JP3123456B2 - プレス機の金型チェック装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ラム軸をサーボ
モータで直接に駆動するパンチプレス機等のプレス機に
おいて、パンチとダイが正常に取付けられているか否か
を判定する金型チェック装置に関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】タレット
パンチプレス等のパンチプレス機では、金型の保守や、
金型種類の交換等のために、タレット等の金型支持体に
対して、上金型であるパンチと下金型であるダイを交換
する。このように金型交換を行ったときは、パンチとダ
イとが金型支持体に対して正常に取付けられていること
を確認する必要がある。従来は、この確認作業は、手動
でラムを動作させ、金型のいわゆる「かじり」を人が手
で感じ取ることで行っていた。しかし、このような手作
業による確認作業は手間と時間がかかるうえ、タレット
等の金型支持体に対して金型を自動工具交換装置（ＡＴ
Ｃ）で交換するものには対処できない。自動工具交換装
置を備えたプレス機においても、制御不良や、交換装置
のマガジンへのセッティングミス等により、組み合わせ
不良が発生する。

【０００３】一方、油圧式のパンチプレスでは、金型交
換後に空打ちを行い、そのときのラムのストローク状態
から金型が正常に取付けられていることを確認する金型
チェック装置が提案されている。しかし、この種の油圧
プレス用の金型チェック装置は、機械式プレスには採用
することができない。近年、パンチプレス機において、
パンチ速度をストローク途中で制御可能な低コスト，高
機能の機械式プレスとして、サーボモータでパンチを直
接に駆動するものが開発されている。このようなサーボ
モータ駆動のパンチプレス機では、油圧プレス用の金型
チェック装置で行うように空打ちをすると、パンチとダ
イの組み合わせが間違って取付けていた場合に、金型や
機械が破損する恐れがある。

【０００４】この発明は、上記の課題を解消するもので
あり、サーボモータ駆動のプレス機において、パンチと
ダイの組み合わせ不良を的確にかつ短時間で判定できる
プレス機の金型チェック装置を提供することを目的とす
る。この発明の他の目的は、サーボモータ駆動のプレス
機において、パンチとダイの破損を招くことなく、その
組み合わせの良否を判定できるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、チェック時の破損防止を
一層確実にすることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施形
態に対応する図１を参照して説明する。この発明のプレ
ス機の金型チェック装置は、サーボモータ（８）により
パンチ（４）を移動させ前記パンチ（４）とダイ（５）
とで加工を行うプレス機（１）に適用される。この構成
のプレス機（１）において、サーボモータ（８）の負荷
を検出する負荷検出手段（１７）と、検出された負荷が
設定値（ｓ）を超える場合に、前記パンチ（４）とダイ
（５）との組み合わせが不良と判定する不良判定手段
（２０）とを設ける。前記負荷は、トルクで検出して
も、電流で検出しても良い。この構成のチェック装置
は、パンチ（４）およびダイ（５）の交換後に、パンチ
（４）をサーボモータ（８）でダイ（５）へ移動させる
ことによりチェックを行う。この移動時に、パンチ
（４）とダイ（５）の組み合わせが不良であると、パン
チ（４）がダイ（５）に適切に嵌まらず、サーボモータ
（８）の負荷が大幅に増大する。このモータ負荷を不良
判定手段（２０）で設定値（ｓ）と比較し、検出負荷が
設定値（ｓ）を超える場合に組み合わせ不良と判定す
る。このため、パンチ（４）とダイ（５）の組み合わせ
不良を的確にかつ短時間で判定することができる。

【０００６】上記構成において、前記不良判定手段（２
０）によりパンチ（４）とダイ（５）との組み合わせが
不良と判定されたときに、直ちにパンチ（４）を上昇さ
せるように、前記サーボモータ（８）の指令を変更する
指令変更制御手段（２７ｂ）を設けても良い。サーボモ
ータ（８）は、組み合わせ不良によりパンチ（４）がダ
イ（５）に嵌まらないときは、指令位置である下死点ま
でパンチ（４）を移動させようとして負荷が異常に増大
する。これに対して、組み合わせ不良と判定されたとき
に、指令変更制御手段（２７ｂ）で指令を変更し、直ち
にパンチ（４）を上昇させることにより、サーボモータ
（８）の負荷の異常増大を防止し、パンチ（４）とダイ
（５）の破損を未然に防ぐことができる。

【０００７】また、これらの構成において、金型チェッ
ク時にパンチ（４）をダイ（５）へ移動させるときの移
動速度を加工時の速度よりも低い速度とするチェック動
作時ラム軸制御手段（２７）を設けても良い。このよう
に、金型チェック時のパンチ（４）の移動速度を低くし
ておくことにより、組み合わせ不良時のサーボモータ負
荷の上昇を抑制でき、パンチ（４）とダイ（５）の破損
防止が一層確実となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図４と共に説明する。この実施形態は、サーボモータ
駆動のタレットパンチプレスに適用したものである。プ
レス機１は、各々タレットからなる上下の工具支持体
２，３を有し、これら上下の工具支持体２，３の周方向
複数箇所に、パンチ４およびダイ５が対応して取付けら
れる。パンチ４は、工具支持体２の回転でパンチ加工位
置に割り出されたときに、ラム６に係合し、ラム６の昇
降により昇降させられる。ラム６は、フレーム７に昇降
自在に設置されており、サーボモータ８の駆動力により
昇降させられる。サーボモータ８の回転は、偏心カム機
構等からなるクランク式の回転・直線往復移動の運動変
換機構９、またはトグル式の運動変換機構を備えた駆動
伝達系１０を介してラム６に伝えられる。パンチ４は、
図５に示すように、金具ホルダ部４ａと、パンチ本体部
４ｂと、ストリッパ４ｃとを有する。ストリッパ４ｃ
は、パンチ４に内蔵されたコイルばね（図示せず）の弾
性力を利用して、ワークのパンチ孔に嵌まり込んだパン
チ本体部４ｂをワークから抜き出す手段であり、その材
質としては、金属やワークに傷を付けないために、一般
には図示のウレタンゴム製のものが用いられる。ウレタ
ンゴムに代えて、金属材を用いた金属ストリッパが用い
られる場合もある。

【０００９】図１と共に制御系を説明する。サーボモー
タ８は、プレス機１の全体を制御するコンピュータ式の
数値制御装置１１およびプログラマブルコントローラ１
２により制御される。なお、サーボモータ８は、数値制
御装置１１およびプログラマブルコントローラ１２に指
令を与える操作盤１３からの直接の指令によっても、駆
動可能としてある。数値制御装置１１は、演算制御部１
５を有し、演算制御部１５は加工プログラム１４に従っ
て各軸の駆動指令を出力すると共に、加工プログラム１
４のシーケンス指令をプログラマブルコントローラ１２
へ転送する。加工プログラム１４のラム軸駆動指令は、
演算処理部１５からサーボコントローラ１６を介してサ
ーボモータ８に与えられる。このとき、加工プログラム
１４のラム軸駆動指令は、駆動の開始時期だけを与える
指令とし、演算制御部１５またはサーボコントローラ１
６等に設けた所定の速度曲線設定手段（図示せず）に従
って、ラム６の各ストローク中の速度を制御するように
しても良く、また加工プログラム１４中に速度制御指令
を設定しておいても良い。サーボコントローラ１６から
サーボモータ８に指令を与える経路、またはサーボコン
トローラ１６中に、サーボモータ８の負荷をトルク値ま
たは電流値で検出する負荷検出手段１７が設けられてい
る。

【００１０】このプレス機の金型チェック装置は、前記
負荷検出手段１７と、プログラマブルコントローラ１２
に設けられた次の各手段で構成される。すなわち、この
金型チェック装置は、不良判定手段２０、設定値記憶手
段２１、チェック動作時ラム軸制御手段２７、チェック
動作手順制御手段２６、モード切換手段２５、チェック
指令入力等処理手段２３、および設定情報入力更新手段
２４を備える。

【００１１】不良判定手段２０は、負荷検出手段１７で
検出された負荷が設定値ｓを超える場合に、前記パンチ
４とダイ５との組み合わせが不良と判定する手段であ
り、工具種類記憶部２０ａ，設定値記憶部２０ｂ，およ
び判定部２０ｃを有する。判定部２０ｃは、前記の判定
処理を行うと共に、その判定結果を操作盤１３の表示装
置１９に出力し、かつ「不良」と判定した場合に、判定
結果をチェック動作時ラム軸制御手段２７の指令変更制
御手段２７ｂに与える機能を備える。前記設定値ｓは、
設定値記憶手段２１に、工具種類Ｘ，Ａ，Ｂ，Ｃ，…毎
に設けられる。なお、工具種類の代わりに、工具支持体
２，３の工具ステーションで示しても良く、以下「工具
種類」というときは、工具ステーションと工具種類のい
ずれであっても良いことを意味することとする。この工
具種類毎の設定値ｓは、ストリッパ４ｃ（図５）の種類
に対応して、各々設けられる。この例では、ストリッパ
無しの場合と、ウレタンストリッパ使用の場合と、金属
ストリッパ使用の場合とにつき、各々設定値ｓが設定さ
れている。ストリッパ無しの場合は、各工具種類の設定
値ｓを同じ値としてある。また、同じ組として分類され
るパンチ４、例えば種類Ｘと種類Ａのパンチ４について
は、まとめて一つの設定値ｓを設定してある。各設定値
ｓは、モータの定格トルク、または定格電流を１０００
として、その割合で設定してある。

【００１２】チェック動作時ラム軸制御手段２７は、金
型チェックを行うときに、数値制御装置１１に指令を与
えて１ストロークのラム軸の動作が行われるようにサー
ボモータ８を制御する手段であり、チェック時速度制御
手段２７ａおよび指令変更制御手段２７ｂを有する。チ
ェック時速度制御手段２７ａは、金型チェック時にパン
チ４をダイ５へ移動させるときの移動速度の指令値を加
工時の速度よりも低い一定の速度に設定した低速送り手
段からなる。指令変更制御手段２７ｂは、不良判定手段
２０から出力される「不良」の検出結果に応答して、パ
ンチ４を上昇させるように指令値を変更する手段であ
る。

【００１３】チェック動作手順制御手段２６は、金型チ
ェック装置を構成する各手段の動作手順を制御する手段
である。モード切換手段２５は、金型チェックを行うチ
ェックモードと、加工モードとにプログラマブルコント
ローラ１２の動作モードを切り換える手段であり、操作
盤１３の入力手段１８からの所定の入力に従ってモード
切換を行う。チェック指令入力等処理手段２３は、チェ
ック動作のために必要な情報を操作盤１３の入力手段１
８から得て記憶し、金型チェック装置を構成する各手段
にその情報を与えると共に、前記必要情報の入力を促す
画面を操作盤１３の表示手段１９に出力する手段であ
る。設定情報入力更新手段２４は、設定値記憶手段２１
や他の各パラメータ設定手段（図示せず）に、操作盤１
３の入力手段１８の入力に従って情報を設定し、かつ更
新する手段である。

【００１４】つぎに、上記構成による金型チェック処理
方法を説明する。まず、図１および図２と共に動作の概
要を説明する。金型チェックに際しては、図２にラム動
作を曲線ａで示すように、低速送りでパンチ４を１スト
ローク分だけ昇降させる。この間、不良判定手段２０は
サーボモータ８の負荷をトルクτで監視し、負荷τが曲
線τ′で示すように設定値（すなわち良否判定しきい
値）ｓを超えると、サーボモータ８への指令値を変更し
て曲線ｂで示すようにサーボモータ８を反転させ、パン
チ４を上昇させる。パンチ４とダイ５が適正に取付けら
れている場合は、同図に曲線τで示すように、ラム低速
送りのための推力分と、パンチ４のストリッパ４ｃがダ
イ５に接して圧縮されることによって生じるストリッパ
４ｃの抵抗による推力分とのトルクが負荷トルクτとし
て発生する。設定値ｓは、この正常取付時に生じる最大
負荷（トルク）よりも大きな所定の値に設定しておく。
したがって、パンチ４とダイ５が適正に取付けられてい
る場合は、ラム動作が指令値どおり続けられ、下死点Ｂ
ＤＣに達した後、上昇する。取付不良の場合は、前記の
ように負荷が設定値ｓを超えることになって、下死点Ｂ
ＤＣまで下降せずに、即座に指令値が変更され、パンチ
４が上昇するため、過大な荷重をパンチ４やダイ５に与
えることなく、良否判定が行える。

【００１５】金型チェック処理の詳細を図３および図４
を参照して説明する。操作盤１３の所定のキーを操作す
ることにより、図３の自動金型チェック画面が操作盤１
３の表示手段１９に表示される。同画面において、上部
の一行に、工具種類が工具番号（ＴＮｏ１５）として表
示されると共に、判定結果が「ＯＫ」または「ＮＧ」の
文字で表示され、負荷監視時のピーク値がピークモニタ
ーの文字表示に対応して表示される。中段には、ストリ
ッパ種類と工具種類Ｘ，Ａ……に対応した各設定値ｓが
示されている。３つのストリッパ種類は、画面上の下段
にある所定のソフトウェアキー「ストリッパ種類」でカ
ーソルＫを該当の文字表示部に移動させることにより選
択可能である。良否判定の設定値ｓは、微調整可能とす
る。工具種類は、工具支持体の現在割出状態に応じて自
動選択される。

【００１６】図４は金型チェック処理の流れ図である。
所定のチェック開始指令を操作盤１３から与えると、図
３の画面で設定された工具種類と、その工具種類および
ストリッパ種類に対応する設定値ｓが設定値記憶手段２
１（図１）から不良判定手段２０に読み取られ（Ｓ
１）、この金型チェック装置の以下のチェック動作が起
動する（Ｓ２）。このチェック動作では、まずチェック
動作時ラム軸制御手段２６の指令により、サーボモータ
８が駆動されてラム軸が所定の上昇待機位置へ移動し、
ピーク値記憶手段２２に記憶されたピーク値および他の
所定のデータがクリアされる（Ｓ３）。ついで、不良判
定部２０が負荷の読み出し準備を行う。このとき、所定
のパラメータ設定部に設定した情報に従い、負荷を電流
値で読むか、トルク値で読むかを判断し、読み出し準備
を行う（Ｓ４，Ｓ５，Ｓ１２）。この準備の後、負荷の
監視を開始し、設定値ｓと比較しながら（Ｓ６）、ラム
軸を下死点ＢＤＣへ移動させる（Ｓ７）。

【００１７】この監視および比較は、負荷検出値が設定
値ｓを超えるか、またはラム軸が下死点ＢＤＣに達する
まで行い（Ｓ８，Ｓ９）、負荷検出値が設定値ｓを超え
ることなく下死点に達すると、ラム軸を上死点（ＴＤ
Ｃ）に戻し、金型チェックを終了する（Ｓ１１）。前記
の監視，比較過程で、負荷検出値が設定値ｓを超えたと
きは、比較検出手段２０はＮＧビットをオンにする（Ｓ
１３）。このＮＧビットのオンに応答して、チェック動
作時ラム軸制御手段２７は、ラム軸を図２の曲線ｂで示
したように上死点（ＴＤＣ）に戻す。このステップＳ１
３からステップＳ１０を実行するプログラム部分が、図
１の指令変更制御手段２７ｂを構成する。

【００１８】このプレス機の金型チェック装置による
と、このようにして、サーボモータ駆動のプレス機１に
おいて、パンチ４とダイ５の破損を招くことなく、その
組み合わせの良否を判定することができる。また、良否
判定の設定値ｓは、図２で示したように、パンチ動作に
必要な板押さえ反力により生じる負荷、すなわちストリ
ッパ４ｃの圧縮とラム軸低速送りにより生じる負荷より
も大きい値としたため、誤検知を防止することができ
る。さらに、この実施形態のプレス機は、種類の異なる
複数のパンチ４およびダイ５を装備した工具支持体２，
３を備え、前記不良判定手段２０は、前記設定値ｓが各
パンチ４とダイ５の対毎に設定可能とされているため、
複数の金型に対しても金型チェックが行える。さらに、
前記不良判定手段２０による不良判定を行うチェックパ
ンチモードと、通常の加工を行うパンチ加工モードとに
切換可能なモード切換手段２５を設けたため、通常の加
工時は設定値ｓが無効となり、パンチ動作を通常どおり
行うことができる。なお、前記実施形態では、金型支持
体２，３が割り出された状態で、金型チェックの必要情
報および開始指令を入力するようにしたが、図３の画面
で工具番号（ＴＮｏ）を選択した後に金型チェックの実
行指令を与えることにより、金型チェックの開始時（例
えば図４のステップＳ２とＳ３の間）に、金型支持体
２，３の割り出し動作を行わせる手段を設けても良い。

【００１９】

【発明の効果】この発明のプレス機の金型チェック装置
は、サーボモータの負荷を検出する負荷検出手段と、検
出された負荷が設定値を超える場合に、パンチとダイと
の組み合わせが不良と判定する不良判定手段とを設けた
ため、サーボモータ駆動のプレス機であっても、パンチ
とダイの組み合わせ不良を的確にかつ短時間で判定する
ことができる。この発明の請求項１記載の金型チェック
装置は、前記不良判定手段により前記パンチとダイとの
組み合わせが不良と判定されたときに、直ちにパンチを
上昇させるように前記サーボモータの指令を変更する指
令変更制御手段を設けたため、パンチとダイの破損を招
くことなく、その組み合わせの良否を判定できる。この
発明の請求項２記載の金型チェック装置は、金型チェッ
ク時にパンチをダイへ移動させるときの移動速度を加工
時の速度よりも低い速度としたチェック動作時ラム軸制
御手段を設けたため、チェック時の破損防止を一層確実
にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態の概念構成を示す説明図
である。

【図２】チェック時の負荷とラム動作の関係を示すグラ
フである。

【図３】チェック時の画面の説明図である。

【図４】チェック動作の流れ図である。

【図５】パンチの破断正面図である。

【符号の説明】

１…プレス機 ２，３…工具支持体 ４…パンチ ４ｃ…ストリッパ ５…ダイ ６…ラム ８…サーボモータ １１…数値制御装置 １２…プログラマブルコントローラ １３…操作盤 １７…負荷検出手段 ２０…不良判定手段 ２１…設定値記憶手段 ２７…チェック動作時ラム軸制御手段 ２７ａ…チェック時速度設定手段 ２７ｂ…指令変更制御手段 ｓ…設定値

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B21D 37/00 B21D 28/00 B30B 15/28 B30B 15/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 サーボモータによりパンチを移動させ前
   記パンチとダイとで加工を行うプレス機における金型チ
   ェック装置であって、前記サーボモータの負荷を検出す
   る負荷検出手段と、検出された負荷が設定値を超える場
   合に、前記パンチとダイとの組み合わせが不良と判定す
   る不良判定手段とを設け、前記不良判定手段により前記
   パンチとダイとの組み合わせが不良と判定されたとき
   に、直ちにパンチを上昇させるように前記サーボモータ
   の指令を変更する指令変更制御手段を設けたプレス機の
   金型チェック装置。
2. 【請求項２】 サーボモータによりパンチを移動させ前
   記パンチとダイとで加工を行うプレス機における金型チ
   ェック装置であって、前記サーボモータの負荷を検出す
   る負荷検出手段と、検出された負荷が設定値を超える場
   合に、前記パンチとダイとの組み合わせが不良と判定す
   る不良判定手段とを設け、金型チェック時にパンチをダ
   イへ移動させるときの移動速度を加工時の速度よりも低
   い速度としたチェック動作時ラム軸制御手段を設けたプ
   レス機の金型チェック装置。
3. 【請求項３】 サーボモータによりパンチを移動させ前
   記パンチとダイとで加工を行うプレス機における金型チ
   ェック装置であって、前記サーボモータの負荷を検出す
   る負荷検出手段と、検出された負荷が設定値を超える場
   合に、前記パンチとダイとの組み合わせが不良と判定す
   る不良判定手段とを設け、前記不良判定手段により前記
   パンチとダイとの組み合わせが不良と判定されたとき
   に、直ちにパンチを上昇させるように前記サーボモータ
   の指令を変更する指令変更制御手段を設け、金型チェッ
   ク時にパンチをダイへ移動させるときの移動速度を加工
   時の速度よりも低い速度としたチェック動作時ラム軸制
   御手段を設けたプレス機の金型チェック装置。