特開 2024-74258 圧造機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024074258

(43)【公開日】2024-05-30

(54)【発明の名称】圧造機

(51)【国際特許分類】

   B21J 13/02 20060101AFI20240523BHJP

   B30B 15/00 20060101ALI20240523BHJP

   B30B 15/28 20060101ALI20240523BHJP

【ＦＩ】

B21J13/02 Z

B30B15/00 B

B30B15/28 K

B30B15/28 Q

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023191088

(22)【出願日】2023-11-08

(31)【優先権主張番号】P 2022184642

(32)【優先日】2022-11-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000117009

【氏名又は名称】旭サナック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000604

【氏名又は名称】弁理士法人 共立特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西尾 達哉

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 雅希

【テーマコード（参考）】

4E087

4E088

4E089

【Ｆターム（参考）】

4E087AA10

4E087CA11

4E087EA15

4E087EA31

4E087EA37

4E087EB07

4E088JJ09

4E089FC05

4E089GA02

4E089GC04

(57)【要約】

【課題】ダイスやパンチの状態または加工実施状況を検出して監視する構成において、従来よりも故障を削減するとともに、故障発生時の復旧を容易化することができる圧造機を提供する。
【解決手段】圧造機１は、フレーム２１に設けられてワーク８を保持する複数のダイス２３と、ダイス２３と組になってワーク８に圧造加工を実施する複数のパンチ２６と、複数のダイス２３または複数のパンチ２６の現在の状態または加工実施状況を表す物理量を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出部（ロードセル３）と、フレーム２１の内部に設けられて複数の検出部（ロードセル３）に接続され、複数の検出信号をまとめて通信信号に変換し、フレーム２１の外部に向けて送信する信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）と、を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

フレームに設けられてワークを保持する複数のダイスと、
前記ダイスと組になって前記ワークに圧造加工を実施する複数のパンチと、
複数の前記ダイスまたは複数の前記パンチの現在の状態または加工実施状況を表す物理量を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出部と、
前記フレームの内部に設けられて複数の前記検出部に接続され、複数の前記検出信号をまとめて通信信号に変換し、前記フレームの外部に向けて送信する信号変換送信部と、
前記フレームの外部に設けられて前記通信信号を受信し、検出された前記物理量に基づいて、前記ダイスまたは前記パンチの現在の状態または加工実施状況の異常を判定する異常判定部と、
を備える圧造機。

【請求項2】

フレームに設けられてワークを保持する複数のダイスと、
前記ダイスと組になって前記ワークに圧造加工を実施する複数のパンチと、
複数の前記ダイスまたは複数の前記パンチの現在の状態または加工実施状況を表す物理量を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出部と、
前記フレームの内部に設けられて複数の前記検出部に接続され、複数の前記検出信号をまとめて通信信号に変換し、前記フレームの外部に向けて送信する信号変換送信部と、
を備える圧造機。

【請求項3】

前記信号変換送信部は、有線のシリアル通信を用いて前記通信信号を送信する、請求項２に記載の圧造機。

【請求項4】

前記信号変換送信部は、所定数以下の前記検出部に対して共通に設けられ、かつ、前記所定数を超過する前記検出部に対して複数が設けられて直列接続される、
請求項３に記載の圧造機。

【請求項5】

複数の前記パンチは、前記フレームの内部に配置されて往復動作するラムに設けられ、
複数の前記検出部は、前記ラムに設けられて、複数の前記パンチの前記物理量を個別に検出し、
前記信号変換送信部は、前記ラムに設けられる、
請求項４に記載の圧造機。

【請求項6】

前記物理量は、圧造加工の際に前記パンチで発生する圧造力である、請求項５に記載の圧造機。

【請求項7】

複数種類の前記物理量をそれぞれ検出する複数種類の前記検出部と、
複数種類の前記検出部に対して共通に設けられる前記信号変換送信部と、
を備える請求項２～６のいずれか一項に記載の圧造機。

【請求項8】

前記フレームの外部に設けられて前記信号変換送信部に通信接続され、前記通信信号を受信して前記物理量を表示または記録する受信部を備える、
請求項２～６のいずれか一項に記載の圧造機。

【請求項9】

前記受信部は、前記検出部の故障と前記信号変換送信部の故障とを分けて判定する故障判定部を含む、請求項８に記載の圧造機。

【請求項10】

前記物理量は、圧造加工の際に前記ダイスまたは前記パンチで発生する圧造力であり、
前記故障判定部は、圧造加工を実施中の加工時間帯、および前記加工時間帯以外の非加工時間帯のうち少なくとも一方の時間帯において、前記検出部によって検出された前記圧造力を所定の上限値および下限値と比較して前記検出部の故障を判定する、
請求項９に記載の圧造機。

【請求項11】

前記故障判定部は、前記加工時間帯において、
検出された前記圧造力が第一上限値を超過した超過状態の継続時間が所定の第一規定時間よりも長い場合に、前記検出部の測定範囲超過故障と判定し、または、
検出された前記圧造力が前記第一上限値と第一下限値の間に入る圧造力発生状態の継続時間が所定の第二規定時間よりも短い場合に、前記検出部の未検出故障と判定する、
請求項１０に記載の圧造機。

【請求項12】

前記故障判定部は、前記非加工時間帯において、検出された前記圧造力が第二上限値と第二下限値の間から逸脱した逸脱状態の継続時間が所定の第三規定時間よりも長い場合に、前記検出部の誤検出故障と判定する、請求項１０に記載の圧造機。

【請求項13】

前記故障判定部は、前記通信信号を受信できない場合に、前記信号変換送信部の故障または電源異常、あるいは通信路の故障と判定する、請求項９に記載の圧造機。

【請求項14】

前記受信部は、検出された前記物理量に基づいて、前記ダイスまたは前記パンチの現在の状態または加工実施状況の異常を判定する異常判定部を含む、
請求項８に記載の圧造機。

【請求項15】

前記物理量は、前記圧造加工の際に前記ダイスまたは前記パンチで発生する圧造力であり、
前記異常判定部は、時系列的に検出された前記圧造力の波形を積分した圧造力積分値、および前記波形を微分した圧造力微分値の少なくとも一方に基づいて、加工実施状況の異常を判定する、
請求項１４に記載の圧造機。

【請求項16】

フレームに設けられてワークを保持するダイスと、
前記ダイスと組になって前記ワークに圧造加工を実施するパンチと、
前記圧造加工の際に前記ダイスまたは前記パンチで発生する圧造力を検出する検出部と、
時系列的に検出された前記圧造力の波形の複数を平均化した基準波形、前記波形を積分した圧造力積分値、および前記波形を微分した圧造力微分値の少なくとも一つに基づいて、加工実施状況の異常を判定する異常判定部と、を備える圧造機。

【請求項17】

前記異常判定部は、
前記圧造力積分値の前回値から今回値への変化量が所定量を超過している場合に異常と判定し、または、
前記基準波形から前記圧造力積分値の許容範囲を求め、前記圧造力積分値の今回値が前記許容範囲を逸脱している場合に異常と判定する、
請求項１６に記載の圧造機。

【請求項18】

前記異常判定部は、
前記圧造力微分値の前回値から今回値への変化量が所定量を超過している場合に異常と判定し、または、
前記基準波形から前記圧造力微分値の許容範囲を求め、前記圧造力微分値の今回値が前記許容範囲を逸脱している場合に異常と判定する、
請求項１６に記載の圧造機。

【請求項19】

前記異常判定部は、前記圧造力の前記波形を複数の時間エリアに分割して、前記時間エリアごとに異常を判定する、請求項１７または１８に記載の圧造機。

【請求項20】

前記異常判定部は、前記圧造力の前記波形を、部分的にオーバーラップする複数の前記時間エリアに分割する、請求項１９に記載の圧造機。

【請求項21】

前記異常判定部は、前記基準波形を用いる場合に、前記基準波形を求めるまでの間、前記圧造力の前記波形に関する前回値から今回値への変化量に基づいて異常を判定する、請求項１６～１８のいずれか一項に記載の圧造機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ダイスおよびパンチが組になってワークに圧造加工を実施する圧造機に関する。

【背景技術】

【0002】

複数組のダイスおよびパンチを用いてワークに圧造加工を実施する多工程圧造機が知られている。多工程圧造機では、トランスファー装置によりワークを上流側工程から下流側工程に順送りに搬送して圧造加工を進めてゆく。ここで、ダイスやパンチの現在の状態または加工実施状況を検出して監視することが行われる。例えば、特許文献１の鍛造機は、基台と固定金型の間あるいは可動部と可動金型の間に嵌着される受圧部材と、受圧部材に貼設されて荷重（圧造力）を電気的特性の変化として検出する荷重検出素子と、荷重検出素子を電気的に接続するフレキシブル配線部材とを有する。これによれば、圧造加工のたびに荷重を検出して、ワークの全数検査を行うことができる、とされている。

【0003】

前記の荷重検出素子として、例えば、特許文献２に開示されたブリッジ回路の変換器や、特許文献３に開示された圧力センサを適用することができる。特許文献２に開示された変換器の異常検出装置は、ひずみや荷重を測定するブリッジ回路の変換器の各辺を切り換える手段と、各辺に定電流を供給する手段と、定電流によって発生する電圧を測定する手段と、電圧値からブリッジ回路の各辺の異常を判断する手段と、を具備する。これによれば、ブリッジ回路の各辺および接続ケーブルの断線状態の検出ができる、とされている。

【0004】

また、特許文献３に開示された圧力センサは、ハウジング内に圧電素子と、圧電素子から得られる電気信号を処理する回路基板部と、圧電素子と回路基板部とを接続するリード部とを備え、リード部の一端を回路基板部に貫通させて反対側で接続するとともに、リード部の他端を導電性の弾性部材を介して圧電素子に接続する。これによれば、内部構造の単純化による製造性の向上、製造工数の低減および製造コストの削減を図ることができる、とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００８－１６８３０５号公報

【特許文献2】特開２００５－１５６１９３号公報

【特許文献3】特開２００８－２８６５８９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１の構成において、荷重検出素子の電源供給用および信号出力用に多芯ケーブルを用いて別置きの制御盤まで配線すると配線長が長くなる。このため、配線ルートの途中に適宜中継ボックスを設ける構造が用いられる。このような配線構造では、断線や接触不良等の不具合が生じやすくなる。詳述すると、長い配線長に加え、パンチやダイスの数量に応じて多芯ケーブルの芯線数が増加するため、芯線の断線や中継ボックス内での接触不良のおそれが増大する。加えて、パンチの圧造力を検出する構成では、往復動作に適合させるために用いる可撓性の多芯ケーブルが往復動作のたびに変形するので、十分な耐久性および信頼性を確保することが難しい。

【0007】

また、荷重検出素子から出力される微弱信号を長い配線長に渡って伝送するため、外部ノイズの影響を受け易くなっている（Ｓ／Ｎ比の低下）。さらに、荷重（圧造力）の適正な測定値が得られない故障時に、故障の原因箇所を特定することが容易でなく、復旧作業には多大な時間と専門技術が必要とされていた。特に、圧造機のフレーム内は狭隘であるため、立ち入っての原因調査は、大いに難儀であった。仮に、特許文献２や特許文献３に開示された技術を適用することができたとしても、荷重検出素子、多芯ケーブル、および中継ボックスのいずれが故障の原因箇所であるかを特定することが容易でない。

【0008】

さらに、検出された荷重（圧造力）の波形に基づいて異常を判定する異常判定技術には、改良の余地がある。なお、ダイスやパンチの監視項目、換言するとダイスやパンチの状態または加工実施状況を表す物理量は、前記した荷重に限定されない。例えば、ダイスやパンチの温度、往復動作するパンチの三方向の加速度などを監視する構成が実用化されている。温度や加速度を監視する構成でも、荷重の監視と同様に、断線および接触不良のおそれや、復旧作業の難しさなどの問題点がある。

【0009】

本発明は、上述した背景技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ダイスやパンチの現在の状態または加工実施状況を検出して監視する構成において、従来よりも故障を削減するとともに、故障発生時の復旧を容易化することができる圧造機を提供することを解決すべき課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の圧造機は、フレームに設けられてワークを保持する複数のダイスと、前後方向に往復動作することにより前記ダイスと組になって前記ワークに圧造加工を実施する複数のパンチと、複数の前記ダイスまたは複数の前記パンチの現在の状態または加工実施状況を表す物理量を個別に検出して検出信号を出力する複数の検出部と、前記フレームの内部に設けられて複数の前記検出部に接続され、複数の前記検出信号をまとめて通信信号に変換し、前記フレームの外部に向けて送信する信号変換送信部と、を備える。

【発明の効果】

【0011】

本発明の圧造機において、信号変換送信部は、複数の検出部から出力された複数の検出信号をまとめて通信信号に変換し、フレームの外部に向けて送信する。これによれば、複数の検出部の電源供給用および信号出力用に用いる多芯ケーブルをフレームの外部まで引き出す従来構成と比較して、芯線数が少ない通信ケーブルを用いることができる。加えて、中継ボックス等を簡素化した配線構造とすることができるので、従来よりも故障を削減することができ、さらに故障発生時の復旧を容易化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態の圧造機の全体構成を模式的に示す平面図である。

【図2】圧造力を検出するロードセルの設置状況を示す側面断面図である。

【図3】信号変換送信部に関する配線構造を模式的に説明する図である。

【図4】信号変換送信部を構成する回路基板の回路構成図である。

【図5】ワークに実施する多工程の圧造加工の一例を示す図である。

【図6】図５に示される圧造加工を実施したときに検出される圧造力の波形を例示する図であり、故障判定部が用いる諸量が併記されている。

【図7】異常判定部が判定に用いるエンベロープ法を模式的に説明する波形図である。

【図8】異常判定部が判定に用いる積分演算法を模式的に説明するための前回の波形図である。

【図9】異常判定部が判定に用いる積分演算法を模式的に説明するための今回の波形図である。

【図10】異常判定部が判定に用いる微分演算法を模式的に説明する波形図である。

【図11】積分演算法の改良を模式的に説明する波形図である。

【図12】微分演算法の改良を模式的に説明する波形図である。

【図13】積分演算法の更なる改良を模式的に説明する波形図である。

【図14】微分演算法の更なる改良を模式的に説明する波形図である。

【図15】従来技術の圧造機の全体構成、および配線構造を模式的に示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

１．実施形態の圧造機１の全体構成
まず、実施形態の圧造機１の全体構成について、図１を参考にして説明する。圧造機１は、フレーム２１、ラム２４、七組のダイス２３およびパンチ２６、トランスファー装置２７、線材供給装置８０、ならびに主駆動部９などで構成される。圧造機１は、複数のパンチ２６が水平方向に往復動作する横型の多段圧造機である。圧造機１は、七組の対向するダイス２３およびパンチ２６により第１～第７工程が形成されている。図１の紙面左右方向が圧造機１の前後方向となり、紙面上下方向が圧造機１の幅方向となる。図１において、第１～第７工程は、幅方向の紙面上側から紙面下側へと並んでいる。なお、圧造機１の工程数は、７工程に限定されず、１～８工程程度が一般的になっている。

【0014】

フレーム２１は、各部を配設するための筐体である。７個のダイスホルダ２２は、フレーム２１の前寄り位置に幅方向に並んで設けられる。７個のダイス２３の各々は、各ダイスホルダ２２の後部に交換可能に取り付けられる。各ダイス２３の図中の左方向を向いた後側に、所定の加工型が形成されている。ダイス２３は、加工型の内部にワークを保持する。

【0015】

ラム２４は、平面視で概ね矩形であり、フレーム２１の内部の略中央に配置される。ラム２４は、フレーム２１に対して前後方向に往復移動する。７個のパンチホルダ２５は、ラム２４の前寄り位置に幅方向に並んで設けられる。７個のパンチ２６の各々は、各パンチホルダ２５の前部に交換可能に取り付けられる。各パンチ２６の図中の右方向を向いた前側に、所定の加工型が形成されている。各パンチ２６は、ラム２４とともに往復動作する。各工程において、パンチ２６は、ダイス２３に対向しつつ前後方向に往復動作することにより、ダイス２３と組になってワークに圧造加工を施す。

【0016】

線材供給装置８０は、フレーム２１の前部の第１工程の隣の位置から前方にかけて配置される。線材供給装置８０は、切断刃８１、固定把持部８２、および可動把持部８３などで構成される。可動把持部８３は、前方から供給される長尺の線材を把持して後方に移動することにより、線材を切断刃８１に送給する。可動把持部８３が線材を解放して前方に戻る間、固定把持部８２が線材を把持する。切断刃８１は、線材が貫通する環状の固定刃および可動刃からなり、線材を切断してワークを作製する。作製されたワークは、図略のプッシャ部材によりトランスファー装置２７に向かって押し出される。通常、線材は円形断面を有し、ワークは、円柱状の初期形状を有する。線材およびワークの材質として、鉄やアルミ、各種の合金などを例示することができる。なお、固定把持部８２および可動把持部８３に代え、線材を挟んで回転する一対以上のローラを有する線材送り機構を用いてもよい。

【0017】

トランスファー装置２７は、ダイスホルダ２２の上方からダイス２３の後方にかけて配設される。トランスファー装置２７は、ワークを把持する８対のフィンガ対を有する。最上流の第１のフィンガ対は、線材供給装置８０から押し出されたワークを把持して、第１工程まで搬送する。第２～第７のフィンガ対は、上流側の工程でワークを把持して、下流側の工程まで搬送する。最下流の第８のフィンガ対は、第７工程でワークを把持して、図略の搬出部まで搬送する。

【0018】

パンチ２６の往復動作を駆動するために主駆動部９が設けられる。主駆動部９は、線材供給装置８０およびトランスファー装置２７を併せて駆動する。主駆動部９は、主駆動源９１と各種の伝達機構およびカム機構などで構成される。主駆動源９１は、例えば、三相交流電源で動作する誘導モータまたは同期モータとすることができる。主駆動源９１の駆動力は、フライホイール９２、クラッチ機構９３、ディスクブレーキ９４、および減速機構９５を介して、クランク軸９６に入力される。

【0019】

クランク軸９６とラム２４の間に、コンロッド２９が配置される。コンロッド２９は、その一端がクランク軸９６に連結され、その他端がラム２４に連結される。主駆動源９１に駆動されてクランク軸９６が回転すると、コンロッド２９の一端は円軌道に沿って回転し、コンロッド２９の他端は前後方向に往復移動する。これにより、ラム２４が前後方向に往復動作し、ラム２４上の７個のパンチ２６も前後方向に往復動作する。

【0020】

クランク軸９６に接触するように電子カム９Ｊが設けられる。電子カム９Ｊは、クランク軸９６の回転角度を検出するものである。電子カム９Ｊの検出信号に基づいて、ラム２４の後死点から前死点までの動作範囲内の位置を求めることが可能であり、後述する加工時間帯ＴＡが設定される。なお、電子カム９Ｊに代えて、クランク軸９６の回転角度を非接触で検出するロータリエンコーダ、またはラム２４の前後方向の位置を直接的に検出する近接センサやリニアエンコーダなどを用いることができる。

【0021】

コンロッド２９の上方に、７個のキックアウトカム９８が設けられて回転駆動される。キックアウトカム９８は、幅方向に等間隔で配置されており、第１～第７工程の位置にそれぞれ対応する。キックアウトカム９８は、各パンチ２６に設けられた図略のパンチ側キックアウトピンを前後方向に駆動する。また、クランク軸９６から分岐歯車対９７を介してサイド軸９９へと、駆動力が分岐伝達される。

【0022】

サイド軸９９は、駆動力を上方に分岐伝達する。上方に分岐された駆動力は、トランスファカム９Ａを回転駆動する。トランスファカム９Ａは、トランスファー装置２７の工程間の往復移動を駆動する。また、サイド軸９９からトランスファドライブ９Ｂを経由した先に、８個のオープンクローズカム９Ｃが回転駆動されるように連結される。オープンクローズカム９Ｃは、幅方向に等間隔で配置される。オープンクローズカム９Ｃは、トランスファー装置２７の各フィンガ対を開閉駆動する。

【0023】

さらに、サイド軸９９には、カッタカム９Ｄが設けられるとともに、プッシャカム９Ｅ、フィードカム９Ｆ、および７個のキックアウトカム９Ｈが連結される。カッタカム９Ｄは、切断刃８１の切断動作を駆動する。プッシャカム９Ｅは、プッシャ部材の押し出し動作を駆動する。フィードカム９Ｆは、可動把持部８３の往復動作を駆動する。キックアウトカム９Ｈは、幅方向に等間隔で配置されており、第１～第７工程の位置にそれぞれ対応する。第１～第７工程のキックアウトカム９Ｈは、それぞれダイス２３からワークを突き出す動作を駆動する。

【0024】

２．ロードセル３および信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）
圧造機１は、圧造加工の際にパンチ２６で発生する圧造力の検出および監視を行うために、ロードセル３および信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）が設けられる。図２に示されるように、パンチ２６は、パンチホルダ２５の概ね中央に取り付けられる。パンチ２６の後側に受圧部材２６１および受圧部材２６２を介してロードセル３が設置される。ロードセル３は、第１～第７工程のパンチ２６に対して個別に設けられる。ロードセル３は、パンチ２６で発生する圧造力を時系列的に検出して検出信号を出力する検出部の一形態である。また、圧造力は、パンチ２６の加工実施状況を表す物理量の一例である。ロードセル３は、四つの歪みゲージがブリッジ接続されて構成される。なお、ロードセル３以外の検出方式の圧力センサなどが検出部に用いられてもよい。

【0025】

図３に示されるように、二つの信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）は、図略の取付金具を用いてラム２４に設けられる。取付金具がレイアウトの自在性をもつので、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）は、圧造機の様々な機種に取り付け可能となっている。下流側の信号変換送信部４Ａは、第１～第４工程のロードセル３が接続される。上流側の信号変換送信部４Ｂは、第５～第７工程のロードセル３が接続される。二つの信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）は、互いに同一構成であり、図略の筐体および回路基板４１などで構成される。

【0026】

筐体は、回路基板４１を収納して保護する。筐体は、例えばアルミダイキャスト製とされ、パッキンを用いて耐油性能（加工油や潤滑油の侵入防止性能）が高められる。さらに、筐体は、樹脂材料が充填されて回路基板４１が固定される。これにより、耐油性能がさらに向上するとともに、圧造加工時の耐衝撃性が高められる。加えて、回路基板４１は、樹脂材料で覆われて劣化が抑制される。筐体は、二つの通信用レセプタクル（４Ｃ、４Ｄ）、四つの入力用レセプタクル４Ｌ、および二つの点検用レセプタクル４Ｍを有する（図４参照）。

【0027】

回路基板４１は、小型化を志向して４層基板が用いられる。回路基板４１の４層のうち内部の２層に電源パターンが形成され、表側および裏側の２層に電気部品が実装される。回路基板４１の回路構成は、図４に単線接続図および複線接続図が併用されて示される。図示されるように、回路基板４１は、筐体の内部で各レセプタクルに接続される。回路基板４１は、ＣＰＵ４２、電源回路４４、四つの入力回路４５、および通信回路４６などで構成される。

【0028】

第一の通信用レセプタクル４Ｃは、上流側への接続に用いられる。第一の通信用レセプタクル４Ｃにおいて、第１端子および第２端子は電源供給用、第３端子および第４端子は通信用、第５端子～第８端子は未使用、第９端子および第１０端子は接地用である。一方、第二の通信用レセプタクル４Ｄは、下流側への接続に用いられる。第二の通信用レセプタクル４Ｄにおいて、第１端子および第２端子は電源供給用、第３端子および第４端子は通信用、第５端子および第６端子は終端接続用、第７端子および第８端子は下流表示用、第９端子および第１０端子は接地用である。

【0029】

通信用レセプタクル４Ｄの第１端子および第２端子は、通信用レセプタクル４Ｃの第１端子および第２端子に接続されて電源供給路を構成する。通信用レセプタクル４Ｄの第３端子および第４端子は、通信用レセプタクル４Ｃの第３端子および第４端子に接続されて通信路を構成する。通信用レセプタクル４Ｄの第５端子と第６端子の間には、通信規格に定められた所定の抵抗値の終端抵抗４Ｅが接続されている。第３端子と第５端子の間を短絡ピンＳＰ１で接続し、第４端子と第６端子の間を短絡ピンＳＰ２で接続することにより、通信路の終端が終端抵抗４Ｅを用いて接続される。通信用レセプタクル４Ｄの第７端子と接地される第８端子の間は、短絡ピンＳＰ３による接続が可能とされている。第７端子と第８端子の間の短絡状態は下流側の信号変換送信部４Ａを表示し、開放状態は上流側の信号変換送信部４Ｂを表示する。

【0030】

四つの入力用レセプタクル４Ｌの各々は、ロードセル３の信号ケーブル３１が接続される。つまり、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）は、四つ（所定数）以下のロードセル３（検出部）に対して共通に設けられる。入力用レセプタクル４Ｌの第１端子および第２端子は、電源回路４４からロードセル３に電源を供給する。入力用レセプタクル４Ｌの第３端子および第４端子（基準電位）は、ロードセル３の検出信号を入力回路４５に入力する。入力用レセプタクル４Ｌの第５端子は、信号ケーブル３１のシールドを筐体に接地する。二つの点検用レセプタクル４Ｍは、点検時や調整時に用いられるものであり、通常時には使用されない。

【0031】

回路基板４１の電源回路４４は、上流側から供給される直流電源電圧を変換して、各部に電源を供給する。詳述すると、電源回路４４は、ノイズフィルタ４４１、第一直流変換部４４２、および第二直流変換部４４３などで構成される。ノイズフィルタ４４１の入力側端子は、通信用レセプタクル４Ｃの第１端子および第２端子に接続されている。ノイズフィルタ４４１は、直流電源電圧に含まれるノイズ成分を除去する。ノイズフィルタ４４１の出力側端子に、第一直流変換部４４２および第二直流変換部４４３が並列接続される。

【0032】

第一直流変換部４４２は、直流電源電圧を第一直流電圧に変換して、四つの入力用レセプタクル４Ｌの第１端子および第２端子に供給する。第一直流電圧は、ロードセル３の電源に相当する。第二直流変換部４４３は、直流電源電圧を第二直流電圧に変換して、回路基板４１上のＣＰＵ４２やその他の電気部品に供給する。直流電源電圧として２４Ｖ、第一直流電圧として５Ｖ、第二直流電圧として３．３Ｖを用いることができ、これに限定されない。

【0033】

四つの入力回路４５の各々は、入力用レセプタクル４Ｌの第３端子およびＣＰＵ４２に接続される。入力回路４５は、例えば、ロードセル３から入力される検出信号を増幅する増幅器、および増幅した検出信号をディジタルデータに変換してＣＰＵ４２に入力するＡ／Ｄ変換器を用いて構成される。Ａ／Ｄ変換器の変換速度（単位時間当たりのデータ数）は、圧造力の波形の精度を確保しつつ通信回路４６の通信負荷が過重とならないように適正に設定される。なお、四つの入力回路４５とＣＰＵ４２との間にマルチプレクサを設けて、四つの検出信号を順番にＣＰＵ４２に入力するように回路構成してもよい。

【0034】

ＣＰＵ４２は、水晶発振器４３が付属されており、タイマおよびクロックの機能を具備する。ＣＰＵ４２は、通信用レセプタクル４Ｄの第７端子に接続される。ＣＰＵ４２は、第７端子と第８端子との間が短絡状態および開放状態のどちらであるかを認識して、自身が下流側の信号変換送信部４Ａおよび上流側の信号変換送信部４Ｂのどちらであるかを認識する。これにより、ＣＰＵ４２は、七つのロードセル３の各々が設置された工程を区別することができる。ＣＰＵ４２は、必要に応じて二つの点検用レセプタクル４Ｍから外部制御機器に接続され、点検や調整が可能な状態となる。ＣＰＵ４２は、入力回路４５から入力された四つの検出信号をまとめて、通信規格に定められた所定フォーマットの通信信号に変換し、通信回路４６に受け渡す。

【0035】

通信回路４６は、ＣＰＵ４２から受け取った通信信号をフレーム２１の外部に向けて送信する。通信回路４６は、その一端がＣＰＵ４２に接続され、その他端が通信用レセプタクル４Ｃの第３端子および第４端子に接続される。通信回路４６は、ＣＰＵ４２の側から順番に通信インターフェース４６１、通信ドライバ４６２、およびパルストランス４６３が直列接続されて構成される。

【0036】

通信回路４６は、有線のシリアル通信を用いて通信信号を送信する。例えば、通信インターフェース４６１および通信ドライバ４６２として、ＣＵＮＥＴ（登録商標）とＲＳ４２２通信方式とを組み合わせて有線のシリアル通信を行うＩＣ部品を用いることができる。なお、有線のシリアル通信として、他の通信方式を用いてもよい。パルストランス４６３は、通信信号を遮断することなくノイズを遮断し、加えて、通信路の絶縁耐圧を向上する。

【0037】

回路基板４１は、ユーザの要望に応じて電気部品が実装されるオプション入力部４７を有する。オプション入力部４７は、圧造力と相違する第二物理量を検出する第二検出部の第二検出信号の入力が可能となっている。また、オプション入力部４７は、必要に応じて第二検出部に電源を供給することが可能となっている。ＣＰＵ４２は、オプション入力部４７に接続されており、四つの圧造力の検出信号および第二検出信号をまとめて通信信号に変換し、通信回路４６に受け渡すことができる。第二物理量として、ラム２４で発生する三方向の加速度（パンチ２６の加工実施状況に相当）、複数のパンチ２６の各々の温度（現在の状態に相当）などを例示することができる。このように、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）は、複数種類の検出部に対して共通に設けられてもよい。

【0038】

３．配線構造
次に、二つの信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）に関する配線構造について説明する。図３に示されるように、フレーム２１の外側に中継ボックス５０が設けられる。また、フレーム２１の外部に離隔して制御装置６が設けられる。制御装置６は、圧造機１の主駆動源９１の動作を制御するとともに、電子カム９Ｊから検出信号を受け取る。制御装置６は、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）に直流電源電圧を供給する。さらに、制御装置６は、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）が送信した通信信号を受信する受信部７の機能を含む。

【0039】

図３に示されるように、制御装置６と中継ボックス５０の間に、第一通信ケーブル５１が配線される。また、中継ボックス５０と上流側の信号変換送信部４Ｂの通信用レセプタクル４Ｃの間に、第二通信ケーブル５２が配線される。第一通信ケーブル５１および第二通信ケーブル５２の芯線の相互間は、中継ボックス５０の内部で接続される。さらに、上流側の信号変換送信部４Ｂの通信用レセプタクル４Ｄと下流側の信号変換送信部４Ａの通信用レセプタクル４Ｃの間に、第三通信ケーブル５３が配線される。換言すると、四つ（所定数）を超過する検出部（ロードセル３）に対して、複数の信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）が設けられて直列接続される。

【0040】

第一通信ケーブル５１、第二通信ケーブル５２、および第三通信ケーブル５３は、電源供給用の２芯および通信用の２芯からなり、かつシールドが付加された４芯ケーブルが用いられる。これにより、通信用レセプタクル（４Ｃ、４Ｄ）の第１端子～第４端子が接続され、第５端子～第８端子が非接続とされ、第９端子および第１０端子がシールドを用いて接地される。

【0041】

また、第二通信ケーブル５２は、ラム２４の往復動作に応じて繰り返し変形するため、十分な長さ裕度、十分な可撓性および耐久性を有するケーブルが用いられる。さらに、第二通信ケーブル５２および第三通信ケーブル５３は、少なくともその一部が図略のコンジットチューブに収容されて保護される。コンジットチューブとして、例えばビニル製チューブや金属製チューブを用いることができる。コンジットチューブにより、フレーム２１の内部において第二通信ケーブル５２および第三通信ケーブル５３の機械的強度（点検者が踏むおそれ等への対策）が向上し、加えて耐油性能（加工油や潤滑油の侵入防止性能）が向上する。

【0042】

下流側の信号変換送信部４Ａの通信用レセプタクル４Ｄは、ケーブルが接続されない。この通信用レセプタクル４Ｄでは、短絡ピンＳＰ１および短絡ピンＳＰ２が使用されて終端抵抗４Ｅが接続される。さらに、短絡ピンＳＰ３が使用されて第７端子と第８端子の間が短絡状態とされ、下流側の信号変換送信部４Ａであることが表示される。

【0043】

４．受信部７
前述したように制御装置６は受信部７の機能を含んでいる。受信部７は、制御装置６を構成するコンピュータ装置のソフトウェアを用いて構成される。受信部７は、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）が送信した通信信号を受信して、検出された圧造力を表示または記録する。例えば、受信部７は、第１～第７工程のパンチ２６の各々で検出された圧造力の波形を全て表示および記録してもよい。また、受信部７は、一部のパンチ２６を対象外として、特定のパンチ２６の圧造力のみを表示または記録してもよい。さらに、通信回路４６や通信路の性能制約に応じて、受信部７は、パンチ２６の各々で発生する圧造力の波形を抜き取り（例えば、１０波形のうちの１波形）で受信し、表示または記録してもよい。また、受信部７は、圧造力の生データに移動平均処理を実施して、波形を滑らかに整形することが好ましい。なお、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）のＣＰＵ４２が移動平均処理を実施してもよい。

【0044】

図５に例示される圧造加工が実施されたとき、受信部７は、図６に例示される圧造力Ｆの波形を受信して表示する。図５において、ワーク８は、右側から左側へと各工程で順番に圧造加工される。詳述すると、第１工程＃１は、ブランク工程とされており、ワーク８は圧造加工されない。第２工程＃２で、ワーク８の先端（図５の下端）の周囲が圧造加工されて、テーパ部分が形成される。第３工程＃３で、ワーク８の中程から先端までが縮径されて、軸部８Ａが形成される。第４工程＃４で、ワーク８の基端側（図５の上側）が圧造加工されて、段差およびテーパをもつ頭部８Ｈが形成される。第５工程＃５で、ワーク８の頭部８Ｈの一部分が拡径されてフランジ部８Ｆが形成される。第６工程＃６で、ワーク８の軸部８Ａに、軸長方向に延びる溝が形成される。第７工程＃７で、ワーク８のフランジ部８Ｆの周囲が圧造加工される（例えば、六角形に加工される）。

【0045】

図６において、横軸は時間Ｔを示し、縦軸は定格最大圧造力を１（ＰＵ）とする圧造力Ｆを示す。また、＃２～＃７が付された６本のグラフは、それぞれ図５の第２工程＃２～第７工程＃７で発生した圧造力Ｆの波形を示す。第１工程＃１は、ブランク工程であるので、圧造力Ｆの波形は表示されていない。図６に示された時間範囲は、パンチ２６が往復動作する周期時間の一部であり、圧造力Ｆが発生しない時間帯の一部が省略されている。図示されるように、第２工程＃２～第７工程＃７で発生した圧造力Ｆは、工程によって発生時間帯が相違し、かつ、圧造力Ｆの最大値が０．３０～０．７６（ＰＵ）程度と相違している。また、圧造力Ｆが発生していないと推定される時間帯において、非ゼロの検出誤差が認められる。なお、図６には、後述する第一上限値ＦＨ１、第一下限値ＦＬ１、第二上限値ＦＨ２、第二下限値ＦＬ２、第一規定時間ＴＫ１、第二規定時間ＴＫ２、および第三規定時間ＴＫ３の設定例が併記されている。

【0046】

５．故障判定部７１
受信部７は、故障判定部７１を含む。故障判定部７１は、圧造力Ｆの検出が良好に行われているか否かを監視する機能部位である。故障判定部７１は、圧造力Ｆの検出が不調となった場合に、ロードセル３の故障と信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）の故障とを分けて判定する。詳述すると、故障判定部７１は、圧造加工を実施中の加工時間帯ＴＡ、および加工時間帯ＴＡ以外の非加工時間帯ＴＢのうち少なくとも一方の時間帯において、圧造力Ｆを所定の上限値および下限値と比較して、ロードセル３の故障を判定する。本実施形態において、故障判定部７１は、加工時間帯ＴＡおよび非加工時間帯ＴＢの両方を対象として、ロードセル３の故障を判定する。

【0047】

加工時間帯ＴＡおよび非加工時間帯ＴＢは、電子カム９Ｊの検出信号に基づいて、各パンチ２６に共通に設定される。例えば、加工時間帯ＴＡは、パンチ２６がワーク８に当接する瞬間から圧造加工を終えてワーク８から離れる瞬間までの時間帯に、裕度時間が考慮されて設定される。図６の下部に例示される加工時間帯ＴＡは、当然ながら、第２工程＃２～第７工程＃７で圧造力Ｆが発生した時間帯を包含している。なお、加工時間帯ＴＡおよび非加工時間帯ＴＢは、パンチ２６の各々に対して個別に設定されてもよい。

【0048】

故障判定部７１は、加工時間帯ＴＡにおいて、検出された圧造力Ｆが第一上限値ＦＨ１を超過した超過状態の継続時間が所定の第一規定時間ＴＫ１よりも長い場合に、ロードセル３の測定範囲超過故障と判定する。例えば、第一上限値ＦＨ１は定格最大圧造力の１（ＰＵ）に設定され、第一規定時間ＴＫ１は１０ｍｓｅｃに設定される。これによれば、故障判定部７１は、ロードセル３が定格最大圧造力よりも大きな圧造力Ｆを検出したという不合理が発生した場合に、故障と判定することができる。また、第一規定時間ＴＫ１を設定したことにより、パルス性ノイズ等の影響で圧造力Ｆの検出値が瞬間的に定格最大圧造力を超過する誤検出が仮に発生しても、故障判定部７１は故障と誤判定しない。

【0049】

また、故障判定部７１は、加工時間帯ＴＡにおいて、検出された圧造力Ｆが第一上限値ＦＨ１と第一下限値ＦＬ１の間に入る圧造力発生状態の継続時間が所定の第二規定時間ＴＫ２よりも短い場合に、ロードセル３の未検出故障と判定する。例えば、第一下限値ＦＬ１は、ロードセル３の正の最大検出誤差に設定され、圧造力Ｆの発生状態であるか否が正確に判定される。また、第二規定時間ＴＫ２は、圧造加工の負荷が軽い第２工程＃２の圧造力Ｆの波形でも十分に超過する程度に短く設定され、例えば１０ｍｓｅｃに設定される。これによれば、故障判定部７１は、圧造力Ｆが第二規定時間ＴＫ２を超えて発生する正常動作以外の場合に、故障と判定することができる。

【0050】

さらに、故障判定部７１は、非加工時間帯ＴＢにおいて、検出された圧造力Ｆが第二上限値ＦＨ２と第二下限値ＦＬ２の間から逸脱した逸脱状態の継続時間が所定の第三規定時間ＴＫ３よりも長い場合に、ロードセル３の誤検出故障と判定する。例えば、第二上限値ＦＨ２は、ロードセル３の正の最大検出誤差に設定され、第二下限値ＦＬ２はロードセル３の負の最大検出誤差に設定され、第三規定時間ＴＫ３は１０ｍｓｅｃに設定される。これによれば、故障判定部７１は、圧造力Ｆが発生し得ない非加工時間帯ＴＢに、ロードセル３が何らかの圧造力Ｆを検出したという不合理が発生した場合に、故障と判定することができる。また、第三規定時間ＴＫ３を設定したことにより、パルス性ノイズ等の影響で圧造力Ｆの検出値が瞬間的に逸脱状態となる誤検出が仮に発生しても、故障判定部７１は故障と誤判定しない。

【0051】

また、故障判定部７１は、通信信号を受信できない場合に、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）の故障または電源異常、あるいは通信路の故障と判定する。詳述すると、（Ａ）信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）が故障した場合に、通信信号が送信されなくなる。また、（Ｂ）信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）の電源回路４４に異常が発生して第二直流電圧が過大または過小になると、ＣＰＵ４２および通信回路４６の少なくとも一方が一時的に停止して、通信信号を送信しなくなる。さらに、（Ｃ）通信路に相当する中継ボックス５０、第一通信ケーブル５１、第二通信ケーブル５２、および第三通信ケーブル５３のいずれかで断線や接触不良などの故障が発生すると、送信された通信信号が受信部７まで到達しない。故障判定部７１は、前記（Ａ）～（Ｃ）のいずれかが発生した場合に、故障と判定することができる。さらに、故障判定部７１は、前記（Ａ）の場合に、二つの信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）のどちらが故障の原因箇所であるかを判別することができる。

【0052】

なお、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）のＣＰＵ４２は、加工時間帯ＴＡおよび非加工時間帯ＴＢの情報を故障判定部７１と共有することができる。ＣＰＵ４２は、加工時間帯ＴＡには、ロードセル３の検出信号の入力処理および図略のメモリへの一時記憶を優先して実施する。また、ＣＰＵ４２は、非加工時間帯ＴＢには、検出信号の入力処理を行わずに、一時記憶した検出信号の通信信号への変換処理および送信処理を優先して実施する。これにより、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）は、検出信号の入力処理および通信信号の送信処理を効率的に実施することができる。

【0053】

６．異常判定部７２
受信部７は、異常判定部７２を含む。異常判定部７２は、圧造加工が良好に行われているか否かを監視する機能部位である。異常判定部７２は、検出された圧造力Ｆに基づいて、パンチ２６の加工実施状況の異常を判定する。異常判定部７２は、三つの異常判定方法、すなわちエンベロープ法、積分演算法、および微分演算法を併用する。

【0054】

エンベロープ法では、まず、いくつかのワーク８の圧造加工が試行され、複数の圧造力Ｆの波形が取得される。次に、複数の圧造力Ｆの波形が平均化され、図７に実線で示される基準波形ＷＭが求められる。その次に、基準波形ＷＭに変動幅△Ｅを加算した上側エンベロープ波形ＷＨ、および基準波形ＷＭから変動幅△Ｅを減算した下側エンベロープ波形ＷＬが設定される。なお、加算される変動幅△Ｅと減算される変動幅△Ｅとが相違してもよい。ここまでは、保守員の手間を必要とする。異常判定部７２は、試行後の実際の圧造加工時に検出された圧造力Ｆの波形が上側エンベロープ波形ＷＨおよび下側エンベロープ波形ＷＬの間の帯状部に収まっているか否かを調査し、圧造力Ｆの波形の一部分が帯状部から外れている場合に異常と判定する。

【0055】

積分演算法では、異常判定部７２は、圧造力Ｆの波形を取得する都度、波形を積分した圧造力積分値（波形の面積に相当）を演算する。異常判定部７２は、圧造力積分値の前回値から今回値への変化量（負値の場合は絶対値）が所定量を超過している場合に異常と判定する。例えば、図８に示される前回の波形Ｗ１が図９に示される今回の波形Ｗ２に変化した場合に、異常判定部７２は、図９において波形Ｗ１に相当する破線と波形Ｗ２の間の変化量△Ｓが所定量を超過していることに基づいて、異常と判定する。なお、図８～図１０に示された多数の縦線は、圧造力Ｆを検出したサンプリング周期を示すものである。なお、別法として、異常判定部７２は、基準波形ＷＭから圧造力積分値の許容範囲を求め、圧造力積分値の今回値が許容範囲を逸脱している場合に異常と判定してもよい。

【0056】

微分演算法では、異常判定部７２は、圧造力Ｆの波形を取得する都度、波形を微分した圧造力微分値を波形の複数箇所で演算する。異常判定部７２は、圧造力微分値が所定の許容範囲から逸脱している場合に異常と判定する。例えば、図１０に示される波形Ｗ３では、異常判定部７２は、圧造力微分値△Ｆ１（正値）が許容範囲の上限を上回り、圧造力微分値△Ｆ２（負値）が許容範囲の下限を下回っていることから異常と判定する。上記した許容範囲は、基準波形ＷＭを求める過程で適正に設定することができる。なお、別法として、異常判定部７２は、圧造力微分値の前回値から今回値への変化量が所定量を超過している場合に異常と判定してもよい。

【0057】

エンベロープ法では、変動幅△Ｅを適正に設定するために、保守員の熟練やノウハウが必要とされる。また、稼働時間の経過に伴い各部が温度上昇によって熱膨張する影響を回避するために、基準波形ＷＭを再度求め、または微調整する手間が煩雑化しがちである。これに対して、積分演算法および微分演算法は、長い稼働時間の影響を受けにくく、加えて、設定や調整の手間が軽減される。さらに、積分演算法および微分演算法では、エンベロープ法よりも小さな波形の変化に基づいて、高い精度で異常の早期の段階を判定することができる。例えば、図９および図１０に例示される異常は、エンベロープ法では判定が難しく、積分演算法または微分演算法によって確実に判定される。

【0058】

さらに、積分演算法では、圧造力積分値の一量を記憶部に記憶し、微分演算法では圧造力微分値の正負の最大値の二量を記憶して長期保存することができる。これによれば、圧造力Ｆの波形をそのまま保存する場合と比較して小さな記憶容量でよいので、長期にわたるトレンドグラフを保存することができ、トレーサビリティの要請に十分に対応することができる。加えて、積分演算法および微分演算法は、記憶部の記憶容量を節約することができるので、一般的な鍛造機と比較して生産速度が速い圧造機１に好適である。

【0059】

異常判定部７２は、前記した三つの異常判定方法を併用することで、下記の各種異常を判定することができる。
・搬送ミスにより、工程内にワーク８が無い。
・搬送ミスにより、同じ工程でワーク８に２回の圧造加工を実施（２度打ち）。
・抜き加工を実施したときの抜きカスの残留。
・加工実施領域への異物の侵入。
・ワーク８の質量の不足、および長さの不足。
・ワーク８の質量の過多、および長さの超過。
・ダイス２３やパンチ２６の摩耗。
・ダイス２３やパンチ２６の取り付け不備。
・ダイス２３やパンチ２６の割れや欠けなどの破損。
・加工油や潤滑油の不足。

【0060】

７．異常判定部７２の改良
前記した積分演算法および微分演算法では、異常判定部７２が一部の異常を精度よく判定することができない場合が生じ得る。例えば、積分演算法に関して、図１１に正常時の波形Ｗ４が実線で例示されており、破線で示される異常が発生した場合を想定する。この場合、破線と波形Ｗ４の間の二つの変化量（△Ｓ１、ΔＳ２）が概ね相殺して圧造力積分値の変化量が僅少となるため、異常判定部７２は異常を判定することができない。

【0061】

これに対する改良策で、異常判定部７２は、圧造力Ｆの波形を複数の時間エリアに分割して、時間エリアごとに異常を判定する。例えば、異常判定部７２は、図１１に示されるように、波形Ｗ４を第１エリアＡ１、第２エリアＡ２、および第３エリアＡ３の三つのエリアに分割し、エリアごとに許容する所定量を設定する。すると、第１エリアＡ１の圧造力積分値は、変化量△Ｓ１の分だけ増加して所定量を越え、第２エリアＡ２の圧造力積分値は、変化量△Ｓ２の分だけ減少し、所定量を越えて減少したことが明らかになる。したがって、異常判定部７２は、異常を精度よく判定することができる。

【0062】

また、微分演算法に関して、図１２に正常時の波形Ｗ５が実線で例示されており、破線で示される異常が発生した場合を想定する。この場合、圧造力Ｆが急峻に増減する傾斜部分Ｋ１、Ｋ２に基づいて正負両方の許容範囲が定められる。すると、波形Ｗ５の概ね平坦な時間帯に異常が発生しても、緩慢な傾度の圧造力微分値ΔＦ３（正値）が求められても許容範囲内となるため、異常判定部７２は異常を判定することができない。

【0063】

これに対する改良策で、異常判定部７２は、圧造力Ｆの波形を複数の時間エリアに分割して、時間エリアごとに異常を判定する。例えば、異常判定部７２は、図１２に示されるように、波形Ｗ５を第４エリアＡ４、第５エリアＡ５、および第６エリアＡ６の三つのエリアに分割し、エリアごとに許容範囲を設定する。第４エリアＡ４は、圧造力Ｆが増加する時間帯に設定され、第５エリアＡ５および第６エリアＡ６は、圧造力Ｆが減少する時間帯に設定されている。圧造力微分値の許容範囲は、第４エリアＡ４では、ゼロから傾斜部分Ｋ１の最大傾度（正値）までの範囲となる。また、圧造力微分値の許容範囲は、第５エリアＡ５では、傾斜部分Ｋ２の最大傾度（負値）からゼロまでの範囲となる。すると、第５エリアＡ５内に発生した異常に起因する圧造力微分値ΔＦ３（正値）は、第５エリアＡ５の許容範囲を逸脱していることが明らかになる。したがって、異常判定部７２は、異常を精度よく判定することができる。

【0064】

さらに、上記のエリア分割を行っても、エリアの境界で異常が発生した場合に異常判定部７２の判定精度の低下が懸念される。例えば、積分演算法に関して、図１１に一点鎖線の波形Ｗ６で示されるように、第２エリアＡ２と第３エリアＡ３の境界で異常が発生した場合を想定する。この場合、異常に起因する変化量ΔＳ３が第２エリアＡ２および第３エリアＡ３の圧造力積分値に分散されてしまうため、異常判定部７２は異常を精度よく判定することができない。

【0065】

これに対する改良策で、異常判定部７２は、圧造力Ｆの波形を部分的にオーバーラップする複数の時間エリアに分割し、時間エリアごとに異常を判定する。例えば、異常判定部７２は、図１３に示されるように、波形Ｗ６を第７エリアＡ７、第８エリアＡ８、および第９エリアＡ９の三つのエリアに分割し、エリアごとに許容する所定量を設定する。図示されるように、第７エリアＡ７と第８エリアＡ８が部分的にオーバーラップし、第８エリアＡ８と第９エリアＡ９が部分的にオーバーラップしている。そして、異常に起因する変化量ΔＳ３は、第８エリアＡ８内に位置してエリアの境界から離れているので、正確に検出される。つまり、異常に起因する圧造力積分値の変化量は、異常の発生時間帯を問わず、少なくとも一つの時間エリアで正確に検出される。したがって、異常判定部７２は、異常を精度よく判定することができる。

【0066】

微分演算法に関しても積分演算法と同様の懸念がある。例えば、微分演算法に関して、図１２に一点鎖線の波形Ｗ７で示されるように、第５エリアＡ５と第６エリアＡ６の境界付近で異常が発生した場合を想定する。この場合、エリアの境界位置における圧造力微分値ΔＦ４および圧造力微分値ΔＦ５を正確に求めることが難しく、異常判定部７２は異常を精度よく判定することができない。

【0067】

これに対する改良策で、異常判定部７２は、例えば図１４に示されるように、波形Ｗ７を部分的にオーバーラップする第１０エリアＡ１０、第１１エリアＡ１１、および第１２エリアＡ１２の三つのエリアに分割し、エリアごとに許容範囲を設定する。図示されるように、第１０エリアＡ１０と第１１エリアＡ１１が部分的にオーバーラップし、第１１エリアＡ１１と第１２エリアＡ１２が部分的にオーバーラップしている。そして、異常に起因する圧造力微分値ΔＦ４および圧造力微分値ΔＦ５は、第１１エリアＡ１１内に位置してエリアの境界から離れているので、正確に検出される。つまり、異常に起因する圧造力微分値の異常値は、異常の発生時間帯を問わず、少なくとも一つの時間エリアで正確に検出される。したがって、異常判定部７２は、異常を精度よく判定することができる。

【0068】

さらに、基準波形ＷＭを用いる異常判定方法の場合、異常判定部７２は、基準波形ＷＭを求めるまでの間は異常の判定を行うことができない。これを補うために、異常判定部７２は、基準波形ＷＭを求めるまでの間、圧造力Ｆの波形に関する前回値から今回値への変化量に基づいて異常を判定する方法を併用する。前回値および今回値の具体例として、圧造力Ｆのピーク値、時間エリアごとの圧造力積分値、時間エリアごとの増加方向の圧造力微分値および減少方向の圧造力微分値、等を用いることができる。異常判定部７２は、過去の生産実績などを参考にして予め定められた判定閾値と、前記した変化量とを比較して異常を判定する。これによれば、異常判定部７２は、基準波形ＷＭを求めるために圧造加工を試行する時点から加工実施状況の異常を判定することができる。

【0069】

８．従来構成の圧造機１Ｘとの対比
次に、従来技術の圧造機１Ｘとの対比により、実施形態の圧造機１の作用および効果について説明する。図１１に示される従来技術の圧造機１Ｘでは、ラム２４の前側（パンチ２６に近い側）の上部に二つの集約ボックス５４が設けられ、ラム２４の後側に第一中継ボックス５５が設けられていた。さらに、フレーム２１の後側上部に第二中継ボックス５６が設けられていた。第１～第７工程の各々に設けられた七つのロードセル３の信号ケーブル３１は、二つの集約ボックス５４に分けて配線される。二つの集約ボックス５４の各々は、四つの信号ケーブル３１の合計で１６芯（４芯×４）を一つの接続用レセプタクルに集約する。

【0070】

二つの集約ボックス５４の各々と第一中継ボックス５５の間に、第一中継ケーブル５７が配線される。したがって、２本の第一中継ケーブル５７の各々は、１６芯以上が必要となる。また、第一中継ボックス５５と第二中継ボックス５６の間に、２本の第二中継ケーブル５８が配線される。したがって、２本の第二中継ケーブル５８の各々は、１６芯以上が必要となる。第二中継ケーブル５８は、ラム２４の往復動作（矢印ＧＢ参照）に応じて変形するが、実施形態の第二通信ケーブル５２と比較して多芯であるため可撓性および信頼性の確保が難しい。第二中継ボックス５６は、２本の第二中継ケーブル５８の合計で３２芯を一つの接続用レセプタクルに集約する。第二中継ボックス５６と制御装置６Ｘの間に、第三中継ケーブル５９が配線される。したがって、第三中継ケーブル５９は、３２芯以上が必要となる。

【0071】

前記したように、ロードセル３の信号ケーブル３１は、第一中継ケーブル５７、第二中継ケーブル５８、および第三中継ケーブル５９で中継されて制御装置６Ｘまで接続される。制御装置６Ｘは、ロードセル３の検出信号を増幅する増幅部、増幅された検出信号に信号処理を施して圧造力Ｆを求める信号処理部、および圧造力Ｆの波形を表示する表示部などで構成される。制御装置６Ｘは、第三中継ケーブル５９から検出信号が入力されない場合に故障と判定することができる。ただし、制御装置６Ｘは、故障の原因箇所を判定することができない。つまり、ロードセル３（信号ケーブル３１を含む）、集約ボックス５４、第一中継ケーブル５７、第一中継ボックス５５、第二中継ケーブル５８、第二中継ボックス５６、および第三中継ケーブル５９のいずれが故障の原因箇所であるか特定されない。

【0072】

前記した従来構成の圧造機１Ｘと対比して、実施形態の圧造機１によれば、次の（１）～（６）の作用および効果が生じる。
（１）中継ケーブル（５７、５８、５９）に代えて芯線数が少ない細径の通信ケーブル（５１、５２、５３）を用いることができる。加えて、中継ボックス５０の数量を減らす等、配線構造を簡素化することができる。これにより、芯線の断線や、中継ボックス５０の内部の接続不良などの故障を従来よりも削減することができる。さらには、故障時の原因箇所の特定が容易となるので、復旧作業を容易化して、早期復旧を可能とすることができる。加えて、製造時および復旧作業時の配線作業が大幅に軽減される。
（２）ラム２４の往復動作に応じて変形する第二通信ケーブル５２では、細径ゆえに可撓性の確保が容易となり、繰り返し変形に対する耐久性および信頼性が向上する。

【0073】

（３）故障判定部７１がロードセル３の故障と信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）の故障とを分けて判定することにより、故障の原因箇所の特定がさらに一層容易になる。特に、フレーム２１の内部の狭隘箇所に立ち入っての原因調査を簡略化および容易化できる効果が顕著となる。その結果、復旧作業が容易化および効率化され、復旧に要する手間と時間が大幅に短縮される。
（４）異常判定部７２が積分演算法および微分演算法を併用することにより、保守員の手間を軽減しつつ、高い精度で異常の早期の段階を判定することができる。

【0074】

（５）微弱な検出信号の伝送先を制御装置６Ｘから信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）に変更して伝送距離を短縮したので、外部ノイズの影響が低減されてＳ／Ｎ比が向上する。
（６）信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）を４つのロードセル３に対応する回路構成としたことにより、圧造機１の工程数に応じて信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）の数量を変更できるので、製造コストの面で有利となる。

【0075】

９．実施形態の変形および応用
なお、検出部は、ロードセル３に限定されず、パンチ２６またはダイス２３の温度を個別に検出する温度センサ、例えば、三線式測温抵抗体であってもよい。この態様では、７個の三線式測温抵抗体の各々の三芯の信号ケーブルを信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）まで配線すればよく、制御装置６Ｘまで中継して接続する必要がなくなる。一方、異常判定部７２は、パンチ２６またはダイス２３の過熱異常を判定して、ワーク８の仕上がり精度の低下を抑制したり、パンチ２６またはダイス２３の破損を未然に防止したりすることができる。

【0076】

さらに、検出部は、変位センサやＡＥセンサであってもよい。変位センサは、分割型のパンチ２６またはダイス２３が圧造加工時に径方向や軸長方向に変位する変位量を検出して、加工実施状況を判定するための指標にすることができる。ＡＥセンサは、圧造加工時にパンチ２６またはダイス２３で発生する弾性波（アコースティックエミッション）を検出して、加工実施状況を判定するための指標にすることができる。

【0077】

また、ロードセル３は、ダイス２３の側に設けられ、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）はフレーム２１の内部に設けられてもよい。この態様において、前記（１）～（５）の作用および効果（第二通信ケーブル５２の可撓性に関する事項は除外）が生じる。また、通信回路４６と受信部７の間の有線通信は、周辺のノイズ環境が良好であることを条件にして、無線通信に置き換えることができる。ただし、信号変換送信部（４Ａ、４Ｂ）に電源を供給するケーブルを無くすことはできない。また、通信回路４６と受信部７の間のシリアル通信をパラレル通信に置き換えることができる。ただし、通信ケーブル（５１、５２、５３）の芯線数を削減する効果が低減または消失する。

【0078】

さらに、故障判定部７１が用いる第一規定時間ＴＫ１、第二規定時間ＴＫ２、および第三規定時間ＴＫ３は、実施形態では全て１０ｍｓｅｃに設定されているが、互いに相違してもよい。また、異常判定部７２は、前記した三法のうちエンベロープ法を省略し、積分演算法および微分演算法の少なくとも一法を用いるものであってもよい。さらに、異常判定部７２は、複数の圧造力積分値を対象として分散解析などの統計手法を適用し、判定用の所定値を可変に設定してもよい。同様に、異常判定部７２は、複数の圧造力微分値を対象として分散解析などの統計手法を適用し、判定用の許容範囲を可変に設定してもよい。本発明およびその実施形態は、上記した以外にも様々な変形や応用が可能である。

【符号の説明】

【0079】

１、１Ｘ：圧造機 ２１：フレーム ２３：ダイス ２４：ラム
２６：パンチ ３：ロードセル ３１：信号ケーブル
４Ａ、４Ｂ：信号変換送信部 ４１：回路基板 ４２：ＣＰＵ
４４：電源回路 ４５：入力回路 ４６：通信回路
５０：中継ボックス ５１：第一通信ケーブル ５２：第二通信ケーブル
５３：第三通信ケーブル ６、６Ｘ：制御装置
７：受信部 ７１：故障判定部 ７２：異常判定部
８：ワーク ９１：主駆動源 ９Ｊ：電子カム
ＴＡ：加工時間帯 ＴＢ：非加工時間帯
ＦＨ１：第一上限値 ＦＬ１：第一下限値 ＦＨ２：第二上限値
ＦＬ２：第二下限値 ＷＭ：基準波形 Ｗ１～Ｗ７：波形
△Ｓ、ΔＳ１～ΔＳ３：圧造力積分値の変化量
△Ｆ１～△Ｆ５：圧造力微分値
Ａ１～Ａ１２：第１エリア～第１２エリア

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】