WO2008140122A1

WO2008140122A1 - 薄板のプレス成形装置及びプレス成形方法

Info

Publication number: WO2008140122A1
Application number: PCT/JP2008/058982
Authority: WO
Inventors: Takuya Kuwayama; Noriyuki Suzuki
Original assignee: Nippon Steel Corporation
Priority date: 2007-05-09
Filing date: 2008-05-09
Publication date: 2008-11-20
Also published as: CA2686539C; CN101678430B; MX2009011658A; EP2153916A4; US8584496B2; KR20090117955A; JPWO2008140122A1; CN101678430A; EP2153916A1; BRPI0811283A2; BRPI0811283B1; CA2686539A1; KR101139010B1; EP2153916B1; TW200914163A; US20100096765A1; JP5170089B2; TWI330556B

Abstract

プレス成形装置は、ポンチと、ダイの少なくともいずれか一つを測定対象金型としたときに、該測定対象金型の内部に設置され、プレス成形に応じて生じる該測定対象金型のひずみ量を測定するためのひずみ量測定手段を有する。ひずみ量測定手段は、測定対象金型が成形下死点位置にあるときに、材料流出側のダイ肩Ｒ止まりよりもプレス方向側に配置される。ひずみ量測定手段は、測定対象金型が表面に有する湾曲形状の曲率半径をＲとしたとき、前記湾曲形状の曲率中心から１０×Ｒ以内の領域内に設置されることが望ましい。

Description

明細書薄板のプレス成形装置及びプレス成形方法技術分野

本発明は、薄板のプレス.成形装置及びプレス成形方法に関し、特には、プレス金型表面の湾曲形状に発生する金型のひずみ又は応力 (以下、単にひずみという。）を測定でき、さらには測定したひずみ量に基づいてプレス成形品の成形異常及び金型の異常（割れ、焼付き）を判定できるプレス成形装置及びプレス成形方法に関する。背景技術

薄板のプレス成形において、プレス金型の表面に造型された湾曲凸形状、特に小さな曲率半径を有するビードゃ突起などを薄板に形状転写する際には、割れやネッキング（薄板のある断面に塑性変形が集中してくびれを生じること）、しわなどの成形異常が問題になる。こういった割れやネッキング、しわは非常に小さいものが多く、製造工程において発見が極めて困難であり問題となっている。

また、薄板のプレス成形と同時に、金型にはプレス機加圧力又は被加工材変形抵抗の反力などが作用するため、金型は弾性変形を起こす。この弾性変形を金型ひずみと呼ぶ。上述したような、プレス金型によって湾曲凸形状を薄板に形状転写する際に発生する割れやネッキング、しわなどの成形異常には、この金型ひずみの発生が大きく影響している。

金型ひずみを測定する装置としては、特開平 5 — 3 3 7 5 5 4号公報に、上ビームに取り付けたパンチ及び下ビームに取り付けたダィを接離動作させることにより前記パンチ及びダイ間でワークを折り曲げ加工するプレスブレーキにおいて、前記上ビームの長手方向に沿って設けられ、前記上ビームのひずみを検出する複数の上ビーム用歪みセンサと、前記下ビームの長手方向に沿って設けられ、前記下ビームのひずみを検出する複数の下ビーム用歪みセンサと、前記下ビームと下金型の間又は前記上ビームと上金型の間に折り曲げ加工線の方向に添って分散配置され、前記下金型又は上金型に上下方向の加圧力を加える複数のァクチユエ一夕と、加圧開始後加圧完了までの途中で前記上ビームの下降を停止させ、この停止状態のときに前記上ビーム用歪みセンサおよび前記下ビーム用歪みセンサの検出出力を取り込み、これらの各検出出力に基づき上ビーム及び下ビームのひずみ量を演算し、該演算値に基づき上ビーム及び下ビームのひずみ量が適正値になるよう前記複数のァクチユエ一夕の駆動制御を行い、この後加圧制御を再開させる制御を行う制御手段と、を具えるプレスブレーキの中開き補正装置が開示されている。これにより全長に亘つて均一な曲げ角度を有する成形品を得ようとしている。

また、特開 2 0 0 4— 2 4 9 3 6 5号公報に、ボンチ、ダイス、及びしわ押さえ金型と、前記ダイス及び前記しわ押さえ金型の間に取り付けられる摩擦力測定手段と、しわ押さえ荷重調節手段を有することを特徴とする薄板のプレス成形装置が開示されている。これにより、金型と被加工物の間の潤滑性や表面性状などの変動要因によらず、適正な摩擦力を付与することができ、素材特性のばらつきや環境変化によらず、常に良好な成形品を提供しょうとしている。

また、本発明者らの一部は、第 5 7回塑性加工連合講演会論文集 p p . 1 6 5 - 1 6 6 ( 2 0 0 6 ) に、直交する方向の圧縮 · 引張ひずみを測定する圧電素子（金型摩擦センサ一）をダイ肩近傍に内蔵したプレス成形装置が開示され、金型摩擦センサーの情報からスプリングバック、ねじれなどの成形品形状の予測が可能であることを開示した。

特開平 5 — 3 3 7 5 5 4号公報には、金型ひずみ測定機能を有する装置に関する発明が開示されているが、ビーム用歪みセンサはプレスブレーキ用ビームの長手方向に沿って設けられること以外は開示されていない。プレスブレーキ用ビームよりも複雑形状を有する金型を使用するプレス成形において、高精度に金型ひずみを測定するためには、ボンチ、ダイ、しわ押さえ金型などの金型内部にひずみ測定機能を設置し、発生する金型ひずみを直接測定することが不可欠であり、そのためには特開平 5 _ 3 3 7 5 5 4号公報の発明では不十分である。

また、上記発明では成形途中に一旦成形を中断し、この停止状態のときに上下ビームのひずみ量を検出し、上下ビームのひずみ量が適正値となるようァクチユエ一夕による制御を行い、この後成形を再開させるが、プレスブレーキのような曲げ主体の成形とは異なり、プレス成形においては、途中で成形を中断した場合、被加工材と工具間の摩擦力は成形中の摩擦力とは大きく異なる。従って、上記発明をプレス成形に適用した場合、測定される金型ひずみ量は成形中の金型ひずみ量は異なり、測定精度は不十分である。

また、特開 2 0 0 4— 2 4 9 3 6 5号公報には、摩擦力を直接測定する原,理として、歪み測定素子を挟み込むようにして平板としわ押さえ金型をポルト等で締結することが記載されている。この状態で、被加工物をダイスと前記平板で挟み、摺動させると、前記歪み測定素子にせん断ひずみが発生し、摩擦力を測定することが可能となるものである。歪み測定素子を使用する点では本発明と類似しているが、これは、しわ押さえ金型、または、ダイスに何らかの構造物を設置して摩擦力を計測しょうとするものであり、しわ押さえ金型、ダイスの金型ひずみを直接測定するものではない点で本発明と相埋 ^ 。

金型ひずみを高精度に測定するためには、ポンチ、ダイ、しわ押さえ金型の金型ひずみを直接測定.することが不可欠であり、そのためには特開 2 0 0 4 - 2 4 9 3 6 5号公報の発明では不十分である。第 5 7回塑性加工連合講演会論文集 p p . 1 6 5 - 1 6 6 ( 2 0 0 6 ) に開示された発明は、ダイ肩近傍に摩擦センサ一を内蔵しているが、実際の金型の形状は複雑であり、ダイ肩が不明瞭な金型もあるため、実際の金型では、どこにひずみセンサーを配置すればよいのか、試行錯誤によらなければ分からないという問題がある。発明の開示

本発明は、ブレス金型表面の湾曲凸形状に発生する金型のひずみを測定でき、さらには測定したひずみ量に基づいてプレス成形品の成形異常、又は金型の異常を判定できる高精度かつ応用性の高いプレス成形装置及び成形;^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に、本発明は、ポンチと、該ポンチに対して相対移動するダイの少なくとも一つを測定対象金型としたときに、該測定対象金型は、少なくとも 1つ以上の湾曲形状を有する成形部品を成形可能であり、該測定対象金型の内部に設置され、プレス成形に応じて生じる該測定対象金型のひずみ量を測定するためのひずみ量測定手段を有し、前記ひずみ量測定手段は、前記測定対象金型が成形下死点位置にあるときに、材料流出側のダイ肩 R止まりよりもプレス方向側に位置することを特徴とするプレス成形装置を提供する。

好ましくは、ひずみ量測定手段は、測定対象金型が表面に有する湾曲形状の曲率半径を Rとしたとき、前記湾曲形状の曲率中心から 1 0 X R以内の領域に位置する。

より好ましくは、ひずみ量測定手段は、測定対象金型の湾曲形状の端部を通り該端部における法線に対して前記湾曲形状から離れる方向に 4 5 ° 傾斜した面よりも曲率中心側の領域に位置する。

さらに好ましくは、ひずみ量測定手段は、測定対象金型の表面から 5 m m以上離れて位置する。

プレス成形装置はさらに、被加工材に対してしわ押さえ荷重を付与するしわ押さえ金型を有することができる。

ひずみ量測定手段の好適な具体例は圧電素子センサである。本発明において測定されるひずみ量は弾性変形によるものであり、線形弾性理論が成り立つ。すなわち等方弾性材料についての構成則（フックの法則）を用いることにより、ひずみ量と応力は等価に変換することが可能である。またひずみ量は、各種変位計により測定された変位を換算して求めてもよい。

また本発明は、上記プレス成形装置を用いて、ひずみ量測定手段により測定したひずみ量が、所定範囲を超えたとき又は所定範囲を下回ったときに成形品の成形異常と判定するプレス成形方法を提供する。

さらに本発明は、上記プレス成形装置を用いて、ひずみ量測定手段により測定したひずみ量が、所定範囲を超えたとき又は所定範囲を下回ったときに測定対象金型の異常と判定するプレス成形方法を提供する。

本.発明において、ダイ肩とは、図 3、図 4に示すように、ダイフエース面 2 1 (被加工材 4が最初にダイ 2に当接する面）を含むダィの肩部 2 2を言い、またダイ肩 R止まりとは、ダイ肩 2 2が有する丸み部分（R部）の両端部 2 3及び 2 4を言う。これらの端部のうち、ダイフェース面 2 1側に位置する R部端部 2 3を材料流入側のダイ肩 R止まりと言い、一方、よりプレス方向（矢印で図示）側に位置し、すなわち材料から見れば、材料がダイ肩 R上で変形を受けた後に縦壁部への流出を開始する端部 2 4を、材料梳出側のダイ肩 R止まりと言う。

また、プレス方向とは、図' 3、図 4に矢印で示すように、ダイ 2 の凹形状に対してポンチ 1がダイに接近するように相対移動する方向、又は被加工材 4に対してポンチ 1が加圧し成形する方向と定義する，

本発明により、プレス金型表面の湾曲形状に発生する金型のひずみを測定でき、さらには測定したひずみ量に基づいてプレス成形品の成形異常を判定できる、高精度かつ応用性の高いプレス成形装置及びプレス成形方法を提供することができる。図面の簡単な説明

本発明の上述又は他の目的、特徴及び長所は、以下の好適な実施形態を添付図面を参照しつつ説明することによりさらに明らかになるであろう。

図 1 は、本発明に係るプレス成形装置のうち、プレス機スライダにダイが設置されているプレス成形装置の概略図を示す。

図 2は、本発明に係るプレス成形装置のうち、プレス機スライダにポンチが設置されているプレス成形装置の概略図を示す。

図 3は、図 1 に示すプレス成形装置における、金型ひずみ測定手段の設置状況の詳細図を示す。

図 4は、図 2に示すプレス成形装置における、金型ひずみ測定手段の設置状況の詳細図を示す。 .

図 5は、本発明に係るプレス成形装置における、ポンチにひずみ量測定手段が設置されている場合を示す。図 6は、本発明に係るプレス成形装置における、ダイにひずみ量測定手段が設置されている場合を示す。

図 7は、図 1 に示すプレス成形装置に加えて、しわ押さえ金型が設置されているプレス成形装置の概略図を示す。

図 8は、図 2に示すプレス成形装置に加えて、しわ押さえ金型が設置されているプレス成形装置の概略図を示す。

図 9 bは、ひずみ測定手段とプラグの側面図を示し、図 9 aは、図 9 bの構成を取り付け可能なきり穴を示す。

図 1 0は、本発明のプレス成形方法に係る、ひずみ量測定結果と成形異常判定の為のひずみ量所定範囲を示す。

図 1 1は、本発明のプレス成形方法に係る、ひずみ量測定結果と金型異常判定の為のひずみ量所定範囲を示す。

図 1 2は、本発明に係るプレス成形装置によって成形する成形品の外観図を示す。 '

図 1 3は、ひずみ量測定手段の設置位置を示す。

図 1 4は、本発^に係るプレス成形方法による、製品異常または金型異常の判定方法を示す。

図 1 5は、ひずみ量測定手段の別の設置位置を示す。 ' 図 1 6は、本発明に係るプレス成形方法による、製品異常または金型異常の別の判定方法を示す。

図 1 7は、本発明に係るプレス成形装置によって成形する別の成形品の外観図を示す。

図 1 8は、ひずみ量測定手段の別の設置位置を示す。

図 1 9は、本発明に係るプレス成形方法による、製品異常または金型異常の別の判定方法を示す。

図 2 0は、ひずみ量測定手段の別の設置位置を示す。

図 2 1 は、本発明に係るプレス成形方法による、製品異常まは金型異常の別の判定方法を示す。

図 2 2は、角部頂点に集中力が作用している状態を概略的に示す図 2 3は、曲率半径を有する角部に面圧が作用している状態を概略的に示す。

図 2 4は、図 2 2に対応する応力分布の等高線を示す。

図 2 5は、図 2 3に対応する応力分布の等高線を示す。

図 2 6は、ひずみ量測定手段の好適な設置位置を示す。

図 2 7は、プレス成形において被加工材に作用する力又は応力を概略的に示す。

図 2 8は、プレス成形においてダイに作用する力又は応力を概略的に示す。 .

図 2 9は、ひずみ量測定手段の設置範囲をさらに限定することを説明するグラフを示す。

図 3 0は、凸形状のダイ部分におけるひずみ量測定手段の好適な設置範囲を示す。

図 3 1 は、被加工材の強度とプレス成形時の弾性変形範囲との関係を概略的に示す。

図 3 2は、凹形状のダイ部分におけるひずみ量測定手段の好適な設置範囲を示す。

図 3 3は、曲率半径が大きい部分でのびずみ量測定手段の設置例を示す。詳細な説明

本発明を実施するための最良の形態について、以下に図面を用いて詳細に説明する。

まず、本発明の第 1の実施形態に係るプレス成形装置の断面図を図 1 または図 2に示す。図 1はプレス機スライドにダイ 2が設置されている場合、図 2はプレス機スライドにポンチ 1が設置されている場合であるが、いずれもポンチ 1 と、ポンチ 1 に対して相対移動するダイ 2を有する。 ―

被加工材 4は、ダイ 2によってポンチ 1 に押し付けられ、所定の形状に成形される。このとき、ポンチ 1やダイ 2の表面に造型された湾曲凸形状の近傍かつ金型内部に、以下に説明するひずみ量測定手段 5を設置し、そのひずみ量を監視することで、割れゃネッキング、しわなどの成形異常、または、金型かじりなどの金型異常を判定することが可能であることを我々は見出した。

効果的に割れやネッキング、しわなどの成形異常を判定するためには、ひずみ量測定手段 5の設置位置が重要である。ひずみ量測定手段 5の望ましい設置位置を図 3 と図 4に示す。

図 3ばプレス機スライドにダイ 2が設置されている場合、図 4にはプレス機スライドにポンチ 1が設置されている場合である _が、いずれの場合においても、ひずみ量測定手段 5の設置位置は、ポンチ 1及びダイ 2 を測定対象金型としたときに、測定対象金型、すなわちポンチ 1 とダイ 2が成形下死点位置にあるときに、材料流出側のダイ肩 R止まりよりもプレス方向側に位置することとする。

この理由は、主としてひずみ量測定手段 5の設置に起因する金型の破損や損傷を回避するためである。特にダイ 2において、ひずみ量測定手段 5が材料流出側のダイ肩 R止まりよりもプレス方向側に位置していないと、ひずみ量測定手段 5を設置するための穴加工において十分な寸法精度が得られない危険性が高い。一般的に、ひずみ量測定手段 5 を設置するための穴加工にはドリル加工が用いられるが、このときひずみ量測定手段 5を設置するための穴と.ダイ 2表面との間の肉厚が少ないと、ドリルの剛性不足によって肉厚の少ない方向へドリルが曲がってしまい、寸法精度が低くなる問題が発生しゃすくなる。この問題が発生すると、実際の加工寸法は指定寸法より肉厚が少なくなる方向、すなわち破損などの危険性が高まる方向になってしまうため、この問題発生を回避するためには、ひずみ量測定手段 5は材料流出側のダイ肩 R止まりよりもブレス方向側に位置することが望ましい。

またひずみ量測定手段 5が材料流出側のダイ肩 R止まりよりもプレス方向側に位置していない場合は、熱処理において金型の割れが発生する等、穴加工以外でも加工失敗の発生確率が高い。また穴加ェゃ熱処理が成功したとしても、金型を繰り返し使用している最中で強度不足により破損する危険性が高い。

次に、本発明の第 2の実施形態に係るプレス成形装置の断面図を図 5または図 6に示す。第 2の実施形態では、第 1の実施形態に対して、さらに精度の高いひずみ量の測定を実現することを目的として、ひずみ量測定手段 5の設置位置を限定したものである。

図 5には、ポンチ 1 に設置されたひずみ量測定手段 5周辺拡大図を示す。ひずみ量測定手段 5は、ひずみ量測定手段設置領域 6の内部で、かつ、金型内部である領域に、、図示するように設置されるひずみ量測定手段 5の好ましい設置領域 6は、ポンチ 1の表面に有する湾曲凸形状の曲率（湾曲）半径を Rとしたとき、前記湾曲凸形状の曲率中心 7から、 1 0 R ( Rは当該湾曲形状の曲率半径）以内の領域である。

なお本発明において、曲率半径とは、プレス方向に平行なポンチ、ダイ等の断面において、その湾曲凸形状の一部を一定の曲率半径に近似したときの曲率半径と定義し、この近似された曲率半径に基づき曲率中心 7を決定する。次に、ひずみ量測定手段の設置範囲を湾曲形状の曲率中心 7から

1 O R以内とした根拠について説明する。

集中力が作用する 2次元応力場の理論解は既に求められており（ Melan, (1932)他）、例えば図 2 2に示すように頂角 αの角部頂点に集中力 F。が作用する場合の 2次元応力分布は下記の式（ 1 ) から求めることができる。

2F₀ cos θ _{η η} ,，ヽまた図 2 3に示すよに、角部が曲率半径 r _d 、曲率角度 φの湾曲形状を有し、その湾曲形状に面圧 Pが作用している場合であっても、曲率半径 r _d が小さい場合は式（ 1 ) を利用して応力分布を近似できると仮定する（ 0. 3 mm< r _d < 3 0. 0 mmの範囲で近似可能とする）。この場合の応力分布は下記の式（ 2 ) から求められる。び _r =— 7—— r^r ，σ_θ = 0,て _re = 0 ( 2 )

(a+sina) r

式（ 1 ) 及び（ 2 ) に示すように、集中力による 2次元応力分布において、 r、 0で表わされる極座標系における r方向以外の応力はゼロとなる。また r方向の応力ひま極座標 r、 0 を用いてその分布を表わすことができる。

図 2 4は、式（ 1 ) に対応する応力分布の等高線を示す。

図 2 5は、式（ 2 ) に対応する応力分布の等高線を示す。

式（ 2 ) における応力（7 _rは、図 2 3の角度 α、（ί>を一般的なダィ肩形状に相当する以下のような値に固定し、極座標 0 = 0についてのみ考慮すると、下記式（ 3 ) のように簡単にできる。 σ_Γ= - (ひ ₌ , = Ο,Φ = ^~の場合）（ 3 ) ひずみ量測定手段 5は、前述の式（ 2 ) 、（ 3 ) 中の r方向応力 σ rに起因して発生する弾性ひずみ量を測定することができるが、他の測定器と同様、ひずみ量測定手段 5の測定分解能にも測定限界があり、極めて小さなひずみ量またはひずみ量変化は測定が困難である。

ひずみ量測定手段 5が高精度の測定を行うためには、ひずみ量測定手段 5の設置個所に発生するひずみ量は、最少測定ひずみ量 £ _m 以上でなければならないと仮定する。

フックの法則より、最少測定ひずみ量 ε _m に対応する応力 σ _m は弾性係数 Eを用いて以下の式（ 4 ) のように表わされる。 σ_π=Ε·ε_π (4) 先の仮定より、式（ 3 ) のの方が式（4) の o _m より大きい必要があるので、ひずみ量測定手段 5の設置位置の極座標 r について下記の関係式（ 5 ) が成り立つ。

Γ〈 ( 5 ) 式（ 5 ) を用いることにより、高精度の測定が可能となるひずみ量測定手段 5の設置位置範囲 r を決定することができる。

しかし、式（ 5 ) の面圧 Pは、鋼板と金型の接触面圧に相当し、この値を正確に求めることは困難である。ひずみ量測定手段 5の設置位置範囲は金型の製作開始前に決定しなければならず、実測値を用いることは困難だからである。 F EM等で概算予測することも可能ではあるが、精度が十分でない等の問題がある。

そこで、正確に求めることが困難な面圧 Pを考慮することなく、ひずみ量測定手段 5の設置位置範囲 r を決定するために、式（ 4 ) における ff _m は接触面圧 Pの 1 0 %の値であると仮定した。すると式（ 3 ) から下記のような関係式（ 6 ) を得ることができる r〈10r_d ( 6 ) 式（ 6 ) を用ると、正確に求めることが困難な面圧 Pを考慮することなく、簡便にひずみ量測定手段 5の設置位置範囲 rを決定することが可能である。よって、本発明ではひずみ量測定手段 5の適切な設置位置として、湾曲形状の曲率中心 7から 1 O R以内とした図 2 6に、式（ 6 ) によって定められたひずみ量測定手段 5の適切な設置領域を示す。適切な設置領域は、座標（ r， Θ ) = ( 5 r _d, 0 ) を中心とする半径 5 r _dの円弧内側の領域である。

本発明では、式（ 6 ) を用いてひずみ量測定手段 5の適切な設置位置範囲を決定したが、 F E M解析結果、理論解析結果、過去の実測デ一夕知見等より求めた面圧 Pを用いて式（ 5 ) を計算し、式（ 6 ) で定めた設置範囲をさらに限定してもよい。しかし式（ 6 ) の設置範囲より大きくなることは許されない。

式（ 6 ) で定めた設置範囲のさらなる限定方法として、理論解析結果により求めた面圧 Pを用いて式（ 5 ) を計算した場合の一例を以下に示す。

図 2 7は、 .プレス成形金型の形状寸法及び成形条件を概略的に示す。ダイ肩 Rでの絞り込み応力 a _dは、被加工材 4の降伏応力 Y及び板厚 t 、被加工材 4とポンチ 1又はダイ 2 との摩擦係数、しわ押さえ荷重 H、ダイ 2と被加工材 4との接触領域の接触角度 φ、ポンチ 1の中心線から被加工材 4の末端部までの距離 r _D、並びにポンチ 1 の中心線から、ダイ 2 と被加工材 4との接触領域の材料流出側端部の板厚中心までの距離 r ₂を用いて、以下の式（ 7 ) で表すことができる。 2 H t

a_d = Yexp(/i. Φ)· IT + Y ( 7 ) また式（ 7 ) は、以下の式群（ 8 — ) 〜（ 8 — 3 ) のように変形できる。 ο_ά

C = exp( Φ)·( ( 8 - 3 )

t ここで例えば = 0 . 1 5 、 = it / 2 rad, r。 = 1 0 0 mm、 r ₂ = 9 0 mm, t = 1 . 0 mm、 r _d = 1 0 mm、 H = 2 0 0 N/m mの場合は、 a。 = 0 . 1 8 、 C = 7 5 . 9 4 M P aとなる。

一方、図 2 8に示すように、ダイ肩 Rに作用する面圧 Pは、ダイ肩 Rに作用する集中力 F。等を用いて、以下の式（ 9 ) で表すこと

ここで = πノ 2 rad、 t = 1 . 0 mmという先の仮定を式（ 9 ) に代入すると、以下の式（ 1 0 ) が得られる。

式（ 1 0 ) を式（ 5 ) に代入すると、ひずみ量測定手段 5の適切な設置位置範囲 r について、以下の関係式（ 1 1 ) が得られる。.

<

ここで弾性係数 E = 2 0 6 G P a、 ε _η = 1 0 £ と仮定し、さらに式（ 8 — 1 ) 〜（ 8 — 3 ) を代入して整理すると、式（ 1 1 ) は以下の式（ 1 2 ) となる

< 0.08Y + 33.19 ( 1 2 ) 図 2 9は、式（ 6 ) で定めた設置範囲を、上記で算出した関係式 ( 1 2 ) でさらに限定している例を示す。被加工材 4として降伏応力 Y= 8 4 0 M P a (引張強度 1 5 0 0 M P a相当）を用いる場合は、関係式（ 6 ) 及び（ 1 2 ) のいずれを用いても、ひずみ量測定手段 5の設置位置範囲は 1 0 R以下となる。しかし、降伏応力 Y = 3 4 0 M P a (引張強度 6 0 0 MP a相当）を用いる場合、は、式（ 1 2 ) を用いた場合はひずみ量測定手段 5の設置位置範囲は 6 R以下に限定可能となる。

図 6は、ダイ 2に設置されたひずみ量測定手段 5周辺の拡大図を示す。ひずみ量測定手段 5は、図 5の場合と同様に、ひずみ量測定手段 5のハッチングで示す設置領域 6の内部で、かつ、金型内部である領域に、図示するように設置される。

なおひずみ量測定手段は、測定対象金型の湾曲形状の端部を通り金型内側.方向に 4 5 ° をなす面よりも曲率中心側の領域に位置することが好ましい（後述する図 3 0及び図 3 2参照）。鋼板を介して金型が受けるひずみは、一般に湾曲.形状部において大きくなるが、ひずみ起点より表面から 4 5 ° 以上金型内側の領域内部に伝わりやすく、 4 5 ° より外側（表面側）の領域には伝わりにくい。そこで、湾曲形状の端部を通り金型内側方向に 4 5 ° をなす面よりも曲率中心側の領域にひずみ量測定手段を配置することにより、高感度で湾曲形状部のひずみを測定することができる。

またひずみ量測定手段は、測定対象金型の表面から 5 mm以上離れた領域に位置することが好ましい。金型表面から 5 mm以内の領域にひずみ量測定手段を配置すると、ひずみ量測定手段近傍の表面部分の強度が不足し、当該部分において金型が破損する可能性があるからである。

次に、本発明の第 3の実施形態に係るプレス成形装置の断面図を図 7 と図 8に示す。図 7では、図 1 に記載のプレス成形装置に対して、しわ押さえ金型 3が追加された構成となっており、シングルァクシヨンの絞り成形を行うことが可能である。

また、図 8では、図 2に記載のプレス成形装置に対して、しわ押さえ金型 3が追加された構成となっており、ダブルアクションの絞り成形を行うことが可能である。図 7及び図 8の構成においても、図 4及び図 5 と同様に、所定の設置領域にひずみ量測定手段 5を設置することにより、同様の効果を得ることができる。

次に、図 9 a及び 9 bは、上述のひずみ量測定手段 5の具体的構成例を示す図である。ひずみ量測定手段 5の設置方法の」例としては、図 9 aの模式図に示すようにダイ 2に貫通しないきり穴をあけて雌ネジを切り、きり穴の底に図 9 bに示すひずみセンサ 8を入れ、プラグで軸力をかけて圧入する方法がある。この際、ひずみセンサ 8 として圧電素子センサを使用すると、周波数応答特性の高い好適な測定が可能となる。

図 3 0は、ひずみ量測定手段の好ましい設置領域について説明する図である。上述したように、ひずみセンサ等のひずみ量測定手段は材料流出側のダイ肩 R止まりよりもプレス方向側に配置されるが、図 3 0に示すように、ダイ 2のダイ肩 2 2にひずみ量測定手段としてひずみセンサ 8を圧入する場合、ひずみセンサ 8の測定点（先端） 8 1の位置と、ダイフェース面 2 1 との間の矢印で示すプレス方向側の距離 Dは、ひずみセンサ 8のためにダイ 2に切られたきり穴 2 5の半径以上であることが、ダイの強度上の観点から好ましい。従って例えば、ダイ肩 Rが 2 m mであってもきり穴の半径が 4 m mであれば、距離 Dは 4 m m以上とすることが好ましく、 5 m m以上がさらに好ましい。

なお図 3 0に示すように、ひずみセンサ 8をプレス方向に垂直な方向に延びるように配置すると、プレス力の影響をあまり受けずに被加工材とダイとの間の摩擦力も検出することができ、有利である次に、ひずみ量測定手段の好ましい設置領域について説明する。プレス成形により生じるダイ 2の弹性ひずみの分布は、ダイ肩尺が大きくなるに従って拡大することがわかっている。例えば強度 6 0 0 M P aの被加工材をしわ押さえ力 3 M P aでプレス成形する場合、曲率中心 7から概ね 4 Rの範囲が弾性変形領域となる。但し、弾性変形領域は被加工材の強度と概ね線形関係にあり、例えば図 3 1 の実線グラフに示すように、一般的なプレス加工の上限とされる強度 1 5 0 0 M P aの高強度の被加工材の場合、上述の弾性変形領域は概ね 1 O Rとなる。より具体的に言えば弾性変形領域の範囲は、被加工材の強度及びダイ肩 Rの積に、適当な係数を乗じて得られる値である。

なお弾性変形領域はしわ押さえ荷重によっても変化し、例えばしわ押さえ荷重が 2 M P a又は 5 M P aの場合には、図 3 1 の点線グラフのように変化する。図 3 1からわかるように、しわ押さえ荷重の影響は被加工材の強度が低い方が大きく、高強度になる程小さくなる傾向がある。. 例えばしわ押さえ荷重が 5 M P aの場合、被加工材の強度が 6 0 0 M P aであれば弾性変形領域は概ね曲率中心から 7 X R以内となるが、被加工材の強度が 1 5 0 0 M P aであれば好適な弾性変形領域は殆ど変化しない。以上のことから、ひずみ量測定手段設置領域 6 の好ましい範囲は曲率中心から最大 1 0 X R以内であり、被加工材の強度及びしわ押さえ荷重によって変化する。さらに、図 3 0に示すように、ダイ 2の弾性ひずみをより高感度に測定できる領域はダイ肩 R止まり ·2 3及び 2 4の各々における法線に対して湾曲部から離れる方向に 4 5度傾斜した面（図 3 0では線で図示） 2 3 1及び 2 4 1 に挟まれた領域であることが見出されている。従って、図 3 0の例ではハッチングを付した領域が、最も好ましいひずみセンサの測定点の設置領域となる。

図 3 0は凸形状のダイ肩 R止まりについて説明したが、図 3 2に示すように、凹形状のダイ又はポンチの湾曲部分についても同様の考え方が適用可能である。但し、凹形状の場合は曲率中心 7 ' が測定対象物の外側に位置するので、好適なひずみ量測定手段の設置領域 6 ' は、図 3 0の例と同樣に強度 6 0 0 M P aの被加工材をしわ押さえ力 3 M P aでプレス成形する場合、曲率中心 7 ' からみて最大 4 Rまでの概ね半球形状で表された範囲となる。図 3 2の例では、ハッチングを付した領域が最も好ましいひずみセンサの測定点の設置領域となる。

また図 3 3に示すように、凹又は凸形状の曲率が相当に大きい（例えば R = l 0 0 m m以上）場合は、両 R止まり 2 3 、 2 4間でのダイ又はポンチの弾性ひずみを 1つのひずみセンサで測定することが難しい場合がある。そこでこのような場合は、複数（図示例では 2つ）のひずセンサ 8を使用することが有効である。なおひずみセンサの個数は適宜選定可能であるが、図 3 3に示すように、各ひずみセンサの好適な検出範囲はその先端から ± 4 5度の角度範囲内にあることが多く、例えばこの検出範囲に基づいて個数を決めることができる。

次に、本発明に係る、成形品の成形異常を判定可能なプレス成形方法について、図 1 0を用いて説明する。図 1 0は、ひずみ量測定手段 8によるひずみ量測定結果を示したグラフである。横軸は成形ストローク Sであり、被加工材 4の成形が開始した時点でのプレス機スライド位置が S start, 成形下死点に達して被加工材 4の成形が終了した時点でのプレス機スライド位置が、 S endである。また、縦軸はひずみ量を表している。ここでひずみ量は圧縮ひずみをプラスの値で表す。

図中の点線 G 1 と G 2が、それぞれひずみ量所定範囲の上限と下限を表している。ここでひずみ量所定範囲の上限と下限の決定方法について説明する。複数回のプレス成形を行い、そのうち成形品に異常がないプレス成形時のひずみ量を採取する。異常がないプレス成形時のひずみ量を 1 0以上集めてそれらを平均化したひずみ量を、成形異常を判定するための平均化ひずみ量とする。

また、前述した複数回のプレス成形において、成形品に異常があるプレス成形時のひずみ量を採取し、そのうち平均化ひずみ量を上回っているひずみ量を 1 0以上集めてそれらを平均化したひずみ量を、ひずみ量所定範囲の上限とする。

また、前述した複数回のプレス成形において、成形品に異常があるプレス成形時のひずみ量を採取し、そのうち平均化ひずみ量を下回っているひずみ量を 1 0以上集めてそれらを平均化したひずみ量を、ひずみ量所定範囲の下限とする。

図 1 0には、例として、ひずみ量測定結果（ i ) 、ひずみ量測定結果（ii) 、ひずみ量測定結果（iii) の 3つのひずみ量測定結果を図示してあるが、このうち、ひずみ量測定結果（ i ) はひずみ量所定範囲の範囲内であるため、成形に問題なしと判定される。一方、ひずみ量測定結果（ii) はひずみ量所定範囲の上限を超過する部分があるため、成形異常と判定される。また、ひずみ量測定結果（ iii) はひずみ量所定範囲の下限を下回る部分があるため、成形異常と判定される。以上のようにして、プレス成形品の成形異常を判定する。

特に、成形ストローク Sが S endの 5 0 %以上となる領域、すなわち成形後半において、ひずみ量測定結果がひずみ量所定範囲の下限を下回る部分がある場合（（i i i ) の場合）、プレス成形品に割れ、またはネッキングが発生していると判定する。 _r

特に、成形ストローク Sが S endの 5 0 %以下となる領域、すなわち成形前半において、ひずみ量測定結果がひずみ量所定範囲の上限を上回る部分がある場合（（i i ) の場合）、プレス成形品にスプリングバック、または流入量異常が発生していると判定する。

特に、成形ストローク Sが S endの 5 0 %以上となる領域、すなわち成形後半において、ひずみ量測定結果がひずみ量所定範囲の上限を上回る部分がある場合、プレス成形品にしわが発生していると判定する。

次に、本発明に係る、金型異常を判定可能なプレス成形方法について、図 1 1 を用いて説明する。図 1 1 は、図 1 0 と同様にひずみ量測定結果を示したグラフである。図中の点線 G 3 と G 4力それぞれひずみ量所定範囲の上限と下限を表している。

ここでひずみ量所定範囲の上限と下限の決定方法について説明する。上述の成形異常を判定可能なプレス成形方法と同様に、複数回のプレス成形を行い、そのうち金型に異常がないプレス成形時のひずみ量を採取する。異常がないプレス成形時のひずみ量を 5 0以上集めてそれらを平均化したひずみ量を、金型異常を判定するための平均化ひずみ量とする。

また、前述した複数回のプレス成形において、金型に異常があるプレス成形時のひずみ量を採取し、そのうち平均化ひずみ量を上回つているひずみ量を 5 0以上集めてそれらを平均化したひずみ量を、ひずみ量所定範囲の上限とする。また、前述した複数回のプレス成形において、金型に異常があるプレス成形時のひずみ量を採取し、そのうち平均化ひずみ量を下回つているひずみ量を 5 0以上集めてそれらを平均化したひずみ量を、ひずみ量所定範囲の下限とする。

図 1 1 には、例として、ひずみ量測定結果（i v) 、ひずみ量測定結果（V ) 、ひずみ量測定結果（v i ) の 3本のひずみ量測定結果が図示してあるが、このうち、ひずみ量測定結果（iv) はひずみ量所定範囲の範囲内であるため.、金型に問題なしと判定される。一方、ひずみ量測定結果（V ) はひずみ量所定範囲の上限を超過する部分があるため、金型異常と判定される。また、ひずみ量測定結果（v i

) はひずみ量所定範囲の下限を下回る部分があるため、金型異常と判定される。以上のようにして、プレス金型の異常を判定する。特に、成形ストローク Sが S endの 5 0 %以下となる領域、すなわち成形前半において、ひずみ量測定結果がひずみ量所定範囲の上限を上回る部分がある場合、プレス金型にかじりが発生していると判定する。

なお図 1 0に示すように、'成形異常によりひずみ量測定結果が上限を超える場合（グラフ（i i ) ) は、 S s t ar tから 2番目以降の極大点において上限を超える傾向があり、一方図 1 1 に示すように、金型異常によりひずみ量測定結果が上限を超える場合（グラフ（V ) ) は、 S s t ar tから最初の極大点において上限を超える傾向がある。従ってこれにより、成形異常と金型異常とを判別することがでさる。実施例 1

上述の発明を基に、本発明例 1 として図 3に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。表 1 に被加工材として用いた鋼板の特性を示す。板厚 1 . 8 m m、引張強度 5 9 0 M P a級の鋼板を使用した。 .

表 1 試作したプレス成形装置を用いて成形した部材形状を図 1 2に示す。本部材は図 1 2断面図 A— Aに示すようなハット状断面を有する部材であり、縦壁部に屈曲部を設けることで縦壁部に張力を付与し、縦壁部の形状不良が低減されるように設計されている。

本成形では、測定対象金型としてポンチとダイの両方を選定し、図 1 3に示すようにひずみ量測定手段 5をポンチ 1 に 1つ、ダイ 2

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に 1つ、計 2つ設置した。

2つのひずみ量測定手段 5はいずれも、ポンチ 1 とダイ 2が成形下死点位置にあるときに、材料流出側のダイ肩 R止まりよりも、矢印で示すブレス方向側に位置するように設置した。

ただし、ポンチ 1がその表面に有する湾曲凸形状の曲率半径 R 5 は 5 m mであり、ひずみ量測定手段 5は当該湾曲凸形状の曲率中心 7からプレス方向に一 6 0 m m離れた金型の内部に設置されている。つまり、曲率中心 7から 1 0 X R以内の領域の外側にひずみ量測定手段 5は配置されている。

また、ダイ 2がその表面に有する湾曲凸形状の曲率半径 R 3は 3 m mであり、ひずみ量測定手段 5は当該湾曲凸形状の曲率中心 7からプレス方向に + 4 0 m m離れた金型の内部に設置されている。つまり、曲率中心 7から 1 0 X R以内の領域の外側にひずみ量測定手段 5は配置されている。

ひずみ量測定手段 5は、図 9 aに示したような、金型に貫通しないきり穴をあけて雌ねじを切り、きり穴の底に図 9 bに示したようなひずみセンサ 8を入れて、プラグで軸力をかけて圧入する方法を用いた。

ひずみセンサ 8 としては、圧電素子センサを用いた。また、その圧電素子センサが測定する圧縮 · 引張ひずみの方向は、プレス方向と同一とした。

上述したように設置したひずみ量測定手段 5によって測定されたひずみ量は、図 1 4に示すグラフにプロットされるようになった。そして、図 1 4に既に示されている、金型異常を判定するためのひずみ量所定範囲（上限 G 5及び下限 G 6に挟まれる範囲）、または、成形異常を判定するためのひずみ量所定範囲（上限 G 7及び下限 G 8に挟まれる範囲）に収まっているか否かによって、金型異常や成形異常を判定した。

本成形部材では、被加工材 4の成形が開始した時点でのスト口一クは 0 m m、成形が完了下時点でのストロークは 1 0 5 m mである。また、図示されている成形異常を判定するための平均化ひずみ量 G 9は、まず 1 0 0回のプレス成形を行い、成形品に異常がないことを確認した 7 5回のプレス成形において、ひずみ量測定手段 8により得られたひずみ量を平均することで得たものである。

また、前述した 1 0 0回のプレス成形において、成形品に異常があるプレス成形時のひず量を採取し、そのうち平均化ひずみ量を上回っているひずみ量のデータが 1 1得られたので、それらを平均化したひずみ量をひずみ量所定範囲の上限 G 7 とした。ひずみ量所定範囲の上限は、平均化ひずみ量 G 9に対して全ストローク範囲で 1 0 0 ε を加算したものとほぼ等しい結果となった。

また、前述した 1 0 0回のプレス成形において、成形品に異常があるプレス成形時のひずみ量を採取し、そのうち平均化ひずみ量 G 9を下回っているひずみ量のデータが 1 4得られたので、それらを平均化したひずみ量をひずみ量所定範囲の下限 G 8 とした。ひずみ量所定範囲の下限 G 8は、平均化ひずみ量 G 9に対して全ストローク範囲で 8 0 H ε を減算したものとほぼ等しい結果となった。

また、同じく図示されている金型異常を判定するための平均化ひずみ量 G 1 0は、 1 0 0 0回のプレス成形を行い、金型に異常がないことを確認した 8 9 5回のプレス成形において、ひずみ量測定手段 8により得られたひずみ量を平均することで得たものである。

また、前述した 1 0 0 0回のプレス成形において、金型に異常があるプレス成形時のひずみ量を採取し、そのうち平均化ひずみ量 G 1 0を上回っているひずみ量のデータが 5 2得られたので、それらを平均化したひずみ量をひずみ量所定範囲の上限 G 5とした。ひずみ量所定範囲の上限 G 5は、平均化ひずみ量 G 1 0に対して全ストローク範囲で 2 5 0 n ε を加算したものとほぼ等しい結果となったまた、前述した 1 0 0 0回のプレス成形において、金型品に異常があるプレス成形時のひずみ量を採取し、そのうち平均化ひずみ量 G 1 0を下回っているひずみ量のデ一夕が 5 3得られたので、それらを平均化したひずみ量をひずみ量所定範囲の下限 G 6 とした。ひずみ量所定範囲の下限 G 6は、平均化ひずみ量 G 1 0に対して全ストロ一ク範囲で 2 0 0 ε を減算したものとほぼ等しい結果となつた。

表 2から表 5に、本発明例 1 として試作したプレス成形装置を用いたプレス成形試験結果を示す。表 2

2には、割れゃスプリングバックなどの製品異常を検出するために行つた製品検査結果と、ダイ 2に設置したひずみ量定手段 5 によ Ό得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 6 . 2 3 %のうち、異常判定率

6. 2 0 %の異常を判定することができた。また、異常過検知率は

0. 2 6 %、異常見逃し率は 0. 0 4 %であつた。

表 3

表 3にも、上述と同様に、割れやしわなどの製品異常を検出するために行った製品検査結果と、ポンチ 1 に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 5. 6 5 %のうち、異常判定率 5. 5 4 %の異常を判定することができた。また、異常過検知率は 0. 9 2 %、異常見逃し率は 0. 1 1 %であった。表 4

表 4には、金型われやカジリなどの金型異常を検出するために行つた金型検査結果と、ダイ 2に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 2 8. 9 p p mのうち、異常判定率 2 4. 3 p p mの異常を判定することができた。また、異常過検知率は 5. 3 p p m、異常見逃し率は 4. 6 p p mであった。

表 5

表 5には、金型われやカジリなどの金型異常を検出するために行つた金型検査結果と、ポンチ 1 に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 3 2. 8 p p mのうち、異常判定率 2 7. 6 p p mの異常を判定することができた。また、異常過検知率は 8. 5 p p m.、異常見逃し率は 5. 3 D p mであった。

以上の結果より、本発明実施によって、製品異常の判定、もしくは金型異常の判定が達成されたものと考えられる。実施例 2

上述の発明を基に、本発明例 2 として図 4又は図 5に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。

被加工材として用いた鋼板の特性は表 1 に示した通りである。また、試作したプレス成形装置を用いて成形した部材形状は図 1 2に示した通りである。

本成形では、測定対象金型としてポンチとダイの両方を選定し、図 1 5に示すようにひずみ量測定手段 5をポンチ 1 に 1つ、ダイ 2 に 1つ、計 2つ設置した。 2つのひずみ量測定手段 5はいずれも、ポンチとダイが成形下死点位置にあるときに、材料流出側のダイ肩 R止まりよりも、矢印で示すプレス方向側に位置するように設置した。

さらに、ひずみ量測定手段 5は、ポンチ 1がその表面に有する湾曲凸形状の曲率半径 R 5が 5 m mであるので、湾曲凸形状の曲率中心 7から半径 5 0 m m以内の領域内部で、かつ、金型内部である領域に、図示するように設置した。また、ダイ 2の表面に有する湾曲凸形状の曲率半径 R 3が 3 m mであるので、湾曲凸形状の曲率中心 7から半径 3 0 m m以内の領域内部で、かつ、金型内部である領域に、図示するように設置した。

上述したように設置したひずみ量測定手段 5によって測定されたひずみ量は、図 1 6に示すグラフにプロッ卜されるようになつている。そして、図 1 6に既に示されている、金型異常を判定するためのひずみ量所定範囲（上限 G 1 1及び下限 G 1 2に挟まれる範囲）、または、成形異常を判定するためのひずみ量所定範囲（上限 G 1 3及び下限 G 1 4に挟まれる範囲）に収まっているか否かによって、金型異常や成形異常を判定した。

図 1 6に示されている、成形異常を判定するための平均化ひずみ量 G 1 5とそのひずみ量所定範囲、または、金型異常を判定するための平均化ひずみ量 G 1 6 とそのひずみ量所定範囲の決定方法は、実施例 1 と同一の方法で行った。

表 6から表 9に、本発明例 2 として試作したプレス成形装置を用いたプレス成形試験結果を示す。

表 6

表 6には、割れゃスプリングバックなどの製品異常を検出するために行った製品検査結果と、ダイ 2に設置したひずみ量測定手段 5 により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 6. 2 3 %のうち、異常判定率 6. 2 3 %と、製品異常をすベて判定することができた。また、異常過検知率は 0. 0 3 %、異常見逃し率は 0. 0 0 %であり、本発明例 1よりも良好な結果を得られた。

表 7

表 7にも、上述と同様に、割れやしわなどの製品異常を検出するために行った製品検査結果と、ポンチ 1 に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ暈測定手段 5によって、異常率 5. 6 5 %のうち、異常判定率 5. 6 5 %と、製品異常をすベて判定することができた。また、異常過検知率は 0. 0 4 %、異常見逃し率は 0. 0 0 %であり、本発明例 1よりも良好な結果が得られた。

表 8

表 8には、金型われやカジリなどの金型異常を検出するために行つた金型検査結果と、ダイ 2に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 2 8. 9 p pmのうち、異常判定率 2 8. 9 p p mと、金型異常をすベて判定することができた。また、異常過検知率は 0. 0 p p m、異常見逃し率は 0. O p p mであり

、本発明例 1よりも良好な結果が得られた。

表 9

表 9には、金型われやカジリなどの金型異常を検出するために行つた金型検査結果と、ポンチ 1 に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 3 2. 8 p.pmのうち、異常判定率 3 2. 8 p p mと、金型異常をすベて判定することができた。また、異常過検知率は 0. O p pm、異常見逃し率は 0. O p p mであり、発明例 1よりも良好な結果が得られた。

以上の結果より、本発明によって、製品異常の判定、もしくは金型異常の判定が高精度に達成されたものと考えられる。すなわち、湾曲凸形状の曲率中心 7から 1 0 X R以内の領域にひずみ量測定手段 5を配置することにより、製品異常の判定、もしくは金型異常の判定精度を発明例 1よりも向上させることができる。

実施例 3

上述の発明を基に、本発明例 3 として図 7に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。表 1 0に被加工材として用いた鋼板の特性を示す。轵厚 0. 8 mm、引張強度 2 7 O M P a級の鋼板を使用した。表 10 試作したプレス成形装置を用いて成形した部材形状を図 1 7 に示す。本部材は図 1 7断面図 A— Aに示すような、ダイ縦壁部とボンチ底部にそれぞれ R 3、 R 5の特徴形状を有する。

本成形では、測定対象金型としてポンチとダイの両方を選定し、図 1 8 に示すようにひずみ量測定手段 5をポンチ 1 に 1つ、ダイ 2 に 1つ、計 2つ設置した。

2つのひずみ量測定手段 5はいずれも、ポンチとダイが成形下死点位置にあるときに、材料流出側のダイ肩 R止まりよりも、矢印で示すプレス方向側に位置するように設置した。

ただし、ポンチ 1がその表面に有する湾曲凸形状の曲率半径 R 5 は 5 m mであり、ひずみ量測定手段 5は当該湾曲凸形状の曲率中心 7からプレス方向に— 6 0 m m離れた金型の内部に設置されている。つまり、曲率中心 7から 1 0 X R以内の領域の外側にひずみ量測定手段 5は配置されている。

また、ダイ 2がその表面に有する湾曲凸形状の曲率半径 R 3は 3 m mであり、ひずみ量測定手段 5は当該湾曲凸形状の曲率中心 7からプレス方向に + 4 O m m離れだ金型の内部に設置されている。つまり、曲率中心 7からプレス方向に 1 0 X R以内の領域の外側にひずみ量測定手段 5は配置されている。

ひずみ量測定手段 5は、図 9 aに示したような、金型に貫通しないきり穴をあけて雌ねじを切り、きり穴の底に図 9 bに示したようなひずみセンサ 8 を入れて、プラグで軸力をかけて圧入する方法を用いた。

上述したように設置したひずみ量測定手段 5によって測定されたひずみ量は、図 1 9に示すグラフにプロットされるようになっている。そして、図 1 9に既に示されている、金型異常を判定するためのひずみ量所定範囲（上限 G 1 7及び下限 G 1 8に挟まれる範囲）、または、成形異常を判定するためのひずみ量所定範囲（上限 G 1 9及び下限 G 2 0に挟まれる範囲）に収まっているか否かによって、金型異常や成形異常を判定した。

図 1 9に示されている、成形異常を判定するための平均化ひずみ量 G 2 1 とそのひずみ量所定範囲、または、金型異常を判定するための平均化ひずみ量 G 2 2 とそのひずみ量所定範囲の決定方法は実施例 1 と同一の方法で行った。

表 1 1から表 1 4に、本発明例 3 として試作したプレス成形装置を用いたプレス成形試験結果を示す。

表 Π

表 1 1 には、割れやスプリングバックなどの製品異常を検出するために行った製品検査結果と、ダイ 2に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 5 . 2 3 %のうち、異常判定率 5 . 1 8 %の異常を判定することができた。また、異常過検知率は 0. 3 9 %、異常見逃し率は 0. 0 4 %であった。

表 12

表 1 2にも、上述と同様に、割れやしわなどの製品異常を検出するために行った製品検査結果と、ポンチ 1 に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 4. 7 5 %のうち、異常判定率 4. 7 1 %の異常を判定することができた。また、異常過検知率は 0. 4 4 %、異常見逃し率は 0. 0 4 %であった。

表 13

表 1 3には、金型われやカジリなどの金型異常を検出するために行った金型検査結果と、ダイ 2に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 1 6. 1 p p mのうち、異常判定率 1 3. 3 p p mの異常を判定することができた。また、異常過検知率は 1 0. 9 p p m、異常見逃し率は 2. 8 p p mであった。表 14

表 1 4には、金型われやカジリなどの金型異常を検出するために行った金型検査結果と、ポンチ 1 に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 3 7. 9 p p mのうち、異常判定率 3 2. 7 p pmの異常を判定することができた。また、異常過検知率は 1 2. 3 p p m、異常見逃し率は 5. 2 p p mであった。以上の結果より、本発明実施によって、製品異常の判定、もしくは金型異常の判定が達成されたものと考えられる。実施例 4

上述の発明を基に、本発明例 4として図 7に示すプレス成形装置を試作し、プレス成形を行った。被加工材として用いた鋼板の特性は表 1 0に示したとおりである。また、試作したプレス成形装置を用いて成形した部材形状は図 1 7に示したとおりである。

本成形では、測定対象金型.としてポンチとダイの両方を選定し、図 2 0に示すようにひずみ量測定手段 5をポンチ 1 に 1つ、ダイ 2 に 1つ、計 2つ設置した。 2つのひずみ量測定手段 5はいずれも、ポンチとダイが成形下死点位置にあるときに、材料流出側のダイ肩 R止まりよりも、矢印で示すプレス方向側に位置するように設置した。さらに、ひずみ量測定手段 5は、ポンチ 1がその表面に有する湾曲凸形状の曲率半径 R 5が 5 mmであるので、湾曲凸形状の曲率中心 7から半径 5 0 mm以内の領域内部で、かつ、金型内部である領域に、図示するように設置した。

また、ダイ 2の表面に有する湾曲凸形状の曲率半径 R 3が 3 mm であるので、湾曲凸形状の曲率中心 7から半径 3 0 mm以内の領域内部で、かつ、金型内部である領域に、図示するように設置した。ひずみ量測定手段 5は、図 9 aに示したような、金型に貫通しないきり穴をあけて雌ねじを切り、きり穴の底に図 9 bに示したようなひずみセンサ 8を入れて、プラグで軸力をかけて圧入する方法を用いた。

ひずみセンサ 8 としては、圧電素子センサを用いた。また、その圧電素子センサが測定する圧縮 ' 引張ひずみの方向は、プレス方向と同一とした。

上述したように設置したひずみ量測定手段 5によって測定されたひずみ量は、図 2 1 に示すグラフにプロットされるようになっている。そして、図 2 1 に既に示されている、金型異常を判定するためのひずみ量所定範囲（上限 G 2 3及び下限 G 2 4に挟まれる範囲）、または、成形異常を.判定するためのひずみ量所定範囲（上限 G 2 5及び下限 G 2 6に挟まれる範囲）に収まっているか否かによって、金型異常や成形異常を判定した。

図 2 1 に示されている、成形異常を判定するための平均化ひずみ量 G 2 7 とそのひずみ量所定範囲、または、金型異常を判定するための平均化ひずみ量 G 2 8 とそのひずみ量所定範囲の決定方法は実施例 1 と同一の方法で行った。

表 1 5から表 1 8に、本発明例 3 として試作したプレス成形装置を用いたプレス成形試験結果を示す。表 15

表 1 5には、割れやスプリングバックなどの製品異常を検出するために行った製品検査結果と、ダイ 2に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 5. 2 3 %のうち、異常判定率 5. 2 3 %と、すべての異常を判定することができた。また、 '異常過検知率は 0. 0 4 %、異常見逃し率は 0. 0 0 %であり、実施例 3よりも良好な結果が得られた。

表 16

表 1 6にも、上述と同様に、割れやしわなどの製品異常を検出するために行った製品検査結果と、ポンチ 1 に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 4. 7 5 %のうち、異常判定率 4. 7 5 %と、すべての異常を判定することができた。また、異常過検知率は 0. 0 6 %、異常見逃し率は 0. 0 0 %であり、実施例 3よりも良好な結果が得られた。

表 17

表 1 7 には、金型われや力ジリ.などの金型異常を検出するために行った金型検査結果と、ダイ 2に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 1 6. l p p mのうち、異常判定率

1 6. l p p mの異常を判定することができた。また、異常過検知率は.0. 5 p p m、異常見逃し率は 0. O p p mであり、実施例 3 よりも良好な結果が得られた

表 18

表 1 8 には、金型われやカジリなどの金型異常を検出するために行った金型検査結果と、ポンチ 1 に設置したひずみ量測定手段 5により得られたひずみ量による製品異常判定結果を示している。ひずみ量測定手段 5によって、異常率 3 7. 9 p p mのうち、異常判定率 3 7. 9 p p mの異常を判定することができた。また、異常過検知率は 0. 0 p p m、異常見逃し率は 0. O p p mであり、実施例 3よりも良好な結果が得られた。

以上の結果より、本発明実施によって、製品異常の判定、もしくは金型異常の高精度な判定が達成されたものと考えられる。すなわち、湾曲凸形状の曲率中心 7から 1 0 XR以内の領域にひずみ量測定手段 5を配置することにより、製品異常の判定、もしくは金型異常の判定精度を実施例 3よりも向上させることができる。

説明のために選定された特定の実施形態を参照して本発明が説明されたが、当業者には本発明の基本的概念及び範囲から逸脱することなく多数の変更が可能であることは明らかである。

Claims

請求の範囲

1 . ポンチと、該ポンチに対して相対移動するダイの少なくとも. 一つを測定対象金型としたときに、該測定対象金型は、少なくとも 1つ以上の湾曲形状を有する成形部品を成形可能であり、該測定対象金型の内部に設置され、プレス成形に応じて生じる該測定対象金型のひずみ量を測定するためのひずみ量測定手段を有し、前記ひずみ量測定手段は、前記測定対象金型が成形下死点位置にあるときに、材料流出側のダイ肩 R止まりよりもプレス方向側に位置することを特徴とするプレス成形装置。

2 . 前記ひずみ量測定手段は、前記測定対象金型が表面に有する湾曲形状の曲率半径を Rとしたとき、前記湾曲形状の曲率中心から 1 0 X R以内の領域に位置することを特徴とする請求項 1記載のプレス成形装置。

3 . 前記ひずみ量測定手段は、前記測定対象金型の湾曲形状の端部を通り該端部における法線に対して前記湾曲形状から離れる方向に 4 5 ° 傾斜した面よりも曲率中心側の領域に位置することを特徴とする請求項 1又は 2に記載のプレス成形装置。

4 . 前記ひずみ量測定手段は、前記測定対象金型の表面から 5 m m以上離れて位置することを特徴とする請求項 1〜 3のいずれか 1 項に記載のプレス成形装置。

5 . 被加工材に対してしわ押さえ荷重を付与するしわ押さえ金型をさらに有することを特徴とする請求項 1 〜 4のいずれか 1項に記載のプレス成形装置。

6 . ひずみ量測定手段が圧電素子センサであることを特徴とする請求項 1〜 5のいずれか 1項に記載のプレス成形装置。

7 . 請求項 1 〜 6のいずれか 1項に記載のプレス成形装置を用いて、前記ひずみ量測定手段により測定したひずみ量が、所定範囲を超えたとき又は所定範囲を下回ったときに成形品の成形異常と判定するプレス成形方法。

8 . 請求項 1 〜 6のいずれか 1項に記載のプレス成形装置を用いて、前記ひずみ量測定手段により測定したひずみ量が、所定範囲を超えたとき又は所定範囲を下回ったときに測定対象金型の異常と判定するプレス成形方法。.