JP2738313B2

JP2738313B2 - トグル式パンチプレスの制御装置

Info

Publication number: JP2738313B2
Application number: JP6270717A
Authority: JP
Inventors: 泰広小島
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 1994-10-07
Filing date: 1994-10-07
Publication date: 1998-04-08
Anticipated expiration: 2013-04-08
Also published as: JPH08108228A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、タレットパンチプレ
ス等のトグル式パンチプレスの制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来の機
械式パンチプレスは、定速回転するフライホイールの回
転を、クラッチブレーキを介してクランク機構に伝達
し、ラムの昇降動作に変換するものであり、ストローク
途中の速度変更が行えない。ストローク途中の速度変更
は、騒音防止と高速加工を同時に可能とするために強く
要望されており、油圧式のパンチプレスでは実現されて
いるが、油圧式のものは油圧系統によってコスト高にな
る。そこで、本出願人は、サーボモータを駆動源とし、
トグル機構を介してラムを昇降させるものを提案した
（例えば、特願平６−１５７９７１号）。

【０００３】この種のトグル式パンチプレスは、図７に
示すように、サーボモータ１２に減速機１２ａを介して
取付けたクランク板１３ａの回転を、進退部材１０の直
線運動に変換し、進退部材１０の進退によりトグル機構
８を屈曲駆動するものである。トグル機構８は上下のト
グルリンク８ａ，８ｂからなり、下方のトグルリンク８
ｂの下端に、パンチ工具４を昇降させるラム６が連結さ
れている。この機構によると、クランク板１３ａにおけ
る進退部材１０との連結点ｃが、トグル機構８から最も
離れた位置（この位置を０°とする）、またはトグル機
構８に最も近い位置（１８０°）にあるときは、ラム６
が上死点ＴＤＣ（図８）に位置し、その中間（９０°，
２７０°）にあるときは、ラム６が下死点ＢＤＣに位置
する。クランク板１３ａが１回転すると、ラム６は２回
昇降することになる。また、通常のパンチ加工において
は、ラム６が上死点ＴＤＣにあるときに、ワーク送りの
為にクランク板１３ａは一旦停止させる。

【０００４】このような動作でパンチ加工を行うに際
し、クランク板１３ａを常に同方向に回転させてパンチ
を行うと、ラム６は各回のパンチ動作毎に必ず上死点Ｔ
ＤＣまで上昇することになり、板厚の薄いワークをパン
チする場合等には、ラム６の無駄な高さ範囲の昇降のた
めに、ヒットレートを上げることが難しい。

【０００５】この発明の目的は、ヒットレートの向上が
図れるトグル式パンチプレスの制御装置を提供すること
である。この発明の他の目的は、上昇待機位置をワーク
の板厚に応じて最適位置に制御でき、種々の板厚のワー
クを加工する場合にも、ヒットレートの向上を図れるよ
うにすることである。この発明のさらに他の目的は、制
御の簡易化を図ることである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施例
に対応する図１と共に説明する。この制御装置を適用す
るパンチプレスは、ラム（６）を介してパンチ工具
（４）を昇降させるトグル機構（８）と、駆動源（１
２）で回転駆動される回転部材（１３ａ）と、この回転
部材（１３ａ）の偏心位置と前記トグル機構（８）を連
結した進退部材（１０）とを備えたものである。この構
成のパンチプレスにおいて、ラム（６）の所定の上昇待
機位置（ＨＨ）と対応する回転角度まで前記回転部材
（１３ａ）が正逆に回転するように前記駆動源（１２）
を制御する正逆転制御手段（４３）を設ける。上昇待機
位置（ＨＨ）は回転部材（１３ａ）の回転で可能な最大
ラムストロークの上死点（ＴＤＣ）よりも下方に設定す
る。上記構成において、ワーク（Ｗ）の板厚情報を記憶
する板厚情報記憶手段（４５）を設け、この板厚情報に
基づいて上昇待機位置（ＨＨ）を演算し、前記正逆転制
御手段（４３）に設定する上昇待機位置演算手段（４
７）を設けても良い。また、前記回転部材（１３ａ）の
回転角度の検出手段（５０）を設け、正逆転制御手段
（４３）は、前記回転角度検出手段（４９）の検出角度
が設定上昇待機位置（ＨＨ）に対応する回転角度に達し
たことを検出して回転方向を逆転させるものとすること
が好ましい。

【０００７】

【作用】回転部材（１３ａ）は、正逆転制御手段（４
３）の制御により、ラム（６）の所定の上昇待機位置
（ＨＨ）と対応する回転角度まで正逆に回転する。上昇
待機位置（ＨＨ）は、上死点（ＴＤＣ）よりも下方に設
定されているため、回転部材（１３ａ）の回転範囲が小
さくて済み、ヒットレートを上げることができる。特
に、ワーク（Ｗ）の板厚が薄い場合に、ヒットレートの
向上効果が大きい。上昇待機位置（ＨＨ）が低くても、
ワーク（Ｗ）の板厚に応じた範囲であれば、加工上の支
障はない。また、通常のパンチ加工では、ワーク送りの
ために必ず上昇待機位置で停止するため、このように正
逆回転させても、同一方向に回転させる場合に比べて、
慣性の影響で速度上の制限が生じたり、余分なエネルギ
を消費することがない。ワーク（Ｗ）の板厚情報の板厚
情報記憶手段（４５）を設け、上昇待機位置演算手段
（４７）により前記板厚情報に基づいて上昇待機位置
（ＨＨ）を演算し、正逆転制御手段（４３）に設定する
ようにした場合は、板厚に応じた最適の上昇待機位置
（ＨＨ）とできる。回転部材（１３ａ）の回転角度の検
出手段（５０）を設け、その検出角度が設定上昇待機位
置（ＨＨ）に対応する回転角度に達したことを検出して
回転方向を逆転させるようにした場合は、制御が簡単に
行える。

【０００８】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図６に基づ
いて説明する。図２はこのトグル式パンチプレスの縦断
側面面図、図４および図５はその側面図および平面図で
ある。プレスフレーム１は、側面形状がＣ字形に形成さ
れ、その上フレーム部１ａおよび下フレーム部１ｂに、
上タレット２および下タレット３が互いに同軸に設置さ
れている。上下のタレット２，３は、複数のパンチ工具
４およびダイ工具５を円周方向に並べて設置したもので
あり、プレスフレーム１のスロート部１ｃに設置された
割出用モータ３０により、チェーン機構を介して同期し
て割出回転させられる。各パンチ工具４は、パンチ加工
位置Ｐに割り出されたときに、ラム６に連結されて昇降
駆動される。ラム６は、ガイド部材７を介して上フレー
ム部１ａに昇降自在に支持され、屈曲動作するトグル機
構８で昇降駆動される。板状のワークＷ（図５）は、ワ
ーク送り機構２０のワークホルダ１７に把持されてテー
ブル１８上をパンチ加工位置Ｐに送られる。

【０００９】図１に示すように、トグル機構８は、短い
上側トグルリンク８ａと長い下側トグルリンク８ｂとを
ピン９で屈曲自在に連結したものであり、水平方向に進
退自在な進退部材１０で屈曲駆動される。トグル機構８
の下側トグルリンク８ｂは、下端がラム６の上端に回動
自在にピン結合されている。上側トグルリンク８ａは、
上端で回動支軸２３回りに回動自在に、支点支持部材２
１を介して上フレーム部１ａに支持されている。進退部
材１０は、回転と往復直線運動の変換機構であるクラン
ク機構１３を介して、駆動源であるサーボモータ１２で
進退駆動される。これら進退部材１０およびクランク機
構１３により、伝達機構１１が構成される。

【００１０】進退部材１０は、レバー状の進退部材本体
１０ｂの先端側に揺動レバー１０ｃを上下回動自在に連
結したものであり、揺動レバー１０ｃの二叉上となった
先端部（図３（Ａ））がトグル機構８の屈曲部のピン９
に上下回動自在に連結される。前記揺動レバー１０ｃの
上下揺動で、トグル機構８の屈曲動作に伴う屈曲部の上
下変位が吸収される。進退部材本体１０ｂは、上フレー
ム部１ａ内の支持台２５に上下に平行配置された２本の
ガイドレール１９，１９に、直動軸受等からなるガイド
部材１０ａを介して進退自在に支持されている。支持台
２５は、図３（Ｂ）に示すように、水平板２５ａとその
下面に一体に接合された垂直板２５ｂとからなり、上フ
レーム部１ａの両側の側板１ａａ，１ａａの内面に設け
られた受け桟３２，３２上に水平板２５ａの両側部が固
定されている。

【００１１】図２に示すように、クランク機構１３は、
回転部材である円板状のクランク板１３ａをその軸心が
フレーム側面と垂直な横向き姿勢となるように、フレー
ム１のスロート部１ｃの上部に設けたものであり、クラ
ンク板１３ａの偏心位置に連接棒１４の一端を回動自在
に連結してある。連接棒１４の他端は進退部材本体１０
ｂの基端に回動自在に連結してある。クランク板１３ａ
の回転軸は、スロート部１ｃの片方の側板の開口部に取
付けられた取付板３３に、軸受（図示せず）を介して回
転自在に支持されている。前記サーボモータ１２はクラ
ンク板１３ａの軸受の直下で取付板３３に設置されてい
る。サーボモータ１２は減速機１２ａを備えたものであ
り、その減速機出力となる回転は、出力ギヤ１５をクラ
ンク板１３ａの入力ギヤ１６に噛み合わせることにより
クランク板１３ａに伝達される。減速機１２ａの減速比
は、例えば１１：１に設定される。

【００１２】次に、図１と共に制御系の構成を説明す
る。制御装置４０は、パンチプレスの全体を制御する手
段であり、コンピュータ式の数値制御装置と、プログラ
マブルコントローラと、各軸のサーボコントローラとを
備える。制御装置４０の一部で、主制御手段４１、ラム
軸制御手段４２、板厚情報記憶手段４５、工具情報記憶
手段４６、および上昇待機位置演算手段４７が構成され
る。主制御手段４１は、加工プログラムを解読して各軸
の駆動指令やシーケンス制御指令を出力する手段であ
り、ラム軸制御手段４２に１パンチ毎のパンチ動作を行
わせる指令を与える機能も果たす。

【００１３】ラム軸制御手段４２は、パンチ駆動用のサ
ーボモータ１２を制御する手段であり、制御プログラム
およびその実行手段であるコンピュータからなるソフト
ウェアサーボ等のサーボコントローラで構成される。ラ
ム軸制御手段４２は、正逆転制御手段４３および速度制
御手段４４を有し、速度制御手段４４の出力は、サーボ
アンプ（図示せず）を介してサーボモータ１２に入力さ
れる。サーボモータ１２は、速度発電機またはパルスジ
ェネレータ等の速度検出器４８とロータリエンコーダ等
の位置検出器４９とが連結され、あるいは一体に設けら
れている。前記位置検出器４９が、クランク板１３ａの
回転角度の検出手段となる。

【００１４】正逆転制御手段４３は、クランク板１３ａ
が、ラム６の下死点ＢＤＣに対応する回転角度の両側
に、ラム６の設定上昇待機位置ＨＨと対応する回転角度
まで正逆に回転するようにサーボモータ１２を制御する
手段である。この下死点ＢＤＣおよび後に言う上死点Ｔ
ＤＣは、クランク板１３ａの回転によって可能なラム６
の最大ストロークにおける下死点および上死点である。
下死点ＢＤＣは、トグル機構８のトグルリンク８ａ，８
ｂの屈曲角度が零になったときのラム６の位置となる。
正逆転制御手段４３は、サーボモータ１２の位置検出器
４８の検出角度を監視し、検出角度が設定上昇待機位置
ＨＨに対応する回転角度に達したことを検出して回転方
向を停止させ、次のパンチ指令を待って逆転させる。設
定上昇待機位置ＨＨは、上昇待機位置演算手段４７によ
り設定され、また手動の操作手段によっても設定可能と
してある。なお、上昇待機位置ＨＨは、サーボモータ１
２の回転角度に換算した角度データとして設定してお
く。

【００１５】上昇待機位置演算手段４７は、板厚情報記
憶手段４７に記憶されたワークＷの板厚情報から、所定
の演算式で上昇待機位置ＨＨを演算し、正逆転制御手段
４３に設定する手段である。この上昇待機位置ＨＨは、
例えばダイ高さＤＨ（図１（Ｃ））と、板厚ｔと、ラム
６の必要加速高さと、所定の余裕高さとを加えた値に演
算される。ダイ高さＤＨは、所定の基準レベルからダイ
工具５の上面までの高さであり、図１（Ｃ）ではラム昇
降高さで示してある。前記の必要加速高さは、ラム６が
下降し始めてからワークＷの表面に達するまでにラム６
がパンチ加工に必要な速度に達するまでに必要な時間を
高さに換算した値である。上昇待機位置ＨＨは、上死点
ＴＤＣを超えない範囲であれば良いが、上死点ＴＤＣよ
りも下方に設定しておく。

【００１６】上昇待機位置演算手段４７による上昇待機
位置ＨＨの演算は、加工プログラムの実行開始に際して
加工プログラムの板厚情報を読み込んだ後に行われる。
板厚情報記憶手段４５は、加工プログラムに記述された
板厚情報を記憶するメモリ領域からなる。なお、上昇待
機位置演算手段４７は、工具情報記憶手段４６に記憶さ
れた工具情報を板厚情報に加えて上昇待機位置ＨＨを演
算するものとしても良い。この工具情報とは、パンチ工
具４の長さ等が通常長さと異なる場合等に、上昇待機位
置ＨＨを変更することが必要となる情報である。上昇待
機位置演算手段４７が工具情報を加味して演算するとき
は、該当するパンチ工具４を選択する工具指令が読み出
されたときに演算する。

【００１７】速度制御手段４４は、サーボモータ１２の
回転速度が、この手段４４に予め設定されたラム６の速
度曲線に一致するように、速度検出器４８および位置検
出器４９の検出値で閉ループの速度制御を行う手段であ
る。この例では、ラム６の昇降速度は、図１（Ｃ）に示
すように、上死点ＴＤＣからワークＷの表面にパンチ工
具４が接するまでの高さ範囲では高速Ｖａに、ワークＷ
と接する間は低速Ｖｂに、その他の昇降区間では高速Ｖ
ａとなるように速度曲線を設定してある。このように実
際にパンチ工具４がワークＷと接する間だけを低速Ｖｂ
とする制御を行うことにより、静音で、かつサイクルタ
イムの短いパンチ加工が行える。

【００１８】次に上記構成の動作を説明する。サーボモ
ータ１２の回転により、減速機１２ａを介してクランク
板１３ａが回転駆動され、クランク板１３ａの回転が進
退部材１０の直線運動に変換されて、その進退でトグル
機構８が屈曲駆動される。この屈曲動作により、ラム６
が昇降してパンチ工具４によるパンチ加工を行う。この
場合に、図１（Ｂ）にクランク位置とラム位置の関係を
示すように、クランク板１３ａを１回転させたとする
と、クランク板１３ａにおける進退部材１０との連結点
ｃが、トグル機構８から最も離れた位置（この位置を０
°とする）、またはトグル機構８に最も近い位置（１８
０°）にあるときは、ラム６が上死点ＴＤＣに位置し、
その中間（９０°，２７０°）にあるときは、ラム６が
下死点ＢＤＣに位置する。

【００１９】しかし、通常のパンチ加工では、クランク
板１３ａは１回転させず、正逆転制御手段４３によるサ
ーボモータ１２の制御により、ラム６の下死点ＢＤＣに
対応する回転角度（９０°）の両側に、ラム６の所定の
上昇待機位置ＨＨ（ＨＨ₁，ＨＨ₂）と対応する回転角
度まで正逆に回転させる。したがって、クランク板１３
ａの進退部材１０との連結点ｃは、各回のパンチ動作に
おいて同じ経路を往復することになる。なお、もう一方
の下死点対応位置（２７０°の位置）を中心に正逆回転
させても同様である。通常のパンチ加工では、ワーク送
りのために必ず上昇待機位置ＨＨで停止するため、この
ように正逆回転させても、同一方向に回転させる場合に
比べて、慣性の影響で速度上の制限が生じたり、余分な
エネルギを消費することがない。

【００２０】上昇待機位置ＨＨは、上死点ＴＤＣであっ
ても良いが、それよりも下方に設定することで、クラン
ク板１３ａの回転範囲が小さくて済み、ヒットレートを
上げることができる。この実施例では、板厚情報記憶手
段４５の板厚情報に応じて、上昇待機位置演算手段４６
により最適の上昇待機位置ＨＨが演算され、正逆転制御
手段４３に設定される。そのため板厚に応じた最適の上
昇待機位置ＨＨとでき、板厚が種々変わっても、その板
厚で可能な最大のヒットレートを得ることができる。ワ
ーク送りは、上昇待機位置ＨＨでの停止前から開始する
ようにしても良く、このような停止前のワーク送りを考
慮して上昇待機位置演算手段４７の演算式を設定するこ
とが好ましい。

【００２１】なお、ニブリング加工の場合は、正逆転制
御手段４３を機能させず、図７に示すようにクランク板
１３ａを何回転か連続回転させる。ニブリング加工では
ワーク送り距離が短いため、ラム６を上昇位置で停止さ
せる必要がなく、このような連続回転とすることで、加
工時間が短縮される。

【００２２】

【発明の効果】この発明のトグル式パンチプレスの制御
装置は、進退部材を介してトグル機構を駆動する回転部
材が、ラムの所定の上昇待機位置と対応する回転角度ま
で正逆に回転するように前記回転部材の駆動源を制御す
る正逆転制御手段を設け、前記上昇待機位置を回転部材
の回転で可能な最大ラムストロークの上死点よりも下方
に設定したため、ラムの動作が少なくて済み、ヒットレ
ートを上げることができる。請求項２の発明の場合は、
ワークの板厚情報を記憶する板厚情報記憶手段を設け、
この板厚情報に基づいて上昇待機位置を演算し、前記正
逆転制御手段に設定する上昇待機位置演算手段を設けた
ので、ワークの板厚が変わっても、板厚に応じた最適の
上昇待機位置とし、ヒットレートを上げることができ
る。請求項３の発明の場合は、前記回転部材の回転角度
の検出手段を設け、前記正逆転制御手段は前記回転角度
検出手段の検出角度が設定上昇待機位置に対応する回転
角度に達したことを検出して回転方向を逆転させるもの
としたため、制御が簡単に行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施例にかかるトグル式
パンチプレスの制御装置の概念構成の説明図、（Ｂ）は
そのクランク位置とラム位置との関係を示す説明図、
（Ｃ）はラム速度曲線の説明図である。

【図２】同トグル式パンチプレスの破断側面図である。

【図３】（Ａ）は同パンチプレスの部分破断側面図、
（Ｂ）は同部分の破断正面図である。

【図４】同パンチプレスの側面図である。

【図５】同パンチプレスの平面図である。

【図６】ニブリング加工を行う場合のクランク位置とラ
ム位置との関係を示す説明図である。

【図７】トグル式パンチプレスの提案例の構成を示す模
式説明図である。

【図８】同パンチプレスのクランク位置とラム位置の関
係を示す説明図である。

【符号の説明】

１…プレスフレーム、２，３…下タレット、４…パンチ
工具、６…ラム、８…トグル機構、８ａ，８ｂ…トグル
リンク、１０…進退部材、１１…伝達機構、１２…サー
ボモータ（駆動源）、１２ａ…減速機、１３…クランク
機構、１３ａ…クランク板（回転部材）、１４…連接
棒、２０…ワーク送り機構、４０…制御装置、４１…主
制御手段、４２…ラム軸制御手段、４３…正逆転制御手
段、４４…速度制御手段、４５…板厚情報記憶手段、４
７…上昇待機位置演算手段、４９…位置検出器（回転角
度検出手段）、ＨＨ…上昇待機位置、Ｗ…ワーク、ｔ…
板厚

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ラムを介してパンチ工具を昇降させるト
グル機構と、駆動源で回転駆動される回転部材と、この
回転部材の偏心位置と前記トグル機構を連結した進退部
材とを備えたパンチプレスにおいて、ラムの所定の上昇
待機位置と対応する回転角度まで前記回転部材が正逆に
回転するように前記駆動源を制御する正逆転制御手段を
設け、前記上昇待機位置を前記回転部材の回転で可能な
最大ラムストロークの上死点よりも下方に設定したトグ
ル式パンチプレスの制御装置。
【請求項２】ワークの板厚情報を記憶する板厚情報記
憶手段を設け、この板厚情報に基づいて上昇待機位置を
演算して前記正逆転制御手段に設定する上昇待機位置演
算手段を設けた請求項１記載のトグル式パンチプレスの
制御装置。
【請求項３】前記回転部材の回転角度の検出手段を設
け、前記正逆転制御手段は前記回転角度検出手段の検出
角度が設定上昇待機位置に対応する回転角度に達したこ
とを検出して回転方向を逆転させるものとした請求項１
または請求項２記載のトグル式パンチプレスの制御装
置。