JP2018192485A - 金型プレス装置及び金型プレス方法 - Google Patents

Abstract

【課題】プレス装置内の回転部における摩耗量を精度よく予測し、総合すきまの推定値を表示部に表示することができる金型プレス装置及び金型プレス方法を提供すること。【解決手段】クランク前メタル３０１、クランク後メタル３０２、コンロッドメタル３０３に加わる荷重Ｆを検知するセンサ２４と、クランク軸８の回転数Ｎを検知するロータリーエンコーダ２５と、センサ２４により検知された荷重Ｆとロータリーエンコーダ２５により検知された回転数Ｎとに基づいて、クランク前メタル３０１、クランク後メタル３０２、コンロッドメタル３０３の推定摩耗量の積算値Ｗｔを推定し、推定摩耗量の積算値Ｗｔに基づいて、回転部における総合すきまを推定するコントローラ１４と、推定された総合すきまのデータを表示する表示部１６と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明は、金型プレス装置及び金型プレス方法に係り、特に精度管理が可能な金型プレス装置等に関する。

金型プレス装置（以下、プレス装置という）の精度は、フレーム、クランク、コンロッド、玉ねじ、ギブ、ギブガイド等に依存している。プレス装置における回転部の軸受にはメタルを使用するため、長期間の使用によりメタルが摩耗し、プレス装置の精度が低下する。ここで、プレス装置の精度とは、ＪＩＳ規格により規定されており、例えば、前後、左右の真直度、ギブのすきま、メタルとクランクシャフトとの間の総合すきま、等が含まれる。

例えば、工場出荷時にはＪＩＳ規格における１級の精度であったプレス装置が、長期間の使用によって摩耗することでＪＩＳ規格における２級を下回ることもある。プレス装置の精度が低下すると、プレス装置により加工された製品の精度が低下したり、騒音が増大したりする。日本国内では、特定自主検査の制度により年１回のプレス装置の診断が義務づけられており、特定自主検査において検査されるデータは、１年毎の総合すきまやスライドクリアランス等のデータのみである。

図８（ａ）は、総合すきま（ｍｍ）の検査履歴を示す図である。図８（ａ）には、例えば、検査日時２０１０年１１月１２日に行われた検査結果において総合すきま０．３５ｍｍというデータが得られたことが示されている。そして、約１年後の２０１１年１１月１５日に検査が行われ、総合すきま０．３７ｍｍというデータが得られたことが示されている。

また、図８（ｂ）はＪＩＳ Ｂ６４０２に規定された総合すきまの等級を示す表であり、クランク形及びクランクレス形における特級、１級、２級それぞれの許容値が示されている。ここで、ｐはプレス装置の呼び能力（ｋＮ）であり、許容値の単位はｍｍである。図８（ｃ）は、図８（ｂ）の呼び能力ｐ（ｋＮ）を横軸とし、総合すきま（ｍｍ）を縦軸として、特級、１級、２級のそれぞれをグラフ化したものである。

更に、工具の摩耗量の推定計算を行う技術として、例えば特許文献１に開示されたような技術が提案されている。

特開２０１７−０４９６５６号公報

しかしながら、特定自主検査は、検査間隔が約１年であるため、プレス装置の経年変化を示すデータが荒い。また、プレス装置で行われる個々の加工が、どの程度、プレス装置の摩耗に影響しているかを把握することができない。更に、プレス装置の摩耗の度合いを、プレス装置にかかる負荷とクランク軸の回転数、プレス装置の使用時間等から概算する方法もあるが、サーボプレスのように複雑な動きが可能なプレス装置の場合、多種多様な加工を１台のプレス装置で実行することが多く、摩耗の度合いを算出するために必要なパラメータの変動の度合いが大きいため、摩耗の度合いを算出する際の精度が低下してしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、プレス装置内の回転部における摩耗量を精度よく予測し、総合すきまの推定値を表示部に表示することができる金型プレス装置及び金型プレス方法を提供することを例示的課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は以下の趣旨を有する。

［趣旨１］
駆動手段と、
対象物を加工する金型を上下に動作させるスライドと、
前記スライドを上下に移動させるコンロッドと、
前記駆動手段により回転され、前記駆動手段の動力を前記コンロッドを介して前記スライドに伝達するクランク軸と、
前記クランク軸を支持する軸受部と、
を備える金型プレス装置であって、
前記軸受部に加わる荷重を検知する荷重検知手段と、
前記クランク軸の回転数を検知する回転数検知手段と、
前記荷重検知手段により検知された荷重と前記回転数検知手段により検知された回転数とに基づいて、前記軸受部の摩耗量を推定する摩耗量推定手段と、
前記摩耗量推定手段により推定された前記摩耗量に基づいて、前記クランク軸及び前記軸受部における総合すきまを推定する総合すきま推定手段と、
前記総合すきま推定手段により推定された総合すきまのデータを表示する表示部と、
を備える。

［趣旨２］
前記摩耗量推定手段は、加工動作中に前記スライドが所定の位置にあるときに前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、前記スライドが前記所定の位置にあるときから単位時間が経過した後に前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、に基づき前記単位時間における摩耗量である単位摩耗量を推定し、前記単位摩耗量を積算することにより前記摩耗量を推定するものであってもよい。

［趣旨３］
前記摩耗量推定手段は、更に、比摩耗量と前記軸受部の長さとに基づいて前記単位摩耗量を推定するものであってもよい。

［趣旨４］
前記総合すきま推定手段は、工場出荷時の前記軸受部におけるすきまのデータに前記摩耗量を加算して前記総合すきまを推定するものであってもよい。

［趣旨５］
前記摩耗量推定手段は、前記摩耗量を初期化する初期化機能を有するものであってもよい。

［趣旨６］
駆動手段と、対象物を加工する金型を上下に動作させるスライドと、前記スライドを上下に移動させるコンロッドと、前記駆動手段により回転され、前記駆動手段の動力を前記コンロッドを介して前記スライドに伝達するクランク軸と、前記クランク軸を支持する軸受部と、を備える金型プレス装置による金型プレス方法であって、
荷重検知手段により前記軸受部に加わる荷重を検知する荷重検知工程と、
回転数検知手段により前記クランク軸の回転数を検知する回転数検知工程と、
前記荷重検知工程において検知された荷重と前記回転数検知工程において検知された回転数とに基づいて、前記軸受部の摩耗量を推定する摩耗量推定工程と、
前記摩耗量推定工程において推定された前記摩耗量に基づいて、前記クランク軸及び前記軸受部における総合すきまを推定する総合すきま推定工程と、
前記総合すきま推定工程において推定された総合すきまのデータを表示部に表示する工程と、
を備える。

本発明によれば、プレス装置内の回転部における摩耗量を精度よく予測し、総合すきまの推定値を表示部に表示することができる金型プレス装置及び金型プレス方法を提供することができる。

実施形態のプレス装置の構成を示す図 実施形態のプレス装置のブロック図 実施形態の回転部における各パラメータを示す図 実施形態のデータ構造を示す図 実施形態のスライドの位置、荷重、モータの回転数を示すグラフ 実施形態のプレス装置の推定摩耗量を求める処理を示すフローチャート 実施形態の表示部に表示された画面を示す図 従来例の総合すきまの検査履歴を示す図、総合すきまの許容値を示す表及びグラフ

［実施形態］
（プレス装置の説明）
図１は、プレス装置Ｓの概略図である。プレス装置Ｓは、筐体２の内外に、駆動モータ４（駆動手段）、伝達機構６、クランク軸８、コンロッド１０、スライド１２を有して構成される。また、プレス装置Ｓは、コントローラ１４、記憶部１５、表示部１６、入力部１８、を有している。本実施形態のプレス装置Ｓは、例えば順送式のプレス装置であり、複数の加工ステージと、搬送機構（不図示）とを更に有している。

駆動モータ４は、例えばサーボ制御されるサーボモータであり、回転量及び回転方向を制御しつつ伝達機構６、クランク軸８、コンロッド１０を介して後述する金型３を上下移動させるものである。伝達機構６は、例えばギアやベルト等の伝達部材を有して構成され、駆動モータ４のモータ軸の回転をクランク軸８へと伝達するものである。駆動モータ４への制御信号はコントローラ１４から送られるようになっている。

クランク軸８及びコンロッド１０は、伝達機構６により伝達されたモータ軸の回転移動を往復移動（本実施形態では、上下移動。）に変換するためのものである。モータ軸の回転によりクランク軸８が回転し、クランク軸８に一端近傍が連結されたコンロッド１０にその回転が伝達されてコンロッド１０が上下移動（昇降移動）するようになっている。

コンロッド１０の他端近傍にはスライド１２が連結されている。コンロッド１０の上下移動に伴いスライド１２がギブ２６に沿って上下移動するようになっている。図２にその概略図を示すように、スライド１２は、ボルスタ２２と対面している。プレス装置Ｓにおいては、スライド１２と対向するようにボルスタ２２が配置されている。スライド１２のボルスタ２２と対向する側の面（本実施形態では下面。）に金型３の一部としての上型３ａが装着される。ボルスタ２２のスライド１２と対向する側の面（本実施形態では上面。）に金型３の一部としての下型３ｂが装着される。

上型３ａと下型３ｂとの間に加工の対象物としてのワークＷＳを配置し、上型３ａと下型３ｂとで押圧することにより、プレス装置ＳによるワークＷＳに対するプレス加工が行われる。詳しくは、コントローラ１４により制御されて駆動モータ４が回転する。駆動モータ４の回転が伝達機構６、クランク軸８を介してコンロッド１０へと伝達され、スライド１２が上下移動する。スライド１２の下方移動によって上型３ａと下型３ｂとが押圧され、ワークＷＳのプレス加工が行われる。すなわち、プレス装置Ｓにおいて、駆動モータ４、伝達機構６、クランク軸８、コンロッド１０、スライド１２がプレス部を構成する。伝達機構６には、クランク軸８の回転数を検知するための回転数検知手段であるロータリーエンコーダ２５が設けられている。

荷重検知手段であるセンサ２４は、プレス装置ＳがワークＷＳにプレス加工を行う際に、コンロッド１０に働く荷重Ｆ（図３参照）を検知するためのセンサで、例えばロードセルである。センサ２４は、例えば、筐体２に設置された歪ゲージであってもよい。センサ２４は、コンロッド１０のいずれかの位置（例えば、中央近傍位置）に設置されていてもよい。なお、図１において、表示部１６が配置されている側がプレス装置Ｓの前側である。

（プレス装置のブロック図）
図２は、プレス装置Ｓのブロック図である。コントローラ１４は、駆動モータ４を制御する。コントローラ１４は、表示部１６、入力部１８とも接続されている。コントローラ１４は、予め記憶部１５に記憶された各種パラメータや各種プログラム等を読み出し、これらに基づいてプレス装置Ｓの加工動作を制御する。また、後述する推定摩擦量の算出処理において求められた各種データを記憶部１５に記憶する。ロータリーエンコーダ２５は、駆動モータ４の出力軸（不図示）の回転速度を検出し、検出した結果をコントローラ１４に出力する。コントローラ１４は、ロータリーエンコーダ２５による検出結果に基づいて、駆動モータ４を制御する。また、コントローラ１４は、センサ２４によりコンロッド１０に働く荷重を検知している。

（回転部における各パラメータについて）
プレス装置Ｓの精度には、例えば、上下に運動するスライド１２の前後、左右における真直度、回転部における総合すきま、ボルスタ２２とスライド１２との間の平行度、等が含まれる。中でも、総合すきまが大きくなることで、他の精度も影響を受けるため、プレス装置Ｓの回転部における摩耗の度合いを示す総合すきまを評価することにより、プレス装置Ｓ全体の精度を評価することとする。回転部とは、クランク軸８及び軸受部を指し、軸受部は詳細には、クランク前メタル３０１、クランク後メタル３０２、コンロッドメタル３０３を指す。クランク軸８とこれらのメタルとの間にはすきまがあるが、荷重が加わる前後において、このすきまが変化する。総合すきまとは、このような変化を表している。精度検査においては、スライド１２をストロークの上限又は下限に定置して、ボルスタ２２の略中央に所定の負荷を加え、支持点の下を測定点として、加圧前後に計測器の値を読み取って、読み取った値の差を総合すきまの測定値としている。

図３は、プレス装置Ｓの回転部における各部のサイズを示す図である。プレス装置Ｓの回転部とは、具体的に、クランク軸８近傍を指す。クランク軸８は、本実施形態のプレス装置Ｓにおいては、クランク前メタル３０１、クランク後メタル３０２及びコンロッドメタル３０３の３つの軸受部によって支持されている。図３に示すように、クランク軸８は、プレス装置Ｓの前方（図３における左側）においては、円環状のクランク前メタル３０１内を回転し、プレス装置Ｓの後方（図３における右側）においては、円環状のクランク後メタル３０２内を回転する。また、クランク軸８は、コンロッド１０においては、円環状のコンロッドメタル３０３内を回転する。

プレス装置Ｓの回転部の各サイズは、後述するプレス装置Ｓの総合すきまを算出する際のパラメータとして用いられる。クランク前メタル３０１の軸受内径をｄ１とし、クランク前メタル３０１の軸受長さをＬ１とする。クランク後メタル３０２の軸受内径をｄ２とし、クランク後メタル３０２の軸受長さをＬ２とする。コンロッドメタル３０３の軸受内径をｄ３とし、コンロッドメタル３０３の長さを軸受Ｌ３とする。また、クランク前メタル３０１の軸受長さＬ１方向における中央部から、コンロッドメタル３０３の軸受長さＬ３方向における中央部までの距離をＩ１とし、クランク後メタル３０２の軸受長さＬ２方向における中央部から、コンロッドメタル３０３の軸受長さＬ３方向における中央部までの距離をＩ２とする。

プレス装置ＳにおいてワークＷＳへの加工が行われているとき、コンロッド１０には力Ｆが働いており、クランク前メタル３０１には力Ｆｆが働いており、クランク後メタル３０２には力Ｆｒが働いている。このとき、力Ｆは力Ｆｆと力Ｆｒとが加算されたもの（Ｆ＝Ｆｆ＋Ｆｒ）となっている。

（データ構造）
後述するプレス装置Ｓの推定摩耗量を算出する際に必要となるパラメータは、比摩耗量Ｋ（ｍｍ／（Ｎ／ｍｍ^２・ｍ／ｓ・ｈｒ））、クランク前メタル３０１の軸受内径ｄ１、クランク前メタル３０１の軸受長さＬ１、クランク後メタル３０２の軸受内径ｄ２、クランク後メタル３０２の軸受長さＬ２、コンロッドメタル３０３の軸受内径ｄ３、コンロッドメタル３０３の軸受長さＬ３、距離Ｉ１、距離Ｉ２である。ここで、クランク前メタル３０１の軸受内径ｄ１、クランク後メタル３０２の軸受内径ｄ２、コンロッドメタル３０３の軸受内径ｄ３は、後述する推定摩擦量の算出においては、相殺される値であるため、パラメータとして入力しなくてもよい。このため、図４の「固定パラメータ」においては、これらはかっこ書きとしている。なお、これらのパラメータの入力は入力部１８を介して行われ、入力されたパラメータは記憶部１５に記憶される。

ここで、比摩耗量Ｋは次のような値である。例えば、潤滑剤を用いていない無潤滑状態の場合、比摩耗量Ｋは６×１０^−４〜３×１０^−３の値である。また、所定の間隔で潤滑剤が投与されるような定期潤滑の場合、比摩耗量Ｋは６×１０^−５〜３×１０^−４である。更に、油潤滑の場合、比摩耗量Ｋは６×１０^−６〜３×１０^−５である。

次に、プレス装置Ｓにおいて、ワークＷＳに所定の加工を行う際にコントローラ１４によって実行されるプログラムをＸとする。プログラムＸには、プログラムＸで使用される金型３のデータ（金型データ）、加工動作を示すモーションデータ、そして、後述する１ショット当たりの推定摩耗量Ｗｘが紐づけられている。

（推定摩耗量の算出方法）
加工の１サイクルにおける推定摩耗量Ｗ［ｍｍ］は、次の式（１）を用いて求められる。
Ｗ＝Ｋ×Ｐ×Ｖ×Ｔ （１）
なお、Ｋは上述した比摩耗量［ｍｍ／（Ｎ／ｍｍ^２・ｍ／ｓ・ｈｒ）］、Ｐは軸受負荷面圧［Ｎ／ｍｍ^２］、Ｖは軸受摺動速度［ｍ／ｓ］、Ｔは摩擦時間［ｈｒ］である。また、本実施形態では、比摩耗量Ｋとして油潤滑の場合の６×１０^−６〜３×１０^−５を用いる。

ここで、Ｐ値、Ｖ値、ＰＶ値について説明する。これらの値は、クランク軸８が一方向に回転している場合と、摺動運動を行っている場合とで、異なる値となる。なお、以下の式において、Ｆは荷重［Ｎ］、ｄは上述した軸受内径［ｍｍ］、Ｌは上述した軸受長さ［ｍｍ］、Ｎは駆動モータ４の回転数［ｓ^−１］、ｃは揺動運動の際の揺動サイクル速度［ｓ^−１］、θは揺動運動の際の揺動角度［ｒａｄ］である。

まず、クランク軸８が一方向に回転している場合、Ｐ値［Ｎ／ｍｍ^２］は、次の式（２）で表される。
Ｐ＝Ｆ／（ｄ×Ｌ） （２）
また、Ｖ値［ｍ／ｓ］は、次の式（３）で表される。
Ｖ＝π×ｄ×Ｎ／１０^３ （３）
ここで、πは円周率である。
更に、ＰＶ値［Ｎ／ｍｍ^２・ｍ／ｓ］は、式（２）、式（３）から、次の式（４）で表される。
ＰＶ＝π×Ｆ×Ｎ／（Ｌ×１０^３） （４）

次に、クランク軸８が揺動運動をしている場合、Ｐ値［Ｎ／ｍｍ^２］は、次の式（５）で表される。
Ｐ＝Ｆ／（ｄ×Ｌ） （５）
また、Ｖ値［ｍ／ｓ］は、次の式（６）で表される。
Ｖ＝ｄ×ｃ×θ／１０^３ （６）
更に、ＰＶ値［Ｎ／ｍｍ^２・ｍ／ｓ］は、式（５）、式（６）から、次の式（７）で表される。
ＰＶ＝Ｆ×ｃ×θ／（Ｌ×１０^３） （７）

例えば、クランク軸８が一方向に回転している場合、１サイクルにおける推定摩耗量Ｗは、次の式（８）から求められる。なお、クランク軸８が揺動運動をしている場合も同様に１サイクルにおける推定摩耗量Ｗを求めることができる。
Ｗ＝Ｋ×π×Ｆ×Ｎ×Ｔ／（Ｌ×１０^３） （８）

本実施形態においては、回転部には３つのメタル、具体的には、クランク前メタル３０１、クランク後メタル３０２、コンロッドメタル３０３がある。このため、上述した推定摩擦量Ｗ［ｍｍ］は、メタル毎に求める必要があり、それぞれ以下のように求められる。なお、クランク前メタル３０１の推定摩擦量をＷ１、クランク後メタル３０２の推定摩擦量をＷ２、コンロッドメタル３０３の推定摩擦量をＷ３とする。
Ｗ１＝Ｋ×π×Ｆｆ×Ｎ×Ｔ／（Ｌ１×１０^３） （９）
Ｗ２＝Ｋ×π×Ｆｒ×Ｎ×Ｔ／（Ｌ２×１０^３） （１０）
Ｗ３＝Ｋ×π×Ｆ×Ｎ×Ｔ／（Ｌ３×１０^３） （１１）

また、センサ２４により検知される荷重はＦであり、力が働く系全体を剛体とみなすと、各メタルに働く力は以下の式（１２）のように表される。
Ｆ＝Ｆｆ＋Ｆｒ （１２）
Ｆｆ＝Ｆ×Ｉ２／（Ｉ１＋Ｉ２） （１３）
Ｆｒ＝Ｆ×Ｉ１／（Ｉ１＋Ｉ２） （１４）

プレス装置Ｓにおいては、クランク軸８が傾くことがないよう、プレス装置Ｓの前（クランク前メタル３０１側）後（クランク後メタル３０２側）にかかる負荷が略均等となるように設計されている。よって、推定摩擦量Ｗは、以下のように表される。
Ｗ＝Ｗ３＋（Ｗ１＋Ｗ２）／２ （１５）

（加工動作中の推定摩耗量の算出）
図５は、プレス装置Ｓが所定の加工を行う際のスライド１２の位置Ｙ（実線）、クランク軸８の回転数Ｎ（破線）、荷重Ｆ（一点鎖線）を示すグラフであり、横軸は時間Ｔを示す。プレス装置Ｓにおいて、スライド１２が始動位置から加工開始位置に下降するとワークＷＳへの加工が開始される。加工が開始されると荷重Ｆが増加していき、加工が終了すると荷重Ｆは無負荷状態となる。スライド１２は加工終了位置から上昇し、始動位置に戻る。ここで、始動位置から加工が終了した後の始動位置までを１サイクルとし、１サイクルに要する時間をサイクルタイムという。また、荷重Ｆが０から立ち上がり、０に戻るまでの時間を負荷時間という。

ここで、負荷時間内において、スライド１２がある位置Ｙ１にあるときに、センサ２４により検知された荷重ＦをＦ１、ロータリーエンコーダ２５により検知されたクランク軸８の回転数ＮをＮ１とする。スライド１２が位置Ｙ１から単位時間ΔＴ後に位置Ｙ２に移動したときに、センサ２４により検知された荷重ＦをＦ２、ロータリーエンコーダ２５により検知されたクランク軸８の回転数ＮをＮ２とする。単位時間ΔＴの間の推定摩耗量ΔＷ（以下、単位摩耗量ΔＷという）は、次の式（１６）で表される。なお、プレス装置Ｓの加工中に荷重Ｆと回転数Ｎを検知しているため、式（１６）は、クランク軸８が一方向に回転している場合も揺動運動している場合も用いられる式である。また、単位時間ΔＴは、例えば数ミリ秒（ｍｓｅｃ）である。
ΔＷ＝Ｋ×π×（Ｆ１＋Ｆ２）／２×（Ｎ１＋Ｎ２）／２
×ΔＴ／（Ｌ×１０^３） （１６）
これにより、１サイクルにおける推定摩耗量Ｗは、以下の式（１７）のようにも表される。
Ｗ＝ΣΔＷ （１７）

（推定摩耗量の積算値を算出する処理）
図６はプレス装置Ｓの摩耗量を算出する処理を示すフローチャートである。なお、プレス装置Ｓの推定摩耗量の積算値であるＷｔは、例えば工場出荷時に初期化されており（Ｗｔ＝０）、総合すきまの値が許容値を超えて（例えば、ＪＩＳ２級を下回って）、回転部のオーバーホールが行われた際にも初期化される。コントローラ１４は、推定摩耗量の積算値Ｗｔを初期化する初期化機能を有する。作業者がオーバーホールを行い、入力部１８を介してコントローラ１４によって推定摩耗量の積算値Ｗｔを初期化する。なお、プレス装置Ｓが、オーバーホールが行われたことを検知する検知手段を有し、検知手段によりオーバーホールが行われたことを検知したときに、コントローラ１４が自動で推定摩耗量の積算値Ｗｔを初期化するようにしてもよい。

また、工場出荷時には、プレス装置Ｓの回転部におけるすきま（ｍｍ）が測定され、予め総合すきまの初期値（例えば、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍの値）として記憶部１５に記憶されているものとする。本実施形態においては、コントローラ１４は、総合すきまの初期値に式（１７）で求めた１サイクルにおける推定摩耗量Ｗを加算した値を総合すきまの推定値とする。コントローラ１４は、総合すきまを推定する総合すきま推定手段として機能する。なお、本実施形態では、総合すきまの各級の許容値は、図８（ｂ）のクランク形の方が用いられる。

コントローラ１４は、プレス装置ＳによってワークＷＳに所定の加工を開始するとステップ（以下、Ｓとする）６０１以降の処理を開始する。Ｓ６０１でコントローラ１４は、クランク軸８の回転数Ｎ１、荷重Ｆ１、１サイクルにおける推定摩耗量Ｗの値をそれぞれ初期化（Ｎ１＝０、Ｆ１＝０、Ｗ＝０）する。Ｓ６０２でコントローラ１４は、スライド１２の位置Ｙの値、ロータリーエンコーダ２５の検知結果から回転数Ｎの値、センサ２４の検知結果から荷重Ｆの値、をそれぞれ更新する。なお、スライド１２の位置Ｙは、例えば、クランク軸８が上死点からどのくらい回転したかに基づいて求めることができる。

Ｓ６０３でコントローラ１４は、Ｓ６０２で更新した回転数ＮをＮ２とし、荷重ＦをＦ２とする。Ｓ６０４でコントローラ１４は、加工が開始されたか否かを判断し、加工が開始されたと判断した場合、処理をＳ６０６に進め、加工が開始されていないと判断した場合、処理をＳ６０５に進める。Ｓ６０４の加工開始とは、１サイクルの開始をいう。Ｓ６０５でコントローラ１４は、回転数Ｎ１に回転数Ｎ２を代入し（Ｎ１＝Ｎ２）、荷重Ｆ１に荷重Ｆ２を代入して（Ｆ１＝Ｆ２）、処理をＳ６０２に戻す。

Ｓ６０６でコントローラ１４は、上述した式（１６）を用いて単位摩耗量ΔＷ（１スキャン毎の推定摩耗量ΔＷともいう）を算出する。Ｓ６０７でコントローラ１４は、前回の加工において求められた推定摩耗量ＷにＳ６０６で算出した単位摩耗量ΔＷを加算し、新たな推定摩耗量Ｗを求める（Ｗ＝Ｗ＋ΔＷ）。Ｓ６０８でコントローラ１４は、回転数Ｎ１に回転数Ｎ２を代入し（Ｎ１＝Ｎ２）、荷重Ｆ１に荷重Ｆ２を代入する（Ｆ１＝Ｆ２）。Ｓ６０９でコントローラ１４は、加工が終了したか否かを判断し、加工が終了したと判断した場合、処理をＳ６１０に進め、加工が終了していないと判断した場合、処理をＳ６０２に戻す。Ｓ６０９の加工終了とは、１サイクルの終了をいう。

Ｓ６１０でコントローラ１４は、終了した所定の加工を行うために呼び出されたプログラム（例えば、プログラムＸとする）の推定摩耗量ＷｘにＳ６０７で求めた推定摩耗量Ｗを代入し、記憶部１５に記憶する。本実施形態では、Ｓ６１０で、プログラムＸにおける１サイクルで求められた推定摩耗量ＷｘをプログラムＸの推定摩耗量Ｗｘとしているが、例えば、プログラムＸについて複数のサイクルで複数の推定摩耗量Ｗを求め、それらの平均をプログラムＸの推定摩耗量Ｗｘとしてもよい。

Ｓ６１１でコントローラ１４は、プレス装置Ｓの推定摩耗量の積算値Ｗｔに、Ｓ６０７で求めた１サイクルにおける推定摩耗量Ｗを加算し、プレス装置Ｓの新たな推定摩耗量の積算値Ｗｔを求める（Ｗｔ＝Ｗｔ＋Ｗ）。コントローラ１４は、プレス装置Ｓの推定摩耗量の積算値Ｗｔを推定する摩耗量推定手段として機能する。Ｓ６１２でコントローラ１４は、１サイクルにおける推定摩耗量Ｗを初期化する（Ｗ＝０）。Ｓ６１３でコントローラ１４は、生産が終了したか否かを判断し、生産が終了したと判断した場合、処理を終了し、生産が終了していないと判断した場合、処理をＳ６０２に戻す。

（摩耗量の表示）
図７は、プレス装置Ｓの表示部１６に表示されるデータの一例を示す図である。表示画面７０１には、例えば、総合すきまの推定値（ｍｍ）７０２、プレス装置Ｓの推定摩耗量の積算値Ｗｔ（μｍ）の所定の期間における積算値７０３、総合すきまのＪＩＳ規格の２級の値７０４（０．７６ｍｍ）、総合すきまのＪＩＳ規格の１級の値７０５（０．６２ｍｍ）、総合すきまの初期値７０６（例えば、０．３９ｍｍ）といったデータが表示されている。横軸は使用時間（年）を示している。ここで、プレス装置Ｓの推定摩耗量の積算値Ｗｔの所定の期間における積算値７０３は、図７では、半年間における積算値としているが、これに限定されるものではない。

このように、本実施形態のように、荷重Ｆと回転数Ｎとに基づいてプレス装置Ｓの推定摩耗量の積算値Ｗｔを求め、求めた推定摩耗量の積算値Ｗｔに基づいて総合すきまのデータを表示部１６に表示させることで、プレス装置Ｓの経年変化のデータを作業者に提供することができる。

なお、上述した所定の期間はプログラムを切り替えるときや、ロット単位、月単位等でもよい。また、本実施形態では、推定摩耗量の積算値Ｗｔや総合すきまの推定値を、プレス装置Ｓの表示部１６に表示させた。しかし、例えば、プレス装置Ｓに接続されたパーソナルコンピュータ（サーバーコンピュータ）等に表示させてもよい。更に、総合すきまの推定値が規定値を上回った場合には、その旨を作業者に通知したり、プレス装置Ｓのメーカー担当者（サービスマン）に自動で通知するような構成としてもよい。

本実施形態では、プレス装置Ｓの回転数Ｎと荷重Ｆとを監視し、回転部の軸受部（メタル）の単位摩耗量ΔＷを随時算出することで、１台のプレス装置Ｓで多種多様な加工を行う場合においても、回転部の軸受部（メタル）の摩耗量（言い換えれば、寿命）を精度良く予測し、プレス装置Ｓに問題が起きる前に適切なタイミングで作業者にメンテナンスを促すことが可能となる。

また、式（１６）で説明したように、本実施形態では、１サイクルの推定摩耗量Ｗを求めるためのパラメータに、比摩耗量Ｋとメタルの軸受長さ（Ｌ）を追加する。また、プレス装置Ｓの加工中の回転数Ｎと荷重Ｆを同時に監視し、単位摩耗量ΔＷを算出する。また、プログラム毎に１ショット当たりの推定摩耗量（負荷度合い）Ｗｘを求め、記憶部１５に記憶する。また、所定の期間における推定摩耗量の積算値Ｗｔを積算し、総合すきまの初期値に加算することで総合すきまの推定値を得、経年変化のグラフ（横軸：時間、縦軸：総合すきま）として表示する。更に、年に１回行われる特定自主検査において得られた総合すきまの検査履歴を記憶部１５に記憶しておき、図７の表示画面７０１の総合すきまの推定値とともに総合すきまの実測値としてグラフに描画して表示させてもよい。

以上のことから、本実施形態では、クランク前メタル３０１、クランク後メタル３０２、又はコンロッドメタル３０３等の軸受部における推定摩耗量の算出精度を向上することができる。また、プログラム単位の推定摩耗量Ｗｘを記憶しておくことで、プレス装置Ｓの負荷の度合いに応じて生産の振り分けを行うことができるようになり、プレス装置Ｓの負荷を平準化することができる。また、軸受部の摩耗進度を容易に確認することができる。更に、プレス装置Ｓの精度をデジタル化することができる。

以上、本実施形態によれば、プレス装置内の回転部における摩耗量を精度よく予測し、総合すきまの推定値を表示部に表示することができる金型プレス装置及び金型プレス方法を提供することができる。

２ 筐体
３ 金型
３ａ 上型
３ｂ 下型
４ 駆動モータ
６ 伝達機構
８ クランク軸
１０ コンロッド
１２ スライド
１４ コントローラ
１５ 記憶部
１６ 表示部
１８ 入力部
２２ ボルスタ
２４ センサ
２５ ロータリーエンコーダ
２６ ギブ
３０１ クランク前メタル
３０２ クランク後メタル
３０３ コンロッドメタル
７０１ 表示画面
Ｓ プレス装置

Claims (6)

1. 駆動手段と、
   対象物を加工する金型を上下に動作させるスライドと、
   前記スライドを上下に移動させるコンロッドと、
   前記駆動手段により回転され、前記駆動手段の動力を前記コンロッドを介して前記スライドに伝達するクランク軸と、
   前記クランク軸を支持する軸受部と、
   を備える金型プレス装置であって、
   前記軸受部に加わる荷重を検知する荷重検知手段と、
   前記クランク軸の回転数を検知する回転数検知手段と、
   前記荷重検知手段により検知された荷重と前記回転数検知手段により検知された回転数とに基づいて、前記軸受部の摩耗量を推定する摩耗量推定手段と、
   前記摩耗量推定手段により推定された前記摩耗量に基づいて、前記クランク軸及び前記軸受部における総合すきまを推定する総合すきま推定手段と、
   前記総合すきま推定手段により推定された総合すきまのデータを表示する表示部と、
   を備えることを特徴とする金型プレス装置。
2. 前記摩耗量推定手段は、加工動作中に前記スライドが所定の位置にあるときに前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、前記スライドが前記所定の位置にあるときから単位時間が経過した後に前記荷重検知手段により検知された荷重及び前記回転数検知手段により検知された回転数と、に基づき前記単位時間における摩耗量である単位摩耗量を推定し、前記単位摩耗量を積算することにより前記摩耗量を推定することを特徴とする請求項１に記載の金型プレス装置。
3. 前記摩耗量推定手段は、更に、比摩耗量と前記軸受部の長さとに基づいて前記単位摩耗量を推定することを特徴とする請求項２に記載の金型プレス装置。
4. 前記総合すきま推定手段は、工場出荷時の前記軸受部におけるすきまのデータに前記摩耗量を加算して前記総合すきまを推定することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の金型プレス装置。
5. 前記摩耗量推定手段は、前記摩耗量を初期化する初期化機能を有することを特徴とする請求項４に記載の金型プレス装置。
6. 駆動手段と、対象物を加工する金型を上下に動作させるスライドと、前記スライドを上下に移動させるコンロッドと、前記駆動手段により回転され、前記駆動手段の動力を前記コンロッドを介して前記スライドに伝達するクランク軸と、前記クランク軸を支持する軸受部と、を備える金型プレス装置による金型プレス方法であって、
   荷重検知手段により前記軸受部に加わる荷重を検知する荷重検知工程と、
   回転数検知手段により前記クランク軸の回転数を検知する回転数検知工程と、
   前記荷重検知工程において検知された荷重と前記回転数検知工程において検知された回転数とに基づいて、前記軸受部の摩耗量を推定する摩耗量推定工程と、
   前記摩耗量推定工程において推定された前記摩耗量に基づいて、前記クランク軸及び前記軸受部における総合すきまを推定する総合すきま推定工程と、
   前記総合すきま推定工程において推定された総合すきまのデータを表示部に表示する工程と、
   を備えることを特徴とする金型プレス方法。

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