JP2013027881A - サーボプレスの制御装置およびサーボプレスシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】ハイブリッド鋼板や差厚鋼板などのように材質や板厚が異なる部位を持つ被加工材を対象にして、部位ごとに最適な加工条件で加工することを可能とするサーボプレスの制御装置を提供する。
【解決手段】サーボプレスの制御装置において、逐次加工プログラムデータ40とモーションデータ変更条件45とを保存する逐次加工制御装置メモリ部37と、駆動指令発信部と、計測指令部39と、計測結果受信部26と、金型アクチュエーター駆動司令部38と、モーションデータ変更部31とを有し、逐次加工プログラムデータ40に従い、一つの被加工材に対して複数回のサーボプレスの駆動と計測器の駆動と金型アクチュエーターの駆動とを行い、一つの被加工材に対する複数回の計測器の駆動により受信した複数の計測結果をもとに、モーションデータ変更条件45に従い、モーションデータを変更する。
【選択図】図1
【解決手段】サーボプレスの制御装置において、逐次加工プログラムデータ40とモーションデータ変更条件45とを保存する逐次加工制御装置メモリ部37と、駆動指令発信部と、計測指令部39と、計測結果受信部26と、金型アクチュエーター駆動司令部38と、モーションデータ変更部31とを有し、逐次加工プログラムデータ40に従い、一つの被加工材に対して複数回のサーボプレスの駆動と計測器の駆動と金型アクチュエーターの駆動とを行い、一つの被加工材に対する複数回の計測器の駆動により受信した複数の計測結果をもとに、モーションデータ変更条件45に従い、モーションデータを変更する。
【選択図】図1
Description
本発明は、電動サーボプレスを制御してスライド位置制御を行う電動サーボプレスの制御装置に関し、特に、被加工材を加工するサーボプレスをモーションデータに従い制御して逐次加工を行うサーボプレスの制御装置、およびこの制御装置を有するサーボプレスシステムに適用して有効な技術に関する。
金属の成型加工に用いるプレスのうち、モーターの回転運動をクランク機構・リンク機構・ボールネジ機構・台形ネジ機構などの回転直動動力変換機構を用いて直線運動に変換して、スライドを上下することで金型を動かし、被加工材を加工する装置を機械プレスと呼ぶ。従来の機械プレスは、モーターの動力をフライホイールに蓄えて、加工時にクラッチをつないで、そのエネルギーを回転直動動力変換機構を介してスライドに伝えて動かすことにより加工を行ってきた。近年になり普及が進んでいるサーボプレスは、大きなトルクのサーボモーターの動力をフライホイールとクラッチを介さずに直接回転直動動力変換機構につなげる構造となっている。そのため、従来は困難であった低速運転や途中での速度変更、途中での一時停止逆回転などの複雑な動きができることが特徴である。
そのため、サーボプレス用の制御装置には、モーションデータと呼ばれる横軸に時間軸を縦軸にスライド高さを記述したデータを設定したものを加工条件として用い、スライドに様々な動きをさせる機能が搭載されている。例えば、特許文献1には、縦軸をスライド高さ、横軸を時間とした成形パターン(モーションパターン)を、2ポジションから8ポジションの7成形パターン及び9ポジション以上のために設けた予備の成形パターンと合わせて8成形パターンより選択した後、各ポジションの時間とスライド高さを入力することによりモーションデータを設定するサーボプレスの成形パターン選択装置が示されている。
また、特許文献2には、「回転」パターンと「反転」パターンと「往復」パターンと「反転往復」パターンのうち、少なくとも2つ以上のパターンを予め有し、実加工時にはそれらのいずれか一つに選択的に切替え、選択された制御パターンに基づきサーボモーターを制御し、スライドの位置及び速度を制御する制御装置が示されている。
また、特許文献3には、サーボプレスにより煩雑化した加工条件の設定を容易化するように、既存のモーションデータをベースにして、それに変更を加えて新たなモーションデータを作成できるサーボプレス及び制御装置のデータ入力手段が示されている。
また、特許文献4では、任意の位置でモーターを反転できることを用いて、ボールネジ機構を用いたサーボプレスを対象として、画像処理により製品の加工深さを測定し、所定の深さになるとモーターを反転して引き上げるサーボプレスの下死点探査装置が示されている。
前述したようなサーボプレスは、途中で逆回転する機能を用いることで擬似的に下死点を変えることが可能である。そのため、一つの被加工材に対して擬似下死点を変えながらスライドを複数回上下動することにより加工する逐次加工を行うことも可能である。この逐次加工を用いた加工技術として、例えば、特許文献5、特許文献6に記載されるものがある。
例えば、特許文献5には、スピンドルに取り付けた逐次成形加工工具を連続的に被加工材に接触させ、被加工材を保持したテーブルを移動することにより加工する加工方法が記載されている。さらに、熱風を噴射する歪取り工具により加工歪を除去する方法も記載されている。
また、特許文献6には、金属義歯床を逐次加工で成形するスピンドルに取り付けた逐次成形部を連続的に被加工材に接触させ、被加工材を保持したテーブルを移動することにより加工する加工方法が記載されている。この加工方法は、人の口内形状を測定し、それに基づいて工具経路パスを発生することと、金属義歯床で求められる略垂直に立ち上がる面を形成するために、逐次成形部を斜めに保持することにより、垂直面の加工を可能とするものである。
ところで、前述した特許文献1〜6を含む従来の技術に関して、本発明者が検討した結果、以下のようなことが明らかとなった。
例えば、特許文献1〜3に示されるように、従来のサーボプレスでは、予め定められたモーションデータに基づきスライドが動作するようにできている。しかし、実際のプレス加工においては、板厚や材質の違いにより最適な加工条件は異なり、ロット毎、理想的には被加工材ごとに加工条件を変更することが望ましい。
また、特許文献4に示された方法は、ボールネジ機構を用いたサーボプレスのコイニング加工に限り、被加工材ごとの加工深さの変更を可能にしたものである。この方法は、予め定められた僅かな深さ、例えば1マイクロメートルずつ加工する毎に加工深さを測定し、予め定められた深さに到達した後、ラムを上昇させることにより加工を終了する方法である。この加工方法では、測定後にさらなる加工をすることを想定しておらず、例えば曲げ加工のスプリングバック量を測定して、このスプリングバック量を見込んで加工するようなフィードバック制御を用いた加工方法には対応できない。そのため、サーボプレスのハードウエアの高い機能を利用し、より高精度な制御を行う制御装置が求められていた。
また、特許文献5,6に見られる逐次加工法は、従来、専用装置を用いて行われてきた。これらは専用のハードウエアを開発するために、コストもかかり技術的にも難しい。
また近年は、製品の軽量化のために、差厚鋼板あるいはテーラードブランクと呼ばれる異なる板厚の材料を接合した素材を、プレス加工に適用する事例も増えている。あるいは通常の鋼板と高張力鋼板を接合したハイブリッド鋼板をプレス加工に適用する事例も増えている。これらの材料を構造部品に適用することで、強度を満たしたまま軽量化や低価格化を実現できる。また、これらは強度を担う構造部材であることが多く、一般的に板厚が厚く加工に要するプレス能力も大きい。
このような差厚鋼板やハイブリッド鋼板の曲げ加工を行った場合には、一つの材料でありながらスプリングバック量が部位により異なる。このような場合には、同一材料の中でも異なる加工条件で加工することが望ましい。そのため、総型加工よりも、部分金型で部位毎に加工条件を変えながら複数回の逐次加工で加工するのが望ましい。さらに、高精度に加工するには、スプリングバック量を測定して、箇所ごとの材質を同定して調整加工を行うことが望ましい。
しかし、特許文献5,6に見られる逐次加工法は、専用の加工機を用いたものであるが、高精度な加工を行うための適応制御等は行っていない。そのため、差厚鋼板やハイブリッド鋼板を対象として適応制御の機能を持ったサーボプレスの逐次加工用の制御装置が求められていた。
そこで、本発明の代表的な目的は、ハイブリッド鋼板や差厚鋼板などのように材質や板厚が異なる部位を持つ被加工材を対象にして、部位ごとに最適な加工条件で加工することを可能とするサーボプレスの制御装置を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
すなわち、代表的なサーボプレスの制御装置は、逐次加工のための逐次加工プログラムデータとモーションデータを変更するためのモーションデータ変更条件とを保存するメモリ部と、サーボプレスを駆動するための駆動指令を発信する駆動指令発信部と、計測器を駆動するための計測指令を発信する計測指令部と、計測器からの計測結果を受信する計測結果受信部と、金型アクチュエーターを駆動するための駆動指令を発信する金型アクチュエーター駆動司令部と、計測結果受信部で受信した計測結果をもとにメモリ部に保存したモーションデータ変更条件に従いモーションデータを変更するモーションデータ変更部とを有する。この構成において、駆動指令発信部と計測指令部と金型アクチュエーター駆動司令部は、メモリ部に保存した逐次加工プログラムデータに従い、一つの被加工材に対して複数回のサーボプレスの駆動と計測器の駆動と金型アクチュエーターの駆動とを行い、そして、モーションデータ変更部は、一つの被加工材に対する複数回の計測器の駆動により計測結果受信部で受信した複数の計測結果をもとに、メモリ部に保存したモーションデータ変更条件に従い、モーションデータを変更することを特徴とする。
さらに、モーションデータ変更条件は、モーションデータ内の擬似下死点を複数の計測結果の線形結合として記述していることを特徴とする。
さらに、メモリ部に保存したモーションデータ変更条件を元に、計測結果受信部で受信した計測結果を用いて、モーションデータ内の擬似下死点を算出するモーションデータ算出部と、メモリ部に保存した逐次加工プログラムデータに従い、モーションデータ算出部と駆動指令発信部と計測指令部と計測結果受信部と金型アクチュエーター駆動司令部に指令を発信する逐次加工シークエンス制御部とを有することを特徴とする。
また、前述したサーボプレスの制御装置と、この制御装置により制御されるサーボプレスとを有するサーボプレスシステムにも適用することを特徴とする。
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
すなわち、代表的な効果は、ハイブリッド鋼板や差厚鋼板などのように材質や板厚が異なる部位を持つ被加工材を対象にして、部位ごとに最適な加工条件で加工することができる。この結果、成形品の精度と品質を向上させることが可能となる。
以下の実施の形態においては、便宜上その必要があるときは、複数の実施の形態またはセクションに分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらは互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等(個数、数値、量、範囲等を含む)に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良い。
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態のサーボプレスの制御装置(一例として、()内に対応する構成要素の符号を付記)は、逐次加工のための逐次加工プログラムデータ(40)とモーションデータを変更するためのモーションデータ変更条件(45)とを保存するメモリ部(37)と、サーボプレスを駆動するための駆動指令を発信する駆動指令発信部(25)と、計測器を駆動するための計測指令を発信する計測指令部(39)と、計測器からの計測結果を受信する計測結果受信部(26)と、金型アクチュエーターを駆動するための駆動指令を発信する金型アクチュエーター駆動司令部(38)と、計測結果受信部で受信した計測結果をもとにメモリ部に保存したモーションデータ変更条件に従いモーションデータを変更するモーションデータ変更部(31)とを有する。この構成において、駆動指令発信部と計測指令部と金型アクチュエーター駆動司令部は、メモリ部に保存した逐次加工プログラムデータに従い、一つの被加工材に対して複数回のサーボプレスの駆動と計測器の駆動と金型アクチュエーターの駆動とを行い、そして、モーションデータ変更部は、一つの被加工材に対する複数回の計測器の駆動により計測結果受信部で受信した複数の計測結果をもとに、メモリ部に保存したモーションデータ変更条件に従い、モーションデータを変更することを特徴とする。
本発明の実施の形態のサーボプレスの制御装置(一例として、()内に対応する構成要素の符号を付記)は、逐次加工のための逐次加工プログラムデータ(40)とモーションデータを変更するためのモーションデータ変更条件(45)とを保存するメモリ部(37)と、サーボプレスを駆動するための駆動指令を発信する駆動指令発信部(25)と、計測器を駆動するための計測指令を発信する計測指令部(39)と、計測器からの計測結果を受信する計測結果受信部(26)と、金型アクチュエーターを駆動するための駆動指令を発信する金型アクチュエーター駆動司令部(38)と、計測結果受信部で受信した計測結果をもとにメモリ部に保存したモーションデータ変更条件に従いモーションデータを変更するモーションデータ変更部(31)とを有する。この構成において、駆動指令発信部と計測指令部と金型アクチュエーター駆動司令部は、メモリ部に保存した逐次加工プログラムデータに従い、一つの被加工材に対して複数回のサーボプレスの駆動と計測器の駆動と金型アクチュエーターの駆動とを行い、そして、モーションデータ変更部は、一つの被加工材に対する複数回の計測器の駆動により計測結果受信部で受信した複数の計測結果をもとに、メモリ部に保存したモーションデータ変更条件に従い、モーションデータを変更することを特徴とする。
さらに、モーションデータ変更条件は、モーションデータ内の擬似下死点(33)を複数の計測結果の線形結合として記述していることを特徴とする。
さらに、メモリ部に保存したモーションデータ変更条件を元に、計測結果受信部で受信した計測結果を用いて、モーションデータ内の擬似下死点を算出するモーションデータ算出部(36)と、メモリ部に保存した逐次加工プログラムデータに従い、モーションデータ算出部と駆動指令発信部と計測指令部と計測結果受信部と金型アクチュエーター駆動司令部に指令を発信する逐次加工シークエンス制御部(35)とを有することを特徴とする。
また、前述したサーボプレスの制御装置と、この制御装置により制御されるサーボプレスとを有するサーボプレスシステムにも適用することを特徴とする。
以上説明した本発明の実施の形態の概要に基づいた実施の形態を、以下において具体的に説明する。
[実施の形態]
本発明の一実施の形態を、図1〜図21を用いて説明する。本実施の形態においては、被加工材として、通常の鋼板と高張力鋼板を接合したハイブリッド鋼板を例に説明するが、異なる板厚の材料を接合した差厚鋼板にも適用可能であり、特に材質や板厚が異なる部位を持つ被加工材を対象にして、部位ごとに最適な加工条件で加工することを可能とするものである。
本発明の一実施の形態を、図1〜図21を用いて説明する。本実施の形態においては、被加工材として、通常の鋼板と高張力鋼板を接合したハイブリッド鋼板を例に説明するが、異なる板厚の材料を接合した差厚鋼板にも適用可能であり、特に材質や板厚が異なる部位を持つ被加工材を対象にして、部位ごとに最適な加工条件で加工することを可能とするものである。
<サーボプレスおよびその制御装置の概要>
まず、図1を参照して、本実施の形態におけるサーボプレスおよびその制御装置の概要を説明する。図1は、このサーボプレスおよびその制御装置の構成の一例を示す図である。図1では、サーボプレスの説明を行いやすいように、フレーム2の左面を削除して示している。
まず、図1を参照して、本実施の形態におけるサーボプレスおよびその制御装置の概要を説明する。図1は、このサーボプレスおよびその制御装置の構成の一例を示す図である。図1では、サーボプレスの説明を行いやすいように、フレーム2の左面を削除して示している。
本実施の形態のサーボプレス1において、このサーボプレス1の本体の前面下部にはベッド3が設けられており、このベッド3の上面にボルスター4が取り付けられている。また、ボルスター4に対向する位置にスライド5がフレーム2に上下動自在に取り付けられている。また、フレーム2に固定されたサーボモーター6には、小プーリ7とベルト8と大プーリ9より構成される減速機構10が接合されている。
減速機構10の大プーリ9は回転直動動力変換機構11に接合されており、この回転直動動力変換機構11はスライド5に接合されている。図1では、サーボモーター6の動力は小プーリ7とベルト8と大プーリ9を介して減速されて回転直動動力変換機構11を駆動する。ベルト8にはタイミングベルト等を用いる。また、減速機構10は複数のギヤより構成されても良い。
回転直動動力変換機構11は、サーボモーター6の回転動力を直動動力に変換し、スライド5を上下方向に駆動する。図1には、回転直動動力変換機構11として、フレーム2に回転自在に取り付けられたクランク軸18とコネクティングロッド19より構成されるクランク機構20を示しているが、これに限るものではない。この他に、ナックル機構やリンク機構やボールネジ機構を用いた回転直動動力変換機構11でも本発明は適用可能である。
制御装置12は、プレス制御装置13と逐次加工制御装置14よりなる。プレス制御装置13は、設定されたモーションデータ15に従いスライド5を動かす機能を持つ。逐次加工制御装置14は、サーボプレス1や計測器16や金型アクチュエーター17の動きを統合的に制御する。プレス制御装置13と逐次加工制御装置14は、同一のハードウエアやソフトウエアとして構成されても良いし、別々のハードウエアやソフトウエアとして構成されても良い。
被加工材21は、ボルスター4上に取り付けられた下型22と、スライド5に取り付けられた上型23を用いて加工する。上型23と下型22を合わせて金型24と称する。金型24内には、計測器16が取り付けられている。計測器16は、板厚や変形抵抗などの被加工材ごとにばらつく因子を測定することを目的としており、接触式や光学式やレーザー式や静電容量式や渦電流式などの変位センサや、カメラと演算装置よりなる画像処理式センサや、あるいは圧力センサやロードセルなどの荷重センサなどである。これらの計測器16は、逐次加工制御装置14内の計測指令部39や計測結果受信部26と電気的に接続されている。計測器16より出力された電圧・電流・抵抗値などのアナログ信号や、デジタル信号などの計測結果27は、逐次加工制御装置14内の計測結果受信部26にて受信する。
プレス制御装置13は、サーボプレス1の制御を行う。プレス制御装置13のベースとなる構造は、サーボアンプ28とモーション制御部29とプレス制御装置メモリ部30とモーションデータ変更部31よりなる。プレス制御装置メモリ部30には、スライド5の動作を規定するモーションデータ15と、モーションパターン32(図2に図示)が保存されている。モーションパターン32とはモーションデータ15の雛型となるデータで、クランクモーション、変速モーション、パルスモーション、反転モーションなどがある。このうち、反転モーションは、機械的な下死点を通過することなく一度下降したスライド5を上昇させることが可能なので、擬似下死点33を作成することが可能である。
モーションデータ15とは、縦軸にスライド5の高さあるいはクランク軸の回転角度を、横軸に時間を記したサーボプレス1の加工条件である。以下、一つのモーションデータ15が完結するまでのスライド5の動きをモーション34と呼ぶ。
また、サーボプレス1を用いた逐次加工では、モーションデータ15を何度も呼び出しモーション34を実行する。この逐次加工全体を統率するのが逐次加工制御装置14である。逐次加工制御装置14を構成する主な構成要素は、逐次加工シークエンス制御部35とモーションデータ算出部36と逐次加工制御装置メモリ部37と金型アクチュエーター駆動司令部38と計測指令部39と計測結果受信部26とからなる。
逐次加工シークエンス制御部35は、逐次加工制御装置メモリ部37に保存された逐次加工プログラムデータ40を呼び出す。呼び出された逐次加工プログラムデータ40に記述された順番に従い、プレス制御装置13のモーション制御部29にモーションデータ15を呼び出し、サーボプレス1に駆動指令41を発する。また、逐次加工プログラムデータ40に従い、計測指令部39を通じて金型24に取り付けられた計測器16に計測指令43を出し、金型アクチュエーター駆動司令部38を通じて金型アクチュエーター17に駆動指令42を出す。
また、計測結果受信部26で受けた計測結果はモーションデータ算出部36に送られる。モーションデータ算出部36は、逐次加工プログラムデータ40に書かれた算出時刻44や、逐次加工制御装置メモリ部37に保存されたモーションデータ変更条件45に従い、擬似下死点33を算出する。擬似下死点33の算出には、計測結果受信部26で受けた計測結果27を用いる。そして、モーションデータ15を変更する。
擬似下死点33とは、サーボモーター6の逆回転によりクランク等の回転直動動力変換機構11の機構的に決まる下死点よりも高い位置でスライド5を止めて反転することにより、擬似的に上昇した下死点である。
以上のような構成からなる、サーボプレス1と、このサーボプレス1を制御する制御装置であるプレス制御装置13および逐次加工制御装置14を含む全体を、本実施の形態ではサーボプレスシステムと呼ぶ。
<プレス制御装置の詳細>
次に、図2を参照して、前述したプレス制御装置13を詳細に説明する。図2は、このプレス制御装置13の構成の一例を示す図である。
次に、図2を参照して、前述したプレス制御装置13を詳細に説明する。図2は、このプレス制御装置13の構成の一例を示す図である。
プレス制御装置13のベースとなる構造は、モーションデータ15を作成するモーションデータ作成部46と、モーションデータ15をプレス制御装置メモリ部30に入力するモーションデータ入力部48と、プレス制御装置メモリ部30よりモーションデータ15を読み出し、サーボアンプ28にサーボ速度指令49を発信するモーション制御部29より構成される。このプレス制御装置13には、サーボアンプ28、モーションデータ変更部31、駆動指令受信部51、プレス計測データ出力部53なども含まれる。
モーション制御部29は、サーボアンプ28に電気的に接続されており、サーボアンプ28はサーボプレス1のサーボモーター6に電気的に接続されている。モーション制御部29は、モーションデータ15の記述に従いスライド5を駆動するように、サーボアンプ28に対して速度指令50あるいはトルク指令を発する。サーボアンプ28はモーション制御部29の指令に従い、スライド5が駆動するようにサーボモーター6に流れる電流を調整することでサーボモーター6を制御する。
プレス制御装置13には、逐次加工制御装置14より駆動指令41を受けてモーション制御部29に引き渡す駆動指令受信部51がある。またモーションデータ変更部31は、逐次加工制御装置14からモーションデータ変更指令52を受け、プレス制御装置メモリ部30にあるモーションデータ15を変更する。
また、プレス計測データ出力部53は、トルク計測器54が測定したサーボモーター6のトルクや、フレーム2に取り付けられたフレーム反力検出器55が測定した加工反力などを逐次加工制御装置14に出力する。
<逐次加工制御装置の詳細>
次に、図3を参照して、前述した逐次加工制御装置14を詳細に説明する。図3は、この逐次加工制御装置14の構成の一例を示す図である。
次に、図3を参照して、前述した逐次加工制御装置14を詳細に説明する。図3は、この逐次加工制御装置14の構成の一例を示す図である。
逐次加工制御装置14は、逐次加工制御装置メモリ部37、逐次加工シークエンス制御部35、駆動指令発信部25、計測指令部39、金型アクチュエーター駆動司令部38、モーションデータ算出部36、計測結果受信部26などを含んで構成される。
逐次加工制御装置メモリ部37には、逐次加工プログラムデータ40とモーションデータ変更条件45が保存されている。逐次加工プログラムデータ40は、逐次加工プログラム作成部57で作成し、逐次加工プログラム入力部58より逐次加工制御装置メモリ部37に保存する。モーションデータ変更条件45は、モーションデータ変更条件作成部59で作成され、モーションデータ変更条件入力部60を用いて逐次加工制御装置メモリ部37に保存される。
逐次加工シークエンス制御部35は、逐次加工制御装置メモリ部37より逐次加工プログラムデータ40を読み出して実行する。逐次加工プログラムデータ40には、複数回のモーション34の実行、計測指令43の実行、金型アクチュエーター駆動指令61の実行、モーションデータ算出指令62の実行が時系列に記述されている。
駆動指令発信部25は、逐次加工シークエンス制御部35より指令を受け、サーボプレス1に駆動指令を発する。計測指令部39は、逐次加工シークエンス制御部35より指令を受け、計測器16に駆動指令を発する。金型アクチュエーター駆動司令部38は、逐次加工シークエンス制御部35より指令を受け、金型アクチュエーター17を駆動する。
モーションデータ算出部36は、逐次加工シークエンス制御部35より指令を受け、逐次加工制御装置メモリ部37より読み出したモーションデータ変更条件45に従い、モーションデータ15の擬似下死点33を算出する。
前述した図2に示したプレス制御装置13を構成するモーション制御部29やモーションデータ変更部31と、図3に示した逐次加工制御装置14を構成する逐次加工シークエンス制御部35やモーションデータ算出部36は、マイクロコンピューターなどの半導体素子による中央演算回路より構成される。
モーションデータ算出部36は、四則演算や累乗関数、三角関数、指数関数、対数関数、あるいは区分多項式等などの算術式を演算する機能を持つ。また、モーションデータ算出部36は、ハードウエアとして逐次加工シークエンス制御部35と同一の中央演算回路内に構成されて、ソフトウエアの機能として別に動作するものでも良く、別々の中央演算回路により構成されても良い。
プレス制御装置メモリ部30と逐次加工制御装置メモリ部37は、読み書き可能なメモリ(例えば、半導体RAM、フラッシュメモリー、MRAM、ハードディスクドライブ、フロッピー(登録商標)ディスク)を用いる。
<逐次曲げ金型>
次に、図4を参照して、前述したサーボプレスシステムを逐次曲げ加工方法に適用した場合の逐次曲げ金型について説明する。図4は、この逐次曲げ金型の構成の一例を示す図である。この逐次曲げ金型は、前述したサーボプレス1に含まれる、下型22と上型23などから構成される金型24の部分であり、ここでは、金属薄板を逐次加工でコの字に曲げる加工に用いる金型の一例を示す。適宜、図4の右下に示したX方向、Y方向、Z方向の座標系を用いて説明する。
次に、図4を参照して、前述したサーボプレスシステムを逐次曲げ加工方法に適用した場合の逐次曲げ金型について説明する。図4は、この逐次曲げ金型の構成の一例を示す図である。この逐次曲げ金型は、前述したサーボプレス1に含まれる、下型22と上型23などから構成される金型24の部分であり、ここでは、金属薄板を逐次加工でコの字に曲げる加工に用いる金型の一例を示す。適宜、図4の右下に示したX方向、Y方向、Z方向の座標系を用いて説明する。
下ダイセットプレート64は、サーボプレス1(図1に図示)のボルスター4(図1に図示)に固定されている。下ダイセットプレート64には移動型65が搭載されており、移動型65は下ダイセットプレート64に固定された移動型ガイド66によりY方向とZ方向の変位は固定されており、X方向には移動自在である。
下ダイセットプレート64にはアクチュエーター据付板67が接合されており、その上に金型アクチュエーター17が固定されている。金型アクチュエーター17は、モーターを内蔵しており、台形ネジ68を介して移動型65をX方向に移動させることが可能である。移動型65には電磁石が内蔵されており、被加工材21を電磁力で吸引して固定することができる。金型アクチュエーター17は、エアーシリンダーや油圧シリンダーあるいは油圧サーボシリンダーでも良い。被加工材21は、通常の鋼板と高張力鋼板をレーザー溶接等で接合したハイブリッド鋼板である。図4で点線より手前が被加工材普通鋼板部69で点線より向こうが被加工材高張力鋼板部70である。
上ダイセットプレート71は、サーボプレス1(図1に図示)のスライド5(図1に図示)に固定され、Z方向に上下動する。また、上ダイセットプレート71にはダイガイド72が固定されており、ダイガイド72にはダイ73が取り付けられている。ダイ73は、ダイガイド72によりZ方向、X方向への移動は固定され、Y方向には図示する位置より内側には移動自在な構造となっている。
下ダイセットプレート64には、左右(Y方向)にカム74が取り付けられている。カム74の内側には計測器16が取り付けられ、板厚や変形抵抗などの被加工材ごとにばらつく因子が測定される。スライド5が下降して、上ダイセットプレート71のダイガイド72に取り付けられたダイ73が、下ダイセットプレート64に取り付けられたカム74と接触すると、ダイ73がY方向に内側に移動する。被加工材21のX方向の幅L1はダイ73のX方向の幅L2よりも長い。本加工方法では、一回加工する度の移動型移動量75をL2程度の長さL3とする。スライド5を上下させ、被加工材21を加工することを繰り返す毎に金型アクチュエーター17に指令を送り、移動型65を移動させて逐次加工を行う。送り長さL3については、L2と同等か短いことが望ましい。
<逐次曲げ加工方法>
次に、図5〜図13を参照して、前述した逐次曲げ金型を用いた逐次曲げ加工方法について説明する。図5〜図10は逐次加工工程の各段階の一例を示す図であり、また、図11は計測工程、図12は調整加工工程、図13は終了工程の一例を示す図である。
次に、図5〜図13を参照して、前述した逐次曲げ金型を用いた逐次曲げ加工方法について説明する。図5〜図10は逐次加工工程の各段階の一例を示す図であり、また、図11は計測工程、図12は調整加工工程、図13は終了工程の一例を示す図である。
図5(逐次曲げ加工・加工深さ1送り1)は、スライド5に固定された上ダイセットプレート71を加工深さZ1まで下げて、被加工材21のX方向の端の部分(最も手前の部分)を加工した図である。この後、スライド5に固定された上ダイセットプレート71は上昇して、その間に移動型65を送り長さL3だけX方向(手前方向)に移動する。続いて、スライド5に固定された上ダイセットプレート71を加工深さZ1まで下げて、被加工材21を図6(逐次曲げ加工・加工深さ1送り2)に示すように再度加工する。
これを繰り返して、図7(逐次曲げ加工・加工深さ1送り3)に示すように被加工材21のX方向の材料端(最も奥の部分)まで加工する。このように逐次加工することにより、板厚が厚く大きな被加工材21も小さい能力のプレスで加工することが可能となる。この加工方法で一度にコの字に加工しないのは、被加工材21の面内の歪みが塑性域まで生じると最後にその形状を修正することが難しくなるからである。
金型の移動方向は逆でもかまわないが、その場合に加工時に生じるX方向の反力が圧縮方向に働くため、台形ネジ68の座屈を考慮した金型構造とする必要がある。
この後、一旦、金型を図5で示した位置まで戻し、今度は加工深さをZ2(Z2はZ1より低い)に変更して、再度、図8(逐次曲げ加工・加工深さ2)に示すように、同様の加工を行う。加工深さを変更しながら何度か加工を繰り返すと、図9(逐次曲げ加工・加工深さ3)に示すようにコの字に近い形状に加工することが可能である。この場合に、被加工材21の被加工材普通鋼板部69と被加工材高張力鋼板部70は降伏応力が異なるため、図10(逐次曲げ加工・終了)に示すようにスプリングバック量が異なる。
そのため、図10に強調して描くように、被加工材普通鋼板部69と被加工材高張力鋼板部70で曲げ角度が異なる。このように、一つの材料での曲げ角度の均一さを通り精度と一般に呼んでいる。
通り精度を向上するには、最後の加工ではスプリングバック量に対応して加工箇所ごとに加工条件を変えることが望ましい。そのため、ここで図14にて後述する計測工程80を設ける。計測工程80では、移動型65をX方向に移動させながら計測器16を用いて複数回、被加工材21の形状を測定する。
そして、測定結果を用いて、図14にて後述する逐次調整加工工程82を行う。逐次調整加工工程82の加工量については、計測工程80での計測結果27を用いて、図14にて後述する調整加工量算出工程81で算出する。
このときの金型および被加工材21の断面を示したのが図11〜図13である。図11は計測工程80に相当し、図12は逐次調整加工工程82に相当し、その結果として、図13(終了工程83)に示すようにスプリングバックの影響を排除した90度に曲げられたコの字の断面形状の被加工材21が得られる。
<逐次曲げ加工フロー>
次に、図14を参照して、前述した逐次曲げ加工方法における逐次曲げ加工フローについて説明する。図14は、この逐次曲げ加工フローの一例を示すフローチャートである。
次に、図14を参照して、前述した逐次曲げ加工方法における逐次曲げ加工フローについて説明する。図14は、この逐次曲げ加工フローの一例を示すフローチャートである。
まず、被加工材搬入工程77で、被加工材21を金型24上に搬入する。この被加工材搬入工程77は、人手を使っても、ロボット等を用いても良い。
続いて、逐次加工プログラムデータ呼び出し工程78で、逐次加工制御装置メモリ部37より逐次加工プログラムデータ40を逐次加工シークエンス制御部35に読み込む。その後、逐次加工プログラムデータ40に従い、逐次加工シークエンス制御部35は、サーボプレス1や金型アクチュエーター17や計測器16に指令を発して逐次加工を進める。
続いて、逐次加工工程79では、逐次加工プログラムデータ40に記述された順番に従い、移動型65を移動し、モーションデータ15の擬似下死点33を変更しながらモーション34を繰り返す。この逐次加工工程79の詳細は、図18にて後述する。
続いて、計測工程80では、逐次加工プログラムデータ40に従い、移動型65を移動しつつ、複数回、計測器16で測定する。このようにして、計測器16で測定した複数個所の計測結果27が得られる。この計測工程80の詳細は、図19にて後述する。
続いて、調整加工量算出工程81で、複数個所の計測結果27をもとに調整加工量を求める。サーボプレス1であれば、通常、調整加工量は擬似下死点33として求まる。擬似下死点33は、加工箇所によって複数の値を持たすことができる。この調整加工量算出工程81の詳細は、図20にて後述する。
続いて、逐次調整加工工程82で、移動型65を移動し、モーションデータ15の擬似下死点33を変更しながらモーション34を繰り返す。この逐次調整加工工程82の詳細は、図21にて後述する。
そして、終了工程83で、逐次加工を終了する。
<逐次加工シークエンス>
続いて、図15を用いて、前述した逐次加工シークエンス制御部35の処理について説明する。図15は、この逐次加工シークエンス制御部35の処理フローの一例を示すフローチャートである。逐次加工シークエンス制御部35は、逐次加工プログラムデータ40に従い処理を行う。
続いて、図15を用いて、前述した逐次加工シークエンス制御部35の処理について説明する。図15は、この逐次加工シークエンス制御部35の処理フローの一例を示すフローチャートである。逐次加工シークエンス制御部35は、逐次加工プログラムデータ40に従い処理を行う。
まず、逐次加工プログラムデータ呼び出し工程78で、逐次加工プログラムデータ40を読み込む。K=1入力工程84で、行番号を示す変数Kに1を代入する。K行読み込み工程85で、K行を読み込む。
金型アクチュエーター起動判定工程86で、K行に金型駆動することが記述されている場合(86−then)には、金型アクチュエーター駆動指令発信工程87に遷移し、金型アクチュエーター駆動司令部38を通して金型24の金型アクチュエーター17に金型アクチュエーター駆動指令61を発し、これにより逐次加工プログラムデータ40に記述された距離の移動型移動量75だけ移動型65を移動する。
もし、K行の内容が異なる場合(86−else)には、モーション起動判定工程88に進む。K行の内容がモーション起動である場合(88−then)には、逐次加工シークエンス制御部35は、モーションデータ変更指令発信工程89で、モーションデータ算出部36とモーションデータ変更部31を通して、プレス制御装置メモリ部30にあるモーションデータ15の擬似下死点33を変更する。
続いて、モーション起動指令発信工程90で、逐次加工シークエンス制御部35は駆動指令発信部25と駆動指令受信部51を通してモーション制御部29にモーション34の開始を指令する。なお、擬似下死点33が同じモーション34の場合には、モーションデータ変更指令発信工程89を経由せずに、モーション起動判定工程88からモーション起動指令発信工程90に遷移しても良い。
モーション起動判定工程88で、K行の内容が異なる場合(88−else)には、計測起動判定工程92に遷移し、K行の内容が計測起動であれば(92−then)、計測指令発信工程93で、計測指令部39を通して計測器16に計測指令43を発し、計測結果受信部26を通して計測結果27を受信し、逐次加工制御装置メモリ部37に保存する。
計測起動判定工程92で、K行の内容が異なる場合(92−else)には、算出起動判定工程94に進む。算出起動判定工程94で、K行の内容が算出起動である場合(94−then)には、調整加工量算出工程81で、逐次加工制御装置メモリ部37より計測結果27とモーションデータ変更条件45を読み出し、モーションデータ変更条件45に従い、擬似下死点33を算出する。
以上の金型アクチュエーター起動判定工程86やモーション起動判定工程88や計測起動判定工程92や算出起動判定工程94に始まる一連の処理が終了すると(94−else)、K=K+1代入工程95で、KにK+1を代入する。そして、逐次加工終了判定工程96で、逐次加工プログラムデータ40に書かれた全ての処理が終了したか判定する。していない場合(96−No)には、K行読み込み工程85に戻る。終了した場合(96−Yes)には、逐次加工終了工程97で終了する。
以上のように、逐次加工シークエンス制御部35は、逐次加工プログラムデータ40に従って処理を行うことができる。
前述した擬似下死点33の算出は、金属の弾塑性変形の物理現象を反映した式を用いても良い。一方、実際の加工精度の問題にはさまざまな要因が入るため、実際のデータを元に回帰的に算出式を求めることも有効である。その場合には、式1に示すように、計測結果27の線形結合として擬似下死点33を算出する方法が回帰式の係数を同定する上でも簡便で実用上優れている。計測結果27の線形結合で示せる平均値の項を式1の右辺第1項としているのは、利用頻度の高い平均値を変数とすると、モーションデータ変更条件45を作成するのが容易だからである。
式1において、左辺のyiが場所iの擬似下死点33である。右辺の第1項は多数の測定点の平均値の関数である。右辺の第2項でxjは位置jにおける計測結果27である。aijはyi(擬似下死点33)への寄与を表す係数である。この右辺の第2項で、測定点全ての影響を足す。biは囲う位置iにおける0切片の定数である。
式1のように、モーションデータ変更条件45の擬似下死点33を表現すると、プレス加工の多くの場合において適切な擬似下死点33を算出することができる。例えば、式2は式1でaij=0とした場合の算出式である。式2で計測結果27は平均値を通して各加工位置のyi(擬似下死点33)の算出結果に影響する。加工位置によるyiの違いは定数biのみに依存する。曲げ加工では、被加工材21の長手方向の材質のばらつきは無くても、平面歪変形をする中央部と平面応力変形をする端部では変形の仕方が異なる。その結果、鞍反りと呼ばれる端部で反るような形状が発生する場合がある。鞍反りのように、部品のノミナルな形状と材質で決まる現象では式2に示す。
さらに、式1は式3の形に変形できる。式1のiとjが異なる場合にaij=0として、かつ全てのaij=aとし、全てのbi=bとした式である。被加工材21の長手方向のばらつきが多い場合に有効で、擬似下死点33の算出において該当加工箇所と同一の箇所の計測結果27のみを用いて算出する。
また、ハイブリッド材料で、加工位置がiより小さい範囲が高張力鋼板で、iより大きい範囲が普通鋼板の場合には式4に示すように、aijを変えることにより被加工材高張力鋼板部70の計測結果27の平均と被加工材普通鋼板部69の計測結果27の平均を持って擬似下死点33を計算することができる。
逐次加工による加工方法としては、計測工程80と逐次調整加工工程82を交互に繰り返すことも可能であるが、本発明者らの研究では、逐次加工工程79が終了し、最終形状に近い状態で一度被加工材21全体を計測工程80で計測し、調整加工量算出工程81で全加工箇所の擬似下死点33を算出してから逐次調整加工する方が良い精度が得られている。金属の塑性加工においては、連結した加工部位どうしが相互に作用するため、部分的に逐次調整加工工程82を行ったあとの計測結果27が、逐次調整加工工程82と異なるためである。そのため、切削加工のように除去箇所ごとに計測して仕上げ加工の条件を変えるよりも、逐次調整加工工程82を行う前に被加工材21全体を計測する方が良い。
<逐次加工プログラム作成画面>
続いて、図16を用いて、前述した逐次加工プログラム作成部57の逐次加工プログラム作成画面について説明する。図16は、この逐次加工プログラム作成画面の一例を示す図である。
続いて、図16を用いて、前述した逐次加工プログラム作成部57の逐次加工プログラム作成画面について説明する。図16は、この逐次加工プログラム作成画面の一例を示す図である。
逐次加工プログラム作成部57の逐次加工プログラム作成画面は、逐次加工プログラム表98と、テンキー99と、エンターキー100と、削除キー101と、保存キー102と、カーソルキー103と、アルファベットキー104より構成される。
逐次加工プログラム表98の1列目は、序数が表示される。2列目には、逐次加工シークエンス制御部35が処理する動作の種類を入力する。ここで、ITは逐次加工の意味、MESは測定の意味、CALは算出の意味、MODは調整加工の意味である。入力はアルファベットキー104により上記記号を入力し、エンターキー100で確定する。内容を変更する場合には、削除キー101で削除して再度入力すれば良い。
さらに、逐次加工プログラム表98の3列目には擬似下死点、4列目にはX最初(X方向の最初の位置)、5列目にはX最後(X方向の最後の位置)、6列目にはXピッチ(X方向の移動ピッチ)をそれぞれ入力する。
この逐次加工プログラム表98では、1行目から3行目までが逐次加工である。図14の逐次加工工程79に相当する。1行ごとの意味は、例えば最初の1行目は、X最初の値=0mmを出発点としてX最後=500mmまで移動型65を50mmピッチで移動しながら、擬似下死点10mmのモーションを行うということである。
2行目の意味は、1行目の逐次加工が終了したのち、X最初=0mmまで移動型65を戻して、擬似下死点8mmで同様の加工を行うという意味である。3行目の意味は、2行目の逐次加工が終了したのち、X最初=0mmまで移動型65を戻して、擬似下死点5mmで同様の加工を行うという意味である。
逐次加工プログラム表98の4行目(MES)は、計測工程の条件である図14の計測工程80に相当する。この4行目の意味は、X最初=0mmからX最後500mmまで50mmピッチで移動型65を移動しながら測定を行うという意味である。
逐次加工プログラム表98の5行目(CAL)は、図14の調整加工量算出工程81に相当する。
逐次加工プログラム表98の6行目(MOD)は、図14の逐次調整加工工程82に相当する。この6行目の意味は、X最初=0mmからX最後=500mmまで50mmピッチで逐次調整加工を行うことである。このとき、擬似下死点は調整加工量算出工程81で算出するので値を入れない。
<調整加工量算出式作成画面>
続いて、図17を用いて、前述したモーションデータ変更条件作成部59の調整加工量算出式作成画面について説明する。図17は、この調整加工量算出式作成画面の一例を示す図である。
続いて、図17を用いて、前述したモーションデータ変更条件作成部59の調整加工量算出式作成画面について説明する。図17は、この調整加工量算出式作成画面の一例を示す図である。
モーションデータ変更条件作成部59の調整加工量算出式作成画面で、前述した式1の調整加工量算出式の係数を入力する。調整加工量算出式作成画面は、テンキー99と、エンターキー100と、削除キー101と、保存キー102と、カーソルキー103と、アルファベットキー104と、演算キー105と、平均値入力条件入力部106と、行列係数入力部107と、係数入力部108より構成される。
平均値入力条件入力部106と行列係数入力部107と係数入力部108には、テンキー99とエンターキー100と削除キー101と保存キー102とカーソルキー103を用いて入力する。
このような入力画面を備えることで、複数の計測結果27の線形結合として擬似下死点33を算出することが容易になる。
<逐次加工工程>
続いて、図18を用いて、図14の逐次加工工程79の詳細について説明する。図18は、この逐次加工工程79の詳細を示すフローチャートである。
続いて、図18を用いて、図14の逐次加工工程79の詳細について説明する。図18は、この逐次加工工程79の詳細を示すフローチャートである。
まず、逐次加工工程開始工程109で、逐次加工を開始する。n=1代入工程110で、変数nに1を代入する。逐次加工プログラムデータn行読み込み工程111で、逐次加工制御装置メモリ部37に保存された逐次加工プログラムデータ40より、擬似下死点33と移動型65の移動方向をX方向とした場合のX初期位置とX最終位置とXピッチを読み込む。
続いて、m=1代入工程112で、変数mに1を代入する。移動型Xm移動工程113で、移動型65をX座標でXmに移動する。スライド高さ擬似下死点下降工程114で、逐次加工プログラムデータn行読み込み工程111で読み込んだ擬似下死点33までスライドを下げて被加工材21を加工する。続いて、スライド上昇工程115で、スライドを上昇させる。続いて、X終端判定工程116で、移動型65が加工終端位置まで到達しているか判定する。到達していない場合(116−No)には、m=m+1代入工程117で、変数mにm+1を代入し、移動型Xm移動工程113に戻る。
X終端判定工程116で、移動型65が加工終端位置まで到達している場合(116−Yes)には、続いて、逐次加工終了判定工程118で、逐次加工プログラムデータ40に記述された逐次加工が全て終了しているか判定する。終了していない場合(118−No)には、n=n+1代入工程119で、変数nにn+1を代入する。そして、逐次加工プログラムデータn行読み込み工程111で次の行のデータを読み込む。そして、読み込んだデータに従い一連の逐次加工を実行する。
逐次加工終了判定工程118で、逐次加工プログラムデータ40に記述された逐次加工が全て終了していれば(118−Yes)、逐次加工工程終了工程120で逐次加工を終了する。
<計測工程>
続いて、図19を用いて、図14の計測工程80の詳細について説明する。図19は、この計測工程80の詳細を示すフローチャートである。
続いて、図19を用いて、図14の計測工程80の詳細について説明する。図19は、この計測工程80の詳細を示すフローチャートである。
まず、計測工程開始工程121で、計測工程を開始する。逐次加工プログラムデータn行読み込み工程111で、逐次加工プログラムデータ40に記述された、X初期位置、X最終位置、Xピッチを読み込む。q=1代入工程122で、変数qに1を代入する。続いて、移動型Xq移動工程123で、移動型65をX座標でXqに移動する。測定工程124で、被加工材21を測定する。測定結果は、測定結果記録工程125で、逐次加工制御装置メモリ部37に記録する。測定箇所は複数点あるので、逐次加工制御装置メモリ部37に配列M(q)を設けて、この配列M(q)に記録する。続いて、X終端判定工程116で、移動型65の位置がX最終位置に到達しているか判断する。到達していなければ(116−No)、q=q+1代入工程126で、変数qにq+1を代入し、移動型Xq移動工程123に戻る。
X終端判定工程116で、移動型65の位置がX最終位置に到達している場合(116−Yes)には、計測工程終了工程127で計測工程を終了する。
<調整加工量算出工程>
続いて、図20を用いて、図14の調整加工量算出工程81の詳細について説明する。図20は、この調整加工量算出工程81の詳細を示すフローチャートである。
続いて、図20を用いて、図14の調整加工量算出工程81の詳細について説明する。図20は、この調整加工量算出工程81の詳細を示すフローチャートである。
まず、調整加工量算出工程開始工程128で、調整加工量の算出を開始する。モーションデータ変更条件読み込み工程129で、逐次加工制御装置メモリ部37よりモーションデータ変更条件45を読み込む。s=1代入工程130で、変数sに1を代入する。計測結果読み出し工程131で、逐次加工制御装置メモリ部37の配列M(q)より計測結果を読み出す。s終端判定工程132で、変数sが終端であるかを判定する。終端ではない場合(132−No)には、s=s+1代入工程133で、変数sにs+1を代入して、計測結果読み出し工程131に戻る。s終端判定工程132で、変数sが終端である場合(132−Yes)には、擬似下死点算出工程134で、複数の計測点の計測結果とモーションデータ変更条件45を用いて、擬似下死点を算出する。
続いて、r=1代入工程135で、変数rに1を代入する。擬似下死点出力工程136で、逐次加工制御装置メモリ部37の配列N(r)に擬似下死点を出力する。r終端判定工程137で、変数rが終端に到達しているか判定する。到達していない場合(137−No)には、r=r+1代入工程138で、変数rにr+1を代入して、擬似下死点出力工程136に戻る。
r終端判定工程137で、変数rが終端に到達している場合(137−Yes)には、調整加工量算出工程終了工程139で調整加工量算出工程を終了する。
<逐次調整加工工程>
続いて、図21を用いて、図14の逐次調整加工工程82の詳細について説明する。図21は、この逐次調整加工工程82の詳細を示すフローチャートである。
続いて、図21を用いて、図14の逐次調整加工工程82の詳細について説明する。図21は、この逐次調整加工工程82の詳細を示すフローチャートである。
まず、逐次調整加工工程開始工程140で、逐次調整加工を開始する。逐次調整加工データ読み込み工程141で、逐次加工制御装置メモリ部37に保存された逐次加工プログラムデータ40より、調整加工のX初期位置、X終端位置、Xピッチを読み込む。t=1代入工程142で、変数tに1を代入する。移動型Xt移動工程143で、移動型65をX座標でXtに移動する。
続いて、擬似下死点読み込み工程144で、逐次加工制御装置メモリ部37より擬似下死点Ntを読み込む。続いて、調整加工工程145で、擬似下死点Ntまでスライド5を下降させて、被加工材21を調整加工する。スライド上昇工程146で、スライドを上昇させる。
続いて、X終端判定工程116で、移動型65のX座標が終端位置まで到達しているかを判定する。到達していない場合(116−No)には、t=t+1代入工程147で、変数tにt+1を代入する。そして、移動型Xt移動工程143に戻り、フローチャートに従い一連の動作を行う。
X終端判定工程116で、移動型65のX座標が終端位置まで到達している場合(116−Yes)には、逐次調整加工工程終了工程148で逐次調整加工を終了する。
<実施の形態の変形例>
前記実施の形態においては、被加工材21として、被加工材普通鋼板部69と被加工材高張力鋼板部70を接合したハイブリッド鋼板を例に説明したが、異なる板厚の材料を接合した差厚鋼板などにも適用可能である。
前記実施の形態においては、被加工材21として、被加工材普通鋼板部69と被加工材高張力鋼板部70を接合したハイブリッド鋼板を例に説明したが、異なる板厚の材料を接合した差厚鋼板などにも適用可能である。
<実施の形態の効果>
以上説明した本実施の形態によれば、プレス制御装置13と逐次加工制御装置14よりなる制御装置12として、逐次加工プログラムデータ40とモーションデータ変更条件45とを保存する逐次加工制御装置メモリ部37と、駆動指令発信部25と、計測指令部39と、計測結果受信部26と、金型アクチュエーター駆動司令部38と、モーションデータ変更部31などを有する構成において、逐次加工プログラムデータ40に従い、一つの被加工材21に対して複数回のサーボプレス1の駆動と計測器16の駆動と金型アクチュエーター17の駆動とを行い、そして、一つの被加工材21に対する複数回の計測器16の駆動により受信した複数の計測結果27をもとに、モーションデータ変更条件45に従い、モーションデータ15を変更することができる。
以上説明した本実施の形態によれば、プレス制御装置13と逐次加工制御装置14よりなる制御装置12として、逐次加工プログラムデータ40とモーションデータ変更条件45とを保存する逐次加工制御装置メモリ部37と、駆動指令発信部25と、計測指令部39と、計測結果受信部26と、金型アクチュエーター駆動司令部38と、モーションデータ変更部31などを有する構成において、逐次加工プログラムデータ40に従い、一つの被加工材21に対して複数回のサーボプレス1の駆動と計測器16の駆動と金型アクチュエーター17の駆動とを行い、そして、一つの被加工材21に対する複数回の計測器16の駆動により受信した複数の計測結果27をもとに、モーションデータ変更条件45に従い、モーションデータ15を変更することができる。
さらに、モーションデータ変更条件45は、モーションデータ15内の擬似下死点33を複数の計測結果27の線形結合として記述することができる。
さらに、モーションデータ算出部36を有することで、逐次加工制御装置メモリ部37に保存したモーションデータ変更条件45を元に、計測結果受信部26で受信した計測結果27を用いて、モーションデータ15内の擬似下死点33を算出することができる。
以上により、被加工材21がハイブリッド鋼板や差厚鋼板であっても、部位ごとに最適な加工条件で加工することができる。この結果、成形品の精度と品質を向上させることが可能となる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
本発明のサーボプレスの制御装置は、特に、被加工材を加工するサーボプレスをモーションデータに従い制御して逐次加工を行うサーボプレスの制御装置、およびこの制御装置を有するサーボプレスシステムに適用して有効である。
1…サーボプレス、2…フレーム、3…ベッド、4…ボルスター、5…スライド、6…サーボモーター、7…小プーリ、8…ベルト、9…大プーリ、10…減速機構、11…回転直動動力変換機構、12…制御装置、13…プレス制御装置、14…逐次加工制御装置、15…モーションデータ、16…計測器、17…金型アクチュエーター、18…クランク軸、19…コネクティングロッド、20…クランク機構、21…被加工材、22…下型、23…上型、24…金型、25…駆動指令発信部、26…計測結果受信部、27…計測結果、28…サーボアンプ、29…モーション制御部、30…プレス制御装置メモリ部、31…モーションデータ変更部、32…モーションパターン、33…擬似下死点、34…モーション、35…逐次加工シークエンス制御部、36…モーションデータ算出部、37…逐次加工制御装置メモリ部、38…金型アクチュエーター駆動司令部、39…計測指令部、40…逐次加工プログラムデータ、41…駆動指令、42…駆動指令、43…計測指令、44…算出時刻、45…モーションデータ変更条件、46…モーションデータ作成部、48…モーションデータ入力部、49…サーボ速度指令、50…速度指令、51…駆動指令受信部、52…モーションデータ変更指令、53…プレス計測データ出力部、54…トルク計測器、55…フレーム反力検出器、57…逐次加工プログラム作成部、58…逐次加工プログラム入力部、59…モーションデータ変更条件作成部、60…モーションデータ変更条件入力部、61…金型アクチュエーター駆動指令、62…モーションデータ算出指令、
64…下ダイセットプレート、65…移動型、66…移動型ガイド、67…アクチュエーター据付板、68…台形ネジ、69…被加工材普通鋼板部、70…被加工材高張力鋼板部、71…上ダイセットプレート、72…ダイガイド、73…ダイ、74…カム、75…移動型移動量、
77…被加工材搬入工程、78…逐次加工プログラムデータ呼び出し工程、79…逐次加工工程、80…計測工程、81…調整加工量算出工程、82…逐次調整加工工程、83…終了工程、
84…K=1入力工程、85…K行読み込み工程、86…金型アクチュエーター起動判定工程、87…金型アクチュエーター駆動指令発信工程、88…モーション起動判定工程、89…モーションデータ変更指令発信工程、90…モーション起動指令発信工程、92…計測起動判定工程、93…計測指令発信工程、94…算出起動判定工程、95…K=K+1代入工程、96…逐次加工終了判定工程、97…逐次加工終了工程、
98…逐次加工プログラム表、99…テンキー、100…エンターキー、101…削除キー、102…保存キー、103…カーソルキー、104…アルファベットキー、105…演算キー、106…平均値入力条件入力部、107…行列係数入力部、108…係数入力部、
109…逐次加工工程開始工程、110…n=1代入工程、111…逐次加工プログラムn行読み込み工程、112…m=1代入工程、113…移動型Xm移動工程、114…スライド高さ擬似下死点下降工程、115…スライド上昇工程、116…X終端判定工程、117…m=m+1代入工程、118…逐次加工終了判定工程、119…n=n+1代入工程、120…逐次加工工程終了工程、
121…計測工程開始工程、122…q=1代入工程、123…移動型Xq移動工程、124…測定工程、125…測定結果記録工程、126…q=q+1代入工程、127…計測工程終了工程、
128…調整加工量算出工程開始工程、129…モーションデータ変更条件読み込み工程、130…s=1代入工程、131…計測結果読み出し工程、132…s終端判定工程、133…s=s+1代入工程、134…擬似下死点算出工程、135…r=1代入工程、136…擬似下死点出力工程、137…r終端判定工程、138…r=r+1代入工程、139…調整加工量算出工程終了工程、
140…逐次調整加工開始工程、141…逐次調整加工データ読み込み工程、142…t=1代入工程、143…移動型Xt移動工程、144…擬似下死点読み込み工程、145…調整加工工程、146…スライド上昇工程、147…t=t+1代入工程、148…逐次調整加工終了工程。
64…下ダイセットプレート、65…移動型、66…移動型ガイド、67…アクチュエーター据付板、68…台形ネジ、69…被加工材普通鋼板部、70…被加工材高張力鋼板部、71…上ダイセットプレート、72…ダイガイド、73…ダイ、74…カム、75…移動型移動量、
77…被加工材搬入工程、78…逐次加工プログラムデータ呼び出し工程、79…逐次加工工程、80…計測工程、81…調整加工量算出工程、82…逐次調整加工工程、83…終了工程、
84…K=1入力工程、85…K行読み込み工程、86…金型アクチュエーター起動判定工程、87…金型アクチュエーター駆動指令発信工程、88…モーション起動判定工程、89…モーションデータ変更指令発信工程、90…モーション起動指令発信工程、92…計測起動判定工程、93…計測指令発信工程、94…算出起動判定工程、95…K=K+1代入工程、96…逐次加工終了判定工程、97…逐次加工終了工程、
98…逐次加工プログラム表、99…テンキー、100…エンターキー、101…削除キー、102…保存キー、103…カーソルキー、104…アルファベットキー、105…演算キー、106…平均値入力条件入力部、107…行列係数入力部、108…係数入力部、
109…逐次加工工程開始工程、110…n=1代入工程、111…逐次加工プログラムn行読み込み工程、112…m=1代入工程、113…移動型Xm移動工程、114…スライド高さ擬似下死点下降工程、115…スライド上昇工程、116…X終端判定工程、117…m=m+1代入工程、118…逐次加工終了判定工程、119…n=n+1代入工程、120…逐次加工工程終了工程、
121…計測工程開始工程、122…q=1代入工程、123…移動型Xq移動工程、124…測定工程、125…測定結果記録工程、126…q=q+1代入工程、127…計測工程終了工程、
128…調整加工量算出工程開始工程、129…モーションデータ変更条件読み込み工程、130…s=1代入工程、131…計測結果読み出し工程、132…s終端判定工程、133…s=s+1代入工程、134…擬似下死点算出工程、135…r=1代入工程、136…擬似下死点出力工程、137…r終端判定工程、138…r=r+1代入工程、139…調整加工量算出工程終了工程、
140…逐次調整加工開始工程、141…逐次調整加工データ読み込み工程、142…t=1代入工程、143…移動型Xt移動工程、144…擬似下死点読み込み工程、145…調整加工工程、146…スライド上昇工程、147…t=t+1代入工程、148…逐次調整加工終了工程。
Claims (7)
- 金型アクチュエーターを有する金型を用いて被加工材を加工するサーボプレスを、前記被加工材の加工動作を定めるモーションデータに従い制御して逐次加工を行うサーボプレスの制御装置であって、
前記金型には、前記被加工材の加工状態を計測する計測器が取り付けられ、
前記逐次加工のための逐次加工プログラムデータと前記モーションデータを変更するためのモーションデータ変更条件とを保存するメモリ部と、
前記サーボプレスを駆動するための駆動指令を発信する駆動指令発信部と、
前記計測器を駆動するための計測指令を発信する計測指令部と、
前記計測器からの計測結果を受信する計測結果受信部と、
前記金型アクチュエーターを駆動するための駆動指令を発信する金型アクチュエーター駆動司令部と、
前記計測結果受信部で受信した計測結果をもとに前記メモリ部に保存した前記モーションデータ変更条件に従い前記モーションデータを変更するモーションデータ変更部とを有し、
前記駆動指令発信部と前記計測指令部と前記金型アクチュエーター駆動司令部は、前記メモリ部に保存した前記逐次加工プログラムデータに従い、一つの被加工材に対して複数回の前記サーボプレスの駆動と前記計測器の駆動と前記金型アクチュエーターの駆動とを行い、
前記モーションデータ変更部は、前記一つの被加工材に対する複数回の前記計測器の駆動により前記計測結果受信部で受信した複数の計測結果をもとに、前記メモリ部に保存した前記モーションデータ変更条件に従い、前記モーションデータを変更することを特徴とするサーボプレスの制御装置。 - 請求項1記載のサーボプレスの制御装置において、さらに、
前記モーションデータ変更条件は、前記モーションデータ内の擬似下死点を前記複数の計測結果の線形結合として記述していることを特徴とするサーボプレスの制御装置。 - 請求項1記載のサーボプレスの制御装置において、さらに、
前記メモリ部に保存した前記モーションデータ変更条件を元に、前記計測結果受信部で受信した計測結果を用いて、前記モーションデータ内の擬似下死点を算出するモーションデータ算出部と、
前記メモリ部に保存した前記逐次加工プログラムデータに従い、前記モーションデータ算出部と前記駆動指令発信部と前記計測指令部と前記計測結果受信部と前記金型アクチュエーター駆動司令部に指令を発信する逐次加工シークエンス制御部とを有することを特徴とするサーボプレスの制御装置。 - 請求項1記載のサーボプレスの制御装置において、さらに、
前記サーボプレスは、
前記サーボプレスの本体の前面下部に取り付けられたベッドと、
前記ベッドの上面に取り付けられたボルスターと、
前記ボルスターに対向する位置に取り付けられたスライドと、
前記スライドが上下動自在に取り付けられたフレームと、
前記フレームに取り付けられたサーボモーターと、
前記サーボモーターに接合された減速機構と、
前記減速機構に接合され、かつ前記スライドに接合された回転直動動力変換機構とを有することを特徴とするサーボプレスの制御装置。 - 請求項1記載のサーボプレスの制御装置において、さらに、
前記被加工材は、材質が異なる部位を持つハイブリッド鋼板、または、板厚が異なる部位を持つ差厚鋼板であることを特徴とするサーボプレスの制御装置。 - 請求項1記載のサーボプレスの制御装置において、さらに、
前記一つの被加工材に対する複数回の前記計測器の駆動による前記複数の計測結果は、前記一つの被加工材の逐次加工が終了した後の最終形状に近い状態で計測した全加工箇所の計測結果であり、
前記モーションデータ変更条件は、前記全加工箇所の計測結果から算出した全加工箇所の擬似下死点を記述しているモーションデータ変更条件であり、
前記モーションデータ変更部は、前記一つの被加工材の逐次加工が終了した後の最終形状に近い状態で計測した全加工箇所の計測結果をもとに、前記全加工箇所の擬似下死点を記述している前記モーションデータ変更条件に従い、前記モーションデータを変更するものであり、
前記一つの被加工材は、前記モーションデータ変更部で変更した後のモーションデータに従い調整加工が行われることで最終形状となるものであることを特徴とするサーボプレスの制御装置。 - 請求項1〜6のいずれか一項に記載のサーボプレスの制御装置と、前記制御装置により制御されるサーボプレスとを有することを特徴とするサーボプレスシステム。
Priority Applications (2)
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PCT/JP2012/063581 WO2013015005A1 (ja) | 2011-07-27 | 2012-05-28 | サーボプレスの制御装置およびサーボプレスシステム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011163817A JP2013027881A (ja) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | サーボプレスの制御装置およびサーボプレスシステム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2013027881A true JP2013027881A (ja) | 2013-02-07 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2011163817A Withdrawn JP2013027881A (ja) | 2011-07-27 | 2011-07-27 | サーボプレスの制御装置およびサーボプレスシステム |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101477908B1 (ko) * | 2013-05-30 | 2014-12-30 | 쌍용자동차 주식회사 | 프레스 금형의 패드 홀 릴리프 가공 설계방법 |
JP2016515048A (ja) * | 2013-03-12 | 2016-05-26 | ヴァムコ・インターナショナル・インコーポレイテッド | プレス機 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10180470A (ja) * | 1996-12-19 | 1998-07-07 | Nissan Motor Co Ltd | 差厚テーラードブランク材の形成方法および差厚テーラードブランク材 |
JP5721388B2 (ja) * | 2009-12-04 | 2015-05-20 | 株式会社日立製作所 | サーボプレスの制御装置及び制御方法、並びにこの制御装置を搭載したサーボプレス |
-
2011
- 2011-07-27 JP JP2011163817A patent/JP2013027881A/ja not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-05-28 WO PCT/JP2012/063581 patent/WO2013015005A1/ja active Application Filing
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2016515048A (ja) * | 2013-03-12 | 2016-05-26 | ヴァムコ・インターナショナル・インコーポレイテッド | プレス機 |
KR101477908B1 (ko) * | 2013-05-30 | 2014-12-30 | 쌍용자동차 주식회사 | 프레스 금형의 패드 홀 릴리프 가공 설계방법 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
WO2013015005A1 (ja) | 2013-01-31 |
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