軸部
２１ｂＡ，Ｄ，Ｅ    軸部                ２１ｂ１    円筒部
２１ｂ１Ａ，Ｄ，Ｅ  円筒部              ２１ｂ２    ねじ部
２１ｂ２Ｄ，Ｅ  ねじ部
２２        六角穴                      ２３        貫通孔
２３Ａ      孔                          ２４        歪みゲージ
２４ａ      配線                        ２４ａ１    被覆
３０        上型
３１        上型ダイセットプレート      ３１Ａ      上型ダイセットプレート
３２        上バッキングプレート        ３２Ａ      上バッキングプレート
３３        ストリッパボルト            ３４        パンチプレート
３５        ストリッパプレート          ３６        パンチ
４０        下型                        ４１        下型ダイセットプレート
４２        下ダイプレート
４３        上ダイプレート              ４４        ダイ
４５        穴                          ５０        金型
５１        第一工程
５１Ｈ      応力分布                    ５１Ｌ      応力分布
５２        第二工程
５２Ｈ      応力分布                    ５２Ｌ      応力分布
５３        第三工程
５３Ｈ      応力分布                    ５３Ｌ      応力分布
６０        ダミーゲージ                ６１        配線
２０１      平坦面                      ２０２      平坦面
２１０      ピン部材                    ２１１      止めねじ
２１２      雌ねじ部                    ２１３      孔部
２１３ａ    底部                        ２２０      ワッシャ
２２１      ボルト                      ２２２      雌ねじ部
２２３      座繰り部
３００      溝部                        ３００ａ，ｂ  壁面
３００ｃ    底面                        ３０１      樹脂部
３０１ａ    樹脂ねじ部
【図１】
2018091823.tif 000003
【図２】
2018091823.tif 000004
【図３】
2018091823.tif 000005
【図４】
2018091823.tif 000006
【図５】
2018091823.tif 000007
【図６】
2018091823.tif 000008
【図７】
2018091823.tif 000009
【図８】
2018091823.tif 000010
【図９】
2018091823.tif 000011
【図１０】
2018091823.tif 000012
【図１１】
2018091823.tif 000013
【図１２】
2018091823.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月13日(2018.4.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸状に形成される起歪体と、前記起歪体の伸縮を検出するよう前記起歪体に貼着される歪みゲージを有する検出部と、を備える複数のロードセルと、
金型のダイセットプレートに取り付けられて、前記金型のパンチからの荷重を受けるようプレート状に形成されて、雌ねじ部を備える孔状の複数のロードセル取付部を備える荷重受部材と、
を有し、
前記ロードセルは、前記起歪体が前記金型からの荷重を受けていない定常状態において伸長又は圧縮させ、かつ、この伸長又は圧縮を前記検出部により検出した状態で、前記ロードセル取付部に前記雌ねじ部と螺合するボルトにより固定されることを特徴とする金型用荷重分布測定装置。
【請求項２】
前記金型の前記ダイセットプレートに取り付けられる前記荷重受部材に換えて、前記金型の前記ダイセットプレートを荷重受部材とすることを特徴とする請求項１に記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項３】
前記ロードセルは、前記荷重受部材に規則的に配置されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項４】
前記検出部は、アクティブゲージとダミーゲージとにより形成されることを特徴とする請求項３に記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項５】
前記ロードセルは、軸部を前記起歪体とする前記ボルトを用いてなり、前記検出部は、前記軸部の軸中心に沿って形成される孔に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項６】
前記ロードセルは、軸部を前記起歪体とする前記ボルトを用いてなり、前記検出部は、前記軸部の外周に形成された平坦面に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項７】
前記平坦面は、前記軸部の外周に軸心に沿って形成される溝部の壁面又は底面であり、
前記溝部には、前記軸部のねじ部と連続する樹脂ねじ部が形成される樹脂部が設けられることを特徴とする請求項６に記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項８】
前記ロードセルは、前記ボルトにより挟持されるワッシャを前記起歪体として用いてなり、前記検出部は、前記ワッシャに設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項９】
前記ロードセルは、ピン部材を前記起歪体として用いて前記ボルトを止めねじとして用いてなり、前記検出部は、前記ピン部材に設けられることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の金型用荷重分布測定装置。
【請求項１０】
軸状に形成される起歪体を備えるロードセルに、前記起歪体の伸縮を検出可能な歪みゲージを有する検出部を設ける第一のステップと、
雌ねじ部を有する孔状のロードセル取付部を備え、プレート状に形成されて金型のダイセットプレートに取付けられて前記金型のパンチからの荷重を受ける荷重受部材に前記ロードセルを前記雌ねじ部と螺合するボルトにより固定して前記起歪体を伸長又は圧縮する第二のステップと、
を備える金型用荷重分布測定装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係る金型用荷重分布測定装置は、軸状に形成される起歪体と、前記起歪体の伸縮を検出するよう前記起歪体に貼着される歪みゲージを有する検出部と、を備える複数のロードセルと、金型のダイセットプレートに取り付けられて、前記金型のパンチからの荷重を受けるようプレート状に形成されて、雌ねじ部を備える孔状の複数のロードセル取付部を備える荷重受部材と、を有し、前記ロードセルは、前記起歪体が前記金型からの荷重を受けていない定常状態において伸長又は圧縮させ、かつ、この伸長又は圧縮を前記検出部により検出した状態で、前記ロードセル取付部に前記雌ねじ部と螺合するボルトにより固定される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明に係る金型用荷重分布測定装置の製造方法は、軸状に形成される起歪体を備えるロードセルに、前記起歪体の伸縮を検出可能な歪みゲージを有する検出部を設ける第一のステップと、雌ねじ部を有する孔状のロードセル取付部を備え、プレート状に形成されて金型のダイセットプレートに取付けられて前記金型のパンチからの荷重を受ける荷重受部材に前記ロードセルを前記雌ねじ部と螺合するボルトにより固定して前記起歪体を伸長又は圧縮する第二のステップと、を備える。