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発明の名称 プレス機械
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2001−225115(P2001−225115A)
公開日 平成13年8月21日(2001.8.21)
出願番号 特願2000−37564(P2000−37564)
出願日 平成12年2月16日(2000.2.16)
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
5B049
【Fターム(参考)】
4E048 AD01 AD04 
4E089 EA01 EB01 EB02 EB03 EC01 FB10
5B049 AA02 BB07 CC22 DD00 EE00
発明者 林 孝雄
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 板材をプレス加工する加工手段と、板材の種類を示す複数の要素をプレス機械上でそれぞれ検出する複数の検出手段と、これら検出手段で検出された要素から板材の種類を特定する板材特定手段と、この手段で特定された板材の種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段と、この選択された制御パラメータに基づき前記加工手段の加工を制御する加工制御手段とを備えたプレス機械。
【請求項2】 前記パラメータ選択手段は、板材の種類と制御パラメータとを対応させて記憶したパラメータ記憶手段と、前記板材特定手段で特定された板材の種類により前記パラメータ記憶手段から制御パラメータを選択するパラメータ選択部とでなる請求項1記載のプレス機械。
【請求項3】 前記加工手段がラムの昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段であり、制御パラメータは、前記ラムの速度パターン、前記ラムの上昇待機位置、成形加工時における前記ラムの押し付けトルク、および孔開け加工時における前記ラムの打ち抜きトン数のうちの少なくとも一つを含む請求項1または請求項2記載のプレス機械。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、パンチプレス等のプレス機械であって、種々の材質,板厚等の板材を加工するプレス機械に関する。
【0002】
【従来の技術】パンチ加工等のプレス加工では、板厚や材質等の種々異なる板材の加工を行うことがある。サーボモータ駆動や油圧駆動のパンチプレスでは、ラムの速度曲線や、上昇待機位置(ホバーハイト)、打ち抜きトン数等の各種の制御が可能であり、高品質の加工のためには、これらの制御のための制御パラメータを適宜設定することが必要となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来は、このような制御パラメータの設定を自動化する場合、加工プログラム中に板厚,材質を示す「マット命令」等と呼ばれる命令を準備しておき、NC装置による実行過程で制御パラメータを自動選択している。しかし、加工プログラム中に板厚,材質等を示す命令を記述するのでは、加工プログラムの作成が煩雑になることがある。また、板材には、反り等によって部分的に表面高さ位置にばらつきがあり、表面高さ位置によって、ラムの上昇待機位置を異ならせることが望まれるが、このような表面高さのばらつきは、加工プログラムに記述することができない。さらに、板材には、表面に被覆シートや塗装等の保護層を施すことがあるが、このような表面保護の違いは種類が多く、加工プログラムの命令として記述すると、プログラム作成が一層複雑になる。
【0004】この発明の目的は、板材の種類を機械上で検出,特定し、その種類に応じた適切な加工が自動的に行えるプレス機械を提供することである。この発明の他の目的は、制御パラメータの選択を簡易化することである。この発明のさらに他の目的は、最適な加工を可能とすることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明を実施形態に対応する図1と共に説明する。このプレス機械は、板材(W)をプレス加工する加工手段(3)と、板材(W)の種類を示す複数の要素をプレス機械上でそれぞれ検出する複数の検出手段(37〜40)と、これら検出手段(37〜40)で検出された要素から板材(W)の種類を特定する板材特定手段(41)と、この手段(41)で特定された板材の種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段(42)と、この選択された制御パラメータに基づき前記加工手段(3)の加工を制御する加工制御手段(32)とを備えたものである。上記の板材の種類を示す複数の要素は、例えば、板厚や、板材の表面高さの各部によるばらつき、材質、被覆の有無,種類等であり、板材が平板状である場合に、その平面形状および大きさを除く任意の要素とされる。この構成によると、プレス機械に板材(W)が搬入されると、その板材(W)の種類を示す複数の要素が、検出手段(37〜40)で検出され、これらの検出された要素から、板材(W)の種類が板材特定手段(41)で特定される。このように特定された板材(W)の種類に応じて、パラメータ選択手段(42)が制御パラメータを選択し、加工制御手段(32)は、その選択された制御パラメータに基づき加工手段(3)の加工を制御する。このように、板材(W)の種類を機械上で検出,特定し、その種類に応じた適切な制御パラメータを自動選択して自動加工の自動化の程度を高めることができる。この場合に、板材(W)の種類の特定は、複数の要素を検出して行うため、板材種類の特定が適切に、また種々の目的に応じた板材種類の特定が行え、板材種類に応じたより高品質の加工が行える。
【0006】この発明において、前記パラメータ選択手段(42)は、板材(W)の種類と制御パラメータとを対応させて記憶したパラメータ記憶手段(44)と、前記板材特定手段(41)で特定された板材の種類により前記パラメータ記憶手段(44)から制御パラメータを選択するパラメータ選択部(43)とでなるものとしても良い。このように、板材の種類と制御パラメータとを対応させて記憶した板材対応パラメータ記憶手段(44)を予め準備しておくことで、簡単に制御パラメータを定めることができる。
【0007】この発明において、前記加工手段(3)がラム(5)の昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である場合に、制御パラメータは、前記ラム(5)の速度パターン、前記ラム(5)の上昇待機位置、成形加工時における前記ラム(5)の押し付けトルク、および孔開け加工時における前記ラム(5)の打ち抜きトン数のうちの少なくとも一つを含むものとしても良い。これら速度パターン、上昇待機位置、成形加工時のラム(5)の押し付けトルク、打ち抜きトン数は、いずれも加工品質や加工能率に大きく影響する制御パラメータであり、これをパラメータ選択手段(42)で自動選択するようにすることで、最適な加工が行える。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態を図面と共に説明する。このプレス機械は、パンチプレスに適用したものであり、本体機械1と、この本体機械1の制御を行う制御装置2とで構成される。本体機械1は、板材Wをプレス加工する加工手段3と、板材Wを加工手段3による加工位置Pに移動させるワーク送り手段4とを有する。加工手段3は、ラム5の昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である。ラム5は、サーボモータ6をパンチ駆動源とし、そのモータ軸6aの回転出力が、回転・直線往復動作の動作変換機構7を介して伝えられる。動作変換機構7は、モータ軸6aに直結された偏心カム8でクランクアーム9を昇降させる偏心カム機構からなり、クランクアーム9の下端にラム5がピン結合されている。ラム5は、フレーム10に設けられたラムガイド11に昇降自在に案内される。フレーム10には、上下一対の工具支持体12,13が設けられ、各々にパンチ工具14およびダイ工具15が設置されている。工具支持体12,13は各々タレットからなり、外周に沿う円周上に上記パンチ工具14およびダイ工具15が複数個並べて配置されている。
【0009】ワーク送り手段4は、図2,図3に示すように、板材Wの縁部をワークホルダ16で把持してテーブル17上の前後(Y軸方向),左右(X軸方向)に移動させる手段である。テーブル17は、固定テーブル17aと、可動テーブル17bとでなる。ワーク送り手段4は、フレーム10に設けられたレール18上を可動テーブル17bと共に前後(Y軸方向)移動するキャリッジ19と、このキャリッジ19に搭載されて左右(X軸方向)に移動可能なクロススライド20を有し、クロススライド20に複数のワークホルダ16が取付けられている。キャリッジ19およびクロススライド20は、各々サーボモータ21,22により、ボールねじ23,24を介して進退駆動される。ワークホルダ16は、図1に示すように、上顎16aと下顎16bとで板材Wを挟むものであり、上下の顎16a,16bを開閉駆動するシリンダ装置等の開閉駆動手段25を有している。
【0010】制御装置2は、プログラム制御式のものであり、数値制御機能およびシーケンス制御機能を備える。制御装置2は、加工プログラム31を加工制御手段32で解読,実行して本体機械1を制御するものである。加工制御手段32は、ワーク送り手段4のX,Y軸の駆動源であるサーボモータ21,22を制御するワーク送り制御手段34と、ラム軸駆動源であるラム軸サーボモータ6を制御するラム軸制御手段35と、加工プログラム31の各指令を解読してその指令に対応する各軸制御手段34,35およびシーケンス制御手段(図示せず)に指令を転送する解読処理手段33とを備える。ラム軸制御手段35は、パラメータ設定部36を有していて、このパラメータ設定部36に設定された制御パラメータに応じた制御を行う。加工プログラム31は、NCコード等で記述されたものである。
【0011】この実施形態のプレス機械は、上記構成において、板材Wの種類を示す複数の要素をそれぞれ検出する複数の検出手段37〜40を本体機械1上に設け、かつこれらの検出手段37〜40で検出された要素から板材Wの種類を特定する板材特定手段41と、この手段41で特定された板材Wの種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段42とを制御装置2に設けたものである。またパラメータ設定部36は後述の制御パラメータが設定されるものとし、プログラムメモリ49には、板材種類の特定要素を検出するための動作を本体機械1に行わせるための計測プログラム45を準備する。計測プログラム45は、加工プログラム31と同じく加工制御手段32で実行されるプログラムである。板厚特定手段41は、板厚特定部41a,表面ばらつき特定部41b、材質特定部41c、および表面保護特定部41dを有している。これら特定部41a〜41dは、各々板材種類の特定要素である板厚、板材各部の表面高さ、板材Wの材質、および板材Wの表面保護を各々特定する手段である。
【0012】第1の検出手段37は、板厚検出手段であり、ラム5のストローク位置を検出するリニアセンサが用いられている。第1の検出手段37の検出値は、板厚特定部41aに入力される。板厚計測については、工具支持体12の一つの工具ステーションに、パンチ工具14に代えて、板材Wの表面を押し付ける計測用押付け具14aが取付けておき、計測プログラム45により計測用押付け具14aをラム5の駆動で板材表面に押し付ける。板厚特定手段41aは、この押し付け時のリニアセンサからなる板材押し付け手段37の出力値から板厚を特定する。この板厚の特定は、予め区分設定した板厚区分のいずれに属するかを特定するようにしても良く、また計測された板厚値をそのまま記憶するようにしても良い。
【0013】板厚検出手段37は、ラム位置を検出するセンサに限らず、機内で板厚を検出するものであれば良い。例えば、ワークホルダ16に、その板材挟み状態における開き度計測手段を設け、この手段を板厚検出手段37として用いることもできる。
【0014】第2の検出手段38は、板材Wの各部の表面位置を検出する表面ばらつき検出手段である。この表面ばらつき検出手段38は、上記の板厚検出手段37と、ワーク送り手段4の各軸のサーボモータ21,22に設けられた位置検出器21a,22aとで構成される。表面ばらつきの計測は、計測プログラム45により、板材Wをワーク送り手段4で移動させ、板材Wの複数箇所で、計測用押付け具14aをラム5の駆動で板材表面に押し付けることにより行われる。板材特定手段41の表面ばらつき特定部41bは、各押し付け箇所での板厚検出手段37の検出値を、位置検出器21a,22aで得られる座標位置と対応して記憶する。なお、表面ばらつき特定部41bは、板材Wが反り等を生じていた場合に、その反り等を生じたままの自然状態の表面位置を特定するものとしても、また板材Wの各部の板厚を特定するものとしても良い。自然状態の表面位置を特定するものとする場合は、例えばラム5に感圧センサ(図示せず)を取付けておき、計測用押付け具14aが板材Wに接したことで生じる感圧センサの出力のタンミングで、板厚検出手段37の主力を取り込むようにする。
【0015】第3の検出手段39は、板材Wの材質を検出する手段であり、例えば板材が金属板であるか樹脂板であるかの検出や、さらに詳しく鉄板であるかアルミ板であるかの検出等を行う。この材質検出手段39は、例えば、板材Wに通電してその電気抵抗値を計測するものや、静電容量を計測(電荷量の計測)するものや、この他に板材Wを叩いて衝撃波の周波数を計測するものが用いられる。第3の計測手段39は、例えばワークホルダ16に設けられる。特に、電気抵抗を計測するものである場合、および静電容量で計測するものである場合に、ワークホルダ16に設けることが好ましい。板材特定手段41の材質特定部41cは、このように計測された電気抵抗値や、静電容量、周波数等の計測値を、設定基準値と比較して板材Wの材質を特定する。
【0016】第4の検出手段40は、板材Wの表面保護物を検出する手段である。この表面保護検出手段40には、例えば固体撮像素子(CCD)カメラ、または静電容量(電荷量を計測)を計測するものが用いられる。板材特定手段41の表面保護特定部41dは、このように表面保護検出手段40で検出された情報から、板材Wの表面保護物(例えば、シートや塗装)の種類や有無を特定する。表面保護検出手段40としてCCDカメラを用いる場合、板材Wの色から表面保護物を特定することができる。表面保護検出手段40が静電容量を計測するものである場合、材質特定手段39は静電容量以外の要素を検出するものとすることが好ましい。
【0017】パラメータ選択手段42は、板材Wの種類と制御パラメータとを対応させて記憶した板材対応のパラメータ記憶手段44と、板材特定手段41で特定された板材Wの種類によりパラメータ記憶手段44から制御パラメータを選択するパラメータ選択部43とでなる。パラメータ選択部43は、選択した制御パラメータをラム軸制御手段35のパラメータ設定部36に設定する。
【0018】パラメータ設定部36は、図4に示すように、速度パターン設定部36aと、上昇待機位置設定部36bと、成形加工時押付けトルク設定部36cと、打ち抜きトン数設定部36dとを有する。速度パターン設定部36には、ラム軸制御手段35のサーボ制御系で用いる速度パターンのパラメータとして、ラム5を昇降させる速度パターンが設定される。例えば、ラム5は、打ち抜き加工を行う場合に、下降過程で板材表面にパンチ工具が接する寸前位置で速度低下させ、再度加速するような速度曲線aで制御する。この速度曲線aにおける接触寸前の減速開始位置a1を、板厚やその箇所の板材表面高さに応じてできるだけ低い位置とすることで、ラムのサイクルタイムが短縮できる。このような速度曲線aが速度パターンとして設定される。
【0019】上昇待機位置設定部36bは、ラム5を上昇させて待機する位置(ホバーハイト)が設定される。ラム5を上昇待機させる高さ位置(H)を、上死点(TDC)とせずに、ストリップミスが生じない範囲で出来るだけ低い位置とすることで、サイクルタイムの短縮が図れる。図1のような偏心カム式の動作変換機構7を用いた場合は、図4に斜線部で示すように、サーボモータ6を正逆に駆動することで、上記のように上死点(TDC)よりも低い位置(H)で上昇待機させることができる。このような上昇待機位置(H)が、上昇待機位置設定部36bに設定される。
【0020】成形加工時押付けトルク設定部36cは、成形加工時にラム5に作用させる押付けトルクの最大値を制御パラメータとして設定する手段である。つまり、成形加工時のサーボモータ6の出力トルクを制限する手段であり、サーボ制御系でトルク制御手段を設けた場合に用いられる。パンチ動作による成形加工では、材質や板厚に応じて過大な押し付け力を避けることが、成形加工の品質保持に必要である。このような押付けトルクの最大値を、成形加工時押付けトルク設定部36cに設定する。打ち抜きトン数設定部36dは、打ち抜き加工時にサーボモータ6で出力するトン数を設定する手段である。打ち抜きトン数は、サーボモータ6に流す電流の制御で制御できる。
【0021】図5に示すようにパラメータ記憶手段43には、板材種類を示す各要素(例えば、板厚、表面ばらつき、材質、表面保護等)と、各制御パラメータ(例えば速度パターン、上昇待機位置、成形時打ち抜きトルク、打ち抜きトン数等の関係を示したデータを、テーブル等として記憶したものである。板材種類を示す各要素は、制御パラメータに影響するものと、しないものとがあり、また複数種類の要素が相互に制御パラメータし合うものとがある。このような要素と制御パラメータの関係を整理してパラメータ記憶手段43が設定される。
【0022】例えば、特定要素のうちの板厚、および表面ばらつきは、いずれも制御パラメータのうちの速度パターンと、上昇待機位置と、打ち抜きトン数と、成形時押し付けトルクとに影響を与える。板材Wの材質も、速度パターン、上昇待機位置、打ち抜きトン数、成形時押し付けトルクに影響を与える。
【0023】上記構成の動作を説明する。本体機械1に搬入された板材Wは、まず計測プログラム45の制御で、板材種類を示す要素である板厚、表面ばらつき、材質、および表面保護が、各検出手段37〜40で検出され、板材特定手段41の各特定部41a〜41dで特定される。このように板材特定手段41で特定された各特定要素は、パラメータ選択部手段42のパラメータ選択手段43に入力される。パラメータ選択手段43は、入力された各特定要素を、パラメータ記憶手段44で照合して該当する各制御パラメータ(速度パターン、上昇待機位置、成形加工時押付けトルク、打ち抜きトン数)を選択し、ラム軸制御手段35のパラメータ設定部36に設定する。このように、制御パラメータの自動設定が完了した後、加工プログラム31を実行し、パンチ加工を行う。このパンチ加工時に、ラム軸は、パラメータ設定部36に設定された制御パラメータに従って制御される。上記の計測プログラム45による計測は、板材W毎に行っても良く、また板材Wのロット替え毎に行うようにしても良い。
【0024】図6は、板厚計測の変形例を示す。この例は、工具支持手段12における同じ割出位置(同じタレット割出角度)に複数のパンチ工具14を設置した形式の例である。ラム5は、先端に複数のストライカ46と、ストライカ選択手段47とを有している。ラム5の下降による押し付け力は、ストライカ選択手段47で選択したストライカ46のみに作用する。そのため、工具支持体12の同じタレット割出位置に設けられた複数のパンチ工具14のうちの任意のパンチ工具14を選択して加工できる。このように複数のストライカ46を設けものにおいて、一部のまたは全てのストライカ46に荷重計48が設けられている。板厚特定部41aは、荷重計48がオンしたときのリニアセンサである検出手段37のラムストローク位置検出値から、板材Wの板厚を特定する。表面ばらつき特定部41bも、荷重計48がオンしたときのリニアセンサである検出手段37のラムストローク位置検出値から、現在計測中の板材箇所における板材Wの板厚を特定する。図6の例における上記の他の事項は、図1〜図5の実施形態と同じである。
【0025】なお、前記各実施形態では、板厚検出手段37、表面ばらつき検出手段38、材質検出手段39、および表面保護検出手段40を設けたが、これら検出手段37〜40は、上記のうちの任意の2つ、または任意の3つのみを設けても良い。例えば、任意の2つの組として、板厚検出手段37と表面ばらつき検出手段38のみ、板厚検出手段37と材質検出手段39のみ、板厚検出手段37と表面保護検出手段40のみを設けても良く、また表面ばらつき検出手段38と材質検出手段39のみ、表面ばらつき検出手段38と表面保護検出手段40のみ、または材質検出手段39と表面保護検出手段40のみを設けても良い。また、任意の3つの組として、板厚検出手段37,表面ばらつき検出手段38,および材質検出手段39のみ、板厚検出手段37,表面ばらつき検出手段38,および表面保護検出手段40のみ、表面ばらつき検出手段38,材質検出手段39,および表面保護検出手段40のみを設けても良い。これらの場合に、材質特定手段41における材質特定部41a〜41dは、設けられた検出手段37〜40に対応するもののみを設ける。
【0026】
【発明の効果】この発明のプレス機械は、板材をプレス加工する加工手段と、板材の種類を示す複数の要素をプレス機械上でそれぞれ検出する複数の検出手段と、これら検出手段で検出された要素から板材の種類を特定する板材特定手段と、この手段で特定された板材の種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段と、この選択された制御パラメータに基づき前記加工手段の加工を制御する加工制御手段とを備えたものであるため、板材の種類を機械上で検出,特定し、その種類に応じた適切な加工が自動的に行える。パラメータ選択手段が、板材の種類と制御パラメータとを対応させて記憶したパラメータ記憶手段と、前記板材特定手段で特定された板材の種類により前記板材対応パラメータ設定手段から制御パラメータを選択するパラメータ選択部とでなる場合は、制御パラメータの選択が簡単に行える。前記加工手段がラムの昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である場合に、制御パラメータとして、前記ラムの速度パターン、前記ラムの上昇待機位置、成形加工時における前記ラムの押し付けトルク、および孔開け加工時における前記ラムの打ち抜きトン数のうちの少なくとも一つを含むときは、最適な加工が行える。




 

 


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