JPH07299528A - パンチプレス機の金型検査方法および金型検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パンチプレス機の金型の磨耗度合いを、金型
を取り外すことなく定量的に検査できるようにして、不
良品を発生させないようにすること。 【構成】 パンチプレス機のハンマー７によって上金型
５が被加工材Ｗへ向かって打ち込まれるときに、ハンマ
ー７に生じるひずみがひずみセンサ１０で検出され、そ
のひずみ発生時間がひずみ発生時間測定手段１５によっ
て測定される。測定されたひずみ発生時間は、判定手段
１７によって、この上金型５と被加工材Ｗによって決ま
る基準時間と比較され、測定されたひずみ発生時間が基
準時間より大のとき、この金型が使用限界に達したこと
を示す表示が表示器１８になされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、板状の被加工材に金型
を打ち込んで打抜き加工するパンチプレス機の金型検査
方法および金型検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】金属板等の被加工材の打抜き加工を金型
の打ち込みによって連続的に行なうパンチプレス機で
は、加工品の品質に直接影響を与える金型の劣化状態を
監視する必要がある。このために、従来では、定期的に
プレス機から金型を取り外したり、あるいは、加工品の
仕上がり具合を目安にして、金型の磨耗状態や潰れ等を
作業者が調べ、その磨耗状態に応じて金型の研磨処理や
交換処理等を行なうようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うに作業者が実際に金型や加工品の仕上がりを実際に見
て金型の検査を行なう方法では、磨耗の進んでいない金
型であっても、一旦プレス機から取外してみなければ、
その磨耗状態を知ることができないという不便さがあ
る。特に、多数の金型を有しているプレス機では、この
ような無駄な取外し作業に多くの時間を費やさなければ
ならない。

【０００４】また、加工品の仕上がりを目安にして金型
の磨耗状態を調べる方法では、実際に加工品にバリやカ
ケ等の不具合が発生しないと、金型の磨耗が進んでいる
ことに気付かないことが多く、これでは、大量の不良品
を発生する可能性が高くなってしまう。

【０００５】また、金型の定期検査や加工品の仕上がり
の検査の判定は、作業者の目視等によって行なうため、
その判定結果には作業者の違いによって大きなバラツキ
が生じ、安定した金型管理が行なえないという問題があ
った。

【０００６】本発明は、この問題を解決し、金型の磨耗
状態等を定量的に知ることができるようにしたパンチプ
レス機の金型検査方法および金型検査装置を提供するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するため
に、本発明のパンチプレス機の金型検査方法は、金型を
被加工材に打ち込んで、打抜き加工するパンチプレス機
の金型検査方法であって、前記金型が被加工材に打ち込
まれるときに生じるひずみの発生時間を測定し、該ひず
みの発生時間の長短に応じて金型の磨耗状態等を判定す
るようにしている。

【０００８】また、本発明のパンチプレス機の金型検査
装置は、ハンマーによって金型を被加工材に打ち込ん
で、打抜き加工するパンチプレス機の金型検査装置であ
って、前記ハンマーに取り付けられ、該ハンマーによっ
て金型が被加工材に打ち込まれときに生じるハンマーの
ひずみを検出し、該ひずみに対応した信号を出力するひ
ずみセンサと、前記ひずみセンサから出力されるひずみ
信号を受けて、ひずみの発生時間を測定するひずみ時間
測定手段とを備え、前記ひずみ時間測定手段によって測
定されたひずみ時間の長短によって、前記金型の磨耗状
態等を判定できるようにしている。

【０００９】

【作用】本発明は、金型が被加工材に打ち込まれる際に
生じるひずみの発生時間が、その金型の磨耗の進みに応
じて増加するという実験結果に基づいてなされたもので
ある。

【００１０】そして、本発明の金型検査方法では、この
ひずみ時間を測定することによって、金型の磨耗状態を
知るようにしている。また、本発明の金型検査装置で
は、金型を被加工材に打ち込むためのハンマーに取り付
けられたひずみセンサによって、打抜き加工時のひずみ
が検出され、その検出されたひずみの発生時間がひずみ
時間測定手段で測定される。

【００１１】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図１は、本発明の金型検査装置を備えたパンチ
プレス機の構成を示す図である。

【００１２】このパンチプレス機のフレーム１には、複
数種の金型のなかから任意の一つを順次選択して使用で
きるように、複数組の金型を支持する金型支持体２が設
けられている。金型支持体２は、互いに隙間のある状態
で上下に配置された扇板状の上基板３と下基板４とがそ
の円弧の中心部同士を連結されて構成され、その中心部
を中心にして、水平な状態で回転できるように支持され
ている。

【００１３】上基板３の上面縁部には、複数種の上金型
５が所定間隔に取り付けられ、下基板４の上面縁部に
は、上基板３の各上金型５の直下に位置するように各上
金型５と組をなす下金型６が取り付けられている。

【００１４】上金型５は、上方から力を受けると組をな
す下金型６に向かって下降し、上方からの力が無くなる
とバネ（図示せず）等の力によって、元の高さ位置まで
復帰するように構成されている。

【００１５】上金型５を打ち込むためのハンマー７は、
上金型５の回転軌道上の所定位置（これを基準位置とす
る）の上方に配置されている。ハンマー７は、はずみ車
や油圧等の力を受けて高速に下降し、直下に位置してい
る上金型５を上方から打ち込む。

【００１６】板状の被加工材Ｗは、水平面でＸ−Ｙ方向
に移動自在な支持テーブル８によってほぼ水平に支持さ
れている。支持テーブル８は、被加工材Ｗを上基板３と
下基板４の隙間内で移動させて、その打抜き予定位置を
基準位置、即ち、ハンマー７の真下の位置へ順次位置決
めする。

【００１７】金型の選択（金型支持体２の回転制御）、
被加工材Ｗの打抜き予定位置の基準位置への位置決め
（支持テーブル８の移動制御）およびハンマー７の駆動
制御は、制御部９によって行なわれる。

【００１８】制御部９は、支持テーブル８を駆動させて
被加工材Ｗの打抜き予定位置を基準位置に位置決めする
とともに、その打抜き予定位置に使用する金型がハンマ
ー７の直下にくるように金型支持体２を回転させてから
ハンマー７を駆動する、という動作が、予め決められた
加工プログラムにしたがって、連続的に継続するように
各部を制御して、被加工材Ｗに対する打抜き加工を行な
う。

【００１９】なお、金型支持体２の回転駆動機構、ハン
マー７の下降機構および支持テーブル８の移動機構につ
いては従来公知のものが用いられているのでここでは詳
述しない。

【００２０】一方、ハンマー７の側面には、ひずみセン
サ１０が固定されている。ひずみセンサ１０は、打抜き
加工時にハンマー７に生じるひずみ（主に、下降方向に
沿ったひずみ）の大きさに応じた信号を出力するもの
で、特に、ひずみゲージ率（ひずみゲージの感度）が大
きく小型で軽量なものが使用されている。

【００２１】ここで、打抜き加工時のハンマー７および
上金型５の動きとひずみセンサ１０から出力される信号
との関係を、図２によって説明する。図２の（ａ）に示
すように、ハンマー７が下降を開始してから、上金型５
に当接し、さらに上金型５が上方から押されて被加工材
Ｗに当接するまでは、ひずみセンサ１０の出力はほとん
ど変化せず、上金型５が被加工材Ｗに当接して、被加工
材Ｗをせん断しながら下降しはじめるＴ０時から、その
せん断がほぼ終了するＴ１時までの間、ひずみセンサ１
０の出力は増大し、せん断が終了して上金型５の先端
が、被加工材Ｗを完全に貫通したＴ２時には、ひずみセ
ンサ１０の出力は、元の状態まで減少する。そして、ハ
ンマー７が上昇し、これにつれて上金型５が上昇して元
の高さ位置に戻るまでの間は、ひずみセンサ１０の出力
の変化はほとんどない。

【００２２】本願発明者は、被加工材Ｗの材質や厚さあ
るいは金型自身の径が異なる場合であっても、打抜き時
にハンマー７に生じるひずみの発生時間は、金型の磨耗
の度合いに応じて明確に長くなることを、実験によって
得ることができた。

【００２３】以下にその実験の結果を示す。この実験
は、図３に示すように、パンチプレス機のハンマー７
に、ひずみセンサ１０を取り付けるとともに、その出力
を増幅器１１で増幅してから、データレコーダ１２およ
びオシロスコープ１３に入力して、打抜き加工時のひず
みセンサ１０の出力の記録と観察ができるようにし、磨
耗度合いが大、中、小と異なる２種類の金型（φ２０、
φ１０）によって、厚さおよび材質の異なる被加工材を
それぞれ２５回ずつ連続的に打抜き加工して行ない、そ
のときに得られたひずみセンサ１０の出力信号のひずみ
発生時間を平均測定した。

【００２４】なお、測定したひずみ発生時間は、図２に
示す出力波形のＴ０〜Ｔ２まで、即ち、出力波形の立ち
上がりから立ち下がりまでの全ひずみ発生時間Ｔａだけ
でなく、ひずみセンサ１０の出力波形がそのピーク値の
１／２以上ある半値ひずみ発生時間Ｔｂ、および、波形
がそのピーク値の１／２まで立ち上がってからピーク値
に達するまでの到達時間Ｔｃも合わせて測定した。

【００２５】このようにして得られた測定結果を、被加
工材の材質別に以下の表１〜３に示す。

【表１】

【表２】

【表３】

【００２６】また、図４には、表１のφ２０の金型につ
いてその磨耗度合いが小、中、大の場合のひずみセンサ
１０の出力波形を示した（なお、各表１〜３において、
φ１０の金型については、磨耗度合いが小と中のものに
対するひずみ発生時間のみを示した）。

【００２７】これらの表１〜３および図４の測定結果が
示すように、被加工材の種類や厚さ、あるいは、金型の
径が異なる場合でも、その金型の磨耗度合いが少ないと
きのひずみ発生時間に対して、金型の磨耗度合いの大き
いときのひずみ発生時間は、Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃとも長く
なっており、この傾向は単調増加であることも分かる。
また、この実験において、金型の磨耗度合いに対するひ
ずみセンサ１０の出力の大きさ（ピーク値）の依存性
を、明確に得ることはできなかった。

【００２８】そこで、本実施例では、予め各金型につい
てその磨耗度合いが少ない状態でのひずみ発生時間を各
被加工材毎に測定し、その測定結果から金型の使用限界
の判定基準となる各基準時間を求めこれを記憶してお
き、運転中にひずみセンサ１０の出力信号から測定され
るひずみ発生時間が、基準時間を越えたか否かを判定す
るようにしている。

【００２９】即ち、この実施例では、図１に示すよう
に、ひずみセンサ１０の出力信号を受けて、そのひずみ
発生時間を測定するひずみ発生時間測定手段１５と、予
め各金型毎および被加工材毎の基準時間を記憶している
基準時間記憶手段１６と、ひずみ発生時間測定手段１５
で測定されるひずみ発生時間と、基準時間記憶手段１６
に記憶されている基準時間とを比較して、その金型が使
用限界に達しているか否かを判定する判定手段１７と、
この判定手段１７で使用限界に達していると判定された
金型を表示する表示手段１８とが設けられている。

【００３０】ひずみ発生時間測定手段１５は、前記した
Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃのいずれの時間を測定してもよく、ま
た、図２に示しているようにＴａとＴｂの中間値、即
ち、ひずみセンサ１０からの出力がそのピーク値の１／
２より小さい所定のしきい値Ｖｒを越えてから、このし
きい値以下になるまでの時間Ｔｄを測定するようにして
もよい。

【００３１】また、ひずみ発生時間の測定方法について
も、ひずみセンサ１０の出力がしきい値より高いか否か
をコンパレータで比較し、コンパレータの出力パルスで
ゲートを開いてそのゲートを通過するクロックパルスの
数を計数する方法や、ひずみセンサ１０の出力信号をサ
ンプリングしてディジタルデータに変換して一旦メモリ
に記憶してから、その信号の幅（時間）をマイクロプロ
セッサによって測定する等種々の方法が可能である。

【００３２】また、基準時間記憶手段１６に予め記憶設
定する各基準時間として、例えば、各金型の磨耗度合い
が少ないときに前記ひずみ発生時間測定手段１５と同一
の方法で測定したひずみ発生時間に所定の係数（例えば
１．５等）を乗じた値を使用したり、あるいは、磨耗度
合いが少ないときのひずみ発生時間Ｔｒ、および、その
ひずみ発生時間Ｔｒと使用限界となるひずみ発生時間と
の差ΔＴを、一組の基準時間データとして記憶してお
き、運転中のひずみセンサの出力から測定されたひずみ
発生時間からＴｒを減じた結果がΔＴより大きいか否か
を判定することによって、その金型の使用限界を判定す
るようにしてもよい。なお、この基準時間は、複数の金
型と、被加工材Ｗの材質および厚さの全ての組合せにつ
いて予め設定しておく。

【００３３】判定手段１７は、ハンマー７で打ち込まれ
る金型の種類と被加工材の種類とを示す情報を制御部９
から受けて、その金型および被加工材の組合せで決まる
基準時間を基準時間記憶手段１６から読み出して、ひず
み発生時間測定手段１５で測定されるひずみ発生時間と
比較し、ひずみ発生時間が基準時間より大のときには、
その金型の情報を、使用限界に達した金型として表示器
１８に表示させる。

【００３４】なお、このひずみ発生時間の測定および判
定は、金型がハンマーによって打ち込まれる毎に毎回行
なってもよく、また、一つの金型について所定回数の打
抜き加工が行なわれる毎に行なったり、所定時間が経過
する毎に行なうようにしてもよい。

【００３５】このように構成された金型検査装置を有す
るパンチプレス機では、制御部９の制御によって被加工
材Ｗに対する打抜き加工が継続している間に、頻繁に使
用された金型の磨耗が進み、その金型の打ち込み時にハ
ンマー７に発生するひずみの発生時間が、その金型と被
加工材の種類によって決まる基準時間より長くなると、
この金型の情報が表示器１８に表示される。

【００３６】したがって、この表示を見れば、作業者
は、金型の無駄な取外し作業をすることもなく、使用限
界状態に達している金型を知ることができ、不良品を多
数発生させる前に、その金型の研磨処理や交換処理を行
なうことができる。

【００３７】

【他の実施例】なお、この実施例では、ひずみセンサ１
０の出力から測定されたひずみ発生時間が、使用限界に
達しているか否かを運転中に自動的に判定するようにし
ていたが、各金型について測定された最新のひずみ発生
時間をそのまま表示器に表示したり、あるいは、一旦読
み出し可能なメモリに測定されたひずみ発生時間を記憶
しておき、必要なときに作業者のスイッチ操作等でその
メモリから読み出して表示器に表示したり、プリンタ等
に印字させるようにしてもよい。このようにした場合で
も、表示あるいは印字されたひずみ発生時間から、作業
者が各金型の磨耗度合いを定量的に知ることができるの
で、研磨処理や交換処理の必要な金型を正確に知ること
ができる。

【００３８】また、前記実施例では、複数の金型を選択
的に用いて打抜き加工するパンチプレス機に本願発明を
適用していたが、一つの金型のみを連続的に使用するパ
ンチプレス機にも、本願発明を同様に適用できる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のパンチプ
レス機の金型検査方法および装置は、金型が被加工材に
打ち込まれるときに生じるひずみを検出し、そのひずみ
の発生時間を測定して、金型の磨耗度合い等を検査でき
るようにしたので、プレス機から金型を取り外して調べ
る作業や、不良品の発生具合等を調べることなく、金型
の磨耗状態を定量的に知ることができ、安定した金型管
理を行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の構成図

【図２】金型の動きとひずみセンサの出力の関係を示す
図

【図３】ひずみ発生時間の測定実験の構成図

【図４】金型の磨耗度合いに対するひずみセンサの出力
信号の変化を示す図

【符号の説明】

２ 金型支持体 ５ 上金型 ６ 下金型 ７ ハンマー ８ 支持テーブル ９ 制御部 １０ ひずみセンサ １５ ひずみ発生時間測定手段 １６ 基準時間記憶手段 １７ 判定手段 １８ 表示器 Ｗ 被加工材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型を被加工材に打ち込んで、打抜き加工
   するパンチプレス機の金型検査方法であって、 前記金型が被加工材に打ち込まれるときに生じるひずみ
   の発生時間を測定し、該ひずみの発生時間の長短に応じ
   て金型の磨耗状態等を判定することを特徴とするパンチ
   プレス機の金型検査方法。
2. 【請求項２】ハンマーによって金型を被加工材に打ち込
   んで、打抜き加工するパンチプレス機の金型検査装置で
   あって、 前記ハンマーに取り付けられ、該ハンマーによって金型
   が被加工材に打ち込まれときに生じるハンマーのひずみ
   を検出し、該ひずみに対応した信号を出力するひずみセ
   ンサと、 前記ひずみセンサから出力されるひずみ信号を受けて、
   ひずみの発生時間を測定するひずみ時間測定手段とを備
   え、 前記ひずみ時間測定手段によって測定されたひずみ時間
   の長短によって、前記金型の磨耗状態等を判定できるよ
   うにしたことを特徴とするパンチプレス機の金型検査装
   置。