JPS5961529A - スピニング加工制御装置 - Google Patents

スピニング加工制御装置

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Publication number
JPS5961529A
JPS5961529A JP57171139A JP17113982A JPS5961529A JP S5961529 A JPS5961529 A JP S5961529A JP 57171139 A JP57171139 A JP 57171139A JP 17113982 A JP17113982 A JP 17113982A JP S5961529 A JPS5961529 A JP S5961529A
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JP
Japan
Prior art keywords
tool
pressing force
force
data table
axis
Prior art date
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Pending
Application number
JP57171139A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Okamoto
岡本 紳二
Yoshiaki Morisawa
森沢 吉明
Masayuki Nakagawa
雅之 中川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Works Ltd filed Critical Matsushita Electric Works Ltd
Priority to JP57171139A priority Critical patent/JPS5961529A/ja
Publication of JPS5961529A publication Critical patent/JPS5961529A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14Spinning
    • B21D22/16Spinning over shaping mandrels or formers

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明Qまスピニング加工制御装置に関する。
スピニング加工とけ旋盤の主軸上の成形型に素材(板材
)を取シ付けて回転し、へら捷たはロールで押付けなが
ら成形型と同じ形状の製品を作る加工法であり、軸対称
な製品を非常に簡単に加工できることから、その適用例
はきわめて多い。
ところで、従来の自動スピニング加工はテングレートを
用いた油圧ならい装置によるものが多く、この方式では
回転金型(成形型)と工具とのギャップを設定し、設定
ギャップに従って素材を加工している。そのため、温度
変化などにより各部の寸法が変化し、ギャップが変動し
た場合にはしわ、破れ°などΩ加[欠陥が発生しやすく
、また素材を押付ける力も変動するため、押付力が過大
の時は加工面の焼付を起こし、押付力が不足の時は加工
面の光沢がなくなるといった不具合を生じていた。この
ように油圧ならいlC,l:る自動スピニング加工は加
工品質が安定しないという欠点を有していた。なお、N
C制御により工具の位置を設定軌跡に沿って制御する自
動スピニング加工も一部では用いらtlているが、設定
ギャップに従って素材を加工する方式であるため、基本
的には油圧ならい式と同様の欠点を有している。
本発明は上記の点に鑑み提案されたものであり、工具の
押付力を適切に制御することにより、高品質で安定した
表面状態の製品を生産することを可能としたスピニング
加工制御装置を提供することを目r白とする。
さて、前述した自動スピニング加工の欠点を除去するた
めには、工具と回転金型とのギャップもしくは工具の押
付力をフィードバック制御して安定化する2通りの方法
が考えらねるが、特に本発明にお−ては押付力を制御す
る方式を用いている。すなわち、ギャップを測定してフ
ィードバック制御する方式においては比較基準を温度上
昇等による金型、工具の位置変化および素材の板厚変動
などに応じて精変よく補償する必要があシ、押付力f)
71J御方式の方が直接的で高品質であるからである。
第1図は本発明の原理図をブロック構成で示したもので
あシ、大まかな機能によって分けるとスピニング加工部
A、押付力検出部B、演算判定部C1工具NC駆動部り
により構成さi′1.でいる。
第2図は上記の原理構成を縞にしてより具体化して示し
たスピニング加工制御装置のブロック構成図である。図
において1は回転金型であり、旋盤の主軸等に固定され
ており、その外形は製品の形状をなしている。2け加工
される板状の素材であり、回転金型1の端部に仮押え3
により固定され、回転金型1と共に回転するようになっ
ている。4はローン工具であり、工具ホルダー5によっ
て工具台6に取り付けられている。なお、工具台6けN
C制御により移動が可能であり、図中X、Y方向−\独
立に移動することができるものである。
回路部分について説明すると、7a、7bけローラ工具
4へ加わる力の分力を測定するために設けられた2個の
ひずみゲージであり、工具ボルダ−5の軸側面に貼シ付
けられ、ローラ工具4に加わる力の2分力を検出する。
ここで、2分力の測定に限った理由は、工具としてロー
ラを用いているため、金型回転円周方向の力はほとんど
発生せず、2分力の測定で実用上十分であるからである
。次いで、8AI8bはひずみゲージ7a、7bの微小
な抵抗変化を電圧信lに変換するためのブリッジがツク
スを示し、その出力端は夫々ひずみゲージアンプ9a、
9bに接続され適当なレベルまで増幅されるようになっ
ている。10はAD変換部で、ひずみ量を示すアナログ
信号(ε8.εy)をデジタル信号に変換して後続のデ
ジタル処理に適合させるものであり、デジタル値に変換
された(A号(ε、g  )は第1の演算部11y によシローラ工具4の取付方向(Q方向)への見かけ上
の分力PX、Pyがリアルタイムで算出される。次いで
、12は第2の演算部であセ、NCデータテーブル13
によシ作業現時点におけるローラ工具4と回転金型1と
の接触法線の傾きαを読み出し、真の押付力PyTをリ
アルタイムで′41°出する。以上の関係を図示すれば
第3図の通りである。すなわち、ローラ工具4の取付方
向(Q方向)は必ずしも接触面と直角とはならず、よっ
て真の押付力を求めるためには工具ホルダー5の軸側面
に取付けられたひずみr−シフ&。
7bによシ検出した分力に更に演算を施す必要がある。
なお、NCデータテーブル13は回転金型1の幾可学的
形状によυ工具の移動量とその際の接触角αが予め設定
されているものである。また、上記演算部1.1 、1
2における演算の内容を数式で示せば、第1の演算部1
1では PX=PK ” X”Y ) P=P(ε、ε ) y    y    xy なる計算が行われ、第2の演算部12ではPXT−Px
al!+(α −0)−P y!ミ盲n (α −θ 
)pyT= pXsin (α−θ) + PyCOS
 (α−θ)を引算することによシ真の分力を算出して
いる。
なお、これらの演算はリアルタイムで行われ、よってP
Tけ瞬時の押伺力を示している。
第2図に戻って他の構成を説明すると、14は工具台6
のX軸方向の位置を検出するためのX軸位置センサであ
り、この検出信号はX軸位置計測部15で処理され工具
のX軸が測定される。
次いで、16は押付力基準データテーブルを示し、X軸
位置計測部15から与えられるX軸位置データに対し予
め設定された押付力上下限値を出力する。すなわち、押
付力基準データテーブル16には、等間隔に分割された
X軸位置データと共に予備実験等によって求められた押
付力上下限値が設定されており、Xi++1位置に対応
した基準データを出力するよう構成されている。一方、
17は比較部を示し、前記第2の演算部12がら出力さ
れる真の押付力Pyアと押付力基準データテーブル16
から出力される押付力上下限値とを比較し、実際の押伺
力が許容範囲内にあるか否かを判定する。次いで18は
↑JCデータ修正部であり、比較部17の比較結果に従
ってNC7′−タテ−プル13から出力されるNCデー
タに修正を与え、ローラエJl−4のY方向移動量にフ
ィードバラクラ与える。すなわち、押付力過大の場合は
ローラ工具4を回転金型lから遠ざけ、押付力不足の場
合は近ずけるようNCデータの内容を増減する。
次いで、19はNC駆動部を示し、工具台6を移動させ
るモータ等の駆動回路である。
第4図は上記実施例の動作状態を示したもので、(イ)
は工具Y座標の変化すなわち金型外形を、(ロ)は第2
の演算部12から出力される押付力PyTと押付力基準
データテーブル16から出力される押付力上下限値の変
化を、(ハ)はNCデータ修正部18によってY軸方向
のデータに与えられる修正輪を夫々示している。しかし
て、スピニング加工の作業が開始されると、ローラ工具
4はNCデータテーブル13の出力データに従い設定さ
れた軌跡に沿って移動を開始する。この際、X軸方向へ
の移動は等間隔に無条件に行われるが、ローラ工具4の
X軸位置はX r拉1+位置センサ14、X軸位vt、
計測部15によシ常時引測され、押付力基準データテー
ブル16からは加工条件の許容範囲を示す押付力上下限
値が工具のXlllIb位置に従って出力される。そし
て、比較部17によシ実際の押付力PyTの良否が判定
され、ローラ工具4のY方向の駆動信号は逐次修正を受
ける。なお、本実施例では実際の押付力PyTが押付力
上下限値を超過している期間に、NC7′−夕のY方向
成分を逐次増減する方法をとっている。また、第5図(
イ)は通常のなめらかな金型における押付力基準データ
の一例を示すが、同図(ロ)の如く回転金型に段付きの
部分がある場合等においては押付力変動が極めて大きい
ので、基準をゆるめる等の処置が動作を安定させる上で
有効である。
次に第7図−シャー加工の他に曲げ加工を含んだスピニ
ング加工を示すものであり、工具の移Kfb軌跡を埋1
.“、的に示している。すなわち、スピニング加工には
シャースピニングと曲げスピニングの2つの形態があり
、実際の作業においてはこれらを絹み合わせて用いるこ
とか多い。
シャー加工の場合は素材を連続的にせん断変形するため
、加工後の壁厚のX軸方向の厚さが素材の折片tと同じ
になるという性質があり、製品の形状によってはそのす
べてをシャー加工のみで行うのには無理が生じる。その
ため、例えは第7図に示すように、最初にシャー加工を
行い、次に曲げ加工を数回に分けて行い(これを多サイ
クル加工と呼ぶ)、最後に再びシャー加工で作業を完了
させるといった方法が用いられる。
ところで、このように多サイクル加工を含む場合、前述
した第2図のスピニング加工制御装置では押付は力のフ
ィードバック制御を行えないという不都合が生じる。こ
れは、曲げ加工を行う際に工具の移動軌跡が第6図に示
す如く戻シ区間付近で重複するためで、押伺力基準をX
軸位置に応じて分割・設定している本発明においてはデ
ータが識別できないからである。そこで、このような不
都合を解消するためにはNCデータテーブル13に識別
フラッグF を設け、加工内容の識別を行うことが効果
的であろう。下記の表はNCデータテーブルの内容の一
例を示したもので、ΔX はX方向移動量を、Δy は
Y方向n                     
        n移動量を、Cは円弧補間中心X座標
を、Cynn は円弧補間中心Y座標をN Vnは移動速度を、α。
は工具と金型との接触角度を夫々示している。
動作にあたっては、NCデータ修正部18はNCデータ
テーブル13よりNCプ′−夕を読み込んで識別フラッ
グFnをチェックし、押付力制御動作の可否を決定する
。すなわち、シャー加工であれば押付力制御を行い、多
ザイクル加工であれば押付力制御動作を停止してNCデ
ータのみによって加工を行う。よって、多ザイクル加工
を含むスピニング加工においても本発明を適用すること
が可能である。
以上のように本発明にあっては、NCデータテーブルか
ら出力されるデータに従って移動可能な工具を備えたス
ピニング加工装置において、前記工具に加わる分力を測
定して押付力をリアルタイムで算出する押付力検出・演
算部と、前記工具の金型回転軸方向(X軸方向)の位置
を検出するX軸位置計測部と、工具のX軸位置に対応し
て押付力上下限値を出力する押付力基準データテーブル
と、該押付力上下限値と前記押付力検出・演算部によシ
算出した押付力とを比較する比較部とを設け、比較結果
によシ前記NCデータテーブルの出力データに修正を加
えて工具の移動貨を制御するようにしたので、最適の状
態できめの細かい加工が行え、高品質の製品を生産する
ことが可能となる。また、特にシャースピニング加工は
素材の圧縮とせん断によって加工されるため、加工形状
が変わってもほぼ同様の基準を採用することができ、管
理が容易である利点がある。更に、押付力基準データの
区間分割基準を二「具X軸位置にしたため、種々の加工
条件に対しても同一規格の押付力基準データテーブルを
用いることができ、汎用性に富んでいる等、種々の利点
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理を示すブロック構成図、第2図は
本発明の一実施例を示すブロック構成図、第3図乃至第
7図は動作説明図である。 1・・・回転金型、2・・・素材、3・・・仮押え、4
・−・ローラ工具、5・・・工具ホルダー、6・・・工
具台、7a、7b・・・ひずみゲージ、8a、8b・・
・ブリッジ?ツクス、9a、9b・・・ひず→5ゲージ
アンプ、10・・・AD変換部、11 、12・・・演
算部、13・・・NCデータテーブル、14・・・X軸
位置センサ、15−・・X軸位置計測部、16・・・押
付力基準データテーブル、17・・・比較部、18・・
・NCデータ修正部、19・・−NC駆動部。 手続?ni正書(自発) 昭和57年力1月15日 特許庁艮官 若 杉 和 夫 殿 1、事件の表示 昭和57年 特 許 願 第171139号2、発明の
名称 スヒニング加工制御装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称  (583)松下電工株式会社4、代  理 
 人   〒160 住  所   東京都新宿区西新宿7丁目5番10号第
2ミゾタビルディング7階 5゜補正の対象 明細内の1発明の詳I[Dな説明」の欄6、補正の内容 別紙のとおり 1、明細書第5頁第14行目及び第6頁第2行目の「Q
方向jとあるのをrθ方方向上訂正する。 2、同書第10頁第11行目のr区間付近で」とあるの
をr区間付近あるいは第7図のB区間で」と訂正する。 3、同書第10頁第15行目の「Fm」とあるのを「F
njと訂正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. NCデータテーブルから出力されるプ′−夕に従って移
    動可能な工具を備えたスピニングIJ[1工装置におい
    て、前記+1具に加わる分力を測定して押(=l力をリ
    アルタイムで算出する押付力検出・演算部と、前記工具
    の金型回転軸方向(X軸方向)の位4を検出するX軸位
    置計測部と、工具のXl111位置に対応して押付力上
    下限値を出力する押付力基準データテーブルと、該押付
    カド下限値と前記押付力検出・演算部により算出した押
    付力とを比軸する比較部とケ設け、比較結果により前記
    NCデータテーブルの出力データに修正を加えて工具の
    移動量を制御することを特徴と17たスピニング加工制
    御装置。
JP57171139A 1982-09-29 1982-09-29 スピニング加工制御装置 Pending JPS5961529A (ja)

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