冲压加工中的异常检测方法以及异常检测装置与流程

本发明涉及一种冲压加工技术。特别地，本发明涉及一种异常检测方法以及异常检测装置，适用于检测加工时产生的废屑上移等异常的情况。

背景技术：

作为进行使用冲压设备的加工时产生的异常，废屑上移被特别重视。废屑上移是指加工材料(工件)的一部分或其他的部件夹入模具和工件之间。废屑上移是加工产品出现压痕的原因。压痕是品质上的大问题，会使得良品率降低。另外废屑上移也是模具的破损等的重要原因。

因此，在冲压加工技术的领域中，一直以来提出了各种技术，用于检测废屑上移等在加工时产生的异常。例如，专利文献1、专利文献2中公开的技术都是通过将AE(Acoustic Emission：声发射)传感器检测到的高频信号进行FFT(Fast Fourier Transform：快速傅里叶变换)，从而检测频率特性，并且通过将检测出的频率特性与正常时的频率特性或者预先设定的设定值比较，从而检测有无废屑上移等异常。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平7-116749号公报

专利文献2：日本特开2008-188646号公报

技术实现要素：

发明欲解决的技术问题

利用上述专利文献中公开的技术，能够检测冲压加工时产生的异常。然而，在实际的生产现场中，由于作为检测对象的冲压设备设置有多个，或具有相邻的别的设备，因此容易产生周围的设备的工作所伴随的高频信号(干扰)。另外，为了实施FFT，检测波形需要具有周期性，所以在干扰较多的环境中进行检测的情况下，也存在需要比较长的跨度的波形检测的情况。

而且，在进行上述专利文献中公开的那样的异常检测的情况下，装置构成、软件构成较复杂，导致成本上升的同时，在设置和使用上也存在问题。由此，存在还未发展到实用的现状。

在本发明中，目的在于提供一种异常检测方法以及异常检测装置，为了解决上述问题，能够利用比现有技术简单的信号处理以及装置构成，来高精度且低成本地检测废屑上移、废屑夹入等异常。

用于解决问题的技术手段

为了实现上述目的，本发明所涉及的异常检测方法，

具备：在冲压加工时，检测在作为加工对象的工件与模具的冲头接触的定时产生的物理性的波形的工序；以及通过分析所述波形而判断所述工件加工时有无异常的工序。

另外，具有上述那样的特征的异常检测方法，也可以是，还具备基于对冲压设备的动作信号来求得所述工件和所述冲头接触的定时的工序。按照具有这种特征的异常检测方法，能够可靠地得到期望的定时的波形。

另外，具有上述那样的特征的异常检测方法中，也可以是，在判定有无所述异常的工序中，将所述波形的峰值与预先设定的阈值比较，在所述峰值比所述阈值低的情况下判定为存在异常。按照具有这种特征的异常检测方法，能够与进行波形的形状比较(频谱)等现有的判断方法相比，成为简单的方法。

另外，具有上述那样的特征的异常检测方法中，也可以是，所述异常是所述工件和所述模具之间有无异物介入，所述阈值基于所述异物的投影面积和所述波形的峰值来算出。根据具有这种特征的异常检测方法，能够根据产品品质水平来检测异常的有无，从而能够提高良品率。

另外，为了实现上述目的，本发明所涉及的异常检测装置，

具有：检测装置，所述检测装置检测冲压时产生的物理性的波形；以及分析装置，所述分析装置通过检测利用所述检测装置检测出的波形中的、在作为加工对象的工件与模具的冲头接触的定时所产生的波形，并分析所述波形，从而判断所述工件加工时有无异常。

另外，在具有上述那样的特征的异常检测装置中，也可以是，所述分析装置从设置在冲压设备的控制装置获取动作信号，并且求得所述工件和所述冲头接触的定时。按照具有这种特征的异常检测装置，能够可靠地得到期望的定时的波形。

另外，在具有上述那样特征的异常检测装置中，也可以是，所述分析装置将所述波形的峰值和预先设定的阈值比较，在所述峰值比所述阈值低的情况下判断为存在异常。按照具有这种特征的异常检测装置，能够与进行波形的形状比较(频谱)等现有的判断方法相比，成为简单的方法。

另外，在具有上述那样特征的异常检测装置中，也可以是，所述异常为所述工件和所述模具之间有无异物介入，所述分析装置基于所述异物的投影面积和所述波形的峰值来算出所述阈值。根据具有这种特征的异常检测装置，能够根据产品品质水平来检测异常的有无，从而能够提高良品率。

另外，在具有上述那样特征的异常检测装置中，也可以是，所述检测装置为装拆自如地安装啊所述模具的传感器。按照具有这种特征的异常检测装置，检测装置的安装，取下变得容易，从而也能够即刻应对进行的交换。

另外，在具有上述那样特征的异常检测装置中，也可以是，所述分析装置能够将有无所述异常的判断结果经由电信线路向远程终端发送。按照具有这种特征的异常检测装置，可以远程管理、把握基于异常的冲压设备的维护的定时、良品率的变化。

发明效果

按照具有上述那样特征的异常检测方法以及异常检测装置，能够利用比现有技术简单的信号处理以及装置构成，来高精度且低成本地检测废屑上移以及废屑夹入等异常。

附图说明

图1是示出实施方式所涉及的异常检测装置和作为安装检测装置的对象的模具的构成的框图。

图2是示出模具的动作的图。

图3是示出模具的动作所引起的振动波的产生的波形图。

图4是示出工件和脱料板之间产生废屑的夹入的情况的图。

图5是表示在工件和脱料板之间产生废屑的夹入的状态下，冲头与工件接触时的情况的图。

图6是对于图3中的实线B的范围示出时间跨度扩大的状态的波形的图，且是示出正常时和有夹入时(异常发生时)中的波形的差的图。

图7是示出基于碰撞位置信号的波形数据的采集的情况(定时)的图。

图8是示出废屑(切屑)的俯视图的面积和冲头抵接时的峰值加速度的变化的关系的图。

符号说明

10异常检测装置、12检测装置、14分析装置、16A/D转换部、18储存部、20计算部、30模具、32模、34脱料板、36冲头、40工件、43废屑。

具体实施方式

以下，针对本发明的异常检测方法以及异常检测装置所涉及的实施的方案，参照附图进行详细说明。需要说明的是，以下所示的实施的方案是应用本发明的适宜的方案的一个例子，在不超出各要素的功能的范围内，即使在改变应用的方案的情况下，也能够视为本发明的一部分。

[异常检测装置的构成]

本实施方式所涉及的异常检测装置10具备检测装置12和分析装置14。检测装置12是用于检测在冲压加工时产生的物理性的波形的传感器。具体而言，检测装置12只要是能够检测冲压加工时产生的振动波形的传感器即可。在本实施方式中，检测装置12是加速度传感器。加速度传感器将传递到传感器部分的振动波转换为电信号(模拟信号)来检测，并将该电信号传递到分析装置14。

分析装置14是用于判断有无冲压加工时的异常的装置。具体而言，分析装置14对于冲压加工时产生的振动波形，通过将判断对象即执行加工时经由检测装置12检测出的测量波形数据与过去进行正常加工时的波形数据比较，从而求得两者间的差异。接着，在所求得的差异超出预定的范围的情况下，分析装置14判断为存在异常。当差异在预定的范围内(误差范围)的情况下，分析装置14判断为正常。

作为分析装置14的具体的构成，至少具有：A/D转换部16、储存部18以及计算部20。A/D转换部16是供利用检测装置12检测出的作为模拟信号数据的电信号输入的部位，且该A/D转换部将被输入的模拟信号转换为能够分析的数字信号。储存部18储存进行正常加工时的波形数据、用于比较判断阈值等比较判断所需要的数据。计算部20将经由A/D变换部16获取到的已数字信号化的测量波形数据与进行正常加工时的波形数据相比较，基于阈值进行如下判断：正常或发生异常。

[模具和检测装置的关系]

具备这种要素的异常检测装置10中，将检测装置12安装于冲压设备所具备的模具并使用。参照图1，对冲压加工用的模具构成的一例和检测装置12的安装位置进行说明。模具30具备模32、脱料板34以及冲头36。模32和冲头36是通过成对地将板状的工件40夹入从而将工件40切断的刃部。另外，脱料板34是在冲压加工时将工件40压在模32的辅助部。

在本实施方式中，在这种构成的模具30中，将检测装置安装在脱料板34。由此，将压住的工件40冲压时的振动容易传递，同时，检测装置12容易安装和取下。需要说明的是，只要能够检测振动波形，检测装置12的安装位置并不限定于该位置。此处，检测装置12相对于脱料板34的安装方案，可以利用使用磁铁等的磁力。加速度传感器由于与现有的异常检测装置所使用的检测装置不同，只要能够检测传递到传感器自身的冲击即可，因此能够采用简单的安装方案。

[异常检测方法]

将检测装置12安装在这种结构的模具30而进行的异常检测方法通过将已检测到的振动波形中的特定的定时的波形的形状提取出来进行。在使用上述那样的结构的模具30的冲压加工时，作为一个例子，能够检测到图3所示那样的振动波形。在图3所示的振动波形中，虚线A所示的范围的振动波在从图2(A)所示的待机状态到图2(B)所示的状态过渡时产生。也就是说，虚线A所示的范围的振动波是在模具30的脱料板34变成与工件40抵接的状态时所产生的振动波。

另外，图3中实线B所示的范围的振动波如图2(C)所示那样，是在模具30的冲头36与工件40抵接时所产生的振动波。而且，图3中虚线C所示的范围的振动波如图2(D)所示那样，是在由于模具30的冲头36下降而将工件40剪断时所产生的振动波。

此处，如图4所示，在工件40和脱料板34之间产生废屑42的夹入的情况下，在工件40和脱料板34之间会产生由废屑42的厚度所引起的间隙d。这样的情况下，如图5所示那样冲头36与工件40接触，在到达剪断的阶段中，对工件40的钳制变松，工件40产生浮起，冲头36接触所引起的振动波的传递被阻碍。因此，在产生废屑上移等异常的情况下所检测的振动波与进行正常的加工时的振动波相比，难以传递到脱料板34，检测波形的上升(峰值加速度)变小。

因此，本实施方式中，检测图3中的实线B所示的、冲头与工件40抵接时的振动波，并利用分析装置14的分析。图6表示对图3的实线B所示的范围将时间跨度放大的波形。图6中的细线所示的波形是正常的加工状态中冲头36与工件40抵接时的波形，粗线所示的波形是工件40与脱料板34之间或工件40与模32之间产生废屑42的夹入时的波形。另外，在图6中，圆圈a是正常时的振动波中的峰值加速度(加速度的峰值)，圆圈b是异常时的振动波中的峰值加速度。在正常时的波形和异常时(存在夹入)的波形中，能够看出峰值加速度产生较大的差异。

分析装置14的计算部20中，基于储存部18中储存的阈值，在测量波形数据中的峰值加速度为阈值以上的情况下判断为正常，在测量波形数据中的峰值加速度小于阈值的情况下判断为异常。按照这种判断方式，能够简化信号处理，同时能够进行高精度的信号检测。

冲头36与工件40抵接的瞬间的检测有各种各样的办法，作为一个例子，能够使用安装有模具30的冲压设备中的滑道(冲头)下降的定时的信号(冲头位置信号)。也就是说，如图7所示那样，从设置在冲压设备的控制装置输出表示预定位置的冲头位置信号起经过t1定时后、在t2定时段内被检测到的振动波被认定为冲头36的抵接所引起的振动波，并检测分析该振动波即可。

冲头36与工件40接触时产生的振动的峰值加速度会根据夹入的废屑42的大小而变化。该变化如图8中的实线所示，存在以下倾向：废屑42的大小(面积)越大，则峰值加速度越小。由此，对于阈值而言，将基于不影响产品的品质的大小的废屑42的值(峰值加速度)作为容许值，将比该值低的值认定为异常值即可。

[作用和效果]

本实施方式所涉及的异常检测装置10由于不限定检测波形的定时，从而能够简化用于判断异常或正常的信号处理。另外，由于与高频的检测所形成的判断不同，干扰引起的波形不容易混入检测波形，所以判断变得容易。另外，不需要实施FFT，能够进行利用极短时间内产生的振动波形的判断。

另外，检测装置12与检测高频的超声波传感器不同，能够以使用磁力等简单的方法来安装于模具30等，从而能够检测期望的振动波。由此，设置、使用以及分析方法与现有技术相比都变得容易，从而能够降低实施成本。

需要说明的是，在上述实施方式中，对于采集振动波的数据的定时、即冲头36与工件40抵接的定时，记载为基于冲压设备的冲头信号。然而，也可以通过使用检测实测冲头位置的信号、冲头36的下降位置的光学传感器或接触传感器，从而得到采集振动波的数据的定时。

另外，上述实施方式所涉及的异常检测装置10也可以具备未图示的通信装置。采用这种构成的情况下，可以将关于有无异常的判断结果通过电信线路发送到远程终端。由此，可以远程管理、把握冲压设备、模具30的维护的定时等、良品率的变化。