JP2020082084A

JP2020082084A - パンチプレス及びパンチの破損検出方法

Info

Publication number: JP2020082084A
Application number: JP2018214413A
Authority: JP
Inventors: 匡哉北澤; Masaya Kitazawa
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-06-04

Abstract

【課題】板金の加工中に小径のパンチの破損を的確に検出することができるパンチプレスを提供する。【解決手段】プレス軸モータ５は、パンチＰを上下動させるためのラム４を上下動させる。プレス軸アンプ３０は、プレス軸モータ５を駆動するための電流をプレス軸モータ５に供給する。制御装置（ＮＣ装置２０）は、パンチＰとダイＤとによる板金（ワークＷ）の加工を制御する。プレス軸アンプ３０は、プレス軸モータ５に供給する電流の離散的な電流値である離散電流値を記憶する記憶部と、離散電流値を積算して電流積算値を生成する積算部とを有する。制御装置の破損有無判定部は、パンチＰが所定の直径以下である小径のパンチであるとき、電流積算値と基準電流積算値とを比較し、電流積算値が所定の差を超えて基準電流積算値より大きければ、パンチＰが破損していると判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、パンチプレス及びパンチの破損検出方法に関する。

一対の金型であるパンチとダイとで板金を打ち抜いて所定の形状の製品を製作するパンチプレスが普及している。パンチプレスは、モータによって上下動するラムを備える。ラムはストライカによってパンチを押し下げ、パンチとダイとで挟まれた板金をパンチが有する刃によって打ち抜く。

特開２０１１−１４７９５４号公報

パンチプレスによる板金の加工中に金型が破損することがある。特に、小径のパンチは、内部に収納されている刃を押し出す機構が破損しやすい。板金の加工中にパンチの破損を的確に検出することができるパンチプレス及びパンチの破損検出方法が求められる。

本発明は、板金の加工中に小径のパンチの破損を的確に検出することができるパンチプレス及びパンチの破損検出方法を提供することを目的とする。

本発明は、パンチを上下動させるためのラムを上下動させるプレス軸モータと、前記プレス軸モータを駆動するための電流を前記プレス軸モータに供給するプレス軸アンプと、前記パンチとダイとによる板金の加工を制御する制御装置とを備え、前記プレス軸アンプは、前記プレス軸モータに供給する電流の離散的な電流値である離散電流値を記憶する第１の記憶部と、前記離散電流値を積算して電流積算値を生成する積算部とを有し、前記制御装置は、前記パンチが所定の直径以下である小径のパンチであるとき、前記電流積算値と基準電流積算値とを比較し、前記電流積算値が所定の差を超えて前記基準電流積算値より大きければ、前記パンチが破損していると判定する破損有無判定部を有するパンチプレスを提供する。

本発明は、プレス軸アンプが、パンチを上下動させるためのラムを上下動させるプレス軸モータを駆動するための電流を前記プレス軸モータに供給し、前記プレス軸モータに供給する電流の離散的な電流値である離散電流値を第１の記憶部に記憶し、積算部が、第１の記憶部に記憶された前記離散電流値を積算して電流積算値を生成し、前記パンチが所定の直径以下である小径のパンチであるとき、前記パンチとダイとによる板金の加工を制御する制御装置が、前記電流積算値と基準電流積算値とを比較し、前記電流積算値が所定の差を超えて前記基準電流積算値より大きければ、前記パンチが破損していると判定するパンチの破損検出方法を提供する。

本発明のパンチプレス及びパンチの破損検出方法によれば、板金の加工中に小径のパンチの破損を的確に検出することができる。

一実施形態のパンチプレスの全体的な構成例を示す図である。一実施形態のパンチプレスの部分的な詳細構成を示すブロック図である。図１及び図２に示すＮＣ装置２０及びプレス軸アンプ３０の動作を説明するための図である。図１及び図２において、ラム４の上下動に対応して変化する、プレス軸アンプ３０がプレス軸モータ５に供給する電流Ｉ３０の波形を示す波形図である。ワークＷを加工しない状態の電流Ｉ３０の波形を示す波形図である。ワークＷを小径のパンチＰで加工するときの電流Ｉ３０の波形を示す波形図である。ワークＷを大径のパンチＰで加工するときの電流Ｉ３０の波形を示す波形図である。小径のパンチＰが破損していない正常時の離散電流値ＤＩ３０を示す波形図である。小径のパンチＰが破損している状態の離散電流値ＤＩ３０を示す波形図である。中程度の径のパンチＰが破損していない正常時の離散電流値ＤＩ３０を示す波形図である。大径のパンチＰが破損していない正常時の離散電流値ＤＩ３０を示す波形図である。一実施形態のパンチプレスの動作、及び一実施形態のパンチの破損検出方法を示すフローチャートである。

以下、一実施形態のパンチプレス及びパンチの破損検出方法について、添付図面を参照して説明する。図１に示す一実施形態のパンチプレスは、パンチプレスの一例であるタレットパンチプレスである。

図１において、タレットパンチプレス１００はフレーム１を備える。フレーム１は、上下動自在であって回転自在に設けられた上部タレット２と、回転自在に設けられた下部タレット３とを備える。上部タレット２には、種類の異なる複数のパンチＰが着脱自在に装着されている。下部タレット３には、種類の異なる複数のダイＤが着脱自在に装着されている。よって、上部タレット２及び下部タレット３にそれぞれ装着されているパンチＰ及びダイＤは交換可能である。

フレーム１には、上部タレット２の上方に、プレス軸モータ５（以下、モータ５と略記する）によって上下動自在のラム４が設けられている。ラム４の上下動によってストライカ６も上下動する。ストライカ６が上下動する位置が、加工対象の板金であるワークＷを打ち抜く加工位置である。ラム４及びストライカ６が下降してパンチＰを押し下げると、パンチＰとダイＤとで挟まれたワークＷが、パンチＰが有する刃によって打ち抜かれる。

タレットパンチプレス１００は、ワークＷをワークＷの面に沿った方向であるＸ軸方向またはＹ軸方向の所定の位置に移動させて位置決めするためのワーク位置決め機構１１を備える。ワーク位置決め機構１１は、ワークＷをＹ軸方向に移動させるキャリッジベース１２と、ワークＷをクランプするクランパ１４を有し、ワークＷをＸ軸方向に移動させるキャリッジ１３とを備える。ワーク位置決め機構１１は、ワークＷの打ち抜かれる部分を加工位置に位置決めする。

ＮＣ装置２０は、タレットパンチプレス１００によるワークＷの加工を制御する。ＮＣ装置２０は、タレットパンチプレス１００を制御する制御装置の一例である。ＮＣ装置２０には、プレス軸アンプ３０と表示部４０とが接続されている。プレス軸アンプ３０は、モータ５と接続されている。タレットパンチプレス１００がワークＷを加工する際の、ＮＣ装置２０、プレス軸アンプ３０、及びモータ５の動作の詳細については後に詳述する。

タレットパンチプレス１００は、次のようにしてワークＷを加工して所定の製品を製作する。ＮＣ装置２０は、ワークＷを加工プログラムで指定された所定の形状で打ち抜くためのパンチＰ及びダイＤをストライカ６が位置する加工位置へと位置させるように、上部タレット２及び下部タレット３を回転させる。また、ＮＣ装置２０は、ワークＷの面内の加工プログラムで指定された位置でワークＷを打ち抜くために、ワーク位置決め機構１１を制御して、ワークＷをＸ軸方向またはＹ軸方向に移動させて位置決めする。

図２に示すように、ＮＣ装置２０は、記憶部２０１（第２の記憶部）、破損有無判定部２０２、表示制御部２０３を有する。記憶部２０１は、ＮＣ装置２０の外部に設けられていてもよい。プレス軸アンプ３０は、記憶部３０１（第１の記憶部）と積算部３０２とを有する。ＮＣ装置２０がワークＷを加工するようタレットパンチプレス１００を制御するとき、ＮＣ装置２０は、図３の（ａ）に示す駆動指令Ｃ２０をプレス軸アンプ３０に供給する。駆動指令Ｃ２０を受けたプレス軸アンプ３０は、モータ５を駆動するための電流Ｉ３０をモータ５に供給する。上記のように、モータ５はラム４（ストライカ６）を上下動させる。

図４の（ａ）はモータ５がラム４を上下動させるときのラム４の位置を示し、図４の（ｂ）はプレス軸アンプ３０がモータ５に供給する電流Ｉ３０の波形を示している。電流Ｉ３０の波形にＬ１で示す期間は、ラム４が下向きに加速する際に生じる負荷の期間を示す。Ｌ２で示す期間は、ラム４が下向きから上向きに向きを変更する際に生じる負荷の期間を示す。Ｌ３で示す期間は、上向きで移動するラム４が減速する際に生じる負荷の期間を示す。プレス軸アンプ３０がモータ５に供給する電流Ｉ３０が図３の（ｂ）に示すような波形となるのは、図４に示すラム４が移動する向き及び加減速に起因する負荷の変動による。

プレス軸アンプ３０内の記憶部３０１は、電流Ｉ３０の離散的な電流値である図３の（ｃ）に示す離散電流値ＤＩ３０を記憶する。

モータ５は、図３の（ｄ）に示すフィードバック信号Ｆ５をプレス軸アンプ３０に供給する。フィードバック信号Ｆ５はパルス値で表される。プレス軸アンプ３０は、フィードバック信号Ｆ５を受けた後、図３の（ｅ）に示す完了指令Ｃ３０をＮＣ装置２０に供給する。以上のように、ＮＣ装置２０が駆動指令Ｃ２０を発し、完了指令Ｃ３０を受けると、１回のワークＷの加工が完了する。

図５Ａは、ワークＷを加工せず、パンチＰを上下動させたときの電流Ｉ３０の波形を示している。このときパンチＰにかかる負荷は０トンである。図５Ｂは、小径のパンチＰの一例として直径２．３７ｃｍのパンチＰでワークＷを加工したときの電流Ｉ３０の波形を示している。このときパンチＰにかかる負荷（即ち、ワークＷの打ち抜き負荷）は０．６２６トンである。図５Ｃは、大径のパンチＰの一例として直径２０ｃｍのパンチＰでワークＷを加工したときの電流Ｉ３０の波形を示している。このときパンチＰにかかる負荷は５．２７６トンである。図５Ａ〜図５Ｃにおいては、矢印線にてパンチＰの上下方向の位置の変化を併せて示している。

図５Ｂに一点鎖線の矩形で囲んで示すように、小径のパンチＰを用いてワークＷを加工するとき、ラム４（パンチＰ）が下向きから上向きに向きを変更する上述した期間Ｌ１と期間Ｌ２との境界においてモータ５の負荷が極端に小さくなって電流値が大幅に小さくなる。一方、図５Ｃに一点鎖線の矩形で囲んで示すように、大径のパンチＰを用いてワークＷを加工するときには、期間Ｌ１と期間Ｌ２との境界においてモータ５の負荷は図５Ｂの場合ほど小さくならず、電流値は図５Ｂの場合ほど小さくならない。

図５Ｂに示す電流Ｉ３０を離散電流値ＤＩ３０で表すと、図６Ａに示すようになる。小径のパンチＰが破損していない正常時、期間Ｌ１と期間Ｌ２との境界部分に相当する破線の楕円で囲んだ部分の離散電流値は小さい。これは、ワークＷを打ち抜くときのせん断のエネルギがパンチＰの減速に反映してモータ５の負荷が小さくなるためである。

図６Ｂは、小径のパンチＰが破損している状態の離散電流値ＤＩ３０を示している。
破損時の離散電流値ＤＩ３０においては、期間Ｌ１と期間Ｌ２との境界部分に相当する破線の楕円で囲んだ部分の離散電流値は図６Ａと比較して大幅に大きくなる。これは、ワークＷを打ち抜くことができないためせん断のエネルギが発生せず、モータ５が減速を必要として負荷が発生するためである。

図７Ａは、中程度の径（中径）のパンチＰの一例として直径１０ｃｍのパンチＰでワークＷを加工したときの離散電流値ＤＩ３０を示している。中径のパンチＰを用いてワークＷを加工する場合には、ワークＷを打ち抜くときのせん断の負荷がある程度必要とたるため、モータ５の負荷が大きくなる。よって、破線の楕円で囲んだ部分の離散電流値は図６Ａのように小さくならない。

図７Ｂは、大径のパンチＰの一例として直径２０ｃｍのパンチＰでワークＷを加工したときの離散電流値ＤＩ３０を示している。大径のパンチＰを用いてワークＷを加工する場合には、ワークＷを打ち抜くときのせん断の負荷が大きいため、モータ５の負荷がさらに大きくなる。よって、破線の楕円で囲んだ部分の離散電流値は図７Ａよりも大きくなる。

以上のように、本発明者による検証によって、小径のパンチＰを用いてワークＷを加工する場合には、期間Ｌ１と期間Ｌ２との境界部分に相当する離散電流値が小さいか否かによって、パンチＰが破損していないか破損しているかを検出することができることが明らかとなった。少なくとも、直径２．３７ｃｍ以下または負荷０．６２６トン以下のパンチＰを用いる場合に、離散電流値に基づいてパンチＰの破損の有無を検出することができる。

具体的には、ＮＣ装置２０は、次のようにして小径のパンチＰの破損の有無を検出する。図２において、プレス軸アンプ３０内の積算部３０２は、離散電流値ＤＩ３０を積算して電流積算値ＤＩ３０ｉを生成して、ＮＣ装置２０内の破損有無判定部２０２に供給する。図６Ａまたは図６Ｂにおいて、左端部から右端部までの離散電流値の任意の位置をｉ、左端部の離散電流値の位置を０、右端部の離散電流値の位置をＮとすれば、積算部３０２は、各離散電流値ΔＩｉをｉ＝０からｉ＝Ｎまで積分すればよい。

ＮＣ装置２０内の記憶部２０１には、ワークＷの板厚及び材質とパンチＰの種類との組み合わせごとに、パンチＰが破損していない状態の離散電流値ＤＩ３０を積算した複数の基準電流積算値が記憶されている。破損有無判定部２０２は、複数の基準電流積算値のうち、ワークＷの板厚及び材質とパンチＰの種類との組み合わせに対応した基準電流積算値を記憶部２０１より読み出す。

破損有無判定部２０２は、電流積算値ＤＩ３０ｉと読み出した基準電流積算値とを比較する。破損有無判定部２０２は、電流積算値ＤＩ３０ｉが基準電流積算値より小さければ、または、電流積算値ＤＩ３０ｉが基準電流積算値より大きくても所定の差以内であれば、離散電流値ＤＩ３０が図６Ａのような状態であって、パンチＰは破損していないと判定する。所定の差とは離散電流値ＤＩ３０のばらつきを考慮した誤差である。破損有無判定部２０２は、電流積算値ＤＩ３０ｉが所定の差を超えて基準電流積算値より大きければ、離散電流値ＤＩ３０が図６Ｂのような状態であって、パンチＰが破損していると判定する。

図６Ａまたは図６Ｂに示す離散電流値ＤＩ３０の瞬時値で、期間Ｌ１と期間Ｌ２との境界部分に相当する離散電流値が小さいか否かを判定することは容易ではない。破損有無判定部２０２は、電流積算値ＤＩ３０ｉを基準電流積算値と比較することによって、期間Ｌ１と期間Ｌ２との境界部分に相当する離散電流値が小さいか否かを判定して、パンチＰの破損の有無を検出することができる。

図２において、破損有無判定部２０２が、パンチＰが破損していると判定したとき、表示制御部２０３はパンチＰが破損している旨の警告情報を表示部４０に表示するよう制御する。警告情報は文章または図形でよい。図２では図示していないが、音声情報によってパンチＰの破損を警告してもよい。ＮＣ装置２０がパンチＰの破損を検出したとき、ＮＣ装置２０は、タレットパンチプレス１００によるワークＷの加工の動作を停止させることが好ましい。

図８に示すフローチャートを用いて、タレットパンチプレス１００の動作であり、タレットパンチプレス１００で実行されるパンチＰの破損検出方法を改めて説明する。図８において、ＮＣ装置２０は、ワークＷを加工するよう動作を開始させると、ステップＳ１にて、ワークＷを加工するための加工プログラムが終了したか否かを判定する。加工プログラムが終了していれば（YES）、ＮＣ装置２０は処理を終了させる。

ステップＳ１にて加工プログラムが終了していなければ（NO）、ＮＣ装置２０は、ステップＳ２にて、金型（パンチＰ及びダイＤ）が選択されたか否かを判定する。金型が選択されていなければ（NO）、ＮＣ装置２０は処理をステップＳ１に戻す。金型が選択されていれば（YES）、ＮＣ装置２０は、ステップＳ３にて、記憶部２０１より、ワークＷの板厚、材質、選択された金型（パンチＰ）に対応した基準電流積算値を読み出す。

続けて、ＮＣ装置２０は、ステップＳ４にて、選択された金型によるワークＷの加工が終了したか否かを判定する。ワークＷの加工が終了していれば（YES）、ＮＣ装置２０は処理をステップＳ１に戻す。ワークＷの加工が終了していなければ（NO）、ＮＣ装置２０は、ステップＳ５にて、選択された金型は破損検出可能な金型であるか否かを判定する。ＮＣ装置２０は、所定の直径以下である小径のパンチＰを破損検出可能な金型であると判定する。

選択された金型が破損検出可能な金型でなければ（NO）、ＮＣ装置２０は処理をステップＳ４に戻す。選択された金型が破損検出可能な金型であれば（YES）、ＮＣ装置２０は、ステップＳ６にて、ワークＷをプレス加工中であるか否かを判定する。プレス加工中でなければ（NO）、ＮＣ装置２０は処理をステップＳ４に戻す。プレス加工中であれば（YES）、ＮＣ装置２０は、ステップＳ７にて、電流積算値ＤＩ３０ｉを算出する。

ＮＣ装置２０は、ステップＳ８にて、算出した電流積算値ＤＩ３０ｉが基準電流積算値より大きいか否かを判定する。上記のように、電流積算値ＤＩ３０ｉが基準電流積算値より大きい状態とは、電流積算値ＤＩ３０ｉが所定の差を超えて基準電流積算値より大きい状態を意味する。電流積算値ＤＩ３０ｉが基準電流積算値より大きくなければ（NO）、パンチＰは破損しておらず、ＮＣ装置２０は処理をステップＳ４に戻す。

ステップＳ８にて電流積算値ＤＩ３０ｉが基準電流積算値より大きければ（YES）、ＮＣ装置２０は、ステップＳ９にて、表示部４０にパンチＰが破損している旨の警告情報を表示することにより、金型の破損を警告する。続けて、ＮＣ装置２０は、ステップＳ１０にて、タレットパンチプレス１００の動作を停止させる。

以上のようにして、本実施形態のパンチプレス及びパンチの破損検出方法によれば、板金の加工中に小径のパンチＰの破損を的確に検出することができる。

本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。本発明は、タレットパンチプレスと称されるパンチプレス以外のパンチプレスにおいても適用できる。

１フレーム
２上部タレット
３下部タレット
４ラム
５プレス軸モータ
６ストライカ
１１ワーク位置決め機構
１２キャリッジベース
１３キャリッジ
１４クランパ
２０ＮＣ装置
３０プレス軸アンプ
４０表示部
１００タレットパンチプレス
２０１，３０１記憶部
２０２破損有無判定部
２０３表示制御部
３０２積算部
Ｄダイ
Ｐパンチ
Ｗワーク

Claims

パンチを上下動させるためのラムを上下動させるプレス軸モータと、
前記プレス軸モータを駆動するための電流を前記プレス軸モータに供給するプレス軸アンプと、
前記パンチとダイとによる板金の加工を制御する制御装置と、
を備え、
前記プレス軸アンプは、
前記プレス軸モータに供給する電流の離散的な電流値である離散電流値を記憶する第１の記憶部と、
前記離散電流値を積算して電流積算値を生成する積算部と、
を有し、
前記制御装置は、前記パンチが所定の直径以下である小径のパンチであるとき、前記電流積算値と基準電流積算値とを比較し、前記電流積算値が所定の差を超えて前記基準電流積算値より大きければ、前記パンチが破損していると判定する破損有無判定部を有する
パンチプレス。
前記制御装置は、前記板金の板厚及び材質と前記パンチの種類との組み合わせごとに前記パンチが破損していない状態の前記離散電流値を積算した複数の基準電流積算値を記憶する第２の記憶部をさらに有し、
前記破損有無判定部は、前記複数の基準電流積算値のうち、前記板金の板厚及び材質と前記パンチの種類との組み合わせに対応した基準電流積算値を前記第２の記憶部より読み出して、前記電流積算値と前記基準電流積算値とを比較する
請求項１に記載のパンチプレス。
プレス軸アンプが、パンチを上下動させるためのラムを上下動させるプレス軸モータを駆動するための電流を前記プレス軸モータに供給し、
前記プレス軸モータに供給する電流の離散的な電流値である離散電流値を第１の記憶部に記憶し、
積算部が、第１の記憶部に記憶された前記離散電流値を積算して電流積算値を生成し、
前記パンチが所定の直径以下である小径のパンチであるとき、前記パンチとダイとによる板金の加工を制御する制御装置が、前記電流積算値と基準電流積算値とを比較し、前記電流積算値が所定の差を超えて前記基準電流積算値より大きければ、前記パンチが破損していると判定する
パンチの破損検出方法。
第２の記憶部に、前記板金の板厚及び材質と前記パンチの種類との組み合わせごとに前記パンチが破損していない状態の前記離散電流値を積算した複数の基準電流積算値が記憶されており、
前記制御装置は、前記複数の基準電流積算値のうち、前記板金の板厚及び材質と前記パンチの種類との組み合わせに対応した基準電流積算値を前記第２の記憶部より読み出して、前記電流積算値と前記基準電流積算値とを比較する
請求項３に記載のパンチの破損検出方法。