JP4075265B2 - プレス機械 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パンチプレス等のプレス機械であって、種々の材質，板厚等の板材を加工するプレス機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パンチ加工等のプレス加工では、板厚や材質等の種々異なる板材の加工を行うことがある。サーボモータ駆動や油圧駆動のパンチプレスでは、ラムの速度曲線や、上昇待機位置（ホバーハイト）、打ち抜きトン数等の各種の制御が可能であり、高品質の加工のためには、これらの制御のための制御パラメータを適宜設定することが必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、このような制御パラメータの設定を自動化する場合、加工プログラム中に板厚，材質を示す「マット命令」等と呼ばれる命令を準備しておき、ＮＣ装置による実行過程で制御パラメータを自動選択している。
しかし、加工プログラム中に板厚，材質等を示す命令を記述するのでは、加工プログラムの作成が煩雑になることがある。また、板材には、反り等によって部分的に表面高さ位置にばらつきがあり、表面高さ位置によって、ラムの上昇待機位置を異ならせることが望まれるが、このような表面高さのばらつきは、加工プログラムに記述することができない。さらに、板材には、表面に被覆シートや塗装等の保護層を施すことがあるが、このような表面保護の違いは種類が多く、加工プログラムの命令として記述すると、プログラム作成が一層複雑になる。
【０００４】
この発明の目的は、板材の種類を機械上で検出，特定し、その種類に応じた適切な加工が自動的に行えるプレス機械を提供することである。
この発明の他の目的は、制御パラメータの選択を簡易化することである。
この発明のさらに他の目的は、最適な加工を可能とすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明を実施形態に対応する図１と共に説明する。このプレス機械は、板材（Ｗ）をプレス加工する加工手段（３）と、板材（Ｗ）を各方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向）の進退駆動用のサーボモータ（２１，２２）の駆動により前後左右に移動させて前記加工手段（３）による加工位置（Ｐ）に移動させるワーク送り手段（４）と、板材（Ｗ）の種類を示す複数の要素をプレス機械上でそれぞれ検出する複数の検出手段（３７〜４０）と、これら検出手段（３７〜４０）で検出された要素から板材（Ｗ）の種類を特定する板材特定手段（４１）と、この手段（４１）で特定された板材の種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段（４２）と、この選択された制御パラメータに基づき前記加工手段（３）の加工を制御する加工制御手段（３２）とを備えたものである。上記の板材の種類を示す複数の要素には、例えば、板厚や、板材の表面高さの各部によるばらつきが有り、その他、材質、被覆の有無，種類等であり、板材が平板状である場合に、その平面形状および大きさを除く任意の要素とされる。前記複数の検出手段（３７〜４０）として、板厚検出手段（３７）と、板材（Ｗ）の各部の表面位置を検出する表面ばらつき検出手段（３８）とを有し、この表面ばらつき検出手段（３８）は、前記板厚検出手段（３７）と、前記ワーク送り手段（４）の各サーボモータ（２１，２２）に設けられた位置検出器（２１ａ，２１ｂ）とで構成され、前記板材特定手段（４１）は、前記板厚検出手段（３７）の検出値から板厚を特定する板厚特定部（４１ａ）と、前記板厚検出手段（３７）の検出値を前記位置検出器（２１ａ，２２ａ）で得られる座標位置と対応して記憶する表面ばらつき特定部（４１ｂ）とを有する。
この構成によると、プレス機械に板材（Ｗ）が搬入されると、その板材（Ｗ）の種類を示す複数の要素が、検出手段（３７〜４０）で検出され、これらの検出された要素から、板材（Ｗ）の種類が板材特定手段（４１）で特定される。このように特定された板材（Ｗ）の種類に応じて、パラメータ選択手段（４２）が制御パラメータを選択し、加工制御手段（３２）は、その選択された制御パラメータに基づき加工手段（３）の加工を制御する。このように、板材（Ｗ）の種類を機械上で検出，特定し、その種類に応じた適切な制御パラメータを自動選択して自動加工の自動化の程度を高めることができる。この場合に、板材（Ｗ）の種類の特定は、複数の要素を検出して行うため、板材種類の特定が適切に、また種々の目的に応じた板材種類の特定が行え、板材種類に応じたより高品質の加工が行える。
【０００６】
この発明において、前記パラメータ選択手段（４２）は、板材（Ｗ）の種類と制御パラメータとを対応させて記憶したパラメータ記憶手段（４４）と、前記板材特定手段（４１）で特定された板材の種類により前記パラメータ記憶手段（４４）から制御パラメータを選択するパラメータ選択部（４３）とでなるものとしても良い。
このように、板材の種類と制御パラメータとを対応させて記憶した板材対応パラメータ記憶手段（４４）を予め準備しておくことで、簡単に制御パラメータを定めることができる。
【０００７】
この発明において、前記加工手段（３）がラム（５）の昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である場合に、制御パラメータは、前記ラム（５）の速度パターン、前記ラム（５）の上昇待機位置、成形加工時における前記ラム（５）の押し付けトルク、および孔開け加工時における前記ラム（５）の打ち抜きトン数のうちの少なくとも一つを含むものとしても良い。
これら速度パターン、上昇待機位置、成形加工時のラム（５）の押し付けトルク、打ち抜きトン数は、いずれも加工品質や加工能率に大きく影響する制御パラメータであり、これをパラメータ選択手段（４２）で自動選択するようにすることで、最適な加工が行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。このプレス機械は、パンチプレスに適用したものであり、本体機械１と、この本体機械１の制御を行う制御装置２とで構成される。
本体機械１は、板材Ｗをプレス加工する加工手段３と、板材Ｗを加工手段３による加工位置Ｐに移動させるワーク送り手段４とを有する。加工手段３は、ラム５の昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である。ラム５は、サーボモータ６をパンチ駆動源とし、そのモータ軸６ａの回転出力が、回転・直線往復動作の動作変換機構７を介して伝えられる。動作変換機構７は、モータ軸６ａに直結された偏心カム８でクランクアーム９を昇降させる偏心カム機構からなり、クランクアーム９の下端にラム５がピン結合されている。ラム５は、フレーム１０に設けられたラムガイド１１に昇降自在に案内される。フレーム１０には、上下一対の工具支持体１２，１３が設けられ、各々にパンチ工具１４およびダイ工具１５が設置されている。工具支持体１２，１３は各々タレットからなり、外周に沿う円周上に上記パンチ工具１４およびダイ工具１５が複数個並べて配置されている。
【０００９】
ワーク送り手段４は、図２，図３に示すように、板材Ｗの縁部をワークホルダ１６で把持してテーブル１７上の前後（Ｙ軸方向），左右（Ｘ軸方向）に移動させる手段である。テーブル１７は、固定テーブル１７ａと、可動テーブル１７ｂとでなる。ワーク送り手段４は、フレーム１０に設けられたレール１８上を可動テーブル１７ｂと共に前後（Ｙ軸方向）移動するキャリッジ１９と、このキャリッジ１９に搭載されて左右（Ｘ軸方向）に移動可能なクロススライド２０を有し、クロススライド２０に複数のワークホルダ１６が取付けられている。キャリッジ１９およびクロススライド２０は、各々サーボモータ２１，２２により、ボールねじ２３，２４を介して進退駆動される。ワークホルダ１６は、図１に示すように、上顎１６ａと下顎１６ｂとで板材Ｗを挟むものであり、上下の顎１６ａ，１６ｂを開閉駆動するシリンダ装置等の開閉駆動手段２５を有している。
【００１０】
制御装置２は、プログラム制御式のものであり、数値制御機能およびシーケンス制御機能を備える。制御装置２は、加工プログラム３１を加工制御手段３２で解読，実行して本体機械１を制御するものである。加工制御手段３２は、ワーク送り手段４のＸ，Ｙ軸の駆動源であるサーボモータ２１，２２を制御するワーク送り制御手段３４と、ラム軸駆動源であるラム軸サーボモータ６を制御するラム軸制御手段３５と、加工プログラム３１の各指令を解読してその指令に対応する各軸制御手段３４，３５およびシーケンス制御手段（図示せず）に指令を転送する解読処理手段３３とを備える。ラム軸制御手段３５は、パラメータ設定部３６を有していて、このパラメータ設定部３６に設定された制御パラメータに応じた制御を行う。加工プログラム３１は、ＮＣコード等で記述されたものである。
【００１１】
この実施形態のプレス機械は、上記構成において、板材Ｗの種類を示す複数の要素をそれぞれ検出する複数の検出手段３７〜４０を本体機械１上に設け、かつこれらの検出手段３７〜４０で検出された要素から板材Ｗの種類を特定する板材特定手段４１と、この手段４１で特定された板材Ｗの種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段４２とを制御装置２に設けたものである。またパラメータ設定部３６は後述の制御パラメータが設定されるものとし、プログラムメモリ４９には、板材種類の特定要素を検出するための動作を本体機械１に行わせるための計測プログラム４５を準備する。計測プログラム４５は、加工プログラム３１と同じく加工制御手段３２で実行されるプログラムである。板厚特定手段４１は、板厚特定部４１ａ，表面ばらつき特定部４１ｂ、材質特定部４１ｃ、および表面保護特定部４１ｄを有している。これら特定部４１ａ〜４１ｄは、各々板材種類の特定要素である板厚、板材各部の表面高さ、板材Ｗの材質、および板材Ｗの表面保護を各々特定する手段である。
【００１２】
第１の検出手段３７は、板厚検出手段であり、ラム５のストローク位置を検出するリニアセンサが用いられている。第１の検出手段３７の検出値は、板厚特定部４１ａに入力される。板厚計測については、工具支持体１２の一つの工具ステーションに、パンチ工具１４に代えて、板材Ｗの表面を押し付ける計測用押付け具１４ａが取付けておき、計測プログラム４５により計測用押付け具１４ａをラム５の駆動で板材表面に押し付ける。板厚特定手段４１ａは、この押し付け時のリニアセンサからなる板材押し付け手段３７の出力値から板厚を特定する。この板厚の特定は、予め区分設定した板厚区分のいずれに属するかを特定するようにしても良く、また計測された板厚値をそのまま記憶するようにしても良い。
【００１３】
板厚検出手段３７は、ラム位置を検出するセンサに限らず、機内で板厚を検出するものであれば良い。例えば、ワークホルダ１６に、その板材挟み状態における開き度計測手段を設け、この手段を板厚検出手段３７として用いることもできる。
【００１４】
第２の検出手段３８は、板材Ｗの各部の表面位置を検出する表面ばらつき検出手段である。この表面ばらつき検出手段３８は、上記の板厚検出手段３７と、ワーク送り手段４の各軸のサーボモータ２１，２２に設けられた位置検出器２１ａ，２２ａとで構成される。 表面ばらつきの計測は、計測プログラム４５により、板材Ｗをワーク送り手段４で移動させ、板材Ｗの複数箇所で、計測用押付け具１４ａをラム５の駆動で板材表面に押し付けることにより行われる。板材特定手段４１の表面ばらつき特定部４１ｂは、各押し付け箇所での板厚検出手段３７の検出値を、位置検出器２１ａ，２２ａで得られる座標位置と対応して記憶する。
なお、表面ばらつき特定部４１ｂは、板材Ｗが反り等を生じていた場合に、その反り等を生じたままの自然状態の表面位置を特定するものとしても、また板材Ｗの各部の板厚を特定するものとしても良い。自然状態の表面位置を特定するものとする場合は、例えばラム５に感圧センサ（図示せず）を取付けておき、計測用押付け具１４ａが板材Ｗに接したことで生じる感圧センサの出力のタイミングで、板厚検出手段３７の主力を取り込むようにする。
【００１５】
第３の検出手段３９は、板材Ｗの材質を検出する手段であり、例えば板材が金属板であるか樹脂板であるかの検出や、さらに詳しく鉄板であるかアルミ板であるかの検出等を行う。この材質検出手段３９は、例えば、板材Ｗに通電してその電気抵抗値を計測するものや、静電容量を計測（電荷量の計測）するものや、この他に板材Ｗを叩いて衝撃波の周波数を計測するものが用いられる。第３の計測手段３９は、例えばワークホルダ１６に設けられる。特に、電気抵抗を計測するものである場合、および静電容量で計測するものである場合に、ワークホルダ１６に設けることが好ましい。
板材特定手段４１の材質特定部４１ｃは、このように計測された電気抵抗値や、静電容量、周波数等の計測値を、設定基準値と比較して板材Ｗの材質を特定する。
【００１６】
第４の検出手段４０は、板材Ｗの表面保護物を検出する手段である。この表面保護検出手段４０には、例えば固体撮像素子（ＣＣＤ）カメラ、または静電容量（電荷量を計測）を計測するものが用いられる。
板材特定手段４１の表面保護特定部４１ｄは、このように表面保護検出手段４０で検出された情報から、板材Ｗの表面保護物（例えば、シートや塗装）の種類や有無を特定する。表面保護検出手段４０としてＣＣＤカメラを用いる場合、板材Ｗの色から表面保護物を特定することができる。表面保護検出手段４０が静電容量を計測するものである場合、材質特定手段３９は静電容量以外の要素を検出するものとすることが好ましい。
【００１７】
パラメータ選択手段４２は、板材Ｗの種類と制御パラメータとを対応させて記憶した板材対応のパラメータ記憶手段４４と、板材特定手段４１で特定された板材Ｗの種類によりパラメータ記憶手段４４から制御パラメータを選択するパラメータ選択部４３とでなる。パラメータ選択部４３は、選択した制御パラメータをラム軸制御手段３５のパラメータ設定部３６に設定する。
【００１８】
パラメータ設定部３６は、図４に示すように、速度パターン設定部３６ａと、上昇待機位置設定部３６ｂと、成形加工時押付けトルク設定部３６ｃと、打ち抜きトン数設定部３６ｄとを有する。
速度パターン設定部３６には、ラム軸制御手段３５のサーボ制御系で用いる速度パターンのパラメータとして、ラム５を昇降させる速度パターンが設定される。例えば、ラム５は、打ち抜き加工を行う場合に、下降過程で板材表面にパンチ工具が接する寸前位置で速度低下させ、再度加速するような速度曲線ａで制御する。この速度曲線ａにおける接触寸前の減速開始位置ａ１を、板厚やその箇所の板材表面高さに応じてできるだけ低い位置とすることで、ラムのサイクルタイムが短縮できる。このような速度曲線ａが速度パターンとして設定される。
【００１９】
上昇待機位置設定部３６ｂは、ラム５を上昇させて待機する位置（ホバーハイト）が設定される。ラム５を上昇待機させる高さ位置（Ｈ）を、上死点（ＴＤＣ）とせずに、ストリップミスが生じない範囲で出来るだけ低い位置とすることで、サイクルタイムの短縮が図れる。図１のような偏心カム式の動作変換機構７を用いた場合は、図４に斜線部で示すように、サーボモータ６を正逆に駆動することで、上記のように上死点（ＴＤＣ）よりも低い位置（Ｈ）で上昇待機させることができる。このような上昇待機位置（Ｈ）が、上昇待機位置設定部３６ｂに設定される。
【００２０】
成形加工時押付けトルク設定部３６ｃは、成形加工時にラム５に作用させる押付けトルクの最大値を制御パラメータとして設定する手段である。つまり、成形加工時のサーボモータ６の出力トルクを制限する手段であり、サーボ制御系でトルク制御手段を設けた場合に用いられる。パンチ動作による成形加工では、材質や板厚に応じて過大な押し付け力を避けることが、成形加工の品質保持に必要である。このような押付けトルクの最大値を、成形加工時押付けトルク設定部３６ｃに設定する。
打ち抜きトン数設定部３６ｄは、打ち抜き加工時にサーボモータ６で出力するトン数を設定する手段である。打ち抜きトン数は、サーボモータ６に流す電流の制御で制御できる。
【００２１】
図５に示すようにパラメータ記憶手段４３には、板材種類を示す各要素（例えば、板厚、表面ばらつき、材質、表面保護等）と、各制御パラメータ（例えば速度パターン、上昇待機位置、成形時打ち抜きトルク、打ち抜きトン数等の関係を示したデータを、テーブル等として記憶したものである。
板材種類を示す各要素は、制御パラメータに影響するものと、しないものとがあり、また複数種類の要素が相互に制御パラメータし合うものとがある。このような要素と制御パラメータの関係を整理してパラメータ記憶手段４３が設定される。
【００２２】
例えば、特定要素のうちの板厚、および表面ばらつきは、いずれも制御パラメータのうちの速度パターンと、上昇待機位置と、打ち抜きトン数と、成形時押し付けトルクとに影響を与える。
板材Ｗの材質も、速度パターン、上昇待機位置、打ち抜きトン数、成形時押し付けトルクに影響を与える。
【００２３】
上記構成の動作を説明する。本体機械１に搬入された板材Ｗは、まず計測プログラム４５の制御で、板材種類を示す要素である板厚、表面ばらつき、材質、および表面保護が、各検出手段３７〜４０で検出され、板材特定手段４１の各特定部４１ａ〜４１ｄで特定される。このように板材特定手段４１で特定された各特定要素は、パラメータ選択部手段４２のパラメータ選択手段４３に入力される。パラメータ選択手段４３は、入力された各特定要素を、パラメータ記憶手段４４で照合して該当する各制御パラメータ（速度パターン、上昇待機位置、成形加工時押付けトルク、打ち抜きトン数）を選択し、ラム軸制御手段３５のパラメータ設定部３６に設定する。
このように、制御パラメータの自動設定が完了した後、加工プログラム３１を実行し、パンチ加工を行う。このパンチ加工時に、ラム軸は、パラメータ設定部３６に設定された制御パラメータに従って制御される。
上記の計測プログラム４５による計測は、板材Ｗ毎に行っても良く、また板材Ｗのロット替え毎に行うようにしても良い。
【００２４】
図６は、板厚計測の変形例を示す。この例は、工具支持手段１２における同じ割出位置（同じタレット割出角度）に複数のパンチ工具１４を設置した形式の例である。ラム５は、先端に複数のストライカ４６と、ストライカ選択手段４７とを有している。ラム５の下降による押し付け力は、ストライカ選択手段４７で選択したストライカ４６のみに作用する。そのため、工具支持体１２の同じタレット割出位置に設けられた複数のパンチ工具１４のうちの任意のパンチ工具１４を選択して加工できる。
このように複数のストライカ４６を設けものにおいて、一部のまたは全てのストライカ４６に荷重計４８が設けられている。板厚特定部４１ａは、荷重計４８がオンしたときのリニアセンサである検出手段３７のラムストローク位置検出値から、板材Ｗの板厚を特定する。
表面ばらつき特定部４１ｂも、荷重計４８がオンしたときのリニアセンサである検出手段３７のラムストローク位置検出値から、現在計測中の板材箇所における板材Ｗの板厚を特定する。
図６の例における上記の他の事項は、図１〜図５の実施形態と同じである。
【００２５】
なお、前記各実施形態では、板厚検出手段３７、表面ばらつき検出手段３８、材質検出手段３９、および表面保護検出手段４０を設けたが、これら検出手段３７〜４０は、上記のうちの任意の２つ、または任意の３つのみを設けても良い。例えば、任意の２つの組として、板厚検出手段３７と表面ばらつき検出手段３８のみ、板厚検出手段３７と材質検出手段３９のみ、板厚検出手段３７と表面保護検出手段４０のみを設けても良く、また表面ばらつき検出手段３８と材質検出手段３９のみ、表面ばらつき検出手段３８と表面保護検出手段４０のみ、または材質検出手段３９と表面保護検出手段４０のみを設けても良い。また、任意の３つの組として、板厚検出手段３７，表面ばらつき検出手段３８，および材質検出手段３９のみ、板厚検出手段３７，表面ばらつき検出手段３８，および表面保護検出手段４０のみ、表面ばらつき検出手段３８，材質検出手段３９，および表面保護検出手段４０のみを設けても良い。これらの場合に、材質特定手段４１における材質特定部４１ａ〜４１ｄは、設けられた検出手段３７〜４０に対応するもののみを設ける。
【００２６】
【発明の効果】
この発明のプレス機械は、板材をプレス加工する加工手段と、板材を各方向の進退駆動用のサーボモータの駆動により前後左右に移動させて前記加工手段による加工位置に移動させるワーク送り手段と、板材の種類を示す複数の要素をプレス機械上でそれぞれ検出する複数の検出手段と、これら検出手段で検出された要素から板材の種類を特定する板材特定手段と、この手段で特定された板材の種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段と、この選択された制御パラメータに基づき前記加工手段の加工を制御する加工制御手段とを備え、前記複数の検出手段として、板厚検出手段と、板材の各部の表面位置を検出する表面ばらつき検出手段とを有し、この表面ばらつき検出手段は、前記板厚検出手段と、前記ワーク送り手段の各サーボモータに設けられた位置検出器とで構成され、前記板材特定手段は、前記板厚検出手段の検出値から板厚を特定する板厚特定部と、前記板厚検出手段の検出値を前記位置検出器で得られる座標位置と対応して記憶する表面ばらつき特定部とを有するため、板材の種類を機械上で検出，特定し、その種類に応じた適切な加工が自動的に行える。
パラメータ選択手段が、板材の種類と制御パラメータとを対応させて記憶したパラメータ記憶手段と、前記板材特定手段で特定された板材の種類により前記板材対応パラメータ設定手段から制御パラメータを選択するパラメータ選択部とでなる場合は、制御パラメータの選択が簡単に行える。
前記加工手段がラムの昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である場合に、制御パラメータとして、前記ラムの速度パターン、前記ラムの上昇待機位置、成形加工時における前記ラムの押し付けトルク、および孔開け加工時における前記ラムの打ち抜きトン数のうちの少なくとも一つを含むときは、最適な加工が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかるプレス機械の概念構成を示す説明図である。
【図２】同プレス機械の平面図である。
【図３】同プレス機械の側面図である。
【図４】そのパラメータ設定部の概念構成のブロック図である。
【図５】そのパラメータ記憶手段の概念構成のブロック図である。
【図６】この発明の他の実施形態にかかのプレス機械の一部を示す概念構成の説明図である。
【符号の説明】
１…本体機械
２…制御装置
３…加工手段
４…ワーク送り手段
５…ラム
６…サーボモータ
７…動作変換機構
１２，１３…工具支持体
１４…パンチ工具
１４ａ…計測用押付け具
１６…ワークホルダ
１７…テーブル
２１，２２…サーボモータ
２１ａ，２２ａ…位置検出器
３４…ワーク送り制御手段
３５…ラム軸制御手段
３６…パラメータ設定部
３７…板厚検出手段
３８…表面ばらつき検出手段
３９…材質検出手段
４０…表面保護検出手段
４１…材質特定手段
４２…パラメータ選択手段
４４…パラメータ記憶手段
４５…計測プログラム
Ｐ…加工位置
Ｗ…板材
【発明の属する技術分野】
この発明は、パンチプレス等のプレス機械であって、種々の材質，板厚等の板材を加工するプレス機械に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パンチ加工等のプレス加工では、板厚や材質等の種々異なる板材の加工を行うことがある。サーボモータ駆動や油圧駆動のパンチプレスでは、ラムの速度曲線や、上昇待機位置（ホバーハイト）、打ち抜きトン数等の各種の制御が可能であり、高品質の加工のためには、これらの制御のための制御パラメータを適宜設定することが必要となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来は、このような制御パラメータの設定を自動化する場合、加工プログラム中に板厚，材質を示す「マット命令」等と呼ばれる命令を準備しておき、ＮＣ装置による実行過程で制御パラメータを自動選択している。
しかし、加工プログラム中に板厚，材質等を示す命令を記述するのでは、加工プログラムの作成が煩雑になることがある。また、板材には、反り等によって部分的に表面高さ位置にばらつきがあり、表面高さ位置によって、ラムの上昇待機位置を異ならせることが望まれるが、このような表面高さのばらつきは、加工プログラムに記述することができない。さらに、板材には、表面に被覆シートや塗装等の保護層を施すことがあるが、このような表面保護の違いは種類が多く、加工プログラムの命令として記述すると、プログラム作成が一層複雑になる。
【０００４】
この発明の目的は、板材の種類を機械上で検出，特定し、その種類に応じた適切な加工が自動的に行えるプレス機械を提供することである。
この発明の他の目的は、制御パラメータの選択を簡易化することである。
この発明のさらに他の目的は、最適な加工を可能とすることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明を実施形態に対応する図１と共に説明する。このプレス機械は、板材（Ｗ）をプレス加工する加工手段（３）と、板材（Ｗ）を各方向（Ｘ軸方向，Ｙ軸方向）の進退駆動用のサーボモータ（２１，２２）の駆動により前後左右に移動させて前記加工手段（３）による加工位置（Ｐ）に移動させるワーク送り手段（４）と、板材（Ｗ）の種類を示す複数の要素をプレス機械上でそれぞれ検出する複数の検出手段（３７〜４０）と、これら検出手段（３７〜４０）で検出された要素から板材（Ｗ）の種類を特定する板材特定手段（４１）と、この手段（４１）で特定された板材の種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段（４２）と、この選択された制御パラメータに基づき前記加工手段（３）の加工を制御する加工制御手段（３２）とを備えたものである。上記の板材の種類を示す複数の要素には、例えば、板厚や、板材の表面高さの各部によるばらつきが有り、その他、材質、被覆の有無，種類等であり、板材が平板状である場合に、その平面形状および大きさを除く任意の要素とされる。前記複数の検出手段（３７〜４０）として、板厚検出手段（３７）と、板材（Ｗ）の各部の表面位置を検出する表面ばらつき検出手段（３８）とを有し、この表面ばらつき検出手段（３８）は、前記板厚検出手段（３７）と、前記ワーク送り手段（４）の各サーボモータ（２１，２２）に設けられた位置検出器（２１ａ，２１ｂ）とで構成され、前記板材特定手段（４１）は、前記板厚検出手段（３７）の検出値から板厚を特定する板厚特定部（４１ａ）と、前記板厚検出手段（３７）の検出値を前記位置検出器（２１ａ，２２ａ）で得られる座標位置と対応して記憶する表面ばらつき特定部（４１ｂ）とを有する。
この構成によると、プレス機械に板材（Ｗ）が搬入されると、その板材（Ｗ）の種類を示す複数の要素が、検出手段（３７〜４０）で検出され、これらの検出された要素から、板材（Ｗ）の種類が板材特定手段（４１）で特定される。このように特定された板材（Ｗ）の種類に応じて、パラメータ選択手段（４２）が制御パラメータを選択し、加工制御手段（３２）は、その選択された制御パラメータに基づき加工手段（３）の加工を制御する。このように、板材（Ｗ）の種類を機械上で検出，特定し、その種類に応じた適切な制御パラメータを自動選択して自動加工の自動化の程度を高めることができる。この場合に、板材（Ｗ）の種類の特定は、複数の要素を検出して行うため、板材種類の特定が適切に、また種々の目的に応じた板材種類の特定が行え、板材種類に応じたより高品質の加工が行える。
【０００６】
この発明において、前記パラメータ選択手段（４２）は、板材（Ｗ）の種類と制御パラメータとを対応させて記憶したパラメータ記憶手段（４４）と、前記板材特定手段（４１）で特定された板材の種類により前記パラメータ記憶手段（４４）から制御パラメータを選択するパラメータ選択部（４３）とでなるものとしても良い。
このように、板材の種類と制御パラメータとを対応させて記憶した板材対応パラメータ記憶手段（４４）を予め準備しておくことで、簡単に制御パラメータを定めることができる。
【０００７】
この発明において、前記加工手段（３）がラム（５）の昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である場合に、制御パラメータは、前記ラム（５）の速度パターン、前記ラム（５）の上昇待機位置、成形加工時における前記ラム（５）の押し付けトルク、および孔開け加工時における前記ラム（５）の打ち抜きトン数のうちの少なくとも一つを含むものとしても良い。
これら速度パターン、上昇待機位置、成形加工時のラム（５）の押し付けトルク、打ち抜きトン数は、いずれも加工品質や加工能率に大きく影響する制御パラメータであり、これをパラメータ選択手段（４２）で自動選択するようにすることで、最適な加工が行える。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施形態を図面と共に説明する。このプレス機械は、パンチプレスに適用したものであり、本体機械１と、この本体機械１の制御を行う制御装置２とで構成される。
本体機械１は、板材Ｗをプレス加工する加工手段３と、板材Ｗを加工手段３による加工位置Ｐに移動させるワーク送り手段４とを有する。加工手段３は、ラム５の昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である。ラム５は、サーボモータ６をパンチ駆動源とし、そのモータ軸６ａの回転出力が、回転・直線往復動作の動作変換機構７を介して伝えられる。動作変換機構７は、モータ軸６ａに直結された偏心カム８でクランクアーム９を昇降させる偏心カム機構からなり、クランクアーム９の下端にラム５がピン結合されている。ラム５は、フレーム１０に設けられたラムガイド１１に昇降自在に案内される。フレーム１０には、上下一対の工具支持体１２，１３が設けられ、各々にパンチ工具１４およびダイ工具１５が設置されている。工具支持体１２，１３は各々タレットからなり、外周に沿う円周上に上記パンチ工具１４およびダイ工具１５が複数個並べて配置されている。
【０００９】
ワーク送り手段４は、図２，図３に示すように、板材Ｗの縁部をワークホルダ１６で把持してテーブル１７上の前後（Ｙ軸方向），左右（Ｘ軸方向）に移動させる手段である。テーブル１７は、固定テーブル１７ａと、可動テーブル１７ｂとでなる。ワーク送り手段４は、フレーム１０に設けられたレール１８上を可動テーブル１７ｂと共に前後（Ｙ軸方向）移動するキャリッジ１９と、このキャリッジ１９に搭載されて左右（Ｘ軸方向）に移動可能なクロススライド２０を有し、クロススライド２０に複数のワークホルダ１６が取付けられている。キャリッジ１９およびクロススライド２０は、各々サーボモータ２１，２２により、ボールねじ２３，２４を介して進退駆動される。ワークホルダ１６は、図１に示すように、上顎１６ａと下顎１６ｂとで板材Ｗを挟むものであり、上下の顎１６ａ，１６ｂを開閉駆動するシリンダ装置等の開閉駆動手段２５を有している。
【００１０】
制御装置２は、プログラム制御式のものであり、数値制御機能およびシーケンス制御機能を備える。制御装置２は、加工プログラム３１を加工制御手段３２で解読，実行して本体機械１を制御するものである。加工制御手段３２は、ワーク送り手段４のＸ，Ｙ軸の駆動源であるサーボモータ２１，２２を制御するワーク送り制御手段３４と、ラム軸駆動源であるラム軸サーボモータ６を制御するラム軸制御手段３５と、加工プログラム３１の各指令を解読してその指令に対応する各軸制御手段３４，３５およびシーケンス制御手段（図示せず）に指令を転送する解読処理手段３３とを備える。ラム軸制御手段３５は、パラメータ設定部３６を有していて、このパラメータ設定部３６に設定された制御パラメータに応じた制御を行う。加工プログラム３１は、ＮＣコード等で記述されたものである。
【００１１】
この実施形態のプレス機械は、上記構成において、板材Ｗの種類を示す複数の要素をそれぞれ検出する複数の検出手段３７〜４０を本体機械１上に設け、かつこれらの検出手段３７〜４０で検出された要素から板材Ｗの種類を特定する板材特定手段４１と、この手段４１で特定された板材Ｗの種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段４２とを制御装置２に設けたものである。またパラメータ設定部３６は後述の制御パラメータが設定されるものとし、プログラムメモリ４９には、板材種類の特定要素を検出するための動作を本体機械１に行わせるための計測プログラム４５を準備する。計測プログラム４５は、加工プログラム３１と同じく加工制御手段３２で実行されるプログラムである。板厚特定手段４１は、板厚特定部４１ａ，表面ばらつき特定部４１ｂ、材質特定部４１ｃ、および表面保護特定部４１ｄを有している。これら特定部４１ａ〜４１ｄは、各々板材種類の特定要素である板厚、板材各部の表面高さ、板材Ｗの材質、および板材Ｗの表面保護を各々特定する手段である。
【００１２】
第１の検出手段３７は、板厚検出手段であり、ラム５のストローク位置を検出するリニアセンサが用いられている。第１の検出手段３７の検出値は、板厚特定部４１ａに入力される。板厚計測については、工具支持体１２の一つの工具ステーションに、パンチ工具１４に代えて、板材Ｗの表面を押し付ける計測用押付け具１４ａが取付けておき、計測プログラム４５により計測用押付け具１４ａをラム５の駆動で板材表面に押し付ける。板厚特定手段４１ａは、この押し付け時のリニアセンサからなる板材押し付け手段３７の出力値から板厚を特定する。この板厚の特定は、予め区分設定した板厚区分のいずれに属するかを特定するようにしても良く、また計測された板厚値をそのまま記憶するようにしても良い。
【００１３】
板厚検出手段３７は、ラム位置を検出するセンサに限らず、機内で板厚を検出するものであれば良い。例えば、ワークホルダ１６に、その板材挟み状態における開き度計測手段を設け、この手段を板厚検出手段３７として用いることもできる。
【００１４】
第２の検出手段３８は、板材Ｗの各部の表面位置を検出する表面ばらつき検出手段である。この表面ばらつき検出手段３８は、上記の板厚検出手段３７と、ワーク送り手段４の各軸のサーボモータ２１，２２に設けられた位置検出器２１ａ，２２ａとで構成される。 表面ばらつきの計測は、計測プログラム４５により、板材Ｗをワーク送り手段４で移動させ、板材Ｗの複数箇所で、計測用押付け具１４ａをラム５の駆動で板材表面に押し付けることにより行われる。板材特定手段４１の表面ばらつき特定部４１ｂは、各押し付け箇所での板厚検出手段３７の検出値を、位置検出器２１ａ，２２ａで得られる座標位置と対応して記憶する。
なお、表面ばらつき特定部４１ｂは、板材Ｗが反り等を生じていた場合に、その反り等を生じたままの自然状態の表面位置を特定するものとしても、また板材Ｗの各部の板厚を特定するものとしても良い。自然状態の表面位置を特定するものとする場合は、例えばラム５に感圧センサ（図示せず）を取付けておき、計測用押付け具１４ａが板材Ｗに接したことで生じる感圧センサの出力のタイミングで、板厚検出手段３７の主力を取り込むようにする。
【００１５】
第３の検出手段３９は、板材Ｗの材質を検出する手段であり、例えば板材が金属板であるか樹脂板であるかの検出や、さらに詳しく鉄板であるかアルミ板であるかの検出等を行う。この材質検出手段３９は、例えば、板材Ｗに通電してその電気抵抗値を計測するものや、静電容量を計測（電荷量の計測）するものや、この他に板材Ｗを叩いて衝撃波の周波数を計測するものが用いられる。第３の計測手段３９は、例えばワークホルダ１６に設けられる。特に、電気抵抗を計測するものである場合、および静電容量で計測するものである場合に、ワークホルダ１６に設けることが好ましい。
板材特定手段４１の材質特定部４１ｃは、このように計測された電気抵抗値や、静電容量、周波数等の計測値を、設定基準値と比較して板材Ｗの材質を特定する。
【００１６】
第４の検出手段４０は、板材Ｗの表面保護物を検出する手段である。この表面保護検出手段４０には、例えば固体撮像素子（ＣＣＤ）カメラ、または静電容量（電荷量を計測）を計測するものが用いられる。
板材特定手段４１の表面保護特定部４１ｄは、このように表面保護検出手段４０で検出された情報から、板材Ｗの表面保護物（例えば、シートや塗装）の種類や有無を特定する。表面保護検出手段４０としてＣＣＤカメラを用いる場合、板材Ｗの色から表面保護物を特定することができる。表面保護検出手段４０が静電容量を計測するものである場合、材質特定手段３９は静電容量以外の要素を検出するものとすることが好ましい。
【００１７】
パラメータ選択手段４２は、板材Ｗの種類と制御パラメータとを対応させて記憶した板材対応のパラメータ記憶手段４４と、板材特定手段４１で特定された板材Ｗの種類によりパラメータ記憶手段４４から制御パラメータを選択するパラメータ選択部４３とでなる。パラメータ選択部４３は、選択した制御パラメータをラム軸制御手段３５のパラメータ設定部３６に設定する。
【００１８】
パラメータ設定部３６は、図４に示すように、速度パターン設定部３６ａと、上昇待機位置設定部３６ｂと、成形加工時押付けトルク設定部３６ｃと、打ち抜きトン数設定部３６ｄとを有する。
速度パターン設定部３６には、ラム軸制御手段３５のサーボ制御系で用いる速度パターンのパラメータとして、ラム５を昇降させる速度パターンが設定される。例えば、ラム５は、打ち抜き加工を行う場合に、下降過程で板材表面にパンチ工具が接する寸前位置で速度低下させ、再度加速するような速度曲線ａで制御する。この速度曲線ａにおける接触寸前の減速開始位置ａ１を、板厚やその箇所の板材表面高さに応じてできるだけ低い位置とすることで、ラムのサイクルタイムが短縮できる。このような速度曲線ａが速度パターンとして設定される。
【００１９】
上昇待機位置設定部３６ｂは、ラム５を上昇させて待機する位置（ホバーハイト）が設定される。ラム５を上昇待機させる高さ位置（Ｈ）を、上死点（ＴＤＣ）とせずに、ストリップミスが生じない範囲で出来るだけ低い位置とすることで、サイクルタイムの短縮が図れる。図１のような偏心カム式の動作変換機構７を用いた場合は、図４に斜線部で示すように、サーボモータ６を正逆に駆動することで、上記のように上死点（ＴＤＣ）よりも低い位置（Ｈ）で上昇待機させることができる。このような上昇待機位置（Ｈ）が、上昇待機位置設定部３６ｂに設定される。
【００２０】
成形加工時押付けトルク設定部３６ｃは、成形加工時にラム５に作用させる押付けトルクの最大値を制御パラメータとして設定する手段である。つまり、成形加工時のサーボモータ６の出力トルクを制限する手段であり、サーボ制御系でトルク制御手段を設けた場合に用いられる。パンチ動作による成形加工では、材質や板厚に応じて過大な押し付け力を避けることが、成形加工の品質保持に必要である。このような押付けトルクの最大値を、成形加工時押付けトルク設定部３６ｃに設定する。
打ち抜きトン数設定部３６ｄは、打ち抜き加工時にサーボモータ６で出力するトン数を設定する手段である。打ち抜きトン数は、サーボモータ６に流す電流の制御で制御できる。
【００２１】
図５に示すようにパラメータ記憶手段４３には、板材種類を示す各要素（例えば、板厚、表面ばらつき、材質、表面保護等）と、各制御パラメータ（例えば速度パターン、上昇待機位置、成形時打ち抜きトルク、打ち抜きトン数等の関係を示したデータを、テーブル等として記憶したものである。
板材種類を示す各要素は、制御パラメータに影響するものと、しないものとがあり、また複数種類の要素が相互に制御パラメータし合うものとがある。このような要素と制御パラメータの関係を整理してパラメータ記憶手段４３が設定される。
【００２２】
例えば、特定要素のうちの板厚、および表面ばらつきは、いずれも制御パラメータのうちの速度パターンと、上昇待機位置と、打ち抜きトン数と、成形時押し付けトルクとに影響を与える。
板材Ｗの材質も、速度パターン、上昇待機位置、打ち抜きトン数、成形時押し付けトルクに影響を与える。
【００２３】
上記構成の動作を説明する。本体機械１に搬入された板材Ｗは、まず計測プログラム４５の制御で、板材種類を示す要素である板厚、表面ばらつき、材質、および表面保護が、各検出手段３７〜４０で検出され、板材特定手段４１の各特定部４１ａ〜４１ｄで特定される。このように板材特定手段４１で特定された各特定要素は、パラメータ選択部手段４２のパラメータ選択手段４３に入力される。パラメータ選択手段４３は、入力された各特定要素を、パラメータ記憶手段４４で照合して該当する各制御パラメータ（速度パターン、上昇待機位置、成形加工時押付けトルク、打ち抜きトン数）を選択し、ラム軸制御手段３５のパラメータ設定部３６に設定する。
このように、制御パラメータの自動設定が完了した後、加工プログラム３１を実行し、パンチ加工を行う。このパンチ加工時に、ラム軸は、パラメータ設定部３６に設定された制御パラメータに従って制御される。
上記の計測プログラム４５による計測は、板材Ｗ毎に行っても良く、また板材Ｗのロット替え毎に行うようにしても良い。
【００２４】
図６は、板厚計測の変形例を示す。この例は、工具支持手段１２における同じ割出位置（同じタレット割出角度）に複数のパンチ工具１４を設置した形式の例である。ラム５は、先端に複数のストライカ４６と、ストライカ選択手段４７とを有している。ラム５の下降による押し付け力は、ストライカ選択手段４７で選択したストライカ４６のみに作用する。そのため、工具支持体１２の同じタレット割出位置に設けられた複数のパンチ工具１４のうちの任意のパンチ工具１４を選択して加工できる。
このように複数のストライカ４６を設けものにおいて、一部のまたは全てのストライカ４６に荷重計４８が設けられている。板厚特定部４１ａは、荷重計４８がオンしたときのリニアセンサである検出手段３７のラムストローク位置検出値から、板材Ｗの板厚を特定する。
表面ばらつき特定部４１ｂも、荷重計４８がオンしたときのリニアセンサである検出手段３７のラムストローク位置検出値から、現在計測中の板材箇所における板材Ｗの板厚を特定する。
図６の例における上記の他の事項は、図１〜図５の実施形態と同じである。
【００２５】
なお、前記各実施形態では、板厚検出手段３７、表面ばらつき検出手段３８、材質検出手段３９、および表面保護検出手段４０を設けたが、これら検出手段３７〜４０は、上記のうちの任意の２つ、または任意の３つのみを設けても良い。例えば、任意の２つの組として、板厚検出手段３７と表面ばらつき検出手段３８のみ、板厚検出手段３７と材質検出手段３９のみ、板厚検出手段３７と表面保護検出手段４０のみを設けても良く、また表面ばらつき検出手段３８と材質検出手段３９のみ、表面ばらつき検出手段３８と表面保護検出手段４０のみ、または材質検出手段３９と表面保護検出手段４０のみを設けても良い。また、任意の３つの組として、板厚検出手段３７，表面ばらつき検出手段３８，および材質検出手段３９のみ、板厚検出手段３７，表面ばらつき検出手段３８，および表面保護検出手段４０のみ、表面ばらつき検出手段３８，材質検出手段３９，および表面保護検出手段４０のみを設けても良い。これらの場合に、材質特定手段４１における材質特定部４１ａ〜４１ｄは、設けられた検出手段３７〜４０に対応するもののみを設ける。
【００２６】
【発明の効果】
この発明のプレス機械は、板材をプレス加工する加工手段と、板材を各方向の進退駆動用のサーボモータの駆動により前後左右に移動させて前記加工手段による加工位置に移動させるワーク送り手段と、板材の種類を示す複数の要素をプレス機械上でそれぞれ検出する複数の検出手段と、これら検出手段で検出された要素から板材の種類を特定する板材特定手段と、この手段で特定された板材の種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段と、この選択された制御パラメータに基づき前記加工手段の加工を制御する加工制御手段とを備え、前記複数の検出手段として、板厚検出手段と、板材の各部の表面位置を検出する表面ばらつき検出手段とを有し、この表面ばらつき検出手段は、前記板厚検出手段と、前記ワーク送り手段の各サーボモータに設けられた位置検出器とで構成され、前記板材特定手段は、前記板厚検出手段の検出値から板厚を特定する板厚特定部と、前記板厚検出手段の検出値を前記位置検出器で得られる座標位置と対応して記憶する表面ばらつき特定部とを有するため、板材の種類を機械上で検出，特定し、その種類に応じた適切な加工が自動的に行える。
パラメータ選択手段が、板材の種類と制御パラメータとを対応させて記憶したパラメータ記憶手段と、前記板材特定手段で特定された板材の種類により前記板材対応パラメータ設定手段から制御パラメータを選択するパラメータ選択部とでなる場合は、制御パラメータの選択が簡単に行える。
前記加工手段がラムの昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段である場合に、制御パラメータとして、前記ラムの速度パターン、前記ラムの上昇待機位置、成形加工時における前記ラムの押し付けトルク、および孔開け加工時における前記ラムの打ち抜きトン数のうちの少なくとも一つを含むときは、最適な加工が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかるプレス機械の概念構成を示す説明図である。
【図２】同プレス機械の平面図である。
【図３】同プレス機械の側面図である。
【図４】そのパラメータ設定部の概念構成のブロック図である。
【図５】そのパラメータ記憶手段の概念構成のブロック図である。
【図６】この発明の他の実施形態にかかのプレス機械の一部を示す概念構成の説明図である。
【符号の説明】
１…本体機械
２…制御装置
３…加工手段
４…ワーク送り手段
５…ラム
６…サーボモータ
７…動作変換機構
１２，１３…工具支持体
１４…パンチ工具
１４ａ…計測用押付け具
１６…ワークホルダ
１７…テーブル
２１，２２…サーボモータ
２１ａ，２２ａ…位置検出器
３４…ワーク送り制御手段
３５…ラム軸制御手段
３６…パラメータ設定部
３７…板厚検出手段
３８…表面ばらつき検出手段
３９…材質検出手段
４０…表面保護検出手段
４１…材質特定手段
４２…パラメータ選択手段
４４…パラメータ記憶手段
４５…計測プログラム
Ｐ…加工位置
Ｗ…板材
Claims (3)
- 板材をプレス加工する加工手段と、板材を各方向の進退駆動用のサーボモータの駆動により前後左右に移動させて前記加工手段による加工位置に移動させるワーク送り手段と、板材の種類を示す複数の要素をプレス機械上でそれぞれ検出する複数の検出手段と、これら検出手段で検出された要素から板材の種類を特定する板材特定手段と、この手段で特定された板材の種類に応じて制御パラメータを選択するパラメータ選択手段と、この選択された制御パラメータに基づき前記加工手段の加工を制御する加工制御手段とを備え、前記複数の検出手段として、板厚検出手段と、板材の各部の表面位置を検出する表面ばらつき検出手段とを有し、この表面ばらつき検出手段は、前記板厚検出手段と、前記ワーク送り手段の各サーボモータに設けられた位置検出器とで構成され、前記板材特定手段は、前記板厚検出手段の検出値から板厚を特定する板厚特定部と、前記板厚検出手段の検出値を前記位置検出器で得られる座標位置と対応して記憶する表面ばらつき特定部とを有するプレス機械。
- 前記パラメータ選択手段は、板材の種類と制御パラメータとを対応させて記憶したパラメータ記憶手段と、前記板材特定手段で特定された板材の種類により前記パラメータ記憶手段から制御パラメータを選択するパラメータ選択部とでなる請求項１記載のプレス機械。
- 前記加工手段がラムの昇降駆動でパンチ加工を行うパンチ加工手段であり、制御パラメータは、前記ラムの速度パターン、前記ラムの上昇待機位置、成形加工時における前記ラムの押し付けトルク、および孔開け加工時における前記ラムの打ち抜きトン数のうちの少なくとも一つを含む請求項１または請求項２記載のプレス機械。
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