特許 6890147 プレス機械のプレス荷重測定装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6890147

(24)【登録日】2021年5月26日

(45)【発行日】2021年6月18日

(54)【発明の名称】プレス機械のプレス荷重測定装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/00 20060101AFI20210607BHJP

   G01L 1/26 20060101ALI20210607BHJP

   B30B 15/00 20060101ALI20210607BHJP

   B30B 15/28 20060101ALI20210607BHJP

   B30B 1/26 20060101ALI20210607BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/00 L

   G01L1/26 D

   B30B15/00 B

   B30B15/28 Q

   B30B1/26 A

【請求項の数】16

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2019-58076(P2019-58076)

(22)【出願日】2019年3月26日

(65)【公開番号】特開2020-159806(P2020-159806A)

(43)【公開日】2020年10月1日

【審査請求日】2020年9月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】000100861

【氏名又は名称】アイダエンジニアリング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100083116

【弁理士】

【氏名又は名称】松浦 憲三

(72)【発明者】

【氏名】河野 泰幸

(72)【発明者】

【氏名】本庄 一喜

【審査官】 森 雅之

(56)【参考文献】

【文献】 特許第２８４８１６８（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特許第５９９５９１８（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特公平７−２９２３３（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ５／００

Ｇ０１Ｌ １／２６

Ｂ３０Ｂ １５／００

Ｂ３０Ｂ １５／２８

Ｂ３０Ｂ １／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定装置において、
前記プレス機械の複数のコラムにそれぞれ装着され、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って前記複数のコラムに発生する歪をそれぞれ検出する複数の歪ゲージと、
前記スライドの移動方向と前記コンロッドとのなす角度に基づいて前記複数のコラムの各コラムに作用する曲げモーメントを演算する曲げモーメント演算器と、
前記複数のコラムの各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪及び各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて、前記検出された歪に含まれる前記曲げモーメントによる曲げ歪成分の影響を除去した、前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算するプレス分荷重演算器と、
を備えたプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項2】

前記曲げモーメント演算器は、前記スライドの移動方向と前記コンロッドとのなす角度と、前記スライドの移動方向に作用するプレス荷重とに基づいて前記複数のコラムの各コラムに作用する曲げモーメントを演算する請求項１に記載のプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項3】

前記プレス分荷重演算器は、
各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪に基づいて、前記複数のコラムの各コラムに対応する第１プレス分荷重をそれぞれ演算する第１プレス分荷重演算器と、
各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて、前記第１プレス分荷重に含まれる前記曲げモーメントによる誤差を、前記複数のコラムのコラム毎に演算する誤差演算器と、を有し、
各コラムに対応して演算した前記第１プレス分荷重から各コラムに対応して演算した前記誤差を除去し、各コラムに対応するプレス分荷重を演算する請求項１又は２に記載のプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項4】

前記プレス分荷重演算器は、
各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪に含まれる前記曲げモーメントによる曲げ歪をコラム毎に演算する曲げ歪演算器と、
各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪からコラム毎に演算した曲げ歪を除去し、校正した歪を算出する歪算出器と、
を備え、
前記算出した校正後の各コラムの歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算する請求項１又は２に記載のプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項5】

１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定装置において、
前記プレス機械の複数のコラムにそれぞれ装着され、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って前記複数のコラムに発生する歪をそれぞれ検出する複数対の歪ゲージであって、前記複数対の歪ゲージの各対の歪ゲージは、各コラムの中立面を挟んで両面に装着される複数対の歪ゲージと、
前記複数対の歪ゲージのうちの各コラムに対応する一対の歪ゲージが検出する歪を加算し、前記加算した歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算するプレス分荷重演算器と、
を備えたプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項6】

前記加算した歪に対応する電圧を出力するホーイストンブリッジ回路を備え、
前記ホーイストンブリッジ回路において、前記一対の歪ゲージの抵抗は直列に接続され、かつ前記一対の歪ゲージの抵抗の初期状態の抵抗値は、それぞれ前記ホーイストンブリッジ回路の固定抵抗の抵抗値の２分の１である請求項５に記載のプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項7】

１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定装置において、
前記プレス機械の複数のコラムにそれぞれ装着され、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って前記複数のコラムに発生する歪をそれぞれ検出する複数の歪ゲージであって、前記複数の歪ゲージの各歪ゲージは、各コラムの中立面と交差する面の中立軸に沿って中立軸上に装着される複数の歪ゲージと、
前記複数のコラムの各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算するプレス分荷重演算器と、
を備えたプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項8】

前記プレス分荷重の総和をプレス荷重として算出する加算器を備えた請求項１から７のいずれか１項に記載のプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項9】

前記演算された各コラムに対応するプレス分荷重、又は前記プレス分荷重及び前記プレス荷重を出力する出力部を備えた請求項８に記載のプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項10】

前記スライド及び前記スライドに連結される部材の質量と前記スライドの移動方向の加速度との積に比例する慣性力を算出する慣性力演算器を備え、
前記プレス分荷重演算器は、前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重から前記算出した慣性力のうちの各コラムに作用する慣性力を除去し、前記プレス分荷重を更に校正する請求項１から９のいずれか１項に記載のプレス機械のプレス荷重測定装置。

【請求項11】

１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定方法において、
前記プレス機械の複数のコラムに、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って各コラムに発生する歪を検出する歪ゲージをそれぞれ装着し、
曲げモーメント演算器が、前記スライドの移動方向と前記コンロッドとのなす角度に基づいて前記複数のコラムの各コラムに作用する曲げモーメントを演算し、
プレス分荷重演算器が、前記複数のコラムの各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪及び前記演算された各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて、前記検出された歪に含まれる前記曲げモーメントによる曲げ歪成分の影響を除去した、前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算する、
プレス機械のプレス荷重測定方法。

【請求項12】

１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定方法において、
前記プレス機械の複数のコラムの各コラムに対して、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って前記複数のコラムに発生する歪をそれぞれ検出する一対の歪ゲージを、各コラムの中立面を挟んで両面に装着し、
プレス分荷重演算器が、前記複数のコラムの各コラムに対応する一対の歪ゲージが検出する歪を加算し、前記加算した歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算する、
プレス機械のプレス荷重測定方法。

【請求項13】

１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定方法において、
前記プレス機械の複数のコラムの各コラムに対して、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って各コラムに発生する歪をそれぞれ検出する歪ゲージを、各コラムの中立面と交差する面の中立軸に沿って装着し、
プレス分荷重演算器が、前記複数のコラムの各コラムに装着された前記歪ゲージにより検出された歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算する、
を備えたプレス機械のプレス荷重測定方法。

【請求項14】

加算器が、前記プレス分荷重の総和をプレス荷重として算出する請求項１１から１３のいずれか１項に記載のプレス機械のプレス荷重測定方法。

【請求項15】

出力部が、前記演算された各コラムに対応するプレス分荷重、又は前記プレス分荷重及び前記プレス荷重を出力する請求項１４に記載のプレス機械のプレス荷重測定方法。

【請求項16】

慣性力演算器が、前記スライド及び前記スライドに連結される部材の質量と前記スライドの移動方向の加速度との積に比例する慣性力を算出し、
前記プレス分荷重演算器が、前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重から前記算出された慣性力のうちの各コラムに作用する慣性力を除去し、前記プレス分荷重を更に校正する請求項１１から１５のいずれか１項に記載のプレス機械のプレス荷重測定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はプレス機械のプレス荷重測定装置及び方法に係り、特に１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、プレス機械の複数のコラムにそれぞれ歪ゲージを装着し、各歪ゲージにより検出される各コラムの歪によりプレス荷重を測定する技術が提案されている（特許文献１）。

【0003】

特許文献１に記載のプレス荷重の測定方法は、複数のコラムを持つプレス装置に於いて、コラム毎に設けた、歪ゲージの抵抗値の合計によってプレス荷重を導出している。

【0004】

具体的には、４本のコラムにそれぞれ歪ゲージを取り付け、各歪ゲージの抵抗値Ｒ1〜Ｒ4の変化を、ホーイストンブリッジ回路により電圧として検出し、その電圧の大きさによりプレス荷重を測定する。

【0005】

ここで、各歪ゲージの抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、初期状態でＲ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4，及びＲ1＋Ｒ2＋Ｒ3＋Ｒ4＝Ｒ（Ｒは、ホーイストンブリッジ回路の固定抵抗）である。

【0006】

プレス装置が起動し、４本のコラムに歪みが生じると、各コラムにそれぞれ取り付けられた歪ゲージの抵抗値Ｒ1〜Ｒ4が変化し、Ｒ1＋Ｒ2＋Ｒ3＋Ｒ4≠Ｒとなり、ホーイストンブリッジ回路は、抵抗値（Ｒ1＋Ｒ2＋Ｒ3＋Ｒ4）の変化に応じた電圧を検出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平６−５５３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械は、スライドの移動方向（プレス機械の上下方向）とコンロッドとのなす角度に応じて、スライドに横方向の荷重が作用し、その横方向の荷重の影響を受けてプレス機械の複数のコラム（フレーム）に曲げモーメントが作用する。

【0009】

したがって、１ポイント式のプレス機械は、複数のコラムに作用する曲げモーメントにより各コラムが湾曲し、プレス荷重を測定するためにプレス機械の各コラムに装着された歪ゲージは、各コラムに作用する曲げモーメントによる曲げ歪の影響（誤差）を有する歪を検出する。

【0010】

そのため、各コラムに対応する歪ゲージが検出する歪に基づいて算出されるプレス分荷重（プレス荷重を各コラムが分担する荷重）は、スライド位置が下死点より大きい領域では、スライド位置に応じて、実際より大きい、あるいは小さいプレス分荷重が測定されていた。

【0011】

このことは、プレス分荷重（プレス荷重）と成形結果の因果関係を見極めようとするユーザを混乱させた。

【0012】

さらに、昨今、プレス機械がサーボ化したり、ＩＯＴ（Internet of Things）等のインターネットを駆使してプレス機械の状態量をデジタル情報として簡便に通信したりし、高度化する一方で、プレス機械のより基本的な（物理的な）プレス荷重の測定は進化（精度ＵＰ）していない。

【0013】

特許文献１には、１ポイント式のプレス機械に関する記載がなく、特にスライドの移動方向とコンロッドとのなす角度に応じて、スライドに横方向の荷重が作用し、その横方向の荷重の影響を受けてプレス荷重を精度よく測定できなくなるという課題に関する記載がない。

【0014】

また、特許文献１に記載のプレス荷重の測定方法は、各コラムに設けた歪ゲージの抵抗値の合計によってプレス荷重を測定するが、各コラムが分担するプレス分荷重を測定していない。

【0015】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、１ポイント式のプレス機械の各コラムに対応するプレス分荷重を、精度よく測定することができるプレス機械のプレス荷重測定装置及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0016】

上記目的を達成するために一の態様に係る本発明は、１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記プレス機械の複数のコラムにそれぞれ装着され、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って前記複数のコラムに発生する歪をそれぞれ検出する複数の歪ゲージと、前記スライドの移動方向と前記コンロッドとのなす角度に基づいて前記複数のコラムの各コラムに作用する曲げモーメントを演算する曲げモーメント演算器と、前記複数のコラムの各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪及び各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて、前記検出された歪に含まれる前記曲げモーメントによる曲げ歪成分の影響を除去した、前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算するプレス分荷重演算器と、を備える。

【0017】

１ポイント式のプレス機械の場合、スライドの移動方向とコンロッドとのなす角度に応じて、スライド位置が下死点より大きい領域では、各コラムに曲げモーメントが作用する。その結果、各コラムに装着された歪ゲージは、各コラムに作用する曲げモーメントによる曲げ歪の影響（誤差）を有する歪を検出する。

【0018】

本発明の一の態様によれば、複数のコラムの各コラムに作用する曲げモーメントを演算し、各歪ゲージにより検出された歪に含まれる、曲げモーメントによる曲げ歪成分の影響を除去した、プレス分荷重を演算することで、曲げモーメントの影響を受けない精度の高いプレス分荷重を測定することができる。

【0019】

本発明の他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記曲げモーメント演算器は、前記スライドの移動方向と前記コンロッドとのなす角度と、前記スライドの移動方向に作用するプレス荷重とに基づいて前記複数のコラムの各コラムに作用する曲げモーメントを演算することが好ましい。

【0020】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記プレス分荷重演算器は、各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪に基づいて、前記複数のコラムの各コラムに対応する第１プレス分荷重をそれぞれ演算する第１プレス分荷重演算器と、各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて、前記第１プレス分荷重に含まれる前記曲げモーメントによる誤差を、前記複数のコラムのコラム毎に演算する誤差演算器と、を有し、各コラムに対応して演算した前記第１プレス分荷重から各コラムに対応して演算した前記誤差を除去し、各コラムに対応するプレス分荷重を演算することが好ましい。即ち、歪ゲージにより検出された歪に基づいて各コラムに対応する第１プレス分荷重（曲げモーメントによる誤差を含む荷重）を算出するとともに、各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて第１プレス分荷重に含まれる誤差を算出し、第１プレス分荷重から誤差を除去することで、精度のよいプレス分荷重を算出する。

【0021】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記プレス分荷重演算器は、各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪に含まれる前記曲げモーメントによる曲げ歪をコラム毎に演算する曲げ歪演算器と、各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪からコラム毎に演算した曲げ歪を除去し、校正した歪を算出する歪算出器と、前記算出した校正後の各コラムの歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算することが好ましい。即ち、歪ゲージにより検出された歪（誤差を含む歪）から、曲げモーメントによる曲げ歪分の誤差を除去し、校正した歪に基づいて精度のよいプレス分荷重を算出する。

【0022】

更に他の態様に係る発明は、１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記プレス機械の複数のコラムにそれぞれ装着され、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って前記複数のコラムに発生する歪をそれぞれ検出する複数対の歪ゲージであって、前記複数対の歪ゲージの各対の歪ゲージは、各コラムの中立面を挟んで両面に装着される複数対の歪ゲージと、前記複数対の歪ゲージのうちの各コラムに対応する一対の歪ゲージが検出する歪を加算し、前記加算した歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算するプレス分荷重演算器と、を備える。

【0023】

本発明の更に他の態様によれば、各コラムの中立面を挟んで両面に一対の歪ゲージを装着し、一対の歪ゲージが検出する歪を加算することで、それぞれ曲げモーメントによる各コラムの曲げ歪（引張方向と圧縮方向の曲げ歪）を相殺する。そして、加算後の歪に基づいて各コラムに対応するプレス分荷重を演算することで、曲げモーメントによる誤差を含まない精度のよいプレス分荷重を算出する。

【0024】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記加算した歪に対応する電圧を出力するホーイストンブリッジ回路を備え、前記ホーイストンブリッジ回路において、前記一対の歪ゲージの抵抗は直列に接続され、かつ前記一対の歪ゲージの抵抗の初期状態の抵抗値は、それぞれ前記ホーイストンブリッジ回路の固定抵抗の抵抗値の２分の１であることが好ましい。これによれば、１つのホーイストンブリッジ回路により、一対の歪ゲージの加算した歪に対応する電圧を直接取得することができる。

【0025】

更に他の態様に係る発明は、１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記プレス機械の複数のコラムにそれぞれ装着され、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って前記複数のコラムに発生する歪をそれぞれ検出する複数の歪ゲージであって、前記複数の歪ゲージの各歪ゲージは、各コラムの中立面と交差する面の中立軸に沿って装着される複数の歪ゲージと、前記複数のコラムの各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算するプレス分荷重演算器と、を備える。

【0026】

本発明の更に他の態様によれば、各コラムの中立面中と交差する面の中立軸に沿って歪ゲージを装着したため、各歪ゲージは、曲げモーメントによる曲げ歪の影響を受けない歪を検出することができる。中立軸は、曲げモーメントによって伸縮しないためである。このようにして各コラムに装着した歪ゲージにより検出された歪に基づいて各コラムに対応するプレス分荷重を演算することで、曲げモーメントによる誤差を含まない精度のよいプレス分荷重を算出する。

【0027】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記プレス分荷重の総和をプレス荷重として算出する加算器を備えることが好ましい。これにより、曲げモーメントの影響を受けない精度の高いプレス荷重を測定することができる。

【0028】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記演算された各コラムに対応するプレス分荷重、又は前記プレス分荷重及び前記プレス荷重を出力する出力部を備えることが好ましい。

【0029】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定装置において、前記スライド及び前記スライドに連結される部材の質量と前記スライドの移動方向の加速度との積に比例する慣性力を算出する慣性力演算器を備え、前記プレス分荷重演算器は、前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重から前記算出した慣性力のうちの各コラムに作用する慣性力を除去し、前記プレス分荷重を更に校正することが好ましい。

【0030】

スライドや金型の質量が大きい大型のプレス機械の場合、スライドの加速度に伴う慣性力が、測定されるプレス荷重の精度に影響する。本発明の更に他の態様によれば、スライド及びスライドに連結される部材の質量とスライドの移動方向の加速度との積に比例する慣性力を算出し、各コラムに対応して算出したプレス分荷重から各コラムに作用する慣性力を除去することで、プレス分荷重を更に校正し、精度の高いプレス荷重を測定する。

【0031】

更に他の態様に係る発明は、１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定方法において、前記プレス機械の複数のコラムに、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って各コラムに発生する歪を検出する歪ゲージをそれぞれ装着し、曲げモーメント演算器が、前記スライドの移動方向と前記コンロッドとのなす角度に基づいて前記複数のコラムの各コラムに作用する曲げモーメントを演算し、プレス分荷重演算器が、前記複数のコラムの各コラムに装着した前記歪ゲージにより検出された歪及び前記演算された各コラムに作用する曲げモーメントに基づいて、前記検出された歪に含まれる前記曲げモーメントによる曲げ歪成分の影響を除去した、前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算する。

【0032】

更に他の態様に係る発明は、１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定方法において、前記プレス機械の複数のコラムの各コラムに対して、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って前記複数のコラムに発生する歪をそれぞれ検出する一対の歪ゲージを、各コラムの中立面を挟んで両面に装着し、プレス分荷重演算器が、前記複数のコラムの各コラムに対応する一対の歪ゲージが検出する歪を加算し、前記加算した歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算する。

【0033】

更に他の態様に係る発明は、１つのコンロッドを介してスライドを駆動する１ポイント式のプレス機械のプレス荷重測定方法において、前記プレス機械の複数のコラムの各コラムに対して、前記スライドに作用するプレス荷重に伴って各コラムに発生する歪をそれぞれ検出する歪ゲージを、各コラムの中立面と交差する面の中立軸に沿って装着し、プレス分荷重演算器が、前記複数のコラムの各コラムに装着された前記歪ゲージにより検出された歪に基づいて前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重をそれぞれ演算する。

【0034】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定方法において、加算器が、前記プレス分荷重の総和をプレス荷重として算出することが好ましい。これにより、曲げモーメントの影響を受けない精度の高いプレス荷重を測定することができる。

【0035】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定方法において、出力部が、前記演算された各コラムに対応するプレス分荷重、又は前記プレス分荷重及び前記プレス荷重を出力することが好ましい。

【0036】

本発明の更に他の態様に係るプレス機械のプレス荷重測定方法において、慣性力演算器が、前記スライド及び前記スライドに連結される部材の質量と前記スライドの移動方向の加速度との積に比例する慣性力を算出し、前記プレス分荷重演算器が、前記複数のコラムの各コラムに対応するプレス分荷重から前記算出された慣性力のうちの各コラムに作用する慣性力を除去し、前記プレス分荷重を更に校正することが好ましい。

【発明の効果】

【0037】

１ポイント式のプレス機械の場合、スライドの移動方向とコンロッドとのなす角度に応じて、スライド位置が下死点より大きい領域では、各コラムに曲げモーメントが作用するが、本発明によれば、プレス機械の各コラムに作用する曲げモーメントの影響を除去することで、各コラムに対応するプレス分荷重を精度よく測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0038】

【図1】図１は、本発明に係るプレス機械のプレス荷重測定装置が適用されるプレス機械の実施形態を示す図である。

【図2A】図２Ａは、プレス機械を振り子駆動した時のクランク角度を示すクランク角度信号θを示す波形図である。

【図2B】図２Ｂは、プレス機械を振り子駆動した時のスライドの位置を示すスライド位置信号Ｓを示す波形図である。

【図2C】図２Ｃは、プレス機械を振り子駆動した時のダイクッション荷重を示すダイクッション荷重信号を示す波形図である。

【図2D】図２Ｄは、プレス機械を振り子駆動した時の各プレス分荷重信号Ｆ_Ｌ’、Ｆ_Ｒ’を示す波形図である。

【図2E】図２Ｅは、プレス機械を振り子駆動した時のコンロッドと垂線がなす角度を示す角度信号φ（deg）を示す波形図である。

【図3A】図３Ａは、横方向（左方向）に押す力によって各コラムに作用する曲げモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒ等を示す図である。

【図3B】図３Ｂは、横方向（右方向）に押す力によって各コラムに作用する曲げモーメントＭＬ、ＭＲ等を示す図である。

【図4】図４は、スライドを横方向に押す力を説明するために用いた図である。

【図5】図５は、左側のコラムの歪ゲージ装着部の側面を示す図である。

【図6A】図６Ａは、左側のコラムの歪ゲージ装着部に作用する引張歪及び曲げ歪の分布を示す図である。

【図6B】図６Ｂは、右側のコラムの歪ゲージ装着部に作用する引張歪及び曲げ歪の分布を示す図である。

【図7A】図７Ａは、正味プレス(総)荷重信号Ｆを示す波形図である。

【図7B】図７Ｂは、横荷重Ｆ_ｓｉｄｅを示す波形図である。

【図7C】図７Ｃは、曲げモーメントＭを示す波形図である。

【図7D】図７Ｄは、歪ゲージ装着部に生じる引張歪の演算値ε_{ＦＬｃａｌ}、ε_{ＦＲｃａｌ}と、曲げ歪の演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}とを示す波形図である。

【図7E】図７Ｅは、曲げ歪による誤差を含むプレス分荷重信号左計測値Ｆ_Ｌ’、プレス分荷重信号右計測値Ｆ_Ｒ’と、プレス分荷重信号左演算値Ｆ_Ｌ’_ｃａｌ、プレス分荷重信号右演算値Ｆ_Ｒ’_ｃａｌとを示す波形図である。

【図8】図８は、プレス機械のプレス荷重測定装置の第１実施形態を示すブロック図である。

【図9】図９は、プレス分荷重演算器により算出された正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌと、スライドに作用しているプレス分荷重（ダイクッション荷重の１／２）とを示す波形図である。

【図10】図１０は、スライドに作用するプレス荷重とスライド慣性力との関係を説明するために用いた図である。

【図11】図１１は、本例におけるスライド慣性力信号Ｇを示す波形図である。

【図12】図１２は、プレス機械のプレス荷重測定装置の第１実施形態の変形例を示すブロック図である。

【図13】図１３は、図１に示したプレス機械と同一のプレス機械を示す図であり、特にプレス機械の左右のコラムに、それぞれ一対の歪ゲージが装着されている場合を示す図である。

【図14】図１４は、右側のコラムの歪ゲージ装着部における引張歪（ε_ＦＲ）、及び曲げ歪（ε_Ｍ、-ε_Ｍ）の分布を示す図である。

【図15】図１５は、プレス機械のプレス荷重測定装置の第２実施形態を示すブロック図である。

【図16】図１６は、歪ゲージに適用されるホーイストンブリッジ回路を示す図である。

【図17】図１７は、一対の歪ゲージに適用されるホーイストンブリッジ回路を示す図である。

【図18】図１８は、図１に示したプレス機械と同一のプレス機械を示す図であり、特に左右のコラムに装着される歪ゲージの装着位置を示す図である。

【図19】図１９は、プレス機械のプレス荷重測定装置の第３実施形態を示すブロック図である。

【図20】図２０は、プレス機械のプレス荷重測定方法の第１実施形態を示すフローチャート図である。

【図21】図２１は、プレス機械のプレス荷重測定方法の第１実施形態の変形例を示すフローチャート図である。

【図22】図２２は、プレス機械のプレス荷重測定方法の第２実施形態を示すフローチャート図である。

【図23】図２３は、プレス機械のプレス荷重測定方法の第３実施形態を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0039】

以下添付図面に従って本発明に係るプレス機械のプレス荷重測定装置及び方法の好ましい実施形態について詳説する。

【0040】

図１は、本発明に係るプレス機械のプレス荷重測定装置が適用されるプレス機械の実施形態を示す図である。

【0041】

図１に示すプレス機械１００は、１つのコンロッド１０３を介してスライド１１０を駆動する１ポイント式のプレス機械であり、スライド１１０の移動方向（図１上で上下方向）とコンロッド１０３とのなす角度φに応じて、スライド１１０に対して横方向に押す力が作用するものである。

【0042】

このプレス機械１００は、ベッド１０２、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒ、及びクラウン１０６でフレームが構成され、機械中心に対して左右対称のフレーム構成を有している。また、本例の左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒは、それぞれ１枚の板材で構成されている。

【0043】

スライド１１０は、コラム１０４Ｌ，１０４Ｒに設けられたガイド部１０８により上下方向（鉛直方向）に移動自在に案内されている。スライド１１０は、コンロッド１０３を介してクランク軸１１２に連結されており、クランク軸１１２には、図示しない駆動手段（メカ式の駆動手段ではフライホイールから、サーボ式の駆動手段ではサーボモータから、減速機）を介して回転駆動力が伝達される。スライド１１０は、駆動手段によりクランク軸１１２が回転駆動されることにより、図１上で上下方向に移動させられる。

【0044】

左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒには、各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒの内側の面に、それぞれ歪ゲージ１０Ｌ、１０Ｒが装着されている。

【0045】

スライド１１０には上型１２０が装着され、ベッド１０２上のボルスタ１０７には下型１２２が装着されている。

【0046】

上型１２０と下型１２２の間には、ブランクホルダ（皺押え板）１３０が配置され、下側が複数のクッションピン１３２を介して、図示しないクッションパッドで支持され、ブランクホルダ１３０上側にブランク材（材料）がセットされる。

【0047】

［プレス荷重測定の原理］
次に、本発明に適用されるプレス荷重測定の原理について説明する。

【0048】

まず、プレス荷重測定に使用するパラメータ、信号、定数等を下記の通り定義する。

【0049】

ｆ_Ｌ：プレス分荷重左［ｋＮ］
ｆ_Ｒ：プレス分荷重右［ｋＮ］
ｆ：プレス荷重合計［ｋＮ］
Ｆ_Ｌ：プレス分荷重信号左［ｋＮ］
Ｆ_Ｒ：プレス分荷重信号右［ｋＮ］
Ｆ：プレス荷重信号合計［ｋＮ］
Ｆ_Ｌ’：誤差を含むプレス分荷重信号左［ｋＮ］
Ｆ_Ｒ’：誤差を含むプレス分荷重信号右［ｋＮ］
Ｆ’：誤差を含むプレス荷重信号合計［ｋＮ］
Ｓ：スライド位置信号［ｍｍ］
θ：クランク角度信号［rad］
φ：コンロッドが垂線となす角度信号［rad］
ε_ＦＬ：Ｆ_Ｌに比例する歪信号
ε_ＦＲ：Ｆ_Ｒに比例する歪信号
ε_ＭＬ：横荷重に関係する左コラムの歪ゲージ装着部の曲げ歪信号
ε_ＭＲ：横荷重に関係する右コラムの歪ゲージ装着部の曲げ歪信号
ε_ＴＬ：歪ゲージにより検出される歪信号左
ε_ＴＲ：歪ゲージにより検出される歪信号右
Ｋ_εＦ：比例定数（下死点・静止状態における荷重／歪校正値）
歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒは、スライド１１０に作用するプレス荷重に伴ってコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに発生する歪をそれぞれ検出する。

【0050】

歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒが検出する歪（歪を示す歪信号）は、プレス機械１００の調整段階において、スライド１１０が下死点に静止した状態で、スライド中心部をボルスタ１０７上に設置した油圧ジャッキで上方向に押し、押す(値が明確な)力に対して、歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒから（各歪アンプを介して）検出された各歪信号が、均等に分力を負担するものとして校正したものである。

【0051】

ここで、校正後の歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒの各歪信号に対する荷重値に至る比例定数をＫ_εＦ（ｋＮ）とし、各歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒから検出される歪信号をε_ＴＬ、ε_ＴＲとし、プレス分荷重信号をＦ_Ｌ’、Ｆ_Ｒ’（ｋＮ）とすると、従来の各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒが分担するプレス荷重（以下「プレス分荷重」という）を示すプレス分荷重信号Ｆ_Ｌ’、Ｆ_Ｒ’は、概ね、［数１］式、［数２］式のように示されていた。

【0052】

［数１］
Ｆ_Ｌ’＝Ｋ_εＦ・ε_ＴＬ
［数２］
Ｆ_Ｒ’＝Ｋ_εＦ・ε_ＴＲ
あるいは、このように歪信号と荷重信号が全ての負荷領域において正比例では無い場合は、例えば校正段階において、Ｋ_εＦが負荷領域毎の可変値として、算定されていた。

【0053】

本例のプレス機械１００には、最大能力３００ｋＮのサーボダイクッションが装備されている。機械中心に、回転対称の円筒形状の製品を絞り成形する金型（上型１２０、下型１２２）を装着し、下死点近傍において、材料無し（成形は行わず）一定のダイクッション荷重（設定）２００ｋＮを作用させた状態において、クランク軸１１２を一定の２角度間で反転させ、スライド１１０を上死点まで戻すことなく、下死点を中心に約１４ｍｍ揺動（振り子駆動）させた。

【0054】

図２Ａから図２Ｅは、それぞれプレス機械１００を振り子駆動した時の、クランク角度を示すクランク角度信号θ、スライド１１０の位置を示すスライド位置信号Ｓ、ダイクッション荷重を示すダイクッション荷重信号、［数１］式及び［数２］式により求めた各プレス分荷重信号Ｆ_Ｌ’、Ｆ_Ｒ’、及びコンロッド１０３と垂線がなす角度を示す角度信号φ（deg）を示す波形図である。

【0055】

クランク角度信号θ（図２Ａ）は、１８０度を中心に約±２０度の範囲を繰り返している。それに応じて、スライド位置信号Ｓ（図２Ｂ）は、下死点（０ｍｍ）とおよそ１３．８ｍｍ間を揺動している。ダイクッション荷重信号（図２Ｃ）は、ダイクッション荷重設定２００ｋＮに対して、ダイクッション開始時（スライド１１０が上型１２０、ブランクホルダ１３０、クッションピン１３２を介してクッションパッドに衝突する時）の衝撃や、クランク軸１１２の反転時のプレス機械１００の総合隙間の影響等により、±１０ｋＮ（±５％）程度変動し、その範囲で略一定に作用している。

【0056】

このように、ダイクッション荷重が略一定に作用しているにも関わらず、図２Ｄに示すプレス分荷重信号Ｆ_Ｌ’、Ｆ_Ｒ’は、下死点で約１００ｋＮに同調するものの、それぞれクランク軸角度θ（が１８０度より小さいか大きいか）とスライド位置Ｓに応じて変化（それぞれ１００ｋＮに対して±３０ｋＮ（±３０％）程度変化）している。

【0057】

このようにプレス分荷重信号Ｆ_Ｌ’、Ｆ_Ｒ’が変化する理由を、以下に順を追って説明する。

【0058】

コンロッドと垂線がなす角度φ（rad）は、クランク軸角度θ、クランク半径ｒ、コンロッド長さｌに基づいて、［数３］式により演算することができる。

【0059】

［数３］
φ＝sin^−１（ｒ／ｌ・sin（π−θ））
図３Ａ及び図３Ｂは、横方向に押す力によって、コラム１０４Ｌ，１０４Ｒに作用する曲げモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒ等を示す。尚、図３Ａと図３Ｂとは、それぞれクランク軸角度θが、１８０度より小さい場合と大きい場合に関して示している。

【0060】

図４に示すように、スライド１１０の鉛直下方向に加わる正しいプレス（総）荷重をＦ（ｋＮ）とすると、［数３］式により算出した角度φに応じて、スライド１１０を横方向に押す力（以下、「横荷重」という）Ｆ_ｓｉｄｅ（ｋＮ）は、次式、
［数４］
Ｆ_ｓｉｄｅ＝Ｆ・tanφ
により算出することができる。

【0061】

また、横荷重Ｆ_ｓｉｄｅによって、フレームに作用する曲げモーメントＭ（ｋＮｍｍ）は、横荷重Ｆ_ｓｉｄｅと、［数５］式に示すクランク軸中心−コンロッド先端部（対スライド回転支点）間の距離Ｌ（ｍｍ）を用いて、［数６］式により算出することができる。

【0062】

［数５］
Ｌ＝ｒ・cos（π−θ）＋ｌ・cosφ
［数６］
Ｍ＝Ｌ・Ｆ_ｓｉｄｅ
プレス荷重によりフレームに作用する曲げモーメントＭは、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、クラウン１０６−スライド１１０間でコラム全体を曲げるように発生し、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒと、金型を伝わってベッド１０２で相殺される。

【0063】

歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒは、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、金型装着部の左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの内側表面に装着されている。各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒにそれぞれ伝わる曲げモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒ（ｋＮｍｍ）を、［数６］に示した曲げモーメントＭに対する、それぞれの分担率(定数)ｋ_ｍｌ、ｋ_ｍｒを用いると、［数７］式、［数８］式で表すことができる。

【0064】

［数７］
Ｍ_Ｌ＝ｋ_ｍｌ・Ｍ
［数８］
Ｍ_Ｒ＝ｋ_ｍｒ・Ｍ
本例のプレス機械１００では、機械中心に対して左右対称のフレーム構造を有し、また、機械中心に対して左右対称の金型が装着されている為、定数ｋ_ｍｌとｋ_ｍｒは等しく、曲げモーメントＭ_ＬとＭ_Ｒも等しい。定数ｋ_ｍｌとｋ_ｍｒは、本来、金型（金型の剛性や装着バランス）毎に決定することが好ましい。

【0065】

図５は、左のコラム１０４Ｌの歪ゲージ１０Ｌの装着部の側面を示す。尚、１０４ａは、板材からなるコラム１０４Ｌに形成された開口部である。

【0066】

図５において、コラム１０４Ｌの歪ゲージ１０Ｌの装着部の板厚をｔ（ｍｍ）、板幅をａ（ｍｍ）とすると、コラム１０４Ｌの装着部の断面積ｓ（ｍｍ^２）、及び断面２次モーメントＩ（ｍｍ^４）は、それぞれ［数９］式及び［数１０］式で表すことができる。尚、右のコラム１０４Ｒについても、［数９］式、［数１０］式等は同様に成立する。

【0067】

［数９］
ｓ＝ａ・ｔ
［数１０］
Ｉ＝（１／１２）・ａ・ｔ^３
図６Ａ及び図６Ｂは、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒの装着部に作用する引張歪及び曲げ歪の分布を示す図である。

【0068】

コラム１０４Ｌ，１０４Ｒ（材料）のヤング率（縦弾性係数）をＥ（ｋＮ／ｍｍ^２）、正しいプレス分荷重信号をＦ_Ｌ、Ｆ_Ｒとし、Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒによって左右の歪ゲージ装着部に生じる引張歪の演算値ε_{ＦＬｃａｌ}、ε_{ＦＲｃａｌ}は、各プレス分荷重Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒによる応力がコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに一様に分布すると仮定して、［数１１］式、及び［数１２］式により算出することができる。

【0069】

［数１０］
ε_{ＦＬｃａｌ}＝Ｆ_Ｌ／（２ｓＥ）
［数１１］
ε_{ＦＲｃａｌ}＝Ｆ_Ｒ／（２ｓＥ）
また、この時、同時に横荷重Ｆ_ｓｉｄｅによって発生する左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの内側の表面に作用する曲げ歪ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}は、各曲げモーメントＭ_Ｌ，Ｍ_Ｒによる曲げ応力が板幅方向に一様に分布すると仮定して、［数１２］式、［数１３］式で表すことができる。

【0070】

［数１２］
ε_{ＭＬｃａｌ}＝−Ｍ_Ｌ・ｔ／（４ＥＩ）
［数１３］
ε_{ＭＲｃａｌ}＝＋Ｍ_Ｒ・ｔ／（４ＥＩ）
歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒの校正時は、スライド１１０の下死点で横荷重Ｆ_ｓｉｄｅが０（Ｍ＝（Ｍ_Ｌ＝Ｍ_Ｒ＝）０）であり、コラム１０４Ｌ，１０４Ｒには、曲げ歪ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}は発生しない。したがって、左右の歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒから検出される歪ε_ＴＬ、ε_ＴＲは、正しいプレス分荷重信号Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒにより発生する歪ε_ＦＬ、ε_ＦＲに等しい。ε_ＦＬ、ε_ＦＲは、演算(理論)上、ε_{ＦＬｃａｌ}、ε_{ＦＲｃａｌ}に相当するため、［数１］式、［数２］式と、［数１０］式、［数１１］式とを比較して、［数１］式、［数２］式中の比例定数Ｋ_εＦは、Ｋ_εＦ＝２ｓＥになり、次式が成り立つ。

【0071】

［数１４］
Ｆ_Ｌ＝２ｓＥ・ε_{ＦＬｃａｌ}
［数１５］
Ｆ_Ｒ＝２ｓＥ・ε_{ＦＲｃａｌ}
しかし、歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒの比例定数Ｋ_εＦの校正後、歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒを実際に使用する場合には、スライド１１０の下死点を除いて、コラム１０４Ｌ，１０４Ｒには、曲げ歪ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}が発生する。したがって、プレス分荷重信号（第１プレス分荷重信号）Ｆ_Ｌ’_ｃａｌ、Ｆ_Ｒ’_ｃａｌは、曲げ歪ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}の影響分の誤差を含み、次式で示すことができる。

【0072】

［数１６］
Ｆ_Ｌ’_ｃａｌ＝２ｓＥ・（ε_{ＦＬｃａｌ}＋ε_{ＭＬｃａｌ}）
［数１７］
Ｆ_Ｒ’_ｃａｌ＝２ｓＥ・（ε_{ＦＲｃａｌ}＋ε_{ＭＲｃａｌ}）
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに作用する曲げ歪ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}は、各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒの中心（中立軸）に作用する値が０であり、曲率の内側表面が圧縮（−）方向の最大値、曲率の外側表面が引張（＋）方向の最大値をとる。

【0073】

図６Ａに示す左のコラム１０４Ｌの歪ゲージ装着部には圧縮歪が、図６Ｂに示す右のコラム１０４Ｒの歪ゲージ装着部には、引張歪が作用する。

【0074】

本例では、（機械中心に点対称の金型が装着されており）、Ｍ_ＬとＭ_Ｒが等しい為、ε_{ＭＬｃａｌ}とε_{ＭＲｃａｌ}の絶対値も等しい。したがって、［数１６］式、［数１７］式から、次式が成り立つ。

【0075】

［数１８］
Ｆ_Ｌ’_ｃａｌ＋Ｆ_Ｒ’_ｃａｌ（＝２ｓＥ（ε_{ＦＬｃａｌ}＋ε_{ＦＲｃａｌ}）＝Ｆ_Ｌ＋Ｆ_Ｒ）＝Ｆ
［数１８］式は、本例において、プレス分荷重信号の合計は、正しいプレス荷重信号であることを示している。

【0076】

図７Ａは、［数１８］式により演算した正味プレス(総)荷重信号Ｆ（＝Ｆ_Ｌ’＋Ｆ_Ｒ’
）を示す波形図である。また、図７Ｂは、［数４］式により演算した横荷重Ｆ_ｓｉｄｅを
示す波形図であり、図７Ｃは、［数６］式により演算した曲げモーメントＭを示す波形図
である。

【0077】

また、図７Ｄは、コラム１０４Ｌ，１０４Ｒの歪ゲージ装着部に生じる引張歪の演算値ε_{ＦＬｃａｌ}、ε_{ＦＲｃａｌ}と、曲げ歪の演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}とを示す波形図である。

【0078】

引張歪の演算値ε_{ＦＬｃａｌ}、ε_{ＦＲｃａｌ}は、プレス分荷重Ｆ_Ｌ、Ｆ_Ｒに基づいて［数１０］式、［数１１］式により演算した演算値であり、曲げ歪の演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}は、曲げモーメントＭ_Ｌ，Ｍ_Ｒに基づいて［数１２］式、［数１３］式により演算した演算値である。本例では、Ｆ_ＬとＦ_Ｒは等しい為、ε_{ＦＬｃａｌ}＝ε_{ＦＲｃａｌ}である。

【0079】

図７Ｅは、曲げ歪による誤差を含むプレス分荷重信号左計測値Ｆ_Ｌ’、プレス分荷重信号右計測値Ｆ_Ｒ’と、プレス分荷重信号左演算値Ｆ_Ｌ’_ｃａｌ、プレス分荷重信号右演算値Ｆ_Ｒ’_ｃａｌとを示す波形図である。

【0080】

Ｆ_Ｌ’、Ｆ_Ｒ’は、それぞれ［数１］式、［数２］式により算出した計測値であり、Ｆ_Ｌ’_ｃａｌ、Ｆ_Ｒ’_ｃａｌは、それぞれ［数１６］式、［数１７］式により演算された演算値である。

【0081】

図７Ｅに示すように、プレス分荷重信号の演算値と計測値とは、左右それぞれ、ほぼ一致する。

【0082】

このように、１ポイント式のプレス機械１００において、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの内（外）表面に装着した歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒによるプレス分荷重信号には、プレス荷重によってスライド１１０を横方向に押す力による影響分の誤差が含まれていた。少なくとも、垂線とコンロッド１０３が為す角度（φ）、プレス荷重信号（Ｆ）が影響する分の誤差が含まれていた。この誤差は、プレス荷重値に対して成形性を見極めようとするユーザを混乱させると共に、プレス機メーカの信用を失墜させる。

【0083】

［プレス機械のプレス荷重測定装置の第１実施形態］
図８は、プレス機械のプレス荷重測定装置の第１実施形態を示すブロック図である。

【0084】

図８に示す第１実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１は、各コラムに装着された各歪ゲージにより検出される歪（歪信号）に含まれる曲げ歪成分の影響を除去し、各コラムに対応するプレス分荷重を精度よく測定するものであり、主として歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒと、プレス分荷重演算器１２−１と、曲げモーメント演算器１４と、加算器２０と、出力部２２とから構成されている。

【0085】

歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒは、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに装着され、装着面の歪に対応する歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲをプレス分荷重演算器１２−１に出力する。

【0086】

プレス分荷重演算器１２−１の他の入力には、曲げモーメント演算器１４から各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒに作用する曲げモーメントＭ_Ｌ，Ｍ_Ｒを示す信号が加えられている。

【0087】

曲げモーメント演算器１４には、角度検出器１６からコンロッド１０３と垂線がなす角度を示す角度信号φと、選択器１８を介して概略のプレス荷重信号合計を示すプレス荷重信号Ｆとが加えられており、曲げモーメント演算器１４は、［数７］式及び［数８］式に示した、各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒにそれぞれ伝わる曲げモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒを算出する。

【0088】

この段階でいうプレス荷重信号Ｆは、例えばプレス分荷重演算器１２−１で、歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲを基に、金型配置を考慮するなどして概略演算されたり、例えばスライド１１０がサーボ式の駆動手段である場合に、サーボモータの総駆動トルク（総駆動電流）、減速比、クランク角度信号θから概略演算されたりする。

【0089】

選択器１８は、入力端子１に加わるプレス荷重信号Ｆ、又は入力端子２に加わるプレス荷重信号Ｆを選択し、曲げモーメント演算器１４に出力する。選択器１８は、プレス分荷重演算器１２−１で概略演算されたプレス荷重信号Ｆを使用する場合には、入力端子１に加わるプレス荷重信号Ｆを選択し、他の手段により演算されたプレス荷重信号Ｆ（例えば、サーボモータの総駆動トルク、減速比、及びクランク角度信号θから概略演算されたプレス荷重信号）を使用する場合には、入力端子２に加わるプレス荷重信号Ｆを選択する。

【0090】

ここで、［数７］式、［数８］式中の曲げモーメントＭは、［数６］式により算出することができ、［数６］式中の横荷重Ｆ_ｓｉｄｅ、距離Ｌは、それぞれ［数４］式、［数５］式により算出することができ、［数４］式中のプレス荷重信号Ｆは、［数１８］式に基づいて算出することができる。

【0091】

また、角度検出器１６は、クランク軸１１２の角度を検出するエンコーダ（図示せず）から入力するクランク軸角度信号θに基づいて、［数３］式によりコンロッド１０３と垂線がなす角度を示す角度信号φを算出する。この角度信号φは、［数６］式により横荷重Ｆ_ｓｉｄｅを算出するときに使用される。

【0092】

プレス分荷重演算器１２−１（第１プレス分荷重演算器）は、歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒから入力する歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲに基づいて、［数１］式、［数２］式によりプレス分荷重信号（第１プレス分荷重信号）の左計測値Ｆ_Ｌ’、右計測値Ｆ_Ｒ’を算出する。左計測値Ｆ_Ｌ’、右計測値Ｆ_Ｒ’は、図７Ｅに示すように曲げ歪ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}による誤差を含んでいる。

【0093】

そこで、プレス分荷重演算器１２−１（誤差演算器）は、曲げモーメント演算器１４から入力する曲げモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒに基づいて、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの内表面に作用する曲げ歪演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}を算出し（［数１２］式、［数１３］式参照）、曲げ歪演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}と比例定数により曲げモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒによる誤差を算出する。

【0094】

プレス分荷重演算器１２−１は、誤差を含むプレス分荷重信号の左計測値Ｆ_Ｌ’、右計測値Ｆ_Ｒ’から曲げ歪演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}に基づくプレス分荷重誤差を除去することにより、正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを算出する。

【0095】

即ち、正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌは、次式により算出することができる。

【0096】

［数１９］
Ｆ_Ｌｃａｌ＝Ｆ_Ｌ’−２ＳＥ・ε_{ＭＬｃａｌ}＝Ｋ_εＦ・ε_ＴＬ−２ＳＥ・ε_{ＭＬｃａｌ}
［数２０］
Ｆ_Ｒｃａｌ＝Ｆ_Ｒ’−２ＳＥ・ε_{ＭＲｃａｌ}＝Ｋ_εＦ・ε_ＲＬ−２ＳＥ・ε_{ＭＲｃａｌ}
プレス分荷重演算器１２−１は、［数１９］式、［数２０］式に示すように誤差を含む左計測値Ｆ_Ｌ’、右計測値Ｆ_Ｒ’から、それぞれ曲げ歪によりプレス分荷重誤差（２ＳＥ・ε_{ＭＬｃａｌ}、２ＳＥ・ε_{ＭＲｃａｌ}）を減算し、正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを算出する。

【0097】

図９は、プレス分荷重演算器１２−１により算出された正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌと、スライド１１０に作用しているプレス分荷重（ダイクッション荷重の１／２）とを示す波形図である。

【0098】

図９に示すように、正しいプレス分荷重信号の左演算値、右演算値は、スライド１１０に作用しているプレス荷重の２分の１とほぼ一致している。

【0099】

このような正しいプレス分荷重信号をユーザに提供することによって、プレス分荷重値に対して成形性を見極めようとするユーザを支援し、プレス機械（専業）メーカの威信を保つことが出来る。

【0100】

プレス分荷重演算器１２−１により算出されたプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌは、それぞれ加算器２０及び出力部２２に出力される。

【0101】

加算器２０は、プレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを加算することで、プレス分荷重信号の総和（合計）を、プレス荷重信号Ｆとして出力部２２に出力する。

【0102】

出力部２２は、プレス荷重信号Ｆ、プレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌをそれぞれ図示しないモニタ装置、プリンタ、記憶装置等に出力し、正しいプレス分荷重信号をユーザに提供可能にする。

【0103】

尚、プレス分荷重演算器１２−１は、［数１９］式、［数２０］式に示したように、誤差を含むプレス分荷重信号の左計測値Ｆ_Ｌ’、右計測値Ｆ_Ｒ’を算出し、これらの左計測値Ｆ_Ｌ’、右計測値Ｆ_Ｒ’から曲げ歪によりプレス分荷重誤差（２ＳＥ・ε_{ＭＬｃａｌ}、２ＳＥ・ε_{ＭＲｃａｌ}）を減算して、正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを算出するようにしたが、これに限らず、歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲに含まれる曲げ歪による誤差を補正し、補正後の歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲに基づいて正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを算出するようにしてもよい。

【0104】

即ち、プレス分荷重演算器１２−１に、各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒに作用する曲げモーメントＭ_Ｌ，Ｍ_Ｒに基づいて、［数１２］式、［数１３］式により、曲げ歪演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}をコラム毎に演算する曲げ歪演算器と、歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒにより検出される歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲからコラム毎に演算した曲げ歪演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}を除去し、校正した歪信号を算出する歪算出器とを設け、プレス分荷重演算器１２−１は、曲げ歪による誤差が除去された校正後の歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲを生成し、生成した歪信号に基づいて正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを算出するようにしてもよい。

【0105】

［スライド等の慣性力の影響について］
プレス機械のスライドが加減速すると、スライド等による慣性力の影響を受け、正しいプレス分荷重信号を測定することができず、特にスライド等の質量が大きい大型のプレス機械では、スライド等の慣性力（スライド慣性力）の影響が顕著に現われる。

【0106】

図１０は、スライド１１０に作用するプレス荷重とスライド慣性力との関係を説明するために用いた図である。

【0107】

図１０において、スライド１１０とスライド１１０に連結される上型１２０等の部材の質量をＭ（ｋｇ）、上向きの加速度をα（＝ｄ^２Ｓ／ｄｔ^２）とし、質量Ｍと加速度αの積の符号を反転させた値を、スライド慣性力信号Ｇ（ｋＮ）と定義すると、スライド慣性力信号Ｇは、次式により表すことができる。

【0108】

［数２１］
Ｇ＝−Ｍ・α・１０^−６＝−Ｍ・（ｄ^２Ｓ／ｄｔ^２）・１０^−６
正しいプレス分荷重をｆ_１、ｆ_２（ｋＮ）、正しいプレス荷重をｆ（＝ｆ_１＋ｆ_２）、スライド慣性力をｇ（ｋＮ）とすれば、スライド慣性力ｇを含むプレス分荷重は、ｆ_１’、ｆ_２’（ｋＮ）、スライド慣性力ｇを含むプレス荷重は、ｆ’（＝ｆ_１’＋ｆ_２’＝ｆ−ｇ）である。

【0109】

言い変えると、プレス機械では、プレス荷重の一部をスライド慣性力ｇが負担し、残りをスライド１１０の駆動力（メーカ式ではフライホイールから、サーボ式ではサーボモータから、減速機やクランク機構を介してスライドを駆動する力）ｆ’（＝ｆ_１’＋ｆ_２’）が負担している。つまり、ｆ’はｆよりｇ分小さくなる。

【0110】

スライド等の質量Ｍが，例えば９００００ｋｇ（≒１００ｔ程度）と大きい、大型のプレス機械では、スライド慣性力ｇは無視できない（すべきではない）。

【0111】

左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒにスライド慣性力ｇの影響が均等に作用しているとすると、正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌは、［数１９］式、［数２０］式から、［数２１］式により演算されるスライド慣性力信号Ｇの２分の１のＧ／２を減算することで、次式により表すことができる。

【0112】

［数２２］
Ｆ_Ｌｃａｌ＝Ｋ_εＦ・ε_ＴＬ−２ＳＥ・ε_{ＭＬｃａｌ}−Ｇ／２
［数２３］
Ｆ_Ｒｃａｌ＝Ｋ_εＦ・ε_ＲＬ−２ＳＥ・ε_{ＭＲｃａｌ}−Ｇ／２
図１１は、本例におけるスライド慣性力信号Ｇを示す波形図である。スライド慣性力信号Ｇは、スライドの減速中は鉛直下方向になるため、スライドの減速中は、［数２２］式、［数２３］式により算出されるプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌは、［数１９］式、［数２０］式により算出されるプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌよりも大きい値になる。

【0113】

図１１に示したスライド慣性力信号Ｇは、プレス機械が小型であり、スライド等の質量が小さく、また、下死点近傍で加速度（速度変化）が小さい為、左右のプレス分荷重信号に含まれるスライド慣性力信号Ｇ（Ｇ／２）は、図９に示した左右のプレス分荷重信号の１％程度であり、そのプレス分荷重信号に影響を与える程度では無い。しかし、プレス機械が大型かつ１ポイント式のプレス機械の場合は、［数２２］式、［数２３］式によるスライド慣性力信号Ｇに基づく補正は有効である。

【0114】

［プレス機械のプレス荷重測定装置の第１実施形態の変形例］
図１２は、プレス機械のプレス荷重測定装置の第１実施形態の変形例を示すブロック図である。尚、図１２において、図８に示した第１実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0115】

図１２に示す第１実施形態の変形例のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１’は、図８に示した第１実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１と比較して、主として慣性力演算器３０が追加されている点で相違する。

【0116】

慣性力演算器３０は、スライド１１０の加速度αに基づいて、［数２１］式により慣性力信号Ｇを算出する。加速度αは、スライド位置信号Ｓを２回微分することで求めることができる。質量Ｍは、予め設定した値を使用することができるが、スライド１１０に装着する上型１２０を交換する場合には、交換した上型の質量により質量Ｍを設定することが好ましい。

【0117】

プレス分荷重演算器１２−１’は、［数２２］式、［数２３］式に基づいて、正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを算出する。即ち、プレス分荷重演算器１２−１’は、第１実施形態のプレス分荷重演算器１２−１と比較して、スライド慣性力信号Ｇによる補正を行っている点で相違する。

【0118】

［プレス機械のプレス荷重測定装置の第２実施形態］
図１３は、図１に示したプレス機械１００と同一のプレス機械１００を示す図であり、特にプレス機械１００の複数（本例では２つ）のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに、複数対（本例では２対）の歪ゲージが装着されている場合に関して示している。

【0119】

図１３に示すように、左側の一対の歪ゲージ１０ＬＬ，１０ＬＲは、左側のコラム１０４Ｌの中立面（中立軸）１０４Ｎを挟んで両面に装着され、右側の一対の歪ゲージ１０ＲＬ，１０ＲＲは、右側のコラム１０４Ｒの中立軸１０４Ｎを挟んで両面に装着されている。

【0120】

図１４は、右側のコラム１０４Ｒの歪ゲージ装着部における引張歪（ε_ＦＲ）、及び曲げ歪（ε_ＭＲ、-ε_ＭＲ）の分布を示す図である。

【0121】

プレス分荷重信号左Ｆ_Ｌ、プレス分荷重信号右Ｆ_Ｒによって左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの歪ゲージ装着部に発生する引張歪をε_ＦＬ、ε_ＦＲとし、少なくともプレス荷重信号Ｆとコンロッド１０３と垂線がなす角度φによって、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの歪ゲージ装着部に発生する曲げ歪の絶対値をそれぞれε_ＭＬ、ε_ＭＲとし、左側の一対の歪ゲージ１０ＬＬ、１０ＬＲから検出される歪信号ε_ＴＬＬ、ε_ＴＬＲ、右側の一対の歪ゲージ１０ＲＬ、１０ＲＲから検出される歪信号ε_ＴＲＬ、ε_ＴＲＲは、次式により示すことができる。

【0122】

［数２４］
ε_ＴＬＬ＝ε_ＦＬ＋ε_ＭＬ
［数２５］
ε_ＴＬＲ＝ε_ＦＬ−ε_ＭＬ
［数２６］
ε_ＴＲＬ＝ε_ＦＲ＋ε_ＭＲ
［数２７］
ε_ＴＲＲ＝ε_ＦＲ−ε_ＭＲ
ここで、左側のコラム１０４Ｌに関する［数２４］式と［数２５］式とを加算し、右側のコラム１０４Ｒに関する［数２６］式と［数２７］式とを加算すると、次式が得られる。

【0123】

［数２８］
ε_ＴＬＬ＋ε_ＴＬＲ＝（ε_ＦＬ＋ε_ＭＬ）＋（ε_ＦＬ−ε_ＭＬ）＝２・ε_ＦＬ
［数２９］
ε_ＴＲＬ＋ε_ＴＲＲ＝（ε_ＦＲ＋ε_ＭＬ）＋（ε_ＦＲ−ε_ＭＬ）＝２・ε_ＦＲ
［数２８］式、［数２９］式は、左右の各コラムに装着した一対の歪ゲージにより検出された歪信号を加算すると、曲げ歪が相殺されることを意味する。

【0124】

したがって、正しいプレス分荷重信号左Ｆ_Ｌ、プレス分荷重信号右Ｆ_Ｒは、次式により表すことができる。

【0125】

［数３０］
Ｆ_Ｌ＝Ｋ_εＦ・（ε_ＴＬＬ＋ε_ＴＬＲ）／２
［数３１］
Ｆ_Ｒ＝Ｋ_εＦ・（ε_ＴＲＬ＋ε_ＴＲＲ）／２
ただし、Ｋ_εＦは、プレス機械−調整段階において、スライド１１０が下死点に静止した状態で、スライド中心部をボルスタ１０７上に設置した油圧ジャッキで上方向に押し、押す(値が明確な)力に対して、各歪ゲージから（各歪アンプを介して）検出された各歪信号が、均等に分力を負担するものとして校正した時に得られた、各歪ゲージ校正後の各歪信号に対する荷重値に至る比例定数である。

【0126】

図１５は、プレス機械のプレス荷重測定装置の第２実施形態を示すブロック図である。尚、図１５において、図８に示した第１実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0127】

図１５に示す第２実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−２は、図８に示した第１実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１と比較して、主として複数対（本例では、２対）の歪ゲージ１０ＬＬ、１０ＬＲと、歪ゲージ１０ＲＬ、１０ＲＲとを有し、一方、曲げモーメント演算器１４が削除されている点で相違する。

【0128】

左側のコラム１０４Ｌに装着される一対の歪ゲージ１０ＬＬ、１０ＬＲは、それぞれ検出した歪信号ε_ＴＬＬ、ε_ＴＬＲをプレス分荷重演算器１２−２に出力し、右側のコラム１０４Ｒに装着される一対の歪ゲージ１０ＲＬ、１０ＲＲは、それぞれ歪信号ε_ＴＲＬ、ε_ＴＲＲをプレス分荷重演算器１２−２に出力する。

【0129】

歪ゲージ１０ＬＬは、図１６に示すようなホーイストンブリッジ回路を構成して、歪信号ε_ＴＬＬを検出することができる。

【0130】

図１６に示すホーイストンブリッジ回路は、歪を検出するための抵抗Ｒ_ＬＬと、３つの固定抵抗Ｒとを含み、ブリッジに一定の電圧Ｅが加えられており、歪ゲージ１０ＬＬの装着面の歪に対応して変化する抵抗値Ｒ_ＬＬ（抵抗値も抵抗名称もＲ_ＬＬとする）に応じて、ブリッジから電圧ｅ_ＬＬを出力する。尚、歪が０の場合、抵抗値Ｒ_ＬＬは、固定抵抗Ｒの抵抗値Ｒと同じであり、電圧ｅ_ＬＬは０である。

【0131】

そして、歪ゲージ１０ＬＬは、電圧ｅ_ＬＬに対応する歪信号ε_ＴＬＬを出力する。他の歪ゲージ１０ＬＲ、１０ＲＬ、１０ＲＲも、図１６に示したホーイストンブリッジ回路を構成して歪信号ε_ＴＬＲ、ε_ＴＲＬ、ε_ＴＲＲを出力することができる。

【0132】

プレス分荷重演算器１２−２は、［数３０］式に示したように、一対の歪ゲージ１０ＬＬ、１０ＬＲから出力される歪信号ε_ＴＬＬ、ε_ＴＬＲを加算し、加算した歪信号に基づいて正しいプレス分荷重信号左Ｆ_Ｌｃａｌを演算する。同様に、プレス分荷重演算器１２−２は、［数３１］式に示したように，一対の歪ゲージ１０ＲＬ、１０ＲＲから出力される歪信号ε_ＴＲＬ、ε_ＴＲＲを加算し、加算した歪信号に基づいて正しいプレス分荷重信号右Ｆ_Ｒｃａｌを演算する。

【0133】

図１７は、一対の歪ゲージ１０ＬＬ、１０ＬＲに適用されるホーイストンブリッジ回路を示す。

【0134】

図１７に示すホーイストンブリッジ回路は、一対の歪ゲージ１０ＬＬ、１０ＬＲの抵抗Ｒ_ＬＬ／２，Ｒ_ＬＲ／２が直列に接続されている。一対の歪ゲージ１０ＬＬ、１０ＬＲの抵抗Ｒ_ＬＬ／２，Ｒ_ＬＲ／２の初期状態の抵抗値Ｒ_ＬＬ／２、Ｒ_ＬＲ／２は、ホーイストンブリッジ回路の固定抵抗Ｒの抵抗値Ｒの２分の１である。

【0135】

図１７に示すホーイストンブリッジ回路から出力される電圧ｅ_Ｌは、プレス分荷重信号左Ｆ_Ｌに比例する歪信号ε_ＦＬとなる。即ち、図１７に示すホーイストンブリッジ回路によれば、プレス分荷重演算器１２−２により加算される歪信号ε_ＴＬＬ、ε_ＴＬＲの加算を、ホーイストンブリッジ回路から出力される時点で完了することに相当する。同様にプレス分荷重演算器１２−２により加算される歪信号ε_ＴＲＬ、ε_ＴＲＲの加算を、ホーイストンブリッジ回路により行うことができる。

【0136】

［プレス機械のプレス荷重測定装置の第３実施形態］
図１８は、図１に示したプレス機械１００と同一のプレス機械１００を示す図であり、特に左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに装着される歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒの装着位置が、図１に示したプレス機械１００の左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに装着される歪ゲージ１０Ｌ、１０Ｒと相違する。

【0137】

図１８に示すように歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれ左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの中立面と交差する面の中立軸１０４Ｎに沿って中立軸１０４Ｎ上に装着されている。

【0138】

プレス分荷重信号左Ｆ_Ｌ、プレス分荷重信号右Ｆ_Ｒによって左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの歪ゲージ装着部に発生する引張歪をε_ＦＬ、ε_ＦＲとすると、左側の歪ゲージ１２Ｌから検出される歪信号ε_ＴＬ、右側の歪ゲージ１２Ｒから検出される歪信号ε_ＴＲは、それぞれ次式で表すことができる。

【0139】

［数３２］
ε_ＴＬ＝ε_ＦＬ
［数３３］
ε_ＴＲ＝ε_ＦＲ
［数３２］式及び［数３３］式は、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒから検出される歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲには、曲げ歪が作用していなことを意味する。

【0140】

つまり、曲げモーメントが作用する各コラムの（曲げ応力とそれに比例する）曲げ歪が０になる中立軸１０４Ｎ上に、歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒが装着されているため、曲げ歪は検出されない。

【0141】

したがって、プレス分荷重信号左Ｆ_Ｌ、プレス分荷重信号右Ｆ_Ｒは、それぞれ次式に示すことができる。

【0142】

［数３４］
Ｆ_Ｌ＝Ｋ_εＦ・ε_ＴＬ
［数３５］
Ｆ_Ｒ＝Ｋ_εＦ・ε_ＴＲ
ただし、Ｋ_εＦは、プレス機械−調整段階において、スライド１１０が下死点に静止した状態で、スライド中心部をボルスタ１０７上に設置した油圧ジャッキで上方向に押し、押す(荷重値が明確な)力に対して、歪ゲージ１２Ｌ，１２Ｒから（各歪アンプを介して）検出された各歪信号が、均等に分力を負担するものとして校正した時に得られた、各歪ゲージ１２Ｌ，１２Ｒの校正後の各歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲに対する荷重値に至る比例定数である。

【0143】

この方法は、それぞれのコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに作用する曲げ歪の影響を、演算により除去する手法を介さない分、各プレス分荷重信号の測定精度が向上する。

【0144】

図１９は、プレス機械のプレス荷重測定装置の第３実施形態を示すブロック図である。尚、図１９において、図１５に示した第２実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−２と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0145】

図１９に示す第３実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−３は、図１５に示した第２実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−２と比較して、主として２対の歪ゲージ１０ＬＬ、１０ＬＲと、歪ゲージ１０ＲＬ、１０ＲＲの代わりに、各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒの中立軸１０４Ｎ上に装着された歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒを有する点で相違する。

【0146】

左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒの中立軸１０４Ｎ上に装着された歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒは、それぞれ検出した歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲをプレス分荷重演算器１２−３に出力する。

【0147】

尚、各歪ゲージ１２Ｌ，１２Ｒは、図１６に示したようなホーイストンブリッジ回路を構成して、各歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲを検出することができる。

【0148】

プレス分荷重演算器１２−３は、［数３４］式及び［数３５］式に示したように、歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒから出力される歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲに基づいて正しいプレス分荷重信号左Ｆ_Ｌｃａｌ、正しいプレス分荷重信号右Ｆ_Ｒｃａｌを演算する。

【0149】

尚、第２実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−２、及び第３実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−３において、正しいプレス分荷重信号左Ｆ_Ｌｃａｌ、正しいプレス分荷重信号右Ｆ_Ｒｃａｌを演算する際に、図１２に示した第１実施形態の変形例のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１’と同様に、スライド慣性力信号Ｇによる補正を行うようにしてもよい。

【0150】

［プレス機械のプレス荷重測定方法の第１実施形態］
図２０は、プレス機械のプレス荷重測定方法の第１実施形態を示すフローチャート図である。尚、第１実施形態のプレス機械のプレス荷重測定方法は、図８に示した第１実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１に対応する方法である。

【0151】

図２０において、プレス分荷重演算器１２−１は、左右のコラム１０４Ｌ，１０４Ｒに装着された歪ゲージ１０Ｌ，１０Ｒから歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲを入力する（ステップＳ１０）。また、プレス分荷重演算器１２−１は、入力した歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲに基に、概略のプレス荷重信号合計を示すプレス荷重信号Ｆを算出する（ステップＳ１１）。

【0152】

同時に、曲げモーメント演算器１４は、角度検出器１６からコンロッド１０３と垂線がなす角度を示す角度信号φと、ステップＳ１１で算出されたプレス荷重信号合計を示すプレス荷重信号Ｆとを入力する（ステップＳ１２）。曲げモーメント演算器１４は，これらの入力に基づいてフレームに作用する曲げモーメントＭを算出し、算出した曲げモーメントＭに基づいて、［数７］式、［数８］式により各コラム１０４Ｌ，１０４Ｒにそれぞれ伝わる曲げモーメントＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒを算出する（ステップＳ１４）。

【0153】

プレス分荷重演算器１２−１は、曲げモーメント演算器１４から入力する曲げモーメン
トＭ_Ｌ、Ｍ_Ｒに基づいて、［数１２］式、［数１３］式により左右のコラム１０４Ｌ，１
０４Ｒの内表面に作用する曲げ歪演算値ε_{ＭＬｃａｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}を算出し、更に、歪
ゲージ１０Ｌ，１０Ｒから入力した歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲ、及び曲げ歪演算値ε_{ＭＬｃａ
ｌ}、ε_{ＭＲｃａｌ}に基づいて、［数１９］式、［数２０］式により、曲げ歪による誤差
を除去した正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを算出す
る（ステップＳ１６）。

【0154】

加算器２０は、プレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを加算することで、プレス分荷重信号の総和（合計）をプレス荷重信号Ｆとして算出する（ステップＳ１８）。

【0155】

出力部２２は、プレス荷重信号Ｆ、プレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌをそれぞれ図示しないモニタ装置、プリンタ、記憶装置等に出力し、正しいプレス分荷重信号をユーザに提供可能にする（ステップＳ２０）。

【0156】

ステップＳ１０からステップＳ２０の一連の処理は高速で行われ、これにより、時々刻々と変化するプレス荷重信号Ｆ、プレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌをリアルタイムに取得することが可能である。

【0157】

［プレス機械のプレス荷重測定方法の第１実施形態の変形例］
図２１は、プレス機械のプレス荷重測定方法の第１実施形態の変形例を示すフローチャート図である。

【0158】

第１実施形態の変形例のプレス機械のプレス荷重測定方法は、図１２に示した第１実施形態の変形例のプレス機械のプレス荷重測定装置１−１’に対応する方法である。尚、図２１において、図２０に示した第１実施形態と共通する部分には、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0159】

図２１に示す第１実施形態の変形例は、図２０に示した第１実施形態に対して、ステップＳ５０、Ｓ５２が追加され、かつ第１実施形態のステップＳ１６の代わりに、ステップＳ５４の処理が行われる点で相違する。

【0160】

図２１において、慣性力演算器３０は、スライド１１０の加速度αを入力する（ステップＳ５０）。加速度αは、スライド位置信号Ｓを２回微分することで求めることができる。慣性力演算器３０は、スライド１１０とスライド１１０に連動する上型１２０等の質量Ｍと、入力した加速度αに基づいて、［数２１］式によりスライド慣性力信号Ｇを算出する（ステップＳ５２）。

【0161】

プレス分荷重演算器１２−１’は、［数２２］式、［数２３］式に基づいて、正しいプレス分荷重信号の左演算値Ｆ_Ｌｃａｌ、右演算値Ｆ_Ｒｃａｌを算出する。即ち、プレス分荷重演算器１２−１’は、第１実施形態のプレス分荷重演算器１２−１と比較して、スライド慣性力信号Ｇによる補正を行っている点で相違する（ステップＳ５４）。

【0162】

プレス機械が大型かつ１ポイント式のプレス機械の場合は、スライド慣性力による補正は有効である。

【0163】

［プレス機械のプレス荷重測定方法の第２実施形態］
図２２は、プレス機械のプレス荷重測定方法の第２実施形態を示すフローチャート図である。

【0164】

尚、第２実施形態のプレス機械のプレス荷重測定方法は、図１５に示した第２実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−２に対応する方法である。また、図２２において、図２０に示した第１実施形態のフローチャートと共通する部分には、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0165】

図２２において、プレス分荷重演算器１２−２は、左側のコラム１０４Ｌに装着された一対の歪ゲージ１０ＬＬ，１０ＬＲ、及び右側のコラム１０４Ｒに装着された一対の歪ゲージ１０ＲＬ，１０ＲＲから、それぞれ歪信号ε_ＴＬＬ、ε_ＴＬＲ、及び歪信号ε_ＴＲＬ、ε_ＴＬＬを入力する（ステップＳ３０）。

【0166】

プレス分荷重演算器１２−２は、一対の歪信号ε_ＴＬＬ、ε_ＴＬＲを加算して曲げ歪を除去した歪信号（２・ε_ＴＬ）を生成し、同様に一対の歪信号ε_ＴＲＬ、ε_ＴＬＬを加算して曲げ歪を除去した歪信号（２・ε_ＴＲ）を生成し（ステップＳ３２）、それぞれ加算した歪信号（２・ε_ＴＬ）、歪信号（２・ε_ＴＲ）に基づいて正しいプレス分荷重信号左Ｆ_Ｌｃａｌ、正しいプレス分荷重信号右Ｆ_Ｒｃａｌを演算する（ステップＳ１６）。

【0167】

［プレス機械のプレス荷重測定方法の第３実施形態］
図２３は、プレス機械のプレス荷重測定方法の第３実施形態を示すフローチャート図である。

【0168】

尚、第３実施形態のプレス機械のプレス荷重測定方法は、図１９に示した第３実施形態のプレス機械のプレス荷重測定装置１−３に対応する方法である。また、図２３において、図２０に示した第１実施形態のフローチャートと共通する部分には、同一のステップ番号を付し、その詳細な説明は省略する。

【0169】

図２３において、プレス分荷重演算器１２−３は、左右の歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒからそれぞれ歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲを入力する（ステップＳ４０）。

【0170】

ここで、歪ゲージ１２Ｌは、左側のコラム１０４Ｌの中立軸１０４Ｎ上に装着され、歪ゲージ１２Ｒは、右側のコラム１０４Ｒに中立軸１０４Ｎ上に装着されているため、各歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒにより検出される歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲＲには、フレームに作用している曲げモーメントＭによる曲げ歪が作用していない。

【0171】

プレス分荷重演算器１２−３は、歪ゲージ１２Ｌ、１２Ｒから入力する歪信号ε_ＴＬ、ε_ＴＲに基づいて、［数３４］式、［数３５］式によりプレス分荷重信号左Ｆ_Ｌｃａｌ、プレス分荷重信号右Ｆ_Ｒｃａｌを演算する（ステップＳ４２）。即ち、プレス分荷重演算器１２−３は、曲げ歪を除去するための演算を行うことなく、正しいプレス分荷重信号左Ｆ_Ｌｃａｌ、正しいプレス分荷重信号右Ｆ_Ｒｃａｌを演算することができる。

【0172】

［その他］
本実施形態のプレス機械は、左右の２つのコラムを有するが、本発明は、２よりも多い複数のコラムを有するプレス機械に適用でき、その場合、歪ゲージも複数のコラムの各コラムに装着する必要がある。

【0173】

また、スライドを上死点まで戻すことなく、下死点を中心に約１４ｍｍ揺動させる、振り子駆動する場合を例に説明したが、本発明は、振り子駆動されるプレス機械に限らず適用できる。

【0174】

更に、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の精神を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であることは言うまでもない。

【符号の説明】

【0175】

１−１、１−１’、１−２、１−３ プレス荷重測定装置
１０Ｌ、１０ＬＬ、１０ＬＲ、１０Ｒ、１０ＲＬ、１０ＲＲ、１２Ｌ、１２Ｒ 歪ゲージ
１２−１、１２−１’、１２−２、１２−３ プレス分荷重演算器
１４ 曲げモーメント演算器
１６ 角度検出器
１８ 選択器
２０ 加算器
２２ 出力部
３０ 慣性力演算器
１００ プレス機械
１０２ ベッド
１０３ コンロッド
１０４Ｌ コラム
１０４Ｎ 中立軸
１０４Ｒ コラム
１０６ クラウン
１０７ ボルスタ
１０８ ガイド部
１１０ スライド
１１２ クランク軸
１２０ 上型
１２２ 下型
１３０ ブランクホルダ
１３２ クッションピン

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図2C】

【図2D】

【図2E】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】