JP2006061912A - パンチプレスの工具使用順決定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 加工精度を極力落とさずに、加工時間を短くできる工具使用順が設定可能なパンチプレスの工具使用順決定装置を提供する。
【解決手段】 対象とするパンチプレスは、工具４０を支持する工具支持体２７を複数備え、任意の工具支持体２７を選択して使用するものてある。工具支持体２７は、その種類により支持する工具４０の数および大きさが異なるものであり、少なくとも一つの工具支持体２７は大きさの異なる複数の工具４０を支持するものである。この工具使用順決定装置１は、工具割付情報Ｆ０に対して、設定基準５に従い工具４０の使用順を決定する使用順決定手段２を備える。前記設定基準５として、一度使用した工具支持体２７は２度使用せず、かつ所定範囲の板材加工の全体的に小さい工具４０から順次大きい工具４０が使用されるように工具支持体２７の使用順を決定する基準５ａを有する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、パンチ加工の自動プログラミングにおける工具の使用順決定過程等に用いられるパンチプレスの工具使用順決定装置に関する。

パンチ加工の自動プログラミングでは、ＣＡＭ（コンピュータ支援生産）システムで割り付けた同じ加工順の工具は、基本的に小さいものから加工するように順位設定される。 この理由は、２つある。その一つは、大きな工具から加工すると、素材に大きな穴が空き、素材の腰が折れ易くなって後の加工の精度が悪くなることである。
他の一つの理由は、図６に示すような小さい工具Ａと大きい工具Ｂで加工される複合図形を加工する場合に、同図（Ｂ）のように大きな工具Ｂで加工した後、小さな工具Ａで加工すると、小さな工具Ａに偏荷重がかかるためである。同図（Ｂ）の例では、小さな工具Ａには工具断面の略半分の箇所にしか荷重がかからない。このような偏荷重は、加工精度の低下につながる。これを、同図（Ａ）のように、先に小さな工具Ａで加工したのち、大きな工具Ｂを使用するようにすると、大きな工具Ｂの偏荷重は僅かなものとなる。

また、従来のタレット式のパンチプレスでは、タレットに備えられる工具の本数が限られ、多様な加工ができない。そのため、複数の工具を支持する工具支持体であるタレットを、工具マガジンで複数持つようにし、使用可能な工具数を増大した複合タレット型のパンチプレスが提案されている。複合タレット型のパンチプレスは、個々のタレット内での工具割出であれは、小さくて軽いタレットの旋回で行えるため、高速割出が行えるという利点もある。

複合タレット型のパンチプレスでは、各タレットに種々の大きさの工具を持つものがある。そのため、上記の小さな工具から順に使用する工具使用順の規則をそのまま適用すると、マガジンの旋回割出しの回数が増えることがある。タレット内での工具割出しであれば、高速に行えるが、マガジンの旋回では時間がかかる。例えば、タレット内の工具割出の平均割出時間が１秒であるとすると、マガジンの旋回によるタレットの割出では５秒程度となる。このため、マガジンの旋回割出の回数が増えると、工具割出時間が長くなり、これによって加工時間が長くなる。

この発明の目的は、加工精度を極力落とさずに、加工時間を短くできる工具使用順が設定可能なパンチプレスの工具使用順決定装置を提供することである。
この発明の他の目的は、簡単な演算で適切な工具支持体の使用順を定めることができるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、作業者による加工ノウハウを考慮した使用順に変更できるようにすることである。

この発明の工具使用順決定装置（１）の対象とするパンチプレス（２０）は、工具（４０）を支持する工具支持体（２７）を複数備え、任意の工具支持体（２７）を選択して使用するパンチプレス（２０）であって、前記工具支持体（２７）は、その種類により支持する工具（４０）の数および大きさが異なるものであり、少なくとも一つの工具支持体（２７）は大きさの異なる複数の工具（４０）を支持するものである。
この工具使用順決定装置（１）は、板材（Ｗ）の各位置の加工に用いる工具（４０）が定められた工具割付情報（Ｆ０）に対して、設定基準（５）に従い工具（４０）の使用順を決定する使用順決定手段（２）を設け、前記設定基準（５）として、所定範囲の板材加工につき一度使用した工具支持体（２７）は２度使用せず、かつ全体的に小さい工具（４０）から順次大きい工具（４０）が使用されるように工具支持体（２７）の使用順を決定する工具支持体順決定基準（５ａ）と、各工具支持体（２７）内での工具（４０）の使用順を決定する工具順決定基準（５ｂ）とを有するものとする。上記所定範囲の板材加工は、例えば１枚の板材の全体であっても、また与えられる工具割付情報（Ｆ０）毎などであっても良い。

この構成によると、工具使用順決定装置（１）は、一度使用した工具支持体（２７）は２度使用しないように工具（４０）の使用順を設定するため、割出時間のかかる工具支持体（２７）の交換回数が少なくて済み、加工時間が短縮される。また、所定範囲の加工における全体的には、小さい工具（４０）から順次大きい工具（４０）が使用されるように工具（４０）の使用順が設定されるため、大きな穴が先に空けられることによる素材の剛性低下や、複数の工具（４０）を用いて加工する複合形状の加工時における偏荷重が軽減され、これら剛性低下や偏荷重による加工精度の低下か防止される。したがって、加工の精度を極力落とさずに、加工時間を短くすることができる。

この発明において、各工具（４０）の大きさを示すレンジ情報の記憶手段（３）を有し、前記使用順決定手段（２）の前記工具支持体順決定基準（５ａ）は、工具支持体（２７）毎の工具（４０）の平均レンジが小さいものから順次大きいものへ工具支持体（２７）の使用順を決定するものとしても良い。
このように工具（４０）の平均レンジで大小を判定するようにした場合、複数種類の大きさの工具（４０）を搭載した工具支持体（２７）の優先順位の判断が、簡単な演算で適切に行うことができる。
なお、平均レンジを求める場合の平均は、算術平均に限らず、幾何平均や加重平均、移動平均など、各種の平均が採用できる。

この発明において、前記使用順決定手段（２）が決定した工具支持体（２７）の使用順を、オペレータの入力操作によって変更する使用順変更操作手段（４）を設けても良い。 上記のように自動決定する工具使用順は、加工の種類や工具支持体（２７）の持つ工具（４０）等によっては、必ずしも最適なものとはならないことがある。上記使用順変更操作手段（４）を設けた場合、作業者による加工ノウハウを考慮した使用順に変更することができる。

この発明のパンチプレスの工具使用順決定装置は、工具を支持する工具支持体を複数備え、任意の工具支持体を選択して使用するパンチプレスであって、前記工具支持体は、その種類により支持する工具の数および大きさが異なるものであり、少なくとも一つの工具支持体は大きさの異なる複数の工具を支持するものであるパンチプレスにおける工具の使用順を決定する装置であって、板材の各位置の加工に用いる工具が定められた工具割付情報に対して、設定基準に従い工具の使用順を決定する使用順決定手段を設け、前記設定基準として、所定範囲の板材加工につき一度使用した工具支持体は２度使用せず、かつ全体的に小さい工具から順次大きい工具が使用されるように工具支持体の使用順を決定する工具支持体順決定基準と、各工具支持体内での工具の使用順を決定する工具順決定基準とを有するものとしたため、加工精度を極力落とさずに、加工時間を短くできる工具使用順が設定可能となる。
各工具の大きさを示すレンジ情報の記憶手段を有し、前記使用順決定手段の前記工具支持体順決定基準は、工具支持体毎の工具の平均レンジが小さいものから順次大きいものへ工具支持体の使用順を決定するものとした場合は、簡単な演算で適切な工具支持体の使用順を定めることができる。
前記使用順決定手段が決定した工具支持体の使用順を、オペレータの入力操作によって変更する使用順変更操作手段を設けた場合は、作業者による加工ノウハウを考慮した使用順に変更することができる。

この発明の一実施形態を図１ないし図５と共に説明する。図１において、このパンチプレスの工具使用順決定装置１は、板金ＣＡＭシステムや自動プログラミング装置の一部等としてコンピュータに設けられ、次の構成のパンチプレス２０に対して適用されるものである。このパンチプレス２は、工具４０を支持する工具支持体２７を、マガジン２６によってプレスヘッド位置Ｑに割出可能に複数備えるものである。前記工具支持体２７は、その種類により支持する工具４０の数および大きさが異なるものであり、少なくとも一つの工具支持体２７は大きさの異なる複数の工具４０を支持するものである。

図２，図３と共に、適用対象となるパンチプレス２の具体例を説明する。プレスヘッド２５の下のパンチ位置Ｏに対して、テーブル３１上で板材Ｗを直交２軸（Ｘ軸，Ｙ軸）方向に送る板材送り機構２３と、複数の工具４０を保持して任意の工具４０をパンチ位置Ｏに割り出す工具割出機構２４と、パンチ位置Ｏに割り出された工具４０を昇降駆動してパンチ加工を行うプレスヘッド２５とを備える。パンチ位置Ｏは、プレスヘッド位置Ｑ内の所定の位置とされている。工具４０にはパンチ工具とダイ工具とがあり、これらパンチ工具とダイ工具とは上下に対として用いられる。板材送り機構２３は、Ｙ軸方向に進退するキャリッジ２８にＸ軸方向に進退可能にクロススライド２９を設置し、板材Ｗの端部を把持する複数のワークホルダ３０を、クロススライド２９のＸ軸方向の複数箇所に取付けたものである。ワークホルダ３０は、クロススライド２９に対してＸ軸方向の取付位置を変更可能とされている。

工具割出機構２４は、工具４０を支持する手段２４ａとして、複数または１つの工具４０を搭載した工具支持体２７を、マガジン２６に設けられた工具支持体保持部２６ａに保持する形式のものとされている。工具支持体２７は、いわば小さなタレットまたはカートリッジである。工具支持体マガジン２６とこれに保持された各工具支持体２７とで、上記工具支持手段２４ａが構成される。

工具支持体２７は、外周形状が円形に形成され、内部にそれぞれ工具４０を設置する複数の工具支持部２７ａを有している。工具支持体２７は、マガジン２６の任意の工具支持体保持部２６ａに保持可能なように、外周形状が統一されているが、工具支持部２７ａの位置，個数，寸法等の異なる複数種類のものがある。図３（Ａ），（Ｂ）はその工具支持体２７のうちの２つの例をそれぞれ示す。工具支持体２７は上下一対のものが設けられて、それぞれパンチおよびダイとなる工具４０が設置される。
図４は、工具支持体２７のさらに他の各種の例を示す。同図に示すように、工具支持体２７には、同じ大きさの工具４０のみを持つもの（タイプＡ〜Ｅ）と、複数種類の工具４０を持つものと（タイプＡＢ，ＡＢＣ）とがある。

図２において、工具支持体マガジン２６は、水平旋回自在に設けられ、外周部の円周方向複数箇所に工具支持体保持部２６ａが設けられている。各工具支持体保持部２６ａは、制御上、アドレスＭ１〜Ｍ８が付される。工具支持体マガジン２６は、上下に一対設けられ、それぞれパンチ側およびダイ側の工具支持体２７を着脱可能に保持する。
なお、工具支持体マガジン２６、工具支持体２７、および工具４０は、それぞれ上記のようにパンチ側のものとダイ側のものとが上下に対として設けられるが、図では上下のものを一つとして示している。

工具割出機構２４は、工具支持体マガジン２６の任意の工具支持体保持部２６ａを、プレスヘッド位置Ｑに対応する旋回角度位置に旋回割出するマガジン割出機構部（図示せず）と、プレスヘッド位置Ｑに割り出された工具支持体保持部２６ａの工具支持体２７を保持してその工具支持体中心回りに回転させる工具支持体割出機構部（図示せず）とを有している。この工具支持体割出機構部で工具支持体２７を回転させることで、工具支持体２７に支持された任意の工具４０をパンチ位置Ｏに位置させることが可能である。

図１において、パンチプレスの工具使用順決定装置１は、板材Ｗの各位置の加工に用いる工具４０が定められた工具割付情報Ｆ０に対して、設定基準５に従い工具４０の使用順を決定する使用順決定手段２を設けたものである。工具割付情報Ｆ０は、板材Ｗの基準位置に対する各加工位置の座標位置の情報と、その加工位置に用いる使用工具４０の情報とを持つ。使用工具４０の情報は、工具番号等であり、例えばどの工具支持体２７のどの工具支持部２７ａであるかを示す情報とされ、またはこれら工具支持体２７とその工具支持部２７ａのアドレスとを間接的に定める情報である。
使用順決定手段２は、工具割付情報Ｆ０から工具支持体２７の使用順決定情報Ｆ１を生成する工具支持体順決定部６と、個々の工具支持体２７内における各工具４０の使用順を決定する工具順決定部７とを有する。

前記設定基準５としては、工具支持体順決定基準５ａと工具順決定基準５ｂとがある。 工具支持体順決定基準５ａは、一度使用した工具支持体２７は２度使用せず、かつ所定の板材加工、例えば１枚の板材加工の全体的に、小さい工具４０から大きい工具４０が使用されるように工具支持体２７の使用順を決定する基準であり、工具支持体順決定部６に設けられる。
工具順決定基準５ｂは、例えば、同じ工具支持体２７に大きさに差のある工具４０が搭載されている場合は、小さい工具４０から順に用いることや、また同じ大きさの工具４０同士では、工具支持体２７内の近い位置の工具４０を順に用いるなどの基準であり、工具順決定部７に設けられる。

この工具使用順決定装置１は、使用順決定手段２が決定した工具支持体２７の使用順をオペレータのキーボードやマウス等からの入力操作によって変更する使用順変更操作手段４が設けられている。
また、この工具使用順決定装置１は、各工具４０の大きさを示すレンジ情報の記憶手段３を有している。使用順決定手段２の前記工具支持体順決定基準５ａは、工具支持体２７毎の工具４０の平均レンジが小さいものから順次大きいものへ工具支持体２７の使用順を決定するものとしている。

図５は、レンジ情報と優先順位の関係を示す説明図であり、同図に示すレンジ情報が、図１のレンジ情報記憶手段３に記憶される。なお、平均レンジは、使用順決定手段２において演算しても良く、またレンジ情報記憶手段３に記憶させておいても良い。優先順位は使用順決定手段２によって優先される使用順である。

図５は、各種タイプの工具支持体２７のレンジ情報例を示す。各行のNoは、個々の工具支持体２７における工具支持部２７ａのアドレス、または単に工具支持部２７ａの個数を示す。工具４０の大きさの違いは、工具支持部２７ａの大きさの違いとなる。上記レンジは、工具４０の大きさの区分を示しており、小さい番号ほど、工具４０が小さいことを示す。
同図のレンジは、図４と対応しており、ここではレンジＡ〜Ｅの５段階に区分されている。この場合に、レンジＡ＝１，レンジＢ＝２，レンジＣ＝３，レンジＤ＝４，レンジＥ＝５として、平均レンジを計算する。

図４（Ａ）のタイプＡで示される工具支持体２７は全ての工具支持部２７ａでレンジＡの工具４０を支持可能なものである。同図（Ｂ）のタイプＢの工具支持体２７は、全ての工具支持部２７ａでレンジＢの工具４０を支持可能なものである。同図（Ｃ）のタイプＣの工具支持体２７は、全ての工具支持部２７ａでレンジＣの工具４０を支持可能なものである。同図（Ｄ），（Ｅ）のタイプＤ，Ｅの工具支持体２７は、それぞれ工具支持部２７ａが１個であって、レンジＤ，レンジＥの工具４０を支持可能なものである。
同図（Ｆ）のタイプＡＢＣの工具支持体２７は、レンジＡ，レンジＢ，レンジＣの工具４０を支持可能なものである。同図（Ｇ）のタイプＡＢの工具支持体２７は、レンジＡ，レンジＢの工具４０を支持可能なものである。

図５において、タイプＡ〜タイプＥの工具支持体２７は、いずれも全ての工具支持部２７ａに同一レンジの工具４０を支持するものであり、平均レンジは一つの工具支持部２７ａについてのレンジの値となる。
タイプＡＢＣの工具支持体２７、およびタイプＡＢの工具支持体２７の平均レンジは、それぞれ個々の工具支持部２７ａに設置する工具４０のレンジの算術平均とされ、この例では、タイプＡＢＣの平均レンジは１．８、タイプＡＢの平均レンジは１．４となっている。

この構成の工具使用順決定装置１によると、まず、使用順決定手段２の工具支持体決定部６が、レンジ情報記憶手段３における各工具支持体２７のレンジの平均値を演算し、工具割付情報Ｆ０と平均レンジとから、工具支持体２７の使用順を決定する。工具支持体２７は２度使用しないようにする。図５の例では、タイプＡ→タイプＢ→タイプＡＢ→タイプＡＢＣ→タイプＣ→タイプＤ→タイプＥの順に決定されることになる。
このように決定した工具支持体使用順決定情報Ｆ１に対して、工具順決定部７が個々の工具支持体２７内の各工具４０の使用順を決定し、その結果が加工順決定情報Ｆ２として出力される。加工順決定情報Ｆ２は、各加工点の座標位置と使用工具と加工順が定まって情報であり、この情報Ｆ２から数値制御プログラム（図示せず）が生成される。
なお、図１の工具割付情報Ｆ０において、各工具４０のレンジが、同図に括弧付きの符号で示されるレンジである場合、レンジ(1) の工具４０から順に加工されることになる。

この工具使用順決定装置１によると、このように、一度使用した工具支持体２７は２度使用しないように工具４０の使用順を設定するため、割出時間のかかる工具支持体２７の交換回数が少なくて済み、加工時間が短縮される。また、所定の加工における全体的には小さい工具４０から順次大きい工具４０が使用されるように工具４０の使用順が設定されるため、大きな穴が先に空けられることによる素材の剛性低下や、図６と共に前述したように複数の工具を用いて加工する複合形状の加工時における偏荷重が軽減され、これら剛性低下や偏荷重による加工精度の低下か防止される。したがって、加工の精度を極力落とさずに、加工時間を短くすることができる。 なお、一度割り出した工具支持体２７は、工具４０のレンジの大きさに差があっても使うことになるため、工具支持体２７には、出来るだけレンジ差が小さい工具４０を搭載するものとすることが好ましい。

また、この工具使用順決定装置１は、工具４０の平均レンジで大小を判定するようにした場合、複数種類の大きさの工具４０を搭載した工具支持体２７の優先順位の判断が、簡単な演算で適切に行うこことができる。
上記のように工具支持体決定部６で決定した工具支持体順決定情報Ｆ１は、使用順変更操作手段４により、オペレータの入力操作によって変更することが可能であり、そのため作業者による加工ノウハウを考慮した使用順に変更することができる。

この発明の一実施形態にかかるパンチプレスの工具使用順決定装置の概念構成を示すブロック図である。 同工具使用順決定装置の対象とするパンチプレスの一例を示す平面図である。 同パンチプレスで用いる工具支持体の各例の斜視図である。 同パンチプレスで用いる工具支持体の他の各例の平面図である。 タイプ別の工具支持体のレンジと平均レンジの説明図である。 複数の工具を用いて加工する複合加工の加工順例の説明図である。

符号の説明

１…工具使用順決定装置
２…使用順決定手段
３…レンジ情報記憶手段
４…使用順変更操作手段
５…設定基準
５ａ…工具支持体順決定基準
５ｂ…工具順決定基準
６…工具支持体順決定部
７…工具順決定部
２０…パンチプレス
２６…マガジン
２７…工具支持体
４０…工具
Ｆ０…工具割付情報
Ｆ１…使用順決定情報
Ｆ２…加工順決定情報

Claims (3)

1. 工具を支持する工具支持体を複数備え、任意の工具支持体を選択して使用するパンチプレスであって、前記工具支持体は、その種類により支持する工具の数および大きさが異なるものであり、少なくとも一つの工具支持体は大きさの異なる複数の工具を支持するものであるパンチプレスにおける工具の使用順を決定する装置であって、
   板材の各位置の加工に用いる工具が定められた工具割付情報に対して、設定基準に従い工具の使用順を決定する使用順決定手段を設け、前記設定基準として、所定範囲の板材加工につき一度使用した工具支持体は２度使用せず、かつ全体的に小さい工具から順次大きい工具が使用されるように工具支持体の使用順を決定する工具支持体順決定基準と、各工具支持体内での工具の使用順を決定する工具順決定基準とを有するものとしたパンチプレスの工具使用順決定装置。
2. 各工具の大きさを示すレンジ情報の記憶手段を有し、前記使用順決定手段の前記工具支持体順決定基準は、工具支持体毎の工具の平均レンジが小さいものから順次大きいものへ工具支持体の使用順を決定するものとした請求項１記載のパンチプレスの工具使用順決定装置。
3. 前記使用順決定手段が決定した工具支持体の使用順を、オペレータの入力操作によって変更する使用順変更操作手段を設けた請求項１または請求項２記載のパンチプレスの工具使用順決定装置。
   

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