(57)【要約】【課題】プレス金型の上型と下型の変位を直接検出し、プレス金型の上型の下型に対する位置ズレ及びその方向並びに型間距離を検出する。【解決手段】上型１１と下型１２との位置ズレ量の検出方向を短尺方向とする帯形状の被検出帯３２が設けられたターゲット３０を、短尺方向が相互に略直交するように上型１１の下面に二つ設ける。下型１２の上面における各ターゲット３０・３０に対向する位置に取り付けられたプローブ４０を具備し、プローブ４０の被検出帯３２の短尺方向への位置ズレに起因する磁気特性の変化を検出する渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗと、下型１２の上面に取り付けられたプローブ４０を具備して型間距離を検出する渦電流センサユニット４２Ｈと、これらの渦電流センサユニットの検出値に基づいて導き出される上型１１と下型１２との位置ズレ量を評価する評価手段５０とを、備える。【選択図】図５
2008290138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス金型の上型と下型との位置ズレ量を評価するための型間位置ズレ評価装置であって、
短尺方向を前記位置ズレ量の検出方向とする帯形状の導電体にて構成された被検出帯を備え、前記被検出帯の短尺方向が相互に直交するように前記上型の下面にそれぞれ設けられる二つのターゲットと、
渦電流センサを備え、前記下型の上面における前記各ターゲットに対向する位置にそれぞれ設けられる二つのプローブを具備し、前記プローブの前記被検出帯の短尺方向への位置ズレに起因する磁気特性の変化を検出する位置ズレ検出用渦電流センサユニットと、
前記位置ズレ検出用渦電流センサユニットの検出値に基づいて上型と下型との合わせ面方向の位置ズレ量を算出し、算出した位置ズレ量の良否を評価する評価手段とを、
備えることを特徴とする型間位置ズレ評価装置。
【請求項２】
前記型間位置ズレ評価装置に、
前記下型の上面に設けられ、前記上型の下面をターゲットとする渦電流センサを備えたプローブを具備し、前記上型と前記下型との型間距離に起因する磁気特性の変化を検出する型間距離検出用渦電流センサユニットを、さらに備え、
前記評価手段は、前記位置ズレ検出用渦電流センサユニットの検出値に対して、型間距離検出用渦電流センサの検出値に基づいて型間距離の変化の影響を除去するための補正を行うことを特徴とする、
請求項１に記載の型間位置ズレ評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス金型に関し、プレス金型の上型と下型との型間距離方向並びに合わせ面方向の位置ズレを検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、プレス金型はプレス機に取り付けて用いられる。プレス金型には、プレス機のスライドに取り付けられて往復動する上型と、プレス機のボルスタに固定された下型とが備えられ、前記スライドにて上型が一気に降下されて、下型に載置された粗材が上型と下型とで加圧され、成形される。
【０００３】
前記プレス機のスライドにて前記プレス金型の上型が降下されたときに、上型と下型との位置が合わせ面方向にズレていて、成形不良が生じることがある。また、上型と下型との型間距離が小さすぎたり或いは大きすぎたりして成形不良が生じることがある。これらは、プレス機のスライドのガタつき、フレームの撓み、ボルスタの反り等により生じ得る成形不良である。
【０００４】
このような成形不良は、三次元計測装置などの測定器を用いて成形品全体の形状を計測して検出されていた。また、プレス加工段階で成形不良を検出するために、変位計にてシャットハイト（スライド下面からボルスタ上面までの距離）を計測することにより、プレス毎に不具合を検出する対策が講じられていた。
【０００５】
しかし、前記成形品の形状を計測する手法では、個々の成形品をライン上で全数検査することは手間と時間とコストがかかるために難しく、また、成形不良品が多数製造されることとなる。また、シャットハイトを計測する手法では、型間距離を直接計測しないため、温度変化に伴うプレス機の構成部材の熱膨張やボルスタの摩耗、プレス機へのプレス金型の組付精度などにより、実際の型間距離との誤差が生じ、また、その誤差にバラツキが生じてしまうこととなる。
【０００６】
そこで、特許文献１では、プレス金型において、上型の下型に対する合わせ面方向の振れ並びに型間距離の不具合による成形不良を検出するために、複数の非接触変位計を下型に組み込み、上型をターゲットとして上型の下型に対する相対振動を測定する技術が公開されている。
【特許文献１】特開昭５５−１４１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、非接触変位計で上型と下型との位置ズレを検出することはできるが、位置ズレの方向は検出できない。また、特許文献１に記載の技術では、金型そのものの変位を検出するのではなく、金型を保持するスライドとボルスタ（パンチプレートとダイプレート）との変位を検出しているため、実際の型間距離との誤差が生じるという課題を解決できない。
そこで本発明では、プレス金型の上型の下型に対する位置ズレ及びその方向並びに型間距離を検出可能であって、プレス金型の上型と下型の変位を直接検出する機構を備えたプレス金型を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、プレス金型の上型と下型との位置ズレ量を評価するための型間位置ズレ評価装置であって、短尺方向を前記位置ズレ量の検出方向とする帯形状の導電体にて構成された被検出帯を備え、前記被検出帯の短尺方向が相互に直交するように前記上型の下面にそれぞれ設けられる二つのターゲットと、渦電流センサを備え、前記下型の上面における前記各ターゲットに対向する位置にそれぞれ設けられる二つのプローブを具備し、前記プローブの前記被検出帯の短尺方向への位置ズレに起因する磁気特性の変化を検出する位置ズレ検出用渦電流センサユニットと、前記位置ズレ検出用渦電流センサユニットの検出値に基づいて上型と下型との合わせ面方向の位置ズレ量を算出し、算出した位置ズレ量の良否を評価する評価手段とを、備えるものである。
【００１０】
請求項２においては、前記型間位置ズレ評価装置に、前記下型の上面に設けられ、前記上型の下面をターゲットとする渦電流センサを備えたプローブを具備し、前記上型と前記下型との型間距離に起因する磁気特性の変化を検出する型間距離検出用渦電流センサユニットを、さらに備え、前記評価手段は、前記位置ズレ検出用渦電流センサユニットの検出値に対して、型間距離検出用渦電流センサの検出値に基づいて型間距離の変化の影響を除去するための補正を行うものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
本発明によれば、プレス金型において、上型と下型の合わせ面方向の位置ズレ並びに位置ズレの方向と、上型と金型との型間距離の不良の双方を検出することができる。また、プレス金型の上型と下型のそのものの変位を検出するので、高精度に上型と下型との位置ズレを検出して評価することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るプレス金型を備えたプレス機の構成を示す図、図２は型間位置ズレ評価装置の構成を示す概略図、図３はターゲットの形状を説明する図である。図４は別形態のターゲットの形状を説明する図、図５はターゲットとプローブの配置を説明する図、図６はターゲットとプローブの関係を説明する図、図７は型間位置ズレ評価装置の制御構成を示すブロック図である。
【００１４】
まず、本発明の実施例に係る型間位置ズレ評価装置９を備えたプレス金型１０について説明する。
図１に示すように、プレス金型１０は、プレス機２０に取り付けて用いられる。前記プレス機２０は、駆動手段２３にて往復駆動されるスライド２１と、前記スライド２１に対峙しベッド上に固定されたボルスタ２２とが備えられる。前記駆動手段２３は、例えば、モータの回転をクランクシャフトに伝達し、コネクティングロッドを介しスライドギブに拘束されたスライド２１を上下往復動させるものである。
【００１５】
前記プレス金型１０には、プレス機２０の往復動するスライド２１に取り付けられた上型１１と、プレス機２０のボルスタ２２に固定された下型１２とが備えられる。前記上型１１は前記プレス機２０のスライド２１の往復動に伴って、下型１２に対して進退移動する。そして、前記プレス金型１０では、下型１２に載置された粗材１３を上型１１と粗材１３とで挟み込んで加圧することにて、前記粗材１３が成形される。
【００１６】
なお、本実施例に係るプレス金型１０において、上型１１と下型１２とは上下に配置されるため、上型１１と下型１２との型間距離方向は略垂直方向であり、上型１１と下型１２との合わせ面方向（上型１１と下型１２との合わせ面と略平行である方向）は、略水平方向となる。
【００１７】
図２に示すように、前記プレス金型１０には、上型１１と下型１２との合わせ面方向（本実施例においては、略水平方向）の位置ズレ量を評価するための型間位置ズレ評価装置９が備えられる。
前記型間位置ズレ評価装置９には、二つのターゲット３０・３０と、二つのプローブ４０Ｗ・４０Ｗを備え、前記ターゲット３０・３０とプローブ４０Ｗ・４０Ｗとの位置ズレを検出する位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗと、位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗの検出値を受けて上型１１と下型１２との位置ズレ量を評価する評価手段５０とが具備される。
【００１８】
図３、図５及び図６に示すように、前記ターゲット３０は、導電体にて構成された、短尺方向を前記位置ズレ量の検出方向とする帯形状の被検出帯３２を備えたものである。そして、二つのターゲット３０・３０が、前記被検出帯３２の短尺方向が相互に直交するように前記上型１１の下面（合わせ面）にそれぞれ設けられる。
【００１９】
前記位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗは、前記ターゲット３０に対応して設けられており、該位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗには、前記プローブ４０Ｗと解析部４１とが具備されている。
前記プローブ４０Ｗは、前記下型１２の上面（合わせ面）における前記ターゲット３０に対向する位置に設けられており、前記ターゲット３０における被検出帯３２の略中央に該プローブ４０Ｗの中心が位置するように配置される。そして、前記解析部４１では、プローブ４０Ｗのターゲット３０に対する位置が前記被検出帯３２の短尺方向へ位置ズレすることに起因する磁気特性の変化が検出されて、評価手段５０へ出力される。
【００２０】
前記評価手段５０では、前記位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗからの検出値の出力を受けると、位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗの検出値に基づいて上型１１と下型１２との合わせ面方向の位置ズレ量Ｗが算出され、算出した位置ズレ量Ｗの良否を評価される。
【００２１】
前記型間位置ズレ評価装置９には、型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈをさらに備えることができる。前記型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈは、前記下型１２の上面に取り付けられ、前記上型１１の下面をターゲットとするプローブ４０Ｈを具備し、前記上型１１と前記下型１２との型間距離Ｈに起因する磁気特性の変化を検出して前記評価手段５０に出力するものである。
【００２２】
上述のように型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈを型間位置ズレ評価装置９に備えた場合、評価手段５０では、前記位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗの検出値に対して、型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈの検出値に基づいて型間距離の変化の影響を除去するための補正が行われる。上述のように、型間距離Ｈに応じて検出される合わせ面方向の位置ズレ量Ｗが補正されるので、上型１１と下型１２との合わせ面方向の位置ズレ検出精度を向上させることができる。
また、上記構成の型間位置ズレ評価装置９によれば、プレス金型１０の上型１１と下型１２との合わせ面方向の位置ズレ並びに位置ズレ方向と、前記合わせ面方向と略直交する方向の型間距離Ｈとを検出することができる。
【００２３】
続いて、上記型間位置ズレ評価装置９の構成について詳細に説明する。
【００２４】
まず、渦電流センサユニット４２について説明する。
前記記位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗ、並びに型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈは、略同一構成の渦電流センサユニット４２である。
【００２５】
図２及び図６に示すように、前記渦電流センサユニット４２には、プローブ４０と解析部４１とが備えられる。前記プローブ４０は、コイル４６を備え、渦電流センサに構成されたセンサヘッド４５を具備しており、前記センサヘッド４５のコイル４６に高周波電流を流すと該プローブ４０の周囲に高周波磁界が発生し、発生した高周波磁界の電磁誘導作用によって、対象物表面を通過する磁束の周りに渦電流が流れる。この渦電流の大きさはターゲットとセンサヘッド４５との距離やターゲットの大きさ等により変化し、この変化を受けてコイル４６のインピーダンスが変化する。前記解析部４１では、これらの磁気特性の変化に起因するコイル４６のインピーダンスの変化が検出され、評価手段５０へ出力される。
【００２６】
前記渦電流センサユニット４２の解析部４１は、一般的な渦流センサユニットに具備されるものと同様の構成のものである。図７に示すように、前記解析部４１には、発振回路６１、励磁回路６２、位相検波回路６４、ＤＣ変換回路６５、増幅回路６６、位相回路６７等を含む回路ブロックが内蔵される。
【００２７】
前記発振回路６１は、所定の周波数信号を励磁回路６２及び位相検波回路６４に出力する回路である。前記励磁回路６２は、発振回路６１から入力された周波数信号をコイル４６に印加して励磁する回路である。前記位相検波回路６４は、前記コイル４６に渦電流にて生じた電圧信号と、発振回路６１から入力された信号と同期検波する回路である。ＤＣ変換回路６５は、位相検波回路６４を経た信号をＤＣ電圧に変換して残留している電圧を増幅回路６６に出力する回路である。前記増幅回路６６は、ＤＣ変換回路６５から入力された電圧を増幅して判定可能な信号として位相回路６７に出力する回路である。位相回路６７は、これらの信号の中から欠陥に係る信号をノイズ信号と位相差を付けて判別し易くして、ＸＹ座標系で出力する回路である。
【００２８】
続いて、前記ターゲット３０・３０について説明する。
前記ターゲット３０・３０は、位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗの被検出対象となるものである。
【００２９】
図３には、本実施例に係るターゲット３０の形状が示されている。前記ターゲット３０には、導電体で帯形状に形成された「被検出帯３２」が備えられる。前記被検出帯３２は、合わせ面方向の位置ズレ量の検出方向となる短尺方向と、前記短尺方向と略直交する長尺方向との方向性を有する。
本実施例においては、前記被検出帯３２の短尺方向長さはプローブ４０のセンサヘッド４５の検出面（先端面）の径と略等しく、同じく長尺方向長さは短尺方向長さよりも大きく想到しうる上型１１と下型１２との位置ズレ量よりも十分大きくなるように構成される。
【００３０】
本実施例に係るターゲット３０は、導電体で成る円盤３１ａの一面（基準面）に、該円盤の略中央を通る突条３１ｂが一体的に形成され、前記突条３１ｂのトップ面が「被検出帯３２」とされたものである。このターゲット３０では、前記被検出帯３２と円盤３１ａの基準面との間に段差（変位）を有するため、プローブ４０の位置が被検出帯３２からズレると、該プローブ４０とターゲット３０との距離が、前記被検出帯３２と円盤３１ａの基準面との境界部で変化するため、渦電流センサユニット４２の検出信号に変動が生じるのである。
【００３１】
但し、前記ターゲット３０は、本実施例に限定されるものではなく、例えば、図４に示すように、導電体で被検出帯３２を形成し、その周囲を非導電体で包囲して成るブロック状のターゲット３０’とすることもできる。この場合も、プローブ４０が被検出帯３２から位置ズレすると、渦電流センサユニット４２の検出信号に変動が生じることとなる。
【００３２】
図２及び図５に示すように、前記ターゲット３０は、プレス金型１０の上型１１の下面であって、粗材１３を成形したときのバリ１３ｚと干渉しない位置に穿設された設置穴１５に、上型１１の下面と被検出帯３２とが略同一レベルとなるように、埋設される。前記ターゲット３０は、一つの上型１１について２つ設けられ、一方のターゲット３０の被検出帯３２と、他方のターゲット３０の被検出帯３２とは、位置ズレ検出方向である短尺方向同士が略直交するように設けられる。
【００３３】
一方、前記プレス金型１０の下型１２に穿設された設置孔１６・１６・１６には、各プローブ４０・４０・４０が、その検出面が下型１２の上面と略同一レベルとなるように埋設される。特に、位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗのプローブ４０Ｗ・４０Ｗは、その中心が各ターゲット３０・３０における前記被検出帯３２・３２の略中央（短尺方向並びに長尺方向の略中心）に位置するように前記下型１２の上面に取り付けられる。
【００３４】
また、型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈのプローブ４０Ｈは、位置ズレ量Ｗを検出するプローブ４０Ｗ・４０Ｗと相互干渉しないように、なるべく離れた位置であって、且つ、粗材１３を成形したときのバリ１３ｚと干渉しない位置に配置される。なお、型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈのプローブ４０Ｈのターゲットは、導電体で形作られた上型１１の下面である。
【００３５】
続いて、評価手段５０について説明する。
【００３６】
前記評価手段５０は、いわゆる電子計算機であり、図７に示すように、前記評価手段５０に具備される各手段の動作制御を司る制御部５１、アプリケーションプログラムやデータが格納された記憶部５４、前記記憶部５４に格納されたプログラムを実行して演算処理を行う演算部５２、前記演算部５２と情報を送受信する出入力部５３、前記評価手段５０へ情報を入力するための操作入力部５５、及び演算結果を出力する出力部５６等で構成される。
【００３７】
前記記憶部５４には評価プログラムが格納される。この評価プログラムが演算部５２にて実行されることにより、電子計算機は評価手段５０として機能することとなる。また、前記記憶部５４には、渦電流センサユニット４２の発振回路６１にて発振される周波数、位相、及び増幅回路６６における増幅レベル等の条件や、渦電流センサユニット４２より出力を受けた検出値、前記検出値に対する閾値である型間距離閾値並びに位置ズレ量閾値等の、各種データが格納される。
【００３８】
前記型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈからの出力を受けた評価手段５０では、上型１１と下型１２との型間距離方向の位置ズレ量である型間距離Ｈが算出され、算出された型間距離Ｈの良否が評価される。
【００３９】
前記評価手段５０には、容認される型間距離Ｈの下限値及び上限値の双方について対応する渦電流センサユニット４２から出力された検出値が型間距離閾値として、予め設定される。この型間距離閾値は、実験的に求めることも、或いは、シミュレーションにより理論的に求めることもできる。そして、前記評価手段５０では、前記型間距離閾値と、前記型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈから出力された検出値に基づいて算出された型間距離Ｈとが比較され、前記型間距離Ｈが型間距離閾値を超える場合に、型間距離Ｈが不良であるとする警告が出力される。
【００４０】
また、前記位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗからの出力を受けた評価手段５０では、上型１１と下型１２との合わせ面方向の位置ズレ量Ｗが算出され、算出された位置ズレ量Ｗの良否が評価される。
【００４１】
前記位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗから出力された検出値を受けた評価手段５０では、まず、変動する型間距離Ｈによる前記検出値への影響を除去すべく、補正が行われる。つまり、前記型間距離検出用渦電流センサユニット４２Ｈの検出値に応じて、予め設定された補正係数を用いて、位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗの検出値が補正される。そして、評価手段５０では、この補正された検出値に基づいて、位置ズレ量Ｗの算出および評価が行われる。
【００４２】
前記評価手段５０には、容認される合わせ面方向の位置ズレ量Ｗの上限値について対応する出力電圧値が位置ズレ量閾値として、予め設定される。この位置ズレ量閾値は、実験的に求めることも、或いは、シミュレーションにより理論的に求めることもできる。そして、前記評価手段５０では、位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗから出力された検出値に基づいて算出された位置ズレ量Ｗと前記位置ズレ量閾値とが比較され、前記位置ズレ量Ｗが位置ズレ量閾値を超える場合に、上型１１と下型１２との位置ズレ量Ｗが不良であるとする警告が出力される。
【００４３】
なお、この位置ズレ量Ｗは、具備される二組の位置ズレ検出用渦電流センサユニット４２Ｗ・４２Ｗの検出方向のそれぞれについて評価される。これにより、型間位置ズレ評価装置９では、上型１１と下型１２の位置ズレの方向が検出可能とされる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例に係るプレス金型を備えたプレス機の構成を示す図。
【図２】型間位置ズレ評価装置の構成を示す概略図。
【図３】ターゲットの形状を説明する図。
【図４】別形態のターゲットの形状を説明する図。
【図５】ターゲットとプローブの配置を説明する図。
【図６】ターゲットとプローブの関係を説明する図。
【図７】型間位置ズレ評価装置の制御構成を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４５】
９  型間位置ズレ評価装置
１０  プレス金型
１１  上型
１２  下型
３０  ターゲット
３２  被検出帯
４０  プローブ
４１  解析部
４２  渦電流センサユニット
５０  評価手段
【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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