(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸排気口を有する、金型を加工動作させるプレス設備において前記金型により絞り加工される際のワークの絞り流入に追従して移動される移動部材と、この移動部材に検出部が連結されて前記ワークの絞り流入量を検出し、電気信号として出力する検出手段とを具備し、
前記検出手段は、検出部が前記移動部材の後端に連結されて前記ワークの絞り流入量を検出し、電気信号として出力する、エアーシリンダにリニアセンサが組み込まれたリニアセンサ付エアーシリンダからなり、
このリニアセンサ付エアーシリンダは、吸排気口が前記プレス設備の吸排気口に連結され、少なくとも前記ワークの流入開始時以降につき、検出部に与えられる前記移動部材側への押圧力によって、該移動部材を、その先端がワーク端面に当接された状態に保持させるよう吸排気制御されることを特徴とする金型絞り流入量測定装置。
【請求項２】
前記移動部材は、先端が前記ワークの被測定側端部に当接され、後端が前記検出手段の検出部に連結された板ばねであることを特徴とする請求項１に記載の金型絞り流入量測定装置。
【請求項３】
前記検出手段からの電気信号を受けて前記ワークの絞り流入量を記録する記録手段を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の金型絞り流入量測定装置。
【請求項４】
前記検出手段からの電気信号を受けて前記ワークの絞り流入量を表示可能な表示手段を備えることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の金型絞り流入量測定装置。
【請求項５】
前記検出手段で検出された前記ワークの絞り流入量が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に異常信号を出力することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の金型絞り流入量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型絞り加工時におけるワークの流入量を測定する金型絞り流入量測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
金属製の板状のワーク（加工対象物）を金型によって絞り加工する場合、ドロービードはしわの発生につながるワークの過剰な流入を抑制する。この場合、しわ押さえ圧の制御が重要になる。すなわち、しわ押さえ圧が不十分であるとしわの発生を防止できず、大きすぎると破断が発生する。このようにしわ押さえ圧、換言すればワークの流入量は、加工品質、特に面品質の良否に大きく関わる。
【０００３】
ところで従来、プレス加工において加工品質を向上するため、特許文献１〜３に挙げる技術が提案されていた。
すなわち、特許文献１はモニタカメラでプレスラインにおける割れを検知する技術であり、特許文献２は上型の移動量等を調整するためにＣＣＤカメラを用いる技術であり、特許文献３は姿勢ずれ検出用カメラの撮像画像からプレス加工品の基準姿勢に対する姿勢ずれを求める技術である。
【特許文献１】特開２００４−２５６８６６号公報
【特許文献２】特開２００３−３１１３５０号公報
【特許文献３】特開２００５−１２１５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術は、各々カメラを用いて現実に加工品を撮像する点で直接的な加工品質の検査技術といい得るが、ワークの流入量に起因した面品質の低下、特にしわや破断の発生を防止するためには未だ十分でなかった。
そこで実際には、コンピュータを用いた加工シミュレーションによってワークの流入量に起因した面品質の確認を行っていたが、この方法は、現実の加工品についての確認、検査（実測）する手法ではないことから、加工ラインに適用した場合に、必ずしもシミュレーション通りの結果が得られるわけではなかった。また、実際の金型プレス加工時における検査ではないので、不良品が発生しても自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることはできず、不良品が溶接や塗装等の後工程に流れてしまうことがあった。
【０００５】
本発明は、上記のような実情に鑑みなされたもので、加工時におけるワークの流入量を実測でき、しかも、この流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認でき、つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができ、また、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることのできる金型絞り流入量測定装置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】
【０００６】
上記目的を達成するために、特許請求の範囲の請求項１に記載の金型絞り流入量測定装置は、吸排気口を有する、金型を加工動作させるプレス設備において前記金型により絞り加工される際のワークの絞り流入に追従して移動される移動部材と、この移動部材に検出部が連結されて前記ワークの絞り流入量を検出し、電気信号として出力する検出手段とを具備し、前記検出手段は、検出部が前記移動部材の後端に連結されて前記ワークの絞り流入量を検出し、電気信号として出力する、エアーシリンダにリニアセンサが組み込まれたリニアセンサ付エアーシリンダからなり、このリニアセンサ付エアーシリンダは、吸排気口が前記プレス設備の吸排気口に連結され、少なくとも前記ワークの流入開始時以降につき、検出部に与えられる前記移動部材側への押圧力によって、該移動部材を、その先端がワーク端面に当接された状態に保持させるよう吸排気制御されることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記移動部材は、先端が前記ワークの被測定側端部に当接され、後端が前記検出手段の検出部に連結された板ばねであることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記検出手段からの電気信号を受けて前記ワークの絞り流入量を記録する記録手段を備えることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項４に記載の発明は、請求項１、２又は３に記載の発明において、前記検出手段からの電気信号を受けて前記ワークの絞り流入量を表示可能な表示手段を備えることを特徴とする。
特許請求の範囲の請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記検出手段で検出された前記ワークの絞り流入量が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に異常信号を出力することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
上記特許請求の範囲に記載の発明によれば、加工時におけるワークの流入量を、コンピュータを用いた加工シミュレーションでなく測定（実測）できる。しかも、このワークの流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認でき、つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができ、また、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることのできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。なお、各図間において、同一符号は同一又は相当部分を示す。
始めに、金型プレス絞り加工の概要を図１を参照して説明すると、図中、１及び２は加工に用いる金型で、１は上型、２は下型である。絞り加工されるワーク３は、加工前、両型１，２内、下型２上に投入される。ワーク３の投入後、上型１が下降し、ワーク３に対して上，下型１，２の形状に応じた絞り加工が行われる。クッションリング（ダイクッション）４は、加工の際に上方に向けて反力を与える。実際には、上型１、クッションリング４にドロービードが設けられるが、図１では省略してある。なお、図中の矢印イは加工時の加圧方向を指す。
【０００９】
図２は、本発明の一実施形態の全体構成を実際の（シミュレーションではない）金型プレス加工時の絞り流入量測定に適用した状態にて示す図、図３は、図２において上型１を取り除いた状態の概略を示す平面図である。以下、これら図２及び図３を参照して本発明の実施形態を説明する。
本実施形態に係る金型絞り流入量測定装置は、移動部材及び検出手段を備えてなる。
上記移動部材は、金型（上，下型１，２）により絞り加工される際の鉄板等のワーク３の絞り流入に追従して移動される部材であり、図示例では、先端がワーク３の端部、詳しくは端面に当接された板ばね５からなる。この板ばね５は、厚みがワーク３の厚みよりも薄く設定され、板ばね５の厚み方向がワーク３の厚み方向に合わされてワーク３端面に当接されている。すなわち、ワーク３流入時、ワーク３の端部が上型１とクッションリング４の間に流入する場合でも、板ばね５の先端側が、ワーク３の流入に追従して上型１とクッションリング４の間に進入可能である。
【００１０】
また上記検出手段は、検出部６ａが板ばね５の後端に連結されてワーク３の絞り流入量を検出し、電気信号として出力する手段であり、図示例では、エアーシリンダにリニアセンサが組み込まれたリニアセンサ付エアーシリンダ（以下リニアセンサと称する。）６からなる。
このリニアセンサ６は、吸排気口６ｂ，６ｃがプレス設備７の吸排気口７ａ，７ｂに連結され、少なくとも加工開始時（ワーク３の流入開始時）以降につき、検出部６ａに与えられる板ばね５側への押圧力によって、板ばね５を、その先端がワーク３端面に当接された状態に保持させるよう吸排気制御される。これにより板ばね５は、その先端がワーク３の端面から外れることなくワーク３の絞り流入に追従して移動可能である。このリニアセンサ６は、検出部６ａの移動量（ストローク）、換言すればワーク３の絞り流入量をパルス信号（電気信号）で出力する。
なお板ばね５は、加工時に発生する衝撃力をワーク３及びリニアセンサ６の検出部６ａ間において緩衝するようにも機能する。
【００１１】
演算処理装置８は、リニアセンサ６から送られてきたワーク３の絞り流入量や、プレス設備７から送られてきたクッションリング４の移動量（ストローク）を用いて各種解析等の演算を行う装置である。本実施形態では、必要な演算、処理プログラムを搭載したパーソナルコンピュータが演算処理装置８として用いられている。ワーク３の絞り流入量及びクッションリング４の移動量は、ここではパルス信号で送られてくるので、演算処理装置８は各パルス信号を計数して絞り流入量や移動量に変換している。
【００１２】
レコーダ９は、演算処理装置８に送られてきたワーク３の絞り流入量及びプレス設備７からのクッションリング４の移動量を記録する記録手段であり、演算処理装置８の各種解析等の演算結果も記録可能である。
モニタディスプレイ１０は、演算処理装置８に接続され、この演算処理装置８に取り込まれたワーク３の絞り流入量やクッションリング４の移動量を表示する表示手段であり、上記各種解析等の演算結果も表示可能である。
【００１３】
なお、エアーシリンダ６やプレス設備７からの電気信号がアナログ信号である場合には、Ａ／Ｄ変換した後に演算処理装置８に与えられ、上記ワーク３の絞り流入量やクッションリング４の移動量は演算処理装置８が演算して求めるように構成される。
本実施形態では、演算処理装置８は連続加工されるワーク３毎の絞り流入量をレコーダ９に蓄積記録可能であり、またこれを所望時にモニタディスプレイ１０に表示可能である。
演算処理装置８は、クッションリング４の加工時の移動量（ストローク）を取り込んで横軸にとり、縦軸にワーク３の絞り流入量をとったグラフをモニタディスプレイ１０に表示することも可能である。
更に本実施形態では、演算処理装置８はワーク３の絞り流入量の演算結果値が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合、つまり、上限値を超えたり下限値未満であった場合に、異常信号Ｓ１を出力するように構成されている。異常信号Ｓ１は、例えばこのような異常事態においてその旨を報知する報知手段の作動用、あるいはプレス設備７（金型プレス絞り加工機）の加工動作停止用等の制御信号として用いられる。
【００１４】
次に、図２に示す本実施形態による金型プレス絞り加工におけるワーク３の絞り流入の測定動作を図４を併用して説明する。
いま、プレス設備７において加工動作が開始され、上型１が矢印イに示すように下降し、ワーク３を介してクッションリング４に接触すると、プレス設備７がその吸排気口７ａ，７ｂ及びリニアセンサ（エアーシリンダ）６の吸排気口６ｂ，６ｃ間における測定開始時の吸排気の制御を行い、センサ検出部６ａに板ばね５側への押圧力を与え、板ばね５の先端をワーク３端面に当接された状態に保持させる。つまり板ばね５を、その先端がワーク３の端面から外れることなくワーク３の絞り流入に追従して移動可能な状態とする。
【００１５】
上型１がクッションリング４を加圧しつつ更に下降すると、絞り加工が開始し、ワーク３はその変形に応じて矢印ロに示すように移動、すなわち絞り流入する。この時、センサ検出部６ａには板ばね５側への押圧力が働いているので、板ばね５も矢印ハに示すように移動する。したがって、板ばね５の先端がワーク３の端面から外れることなくワーク３の絞り流入に追従して移動する。この間、センサ検出部６ａは、板ばね５の移動量、つまりワーク３の絞り流入量に応じた距離を移動し、パルス信号を出力する。
絞り加工が終了すると上型１が上昇し、クッションリング４への加圧を解く（離型する）。すると、プレス設備７がその吸排気口７ａ，７ｂ及びリニアセンサ（エアーシリンダ）６の吸排気口６ｂ，６ｃ間における測定終了時の吸排気の制御を行い、リニアセンサ６を測定開始前の位置に復帰移動させる。これにより、リニアセンサ６は次の加工における絞り流入量測定の準備状態となる。
【００１６】
演算処理装置８は、上記絞り加工の開始から終了に亘ってリニアセンサ６からのパルス信号を取り込み、パルス信号を計数している。そして、絞り加工終了時にはそのパルス信号の計数値を移動量に変換（演算）し、その結果であるセンサ検出部６ａの移動距離、つまりワーク３の絞り流入量をモニタディスプレイ１０に表示する。表示された絞り流入量は、コンピュータを用いた加工シミュレーションによって得られたものではなく、実加工時において測定（実測）されたものである。
【００１７】
これによれば、加工時におけるワークの流入量を実測できてこの流入量の過不足に起因する加工品の面品質の良否を確認できる。つまり、現実の加工品についての良、不良の確認、検査を正確に行うことができる。
したがって、不良品が発生した場合に自動的にそれを報知したり、加工ラインを停止させることができる。すなわち、ワーク３の絞り流入量の演算結果値が予め定められた上下限値の範囲内から外れた場合に演算処理装置８は異常信号Ｓ１を出力する。この異常信号Ｓ１を、異常事態を報知する報知手段の作動用、あるいはプレス設備７の加工動作停止用等の制御信号として用いれば、不良品が発生した場合において自動的にそれを報知し、また加工ラインを停止させることができ、不良品が溶接や塗装等の後工程に流れてしまうことが防止できる。
上記上下限値を適宜値に設定すれば、例えば上限値を超えた旨の報知によってしわの発生を、下限値未満である旨の報知により破断の発生を知り、あるいは推測することが容易に可能となる。
【００１８】
本実施形態では、演算処理装置８は単に絞り流入量を演算、表示するだけでない。同時にプレス設備７（金型プレス絞り加工機）からクッションリング４の加工時のストロークを取り込み、加工の開始から終了（一工程）に亘るクッションリング４のストロークに対する絞り流入量の変化をグラフ化し、モニタディスプレイ１０に表示することも可能である。
図５は、このようなグラフを、ＢＨＦ（しわ押さえ力）を高低２例に場合分けして示した図である。このように複数例のグラフを同時にモニタディスプレイ１０に表示することにより、例えば加工品の面品質を一定以上に確保できる範囲において、加工に必要なワーク３の最小限の寸法の検討が一工程に亘る可視化された流入量推移データに基づいて可能となり、低コスト化に役立つ。
なお図５に示すように、プレス設備７から取り込んだ加工一工程に亘るダイクッション圧の変化（図中、破線で示す。）を、絞り流入量の変化を示すグラフに重ねて上記モニタディスプレイ１０に表示するようにしてもよい。
【００１９】
なお上述実施形態では、移動部材として板ばね５を用いたが、これのみに限定されることはなく、例えば、図６に示すようにワイヤロープ６１を用いてもよい。
ワイヤロープ６１を用いた場合には、その先端はワーク３の被測定側端部、図示例では左端部に係合され、後端はリニアセンサ（リニアセンサ付エアーシリンダ）６の検出部６ａに係合又は固着される。そして、このワイヤロープ６１が常時所定の圧力（加工時のワーク３の流入を妨げず、かつ、ワイヤロープ６１に弛みが生じない圧力）で張った状態に保持されるように、リニアセンサ６の吸排気口６ｂ，６ｃが、吸排気制御可能なエアー源６２の吸排気口６２ａ，６２ｂに連結される。
【００２０】
これによると、加工が開始され、図中矢印イに示すような方向に加圧力が働くと、ワーク３はその変形に応じて矢印ロに示すように移動、すなわち絞り流入する。この時、センサ検出部６ａ及びワーク３間にはワイヤロープ６１が張設されているので、ワイヤロープ６１も矢印ハに示すようにワーク３の絞り流入に追従して移動する。
この間、センサ検出部６ａはワイヤロープ６１の移動量、つまりワーク３の絞り流入量に応じた距離を移動し、パルス信号を出力する。演算処理装置８は、このパルス信号を取り込み、パルス信号を計数して移動量に変換（演算）し、その結果であるセンサ検出部６ａの移動距離、つまりワーク３の絞り流入量をモニタディスプレイ１０に表示するもので、上述実施形態と同様の効果が得られる。
【００２１】
なお、ワイヤロープ６１のワーク３への係合は、例えば、ワイヤロープ６１先端に取り付けられたフック（図示せず）をワーク３の被測定側端部近傍に穿設された貫通孔（図示せず）内に挿通し、係止することにより行われる。測定が実際の加工ライン中において行われることを考慮し、ワイヤロープ６１のワーク３に対する着脱（係合、離脱）を容易にするためである。
図６中の６３は、上記絞り加工時において生成あるいは出力される各種信号の出力源（信号出力源）である。この信号出力源６３としては、例えば図２に示すプレス設備７が挙げられ、また出力される信号としては加工中の上型１の位置信号等が挙げられる。このようなプレス設備７からの信号は演算処理装置８に取り込まれて適宜演算が施され、その結果は上記絞り流入量の変化を示すグラフに重ねてモニタディスプレイ１０に表示することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】金型プレス絞り加工の概要を説明するための概略断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の全体構成を実際の金型プレス加工時の絞り流入量測定に適用した状態にて示す図である。
【図３】図２において上型を取り除いた状態の概略を示す平面図である。
【図４】同上実施形態の動作説明のための図である。
【図５】一工程におけるクッションリングのストロークに対する絞り流入量の変化を示すグラフである。
【図６】本発明の他の実施形態の全体構成を実際の金型プレス加工時の絞り流入量測定に適用した状態にて示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：上型（金型）、２：下型（金型）、３：ワーク、４：クッションリング（ダイクッション）、５：板ばね（移動部材）、６：リニアセンサ（リニアセンサ付エアーシリンダ：検出手段）、６ａ：検出部、７：プレス設備、６１：ワイヤロープ（移動部材）。
【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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