JP2019055426A - プレスシステム - Google Patents

Abstract

【課題】生産速度を向上できるプレスシステムを提供する。【解決手段】制御部は、所定のプレスモーションに基づき、スライドを昇降駆動する。ワークを上金型と干渉せず搬送可能なスライドの位置が送り可能高さＰ１，Ｐ５である。待機高さＰ０，Ｐ６は、送り可能高さよりも高く、プレスモーションの最高位置にある。制御部は、スライドが送り可能高さＰ５と待機高さＰ６との間を移動している間に、ワークの搬送も行なっている。【選択図】図１３

Description

本発明は、プレスシステムに関する。

従来のプレスにおいて、クランク軸がサーボモータによって回転されるときの回転モーションを設定する方法が、たとえば特開２０１３−１８４２２２号公報（特許文献１）に開示されている。

特開２０１３−１８４２２２号公報

従来のサーボプレスにおいて、振子モーションで運転されるスライドの動作と、フィーダの動作とは、交互に行なわれている。一方、サーボプレスでは、さらなる生産速度の向上が求められている。

本発明の目的は、生産速度を向上できるプレスシステムを提供することである。

従来のサーボプレスでは、振子モーションの場合、ワークを金型と干渉させず搬送可能な下限位置をスライドの停止位置とし、スライドの移動距離を最短にすることで、生産速度を向上する方策が採られていた。本発明者らは、サーボプレスの生産速度をさらに向上させるための検討を進める上で、スライドの停止位置を上方に移動させてスライドの移動距離を長くすることで生産速度の向上を実現できることを見出し、本発明を以下のような構成とした。

すなわち、本発明に係るプレスシステムは、プレス部と、搬送部と、制御部とを備えている。プレス部は、電動モータと、偏心機構と、スライドと、ボルスタとを有している。偏心機構は、電動モータによる回転運動を昇降方向運動に変換する。スライドは、上金型を装着可能であり、偏心機構を介して昇降駆動する。ボルスタには、下金型を装着可能である。プレス部は、ボルスタに対するスライドの昇降動作によってワークをプレス加工する。搬送部は、ワークを搬送する。制御部は、プレス部および搬送部を制御する。制御部は、所定のプレスモーションに基づき、スライドを昇降駆動する。ワークを上金型と干渉せず搬送可能なスライドの位置が送り可能高さであり、送り可能高さよりも高く、プレスモーションの最高位置が待機高さである。制御部は、スライドが送り可能高さと待機高さとの間を移動している間に、ワークの搬送も行なっている。

本発明のプレスシステムによれば、生産速度を向上することができる。

実施形態に基づくプレスシステムの構成を説明する図である。 実施形態に基づくプレス装置の斜視図である。 プレス装置の要部を示す側断面図である。 プレス装置の別の要部を示す一部断面の平面図である。 実施形態に基づくプレスシステムの駆動系の概要を説明する図である。 実施形態に基づくＣＰＵの機能ブロック図である。 スライドが送り可能高さにあるときの金型およびワークの配置を示す模式図である。 スライドがタッチ位置にあるときの金型およびワークの配置を示す模式図である。 スライドが加工終了位置にあるときの金型およびワークの配置を示す模式図である。 スライド位置パラメータの各位置に対応するメインシャフトの回転角度を説明する第１の図である。 スライド位置パラメータの各位置に対応するメインシャフトの回転角度を説明する第２の図である。 実施形態に基づくプレスシステムのモーション生成について説明するフロー図である。 実施形態に基づくプレスシステムにより生成されたプレスモーションおよびフィーダモーションを示す図である。 監視位置の設定手法を示す図である。

本実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

本例においては、プレス装置に関し、順送型のプレス装置を例に挙げて説明する。
＜全体構成＞
図１は、実施形態に基づくプレスシステムの構成を説明する図である。図１に示されるように、プレスシステムは、アンコイラ１００と、レベラーフィーダ（搬送部）２００と、プレス装置（プレス部）１０と、搬送コンベア１２０とを備えている。

アンコイラ１００には、コイル材（帯板）が巻き付けられている。本実施形態においては、ワーク（材料）としてコイル材をプレス加工する場合について説明する。アンコイラ１００から巻き出されたコイル材が、レベラーフィーダ２００を介して、プレス装置１０に搬送される。

レベラーフィーダ２００は、アンコイラ１００からプレス装置１０に搬送するコイル材の送り高さの位置を調整するとともに、設定された搬送方向の動作条件（フィーダモーション）に従って、プレス装置１０に対してコイル材を搬送する。

プレス装置１０は、レベラーフィーダ２００から搬送されたコイル材をプレス加工する。

搬送コンベア１２０は、プレス装置１０においてプレス加工により成形されたワークを搬送する。たとえば、搬送コンベア１２０は、成形されたワークを次のプレス装置に搬送することも可能である。

プレスシステムの各部は同期しており、一連の作業が順次連続して実行される。アンコイラ１００からコイル材がレベラーフィーダ２００を介してプレス装置１０に搬送される。そして、プレス装置１０でプレス加工され、加工されたワークは搬送コンベア１２０により搬送される。上記一連の処理が繰り返される。

なお、上記プレスシステムの構成は、一例であり、特に当該構成に限られるものではない。

レベラーフィーダ２００は、プレス装置１０からの指示に従って動作する。この点で、レベラーフィーダ２００を制御する制御部は、プレス装置１０に設けられる。

なお、本例においては、レベラーフィーダ２００を制御する制御部がプレス装置１０に設けられる構成について説明するが、これに限られず、たとえば、プレス装置１０を制御する制御部がレベラーフィーダ２００側に設けられていても良い。プレス装置１０およびレベラーフィーダ２００を制御する制御部が、プレス装置１０およびレベラーフィーダ２００とは別の位置に配置され、プレス装置１０およびレベラーフィーダ２００は遠隔操作される仕様であってもよい。実施形態においては、１つの制御部がレベラーフィーダ２００およびプレス装置１０をともに制御する場合について説明する。

＜プレス装置＞
図２は、実施形態に基づくプレス装置１０の斜視図である。

図２に示されるように、一例としてプランジャが設けられていない順送型のプレス装置が示されている。

プレス装置１０は、本体フレーム２と、スライド２０と、ベッド４と、ボルスタ５と、コントロールパネル６と、制御部４０とを備えている。

プレス装置１０の本体フレーム２の略中央部には、スライド２０が上下動自在に支承されている。スライド２０に対する下方には、ベッド４上に取り付けられたボルスタ５が配置されている。本体フレーム２の側方には、制御部４０が設けられている。本体フレーム２の側方の、制御部４０に対して前方には、制御部４０に接続されたコントロールパネル６が設けられている。

スライド２０の下面には、ワークを加工するための金型のうちの、上金型が着脱可能に装着されている。ボルスタ５の上面には、ワークを加工するための金型のうちの、下金型が着脱可能に装着されている。これらの金型に対応する所定のワークを下金型に位置させ、上金型をスライド２０と共に降下させて、上金型と下金型との間にワークを挟み込んでプレス加工する。

また、プレス装置１０本体と通信可能に設けられた外部から遠隔操作可能なリモコン（リモート制御部）７０が設けられている。オペレータ（運転者）はリモコン７０を操作することにより各種の設定操作を行うことが可能である。リモコン７０は、制御部４０と通信し、リモコン７０からの指示に従ってプレス装置１０を動作させることが可能である。

本例においては、リモコン７０において、スライド２０を上下動作させることが可能な上ボタン７２および下ボタン７４と、決定ボタン７６とが設けられている場合が示されている。

コントロールパネル６は、プレス装置１０を制御するために必要な各種データを入力するものであり、データを入力するためのスイッチやテンキー、および設定画面やプレス装置１０から出力されるデータを表示する表示器を有している。

表示器としては、透明タッチスイッチパネルを液晶表示器またはプラズマ表示器などのグラフィック表示器の前面に装着した、プログラマブル表示器が採用されている。

このコントロールパネル６は、予め設定されたデータを記憶したＩＣ（Integrated Circuit）カードなどの外部記憶媒体からのデータ入力装置、または無線や通信回線を介してデータを送受信する通信装置を備えていてもよい。

本例においては、プレス装置１０に対してコントロールパネル６およびリモコン７０の双方が設けられる構成について説明するが、上記プレス装置１０の構成は一例であって当該構成に限定されるものではない。プレス装置１０に対して、たとえばコントロールパネル６およびリモコン７０の一方のみが設けられてもよい。

図３は、プレス装置１０の要部を示す側断面図である。図３に示されるように、プレス装置１０は、サーボプレスである。

プレス装置１０は、サーボモータ１２１と、球面孔３３Ａと、ねじ軸３７と、球体部３７Ａと、ねじ部３７Ｂと、コンロッド本体３８とを有している。さらに、プレス装置１０は、雌ねじ部３８Ａと、コンロッド３９と、メインシャフト１１０と、エキセン部１１０Ａと、サイドフレーム１１１と、軸受部１１２〜１１４と、メインギア１１５と、動力伝達軸１１６と、伝達ギア１１６Ａと、軸受部１１７，１１８と、プーリ１１９とを有している。

プレス装置１０では、サーボモータ１２１によりスライド２０を駆動している。サーボモータ１２１は、電動モータの一例である。スライド２０の上部に形成された球面孔３３Ａ内には、ダイハイト調整用のねじ軸３７の下端に設けられた球体部３７Ａが抜け止めされた状態で回動自在に挿入されている。球面孔３３Ａおよび球体部３７Ａにより、球状継手が構成されている。ねじ軸３７のねじ部３７Ｂは、上方に向けてスライド２０から露出し、ねじ軸３７の上方に設けたコンロッド本体３８の雌ねじ部３８Ａに螺合している。ねじ軸３７およびコンロッド本体３８により、伸縮自在なコンロッド３９が構成されている。

なお、ダイハイトとは、スライド２０を下死点に配置したときのスライド２０の下面からボルスタ５の上面の距離をいう。

コンロッド３９の上部は、メインシャフト１１０に設けられたクランク状のエキセン部１１０Ａに回動自在に連結されている。メインシャフト１１０は、本体フレーム２を構成する左右一対の厚板状のサイドフレーム１１１間において、前後３箇所の軸受部１１２，１１３，１１４で支承されている。メインシャフト１１０の後部側には、メインギア１１５が取り付けられている。

メインギア１１５は、その下方に設けられた動力伝達軸１１６の伝達ギア１１６Ａと噛合している。動力伝達軸１１６は、サイドフレーム１１１間において、前後２箇所の軸受部１１７，１１８で支承されている。動力伝達軸１１６の後端には、従動側のプーリ１１９が取り付けられている。プーリ１１９は、その下方に配置されたサーボモータ１２１により駆動される。

プレス装置１０は、ブラケット１２２と、出力軸１２１Ａと、プーリ１２３と、ベルト１２４と、ブラケット１２５と、位置検出器１２６と、ロッド１２７と、位置センサ１２８と、補助フレーム１２９と、ボルト１３１，１３２とをさらに有している。

サーボモータ１２１は、略Ｌ字形状のブラケット１２２を介してサイドフレーム１１１間に支持されている。サーボモータ１２１の出力軸１２１Ａは、プレス装置１０の前後方向に沿って突出しており、出力軸１２１Ａに設けられた駆動側のプーリ１２３と従動側のプーリ１１９に巻回されたベルト１２４により動力が伝達される。

また、スライド２０の背面側には、上下２箇所からサイドフレーム１１１間に向けて後方に突出した一対のブラケット１２５が取り付けられている。上下のブラケット１２５間には、リニアスケールなどの位置検出器１２６を構成するロッド１２７が取り付けられている。このロッド１２７には、スライド２０の上下位置を検出するためのスケールが設けられており、同じく位置検出器１２６を構成する位置センサ１２８に上下動自在に嵌挿されている。位置センサ１２８は、一方のサイドフレーム１１１に設けられた補助フレーム１２９に固定されている。

補助フレーム１２９は、上下方向に縦長に形成されており、下部がボルト１３１によりサイドフレーム１１１に取り付けられ、上部が上下方向に長い長孔内に挿入されたボルト１３２により上下方向に摺動自在に支持されている。このように補助フレーム１２９は、上下いずれか一方側（本実施形態では下側）のみがサイドフレーム１１１に固定され、他方側が上下動自在に支持されているため、サイドフレーム１１１の温度変化による伸縮の影響を受けないようになっている。これにより、位置センサ１２８は、サイドフレーム１１１のそのような伸縮の影響を受けずに、スライド位置およびダイハイト位置を正確に検出可能としている。

一方、スライド２０のスライド位置およびダイハイトは、スライド２０内に設けられたスライド位置調整機構１３３（図４）によって調整される。図４は、プレス装置１０の別の要部を示す一部断面の平面図である。

スライド位置調整機構１３３は、図４に示されるように、球体部３７Ａの外周にピン３７Ｃを介して取り付けられたウォームホイール１３４と、ウォームホイール１３４と噛合するウォームギア１３５と、ウォームギア１３５の端部に取り付けられた入力ギア１３６と、入力ギア１３６に噛合する出力ギア１３７（図３）を有したインダクションモータ１３８とで構成される。インダクションモータ１３８は、軸方向長さが短いフラット形状とされ、コンパクトに構成されている。インダクションモータ１３８の回転動によりウォームホイール１３４を介してねじ軸３７を回動させることが可能である。これによってねじ軸３７のねじ部３７Ｂとコンロッド本体３８の雌ねじ部３８Ａとの螺合長さが変化し、スライド２０のスライド位置およびダイハイトが調整される。

＜プレスシステムの駆動系の構成＞
図５は、実施形態に基づくプレスシステムの駆動系の概要を説明する図である。

図５に示されるように、レベラーフィーダ２００は、搬送ローラ６３と、サーボモータ６２と、エンコーダ６４と、送り完了検出部６８と、サーボアンプ６０とを含んでいる。

プレス装置１０は、制御部４０と、サーボアンプ６６と、サーボモータ１２１と、エンコーダ６５と、メインギア１１５と、メインシャフト１１０と、エキセン部１１０Ａと、スライド２０と、上金型２２Ａと、下金型２２Ｂと、ボルスタ５とを含んでいる。

制御部４０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４２と、メモリ４４と、通信回路４６と、入力部４８とを含んでいる。

通信回路４６は、リモコン７０と通信可能に設けられている。
ＣＰＵ４２は、サーボアンプ６０に目標値を出力する。サーボアンプ６０は、目標値に基づいてサーボモータ６２に速度指示する。搬送ローラ６３は、サーボモータ６２の駆動に従ってワークＷの搬送動作を実行する。送り完了検出部６８は、ワークＷの搬送動作が完了しているか判断し、搬送動作が完了しておりワークＷが停止していることを検出した場合には、その検出結果を送り完了信号としてＣＰＵ４２に出力する。

エンコーダ６４は、サーボアンプ６０に速度指示に従うサーボモータ６２の回転数に応じたフィードバック信号を出力する。

サーボアンプ６０は、エンコーダ６４からのフィードバック信号に基づいてサーボモータ６２への電力供給を制御することによりサーボモータ６２の回転数を目標値に従う値に調節する。

当該処理によりＣＰＵ４２は、ワークＷの搬送動作における搬送速度を制御する。
また、同様に、ＣＰＵ４２は、サーボアンプ６６に目標値を出力する。サーボアンプ６６は、目標値に基づいてサーボモータ１２１に速度指示する。メインギア１１５は、サーボモータ１２１の駆動に従いメインシャフト１１０を駆動する。メインシャフト１１０の駆動に従って、エキセン部１１０Ａは回動する。エキセン部１１０Ａは、スライド２０と連結されており、エキセン部１１０Ａの回動動作に従い上金型２２Ａが装着されたスライド２０は昇降動作する。エキセン部１１０Ａは、サーボモータ１２１による回転運動をスライド２０の昇降方向運動に変換する偏心機構を構成している。設定された昇降方向の動作条件（プレスモーション）に従ってスライド２０が昇降駆動され、スライド２０が下死点位置に下降することにより、上金型２２Ａと下金型２２Ｂとの間に搬送されたワークＷに対してプレス加工が実行される。

上金型２２Ａは、スライド２０に装着されており、スライド２０の昇降動作に伴ってスライド２０と一体に上下方向に往復移動する、可動金型である。下金型２２Ｂは、ボルスタ５に装着されており、ボルスタ５上に載置され固定されている、固定金型である。ボルスタ５に対するスライド２０の昇降動作によって、上金型２２Ａと下金型２２Ｂとの間にワークＷが挟み込まれ、ワークＷがプレス加工される。

エンコーダ６５は、サーボアンプ６６に速度指示に従うサーボモータ１２１の回転数に応じたフィードバック信号を出力する。

サーボアンプ６６は、エンコーダ６５からのフィードバック信号に基づいてサーボモータ１２１への電力供給を制御することにより、サーボモータ１２１の回転数を目標値に従う値に調節する。

当該処理によりＣＰＵ４２は、スライド２０の昇降動作における速度を制御する。
実施形態に基づくＣＰＵ４２は、メモリ４４に格納された制御データに基づいてレベラーフィーダ２００（単にフィーダとも称する）による搬送動作とプレス装置１０のスライド２０の昇降動作とを同期させた処理を実行する。

具体的には、メモリ４４は、スライド２０の昇降動作とレベラーフィーダ２００によるワークの搬送動作とが関連付けられた制御データを記憶する。

入力部４８は、各種のパラメータの入力を受け付ける。本例においては、入力部４８は、コントロールパネル６またはリモコン７０を介して、パラメータの入力を受け付ける。オペレータは、コントロールパネル６のスイッチおよびテンキー、またはリモコン７０の各ボタンを操作することにより、各種のパラメータを入力する。コントロールパネル６とリモコン７０とは、実施形態の操作部を構成している。

入力部４８が受けるパラメータは、スライド２０のボルスタ５に対する昇降方向における位置に関するスライド位置パラメータを含んでいる。入力部４８が受けるパラメータは、レベラーフィーダ２００の動作に関する搬送パラメータを含んでいる。

＜モーション生成＞
次に、実施形態に基づくモーションの生成方法について説明する。

図６は、実施形態に基づくＣＰＵ４２の機能ブロック図である。
図６に示されるようにＣＰＵ４２は、タッチ速度生成部５１と、プレスモーション生成部５３と、フィーダモーション生成部５５と、モーション合成部５６と、実行部５８とを含んでいる。

機能ブロック図の各々は、メモリ４４に格納されている所定のアプリケーションプログラムをＣＰＵ４２が実行することにより、各部（通信回路４６など）と連携して実現される。

タッチ速度生成部５１は、入力部４８に入力されたワークＷの材質および板厚に基づいて、スライド２０が下降して上金型２２ＡがワークＷに接触するときのスライド２０の速度（タッチ速度）を設定する。

プレスモーション生成部５３は、入力部４８に入力されたスライド位置パラメータに基づいて、プレスモーションを自動生成する。スライド位置パラメータは、送り可能高さと、タッチ位置と、加工終了位置とを含んでいる。

フィーダモーション生成部５５は、入力部４８に入力された搬送パラメータに基づいて、フィーダモーションを自動生成する。搬送パラメータは、送り長さを含んでいる。

モーション合成部５６は、プレスモーション生成部５３が生成したプレスモーションと、フィーダモーション生成部５５が生成したフィーダモーションとを自動で合成して、合成モーションを自動生成する。

送り可能高さは、搬送されるワークＷに上金型２２Ａが干渉しないスライド２０の位置の下限を示す。図７は、スライド２０が送り可能高さにあるときの金型およびワークＷの配置を示す模式図である。スライド２０が送り可能高さよりもボルスタ５から離れていれば、ワークＷを上金型２２Ａと干渉せず搬送可能である。

タッチ位置は、上金型２２ＡがワークＷに接触するときのスライド２０の位置を示す。図８は、スライド２０がタッチ位置にあるときの金型およびワークＷの配置を示す模式図である。ボルスタ５に向かって降下するスライド２０がタッチ位置に到達するとき、下金型２２Ｂ上に載置されているワークＷに上金型２２Ａが接触する。

加工終了位置は、ワークＷのプレス加工が終了する時点でのスライド２０の位置を示す。図９は、スライド２０が加工終了位置にあるときの金型およびワークＷの配置を示す模式図である。ボルスタ５に向かって降下するスライド２０が加工終了位置に到達すると、ワークＷのプレス加工が終了する。

送り長さは、ワークＷの搬送方向における、ワークＷのプレス加工終了後、次回のプレス加工開始前に、レベラーフィーダ２００がワークＷを搬送する長さを示す。レベラーフィーダ２００により搬送されるワークＷの搬送速度は、送り速度と称される。送り速度は、メモリ４４に保存されている。または送り速度は、入力部４８に入力される搬送パラメータに含まれていてもよい。

プレスモーション生成部５３がプレスモーションを生成すると、単位時間当たりの生産量を最大にするための運転モードが設定される。また、生産速度（単位：ＳＰＭ（Shot per minute））が設定される。

運転モードは、回転モーション、反転モーション、および振子モーションを含んでいる。

回転モーションは、エキセン部１１０Ａ（図３）を一方向に１回転してスライド２０を１サイクル駆動する運転モードである。

反転モーションは、スライド２０の上死点および下死点にそれぞれ対応するエキセン部１１０Ａの回転角度の間に設定した所定の下限位置、上限位置に対応する２つの回転角度間で、下降行程と上昇行程とで反転駆動する運転モードである。

振子モーションは、スライド２０の下死点に対応するエキセン部１１０Ａの下死回転角度からそれぞれ正転方向および逆転方向に所定角度離れた２つの回転角度を２つの上限位置とし、このうちの一方の上限位置から下死回転角度を通過して他方の上限位置まで一方向に回転駆動して、スライド２０を下死点をはさんで往復駆動する運転モードである。

実行部５８は、モーション合成部５６により生成された合成モーションに基づいて、レベラーフィーダ２００の搬送動作およびプレス装置１０のプレス加工を制御する。具体的には、実行部５８は、合成モーションに基づいてサーボアンプ６０，６６にそれぞれサーボモータ６２，１２１を駆動するための目標値を出力し、プレスモーションとフィーダモーションとが同期する同期処理を実行する。

図１０は、スライド位置パラメータの各位置に対応するメインシャフト１１０の回転角度を説明する第１の図である。図１０には、スライド２０の上死点ＴＤＣ、下死点ＢＤＣ、待機高さＰ０、監視位置Ｐａ、送り可能高さＰ１、タッチ位置Ｐ２、加工終了位置Ｐ３、飛び跳ね防止高さＰ４、送り可能高さＰ５、および待機高さＰ６に対応する、メインシャフト１１０の回転角度が示されている。図１０には、メインシャフト１１０が図中の時計回り方向に回転するときの、スライド位置パラメータの各位置が示されている。

スライド２０は、待機高さＰ０と待機高さＰ６とを上限位置として、下死点ＢＤＣをはさんで往復駆動する、振子モーションを運転モードとする。スライド２０は、待機高さＰ０から降下を始め、監視位置Ｐａ、送り可能高さＰ１、タッチ位置Ｐ２および加工終了位置Ｐ３を順に通過して下死点ＢＤＣに至り、下死点ＢＤＣから上昇して飛び跳ね防止高さＰ４、送り可能高さＰ５を順に通過して待機高さＰ６まで移動して停止する。待機高さＰ０，Ｐ６は上死点ＴＤＣよりは低い位置にあるため、スライド２０が上死点ＴＤＣを通過することはない。

図１０に示されるように、待機高さＰ０は、送り可能高さＰ１よりも高い位置にある。待機高さＰ６は、送り可能高さＰ５よりも高い位置にある。待機高さＰ０，Ｐ６は、プレスモーションの最高位置である。監視位置Ｐａは、スライド２０の昇降方向において送り可能高さＰ１よりも高く待機高さＰ０よりも低い位置に、設定されている。

加工終了位置Ｐ３は、下死点ＢＤＣよりも上方の位置として設定されている。降下するスライド２０は、下死点ＢＤＣに到達するよりも前に、加工終了位置Ｐ３を通過する。

飛び跳ね防止高さＰ４は、下死点ＢＤＣよりも上方の位置として設定されている。スライド２０は、下死点ＢＤＣを通過した後に上昇を開始して、飛び跳ね防止高さＰ４を通過する。ワークＷのプレス加工が終了した後に上金型２２Ａを上昇させるときにワークＷが上金型２２Ａと下金型２２Ｂとの間でバタつくことを防止できるように、加工終了位置Ｐ３から飛び跳ね防止高さＰ４まで移動する間のスライド２０の速度は、低速に設定される。

飛び跳ね防止高さＰ４は、ワークＷの材質、板厚および加工方法の条件毎に、異なる位置が設定され得る。設定された飛び跳ね防止高さＰ４は、メモリ４４（図５）に保存されている。プレス加工されるワークＷの材質、板厚、または加工方法を変更する場合に、当該ワークＷに対応する飛び跳ね防止高さＰ４がメモリ４４に保存されていなければ、加工を開始する前に複数回試行することにより、飛び跳ね防止高さＰ４が設定される。

図１１は、スライド位置パラメータの各位置に対応するメインシャフト１１０の回転角度を説明する第２の図である。図１１には、図１０と同様に、スライド２０の上死点ＴＤＣ、下死点ＢＤＣ、待機高さＰ０、監視位置Ｐａ、送り可能高さＰ１、タッチ位置Ｐ２、加工終了位置Ｐ３、飛び跳ね防止高さＰ４、送り可能高さＰ５、および待機高さＰ６に対応する、メインシャフト１１０の回転角度が示されている。図１１には、メインシャフト１１０が図中の反時計回り方向に回転するときの、スライド位置パラメータの各位置が示されている。

図１１に示す待機高さＰ０は、図１０に示すスライド２０の停止位置である待機高さＰ６と同じ位置である。図１０，１１に示す監視位置Ｐａ、送り可能高さＰ１、タッチ位置Ｐ２、加工終了位置Ｐ３、飛び跳ね防止高さＰ４および送り可能高さＰ５は、図１０，１１中の上死点ＴＤＣおよび下死点ＢＤＣを通る直線を対称軸として、線対称に設定されている。図１１に示す待機高さＰ６は、図１０に示すスライド２０の移動開始位置である待機高さＰ０と同じ位置である。スライド２０は、待機高さＰ０から降下を始め、監視位置Ｐａ、送り可能高さＰ１、タッチ位置Ｐ２および加工終了位置Ｐ３を順に通過して下死点ＢＤＣに至り、下死点ＢＤＣから上昇して飛び跳ね防止高さＰ４、送り可能高さＰ５を順に通過して待機高さＰ６まで移動して停止する。

図１２は、実施形態に基づくプレスシステムのモーション生成について説明するフロー図である。

図１２に示されるように、まずステップＳ１において、入力部４８へ各種パラメータを入力する。具体的には、オペレータは、コントロールパネル６またはリモコン７０（図２）を操作することにより、モーション生成のために必要な各パラメータを入力する。

次にステップＳ２において、タッチ速度を設定する。具体的には、タッチ速度生成部５１は、入力されたワークＷの材質および板厚に基づいて、制御部４０のメモリ４４（図５）に記憶されているワークＷの材質毎のタッチ速度テーブルを参照して、タッチ速度を設定する。

次にステップＳ３において、フィーダモーションを生成する。具体的には、フィーダモーション生成部５５は、入力された送り長さおよび送り速度に基づいて、フィーダモーションを生成する。

図１３は、実施形態に基づくプレスシステムにより生成されたプレスモーションおよびフィーダモーションを示す図である。図１３（Ａ）のグラフの横軸は時間を示し、縦軸はサーボモータ１２１による回転駆動に基づくメインシャフト１１０の角速度ωを示す。角速度ωｍａｘは、メインシャフト１１０の角速度の最大値として設定されている値を示す。角速度ω１は、ステップＳ２で設定されたタッチ速度に対応するメインシャフト１１０の角速度を示す。メインシャフト１１０が角速度ω１で回転することにより、スライド２０の加工速度はタッチ速度に設定される。図１３（Ａ）中には、待機高さＰ０、監視位置Ｐａ、送り可能高さＰ１、タッチ位置Ｐ２、加工終了位置Ｐ３、飛び跳ね防止高さＰ４、送り可能高さＰ５および待機高さＰ６がプロットされている。図１３（Ｂ）のグラフの横軸は時間を示し、縦軸はワークＷの搬送速度ｖを示す。

図１３（Ｂ）に示されるように、ワークＷが停止した状態（搬送速度ｖ＝０）から、設定された送り速度に到達するまで、所定の加速度で加速する。送り速度に達した後、所定の加速度で減速することで設定された搬送長さだけワークＷが搬送された時点において搬送速度ｖ＝０まで減速され得る位置まで、設定された送り速度でのワークＷの搬送が継続する。搬送速度が増大または減少するときの加速度の所定値は、メモリ４４に保存されている。

ワークＷは、設定された送り速度から所定の加速度で減速して、設定された搬送長さだけワークＷが搬送された時点で搬送速度ｖ＝０になり、ワークＷの搬送が完了する。以上のようにして、フィーダモーションが生成される。

図１２に戻って、次にステップＳ４において、プレスモーションを生成する。具体的には、プレスモーション生成部５３は、入力された送り可能高さ（Ｐ１）、タッチ位置（Ｐ２）および加工終了位置（Ｐ３）、ならびにステップＳ２で設定されたタッチ速度に基づいて、プレスモーションを生成する。

図１３（Ａ）に示されるように、待機高さＰ０はスライド２０が停止している位置であり、そのため待機高さＰ０におけるメインシャフト１１０の角速度ωはゼロである。待機高さＰ０は、所定の加速度で加速することで送り可能高さＰ１に対応する回転角度において最大角速度ωｍａｘにまで加速され得る位置として、設定される。

スライド２０は、待機高さＰ０から下死点ＢＤＣへ向けて下降を開始し、メインシャフト１１０が最大角速度ωｍａｘに達するまで所定の加速度で加速する。メインシャフト１１０は、スライド２０が送り可能高さＰ１を通過するときに、速度が最大角速度ωｍａｘに達する。スライド２０は、最大の速度で送り可能高さＰ１を通過する。メインシャフト１１０は、スライド２０の下降時に、スライド２０が送り可能高さＰ１を通過する前に、加速を完了する。

最大角速度ωｍａｘに達した後、所定の加速度で減速することでタッチ位置Ｐ２に対応する回転角度においてタッチ速度ω１にまで減速され得る位置まで、最大角速度ωｍａｘでのメインシャフト１１０の回転が継続する。メインシャフト１１０の最大角速度ωｍａｘおよび加減速するときの加速度の所定値は、メモリ４４に保存されている。

メインシャフト１１０は、最大角速度ωｍａｘから減速して、スライド２０がタッチ位置Ｐ２に到達する時点で角速度ω１で回転する。その後、メインシャフト１１０は、スライド２０が加工終了位置Ｐ３に到達するまで、等しい角速度ω１で回転する。これにより、スライド２０は、タッチ位置Ｐ２から加工終了位置Ｐ３まで、タッチ速度で下降する。

スライド２０が加工終了位置Ｐ３に到達すると、メインシャフト１１０（およびスライド２０）は加速を開始する。スライド２０が加工終了位置Ｐ３と飛び跳ね防止高さＰ４との間を移動中は、ワークＷのバタつきを防止するために、スライド２０はタッチ速度よりも僅かに大きい速度で移動し、メインシャフト１１０は角速度ω１よりも僅かに大きい速度で回転する。

スライド２０が飛び跳ね防止高さＰ４に到達すると、メインシャフト１１０は、最大角速度ωｍａｘに到達するまで、所定の加速度で再加速する。最大速度ωｍａｘに達した後、スライド２０が送り可能高さＰ５に到達するまで、最大角速度ωｍａｘでのメインシャフト１１０の回転が継続する。スライド２０は、最大の速度で送り可能高さＰ５を通過する。

スライド２０が送り可能高さＰ５を通過すると、メインシャフト１１０は、最大角速度ωｍａｘから所定の加速度で減速する。メインシャフト１１０は、スライド２０の上昇時に、送り可能高さＰ５を通過してから、減速を開始する。メインシャフト１１０は、スライド２０が待機高さＰ６に到達する時点で、回転を停止する。スライド２０は、待機高さＰ６の位置で、停止する。待機高さＰ６は、送り可能高さＰ５に対応する回転角度から所定の加速度で減速することで角速度ゼロにまで減速される位置として、設定される。以上のようにして、プレスモーションが生成される。

次にステップＳ５において、合成モーションを生成する。具体的には、モーション合成部５６は、ステップＳ３で生成されたフィーダモーションと、ステップＳ４で生成されたプレスモーションとを合成して、合成モーションを生成する。

図１３に示されるように、スライド２０が最高速で送り可能高さＰ５を通過した後、ワークＷの搬送を開始する。スライド２０が送り可能高さＰ５を通過する時点では、ワークＷの搬送速度ｖ＝０である。ワークＷの搬送を開始する時点で、スライド２０は、送り可能高さＰ５から待機高さＰ６までの間を移動している。スライド２０が送り可能高さＰ５と待機高さＰ６との間を搬送している間に、ワークＷの搬送も行なわれる。スライド２０の減速中に、レベラーフィーダ２００によるワークＷの搬送が開始される。

待機高さＰ６で停止したスライド２０は、所定時間後、降下を開始する。スライド２０が待機高さＰ６に到達したときに回転を停止したメインシャフト１１０は、所定時間後、逆方向への回転を開始する。

ワークＷが所定の加速度および設定された送り速度で送り長さだけ通常通り搬送されるときの、ワークＷの搬送開始から送り完了までに経過する時間は、フィーダ移動時間と称される。メインシャフト１１０は、フィーダ移動時間が経過した時点からプレス待ち時間（マージン）ｔｓ経過後、スライド２０が監視位置Ｐａに到達するように、回転を開始する。レベラーフィーダ２００は、スライド２０の加速中に停止される。ワークＷは、待機高さＰ０から降下するスライド２０が送り可能高さＰ１よりも高い位置である監視位置Ｐａに到達する時点よりもプレス待ち時間（マージン）ｔｓ前に、送り完了している。スライド２０が送り可能高さＰ１に到達する時点で、ワークＷは送り完了している。

このようにして、ワークＷの搬送動作と上金型２２Ａの昇降動作との干渉が起こらない合成モーションが生成される。

監視位置Ｐａの設定手法について説明する。図１４は、監視位置Ｐａの設定手法を示す図である。図１４（Ａ）（Ｂ）のグラフの横軸は時間を示す。図１４（Ａ）のグラフの縦軸はスライド２０の位置Ｐを示す。図１４（Ｂ）のグラフの縦軸はサーボモータ１２１による回転駆動に基づくメインシャフト１１０の角速度ωを示す。

図１４（Ａ）中の実線は、時刻Ｔａまで所定の加速度で加速しながら下降し、時刻Ｔａでスライド２０の強制停止を開始した場合のスライド２０の位置を示し、図１４（Ｂ）中の実線は、時刻Ｔａまで所定の角加速度で加速しながら回転し、時刻Ｔａでメインシャフト１１０の回転の強制停止を開始した場合のメインシャフト１１０の角速度を示す。図１４（Ａ）中の破線は、通常の動作でスライド２０が降下する場合の、時刻Ｔａ以降のスライド２０の位置を示し、図１４（Ｂ）中の破線は、通常の動作でメインシャフト１１０が回転する場合の、時刻Ｔａ以降のメインシャフト１１０の角速度を示す。

上述した通り、待機高さＰ０はスライド２０が停止している位置であり、そのため待機高さＰ０におけるメインシャフト１１０の角速度ωはゼロである。メインシャフト１１０は、スライド２０が送り可能高さＰ１を通過するときに最大角速度ωに達するように、所定の加速度で加速する。時刻Ｔａにおいて、図１４（Ａ）に示すように、スライド２０は監視位置Ｐａに到達する。

スライド２０が待機高さＰ０から下降して監視位置Ｐａに到達した時刻Ｔａの時点で、制御部４０は、ワークＷの送り完了が検出されているかどうかを判断する。つまり制御部４０は、スライド２０が待機高さＰ０から下降を開始してから所定時間後の時刻Ｔａの時点で、送り完了検出部６８（図５）からワークＷの搬送が完了していることを示す送り完了信号の入力を受けているかどうかを判断する。

時刻ＴａにおいてワークＷの送り完了が検出されていない場合に、制御部４０は、スライド２０を強制停止させる。図１４（Ｂ）に示すように、メインシャフト１１０は、時刻Ｔａ以降、所定の加速度で減速する。時刻Ｔｂにおいて、メインシャフト１１０は回転を停止し図１４（Ｂ）に示す角速度ωがゼロになり、スライド２０が停止する。スライド２０が停止する停止位置Ｐｂは、図１４（Ａ）に示すように、送り可能高さＰ１よりも高い位置である。

このように、待機高さＰ０から下降を開始し監視位置Ｐａに到達したスライド２０が、ワークＷの送り完了が検出されていない場合に、監視位置Ｐａにおいて減速を開始して送り可能高さＰ１よりも高い停止位置Ｐｂで停止できるように、監視位置Ｐａが設定される。

図１２に戻って、次にステップＳ６において、生成された合成モーションに従って、ワークＷを加工する。実行部５８は、生成された合成モーションに基づいて、ワークＷのプレス加工を実行する。

次にステップＳ７において、ステップＳ５で生成された合成モーションに基づくワークＷの加工時の結果が、適切であるか否かを判断する。たとえば、サーボモータ１２１の電流値からメインシャフト１１０の回転に要するトルクを算出し、当該トルクが許容値を超えている場合、加工時の結果が不適であると判断される。またたとえば、加工時に発生する振動を測定し、その振動が許容値を超えている場合、加工時の結果が不適であると判断される。トルクまたは振動などの許容値は、メモリ４４に保存されている。

加工時の結果が不適であると判断された場合（ステップＳ７においてＮＯ）、次にステップＳ８において、合成モーションを修正する。たとえば、プレス加工中の速度（すなわち、スライド２０のタッチ速度（メインシャフト１１０の角速度ω１））以外の速度を小さくする修正が行われる。

合成モーションの修正後、ステップＳ６に戻り、修正された合成モーションに従って、ワークＷを加工する。続いてステップＳ７において、修正された合成モーションに基づくワークＷの加工時の結果が、適切であるか否かを判断する。

加工時の結果が適切であると判断された場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、ステップＳ９に進み、合成モーションがメモリ４４に保存される。

次にステップＳ１０において、結果を出力する。スライド位置パラメータおよび搬送パラメータとして入力された値と、モーションの自動生成に伴って定められた設定および算出された値とが、コントロールパネル６の表示部に表示される。オペレータは、表示器の該当の画面を見ることによって、プレスシステムの運転状態を容易に把握することができる。

そして、処理を終了する（エンド）。
＜作用・効果＞
次に、本実施形態の作用効果について説明する。

実施形態に基づくプレスシステムによれば、図１０，１１に示すように、送り可能高さＰ１よりも高い位置にある待機高さＰ０が設定され、送り可能高さＰ５よりも高い位置にある待機高さＰ６が設定される。図１３に示すように、ワークＷは、スライド２０が送り可能高さＰ５と待機高さＰ６との間を移動している間に搬送を開始され、スライド２０が待機高さＰ０と送り可能高さＰ１との間を移動している間に搬送を完了する。ワークＷの搬送と、スライド２０の移動とが、時間的に重なっている。

スライド２０を送り可能高さＰ１，Ｐ５で停止させる場合、送り可能高さＰ１，Ｐ５でスライド２０の速度がゼロである必要がある。スライド２０を停止させる位置を、送り可能高さＰ１，Ｐ５ではなく、送り可能高さＰ１，Ｐ５よりも高い待機高さＰ０，Ｐ６とすることで、送り可能高さＰ１，Ｐ５を通過する時点で、スライド２０はゼロよりも大きい速度で移動している。これにより、スライド２０が送り可能高さＰ１から下降する時間、および、スライド２０が上昇して送り可能高さＰ５に到達するまでの時間を短縮できる。より具体的には、スライド２０が送り可能高さＰ１から下死点ＢＤＣを経由して送り可能高さＰ５まで移動する時間を短縮できる。

スライド２０が送り可能高さＰ１を通過する前、およびスライド２０が送り可能高さＰ５を通過した後は、金型と干渉することなくワークＷを搬送できる。スライド２０が下死点ＢＤＣから送り可能高さＰ５まで移動する時間が短縮されているので、ワークＷの搬送を開始するタイミングを早めることが可能になる。プレス加工の１サイクルに要する時間が短縮されることにより、プレスシステムの生産速度を向上することができる。

また図１３に示すように、メインシャフト１１０は、スライド２０が送り可能高さＰ５を通過してから待機高さＰ６に到達するまでの間に、最大角速度ωｍａｘからゼロにまで減速している。したがってサーボモータ１２１も、スライド２０が送り可能高さＰ５を通過してから待機高さＰ６に到達するまでの間に減速している。サーボモータ１２１の減速中に、レベラーフィーダ２００によるワークＷの搬送が開始される。

このようにすれば、ワークＷの搬送時間とスライド２０の移動時間とを確実に重ねることができる。スライド２０の移動距離を短くする観点からは送り可能高さＰ５により近い位置に待機高さＰ６を設定するのが望ましく、ワークＷの搬送開始時点では既にサーボモータ１２１が減速している設定とすることで、より送り可能高さＰ５に近い待機高さＰ６にスライド２０を容易に停止させることが可能になる。

また図１３に示すように、メインシャフト１１０は、スライド２０が送り可能高さＰ５を通過してから減速を開始している。したがって、スライド２０の上昇時に、スライド２０が送り可能高さＰ５を通過してから、サーボモータ１２１の減速を開始している。送り可能高さＰ５を通過する時点では、サーボモータ１２１は減速していない。スライド２０は、最高速度で送り可能高さＰ５を通過する。このようにすれば、スライド２０が送り可能高さＰ１から下死点ＢＤＣを経由して送り可能高さＰ５まで移動する時間を、確実に短縮することができる。

また図１３に示すように、メインシャフト１１０は、スライド２０が待機高さＰ０より移動を開始してから送り可能高さＰ１に到達するまでの間に、角速度ゼロから最大角速度ωｍａｘにまで加速している。したがってサーボモータ１２１も、スライド２０の待機高さＰ０から送り可能高さＰ１までの移動中に加速している。サーボモータ１２１の加速中に、レベラーフィーダ２００によるワークＷの搬送が完了する。

このようにすれば、ワークＷの搬送時間とスライド２０の移動時間とを確実に重ねることができる。スライド２０の移動距離を短くする観点からは送り可能高さＰ１により近い位置に待機高さＰ０を設定するのが望ましく、ワークＷの送り完了時点ではサーボモータ１２１は加速中であり最高速度未満の速度で移動する設定とすることで、より送り可能高さＰ１に近い待機高さＰ０からスライド２０を降下させることが容易に可能になる。

また図１３に示すように、メインシャフト１１０は、スライド２０が送り可能高さＰ１を通過するよりも前に、加速を完了している。したがって、スライド２０の下降時に、スライド２０が送り可能高さＰ１を通過する前に、サーボモータ１２１の加速を完了している。送り可能高さＰ１を通過する時点では、サーボモータ１２１は最高速度に達している。スライド２０は、最高速度で送り可能高さＰ１を通過する。このようにすれば、スライド２０が送り可能高さＰ１から下死点ＢＤＣを経由して送り可能高さＰ５まで移動する時間を、確実に短縮することができる。

また図１４に示すように、待機高さＰ０から下降するスライド２０が監視位置Ｐａに到達した時点でワークＷの送り完了が検出されていない場合に、送り可能高さＰ１よりも高い停止位置Ｐｂでスライド２０を停止できるように、待機高さＰ０および監視位置Ｐａが設定されている。これにより、ワークＷの搬送に異状が発生した場合でも、ワークＷと金型との干渉を確実に回避することができる。

なおこれまでの説明においては、スライド２０の運転モードが振子モーションである例について説明した。上述した実施形態の思想は、運転モードが振子モーションである場合に限られず、プレス加工時にサーボモータ１２１をワークＷのプレス加工一回毎に交互に正逆回転させることによってスライド２０をボルスタ５に対して昇降動作させる場合に、適用可能である。たとえば、運転モードが反転モーションである場合にも、上述した実施形態の思想を適用することが可能である。

プレス装置は、実施の形態で説明した構成に限られるものではなく、たとえば、コンロッドとスライドとの間にプランジャとプランジャホルダとが介在する構成であってもよい。偏心機構は、クランクシャフト構造でもよいし、ドラム構造でもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２ 本体フレーム、４ ベッド、５ ボルスタ、６ コントロールパネル、１０ プレス装置、２０ スライド、２２Ａ 上金型、２２Ｂ 下金型、３７ ねじ軸、３８ コンロッド本体、３９ コンロッド、４０ 制御部、４２ ＣＰＵ、４４ メモリ、４６ 通信回路、４８ 入力部、５１ タッチ速度生成部、５３ プレスモーション生成部、５５ フィーダモーション生成部、５６ モーション合成部、５８ 実行部、６０，６６ サーボアンプ、６１ 表示器、６２，１２１ サーボモータ、６３ 搬送ローラ、６４，６５ エンコーダ、６８ 送り完了検出部、７０ リモコン、７２，７４ ボタン、７６ 決定ボタン、１００ アンコイラ、１１０ メインシャフト、１１０Ａ エキセン部、１１５ メインギア、２００ レベラーフィーダ。

Claims (10)

1. 電動モータと、前記電動モータによる回転運動を昇降方向運動に変換する偏心機構と、上金型を装着可能で、前記偏心機構を介して昇降駆動するスライドと、下金型を装着可能なボルスタとを有し、前記ボルスタに対する前記スライドの昇降動作によってワークをプレス加工する、プレス部と、
   前記ワークを搬送する搬送部と、
   前記プレス部および前記搬送部を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、所定のプレスモーションに基づき、前記スライドを昇降駆動し、
   前記ワークを前記上金型と干渉せず搬送可能な前記スライドの位置が送り可能高さであり、前記送り可能高さよりも高く、前記プレスモーションの最高位置が待機高さであり、
   前記制御部は、前記スライドが前記送り可能高さと前記待機高さとの間を移動している間に、前記ワークの搬送も行なっている、プレスシステム。
2. 前記制御部は、前記電動モータの減速中に、前記搬送部による前記ワークの搬送を開始する、請求項１に記載のプレスシステム。
3. 前記制御部は、前記スライドが前記送り可能高さから前記待機高さまでの間を移動している間に、前記搬送部による前記ワークの搬送を開始する、請求項１に記載のプレスシステム。
4. 前記制御部は、前記スライドの上昇時に前記送り可能高さを通過してから前記電動モータの減速を開始する、請求項２または３に記載のプレスシステム。
5. 前記制御部は、前記電動モータの加速中に、前記搬送部による前記ワークの搬送を完了する、請求項１に記載のプレスシステム。
6. 前記制御部は、前記スライドが前記待機高さから前記送り可能高さまでの間を移動している間に、前記搬送部による前記ワークの搬送を完了する、請求項１に記載のプレスシステム。
7. 前記制御部は、前記スライドの下降時に前記送り可能高さを通過する前に前記電動モータの加速を完了する、請求項５または６に記載のプレスシステム。
8. 前記搬送部は、前記ワークの搬送が完了していることを検出する送り完了検出部を有し、
   前記制御部は、前記スライドの前記昇降方向において前記送り可能高さよりも高く前記待機高さよりも低い位置に、監視位置を設定し、
   前記制御部は、前記待機高さから下降する前記スライドが前記監視位置に到達した時点で前記ワークの搬送完了が検出されていない場合に、前記送り可能高さよりも高い位置で前記スライドを停止できるように、前記待機高さおよび前記監視位置を設定する、請求項５〜７のいずれか１項に記載のプレスシステム。
9. 前記制御部は、プレス加工一回毎に、前記電動モータを交互に正逆回転させる、請求項１に記載のプレスシステム。
10. 前記電動モータは、サーボモータである、請求項１〜９のいずれか１項に記載のプレスシステム。

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