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JP2806087B2 - Mold crack prevention device - Google Patents
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JP2806087B2 - Mold crack prevention device - Google Patents

Mold crack prevention device

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JP2806087B2
JP2806087B2 JP3187535A JP18753591A JP2806087B2 JP 2806087 B2 JP2806087 B2 JP 2806087B2 JP 3187535 A JP3187535 A JP 3187535A JP 18753591 A JP18753591 A JP 18753591A JP 2806087 B2 JP2806087 B2 JP 2806087B2
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forging
mold
die
crack
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均 津守
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  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Control Of Presses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は冷間鍛造型等の成形用の
金型の割れを防止するようにした型割れ防止装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for preventing cracks in a mold for forming a cold forging die or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】量産品の機械部品を高い制動で能率良く
製造するために、冷間鍛造プレスが使用される。このプ
レスは、それぞれ製品の最終形状に対応した形状の凹部
を有する下型と上型とを備えており、製品素材を下型の
中に据え付けた状態で上型を下降移動させ、両型の共働
により製品素材を塑性変形することにより、所定の形状
となった製品が塑性加工される。
2. Description of the Related Art A cold forging press is used to efficiently produce mass-produced mechanical parts with high braking. This press includes a lower die and an upper die each having a concave portion having a shape corresponding to the final shape of the product.The upper die is moved downward while the product material is installed in the lower die, and the both die are moved. By plastically deforming the product material by cooperation, a product having a predetermined shape is plastically processed.

【0003】このような冷間鍛造プレスにおいては、上
下の両型は鍛造加工時にきめて大きな負荷を受けること
なるので、所定の材質の所定の形状となった製品素材以
外の高硬度の異常材が鍛造加工されると、鍛造型自体が
型割れを発生するおそれがある。このような事態の発生
を防止するために、従来では、上下両型の一方に歪みゲ
ージを有する荷重検出器を備え、鍛造加工時に発生する
型の内部歪を検出するようにしている。そして、常に荷
重検出器からのデータをモニタリングし、鍛造型に加わ
る最大荷重が所定の値を越えたならば、鍛造プレスの作
動を停止させることにより、鍛造プレスの型割れの発生
を防止するようにしている。
In such a cold forging press, since both upper and lower dies are subjected to a large load during forging, a high-hardness abnormal material other than a product material having a predetermined shape and a predetermined material is used. When forging is performed, there is a possibility that the forging die itself may cause a mold crack. Conventionally, in order to prevent such a situation from occurring, a load detector having a strain gauge is provided on one of the upper and lower dies to detect internal strain of the die generated during forging. Then, the data from the load detector is constantly monitored, and when the maximum load applied to the forging die exceeds a predetermined value, the operation of the forging press is stopped to prevent the occurrence of die cracking of the forging press. I have to.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな歪ゲージを使用した方式では、型自体が所定の内部
歪とならなければ、その情況を検出することができず、
鍛造型に高荷重が加わると型割れを誘発させる可能性の
ある高硬度の異常材が加工されるのを検出するのみであ
った。したがって、製品素材に対しては、適正な負荷を
加えた場合であっても、その負荷により製品製品割れを
発生させるような材料、例えば異材質の製品素材が加工
される場合には、その発生を検出することができなかっ
た。本発明は上記従来技術に鑑みてなされたものであ
り、製品割れが発生するような異材質の素材が加工され
た場合にはそれを検出し、加工ライン内で不良製品を検
出し得るようにすることを目的とする。
However, in a system using such a strain gauge, if the mold itself does not have a predetermined internal strain, the situation cannot be detected.
It was only detected that a high hardness abnormal material that could induce a mold crack when a high load was applied to the forging die was machined. Therefore, even if an appropriate load is applied to the product material, if a material that causes cracking of the product product due to the load, for example, a product material of a different material is processed, the Could not be detected. The present invention has been made in view of the above prior art, and detects when a different material such as a product crack occurs is processed, and detects a defective product in a processing line. The purpose is to do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、製品素材が据え付けられる鍛造型の凹部と
当該鍛造型の一部をはさんで対向するように取付けら
れ、当鍛造型より加工される製品素材が塑性変形する
ときの歪エネルギー及び加工時に当該鍛造型に発生する
歪みエネルギーに起因して発生する弾性波を検出するA
Eセンサーと、前記製品素材が適性な加工状態となって
いるか製品割れを発生しているか否かないし前記鍛造型
が型割れを起こす虞れがあるか否かを、前記AEセンサ
ーからの信号に基づいて判別する判別手段と、当該判別
手段の判別結果に基づいて外部機器に出力信号を発する
出力手段とを有する型割れ防止装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a forging die in which a product material is installed.
Mounted so as to be opposed across the part of the forging die, the product material to be processed from this the forging die is generated on the forging machine to strain energy and the time of processing at the time of plastic deformation
A for detecting elastic waves generated due to strain energy
And E sensor, the whether or the forged products materials is occurring or product cracking has become a proper machining conditions
A determination unit that determines whether or not there is a risk of mold breakage based on a signal from the AE sensor; and an output unit that issues an output signal to an external device based on a determination result of the determination unit. It is a mold crack prevention device.

【0006】[0006]

【作用】上記構成の本発明においては、AEセンサーが
検出する弾性波の事象数と、素材に発生する製品割れ
び鍛造型に発生する型割れとの関係が予め測定されデー
タ化されている。このデータに基づいて、鍛造型を用い
た素材の鍛造加工の過程で、事象数が所定の数以上とな
った場合には、製品の内部に製品割れが発生している
とや鍛造型が型割れを起こす虞れがあることを判断し、
その製品を生産ラインから排除したり、あるいは鍛造ラ
インを停止すると共に、その情況を表示部等に表示等し
たりする。
In the present invention having the above structure, the number of elastic wave events detected by the AE sensor and the number of product cracks and
And the relationship with die cracks generated in the forging die is measured in advance and converted into data. Based on this data, this in the course of forging the material using a forging mold, when the number of events is a predetermined number or more is that the product cracks are generated in the product
Judging that there is a possibility that the forging die may cause mold cracking ,
Remove the product from the production line or
Stop the operation and display the status on the display, etc.
Or

【0007】[0007]

【実施例】以下、図示する実施例に基づいて本発明を詳
細に説明する。図1は本発明の型割れ防止装置を示す図
であり、図にはボルスター10に取付けられた鍛造型の
うち下型11が示されている。この下型11の上方には
図示しない上型が上下動自在に設けられており、下型1
1に製品の形状に対応した形状となった凹部12内に製
品素材Wが据え付けられた状態で、上型を下降移動する
ことにより、両型の共働により製品素材Wは塑性加工さ
れる。図示する場合には、鍛造加工により、ピニオンシ
ャフトが製造される。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the illustrated embodiments. FIG. 1 is a view showing a mold crack preventing device according to the present invention. FIG. 1 shows a lower mold 11 among forging dies attached to a bolster 10. An upper die (not shown) is provided above the lower die 11 so as to be vertically movable.
In a state where the product material W is installed in the concave portion 12 having the shape corresponding to the shape of the product in FIG. 1, the upper material is moved down, whereby the product material W is plastically worked by the cooperation of the two dies. In the case illustrated, a pinion shaft is manufactured by forging.

【0008】下型11には、AE(アコースティクエミ
ッション)センサー13が取付けられている。このAE
センサー13は、素材Wの塑性変形のときに素材内部に
発生する歪みエネルギー及び下型11に加工時に発生す
る歪みエネルギーに起因した弾性波、実際には超音波を
検出するためのセンサーである。このセンサー13が検
出する弾性波は、鍛造型11及び素材Wに加わる荷重が
大きければ大きい程、発生する数つまり事象数が多くな
ると共に、振幅も大きくなる。このAEセンサー13か
らの信号はプリアンプ14、多段フィルター15、及び
メインアンプ16を経てパラメータ処理部17に送られ
て、この処理部17において信号処理がなされる。ここ
で処理された信号はAE信号解析部18において信号解
析がなされる。
An AE (acoustic emission) sensor 13 is attached to the lower mold 11. This AE
The sensor 13 is a sensor for detecting an elastic wave caused by the strain energy generated inside the material W at the time of plastic deformation of the material W and the strain energy generated at the time of working the lower mold 11, actually, an ultrasonic wave. The larger the load applied to the forging die 11 and the material W, the larger the number of generated, that is, the number of events, and the amplitude of the elastic wave detected by the sensor 13 increases. The signal from the AE sensor 13 is sent to a parameter processing unit 17 via a preamplifier 14, a multi-stage filter 15, and a main amplifier 16, where the signal processing is performed. The signal processed here is subjected to signal analysis in the AE signal analyzer 18.

【0009】AE信号解析部18において解析されたA
E事象数と、鍛造製品及び鍛造型の情況との関係を測定
した実験結果を示すと、図2の通りである。尚、この実
験では、多段フィルター15を用いて特定の周波数帯域
(200KHz帯域)の弾性波を抽出して事象数をカウン
トした。
The signal A analyzed by the AE signal analyzer 18
FIG. 2 shows an experimental result of measuring the relationship between the number of E events and the situation of the forged product and the forging die. In this experiment, the number of events was counted by extracting an elastic wave in a specific frequency band (200 KHz band) using the multi-stage filter 15.

【0010】この実験によれば、事象数が200 を越える
た場合には、鍛造製品の内部に製品割れが発生している
ことが検出され、240 を越えた場合には、鍛造型の内部
に型割れが発生していることが検出された。そして、最
適な製品が得られるのは、事象数が120 〜140 程度の範
囲であることが判明した。そこで、加工すべき製品のサ
イズや種類に応じて、例えば事象数の閾値を200 に設定
すれば、AEセンサー13により得られた事象数が、こ
の閾値を越えたならば、その製品は不良品であると判断
し、それを製造ラインから排除する。また、事象数が24
0 を越えると、鍛造型の型割れが発生するおそれがある
ので、例えば、事象数が220 を越えた段階で型割れの発
生を防止するために、鍛造ラインを停止すると共に、そ
の情況を表示部等に表示したり、警報ブザーや警報ラン
プを作動させるようにする。
According to this experiment, when the number of events exceeds 200, it is detected that a product crack has occurred inside the forged product, and when the number of events exceeds 240, the inside of the forging die has been detected. It was detected that a mold crack had occurred. It was found that the optimal product was obtained when the number of events was in the range of about 120 to 140. Therefore, for example, if the threshold of the number of events is set to 200 in accordance with the size and type of the product to be processed, if the number of events obtained by the AE sensor 13 exceeds this threshold, the product is defective. And remove it from the production line. The number of events is 24
If it exceeds 0, the forging die may crack.For example, to prevent the occurrence of cracking when the number of events exceeds 220, stop the forging line and display the situation. It is displayed on a unit or the like, and an alarm buzzer or an alarm lamp is activated.

【0011】次に、本発明の型割れ防止装置を有する鍛
造プレスによる鍛造作業について、図3に示すフローチ
ャートを参照して説明する。所定の形状に予備成形され
た製品素材Wを、まず、図示しない搬送装置により下型
11に据え付け、この状態のもとで、鍛造プレスを起動
させて上型を下型11に向けて下降移動させる。これと
同時に、AEセンサー13による弾性波の検出を図3に
おけるステップS1で開始し、AE信号解析部18では
弾性波の事象数をカウントする。例えば鍛造加工がなさ
れる過程で事象数が製品割れ閾値である200 に達した段
階で、その製品素材を異材質つまり不良品であると、ス
テップS2で判断し、ステップS3を経てステップS4
で加工された製品が不良品であることを表示部等に表示
すると共に、ステップS5でその不良品を加工ラインか
ら排除する。不良であると判断される場合としては、素
材の硬度が不良となっている場合や、硬度は適正なもの
であっても、サイズ等が所定のサイズとなっていない異
材質等が使用された場合である。
Next, a forging operation by a forging press having the mold crack preventing device of the present invention will be described with reference to a flowchart shown in FIG. First, the product material W preformed into a predetermined shape is installed on the lower mold 11 by a transfer device (not shown), and in this state, the forging press is activated to move the upper mold downward toward the lower mold 11. Let it. At the same time, the detection of the elastic wave by the AE sensor 13 is started in step S1 in FIG. 3, and the AE signal analyzer 18 counts the number of events of the elastic wave. For example, when the number of events reaches a product crack threshold of 200 in the process of forging, it is determined in step S2 that the product material is a different material, that is, a defective product. In step S3, the process proceeds to step S4.
In addition to displaying on the display unit that the product processed in step 2 is defective, the defective product is excluded from the processing line in step S5. As a case where it is determined to be defective, when the hardness of the material is defective, or when the hardness is appropriate, a dissimilar material or the like whose size etc. is not the predetermined size is used. Is the case.

【0012】一方、ステップS3では、事象数が型割れ
防止閾値以上となっているか否かが判断される。この閾
値としては、例えば220 に設定しておき、この値にまで
達したならば、型割れを防止するために、ステップS6
でラインを停止すると共にステップS7でその情況を表
示部に表示したり、警報ブザーや警報ランプに出力信号
を供給する。製品割れ閾値や型割れ防止閾値は、加工す
べき製品素材のサイズや材質で相違することになるの
で、予め実験によりそのデータを収集して、製品に応じ
てそれぞれの閾値を設定しておく。このように、本発明
によれば、型割れが発生する前に予めその危険を予測し
て型割れを防止すべく、鍛造プレスの作動を停止させる
ことができるので、型割れが発生してから加工ラインを
停止する場合に比して、製造設備の稼動率が大幅に向上
し、生産能率が向上することになった。また、本発明は
型割れの発生を予め防止することができるだけでなく、
所定のサイズ等となっていない異材質の素材や、硬度が
所定の硬度となっていない硬度不良の素材が加工された
場合には、それを加工しながら検出することができるの
で、鍛造加工した段階でその不良品をラインから排除す
ることができ、不要な素材をその後の加工装置にまで搬
送して、そこで加工するという余分な加工が防止され、
製品品質保証能力が大幅に向上することになった。ま
た、図示する実施例においては、自動車部品としてのピ
ニオンシャフトの鍛造加工のために本発明を適用してい
るが、金型を用いた鍛造加工であれば、どのような製品
であっても適用することができる。
On the other hand, in step S3, it is determined whether or not the number of events is equal to or greater than a threshold value for preventing a mold crack. This threshold is set to, for example, 220, and when it reaches this value, step S6 is performed to prevent mold cracking.
And the status is displayed on the display unit in step S7, and an output signal is supplied to an alarm buzzer or an alarm lamp. Since the product crack threshold and the mold crack prevention threshold differ depending on the size and material of the product material to be processed, the data is collected in advance by experiments, and the respective thresholds are set according to the product. As described above, according to the present invention, the operation of the forging press can be stopped in order to prevent the mold crack by predicting the danger in advance before the mold crack occurs. As compared with the case where the processing line is stopped, the operation rate of the manufacturing equipment is greatly improved, and the production efficiency is improved. In addition, the present invention not only can prevent the occurrence of mold cracking in advance,
When a material of a different material that does not have a predetermined size or a material of poor hardness that does not have a predetermined hardness is processed, it can be detected while processing the material. At the stage, the defective products can be eliminated from the line, and unnecessary processing of transferring unnecessary materials to the subsequent processing device and processing there is prevented,
The product quality assurance ability has been greatly improved. Further, in the illustrated embodiment, the present invention is applied to forging of a pinion shaft as an automobile part. However, the present invention is applicable to any product as long as it is a forging using a die. can do.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、適正な
素材が鍛造加工のために使用されなかった場合には、そ
れを自動的に検出することができるので型割れを未然
に防止して生産能率が大幅に向上すると共に、鍛造加工
した段階で不良品を生産ラインから排除することが可能
となって製品の品質保証能力が向上した。
As evident from the foregoing description, according to the present invention, if the proper material is not used for forging, advance Runode, the mold cracking can detect it automatically
To greatly improve production efficiency and forging
Defective products can be removed from the production line
As a result, the quality assurance ability of the product improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】は本発明の型割れ防止装置の全体構造を示す概
略図、
FIG. 1 is a schematic view showing the entire structure of a mold breaking prevention device of the present invention;

【図2】はAE事象数と製品割れ及び型割れとの関係を
示すグラフ、
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the number of AE events and product cracks and mold cracks;

【図3】は型割れ防止装置の作動状態を示すフローチャ
ートである。
FIG. 3 is a flowchart showing an operation state of the mold breaking prevention device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11…鍛造型、13…AE…センサー、18…AE信号
解析部(判別手段、出力手段)、W…素材。
11 ... forging die, 13 ... AE ... sensor, 18 ... AE signal analysis unit (determination means, output means), W ... material.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 製品素材が据え付けられる鍛造型の凹部
と当該鍛造型の一部をはさんで対向するように取付けら
れ、当鍛造型より加工される製品素材が塑性変形する
ときの歪エネルギー及び加工時に当該鍛造型に発生する
歪みエネルギーに起因して発生する弾性波を検出するA
Eセンサーと、 前記製品素材が適性な加工状態となっているか製品割れ
を発生しているか否かないし前記鍛造型が型割れを起こ
す虞れがあるか否かを、前記AEセンサーからの信号に
基づいて判別する判別手段と、 当該判別手段の判別結果に基づいて外部機器に出力信号
を発する出力手段とを有する型割れ防止装置。
1. A recess of a forging die in which a product material is installed.
And across the portion of the forging die is mounted so as to be opposed, the product material to be processed from this the forging die is generated on the forging machine to strain energy and the time of processing at the time of plastic deformation
A for detecting elastic waves generated due to strain energy
E sensor and whether or not the product material is in an appropriate processing state or whether a product crack has occurred and the forging die has a mold crack
A mold breaking preventing device comprising: a discriminating means for discriminating whether or not there is a fear of being based on a signal from the AE sensor; and an output means for outputting an output signal to an external device based on a discrimination result of the discriminating means. .
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