JP2001001049A - Ａｃサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧力検出のための特別な付加装置を必要とす
ることなく、成形加工において金型衝突による金型破損
の危険性を回避するとともに、安全かつ確実にコイニン
グ加工を行う。 【解決手段】 ラム作動中に駆動金型と固定金型とが干
渉してそのラムの作動が中断したときに、コイニング加
工が予め選択されているか否かを判定し、このコイニン
グ加工が選択されている場合にはそのラム作動位置を下
死点とみなして正常なラム作動を継続するように制御
し、コイニング加工が選択されていない場合にはそのラ
ム作動位置を異常位置とみなしてラム作動を中止するよ
うに制御する。

Description

【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
にて駆動されるラムに支持される駆動金型と、この駆動
金型に対向配置されるように固定テーブルに支持される
固定金型との協働によってワークを加工するＡＣサーボ
駆動式鍛圧機械のラム制御方法およびその装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、プレスブレーキを用いた駆動金型
（パンチ）と固定金型（ダイ）との協働による曲げ加工
としては、ワークと両金型とが、パンチ先端とダイの２
つの肩部との計３点で接触する曲げ（「エアベンド曲
げ」と称される。）と、パンチ先端をワークに完全に食
い込ませてパンチとダイの面圧によってワークのスプリ
ングバックを殺す曲げ（「コイニング曲げ」もしくは
「つぶし曲げ」と称される。）の２種類がある。

【０００３】ところで、エアベンド曲げの場合には、金
型が許容値以上の加圧力で使用されると破損して危険で
あることから、駆動金型を駆動するラムの加圧力が許容
値を越えないように、両金型間に付加される加圧力を検
出して異常状態もしくは過負荷状態にあると判定される
とプレスブレーキを非常停止させるようにしている。

【０００４】一方、コイニング曲げの場合には、やはり
両金型間に付加される加圧力を検出し、この加圧力が一
定値を越えるとコイニング曲げが終了したとみなすよう
にしている。また、ワークの加圧前に予めコイニングが
終了する時点の目標位置をＮＣ装置に設定しておき、こ
の目標位置に達するまでコイニング曲げを実行するよう
な方法も採用されている。

【０００５】なお、本発明に関連する先行技術として、
本出願人らの提案になる特開平１０−１５６４４０号公
報に記載のものがある。この公報に記載の技術は、エア
ベンド曲げにおいて、曲げデータの入力ミス等に基づく
金型衝突による金型破損の危険性を回避するようにした
ものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
加圧力を検出する方法では、圧力検出のための特別な付
加装置が必要であるという問題点がある。また、ＡＣサ
ーボモータにより駆動する方式の場合、ラムが高速移動
されるために、このラムの移動に伴って発生する加圧力
の検出が間に合わず、過負荷状態等が検出される前に金
型が破損してしまう恐れがある。

【０００７】一方、コイニング曲げにおいて目標位置を
予め設定する方法では、加工前に何らかの手段により金
型破損の危険性がないことを確認する必要があったり、
目標位置の設定が煩雑であるといった問題点がある。

【０００８】また、本発明に関連する先行技術として挙
げた特開平１０−１５６４４０号公報に記載のものは、
エアベンド曲げの場合のみを想定したものであって、コ
イニング曲げに対しても適用可能なものではない。

【０００９】なお、同様の問題は、プレスブレーキのよ
うな板曲げ機のみならず、駆動金型と固定金型との協働
によって板材の抜きもしくは絞り加工のような成形加工
とコイニング加工とを行うプレス機についてもある。

【００１０】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたもので、圧力検出のための特別な付加装置
を必要とすることなく、成形加工において金型衝突によ
る金型破損の危険性を回避することができるとともに、
安全かつ確実にコイニング加工を行うことのできるＡＣ
サーボ駆動式鍛圧機械のラム制御方法およびその装置を
提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用・効果】前記目
的を達成するために、第１発明（請求項１に係る発明）
によるＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御方法は、Ａ
Ｃサーボモータにて駆動されるラムに支持される駆動金
型と、この駆動金型に対向配置されるように固定テーブ
ルに支持される固定金型との協働によってワークを加工
するＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御方法であっ
て、ラム作動中に駆動金型と固定金型とが干渉してその
ラムの作動が中断したときに、コイニング加工が予め選
択されているか否かを判定し、このコイニング加工が選
択されている場合にはそのラム作動位置を下死点とみな
して正常なラム作動を継続するように制御し、前記コイ
ニング加工が選択されていない場合にはそのラム作動位
置を異常位置とみなしてラム作動を中止するように制御
することを特徴とするものである。

【００１２】本発明によれば、プレスブレーキにおける
エアベンド曲げもしくはプレス機における抜き・絞り加
工のような成形加工を実行する場合には、ラム作動中に
駆動金型と固定金型とが干渉してそのラムの作動が中断
したときに、そのラム作動位置が異常位置とみなされて
ラム作動が中止されるので、作業者による加工データの
入力ミスまたは金型の取り付け間違い等に基づく金型衝
突の危険を未然に防ぐことができて安全に復帰させるこ
とができる。したがって、金型破損およびそれによる機
械本体への悪影響を排除することができるとともに、作
業者への危険を確実に回避することができる。一方、コ
イニング加工を実行する場合には、金型が衝突しても継
続してそのコイニング加工を安全に行うことができる。
このように成形加工もしくはコイニング加工のいずれの
加工をも、金型破損等を生じることなく安全・確実に実
行することが可能となる。

【００１３】次に、第２発明（請求項２に係る発明）に
よるＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置は、ＡＣ
サーボモータにて駆動されるラムに支持される駆動金型
と、この駆動金型に対向配置されるように固定テーブル
に支持される固定金型との協働によってワークを加工す
るＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置であって、
（ａ）コイニング加工であるか成形加工であるかの加工
種別を設定する加工種別設定手段、（ｂ）ラム作動中に
駆動金型と固定金型とが干渉してそのラムの作動が中断
したか否かを検出する干渉状態検出手段および（ｃ）こ
の干渉状態検出手段によりラムの作動が中断したことが
検出されたときに、前記加工種別設定手段にて予めコイ
ニング加工が設定されている場合にはそのラム作動位置
を下死点とみなして正常なラム作動を継続するように制
御し、前記加工種別設定手段にて予め成形加工が設定さ
れている場合にはそのラム作動位置を異常位置とみなし
てラム作動を中止するように制御するラム制御手段を備
えることを特徴とするものである。

【００１４】この第２発明は、前記第１発明によるＡＣ
サーボ駆動式鍛圧機械のラム制御方法を具体的に実現す
るための制御装置に関わるものである。本発明によれ
ば、第１発明と同様の作用効果を奏するほか、コイニン
グ加工であるか成形加工であるかの加工種別をＮＣ装置
に設定するだけで、このＮＣ装置の自動演算によってコ
イニング加工もしくは成形加工のいずれの加工も安全か
つ確実に実行することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明によるＡＣサーボ駆
動式鍛圧機械のラム制御方法およびその装置の具体的な
実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

【００１６】図１は本発明の一実施例に係るプレスブレ
ーキの正面図、図２は同プレスブレーキの側面図であ
る。

【００１７】本実施例のプレスブレーキにおいては、固
定のテーブル１と、このテーブル１に対位して昇降駆動
されるラム２とが備えられ、テーブル１の上面にはダイ
保持装置３を介してダイ（下金型）４が取付けられ、ラ
ム２の下部にはダイ４に対位してパンチ（上金型）５が
パンチ保持装置６を介して取付けられている。

【００１８】前記テーブル１の両端部には一対のサイド
フレーム７，８が一体に設けられ、各サイドフレーム
７，８の上端部を連結するように支持フレームが設けら
れている。そして、この支持フレームには複数個（本実
施例では２個）のラム駆動装置９が取付けられており、
これらラム駆動装置９の下端部に前記ラム２が連結され
ている。こうして、ラム駆動装置９の作動によってラム
２が昇降動されることにより、パンチ５とダイ４との間
に介挿されるワークＷが折り曲げられる。

【００１９】各ラム駆動装置９は、後方に設けられるＡ
Ｃサーボモータ１０を駆動源としてその駆動力をタイミ
ングベルト１１を介してラム２に連結されているボール
スクリュー１２に伝え、このボールスクリュー１２によ
ってサーボモータ１０の回転駆動力を上下方向の移動力
に変換してワークＷに対する加圧力を発生するように構
成されている。

【００２０】曲げデータ等の入出力とそれらデータに基
づいて演算を行うＮＣ装置１３は、支持フレームに旋回
自在なアーム１４を介して吊下げられている。また、本
体フレームの側部にはサーボモータ１０を制御するため
のサーボアンプ１５（図３参照）などの制御機器を内蔵
する制御盤１６が取付けられている。さらに、本体フレ
ームの側部下方には足踏み操作用のフートスイッチ１７
が設けられている。

【００２１】前記ラム２の上下位置は、各ラム駆動装置
９の駆動軸位置に対応して設けられるリニアエンコーダ
１８（図３参照）によって検出され、この検出データが
ＮＣ装置１３に入力されることにより、各軸位置に応じ
てサーボアンプ１５を介して各サーボモータ１０がフィ
ードバック制御されるようになっている。ここで、リニ
アエンコーダ１８は、各サイドフレーム７，８に沿うよ
うに設けられる２枚のサイドプレートと、左右のサイド
プレートを連結するビームとにより構成される補正ブラ
ケット１９に支持され、これによってサイドフレーム
７，８の負荷変化による変形の影響を受けることなくラ
ム２の各軸毎の絶対位置が計測できるようにされてい
る。

【００２２】本実施例の制御システム構成を示す図３に
おいて、ＮＣ装置１３では、操作盤より入力される曲げ
加工データに基づき、ラム２の動作位置（遅送り位置お
よび下限位置）、ラム２の移動速度および曲げに必要な
加圧力が演算される。

【００２３】作業者がフートスイッチ１７によりラム２
に動作指令を与えると、ＮＣ装置１３では、サーボアン
プ１５に対して速度指令とラム動作に必要なトルクの最
大値（トルク制限値）を与える。サーボアンプ１５で
は、与えられた速度指令とトルク制限値とによりサーボ
モータ１０を駆動させる。また、このサーボモータ１０
に内蔵されたエンコーダ２０の出力（パルス）はサーボ
アンプ１５にフィードバックされる。サーボアンプ１５
は、このエンコーダ２０からの入力信号に基づき速度を
算出し、ＮＣ装置１３から入力される速度指令に近づく
ようにサーボモータ１０を制御する。

【００２４】図４には、図３中におけるＮＣ装置１３内
の処理の詳細が示されている。ＮＣ装置１３内部では、
ラム２の下降時におけるサーボモータ１０の移動量に相
当するパルス列が指令カウンタ２１から偏差カウンタ２
２に送られ、Ｄ／Ａ変換器２３により速度指令電圧に変
換されてサーボアンプ１５に送られる。しかし、この速
度指令電圧と実際のラム２の速度（現在値）との間には
時間的な差があることから、ラム２に取付けられたリニ
アエンコーダ１８からの位置フィードバック信号がパル
ス列としてＮＣ装置１３に入力され、このＮＣ装置１３
内の現在値カウンタ２４に保有される。こうして、現在
値カウンタ２４のカウンタ値と指令カウンタ２１のカウ
ンタ値との偏差が偏差カウンタ２２にて演算され、この
偏差に応じて指令が発せられ、ラム２が目標位置に位置
決めされる。

【００２５】図５には、本実施例のプレスブレーキを用
いて通常のエアベンド曲げを行った場合の動作経路を示
す時間経過図が示されている。この図においてＡは実際
のラム位置を示し、Ｂは指令を示し、Ｃは偏差カウンタ
２２の保有するパルス列の量であってＡとＢの差分を示
している。図示のように、エアベンド曲げでは、実際の
ラム位置Ａと指令Ｂとの差分Ｃは時間差のみであるの
で、通常動作時には偏差カウンタ２２におけるパルス列
の量は一定になる。

【００２６】このエアベンド曲げにおいては、前記偏差
カウンタ２２の値が予めＮＣ装置１３内にパラメータと
して記憶されているエアベンド曲げ用の閾値（第１の閾
値）を越えるとラム２が停止したとみなされ、両金型が
干渉していると判定される。この場合には、ラム２の作
動が中止され（運転中断処理）、異常処理が行われる。
この異常処理としては、ラム２の作動中止状態、言い換
えれば偏差カウンタ値が残った状態でラム２を上昇させ
ると機械ショックが発生することに鑑み、偏差カウンタ
値の残距離分を補正処理し、指令カウンタ２１に現在値
を与えることで偏差カウンタ値を零に近づけた後、上昇
制御を行うという処理がなされる。このような異常処理
によってラム２の上昇動作を安全に行うことが可能であ
る。

【００２７】一方、図６には、本実施例のプレスブレー
キを用いてコイニング曲げを行った場合の動作経路を示
す時間経過図が示されている。このコイニング曲げの場
合には、起動時はエアベンド曲げと同様であるが、金型
がワークを押え込んだ状態でラム２の移動が中断される
ため、このラム２の移動中断の位置から目標下限位置が
更に低い位置にあるときには、指令カウンタ２１から偏
差カウンタ２２に出力されるパルス列相当のラム移動量
に対して、リニアエンコーダ１８から現在値カウンタ２
４に帰還するパルス列が少なくなり、その差分が偏差カ
ウンタ２２に貯えられていくことになる。

【００２８】したがって、このコイニング曲げにおいて
は、前記偏差カウンタ２２の値が予めＮＣ装置１３内に
パラメータとして記憶されているコイニング曲げ用の閾
値（第２の閾値）を越えると、そのラム位置をコイニン
グ曲げのラム下死点とみなし、正常にラム運転を継続す
るように制御される。

【００２９】次に、図７、図８に示されているフローチ
ャートを参照しつつ、ラム２の動作を１ストローク行う
場合の処理フローについて説明する。

【００３０】Ｓ１〜Ｓ２：ラム２の動作開始のためのフ
ートスイッチ１７が踏まれたときには、ラム２を上限位
置から速下降速度（サイクルタイム短縮のため）で下降
させる。 Ｓ３〜Ｓ５：遅送り位置に到達したか否かを判定し、遅
送り位置に到達していないときには、金型（パンチ５と
ダイ４）が干渉状態にあるか（衝突しているか）否かを
判定する。ここで、金型が干渉状態にあるか否かは、前
述のように偏差カウンタ２２の値が予め記憶されている
エアベンド曲げ用の閾値（第１の閾値）を越えているか
否かによって判定される。そして、この判定において金
型が干渉状態にあると判断されたときにはステップＳ１
０へ進んでコイニング曲げ処理を実行する。一方、ステ
ップＳ３において遅送り位置に到達していると判定され
たときには、遅下降動作で曲げ加工を行う。

【００３１】Ｓ６〜Ｓ７：ラム２が下限位置に到達した
か否かを判定し、下限位置に到達していないときには、
前記ステップＳ４におけると同様に、金型が干渉状態に
あるか（衝突しているか）否かを判定する。 Ｓ８〜Ｓ９：一方、ラム２が下限位置に到達したときに
は、その下限位置において所定時間ラム２を保持した
後、上限位置に向けてラム２を上昇移動させる。

【００３２】Ｓ１０：ステップＳ４もしくはステップＳ
７の判定において、金型が干渉状態にあると判定された
ときには、コイニング曲げ処理を実行し、その後ステッ
プＳ９へ進む。なお、このコイニング曲げ処理の詳細に
ついては、図８に示されるフローチャートによって後述
する。 Ｓ１１：ラム２が上限位置に到達すればフローが終了す
る。

【００３３】続いて、前述のステップＳ１０におけるコ
イニング曲げ処理の詳細内容について、図８に示される
フローチャート（サブルーチン）によって説明する。

【００３４】Ｓ１０１〜Ｓ１０２：コイニング曲げが予
め設定されているか否かを判定し、コイニング曲げが設
定されている場合には、コイニング曲げ動作を実行す
る。このコイニング曲げ動作は、前述のように偏差カウ
ンタ２２の値が予め記憶されているコイニング曲げ用の
閾値（第２の閾値）を越えるまでラム２が下降され、こ
の第２の閾値を越えたときのラム位置をコイニング曲げ
のラム下死点とみなしてラム２の下降動作を終了する。 Ｓ１０３：コイニング曲げが設定されていない場合、言
い換えればエアベンド曲げが設定されている場合には、
金型が干渉状態にあるということなので、運転を中断す
る。

【００３５】Ｓ１０４〜Ｓ１０５：偏差カウンタ値の残
距離分を補正処理するために、指令カウンタ２１に現在
値をセットし、サーボアンプ１５に指令を出力せずに、
ＮＣ処理を実行する。 Ｓ１０６：上昇スイッチがＯＮ操作されるのを待って次
のステップ（Ｓ９）へ進む。

【００３６】以上のように、本実施例のプレスブレーキ
においては、エアベンド曲げを実行する場合には、ラム
作動中に偏差カウンタ２２の値からパンチ５とダイ４と
が干渉したことが判断されると、ラム２の作動が中止さ
れるので、作業者による加工データの入力ミスまたは金
型の取り付け間違い等に基づく金型衝突の危険を未然に
防ぐことができ、金型破損およびそれによる機械本体へ
の悪影響を排除することができる。一方、コイニング曲
げを実行する場合には、金型が衝突しても偏差カウンタ
２２の値が所定値になるまでラム２の下降が継続される
ので、コイニング加工を安全かつ確実に行うことができ
る。こうして、いずれの曲げ加工を実行する場合にも支
障なくその曲げ加工を実現することができる。

【００３７】本実施例においては、ラム（可動部材）に
上金型を取り付け、テーブル（固定部材）に下金型を取
り付ける、所謂オーバードライブ式のプレスブレーキに
ついて説明したが、本発明は、ラム（可動部材）に下金
型を取り付け、テーブル（固定部材）に上金型を取り付
ける、所謂アンダードライブ式のプレスブレーキに対し
ても適用できるのは言うまでもない。

【００３８】本実施例においては、プレスブレーキのよ
うな板曲げ機を例にとって説明したが、本発明は、抜き
加工・絞り加工等を行うプレス機に対しても適用するこ
とができる。図９には、このプレス機の正面図（ａ）お
よび側面図（ｂ）が示されている。このプレス機におい
ては、テーブル２５の上面にボルスタ２６が設けられる
とともに、このボルスタ２６に対向するように、昇降駆
動されるラム２７の下部にスライド２８が設けられてい
る。こうして、ボルスタ２６の上部に装着される下金型
と、スライド２８の下部に装着される上金型とによって
ワークの抜き加工・絞り加工等の成形加工と、コイニン
グ加工とが行われる。ここで、ラム２７はＡＣサーボモ
ータにて駆動され、このＡＣサーボモータがＮＣ装置
（操作盤）２９からの指令信号にて制御される。なお、
図に符号３０にて示されるのは手押し操作用の両手押釦
盤である。

【００３９】このプレス機においても、前記プレスブレ
ーキと同様の動作および制御態様によって、成形加工
（抜き加工・絞り加工）とコイニング加工とが選択さ
れ、それら加工が実行される。なお、この場合の制御シ
ステム構成、制御フロー等については前述のプレスブレ
ーキにおけるそれらと基本的に異なるところがないの
で、その詳細な説明を省略することとする。

【００４０】なお、本発明における加工種別設定手段、
干渉状態検出手段およびラム制御手段は、本実施例にお
けるＮＣ装置１３，２９に相当する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係るプレスブレー
キの正面図である。

【図２】図２は、本実施例のプレスブレーキの側面図で
ある。

【図３】図３は、制御システム構成を示すブロック図で
ある。

【図４】図４は、ＮＣ装置内部の詳細処理を示すブロッ
ク図である。

【図５】図５は、エアベンド曲げ動作の動作経路を示す
時間経過図である。

【図６】図６は、コイニング曲げ動作の動作経路を示す
時間経過図である。

【図７】図７は、ラム動作を１ストローク分行う際の処
理フローを示すフローチャートである。

【図８】図８は、コイニング曲げ処理を示すサブルーチ
ンである。

【図９】図９は、プレス機の正面図（ａ）および側面図
（ｂ）である。

【符号の説明】

１ テーブル ２ ラム ４ ダイ ５ パンチ ９ ラム駆動装置 １０ ＡＣサーボモータ １２ ボールスクリュー １３ ＮＣ装置 １５ サーボアンプ １６ 制御盤 １８ リニアエンコーダ ２０ エンコーダ ２１ 指令カウンタ ２２ 偏差カウンタ ２４ 現在値カウンタ ２５ テーブル ２６ ボルスタ ２７ ラム ２８ スライド ２９ ＮＣ装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＡＣサーボモータにて駆動されるラムに
   支持される駆動金型と、この駆動金型に対向配置される
   ように固定テーブルに支持される固定金型との協働によ
   ってワークを加工するＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム
   制御方法であって、 ラム作動中に駆動金型と固定金型とが干渉してそのラム
   の作動が中断したときに、コイニング加工が予め選択さ
   れているか否かを判定し、このコイニング加工が選択さ
   れている場合にはそのラム作動位置を下死点とみなして
   正常なラム作動を継続するように制御し、前記コイニン
   グ加工が選択されていない場合にはそのラム作動位置を
   異常位置とみなしてラム作動を中止するように制御する
   ことを特徴とするＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御
   方法。
2. 【請求項２】 ＡＣサーボモータにて駆動されるラムに
   支持される駆動金型と、この駆動金型に対向配置される
   ように固定テーブルに支持される固定金型との協働によ
   ってワークを加工するＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム
   制御装置であって、（ａ）コイニング加工であるか成形
   加工であるかの加工種別を設定する加工種別設定手段、
   （ｂ）ラム作動中に駆動金型と固定金型とが干渉してそ
   のラムの作動が中断したか否かを検出する干渉状態検出
   手段および（ｃ）この干渉状態検出手段によりラムの作
   動が中断したことが検出されたときに、前記加工種別設
   定手段にて予めコイニング加工が設定されている場合に
   はそのラム作動位置を下死点とみなして正常なラム作動
   を継続するように制御し、前記加工種別設定手段にて予
   め成形加工が設定されている場合にはそのラム作動位置
   を異常位置とみなしてラム作動を中止するように制御す
   るラム制御手段を備えることを特徴とするＡＣサーボ駆
   動式鍛圧機械のラム制御装置。