(57)【要約】【課題】ワークの打抜き加工時のワークの破断後に、ラムを下降端位置へ増速して能率向上を図ることができるワークの打抜き加工方法及びパンチプレスを提供する。【解決手段】サーボモータ５の回転をラム２３の往復運動に変換する運動変換機構７を介して前記ラム２３を往復動し、このラムの往作動時にパンチを往作動してダイとの協働の下にワークに打抜き加工を行うとき、予め設定された複数の動作区間Ａ，Ｂ，Ｃ毎に動作が定義された動作パターンＭＰに従って前記パンチを動作してワークの打抜き加工を行う打抜き加工方法であって、前記動作パターンＭＰに従って前記パンチを動作してワークの打抜き加工の最中に、前記サーボモータ５に対するトルク指令値ＴＤが負のトルク指令値ＴＥに反転したときに、前記動作パターンＭＰに従っての動作時に次のスラップを開始する位置へ前記ラムの移動を加速するワークの打抜き加工方法及びパンチプレスである。【選択図】図１
2009208144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータの回転をラムの往復運動に変換する運動変換機構を介して前記ラムを往復動し、このラムの往作動時にパンチを往作動してダイとの協働の下にワークに打抜き加工を行うとき、予め設定された複数の動作区間毎に動作が定義された動作パターンに従って前記パンチを動作してワークの打抜き加工を行う打抜き加工方法であって、前記動作パターンに従って前記パンチを動作してのワークの打抜き加工の最中に、前記サーボモータに対するトルク指令値が負のトルク指令値に反転したときに、前記動作パターンに従っての動作時に次のスラップを開始する位置へ前記ラムの移動を増速することを特徴とするパンチプレスによるワークの打抜き加工方法。
【請求項２】
サーボモータの回転をラムの往復運動に変換する運動変換機構を介して前記ラムを往復動し、このラムの往作動時にパンチを往作動してダイとの協働の下にワークに打抜き加工を行うとき、予め設定された複数の動作区間毎に動作が定義された動作パターンに従って前記パンチを動作してワークの打抜き加工を行う打抜き加工方法であって、前記動作パターンに従って前記パンチを動作してのワークの打抜き加工の最中に、前記サーボモータに対するトルク指令値が負のトルク指令値に反転したときに、ワークが破断したものとして前記ラムを上昇復帰することを特徴とするパンチプレスによるワークの打抜き加工方法。
【請求項３】
ワークに打抜き加工を行うパンチプレスであって、サーボモータの回転をラムの往復運動に変化する運動変換機構と、前記ラムにより押圧されてダイとの協働によってワークに打抜き加工を行うパンチと、予め設定された複数の動作区間毎に動作が定義された動作パターンを格納した動作パターンメモリと、前記動作パターンに従って前記パンチを動作すべく前記ラムの位置指令値、速度指令値を出力する位置指令手段、速度指令手段と、この位置指令手段、速度指令手段の指令値に従って前記サーボモータの回転を制御するモータ制御手段と、前記ワークの打抜き加工の最中に前記モータ制御手段から負のトルク指令値が出力されたときに、前記動作パターンに従っての動作時に次の動作を開始する位置へ前記ラムの移動を増速するために前記モータ制御手段に増速指令を出力する増速指令手段とを備えていることを特徴とするパンチプレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状のワークに打抜き加工（パンチング加工）を行うためのパンチプレスによるワークの打抜き加工方法及びパンチプレスに係り、さらに詳細には、打抜き加工を多数回繰り返すとき、能率向上を図ることのできる打抜き加工方法及びパンチプレスに関する。
【背景技術】
【０００２】
パンチプレスによって板状のワークに打抜き加工を行うとき、上死点位置又は上昇端位置からラム又はパンチ（ラムとパンチは別体であるが、上昇端位置によってはラムとパンチが一体的に上下動する場合や一体的に上下動する構成もあるので、以後の説明においては、ラムとパンチは一体的に上下動するものとして説明する）を高速で下降し、パンチの下端部がワークの上面に対して所定の距離に近接すると、打抜き加工速度に減速している。そして、ワークを打抜き加工した後に、パンチが下死点位置又は下降端位置に達すると、上記下降端位置から前記上昇端位置へパンチを高速で上昇復帰することが行われている（特許文献１参照）。
【特許文献１】実公平７−１８４７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記特許文献１に記載のパンチプレスにおいてのラムの速度は、上昇端からワークの上面にパンチが近接するまでの高速下降工程では高速下降を行い、その後に、打抜き工程では減速した打抜き速度でもってワークの打抜き加工を行ってパンチが下降端位置に達すると、次の上昇工程では高速の上昇速度でもってパンチを上昇端位置に上昇復帰するものである。すなわち、従来は前記高速下降工程，打抜き工程，上昇工程の３工程が順次繰り返されるものであり、前記上昇工程時にパンチの下端部がワーク上面から上昇すると、ワークの移動が直ちに行われるものである。
【０００４】
従来の構成においては、前記３工程が規則正しく繰り返されることにより、パンチ，ダイによってワークに打抜き加工が繰り返されるものの、打抜き加工を多数回繰り返す場合、ワークを打抜いた瞬間の位置から下降端位置までは減速した打抜き速度でもってパンチが下降するので、能率向上を図る上においてさらなる改良が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前述のごとき従来の問題に鑑みてなされたもので、サーボモータの回転をラムの往復運動に変換する運動変換機構を介して前記ラムを往復動し、このラムの往作動時にパンチを往作動してダイとの協働の下にワークに打抜き加工を行うとき、予め設定された複数の動作区間毎に動作が定義された動作パターンに従って前記パンチを動作してワークの打抜き加工を行う打抜き加工方法であって、前記動作パターンに従って前記パンチを動作してのワークの打抜き加工の最中に、前記サーボモータに対するトルク指令値が負のトルク指令値に反転したときに、前記動作パターンに従っての動作時に次のスラップを開始する位置へ前記ラムの移動を増速することを特徴とするものである。
【０００６】
また、サーボモータの回転をラムの往復運動に変換する運動変換機構を介して前記ラムを往復動し、このラムの往作動時にパンチを往作動してダイとの協働の下にワークに打抜き加工を行うとき、予め設定された複数の動作区間毎に動作が定義された動作パターンに従って前記パンチを動作してワークの打抜き加工を行う打抜き加工方法であって、前記動作パターンに従って前記パンチを動作してのワークの打抜き加工の最中に、前記サーボモータに対するトルク指令値が負のトルク指令値に反転したときに、ワークが破断したものとして前記ラムを上昇復帰することを特徴とするものである。
【０００７】
また、ワークに打抜き加工を行うパンチプレスであって、サーボモータの回転をラムの往復運動に変化する運動変換機構と、前記ラムにより押圧されてダイとの協働によってワークに打抜き加工を行うパンチと、予め設定された複数の動作区間毎に動作が定義された動作パターンを格納した動作パターンメモリと、前記動作パターンに従って前記パンチを動作すべく前記ラムの位置指令値、速度指令値を出力する位置指令手段、速度指令手段と、この位置指令手段、速度指令手段の指令値に従って前記サーボモータの回転を制御するモータ制御手段と、前記ワークの打抜き加工の最中に前記モータ制御手段から負のトルク指令値が出力されたときに、前記動作パターンに従っての動作時に次の動作を開始する位置へ前記ラムの移動を増速するために前記モータ制御手段に増速指令を出力する加速指令手段とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、パンチプレスによってワークの打抜き加工を行うとき、パンチがワークを打抜いたことを、サーボモータに対するトルク指令値が負のトルク指令値に反転（変化）したときに、下降端位置へのパンチの下降速度を増速するものであるから、パンチは下降端位置へより短時間で達することとなり、ワークの打抜き加工の能率向上を図ることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を用いて説明するに、本発明の実施形態に係るプレス１の機械的構成は、図１に示すごとき構成である。すなわち、プレス１は、フレームの一部３に装着したサーボモータなどのごときモータ５によって正回転，逆回転される運動変換機構の一例としてのネジ機構７を備えている。このネジ機構７においてボールネジ９に往復動自在に螺合したボールナット１１には第１リンク１３の一端部が枢支連結してある。そして、上記第１リンク１３の他端部は、プレス１のフレームの一部３に備えたブラケット１５に揺動自在に枢支されたベルクランク１７の一端側と枢支連結してある。前記ベルクランク１７の他端側には第２リンク１９の一端部が枢支連結してあり、この第２リンク１９の他端部には、フレームに備えたガイド部２１に上下方向に往復動自在に案内されるラム２３に枢支連結してある。
【００１０】
上記構成において、制御装置２５の制御の下に前記モータ５の正回転，逆回転を制御すると前記ラム２３が上下動され、モータ５の正回転時にラム２３が往作動（下降）してプレス１に備えられたパンチ（図示省略）を打圧し、このパンチと対向したダイと上記パンチとの協働によって板状のワークのプレス加工（例えば打抜き加工）が行われるものである。
【００１１】
なお、モータ５の回転をラム２３の往復運動に変換する運動変換機構を介してラム２３の往復動を行う構成のプレス１は、前述したごとき構成に限るものではなく、例えばモータ５によって偏心機構を正回転、逆回転することによってラム２３を往復動する構成や、ネジ機構７によってラム２３を直接往復動する構成とすることができるものである。また、偏心機構とトグルリンク機構を組合せた構成など、プレス１の構成として種々の構成を採用することができるものである。
【００１２】
ところで、パンチプレス等のプレス一般において、例えば板状のワークの打抜き加工を行う場合、能率向上を図るために、上死点位置よりも下方位置の上昇端位置からラムの下降を高速で開始し、打抜き加工時の騒音発生を抑制するため、またはより高圧の加圧力を得るために、ワークの上面から僅か上側に設定した減速位置（減速開始位置）においてラムの下降速度を減速した後にワークの打抜き加工を行い、その後、下死点位置又は下降端位置に達した後にラムの上昇復帰を行っている。
【００１３】
上記ラムの上下動の動作パターン（プレスパターン）は各種のプレス加工毎に予め設定されており、このプレスパターンにおいては、上死点位置を基準位置として、上昇端位置、減速位置、ダイ上面位置、下降端位置は、設定範囲が変更可能なパラメータで設定されている。そして、プレスパターンにおいての最高速度（指定高速度）、減速後の指定低速度はプレスパターンにおいて設定範囲が変更可能なパラメータで設定されているものである。
【００１４】
ところで、前述したプレス１におけるラム２３の上昇端位置、減速位置、ダイ上面位置及び下降端位置並びにモータ５の回転速度すなわち前記ラム２３の上下動の速度は、モータ５に備えたロータリーエンコーダ５Ｅによって検出することが可能であると共に、ラム２３の上昇端位置及び下降端位置を任意の位置に設定し、この設定した上昇端位置と下降端位置の間でラム２３の上下動を繰り返すことができるものである。
【００１５】
前記モータ５の回転を制御するための前記制御装置２５は例えばＣＮＣ装置などの制御装置であって、この制御装置２５には入力手段２７が接続してある。この入力手段２７は、例えば加工プログラムやワークの加工に必要な加工データなどを入力するためのものである。前記制御装置２５には、各種の動作パターン（プレスパターン）を格納した動作パターンメモリ２９が備えられている。上記動作パターンメモリ２９には、図２に示すごとく、予め複数の動作区間Ａ，Ｂ，Ｃ毎に動作が定義された動作パターンＭＰが格納されている。
【００１６】
上記動作パターンＭＰは、上死点位置又は上昇端位置ＴＰからワーク上面ＷＦより僅かに上側の減速位置ＳＰまでの高速下降工程の第１の動作区間Ａと、上記減速位置ＳＰからワークの下面位置又は当該下面位置より僅かに下側の下死点位置又は下降端位置ＬＰまでの打抜き加工を行う打抜き工程の第２の動作区間Ｂと、上記下降端位置ＬＰから上昇端位置ＴＰまで高速上昇を行う上昇工程の第３の動作区間Ｃとを備えた動作パターンである。上記動作パターンＭＰにおける第１，第２，第３の動作区間Ａ，Ｂ，Ｃの各動作速度は、前記制御装置２５に備えたパラメータメモリ３１に予め格納してあるパラメータによって設定されるものである。したがって、ワークの打抜き加工を行うときには、前記動作パターンＭＰの第１，第２，第３の動作区間Ａ，Ｂ，Ｃにおける各動作速度は予め設定されているものである。
【００１７】
また、前記制御装置２５には、前記動作パターンＭＰに従ってラム２３の上下動を行うために、前記ラム２３の位置指令，速度指令を出力する位置指令手段３３，速度指令手段３５が備えられていると共に、上記位置指令手段３３，速度指令手段３５の出力により前記モータ５の回転を制御するモータ制御手段３７が備えられている。さらに、前記制御装置２５には、ワークの打抜き加工の最中に前記モータ制御手段３７から負のトルクが出力されたときに、この負のトルクの出力を検出するためのトルク反転検出手段３９が備えられていると共に、このトルク反転検出手段３９によって負のトルクを検出したときに、前記モータ５の回転を増速するための増速指令を前記モータ制御手段３７へ出力する増速指令手段４１が備えられている。
【００１８】
前記構成において、入力手段２７から制御装置２５にワークの打抜き加工に必要な加工プログラムが入力されると、この加工プログラムに記載されているワークの板厚，工具番号，ラム２３の動作パターン番号等により前記動作パターンメモリ２９から動作パターンＭＰが選択される。そして、この動作パターンＭＰにおける第１，第２，第３の動作区間Ａ，Ｂ，Ｃに対してパラメータメモリ３１から選択したパラメータをそれぞれ適用することにより、動作パターンＭＰにおける第１，第２，第３の動作区間Ａ，Ｂ，Ｃにおける各動作がそれぞれ定義される。
【００１９】
上述のごとく、動作パターンＭＰにおける第１，第２，第３の動作区間Ａ，Ｂ，Ｃの動作が定義されると、前記動作パターンＭＰに従ってラム２３の上下動を行うように、位置指令手段３３の位置指令及び速度指令手段３５の速度指令により、モータ制御手段３７の制御の下にモータ５の正回転が制御される。
【００２０】
すなわち、図３に示すように、ラム２３が上昇端位置ＴＰに位置する初期状態においては、第１の動作区間Ａにおける動作に従ってラム２３を減速位置ＳＰへ高速で下降するために、時間ｔ０〜ｔ１においてトルク指令値ＴＡ，ＴＢを前記モータ制御手段３７からモータ５へ付与すると、モータ５の回転速度は初期の速度零Ｖ０から最高速度ＶＡに増速され、ラム２３は減速位置ＳＰに達する。ラム２３が減速位置ＳＰに達すると、第２の動作区間Ｂにおける動作に従ってラム２３を下降すべく減速するために、負のトルク指令値ＴＣがモータ５へ付与される。
【００２１】
そして、時間ｔ３においてラム２３がワーク上面ＷＦに達すると、ワークの打抜き加工を行うに必要な加工トルクのトルク指令値ＴＤがモータ５に付与される。この際、ラム２３の位置は位置検出手段の一例としての前記ロータリーエンコーダ５Ｅによって検出されている。
【００２２】
ここで、ラム２３はワークを打抜くときの反力としての負荷を受けているので位置指令手段３３から出力される位置の指令値に対してラム２３の下降移動が遅れる傾向にあり、位置の指令値と実位置との偏差が次第に増加することになる。したがって、位置指令値にラム２３の実位置を一致させるために、前記偏差の増加に従ってトルク指令値ＴＤは次第に大きくなる。
【００２３】
上述のように、トルク指令値ＴＤが次第に大きくなり、ワークの上下面に亀裂が生じると、ラム２３の負荷は小さくなるので、トルク指令値ＴＤはピーク値を過ぎて僅かに小さくなる。そして、上下両面の亀裂が成長するに従ってラム２３の負荷は次第に小さくなり、上下両面の亀裂が連結して破断すると、ラム２３に作用する負荷は急激に小さくなる。
【００２４】
すなわち、トルク指令値ＴＤはワークの打抜き加工最中のピーク値を過ぎると急激に小さくなるが、ワークの打抜き加工時の反力が消失するのでラム２３は急激に下降することになる。この際、前記位置指令手段３３から出力される位置の指令値に対して実ラム位置が行き過ぎる状態となるので、ラム２３を戻す位置指令値、すなわちブレーキをかける負のトルク指令値ＴＥが時間ｔ４においてモータ制御手段３７からモータ５へ付与されることになる。
【００２５】
前述の如くワークの打抜き加工が開始された後、すなわちラム２３が減速位置ＳＰより下側に位置する条件（ワークを加圧している条件）の状態にあり、ワークに打抜き加工のための加圧力が実際に作用している打抜き加工の最中に、前記負のトルク指令値ＴＥがモータ制御手段３７から出力されたことをトルク反転検出手段３９が検出すると、増速指令手段４１からモータ制御手段３７へ増速指令が出力されるので、下降端位置ＬＰへ向かうラム２３の下降速度を増速するように、モータ制御手段３７からモータ５へ、モータ５の正回転を増速するための増速トルク指令値ＴＦが出力される。
【００２６】
したがって、ラム２３は下降端位置ＬＰへ向かっての下降速度が増速され、下降端位置ＬＰに近接すると、下降速度を減速するための減速トルク指令値ＴＧがモータ制御手段３７からモータ５へ出力される。そして、ラム２３が下降端位置ＬＰに達すると、前記モータ５を逆回転してラム２３を上昇端位置ＬＰへ戻すための上昇復帰のトルク指令値ＴＨがモータ５へ付与されて、ラム２３は元の上昇端位置ＴＰへ上昇復帰することになる。
【００２７】
前記説明より理解されるように、ワークＷに加圧力を付与しての打抜き加工の最中に、ワークに破断が生じてトルク指令値が負のトルク指令値に反転すると、下降端位置ＬＰへ向かうラム２３の下降速度を増速するので、上記増速を行わない場合（図２，３に位置を点線で示す場合）に比較して、下降端位置ＬＰに達する時間が、図２，３に示すように、ｔＡだけ短縮されることになる。換言すれば、動作パターンＭＰにおける１サイクルの時間がｔＡだけ短縮されることとなるので、ワークに多数回の打抜き加工を繰り返す場合の能率向上を図ることができるものである。
【００２８】
また、前述のごとく、ラム２３が減速位置ＳＰより下側に位置する（パンチがワークを加圧している）条件の下のワークの打抜き加工の最中に、トルク指令値が負のトルク指令値に反転したことを検出してワークが破断されたものとしているので、ワークの材質，板厚が異なる場合や、金型の大小や打抜き形状などが異なる場合であっても、ワークの破断位置を正確に検出できるものである。したがって、ワークの破断位置を経験的に予め設定する必要がなく、ワークの破断後にラムを下降端位置へより高速で移動しようとするとき、高速移動を容易に実施し得るものである。
【００２９】
なお、前述の説明においては、ワークの打抜き加工時にラム２３が下降端位置に達した後に上昇端位置へ復帰する場合について説明したが、前述したように、ワークに打抜き加工の最中にトルク指令値が負のトルク指令値に反転したときには、ワークが破断したものとして検出することができる。したがって、ワークの打抜き加工の一例としてのハーフブランキングを行う場合には、トルク指令値が負のトルク指令値に反転したときにラムを上昇復帰すればよいものであり、打抜き片を落下することなく、ハーフブランキングを確実に実施できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係るパンチプレスの構成を概念的，概略的に示した説明図である。
【図２】パンチプレスにおけるラムの動作パターンの説明図である。
【図３】ワークの打抜き加工時のトルク指令値の変化及びラムの動作パターンの変化を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    プレス
５    サーボモータ
７    ネジ機構
２３    ラム
２５    制御装置
２９    動作パターンメモリ
３１    パラメータメモリ
３３    位置指令手段
３５    速度指令手段
３７    モータ制御手段
３９    トルク反転検出手段
ＭＰ    動作パターン
Ａ    第１の動作区間（高速下降工程）
Ｂ    第２の動作区間（打抜き工程）
Ｃ    第３の動作区間（上昇工程）
【図１】
2009208144.tif 000003
【図２】
2009208144.tif 000004
【図３】
2009208144.tif 000005