(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
数値制御できるサーボモータを駆動源としてスライドに昇降運動を与えるサーボプレスにおける荷重の検出による下死点補正装置において、
（イ）前記スライドの上下方向の位置を検出し、電気的位置信号を出力するスケール検出器と、
（ロ）前記サーボモータに供給する電流値を検出する電流検出器又はロードセル等による荷重検出器と、
（ハ）前記サーボモータに供給する電流値を予め設定したスライドモーションに対応させて制御し、前記スライドの昇降運動を制御するとともに、
荷重値およびスライド位置の設定値をそれぞれ記憶しておき、前記荷重検出器から得られるスライドの荷重値または前記スケール検出器から入力したスライド位置のどちらか一方が前記設定値に達した時点において、他方の値と他方の設定値との間に生じた差異を求め、予め記憶させた差異に対応する下死点の補正値に基づいて前記スライドの設定下死点を補正し、スライドをその補正した下死点まで下降させて成形させるＮＣ制御装置と、
を装備することを特徴とするサーボプレスにおける成形荷重の検出による下死点補正装置。
【請求項２】
前記ＮＣ制御装置が、
前記スライド荷重値が予め設定した設定値に達した時点において、前記スケール検出器の出力するスライド位置が予め設定した位置よりも高い場合は、被加工材の硬度が高いと判定し、前記スライドの設定下死点を前記補正値だけ低く補正して下死点まで下降させ、
逆に、予め設定した位置よりも低い場合は、被加工材の硬度が低いと判定し、前記スライドの設定下死点を前記補正値だけ高く補正して下死点まで下降させる
ことを特徴とする請求項１記載のサーボプレスにおける成形荷重の検出による下死点補正装置。
【請求項３】
前記ＮＣ制御装置が、
前記スケール検出器が出力するスライド位置が予め設定したスライド位置に達した時点において、前記ＮＣ制御装置の算出する荷重値が予め設定した荷重値よりも大きい場合は、被加工材の硬度が高いと判定し、前記スライドの設定下死点を前記補正値だけ低く補正して下死点まで下降させ、
逆に、予め設定した荷重値よりも低い場合は、被加工材の硬度が低いと判定し、前記スライドの設定下死点を前記補正値だけ高く補正して下死点まで下降させる
ことを特徴とする請求項１記載のサーボプレスにおける成形荷重の検出による下死点補正装置。
【請求項４】
前記ＮＣ制御装置が、
前記スライドと共に下降する上型が下型上に供給された被加工材に当接したタッチ点を前記電流検出器の出力する電流値の立ち上がりで検出し、この検出した時点における前記スケール検出器の出力に基づき、被加工材の厚さの基準値からの誤差を求め、その誤差の分で前記スライドの設定下死点の補正値をさらに補正して下死点まで下降させることを特徴とする請求項１記載のサーボプレスにおける成形荷重の検出による下死点補正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣサーボモータやリニアサーボモータを駆動源とし、ねじ機構によりスライドを昇降運動させるサーボプレスにおける荷重の検出による下死点補正装置に関し、サーボプレスの構造部材や金型における熱による変形や被加工材の硬度の不均一による成形荷重の変動に対応して下死点補正を行い、プレス成形による製品精度を向上したい場合に有効である。
【０００２】
【従来の技術】
サーボプレスの下死点補正装置は、成形荷重の変動によるサーボプレスのフレーム、ねじ等の構造部材及び金型の変形から生じる下死点の変動、サーボプレスの可動部の発熱及び成形による金型の発熱による各部の変形から生じる下死点の変動に対応し、これらの変動を補正する目的で種々の改良された装置が開発されている。
【０００３】
装置の一つとして、構造部材の成形荷重による変形及び熱による変形から発生する下死点の変動を補正するものに、ベッドまたはボルスタ上面からスライド下面までの距離を直接リニアスケールで計測し、高さの変動分を次々と補正しているものがある。
【０００４】
更に改良した装置は、サーボプレスの構造部材の変形によるものだけではなく金型の変形による下死点の変動も補正するもので、例えば、上型のパンチが下型上に供給された被加工材に当接したタッチ点を検出し、この検出時のベッドまたはボルスタ上面からスライド下面までの距離を計測し、距離の変動分を次々と補正する発明者の考案に係る装置がある。この装置により被加工材の板厚の変化に対する補正が出来る。
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した従来の技術のうち、前者における成形力や熱によるサーボプレスの構造部材や金型の変形による下死点の変動を補正する方法では、下死点精度を５〜１０ミクロンに維持することができる。また、後者における被加工材の板厚の変化による下死点の変動を補正する方法を前者に加えて下死点の変動を補正する方法では、下死点精度を数ミクロン改良することができる。
【０００６】
しかし、被加工材の硬度のばらつきにより成形荷重が変動して生じる下死点の変動を補正することが出来ないという問題が残っていた。被加工材は通常コイル材を使用するが、板厚や硬度に関しては十分管理された状況で製造されたコイル材であってもコイルの巻き始めと、中間と、巻き終わりとで一定にならないことがあり、硬度の変動による成形量の変動を防止して下死点精度を従来の５〜１０ミクロンより更に向上させ、製品精度を向上することが望まれている。
【０００７】
本発明の目的は、前述の被加工材の硬度のばらつきにより発生するサーボプレスの構造部材及び金型の変形による下死点の変動を補正することができるサーボプレスの荷重による下死点補正装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するために、本発明では、まず、数値制御できるサーボモータを駆動源としてスライドに昇降運動を与えるサーボプレスにおける荷重の検出による下死点補正装置として、ベッドまたはボルスタ上面からスライド下面までの距離（以降「スライド位置」と呼ぶことにする）を検出して電気的位置信号を出力するスケール検出器と、前記スライドの荷重値と対応してサーボモータに供給される電流値を検出する電流検出器と、前記サーボモータに供給する電流値を予め設定したスライドモーションに対応させて制御することにより、前記スライドの昇降運動を制御するＮＣ制御装置とを装備する。
【０００９】
そして、前記ＮＣ制御装置は、荷重値およびスライド位置の設定値をそれぞれ記憶しておき、前記荷重検出器から得られるスライドの荷重値または前記スケール検出器から入力したスライド位置のどちらか一方が前記設定値に達した時点において、他方の値と他方の設定値との間に生じた差異を求め、予め記憶させた差異に対応する下死点の補正値に基づいて前記スライドの設定下死点を補正し、スライドをその補正した下死点まで下降させて成形させるものであることを特徴としている。
【００１０】
このような下死点補正装置において、前記ＮＣ制御装置は、前記スライド荷重値が予め設定した設定値に達した時点において、前記スケール検出器の出力するスライド位置が予め設定した位置よりも高い場合は、被加工材の硬度が高いと判定し、前記スライドの設定下死点を前記補正値だけ低く補正し、その補正した下死点まで下降させ、逆に、予め設定した位置よりも低い場合は、被加工材の硬度が低いと判定し、前記スライドの設定下死点を前記補正値だけ高く補正し、その補正した下死点まで下降させるものであってもよい。
【００１１】
一方、前記ＮＣ制御装置は、前記スケール検出器が出力するスライド位置が予め設定したスライド位置に達した時点において、前記ＮＣ制御装置の算出する荷重値が予め設定した荷重値よりも大きい場合は、被加工材の硬度が高いと判定し、前記スライドの設定下死点を前記補正値だけ低く補正して下死点まで下降させ、
逆に、予め設定した荷重値よりも低い場合は、被加工材の硬度が低いと判定し、前記スライドの設定下死点を前記補正値だけ高く補正して下死点まで下降させるものであってもよい。
【００１２】
さらに、前記ＮＣ制御装置は、前記スライドと共に下降する上型が下型上に供給された被加工材に当接したタッチ点を前記電流検出器の出力する電流値の立ち上がりで検出し、この検出した時点における前記スケール検出器の出力に基づき、被加工材の厚さの基準値からの誤差を求め、その誤差の分で前記スライドの設定下死点の補正値をさらに補正して下死点まで下降させるものであってもよい。すなわち、被加工材の板厚の変化に対応してスライドの設定下死点を補正することである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１から図４に本発明におけるサーボプレスにおける荷重の検出による下死点補正装置の実施例を示す。図１はサーボプレス１における荷重の検出による下死点補正装置における構成を示している。サーボプレス１のフレーム２に昇降自在に案内されたスライド３は、フレーム２に支持され、昇降自在になっていて回転自在のねじ軸４の下端部と係合している。
【００１４】
さらに、スライド３は、ねじ軸４の回転を介してサーボモータ５により駆動される。サーボモータ５は、 ＮＣ制御装置６から供給される電流により駆動制御される。この電流回路７には、サーボモータ５に供給された電流値を検出する電流検出器８が設けられている。また、リニアスケールなどからなり、スライド位置を検出するスケール検出器９がスライド３に近接するようにフレーム２に設置されている。このスケール検出器９は、スライド３の位置を１ミクロン単位で検出できる。
【００１５】
図２は、スライド３の昇降運動を制御するサーボモータ５の制御系を示す。ＮＣ制御装置６は予め設定されたＮＣ信号を出力するＮＣ装置６Ａと、 ＮＣ装置６Ａから出力されたＮＣ信号に対応する電流を出力してサーボモータ５を駆動制御するドライバ６Ｂとから構成されている。
【００１６】
さらに、ＮＣ装置６Ａには、電流検出器８により検出されスライド荷重を示す電流値及びスケール検出器９により検出されスライド位置を示す信号がフィードバックされ、それらを演算することにより求められ補正値として出力されたＮＣ信号に対応する電流が、ドライバ６Ｂに出力されてサーボモータ５の回転制御に利用される。
【００１７】
スライド３の成形荷重は、フレーム２に歪計を装着し、成形中の荷重による歪計の出力をＮＣ装置６Ａに入力して算出してもよい。あるいは、他の方法により検出してもよい。
【００１８】
また、スライド３の下面には上型１０Ａが取りつけられ、フレーム２のベッド上に据え付けたボルスタ上面には下型１０Ｂが取りつけられている。上型１０Ａが下型１０Ｂの上に供給された被加工材に達したタッチ点において電流検出器８によって成形開始による電流値の立ち上がりを検出し、ＮＣ装置６Ａに入力してサーボモータ５の回転制御に利用する。
【００１９】
図３は、以上の説明の実施例であるサーボプレス１を示す。スライド３はその下面４ヶ所に設置されたガイド棒１１をフレーム２のベッド部に設けたガイド１２によつて上下方向に案内されていて昇降自在である。フレーム２に回転自在に支持されたねじ軸４の下端部はスライド３の上に設置されためねじ３Ａと係合している。
【００２０】
ねじ軸４の上端部に取り付けられたタイミングプーリ１４はフレーム２に固定されたサーボモータ５の出力軸に取り付けられたタイミングプーリ１５とタイミングベルト１６で連結され回転を伝達される。なお、サーボモータ５にはエンコーダ１７が直結され、エンコーダ１７による回転角度の信号をＮＣ装置６Ａにフィードバックしてサーボモータ５の回転制御に利用する。
【００２１】
次に、サーボプレス１における詳細の下死点補正方法について説明する。第１の荷重の検出による被加工材の硬度の変化に対する下死点補正方法は、まず、スライド３が下降して成形に入り、ＮＣ装置６Ａで算出するスライド３の荷重値が、予め設定した荷重値に達した時点において、スケール検出器９で検出したスライド位置と、予め設定したスライド位置とを比較する。
【００２２】
そして、検出したスライド位置が設定した位置より高い場合は被加工材の硬度が基準の硬度より高いと判定し、硬度の基準値との差異に対応するスライド位置の違いを検出してスライド３の設定下死点を低くなるように補正し、スライド３を補正した下死点まで下降させて成形する。なお、予め設定する荷重値やスライド位置は、予め硬度の基準値及び基準値と異なる被加工材を成形したデータにより決定し、ＮＣ装置６に記憶させて使用する。
【００２３】
逆に、スライド位置が設定した位置より低い場合は被加工材の硬度が基準の硬度より低いと判定し、硬度の基準値との差異に対応するスライド位置の違いを検出してスライド３の設定下死点を高くなるように補正し、スライド３を補正した下死点まで下降させて成形する。なお、硬度の基準値との差異に対応する下死点の補正値は、前述の設定値の場合と同様に予め硬度の基準値及び基準値と異なる被加工材を成形したデータにより決定される。この補正によりスライド３の下死点精度を１〜数ミクロンとすることができる。
【００２４】
第２の荷重の検出による被加工材の硬度の変化に対する下死点補正方法は、まず、スライド３が下降して成形に入り、スケール検出器９で検出したスライド位置が、予め設定したスライド位置に達した時点において、電流検出器８により検出された電流値によりＮＣ装置６Ａで算出した荷重値と、予め設定した荷重値とを比較する。
【００２５】
そして、算出した荷重値が予め設定した荷重値より高い場合は被加工材の硬度が基準の硬度より高いと判定し、硬度の基準値との差異に対応する荷重値の違いを検出してスライド３の設定下死点を低くなるように補正し、スライド３を補正した下死点まで下降させて成形する。なお、予め設定する荷重値やスライド位置は、前述と同様に予め硬度の基準値及び基準値と異なる被加工材を成形したデータにより決定される。
【００２６】
逆に、荷重値が設定した荷重値より低い場合は被加工材の硬度が基準の硬度より低いと判定し、硬度の基準値との差異に対応する荷重値の違いを検出してスライド３の設定下死点を高くなるように補正し、スライド３を補正した下死点まで下降させて成形する。なお、被加工材の硬度はコイル材の先端部及び後端部で若干硬度が高いことが多く、中間部分はほぼ 均一であり、部分的に一部低いことがある。
【００２７】
被加工材の基準硬度は、コイルの中間のほぼ均一である部分の硬度とし、硬度が高いまたは低いを判定し、硬度の違いによる荷重値の変動に対応する下死点の補正値は、前述と同様に予め硬度の基準値及び基準値と異なる被加工材を成形したデータにより決定される。この補正によってもスライド３の下死点精度を１〜数ミクロンとすることができる。
【００２８】
今までは被加工材の板厚を均一として述べてきたが、コイル材の板厚は若干、変化することがある。板厚が変化すれば同じ下死点位置での成形荷重値も変動する。そこで、まず、スライド３の下降中に、上型１０Ａが下型１０Ｂの上に供給された被加工材に達したタッチ点を、電流検出器８の電流値の成形開始による立ち上がり点で検出する。
【００２９】
この時点におけるスケール検出器９の検出するスライド位置が基準値、すなわち、板厚が基準値である場合はスライド３の設定下死点を補正することなく、予め設定した下死点まで下降させて成形する。一方、スライド位置が基準値より高い場合は、板厚が厚いと判定し、スライド３の設定下死点を補正し、スライド３を補正した設定下死点まで下降させて成形する。逆に、スライド位置が基準値より低い場合は、板厚が薄いと判定し、スライド３の設定下死点を補正し、スライド３を補正した設定下死点まで上昇させて成形する。
【００３０】
被加工材の板厚の変化による設定下死点の補正は、前述の第１及び第２の荷重の検出による被加工材の硬度の変化に対する下死点補正方法のうちのどちらとの組み合わせでも使用することができる。従って、サーボプレス１のＮＣ制御装置６に設けた設定器で組み合わせを選択して使用することができる。
【００３１】
図４はスライド３が下降して上昇するまでのスライドモーションを示している。Ｘ軸を時間（ＳＥＣ）軸とし、Ｙ軸をスライド位置（ＭＭ）軸として示した図で、補正前のスライドモーションとして示した曲線は従来例による下死点精度５〜１０ミクロンの曲線である。
【００３２】
これに荷重の検出による被加工材の硬度の変化に対する補正及び板厚による補正を実施したスライドモーションの曲線は点線で示すような曲線となる。したがって補正により下死点精度は前述のように１〜数ミクロンまで向上させることができる。補正量は「現在補正値」として画面上に表示される。
【００３３】
以上は、荷重をサーボモータの電流により検出する方法による一実施例について説明したが、例えば、ロードセル等により実際の荷重を検出してもよい。すなわち、前述の技術的思想に基づく構成及び詳細部分の設計変更は全てこの発明に含まれることはいうまでもない。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、従来のスライド位置の変動を検出して設定下死点を補正する下死点補正装置による下死点精度が５〜１０ミクロンであったのに対し、成形荷重の変動による設定下死点の補正により、サーボプレスだけでなく金型も含む全ての構成部材の変形による設定下死点の変動を補正することができ、下死点精度を１〜数ミクロンに向上できる効果は極めて大きいと言える。
【図面の簡単な説明】
【図１】サーボプレスの荷重による下死点補正装置の構成図
【図２】サーボプレスのサーボモータの制御系を示すブロック図
【図３】サーボプレスの主要部の正面図
【図４】サーボプレスのスライドモーションの説明図
【符号の説明】
１はサーボプレス、２はフレーム、３はスライド、３Ａはめねじ、４はねじ軸、５はサーボモータ、６はＮＣ制御装置、６ＡはＮＣ装置、６Ｂはドライバ、７は動力回路、８は電流検出器、９はスケール検出器、１０は金型、１０Ａは上型、１０Ｂは下型、１１はガイド棒、１２はガイド、１３はボルスタ、１４はタイミングプーリ、１５はタイミングプーリ、１６はタイミングベルト、１７はエンコーダ、１８はロードセル等
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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