JP2009285704A

JP2009285704A - 曲げ機械の制御装置

Info

Publication number: JP2009285704A
Application number: JP2008142590A
Authority: JP
Inventors: Takafumi Otake; 崇文大竹
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2008-05-30
Filing date: 2008-05-30
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】モータ駆動の曲げ機械の制御装置において、試し曲げの際に、過負荷エラーを生じにくくする。
【解決手段】プレスブレーキ１０の制御部４２は、調整ダイヤル３４の手動操作によりサーボモータ２０を駆動し、サーボモータ２０の回転を上金型１７の昇降運動に変換してワークを曲げ加工する制御を行う。制御部４２は、累積負荷演算部５２と、過負荷回避部５４と、を備えている。累積負荷演算部５２は、曲げ加工するために調整ダイヤル３４が操作されたときの累積負荷を演算するものである。過負荷回避部５４は、演算された累積負荷が、過負荷エラーの判定負荷の手前側に設定された回避負荷を超えると、上金型１７を下金型１６から離反する方向にサーボモータ２０を制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、制御装置、昇降操作部の操作によりモータを駆動し、モータの回転を１対の金型のいずれか一方の昇降運動に変換してワークを曲げ加工する曲げ機械の制御装置に関する。

一般に曲げ機械、特にプレスブレーキなどの曲げ機械には、油圧駆動されるものと、サーボモータなどのモータにより駆動されるものとがある。大型の曲げ機械では油圧駆動のものが多いが、中小型のものではモータ駆動のものも多い（たとえば、特許文献１参照）。このような曲げ機械では、上金型をあらかじめ設定された下限位置まで下降させてワークを曲げ加工する。

モータ駆動の曲げ機械では、モータの能力の限界までモータに負荷を作用させることがある。したがって、モータ駆動の曲げ機械では、油圧駆動の曲げ機械より過負荷に対する対策が厳しいものになっている。通常の曲げ加工の際には、下限位置での曲げ加工の加圧時間は例えば、１秒前後の短時間である。

一方、曲げ機械で扱うワークは通常は薄鋼板等の板材であり、加工プログラムやロットによる機械的な特性の変化によりバックラッシュ量が変化し、同じように曲げるためには、下限位置を微妙に調整する必要がある。このため、同じ下限位置でワークを曲げ加工しても加工後のワークの曲げ角度がロット毎に変化することがある。このような場合、曲げ機械を手動で操作してワークを曲げ加工する試し曲げ加工を行うことがある。

試し曲げ加工するときには、オペレータは、手動にて上金型を下降させる。そして、定規などをワークに当てながらワークの加工精度を目視により判断する。加工精度が目標とする精度を満足すると判断した時点でそのときの下限位置を記憶し、上金型を上昇させ、試し曲げ加工を完了する。
実開昭６３−１９９１９号公報

通常の曲げ加工の際には、前述したように、１秒前後の短時間である。しかし試し曲げ加工を行うときは、ワークの加工精度を目視により判断するため、曲げ機械の能力的には加工可能なワークであっても、加圧状態で上金型が長時間停止する場合がある。このように上金型が加圧状態で長時間停止すると、モータの負荷が大きくなり過負荷エラーが発生することがある。この場合、サーボ制御を停止させてリセット等の異常処理を行う必要があり、試し曲げ加工が中断されてしまう。試し曲げ加工が中断されると、ワークを交換して再度試し曲げ加工を最初からやり直す必要がある。

本発明の課題は、モータ駆動の曲げ機械の制御装置において、試し曲げの際に、過負荷エラーを生じにくくすることにある。

本発明に係る曲げ機械の制御装置は、手動操作される昇降操作部の操作によりモータを駆動し、モータの回転を１対の金型のいずれか一方の昇降運動に変換してワークを曲げ加工する曲げ機械の制御装置であって、累積負荷演算部と、過負荷回避部と、を備えている。累積負荷演算部は、曲げ加工するために昇降操作部が操作されたときの累積負荷を演算するものである。過負荷回避部は、演算された累積負荷が、過負荷エラーを判定するための判定負荷の９０％から９８％に設定された回避負荷を超えると、１対の金型が離反する方向にモータを制御するものである。

この曲げ機械の制御装置では、単純な負荷ではなく累積負荷を演算し、演算された累積負荷が回避負荷を超えると、過負荷回避部が１対の金型が離反する方向にモータを制御する。このため過負荷エラーが発生する判定負荷の手前側でモータに作用する負荷が減少する。ここでは、累積負荷が、過負荷エラーが発生する手前側の回避負荷を超えると、１対の金型が離反する方向にモータが制御され負荷がかからなくなるので、試し曲げ加工等の過負荷になりやすい曲げ加工を行っても過負荷エラーが生じにくくなる。

モータに作用する負荷を検出する負荷検出部をさらに備え、累積負荷演算部は、負荷検出部で検出した負荷から、累積負荷を演算するようにしてもよい。この場合には、検出された負荷で累積負荷が演算されるので、精度が高い累積負荷を得ることができ、さらに過負荷エラーが生じにくくなる。

負荷検出部は、モータに作用するトルクを検出するトルク検出部を有し、累積負荷演算部は、検出されたトルクとその作用時間とにより累積負荷を演算する。この場合には、負荷に応じて変化するモータに作用するトルクとその作用時間を考慮して累積負荷が演算されるので、累積負荷の演算精度がさらに高くなり、さらに過負荷エラーが生じにくくなる。

累積負荷演算部は、１対の金型間の距離が一定である時間により累積負荷を演算してもよい。この場合には、金型間の距離が一定であることはモータが過負荷に近い状態であるので、時間により累積負荷を演算することにより、演算が容易になり、迅速に過負荷に対応できるようになる。

本発明の別の発明に係る曲げ機械の制御方法は、手動操作される昇降操作部の操作によりモータを駆動し、モータの回転を１対の金型のいずれか一方の昇降運動に変換してワークを曲げ加工する曲げ機械の制御方法であって、曲げ加工するために昇降操作部が操作されたときの累積負荷を演算する累積負荷演算工程と、演算された累積負荷が、過負荷エラーの判定負荷の手前側に設定された回避負荷を超えると、１対の金型が離反する方向にモータを制御する過負荷回避工程と、を含んでいる。

この曲げ機械の制御方法では、単純な負荷ではなく累積負荷を演算し、演算された累積負荷が判定負荷の手前側、例えば判定負荷の９０％から９８％に設定された回避負荷を超えると、過負荷回避部が１対の金型が離反する方向にモータを制御する。このため過負荷エラーが発生する判定負荷の手前側でモータに作用する負荷が減少する。ここでは、累積負荷が、過負荷エラーが発生する手前側の回避負荷を超えると、１対の金型が離反する方向にモータが制御されるので、試し曲げ等の過酷な加工を行っても過負荷エラーが生じにくくなる。

負荷検出工程では、モータに作用する負荷を検出し、累積負荷演算工程では、検出された負荷とその作用時間とにより累積負荷を演算してもよい。この場合には、検出された負荷で累積負荷が演算されるので、精度が高い累積負荷を得ることができ、さらに過負荷エラーが生じにくくなる。

本発明によれば、累積負荷が、過負荷エラーが発生する手前側の回避負荷を超えると、１対の金型が離反する方向にモータが制御されるので、試し曲げ等の過酷な加工を行っても過負荷エラーが生じにくくなる。

図１及び図２において、本発明の一実施形態で制御される機械としてのプレスブレーキ１０は、側面形状が前方に開口したＣ字状のフレーム１１を有している。フレーム１１の上フレーム部１１ａ及び下フレーム部１１ｂには、上金型支持部材１２と、下金型支持部材１３とが上下に対向して設置されている。また上フレーム１１ａの上部には、モータブラケット１１ｃを介して２台のサーボモータ２０が設けられている。下金型支持部材１３の上端には、成形用の凹部を有し左右方向に延びる複数種類の下金型１６が並べて配置されている。上金型支持部材１２は、左右方向に延びる板状の部材であって、上フレーム部１１ａの左右に配置されたガイド機構１４，１４によって昇降方向に移動自在に支持されている。上金型支持部材１２は、２台のサーボモータ２０により駆動される昇降駆動部１５により昇降駆動される。昇降駆動部１５は、サーボモータ２０に連結されたボールスクリュー２２と、ボールスクリューに螺合するボールナット２４とを備えている。このボールナット２４が上金型支持部材１２の両端部に固定されている。上金型支持部材１２は、油圧駆動される金型着脱装置１２ａを有しており、上金型支持部材１２に複数の上金型１７が着脱自在に装着される。この上金型１７の下端の刃先部が下降時に下金型１６の凹部に進入することによりワークがＶ字状に折り曲げ加工される。

フレーム１１の例えば、右側には、操作盤３０が配置されている。操作盤３０には、上金型支持部材１２の送り量を手動で調整するための調整ダイヤル（昇降操作部の一例）３２や手動／自動切換スイッチ３４等の各種の操作ボタンが設けられている。操作盤３０には、操作結果や数値制御プログラムの実行結果等を表示する液晶ディスプレイからなる表示部３８も設けられている。試し曲げの際には、この調整ダイヤル３２を操作して、ワークの曲げ加工を行う。

フレーム１１の後部には、制御盤４０が設けられている。制御盤４０は、図３に示すように、ＲＯＭ，ＲＡＭ，入出力インターフェースを含むマイクロコンピュータからなる制御部（制御装置の一例）４２を有している。制御部４２には、２台のサーボモータ２０に駆動するサーボアンプ（トルク検出部の一例）４４と、加工プログラムや制御プログラムを格納する記憶部４６と、操作盤３０と、が接続されている。制御部４２は、機能的な構成として、負荷検出部５０と、累積負荷演算部５２と、過負荷回避部５４と、を有している。負荷検出部５０は、例えば、サーボアンプ４４の特定のアドレスから２台のサーボモータ２０に作用する負荷をトルクとして例えば電流値又は累積負荷率で検出する。累積負荷演算部５２は、手動に切り換えられた状態で調整ダイヤル３２の操作により曲げ加工しているときに負荷検出部５０で検出したトルクと、トルクの作用した時間と、により累積負荷を演算する。過負荷回避部５４は、過負荷エラーが発生しないようにするものであり、演算された累積負荷が、過負荷エラーを判定するための判定負荷の手前側、例えば９０％から９８％に設定された設定負荷を超えると、上下の金型１７，１６が離反する方向に２台のサーボモータ２０を制御する。具体的には、上金型支持部材１２を、たとえば０．１ｍｍから０．３ｍｍの範囲で上昇させる。これにより、負荷がサーボモータ２０に作用しなくなって過負荷エラーが生じなくなり、過負荷エラーの発生による試し曲げ加工の中断を回避できる。

次に制御部４２の制御動作を図４に示す制御フローチャートに基づいて説明する。
制御部４２に電源が投入されると、ステップＳ１で初期設定がなされる。ステップＳ２では、手動／自動切換スイッチ３４が手動に切り換えられかつ操作盤３０の調整ダイヤル３２が操作されたか否かを判断する。これにより試し曲げ加工をオペレータがしようとしているか否かを判断できる。調整ダイヤル３２が操作されるとステップＳ２からステップＳ３に移行する。ステップＳ３では、サーボアンプ４４をオンし、調整ダイヤル３２で調整された下限位置までサーボモータ２０をフィードバック制御する。

ステップＳ４では、サーボアンプ４４の特定のアドレスから負荷としてのトルクを検出する。ステップＳ５では、検出されたトルクが作用している時間を測定する。ステップＳ６では、累積負荷を演算する。この累積負荷の演算処理では、たとえば、検出されたトルクとその作用時間とを乗算して累積負荷を算出する。ステップＳ７では、演算された累積負荷Ｌｃが過負荷エラーを判定するための判定負荷の例えば９０％から９８％の回避負荷Ｌｓを超えたか否かを判断する過負荷回避処理を行う。このとき、回避負荷Ｌｓにも累積負荷Ｌｃと同じ作用時間を乗算して両者を比較する。この判断がＮｏ、すなわち累積負荷Ｌｃが回避負荷Ｌｓを超えていないと判断すると、ステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、下限目標位置に到達したか否かを判断する。

調整ダイヤル３２が手動操作されなかった場合は、ステップＳ２からステップＳ９に移行し、加工プログラムによる自動曲げ加工等のその他の処理を行いステップＳ２に戻る。

累積負荷Ｌｃが回避負荷Ｌｓを超えると、ステップＳ７からステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、サーボモータ２０を逆転させて上金型支持部材１２を微量だけ上昇させる。この上昇はサーボモータ２０への負荷をなくすだけの上昇量でよく、スプリングバッチしたワークに上金型１７が接触している状態で充分である。したがって、実際には、０．１ｍｍから０．３ｍｍ程度上金型支持部材１２を微少量上昇させる。上昇が終わるとステップＳ２に戻る。

下限目標位置に上金型支持部材１２が到達すると、ステップＳ８からステップＳ１１に移行し、サーボモータ２０をオフして曲げを完了し、ステップＳ２に戻る。

一方、オペレータは、上金型支持部材１２の微上昇が終了すると、サーボモータ２０の累積負荷の軽減を待って、上昇した分だけ調整ダイヤル３２を操作して上金型支持部材１２を微少量下降させる。

ここでは、累積負荷が、過負荷エラーが発生する手前側の負荷を超えると、上下の金型が離反する方向にモータが制御され負荷がかからなくなるので、試し曲げ加工等の過負荷になりやすい曲げ加工を行っても過負荷エラーが生じにくくなる。

また、負荷検出部５０で検出された負荷から、累積負荷演算部５２が累積負荷を演算するようにしているので、検出された負荷で累積負荷が演算される。このため、精度が高い累積負荷を得ることができ、さらに過負荷エラーが生じにくくなる。

負荷検出部５０は、サーボアンプ４４の特定のアドレスにより、サーボモータ２０に作用するトルクを検出し、累積負荷演算部５２は、検出されたトルクとその作用時間とにより累積負荷を演算している。このため、負荷に応じて変化するモータに作用するトルクとその作用時間を考慮して累積負荷が演算されるので、累積負荷の演算精度がさらに高くなり、さらに過負荷エラーが生じにくくなる。

＜他の実施形態＞
（ａ）前記実施形態では、累積負荷演算部５２は、検出したトルクとその作用時間とにより累積トルクを演算しているが、本発明はこれに限定されない。たとえば、累積負荷演算部は、上下の金型１７，１６間の距離が一定である時間により累積負荷を演算してもよい。この場合には、金型間の距離が一定であることはモータが過負荷に近い状態であるので、時間により累積負荷を演算することにより、演算が容易になり、迅速に過負荷に対応できるようになる。

（ｂ）前記実施形態では、曲げ機械としてボールスクリューとボールナットで動作する昇降駆動部を有するプレスブレーキを例に本発明を説明したが、本発明の曲げ機械はこれに限定されない。たとえば、サーボモータにより回転するリンクを用いて金型を昇降させる曲げ機械にも本発明を適用できる。また、トグル機構によりサーボモータの力を増幅して動作する曲げ機械にも本発明を適用できる。

（ｃ）前記実施形態では、２台のサーボモータで金型を昇降させているが、１台のサーボモータで金型を昇降させる曲げ機械にも本発明を適用できる。

（ｄ）前記実施形態では、上金型が昇降する曲げ機械を例示したが、下金型が昇降する曲げ機械にも本発明を適用できる。この場合過負荷回避動作では、下金型が微少量下方に移動する。

（ｅ）前記実施形態では、過負荷回避処理において、累積負荷が回避負荷を超えたときにただちに上金型支持部材１２を微少量上昇させたが、上昇前に過負荷回避処理が行われた旨を表示部３８に表示してもよい。また、このとき、過負荷回避処理前の微少量の設定値を表示するようにしてもよい。このようにすると、過負荷回避処理後に微少量の上昇分を下降させる手動による作業が容易になる。

本発明は、手動操作による試し曲げの際の過負荷エラーの発生を抑えることができるので、手動で試し曲げ加工するプレスブレーキなどの曲げ機械の分野で有用である。

本発明の一実施形態に係る制御部で制御されるプレスブレーキの正面図。そのプレスブレーキ側面図。本発明の一実施形態による制御部の構成を示す概略ブロック図。その制御動作を説明するフローチャート。

符号の説明

１０プレスブレーキ（曲げ機械の一例）
１２上金型支持部材（金型支持部の一例）
１７，１６上下の金型
３４調整ダイヤル（昇降操作部の一例）
４２制御部（制御装置の一例）
４４サーボアンプ（トルク検出部の一例）
５０負荷検出部
５２累積負荷演算部
５４過負荷回避部

Claims

手動操作される昇降操作部の操作によりモータを駆動し、前記モータの回転を１対の金型のいずれか一方の昇降運動に変換してワークを曲げ加工する曲げ機械の制御装置であって、
曲げ加工するために前記昇降操作部が操作されたときの累積負荷を演算する累積負荷演算部と、
前記演算された累積負荷が、過負荷エラーを判定するための判定負荷の手前側に設定された回避負荷を超えると、前記１対の金型が離反する方向に前記モータを制御する過負荷回避部と、
を備えた曲げ機械の制御装置。
前記モータに作用する負荷を検出する負荷検出部をさらに備え、
前記累積負荷演算部は、前記負荷検出部で検出した負荷から、前記累積負荷を演算する、請求項１に記載の曲げ機械の制御装置。
前記負荷検出部は、前記モータに作用するトルクを検出するトルク検出部を有し、
前記累積負荷演算部は、前記検出されたトルクとその作用時間とにより前記累積負荷を演算する、請求項２に記載の曲げ機械の制御装置。
前記累積負荷演算部は、前記１対の金型間の距離が一定である時間により前記累積負荷を演算する、請求項１に記載の曲げ機械の制御装置。
昇降操作部の操作によりモータを駆動し、前記モータの回転を１対の金型のいずれか一方の昇降運動に変換してワークを曲げ加工する曲げ機械の制御方法であって、
曲げ加工するために前記昇降操作部が操作されたときの累積負荷を演算する累積負荷演算工程と、
前記演算された累積負荷が、過負荷エラーを判定するための判定負荷の９０％から９８％に設定された回避負荷を超えると、前記１対の金型が離反する方向に前記モータを制御する過負荷回避工程と、
を含む曲げ機械の制御方法。
前記モータに作用する負荷を検出する負荷検出工程をさらに含み、
前記累積負荷演算工程では、前記検出された負荷とその作用時間とにより前記累積負荷を演算する、請求項５に記載の曲げ機械の制御方法。