(57)【要約】【課題】上下金型間の圧力分布を模擬対称プレスと一致するように調整することができ、これにより機差を低減またはなくすことができる機差模擬プレスの圧力分布調整方法と機差模擬プレスを提供する。【解決手段】ボルスター１３又はスライダー９と金型の支持面との間に、シム調整位置をあらかじめ設定し、各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率を算出し、目標接触圧力分布が得られる必要シム調整量を算出する。【選択図】図２
2011131266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボルスター又はスライダーと金型の支持面との間に、シム調整位置をあらかじめ設定し、
各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率を算出し、
目標接触圧力分布が得られる必要シム調整量を算出する、ことを特徴とする機差模擬プレスの圧力分布調整方法。
【請求項２】
前記接触圧力分布の変化率と必要シム調整量の算出は、ＦＥＭによる、ことを特徴とする請求項１に記載の機差模擬プレスの圧力分布調整方法。
【請求項３】
目標とする接触圧力分布とシム調整後の接触圧力分布の差異を適切な評価関数で表現し、それを最小にするシム調整量を求める、ことを特徴とする請求項１に記載の機差模擬プレスの圧力分布調整方法。
【請求項４】
シム調整位置をｋ（ｋ＝１，２，３・・・Ｎ）、模擬対象プレスの目標接触圧力分布をＰＴ（ｘ、ｙ）、機差模擬プレスの調整前の接触圧力分布をＰ０（ｘ、ｙ）、各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率をｄＰｋ（ｘ、ｙ）、各シム調整位置における必要シム調整量をａ（ｋ）として、
評価関数Ｐ＝（Ｐ０（ｘ、ｙ）＋Σａ（ｋ）×ｄＰｋ（ｘ、ｙ））２−ＰＴ（ｘ、ｙ）２を最小にする必要シム調整量ａ（ｋ）を求める、ことを特徴とする請求項３に記載の機差模擬プレスの圧力分布調整方法。
【請求項５】
各シム調整位置に前記必要シム調整量のシム調整厚をそれぞれ有するシム又は面圧分布調整板を準備する、ことを特徴とする請求項１に記載の機差模擬プレスの圧力分布調整方法。
【請求項６】
模擬対象プレスの歪計測から歪データを取得し、
得られた歪データから模擬対象プレスの前記目標接触圧力分布を推定計算する、ことを特徴とする請求項１に記載の機差模擬プレスの圧力分布調整方法。
【請求項７】
ボルスター又はスライダーと金型の支持面との間に、金型間の接触圧力分布の機差を低減またはなくすためのシム又は面圧分布調整板を備えた、ことを特徴とする機差模擬プレス。
【請求項８】
前記シム又は面圧分布調整板は、金型との接触面に複数の凸平面を有し、各凸平面の高さはそれぞれ独立に接触圧力分布の機差を低減するように設定されている、ことを特徴とする請求項７に記載の機差模擬プレス。
【請求項９】
前記複数の各凸平面は、ＦＥＭにより求めたシム調整厚をそれぞれ有する、ことを特徴とする請求項８に記載の機差模擬プレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス間の機差を模擬する機差模擬プレスの圧力分布調整方法と機差模擬プレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車ボデー等の量産に用いる大型プレス金型（以下、金型という）は、自動車の価値を決定するため非常に重要である。このため金型は、車体デザインをパネル加工面に正確に転写するため、金型加工面（プレス面）はＣＡＤ，ＣＡＭシステムによりパネル板厚分をオフセットして完全に一致するように製作されている。
しかし、プレス加工時の成形圧により、金型（下型と上型）およびプレス装置（ボルスターとスライダー）が変形し、下型と上型のプレス面は完全には一致しなくなる。そのため、プレス加工時において、プレス面が正確に一致するように金型製作の最終工程において、熟練技能者による「型合わせ作業」の繰り返しが必要となる。
【０００３】
型合わせ工程は、金型メーカにおいて試作用プレスを用いて行う工程（メーカでの型合わせ）と、金型ユーザ（自動車メーカ等）の量産用プレスを用いて工程（ユーザでの型合わせ）とがある。型合わせ工程の作業時間は両者合わせて、金型生産時間の１／２〜２／５に相当し、型合わせ工程の削減が生産性向上のため強く要望されている。
【０００４】
なお、本発明に関連する先行技術として、特許文献１が既に開示されている。
【０００５】
特許文献１の装置は、プレス機における金型とベースの間に介装する金型台５０であって、図１に示すように、軸方向に弾性変形する起歪体５１を複数配置して金型自体あるいは金型を搭載した金型支持板５３を支持し、プレス加工時に押圧により起歪体５１が変形して生ずる支持位置の沈み込みを所定の値に合わせることによって金型の実質的な表面形状を調整するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６９４０８号公報、「プレス加工用金型台およびプレス機」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した金型の型合わせ工程において、ユーザでの型合わせは、通常１００〜２００時間であり、型合わせ工程全体の１／３以上に達している。ユーザでの型合わせは、その作業工費に加えて、その間のプレスラインの停止ロスがある。そのため、ユーザでの型合わせ工程は、金型ユーザ（自動車メーカ等）にとっても工程時間の短縮が強く要望されている。
【０００８】
あらかじめ金型メーカにおいて完全に型合わせが完了しているにもかかわらず、ユーザでの型合わせにも長時間を必要とするのは、金型メーカにおいて使用する試作用プレスと金型ユーザにおいて使用する量産用プレスとの間に差（プレス間の機差）があるためである。
【０００９】
このプレス間の機差の１つが、プレス機のたわみの個体差である。プレス機のたわみは上下金型間の接触力分布（圧力分布）に影響を与え、ひいては成型品質に影響する。
従来は、この圧力分布を調整するために、シム調整量がトライ＆エラーで行われており、特に金型毎・プレス機毎に調整量が異なるため煩雑であった。
【００１０】
本発明は、上述した問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、上下金型間の圧力分布を模擬対称プレスと一致するように調整することができ、これにより機差を低減またはなくすことができる機差模擬プレスの圧力分布調整方法と機差模擬プレスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、ボルスター又はスライダーと金型の支持面との間に、シム調整位置をあらかじめ設定し、
各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率を算出し、
目標接触圧力分布が得られる必要シム調整量を算出する、ことを特徴とする機差模擬プレスの圧力分布調整方法が提供される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記接触圧力分布の変化率と必要シム調整量の算出は、ＦＥＭによる。
また、目標とする接触圧力分布とシム調整後の接触圧力分布の差異を適切な評価関数で表現し、それを最小にするシム調整量を求める。
【００１３】
シム調整位置をｋ（ｋ＝１，２，３・・・Ｎ）、模擬対象プレスの目標接触圧力分布をＰＴ（ｘ、ｙ）、機差模擬プレスの調整前の接触圧力分布をＰ０（ｘ、ｙ）、各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率をｄＰｋ（ｘ、ｙ）、各シム調整位置における必要シム調整量をａ（ｋ）として、
評価関数Ｐ＝（Ｐ０（ｘ、ｙ）＋Σａ（ｋ）×ｄＰｋ（ｘ、ｙ））２−ＰＴ（ｘ、ｙ）２を最小にする必要シム調整量ａ（ｋ）を求める。
【００１４】
また、各シム調整位置に前記必要シム調整量のシム調整厚をそれぞれ有するシム又は面圧分布調整板を準備する。
また、模擬対象プレスの歪計測から歪データを取得し、
得られた歪データから模擬対象プレスの前記目標接触圧力分布を推定計算する。
【００１５】
また、本発明によれば、ボルスター又はスライダーと金型の支持面との間に、金型間の接触圧力分布の機差を低減またはなくすためのシム又は面圧分布調整板を備えた、ことを特徴とする機差模擬プレス法が提供される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記シム又は面圧分布調整板は、金型との接触面に複数の凸平面を有し、各凸平面の高さはそれぞれ独立に接触圧力分布の機差を低減するように設定されている。
【００１７】
前記複数の各凸平面は、ＦＥＭにより求めたシム調整厚をそれぞれ有する。
【発明の効果】
【００１８】
上記本発明の装置および方法によれば、シム調整位置をあらかじめ設定し、各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率を算出し、目標接触圧力分布が得られる必要シム調整量を算出するので、各シム調整位置に必要シム調整量のシム調整厚をそれぞれ有するシム又は面圧分布調整板を準備することにより、シム又は面圧分布調整板をボルスター又はスライダーと金型の支持面との間に挟持するだけで、金型間の接触圧力分布の機差を低減またはなくすことができる。
【００１９】
従って、本発明により、目標とする接触圧力分布を実現するためのシム調整量を自動的に決定することができ、トライ＆エラーなどの煩雑な作業をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】特許文献１の装置の模式図である。
【図２】本発明の機差模擬プレスの全体構成図である。
【図３】本発明の機差模擬プレスの圧力分布調整方法を示す全体フロー図である。
【図４】ステップＳ３、Ｓ４の模式図である。
【図５】本発明を適用した金型製作の全体フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。なお各図において、共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００２２】
図２は、本発明の機差模擬プレスの全体構成図である。
この図において、本発明の機差模擬プレス１０のフレームは、クラウン１とベッド２の間に柱状のアプライト３を挟持し、これらを複数のタイロッド４で一体的に連結したものである。
上部のクラウン１内には、サーボ駆動の駆動ギア５が内蔵され、リンク６とオーバロードシリンダ７を介してスライド８を上下動する。このスライド８の下面にスライドプレート９（スライダー）が取り付けられ、その下面に金型の上型（図示せず）が取り付けられる。カウンタバランスシリンダ１１は、スライド、スライダー及び上型の重量とバランスする上向き力をスライドに付加し、その上下動を容易にするようになっている。
下部のベッド２は外部の基礎に固定され、その上面でキャリア１２で外周部が支持されたボルスタープレート１３（ボルスター）が支持され、ボルスターの上面に金型の下型（図示せず）が取り付けられる。ボルスター１３には、クッションピン１４が通る貫通穴が設けられ、クッションピン１４とこれを支持するクッションパッド１５は、ベッド内のクッションシリンダ１６で上下動可能に支持されている。
【００２３】
図２において、本発明の機差模擬プレス１０は、さらに、外周部で支持された金型保持部材（ボルスター１３とスライダー９）の中央部を支持する液圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂと、液圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂによりボルスター１３及びスライダー９の支持剛性を調整する剛性調整手段２０Ａ，２０Ｂとを備える。液圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂは、好ましくは油圧シリンダである。
なお、ボルスター又はスライダーの一方のみに、液圧シリンダと剛性調整手段を設けてもよい。また、本発明において、液圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂと剛性調整手段２０Ａ，２０Ｂは不可欠ではなく、これを省略することもできる。
【００２４】
図２において、本発明の機差模擬プレス１０は、さらに、ボルスター１３及びスライダー９と図示しない金型の支持面との間に、金型間の接触圧力分布の機差を低減またはなくすための面圧分布調整板２４Ａ，２４Ｂを備える。
面圧分布調整板２４Ａ，２４Ｂは、金型との接触面に複数の凸平面２６を有する。また、各凸平面２６は、ＦＥＭにより求めたシム調整厚をそれぞれ有し、各凸平面２６の高さが、それぞれ独立に接触圧力分布の機差を低減するように設定されている。
なお、面圧分布調整板２４Ａ，２４Ｂは、それぞれ一体であるのが好ましいが、各凸平面２６ごとに分離でき、それぞれが独立した厚さを有するシム板であってもよい。
【００２５】
図３は、本発明の機差模擬プレスの圧力分布調整方法を示す全体フロー図である。この図において、本発明の方法は、Ｓ１〜Ｓ６の各ステップからなる。
ステップＳ１では、模擬対象プレスの歪計測から歪データを取得する。模擬対象プレスは、例えば金型ユーザの量産用プレスである。また歪計測は、金型保持部材（ボルスターとスライダー）のプレス時の歪を計測する。
ステップＳ２では、得られた歪データから模擬対象プレスの接触圧力分布を推定計算する。この計算は、ＦＥＭ計算または理論計算による。得られた接触圧力分布を「目標接触圧力分布」とする。
【００２６】
図４は、ステップＳ３、Ｓ４の模式図である。
ステップＳ３では、シム調整位置を設定する。
シム調整位置は、ボルスター１３及びスライダー９と図示しない金型の支持面との間であって、クッションピン１４、液圧シリンダ１８Ａ，１８Ｂ、等と干渉せず、かつボルスター１３及びスライダー９と金型の支持面の両方に両面が一致する位置に図４Ａのように設定する。
各シム調整位置をｋ（ｋ＝１，２，３・・・Ｎ）とする。
【００２７】
ステップＳ４では、各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率を算出する。
すなわち、ＦＥＭモデル上の各シム調整位置に単位厚さのシムを強制変位として図４Ｂのように与え、金型の接触圧力の変化率を図４Ｃのように算出する。
各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率をｄＰｋ（ｘ、ｙ）とする。
【００２８】
ステップＳ５では、目標接触圧力分布が得られる必要シム調整量を算出する。
すなわち、模擬対象プレスの目標接触圧力分布をＰＴ（ｘ、ｙ）、機差模擬プレスの調整前の接触圧力分布をＰ０（ｘ、ｙ）、各シム調整位置における必要シム調整量をａ（ｋ）として、最小二乗法により下記（１）式のＰを最小にする必要シム調整量ａ（ｋ）を求める。
【００２９】
Ｐ＝（Ｐ０（ｘ、ｙ）＋Σａ（ｋ）×ｄＰｋ（ｘ、ｙ））２−ＰＴ（ｘ、ｙ）２・・・（１）
【００３０】
すなわち、ステップＳ３では、まずＦＥＭ計算モデルにより、シム調整をしない場合の接触圧力分布をＰ０（ｘ、ｙ）を求めておく。
次にＮ個（図４Ａでは１５箇所）のシム調整位置を設定する。
【００３１】
ステップＳ４では、ＦＥＭ計算モデル上で、Ｎ個の点それぞれに単位シム調整量を強制変位として与え、そのときの接触圧力分布の変化率をｄＰｋ（ｘ、ｙ）を記憶しておく。
各点の必要シム調整量をａ（ｋ）とし、目標とするＰＴ（ｘ、ｙ）と、計算されたＰ０（ｘ、ｙ）およびｄＰｋ（ｘ、ｙ）を用いて、式（１）でＰ（ｋ＝１〜Ｎ）が最小と成るような必要シム調整量ａ（ｋ）を決定する。
【００３２】
ステップＳ６では、必要シム調整量ａ（ｋ）を適用した解析により、接触圧力分布が目標どおりであることを確認する。
ステップＳ６で問題がなければ本発明による圧力分布調整を終了する。問題がある場合には、ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返す。
【００３３】
上述した本発明の装置および方法によれば、ステップＳ３でシム調整位置を設定し、ステップＳ４で各シム調整位置における単位厚のシムによる接触圧力分布の変化率を算出し、ステップＳ５で目標接触圧力分布が得られる必要シム調整量を算出するので、各シム調整位置に必要シム調整量のシム調整厚をそれぞれ有する面圧分布調整板２４Ａ，２４Ｂを準備することができる。また、この面圧分布調整板２４Ａ，２４Ｂをボルスター１３又はスライダー９と金型の支持面との間に挟持することにより、金型間の接触圧力分布の機差を低減またはなくすことができる。
【００３４】
従って、本発明により、目標とする接触圧力分布を実現するためのシム調整量を自動的に決定することができ、トライ＆エラーなどの煩雑な作業をなくすことができる。
【００３５】
図５は、本発明を適用した金型製作の全体フロー図である。この図において、Ａは金型メーカ、Ｂは金型ユーザを示している。
金型ユーザＢは、例えば自動車メーカ等であり、模擬対象プレス３０は、例えば金型ユーザにおいて使用する量産用プレスである。
ステップＳ１１は、上述したステップＳ１に相当し、模擬対象プレスの歪計測から歪データを取得する。
この歪データを用いて、上述した本発明の方法（ステップＳ２〜Ｓ６）により、必要シム調整量ａ（ｋ）を決定する。
次にステップＳ１２において、各シム調整位置に必要シム調整量のシム調整厚をそれぞれ有する面圧分布調整板２４Ａ，２４Ｂを準備する。
この面圧分布調整板２４Ａ，２４Ｂをボルスター又はスライダーと金型の支持面との間に挟持することにより、金型間の接触圧力分布の機差を低減またはなくすことができる。
【００３６】
従って、面圧分布調整板２４Ａ，２４Ｂを備えた機差模擬プレス１０（本発明の装置）による上下金型間の接触圧力分布は、実質的に模擬対象プレス３０の接触圧力分布と一致する。
次いで、この機差模擬プレス１０を用いて金型メーカにおいて調整シム１を用いて型合わせを行い（ステップＳ１３）、完全に型合わせが完了した後に、調整シム１を含む金型を金型ユーザＢに納入する。
【００３７】
金型ユーザＢにおいて、模擬対象プレスを用いて再度型合わせを行う（ステップＳ１４）が、既に調整シム１が組み込まれており、別の調整シム２は実質的に不要になっている。
【００３８】
従って金型メーカＡにおいて、あらかじめ完全に型合わせが完了してれば、金型メーカＡにおいて使用した機差模擬プレス１０と金型ユーザＢにおいて使用する模擬対象プレス３０との間に差（プレス間の機差）がほとんどないため、ユーザでの型合わせはほとんど不要となる。
【００３９】
すなわち本発明は、プレス機の機差を模擬するためのプレス機（マザープレス）において、プレス機上の金型設置面（ボルスタ・スライド）と金型の間の複数のシム調整点に対し、目標とする接触力分布（模擬対象の接触力分布）を実現するためのシム調整量を自動的に計算する機能を備えている。
【００４０】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変更することができることは勿論である。
【符号の説明】
【００４１】
１  クラウン、２  ベッド、３  アプライト、４  タイロッド、
５  駆動ギア、６  リンク、７  オーバロードシリンダ、
８  スライド、９  スライドプレート（スライダー）、
１０  機差模擬プレス、
１１  カウンタバランスシリンダ、１２  キャリア、
１３  ボルスタープレート（ボルスター）、
１４  クッションピン、１５  クッションパッド、
１６  クッションシリンダ、
１８Ａ，１８Ｂ  液圧シリンダ（剛性調整シリンダ）、
２０Ａ，２０Ｂ  剛性調整手段、
２４Ａ，２４Ｂ  面圧分布調整板、
２６  凸平面
【図１】
2011131266.tif 000003
【図２】
2011131266.tif 000004
【図３】
2011131266.tif 000005
【図４】
2011131266.tif 000006
【図５】
2011131266.tif 000007