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発明の名称 パンチプレス
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−198632(P2001−198632A)
公開日 平成13年7月24日(2001.7.24)
出願番号 特願2000−6076(P2000−6076)
出願日 平成12年1月11日(2000.1.11)
代理人 【識別番号】100086793
【弁理士】
【氏名又は名称】野田 雅士
【テーマコード(参考)】
4E048
4E089
【Fターム(参考)】
4E048 AD00 
4E089 EA01 EB02 EB05 ED02
発明者 中川 篤
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 板材を移動させる板材移動手段と、パンチ工具を昇降させるラムの駆動装置と、可変の加減速時定数に従って前記ラム駆動装置を制御するラム軸制御手段と、前記板材移動手段による板材移動が停止する時にパンチ工具が板材接触寸前高さとなるようにラムの下降動作を行わせる同期制御手段とを備え、この同期制御手段は、前記板材移動手段で行う次の板材移動の距離に応じてその板材移動時間内で加減速し、パンチ工具が前記板材接触寸前高さまで下降したときには所定のパンチ速度に到達するように、かつ非パンチ時の加減速が可能な範囲で緩くなるように、前記ラム軸制御手段の加減速時定数を設定するものとしたパンチプレス。
【請求項2】 前記板材移動手段で行う次の板材移動の距離を記憶する次移動距離記憶手段と、板厚を記憶する板厚記憶手段とを設け、前記同期制御手段は、前記次移動距離記憶手段に記憶された移動距離と、板厚記憶手段の板厚値とを演算要素に含めて前記加減速時定数を設定するものとした請求項1記載のパンチプレス。
【請求項3】 前記ラム駆動装置は、サーボモータを駆動源とするものである請求項1または請求項2記載のパンチプレス。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パンチ加工部に対して板材を移動させて、板材に孔開け加工や成形加工を行うパンチプレスに関する。
【0002】
【従来の技術】パンチプレスを制御するNC装置では、通常、板材が所定の加工位置に停止するのを待ってパンチ動作をさせるものであるが、サイクルタイムを短縮するため(加工効率を上げるため)に、板材停止前にパンチ動作の下降を開始することが行われている。これを進歩させたものとして、板材停止と同時に、パンチ工具が板材に当たるようにする同期制御も行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の同期制御は、サイクルタイムの短縮の面では優れているが、ラム軸の駆動に消費されるエネルギについては考慮されておらず、エネルギ消費量が多いものとなっている。
【0004】この発明の目的は、加工のサイクルタイムが短縮でき、かつエネルギ消費が節減できるパンチプレスを提供することである。この発明の他の目的は、加減速時定数の演算処理が容易で、また板厚が種々変わった場合に最適なサイクルタイムの短縮が図れるものとすることである。この発明のさらに他の目的は、加減速の調整が容易で、より一層のサイクルタイムの短縮、エネルギ消費の節減が図れるものとすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形態に対応する図1と共に説明する。このパンチプレスは、板材(W)を移動させる板材移動手段(3)と、パンチ工具(6)を昇降させるラム(8)の駆動装置(9)と、可変の加減速時定数(τ1,τ2)に従って前記ラム駆動装置(9)を制御するラム軸制御手段(33)と、前記板材移動手段(3)による板材移動が停止する時にパンチ工具(6)が板材接触寸前高さ(h1)となるようにラム(8)の下降動作を行わせる同期制御手段(37)とを備える。この同期制御手段(37)は、前記板材移動手段(3)で行う次の板材移動の距離(S1〜S3)に応じてその板材移動時間(T1〜T3)内で加減速し、パンチ工具(6)が前記板材接触寸前高さ(h1)まで下降したときには所定のパンチ速度(V0 )に到達するように、かつ非パンチ時の加減速が可能な範囲で緩くなるように、前記ラム軸制御手段(33)の加減速時定数(τ1,τ2)を設定するものとする。この構成によると、同期制御手段(37)の制御に従い、板材移動手段(3)による板材移動が停止する時にパンチ工具(6)が板材接触寸前高さ(h1)となるようにラム(8)の下降動作を行わせる。そのため、パンチ工具(6)が上昇待機位置(H)から板材上面に近づくまでの動作時間が板材移動時間(T1〜T3)と別に費やされることがなくなり、それだけパンチ加工のサイクルタイム(ST)が短縮される。また、同期制御手段(37)は、次の板材移動の距離(S1〜S3)に応じてその板材移動時間(T1〜T3)内で加減速し、パンチ工具(6)が板材に接触する寸前高さ(h1)まで下降したときには所定のパンチ速度(V0 )に到達するように、かつ非パンチ時の加減速が可能な範囲で緩くなるように、ラム軸制御手段(33)の加減速時定数(τ1,τ2)を設定する。そのため、ラム昇降の加減速に要する必要エネルギが節減される。例えば、板材移動距離(S3)が短いときは、パンチ加工後にパンチ工具(6)が板材接触寸前高さ(h1)まで抜けた後、上昇待機位置(H)まで、大きな加減速時定数(τ2)でゆるやかに減速しながら上昇させ、上昇待機位置(H)でラム速度を零とせずにある程度の速度(V1)で通過させて、下降時にゆるやかに加速することで、次のパンチ加工時にパンチ工具(6)が板材接触寸前高さ(h1)で所定のパンチ速度(V0 )となるように加速する。このように加減速時定数(τ2)を板材移動距離(S3)に応じて大きな値とし、緩やかに加減速することで、ラム(8)の加減速に要する必要エネルギが節減される。板材移動距離(S1,S2)がある程度長いときは、パンチ加工後に上昇待機位置(H)まで戻ったときに、ラム速度を零とする。
【0006】この発明において、前記板材移動手段(3)で行う次の板材移動の距離(S1〜S3)を記憶する次移動距離記憶手段(39)と、板厚を記憶する板厚記憶手段(40)とを設け、前記同期制御手段(37)は、前記次移動距離記憶手段(39)に記憶された移動距離と、板厚記憶手段(40)の板厚値とを演算要素に含めて前記加減速時定数(τ1,τ2)を設定するものとしても良い。このように、次移動距離記憶手段(39)および板厚記憶手段(40)を設けるため、加減速時定数(τ1,τ2)の演算処理が容易である。また、板厚を演算要素に含めるため、板厚が種々変わる場合に、パンチ工具(6)が板材接触寸前高さ(h1)となる位置の判定に、最大板厚を想定して余分な余裕を持たせる必要がなく、板厚に薄いときは、その板厚に応じてより一層のサイクルタイムの短縮が図れる。
【0007】この発明において、前記ラム駆動装置(9)は、サーボモータ(19)を駆動源とするものであっても良い。サーボモータ(19)によると、任意の速度パターンに応じた加減速が行えるため、加減速の調整が容易で、より一層のサイクルタイムの短縮、エネルギ消費の節減が図れる。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図1ないし図3と共に説明する。図1に示すように、このパンチプレスは機械部分であるパンチプレス本体1と、このパンチプレス本体1を制御する制御装置2とで構成される。パンチプレス本体1は、図2および図3に示すように、板材Wを移動させる板材移動手段3と、パンチ加工を行う加工手段4とをフレーム5に設置したものであり、加工手段4は、パンチ工具6を昇降させるラム8の駆動装置9と、パンチ工具6およびダイ工具(図示せず)をそれぞれ保持する工具保持手段10,11とで構成される。工具保持手段10,11は、互いに同軸心上に設置されたタレットからなる。
【0009】板材移動手段3は、板材Wをワークホルダ12で保持してテーブル13上で前後方向(Y軸方向)および左右方向(X軸方向)に移動させる手段である。テーブル13は、固定テーブル13aと可動テーブル13bとからなり、可動テーブル13bは、キャリッジ14と共にフレーム5のレール15上を前後移動する。キャリッジ14にはクロススライド16が左右移動自在に設置され、クロススライド16に複数のワークホルダ12が取付けられている。キャリッジ14およびびクロススライド16は、各軸のサーボモータ17,18により、ボールねじ等の運動変換機構を介して駆動される。
【0010】ラム駆動装置9は、サーボモータ19を駆動源とするものであり、サーボモータ19は、偏心カム機構等からなる回転・直線運動変換機構20を介して、ラム8の昇降運動に変換する。ラム8は、所定のラム位置Pでフレーム5に昇降自在に設置され、パンチ位置Pに割り出された工具保持手段10のパンチ工具6を昇降させる。
【0011】図1において、制御装置2は、数値制御装置(NC装置)およびプログラマブルコントローラで構成されるものであり、加工プログラム31を解読して実行するプログラム制御式のものである。制御装置2は、板材移動手段3を制御する板材移動制御手段32と、ラム駆動装置9を制御するラム軸制御手段33と、パンチプレス本体1の各種のシーケンス制御を行うシーケンス制御手段34と、加工プログラム31を解読して前記各制御手段32〜34に加工プログラム31の指令を与える解読手段35とを備える。
【0012】板材移動制御手段32は、板材移動手段3のX軸およびY軸のサーボモータ17,18に指令を与える手段であり、サーボ機構を備える。ラム軸制御手段33は、ラム駆動装置9のサーボモータ19に指令を与える手段であり、設定された加減速時定数に従って速度制御可能とされている。ラム軸制御手段33の加減速時定数の設定部は、加減速時定数を任意に変更可能とされている。
【0013】加工プログラム31は、プログラムメモリ36に記憶され、または外部から解読手段35に読み込まれる。加工プログラム31は、NCコード等で記述されていて、板材移動手段3にX軸方向およびY軸方向の移動を行わせるX軸移動指令およびY軸移動指令と、ラム駆動装置9に昇降動作の指令を与えるパンチ指令と、パンチプレス本体1の各部のシーケンス動作を制御するためのシーケンス指令(図示せず)等が記述されている。また、加工プログラム31は、その属性情報の記憶部に、板厚の情報が記述されている。
【0014】この実施形態では、上記の基本構成の制御装置において、次の同期制御手段37、先読み手段38、次移動距離記憶手段39、および板厚記憶手段40が設けられている。
【0015】同期制御手段37は、板材移動手段3による板材移動が停止する時にパンチ工具6が板材接触寸前高さh1となるようにラム8の下降動作を行わせる制御手段であり、加減速時定数演算部37aを有している。加減速時定数演算部37aは、板材移動手段3で行う次の板材移動の距離に応じてその板材移動時間内で加減速し、パンチ工具6が板材接触寸前高さh1まで下降したときには所定のパンチ速度V0 に到達するように、ラム軸制御手段33の加減速時定数を設定するものとする。また、加減速時定数演算部37aは、非パンチ時の加減速が可能な範囲で緩くなるように、加減速時定数を設定するものとしてある。また、加減速時定数演算部37aは、次移動距離記憶手段39に記憶された移動距離と、板厚記憶手段40に記憶された板厚値とを演算要素に含めて加減速時定数を設定するものとされている。板厚値は、板材接触寸前高さh1の判定に用いられる。なお、加減速時定数演算部37aは、板厚記憶手段40に記憶された板厚値の代りに、想定最大板厚値として設定される一定値で加減速時定数を演算するものとしても良い。
【0016】先読み手段38は、加工プログラム31の指令を、解読手段35よりも先に読む手段であり、解読手段35で読まれた各軸の移動指令の次の各軸の移動指令を読み取って移動距離を認識するものとしてある。この移動距離は、X軸およびY軸のうち、遅く移動が完了する方の移動距離であり、X軸およびY軸の移動速度が同じの場合は、長い方の移動距離である。なお、板材移動制御手段32は、X軸およびY軸の移動を同時に開始させるように制御するものとされている。次移動距離記憶手段39は、板材移動手段3で行う次の板材移動の距離を記憶する手段であり、先読み手段38で認識された移動距離が記憶される。板厚記憶手段40は、加工プログラム31で加工する板材Wの板厚を記憶する手段であり、加工プログラム31に記述された板厚のデータ、またはこの制御装置2の上位制御装置(図示せず)等から得た板厚データが設定される。
【0017】上記構成による板材移動とラム軸駆動の同期制御を、図4と共に説明する。図4(A)〜(C)において、横軸はいずれも経過時間を示す。図4(A)は板材移動手段3による板材移動速度の変化を、同図(B)はラム駆動装置9のラム昇降の速度(絶対値)を、同図(C)はラム8のストローク位置を各々示す。図4(A)の各速度曲線a1〜a3で囲まれた面積は、板材移動距離S1〜S3となる。いま、板材移動距離S1,S2が所定距離よりも長い場合の板材移動と、パンチ動作とを2回繰り返し、続けて板材移動距離(S3)が所定距離よりも短い場合の板材移動を行うとする。板材移動距離S1,S2は同じ距離である。
【0018】図4(A)に示すように、板材移動(曲線a1)を行なうときに、同図(B),(C)のようにラム8が下降を開始して加速(加減速時定数はτ1)し、板材移動が停止したとき(時刻t1)に、ラム8はパンチ工具6が板材Wに接触する高さh0の寸前高さh1まで到達している。このとき、ラム8の速度は、所定のパンチ速度V0 に達している。この後、ラム8がさらに下降して板材Wに打ち抜き等のパンチ加工を行い、上昇に転じて板材Wから上記寸前高さh1まで抜け出すと(t2)、ラム8は減速(加減速時定数はτ1)しながら上死点等の所定の上昇待機位置(H)まで上昇し、次の板材移動(曲線a2)が開始される。
【0019】この板材移動(曲線a2)を行う間に、ラム8は上昇待機位置(H)から再度下降を開始して加速(加減速時定数はτ1)し、板材移動(曲線a2)が完了したとき(t3)は、ラム8は接触寸前高さh1まで下降し、かつパンチ速度V0に達する。このパンチ速度V0 でパンチ加工が行われる。
【0020】このように、ラム8は、板材移動が停止する時に、パンチ工具6が板材Wに接して打ち抜きを行うように同期制御されるため、待ち時間を生じることなく打ち抜きが行われ、サイクルタイムTSが短縮される。このサイクルタイムTSは、パンチ工具6が板材Wと干渉する実加工時間Taと、板材移動時間T2の和となる。また、ラム8は、板材移動時間T1,T2中に加速され、パンチ工具6が板材Wに接するときは、所定のパンチ速度V0 に達しているため、パンチ速度に依存するパンチ品質が十分に得られる。
【0021】次の板材移動(a3)を行うときは、移動距離S3が所定距離よりも短いため、ラム8が上昇待機位置Hに戻ったときのラム速度を零とせず、ある程度の速度V1まで低下させただけで、下降時に再度加速させる。このように上昇待機位置Hの速度V1とパンチ速度V0 との差は小さくなるため、加減速時定数τ2は大きな値とし、ゆっくりと加減速させる。このように制御するため、短い板材移動時間T3内で、大きな加減速時定数τ2により、ラム8を緩やかにパンチ速度V0 まで加速することができて、ラム昇降の加減速に要する必要エネルギが節減される。上記のような次の板材移動距離に応じた加減速時定数τ1,τ2の演算が、加減速時定数演算部37aで行われ、ラム軸制御手段33に設定される。
【0022】このような同期制御を行うことにより、サイクルタイムの短縮を図りながら、エネルギ消費を節減することができる。
【0023】同期制御手段37は、次の板材移動距離が短くて、その板材移動時間が所定時間よりも短い場合は、モータ19が所定の一定回転速度となるようにラム軸制御手段33に指令を与える。また、同期制御手段37は、ニブリング(追い切り加工)の場合は、モータ37を最大回転速度の一定回転速度となるように、ラム軸制御手段33に指令を与える。
【0024】上昇待機位置(H)または上死点でラム速度を零とするか否かの決定、および上昇待機位置(H)または上死点を通過するときの速度の決定は、同期制御手段37で行われるが、この決定処理は具体的には例えば次のように行われる。図5(A)は、パンチ工具6が上昇待機位置H(または上死点)で速度が零となるまで減速する場合を示す。上昇待機位置H(または上死点)で速度零の状態から板材接触寸前高さh1で所定のパンチ速度V0 に到達するのに要する所要時間がT0 であり、加減速時定数に相当する。同図の例では、(1/2)×V0 ×T0 =hとなる。上式において、hは、上昇待機位置Hと板材接触寸前高さh1間の距離であり、V0 は板材接触寸前高さh1まで下降したときの所定のパンチ速度である。通常の場合、つまり板材移動距離に応じた板材移動時間が長く、到達所要時間T0 ×2以上である場合は、このように速度零となるように定められる。同図(B)は、速度一定回転の場合を示す。次の板材移動時間が到達所要時間T0 よりも短い場合は、速度が一定でかつ前記所定のパンチ速度V0 となるように定める。なお、到達所要時間T0 は、機械能力等に応じて適宜設定される加減速時定数に対応する時間である。同図(C)は上昇待機位置Hで速度零とならないように減速する場合の例である。2×T0 よりも次の板材移動時間が短く、かつT0 よりも長い場合は、この例のように、上昇待機位置Hで速度零ではなく、通過速度VH となるように定める。この場合に、(1/2)×(V0 +VH )×Tv =hとなるように、通過速度VH を定める。時間Tv は、(1/2)×T0 <Tv <T0 となる。
このように、ラム速度を零としないため、加減速が緩やかになり、省エネルギが可能となる。
【0025】なお、前記実施形態は、ラム軸駆動手段9の駆動源がサーボモータ19である場合につき説明したが、この発明は、ラム軸駆動手段9が可変の加減速時定数で駆動可能なものであれば良く、例えばラム軸駆動手段9は油圧式のものであって、油圧サーボバルブ等によって速度制御されるものであっても良い。
【0026】
【発明の効果】この発明のパンチプレスは、板材移動手段による板材移動が停止する時にパンチ工具が板材接触寸前高さとなるようにラムの下降動作を行わせる同期制御手段を備え、この同期制御手段は、板材移動手段で行う次の板材移動の距離に応じてその板材移動時間内で加減速し、パンチ工具が前記板材接触寸前高さまで下降したときには所定のパンチ速度に到達するように、かつ非パンチ時の加減速が可能な範囲で緩くなるように、ラム軸制御手段の加減速時定数を設定するものとしたため、加工のサイクルタイムが短縮でき、しかもエネルギ消費が節減できる。板材移動手段で行う次の板材移動の距離を記憶する次移動距離記憶手段と、板厚を記憶する板厚記憶手段とを設け、前記同期制御手段は、前記次移動距離記憶手段に記憶された移動距離と、板厚記憶手段の板厚値とを演算要素に含めて前記加減速時定数を設定するものとした場合は、加減速時定数の演算処理が容易で、また板厚が種々変わった場合に最適なサイクルタイムの短縮が図れる。ラム駆動装置がサーボモータを駆動源とするものである場合は、加減速の調整が容易で、より一層のサイクルタイムの短縮、エネルギ消費の節減が図れる。




 

 


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