(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板材の複数箇所に孔あけ加工および成形加工の両方またはいずれか片方の加工をパンチ工具で行うパンチプレスであって、板材を移動させる板材移動手段と、サーボモータを駆動源とし、このサーボモータの回転をラムの昇降に変換する回転／直線運動変換機構を有し、前記ラムによってパンチ工具を昇降させるパンチ駆動手段と、前記板材移動手段を制御する板材移動制御手段と、前記パンチ駆動手段を制御するラム軸制御手段とを備え、
前記板材移動制御手段は、パンチ工具が板材を加工した後、板材から接触しない抜け出し高さまで上昇したときに板材移動を開始するように前記板材移動手段を制御するものとし、
前記ラム軸制御手段は、前記サーボモータを一方向に回転させ、前記板材移動手段による前記板材移動が完了するときに、パンチ工具が板材接触寸前高さに至るように制御し、かつ前記パンチ工具が前記接触しない抜け出し高さから上昇し上死点を経て前記板材接触寸前高さに至るまでのモータ速度パターンを、前記板材移動の距離に応じて生成し、板材移動の距離が設定距離以下ではモータ速度を零としないパターンとし、
前記ラム軸制御手段は、前記板材移動の距離に応じた前記モータ速度パターンを、板材移動の距離にかかわらず、加速時および減速時の加速度が一定のパターンとし、
前記モータ速度パターンは、一定速度のパターン部分を有するものであり、このパターン部分における前記一定速度は、板材移動距離に応じて異なった値とされ、かつ前記板材移動の距離が設定距離以下では零ではない、
ことを特徴とするパンチプレス。
【請求項２】
パンチプレスの制御手段となるコンピュータを、次の板材移動制御手段およびラム軸制御手段として機能させるためのプログラムであって、
上記パンチプレスは、板材の複数箇所に孔あけ加工および成形加工の両方またはいずれか片方の加工をパンチ工具で行うものであり、板材を移動させる板材移動手段と、サーボモータを駆動源とし、このサーボモータの回転をラムの昇降に変換する回転／直線運動変換機構を有し、前記ラムによってパンチ工具を昇降させるパンチ駆動手段とを備え、
前記板材移動制御手段は、前記板材移動手段を制御する手段であって、パンチ工具が板材を加工した後、板材から接触しない抜け出し高さまで上昇したときに板材移動を開始するように前記板材移動手段を制御するものとし、
前記ラム軸制御手段は、前記パンチ駆動手段を制御する手段であって、前記サーボモータを一方向に回転させ、前記板材移動手段による前記板材移動が完了するときに、パンチ工具が板材接触寸前高さに至るように制御し、かつ前記パンチ工具が前記接触しない抜け出し高さから上昇し上死点を経て前記板材接触寸前高さに至るまでのモータ速度パターンを、前記板材移動の距離に応じて生成し、板材移動の距離が設定距離以下ではモータ速度を零としないパターンとし、
前記ラム軸制御手段は、前記板材移動の距離に応じた前記モータ速度パターンを、板材移動の距離にかかわらず、加速時および減速時の加速度が一定のパターンとし、
前記モータ速度パターンは、一定速度のパターン部分を有するものであり、このパターン部分における前記一定速度は、板材移動距離に応じて異なった値とされ、かつ前記板材移動の距離が設定距離以下では零ではない、
ことを特徴とする板材移動・パンチ動作制御プログラム。
【請求項３】
請求項２記載の板材移動・パンチ動作制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４】
板材の複数箇所に加工を行うパンチプレスの制御手段となるコンピュータに、板材のパンチ加工を行う部位をラム位置に移動させる板材移動指令がブロックで記述された加工プログラムと共に、上記コンピュータに実行させる板材移動・パンチ動作制御プログラムであって、
上記加工プログラムにおける実機械動作の制御として実行中のブロックから何番目か次のブロックである先読みブロックを読み込む手順と、
この読み込まれた先読みブロックから同ブロックの板材移動量を演算する手順と、
この演算された板材移動量から同先読みブロックの板材移動の速度パターンを生成し記憶する手順と、
この生成された板材移動の速度パターンから同先読みブロックの板材移動時間を算出する手順と、
この算出された板材移動時間から同先読みブロックにおけるパンチ駆動手段のラムの動作時間を設定する手順と、
前記ラムを駆動する前記サーボモータを一方向に回転させることで、前記パンチ工具が板材を加工した後に板材に接触しない抜け出し高さまで上昇した後、上死点を経て板材接触寸前高さに至るまでの上記ラムの動作である非接触時ラム動作が、上記の算出されたラム動作時間に行われるように、かつこのラム動作時間が設定時間以下ではモータ速度を零としないように、上記非接触時ラム動作のモータ速度パターンを生成し記憶する手順と、  上記先読みブロックにより実機械動作の制御を行わせる実行時に、上記の生成された板材移動の速度パターンおよびラム動作のモータ速度パターンを用い、パンチ工具が板材を加工した後、前記抜け出し高さまで上昇したときに、上記板材移動の速度パターンによる板材移動を開始させる手順とを含み、
上記モータ速度パターンを生成し記憶する手順において、上記モータ速度パターンは、板材移動の距離にかかわらず、加速時および減速時の加速度が一定のパターンとし、かつこのモータ速度パターンは、一定速度のパターン部分を有するものであり、このパターン部分における前記一定速度は、板材移動距離に応じて異なった値とされ、かつ前記板材移動の距離が設定距離以下では零ではない、
板材移動・パンチ動作制御プログラム。
【請求項５】
請求項４記載の板材移動・パンチ動作制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【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が、完全に停止するのを待つと、サイクルタイムが長くなり、ヒットレートが低下する。
これを改善するため、図９（Ａ），（Ｂ）に板材移動速度およびラム駆動のモータ速度をそれぞれ示すように、テーブル装置による板材移動を停止する前に、パンチ動作の下降を開始することが行われている。なお、この例は、図８にクランク角度を示すように、クランク機構を往復動作させる場合の例である。クランク機構は、パンチ工具が板材に接する手前の待機位置ＨＨ１′から、打ち抜き後に板材から離れる抜け出し位置ＨＨ２′までの間を、下死点ＢＤＣを通過して往復動作させ、上死点ＴＤＣは通過させない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記の制御は、ヒットレートの向上効果は得られるが、ラムの急加速を必要とし、モータ駆動のエネルギ消費が多くなるという課題がある。
【０００４】
この発明の目的は、高ヒットレート、およびパンチ駆動の省エネルギを実現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、制御系の演算負荷が小さく、簡易な制御で上記高ヒットレートおよび省エネルギを可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、非パンチ時のラムの昇降動作を滑らかにすることができて、振動や衝撃の緩和に優れたものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、高ヒットレート、およびパンチ駆動の省エネルギを実現できる板材移動・パンチ動作制御プログラムを提供することである。
【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。このパンチプレスは、板材の複数箇所に孔あけ加工および成形加工の両方またはいずれか片方の加工をパンチ工具（６）で行うものとしてある。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、サーボモータ（１９）を駆動源とし、このサーボモータ（１９）の回転をラム（８）の昇降に変換する回転／直線運動変換機構（２０）を有し、前記ラム（８）によってパンチ工具（６）を昇降させるパンチ駆動手段（９）と、前記板材移動手段（３）を制御する板材移動制御手段（３２）と、前記パンチ駆動手段（９）を制御するラム軸制御手段（３３）とを備える。  前記板材移動制御手段（３２）は、パンチ工具（６）が板材（Ｗ）をパンチした後、板材（Ｗ）から接触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）まで上昇したときに板材移動を開始するように前記板材移動手段（３）を制御するものとする。
前記ラム軸制御手段（３３）は、前記サーボモータ（１９）を一方向に回転させ、前記板材移動手段（３）による前記板材移動が完了するときに、パンチ工具（６）が板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至るように制御し、かつ前記パンチ工具（６）が前記接触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）から上昇し上死点（ＴＤＣ）を経て前記板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至るまでのサーボモータ（１９）の回転速度パターンであるモータ速度パターン（ＶＰ）を、前記板材移動の距離（Ｓ）に応じて生成し、板材移動の距離（Ｓ）が設定距離以下ではモータ速度を零としないパターンとする。なお、上記モータ速度パターン（ＶＰ）は、板材移動が完了し、パンチ工具（６）が板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至ったときに、パンチ工具（６）がパンチ加工ための設定速度に達するものとすることが好ましい。前記回転／直線運動変換機構（２０）は、例えばクランク機構や偏心カム機構等である。
【０００６】
この構成によると、板材移動制御手段（３２）とラム軸制御手段（３３）とにより、パンチ工具（６）が板材（Ｗ）から接触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）まで上昇したときに板材（Ｗ）の移動を開始し、かつ板材移動が完了するときにパンチ工具（６）が板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至るように、板材移動手段（３）とラム軸制御手段（９）を同期制御する。そのため、無駄な待機時間が生じず、ヒットレートが向上する。また、ラム軸制御手段（３３）は、前記サーボモータ（１９）を一方向に回転させ、かつ前記接触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）から上昇して前記板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至るまでのモータ速度パターン（ＶＰ）を、板材移動の距離（Ｓ）に応じて生成し、板材移動距離（Ｓ）が設定距離以下ではモータ速度を零としないパターンとするため、サーボモータ（１９）をできるだけ止めないように連続回転させることができる。このため、加減速の負荷が小さく、加減速エネルギが少なくて済む。このように、高ヒットレート、およびパンチ駆動の省エネルギを共に実現することができる。
上記設定距離は、任意に設定される距離であるが、直接に距離の値で定めなくても良く、例えばモータ速度パターン（ＶＰ）の生成方法が設定されることによって定まる距離であっても良い。
なお、パンチ工具（６）で成形加工を行う場合、一般には成形加工部分が上面側に突出するように加工されるが、このような成形加工部分が突出するため、上記板材接触寸前高さ（ＨＨ１）および接触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）は、孔あけ加工の場合よりも板材上面側に離れた位置に設定される。
【０００７】
前記ラム軸制御手段（３３）は、前記板材移動の距離（Ｓ）に応じた前記モータ速度パターン（ＶＰ）を、板材移動の距離（Ｓ）にかかわらず、加速時および減速時の加速度が一定のパターンとするものである。
加速度を一定とすると、パンチ駆動手段（９）によって板材移動の距離（Ｓ）に応じたモータ速度パターン（ＶＰ）を演算する負荷が小さくて済み、簡単な制御で上記高ヒットレートおよび省エネルギが可能となる。
【０００８】
前記モータ速度パターン（ＶＰ）は、一定速度のパターン部分を有するものであっても良い。このパターン部分における前記一定速度は、板材移動距離に応じて異なった値とされ、かつ前記板材移動の距離が設定距離以下では前記一定速度が零ではない値とされる。 モータ速度パターン（ＶＰ）を、Ｖ字状に減速から加速に切り替わる曲線とすると、切り替わり時に振動や衝撃が生じる。非パンチ時に、このような振動や衝撃が生じることは、無駄に振動等を生じさせることになるため、好ましくない。一定速度のパターン部分を有するようにすると、このような急激な速度変化が生じず、非パンチ時のラムの昇降動作を滑らかにすることができて、振動や衝撃の緩和に優れたものとなる。
【０００９】
こ発明の板材移動・パンチ動作制御プログラムは、パンチプレスの制御手段となるコンピュータを、次の板材移動制御手段（３２）およびラム軸制御手段（３３）として機能させるためのプログラムである。
上記パンチプレスは、板材の複数箇所に孔あけ加工および成形加工の両方またはいずれか片方の加工をパンチ工具（６）で行うものであり、板材（Ｗ）を移動させる板材移動手段（３）と、サーボモータ（１９）を駆動源とし、このサーボモータ（１９）の回転をラム（８）の昇降に変換する回転／直線運動変換機構（２０）を有し、前記ラム（８）によってパンチ工具（６）を昇降させるパンチ駆動手段（９）とを備えるものである。
上記板材移動・パンチ動作制御プログラムにより構成される板材移動制御手段（３２）およびラム軸制御手段（３３）は、次の機能を持つ手段である。
前記板材移動制御手段（３２）は、前記板材移動手段（３）を制御する手段であって、パンチ工具（６）が板材（Ｗ）をパンチした後、板材（Ｗ）から接触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）まで上昇したときに板材移動を開始するように前記板材移動手段（３）を制御するものとする。
前記ラム軸制御手段（３３）は、前記パンチ駆動手段（９）を制御する手段であって、前記サーボモータ（１９）を一方向に回転させ、前記板材移動手段（３２）による前記板材移動が完了するときに、パンチ工具（６）が板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至るように制御し、かつ前記パンチ工具（６）が前記接触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）から上昇し上死点（ＴＤＣ）を経て前記板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至るまでのモータ速度パターン（ＶＰ）を、前記板材移動の距離（Ｓ）に応じて生成し、板材移動の距離（Ｓ）が設定距離以下ではモータ速度を零としないパターンとする。モータ速度パターン（ＶＰ）は、一定速度のパターン部分を有するものである。
このパターン部分における前記一定速度は、板材移動距離に応じて異なった値とされ、かつ前記板材移動の距離が設定距離以下では零ではない値とされる。
【００１０】
この発明の記録媒体は、この板材移動・パンチ動作制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１１】
この発明の請求項４にかかる板材移動・パンチ動作制御プログラムを実施形態に対応する図７と共に説明する。この板材移動・パンチ動作制御プログラムは、パンチプレスの制御手段となるコンピュータに、板材のパンチ加工を行う部位をラム位置に移動させる板材移動指令がブロックで記述された加工プログラムと共に、上記コンピュータに実行させる板材移動・パンチ動作制御プログラムであって、次の各手順を含む。
すなわち、この板材移動・パンチ動作制御プログラムは、
上記加工プログラムにおける実機械動作の制御として実行中のブロックから何番目か次のブロックである先読みブロックを読み込む手順（Ｓ２）と、
この読み込まれた先読みブロックから同ブロックの板材移動量を演算する手順（Ｓ３）と、
この演算された板材移動量から同先読みブロックの板材移動の速度パターンを生成し記憶する手順（Ｓ４）と、
この生成された板材移動の速度パターンから同先読みブロックの板材移動時間を算出する手順（Ｓ６）と、
この算出された板材移動時間から同先読みブロックにおけるパンチ駆動手段のラムの動作時間を設定する手順（Ｓ７）と、
前記ラムを駆動する前記サーボモータを一方向に回転させることで、前記パンチ工具が板材を加工した後に板材に接触しない抜け出し高さまで上昇した後、上死点を経て板材接触寸前高さに至るまでの上記ラムの動作である非接触時ラム動作が、上記の算出されたラム動作時間に行われるように、かつこのラム動作時間が設定時間以下ではモータ速度を零としないように、上記非接触時ラム動作のモータ速度パターンを生成し記憶する手順（Ｓ８）と、
上記先読みブロックにより実機械動作の制御を行わせる実行時に、上記の生成された板材移動の速度パターンおよびラム動作のモータ速度パターンを用い、パンチ工具が板材を加工した後、前記抜け出し高さまで上昇したときに、上記板材移動の速度パターンによる板材移動を開始させる手順（Ｓ９〜Ｓ１１）とを含む。
上記モータ速度パターンを生成し記憶する手順（Ｓ８）において、上記モータ速度パターンは、板材移動の距離にかかわらず、加速時および減速時の加速度が一定のパターンとし、かつこのモータ速度パターンは、一定速度のパターン部分を有するものであり、このパターン部分における前記一定速度は、板材移動距離に応じて異なった値とされ、かつ前記板材移動の距離が設定距離以下では零ではない値とされる。
【００１２】
この発明の請求項５記載の記録媒体は、この発明の請求項４記載の板材移動・パンチ動作制御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体である。
【００１３】
【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４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る。加工手段４は、パンチ工具６を昇降させるラム８の駆動を行うパンチ駆動手段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。パンチ工具６は、孔あけ加工用のものであっても、成形加工用のものであっても良い。
【００１４】
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）に移動させるテーブル装置である。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。
【００１５】
パンチ駆動手段９は、サーボモータ１９を駆動源とし、このサーボモータ１９の回転をラム８の昇降に変換する回転／直線運動変換機構２０とを有し、ラム８によってパンチ工具６を昇降させるものである。ラム８は、所定のラム位置Ｐ（図３）でフレーム５に昇降自在に設置され、ラム位置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。
【００１６】
図１において、制御装置２は、コンピュータによる数値制御装置（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、パンチ駆動手段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（図示せず）と、加工プログラム３１を解読して前記各制御手段３２，３３…に加工プログラム３１の指令を与える解読実行手段３５とを備える。板材移動制御手段３２とラム軸制御手段３３とは、例えばパルス分配による同期制御が行われる。
【００１７】
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実行手段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軸方向の移動をそれぞれ行わせる板材移動指令であるＸ軸移動指令およびＹ軸移動指令と、パンチ駆動手段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。
【００１８】
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を制御する手段であり、サーボコントローラ３９を介してサーボモータ１７，１８を駆動する。板材移動制御手段３２およびサーボコントローラ３９は、各軸のサーボモータ１７，１８に対してそれぞれ設けられるが、図１では両軸に対するものを一つのブロックで代表して示してある。
板材移動制御手段３２は、同期制御部３２ａを有しており、同期制御部３２ａは、パンチ工具６が板材Ｗをパンチした後、板材Ｗから接触しない抜け出し高さＨＨ２（同図（Ｂ））まで上昇したときに板材Ｗの移動を開始するように、板材移動手段３を制御する。
【００１９】
板材移動制御手段３２は、同図（Ｃ）に示すように、板材移動速度を、加速度一定の加速区間、定速区間、および加速度一定の減速区間が生じる台形の速度曲線となる台形制御を行う。同図の板材移動速度曲線の台形部分内の面積が板材移動距離Ｓである。
また、板材移動制御手段３２は、例えば、パルスの払出しによって移動指令を与えるものとされ、速度の変更はパルス分配周波数の変更により行われる。その場合、サーボコントローラ３９は、パルス列の入力に従ってモータ電流を制御するディジタルサーボとされる。
【００２０】
ラム軸制御手段３３は、パンチ駆動手段９のサーボモータ１９を制御する手段であり、サーボコントローラ４０を介してサーボモータ１９を制御する。ラム軸制御手段３３は、回転／直線運動変換機構２０を一方向に回転させ、板材移動手段３による板材移動が完了するときに、パンチ工具６が板材接触寸前高さＨＨ１に至るように制御する。また、ラム軸制御手段３３は、パンチ工具６が前記接触しない抜け出し高さＨＨ２から上昇し上死点ＴＤＣを経て板材接触寸前高さＨＨ１に至るまでのモータ速度パターンＶＰを、板材移動距離Ｓに応じて生成し、板材移動距離Ｓが設定距離以下ではモータ速度を零としないパターンとする。上記設定距離は、任意に設定される距離であるが、この実施形態では直接に距離の値で定めておらず、モータ速度パターンＶＰの生成方法となる演算方法が定められていて、その演算方法を用いる結果、モータ速度が零となる板材移動距離Ｓが定まる。その板材移動距離Ｓが上記設定距離となる。
モータ速度パターンＶＰの生成方法、つまり生成する基準は種々の基準が採用できる。例えば、モータ速度パターンＶＰは、板材移動の距離Ｓにかかわらず、加速時および減速時の加速度が一定となるパターンとする。すなわち、各回の１周期のモータ速度パターンＶＰの曲線において、加速部分ＶＰｃ（図４（Ｂ））の傾斜角度を互いに一定とし、減速部分ＶＰａの傾斜角度も互いに一定とする。また、加速部分ＶＰｃと減速部分ＶＰａの傾斜角度は、互いに絶対値を一定とする。
また、モータ速度パターンＶＰは、一定速度のパターン部分ＶＰｂを有するパターンとされ、台形（上下の向きを区別すると逆台形）の速度曲線となるパターンとされる。
【００２１】
ラム軸制御手段３３は、同期モータ速度パターン生成部３３ａを有しており、この生成部３３ａに、モータ速度パターンＶＰの生成方法が設定され、その生成方法に従って、板材移動距離Ｓに応じたモータ速度パターンＶＰが成形される。具体的には、制御装置２は、解読実行手段３５よりも先に加工プログラム３６を読む先読み手段３８を有していて、この先読み手段３８により、現在実行中のパンチ指令の次の板材移動指令を先読みする。同期モータ速度パターン生成部３３ａは、設定された演算式により、上記の先読みした板材移動距離Ｓに応じてモータ速度パターンＶＰを生成する。
同期モータ速度パターン生成部３３ａは、サーボモータ１９をできるだけ止めないモータ速度パターンＶＰを生成するものとするが、板材移動距離Ｓが設定距離以上に長くなると、サーボモータ１９を止める区間が生じる。「サーボモータ１９をできるだけ止めない」とは、「サーボモータ１９を止めないことにより、その効果である省エネルギの効果が有意義に得られる範囲では止めることなく、」という意味であるが、具体的には次のようにして範囲が定められる。例えば、上記のようにモータ速度パターンＶＰを台形の速度曲線とし、かつ板材移動距離Ｓにかかわらず加速時および減速時の加速度を一定とする場合、板材移動距離Ｓが長いと、図８（Ｂ）の右端のモータ速度パターンＶＰで示すように、速度が零となる部分が生じる。このような場合にはサーボモータ１９を止めるが、その他の場合はサーボモータ１９を止めないことにする。
【００２２】
ラム軸制御手段３３は、例えば、板材移動制御手段３２と同じく、パルスの払出しによって移動指令を与えるものされ、そのパルス列ｐの例を図１（Ａ）中に引き出して示すように、速度の変更はパルス分配周波数の変更により行われる。その場合、サーボコントローラ４０は、パルス列の入力に従ってモータ電流を制御するディジタルサーボとされる。また、同期モータ速度パターン生成部３３ａは、このパルス分配周波数を途中で変化させたパルス列を生成するものとされる。
【００２３】
なお、上記板材接触寸前高さＨＨ１および抜け出し高さＨＨ２は、それぞれ板材Ｗの表面から設定余裕距離だけ上方に離れた高さ位置であり、上記設定余裕距離は任意に定められる。この設定余裕距離は、板材接触寸前高さＨＨ１と抜け出し高さＨＨ２とで異なる値としても良い。板材Ｗの表面位置は、加工プログラム３１に設定されている板材厚さの情報から得られる。
また、上記モータ速度パターンＶＰは、サーボモータ１９の回転速度のパターンであり、回転／直線運動変換機構２０を介しているため、ラム８の昇降速度とサーボモータ１９の回転速度は比例関係とはならないが、一定の関数による関係を持つ。したがって、ラム８の昇降速度は、その関係に従った昇降速度制御が行われることになる。
【００２４】
上記構成の動作を説明する。パンチ加工に際して、サーボモータ１９は常に一方向に回転させ、これにより回転／直線運動変換機構２０は、図１（Ｂ）に示すように常に一方向へ回転させられる。回転／直線運動変換機構２０の１回転の間に、ラム８は、接触寸前高さＨＨ１から下死点ＢＣＤまで下降するときに、板材Ｗに孔明け加工等のパンチ加工を行う。接触寸前高さＨＨ１にあるときに、ラム速度はパンチ加工のための好適速度に達していて（図４参照）、下死点ＢＣＤまでの下降、および下死点ＢＣＤから抜け出し位置ＨＨ２までの間、上記好適速度を維持する。またこの間は板材Ｗは停止状態とされる。
【００２５】
抜け出し位置ＨＨ２までパンチ工具６が上昇すると、板材移動手段３による板材Ｗの移動が開始され、かつ板材移動が完了するときに、パンチ工具６が板材接触寸前高さＨＨ１に至る。このように、板材移動手段３とパンチ駆動手段９の同期制御が行われる。そのため、無駄な待機時間が生じず、ヒットレートが向上する。
【００２６】
また、ラム軸制御手段３３は、前記のように回転／直線運動変換機構２０を一方向に回転させ、前記抜け出し高さＨＨ２から上昇した後、板材接触寸前高さＨＨ１に至る間は、板材移動の距離Ｓに応じたモータ速度パターンＶＰとすることにより、ラム８をできるだけ止めないようにする。このため、パンチ駆動用のサーボモータ１９の加減速負荷が小さく、加減速エネルギが少なくて済む。このように、高ヒットレート、およびパンチ駆動の省エネルギを共に実現することができる。
上記モータ速度パターンＶＰは、先読み手段３８により加工プログラム３１を先読みし、その先読みした板材移動指令の移動距離に応じて同期モータ速度パターン生成部３３ａにより生成される。このとき、板材移動距離Ｓにかかわらず、加速度を一定とするため、制御装置２を構成するコンピュータによりモータ速度パターンＶＰを演算する負荷が軽くて済み、比較的簡単なコンピュータによっても即座に演算することができる。
また、モータ速度パターンＶＰは台形とされ、一定速度のパターン部分ＶＰｂを有するため、急激な速度変化が生じず、非パンチ時のラム８の昇降動作を滑らかにすることができて、振動や衝撃の緩和に優れたものとなる。
【００２７】
この実施形態と図８，図９に示す従来例とをシミュレーション手段で概算し、比較すると、次の結果が得られた。
従来例および実施形態におけるパンチ駆動手段の各条件および必要エネルギは次のように定める。
（従来例）
・条件
必要打抜トン数（大出力トルク）  ：Ｔｍ１
高速加減速    （ローイナーシャ）：Ｊｍ１
・必要エネルギ
打抜エネルギ                    ：Ｗｐ１
加減速エネルギ                  ：Ｗａ１
（実施形態）
・条件
必要打抜トン数（大出力トルク）  ：Ｔｍ２
高速加減速    （通常イナーシャ）：Ｊｍ２
・必要エネルギ
打抜エネルギ                    ：Ｗｐ２
加減速エネルギ                  ：Ｗａ２
【００２８】
シミュレーションの結果によると、Ｔｍ２＝Ｔｍ１、Ｊｍ２＝４×Ｊｍ１、であって、この実施形態ではイナーシャ（慣性）が従来例よりも大きく、汎用サーボによるパンチ駆動手段９が実現できる。
例えば、Ｗｐ２＝Ｗｐ１、Ｗａ２＝１／６Ｗａ１であり、この実施形態では加減速エネルギが従来例の１／６と小さく、打抜エネルギは同じであり、省エネルギ駆動が実現されることが確認できた。
【００２９】
なお、上記実施形態は、モータ速度パターンＶＰを、直線加減速が行われる台形としたが、モータ速度パターンＶＰは、曲線加減速（いわゆるＳ字加減速）が行われる速度パターンとしても良い。
また、ラム軸制御手段３３によるモータ速度パターンＶＰの生成方法、つまり同期モータ速度パターン生成部３３ａによるモータ速度パターンＶＰの生成方法は、上記の各例の他、例えば加速部分や減速部分が、一定形状の曲線の相似形状となるように生成するものであっても良く、その場合も、演算負荷が小さくて済む。
【００３０】
図１と共に説明した制御装置２の板材移動制御手段３２およびラム軸制御手段３３等は、図５に示すように、制御装置２を構成するコンピュータ２Ａと、このコンピュータ２Ａで実行可能な板材移動・パンチ動作制御プログラム５０とで構成される。この板材移動・パンチ動作制御プログラム５０は、記憶媒体５１に記録させ、この記憶媒体５１をコンピュータ２Ａの記憶媒体読み出し装置（図示せず）で読み出すようにしてもよい。記憶媒体５１は、例えばコンパクトディスクや、光磁気ディスク等である。この他に、板材移動・パンチ動作制御プログラム５０は、このプログラム５０を記憶した別のコンピュータから、通信回線を介して上記コンピュータ２Ａに与えるようにしても良い。
【００３１】
板材移動・パンチ動作制御プログラム５０は、次の機能を持つ板材移動制御手段３２およびラム軸制御手段３３を構成するものである。これらの制御手段３２，３３は、図１〜図４と共に前述したものであるが、要点を再度説明すると、板材移動制御手段３２は、板材移動手段３を制御する手段であって、パンチ工具６が板材Ｗをパンチした後、板材Ｗから接触しない抜け出し高さＨＨ２まで上昇したときに板材移動を開始するように板材移動手段３を制御するものとする。ラム軸制御手段３３は、パンチ駆動手段９を制御する手段であって、サーボモータ１９を一方向に回転させ、板材移動手段３による板材移動が完了するときに、パンチ工具６が板材接触寸前高さＨＨ１に至るように制御し、かつパンチ工具６が前記接触しない抜け出し高さＨＨ２から上昇し上死点ＴＤＣを経て前記板材接触寸前高さＨＨ１に至るまでのモータ速度パターンを、前記板材移動の距離に応じて生成し、板材移動の距離が設定距離以下ではモータ速度を零としないパターンとする。
【００３２】
図６は、加工プログラム３１の構造例を示す。加工プログラム３１は、図１では各軸の移動指令やパンチ指令毎に示したが、一般的には図６のように、順次実行されるブロックＢの並びとして構成される。各ブロックＢに、板材移動指令Ｂａや工具指令Ｂｂなどの各種の指令が、一つまたは複数記述される。板材移動指令Ｂａは、移動方向を示す符号（ＸまたはＹ等の符号）に続けて、移動量を記述したものとされる。パンチプレスでは、板材移動指令Ｂａは、その大部分が、板材のパンチ加工を行う部位をラム位置に移動させる指令である。そのため、この例では、板材移動指令Ｂａを含むブロックＢは、板材移動後にパンチ動作をさせる意味を持つものとされ、板材移動後にパンチ動作を行わせないブロックＢに、板材移動指令Ｂａの後に、パンチ動作を行わせない指令をＭコード等で付すようにしている。したがって、コンピュータ２Ａにおける加工プログラム３１を解読する手段は、板材送り指令Ｂａを含むブロックＢは、非パンチ指令が付されていない限り、パンチ指令を含むと解釈する。
【００３３】
図７は、板材移動・パンチ動作制御プログラム５０（図５）の具体例を示す。この板材移動・パンチ動作制御プログラム５０は、板材Ｗ（図３）のパンチ加工を行う部位をラム位置Ｐに移動させる板材移動指令が、図６の例等のようにブロックＢで記述された加工プログラム３１をコンピュータ２Ａに実行させるときに、そのコンピュータ２Ａに実行させる制御プログラムであり、次の各手順Ｓ１〜Ｓ１１を含む。これらの手順Ｓ１〜Ｓ１１を順に説明する。
【００３４】
手順Ｓ１は、先読みブロックＢの読み込みタイミングとなるまで待つ処理であり、定められた読み込みタイミングとなるのを待って、次の手順に進める。
手順Ｓ２は、加工プログラム３１における実機械動作の制御として実行中のブロックＢから何番目か次のブロックである先読みブロックＢを読み込む処理である。何番目とするかは、適宜設定される。例えば、実行中ブロックＢの直ぐ次のブロックＢであっても良く、また実行中ブロックＢから２番目または３番目のブロックＢであっても良い。
手順Ｓ３では、この読み込まれた先読みブロックＢから、同ブロックＢの板材移動指令Ｂａ（図６）による板材移動量Ｓ（図１，図４）を演算する。この演算は、例えば、各軸方向の移動量の合成移動量であっても、長い方の移動量や、各軸の移動可能最大速度に対して移動時間のかかる軸方向の移動量を選択する演算であっても良く、また板材移動指令Ｂａに含まれている移動量をそのまま板材移動量Ｓとするものであっても良い。
手順Ｓ４は、この演算された板材移動量Ｓから同先読みブロックＢの板材移動の速度パターンを生成し記憶する処理である。板材移動の速度パターンは、図１や図４と共に前述した台形等の速度パターンとされる。
【００３５】
手順Ｓ５は、次の手順Ｓ６〜Ｓ８等のラム動作の演算をスタートさせる条件が充足されるのを待つ処理である。例えば、設定されただけのブロックＢが読み込まれたことで、条件が充足されたものとされる。なお、この手順Ｓ５は、省略することが可能である。
手順Ｓ６は、上記の生成された板材移動の速度パターンから同先読みブロックＢの板材移動時間を算出する処理である。板材移動の速度パターンが定まれば、板材移動時間は定まる。
手順Ｓ７は、この算出された板材移動時間から同先読みブロックＢにおけるパンチ駆動手段９のラムの動作時間を設定する処理である。例えば、板材移動時間を、抜け出し高さＨＨ２から接触寸前高さＨＨ１に至るまでのラム８の非接触時の動作時間とする。接触寸前高さＨＨ１から下死点ＢＤＣを経て抜け出し高さＨＨ２に至るまでは、設定された一定のラム速度（例えば最大速度）で動作させるものとされ、したがってこの間の動作時間は一定である。
【００３６】
手順Ｓ８は、上記非接触時ラム動作のモータ速度パターンＶＰ（図１，図４）を生成し記憶する処理である。非接触時ラム動作は、ラム８を駆動するサーボモータ１９を一方向に回転させることで、パンチ工具６が板材Ｗのパンチ後に板材Ｗに接触しない抜け出し高さＨＨ２まで上昇した後、上死点ＴＤＣを経て板材接触寸前高さＨＨ１に至るまでのラム８の動作である。手順Ｓ８では、この非接触時ラム動作が、上記の算出されたラム動作時間に行われるように、かつこのラム動作時間が設定時間以下ではモータ速度を零としないように、上記非接触時ラム動作のモータ速度パターンＶＰを生成する。この設定時間とラム動作時間の比較は、結果として時間の比較が行えれば良く、上記実施形態で示したように、板材移動距離を設定距離と比較するようにしても良い。また、これとは逆に、上記実施形態や請求項１等で言う「板材移動の距離が設定距離以下」という事項も、結果としてその判断ができれば良く、時間で比較しても良い。
【００３７】
このように、先読みにより、後のブロックＢにおける板材移動の速度パターンおよびラム８の速度パターンＶＰを生成して記憶しておき、設定された出力タイミングで（Ｓ９）、板材移動の速度パターンおよびラム８のモータ速度パターンＶＰを出力する（Ｓ１０，Ｓ１１）。これらの出力先は、例えばサーボコントローラ３９，４０（図１）へパルス分配等を行う手段である。このパルス分配を行う手段は、この板材移動・パンチ動作制御プログラム５０の一部として設けても、あるいはこの制御プログラム５０とは別に設けても良い。板材移動・パンチ動作制御プログラム５０を実行するコンピュータ２Ａと同じコンピュータ２Ａでパルス分配を行う場合、割り込み処理等でパルス分配と図７に示す各手順の処理とを並行して行うことになる。
このようにして、先読みされて速度パターンの生成されたブロックＢが実際に実機械動作の制御を行わせる実行時に、上記の生成された板材移動の速度パターンおよびラム動作のモータ速度パターンＶＰを用い、パンチ工具６が板材Ｗをパンチした後、抜け出し高さＨＨ２まで上昇したときに、上記板材移動の速度パターンによる板材移動を開始させるようにする。
【００３８】
【発明の効果】
この発明のパンチプレスは、板材移動制御手段とラム軸制御手段とにより、パンチ工具が板材から接触しない抜け出し高さまで上昇したときに板材の移動を開始し、かつ板材移動が完了するときにパンチ工具が板材接触寸前高さに至るように、板材移動手段とラム軸制御手段を同期制御し、またラム軸制御手段によりサーボモータを一方向に回転させ、かつパンチ工具が前記接触しない抜け出し高さから板材接触寸前高さに至るまでのモータ速度パターンを板材移動距離に応じて生成し、サーボモータをできるだけ止めないようにしたため、高ヒットレート、およびパンチ駆動の省エネルギを共に実現することができる。  前記モータ速度パターンは、板材移動の距離にかかわらず、加速時および減速時の加速度を一定とするため、制御系の演算負荷が小さく、簡易な制御で上記高ヒットレートおよび省エネルギを可能とできる。
モータ速度パターンは、一定速度のパターン部分を有するものとしたため、非パンチ時のラムの昇降動作を滑らかにすることができて、振動や衝撃の緩和に優れたものとなる。  この発明の板材移動・パンチ動作制御プログラムは、パンチプレスによる加工の高ヒットレート、およびパンチ駆動の省エネルギを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるパンチプレスの制御系の概念構成を示すブロック図、（Ｂ）はその回転／直線運動変換機構の動作説明図、（Ｃ）および（Ｄ）はそれぞれ板材移動速度とモータ速度の関係を示す概略タイムチャートである。
【図２】同パンチプレスの正面図と制御装置のブロック図とを組み合わせた説明図である。
【図３】同パンチプレスの平面図である。
【図４】同パンチプレスにおける板材移動速度とモータ速度の関係を示すタイムチャートである。
【図５】この発明の一実施形態にかかる板材移動・パンチ動作制御プログラムとコンピュータと加工プログラムの関係を示すブロック図である。
【図６】加工プログラムの構成の説明図である。
【図７】板材移動・パンチ動作制御プログラムの一例の流れ図である。
【図８】従来例における回転／直線運動変換機構の動作説明図である。
【図９】同従来例の板材移動速度とモータ速度の関係を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１…パンチプレス本体
２…制御装置
２Ａ…コンピュータ
３…板材移動手段
６…パンチ工具
８…ラム
９…ラム駆動手段
１３…テーブル
１７，１８，１９…サーボモータ
２０…回転／直線運動変換機構
３１…加工プログラム
３２…板材移動制御手段
３２ａ…同期制御部
３３…ラム軸制御手段
３３ａ…同期モータ速度パターン生成部
３５…解読実行手段
３８…先読み手段
５０…板材移動・パンチ動作制御プログラム
５１…記録媒体
ＨＨ１…板材接触寸前高さ
ＨＨ２…抜け出し高さ
Ｂ…ブロック
Ｂａ…板材移動指令
Ｐ…ラム位置
Ｓ…板材移動距離
ＶＰ…モータ速度パターン
ＶＰａ…減速部分
ＶＰｂ…一定速度のパターン部分
ＶＰｃ…加速部分
Ｗ…板材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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