JP4797809B2 - ストリップミス検知機能付きパンチプレス - Google Patents

Description

この発明は、孔開け加工後にパンチ工具がパンチ孔から抜けないストリップミスが生じた場合の検知機能を備えたストリップミス検知機能付きパンチプレスに関する。

パンチプレスにおけるパンチ工具の上昇復帰方式として、ラムにより引き上げる引上式と、図８に示すように、パンチ工具６をタレット４に対してばね１８で復帰させる叩き式のものとがある。叩き式のパンチプレスでは、同図（Ａ），（Ｂ）に示すように、ラム１９を上死点から下死点まで下降させてパンチ工具６を叩き、板材Ｗに孔Ｈを開けた後、ラム１９が上死点に戻る間に、パンチ工具６は、ばね１８により上昇復帰させられる。この上昇復帰により、同図（Ｃ）のように、パンチ工具６が板材Ｗの孔Ｈから抜ける。
しかし、パンチ工具６，ダイ工具７の摩耗や、復帰用ばね１８の疲労、その他，種々の要因で、パンチ工具６が板材Ｗの孔Ｈから抜けないストリップミスが生じることがある（図９参照）。このようなパンチ工具６が板材Ｗの孔Ｈに嵌まったままのストリップミスが生じるた場合、板材Ｗを次の位置の孔加工のために送るときに、パンチ工具６や板材Ｗに損傷が生じる。

このため、通電検出器５０を設け、パンチ工具６とラム１９との接触を、ラム１９とダイ工具７間の通電等で検出し、その接触状況によりストリップミスを検出することが種々提案されている（例えば、特許文献１）。

図１０は、ラム１９の昇降曲線を示し、ラム駆動用モータの１回転（３６０°）間に、ラム１９は上死点ＴＤＣ１から下死点ＢＤＣまで下降して上死点ＴＤＣ２に戻る。この間に、図に斜線を施した領域（ＴＯＰ１−ＢＤＣ−ＴＯＰ２）は、ラム１９がパンチ工具６と接触する領域であり、その上方の領域（ＴＤＣ１−ＴＯＰ１間、ＴＯＰ２−ＴＤＣ２間）が非接触領域である。
同図に太線ａで示す領域は、図１１（Ａ）のようにパンチ工具６が板材Ｗの孔Ｈから抜け、ラム１９がパンチ工具６にまだ接触している範囲である。同図（Ｂ）のように、ストリップミスが生じた場合は、図１０の太線ａの範囲でも、パンチ工具６とラム１９とが非接触となる。したがって、この太線の範囲ａでパンチ工具６とラム１９との非接触が検出されると、ストリップミスが検出できる。
特公昭５７−３９８５０号公報

パンチ工具６がばね１９の弾性復元力で上昇復帰する過程において、ラム１９の上昇に対してパンチ工具６が追随できず、ラム１９に対してパンチ工具６が接したり離れたりしながら上昇復帰することがある。そのため通電検出による接触検出信号は、図１２のように不安定となる。このため、ストリップミスを精度良く検知することができない。図１２のような検出信号を処理する場合、処理の基準によって、ストリップミスが生じていなくても、ストリップミスと判断することになったり、ストリップミスを見逃したりすることがある。

この発明の目的は、ストリップミスを精度良く判定できるストリップミス検知機能付き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、より安定したストリップミスの検知を可能とすることである。 この発明のさらに他の目的は、ストリップミス時の板材の損傷防止、および板材送りとパンチ動作との同期制御の容易化を図ることである。

この発明のストリップミス検知機能付きパンチプレスは、ばね（１８）により上昇復帰するパンチ工具（６）およびこのパンチ工具（６）を下降させるラム（１９）を有するパンチ加工部（１０）と、このパンチ加工部（１０）に対して板材（Ｗ）を送って所定箇所をパンチ加工部（１０）に位置決めする板材送り・位置決め手段（９）と、パンチ工具（６）とラム（１９）とが接触しているか否かを検出するパンチ工具・ラム接触検知手段（３８）と、ストリップミス判定手段（３７）とを備える。
ストリップミス判定手段（３７）は、前記ラム（１９）が、パンチ工具（６）から離れて接触していない上昇位置から再度下降してパンチ工具（６）と接触する所定高さ位置（ＴＯＰ）まで下降した時点で、前記パンチ工具・ラム接触検知手段（３８）が非接触検知状態であるときに前記パンチ加工によってストリップミスが生じていると判定するものである。

この構成によると、ストリップミス判定手段（３７）は、ラム（１９）が下降する過程で、ラム（１９）とパンチ工具（６）との接触検知によるストリップミスの判定を行う。このため、ラム（１９）の上昇時に接触検知する場合と異なり、ラム（１９）に対するパンチ工具（６）の追随の遅れが生じることがなく、安定した接触検知が行える。そのため、パンチ工具・ラム接触検知手段（３８）の出力によるストリップミス判定手段（３７）のストリップミスの検知が精度良く行える。これによりパンチ工具（６）の損傷が防止できる。

この発明において、ラム（１９）の昇降の繰り返し過程において、上昇位置から下降した前記所定高さ位置（ＴＯＰ）でラム（１９）を一時的に停止させるラム昇降サイクル制御手段（３６）を設けても良い。
この場合、ラム（１９）の停止状態で上記パンチ工具・ラム接触検知手段（３８）の出力によるストリップミス判定手段（３７）のストリップミスの判定を行うため、さらに安定したストリップミス検知が行えて、パンチ工具（６）の損傷を最小限に防ぐことができる。

この場合に、前記所定高さ位置（ＴＯＰ）でラム（１９）が一時的に停止する間に、前記板材送り・位置決め手段（９）による板材送りを行うラム昇降・板材送り同期制御手段（３５）を設けても良い。
前記所定高さ位置（ＴＯＰ）でラム（１９）が一時的に停止する間に板材送りを行うようにすると、ストリップミスが無いことを確認してから板材送りが行える。そのため、ストリップミスの発生時に、ストリップミスが検出される前に板材送りが開始されて板材（Ｗ）が損傷することが防止される。また、ラム（１９）の停止の間に板材送りを行うため、板材送りとパンチ動作との同期制御が容易となる。

この発明のストリップミス検知機能付きパンチプレスは、ばねにより上昇復帰するパンチ工具およびこのパンチ工具を下降させるラムを有するパンチ加工部と、このパンチ加工部に対して板材を送って所定箇所をパンチ加工部に位置決めする板材送り・位置決め手段と、パンチ工具とラムとが接触しているか否かを検出するパンチ工具・ラム接触検知手段と、ラムの下降と上昇により１回のパンチ加工がなされ、前記ラムが、パンチ工具から離れて接触していない上昇位置から再度下降してパンチ工具と接触する所定高さ位置まで下降した時点で、前記パンチ工具・ラム接触検知手段が非接触検知状態であるときに前記パンチ加工によってストリップミスが生じていると判定するストリップミス判定手段とを備えるため、ストリップミスを精度良く判定することができ、ストリップミスによるパンチ工具の損傷が防止できる。
ラムの昇降の繰り返し過程において、上昇位置から下降した前記所定高さ位置でラムを一時的に停止させるラム昇降サイクル制御手段を設けた場合は、より安定したストリップミスの検知が可能となる。
この場合に、前記所定高さ位置でラムが一時的に停止する間に、前記板材送り・位置決め手段による板材送りを行うラム昇降・板材送り同期制御手段を設けたときは、ストリップミス時の板材の損傷防止が図れ、また板材送りとパンチ動作との同期制御が容易化される。

この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。このストリップミス検知機能付きパンチプレスは、パンチプレス本体１と、このパンチプレス本体１を制御するパンチプレス制御装置２とでなる。

パンチプレス本体１につき、図２，図３と共に説明する。フレーム３に、工具支持体である上下のタレット４，５が設けられ、上下のタレット４，５の外周部に、互いに対となるパンチ工具６およびダイ工具７が円周方向に並んでそれぞれ設置されている。上下のタレット４，５は、モータおよび伝達機構からなるタレット割出手段８により、任意のパンチ工具６，ダイ工具７が、所定のパンチ位置Ｐに来るように旋回割出される。
上記パンチプレス本体１に、板材送り・位置決め手段９およびパンチ加工部１０が設置されている。

板材送り・位置決め手段９は、パンチ位置Ｐに対して、テーブル１７上で板材Ｗを前後左右に送って板材Ｗの希望の箇所を位置決めする手段である。板材送り・位置決め手段９は、フレーム３に前後（Ｙ方向）移動可能に設置されたキャリッジ１１に、左右（Ｘ方向）移動可能にクロススライド１２を設置し、このクロススライド１２に、テーブル１０上の板材Ｗの縁部を把持する複数のワークホルダ１３を設けたものである。キャリッジ１１およびクロススライド１２は、板材送り駆動源１４となる各軸のサーボモータ１５，１６により、ボールねじ等の伝達機構を介して移動させられる。

パンチ加工部１０は、上記パンチ工具６およびこのパンチ工具６を叩いて昇降させるラム１９を有する。
各パンチ工具６は、図１に示すように、タレット４のパンチ設置孔内に昇降自在に搭載され、ばね１８により吊り上げられている。パンチ工具６は、上方からラム１９で下降可能であり、ばね１８により上昇復帰させられる。
ラム１９は、フレーム３に昇降自在に設置され、パンチ駆動機構２０により昇降させられる。パンチ駆動機構２０は、サーボモータ等からなるパンチ駆動源２１と、このパンチ駆動源２１の回転をラム１９の昇降動作に変換する回転・昇降変換機構２２（図３）からなる。回転・昇降変換機構２２は、偏心カム機構、クランク機構、またはトグル機構等からなる。パンチ駆動機構２０は、油圧シリンダ等でも良いが、ラム１９を任意の昇降位置で停止可能なものであることが好ましい。ラム１９は、パンチ工具６の上昇端よりも高い位置まで上昇し、上死点よりも若干下方の位置で、パンチ工具６から上方へ離れる。またラム１９が下降して上昇端のパンチ工具６に接した状態では、まだパンチ工具６は板材Ｗと接触せず、さらにラム１９の下降が行われてから、パンチ工具６が板材Ｗに接触するように高さ関係に設定する。

図１において、パンチプレス制御装置２は、コンピュータ式の数値制御装置およびプログラマブルコントローラ等からなり、プログラムメモリ３１に記憶された加工プログラム３２を演算制御部３３で解読して実行し、パンチプレス本体１を制御するものとされる。加工プログラム３２には、送り命令ＲＦ，パンチ命令ＲＰ，工具命令ＲＴ等が、ＮＣコード等により記述されている。送り命令ＲＦおよびパンチ命令ＲＰは、合わせて１行の命令と記述されたものであっても良い。

パンチプレス制御装置２は、演算制御装置３３の一部として、または演算制御装置３３とは別に、板材送り制御手段３４、ラム昇降サイクル制御手段３５、およびラム昇降・板材送り制御手段３６が設けられている。加工プログラム３２の各命令ＲＦ，ＲＰ，ＲＴ，…は、演算制御部３３で順次読み出され、対応する制御手段３４，３６で実行される。
板材送り制御手段３４は、加工プログラム３２の送り命令ＲＦに応答して、板材送り駆動源１４に送り指令を出力する手段である。
ラム昇降サイクル制御手段３６は、ラム１９の１サイクルの昇降動作における停止位置や速度を設定した手段であり、加工プログラム３２のパンチ命令ＲＰにより、パンチ駆動機構２０に１サイクルの昇降動作を行わせる。
ラム昇降・板材送り制御手段３６は、ラム１９の昇降動作に同期して、ラム１９の昇降動作における所定の区間の中で板材送りが行われるように、板材送り制御手段３４とラム昇降サイクル制御手段３５との同期を行う。

この実施形態のパンチプレスは、上記構成において、パンチ工具・ラム接触検知手段３８を設けると共に、パンチプレス制御装置２に、ストリップミス判定手段３７およびストリップミス時処理手段３９を設け、また、ラム昇降サイクル制御手段３６およびラム昇降・板材送り同期制御手段３５に次の制御動作を行わせるようにしている。

パンチ工具・ラム接触検知手段３８は、パンチ工具６とラム１９とが接触しているか否かを検出する手段であり、例えば、パンチ工具６とラム１９との間に通電を行って電流の遮断により非接触の検知を行う。具体的には、ラム１９とパンチ工具６と上側のタレット４との間で通電を行い、電気的な導通を検出する。この場合に、ラム１９はフレーム３に対して電気的に絶縁状態としておき、パンチ工具６はタレットと、タレット４はフレーム３と電気的に導通状態としてフレーム３とラム１９との間で通電を行うようにしても良い。

ラム昇降サイクル制御手段３６は、パンチ駆動機構２０によるラム１９の１サイクルの昇降動作を、図４（ａ）に示す動作とする。すなわち、ラム１９が上昇位置、例えば上死点ＴＤＣから下降してパンチ工具６に接触する所定高さ位置（例えば、接触開始位置）ＴＯＰを起点とし、この所定高さ位置ＴＯＰから下死点ＢＤＣまでの下降、下死点ＢＤＣから上死点ＴＤＣまでの上昇、および上死点ＴＤＣから所定高さ位置ＴＯＰへの再度の下降までを１サイクルの動作とし、各サイクル間のラム昇降の停止位置を、上記の所定高さ位置ＴＯＰとする。
すなわち、ラム１９を所定高さ位置ＴＯＰで待機させ、パンチ命令の実行時に、所定高さ位置ＴＯＰから下降，上昇，再度の所定高さ位置ＴＯＰまでの動作を行わせる。
なお、ラム１９の前記上昇位置は、上死点ＴＤＣに限らず、上死点ＴＤＣと前記所定高さ位置ＴＯＰの間の位置であっても良い。

図６（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれラム１９が、上死点ＴＤＣ、所定高さ位置（接触開始位置）ＴＯＰ、および下死点ＢＤＣにあるときの状態を示す。
なお、上記の所定高さ位置ＴＯＰは、必ずしも接触開始位置でなくても良いが、ラム１９がパンチ工具９と接触し、かつパンチ工具９が板材Ｗにまだ接触しない位置であることが必要である。

また、ラム昇降サイクル制御手段３６は、タレット４，５の旋回時や電源オフ時にはラム１９を上死点ＴＤＣに戻すようにしてもよい。このようにラム１９が上死点ＴＤＣで停止している状態でパンチ命令があったときは、ラム昇降サイクル制御手段３４は、上記１サイクルの動作の前に、上死点ＴＤＣから所定高さ位置ＴＯＰまで下降させる動作の後、上記１サイクルの動作を行わせるものとする。タレット４，５の旋回時や電源オフ時にラム１９を上死点ＴＤＣに戻す動作は、例えば、サーボモータからなるパンチ駆動源２１を逆回転させることで行う。

ストリップミス判定手段３７は、ラム１９が、パンチ工具６から離れて接触していない上昇位置、例えば上死点ＴＤＣから再度下降してパンチ工具６と接触する所定高さ位置ＴＯＰまで下降した時点で、パンチ工具・ラム接触検知手段３８の出力からパンチ工具６とラム１９が接触していないときにストリップミスが生じていると判定する手段である。すなわち、ラム１９が所定高さ位置ＴＯＰまで下降したときに、通常は図７（Ａ）のようにラム１９がパンチ工具６と接触するが、同図（Ｂ）のようにストリップミスが生じていると、パンチ工具６が上昇端まで上昇しないため、ラム１９がパンチ工具６と接触せず、パンチ工具・ラム接触検知手段３８は非通電状態となって非接触検出状態となる。ストリップミス判定手段３７は、このときの非接触検出信号によって、ストリップミスと判定する。

ストリップミス時処理手段３９は、ストリップミス判定手段３７によりストリップミスが発生した検出信号を受けて、パンチプレス本体１の停止や、ランプ，ブザー等による報知等を行う手段である。

ラム昇降・板材送り制御手段３５は、図４（ｂ）に示すように、ラム１９が上昇過程で上死点ＴＤＣを通過した後、再度下降して所定高さ位置ＴＯＰに達し、この位置での停止時間ｔが完了するまでの間に、板材送り制御手段３３に、板材送り・位置決め手段９による板材送りを行わせるものとしている。この場合、ラム１９が動作している間も板材送りが行われるため、サイクルタイムが長くなることを極力回避できる。
ラム昇降・板材送り制御手段３５は、図４（ｂ）の動作に代え、図５（ｂ）のように、ラム１９が所定高さ位置ＴＯＰで停止する時間ｔの間だけ、板材送り・位置決め手段９による板材送りを行わせるものとしても良い。

この構成のパンチプレスによると、ラム昇降サイクル制御手段３６によるラム１９の１サイクルの昇降動作を、所定高さ位置ＴＯＰ−下死点ＢＤＣ−上死点ＴＤＣ−所定高さ位置ＴＯＰとし、必ず停止する所定高さ位置ＴＯＰで、パンチ工具・ラム接触検知手段３８の検知信号を見て、ストリップミス判定手段３７によるストリップミスの判定を行うようにしている。そのため、パンチ工具６のラム１９への追従遅れによる接触不良の問題を生じることなく、確実なストリップミスの判定が安定して行える。
なお、所定高さ位置ＴＯＰで必ずしもラム１９を停止させなくても良く、その場合であっても、ラム１９の下降過程で接触検出することになるため、パンチ工具６のラム１９への追従遅れによる接触不良の問題を生じることなく、確実なストリップミスの判定が安定して行える。

このように、確実なストリップミスの判定が安定して行えるため、ストリップミスが生じた状態で板材送りが行われてパンチ工具６を損傷することが防止される。
図４（ｂ）のように板材送りを行う場合は、ストリップミス判定手段３７によるストリップミスの判定の前にも板材送りが行われるため、サイクルタイムが短縮できる反面、ストリップミスの発生時にその判定による機械停止前の板材送りで板材Ｗの損傷を生じることがあるが、板材送り量の一部の区間だけの送りであるため、大きな影響は生じず、またパンチ工具６まで損傷することは防止される。
図５のように、ラム１９が所定高さ位置ＴＯＰで停止する時間ｔの間だけ板材送りを行うようにした場合は、サイクルタイムの面では不利であるが、上記のストリップミス判定前の板材送りによる板材Ｗの損傷が回避できる。

また、板材送りは、ラム１９が所定高さ位置ＴＯＰまで下降した状態で行われるが、タレット４，５の旋回時はラム１９を上死点ＴＤＣまで上昇させるので、タレット旋回時にパンチ工具６が不用意にラム１９と接触する恐れが回避される。

（Ａ）はこの発明の一実施形態に係るストリップミス検知機能付きパンチプレスの概念構成を示すブロック図、（Ｂ）はそのラムの昇降および板材送りの動作を示すグラフである。 同パンチプレスのパンチプレス本体の平面図である。 同パンチプレスのパンチプレス本体の正面図である。 同パンチプレスのラムの昇降および板材送りの動作を示すグラフである。 同パンチプレスのラムの昇降および板材送りの動作の変形例を示すグラフである。 同パンチプレスのラム昇降動作の説明図である。 同パンチプレスのストリップミス検知の説明図である。 従来のパンチプレスの動作説明図である。 そのストリップミス検知の説明図である。 従来のパンチプレスのラム昇降動作とストリップミス検知の関係を示すグラフである。 従来のパンチプレスのストリップミス検知の説明図である。 その非接触検知の電気信号の説明図である。

符号の説明

１…パンチプレス本体
２…パンチプレス制御装置
４，５…タレット
６…パンチ工具
７…ダイ工具
９…板材送り・位置決め手段
１０…パンチ加工部
１８…ばね
１９…ラム
２０…パンチ駆動機構
３４…板材送り制御手段
３５…ラム昇降サイクル制御手段
３６…ラム昇降・板材送り制御手段
３８…パンチ工具・ラム接触検知手段
３９…ストリップミス時処理手段
ＢＤＣ…下死点Ｂ
ＴＤＣ…上死点
ＴＯＰ…所定高さ位置
Ｐ…パンチ位置
Ｗ…板材

Claims (3)

1. ばねにより上昇復帰するパンチ工具およびこのパンチ工具を下降させるラムを有するパンチ加工部と、このパンチ加工部に対して板材を送って所定箇所をパンチ加工部に位置決めする板材送り・位置決め手段と、パンチ工具とラムとが接触しているか否かを検出するパンチ工具・ラム接触検知手段と、ラムの下降と上昇により１回のパンチ加工がなされ、前記ラムが、パンチ工具から離れて接触していない上昇位置から再度下降してパンチ工具と接触する所定高さ位置まで下降した時点で、前記パンチ工具・ラム接触検知手段が非接触検知状態であるときに前記パンチ加工によってストリップミスが生じていると判定するストリップミス判定手段とを備えたストリップミス検知機能付きパンチプレス。
2. ラムの昇降の繰り返し過程において、上昇位置から下降した前記所定高さ位置でラムを一時的に停止させるラム昇降サイクル制御手段を設けた請求項１記載のストリップミス検知機能付きパンチプレス。
3. 前記所定高さ位置でラムが一時的に停止する間に、前記板材送り・位置決め手段による板材送りを行うラム昇降・板材送り同期制御手段を設けた請求項２記載のストリップミス検知機能付きパンチプレス。
   

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