JPH10305396A - プレス機械 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレス機械のパンチ動作時に、加速に伴うプ
レスフレームの前後振動により加工精度が低下するのを
防止する。 【解決手段】 プレス駆動部１２および上金型６を支持
する上フレーム１ａと、下金型７を支持する下フレーム
１ｂとを有するＣ型のパンチフレーム１を備えたプレス
機械を、以下の構成とする。プレス駆動部１２は、上金
型６の下降途中に、このプレス駆動部１２の運動が加振
力となり生じるプレスフレーム１の揺れを低減するため
の減速区間ｔを有する速度曲線で駆動するものとする。
ワークＷの表面位置を記憶するワーク表面位置記憶手段
３５を設け、プレス駆動部１２の速度変化区間ｔを、ワ
ークの表面位置よりも若干高い位置Ａからワーク表面位
置の近傍Ｂまでの区間とする。

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、パンチプレス機
等のプレス機械に関する。

【０００２】

【従来の技術】ストローク速度が可変の機械式パンチプ
レスとして、プレス駆動部にトグル機構を採用したもの
が提案されている（例えば特願平６−１５７９７１
号）。この従来例では、図７に示すように、プレスフレ
ーム７０は側面形状がコ字状に形成されており、その上
フレーム７０ａに設置されるプレス駆動部は、トグル機
構７１を介してサーボモータ７２でパンチ動作を行わせ
るものとしてある。トグル機構７１は、上側トグルリン
ク７１ａの上端を支点Ｇとし、下側トグルリンク７１ｂ
にパンチ工具７３の昇降用のラム７４を連結したもので
あり、上下のリンク７１ａ，７１ｂの連結点が、進退レ
バー７５およびクランク機構７６を介してサーボモータ
７２に連結されている。このようにトグル機構７１を用
いることにより、サーボモータ７２を駆動源として、ス
トローク途中の速度制御を可能としながら、打ち抜きに
十分な加圧力を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のパンチプレ
スでは、図８に速度曲線を示すようにパンチ工具７３を
速度Ｖａで昇降させて板状ワークＷの打抜加工を行う。
このとき、加速に伴う反力により、図７に２点鎖線で示
すようにコ字形プレスフレーム７０の全体が前後（トグ
ルレバー７１ａ，７１ｂの進退方向）に変位を生じる。
すなわち、進退レバー７５がトグルリンク７１ａ，７１
ｂを押せば、その押し方向とは逆方向に変位し、逆に移
動すれば、その逆方向に変位する。また、プレスフレー
ム７０は弾性部材を介して床面に設置されているため、
全体が一体の剛体として振動する。このように、プレス
フレーム７０に前後方向の変位が生じると、加工精度，
加工品質に影響が生じる。例えば、ワークテーブル１４
とプレスフレーム７０とが互いに分離した形式のもので
ある場合、ワークテーブル１４とプレスフレーム１の相
対距離に変化が生じ、これにより加工精度，加工品質が
低下する。また、ワークテーブル１４とプレスフレーム
７０とが一体型の場合、ワークテーブル１４に振動が生
じ、ワークの位置決め精度に悪影響を及ぼし、加工精
度，加工品質が低下する。このため、パンチ加工の加工
精度，加工品質を向上させることが難しい。

【０００４】この発明は、このような課題を解消し、プ
レス動作時のプレスフレームの変位に起因する加工精度
や加工品質の低下を防止できるプレス機械を提供するこ
とを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明のプレス機械
は、プレス駆動部およびこのプレス駆動部により駆動さ
れる上金型を支持する上フレームと、前記上金型と対応
させて下金型を支持する下フレームとを有するプレスフ
レームを備えたものにおいて、前記プレス駆動部は、上
金型の下降途中に、プレス駆動部の運動が加振力となり
生じるプレスフレームの揺れを低減するための減速区間
を有する速度曲線で駆動するようにしたことを特徴とす
る。この構成によれば、プレス駆動部は、上金型の下降
時に、加速により生じるプレスフレームの振動変位をあ
る程度一旦開放し、プレスフレームの振動変位が小さく
なった状態で上下の金型を噛み合わせることになる。そ
のため、ワークとプレスフレームが指令どおりの状態で
パンチ加工を行うことができる。したがって、それだけ
加工精度，加工品質を向上させることができる。また、
プレスフレームの変位抑制のために、特別な部材を設け
る必要がないので、構成も簡単にできる。

【０００６】上記構成において、ワークの表面位置を記
憶するワーク表面位置記憶手段を設け、前記プレス駆動
部の前記減速区間を、前記ワークの表面位置よりも若干
高い位置から前記表面位置の近傍までの区間としてもよ
い。ここで言う、ワークの表面位置の近傍とは、ワーク
表面に対して、上方に外れていても、また下方に外れて
いても、その位置の差が僅かであれば良いものとする。
このようにワーク表面位置を記憶させることで、ワーク
の板厚に対して適切な位置に減速区間を設定でき、減速
に伴うサイクルタイムの低下を最小限に抑えて、プレス
加工時のプレスフレームの変位を確実に抑制することが
できる。また、前記プレス機械がパンチプレス機である
場合、上記構成において、前記プレス駆動部の速度曲線
は、ワークの剪断完了時に直ちに上金型の下降速度を加
速するものとしても良い。一般に、剪断加工において
は、上金型が板厚の全体を通過しなくても、上面から板
厚の１／３程度を通過したときに、ワークの剪断が完了
する傾向がある。また、剪断が完了した後は、加工精度
や加工品質の低下への影響は少ない。そのため、このよ
うに剪断完了時に直ちに上金型の下降速度を加速するこ
とにより、無駄に上金型の速度を低下させることなく、
加工精度，加工品質の向上が図れ、ワーク加工のサイク
ルタイムが長くなるのを極力抑えることができる。

【０００７】

【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。図２はこの実施形態のプレス機
械を示す破断側面図である。このプレス機械は、側面形
状がコ字形のプレスフレーム１の上フレーム１ａおよび
下フレーム１ｂに、上タレット２および下タレット３が
互いに同軸に設置されたタレットパンチプレスである。
すなわち、プレスフレーム１の上フレーム１ａには回転
軸４を介して上タレット２が回転自在に設けられ、下フ
レーム１ｂには回転軸５を介して下タレット３が回転自
在に設けられている。上タレット２は上金型であるパン
チ工具６を嵌入させる複数のパンチホルダ孔を円周上に
配列したものであり、下タレット３は各パンチ工具６に
対応する下金型である複数のダイ工具７を同様に円周上
に配列したものである。

【０００８】上下タレット２，３の割出駆動機構８は、
共通の割出モータ９の駆動を上下タレット２，３に対し
て振り分けてチェーン機構１０，１１で伝達するように
構成されている。プレス駆動部１２は、パンチ位置Ｐで
ラム１３によりパンチ工具６を昇降させるものであり、
上フレーム１ａに設置されている。下フレーム１ｂの前
部には、テーブル台となるベッド１４Ａが設置され、ベ
ッド１４Ａ上にワークテーブル１４が設置されている。
このワークテーブル１４に設けられたワークホルダ１５
により板状のワークＷが把持されてテーブル上でパンチ
位置Ｐに送り込まれる。なお、ベッド１４Ａは、下フレ
ーム１ｂの一部としてプレスフレーム１に一体に設けら
れたものであっても良い。

【０００９】図１（Ａ）に示すように、プレス駆動部１
２は、トグル機構１６と進退駆動機構１７と、その制御
系とからなり、トグル機構１６は、上端が支点部材１８
に、下端がラム１３に各々揺動自在に連結されて中間部
で屈曲自在な屈曲レバー１９と、この屈曲レバー１９の
屈曲部に連結されて水平方向に進退動作可能な進退レバ
ー２０とからなる。進退駆動機構１７は、駆動源である
サーボモータ２１と、クランク２２とを有し、サーボモ
ータ２１の回転出力が出力ギヤ２３、入力ギヤ２４を介
してクランク２２に伝えられ、クランクアーム２５の回
転が連接棒２６を介して上記進退レバー２０の進退動作
に変換される。

【００１０】次に、図１と共に制御系の構成を説明す
る。制御装置３０は、プレス機械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３０の一部で、主制御手段３１、ラム軸
制御手段３２、ワーク表面位置記憶手段３５、金型情報
記憶手段３６、および速度変更位置演算手段３８が構成
される。主制御手段３１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３２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。

【００１１】ラム軸制御手段３２は、パンチ駆動用のサ
ーボモータ２１を制御する手段であり、制御プログラム
およびその実行手段であるコンピュータからなるソフト
ウェアサーボ等のサーボコントローラで構成される。こ
のラム軸制御手段３２は、位置制御部３３および速度制
御部３４を有し、速度制御部３４の出力は、サーボアン
プ３７を介してサーボモータ２１に入力される。サーボ
モータ２１は、ロータリエンコーダ等の位置検出器４０
と、速度発電機またはパルスジェネレータ等の速度検出
器４１とが設けられ、あるいは連結され、位置制御部３
３は位置検出器４０の検出値により閉ループの位置制御
を、速度制御部３４は速度検出器４１の検出値により閉
ループの速度制御を各々行う。

【００１２】速度制御部３４には、二つの速度設定値
と、速度変更位置とが設定され、かつ設定された速度変
更位置にパンチ工具６が達したことを前記位置検出器４
０の検出値から判定して前記二つの速度設定値を切り換
える手段を有している。すなわち、１ストロークのラム
昇降動作に対して、図１（Ｂ）に速度曲線を実線で示す
ように、パンチ工具６がワークＷの表面位置よりも若干
高い位置Ａから表面位置の近傍Ｂ（ここでは、ワーク表
面位置よりも僅か上方の位置または僅か下方の位置）に
達するまでの減速区間ｔでは低速Ｖｂで下降し、他の区
間では高速Ｖａで昇降するように、高速Ｖａおよび低速
Ｖｂの速度設定値と、その速度変更位置Ａ，Ｂとが設定
してある。速度変更位置Ａは、高速Ｖａでの下降から低
速Ｖｂでの下降に変更する位置である。また、速度変更
位置Ｂは、低速Ｖｂでの下降から高速Ｖａでの下降に変
更する位置であり、ワークＷの剪断開始直前となる位置
である。なお、サーボモータ２１の回転位置に対してラ
ム１４の昇降位置は、トグル機構１６および進退駆動機
構１７を介在させることから、非直線的な所定の関係に
あるが、速度制御部３４には前記位置関係を補正する所
定の速度曲線が設定してあり、高速区間および低速区間
の各々では、ラム速度が各々略一定となるようにサーボ
モータ２１を制御する。つまり、二つの速度設定値は一
定値ではなく、二つの所定の速度曲線として設定してあ
る。

【００１３】高速Ｖａの下降から低速Ｖｂの下降に切り
換える速度変更位置Ａは可変としてあり、速度変更位置
演算手段３８で変更させられる。速度変更位置演算手段
３８は、ワーク表面位置記憶手段３５に設定されたワー
クＷの板厚情報と、金型情報記憶手段３６に設定された
金型種類に固有の最適ラム位置情報とから、最適の速度
変更位置Ａを演算し、かつ演算された値に速度制御部３
４の速度変更位置Ａの設定値を書き替える手段である。
使用する金型種類に応じてラム位置を変更する必要のな
い場合は、速度変更位置演算手段３８は、金型情報に応
じた演算を行わず、板厚情報だけで演算するものとして
も良い。ワーク表面位置記憶手段３５および金型情報記
憶手段３６は、各々加工プログラムに設定された板厚情
報および金型情報を記憶するメモリ領域、あるいはこれ
らの情報を所定の換算テーブルまたは工具マスタファイ
ル等と照合して得られる二次情報の記憶領域からなる。
速度変更位置演算手段３８による演算および書き替え
は、例えば主制御手段３１から出力されるタレットの割
出指令毎に行われる。

【００１４】上記構成の動作を説明する。進退駆動機構
１７のクランク２２が１回転すると、進退レバー２０が
１往復進退動作する。その１往復の動作のうち、進退レ
バー２０が図１（Ａ）の右端位置から進退ストロークの
中間位置に達する間には、屈曲レバー１９はその屈曲部
が右寄りに屈曲した状態から伸長状態へと変化し、これ
に伴ってラム１３が上死点から下死点まで下降する。進
退レバー２０がストロークの中間位置から左端位置に達
する間には、屈曲レバー１９はその屈曲部が伸長状態か
ら左寄りに屈曲した状態へと変化し、これに伴ってラム
１３が下死点から上死点まで上昇する。また、進退レバ
ー２０が左端位置からストロークの中間位置に達する間
には、屈曲レバー１９はその屈曲部が左寄りに屈曲した
状態から伸長状態へと変化し、これに伴ってラム１３が
上死点から下死点まで下降する。進退レバー２０がスト
ロークの中間位置から右端位置に達する間には、屈曲レ
バー１９はその屈曲部が伸長状態から右寄りに屈曲した
状態へと変化し、これに伴ってラム１３が下死点から上
死点まで上昇する。このようにして、進退レバー２０が
１往復進退動作する間に、ラム１３は２回昇降動作を繰
り返し、パンチ工具６によるパンチ動作が２回行われ
る。

【００１５】このパンチ加工において、次のようにラム
速度をストローク途中で変える制御が行われる。すなわ
ち、図１（Ｂ）に速度曲線を実線で示すように、パンチ
工具６がワークＷの表面位置よりも若干高い位置Ａから
ワークＷの表面位置の近傍Ｂに達するまでの下降時の区
間ｔでは低速Ｖｂで、他の昇降区間では高速Ｖａで昇降
する。そのため、図３に実線で示すように、ラム下降に
伴い生じるプレスフレーム１の前後方向への振動が、ワ
ークＷの剪断開始直前に減衰される。同図において、破
線は先述した従来例の場合のプレスフレームの前後変位
を示す。このように、このプレス機械では、ワークＷの
剪断開始直前にプレスフレーム１の前後振動が確実に小
さく抑えられるので、ワークＷとプレスフレーム１の相
対距離の指令値からの誤差を小さくすることができ、そ
れだけ加工精度，加工品質を向上させることができる。
また、その速度制御も簡単に行うことができる。さら
に、プレスフレーム１の振動抑制のために、特別な部材
を設ける必要がないので、構成も簡単になる。また、こ
の場合、ワークＷの剪断完了時直ちにラム下降速度は高
速Ｖａに速度変更されるので、加工時間が長くなるのを
極力抑えることもできる。

【００１６】なお、上記の場合、速度変更位置Ｂを、ワ
ーク表面より僅かに上方の位置としたが、図４に速度曲
線を実線で示すように、ワークＷの厚みの途中位置（例
えば厚みの上部側から１／３の深さ位置）を上記速度変
更位置Ｂとしてもよい。この場合、ワークＷの剪断の完
了時まで低速Ｖｂでパンチ工具６が下降するので、プレ
スフレーム１の変位による加工精度，加工品質の防止が
一層確実となる。剪断の完了後は、高速Ｖａになって
も、プレスフレーム１の変位による加工精度，加工品質
への影響は少なく、このように剪断後、直ちに高速Ｖａ
とすることで、加工時間が長くなるのを極力抑えなが
ら、高度に加工精度，加工品質に優れたパンチ加工が行
える。

【００１７】この発明の他の実施形態を図５および図６
に基づいて説明する。図６は、この実施形態のプレス機
械の破断側面図を示す。このプレス機械は油圧式のタレ
ットパンチプレスであって、ラム１３を昇降駆動する油
圧シリンダ４２が、コ字形プレスフレーム１の上フレー
ム１ａに設置される。上下のタレット２，３がプレスフ
レーム１の上フレーム１ａおよび下フレーム１ｂに各々
設置され、互いに同期して割出回転されることは、先の
実施形態の場合と同様である。上タレット２には、ラム
１３で昇降駆動される複数のパンチ工具６が円周方向に
並べて設置され、下タレット３には複数のダイ工具７が
各パンチ工具６と対応して設置されていること、および
プレスフレーム１の前方にワークテーブル１４が設置さ
れ、ワークテーブル１４に設けられたワークホルダ１５
により板状のワークＷが把持されてテーブル上でパンチ
位置Ｐに送り込まれることも、先の実施形態の場合と同
様である。

【００１８】図５（Ａ）は、油圧シリンダ４２の油圧回
路およびその制御系を示すブロック図である。この油圧
回路は、シリンダストローク位置および速度制御用の制
御弁４７を介して油圧シリンダ２の上側および下側のシ
リンダ室４２Ａ，４２Ｂにポンプ５０が配管接続してあ
る。制御弁４７には４ポート３位置の油圧サーボバルブ
を用いているが、電磁比例制御弁等を用いても良い。ま
た、制御弁４７は油圧シリンダ２に内蔵されるものであ
っても良い。ポンプ５０の吐出経路の途中にはアキュー
ムレータ５５が接続されている。

【００１９】前記制御弁４７は、制御装置６０に設けら
れたラム軸制御手段６１から送られる制御信号で々制御
される。制御装置６０は、ＣＰＵやメモリ等を含むマイ
クロコンピュータとその制御プログラムで主に構成され
る。ラム軸制御手段６１は、速度パターン設定手段６１
ａに設定された速度パターンで油圧シリンダ４２のラム
位置およびストローク速度を制御するように、制御弁４
７に駆動信号を出力するものである。このラム軸制御手
段６１は、油圧シリンダ４２に付設されたストローク位
置検出器６７から得られるラム位置情報ａに応じてフィ
ードバック制御を行う手段を備えており、制御弁４７と
ラム軸制御手段６１とでサーボ機構を構成する。速度パ
ターン設定手段６１ａに設定する速度パターンは、図５
（Ｂ）に速度曲線を実線で示すように、パンチ工具６が
ワークＷの表面位置よりも若干高い位置Ａからワーク表
面の近傍位置Ｂに達するまでの減速区間ｔでは低速Ｖｂ
で下降し、その他の区間は高速Ｖａで昇降するように設
定してある。位置Ｂとして、ここではワーク表面より僅
かに上方の位置が選ばれている。

【００２０】上記構成の動作を説明する。パンチ工具６
が上昇端設定位置から下降するときは、高速Ｖａで下降
する。図５（Ｂ）に実線で示すように予め設定したラム
１３の速度曲線に沿う正確な速度制御は、サーボバルブ
からなる制御弁４７で行われる。パンチ工具６が位置Ａ
まで下降すると、低速Ｖｂでパンチ工具６が下降し、位
置Ｂに達すると、再度高速Ｖａで下降して下降端設定位
置に達し、以後同じ高速Ｖａで上昇端設定位置に戻る。

【００２１】この実施形態の場合も、上記のように、ラ
ム下降において、パンチ工具６がワークＷの表面位置よ
りも若干高い位置Ａからワーク表面の近傍位置Ｂに達す
るまでの区間ｔが低速Ｖｂとされるので、ラム下降に伴
い生じるプレスフレーム１の前後方向への変位が、ワー
クＷの剪断開始直前に減衰される。その結果、プレスフ
レーム１の変位に起因するワークＷとプレスフレーム１
の相対距離の指令値からの誤差を小さくすることがで
き、それだけ加工精度を向上させることができる。

【００２２】なお、この実施形態の場合も、速度変更位
置Ｂを、ワークＷの厚みの途中位置（例えば厚みの上部
側から１／３の深さ位置）として、ワークＷの剪断の完
了時まで低速Ｖｂでパンチ工具６が下降するようにし、
パンチ工具６のワークＷとの接触時，打ち抜き時の衝撃
音を抑制してもよい。

【００２３】

【発明の効果】この発明のプレス機械は、プレス駆動部
およびこのプレス駆動部により駆動される上金型を支持
する上フレームと、前記上金型と対応させて下金型を支
持する下フレームとを有するプレスフレームを備え、前
記プレス駆動部は、上金型の下降途中に、プレス駆動部
の運動が加振力となり生じるプレスフレームの揺れを低
減するための減速区間を有する速度曲線で駆動するよう
にしたため、プレスフレームの変位を小さく抑え、ワー
クとプレスフレームの相対距離が指令通りの状態でプレ
ス加工を行うことができ、それだけ加工精度，加工品質
を向上させることができる。また、プレスフレームの振
動抑制のために、特別な部材を設ける必要がないので、
構成も簡単になる。前記構成において、ワークの表面位
置を記憶するワーク表面位置記憶手段を設け、前記プレ
ス駆動部の前記減速区間を、前記ワークの表面位置より
も若干高い位置から前記表面位置の近傍までの区間とし
た場合は、ワークの板厚に対して適切な位置に減速区間
を設定でき、減速に伴うサイクルタイムの低下を最小限
に抑えて、プレス加工時のプレスフレームの変位を確実
に抑制することができる。また、プレス機械がパンチプ
レス機である場合に、プレス駆動部の速度曲線を、ワー
クの剪断完了時に直ちに上金型の下降速度を加速するも
のとしたときは、加工時間が長くなるのを極力抑えなが
ら、プレスフレームの変形に伴う加工精度，加工品質の
低下を高度に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態に係るプレス機
械のプレス駆動部の模式図と制御系のブロック図とを組
み合わせて示す説明図、（Ｂ）は同プレス機械における
パンチ工具速度曲線の説明図である。

【図２】同プレス機械の破断側面図である。

【図３】同プレス機械と従来のプレス機械のプレスフレ
ーム変位を比較して示す説明図である。

【図４】同プレス機械におけるパンチ工具速度曲線の他
の例を示す説明図である。

【図５】（Ａ）は他の実施形態に係るプレス機械のプレ
ス駆動部の模式図と制御系のブロック図とを組み合わせ
て示す説明図、（Ｂ）は同プレス機械におけるパンチ工
具速度曲線の説明図である。

【図６】同プレス機械の破断側面図である。

【図７】従来例の破断側面図である。

【図８】従来例におけるパンチ工具速度曲線の説明図で
ある。

【符号の説明】

１…プレスフレーム １２…プレス駆動部 １ａ…上フレーム ３５，６３…ワーク
表面位置記憶手段 １ｂ…下フレーム Ｗ…ワーク ６…パンチ工具（上金型） ｔ…減速区間 ７…ダイ工具（下金型）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレス駆動部およびこのプレス駆動部に
   より駆動される上金型を支持する上フレームと、前記上
   金型と対応させて下金型を支持する下フレームとを有す
   るプレスフレームを備え、前記プレス駆動部は、上金型
   の下降途中に、プレス駆動部の運動が加振力となり生じ
   るプレスフレームの揺れを低減するための減速区間を有
   する速度曲線で駆動するようにしたことを特徴とするプ
   レス機械。
2. 【請求項２】 ワークの表面位置を記憶するワーク表面
   位置記憶手段を備え、前記プレス駆動部の前記減速区間
   は、前記ワークの表面位置よりも若干高い位置から前記
   表面位置の近傍までの区間とした請求項１記載のプレス
   機械。
3. 【請求項３】 前記プレス機械がパンチプレス機であっ
   て、前記プレス駆動部の速度曲線は、ワークの剪断完了
   時に直ちに上金型の下降速度を加速するものとした請求
   項１または請求項２記載のプレス機械。