JP6447247B2 - 線ズレ評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、線ズレ評価方法に関する。

プレス成形品に生じる外観上の不具合の１つに、線ズレと称される現象がある。線ズレは、絞り成形等のプレス加工が素材に施された際、成形されて所定の形状が付与された部分の近傍に、意図しない線状の痕である線ズレ部が形成される現象である。

線ズレ部は、プレス加工の初期にポンチと素材とが接触して生じた線状の痕が、プレス加工の進行に連れて素材の流動とともに移動し、最終段階で所定の形状が成形された際に、その近傍に残ることによって形成される。

線ズレ部は、例えば、線状に延在する凸部（または凹部）であるキャラクターラインを、絞り成形によって自動車の車体表面に形成する場合に生じる。キャラクターラインは、車体表面の意匠を構成するが、キャラクターラインの形成とともに線ズレ部が製品面に生じると、製品の外観が損なわれてしまうため、好ましくない。

そのため、例えば特許文献１に記載のプレス型では、線ズレ部を製品面とは異なる位置に形成させる機構が設けられ、これによって、線ズレ部が製品面に出ないようにしている。

特開平１１−２７７１５７号公報

しかしながら、そのような機構を型に設ければ、型が複雑化し、コストが増加する。

また、検査員が目視によって線ズレを評価し、その評価結果に基づいて製品を選別するようにすれば、型が複雑化せずに済むが、そのような官能評価の場合、検査員によって評価のばらつきが生じる。その結果、品質または歩留まりの低下を招く虞がある。

官能評価の際、線ズレの生じた箇所を油砥石等によって軽く擦ることによって、線ズレを視認し易くできるものの、検査員が目視してその良否を判断することに変わりない。従って、評価結果は検査員の主観の影響を受ける。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、線ズレ評価のばらつきを抑制できる線ズレ評価方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の線ズレ評価方法は、プレス加工するポンチが素材を押圧し終わった際に形成される曲部と当該曲部に隣接する部分との境をなすＲ止まりからずれた位置に、線状の痕をなす線ズレ部が形成される線ズレを定量的に評価する。線ズレ部は、プレス加工当初のポンチと素材との接触によって形成される。本発明の線ズレ評価方法では、プレス加工後、Ｒ止まりおよび線ズレ部と交差するように素材の表面に沿った素材の形状について、一次導関数および二次導関数が求められる。そして、一次導関数および二次導関数から、Ｒ止まりの位置および線ズレ部の位置が規定され、規定されたＲ止まりの位置と線ズレ部の位置との間の距離を用いて線ズレが定量的に評価される。

上記構成を有する線ズレ評価方法によれば、線ズレの範囲が定量化されて一義的に決まるため、線ズレの範囲についての客観的判断が可能になる。従って、本発明によれば線ズレ評価のばらつきを抑制できる。

実施形態の線ズレ評価方法で用いる試験片を作製する型の概略構成を示す図である。 線ズレ部が形成される際の型の動作を示す図である。 線ズレ部がずれ動く際の型の動作を示す図である。 実施形態の線ズレ評価方法の概要を示すフローチャートである。 プレス加工後の素材の形状が測定される方向を示す斜視図である。 プレス加工後の素材の形状曲線、ならびにその一次導関数および二次導関数を示すグラフである。 上側はプレス加工後の素材の形状曲線をその一部が横軸と平行になるように回転して示したグラフであり、下側はその一次導関数および二次導関数を示すグラフである。 図７の下側に示された一次導関数およびその漸近線によって囲まれた積分範囲を示すグラフである。 図８に示す積分範囲から得られた積分値と官能評価との関係を示すグラフである。 プレスの際のしわ押さえの荷重を変えた場合の積分値と官能評価との関係を示すグラフである。 積分値を近似する三角形を示すグラフである。 図１１の三角形から求められる面積を図９のグラフに追加して示すグラフである。

以下、添付した図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率と異なる。

＜第１実施形態＞
図１に示すように、本実施形態の線ズレ評価方法の実施に先立ち、板材１００（素材）が、プレス加工によって所定の形状に成形される。板材１００を形成する材料は、例えば鋼等の金属であるが、これに限定されない。

板材１００をプレス加工する型１０は、ダイ１１、しわ押さえ１２、ポンチ１３を有する。

ダイ１１およびしわ押さえ１２は、板材１００の両端１０１、１０２を挟んで支持する。板材１００の一方の端部１０１は、溝１１０および突起１２０によって、動かないように固定されている。これに対し、他方の端部１０２は、固定されていないため、面方向に大きな力が加わって引っ張られると、面方向にずれ動く。

ポンチ１３は、板材１００の片面に対向して配置される。ポンチ１３は、円弧形状を有する先端部１３０と、先端部１３０から広がるように延在する傾斜部１３１と、を有する。

図２に示すように、プレス加工が開始されると、ポンチ１３は、板材１００に向かって移動し、先端部１３０によって板材１００を押圧する。このプレス加工当初における先端部１３０と板材１００との接触によって、板材１００が局部的に凸状に変形し、線ズレ部１０３が形成される。線ズレ部１０３は、先端部１３０による押圧痕である。ポンチ１３は、先端部１３０が板材１００に接触した後、更に移動して板材１００を押圧する。

図３に示すように、ポンチ１３の更なる移動によって板材１００が押し込まれると、板材１００は、端部１０２が固定されていないため、面方向に引っ張られて端部１０２側から端部１０１側へとずれ動く。これにともなって、線ズレ部１０３もポンチ１３の先端の頂点から端部１０１側へとずれ動き、その結果、意図しない箇所に線ズレ部１０３が形成される。このように、絞り成形等、素材の移動をともなうプレス加工では、加工の初期段階に生じた線ズレ部１０３の移動によって、線ズレが生じる。

ポンチ１３による板材１００の押圧が終了した後、成形後の板材１００は、曲がった形状を有する曲部１０４と、曲部１０４に隣接して斜めに延在する平面部１０５（曲部に隣接する部分）と、を有する。線ズレ部１０３は、曲部１０４と平面部１０５との境をなすＲ止まり１０６に対し、端部１０１側に位置する。

プレス加工後、板材１００は型１０から取り外され、成形された板材１００に対して本実施形態の線ズレ評価方法が実施される。

図４に示すように、本実施形態の線ズレ評価方法では、まず、プレス加工後の板材１００（素材）の形状が測定され（Ｓ１）、次に、その形状について、一次導関数および二次導関数が求められる（Ｓ２）。その後、一次導関数および二次導関数から、Ｒ止まり１０６の位置、および線ズレ部１０３の位置が規定される（Ｓ３）。そして、規定されたＲ止まり１０６の位置と線ズレ部１０３の位置との間の距離から、線ズレが定量的に評価される（Ｓ４）。

図５に示すように、プレス加工後の板材１００の形状測定は、同図中の矢印Ｄ１の方向に形状を走査することによって行われる。ここで、矢印Ｄ１の方向は、Ｒ止まり１０６および線ズレ部１０３と交差するように板材１００の表面に沿った形状の変化（同図中の矢印Ｄ２参照）が得られる方向である。Ｒ止まり１０６および線ズレ部１０３は、線状に延在しており、互いに略平行である。形状測定は、従来公知の測定装置によって行うことができ、接触式であっても非接触式であってもよい。

図６に示すように、測定によって得られた形状曲線Ｆ１が一階微分されることによって、一次導関数Ｆ２が得られ、形状曲線Ｆ１が二階微分されることによって、二次導関数Ｆ３が得られる。

図６の横軸の測定位置は、板材１００の曲部１０４の頂点の位置を原点とし、そこから図５の矢印Ｄ１の方向への距離を示す。原点は曲部１０４の頂点に限定されず、任意に設定できる。

一次導関数Ｆ２は、形状曲線Ｆ１についての一次微分係数が変動する一次微分係数変動部Ｆ２０と、一次微分係数変動部Ｆ２０に隣接し一次微分係数が収束する一次微分係数収束部Ｆ２１と、を有する。

二次導関数Ｆ３は、形状曲線Ｆ１についての二次微分係数が変動する二次微分係数変動部Ｆ３０と、二次微分係数変動部Ｆ３０に隣接し二次微分係数が収束する二次微分係数収束部Ｆ３１と、を有する。

本実施形態の線ズレ評価方法では、一次微分係数収束部Ｆ２１における漸近線Ａ１が、一次微分係数変動部Ｆ２０の側へと延長され、延長された漸近線Ａ１が一次導関数Ｆ２と最初に交差して形成される交点Ｐ１の位置が、Ｒ止まり１０６の位置として規定される。

また、本実施形態の線ズレ評価方法では、二次微分係数収束部Ｆ３１における漸近線Ａ２が、二次微分係数変動部Ｆ３０の側へと延長され、延長された漸近線Ａ２が二次導関数Ｆ３と最初に交差して形成される交点Ｐ２の位置が、線ズレ部１０３の位置として規定される。

本実施形態において、線ズレは、規定されたＲ止まり１０６の位置と線ズレ部１０３の位置との間の距離Ｌ１によって、定量化される。検査員は、予め決められている評価基準となる線ズレ幅と、距離Ｌ１の大きさとを比較し、線ズレの範囲が許容できるものか否かを評価する。

距離Ｌ１が評価基準より大きい場合、線ズレの範囲が広く、線ズレが目立つため、成形品の外観が損なわれる。従って、検査員はその成形品を除外する。一方、距離Ｌ１が評価基準より小さい場合、線ズレの範囲が狭く、線ズレが目立たなため、成形品の外観が損なわれない。従って、検査員は、成形品を採用する。

距離Ｌ１の大きさは、例えば、０ｍｍより大きく３ｍｍ以下であり、好ましくは、１ｍｍ以下である。

本実施形態の作用効果を述べる。

本実施形態の線ズレ評価方法によれば、距離Ｌ１によって線ズレの範囲が定量化されて一義的に決まるため、線ズレの範囲についての客観的判断が可能になる。従って、本実施形態の線ズレ評価方法によれば、線ズレ評価のばらつきを抑制できる。

Ｒ止まり１０６は、目視によってはっきりと確認できる程度に明瞭な場合だけでなく、目視によっては確認が困難であるが、Ｒ止まり１０６の近傍で成形品表面の光の反射具合が変化することからＲ止まり１０６の存在が認識される場合もある。そのような場合、Ｒ止まり１０６の位置を目視によって正確に特定することは難しい。

一方、本実施形態の線ズレ評価方法では、Ｒ止まり１０６の位置が、一次導関数Ｆ２から導出された交点Ｐ１によって規定されるため、これによってＲ止まり１０６の位置を正確に特定できる。

また、線ズレ部１０３も、目視によってはっきりと確認できる程度に明瞭に形成される場合だけでなく、目視によっては確認が困難であるが、線ズレ部１０３の近傍で成形品表面の光の反射具合が変化することから線ズレ部１０３の存在が認識される場合もある。そのような場合、線ズレ部１０３の位置を目視によって正確に特定することは難しい。

一方、本実施形態の線ズレ評価方法では、線ズレ部１０３の位置が、二次導関数Ｆ３から導出された交点Ｐ２によって規定されるため、これによって線ズレ部１０３の位置を正確に特定できる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態の線ズレ評価方法は、素材形状の一次導関数およびその漸近線によって囲まれる範囲の積分値を用いて線ズレを評価する点で、第１実施形態と異なる。線ズレの評価対象となる試験片は、第１実施形態の板材１００の成形と同様にして作製されるため、その説明は省略する。

成形された試験片の形状は、第１実施形態と同様に測定されるが、本実施形態では、測定された形状曲線が、図６の形状曲線Ｆ１のような状態から、グラフ内で回転されて示される。

具体的には、図６の形状曲線Ｆ１のうち、線ズレ部１０３よりも測定位置が大きい側の傾斜部分が、グラフの横軸と平行になるような回転が行われる。回転中心は任意に設定できる。

図７の上側のグラフの符号Ｆ４０によって示すように、回転後の形状曲線Ｆ４は、線ズレ部１０３よりも測定位置が大きい側の領域において、グラフの横軸と略平行である。図７の上下のグラフの横軸は、図６のグラフの横軸が示す測定位置と同様、図５の符号Ｄ１によって示される方向の測定位置である。

形状曲線の回転後、図７の下側のグラフで示されるように、一次導関数Ｆ５が、形状曲線Ｆ４について一階微分を行うことによって算出されるとともに、二次導関数Ｆ６が、形状曲線Ｆ４について二階微分を行うことによって算出される。

その後、第１実施形態と同様にして、延長された漸近線Ａ３と一次導関数Ｆ５との交点Ｐ３によってＲ止まり１０６の位置が規定され、漸近線Ａ３と二次導関数Ｆ６との交点Ｐ４によって線ズレ部１０３の位置が規定される。

その後、本実施形態では、図８の中の斜線部によって示すように、延長された漸近線Ａ３と一次導関数Ｆ５とによって囲まれる範囲が、Ｒ止まり１０６（交点Ｐ３）と線ズレ部１０３（交点Ｐ４）との間の区間で積分される。

本実施形態の線ズレ評価方法では、Ｒ止まり１０６と線ズレ部１０３との間の距離Ｌ２に加え、積分によって得られる値を用いて線ズレが評価される。積分値は、Ｒ止まり１０６と線ズレ部１０３との間の線ズレの範囲の全体的な突出高さを表している。積分値は、例えば、０ｍｍより大きく０．００１ｍｍ以下である。

積分値（絶対値）が大きく、線ズレの範囲の全体的な突出高さが大きければ、線ズレは明瞭で視認され易くなるため、外観上好ましくない。

一方、積分値（絶対値）が小さく、線ズレの範囲の全体的な突出高さが小さければ、線ズレは不明瞭で目立ち難くなるため、外観上好ましい。

このように、本実施形態の線ズレ評価方法は、第１実施形態の効果に加え、線ズレの明瞭さの度合いを定量的に評価できるという効果を奏する。

本実施形態に関連し、本発明者らは、線ズレ範囲の突出高さの異なる複数の試験片について積分値を求め、それらを比較した。本発明者らは、第１実施形態のポンチ１３の先端部１３０の径、およびポンチ１３が板材１００を押圧する荷重（ストローク）を変えることによって、複数の試験片の各々で、線ズレの範囲の全体的な突出高さを変化させた。

また、本発明者らは、作製したそれらの試験片の各々について、目視による官能評価を行った。

その結果、図９に示すように、積分値が小さいほど官能評価が良好で、積分値が大きいほど官能評価が悪くなった。このことから、積分値と官能評価との間に相関関係があることが分かった。

また、本発明者らは、第１実施形態のしわ押さえ１２が板材１００の端部１０２を押圧する荷重を変えて作製した２つの試験片について、積分値を求めた。このとき、ポンチ１３の形状、およびポンチ１３が板材１００を押圧する荷重（ストローク）は、２つの試験片で同じである。

図１０に示すように、しわ押さえ１２の荷重が小さいと積分値が小さく、しわ押さえ１２の荷重が大きいと積分値が大きいという結果が得られた。このことから、しわ押さえ１２の荷重による線ズレへの影響を、積分値によって定量的に評価できることが分かった。

＜第３実施形態＞
図１１に示すように、第３実施形態の線ズレ評価方法は、第２実施形態と同様に、一次導関数および二次導関数を求めるが、第２実施形態の積分値の代わりに、それを近似した三角形の面積を用いて線ズレを評価する点で第２実施形態と異なる。Ｒ止まり１０６の位置（交点Ｐ３）、および線ズレ部１０３の位置（交点Ｐ４）の規定方法については、第２実施形態と同様であるため、それらについての説明は省略する。

本実施形態の線ズレ評価方法では、漸近線Ａ３に沿うＲ止まり１０６（交点Ｐ３）と線ズレ部１０３（交点Ｐ４）との間の距離Ｌ２、および、線ズレ部１０３（交点Ｐ４）における漸近線Ａ３から一次導関数Ｆ５までの高さＨを、三角形Ｔの直交する二辺としてその面積を求める。三角形Ｔの面積は、Ｌ２×Ｈ×１／２によって求められる。本実施形態の線ズレ評価方法では、三角形Ｔの面積を用いて線ズレが評価される。

三角形Ｔの面積は、第２実施形態で求めた積分値と同様、線ズレの範囲の全体的な突出高さを表すが、第２実施形態の積分値に比べて簡単な計算によって求められる。

従って、第３実施形態の線ズレ評価方法は、第２実施形態の効果に加え、線ズレの明瞭さについての定量的評価を簡単に行えるという効果を奏する。

本実施形態に関連し、本発明者らは、第２実施形態と同様、線ズレの異なる複数の試験片について、三角形Ｔの面積を求めるとともに、それらと官能評価とを比較した。

その結果、図１２に示すように、三角形Ｔの面積が小さいほど官能評価が良好で、三角形Ｔの面積が大きいほど官能評価が悪くなった。三角形Ｔの面積と官能評価との間にも相関関係があることが分かった。また、第２実施形態の積分値と比較することによって、三角形Ｔの面積によっても、積分値と同程度の評価が可能であることが分かった。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内で種々改変できる。

例えば、本発明の線ズレ評価方法は、上記実施形態の板材１００のような形状に成形された成形品だけに適用されるのではなく、他の形状を有する成形品に生じた線ズレに対しても適用可能である。

１０ 型、
１１ ダイ、
１２ しわ押さえ、
１３ ポンチ、
１００ 板材（素材）、
１０１、１０２ 板材の端部、
１０３ 線ズレ部、
１０４ 曲部、
１０５ 平面部（曲部に隣接する部分）、
１０６ Ｒ止まり、
１３０ ポンチの先端部、
Ａ１、Ａ２、Ａ３ 漸近線、
Ｄ１ 素材の形状の測定方向、
Ｄ２ Ｒ止まりおよび線ズレ部と交差して素材表面に沿う方向、
Ｆ１、Ｆ４ 形状曲線、
Ｆ２、Ｆ５ 一次導関数、
Ｆ３、Ｆ６ 二次導関数、
Ｆ２０ 一次微分係数変動部、
Ｆ２１ 一次微分係数収束部、
Ｆ３０ 二次微分係数変動部、
Ｆ３１ 二次微分係数収束部、
Ｈ 線ズレ部における漸近線から一次導関数までの高さ、
Ｌ１、Ｌ２ Ｒ止まりと線ズレ部との間の距離、
Ｐ１、Ｐ３ 一次導関数と漸近線との交点、
Ｐ２、Ｐ４ 二次導関数と漸近線との交点、
Ｔ 三角形。

Claims (5)

1. プレス加工するポンチが素材を押圧し終わった際に形成される曲部と当該曲部に隣接する部分との境をなすＲ止まりからずれた位置に、プレス加工当初の前記ポンチと前記素材との接触によって、線状の痕をなす線ズレ部が形成される線ズレを定量的に評価する線ズレ評価方法であって、
   プレス加工後、前記Ｒ止まりおよび前記線ズレ部と交差するように前記素材の表面に沿った前記素材の形状について、一次導関数および二次導関数を求めるとともに、
   前記一次導関数および前記二次導関数から、前記Ｒ止まりの位置および前記線ズレ部の位置を規定し、規定された前記Ｒ止まりの位置と前記線ズレ部の位置との間の距離を用いて前記線ズレを定量的に評価する、線ズレ評価方法。
2. 前記一次導関数は、前記素材の形状についての一次微分係数が変動する一次微分係数変動部と、当該一次微分係数変動部に隣接し前記一次微分係数が収束する一次微分係数収束部と、を含んでおり、
   前記一次微分係数収束部における漸近線を、前記一次微分係数変動部側へと延長し、延長された前記漸近線が前記一次導関数と最初に交差して形成される交点によって、前記Ｒ止まりの位置を規定する、請求項１に記載の線ズレ評価方法。
3. 前記二次導関数は、前記素材の形状についての二次微分係数が変動する二次微分係数変動部と、当該二次微分係数変動部に隣接し前記二次微分係数が収束する二次微分係数収束部と、を含んでおり、
   前記二次微分係数収束部における漸近線を、前記二次微分係数変動部側へと延長し、延長された前記漸近線が前記二次導関数と最初に交差して形成される交点によって、前記線ズレ部の位置を規定する、請求項１または請求項２に記載の線ズレ評価方法。
4. 前記一次導関数は、前記素材の形状についての一次微分係数が変動する一次微分係数変動部と、当該一次微分係数変動部に隣接し前記一次微分係数が収束する一次微分係数収束部と、を含んでおり、
   前記一次微分係数収束部における漸近線を前記一次微分係数変動部側へと延長するとともに、当該延長された漸近線と前記一次導関数とによって囲まれる範囲を、前記Ｒ止まりと前記線ズレ部との間の区間で積分し、
   当該積分によって得られた値を用いて前記線ズレを評価する、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載の線ズレ評価方法。
5. 前記一次導関数は、前記素材の形状についての一次微分係数が変動する一次微分係数変動部と、当該一次微分係数変動部に隣接し前記一次微分係数が収束する一次微分係数収束部と、を含んでおり、
   前記一次微分係数収束部における漸近線を前記一次微分係数変動部側へと延長するとともに、当該延長された漸近線に沿った前記Ｒ止まりと前記線ズレ部との間の距離、および、前記線ズレ部における前記漸近線から前記一次導関数までの高さを、互いに直交する三角形の二辺として、前記三角形の面積を求め、
   当該三角形の面積を用いて前記線ズレを評価する、請求項１〜請求項３のうちのいずれか１つに記載の線ズレ評価方法。