(57)【要約】【課題】    薄板のプレス加工における「割れ」、「シワ」、「寸法精度不良」を防止する方法及び装置を提供する。 【解決手段】  プレス加工中においてポンチ移動量および材料流入量を測定し、ポンチ移動量に対する材料流入量が所定範囲内となるように成形速度を制御することを特徴とする材料流入量制御を用いた薄板のプレス加工方法。ポンチ１、ダイス２及びシワ押さえ３と、更にプレス加工中のポンチ移動量測定手段６と材料流入量測定手段５と、前記ポンチ移動量測定手段で測定したポンチ移動量と材料流入量測定手段で測定した材料流入量に基づいて成形速度を調整する制御手段を有することを特徴とする材料流入量制御を用いた薄板のプレス加工装置。【選択図】      図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス加工中においてポンチ移動量および材料流入量を測定し、ポンチ移動量に対する材料流入量が所定範囲内となるように、ポンチの成形速度を制御することを特徴とする材料流入量制御を用いた薄板のプレス加工方法。
【請求項２】
予めポンチ移動量に対する材料流入量の目標値を定め、プレス加工中においてポンチ移動量および材料流入量を測定し、ポンチ移動量に対する材料流入量が前記流入量の目標値の±１１％以内となるように、ポンチの成形速度を制御することを特徴とする材料流入量制御を用いた薄板のプレス加工方法。
【請求項３】
ポンチ、ダイス及びシワ押さえと、更にプレス加工中のポンチ移動量を測定するポンチ移動量測定手段と材料の流入量を測定する材料流入量測定手段と、前記ポンチ移動量測定手段で測定したポンチ移動量と材料流入量測定手段で測定した材料流入量に基づいてポンチの成形速度を調整する制御手段を有することを特徴とする材料流入量制御を用いた薄板のプレス加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は自動車用部品、家電製品用部品、容器等を、鋼板、アルミ板等の薄板材を用いてプレス加工することにより製造する方法及び装置に関し、加工中に成形速度を制御するプレス加工方法及びプレス装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
薄板のプレス加工において成形性に及ぼす成形速度の影響は大きく、非特許文献１には張出し成形では成形速度の増大とともに破断成形高さが減少し、深絞り成形では高速成形ほど成形限が向上することが記載されている。そのため、成形方法に応じて最適な成形速度を設定する必要があるが、自動車や家電向けなどに量産されるプレス部品は形状が複雑であるため張出し成形や深絞り成形が複合しており、成形過程において最適な成形速度が異なる問題がある。また、材料の特性のバラツキにより、プレス加工における成形速度の適正条件は変動する問題があり、成形速度を適正範囲に収める必要がある。最近、安全対策、環境対策として自動車への高強度鋼板適用が拡大しているが、一般に高強度鋼板の場合、伸びが小さく成形性が劣るため、プレス加工の成形速度の適正範囲が狭くなる傾向があり、プレス加工を難しくしている。
また成形速度の制御に関し、特許文献１には、あらかじめ破断危険部とポンチの接触状況や歪量を調べ、それらに応じて成形速度を変更するプレス成形方法が開示されている。
【非特許文献１】塑性と加工  Ｖｏｌ．１７  ｎｏ．１８８  ７２２−７３０頁
【特許文献１】特開平５−１６１９２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、特許文献１に開示された発明では、成形速度を変更するための因子としては破断危険部とポンチの接触状況や破断危険部に発生する歪量であり、加工中における材料流入量が所定の範囲となるように成形速度を制御する技術は何ら開示されていない。また、成形途中に成形速度を制御する方法についても開示されていない。また、成形品の表面品質である「割れ」、「シワ」の発生を防止し、「寸法精度不良」を防ぐことについても記載されていない。
本発明は、薄板のプレス加工中に発生する「割れ」、「シワ」、「寸法精度不良」を防止することが可能な薄板のプレス加工方法及び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】
【０００４】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは、下記のとおりである。
（１）プレス加工中においてポンチ移動量および材料流入量を測定し、ポンチ移動量に対する材料流入量が所定範囲内となるように、ポンチの成形速度を制御することを特徴とする材料流入量制御を用いた薄板のプレス加工方法。
（２）予めポンチ移動量に対する材料流入量の目標値を定め、プレス加工中においてポンチ移動量および材料流入量を測定し、ポンチ移動量に対する材料流入量が前記流入量の目標値の±１１％以内となるように、ポンチの成形速度を制御することを特徴とする材料流入量制御を用いた薄板のプレス加工方法。
（３）ポンチ、ダイス及びシワ押さえと、更にプレス加工中のポンチ移動量を測定するポンチ移動量測定手段と材料の流入量を測定する材料流入量測定手段と、前記ポンチ移動量測定手段で測定したポンチ移動量と材料流入量測定手段で測定した材料流入量に基づいてポンチの成形速度を調整する制御手段を有することを特徴とする材料流入量制御を用いた薄板のプレス加工装置。
【発明の効果】
【０００５】
本発明に係るプレス加工方法及び装置により、プレス加工において加工中に発生する「割れ」、「シワ」、「寸法精度不良」を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明について、詳細に説明する。
図１はプレス加工前の例、図２はプレス加工後の例を示している。まず、ダイス２上の材料４に対して、シワ押さえ３が上方から圧力をかける。加工においてポンチ１が上方から移動して材料４をプレスする。この際、ポンチ１とダイス２の間の材料４には、シワ押さえ３の圧力により張力が発生している。
【０００７】
図３は前記（３）に係る本発明の装置構成例を示している。ポンチ１にポンチ移動量測定手段６が設置されており、プレス加工に際してポンチ移動量を測定する。ポンチ移動量測定手段６は、ポンチ位置検出器により加工前のポンチ位置と加工中のポンチ位置の距離を求めることでポンチ移動量を得ることもできる。また、シワ押さえ３に材料流入量測定手段５が設置されており、プレス加工中のシワ押さえへの材料流入量を測定する。材料流入量測定手段５は、例えばパルスジェネレーターを接続した車輪（図示しない）を材料に押し付けて材料流入量を得ることができる。また、材料に予め等間隔の線又は網目を描き、シワ押さえ３に備えた線又は網目の検出器（材料流入量測定手段５）により材料に描かれた線又は網目の通過を検知することにより材料流入量を測定する方法もある。さらに、レーザードップラー方式等による材料速度計を用いることにより、材料流入速度を測定し、時間積分して材料流入量を得ることもできる。
材料流入量測定手段５をシワ押さえ３に設置すると、位置調整等の装置が不要となる利点があるが、シワ押さえ３に設置しなくとも測定は可能である。
【０００８】
図４はプレスに先立って実施したテストプレスにより定められた、ポンチ移動量に対する材料流入量の目標値の例を示している。加工される部品形状やシワ押さえ力といった加工条件により、ポンチ移動量に対する材料流入量の適正なパターンは異なるが、いずれの形式のプレス装置においても事前にテストプレスを行うことにより、ポンチ移動量に対する材料流入量の目標値を得ることができる。材料流入量が目標値から大きくはずれないようにポンチの成形速度を制御することにより、割れやシワが発生しないプレス成形を実現できる。
【０００９】
図５はポンチ移動量と材料流入量の比率と成形速度の関係の例を示しており、成形速度を制御することにより、ポンチ移動量に対する材料流入量を適正値範囲に収めることができる。材料流入量が適正範囲より大きいと、材料にかかる張力が過少となるためシワが発生し、適正範囲より少ないと材料にかかる張力が過大となるため、割れが発生しやすくなる。
ポンチの成形速度は、比例制御、ＰＩＤ制御等により制御することができる。また、ダイスが移動する金型としてスライド側に固定されている場合には、ダイスの移動量と材料流入量を測定し、ダイスの成形速度を制御しても良い。
【００１０】
前記（１）に係る発明では、上記に説明したようにプレス加工中においてポンチ移動量と材料流入量を測定し、ポンチ移動量に対する材料流入量が所定範囲内となるように、ポンチの成形速度を制御する。材料流入量が所定範囲を越えた場合に成形速度を変更し、所定範囲内となるように成形速度を制御すればよい。
前記（２）に係る発明では、図４に示すように割れもシワも発生しない最適なプレスが行えた際のポンチ移動量に対する材料流入量を目標として予め定め、ポンチ移動量及び材料流入量を測定し、ポンチ移動量に対する材料流入量が目標値の±１１％以内となるように、ポンチの成形速度を制御する。
【実施例】
【００１１】
以下、実施例について説明する。
材料として、直径２２０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの５９０ＭＰａ級冷延鋼板を用いた。金型は円筒深絞り用でパンチは径７８ｍｍ、肩Ｒ８ｍｍ、ダイスは径１４０ｍｍ、肩Ｒ１０ｍｍを用い、シワ押さえ力を１５［ＴＯＮ］とした。本発明例として、図３に示すようにポンチ１にポンチ移動量測定装置６としてリニア変位センサ式のポンチ位置検出器を設置し、ポンチ移動量を測定した。また、ダイス２に材料流入量測定装置５としてパルスジェネレーターを接続した車輪を材料に押し付けてプレス加工中の材料流入量を測定した。
プレス加工に先立ち、成形速度を変化させてテストプレスを実施し、割れもシワも発生しない最適なプレスの際のポンチ移動量と材料流入量の関係を記録し、図４に示すようにポンチ移動量に対する材料流入量の目標値とした。
【００１２】
本発明例ではプレス加工中にポンチ移動量と材料流入量を測定し、図５に示すように材料流入量の測定値が目標値の±１１％以内となるようにＰＩＤ制御により、ポンチの成形速度を制御した。その結果、３０回のプレス加工において割れおよびシワの発生は皆無であった。また、全ての成形品において寸法精度の変動が小さく、円筒部の外径の最大値と最小値の差が０．５ｍｍ以下であった。
一方、比較例ではプレス加工中のポンチ移動量および材料流入量の測定を行わずに、成形速度を１００［ｍｍ／ｓ］一定として加工したところ、３０回のプレス加工において、シワ３件、割れ６件が発生した。また、成形できた加工品においても寸法精度の変動が大きく、円筒部の外径の最大値と最小値の差が１．０ｍｍ以上であった。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】プレス加工前の装置構成例を示す。
【図２】プレス加工後の装置構成例を示す。
【図３】本発明の装置構成例の概要を示す。
【図４】ポンチ移動量に対する材料流入量の目標値の例を示している。
【図５】ポンチ移動量と材料流入量の比率と成形速度の関係の例を示す図である。
【符号の説明】
【００１４】
１    ポンチ
２    ダイス
３    シワ押さえ
４    材料
５    材料流入量定手段
６    ポンチ移動量測定手段
【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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