JPH0866799A - 油圧式パンチプレス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サーボモータによるパンチ速度の制御が可能
で、パンチストロークの途中における速度変化を精度良
く行うことができ、静音化と高速パンチとが実現できる
ものとする。 【構成】 タレット式の油圧式パンチプレスにおいて、
サーボモータ２０で昇降駆動される先導部材１９を設け
る。この先導部材１９に追随してピストン２２を昇降さ
せる油圧シリンダ１８を設ける。油圧シリンダ１８は、
先導部材１９のピストン２２に対する相対変位でピスト
ン２２の両側のシリンダ室への油路を切換える油路切換
手段３０を内蔵したものとする。

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
ス等に応用され、サーボモータでラム位置を制御する静
音、高速パンチが可能な油圧式パンチプレスに関する。

【０００２】

【従来の技術】パンチプレスによる加工では、パンチ工
具のワークとの接触時，打ち抜き時の衝撃音や、その際
のパンチフレームの歪みによる発生音等で大きな騒音が
生じる。騒音を小さくするには、パンチ速度を低下させ
れば良いが、単に速度低下させるだけでは、加工時間が
長くなってしまう。このため、油圧式パンチプレスで
は、ワークを打ち抜く過程におけるストローク速度を可
変にし、大きな騒音の発生区間となるパンチ工具のワー
ク接触区間の速度を遅くするように制御するものが種々
提案されている。この速度制御は油圧サーボバルブ等に
より行われる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】油圧サーボバルブを使
用すると、比較的応答性に優れた制御が行えるが、前記
のようなパンチストロークの途中で速度変化させるよう
な制御を行うには、応答性が今一つ不十分であり、スト
ローク途中の速度変化位置を精度良く制御することが難
しい。そのため、実際にはパンチ工具がワークに接触し
た後に速度低下したり、接触する位置よりもかなり上方
で速度低下したりし、十分な騒音防止と高速パンチとが
達成されていない。特に、タレットパンチプレス等で
は、多種のパンチ工具がタレットに設置されて交換使用
されるが、個々の工具の長さや、加工種類の違い等によ
り、パンチ工具毎に適正な速度変化位置が異なることが
あり、このような工具毎に異なる制御を油圧サーボバル
ブで精度良く行うには無理がある。また、パンチ工具が
ワークに接する位置はワークの板厚によっても異なり、
そのため板厚に応じて速度変化位置を変えることが望ま
しいが、微妙な制御となるため、油圧サーボバルブによ
る制御では実現が難しい。油圧シリンダに代えてサーボ
モータを使用すれば高精度な速度制御が可能となるが、
サーボモータではパンチ加工を行うには出力不足であ
る。

【０００４】この発明の目的は、パンチストロークの途
中における速度変化を精度良く行うことができて、種々
異なるパンチ工具を使用しながら、静音化と高速パンチ
とが実現できる油圧式パンチプレスを提供することであ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のパンチプレス
は、金型割出機構を備えた油圧式パンチプレスにおい
て、サーボモータで昇降駆動される先導部材を設け、こ
の先導部材に追随してピストンを昇降させる油圧シリン
ダを設けたものである。前記油圧シリンダは、前記先導
部材のピストンに対する相対変位でピストンの両側のシ
リンダ室への油路を切換える油路切換手段を内蔵したも
のとする。金型割出機構は、複数のパンチ工具を保持し
て各パンチ工具をラム位置に割出すものであり、例えば
タレットとこのタレットを割出回転させる割出回転装置
とで構成される。上記構成において、パンチ工具の昇降
ストロークのうち、パンチ工具がワークに接触する下降
区間では低速に、他の区間では高速に昇降するように前
記サーボモータを速度制御する制御手段を設けることが
好ましい。

【０００６】

【作用】この構成によると、サーボモータで先導部材を
昇降させることにより、先導部材に追随して油圧シリン
ダのピストンが昇降する。この場合に、油圧シリンダの
油路切換手段は、先導部材がピストンに対する中立位置
からずれることにより、例えばずれ方向と反対側のシリ
ンダ室が油圧源側に連通するように油路を開く。そのた
め、ピストンは先導部材に追随して移動する。いわば、
先導部材の動きが油圧で増力されてピストンの動きとな
る。このように先導部材の動きに追随してピストンが昇
降するため、応答が早く、かつ確実な応答が得られる。
したがって、サーボモータでピストンの位置および速度
が制御され、かつ油圧で打ち抜きに必要な加圧力が得ら
れることになる。そのため、パンチストロークの途中に
おける速度変化を精度良く行わせることができ、金型割
出機構で交換して使用される工具毎に異なる昇降制御を
行う場合も、工具に応じた昇降位置で精度良く速度変化
を行わせることが可能となる。これにより、種々の工具
を使用する場合にも、静音化と高速パンチとが実現でき
る。

【０００７】金型割出機構がタレット式のものである場
合、多数のパンチ工具が使用されることになるが、これ
ら各パンチ工具の種類に応じた昇降制御もサーボモータ
の制御で効果的に行え、静音化，高速パンチが実現でき
る。サーボモータの速度制御手段により、パンチ工具が
ワークに接触する下降区間では低速に、他の区間では高
速に昇降するように制御する場合は、大きな騒音の発生
し易い区間において低速動作による騒音低下が図られ、
騒音の小さな区間では高速動作でパンチ時間の短縮が得
られることになる。このような制御が、サーボモータに
よる油圧シリンダの高精度な制御によって目標どおりに
行える。

【０００８】

【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。この実施例はタレットパンチプレスに適
用した例である。まず全体構成を説明する。フレーム１
に上下のタレット２，２がタレット軸１４を介して設置
され、フレーム１の上部に設けられた油圧シリンダ１８
により、ラム位置Ｐでタレット２のパンチ工具１５およ
びダイ１６によるパンチ加工が行われる。油圧シリンダ
１８はラム１７に連結され、ラム１７を介してパンチ工
具１５を昇降させる。ラム１７は、フレーム１にガイド
部材（図示せず）を介して昇降自在に支持されている。
油圧シリンダ１８は、後に図４と共に説明するように、
サーボモータ２０で昇降位置の制御が可能なものであ
る。上下のタレット２，２は、フレーム１に設けた割出
回転装置（図示せず）で割出回転させられる。タレット
２と前記割出回転装置とで金型割出機構３７が構成され
る。

【０００９】図２のように、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とからなり、
両側のスライドテーブル３ｂは、キャリッジ４と一体に
固定されてベッド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１３が構成される。

【００１０】図４は、油圧シリンダ１８を示す拡大断面
図である。この油圧シリンダ１８は、例えば実公昭５８
−１０００４号公報に示された電気油圧パルスシリンダ
と同様な構成のものである。この油圧シリンダ１８は、
サーボモータ２０で昇降駆動される先導部材１９を設
け、この先導部材１９に追随してピストン２２を昇降さ
せるものであり、その追随動作を行わせるための油路切
換手段３０を内蔵している。油路切換手段３０は、先導
部材１９をスプールとする方向切換弁として構成され、
先導部材１９の外周には軸方向に離れて２本の環状の油
溝１９ａ，１９ｂが形成されている。

【００１１】シリンダ本体２１の内部には中空のロッド
２２ａ付きのピストン２２を収納し、ピストンロッド２
２ａをシリンダ本体２１の下端より移動可能に突出させ
てアクチュエータとして使用できるようにしてある。シ
リンダ本体２１の上端には、中空軸状の送りねじ２３の
上端を軸受２４およびシール装置（図示せず）を介して
回転のみ自在に貫通状態に支持し、その下端を前記ピス
トン２２およびピストンロッド２２ａの中に挿入してあ
る。送りねじ２３の下端は、シール用の嵌合部材２３ａ
によりピストンロッド２２ａの内壁に対して摺動できる
ように支持される。前記先導部材１９は、送りねじ２３
の外周に螺合させ、先導部材１９の上端に設けてある回
り止めピン３１を軸方向にのみ移動できるようピストン
２２の内径面の溝部３２に係合させてある。送りねじ２
３はボールねじとしても良い。送りねじ２３の上端には
プーリ２５を設け、サーボモータ２０の出力プーリ２６
との間にベルト２７を掛装してある。

【００１２】シリンダ本体２１には、ピストン２２の下
側のシリンダ室２１ｙに通じる供給油口２８と、送りね
じ２３の中空部で形成される油路ｄに送りねじ２３の上
端近傍部で連通する戻り油口２９とが設けてある。ピス
トン２２には、その下側シリンダ室２１ｙと先導部材１
９の上側の油溝１９ｂとを連通させる油路ａを設け、か
つピストン２２の上側のシリンダ室２１ｘと先導部材１
９の両油溝１９ａ，１９ｂとを連通させる油路ｂを設け
てある。油路ｂの開口は、ピストン２２に対して先導部
材１９が中立位置にあるときに、先導部材１９の上下の
油溝１９ａ，１９ｂ間の外径面部分で閉じられ、中立位
置からずれると、片方の油溝１９ａ，１９ｂに連通する
位置および大きさに形成してある。また、ピストンロッ
ド２２ａ内には、先導部材１９の下側の油溝１９ａから
内部空間の底部に開通する油路ｃが形成してあり、油路
ｃは送りねじ２３の中空部で形成される油路ｄの下端に
連通する。なお、ピストン２２の下面ｙと上面ｘとの面
積の割合は、ｙ≒1/2 ｘとしてある。

【００１３】この構成の油圧シリンダ１８は次のように
動作する。サーボモータ２０により送りねじ２３を回転
させると、回り止めピン３１でピストン２２に対して回
り止めされている先導部材１９は、送りねじ２３の回転
に伴って下降または上昇する。いま、図示の中立状態か
ら、先導部材１９が下側へ移動すると、先導部材１９と
ピストン２２との位置のずれにより、先導部材１９の上
側の油溝１９ｂがピストン２２内の油路ｂに連通する。
そのため、油路ａ，ｂを介してピストン２２の上下のシ
リンダ室２１ｘ，２１ｙが連通し、供給油口２８から常
に下側シリンダ室２１ｙに作用している高圧油が、上側
シリンダ室２１ｘに入ることになる。この際ピストン２
２の上面ｘは下面ｙよりも大きくなっているため、上側
シリンダ室２１ｘに高圧油が入ると、ピストン２２の両
面の圧力バランスが崩れてピストン２２は下方へ変位さ
せられる。ピストン２２が下方に変位すると、先導部材
１９に対してピストン２２は中立位置に戻ることにな
り、先導部材１９の上下の油溝１９ａ，１９ｂは閉じら
れ、ピストン２２は停止する。

【００１４】サーボモータ２０を逆転させて送りねじ２
３を逆方向に回転させると、先導部材１９は上側へ変位
し、先導部材１９の下側の油溝１９ａがピストン２２内
の油路ｂに開通する。そのため、上側シリンダ室２１ｘ
の圧油は、油路ｂ，ｃよりピストンロッド２２ａ内に導
かれ、さらに低圧側の送りねじ２３内の油路ｄを通って
戻り油口２９に導かれる。そのため、常にピストン２２
の下面ｙ側に作用している供給油圧との圧力差によりピ
ストン２２は上側に変位して先導部材１９とピストン２
２との相対位置は中立位置に戻る。先導部材１９を移動
させ続けた場合は、ピストン２２もこれに追随して移動
し続ける。

【００１５】このように、先導部材１９とピストン２２
の間で油路が開閉されることにより、先導部材１９に追
随してピストン２２が昇降する。そのため応答が早く、
かつ確実な応答が得られる。したがって、ピストン位置
のフィードバックを掛けることなく、精度良く制御が行
える。先導部材１９を送りねじ２３とサーボモータ２０
で移動させる場合は、サーボモータ２０の回転角がピス
トン２２の位置と正確に対応し、サーボモータ２０のフ
ィードバックを掛けるだけで、正確なピストン位置の制
御が行える。なお、サーボモータ２０はパルスモータで
あっても良く、その場合オープンループであっても比較
的精度の良い制御が行える。

【００１６】つぎに、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、上位制御手段４１、ラム
軸制御手段４２、板厚情報記憶手段４５、および工具情
報記憶手段４６が構成される。上位制御手段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。ラム軸制御手段４２は、油圧シリンダ１８の制御用
のサーボモータ２０を制御するラム軸サーボコントロー
ラで主に構成され、かつ前記プログラマブルコントロー
ラ等に設けられてラム軸サーボコントローラの速度パラ
メータを変更する手段を備える。ラム軸制御手段４２
は、位置制御手段４３および速度制御手段４４を有し、
油圧シリンダ１８の位置検出器３３で得られる検出値に
より位置制御手段４３で位置フィードバック制御を行う
と共に、サーボモータ２０に付設されたパルスコーダ２
０ａの検出値で、速度制御手段４４により速度フィード
バック制御を行う。位置検出器３３はピストンロッド２
２ａのストローク位置を検出するロッド位置センサ等か
らなる。位置検出器３３はラム１７の位置を検出するも
のであっても良い。

【００１７】速度制御手段４４は、速度ループゲイン等
の速度パラメータを可変としてあり、この例では１スト
ロークのパンチ動作に対して、図３（Ａ）に速度曲線を
実線で示すように、パンチ工具がワークＷに接触する下
降区間ｔでは低速Ｖｂで、他の区間では高速Ｖａで昇降
するように２つの速度パラメータを設定してある。な
お、低速の区間の下端は下死点Ｂとしてあり、実際の低
速の区間はｔ′となっている。高速Ｖａから低速Ｖｂに
切り換える位置Ｑは予め設定しておき、油圧シリンダ１
８の位置検出器３３から得られる位置データと切換位置
Ｑとを比較して、切換位置Ｑまで下降すると低速Ｖｂに
切り換える。この切換位置Ｑは、速度制御手段４４に設
けた切換位置演算手段により、板厚情報記憶手段４５に
設定された板厚情報と、工具情報記憶手段４６に設定さ
れた工具情報とから適正位置を演算し、その演算された
位置に変更可能としてある。板厚情報記憶手段４５およ
び工具情報記憶手段４６は、加工プログラムに設定され
た板厚情報および工具情報を記憶するメモリ領域等から
なる。低速Ｖｂから高速Ｖａに切り換える位置は下死点
Ｂとしてある。

【００１８】この構成の油圧式パンチプレスによると、
サーボモータ２０で先導部材１９を昇降させることによ
り、先導部材１９に追随して油圧シリンダ１８のピスト
ン２２が昇降する。この場合に、ピストン２２は前記の
ように先導部材１９に応答性良く、かつ正確に応答して
追随する。したがって、サーボモータ２０でピストン２
２の位置および速度が制御され、かつ油圧で打ち抜きに
必要な加圧力が得られることになる。すなわち、油圧シ
リンダ１８はサーボモータ２０の倍力機構あるいは力増
幅機構となる。そのため、図３（Ａ）のようにパンチス
トロークの途中で速度変化させる場合にも、速度変化位
置Ｑでの速度切換を正確に行える。同図の破線は速度一
定制御の場合であるが、これに比べて前記のように速度
切換を精度良く行うと、同じサイクルタイムでも、実際
に打ち抜くときの速度を大きく低下させることができ
る。速度変化位置Ｑがパンチ工具１５の種類やワークＷ
の板厚によって変更される場合にも、その変更した位置
Ｑに応じて精度良く速度切換が行える。したがって、タ
レットパンチプレスにおいて、種々異なるパンチ工具１
５が使用され、またワークＷの板厚が種々異なる場合に
も、正確にワークＷに接する手前でパンチ速度を低速と
し、静音化と高速パンチとが実現できる。この実施例で
は、高速と低速の切換タイミングを位置検出器３３によ
るピストン位置の検出値と予め板厚情報あるいは工具情
報により演算した切換位置Ｑと比較して得ているが、そ
のため切換タイミングを確実に判定できる。

【００１９】図５はこの発明の他の実施例を示す。この
例は、前記実施例において、油圧シリンダ１８の供給油
口２８に接続する油圧回路を、高圧小流量回路４８と低
圧大流量回路４９とに切換弁５７で切り換え可能とした
ものである。高圧小流量回路４８は、高圧小流量に適し
た特性の油圧ポンプ５０とアキュームレータ５２とを有
し、低圧大流量回路４９は低圧大流量に適した特性のポ
ンプ５１とアキュームレータ５３とで構成される。切換
弁５７は電磁弁からなり、制御装置４０に設けた油圧切
換手段４７の指令で切換駆動される。油圧切換手段４７
は、図３（Ｂ）に示すように高速パンチ動作時には低圧
側の油圧回路４９に、低速動作時には高圧側の油圧回路
４８に切り換えるものであり、油圧シリンダ１８の位置
検出器３３の検出値を監視して設定位置になると切換指
令を出力する。この油圧切換位置Ｑａも、速度制御手段
４４の速度切換位置Ｑと同様に、板厚情報や工具情報に
応じて変更可能としてある。その他の構成は前記実施例
と同じである。ストローク速度が大きく変化する制御を
大加圧力の必要な油圧式パンチプレスで行う場合、１台
の油圧ポンプでは高圧で大容量のものが必要となり、油
圧系が大がかりで高価なものとなるが、この実施例のよ
うにパンチ速度に応じて高圧小流量回路４８と低圧大流
量回路４９とに切り換えるようにした場合、油圧系が小
さくて低コストのもので済む。

【００２０】図６はこの発明のさらに他の実施例の平面
図を示す。この例は、金型割出機構６０として、前記の
タレット式のものに代えて、工具ホルダ６１を無端に連
結したチェーン状のホルダ連結体６３と、その回動駆動
装置６２と、工具交換アーム６４とで構成したものであ
る。工具交換アーム６４は、旋回動作により、工具ホル
ダ６１と油圧シリンダ１８のラムとの間でパンチ工具の
交換を行うものである。油圧シリンダ１８は、図４の構
成のものであるが、この実施例では２台並設されてい
る。このような金型割出機構６０を有するパンチプレス
においても、多数の種類のパンチ工具が交換して使用さ
れるため、サーボモータで精度良く制御される油圧シリ
ンダ１８の使用による静音、高速パンチの効果が大き
い。

【００２１】なお、前記各実施例では油圧シリンダとし
て図４の構成のものを使用したが、油圧シリンダはこれ
に限らず、先導部材に追随してピストンを昇降させるも
のであって、そのようなピストン動作が行われるよう
に、先導部材のピストンに対する相対変位でピストンの
両側のシリンダ室への油路を切り換える油路切換手段を
内蔵したものであれば良い。

【００２２】

【発明の効果】この発明の油圧式パンチプレスは、金型
割出機構を備えた油圧式パンチプレスにおいて、サーボ
モータで昇降駆動される先導部材を設け、この先導部材
に追随してピストンを昇降させる油圧シリンダを設けた
ものであるため、サーボモータによる高精度な制御が打
ち抜きに必要な加圧力の得られる油圧シリンダで実現で
き、種々異なるパンチ工具が使用される場合にも、パン
チストロークの途中における速度変化を精度良く行わせ
ることができて、静音化と高速パンチとに優れたものと
なる。特に、金型割出機構としてタレットを使用する場
合に、このようなサーボモータと油圧シリンダとの組み
合わせによる静音化，高速パンチが効果的となる。ま
た、サーボモータの速度制御手段として、パンチ工具が
ワークに接触する下降区間では低速に、他の区間では高
速に昇降するように制御する手段を設けることで、前記
の静音化と高速パンチとが実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる油圧式パンチプレ
スの破断側面図と制御系のブロク図とを示す概念構成図
である。

【図２】同油圧式パンチプレスの平面図である。

【図３】同油圧式パンチプレスのパンチ速度曲線と他の
実施例における油圧切換タイミングの説明図である。

【図４】油圧シリンダの拡大断面図である。

【図５】この発明の他の実施例にかかる油圧式パンチプ
レスの破断側面図、制御系のブロック図、および油圧回
路を示す概念構成図である。

【図６】この発明のさらに他の実施例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１…フレーム、２…タレット、３…テーブル、１３…ワ
ーク送り機構、１５…パンチ工具、１７…ラム、１８…
油圧シリンダ、１９…先導部材、１９ａ，１９ｂ…油
溝、２０…ラム軸のサーボモータ、２１ｘ，２１ｙ…シ
リンダ室、２２…ピストン、２３…送りねじ、２８…供
給油口、２９…戻り油口、３０…油路切換手段、３３…
位置検出器、３７…金型割出機構、４２…ラム軸制御手
段、４４…速度制御手段、６０…金型割出機構、６１…
工具ホルダ、ａ〜ｄ…油路、ｔ…下降区間、Ｐ…ラム位
置、Ｑ…速度切換位置、Ｗ…ワーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のパンチ工具を保持して各パンチ工
   具をラム位置に割出す金型割出機構を備えたパンチプレ
   スにおいて、サーボモータで昇降駆動される先導部材を
   設け、この先導部材に追随してピストンを昇降させる油
   圧シリンダを設け、この油圧シリンダは、前記先導部材
   のピストンに対する相対変位でピストンの両側のシリン
   ダ室への油路を切り換える油路切換手段を内蔵した油圧
   式パンチプレス。
2. 【請求項２】 前記金型割出機構が、タレットとこのタ
   レットを割出回転させる割出回転装置とでなる請求項１
   記載の油圧式パンチプレス。
3. 【請求項３】 油圧シリンダによるパンチ工具の昇降ス
   トロークのうち、パンチ工具がワークに接触する下降区
   間では低速に、他の区間では高速に昇降するように前記
   サーボモータを速度制御する制御手段を設けた請求項１
   または請求項２記載の油圧式パンチプレス。