JP4010707B2

JP4010707B2 - Ａｃサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置

Info

Publication number: JP4010707B2
Application number: JP16930199A
Authority: JP
Inventors: 知志大西; 幸浩山田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1999-06-16
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2019-06-16
Also published as: JP2001001049A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＡＣサーボモータにて駆動されるラムに支持される駆動金型と、この駆動金型に対向配置されるように固定テーブルに支持される固定金型との協働によってワークを加工するＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレスブレーキを用いた駆動金型（パンチ）と固定金型（ダイ）との協働による曲げ加工としては、ワークと両金型とが、パンチ先端とダイの２つの肩部との計３点で接触する曲げ（「エアベンド曲げ」と称される。）と、パンチ先端をワークに完全に食い込ませてパンチとダイの面圧によってワークのスプリングバックを殺す曲げ（「コイニング曲げ」もしくは「つぶし曲げ」と称される。）の２種類がある。
【０００３】
ところで、エアベンド曲げの場合には、金型が許容値以上の加圧力で使用されると破損して危険であることから、駆動金型を駆動するラムの加圧力が許容値を越えないように、両金型間に付加される加圧力を検出して異常状態もしくは過負荷状態にあると判定されるとプレスブレーキを非常停止させるようにしている。
【０００４】
一方、コイニング曲げの場合には、やはり両金型間に付加される加圧力を検出し、この加圧力が一定値を越えるとコイニング曲げが終了したとみなすようにしている。また、ワークの加圧前に予めコイニングが終了する時点の目標位置をＮＣ装置に設定しておき、この目標位置に達するまでコイニング曲げを実行するような方法も採用されている。
【０００５】
なお、本発明に関連する先行技術として、本出願人らの提案になる特開平１０−１５６４４０号公報に記載のものがある。この公報に記載の技術は、エアベンド曲げにおいて、曲げデータの入力ミス等に基づく金型衝突による金型破損の危険性を回避するようにしたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の加圧力を検出する方法では、圧力検出のための特別な付加装置が必要であるという問題点がある。また、ＡＣサーボモータにより駆動する方式の場合、ラムが高速移動されるために、このラムの移動に伴って発生する加圧力の検出が間に合わず、過負荷状態等が検出される前に金型が破損してしまう恐れがある。
【０００７】
一方、コイニング曲げにおいて目標位置を予め設定する方法では、加工前に何らかの手段により金型破損の危険性がないことを確認する必要があったり、目標位置の設定が煩雑であるといった問題点がある。
【０００８】
また、本発明に関連する先行技術として挙げた特開平１０−１５６４４０号公報に記載のものは、エアベンド曲げの場合のみを想定したものであって、コイニング曲げに対しても適用可能なものではない。
【０００９】
なお、同様の問題は、プレスブレーキのような板曲げ機のみならず、駆動金型と固定金型との協働によって板材の抜きもしくは絞り加工のような成形加工とコイニング加工とを行うプレス機についてもある。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、圧力検出のための特別な付加装置を必要とすることなく、成形加工において金型衝突による金型破損の危険性を回避することができるとともに、安全かつ確実にコイニング加工を行うことのできるＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明によるＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置は、
ＡＣサーボモータにて駆動されるラムに支持される駆動金型と、この駆動金型に対向配置されるように固定テーブルに支持される固定金型との協働によってワークを加工するＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置であって、
（ａ）コイニング加工であるか成形加工であるかの加工種別を設定する加工種別設定手段、
（ｂ）ラム作動中に駆動金型と固定金型とが干渉してそのラムの作動が中断したか否かを検出する干渉状態検出手段および
（ｃ）前記加工種別設定手段により設定された加工種別に応じてラムの作動を制御するラム制御手段を備え、
前記ラム制御手段には、ＡＣサーボモータの移動量に相当するパルス列を指令する指令カウンタと、ラムの位置フィードバック信号がパルス列として入力される現在値カウンタと、前記現在値カウンタ値と前記指令カウンタ値との偏差を演算する偏差カウンタとが設けられるとともに、成形加工用の第１の閾値とコイニング加工用の第２の閾値とがパラメータとして記憶されており、
前記干渉状態検出手段は、前記偏差カウンタの値が前記第１の閾値を越えているか否かによって駆動金型と固定金型とが干渉状態にあるか否かを判定するものであり、
前記ラム制御手段は、前記干渉状態検出手段によりラムの作動が中断したことが検出されたときに、前記加工種別設定手段にて予め成形加工が設定されている場合にはそのラム作動位置を異常位置とみなしてラム作動を中止するように制御し、前記加工種別設定手段にて予めコイニング加工が設定されている場合には、前記偏差カウンタの値が前記第２の閾値を越えたときのラム作動位置を下死点とみなしてその第２の閾値を越えるまで正常なラム作動を継続するように制御する
ことを特徴とするものである。
【００１２】
本発明によれば、プレスブレーキにおけるエアベンド曲げもしくはプレス機における抜き・絞り加工のような成形加工を実行する場合には、ラム作動中に駆動金型と固定金型とが干渉してそのラムの作動が中断したときに、そのラム作動位置が異常位置とみなされてラム作動が中止されるので、作業者による加工データの入力ミスまたは金型の取り付け間違い等に基づく金型衝突の危険を未然に防ぐことができて安全に復帰させることができる。したがって、金型破損およびそれによる機械本体への悪影響を排除することができるとともに、作業者への危険を確実に回避することができる。一方、コイニング加工を実行する場合には、金型が衝突しても継続してそのコイニング加工を安全に行うことができる。このように成形加工もしくはコイニング加工のいずれの加工をも、金型破損等を生じることなく安全・確実に実行することが可能となる。
【００１４】
また、コイニング加工であるか成形加工であるかの加工種別をＮＣ装置に設定するだけで、このＮＣ装置の自動演算によってコイニング加工もしくは成形加工のいずれの加工も安全かつ確実に実行することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明によるＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例に係るプレスブレーキの正面図、図２は同プレスブレーキの側面図である。
【００１７】
本実施例のプレスブレーキにおいては、固定のテーブル１と、このテーブル１に対位して昇降駆動されるラム２とが備えられ、テーブル１の上面にはダイ保持装置３を介してダイ（下金型）４が取付けられ、ラム２の下部にはダイ４に対位してパンチ（上金型）５がパンチ保持装置６を介して取付けられている。
【００１８】
前記テーブル１の両端部には一対のサイドフレーム７，８が一体に設けられ、各サイドフレーム７，８の上端部を連結するように支持フレームが設けられている。そして、この支持フレームには複数個（本実施例では２個）のラム駆動装置９が取付けられており、これらラム駆動装置９の下端部に前記ラム２が連結されている。こうして、ラム駆動装置９の作動によってラム２が昇降動されることにより、パンチ５とダイ４との間に介挿されるワークＷが折り曲げられる。
【００１９】
各ラム駆動装置９は、後方に設けられるＡＣサーボモータ１０を駆動源としてその駆動力をタイミングベルト１１を介してラム２に連結されているボールスクリュー１２に伝え、このボールスクリュー１２によってサーボモータ１０の回転駆動力を上下方向の移動力に変換してワークＷに対する加圧力を発生するように構成されている。
【００２０】
曲げデータ等の入出力とそれらデータに基づいて演算を行うＮＣ装置１３は、支持フレームに旋回自在なアーム１４を介して吊下げられている。また、本体フレームの側部にはサーボモータ１０を制御するためのサーボアンプ１５（図３参照）などの制御機器を内蔵する制御盤１６が取付けられている。さらに、本体フレームの側部下方には足踏み操作用のフートスイッチ１７が設けられている。
【００２１】
前記ラム２の上下位置は、各ラム駆動装置９の駆動軸位置に対応して設けられるリニアエンコーダ１８（図３参照）によって検出され、この検出データがＮＣ装置１３に入力されることにより、各軸位置に応じてサーボアンプ１５を介して各サーボモータ１０がフィードバック制御されるようになっている。ここで、リニアエンコーダ１８は、各サイドフレーム７，８に沿うように設けられる２枚のサイドプレートと、左右のサイドプレートを連結するビームとにより構成される補正ブラケット１９に支持され、これによってサイドフレーム７，８の負荷変化による変形の影響を受けることなくラム２の各軸毎の絶対位置が計測できるようにされている。
【００２２】
本実施例の制御システム構成を示す図３において、ＮＣ装置１３では、操作盤より入力される曲げ加工データに基づき、ラム２の動作位置（遅送り位置および下限位置）、ラム２の移動速度および曲げに必要な加圧力が演算される。
【００２３】
作業者がフートスイッチ１７によりラム２に動作指令を与えると、ＮＣ装置１３では、サーボアンプ１５に対して速度指令とラム動作に必要なトルクの最大値（トルク制限値）を与える。サーボアンプ１５では、与えられた速度指令とトルク制限値とによりサーボモータ１０を駆動させる。また、このサーボモータ１０に内蔵されたエンコーダ２０の出力（パルス）はサーボアンプ１５にフィードバックされる。サーボアンプ１５は、このエンコーダ２０からの入力信号に基づき速度を算出し、ＮＣ装置１３から入力される速度指令に近づくようにサーボモータ１０を制御する。
【００２４】
図４には、図３中におけるＮＣ装置１３内の処理の詳細が示されている。ＮＣ装置１３内部では、ラム２の下降時におけるサーボモータ１０の移動量に相当するパルス列が指令カウンタ２１から偏差カウンタ２２に送られ、Ｄ／Ａ変換器２３により速度指令電圧に変換されてサーボアンプ１５に送られる。しかし、この速度指令電圧と実際のラム２の速度（現在値）との間には時間的な差があることから、ラム２に取付けられたリニアエンコーダ１８からの位置フィードバック信号がパルス列としてＮＣ装置１３に入力され、このＮＣ装置１３内の現在値カウンタ２４に保有される。こうして、現在値カウンタ２４のカウンタ値と指令カウンタ２１のカウンタ値との偏差が偏差カウンタ２２にて演算され、この偏差に応じて指令が発せられ、ラム２が目標位置に位置決めされる。
【００２５】
図５には、本実施例のプレスブレーキを用いて通常のエアベンド曲げを行った場合の動作経路を示す時間経過図が示されている。この図においてＡは実際のラム位置を示し、Ｂは指令を示し、Ｃは偏差カウンタ２２の保有するパルス列の量であってＡとＢの差分を示している。図示のように、エアベンド曲げでは、実際のラム位置Ａと指令Ｂとの差分Ｃは時間差のみであるので、通常動作時には偏差カウンタ２２におけるパルス列の量は一定になる。
【００２６】
このエアベンド曲げにおいては、前記偏差カウンタ２２の値が予めＮＣ装置１３内にパラメータとして記憶されているエアベンド曲げ用の閾値（第１の閾値）を越えるとラム２が停止したとみなされ、両金型が干渉していると判定される。この場合には、ラム２の作動が中止され（運転中断処理）、異常処理が行われる。この異常処理としては、ラム２の作動中止状態、言い換えれば偏差カウンタ値が残った状態でラム２を上昇させると機械ショックが発生することに鑑み、偏差カウンタ値の残距離分を補正処理し、指令カウンタ２１に現在値を与えることで偏差カウンタ値を零に近づけた後、上昇制御を行うという処理がなされる。このような異常処理によってラム２の上昇動作を安全に行うことが可能である。
【００２７】
一方、図６には、本実施例のプレスブレーキを用いてコイニング曲げを行った場合の動作経路を示す時間経過図が示されている。このコイニング曲げの場合には、起動時はエアベンド曲げと同様であるが、金型がワークを押え込んだ状態でラム２の移動が中断されるため、このラム２の移動中断の位置から目標下限位置が更に低い位置にあるときには、指令カウンタ２１から偏差カウンタ２２に出力されるパルス列相当のラム移動量に対して、リニアエンコーダ１８から現在値カウンタ２４に帰還するパルス列が少なくなり、その差分が偏差カウンタ２２に貯えられていくことになる。
【００２８】
したがって、このコイニング曲げにおいては、前記偏差カウンタ２２の値が予めＮＣ装置１３内にパラメータとして記憶されているコイニング曲げ用の閾値（第２の閾値）を越えると、そのラム位置をコイニング曲げのラム下死点とみなし、正常にラム運転を継続するように制御される。
【００２９】
次に、図７、図８に示されているフローチャートを参照しつつ、ラム２の動作を１ストローク行う場合の処理フローについて説明する。
【００３０】
Ｓ１〜Ｓ２：ラム２の動作開始のためのフートスイッチ１７が踏まれたときには、ラム２を上限位置から速下降速度（サイクルタイム短縮のため）で下降させる。
Ｓ３〜Ｓ５：遅送り位置に到達したか否かを判定し、遅送り位置に到達していないときには、金型（パンチ５とダイ４）が干渉状態にあるか（衝突しているか）否かを判定する。ここで、金型が干渉状態にあるか否かは、前述のように偏差カウンタ２２の値が予め記憶されているエアベンド曲げ用の閾値（第１の閾値）を越えているか否かによって判定される。そして、この判定において金型が干渉状態にあると判断されたときにはステップＳ１０へ進んでコイニング曲げ処理を実行する。一方、ステップＳ３において遅送り位置に到達していると判定されたときには、遅下降動作で曲げ加工を行う。
【００３１】
Ｓ６〜Ｓ７：ラム２が下限位置に到達したか否かを判定し、下限位置に到達していないときには、前記ステップＳ４におけると同様に、金型が干渉状態にあるか（衝突しているか）否かを判定する。
Ｓ８〜Ｓ９：一方、ラム２が下限位置に到達したときには、その下限位置において所定時間ラム２を保持した後、上限位置に向けてラム２を上昇移動させる。
【００３２】
Ｓ１０：ステップＳ４もしくはステップＳ７の判定において、金型が干渉状態にあると判定されたときには、コイニング曲げ処理を実行し、その後ステップＳ９へ進む。なお、このコイニング曲げ処理の詳細については、図８に示されるフローチャートによって後述する。
Ｓ１１：ラム２が上限位置に到達すればフローが終了する。
【００３３】
続いて、前述のステップＳ１０におけるコイニング曲げ処理の詳細内容について、図８に示されるフローチャート（サブルーチン）によって説明する。
【００３４】
Ｓ１０１〜Ｓ１０２：コイニング曲げが予め設定されているか否かを判定し、コイニング曲げが設定されている場合には、コイニング曲げ動作を実行する。このコイニング曲げ動作は、前述のように偏差カウンタ２２の値が予め記憶されているコイニング曲げ用の閾値（第２の閾値）を越えるまでラム２が下降され、この第２の閾値を越えたときのラム位置をコイニング曲げのラム下死点とみなしてラム２の下降動作を終了する。
Ｓ１０３：コイニング曲げが設定されていない場合、言い換えればエアベンド曲げが設定されている場合には、金型が干渉状態にあるということなので、運転を中断する。
【００３５】
Ｓ１０４〜Ｓ１０５：偏差カウンタ値の残距離分を補正処理するために、指令カウンタ２１に現在値をセットし、サーボアンプ１５に指令を出力せずに、ＮＣ処理を実行する。
Ｓ１０６：上昇スイッチがＯＮ操作されるのを待って次のステップ（Ｓ９）へ進む。
【００３６】
以上のように、本実施例のプレスブレーキにおいては、エアベンド曲げを実行する場合には、ラム作動中に偏差カウンタ２２の値からパンチ５とダイ４とが干渉したことが判断されると、ラム２の作動が中止されるので、作業者による加工データの入力ミスまたは金型の取り付け間違い等に基づく金型衝突の危険を未然に防ぐことができ、金型破損およびそれによる機械本体への悪影響を排除することができる。一方、コイニング曲げを実行する場合には、金型が衝突しても偏差カウンタ２２の値が所定値になるまでラム２の下降が継続されるので、コイニング加工を安全かつ確実に行うことができる。こうして、いずれの曲げ加工を実行する場合にも支障なくその曲げ加工を実現することができる。
【００３７】
本実施例においては、ラム（可動部材）に上金型を取り付け、テーブル（固定部材）に下金型を取り付ける、所謂オーバードライブ式のプレスブレーキについて説明したが、本発明は、ラム（可動部材）に下金型を取り付け、テーブル（固定部材）に上金型を取り付ける、所謂アンダードライブ式のプレスブレーキに対しても適用できるのは言うまでもない。
【００３８】
本実施例においては、プレスブレーキのような板曲げ機を例にとって説明したが、本発明は、抜き加工・絞り加工等を行うプレス機に対しても適用することができる。図９には、このプレス機の正面図（ａ）および側面図（ｂ）が示されている。このプレス機においては、テーブル２５の上面にボルスタ２６が設けられるとともに、このボルスタ２６に対向するように、昇降駆動されるラム２７の下部にスライド２８が設けられている。こうして、ボルスタ２６の上部に装着される下金型と、スライド２８の下部に装着される上金型とによってワークの抜き加工・絞り加工等の成形加工と、コイニング加工とが行われる。ここで、ラム２７はＡＣサーボモータにて駆動され、このＡＣサーボモータがＮＣ装置（操作盤）２９からの指令信号にて制御される。なお、図に符号３０にて示されるのは手押し操作用の両手押釦盤である。
【００３９】
このプレス機においても、前記プレスブレーキと同様の動作および制御態様によって、成形加工（抜き加工・絞り加工）とコイニング加工とが選択され、それら加工が実行される。なお、この場合の制御システム構成、制御フロー等については前述のプレスブレーキにおけるそれらと基本的に異なるところがないので、その詳細な説明を省略することとする。
【００４０】
なお、本発明における加工種別設定手段、干渉状態検出手段およびラム制御手段は、本実施例におけるＮＣ装置１３，２９に相当する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係るプレスブレーキの正面図である。
【図２】図２は、本実施例のプレスブレーキの側面図である。
【図３】図３は、制御システム構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、ＮＣ装置内部の詳細処理を示すブロック図である。
【図５】図５は、エアベンド曲げ動作の動作経路を示す時間経過図である。
【図６】図６は、コイニング曲げ動作の動作経路を示す時間経過図である。
【図７】図７は、ラム動作を１ストローク分行う際の処理フローを示すフローチャートである。
【図８】図８は、コイニング曲げ処理を示すサブルーチンである。
【図９】図９は、プレス機の正面図（ａ）および側面図（ｂ）である。
【符号の説明】
１テーブル
２ラム
４ダイ
５パンチ
９ラム駆動装置
１０ＡＣサーボモータ
１２ボールスクリュー
１３ＮＣ装置
１５サーボアンプ
１６制御盤
１８リニアエンコーダ
２０エンコーダ
２１指令カウンタ
２２偏差カウンタ
２４現在値カウンタ
２５テーブル
２６ボルスタ
２７ラム
２８スライド
２９ＮＣ装置

Claims

ＡＣサーボモータにて駆動されるラムに支持される駆動金型と、この駆動金型に対向配置されるように固定テーブルに支持される固定金型との協働によってワークを加工するＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置であって、
（ａ）コイニング加工であるか成形加工であるかの加工種別を設定する加工種別設定手段、
（ｂ）ラム作動中に駆動金型と固定金型とが干渉してそのラムの作動が中断したか否かを検出する干渉状態検出手段および
（ｃ）前記加工種別設定手段により設定された加工種別に応じてラムの作動を制御するラム制御手段を備え、
前記ラム制御手段には、ＡＣサーボモータの移動量に相当するパルス列を指令する指令カウンタと、ラムの位置フィードバック信号がパルス列として入力される現在値カウンタと、前記現在値カウンタ値と前記指令カウンタ値との偏差を演算する偏差カウンタとが設けられるとともに、成形加工用の第１の閾値とコイニング加工用の第２の閾値とがパラメータとして記憶されており、
前記干渉状態検出手段は、前記偏差カウンタの値が前記第１の閾値を越えているか否かによって駆動金型と固定金型とが干渉状態にあるか否かを判定するものであり、
前記ラム制御手段は、前記干渉状態検出手段によりラムの作動が中断したことが検出されたときに、前記加工種別設定手段にて予め成形加工が設定されている場合にはそのラム作動位置を異常位置とみなしてラム作動を中止するように制御し、前記加工種別設定手段にて予めコイニング加工が設定されている場合には、前記偏差カウンタの値が前記第２の閾値を越えたときのラム作動位置を下死点とみなしてその第２の閾値を越えるまで正常なラム作動を継続するように制御する
ことを特徴とするＡＣサーボ駆動式鍛圧機械のラム制御装置。