JPH08103897A - トグル式パンチプレス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 パンチ駆動源としてサーボモータを使用でき
て、ストローク途中の速度制御が行え、静音化、および
高速加工を図れるようにする。 【構成】 トグル機構８と、その下側のトグルリンク８
ｂに連結されたラム６と、前記トグル機構８を伝達機構
１１を介して正逆に屈曲駆動するサーボモータ１２とを
備える。パンチプレスの制御装置４０には、前記サーボ
モータ１２の制御手段として、２つの速度設定値を有す
るサーボコントローラ等からなる速度制御手段４９を設
ける。この速度制御手段４９は、パンチ工具４が下降時
にワークに接触するラム昇降区間ｔ′ではラム速度を低
速に、その他のラム昇降区間では高速に動作させる制御
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、駆動源としてサーボ
モータが使用され、タレットパンチプレス等に応用され
るトグル式パンチプレスに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】パンチプ
レスによる加工では、パンチ工具のワークとの接触時，
打ち抜き時の衝撃音や、その際のパンチフレームの歪み
による発生音等で大きな騒音が生じる。騒音を小さくす
るためには、ラム速度を低下させれば良いが、単に速度
低下させるだけでは加工時間が長くなってしまう。その
ため、ラム速度をストローク途中で変化させる制御が油
圧式のパンチプレスで行われているが、油圧式パンチプ
レスは油圧系統が必要なためにコスト高になる。このた
め、機械式パンチプレスでストローク途中の速度変化を
可能とすることが望まれる。

【０００３】しかし、従来の機械式パンチプレスは、い
ずれも定速回転するフライホイールの慣性を利用して打
ち抜き力を得て、クラッチの入切でパンチ動作を制御す
るものであるため、ストローク途中の速度変更が行えな
い。そこで、本発明者等は、サーボモータを駆動源とし
てラムを昇降させることを考えたが、サーボモータでフ
ライホイールを回転させて速度変化させるには、その慣
性が大きくて無理がある。また、サーボモータを駆動源
として直接に打ち抜きに必要な力を得ることも難しい。

【０００４】この発明の目的は、パンチ駆動源としてサ
ーボモータを使用できて、ストローク途中の速度制御が
行え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、静音化、および高速加工を可能とすること
である。この発明のさらに他の目的は、ストローク途中
における低速、高速の切換タイミングを確実に判定可能
とすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施例
に対応する図１と共に説明する。このトグル式パンチプ
レスは、上下のトグルリンク（８ａ），（８ｂ）からな
り上端でプレスフレーム（１）に支持されたトグル機構
（８）と、下側のトグルリンク（８ｂ）に連結されてパ
ンチ工具（４）を昇降させる昇降自在なラム（６）と、
前記トグル機構（８）を伝達機構（１１）を介して屈曲
駆動するサーボモータ（１２）とを備えたものである。
上記構成において、パンチ工具（４）が下降時にワーク
（Ｗ）に接触するラム昇降区間（ｔ），（ｔ′）ではラ
ム速度が低速（Ｖｂ）に、その他のラム昇降区間では高
速（Ｖａ）になるように前記サーボモータ（１２）の速
度を制御する速度制御手段（４９）を設けることが好ま
しい。速度制御手段（４９）は、前記高速から低速への
速度変更位置（Ｑ）を、板厚情報記憶手段（４５）に記
憶されたワークの板厚情報から演算して設定し、ラム昇
降位置の検出手段（５０）の検出値が前記速度変更位置
（Ｑ）に達した切換タイミングで速度変更を行わせるも
のとしても良い。

【０００６】

【作用】この構成によると、トグル機構（８）が倍力機
構、あるいは力増幅機構として機能し、フライホイール
等の慣性付与手段を介在させることなく、サーボモータ
（１２）の出力でワーク（Ｗ）を打ち抜くだけの力が得
られる。このようにサーボモータ（１２）を駆動源と
し、大きな慣性付与手段を介在させないため、ストロー
ク途中での速度制御が可能となる。また、トグル機構
（８）の使用により、出力の小さなサーボモータ（１
２）で済み、装置全体が小型化される。前記の速度制御
手段（４９）を設けた場合は、パンチ工具（４）が下降
時にワーク（Ｗ）に接触するラム昇降区間（ｔ），
（ｔ′）では低速に、その他のラム昇降区間では高速に
ラム速度が制御される。そのため、大きな騒音が発生し
易い区間では低速となって騒音の発生が緩和され、その
他の区間では高速となってパンチ加工の高速化が維持で
きる。速度制御手段（４９）につき、ラム昇降位置の検
出手段（５０）の検出値が前記速度変更位置（Ｑ）に達
した切換タイミングで高速から低速への速度変更を行う
ものとした場合は、高速から低速への切換タイミングを
確実に判定できる。また速度制御手段（４９）を、上記
のように板厚情報から速度変更位置（Ｑ）を演算して設
定するものとし場合は、板厚に応じた最適の速度変更位
置（Ｑ）とすることができる。ラム昇降位置の検出手段
（５０）は、サーボモータ（１２）の回転位置から間接
的にラム位置を検出するものであっても良い。

【０００７】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図５に基づ
いて説明する。図２はこのトグル式パンチプレスの縦断
側面面図、図４および図５はその側面図および平面図で
ある。プレスフレーム１は、側面形状がＣ字形に形成さ
れ、その上フレーム部１ａおよび下フレーム部１ｂに、
上タレット２および下タレット３が互いに同軸に設置さ
れている。上下のタレット２，３は、複数のパンチ工具
４およびダイ工具５を円周方向に並べて設置したもので
あり、プレスフレーム１のスロート部１ｃに設置された
割出用モータ３０により、チェーン機構を介して同期し
て割出回転させられる。各パンチ工具４は、ラム位置Ｐ
に割り出されたときに、ラム６に連結されて昇降駆動さ
れる。ラム６は、ガイド部材７を介して上フレーム部１
ａに昇降自在に支持され、屈曲動作するトグル機構８で
昇降駆動される。板状のワークＷ（図５）は、ワーク送
り機構２０のワークホルダ１７に把持されてテーブル１
８上をラム位置Ｐに送られる。

【０００８】図２に示すように、トグル機構８は、短い
上側トグルリンク８ａと長い下側トグルリンク８ｂとを
ピン９で屈曲自在に連結したものであり、水平方向に進
退自在な進退レバー１０で屈曲駆動される。トグル機構
８の下側トグルリンク８ｂは、下端がラム６の上端に回
動自在にピン結合されている。上側トグルリンク８ａ
は、上端で回動支軸２３回りに回動自在に、支点支持部
材２１を介して上フレーム部１ａに支持されている。進
退レバー１０は、回転と往復直線運動の変換機構である
クランク機構１３を介してサーボモータ１２で進退駆動
される。これら進退レバー１０およびクランク機構１３
により、伝達機構１１が構成される。

【０００９】進退レバー１０は、進退レバー本体１０ｂ
の先端側に揺動レバー１０ｃを上下回動自在に連結した
ものであり、揺動レバー１０ｃの二叉上となった先端部
（図３（Ａ））がトグル機構８の屈曲部のピン９に上下
回動自在に連結される。前記揺動レバー１０ｃの上下揺
動で、トグル機構８の屈曲動作に伴う屈曲部の上下変位
が吸収される。進退レバー本体１０ｂは、上フレーム部
１ａ内の支持台２５に上下に平行配置された２本のガイ
ドレール１９，１９に、直動軸受等からなるガイド部材
１０ａを介して進退自在に支持されている。支持台２５
は、図３（Ｂ）に示すように、水平板２５ａとその下面
に一体に接合された垂直板２５ｂとからなり、上フレー
ム部１ａの両側の側板１ａａ，１ａａの内面に設けられ
た受け桟３２，３２上に水平板２５ａの両側部が固定さ
れている。

【００１０】図２に示すように、クランク機構１３は、
円板状のクランク１３ａをその軸心がフレーム側面と垂
直な横向き姿勢となるように、フレーム１のスロート部
１ｃの上部に設けたものであり、円板状クランク１３ａ
の偏心位置に連接棒１４の一端を回動自在に連結してあ
る。連接棒１４の他端は進退レバー本体１０ｂの基端に
回動自在に連結してある。円板状クランク１３ａの回転
軸は、スロート部１ｃの片方の側板の開口部に取付けら
れた取付板３３に、軸受（図示せず）を介して回転自在
に支持されている。前記サーボモータ１２は円板状クラ
ンク１３ａの軸受の直下で取付板３３に設置されてい
る。サーボモータ１２は減速機（図示せず）を備えたも
のであり、その減速機出力となる回転は、出力ギヤ１５
を円板状クランク１３ａの入力ギヤ１６に噛み合わせる
ことにより円板状クランク１３ａに伝達される。

【００１１】次に、図１と共に制御系の構成を説明す
る。制御装置４０は、パンチプレスの全体を制御する手
段であり、コンピュータ式の数値制御装置と、プログラ
マブルコントローラと、各軸のサーボコントローラとを
備える。制御装置４０の一部で、主制御手段４１、ラム
軸制御手段４２、板厚情報記憶手段４５、工具情報記憶
手段４６、および速度変更位置制御手段４８が構成され
る。主制御手段４１は、加工プログラムを解読して各軸
の駆動指令やシーケンス制御指令を出力する手段であ
り、ラム軸制御手段４２に１パンチ毎のパンチ動作を行
わせる指令を与える機能も果たす。

【００１２】ラム軸制御手段４２は、パンチ駆動用の前
記サーボモータ１２を制御する手段であり、制御プログ
ラムおよびその実行手段であるコンピュータからなるソ
フトウェアサーボ等のサーボコントローラで構成され
る。ラム軸制御手段４２は、位置制御部４３および速度
制御部４４を有し、速度制御部４４の出力は、サーボア
ンプ４７を介してサーボモータ１２に入力される。サー
ボモータ１２は、ロータリエンコーダ等の位置検出器５
０と、速度発電機またはパルスジェネレータ等の速度検
出器５１とが設けられ、あるいは連結され、位置制御部
４３は位置検出検出器５０の検出値により閉ループの位
置制御を、速度制御部４４は速度検出器５１の検出値に
より閉ループの速度制御を各々行う。

【００１３】速度制御部４４は、二つの速度設定値と、
速度変更位置とが設定され、かつ設定速度変更位置に達
したことを前記位置検出器５０の検出値から判定して前
記二つの速度設定値を切り換える手段を有している。す
なわち、１ストロークのラム昇降動作に対して、図１
（Ｂ）に速度曲線を実線で示すように、パンチ工具がワ
ークＷに接触する下降時のラム昇降区間ｔでは低速Ｖｂ
で、他のラム昇降区間では高速Ｖａで昇降するように、
高速Ｖａおよび低速Ｖｂの速度設定値と、その速度変更
位置Ｑ，Ｂとが設定してある。速度変更位置Ｂは、低速
Ｖｂから高速Ｖａに変更する位置であり、下死点とされ
ている。したがって、実際の低速の区間はｔ′となって
いる。なお、サーボモータ１２の回転位置に対してラム
６の昇降位置は、トグル機構８およびクランク機構１３
を介在させることから、非直線的な所定の関係にある
が、速度制御部４４は前記位置関係を補正する所定の速
度曲線を設定しておき、高速区間および低速区間の各々
では、ラム速度が各々略一定となるようにサーボモータ
１２を制御する。つまり、前記二つの速度設定値は、一
定値ではなく、二つの所定の速度曲線として設定してお
く。

【００１４】高速Ｖａから低速Ｖｂに切り換える速度変
更位置Ｑは可変としてあり、前記の速度変更位置演算手
段４８で変更させられる。これら速度変更位置演算手段
４８と速度制御部４４とで速度制御手段４９が構成され
る。速度変更位置演算手段４８は、板厚情報記憶手段４
５に設定されたワークＷの板厚情報と、工具情報記憶手
段４６に設定された工具種類に固有の最適ラム位置情報
とから、最適の速度変更位置Ｑを演算し、かつ演算され
た値に速度制御部４４の速度変更位置Ｑの設定値を書き
替える手段である。工具種類に応じてラム位置を変更す
る必要のない場合は、速度変更位置演算手段４８は、工
具情報に応じた演算を行わず、板厚情報だけで演算する
ものとしても良い。板厚情報記憶手段４５および工具情
報記憶手段４６は、各々加工プログラムに設定された板
厚情報および工具情報を記憶するメモリ領域、あるいは
これらの情報を所定の換算テーブルまたは工具マスタフ
ァイル等と照合して得られる二次情報の記憶領域からな
る。速度変更位置演算手段４８による演算および書き替
えは、例えば主制御手段４１から出力されるタレットの
割出指令毎に行われる。

【００１５】上記構成の動作を説明する。サーボモータ
１２で円板状クランク１３ａを１回転させると、進退レ
バー１０が１往復の進退動作をする。この１往復動作の
うち、進退レバー１０が図１（Ａ）の右端位置から進退
ストロークＳの中央位置に達する間は、トグル機構８は
その屈曲部が右寄りに屈曲した状態から伸長状態へと変
化し、これに伴ってラム６が上死点から下死点まで下降
する。進退レバー１０が進退ストロークＳの中央位置か
ら左端位置に達する間は、トグル機構８はその屈曲部が
伸長状態から左寄りに屈曲した状態へと変化し、これに
伴ってラム６が下死点から上死点まで上昇する。進退レ
バー１０が左端位置から右端位置へ戻るときにも、前記
と同様にラム６が昇降する。このようにして、進退レバ
ー１０が１往復の進退動作をする間に、ラム６は２回昇
降動作を繰り返し、パンチ工具４によるパンチ動作が２
回行われる。サーボモータ１２の回転はトグル機構８で
昇降動作に変換するので、駆動源をサーボモータ１２と
してもパンチに必要な加圧力が得られる。また、サーボ
モータ１２の回転は、減速機構で減速して伝達するの
で、このことからも大きな加圧力が得られる。

【００１６】このパンチ加工につき、速度制御手段４９
により、次のようにラム速度をストローク途中で変える
制御が行われる。すなわち、図１（Ｂ）に速度曲線を実
線で示すように、パンチ工具がワークＷに接触する下降
時のラム昇降区間ｔでは低速Ｖｂで、他のラム昇降区間
では高速Ｖａで昇降する。そのため、同図に破線で示す
ような速度一定制御の場合に比べて、同じサイクルタイ
ムでも、実際に打ち抜く間の速度を大きく低下させるこ
とができ、騒音を小さくできる。したがって、静音で高
速加工が行える。また、この実施例では、速度制御部４
４において、サーボモータ１２の回転位置を位置検出器
５０の検出値で監視し、モータ回転位置と所定関係にあ
るラム昇降位置が設定速度変更位置Ｑに達した切換タイ
ミングで高速から低速への速度変更を行うものとしてお
り、そのため高速から低速への適切な切換タイミングを
確実に判定できる。また、速度制御手段４９には速度変
更位置演算手段４８を設けて、板厚情報から速度変更位
置Ｑを演算し、速度制御部４４の設定速度変更位置Ｑを
変更させるので、ワークの板厚に応じて高速・低速の最
適の切換タイミングを得ることができる。速度変更位置
演算手段４８は、工具情報に応じた速度変更位置Ｑの演
算も行うので、使用工具によってラム昇降位置を変化さ
せる必要がある場合にも、最適の切換タイミングの判定
が正確に行える。なお、ラム昇降位置の検出手段は、ラ
ム６の位置を直接に検出するものであっても良いが、サ
ーボモータ１２の位置検出器５０を利用することで、構
成が簡単なものとなる。

【００１７】

【発明の効果】この発明のトグル式パンチプレスは、ト
グル機構とサーボモータとを組み合わせたため、サーボ
モータをパンチ駆動源としてパンチ加工が行え、機械式
パンチプレスでありながら、ストローク途中の速度制御
を行うことができる。請求項２の発明は、パンチ工具が
下降時にワークに接触するラム昇降区間ではラム速度を
低速に、その他のラム昇降区間では高速に動作させるサ
ーボモータの速度制御手段を設けたため、低騒音で高速
の加工が行える。請求項３の発明は、速度制御手段につ
き、板厚情報から速度変更位置を演算して設定し、ラム
昇降位置の検出手段の検出値が前記速度変更位置に達し
た切換タイミングで高速から低速への速度変更を行うも
のとしたので、ワークの板厚に応じて、高速から低速へ
の切換タイミングを適切なタイミングとし、かつその判
定を確実に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、この発明の一実施例にかかるトグル
式パンチプレスのパンチ駆動機構の模式図と制御系のブ
ロック図とを組み合わせて示す説明図、（Ｂ）はラム速
度の説明図である。

【図２】同トグル式パンチプレスの破断側面図である。

【図３】（Ａ）は同パンチプレスの部分破断平面図、
（Ｂ）は同部分の破断正面図である。

【図４】同パンチプレスの側面図である。

【図５】同パンチプレスの平面図である。

【符号の説明】

１…プレスフレーム、２，３…タレット、４…パンチ工
具、８…トグル機構、８ａ…上側トグルリンク、８ｂ…
下側トグルリンク、１０…進退レバー、１１…伝達機
構、１２…サーボモータ、１３…クランク機構、１３ａ
…クランク、４０…制御装置、４１…主制御手段、４２
…ラム軸制御手段、４３…位置制御部、４４…速度制御
部、４５…板厚情報記憶手段、４６…工具情報記憶手
段、４８…速度変更位置演算手段、４９…速度制御手
段、５０…位置検出器（ラム昇降位置の検出手段）Ｑ…
速度変更位置、Ｗ…ワーク、ｔ，ｔ′…区間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下のトグルリンクからなり上端でプレ
   スフレームに支持されたトグル機構と、下側のトグルリ
   ンクに連結されてパンチ工具を昇降させる昇降自在なラ
   ムと、前記トグル機構を伝達機構を介して屈曲駆動する
   サーボモータとを備えたトグル式パンチプレス。
2. 【請求項２】 パンチ工具が下降時にワークに接触する
   ラム昇降区間ではラム速度が低速に、その他のラム昇降
   区間ではラム速度が高速になるように前記サーボモータ
   を速度制御する速度制御手段を設けた請求項１記載のト
   グル式パンチプレス。
3. 【請求項３】 前記速度制御手段は、前記高速から低速
   への速度変更位置を、板厚情報記憶手段に記憶されたワ
   ークの板厚情報から演算して設定し、ラム昇降位置の検
   出手段の検出値が前記速度変更位置に達した切換タイミ
   ングで速度変更を行わせるものとした請求項２記載のト
   グル式パンチプレス。