TWI469833B - Stamping machinery - Google Patents

Description

沖壓機械

本發明，是關於可以偵知作用於機框之負荷之例如沖床等的沖壓機械。

以沖床在進行沖壓加工時，負荷會施加於沖床的機框(frame)。當超過機框之許容界限的過負荷作用時，包含機框的機械各部會受到損傷。沖壓加工為沖孔加工之情形時，雖然可以從工件的板厚以及沖孔處之大小來試算出沖孔時所需要的負荷，不過為成形加工之情形時，要試算出成形時所需要的負荷並不容易，因而有造成過負荷之虞。

作為由過負荷造成機械異常的預防對策，於專利文獻1，提案出：在沖壓驅動裝置的驅動源與沖壓工具之間的驅動傳動系設置應變規(strain gauge)等的負荷偵測手段，於該負荷偵測手段的偵測值超過預定的設定值時輸出異常信號。

[先行技術文獻]

[專利文獻1]

日本特開平8-19900號公報

但是，於驅動傳動系設置負荷偵測手段之對策，由於不是測量實際作用於機框的負荷，所以有可能不能正確地偵測出作用於機框的負荷。並且，由於在沖壓時負荷偵測手段的位置會變動，所以具有難以設置用以取出負荷偵測手段之輸出之配線的問題。

本發明的目的，是在提供一種可以正確地偵知作用於機框的負荷，並容易設置該偵知系統的沖壓機械。

本發明的另一目的，在於將負荷偵知系統設成簡易構成者。

本發明的再另一目的，在於有過負荷施加於機框時可以預知異常。

本發明的沖壓機械，為具備有：由上水平機框部、下水平機框部、以及連接此等上下之水平機框部的縱向機框部所形成的機框；及載置於上述上水平機框部的沖壓驅動機構；及跨設於上述上水平機框部與縱向機框部並使兩端部被固定的細長狀構件；以及應變量偵測體，該應變量偵測體是用以偵測出：該細長狀構件之被固定在上述上水平機框部與縱向機框部之兩端部之間作為中間部的應變量。

當沖壓驅動機構進行沖壓動作時，上下方向的負荷施加於上水平機框部，上水平機框部以與縱向機框部的連結部作為支點而於上下撓曲。藉此使得跨設於上水平機框部與縱向機框部的細長狀構件伸縮。此細長狀構件的伸縮量，是依據作用於機框之負荷的大小而改變。因此，藉由利用應變量偵測體偵測出細長狀構件的應變量，可以得知作用於機框之負荷的大小。如此地由於是測量實際作用於機框的負荷，所以相較於偵測來自於驅動傳達系等的負荷之情形，可以精度良好地偵測出作用於機框的負荷。

細長狀構件以及應變量偵測體，由於是被設置在不會移動的機框，所以負荷偵知系統的設置較為容易。又，用來設置細長狀構件之上水平機框部與縱向機框部的連結部，由於是位在朝水平方向遠離於沖壓驅動機構的位置，而且是位在比工作台還上方的位置，不會妨礙到沖壓驅動機構的沖壓動作以及工件送料，因此可以設置細長狀構件。上水平機框部與縱向機框部的連結部，由於是在不會阻礙到沖壓動作以及工件送料之處所當中，於沖壓荷重作用時最容易產生相互變形的處所。因此，藉由將細長狀構件跨設在上水平機框部與縱向機框部之間，可以感度良好，且精度良好地偵測出作用於機框的負荷。

於本發明中，上述細長狀構件亦可為應變產生構件，於上述中間部具有斷面積比上述兩端部還小之狹縮部。將上述細長狀構件，以上述形狀之應變產生構件來實施之情形時，可於該狹縮部大幅地顯現出應變。因此，藉由以應變量偵測體偵測出狹縮部的應變量，可以更進一步精度良好地偵測出作用於機框的負荷。

於本發明中，上述機框的上水平機框部及縱向機框部在具有面向側面的平面部分之情形時，可使上述細長狀構件，實施為板狀的構件，且使兩端部分別面接觸於上述上水平機框部及縱向機框部的平面部分來固定為佳。

細長狀構件若為板狀的構件時，則細長狀構件的製作較容易，並能夠容易地固定在上水平機框部及縱向機框部的平面部分。

於本發明中，以設有：將上述應變量偵測體的偵測值與預定的設定值比較後，於偵測值超過設定值時會輸出異常信號的異常判斷手段為佳。

若設置異常判斷手段，於受到過負荷時，可以預知異常，可將會對機械各部帶來損傷防範於未然。

本發明的沖壓機械，由於具備有：由上水平機框部、下水平機框部、以及連接此等上下之水平機框部的縱向機框部所形成的機框；及載置於上述上水平機框部的沖壓驅動機構；及跨設於上述上水平機框部與縱向機框部並使兩端部被固定的細長狀構件；以及應變量偵測體，該應變量偵測體是用以偵測出：該細長狀構件之被固定在上述上水平機框部與縱向機框部之兩端部之間作為中間部的應變量，所以可以正確地偵知作用於機框的負荷，並且使該偵知系統的設置較為容易。

上述細長狀構件為：於上述中間部具有斷面積比上述兩端部還小之狹縮部的應變產生構件之情形時，可以更進一步地偵知作用於機框的負荷。

上述機框的上水平機框部及縱向機框部具有面向側面的平面部分；上述細長狀構件，為板狀的構件，且使兩端部分別面接觸於上述上水平機框部及縱向機框部的平面部分而被固定之情形時，可以將用以偵知作用於機框之負荷的機構實施成簡易構成者。

在設有：將上述應變量偵測體的偵測值與預定的設定值比較後，於偵測值超過設定值時會輸出異常信號的異常判斷手段之情形時，於有過負荷施加於機框時可以預知異常。

以下會同圖面一起說明本發明的第1實施形態。該實施形態的沖壓機械為沖床，第1圖(A)是整體側面圖，第2圖是整體平面圖，第3圖是機框的立體圖。該沖床，係具有由側面觀察呈C字形的機框1。詳細而言，機框1，是由：沿著地面朝向水平方向延伸的下水平機框部1a、及位於該下水平機框部1a的上方，朝向與下水平機框部1a相同方向延伸的上水平機框部1b、以及將此等下水平機框部1a與上水平機框部1b的一端彼此上下連結的縱向機框部1c所構成。上水平機框部1b為單懸臂狀，該上水平機框部1b的下方，係成為配置後述之旋轉工具座(turret)2、3的空間。上水平機框部1b之基部側的下部，成為愈往縱向機框部1c側則其下端愈低的傾斜部1ba。又，下水平機框部1a之基部側的上部，成為愈往縱向機框部1c側其上端愈高的傾斜部1aa。上水平機框部1b與縱向機框部1c為斷面長方形，左右兩側面為平面。

作為上側及下側之工具支持體的上下旋轉工具座2、3，為可旋轉自如地相互繞同心的垂直軸被支撐於位在機框1的上水平機框部1b與下水平機框部1a。於此等旋轉工具座2、3，分別於圓周方向排列設置有複數個凸模工具4及凹模工具5。上下旋轉工具座2、3，是藉由沒有圖示出的馬達，相互同步旋轉，分度出加工位置P。

凸模工具4，在被分度出於加工位置P之狀態下，藉由撞鎚7而被昇降驅動。撞鎚7，則藉由裝設於上水平機框部1b的沖壓驅動機構8而被昇降驅動。沖壓驅動機構8，例如是由伺服馬達9以及將其旋轉變換為直線運動的運動轉換機構10所構成。

板材W，是藉由板材進給手段13前後左右地在工作台14上被推送，以使加工處可來到沖壓位置P。板材進給手段13，係於前後(Y方向)移動的載架15，設置左右(X方向)移動的橫向滑板16，並將把持板材W之端部的工件夾持具17作為安裝於橫向滑板16者。使載架15於前後方向移動的前後移動機構18，以及使橫向滑板16於左右方向移動的左右移動機構19，係例如由伺服馬達18a、19a以及將其旋轉轉換成直線動作的滾珠螺桿等的變換機構18b、19b等所構成。

如第1圖(B)所示，於該沖床，設有可偵知作用於機框1之負荷的負荷偵知系統21。負荷偵知系統21，係具備有如第4圖所示的應變量偵測單元22。應變量偵測單元22，是由：跨設於上水平機框部1b與縱向機框部1c並相對於上下方向呈傾斜所設置之由細長狀構件所形成的應變產生構件23，以及用以偵測該應變產生構件23之應變量的應變量規等的應變量偵測體24所構成。

應變產生構件23，是以鋼板等金屬製之板狀的構件，於中間部23a，具有寬幅比兩側的端部23b、23c還狹窄的狹縮部23aa。狹縮部23aa，在圖示的例子中為設有一定寬幅的矩形狀，由於寬幅狹窄，所以斷面形狀較兩端部23b、23c還小。中間部23a，是由：從端部23b、23c逐漸地使寬幅變窄之兩側的斷面變化部23ab以及上述狹縮部23aa所構成。應變產生構件23，係使其兩端部23b、23c分別面接觸於上水平機框部1b與縱向機框部1c的側面，並藉由螺栓25等來固定。詳細而言，應變產生構件23，是跨設於上水平機框部1b的上述傾斜部1ba與縱向機框部1c之上下中央的前端附近。亦即，是位在上水平機框部1b與縱向機框部1c的連結部附近。

應變量偵測體24，是使用接著劑等貼著在應變產生構件23的中間部23a。在本實施形態中，是在應變產生構件23的兩面都貼著有應變量偵測體24。因此，在本實施形態中，合計有2個應變量偵測體24。

當負荷施加於機框1時，則於應變產生構件23產生應變。藉由應變量偵測體24、橋式電路26、以及動態應變增幅器27將該應變轉換成電氣信號。電氣信號，為電流、或電壓之任一者皆可。該電氣信號，可依據已知的沖孔加工來進行校正。於第5圖，是顯示沖孔加工的電氣信號，亦即沖孔力量的波形。沖孔加工的電氣信號，被傳送到控制盤28的NC裝置29與異常判斷手段30。

NC裝置29，為進行機械整體的控制。異常判斷手段30，是將沖孔力量的偵測值與作為異常判斷水準的設定值進行比較，當上述偵測值超過設定值時便輸出異常信號。例如於第5圖中，於A之情形時由於最大偵測值是在設定值以下，所以不會輸出異常信號，於B之情形時由於最大偵測值超過設定值，所以會輸出異常信號。當異常信號被出力時，是以警示燈、蜂鳴器等進行警報、或是對NC裝置29輸出緊急停止指令。

以下說明上述構成的動作。當沖壓驅動機構8進行沖壓動作時，上下方向的負荷施加於上水平機框部1b，上水平機框部1b以與縱向機框部1c的連結部作為支點而於上下撓曲。藉此使得跨設於上水平機框部1b與縱向機框部1c的應變產生構件23伸縮。此應變產生構件23的伸縮量，是依據作用於機框1之負荷的大小而改變。因此，藉由利用應變量偵測體24偵測出應變產生構件23的應變量，可以得知作用於機框1之負荷的大小。利用將應變產生構件23之中間部23a的寬幅縮窄來設置斷面積變小的狹縮部23aa，可於該狹縮部23aa大幅顯現出應變。由於以應變量偵測體24偵測出該狹縮部23aa的應變量，所以應變量的偵測精度較高，可以求得正確的負荷。

藉由異常判斷手段30，當判斷到所求得的負荷超過設定值時，便輸出異常信號而發出警報、或是對NC裝置29輸出緊急停止指令。藉此，使沖床的運轉停止而可以防止機械的損於未然。又，所求得的負荷資料，係與該時的加工條件一倂保存於NC裝置29，被蓄積作為資料庫。利用該資料庫，可以謀求加工專技知識(know how)的提升。

應變產生構件23，由於是板狀的構件，所以製作容易。又，藉由使兩端部23b、23c分別面接觸於上水平機框部1b與縱向機框部1c之平面部分的側面，所以可以容易地固定於兩機框部1b、1c。用來設置應變產生構件23之上水平機框部1b與縱向機框部1c的連結部，由於是位在朝水平方向遠離於沖壓驅動機構8的位置，而且是位在比工作台14還上方的位置，不會妨礙到沖壓驅動機構8的沖壓動作以及工件送料，因此可以設置應變產生構件23。上水平機框部1b與縱向機框部1c的連結部，由於是在不會阻礙到沖壓動作以及工件送料之處所當中，於沖壓荷重作用時最容易產生相互變形的處所。因此，藉由將應變產生構件23跨設在上水平機框部1b與縱向機框部1c間，可以感度良好，且精度良好地偵測出作用於機框1的負荷。

第4圖的應變量偵測單元22，雖是將應變產生構件23之中間部23a的寬幅予以縮窄，不過如第6圖所示的應變量偵測單元22般地，將應變產生構件23設成以一定的寬幅而於中間部23a具有厚度較薄的狹縮部23aa之形狀，並於該厚度較薄的狹縮部23aa貼著應變量偵測體24也可以。狹縮部23aa，在圖示的例子中是被設成一定厚度的矩形形狀，藉由厚度較薄，使斷面形狀成為比兩端部23b、23c還小。中間部23a，是由：從端部23b、23c逐漸地使寬幅變窄之兩側的斷面變化部23ab以及上述狹縮部23aa所構成。此情形下亦是由於中間部23a其斷面積比其他處所還小，所以可以精度良好地偵測出由應變量偵測體24所取得之應變產生構件23的應變。

又，第4圖及第6圖的應變量偵測單元22，其應變產生構件23之兩面的應變量偵測體24皆是用以偵測應變產生構件23之長邊方向的伸縮，不過亦可以如第7圖所示，使兩面的應變量偵測體24A、24B交叉貼著，以使一方的應變量偵測體24A用以偵測應變產生構件23之長邊方向的伸縮，另一方的應變量偵測體24B用以偵測應變產生構件23之寬幅方向的伸縮之方式來實施也可以。

作為另一實施形態(圖示省略)，亦可以將應變產生構件23裝設在機框1的左右，將各應變量偵測體24接線於橋式電路26來取得電氣信號。此情形時，由於可將機框1之左右微小負荷的差予以平均化，故具有更進一步提高精度的優點。

又，在上述實施形態中，作為應變產生構件23，雖是使用了於中間部具有其斷面積較兩端部還小之狹縮部23aa的細長狀構件，但狹縮部23aa並非一定要設置不可。例如，取代上述應變產生構件23，設置第8圖所示之僅單純為矩形之板狀的細長狀構件23A亦可。細長狀構件23A，是與第1圖的例示相同樣地，於其中間部23Aa貼著應變量偵測體24，使兩端部23Ab、23Ac，分別面接觸於上水平機框部1b與縱向機框部1c的側面，並藉由螺栓25等來固定。使用此形狀的細長狀構件23A時，雖然不能獲得由第1圖之例示的狹縮部23aa所產生的應變放大作用，但此情況亦可以良好地偵測出機框1的應變量。於第8圖之實施形態的其他的構成、效果，是與第1圖所示的第1實施形態相同。

又，上述各實施形態，沖壓機械雖皆為沖床，不過本發明，亦可以適用在沖床以外的沖壓機械，例如一般性的成形機械等。

1．．．機框

1a．．．下水平機框部

1aa．．．傾斜部

1b．．．上水平機框部

1ba．．．傾斜部

1c．．．縱向機框部

2．．．旋轉工具座

3．．．旋轉工具座

4．．．凸模工具

5．．．凹模工具

7．．．撞鎚

8．．．沖壓驅動機構

9．．．伺服馬達

10．．．運動轉換機構

13．．．板材進給手段

14‧‧‧工作台

15‧‧‧載架

16‧‧‧橫向滑板

17‧‧‧工件夾持具

21‧‧‧負荷偵知系統

22‧‧‧應變量偵測單元

23‧‧‧應變產生構件(細長狀構件)

23A‧‧‧細長狀構件

23a‧‧‧中間部

23aa‧‧‧狹縮部

23ab‧‧‧斷面變化部

23b、23c‧‧‧端部

24、24A、24B‧‧‧應變量偵測體

25‧‧‧螺栓

26‧‧‧橋式電路

27‧‧‧動態應變增幅器

28‧‧‧控制盤

29‧‧‧NC裝置

30‧‧‧異常判斷手段

第1圖(A)是本發明之第1實施形態中之該沖壓機械的側面圖，(B)是將負荷偵知系統方塊圖一倂顯示於其IB部放大圖的圖式。

第2圖是同一沖壓機械的平面圖。

第3圖是同一沖壓機械之機框的立體圖。

第4圖(A)是同一負荷偵知系統之應變量偵測單元的正面圖，(B)是其底面圖。

第5圖是顯示校正偵測值之波形之一例的圖表。

第6圖(A)是不同的應變量偵測單元的正面圖，(B)是其底面圖。

第7圖(A)是再另一不同的應變量偵測單元的正面圖，(B)是其底面圖。

第8圖是顯示本發明之另一實施形態中之該沖壓機械側面的一部分，以及將負荷偵知系統方塊圖一倂顯示的圖式。

1．．．機框

1a．．．下水平機框部

1aa．．．傾斜部

1b．．．上水平機框部

1ba．．．傾斜部

1c．．．縱向機框部

2．．．旋轉工具座

3．．．旋轉工具座

4．．．凸模工具

5．．．凹模工具

7．．．撞鎚

8．．．沖壓驅動機構

9．．．伺服馬達

10．．．運動轉換機構

13．．．板材進給手段

14．．．工作台

15．．．載架

16．．．橫向滑板

17．．．工件夾持具

21．．．負荷偵知系統

22．．．應變量偵測單元

23．．．應變產生構件(細長狀構件)

23a．．．中間部

23aa．．．狹縮部

23ab．．．斷面變化部

23b、23c．．．端部

24．．．應變量偵測體

25．．．螺栓

26．．．橋式電路

27．．．動態應變增幅器

28．．．控制盤

29．．．NC裝置

30．．．異常判斷手段

Claims (5)

1. 一種沖壓機械，其特徵為具備有：由上水平機框部、下水平機框部、以及連接此等上下之水平機框部的縱向機框部所形成的機框；及載置於上述上水平機框部的沖壓驅動機構；及相對於上下方向呈傾斜地跨設於上述上水平機框部與縱向機框部並使兩端部被固定的細長狀構件；以及應變量偵測體，該應變量偵測體是用以偵測出：該細長狀構件之被固定在上述上水平機框部與縱向機框部之兩端部之間作為中間部的應變量。
2. 如申請專利範圍第1項之沖壓機械，其中上述細長狀構件為應變產生構件，於上述中間部具有斷面積比上述兩端部還小之狹縮部。
3. 如申請專利範圍第1或2項之沖壓機械，其中上述機框的上水平機框部及縱向機框部係具有面向側面的平面部分；上述細長狀構件，為板狀的構件，且使兩端部分別面接觸於上述上水平機框部及縱向機框部的平面部分而被固定。
4. 如申請專利範圍第1或2項之沖壓機械，其中，設有：將上述應變量偵測體的偵測值與預定的設定值比較後，於偵測值超過設定值時會輸出異常信號的異常判斷手段。
5. 如申請專利範圍第3項之沖壓機械，其中，設有：將上述應變量偵測體的偵測值與預定的設定值比較後， 於偵測值超過設定值時會輸出異常信號的異常判斷手段。