WO2025079379A1

WO2025079379A1 - プレス成形装置

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Publication number: WO2025079379A1
Application number: PCT/JP2024/032377
Authority: WO
Inventors: 秀明濱田; 博之尚永; 雅斗大森
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2023-10-12
Filing date: 2024-09-10
Publication date: 2025-04-17
Anticipated expiration: 2026-04-12

Abstract

プレス成形装置は、ワーク（５）を加工するプレス成形装置（１００）であって、パンチ（１）と、パンチが挿入される中空部（２ａ）が設けられたダイ（２）と、パンチの外周に配置され、ダイと対向する材料押さえ（３）と、ダイの中空部内に配置され、パンチの移動方向に移動可能であり、移動方向とは反対側の面がワークと接触するパッド（６）と、移動方向と反対側の端部がパッドに接触するピストンロッド（７）を含み、ピストンロッドを移動方向と反対の方向に動かすことで、パッドをパンチに向かって押圧する押圧部（３３）と、ピストンロッド（７）の移動方向側の端部と接触し、パッドとピストンロッドとにかかる荷重を検出する荷重センサ（１２）と、を備える。

Description

プレス成形装置

　本開示は、プレス成形装置に関する。

　板状の被加工材をプレス加工によって、打ち抜き加工や曲げ加工、絞り加工等を行う際、加工荷重を計測しながら生産を行うことは、一般的に知られている。

　例えば、特許文献１には、ポンチとダイスと、ホルダーとカウンターとを備え、被加工金属材をダイスとホルダーとで挟み保持するとともに、ポンチを移動させてポンチとダイスとで被加工金属材を剪断加工する打ち抜き加工機が開示されている。特許文献１に記載の打ち抜き加工機は、ポンチとカウンターで被加工金属材を挟み、ホルダーに配設された電極とカウンターに配設された電極の間に通電し、被加工金属材のこれから剪断加工しようとする部分に電流を流し、同部を溶融破断させる。また、電極間に通電を開始する時点（時期）は、剪断荷重をセンサにより検知することにより決定する。

　特許文献２には、平板状の被加工物をパンチによって打ち抜く打ち抜き装置が開示されている。特許文献２に記載の打ち抜き装置は、被加工物を打ち抜く際に生じる力のうち、パンチによる打ち抜き方向に沿う軸と直交する平面内の直交２軸のそれぞれの方向に生じる並進力を求めるための測定器を備える。

特開２００５－４６８７３号公報特開２０２０－１３８２１０号公報

　特許文献１および２に記載の装置では、ワークにかかる荷重のみを精度良く検出するといった点で改善の余地がある。

　本開示は、ワークにかかる荷重のみを精度良く検出することが可能なプレス成形装置を提供する。

　本開示の一態様にかかるプレス成形装置は、ワークを加工するプレス成形装置であって、
　パンチと、
　前記パンチが挿入される中空部が設けられたダイと、
　前記パンチの外周に配置され、前記ダイと対向する材料押さえと、
　前記ダイの前記中空部内に配置され、前記パンチの移動方向に移動可能であり、前記移動方向とは反対側の面が前記ワークと接触するパッドと、
　前記移動方向と反対側の端部が前記パッドに接触するピストンロッドを含み、前記ピストンロッドを前記移動方向と反対の方向に動かすことで、前記パッドを前記パンチに向かって押圧する押圧部と、
　前記ピストンロッドの前記移動方向側の端部と接触し、前記パッドと前記ピストンロッドとにかかる荷重を検出する荷重センサと、
　を備える。

　本開示によると、荷重センサが、ダイ側において、ピストンロッドの移動方向側の端部と接触しているため、例えば、外乱要因等で材料押さえとパンチとの摺動抵抗が大きくなったとしても、荷重センサの荷重の検出に与える影響を減らすことができ、ワークにかかる荷重のみを精度良く検出することが可能なプレス成形装置を提供することができる。

本開示の実施の形態１にかかるプレス成形加工装置の一例を示す模式図プレス成形装置でワークを成形加工する工程の一例を示す概略図本開示の実施の形態１に係るプレス成形装置の処理の一例を説明するフローチャートプレス成形装置でワークを成形加工した場合の荷重センサにかかる荷重とパンチの位置との関係の一例を示すグラフ

　（本開示に至った経緯）
　プレス加工は、一般的に、家電製品、精密機械、または自動車部品など、多岐にわたる分野で用いられている。例えば、板状のワークにプレス加工を施す打ち抜き加工や曲げ加工、絞り加工等は、ダイに積載したワークを材料押さえにより押さえ、パンチによりダイの中空部にワークの一部を押し込んで打ち抜いたり、成形する。これにより、ワークを所定の形状に加工する。

　プレス加工を行うプレス成形装置において、パンチ等の金型工具に取り付けた荷重センサにより、工具が受ける加工時の荷重（加工抵抗）をモニタリングしながら、加工状態を制御する装置が知られている。

　本発明者らは、パンチ側に荷重センサを取り付けた場合、ワークにかかる荷重のみを精度良く検出できないという問題があることを新たに見出した。例えば、材料押さえ等の圧力が十分に確保できていない場合など、パンチの側面方向に材料押さえの力が加わるといった、外乱要因等で材料押さえとパンチとの摺動抵抗が大きくなることがある。パンチ側に荷重センサを取り付けている場合、材料押さえとパンチとの摺動抵抗の増大によりパンチを介して荷重センサへ伝わる加工反力（加工抵抗）が大きくなってしまう。このため、荷重センサにより検出される荷重が、実際にワークを成形するための成形荷重よりも大きい値で測定されてしまう。

　そこで、本発明者らは、プレス成形加工において、ワークにかかる荷重のみを精度良く検出できるように、ワークに対する荷重センシングを安定して行うことのできるプレス成形装置を検討し、本開示に至った。

　以下、本開示の一実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本開示、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。さらに、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは必ずしも合致していない。

　（実施の形態１）
　［全体構成］
　図１は、本開示の実施の形態１にかかるプレス成形装置１００の一例を示す模式図である。なお、図に示すＸ－Ｙ－Ｚ座標系は、実施の形態の理解を容易にするためのものであって、実施の形態を限定することを意図しない。図１において、Ｘ方向はプレス成形装置１００の幅方向であり、Ｙ方向はプレス成形装置１００の奥行方向であり、Ｚ方向はプレス成形装置１００の高さ方向である。

　図１を参照しながら、本実施の形態にかかるプレス成形装置１００について説明する。

　図１に示すように、プレス成形装置１００は、ワーク５に対し、プレス成形加工を行う装置であり、例えば、高精度に制御することのできるサーボスクリュープレス装置である。ワーク５は、例えば、板状の金属板である。

　プレス成形装置１００は、プレス装置本体２６および制御部２０を備える。また、本実施の形態では、プレス成形装置１００は、電磁弁９、圧力計１０およびレギュレータ１１を備える。

　プレス装置本体２６、制御部２０、電磁弁９、圧力計１０およびレギュレータ１１は、１つの筐体に収容されていてもよい。例えば、制御部２０は、プレス装置本体２６の筐体に収容されてもよい。あるいは、プレス装置本体２６、制御部２０、電磁弁９、圧力計１０およびレギュレータ１１は、１つの筐体に収容されず、離れた場所に別個に設けられてもよい。本開示では、このように別個に設けられたプレス装置本体２６、制御部２０、電磁弁９、圧力計１０およびレギュレータ１１からなる態様も「プレス成形装置１００」と称してもよい。また、このような態様を「プレス成形加工システム」と称してもよい。

　＜プレス装置本体＞
　プレス装置本体２６は、上型３０と、下型３１と、を備える。下型３１には、パッド６、荷重センサ１２、位置センサ１３、ギャップセンサ１４およびピストンロッド７を有するシリンダ８などの押圧部３３が配置されている。また、プレス装置本体２６は、上型３０が取り付けられるスライド２１、下型３１が取り付けられるボルスタ２２および上型３０を上下方向（Ｚ方向）に移動させる駆動部３２を備える。

　上型３０は、パンチ１および材料押さえ３を備える。また、上型３０は、パンチ１および材料押さえ３を保持し、スライド２１に取り付けるパンチホルダを備える。

　パンチ１は、プレス方向（Ｚ方向）に移動してワーク５をプレス成形するための工具である。パンチ１は、材料押さえ３とともにスライド２１に取り付けられている。

　パンチ１の先端は、例えば、球面形状を有する。本実施の形態では、パンチ１の先端形状は、直径６．０ｍｍの球面形状に形成され、ワーク５を球面形状にプレス成形する。

　パンチ１は、例えば、超硬材料により構成される。超硬材料の一例は、Ｗ（タングステン）、Ｃｒ（クロム）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｔｉ（チタン）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）のうちの少なくとも１つの炭化物をＦｅ族金属（例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、またはＮｉ）で結合した金属（合金）の総称である。超硬材料としては、例えば、超硬工具協会規格（ＣＩＳ）のＶＭ－４０に相当する合金などを採用することができる。

　材料押さえ３は、パンチ１の外周に配置される。材料押さえ３は、ワーク５と接触する押さえ面を有する。材料押さえ３は、板形状を有し、パンチ１が移動可能な貫通孔が設けられている。貫通孔は、材料押さえ３の中央に設けられている。また、材料押さえ３は、後述する下型３１のダイ２と対向する。

　パンチ１および材料押さえ３は、例えば、パンチホルダを介してスライド２１に取り付けられている。スライド２１は、上下方向（Ｚ方向）に延びるシャフト２５に沿って移動可能な部品である。スライド２１は、駆動部３２に接続されている。スライド２１は、駆動部３２によってシャフト２５に沿って上下方向に移動する。これにより、スライド２１に取り付けられたパンチ１が材料押さえ３と共に上下移動する。

　下型３１は、ダイ２およびダイプレート４を備える。また、下型３１は、ダイ２およびダイプレート４を保持し、ボルスタ２２に取り付けるダイホルダを備える。

　ダイ２は、パンチ１が挿入される中空部２ａが形成されており、ワーク５を載せる部品である。中空部２ａは、ダイ２を上下方向（Ｚ方向）に貫く貫通孔である。本実施の形態では、中空部２ａは、円形の貫通孔で形成されている。また、上型３０側から見て、ダイ２の中空部２ａの入口付近はＲ形状に形成されている。

　ダイ２は、パンチ１と同様に、例えば、超硬材料により構成される。

　ダイプレート４は、ダイ２を保持する部品である。ダイプレート４は、ダイ２と別体で構成されていてもよいし、ダイ２と一体で構成されていてもよい。

　ダイ２およびダイプレート４は、例えば、ダイホルダを介してボルスタ２２に取り付けられる。ボルスタ２２は、下型３１を取り付けるためのテーブルである。ダイ２およびダイプレート４は、ボルスタ２２に取り付けられて固定される。

　パッド６は、ダイ２の中空部２ａに配置される。パッド６は、ダイ２の中空部２ａ内を上下方向（Ｚ方向）に移動可能に配置されている。パッド６は、例えば、ＳＫＤ１１、ＳＫＨ５１、又は粉末ハイス鋼等の焼入れ部材で構成される。

　パッド６は、例えば、円柱形状を有する。パッド６の上面は、ワーク５に接触している。パッド６の下面は、ピストンロッド７の上面と接触しており、固定化されている。

　また、ピストンロッド７の下面は、荷重センサ１２と接触しており、荷重センサ１２の下面は、荷重センサ保持部材３５の上面と接触しており、固定化されている。荷重センサ保持部材３５は、例えば、リング状の荷重センサ１２の貫通穴を貫通してピストンロッド７の下面のメネジ部にねじ込まれて固定されるボルトの頭部で構成することができる。

　パッド６の高さは、ダイ２の中空部２ａの深さよりも大きい。本実施の形態では、ダイホルダに、ダイ２の中空部２ａと連通する貫通孔である中空部が設けられている。このため、パッド６は、ダイ２の中空部２ａとダイホルダの中空部に配置されている。

　荷重センサ１２は、パンチ１がワーク５を介してパッド６を下方向に押し込んでいく過程で、荷重センサ保持部材３５がストッパの一例である底付き部品３４に接触したときから、荷重を検出する。すなわち、荷重センサ１２は、パンチ１のプレス方向（Ｚ方向）にかかる荷重、言い換えれば、パッド６と押圧部３３のピストンロッド７と荷重センサ保持部材３５とにかかる荷重を検出する。ストッパの一例である底付き部品３４は、一例として押圧部３３を囲む矩形の箱体で構成されているが、これに限られるものではなく、図１の底付き部品３４の箱体の底部の位置で荷重センサ保持部材３５に接触して下降を規制するものならば、下型３１側に固定された任意の形状の部材でもよい。

　荷重センサ１２は、ピストンロッド７と荷重センサ保持部材３５との間に配置されている。シリンダ両ロッドタイプとして使用するため、荷重センサ１２は、常に、押圧部３３よりも下方に位置している。

　荷重センサ１２で検出された情報は、制御部２０に送信される。

　位置センサ１３は、パンチ１の位置を検出するための情報を取得する。例えば、位置センサ１３は、非接触で測定対象物９２との微小な距離間隔を測定する変位センサにより構成することができる。

　位置センサ１３は、パンチ１の位置を検出するための情報を取得可能な任意の位置に取り付けることができる。本実施の形態では、位置センサ１３は、下型３１に取り付けられ、位置センサ１３と上型３０に固定された測定対象物９２との間の距離を検出する。上型３０と位置センサ１３との距離に基づいて、パンチ１の位置を検出することができる。

　なお、プレス装置本体２６においては、複数の位置センサ１３が設けられていてもよい。例えば、下型３１の上面の四隅近傍に４つの位置センサ１３が配置されていてもよい。４つの位置センサ１３により検出される情報に基づいて、上型３０と下型３１とが平行に配置されているか否かを検出することができる。

　ギャップセンサ１４は、ダイプレート４と材料押さえ３との間の隙間量を検出する。例えば、ギャップセンサ１４は、変位センサにより構成することができる。ギャップセンサ１４で検出された情報は、制御部２０に送信される。

　ギャップセンサ１４は、ダイプレート４と材料押さえ３との間の隙間量を測定可能な任意の場所に取り付けることができる。本実施の形態では、プレス装置本体２６は、４つのギャップセンサ１４を備え、４つのギャップセンサ１４は、ダイプレート４の上面の四隅に取り付けられている。この場合、４つのギャップセンサ１４により検出された隙間量の情報に基づいて、ダイプレート４に対する材料押さえ３の傾き等を検出できる。

　押圧部３３は、パッド６をパンチ１に向かって押圧する。すなわち、押圧部３３は、パッド６に対して上方向への押圧力を与えている。押圧部３３は、パッド６に対して常に一定の押圧力を与えている。

　本実施形態では、押圧部３３は、ピストンロッド７を有するシリンダ８で構成されている。ピストンロッド７は、パンチ１の移動方向（Ｚ方向）に移動可能である。

　シリンダ８は、エアシリンダであり、空気圧によってピストンロッド７をパンチ１に向かって押し上げる。これにより、ピストンロッド７は、パッド６をパンチ１に向かって押圧する。また、パンチ１がワーク５を介してパッド６を下方向に押し込んでいく過程では、エアシリンダ内の空気圧を常に一定値に保ちながら、パッド６とピストンロッド７は、パンチ１の移動方向（Ｚ方向）へ下がる。

　ここで、シリンダ８は、ピストンロッド７が上下動する際の摺動抵抗を抑制する低摺動抵抗式のシリンダであってもよい。

　パッド６、ピストンロッド７、荷重センサ１２および荷重センサ保持部材３５は、固定ボルト等で軸方向沿いに連結固定されて一体化されて一体化部品９１を構成している。一体化部品９１は、荷重センサ１２を除き、軸方向には伸縮しない剛体で構成されている。

　押圧部３３のシリンダ８は、圧力調整部９０、具体的には、電磁弁９と圧力計１０とレギュレータ１１と後述する圧力コントローラ１７とによって制御される。具体的には、シリンダ８の内圧（空気圧）が、圧力コントローラ１７、電磁弁９、圧力計１０およびレギュレータ１１によって制御される。すなわち、圧力調整部９０は、圧力計１０により検出したシリンダ８の内圧に基づいて、圧力コントローラ１７により、ピストンロッド７が下降する場合（内圧が上がる方向の場合）にシリンダ８の内圧が一定に維持されるように、レギュレータ１１を制御する（言い換えれば、内圧を逃がす）ようにして、圧力を調整している。

　電磁弁９は、レギュレータ１１からシリンダ８への空気の供給および、または排気を制御する。

　圧力計１０は、シリンダ８の内圧（空気圧）を検出する。

　レギュレータ１１は、電磁弁９を介してシリンダ８へ供給する空気の圧力を調整する。レギュレータ１１は、精密レギュレータなどであってもよい。

　電磁弁９、圧力計１０およびレギュレータ１１は、制御部２０によって制御される。

　駆動部３２は、スライド２１を上下方向に駆動させる部品である。本実施の形態では、駆動部３２は、サーボモータ２３、サーボモータ２３により駆動するボールねじ２４を含む。

　サーボモータ２３は、制御部２０によって制御される。ボールねじ２４は、スライド２１に接続されており、サーボモータ２３により回転駆動される。これにより、スライド２１を上下方向に移動させる。

　駆動部３２は、制御部２０によって制御される。

　なお、本実施の形態のワーク５は、プレス成形装置１００の加工対象となる板状の材料である。例えば、ワーク５が、図示省略の搬送部により、プレス装置本体２６のプレス動作に合わせてＸ方向、またはＹ方向に搬送されて、順次プレス加工が施される。

　本実施の形態では、一例として、ワーク５は、オーステナイト系ステンレスに分類される鋼種であるＳＵＳ３０１－ＥＨ材により構成される。ＳＵＳ３０１－ＥＨ材は、例えば自動車部品のゼンマイ、またはばね等として使用される材料である。本実施の形態では、一例として、ワーク５の厚さは０．０３ｍｍであり、硬度は５２９ＨＶ、引張強さは１．６７９Ｎ／ｍｍ^２である。

　また、本実施の形態では、パンチ１は、上述した通り先端が球面形状としたが、Ｖ形状又はＵ形状の曲げ加工、又は、筒状又は箱状の絞り加工形状でもよい。また、それに伴って材料押さえ３の形状又はダイ２の形状も、共に対向する平面形状としているが、形状を限定しない。

　また、本実施の形態では、駆動部３２がサーボモータ２３およびボールねじ２４で構成される例について説明したが、これに限定されない。駆動部３２は、上型３０を駆動可能な構成であればよい。

　＜制御部＞
　制御部２０は、プレス装置本体２６の動作を制御する。具体的には、制御部２０は、荷重センサ１２と位置センサ１３とギャップセンサ１４とからの情報を基に、駆動部３２および押圧部３３および圧力調整部９０すなわち圧力コントローラ１７を制御する。

　制御部２０は、プロセッサと、記憶部と、を備える。制御部２０は、プロセッサが記憶部に記憶された命令を実行することで所定の機能を実現する。制御部２０の機能は、ハードウェアのみで構成してもよいし、ハードウェアとソフトウェアとを組み合わせることにより実現してもよい。制御部２０は、１つまたは複数のプロセッサを備えていてもよい。

　プロセッサは、例えば、マイコン、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＧＰＵ、ＤＳＵ、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ等で構成することができる。プロセッサは、所定の機能を実現するように設計された専用の電子回路で構成されてもよい。

　記憶部は、制御部２０の機能を実現するためのプログラムおよびデータを記憶する記憶媒体である。記憶部は、例えば、ハードディスク（ＨＤＤ）、ＳＳＤ、ＲＡＭ、ＤＲＡＭ、強誘電体メモリ、フラッシュメモリ、磁気ディスク、またはこれらの組み合わせによって実現できる。

　本実施の形態では、制御部２０は、プレスコントローラ１５と、センサコントローラ１６と、圧力コントローラ１７と、演算部１８と、判定部１９と、を有する。これらの構成要素は、上述したプロセッサおよび記憶部により実現される。

　プレスコントローラ１５は、駆動部３２を制御する。具体的には、プレスコントローラ１５は、サーボモータ２３と電気的に接続されており、駆動信号を送信することによってサーボモータ２３を駆動させる。サーボモータ２３が駆動すると、ボールねじ２４が回転し、ボールねじ２４に接続されたスライド２１を所定の速度でプレス方向（すなわち、Ｚ方向）に上下駆動させることができる。

　センサコントローラ１６は、荷重センサ１２、位置センサ１３およびギャップセンサ１４を制御する。具体的には、センサコントローラ１６は、荷重センサ１２、位置センサ１３およびギャップセンサ１４と電気的に接続されており、荷重センサ１２、位置センサ１３およびギャップセンサ１４のそれぞれにおいて検出された情報を演算部１８に出力する。

　圧力コントローラ１７は、押圧部３３のシリンダ８の内圧（すなわち、空気圧）を制御する。具体的には、圧力コントローラ１７は、電磁弁９、圧力計１０およびレギュレータ１１と電気的に接続されている。圧力コントローラ１７は、電磁弁９の開閉を制御し、レギュレータ１１からシリンダ８への空気の供給を制御する。また、圧力コントローラ１７は、圧力計１０により検出したシリンダ８の内圧に基づいてレギュレータ１１を制御する。具体的には、圧力コントローラ１７は、圧力計１０により検出した圧力値に基づいて、シリンダ８の内圧が任意の圧力で常に一定に維持されるようにレギュレータ１１を制御する。

　また、圧力コントローラ１７は、圧力計１０により検出された圧力値に基づいて、電磁弁９を開閉する。例えば、圧力コントローラ１７は、圧力計１０により検出された圧力値が所定の閾値を超えている異常状態である場合、電磁弁９を閉じてもよい。

　演算部１８は、荷重センサ１２および位置センサ１３により検出された情報に基づいて、ワーク５の成形荷重を算出する。

　演算部１８は、位置センサ１３により検出された情報に基づいて、パンチ１の位置を算出する。例えば、演算部１８は、位置センサ１３により検出された情報に基づいて、パンチ１の下死点からの位置を算出する。言い換えると、演算部１８は、パンチ１が下死点からどの程度上方に位置しているかを算出する。なお、パンチ１の下死点とは、パンチ１が取り得る最も低い位置である。

　例えば、上型３０が下降して位置センサ１３と上型３０とが接触する手前（実際には、パンチ１の下死点位置の調整代があるため、接触はぜずに例えば０．５ｍｍ程度のギャップを設けている。）で、位置センサ１３により検出される検出値は、パンチ１の下死点基準位置で０となる。演算部１８は、位置センサ１３の検出値が、パンチ１の下死点基準位置０の場合に、パンチ１が下死点にあることを検出できる。また、演算部１８は、検出値がパンチ１の下死点基準位置０より大きいほどパンチ１が下死点から上方に位置し、検出値がパンチ１の下死点基準位置０より小さいほどパンチ１が下死点から下方に位置していると検出できる。

　また、演算部１８は、位置センサ１３により検出された情報、すなわち、パンチ１の位置の情報に基づいて、荷重センサ１２による荷重の検出タイミングを決定することができる。具体的には、プレス成形加工におけるショットごとに同じタイミングでパンチ１のプレス方向（Ｚ方向）にかかる荷重を検出開始できるよう、位置センサ１３で検出した情報に基づいて、荷重センサ１２による検出開始タイミングを決定することができる。このように、位置センサ１３で検出された情報をパンチ１のプレス方向（Ｚ方向）にかかる荷重を検出するためのトリガとして使用することができる。

　また、下型３１の上面の四隅に４つの位置センサ１３が配置されている場合、演算部１８は、４つの位置センサ１３の検出値に基づいて、上型３０と下型３１とが平行に配置されているか否かを検出することができる。

　演算部１８は、荷重センサ１２により検出された荷重とパンチ１の位置との関係を示す荷重波形を生成し、生成した荷重波形に基づいてワーク５の成形荷重を算出する。例えば、演算部１８は、荷重センサ１２により得られた荷重とパンチ１の反力とに基づいてワーク５の成形荷重を算出する。

　演算部１８は、ギャップセンサ１４により検出された情報に基づいて、材料押さえ３とダイプレート４との隙間や材料押さえ３の傾き状態を検出する。例えば、演算部１８は、ダイプレート４の上面の四隅に配置された４つのギャップセンサ１４により検出された情報に基づいて、材料押さえ３の押さえ面がダイプレート４の上面に対して傾いている等の異常状態を検出する。

　判定部１９は、演算部１８により算出されたワーク５の成形荷重に基づいて、パンチ１の押し込み量を判定する。例えば、ワーク５の成形荷重が良品の成形荷重よりも小さいと、パンチ１の押し込み量が不足しているため、判定部１９は、プレスコントローラ１５へパンチ１の押し込み量を増加させる信号を出力する。信号を受信したプレスコントローラ１５は、サーボモータ２３からボールねじ２４を介して、パンチ１の押し込み量を増加させる。一方、ワーク５の成形荷重が良品の成形荷重よりも大きいと、パンチ１の押し込み量が過剰であるため、判定部１９は、プレスコントローラ１５へパンチ１の押し込み量を減少させる信号を出力する。信号を受信したプレスコントローラ１５は、サーボモータ２３からボールねじ２４を介して、パンチ１の押し込み量を減少させる。

　判定部１９では、これ以外に、プレス成形装置１００において異常が有るか否かを判定することができる。詳しくは、以下の動作の欄で説明するが、例えば、プレス成形装置１００は、ステップＳ３でギャップセンサ１４により検出した材料押さえ３とダイプレート４との隙間量が異常値であるか否かを判定部１９で判定することができる。また、プレス成形装置１００は、ステップＳ４で圧力計１０により検出したシリンダ８の内圧が異常値であるか否かを判定部１９で判定することができる。さらに、成形が終了したか否かを判定部１９で判定することもできる。プレス成形装置１００は、ダイハイトＤＨ（図２参照）を変更するか否かを判定部１９で判定することもできる。

　［動作］
　プレス成形装置１００の動作の一例について図２を用いて説明する。

　図２は、本開示の実施の形態１にかかるプレス成形装置１００でワーク５を成形する工程の一例を示す模式図である。図２においては、一部の構成要素の図示を省略している。なお、図２に示す符号「ＤＨ」はダイハイトを示し、符号「Ｈ」はパンチ１の押し込み量を示す。

　図２の工程Ａ０～Ａ３に示すように、パンチ１は、プレス成形加工時にワーク５をダイ２に押さえつける材料押さえ３とともに、スライド２１に取り付けられている。スライド２１の動きに伴い、パンチ１がワーク５に押し付けられてプレス成形加工が実施される。

　パンチ１と対向するダイ２の中空部２ａには、パッド６が配置されており、パンチ１がワーク５に押し付けられてプレス方向（Ｚ方向）に下降する動きに沿って、パッド６を介して上下動可能なピストンロッド７を有するシリンダ８によって、ワーク５がずれないように位置決めを行いながら、プレス成形加工が実施される。

　次に、図２に示す工程Ａ０～Ａ３について詳細に説明する。

　工程Ａ０は、パンチ１が上死点（加工前）に位置する状態である。上死点とは、パンチ１が取り得る最も高い位置である。パンチ１が上死点に位置する状態でワーク５をダイ２上に載置する。プレス成形加工が開始されると、パンチ１を含む上型３０がスライド２１とともに、上死点からプレス方向（Ｚ方向）に下降していく。

　次いで、工程Ａ１は、上型３０が下降して材料押さえ３がワーク５に接触した状態である。材料押さえ３がワーク５に接触すると、ワーク５にパンチ１の先端が接触する。

　次いで、工程Ａ２は、材料押さえ３がワーク５に接触した状態でパンチ１が下降した状態である。パンチ１は、ワーク５の下面に位置するパッド６とで、ワーク５を挟み込む。これにより、パンチ１、ワーク５およびパッド６が一緒に下降する。このとき、材料押さえ３は、ワーク５を押さえた状態を維持し、上型３０に配置されたスプリングの荷重でワーク５がダイ２の中空部２ａへ引き込まれないような機能を果たしている。ちなみに、この状態では、荷重センサ保持部材３５と、底付き部品３４は接触していない。

　次いで、工程Ａ３は、パンチ１がさらに下降して下死点まで到達した状態である。パンチ１、パッド６および材料押さえ３の動作は、工程Ａ２と同様である。ちなみに、この下死点の状態では、荷重センサ保持部材３５と、底付き部品３４とは、完全に接触しているが、荷重センサ１２により検出した荷重は、下死点の状態から数十μｍ前より、荷重センサ保持部材３５と底付き部品３４とが接触し始め、下死点まで検出する。

　［プレス成形加工の判定処理］
　プレス成形装置１００のプレス成形加工の判定処理の一例について図３を用いて説明する。

　図３は、本開示の実施の形態１に係るプレス成形装置の処理の一例を説明するフローチャートである。

　図３に示すように、ステップＳ１では、プレス成形装置１００が成形を開始する。プレス成形装置１００が成形を開始すると、図２に示すように、パンチ１を含む上型３０がスライド２１とともに、上死点の状態（工程Ａ０）からプレス方向（Ｚ方向）に下降して、材料押さえ３がワーク５に接触する。材料押さえ３がワーク５に接触すると、スライド２１に固定された上型３０（パンチ１を含む）が徐々に下降し始め、ワーク５にパンチ１の先端が接触する（工程Ａ１）。その後、パンチ１はワーク５の下面にあるパッド６とで、ワーク５を挟み込みながら、パンチ１とワーク５とパッド６が下降しつつ、途中までパンチ１を押し込んだ状態となる（工程Ａ２）。さらに、スライド２１に固定された上型３０（パンチ１を含む）の下降が進み、パンチ１が下死点まで到達した状態となる（工程Ａ３）。

　次いで、ステップＳ２では、プレス成形装置１００は、荷重とパンチ１の位置を検出する。プレス成形装置１００は、位置センサ１３により検出した情報に基づいて、パンチ１の位置を検出する。例えば、プレス成形装置１００は、位置センサ１３の検出値に基づいて、図２の工程Ａ０～Ａ３に示すパンチ１の位置を検出する。また、プレス成形装置１００は、荷重センサ１２によりパンチ１のプレス方向（Ｚ方向）にかかる荷重をも検出する。

　荷重センサ１２による荷重の検出は、位置センサ１３によるパンチ１の位置の検出と関連付けて行われるが、本実施の形態では、図２の工程Ａ３の直前、荷重センサ保持部材３５が底付き部品３４に接触したときから、パンチ１が下死点まで到達するときまでの間のみ、荷重センサ１２による荷重が検出される。

　例えば、プレス成形装置１００は、位置センサ１３によりパンチ１がワーク５と接触を開始する位置（図２の工程Ａ１）からパンチ１が下死点に到達した位置（図２の工程Ａ３）まで、パンチ１にかかる荷重は発生しているが、本実施の形態のプレス成形装置１００は、荷重センサ保持部材３５が底付き部品３４に接触したときから、荷重センサ１２による検出を開始し、パンチ１が下死点に到達したときに荷重センサ１２による検出を終了する。これにより、荷重センサ１２は、パンチ１の位置関係とともにパンチ１にかかる荷重を検出する。すなわち、荷重センサ１２は、パンチ１がワーク５を介し、パッド６およびピストンロッド７を押し込む際の力とともに、ワーク５を成形するための力をパンチ１の位置関係とともに検出する。なお、荷重センサ保持部材３５が底付き部品３４に接触したときは、荷重センサ１２が検出を開始するため確実に把握することができる。一方、位置センサ１３の検出値がパンチ１の下死点基準位置０の場合に、演算部１８により、パンチ１が下死点にあることが確実に検出できる。

　次いで、ステップＳ３では、プレス成形装置１００は、材料押さえ３とダイプレート４との隙間量を検出する。例えば、プレス成形装置１００は、ダイプレート４の上面の四隅に配置された４つのギャップセンサ１４によって、材料押さえ３の押さえ面（下面）とダイプレート４の上面との隙間量を検出する。プレス成形装置１００は、パンチ１が上死点からプレス方向（Ｚ方向）に下降し、材料押さえ３がワーク５に接触するまでの間、ギャップセンサ１４により隙間量を検出する。

　次いで、ステップＳ４では、プレス成形装置１００は、押圧部３３の押圧力を検出する。本実施の形態では、押圧部３３は、ピストンロッド７を有するシリンダ８で構成されており、シリンダ８は、一例として、エアシリンダである。このため、プレス成形装置１００は、シリンダ８の内圧を圧力計１０によって検出する。

　次いで、ステップＳ５では、プレス成形装置１００は、異常が有るか否かを判定部１９で判定する。例えば、プレス成形装置１００は、ステップＳ３でギャップセンサ１４により検出した材料押さえ３とダイプレート４との隙間量が異常値であるか否かを判定部１９で判定する。例えば、異常値の判定は、４つのギャップセンサ１４で検出した隙間量の差を判定部１９で算出し、当該差が所定の閾値を超えるか否かによって判定部１９で行われる。例えば、プレス成形装置１００は、隙間量の差が５μｍ以上である場合、異常値であると判定部１９で判定する。なお、金型のサイズ、あるいはダイプレート４のサイズまたはギャップセンサ１４の配置場所によって、異常値または閾値を変更してもよい。

　また、プレス成形装置１００は、ステップＳ４で圧力計１０により検出したシリンダ８の内圧が異常値であるか否かを判定部１９で判定する。例えば、異常値の判定は、圧力計１０で検出した圧力が所定の閾値を超えるか否かによって判定部１９で行われる。例えば、プレス成形装置１００は、圧力計１０で検出した圧力値が０．４５±０．０２ＭＰａの範囲内にない場合、異常値であると判定部１９で判定する。なお、ワーク５の成形荷重によって、異常値または閾値を変更してもよい。

　次いで、ステップＳ５では、ステップＳ３またはステップＳ４で検出した検出値が異常値であると判定部１９で判定される場合、処理は、成形途中であっても終了する。ステップＳ３及びステップＳ４で検出した検出値が異常値ではないと判定部１９で判定される場合、処理はステップＳ６へ進む。

　ステップＳ６では、プレス成形装置１００は、成形が終了したか否かを判定部１９で判定する。例えば、プレス成形装置１００の判定部１９は、位置センサ１３により検出された情報に基づいて、パンチ１が下死点に到達したか否かを判定する。パンチ１が下死点に到達していると判定部１９で判定する場合、処理はステップＳ７に進む。パンチ１が下死点に到達していないと判定部１９で判定する場合、処理はステップＳ２に戻る。

　ステップＳ７では、プレス成形装置１００は、ワーク５の成形荷重を算出する。例えば、制御部２０の演算部１８は、荷重センサ１２により検出された荷重とパンチ１の位置との関係を示す荷重波形を生成し、生成した荷重波形に基づいてワーク５の成形荷重を算出する。

　ここで、図４を用いてワーク５の成形荷重の算出について説明する。

　図４は、プレス成形装置１００でワーク５を成形加工した場合のパンチ１側の力、またはパッド６を下げようとする力と、パッド６の力に打ち勝ってパンチ１をプレス方向（Ｚ方向）に下降させる力「α」と、さらにワーク５を成形加工するための成形荷重と、パンチ１の位置との関係および荷重センサ１２にかかる荷重とパンチ１の位置との関係の一例を示すグラフである。図４に示す工程Ａ１～Ａ３は、図２に示す工程Ａ１～Ａ３に対応し、図４に示す符号「Ｈ」は図２に示す押し込み量Ｈに対応する。

　図４には、パンチ１がワーク５に接触する工程Ａ１から途中動作の工程Ａ２、さらにパンチ１が下死点に到達する工程Ａ３の直前、あるいは図２の工程Ａ３の直前までは、パンチ１側へは各々の力がかかっているが、荷重センサ１２は、荷重を検出していない。（図４に示されている二点鎖線の力および成形荷重）
　しかしながら、パンチ１が下死点に到達する工程Ａ３の直前、あるいは図２の工程Ａ３の直前からパンチ１が下死点まで到達するまでは、荷重センサ１２は、荷重を検出する。（図４に示されている通り、下死点の直前に荷重センサ保持部材３５と、底付き部品３４とが接触したときから下死点までの間）
　図４に示すグラフの左端では、図２の工程Ａ１に示すようにパンチ１の先端がワーク５に接触を開始するとき、パンチ１と、ワーク５と、パッド６の力の関係は、パンチ１側とパッド６側とで力が釣り合った状態となる。

　つまり、次の関係式（１）が成立する。

　（数１）
　「パンチ１側の力（パッド６を下げようとする力）」＝「パッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）」　・・・　（１）
　これは、シリンダ８内の圧力を常に一定となるように制御しているためであり、パッド６においてパンチ１からの力に対する反力が生じるからである。

　パンチ１側の力とパッド６側の力とが釣り合った状態から、さらに図２の工程Ａ２に示すようにパンチ１をさらに下降させてダイ２の中空部２ａに押し込むためには、パンチ１にはさらに力が加えられる。具体的には、パンチ１側には、パッド６の力に打ち勝ってパンチ１をプレス方向（Ｚ方向）に下降させる力「α」と、ワーク５を成形加工するための成形荷重と、が加えられる。この間、パンチ１側の力がパッド６側の反力よりも大きくなる。

　つまり、図４に示すグラフの工程Ａ２から工程Ａ３の直前、あるいは図２の工程Ａ３の直前において力の関係は、次の関係式（２）が成立する。

　（数２）
　「パンチ１側の力（パッド６を下げようとする力）」＝「パッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）」＋「α」＋「成形荷重」　・・・　（２）
　その後、図４に示すグラフの工程Ａ３の直前、あるいは図２の工程Ａ３の直前、荷重センサ保持部材３５が底付き部品３４に接触したときから、パンチ１が下死点まで到達するまでは、荷重センサ１２にかかる力が示されるため、次の関係式（３）が成立する。

　（数３）
　「荷重センサ１２にかかる力」＝「パッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）」＋「α」＋「成形荷重」　・・・　（３）
　力「α」は、力「α」の付与の開始と終了を除いて、所定の値に維持されている。力「α」の付与を開始した直後では、力「α」は所定の値まで徐々に大きくなる。パンチ１の下死点直前で力「α」の付与が終了するため、力「α」はパンチ１の下死点直前から徐々に小さくなり、パンチ１の下死点で０となる。

　ここで、成形荷重は、ワーク５を成形加工するための力であるため、力「α」が所定の値に維持されている間、図４に示す通り、徐々に大きくなっていく。力「α」が所定の値に維持されている間、パンチ１が材料押さえ３によって押さえられたワーク５に対して押し込まれていくため、パンチ１の押し込み量が大きくなっていく。このため、ワーク５を成形加工するための成形荷重も徐々に大きくなっていく。そして、成形荷重はパンチ１の下死点直前で最大となる。また、成形荷重は、力「α」が小さくなるにつれて小さくなっていき、パンチ１の下死点において０となる。

　図４に示すグラフの工程Ａ３においてパンチ１が下死点に到達すると、力「α」および成形荷重がなくなり、パンチ１と、ワーク５と、パッド６の力の関係は、パンチ１側とパッド６側で力が再び釣り合った状態となる。

　ここで、パンチ１の下死点手前において荷重センサ１２が検出する荷重の最大値Ｐ’ｍａｘに関して次の関係式（４）が成立する。

　（数４）
　「荷重センサ１２にかかる力の最大値Ｐ’ｍａｘ」＝「パンチ１の反力」＋「成形荷重Ｐｍａｘ」　・・・　（４）
　詳細に表せば、次の関係式（５）が成立する。

　（数５）
　「荷重センサ１２にかかる力の最大値Ｐ’ｍａｘ」＝「パッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）」＋「α」＋「成形荷重Ｐｍａｘ」　・・・　（５）
　これは、荷重センサ１２が、ピストンロッド７と荷重センサ保持部材３５との間に配置されているため、荷重センサ１２は材料押さえ３とパンチ１との摺動抵抗による影響を受けずに、荷重をセンシングできるためである。

　このため、成形荷重Ｐｍａｘに関して次の関係式（６）が成立する。

　（数６）
　「成形荷重Ｐｍａｘ」＝「荷重センサ１２にかかる力の最大値Ｐ’ｍａｘ」－「パンチ１の反力」　・・・　（６）
　詳細に表せば、次の関係式（７）が成立する。

　（数７）
　「成形荷重Ｐｍａｘ」＝「荷重センサ１２にかかる力の最大値Ｐ’ｍａｘ」－「パッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）」－「α」　・・・　（７）
　ここで、パッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）は、次の関係式（８）で表すことができる。

　（数８）
　「パッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）」＝「シリンダ８の推力」　・・・　（８）
　シリンダ８の推力は、パスカルの原理から次式（９）で求めることができる。

　（数９）
　「シリンダ推力（Ｆ）」＝「ピストンロッド７の受圧面積（Ａ）」×「シリンダ内圧力（Ｐ）」×「シリンダ推力効率（μ）」　・・・　（９）
　ここで、
　Ｆ：シリンダ推力（Ｎ）
　Ａ：ピストンロッドの受圧面積（ｍｍ^２）
　Ｐ：シリンダ内圧力（ＭＰａ）
とする。

　上述した通り、パッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）と、パンチ１がパッド６の力よりも強い力でパッド６を下げようとする力「α」とは、パンチ１を下降させる際にパンチ１に生じる力であり、パンチ１の反力とも言う。したがって、成形荷重Ｐｍａｘは、荷重センサ１２にかかる力の最大値Ｐ’ｍａｘからパンチ１の反力を減算することによって演算部１８で算出できる。

　なお、ワーク５を成形する成形荷重Ｐｍａｘは、荷重センサ１２にかかる力の最大値Ｐ’ｍａｘから、一定値であるパッド６側の力（パッド６を戻そうとする反力）と、パンチ１がパッド６の力よりも強い力でパッド６を下げようとする力「α」とを、減ずる処理を行うことによって演算部１８で算出される。

　図３に戻って、ステップＳ８では、プレス成形装置１００は、ステップＳ７にて算出したワーク５の成形荷重Ｐｍａｘに基づいて、パンチ１の押し込み量Ｈを変更するか否かを判定部１９で判定する。成形荷重Ｐｍａｘは、ワーク５が所定の形状に成形加工されているか否かの判断に用いることができる。例えば、制御部２０の判定部１９が、成形荷重Ｐｍａｘが所定の数値範囲に含まれているか否かに基づいて、押し込み量Ｈを変更するか否かを判定部１９で判定する。

　ステップＳ８において、押し込み量Ｈを変更すると判定部１９が判定する場合、処理はステップＳ９に進む。押し込み量Ｈを変更しないと判定部１９が判定する場合、処理はステップＳ１０に進む。

　ステップＳ９では、プレス成形装置１００は、ダイハイトＤＨ（図２参照）を変更する。例えば、制御部２０の判定部１９が、パンチ１の押し込み量Ｈから変更後のダイハイトＤＨの設定値を決定する。判定部１９は、プレスコントローラ１５へ変更後のダイハイトＤＨの設定値を送信し、ダイハイトＤＨを変更する。これにより、駆動部３２は、変更されたダイハイトＤＨで制御される。

　ステップＳ１０では、プレス成形装置１００は、成形加工を続けるか否かを判定部１９で判定する。成形加工を続けると判定部１９で判定する場合、処理はステップＳ１に戻る。成形加工を続けないと判定部１９で判定する場合、処理は終了する。

　［効果］
　本実施の形態にかかるプレス成形装置１００は、ワーク５を加工するプレス成形装置であって、パンチ１、ダイ２、材料押さえ３、パッド６、押圧部３３、ピストンロッド７、と、荷重センサ１２、荷重センサ保持部材３５、およびストッパの一例としての底付き部品３４を備える。ダイ２には、パンチ１が挿入される中空部２ａが設けられている。材料押さえ３は、パンチ１の外周に配置され、ダイ２と対向する。パッド６は、ダイ２の中空部２ａ内に配置され、パンチ１の移動方向に移動可能である。押圧部３３は、パッド６をパンチ１に向かって押圧する。荷重センサ１２は、ピストンロッド７と荷重センサ保持部材３５との間に配置されてパッド６と押圧部３３のピストンロッド７と荷重センサ保持部材３５とにかかる荷重を検出する。また、荷重センサ保持部材３５と接触可能に荷重センサ保持部材３５の下方に配置する底付き部品３４とを備える。このような構成により、ワーク５にかかる荷重のみを精度良く検出することができる。言い換えれば、プレス成形装置１００では、荷重センサ１２が、ダイ２側において、ピストンロッド７と荷重センサ保持部材３５との間に配置されているため、例えば、外乱要因等で材料押さえ３とパンチ１との摺動抵抗が大きくなったとしても、荷重センサ１２の荷重の検出に与える影響を減らすことができ、ワーク５にかかる荷重のみを精度良く検出することができて、ワーク５に対する荷重センシングを安定して行うことができる。

　また、パッド６、押圧部３３のピストンロッド７、荷重センサ１２、荷重センサ保持部材３５が軸方向に連結固定されて一体化して一体化部品９１を構成し、パンチ１の移動方向に移動可能なパッド６およびピストンロッド７を有するシリンダ８を備えてもよい。このような構成により、パッド６をパンチ１に向かって押圧することができる。

　また、パッド６、押圧部３３のピストンロッド７、荷重センサ１２、荷重センサ保持部材３５が軸方向に連結固定されて一体化して一体化部品９１を構成し、荷重センサ１２により検出した荷重は、一体化部品９１の荷重センサ保持部材３５の下面が底付き部品３４に接触したときから検出した荷重である、としてもよい。このように荷重を測定することで、ワーク５にかかる荷重のみをより精度良く検出することができる。

　また、押圧部３３は、エアシリンダであり、パンチ１が下方向に移動する際、パンチ１がパッド６を下げようとする力に対し、パッド６の反力が常に一定力となるよう、エアシリンダ７の内圧を常に一定の圧力に制御する圧力調整部９０をさらに備えていてもよい。圧力調整部９０は、エアシリンダの内圧を常に一定の圧力に制御するように、電磁弁９、圧力計１０およびレギュレータ１１を備えてもよい。このような構成により、パッド６を一定の圧力で押圧することができ、ワーク５にかかる荷重のみをより精度良く検出することができる。

　また、プレス成形装置１００は、位置センサ１３によりパンチ１の位置を検出するための情報を取得してもよい。このような構成により、パンチ１の位置を検出することができ、ワーク５にかかる荷重のみをより精度良く検出することができる。

　また、プレス成形装置１００は、パンチ１を駆動する駆動部３２と、駆動部３２、押圧部３３及び荷重センサ１２を制御する制御部２０と、をさらに備え、制御部２０は、荷重センサ１２により検出した荷重Ｐ’ｍａｘおよびパンチ１の反力に基づいて、ワーク５を成形するための成形荷重Ｐｍａｘを算出し、成形荷重Ｐｍａｘに基づいて駆動部３２を制御するようにしてもよい。このような構成により、ワーク５にかかる荷重（成形荷重）Ｐｍａｘのみをより精度良く検出でき、成形荷重Ｐｍａｘに基づいて駆動部３２を精度良く制御できる。これにより、より安定した成形加工を行うことができる。

　また、ワーク５を成形するための成形荷重Ｐｍａｘは、荷重センサ１２により検出した荷重Ｐ’ｍａｘから、パッド６を戻そうとする反力と、パッド６の力に打ち勝ってパンチ１を下降させる力とを減ずることによって算出された荷重としてもよい。このように構成することにより、ワーク５にかかる荷重（成形荷重）Ｐｍａｘのみをより精度良く検出でき、成形荷重Ｐｍａｘに基づいて駆動部３２を精度良く制御できる。これにより、より安定した成形加工を行うことができる。

　なお、上述した実施の形態では、一例として、ワーク５の材料がＳＵＳ３０１－ＥＨ材であるという例について説明したが、これに限定されない。さらには、ワーク５の厚みについても、これに限定しない。ワーク５は、種々の金属材料により構成することができる。

　さらに、下型３１の構造において、ダイ２とパッド６のクリアランスは、荷重センサ１２に摺動抵抗が影響しないように、かつパッド６の軸が垂直状態でなく、傾いたりしないように位置決めピンなどで、クリアランスが安定するような金型構造としてもよい。

　また、上述した実施の形態では、プレス成形装置１００において、下型３１の四隅それぞれに位置センサ１３を備える例について説明したが、位置センサ１３の数と配置場所は限定されない。

　また、上述した実施の形態では、プレス成形装置１００において、ダイプレート４の四隅それぞれにギャップセンサ１４を備える例について説明したが、ギャップセンサ１４の数と配置場所は限定されない。

　また、上述した実施の形態では、プレス成形装置１００がギャップセンサ１４を備える例を説明したが、これに限定されない。ギャップセンサ１４は必須の構成ではない。

　また、図３に示すフローチャートでは、各ステップは、追加、削除または統合されてもよい。例えば、ステップＳ３～Ｓ５は、必須の処理ではなく、削除されてもよい。

　また、上述した実施の形態では、押圧部３３がピストンロッド７を有するシリンダ８である例について説明したが、これに限定されない。押圧部３３は、パッド６をパンチ１に向かって押圧する構成を有していればよい。例えば、油圧シリンダ等であってもよい。

　以上のように、本出願において開示する技術の例示として、上記実施形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施形態にも適用可能である。

　本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術に熟練した人々にとっては種々の変形や修正は明白である。そのような変形や修正は、添付した請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。

　また、本開示の概括的かつ特定の態様は、システム、方法、およびコンピュータプログラム、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、並びに、それらの組み合わせにより、実現されてもよい。

　（付記）
　以上の実施の形態の記載により、下記の技術が開示される。

　（技術１）　本開示の一態様のプレス成形装置は、ワークを加工するプレス成形装置であって、
　パンチと、
　前記パンチが挿入される中空部が設けられたダイと、
　前記パンチの外周に配置され、前記ダイと対向する材料押さえと、
　前記ダイの前記中空部内に配置され、前記パンチの移動方向に移動可能であり、前記移動方向とは反対側の面が前記ワークと接触するパッドと、
　前記移動方向と反対側の端部が前記パッドに接触するピストンロッドを含み、前記ピストンロッドを前記移動方向と反対の方向に動かすことで、前記パッドを前記パンチに向かって押圧する押圧部と、
　前記ピストンロッドの前記移動方向側の端部と接触し、前記パッドと前記ピストンロッドとにかかる荷重を検出する荷重センサと、
　を備える。

　（技術２）　（技術１）のプレス成形装置において、荷重センサ保持部材をさらに備え、
　前記荷重センサは、前記移動方向において、前記ピストンロッドと前記荷重センサ保持部材との間に配置されて前記パッドと前記ピストンロッドと前記荷重センサ保持部材とにかかる荷重を検出してもよい。

　（技術３）　（技術２）のプレス成形装置において、前記荷重センサ保持部材と接触可能に、前記荷重センサ保持部材の前記移動方向側である下方に配置するストッパと、
　をさらに備えてもよい。

　（技術４）　（技術３）のプレス成形装置において、前記パッド、前記ピストンロッド、前記荷重センサ、前記荷重センサ保持部材が軸方向に連結固定されて一体化して一体化部品を構成し、
　前記荷重センサは、前記一体化部品が前記ストッパに接触したときからパンチが下死点に到達するときまでの間に荷重を検出してもよい。

　（技術５）　（技術１）または（技術２）のプレス成形装置において、前記押圧部は、エアシリンダであり、
　前記パンチが前記移動方向に移動する際、前記パンチが前記パッドを前記移動方向に押す力に対し、前記パッドの反力が常に一定力となるよう、前記エアシリンダの内圧を常に一定の圧力に制御する圧力調整部をさらに備えてもよい。

　（技術６）　（技術５）のプレス成形装置において、前記パンチを駆動する駆動部と、
　前記圧力調整部、前記駆動部、前記押圧部及び前記荷重センサを制御する制御部と、
　をさらに備え、
　前記制御部は、
　前記荷重センサにより検出した荷重および前記パンチの反力に基づいて前記ワークを成形するための成形荷重を算出し、
　前記成形荷重に基づいて前記駆動部を制御してもよい。

　（技術７）　（技術６）のプレス成形装置において、前記ワークを成形するための成形荷重は、
　前記荷重センサにより検出した荷重から、前記パッドを前記移動方向に動かそうとする反力と、前記パッドの力に打ち勝って前記パンチを前記移動方向に動かす力とを減ずることによって算出した荷重であってもよい。

　（技術８）　（技術１）～（技術２）のいずれか１つのプレス成形装置において、前記パンチを駆動する駆動部と、
　前記駆動部、前記押圧部及び前記荷重センサを制御する制御部と、
をさらに備え、
　前記制御部は、
　前記荷重センサにより検出した荷重および前記パンチの反力に基づいて前記ワークを成形するための成形荷重を算出し、
　前記成形荷重に基づいて前記駆動部を制御するようにしてもよい。

　（技術９）　（技術８）のプレス成形装置において、前記ワークを成形するための成形荷重は、
　前記荷重センサにより検出した荷重から、前記パッドを前記移動方向に動かそうとする反力と、前記パッドの力に打ち勝って前記パンチを前記移動方向に動かす力とを減ずることによって算出した荷重であるとしてもよい。

　これらそれぞれの構成により、ワークにかかる荷重のみを精度良く検出することが可能なプレス成形装置を提供することができる。

　なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。

　本開示のプレス成形装置は、例えば、家電または医療機器等に使用される任意のワークに対して、打ち抜き加工、曲げ加工又は絞り加工等を行う装置として有用である。

１　パンチ
２　ダイ
２ａ　中空部
３　材料押さえ
４　ダイプレート
５　ワーク
６　パッド
７　ピストンロッド
８　シリンダ
９　電磁弁
１０　圧力計
１１　レギュレータ
１２　荷重センサ
１３　位置センサ
１４　ギャップセンサ
１５　プレスコントローラ
１６　センサコントローラ
１７　圧力コントローラ
１８　演算部
１９　判定部
２０　制御部
２１　スライド
２２　ボルスタ
２３　サーボモータ
２４　ボールねじ
２５　シャフト
２６　プレス装置本体
３０　上型
３１　下型
３２　駆動部
３３　押圧部
３４　底付き部品（ストッパの一例）
３５　荷重センサ保持部材
９０　圧力調整部
９１　一体化部品
９２　測定対象物
１００　プレス成形装置

Claims

　ワークを加工するプレス成形装置であって、
　パンチと、
　前記パンチが挿入される中空部が設けられたダイと、
　前記パンチの外周に配置され、前記ダイと対向する材料押さえと、
　前記ダイの前記中空部内に配置され、前記パンチの移動方向に移動可能であり、前記移動方向とは反対側の面が前記ワークと接触するパッドと、
　前記移動方向と反対側の端部が前記パッドに接触するピストンロッドを含み、前記ピストンロッドを前記移動方向と反対の方向に動かすことで、前記パッドを前記パンチに向かって押圧する押圧部と、
　前記ピストンロッドの前記移動方向側の端部と接触し、前記パッドと前記ピストンロッドとにかかる荷重を検出する荷重センサと、
　を備えるプレス成形装置。
　荷重センサ保持部材をさらに備え、
　前記荷重センサは、前記移動方向において、前記ピストンロッドと前記荷重センサ保持部材との間に配置されて前記パッドと前記ピストンロッドと前記荷重センサ保持部材とにかかる荷重を検出する、
　請求項１に記載のプレス成形装置。
　前記荷重センサ保持部材と接触可能に、前記荷重センサ保持部材の前記移動方向側である下方に配置するストッパと、
　をさらに備える、
　請求項２に記載のプレス成形装置。
　前記パッド、前記ピストンロッド、前記荷重センサ、前記荷重センサ保持部材が軸方向に連結固定されて一体化して一体化部品を構成し、
　前記荷重センサは、前記一体化部品が前記ストッパに接触したときからパンチが下死点に到達するときまでの間に前記荷重を検出する、
　請求項３に記載のプレス成形装置。
　前記押圧部は、エアシリンダであり、
　前記パンチが前記移動方向に移動する際、前記パンチが前記パッドを前記移動方向に押す力に対し、前記パッドの反力が常に一定力となるよう、前記エアシリンダの内圧を常に一定の圧力に制御する圧力調整部をさらに備える、
　請求項１又は２に記載のプレス成形装置。
　前記パンチを駆動する駆動部と、
　前記圧力調整部、前記駆動部、前記押圧部及び前記荷重センサを制御する制御部と、
をさらに備え、
　前記制御部は、
　前記荷重センサにより検出した荷重および前記パンチの反力に基づいて前記ワークを成形するための成形荷重を算出し、
　前記成形荷重に基づいて前記駆動部を制御する、
　請求項５に記載のプレス成形装置。
　前記ワークを成形するための成形荷重は、
　前記荷重センサにより検出した荷重から、前記パッドを前記移動方向に動かそうとする反力と、前記パッドの力に打ち勝って前記パンチを前記移動方向に動かす力とを減ずることによって算出した荷重である、
　請求項６に記載のプレス成形装置。
　前記パンチを駆動する駆動部と、
　前記駆動部、前記押圧部及び前記荷重センサを制御する制御部と、
をさらに備え、
　前記制御部は、
　前記荷重センサにより検出した荷重および前記パンチの反力に基づいて前記ワークを成形するための成形荷重を算出し、
　前記成形荷重に基づいて前記駆動部を制御する、
　請求項１又は２に記載のプレス成形装置。
　前記ワークを成形するための成形荷重は、
　前記荷重センサにより検出した荷重から、前記パッドを前記移動方向に動かそうとする反力と、前記パッドの力に打ち勝って前記パンチを前記移動方向に動かす力とを減ずることによって算出した荷重である、
　請求項８に記載のプレス成形装置。