JP2571423B2

JP2571423B2 - プレスのスライド位置自動補正装置

Info

Publication number: JP2571423B2
Application number: JP63231141A
Authority: JP
Inventors: 詔三今西
Original assignee: Aida Engineering Ltd
Current assignee: Aida Engineering Ltd
Priority date: 1988-09-14
Filing date: 1988-09-14
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: JPH0280200A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、プレスのスライド位置自動補正装置に関す
る。詳しくは、プレス停止中におけるスライド位置情
報，クランク軸角度情報および起動時連続ストローク数
（Spm）情報から起動時におけるスライドの下死点位置
が設定ダイハイトに対応するように、停止中に自動補正
することができる装置である。

ここで、連続ストローク数（Spm）とは、プレスのス
ライドを毎回定位置で停止させることなく、プレスに取
り付けられた金型に連続してワークを供給し、プレスを
連続して運転させた場合のスライドの毎分のストローク
数を意味する。

［従来の技術］プレスでは、使用する金型に応じてダイハイトを調整
している。また、型交換時間を短縮するためにスライド
自動調整装置によってダイハイトすなわちボルスタ上面
に対する下死点でのスライド下面位置を自動的に調整で
きるように形成されている場合が大い。

かかるスライド自動調整装置は、コネクティングロッ
ドとスライド間に装着された調整機構と、モータと、モ
ータの駆動制御器とから構成されているのが一般的であ
る。

そして、駆動制御器は、デジタルスイッチ等で設定さ
れた下死点におけるスライド下面位置（下死点位置）
と、距離検出器の出力すなわちボルスタ上面に対するス
ライド下面の位置相当出力とが一致するよう形成されて
いる。スライド下面に代えて直接ダイハイトを設定しあ
るいは現在位置から当該ダイハイトに対応するスライド
下面位置までの移動量を設定するよう形成された型の場
合にも基本的には同じである。

したがって、プレス運転中には、スライドが１ストロ
ーク毎あるいは複数ストローク毎に下死点を通過するご
とにスライド位置が自動調整されるなお、スライド自動調整装置は、初期設定の場合には
適宜にスライド調整できるように構成されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来装置では、スライドが下死点
を通過することを条件としてダイハイトを調整する構成
であるから、プレス運転中には自動調整できる。しか
し、金型交換や生産計画等により一旦中断・停止された
後に起動する場合には、複数回の空打ち、不良製品発生
あるいは過大負荷等の犠牲が強いられ、作業能率、運転
経済が劣悪化し機械強度上も不利となる欠点があった。

すなわち、金型交換によるダイハイトの変更は当然で
あるが、金型交換をしなくともプレス構造の熱的伸縮問
題から中断・停止直前の状態と起動時の状態とでは、下
死点におけるスライド下面位置が変化してしまうからで
ある。例えば、コネクティングロッドの縮みがあればス
ライド下面位置は上方に引上げられ、反面、コラムの縮
みは下方に引下げる如く微妙に変化する。また、スライ
ド下面位置は、連続ストローク数（Spm）の切換によっ
ても変化する。

これに対し、上記スライド自動調整装置を手動に切替
えて、下死点におけるスライド下面位置を調整すること
が考えられる。しかし、この場合にもクランク軸を駆動
しなければならないばかりか、クランク軸を下死点相当
角度に正確に静止させることが至難であることから現実
的でない。

ここに、本発明の目的は、プレス停止中に検出した情
報に基づき、停止中にスライド位置を自動調整して、事
前にその状態の基に起動した場合におけるスライドの下
死点位置を目標ダイハイトに相応するように自動補正す
ることのできるプレスのスライド位置自動補正装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明は、上記従来問題点の発生要因たるスライドの
下死点通過乃至下死点静止条件を一掃し、停止中におけ
るクランク軸の任意角度とスライドの任意位置と起動時
連続ストローク数（Spm）とを停止中に検出するととも
に、これら停止中情報に基づいてそのまま起動した場合
のスライド下死点位置を予測し、予測値と当該ダイハイ
トに対応する設定値との差分を打消すように、プレス停
止中にスライド位置を自動調整可能に形成したものであ
る。

すなわち、本発明に係るプレスのスライド位置自動補
正装置は、プレス停止中におけるスライド位置とクラン
ク軸角度と起動時連続ストローク数とを検出する停止中
情報検出手段と、この停止中情報検出手段で検出された
スライド位置とクランク軸角度と起動時連続ストローク
数とを記憶する停止中情報記憶手段と、記憶されたスラ
イド位置とクランク軸角度と起動時連続ストローク数と
を用いてそのままの状態からプレスを起動した場合にお
けるスライドの下死点位置を予測演算して求めるスライ
ド位置演算手段と，予測演算により求められた下死点位
置と予め設定されたダイハイトに対応するスライドの下
死点位置とを比較してその差分を解消するために必要な
補正量を算出する補正量算出手段とを含む下死点位置予
測手段と、プレス停止中に算出された補正量だけスライ
ド位置を自動調整するスライド位置調整手段と、を備え
た構成である。

［作用］上記構成による本発明では、停止中情報検出手段によ
って、プレス停止中（起動直前）に停止中情報（クラン
ク軸の任意角度、スライド下面の任意位置、起動時連続
ストローク数）を検出する。下死点位置予測手段では、
検出された停止中情報をもとにその状態からクランク軸
を回転させてスライドを下死点に移動させた場合におけ
る下死点位置を、例えば停止中情報から選択したクラン
ク軸角度−ストローク線図上の下死点位置、クランク軸
角度を変数としかつ熱的伸縮補正項を含んでスライド位
置を求める方程式、あるいは起動時連続ストローク数と
スライド突込み量（スライドの希望する下死点位置を基
準にした実際のスライドの下降量、即ち、上下型のかみ
合い量）との関係を示す演算式等から、予測する。そし
て、予測下死点位置と予め設定されたダイハイトに対応
するスライドの下死点位置との間にずれがあるときは、
その差分を解消するために必要な補正量を算出する。す
ると、スライド位置調整手段がプレス停止中にスライド
位置を補正量だけ自動調整することにより補正する。

したがって、停止中に予めスライド位置が補正されて
いるので、起動時には第１ストローク目から設定された
ダイハイトでプレス加工できる。

［実施例］以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ詳細に説明
する。

本スライド位置自動補正装置は、第１図・第２図に示
す如く、停止中情報検出手段10と下死点位置予測手段40
とスライド位置調整手段50とから構成されている。

停止中情報検出手段10は、プレス停止中すなわち起動
・再起動直前の停止中情報を検出する手段である。下死
点位置予測手段40は、その停止中情報を利用して、その
ままプレスを起動・再起動した場合の下死点におけるス
ライド下面５の位置すなわちボルスタ上面３からの位置
H180を予測するとともに、スライド４（スライド下面
５）の下死点位置H180が起動・再起動しようとする予め
設定されたダイハイトHsetと異なるか否かを知りかつ予
測した下死点位置H180と当該ダイハイトHsetとの差分Hc
（＝H180−Hset）を解消するために必要な補正量を算出
する。そして、この補正量だけ補正するための手段とし
てスライド位置調整手段50を設けている。

以下、構成要素を分説する。

停止中情報検出手段10は、停止中におけるスライド位
置（詳しくは、スライド下面５のボルスタ上面３からの
距離）Hiを検出するスライド位置検出器11と、クランク
軸角度θｉを検出するクランク軸角度検出器21と、起動
時連続ストローク数を自動検出するSpm検出器31とから
形成されている。

スライド位置Hiとクランク軸角度θｉとは、起動・再
起動に先立って発せられる後記CPU41の指令に基づいて
プレス停止中に同時に検出されるものとされている。

このスライド位置検出器11は、可動体12と検出器13と
発振器14とアンプ17とA/D変換器18とからなり、高周波
発振形のうず電流検出方式を形成する。

ここに、可動体12は、基端部がスライド４に固定され
たテーパー形状の棒材から形成されている。可動体12の
テーパー形状は、スライド４の上下動方向と等しい上下
方向の単位長さに対する直径の変化が一定度合で正比例
するように正確に仕上げられている。

また、検出器13は、円環形状の発振コイル15と検出コ
イル16とからなり、可動体12の先端部を被嵌するように
ボルスタ２に固定されている。

発振コイル15には、発振器14から高周波電源が供給さ
れる。検出コイル16は４〜20mAの電流信号を出力する。
したがって、スライド４を往復させれば、ボルスタ２の
上面３に対するスライド４の下面５の位置が４〜20mAの
電流信号として取出すことができる。すなわち、絶対位
置として検出できる。この実施例では５μｍの分解能と
している。この電流信号は、アンプ17で増幅されかつA/
D変換器18でデジタル信号に変換される。ここに、スラ
イド位置検出器11は、任意なスライド位置Hiをアブソリ
ュート方式のデジタル信号として出力することができ
る。検出範囲は、スライド４の上下動全ストロークをカ
バーできるものとされている。

一方、クランク軸角度検出器21は、クランク軸７で駆
動される回転型の検出部22とA/D変換器24とから形成さ
れている。

検出部22は、任意なクランク軸角度θｉを絶対値とし
て３線方式で出力するアブソリュート型である。

また、Spm検出器31は、第１図、第２図に２点鎖線で
示す如く、クランク軸７の駆動モータ37に連結されたタ
コジェネレータ32、アンプ33およびA/D変換器34とから
形成されている。したがって、クラッチ9cを外しブレー
キ9bをかけた状態で駆動モータ37を回動させれば、起動
スタンバイ状態にあるプレス停止中にSpmを自動検出で
きる。

なお、第２図において、１はベッド、６はコネクティ
ングロッド、7eはクランク軸７の偏心部、８はフライホ
イール、9bはブレーキ、9cはクラッチである。また、54
は調整機構であり詳細は後記する。

次に、下死点位置予測手段40は、停止中情報記憶手段
としてのRAM43、スライド位置演算手段，補正量算出手
段を形成するCPU41,ROM42から構成されている。これら
は、バス46で連結され、停止中情報検出手段10,スライ
ド位置調整手段50とはインターフェース47,49を介して
連結されている。

なお、バス46には２桁の補正量（Hc）表示器45とダイ
ハイト（Hi）表示器55が接続されている。

そして、この下死点位置予測手段40は、停止中情報
（スライド位置Hi、クランク軸角度θi,起動時連続スト
ローク数Spm）を利用して、そのままの状態から起動し
た場合におけるスライドの下死点位置H180を演算予測す
るとともに補正量を算出する。つまり、先行制御用の偏
差とこれを解消するための補正量とを求める。

この実施例における演算予測の技術的根拠とその原理
を第３図を参照して説明する。

第３図において、円軌跡Ｒは、クランク軸７の偏心部
7eの偏心量Ｅを半径とするものであり、点Ａはコネクテ
ィングロッド６と偏心部7eとの連結中心、点Ｂはコネク
ティングロッド６とスライド４との連結中心を示すもの
とする。Ｌはコネクティングロッド６の長さである。

また、θはクランク軸７の回転角度、θはクランク軸
７の軸心（点Ｏ）を通る軸線Ｚに対するコネクティング
ロッド６の傾斜角である。

クランク軸７の任意の回転角度θｉと点ＡのＺ軸線方
向下降量Ｙとの関係は、式（１）で現される。

Ｙ＝Ｅ−ｙ＝Ｅ（１−cosθｉ） ……（１）したがって、無限長のコネクティングロッド６′で偏
心部7eとスライド４とを連結したと仮定するならば、ク
ランク軸７が回転角度θｉだけ回動したとき、点Ａは点
AOから点Aiに移動し下降量Ｙだけ降下する。一方、点Ｂ
も２点鎖線で示す如く点BO′（＝BO）から点Bi′に移動
し下降量Ｙだけ降下する。

しかし、点ＢはＺ軸線上を移動するものであるから、
点Ｂの実際の移動は点BOから点Biであり、実際の下降量
はYiとなる。

このYiは、式（２）で求められる。

Yi＝Lcosβｉ−（Ｌ−Ｙ）＝Lcosβｉ−Ｌ＋Ｙ ……
（２）ここで、sinβｉ＝X/L＝（E/L）sinθｉであるから、
角度βｉは、式（３）で現される。

βｉ＝sin^-1X/L＝sin^-1（（E/L）sinθｉ） ……（３）従って、第２図に示す如く、クランク軸角度が零度
（０゜）即ち、上死点におけるスライド下面位置をH₀と
すれば、クランク軸角度θｉにおけるスライド下面位置
は式（４）で求まる。

Hi＝Ho−Yi ……（４）そして、これに式（２）と式（１）を代入して、整理
すると式（５）となる。

Hi＝Ho＋Ｌ（１−cosβｉ）−Ｅ（１−cosθｉ） ……
（５）この式において、θｉ＝180゜とすれば、 H180＝Ho−2E ……（６）となる。この式は、第２図、第３図を見れば、計算しな
くとも得ることが出来る。式（５）はクランク軸角度が
θｉのとき、式（６）はクランク軸角度が180゜のと
き、部材の温度分布が同じ場合のスライド下面位置をそ
れぞれ示す。そこで、クランク軸角度がθｉのときのス
ライド下面位置を直接測定して、この測定値から（Hi−
H180）の値を引けば、同状態における下死点におけるス
ライドの下面位置、即ちダイハイトを予測することが出
来る。

式（５）、式（６）より（Hi−H180）を計算すると、 Hi−H180＝Ｌ（１−cosβｉ）＋Ｅ（１＋cosθｉ）……
（７）但し、式（７）には部材の温度変化により変わるＬ、
Ｅが残っているので、式（７）で求めた値は近似的なも
のである。一般的にβｉは小、よってcosβｉ≒１でＬ（１−cosβｉ）≒０となりＬの
温度変化による影響は小。Ｅは他の部材の寸法に比較し
て小であるから温度変化に対する変形量も小。

従って、温度変化による（Hi−H180）への影響は小で
ある。さらに、下死点位置検出手段40は、連続ストロー
ク数（Spm）を切替えた場合にも、Spmの大きさに基づく
下死点での突込み量を勘案して、スライド４の下死点位
置H180を予測できるように形成されている。

ここにおいて、Spmと突込み量とは、当該プレス構造
（例えばスライド駆動系のクリアランス等）から、第５
図に示す如く、予め知ることができる。

そこで、第５図に示すグラフまたはこれ相当のテープ
ルや演算式をROM42に予め格納しておき、式（６）にお
ける温度変動分ΔＨを求め、その後に下死点位置H180を
予測演算する場合にSpm相当変化分ΔHspmをも見込んで
求めるものと形成している。もっとも、後述する式
（８）により求めた補正量HcからΔHspmを差引いた量だ
け、スライド位置を調整するようにしても実施すること
ができる。

また、プレス運転しようとするときのダイハイトHset
と予測した下死点位置H180とを比較して、式（８）によ
り補正量Hcを求めることができる。

Hc＝Hset−H180 ……（８）ここに、式（６），（７）の演算式はROM42に格納さ
れ、スライド位置演算手段，補正量算出手段を形成する
CPU41は、停止中情報記憶手段としてのRAM43に記憶され
た停止中情報（θi,Hi,Spm）を利用して式（６），
（７）等を演算実行してH180を求めるとともに式（８）
で補正量±Hcを求める。

次に、スライド位置調整手段50は、デジタルスイッチ
から形成された設定器51と駆動制御器52とモータ53等か
ら形成されている。前記調整機構54は、モータ53を回動
させることによりコネクティングロッド６に対するスラ
イド４の位置を変えることのできるギヤ、ネジ等を含み
形成されている。したがって、設定器51にダイハイトを
設定すればモータ53が回転制御されスライド下面５を位
置Hsetに位置付けできる。

駆動制御器52は、設定器51に設定された設定値相当の
パルス信号を入力としてモータ53を回転駆動するもので
あり、パルス信号は、CPU41から出力されるものと形成
されている。

ここに、スライド位置調整手段50は、図示省略の切替
スイッチを“補正”に切替えると、CPU41からの式
（８）に基づいて求めた補正量Hc相当のパルス信号に基
づいてプレス停止中のスライド位置調整ができる構成と
されている。

次に作用を説明する。

プレス停止中（起動前）に切替スイッチを“補正”に
切替ると、スライド位置検出器11とクランク軸角度検出
器21と,Spm検出器31とが作動して当該スライド位置Hiと
クランク軸角度θｉを検出する（第４図ブロック100）
とともに起動準備状態におけるSpmが検出される。ここ
で、起動準備状態とは、プレスのクラッチは切、ブレー
キは入でプレスの駆動部であるモータ、フライホイール
等が回転している状態を意味する。即ち、実際にプレス
のスライドを起動させなくても、クラッチ切、ブレーキ
入の状態で起動時のストローク数（Spm）をSpm検出器31
で測定することは可能である。これら、停止中情報（θ
i,Hi,Spm）は、下死点位置予測手段の一部を形成する停
止中情報記憶手段たるRAM43に記憶される。

続いて、ブロック102において、下死点位置予測手段
を形成するCPU41は、RAM43に記憶された停止中情報（θ
i,Hi）を基に、ROM42に格納された式（６）を演算実行
してΔＨを求めるとともに、Spmの切換があるときには
ΔHspmをも求め、引き続き式（７）、式（８）により下
死点位置H180を求める。なお、運転しようとするダイハ
イトHsetは、設定器51に設定され、またはRAM43にメモ
リされている。

ここに、ブロック104では、予測した下死点位置H180
と設定されたダイハイトHsetとを比較して補正量Hcを求
める。補正量Hcは補正量表示器45に表示される。すなわ
ち、式（８）を演算実行し補正量Hcが零（H180＝Hset）
であるときには、YES判断され補正工程を終了する。一
方、補正量Hcが零（０）でないときには、ブロック106
において方向性を判断する。予測下死点位置H180が大き
い（＋Hc）場合には、そのままプレスを起動させるとス
ライド下面５が必要以上に上昇してしまうので、スライ
ド４を下方に引下げ（マイナス調整）なければならず、
小さい（−Hc）の場合には、スライド４を上方に引上げ
（プラス調整）なければならない。

この位置調整は、ブロック108または110で行なわれ、
補正量|Hc|が零（０）と判断される（ブロック112）と
補正工程を終了する。

これら補正工程中、時々刻々変化するスライド位置す
なわちダイハイトはダイハイト表示器55に表示される。

しかして、この実施例によれば、停止中情報検出手段
10と下死点位置予測手段40とスライド位置調整手段50と
を備えた構成とされているので、プレス停止中（起動
前）の任意状態における停止中情報（θi,Hi,Spm）を検
出し、そのまま起動した場合のスライド４の下死点位置
H180を予測でき、かつ設定ダイハイトHsetと予測下死点
位置H180とを比較して求めた補正量Hcだけスライド位置
をプレス停止中に自動調整することができる。したがっ
て、従来の如く起動後で下死点を通過するごとに設定器
51を熟練操作していた煩雑操作がなくかつ空打ち・不良
品発生の犠牲を強いられることなく、第１ストローク目
から高品質プレス加工を達成することができる。

また、停止中情報検出手段10を形成するスライド位置
検出器11とクランク軸角度検出器21とは、それぞれ絶対
値を検出する構成であるので、いかなる状態でプレスが
停止していても、停止中情報（θi,Hi）を正確に検出で
きる。したがって、スライド４の下面５を特定の位置
（例えば、下死点や上死点）に調整するためのクランク
軸７の回転操作等を必要とすることなく自動補正できプ
レス生産能率を高めることができる。

また、下死点位置予測手段40は、CPU41、ROM42等から
形成されているので、停止中情報（θi,Hi,Spm）を利用
して迅速かつ正確に下死点位置を予測演算することがで
きる。とともに予測演算は、プレス構造各所に多数の温
度検出器を設けたり、各温度検出器と各所の伸縮並びに
スライド位置との相関を分析したりしないで、プレス構
造の温度変化に基づく変動部分を飲込んだものとして下
死点位置H180を正確に求めることができる。

さらに、スライド位置調整手段50は、設定器51,駆動
制御器52等を含み形成されているので、従来使用方法も
実行することができる。換言すれば、従来スライド位置
調整手段50の主要構成をそのまま利用できるので、本発
明の具現化を一段と容易に実現できる。

なお、上記実施例では、下死点位置予測手段40が式
（６），（７），（８）を直接演算するものと形成され
ていたが、予め各温度、各Spmごとの演算結果を第６図
に示すような複数（図では３本のみ表現）クランク軸角
度−ダイハイトカーブあるいはテーブル等をROM42に記
憶させておき、停止中情報（θi,Hi,Spm）から、そのい
ずれかのカーブ等を選択するとともに当該カーブ等の下
死点位置をもって予測下死点位置H180を求めるよう形成
しても実施できる。さらに、それらカーブ等を直接補正
量Hcを求めることができるように形成しても実施するこ
とができる。

また、各構成要素は、上記例示構成に限定されずに実
施できる。例えば、スライド位置検出器11は、電磁検出
方式，光電検出方式等としてもよい。

［発明の効果］以上の説明から明らかの通り、本発明は、停止中に検
出した情報から起動時の下死点位置を予測するとともに
予測下死点位置と当該ダイハイト相当下死点位置とを比
較して求めた補正量だけ、停止中にスライド自動調整す
る構成であるから、起動・再起動の第１ストローク目か
ら設定ダイハイトを確立して高品質プレス加工を達成す
ることができる、という優れた効果を有する。特に、ス
ライド位置検出器11はテーパ状の可動体12とこれが挿入
される円環状の検出器13とで構成された高周波発振形の
うず電流検出方式を採用しているため、これら構成部材
は非接触であり、相互のクリアランスも極度に小さくす
る必要がないので、プレスの振動に対して耐久性が期待
出来る。更に、タコジェネレータ32を第２図に示された
位置に組み込んだので、起動準備状態においてプレス運
転開始時のプレスのストローク数（Spm）を実際に測定
し、予測することが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す全体構成図、第２図は
同じくプレスとの関係を説明するための図、第３図は同
じく技術的根拠とその原理を説明するための図、第４図
は同じく動作説明をするためのフローチャート、第５図
はSpmと突込量との関係を示す図および第６図はスライ
ドの下死点位置を予測する方法を説明するための図であ
る。４……スライド、７……クランク軸、10……停止中情報
検出手段、11……スライド位置検出器、21……クランク
軸角度検出器、31……Spm検出器、40……下死点位置予
測手段、50……スライド位置調整手段。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】打刻などの加工を行うクランクプレスの起
動時におけるダイハイトを、起動時の温度条件によるダ
イハイト変化及び起動時のストローク数（Spm）による
ダイハイト変化をストローク数に応じて補正する装置に
おいて、起動時直前のスライド位置、クランク軸角度及
び起動準備状態におけるストローク数（Spm）を測定検
出する停止中情報検出手段と、この停止中情報検出手段
で測定検出されたスライド位置、クランク軸角度及びス
トローク数（Spm）を記憶する停止中情報記憶手段と、
前記停止中情報記憶手段に記憶されているスライド位置
とクランク軸角度とからスライドの下死点位置を演算し
て予測する下死点位置予測手段と、下死点位置予測手段
で予測されたスライドの下死点位置と予め設定されたダ
イハイトに対応するスライド下死点位置との差から補正
値を割り出す補正量算出手段と、この補正量算出手段で
算出された補正量に、前記停止中情報記憶手段に記憶さ
れている起動準備状態におけるストローク数（Spm）か
ら起時連続ストローク数によるダイハイトの変化量を加
えた量だけスライド位置を自動調整するスライド位置調
整手段とを有し、前記スライド位置を検出する手段は、
プレスのスライド部に固定されたテーパ状の可動体（1
2）と、可動体（12）が挿入される円環状の発振コイル
（15）と検出コイル（16）とで構成された高周波発振形
のうず電流検出方式のものとすると共に、前記起動準備
状態におけるストローク数（Spm）の検出手段は、プレ
スの駆動モータ（37）からプレスのスライドに至る動力
伝達系統の内、クラッチ（9C）より上流に組み込まれた
タコジェネレータ（32）で当該回転数を検出する構成に
したことを特徴とするプレスのスライド位置自動補正装
置。