JPH0747236B2 - プレス機械のストロ−ク動作監視装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、プレス機械のストローク動作監視装置に関
する。

［従来技術の説明］ 金型を備えたラムをストローク動作させることにより、
前記金型で打抜き，絞り，曲げ等所定の加工を行うプレ
ス機械では、プレス機械を低振動ないし低騒音で、又、
高効率で円滑に稼働させるため、ストローク動作を如何
に制御するかが重要な課題である。

そこで、従来は、ストローク動作の指令値と実際値とは
略一致すると考えて指令値を適宜定めてストローク制御
を行っている。

しかしながら、特に油圧式の打抜きプレスでは、打抜き
時、ラムが大きな衝撃力を受けるため、制御方式がオー
プン又はクローズドループであるに拘らず、指令値と実
際値との間に大きな偏差が生じるので、ストローク動作
を所定のもにするのが困難であるという問題点があっ
た。

［発明の目的］ この発明は上記問題点を改善し、プレス機械のストロー
ク動作を適確に監視することにより、プレス機械を低振
動ないし低騒音で又、高効率で円滑に稼働させることが
できるプレス機械のストローク動作監視装置を提供する
ことを目的とする。

［発明の概要］ 前述のごとき従来の問題に鑑みて、本発明は、プレス機
械のストローク動作に関しトレースデータの種別及びト
レース条件を入力する条件入力部と、該入力部に入力さ
れた条件に基づいて前記プレス機械のストローク動作に
関する動作状態のデータをトレースする状態検出部と、
該検出部で検出されたトレースデータを表示用データに
形成するデータ処理部と、上記データ処理部で形成され
た表示用データを報知する報知部と、を備えてなるもの
である。

［実施例］ 以下、添付図面を用いてこの発明の実施例を説明する。

第１図は、タレットパンチプレスに適用したストローク
動作監視装置の斜視部である。

図示のように、タレットパンチプレス１は、ストローク
動作監視装置３に接続され、板金加工ラインの中に配置
されている。

本例に示したタレットパンチプレス１は、通常のタレッ
トパンチプレスと略同形であるが、その構成を簡単に説
明する。

タレットパンチプレス１は、フレーム５を有し、このフ
レーム５の内側上下には垂直軸（Ｚ軸）の回りに回転可
能の上側タレットと下側タレットとが所定間隔を置いて
配設されている。上側タレットの平面位置には多数のパ
ンチが取付けられ、下側タレットの平面位置には前記パ
ンチと対向して多数のダイが取付けられている。

前記フレーム５の中央部には、上下動可能のラムを備え
たシリンダ装置７が設けられている。ラムは前記上側タ
レットの上方に配置され、その下方に位置するパンチを
ダイに向けて押圧する。

前記フレーム５の側面にはＹ軸ガイドレール９が設けら
れている。このＹ軸ガイドレール９にはＹ軸サーボモー
タによってＹ軸方向に案内される移動部材が設けられ、
該移動部材の上面には、フリーベアリングを備えたテー
ブル11が固定されている。

前記テーブル11のＹ軸端にはＸ軸サーボモータによって
Ｘ軸方向に移動可能のキャリッジ13が設けられている。
該キャリッジ13には、前記テーブル11上に載置された板
材Ｗを把持し、該板材ＷをXY平面内に案内する板材クラ
ンプ装置が設けられている。

かかる構成のタレットパンチプレス１は、NC装置15によ
って、キャリッジ13をXY平面内で案内すると共に、シリ
ンダ装置７を適時駆動することにより、板材Ｗの所定位
置に、所定の穴明け加工を行うことが可能である。

第２図は、前記NC装置15の概要を示すと共に、シリンダ
装置７とその油圧回路の概要を示す制御系のブロック図
である。

図示のように、シリンダ装置７は、シリンダ7a内にピス
トン7bを有しており、このピストン7bには上下（Ｚ）方
向に移動自在のラム7cが接続されている。参照符号19,2
1,23は、それぞれ板材クランプ装置、パンチ、ダイを示
している。シリンダ7aの下面には、転動輪をラム7cと当
接し、該ラムの動きをパルス信号PSで検出するパルスエ
ンコーダ25が取付けられている。

油圧回路17は、油圧ポンプOPと、前記シリンダ7aの上室
及び下室と配管OL₁,OL₂を介して接続されるサーボ弁27
を有して構成されている。配管OL₁には該配管の油圧を
電気信号で検出する圧力検出器29が設けられている。

一方、NC装置15は、NCデータ入力部31と、主制御部33
と、XY軸指令部35と、Ｚ軸指令部37と、位置検出部39
と、サーボ弁制御部41と、を有している。

NCデータ入力部31は、図示しないCAD・CAM装置とオフラ
イン又はオンラインで連絡され、これからNCデータを受
け取って、このデータを主制御部33に提供する。

主制御部33はオペレーティングシステムで稼働され、前
記NCデータ入力部31からNCデータを受け取って、主に
は、板材Ｗの位置制御と、シリンダ装置７の駆動制御を
行っている。又、主制御部33は、各種センサ、リミット
スイッチ、その他各種のアクチュエータと接続され、当
該タレットパンチプレス１を総括的に制御する。

XY軸指令部35は、前記主制御部33から所定の位置制御デ
ータを受け取って、前記Ｘ軸及びＹ軸サーボモータを駆
動することにより、板材ＷのXY平面内における位置決め
制御を行っている。

Ｚ軸指令部37は、主制御部33からＺ軸指令データを受け
取って、サーボ弁駆動用のデジタル信号S_Dを出力する。

位置検出部39は、前記パルスエンコーダ25が出力するパ
ルス信号PSを積算し、ラム7cの現在位置Ｚを検出する。
パルスエンコーダは移送が1/4異なる２相のパスル信号
を出力する形式のものであり、位置検出部39は、この２
相のパルス信号に基いてラム7cの移動方向をも知ること
ができる。

サーボ弁制御部41は、前記Ｚ軸指令部37からデジタル信
号S_Dを入力し、又、前記位置検出部37から前記ラム7cの
現在位置Ｚを入力し、これら入力値に基いて、クローズ
ドループ又はオープンループで前記サーボ弁27にアナロ
グ信号を与え、該弁27を所定開度に制御する。

第３図はスロトーク動作監視装置３の内部構成を示すブ
ロック図である。

図示のように、ストローク動作監視装置３は検出部43と
監視部45とで構成されている。

検出部43は、状態信号入力部47と、状態信号記憶部49
と、通信部51とで構成されている。

状態信号入力部47は、前記NC装置15と接続され、NC装置
15の各種指令値、出力値（例えばデジタル信号S_D）、或
いは検出値（例えば位置検出信号Ｚ）を所定タイミング
（例えば1ms）で捕捉するものである。状態信号記憶部4
9は、前記状態信号入力部47が単位ストローク又は複数
ストロークの間に捕捉した状態信号を順次取り込んで記
憶するものである。通信部51は監視部45と接続され、監
視部45内の通信部との間で所定の通信を行うものであ
る。

監視部45は、キーボード等で構成される条件入力部53
と、通信部55と、データ記憶部57と、データ処理部59
と、報知部61と、で構成されている。

条件入力部53は、トレースデータの種別、トレース条件
等条件を入力するためのものである。なお、ここから
は、フロッピディスク等データ記憶装置のファイル名や
ディスク番号等を指定することもできる。

トレースデータの種別とは、指令位置，指令速度等指令
値や、加圧力、実際位置，実際速度等実際値、或いは偏
差値等のデータの種別である。又、トレース条件とは、
トレース時点や、トレース間隔，トレース回数等の条件
である。

通信部55は、前記条件入力部53から入力されたデータ種
別やトレース条件を状態検出部43に伝達すると共に、こ
れら条件に基いて生成されたデータを検出部43から入力
するためのものである。

データ記憶部57は、適宜フロッピィディスクと接続され
て構成され、前記状態信号部49に記憶された状態検出デ
ータを所定ファイルに蓄積して、これをデータ処理部59
に提供するものである。

データ処理部59は条件入力部53に設定された条件に基い
て、データ記憶部57に記憶されているデータを、例えば
CRTの表示用データに形成したり、プリンタやプロセッ
サへのデータを形成するための処理を行い、必要な報知
データを形成するものである。

報知部61は、CRT,プリンタ，プロッタを備えて構成さ
れ、前記報知データを表示ないしプリントアウトするも
のである。

第４図及び第５図は、通信部51,55の通信方式を示す説
明図である。

第４図のタイムチャートに示すように、本方式は監視部
45から状態検出部43へトレース指令データを転送する
と、NC装置15のプレスストローク完了で、指令位置，速
度、実際位置，速度，圧力等のデータが返送される方式
である。伝送符号ENQは送信要求を、ACKは肯定応答を、
EOTは終了を意味している。又、符号STXはメッセージの
開始を、ETXはメッセージの終端を、BCCは水平パリティ
（偶数）を意味している。

伝送手順は第５図に示す通りである。

相手局に送信要求（ENQ）を送り、否定応答か又は
時間t₁が経過しても無応答の場合、３回まで送信要求
（NEQ）を転送する。３回で接続できない場合は、送信
要求を打ち切り終了（EOT）を送る。

肯定応答（ACK）を出した後、無効応答か又は時間t
₂が経っても無応答の場合には、３回まで続けて否定応
答（NAK）を出力する。連続３回の否定応答（NAK）で正
常な受信ができない場合は、受信を打ち切り終了（EO
T）を送る。

否定応答（NAK）を送ると相手局は直前の送信要求
（ENQ）又はデータブロックを再送する。否定応答（NA
K）に対し、無効応答又は時間t₂が経過しても無応答の
場合には、肯定応答（ACK）と同様の処理、即ち再送要
求（ENQ）を行う。

送信終了（異常終了を含む）の場合には伝送符号EO
Tを送る。相手局はEOT受信後、EOTを返送する。

上記の転送方式において、位置のデータはμｍ単位の整
数形バイナリ形式で伝送される。又、同様に速度データ
は0.01μm/ms単位で、圧力データは0.01トン単位で、更
に、サーボバルブ駆動用のD/A出力値はカウント単位
で、コンタクト状態（パンチ，板材，ダイ間の導通状
態）はコード１（導通）,0（非導通）で伝送される。第
６図及第７図に監視装置３の使用例を示した。

第６図は、条件入力部53から、指令位置、実際位置、打
抜圧を、時間間隔1msで１サイクル分表示するよう条件
入力した場合の表示例を示すものである。

第３図において、条件入力部53から上記の条件が入力さ
れると、この条件は通信部55、51を介して状態信号入力
部47に伝達され、状態信号入力部47は、NC装置15から1m
s単位で、指令位置、実際位置、打抜圧を検出する。

検出値は１サイクル分状態信号記憶部49に蓄積され、蓄
積データはタレットパンチプレスのストロークエンドで
データ記憶部57に転送され、データ処理59によって、第
６図に示した表示用データが形成されるのである。

データ処理部59は、データ処理の作業を行うため条件入
力部53と接続されており、条件に応じてCRTへの表示デ
ータを形成したり、又、プリンタやプロッタへの出力デ
ータを形成する。又、データ処理部は、偏差量の算出の
他、必要に応じ平均値を求めたり、前のデータとの比較
結果を求めたりすることができるものである。

第６図を参照するに、第６図の横軸は時間の経過を示
し、縦軸はラムのストローク位置と打抜圧の大きさを示
しており、この例によれば、実際位置（II）は指令位置
に対して大きくずれており、又、打抜圧IIIは打抜時に
おいて上昇している。

そこで、このような図により、下記の如き各種の判定を
行うことが可能となる。

打抜時間ΔＴを適正化することが可能となる。この
打抜き時間ΔＴは、指令位置のとおりにシリンダ装置７
を制御したときに、パンチ21が板材Ｗの上面に当接する
直前の位置から下死点に達するまでの時間である。

この打抜き時間ΔＴは、振動ないし、騒音発生と直接影
響するものであり、時間ΔＴはが短かすぎる場合、即ち
大きな振動ないし騒音を発生している場合には、この時
間ΔＴを大きくするよう、指令速度（図示せず）を適宜
小さくすることができる。

因みに、タレットパンチプレスの実験では、振動は、パ
ンチセンターから1m離れた位置で75dB程度であり、10m
離れた位置で58dB程度であり、この間における距離と振
動の関係は、略直線状となっている。又、騒音は、パン
チセンターから1m離れた位置で98dB程度であり、40m離
れた位置で75dB程度であり、この間における距離と騒音
との関係は略直線状となっている。

これら振動ないし騒音は、ストローク作動部の動作中、
ストローク作動部と板材との間や、フレームの撓み等に
よって生ずるものであり、ストローク速度を速くすれば
するほどその量が大きくなる性質を持っている。

一方、環境規制基準によれば、例えば東京都における振
動規制値は、第１種及び第２種居住地において、夜間
（PM7:00〜AM8:00）60dB、昼間（AM8:00〜PM7:00）65dB
であり、又、工業地域において、夜間65dB、昼間70dBで
ある。同東京都における騒音規制値は第１居住地におい
て夜間40dB、昼間45dBであり、第２種居住地において夜
間45dB、昼間50dBであり、順工業地域において夜間50〜
55dB、昼間60dBであり、工業地域において夜間55〜60d
B、昼間70dBである。

従って、ストローク作動部を有する板材加工機械は、そ
の使用を時間的、地域的に大きく制限され、規制の厳し
い地域では大がかりな防振装置や防音装置を付属させざ
るを得ない状況にある。

しかるに本例では、第６図に示した時間ΔＴを適正に保
つよう前記サーボ弁制御部41を制御することにより、前
記振動ないし騒音規制を確実にクリアすることができる
ようになる。

ところで、第６図より明らかなように、指令位置は、急
速に立上って急速移動を開始し、パンチ21がワークＷの
上面に適宜に接近した位置から低速移動に変換され、か
つパンチ21がワークＷの上面に当接して打抜きを行うべ
くワークＷに食い込み、ワークＷに対してパンチ21があ
る程度深く食い込んで、ワークＷの破断が終了した後に
下死点（第６図では上方の頂点）に向って再び急速移動
を開始し、下死点に達した後に、上死点へ急速に復帰す
る指令になっている。

上記指令位置に対して実際位置は遅れており、パンチ21
がワークＷの上面に当接した時点からシリンダ装置７内
の圧力が急上昇する。そして、パンチ21がワークＷに食
い込み、ワークＷの破断が開始されると圧力はほぼ一定
により、上記破断が終了すると圧力は急速に減少する。

この際、パンチ21は、低速移動に変換される前の急速移
動時にワークＷの上面に当接しており、かつ下死点へ向
けて急速移動開始する直前にワークＷの破断が終了し、
下死点へ急速移動して打抜かれたスクラップを排出する
際に、シリンダ装置７の圧力は再び多少上昇している。

前記騒音は、パンチ21がワークＷの上面に当接するとき
のパンチ21の速度を低くすることによって抑制すること
ができるものであるが、第６図においては、指令位置と
実際位置とがずれていて、パンチ21の速度が低速になる
前にワークＷに当接しているので、この場合には、指令
位置の急速移動開始時から低速移動に変換する時期をよ
り早くして、実際位置が低速移動に変換された後にパン
チ21がワークＷに当接するように指令位置を修正するこ
とにより、騒音発生を抑制することができるものであ
る。

各制御部材の動作状態が正確に判るので適正加工を
行うことが可能となる。

即ち、迅速、適確なパンチ加工を行うに際しては、機械
を円滑、迅速に制御することが必要である。

しかるに、本例に示した第６図によれば、より高速作動
させ得るか否か、或いはラム7cの作動は適正であるか否
か等の検討を精密に行うことができ、不良の場合にはサ
ーボ指令値を変更する等直ちにその対策をとることが可
能である。

機械改良を行うことが可能である。

即ち、本例に示した第６図によれば、打抜圧の状態やラ
ム7cの動作状態が正確に判るので、油圧回路構成や、ラ
ム7c等機械の構成不良を発見することが可能でり、第６
図の結果に応じて油圧回路や機械構成を改良することが
可能である。

以上示した実施例では、検出部43をNC15と別体に設けた
が、検出部43はNC装置15の内部に組み込むことが可能で
あること勿論である。

なお、この発明は上記実施例に限定されるものではな
く、適宜の設計的変更を行うことにより、他の態様でも
実施し得るものである。

［発明の効果］ 以上の通り、この発明に係るプレス機械のストローク動
作監視装置によれば、プレス機械のストローク動作を適
確に監視することができるので、プレス機械を低騒音、
高効率で円滑に稼働させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例に係るプレス機械（タレット
パンチプレス）のストローク動作監視装置の斜視図、第
２図はNC装置の概要を示すと共にシリンダ装置とその油
圧回路の概要を示す制御系のブロック図、第３図はスト
ローク動作監視装置のブロック図、第４図及び第５図は
トレースデータ伝送シーケンスの説明図、第６図は結果
表示例の説明図、第７図は数値データのプリント例の説
明図である。 ３……ストローク動作監視装置 15……NC装置 43……監視部 45……検出部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プレス機械のストローク動作に関しトレー
   スデータの種別及びトレース条件を入力する条件入力部
   （53）と、該入力部（53）に入力された条件に基づいて
   前記プレス機械のストローク動作に関する動作状態のデ
   ータをトレースする状態検出部（43）と、該検出部（4
   3）で検出されたトレースデータを表示用データに形成
   するデータ処理部（59）と、上記データ処理部（59）で
   形成された表示用データを報知する報知部（61）と、を
   備えてなることを特徴とするプレス機械のストローク動
   作監視装置。