JPH03297600A - プレスの塑性変形量測定法及びプレス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プレス加工における塑性変形量（加工深さ）
を測定する方法及びこれを利用したプレス装置に関する
。

〔従来の技術〕

プレス加工を行う場合には、プレスの加圧力（プレス力
）が不足したり過度にならない適度な大きさで行うこと
が、良好な加工成形品を得る」二で、またプレス工具の
寿命を長くする上で重要な要素となる。

良好なプレス加工が行われているかの目安としては、プ
レス加工後の塑性変形量（加工深さ）を４１す定するこ
とが挙げられるが、測定をプレス加工後に手作業等で測
定すると、手間がかかり生産性が低下する。

そのため、プレス工程時に自動的に塑性変形量を８１１
定することが望まれる。このような要求に応えるため、
従来は、例えば特開昭６１．−１６９１９９号。

特開昭６１−１６９２００号公報等に開示されるように
、プレス加工後のう１１又は可動型（成形用ポンチ。

メタルフロー結合用パンチ等）等の下死点位置を変位検
出器を用いて自動的に検出し、その検出値に基づきプレ
スの塑性変形量を測定する手法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

■１記従メく技術は、塑性変形量の自ｆｒＩＩ測定化を
可能にする。しかし、プレス下死点に至る変位量から塑
性変形量を測定すると、ワークには、■寸法のばらつき
特に板厚方向の寸法のばらつきがあるため、これが測定
に影響し、■また、プレス力によるワーク及び金型、プ
レス装置本体等のたわみ量まで含んだ値となる。

従って、これらの影響を考慮しないと正確な塑性変形量
を知ることができない。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、プレス加工の工程中にプレスの塑性変形
量を自動的に且つ正確に測定できる方法と、この測定法
を利用して最適なプレス加工を実行できるプレス装置を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

第１−の課題解決手段は、塑性変形量の測定法に関し、
その内容とするところは、 プレス加工に用いるラム又は可動型のプレス方向の移動
量を検出する変位検出器を有し、加工に際しては、ワー
クが弾性圧縮状態となる予圧Ｆ１を前記ラム及び可動型
を介して加え、この弾性圧縮状態での変位検出器の出力
値Ｍ１を基準値とした後に、 前記ワークにプレス加工に要する本加圧力Ｆ２を加え、
プレスの下死点到達後に予圧Ｆｌ（弾性圧縮状態）に戻
し、この予圧Ｆ１に戻した時の変位検出器の出力値Ｍ２
と前記出力値Ｍ１との差から、プレス加工の塑性変形量
を求める。

第２の課題解決手段は、上記第１の課題解決手段を実行
する構成要素を備えたプレス装置に関しその内容とする
ところは、 シリンダにより駆動されるラムと、プレス加工用の型と
を備えるプレス装置において、 前記ラム又はラム側に装着される可動型のプレス方向の
移動量を検出する変位検出器と、前記シリンダを即動制
御する系で、ワークに弾性圧縮状態となる予圧Ｆ１を加
え、次いでプレス加工に要する本加圧力Ｆ２を加え、そ
の後に予圧Ｆ１−に戻す動作モードを実行するシリンダ
駆動制御系と、 前記ワークに対し本加圧前に予圧Ｆ１を加えた時及び本
加圧後に予圧Ｆ１に戻した時の変位検出器の出力値Ｍ１
及びＭ２を取り込み、これらの出力値の差を演算して、
前記ワークの塑性変形量を算出する演算手段とを、備え
てなる。

さらに、以上の要素に加えて、前記演算手段で算出され
た塑性変形量が設定の範囲内にあるか判定し、 （イ）設定の範囲外と判定された場合には、プレス動作
を停止する指令信号を前記シリンダ駆動制御系に送るか
、 （ロ）設定の範囲に未達であると判定された場合には、
前記シリンダ駆動制御系が本加圧力Ｆ２を所定量だけ増
やしてプレス加工を再実行するように動作モードを定め
る等の手段を提案する。

〔作用〕

第１．第２の課題解決手段によれば、次のような作用が
なされる。

プレス加工に際し、予圧Ｆ１−によりワークを弾性圧縮
（弾性変形）状態とした時点の変位検出器の出力値Ｍ１
を基準値として取り込む。その後、７ プレス成形に要する本加圧力Ｆ２をワークにかけると、
プレス装置のラム及び可動型（ポンチ、パンチ等）が下
死点に到達し、プレス加工が実行される。

下死点での、ワーク、成形用の型、プレス装置本体等の
たわみ量は、予圧Ｆ１をかけた時のたわみ量よりも大き
い。従って、仮に下死点での変位検出器の出力値（これ
をＭ２’とする）と予圧Ｆ１を加えた時の出力値Ｍ１と
の差から塑性変形量と測定すると、予圧時のたわみ量と
本加圧（プレス加工）時のたわみ量の差の分だけ、測定
値に誤差が生じることになる。

そこで本発明では、下死点到達後に再びプレス力を予圧
Ｍ１に戻し、初期の弾性圧縮状態に戻す。

それによって、プレス加工後のたわみ量をプレス加工前
に予圧Ｆ１を加えた時のたわみ量（弾性圧縮状態を含む
）と同等にすることができる。その結果、プレス成形後
の予圧Ｆ１に戻した時の変位検出器の出力値Ｍ２と前記
出力値Ｍ１との差を求めれば、出力値Ｍ２．Ｍｌに含ま
れるたわみ量− を相殺させて実際の塑性変形量を測定することが可能と
なる。

また、この測定法によれば、予圧Ｆ１をかけてワークの
弾性圧縮状態の時の変位検出器の出力値Ｍ１を基準値と
して、この基準値Ｍ１と加工後の出力値Ｍ２との差から
塑性変形量を測定するので、ワークの板厚のばらつきが
あっても、常に正確な噌性変形量が測定される。

さらに、第２の課題解決手段たるプレス装置に前記（イ
）、（ロ）の要素を付加すると、次の作用がなされる。

（イ）の要素を加えると、上記のようにして測定された
塑性変形量が設定の範囲外にある場合には、判定手段が
プレス停止信号を発する。この信号によりシリンダ駆動
制御系は停止し、プレス動作が停止される。これにより
、作業者は、プレス成形が良好に行われない旨を知り、
ワークがプレス不良の場合には、不良品として選別でき
る。

（ロ）の要素を加えると、塑性変形量が設定の範囲に未
達であると判定されれば、プレス加工に要する本加圧力
Ｆ２が所定量だけ増え、プレス加工が再実行される。こ
れにより、加工品の不良をなくしたプレス加工が自動的
に行われる。

〔実施例〕

本発明の実施例を図面に基づき説明する。

第１図は、本発明の一実施例たるプレス工程を示すフロ
ーチャーｈ、第２図は、上記プレス工程を実行するプレ
ス装置の全体概要図、第３図は、上記プレス装置を用い
てのプレス加］二前の状態を示す部分断面図、第４図は
、プレス加工後の状態を示す部分断面図である。

本実施例に用いるプレス装置は、メタルフロー（塑性流
動）を利用してディスクプレートとシャフトとを結合す
る用途のもので、先ず、プレス装置の構成について、第
２図から第４図により説明する。

図中、１はベースで、ベース１上に４本のタイロッド２
によりボルスタ３及びシリンダプレー１〜４が強固に組
付けられる。

シリンダプレー１〜４には、上部に油圧式のシリンダ５
が搭載される。シリンダ５は、シリンダ駆動制御系２３
により′貨気的に制御される。シリンダ５のプランジャ
５ａに取付けたラム６は、シリンダプレート４とボルス
タ３との間を昇降する。

７はラム６の昇降動作を案内するためのガイドポス１〜
．８，９はプレスの金型で、金型の要素８がラム６に取
付けられて上型（可動型）どなり、要素９がボルスタ３
１−に固定されて下型（固定型）となる。

上型８は、第３図に示すようにパンチ１ｏ及びパンチホ
ルダ１１で構成され、ラム６の下部にボルト１２により
固着される。

パンチ１０は、その軸心部にワーク（被結合物）の一方
となるシャフト１９をパンチ］０の下降時に挿通案内さ
せるガイド孔１−３が穿設され、パンチ、＋−０上面の
ガイド孔１３の口部層りにメタルフロー用の先端突起部
１．０　ａが形成される。

下型９は、ワークの−・方となるディスクプレー１〜」
８をセラ１〜するための治具１４．治具保持具１５及び
押えリング１６よりなり、これらの要素１１ ２ よりなる下型９は、リング１６を介してボルト１７によ
りボルスタ３」二の固着される。

２０はラム６の移動量を検出するための変位検出器で、
本実施例では一例として磁気型の非接触センサを用い、
且つ２個使用する。これらの変位検出器２０は、ボルス
タ３」―にラム６の荷重中心を基準として、等距離に対
向配置される。２個使用するのは、次の理由による。

ワークにプレス力を作用させると、ラム６が微妙に傾き
完全な水平状態を保つことは困難である。

その結果、検出器２０で検出するラム変位量が検出位置
によって異なるので、複数（ここでは２個）の変位検出
器２０の出力値の平均値をとることで、検出値の正確性
を期している。

変位検出器２０の出力は、ディジタル演算回路２〕に入
力される。ディジタル演算回路２１及び後述の判定回路
２２は、マイクロコンピュータで構成される。演算回路
２１は、変位検出器２０の出力値を取り込んでワークの
塑性変形量を演算するが、この演算の詳細、及び判定手
段２２の動作は、後述する。

シリンダ駆動制御系２３は、ブＩノス加工に際してワー
ク（ディスクプレー１−）１８に対して弾性圧縮状態と
なる予圧Ｆ１を加え、次いでプレス加工に要する本加圧
力Ｆ２を加え、その後に予圧Ｆ１に戻す動作モードを実
行するように設定してある。また、判定回路２２からの
指令に応じた動作を実行する機能を有する。

次に本装置を用いてワーク（ディスクプレート１８，シ
ャフト１９）同士の塑性結合を行う工程及び塑性変形量
測定について第１図のフローチャー１へを参照しつつ説
明する。第１図の８１〜Ｓ１２は、ステップを示す。

塑性結合工程は、先ず、起動スイッチ（電源スィッチ）
入力後にワーク供給がなされる〔Ｓｌ。

Ｓ２）。

ワークのセットは、下型９内にディスクプレート１８を
セラ１へし、ディスクプレート１８の中心に設けた孔１
−８　ａ及び治具１４の位置決め孔１４ａにシャフト１
９の一部を挿入することでなされる。この圧入で、ディ
スクプレート１８の孔１８ａに、シャツ１〜１９の環状
結合溝部１９ａが位置する。

次いでシリンダ５の１症動によりラム６の下降がなされ
［Ｓ３）、パンチ」−〇の先端突起部１０　ａがディス
クプレート１８上に当接し、予圧Ｆ１が加えられ保持さ
れる〔Ｓ４〕。予圧Ｆ１は、パンチ１〇の先端突起部１
０ａに対するディスクプレー１〜１８の接触部の応力が
弾性圧縮状態にとどまる圧力に予め設定してある。

この時のラム６の位置を変位検出器２０により検出し、
この検出信号が演算回路２１に取り込まれ、この出力値
が基準値となるようにＯリセットされる〔Ｓ５〕。

そして、結合（塑性変形）に必要な本加圧力Ｆ２が、シ
リンダ５によりラム６．パンチ１０を介してディスクプ
レート１８に局部的に負荷される〔Ｓ６〕。本加圧力Ｆ
２の負荷によりパンチ１１の先端突起１１．　ａがディ
スクプレート１８のシャツ（−１９嵌合近辺を垂直方向
に押圧し、ディスクプレー１〜」−８の中心付近が局部
的に塑性変形する。

ラム６は、その塑性変形に伴い下降し下死点に到達する
。

この本加圧の工程により、第４図に示す如くディスクプ
レー１・１８の孔部１８ａ周辺に局部的な９ｉ性流動が
発生するため、シャフト」９の環状溝部１９８に塑性流
動部分が充満し、ディスクプレー１〜」。８とシャツｌ
−１９との塑性結合がなされる。

この本加圧においては、局部的の押圧された部分の塑性
変形量（加工深さ）を測定することが。

塑性流動の状況ひいては塑性結合が適正になされたか否
かを知る目安として重要である。

本実施例では、次のようにして自動的に塑性変形量が測
定される。

本加圧によりラム６が下死点を到達した時に仮に変位検
出器２０の出力値Ｍ２’を取り出すと、その変位量検出
値には、実際の塑性変形量のほかに、第３図に示すよう
にボルスタ３のたわみ量Ｙ１（点線で示す）、上型８及
び下型９のたわみ量Ｙ２．Ｙ３、ディスクプレーｌ−１
８のたわみｆＩｔＹ５ ４等が含まれ、この時点のラム６の変位量からは、実際
の塑性変形量を知ることができない。

そこで１本実施例では、下死点到達後に再び予圧Ｆ１に
戻しくＳ７］、この時点でのラム６の変位量Ｍ２を検出
する。変位量Ｍ２は、ステップＳ５の段階で実行された
Ｏリセットを基準にして換算されたカウント値（Ｍ２−
Ｍ１）として変換され、このカウント値から加工深さａ
が算出される〔Ｓ８〕。

このような測定法によれば、本加圧後に予圧Ｆ］に戻す
ので、プレス加工前後、換言すれば変位量ＭＬ、Ｍ２の
検出した時点のたわみ状態（弾性圧縮状態を含む）を同
一とすることで、Ｍ２とＭｌとの差を求めた時に、出力
値Ｍ２．Ｍｌに含まれるたわみ量は相殺され、実際の塑
性変形量ａだけを取出すことができる。

算出された塑性変形ｉｔａは、判定回路２２により設定
範囲ａ、〜ａ、の内外いずれにあるか判定される〔Ｓ９
〕。この設定範囲は、適正塑性変形量の範囲を示すもの
である。

］６ 塑性変形量ａが設定範囲内にある場合には、プレス加工
（塑性結合）は適正に行われたものとして、ラム６を上
昇させ（Ｓｌ１）、その後、ワークが取出される［５１
２）。

塑性変形量ａが設定範囲外である場合には、判定回路２
２がシリンダ駆動制御系２３に停止指令信号を出力し、
プレス動作が停止するＩ：５１０）。

これによりワークは、不良品として選別される。

しかして、本実施例によれば次のような効果を奏する。

■プレス工程時に自動的に塑性変形量を測定できる。

■塑性変形量測定には、プレス工程伴うたわみの影響を
排除し、ワークの板厚のばらつきの影響を受けず、しか
も予圧をかけることにより、ワークの遊び、がたつき等
を排除できるので、測定精度を向」ニさせることができ
る。

さらに本実施−例では、複数の変位検出器２０の出力平
均値を塑性変形量算出データとするので、プレス加工に
つきまとうラム６の傾きの影響を少なくし、−ＩＭ、測
定精度の信頼性を高めることができる。

第５図に、本実施例による測定法を用いた加工深さの測
定結果（白丸で示すサンプル値を結んだ線）と、プレス
下死点到達の本加圧時のラム変位量から測定した加工深
さの測定結果（黒丸で示すサンプル値を結んだ線）と、
製品取出し後にハイドゲージで測定した加工深さの測定
結果（黒三角で示すサンプル値を結んだ線）との比較例
を示す。

本実施例による測定方法と、製品取出し後にハイｌ−ゲ
ージで測定した加工深さの差は、±０．０１以内であり
、この測定結果よりも、本実施例の測定方法によれば、
ボルスタ、金型、ワーク等のたわみを排除でき、正確な
測定を可能にすることが理解できる。

なお、本実施例の測定結果と変位検出器を用いて本加圧
時の測定した結果とを比較すると、本加圧時に測定した
場合には、本実施例に較べ加工深さａが０．１程度大き
くなるが、これは、前述したようにボルスタ３．上型８
．下型９．ディスクプレート１８等のたわみ量を含んで
いるためである。

■算出された塑性変形量が設定範囲外にある場合には、
プレスを自動停止することで、プレス加工が適正に行わ
れていないことを知らせ、製品にプレス不良品が混入す
るのを防止できる。

なお、上記実施例では、ディジタル演算回路を用いて塑
性変形量を測定するが、出力値Ｍ２とＭｌとの差を、比
較器を用いたアナログ演算により算出してもよい。

また、演算回路で算出された塑性変形量が設定の範囲に
未達である判定された場合には、シリンダ駆動制御系が
本加圧力Ｆ２を所定量だけ増加させ、設定範囲を超える
場合には、本加圧力Ｆ２を減少させ、これらの本加圧力
の増減調整後にプレス加工を再実行してもよく、さらに
この本加圧力Ｆ２の増減は学習制御により更新するよう
設定すれば、常に適正なプレス加工を可能にする。

また、変位検出器２０として磁気型の非接触センサを用
いているが、他の非接触センサ或いは接触型の変位検出
器を用いてもよい。

９ また、プレス装置の一例として、塑性結合装置を例示し
たが、その他の用途のプレス装置にも適用可能であるこ
とは、勿論である。

〔発明の効果〕

以」−のように、本発明によれば、プレス加工工程時に
、塑性変形量を自動的に、且つワークの板厚のばらつき
の影響及びプレス加工時に発生するたわみ量の影響を排
除して、正確に測定することができる。従って、プレス
加工の適正化を図り、生産性の向上を図り得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例たるプレス加工工程を示す
フローチャー１−１第２図は、上記プレス加工を実行す
るためのプレス装置の全体図、第３図は、」―記プレス
加工のプレス成形加工前の状態を示す部分断面図、第４
図は、上記プレス装置のプレス成形加工後の状態を示す
部分断面図、第５図は、上記実施例の測定データを他の
測定例と比較して示す線図である。 ３・・ボルスタ、４　シリンダプレート、５・・・シ０ リング、６・・・ラム、８・上型（可動型）、９・・下
型（固定型）、１０・・・塑性結合用パンチ、１８・・
・ディスクプレート（ワーク）、１９・・・シャフト、
２０・・・変位検出器、２１・・・演算回路、２２・・
判定回路、２３・・シリンダ制御系。 第 １ 図 第２図 ４・シリンダプレー１・、５・・７リンダ　６・・・ラ
ム、８・・・上型（可動型）１９・・・下型（固定型）
、２０・・・変位検出器。 第３図 １０・・塑性結合用パンチ、１８・・ティスフプレ（ワ
ーク）、１９・　／ヤフ［・。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プレス加工に用いるラム又は可動型のプレス方向の
   移動量を検出する変位検出器を有し、加工に際しては、
   ワークが弾性圧縮状態となる予圧Ｆ１を前記ラム及び可
   動型を介して加え、この弾性圧縮状態での変位検出器の
   出力値Ｍ１を基準値とした後に、 前記ワークにプレス加工に要する本加圧力Ｆ２を加え、
   プレスの下死点到達後に予圧Ｆ１（弾性圧縮状態）に戻
   し、この予圧Ｆ１に戻した時の変位検出器の出力値Ｍ２
   と前記出力値Ｍ１との差から、プレス加工の塑性変形量
   を求めることを特徴とするプレスの塑性変形量測定法。 ２、第１請求項において、前記塑性変形量の測定は、デ
   ィジタル演算装置に出力値Ｍ１、Ｍ２を取り込んで行わ
   れ、その演算は、前記出力値Ｍ１を基準値として０リセ
   ットし、前記出力値Ｍ２は０リセットを基準にして換算
   されたカウント値（Ｍ２−Ｍ１）として変換され、この
   カウント値から塑性変形量を算出するプレスの塑性変形
   量測定法。 ３、第１請求項において、前記変位検出器の出力値Ｍ２
   と出力値Ｍ１との差は、比較器を用いてアナログ演算に
   より算出するプレスの塑性変形量測定法。 ４、第１請求項ないし第３請求項のいずれか１項におい
   て、前記変位検出器は複数個用いられ、これらの変位検
   出器が前記ラムの荷重中心を基準として等距離の位置に
   対向配置され、これらの変位検出器の出力値の平均値を
   塑性変形量の算出データとして取り込むプレスの塑性変
   形量測定法。 ５、シリンダにより駆動されるラムと、プレス加工用の
   型とを備えるプレス装置において、 前記ラム又はラム側に装着される可動型のプレス方向の
   移動量を検出する変位検出器と、前記シリンダを駆動制
   御する系で、ワークに弾性圧縮状態となる予圧Ｆ１を加
   え、次いでプレス加工に要する本加圧力Ｆ２を加え、そ
   の後に予圧Ｆ１に戻す動作モードを実行するシリンダ駆
   動制御系と、 前記ワークに対し本加圧前に予圧Ｆ１を加えた時及び本
   加圧後に予圧Ｆ１に戻した時の変位検出器の出力値Ｍ１
   及びＭ２を取り込み、これらの出力値の差を演算して、
   前記ワークの塑性変形量を算出する演算手段とを、備え
   てなることを特徴とするプレス装置。 ６、第５請求項において、前記演算手段で算出された塑
   性変形量が設定の範囲内にあるか判定し、設定の範囲外
   と判定された場合には、プレス動作を停止する指令信号
   を前記シリンダ駆動制御系に送る判定手段を備えるプレ
   ス装置。 ７、第５請求項において、前記演算手段で算出された塑
   性変形量が設定の範囲内にあるか判定する手段を有し、 塑性変形量が設定の範囲に未達であると判定された場合
   には、前記シリンダ駆動制御系が本加圧力Ｆ２を所定量
   だけ増やしてプレス加工を再実行するように動作モード
   を定めてあるプレス装置。 ８、第５請求項において、前記演算手段で算出された塑
   性変形量が設定の範囲内にあるか判定する手段を有し、 塑性変形量が設定の範囲に未達である場合には、前記シ
   リンダ駆動制御系が本加圧力Ｆ２を所定量だけ増加させ
   、設定範囲を超える場合には、本加圧力Ｆ２を減少させ
   、これらの本加圧力の増減調整後にプレス加工を再実行
   すると共に、この本加圧力Ｆ２の増減は学習制御により
   更新するよう設定してあるプレス装置。