JPH08108300A - パンチプレスの動作制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワーク送りとパンチ駆動とを完全に同期させ
ることができ、高速パンチの場合にも精度の高いパンチ
サイクルタイムの短縮が図れるようにする。 【構成】 板材送り手段１５の送り動作とパンチ駆動手
段１３の打ち抜き動作とを同期して制御する多軸同時制
御の一体のポジションコントローラ２１を設ける。この
コントローラ２１には、次のパンチ位置への送り所要時
間ｔｆを演算する送り到達時間演算手段５３と、パンチ
駆動手段１３の下降開始からワーク表面に接するまでの
時間ｔｄを演算する手段５４と設ける。また、板材送り
手段１５による板材送り完了時又はその直後にパンチ工
具がワーク表面に接するようにパンチ開始指令を与える
手段５６を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、油圧式のタレットパ
ンチプレス等のパンチプレスにおいて、ワーク送り動作
とパンチ動作とを同期して制御するパンチプレスの動作
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パンチプレスでは、テーブル上のワーク
のＸ，Ｙ軸方向への送りとラムの下降によるパンチ動作
とを交互に繰り返し、必要なだけ孔明け加工を行う。前
記のパンチ動作は、一般にはワーク送りの完了後、すな
わちワーク停止後に下降を開始させている。このように
ワーク送りの完了を待ってラムの下降を開始させる場
合、制御は簡単であるが、ラムの待ち時間が長くなり、
サイクルタイムが無駄に長くなる。このため、従来、ワ
ーク送りの途中でラムを下降させ、サイクルタイムを短
縮することが考えられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の、ワー
ク送りとラムの下降を制御する手段は、各々独立した別
のコントローラであり、各タイミングはコントローラ外
の信号線とインタフェースとを介して行うものであるた
め、完全な同期が取れていなかった。そのため、高速パ
ンチで安定した精度を保つことが難しく、サイクルタイ
ムの十分な短縮を図ることができなかった。

【０００４】この発明の目的は、ワーク送りとパンチ駆
動とを完全に同期させることができ、高速パンチの場合
にも精度の高いパンチサイクルタイムの短縮が図れるパ
ンチプレスの動作制御装置を提供することである。この
発明の他の目的は、ワーク送りの距離やパンチの昇降高
さが種々変わっても常にサイクルタイムの短縮が実現で
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、ワークが板厚の異なるものに変更されても、安定し
たサイクルタイムの短縮が図れるようにすることであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の構成を実施例
に対応する図１と共に説明する。このパンチプレスの動
作制御装置は、ワーク（Ｗ）を移動させる板材送り手段
（１５）と、ワーク（Ｗ）の打ち抜き動作を行うパンチ
駆動手段（１３）と、板材送り手段（１５）の送り動作
とパンチ駆動手段（１３）の打ち抜き動作とを同期して
制御する多軸同時制御の一体のポジションコントローラ
（２１）とを備えたものである。ポジションコントロー
ラ（２１）は、板材送り手段（１５）による次のパンチ
位置への送り到達時間（ｔｆ）を演算する送り到達時間
演算手段（５３）と、パンチ駆動手段（１３）の下降開
始からパンチ工具がワーク表面に接するまでの時間であ
るワーク接触時間（ｔｄ）を演算するワーク接触時間演
算手段（５４）と、板材送り手段（１５）による板材送
り完了時又はその直後にパンチ工具がワーク表面に接す
るようにパンチ駆動手段（１３）にパンチ開始指令を与
えるパンチ開始指令手段（５６）とを備えたものとする
ことが望ましい。また、ワーク接触時間演算手段（５
４）は、ワーク（Ｗ）の板厚情報を加味してワーク接触
時間（ｔｄ）を演算するものとすることが望ましい。

【０００６】

【作用】この構成によると、板材送り手段（１５）の送
り動作とパンチ駆動手段（１３）の打ち抜き動作とが一
体のポジションコントローラ（２１）で同期制御される
ため、各タイミングの信号が内部のバスを介して送れ、
そのため信号伝達に無駄時間が生じず、ワーク送りとパ
ンチ駆動とを完全に同期させることができる。したがっ
て、高速パンチの場合にも精度の良いパンチサイクルタ
イムの短縮が図れる。前記の送り到達時間演算手段（５
３）およびワーク接触時間演算手段（５４）等を設けた
場合は、送り到達時間演算手段（５３）により、板材送
り手段（１５）によるワーク（Ｗ）の次のパンチ位置へ
の送り到達時間（ｔｆ）が演算され、ワーク接触時間演
算手段（５４）により、パンチ駆動手段（１３）の下降
開始からパンチ工具がワーク表面に接するまでのワーク
接触時間（ｔｄ）が演算される。パンチ開始指令手段
（５６）は、このように求められた送り到達時間（ｔ
ｆ）およびワーク接触時間（ｔｄ）から、板材送り手段
（１５）による板材送り完了時又はその直後にパンチ工
具がワーク表面に接するパンチ開始タイミングを演算
し、そのタイミングでパンチ駆動手段（１３）にパンチ
開始指令を与える。このため、ワーク（Ｗ）の送り距離
やパンチ駆動装置（１３）の昇降高さが種々変わって
も、適正なタイミングでパンチ動作が開始できる。ワー
ク接触時間演算手段（５４）がワーク（Ｗ）の板厚情報
を加味してワーク接触時間（ｔｄ）を演算するものであ
る場合は、ワーク（Ｗ）が板厚の異なるものに変更され
ても、適正なタイミングでパンチ動作が開始できる。

【０００７】

【実施例】この発明の一実施例を図１ないし図４に基づ
いて説明する。図２および図３は、この動作制御装置を
応用するタレット式のパンチプレスの平面図および側面
図を各々示す。フレーム１に上下のタレット２（２Ａ，
２Ｂ）が設置され、フレーム１の上部に設けられたパン
チ駆動手段１３により、パンチ位置Ｐでタレット２のパ
ンチ工具１６およびダイ１７によるパンチ加工が行われ
る。パンチ駆動手段１３は、油圧シリンダ１８により昇
降自在なラム１９を介してパンチ工具１６を昇降させる
油圧式のものとしてある。

【０００８】テーブル３は、中央の固定テーブル３ａと
両側のスライドテーブル３ｂとからなる。両側のスライ
ドテーブル３ｂは、キャリッジ４と一体に固定され、ベ
ッド５のレール６上をキャリッジ４と共に前後方向（Ｙ
軸方向）に進退する。キャリッジ４には左右方向（Ｘ軸
方向）に進退自在にクロススライド７が搭載され、クロ
ススライド７に設けられた複数のワークホルダ８によ
り、テーブル３上の板状のワークＷが把持される。キャ
リッジ４の進退駆動は、ベッド５に設置したＹ軸サーボ
モータ９と送りねじ１１とで行われ、クロススライド７
の進退駆動は、キャリッジ４に設置したＸ軸サーボモー
タ１０と送りねじ１２とで行われる。これらＸ軸サーボ
モータ１０およびＹ軸サーボモータ９等で板材送り手段
１５が構成される。なお、フレーム１にはパンチ位置Ｐ
にあるタレット２のパンチ工具１６が割出工具である場
合に、その割出回転させる工具角度割出機構（図示せ
ず）を備えている。

【０００９】図２は、このパンチプレスを制御する制御
装置のハードウェア構成を示す。ＮＣ装置２０は、パン
チプレスの全体を制御するものであり、数値制御を行う
ＮＣ機能部とプログラマブルコントローラ機能部とを備
えたコンピュータ装置で構成される。ＮＣ装置２０は、
板材送り手段１５のＸ軸サーボモータ１０およびＹ軸サ
ーボモータ９と、パンチ駆動手段１３の油圧サーボバル
ブ３６との３軸をポジションコントローラ２１を介して
制御し、かつタレット割出モータ２７および前記工具角
度割機構の割出モータ２８は、そのサーボアンプ２９，
３０にＮＣ装置２０から直接に指令を与えて制御するよ
うにしてある。油圧ユニット３７やその他の機器３８も
ＮＣ装置２０で直接に制御する。油圧サーボバルブ３６
は、パンチ駆動手段１３の油圧シリンダ１８に油圧ユニ
ット３７から送る油圧経路に介在させたものであり、ラ
ム軸サーボアンプ３３を介して制御される。Ｘ軸サーボ
モータ１０およびＹ軸サーボモータ９は、各々サーボア
ンプ３４，３５を介して制御される。各軸のモータ２
７，２８，１０，９は、これらに付設されたパルスジェ
ネレータ３１，３２，４３，４４の帰還信号でフィード
バック制御を行うものとしてある。ＮＣ装置２０とポジ
ションコントローラ２１との間には、並列伝送の信号線
４０および直列伝送の信号線４１，４２と、それらのイ
ンタフェースとが設けてある。また、ＮＣ装置２０に
は、グラフィックディスプレイ２２、キーボード２３、
フロッピィーディスク装置２４、外部信号線接続用イン
タフェース２５、および機械操作パネル２６等が付設さ
れている。

【００１０】図１（Ａ）は、図２の制御装置における各
軸同時制御のための主要部を示す機能ブロック図であ
る。ポジションコントローラ２１は、板材送り手段１５
のＸ軸サーボモータ１０およびＹ軸サーボモータ９と、
パンチ駆動手段１３のサーボバルブ３６との３軸を同期
して制御する一体の多軸同時制御のコントローラとして
ある。すなわち、ポジションコントローラ２１は、ＸＹ
軸送り制御手段５１と、ＸＹ軸送り許可手段５２と、送
り到達時間演算手段５３と、ワーク接触時間演算手段５
４と、ラム軸送り制御手段５５とを備え、ラム軸送り制
御手段５５にパンチ開始指令手段５６が設けられてい
る。また、ＮＣ装置２０に接触高さ演算手段５８が設け
られている。接触高さ演算手段５８はポジションコント
ローラ２１に設けても良い。

【００１１】ＸＹ軸送り制御手段５１は、加工プログラ
ム５９からＮＣ装置２０を介して送られるＸ軸送り指令
Ｆ_X およびＹ軸送指令Ｆ_Y に従ってＸ軸サーボアンプ３
４およびＹ軸サーボアンプ３５へ送り指令を出力する手
段である。ＸＹ軸送り許可手段５２は、油圧シリンダ１
８のラム位置検出器３９から得られるラム位置が設定高
さ以上にある間だけ、パンチ許可フラグを立てる手段で
ある。送り到達時間演算手段５３は、板材送り手段１５
による次のワークＷのパンチ位置への送り到達時間ｔｆ
を演算する手段である。ワーク接触時間演算手段５４
は、パンチ駆動手段１３の下降開始からパンチ工具１６
がワークＷの表面に接するまでの時間であるワーク接触
時間ｔｄを演算する手段である。ワーク接触時間演算手
段５４は、板厚情報ｈｎおよび金型情報Ｔｎを加味して
接触高さ演算手段５８で演算される接触高さＨ_B と、待
機高さ指令Ｈａの値とラム軸下降速度の情報とからワー
ク接触時間ｔｄを演算するものとしてある。ラム軸送り
制御手段５５は、パンチ指令Ｐａに従い、予め設定して
おいた所定の速度曲線に従って油圧シリンダ１８が昇降
動作するようにラム軸サーボアンプ３３へラム軸昇降指
令を出力する手段である。パンチ開始指令手段５６は、
板材送り手段１５による板材送り完了時又はその直後に
パンチ工具１６がワーク表面に接するように、パンチ駆
動手段１３のラム軸サーボアンプ３３へパンチ開始指令
を与える手段である。なお、前記各手段５１〜５８の詳
細な機能は、次の動作説明時に、図１（Ｂ）のタイミン
グチャートと共に説明する。

【００１２】上記構成の動作を説明する。パンチプレス
機は、加工プログラム５９に従い、板材送り手段１５に
よるＸ軸方向およびＹ軸方向のワーク送りと、パンチ駆
動手段１３によるパンチ動作とを交互に行う。Ｘ軸方向
の送りと、Ｙ軸方向の送りとは同時に行うが、両軸の送
り距離が違う場合に、Ｘ，Ｙ軸のいずれか片方の送りが
先に完了するようにしても良く、また同時に送りが完了
するように速度調整を行わせても良い。図１（Ｂ）の
(a) は、Ｘ，Ｙ軸のうちの遅く到達する軸の速度曲線を
示す。この曲線は、送りの開始および停止時は次第に加
速および減速させ、中間は最高速度とする台形制御の速
度曲線となっている。

【００１３】まず、加工プログラム５９におけるＸ軸送
り指令Ｆ_X およびＹ軸送指令Ｆ_Y により、第１回目のパ
ンチ位置Ｐへのワーク送りが行われる。このとき、送り
動作の実行と並行して、送り到達時間演算手段５３は、
ＸＹ方向の送り距離と板材送り手段１５による送り速度
とから、送り到達時間ｔｆ₁ を演算する。また、ワーク
接触時間演算手段５３は、パンチ工具１６がワークＷに
接するラム軸高さである接触高さ（Ｂ₁ 点の高さ）Ｈ_B
と、ラム軸の待機高さＨ_A と、ラム軸の下降速度とか
ら、パンチ駆動手段１３の下降開始からパンチ工具１６
がワーク表面に接するまでのワーク接触時間ｔｄ₁ を演
算する。待機高さＨ_A は、加工プログラム５９に特に指
令されていない場合は、所定の最大上昇高さとする。接
触高さＨ_Bの情報は、ＮＣ装置２０における接触高さ演
算手段５８から与えられる。この手段５８では、加工プ
ログラム５９に記述され、あるいはＮＣ装置２０のモメ
リに登録された板厚情報および金型情報から接触高さＨ
_B を演算する。金型情報を加味するのは、パンチ工具１
６の種類によって工具高さが異なり、ラム軸高さを補正
する必要があるためである。その補正量を金型情報とし
て、ワーク接触時間ｔｄ₁ の演算に用いられる。

【００１４】このようにワーク送り中に送り到達時間ｔ
ｆ₁ とワーク接触時間ｔｄ₁ とを演算しておき、送り到
達時間ｔｆ₁ からワーク接触時間ｔｄ₁ を差し引いた時
間よりも少し短い時間だけワーク送り開始時Ｔ_C0から経
過すると、その時点（Ｔ_A1）でパンチ開始指令手段５６
はパンチ駆動手段１３のサーボアンプ３３へパンチ開始
指令を与える。前記の少し前とは、略同時であっても良
く、所定の時間をパンチ開始指令手段５６に設定してお
く。このようにしてパンチ駆動手段１３のパンチ動作を
板材送り中に開始させることにより、ワーク送りが到達
したときには、ラム軸高さがワークＷに略接する位置ま
で下降することになり、パンチ駆動手段１３の無駄な待
機時間が無くせる。

【００１５】ラム軸が下降を続けてワークＷを孔明け
し、ラム軸が上昇してワークＷからパンチ工具１６が完
全に抜けると、すなわちワーク送りがパンチ工具１６と
干渉せずに行えるようになると、ＸＹ軸送り許可手段５
２がパンチ許可フラグを立て、このフラグを見て、次の
パンチ位置への板材送り手段１５による送りが開始され
る。パンチ工具１６の抜け出しを確認する位置Ｃのラム
軸高さは、ＸＹ軸送り許可手段５２に設定しておくが、
安全のため、ワーク表面高さよりも若干高い位置に設定
しておく。このような動作を繰り返して、複数箇所のパ
ンチ加工が順次行われる。

【００１６】なお、前記実施例は油圧式パンチプレスの
場合につき説明したが、この発明は機械式パンチプレス
の場合にも適用することができる。また、前記実施例で
はワークホルダ８とパンチ工具１６との干渉回避につき
説明を省略したが、この発明のように板材送り手段１５
とパンチ駆動手段１３とを一体のコントローラ２１で同
時制御するようにすると、ワークホルダ８の干渉回避の
ための制御も行い易くなる。

【００１７】

【発明の効果】この発明のパンチプレスの動作制御装置
は、板材送り手段の送り動作とパンチ駆動手段の打ち抜
き動作とを一体のポジションコントローラで同期制御さ
せるようにしたため、ワーク送りとパンチ駆動とを完全
に同期させることができ、高速パンチの場合にも精度の
良いパンチサイクルタイムの短縮が図れる。請求項２の
発明の場合は、送り到達時間演算手段およびワーク接触
時間演算手段等を設け、板材送り手段による次のパンチ
位置への送り到達時間を演算すると共に、パンチ駆動手
段の下降開始からパンチ工具がワーク表面に接するまで
のワーク接触時間を演算し、板材送り手段による板材送
り完了時又はその直後にパンチ工具がワーク表面に接す
るように、前記パンチ駆動手段にパンチ開始指令を与え
るようにしたため、ワーク送りの距離やパンチの昇降高
さが種々変わっても常にサイクルタイムの短縮が実現で
きる。また、動作開始指令後は、ポジションコントロー
ラは何もしなくてよいので、制御は非常に簡単になる。
請求項３の発明の場合は、ワーク接触時間演算手段を、
ワークの板厚情報を加味してワーク接触時間を演算する
ものとしたので、ワークが板厚の異なるものに変更され
ても、安定したサイクルタイムの短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる制御装置の概念構
成を示すブロック図である。

【図２】同制御装置のハードウェア構成を示す説明図で
ある。

【図３】同制御装置を応用したパンチプレスの平面図で
ある。

【図４】同パンチプレスの側面図である。

【符号の説明】

１…フレーム、２…タレット、３…テーブル、４…キャ
リッジ、８…ワークホルダ、９…Ｙ軸サーボモータ、１
０…Ｘ軸サーボモータ、１３…パンチ駆動手段、１５…
板材送り手段、１６…パンチ工具、１８…油圧シリン
ダ、１９…ラム、２０…ＮＣ装置、２１…ポジションコ
ントローラ、３６…サーボバルブ、３９…ラム位置検出
器、５１…ＸＹ軸送り制御手段、５３…送り到達時間演
算手段、５４…ワーク接触時間演算手段、５５…ラム軸
送り制御手段、５６…パンチ開始指令手段、５８…接触
高さ演算手段、Ｐ…パンチ位置、Ｗ…ワーク、ｔｆ…送
り到達時間、ｔｄ…ワーク接触時間

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを移動させる板材送り手段と、ワ
   ークの打ち抜き動作を行うパンチ駆動手段と、前記板材
   送り手段の送り動作と前記パンチ駆動手段の打ち抜き動
   作とを同期して制御する多軸同時制御の一体のポジショ
   ンコントローラとを備えたパンチプレスの動作制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記ポジションコントローラが、板材送
   り手段によるワークの次のパンチ位置への送り到達時間
   を演算する送り到達時間演算手段と、前記パンチ駆動手
   段の下降開始からパンチ工具がワーク表面に接するまで
   のワーク接触時間を演算するワーク接触時間演算手段
   と、前記板材送り手段による板材送り完了時又はその直
   後にパンチ工具がワーク表面に接するように前記パンチ
   駆動手段にパンチ開始指令を与えるパンチ開始指令手段
   とを備えたものである請求項１記載のパンチプレスの動
   作制御装置。
3. 【請求項３】 前記ワーク接触時間演算手段は、ワーク
   の板厚情報を加味してワーク接触時間を演算するものと
   した請求項２記載のパンチプレスの動作制御装置。