WO2013018468A1 - プレス機械およびその上死点検出方法 - Google Patents

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WO2013018468A1
WO2013018468A1 PCT/JP2012/066256 JP2012066256W WO2013018468A1 WO 2013018468 A1 WO2013018468 A1 WO 2013018468A1 JP 2012066256 W JP2012066256 W JP 2012066256W WO 2013018468 A1 WO2013018468 A1 WO 2013018468A1
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WO
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slide
dead center
top dead
main shaft
die height
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PCT/JP2012/066256
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English (en)
French (fr)
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栄自 道場
久典 武内
洋 木下
宏秀 佐藤
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コマツ産機株式会社
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/26—Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by cams, eccentrics, or cranks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30—PRESSES
    • B30B—PRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00—Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/26—Programme control arrangements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/16—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring distance of clearance between spaced objects

Definitions

  • the present invention particularly relates to a press machine driven by an electric servo motor and a top dead center detection method thereof.
  • a press machine using a servo motor has an advantage that a slide motion can be arbitrarily set by controlling the drive speed, drive start position, and the like of the servo motor.
  • the slide standby position is usually at the top dead center.
  • the slide standby position is set to the crank angle of the main shaft in the forward rotation direction. It can be set to a position advanced by a predetermined angle ⁇ .
  • the main shaft When set in this way, the main shaft is rotated forward so that the slide reaches the bottom dead center from the standby position, and then the main shaft is rotated backward to reverse the slide from the bottom dead center to the original standby position. After the motion or the slide reaches the bottom dead center, the main shaft is rotated forward to stop the slide at the standby position just before the angle from the top dead center by an angle - ⁇ .
  • a reciprocating (pendulum) motion that passes through the bottom dead center from the standby position and drives to the standby position of the original angle ⁇ can be realized.
  • the conventional press machine it is general to perform the movement of the slide at the time of adjusting the die height while the slide is kept at the top dead center regardless of whether the drive source is a servo motor.
  • the die height can be adjusted in a small press machine without a plunger by expanding and contracting a connecting rod having a telescopic structure and detecting the height position of the slide at this time by a position detector.
  • a position detector On the other hand, in a press machine using a servo motor as the drive source, if the slide standby position is deviated from the top dead center, it is desirable to perform die height adjustment while keeping the slide in the standby position. It is rare. By doing so, the troublesomeness of moving the slide to the top dead center for die height adjustment can be eliminated.
  • the amount of slide movement during die height adjustment is determined based on the current die height. Therefore, before adjusting the die height, the die height must be accurately grasped. To do so, the slide is temporarily moved to the correct top dead center position, and the current die height is determined from the slide position at the top dead center. It is necessary to recalculate. However, as described above, it is troublesome to move the slide to the top dead center, and there is a problem that it takes time to detect the accurate top dead center position and move the slide there.
  • An object of the present invention is to provide a press machine capable of easily and accurately detecting the top dead center position and a top dead center detection method thereof.
  • a press machine includes a slide, a bolster provided below the slide, a telescopic connecting rod having a lower end connected to the slide directly or via a plunger, and an upper end of the connecting rod.
  • a main shaft having an eccentric portion, a pulse output type angle detector that detects a crank angle of the eccentric portion of the main shaft, a servo motor that drives the main shaft, and a control device that controls the servo motor.
  • the control device moves the slide located at a predetermined position on one of the forward rotation side and the reverse rotation side of the main shaft beyond the top dead center side so as to be the same position as the slide position. While moving to the other side, the number of pulses that is half the number of pulses output from the angle detector during the movement Characterized in that it has a dead point detecting unit on detecting the top dead center by the position of the square side is moved in the forward side again.
  • the top dead center detecting method of the press machine according to the second invention includes a slide, a bolster provided below the slide, a telescopic connecting rod having a lower end connected to the slide directly or via a plunger, A main shaft having an eccentric portion to which an upper end of a connecting rod is connected, a pulse output type angle detector for detecting a crank angle of the eccentric portion of the main shaft, a servo motor for driving the main shaft, and the servo motor
  • a top dead center detection method for a press machine comprising a control device for controlling the slide, wherein the slide located at a predetermined position on one of the forward rotation side and the reverse rotation side of the main shaft is defined as the slide position.
  • the top dead center is automatically detected based on the number of pulses from the angle detector that accompanies the slide movement by the top dead center detection unit. Unlike detecting points, it can be detected easily and quickly.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an overall outline of a press machine according to an embodiment of the present invention.
  • the sectional side view which shows the principal part of the said press machine.
  • the top view of the partial cross section which shows another principal part of the said press machine.
  • the figure for demonstrating the typical motion implemented with the said press machine The figure for demonstrating the other typical motion implemented with the said press machine.
  • the block diagram which shows the structure of the said press machine.
  • the figure for demonstrating die height adjustment with the said press machine. 7 is a flowchart for explaining top dead center detection and die height adjustment in the press machine.
  • 10 is a flowchart showing a continuation of FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a continuation of FIG. 10.
  • FIG. 11 is another flowchart showing the continuation of FIG. 10.
  • FIGS. 1 is an overall perspective view of the servo press 1
  • FIG. 2 is a side sectional view showing an essential part thereof
  • FIG. 3 is a plan view of a partial cross section showing another essential part.
  • a slide 3 is supported in a substantially central portion of a main body frame 2 of the servo press 1 so as to be movable up and down, and a bolster 5 mounted on a bed 4 is disposed below the slide 3. Yes.
  • a control panel 6 to be described later is provided in front of the main body frame 2, and a control device 40 to which the control panel 6 is connected is provided on the side of the main body frame 2.
  • the slide 3 is driven by a servo motor 21.
  • a spherical portion 7A provided at the lower end of the screw shaft 7 for adjusting the die height is rotatably inserted into the spherical hole 3A formed in the upper portion of the slide 3 in a state where it is prevented from coming off.
  • a spherical field joint is constituted by the spherical hole 3A and the spherical portion 7A.
  • the screw portion 7B of the screw shaft 7 is exposed upward from the slide 3 and is screwed into a female screw portion 8A of the connecting rod body 8 provided above the screw shaft 7.
  • the screw shaft 7 and the connecting rod body 8 constitute a connecting rod 9 that can be expanded and contracted.
  • the upper portion of the connecting rod 9 is rotatably connected to a crank-shaped eccentric portion 10A provided on the main shaft 10.
  • the main shaft 10 is supported by three front and rear bearing portions 12, 13 and 14 between a pair of left and right thick plate-like side frames 11 constituting the main body frame 2.
  • a main gear 15 is attached to the rear side of the main shaft 10.
  • the main gear 15 meshes with a transmission gear 16A of a power transmission shaft 16 provided below the main gear 15.
  • the power transmission shaft 16 is supported between the side frames 11 by two bearing portions 17 and 18 at the front and rear.
  • a driven pulley 19 is attached to the rear end of the power transmission shaft 16.
  • the pulley 19 is driven by a servo motor 21 disposed below the pulley 19.
  • the servo motor 21 is supported between the side frames 11 via a substantially L-shaped bracket 22.
  • An output shaft 21A of the servo motor 21 projects along the front-rear direction of the servo press 1, and is driven by a driving pulley 23 and a belt 24 wound around the driven pulley 19 provided on the output shaft 21A. Is transmitted.
  • a pair of brackets 25 protruding rearward from the upper and lower two locations toward the side frame 11 are attached to the back side of the slide 3, and a position detector such as a linear scale is provided between the upper and lower brackets 25.
  • a rod 27 constituting 26 is attached.
  • the rod 27 is provided with a scale for detecting the vertical position of the slide 3, and is inserted into a position sensor 28 that also constitutes the position detector 26 so as to be movable up and down.
  • the position sensor 28 is fixed to an auxiliary frame 29 provided on one side frame 11.
  • the auxiliary frame 29 is formed vertically long in the vertical direction, the lower part is attached to the side frame 11 by bolts 31, and the upper part is slidable in the vertical direction by bolts 32 inserted into long holes that are long in the vertical direction. It is supported. As described above, the auxiliary frame 29 is fixed to the side frame 11 only on one of the upper and lower sides (lower side in the present embodiment) and supported on the other side so as to be movable up and down. Is not affected by. Accordingly, the position sensor 28 can accurately detect the slide position and the die height position without being affected by the expansion and contraction of the side frame 11.
  • the slide position and die height of the slide 3 are adjusted by a slide position adjustment mechanism 33 provided in the slide 3.
  • the slide position adjusting mechanism 33 includes a worm wheel 34 attached to the outer periphery of the spherical portion 7A of the screw shaft 7 via a pin 7C, a worm gear 35 meshing with the worm wheel 34, and a worm gear 35.
  • an induction motor 38 having an output gear 37 that meshes with the input gear 36.
  • the induction motor 38 has a flat shape with a short axial length and is compact.
  • the control panel 6 is used to input various data for setting a slide motion, and displays switches and numeric keys for inputting motion data, and the input data, setting data that has been set and registered, and the like. It has a display.
  • a so-called programmable display with a touch panel in which a transparent touch switch panel is mounted on the front surface with a graphic display such as a liquid crystal display or a plasma display is employed.
  • the control panel 6 may include a data input device from an external storage medium such as an IC card that stores preset motion data, or a communication device that transmits and receives data via a wireless or communication line. .
  • a processing pattern suitable for the molding condition that is, a slide control pattern is selected from four types of rotation, reversal, reciprocation (return reciprocation through bottom dead center), and reciprocation reciprocation (return reciprocation through top dead center). And can be set. Further, whether the height position of the slide 3 is displayed as an actual detection value of the position detector 26 or a value calculated by a calculation described later is displayed as motion data according to the processing pattern.
  • the “rotation” pattern in the control pattern is realized by rotating the main shaft 10 only to the positive rotation side as in the conventional press machine pattern. Is a motion that starts from the top dead center, passes through the bottom dead center, and reaches the top dead center again.
  • Rotary reciprocation pattern is the same as the one-shot movement of the workpiece. After starting slide 3 from the top dead center to the normal rotation side, stopping at the machining end position before the bottom dead center, reverse rotation is performed from this position. The slide 3 is rotated from the top dead center to the reverse rotation side and stopped at the machining end position before the bottom dead center. This is a motion that rotates from the position to the positive rotation side and returns to the top dead center. That is, the main shaft 10 repeats forward and reverse alternately for each workpiece.
  • FIG. 4A shows the movement of the slide 3 in the “reverse” pattern for two workpieces that are successively pressed.
  • FIG. 4B shows a slide position P corresponding to the passage of time t of the festival slide 3, that is, a slide motion.
  • FIG. 4C the rotation direction of the main shaft 10 corresponding to the passage of time t is shown as a time chart.
  • the start of the slide 3 is not the top dead center (0 °) but the crank angle of the eccentric portion 10A of the main shaft 10 from the standby position shifted by ⁇ from the top dead center to the forward rotation side. Done. Then, the slide 3 is lowered by rotating the main shaft 10 to the forward rotation side and lowered to the bottom dead center (180 °), or when the machining is finished before the bottom dead center, the slide 3 is lowered to that position. Then, the main shaft 10 is switched from the lowered position to the reverse rotation side and driven to return to the standby position of the original angle ⁇ , and this is repeated.
  • 5A to 5C show time charts concerning the movement of the slide 3, the slide motion, and the rotation direction of the main shaft 10 in the “reciprocating” pattern.
  • the slide 3 is started not from the top dead center (0 °), but from the standby position shifted from the top dead center to the forward rotation side by the angle ⁇ by using the crank angle of the eccentric portion 10A of the main shaft 10. Done. Then, by rotating the main shaft 10 to the forward rotation side, the slide 3 is lowered and after passing through the bottom dead center (180 °), the slide 3 is moved to a position shifted by an angle ⁇ (minus) ⁇ from the top dead center. Then, the press working for one workpiece is finished, and the position of this angle ⁇ is put on standby as a standby position for the next workpiece.
  • the slide 3 at the angle ⁇ is lowered by rotating the main shaft 10 in the reverse direction, and after passing through the bottom dead center (180 °), the original is shifted by the angle ⁇ from the top dead center. To the standby position, the press work for the second workpiece is finished, and this is repeated.
  • FIG. 6 is a block diagram illustrating a main configuration of the control device 40.
  • the control device 40 is a device that controls the servo motor 21 for driving the slide 3 by feedback control, and controls the induction motor 38 of the slide position adjusting mechanism 33, and a detailed description thereof is omitted.
  • it is mainly composed of a microcomputer, a high-speed numerical arithmetic processor, etc., and comprises a computer device that performs arithmetic and logical operations of input data according to a predetermined procedure, and an output interface that outputs a command current. .
  • the control device 40 in this embodiment includes a motion setting unit 41, a slide position command calculation unit 42, a first command calculation unit 43, a top dead center detection unit 44, a pulse counter 45, a slide position adjustment unit 46, and A second command calculation unit 47 is formed.
  • the control device 40 includes a storage unit 51 configured with an appropriate storage medium such as a ROM or a RAM.
  • control device 40 includes the above-described position detector 26 such as a linear scale that detects the height position of the slide 3, and a crank encoder that detects the rotation angle of the main shaft 10.
  • position detector 26 such as a linear scale that detects the height position of the slide 3, and a crank encoder that detects the rotation angle of the main shaft 10.
  • the angle detector 52 and the induction motor 38 are connected, and the servo motor 21 is connected via a servo amplifier 53.
  • the motion setting unit 41 of the control device 40 indicates the relationship between the control execution time t and the slide position P based on the control pattern selected and set by the control panel 6 and the motion data corresponding to the control pattern.
  • the motion data is determined and stored in the motion data storage unit 54 in the storage means 51.
  • the slide position command calculation unit 42 responds to each motion when the main shaft 10 rotates forward and backward, that is, when the servo motor 21 rotates forward and backward, according to the control pattern determined by the motion setting unit 41.
  • a target value of the slide position P for each predetermined servo calculation cycle time t is calculated based on the motion so that the slide 3 moves accurately along the axis. Then, the obtained slide position target value is output to the first command calculation unit 43.
  • the first command calculation unit 43 is used for the servo motor 21 based on the deviation so as to reduce the deviation between the slide position target value from the slide position command calculation unit 42 and the slide position detected by the position detector 26.
  • a motor speed command is calculated and output to the servo amplifier 53. Note that the position deviation gain used when calculating the motor speed command is obtained by referring to the relationship data between the slide position and the motor rotation angle stored in the motor / slide relationship data storage unit 55 in the storage means 51. It is corrected accordingly.
  • the top dead center detector 44 detects the top dead center when the servo press 1 is activated, moves the slide 3 to the top dead center, and detects the slide position at the top dead center by the position detector 26. It has a function.
  • the pulse counter 45 counts the number of pulses output from the angle detector 52, and the number of pulses in the storage means 51. Store in the storage unit 56.
  • the slide position adjustment unit 46 functions to adjust the slide position automatically or by manually adjusting the slide position by an inching operation, such as when performing a trial hitting of a workpiece with a mold attached.
  • a method determining unit 57 and a movement amount calculating unit 58 are provided.
  • the slide position adjustment method determination unit 57 has a function of determining whether to adjust the slide position automatically or manually based on an operator input.
  • the movement amount calculation unit 58 calculates the movement amount from the current position of the slide 3 based on a desired die height value input from the control panel 6 in a case where the die height is changed by automatic adjustment. Is output to the second command calculation unit 47.
  • the second command calculation unit 47 outputs a command current to the induction motor 38 so as to move the slide 3 to the target position based on the slide position target value from the movement amount calculation unit 58. Further, when the die height is adjusted by manual adjustment, a command current based on the operation of an operation button (not shown) provided on the control panel 6 is generated and output to the induction motor 38 to move the slide 3. . The die height after moving the slide 3 is displayed on the control panel 6.
  • the top dead center detection unit 44 and the movement amount calculation unit 58 will be described in more detail with reference to FIGS.
  • the top dead center is the slide standby position, so there is no need to detect the top dead center again.
  • the detection value of the position detector 26 in the state of waiting at the standby position is the top dead center. This is different from the detected value at the point.
  • the currently set die height generally detects the position of the slide 3 at the top dead center by the position detector 26, and subtracts a value that is twice the fixed crank radius from that value as a reference.
  • the current value is set by simply subtracting twice the crank radius from the detection value of the position detector 26 at the standby position. You can't ask for a die height.
  • the currently set die height serves as a reference for changing the die height, and by calculating the moving amount of the slide 3 from the currently set die height, the die height is adjusted to a new die height based on the moving amount. Therefore, it is important to accurately detect the currently set die height.
  • the slide 3 is temporarily moved to the top dead center, and the current die height is calculated based on the detection by the position detector 26. Is important.
  • the current die height is accurately calculated, and the amount of movement is calculated based on the difference from the new die height to be changed.
  • the slide 3 is moved from the standby position shifted by the angle ⁇ , it is calculated based on the difference between the die heights. If it is moved as it is according to the amount of movement, a new die height cannot be set accurately.
  • the top dead center detecting unit 44 positions the slide at the top dead center to accurately calculate the current die height, and even when the slide 3 is moved from the standby position shifted by the angle ⁇ , An appropriate amount of movement is calculated by the amount calculation unit 58 and moved according to the amount of movement so that adjustment to a new die height can be performed accurately.
  • the top dead center detector 44 detects the slide 3 stopped at an arbitrary angle on the main shaft 10 at the angle detector 52.
  • the servo motor 21 is controlled so that the detected value becomes 0 °, and the main shaft 10 is rotated forward.
  • the position detector 26 detects the slide position at 0 °.
  • a predetermined value is added to determine the target position xmm, and the main shaft 10 is driven until the slide 3 actually reaches the target position xmm (step 1: hereinafter, step is abbreviated as S).
  • the main shaft 10 is reversely rotated to reach the target value xmm which is the same slide position on the reverse rotation side.
  • the number of pulses output from the angle detector 52 is counted by the pulse counter 45 during the period from the start to the end of the reverse rotation of the main shaft 10, and stored in the pulse number storage unit 56 (S2).
  • the main shaft 10 is rotated forward by the number of pulses that is 1 ⁇ 2 (half) of the stored number of pulses, and the main shaft 10 is stopped when the number of pulses reaches a specified number.
  • the position of the slide 3 at the time when the main shaft 10 is stopped is detected as an accurate top dead center (S3).
  • the angle of the main shaft 10 per pulse is sufficiently small, when the number of pulses stored in S1 is an odd number, the number of pulses of 0.5 when the pulse number is halved is rounded up. Or it may be truncated. When higher accuracy is desired, a value obtained by halving the angle of the main shaft 10 per pulse may be taken into consideration.
  • the movement amount calculation unit 58 will be described in detail based on FIG.
  • (A) is a case where the standby position of the slide 3 is set at a position shifted by an angle ⁇ from the top dead center, and a mold requiring a die height DH1 is used as the current setting. Yes. Under such settings, the “inverted” pattern or the “reciprocating” pattern is selected as the control pattern.
  • (B) is a setting in the case of using a die that newly requires a die height DH2, and the standby position is also set to a position that is shifted from the top dead center by an angle ⁇ , and the “inverted” pattern or “ The “round trip” pattern is selected.
  • the value of cos ⁇ is a fixed value by having a table corresponding to a trigonometric function per unit angle (1 °) inside the table storage unit 59 of the storage means 51.
  • the table is up to 90 °, and 91 ° to 359 ° is obtained by calculation.
  • the angle ⁇ is an actual measurement value at the angle detector 52, and the slide movement amount e is an actual measurement value at the position detector 26.
  • Equation (4) is solved for C2.
  • C2 ⁇ ( ⁇ e + (C1 2 ⁇ r 2 + r 2 cos 2 ⁇ ) 1/2 ) 2 + r 2 ⁇ r 2 cos 2 ⁇ 1/2 (5)
  • C1 Lr-S-DH1 (6)
  • the top dead center detecting unit 44 firstly adjusts the die height.
  • the slide position at the top dead center obtained by the function is detected by the position detector 26, and the die height DH1 before adjustment is calculated.
  • the connecting rod length C1 before adjustment is calculated by substituting the DH1 into the equation (6).
  • L, r, and S are fixed values. Since the difference X between the desired die height DH2 and the die height DH1 is equal to the connecting rod expansion / contraction amount, C1 and X can be obtained, and the adjusted connecting rod length C2 can be calculated from Equation (7). From C1 and C2, the slide movement amount e to be moved at the standby position shifted by the angle ⁇ can be calculated from the equation (4).
  • a connecting portion between the drive mechanism of the slide 3 and the slide 3 is called a point.
  • the connecting portion between the connecting rod 9 and the slide 3 is a connecting portion.
  • the connecting portion between the plunger and the slide is a point. Therefore, in the present embodiment, the point center Pc is the spherical center of the spherical joint (FIG. 2).
  • the lengths C1 and C2 of the connecting rod 9 indicate the distance from the axis center Ec (FIG. 2) at the eccentric portion 10A of the main shaft 10 to the point center Pc.
  • the movement amount calculation unit 58 performs the calculation for obtaining the slide movement amount e.
  • moving the slide 3 by the slide movement amount e while keeping the slide 3 at the standby position deviated from the top dead center by the angle ⁇ accurately adjusts the die height from DH1 to DH2.
  • a method of calculating the slide movement amount e by the movement amount calculation unit 58 and changing the die height from DH1 to DH2 based on this will be described.
  • the count number in the pulse counter 45 is reset (S7).
  • the main shaft 10 is rotated to the reverse rotation side at a low speed, and at the same time, the pulse counter 45 starts counting the number of pulses from the angle detector 52 (S8).
  • the reverse rotation of the main shaft 10 is continued until the slide position reaches a predetermined height xmm on the reverse rotation side passing through the top dead center (S9, S10), and the pulse number PN is stored in the pulse number storage unit 56. (S11).
  • the count number in the pulse counter 45 is reset (S12). From this position, the main shaft 10 is rotated forward again at a low speed, and at the same time, the pulse counter 45 starts counting pulses (S13). The rotation of the main shaft 10 is continued until the counted number of pulses reaches half (1/2) of the number of pulses PN (S14, S15). Thus, the top dead center is detected more accurately, and the slide 3 is positioned at this top dead center.
  • the above is the step executed mainly by the function of the top dead center detection unit 44.
  • the slide position adjustment unit 46 sets a slide adjustment method. From the control panel 6, it is set in advance which control pattern the press work to be performed from now on. In the “reverse” pattern and the “reciprocating” pattern, the method 1 is the “rotating” pattern and the “reversing reciprocating”. Method 2 is automatically set for the pattern (S16).
  • the distance OH1 from the upper surface of the bolster 5 to the lower surface of the slide 3 in a state where the slide 3 is positioned at the top dead center is calculated by actual measurement of the slide position by the position detector 26, and the crank radius r is calculated from the distance OH1.
  • the currently set die height DH1 is calculated by subtracting 2 (S17, S18).
  • the slide position adjusting unit 46 monitors the presence / absence of a drive command for slide drive (S19), and when the input of the drive command from the control panel 6 is accepted, drives the slide 3 (S20). At this time, when an input of a stop command for the servo press 1 is accepted, such as when the slide drive is ended, the servo press 1 is stopped (S21, S22).
  • Method 1 is set as the slide adjustment method. That is, this is a case where the standby position of the slide 3 is at a position shifted by an angle ⁇ from the top dead center, and is a case where the slide 3 is driven in a “reverse” pattern or a “reciprocating” pattern.
  • the slide position adjustment unit 46 moves the slide 3 to the position of the angle ⁇ that is the standby position and stops it (S25). The angle ⁇ at this time is read from motion data stored in advance corresponding to the mold to be used.
  • the slide position adjustment method determination unit 57 determines whether to adjust the slide position automatically or manually (S26). The determination is made based on the selection result by the operator on the control panel 6.
  • the operator inputs a desired die height DH2 value from the control panel 6 (S27). Then, the current slide position Sa is detected by the position detector 26 (S28), and thereafter, as described above, the slide movement amount e is calculated by the movement amount calculation unit 58 (S29). Further, the adjusted slide position target is determined by adding the slide movement amount e to the current slide position Sa.
  • the second command calculation unit 47 supplies current to the induction motor 38 based on the slide position target, and expands and contracts the connecting rod 9 to move the slide 3 (S30).
  • the changing slide position Sb is acquired from the position detector 26 one by one, and it is monitored whether the slide position Sb has reached the position target, that is, whether the movement amount has reached e (S31).
  • the die height DH2 here is a value obtained by calculation.
  • the process proceeds to S20, S22, S23, S24, and S25, and manual slide position adjustment is selected in S26.
  • manual slide position adjustment is selected in S26.
  • the current slide position Sa is detected by the position detector 26 (S35).
  • the operation state of the slide adjustment button by the operator is monitored (S36). While the button is operated, current is supplied from the second command calculation unit 47, and the connecting rod 9 is expanded and contracted to move the slide 3 (S37, S38, S39).
  • the position detector 26 detects the moved slide position Sb (S40), and the movement amount calculator 58 calculates the actual movement amount e based on the difference between Sa and Sb (S41). . Further, the expansion / contraction amount X of the connecting rod 9 is calculated based on the angle ⁇ , the die height DH1 rewritten before manual adjustment, and the movement amount e (S42), and the die height DH1 is added to the expansion / contraction amount X to obtain a new die height DH2. Is calculated (S43), and this die height DH2 is displayed on the control panel 6 (S44). The die height DH2 here is also a value obtained by calculation.
  • the value of the die height DH1 is replaced with DH2, and the value of the slide position Sa is replaced with Sb (S45). Thereafter, when it is desired to manually adjust the slide position again without driving the slide 3, an instruction to continue the adjustment is given (S46). By doing so, it is possible to return to S36 and repeat the starting adjustment. On the other hand, when it is desired to determine whether or not the slide position is adjusted again by performing the slide drive, the slide position adjustment is once ended in S46, and the process returns to S19.
  • the slide position adjustment method determination unit 57 determines whether the slide position is adjusted automatically or manually (S48). When the automatic adjustment is selected, the operator inputs a desired die height DH2 value from the control panel 6 (S49). Then, the current slide position Sa is detected by the position detector 26 (S50), and then the connecting rod 9 is expanded and contracted by the induction motor 38 to move the slide 3 (S51).
  • the changing slide position Sb is obtained one by one from the position detector 26 (S52), and it is monitored whether or not the difference between the slide positions Sa and Sb is the same as the difference between the die heights DH1 and DH2 before and after adjustment. (S53), the movement is stopped at the same time (S54).
  • the control panel 6 displays the new adjusted die height DH2 (S55) and rewrites the current die height DH1 to the value of DH2 (S56). Thereafter, the process returns to S19 to drive the slide 3.
  • the die height DH2 at this time is an actual measurement value obtained without using a table relating to a trigonometric function.
  • the slide position Sb after the movement is detected by the position detector 26 (S62), and the movement amount calculation unit 58 adds the difference between Sa and Sb to the die height DH1 before adjustment and adjusts it.
  • the subsequent die height DH2 is set (S63), and the die height DH2 is displayed on the control panel 6 (S64). This die height DH2 is also a measured value.
  • the value of the die height DH1 is replaced with DH2 (S65). Thereafter, when it is desired to manually adjust the slide position again without performing the slide drive, an instruction to continue the adjustment is given (S66). By doing so, it is possible to return to S58 and repeat the starting adjustment. On the other hand, when it is desired to determine whether or not the slide position is adjusted again by adjusting the slide position, the slide position adjustment is once ended in S66, and the process returns to S19.
  • the slide 3 when the standby position of the slide 3 is set at a position that is shifted from the top dead center by the angle ⁇ , the slide 3 is moved to the top dead center and the slide position associated with the die height change is set.
  • the slide 3 can be moved, that is, the die height can be changed accurately and quickly. Further, since the expansion / contraction amount of the connecting rod 9 is not directly detected, such a detector is unnecessary and economical.
  • the top dead center is accurately detected, so even if there is a slight shift in the top dead center during press working with the mold used before adjustment, The dead point can be accurately detected and the die height DH1 can be changed to an appropriate value, and the subsequent slide movement can be performed more accurately.
  • the slide 3 is a one-point type suspended by one connecting rod 9, but a two-point type suspended by two connecting rods 9 may be used.
  • the main shaft 10 is rotated to the forward rotation side so that the slide 3 is positioned at the slide position xmm.
  • the slide position xmm on the rotation side is set, it may be positioned first on the reverse rotation side, and then on the positive rotation side.
  • the direction of the first rotation depends on the deviation of the crank angle when the power is turned on. What is necessary is just to determine according to the condition.
  • the lower end of the connecting rod 9 is directly connected to the slide 3, but the present invention can also be applied to a press machine in which a plunger is interposed between the connecting rod 9 and the slide 3. At this time, the plunger is constrained to move only in the vertical direction by a plunger holder attached to the lower surface of the crown.
  • the present invention can be suitably used for an electric servo press.

Abstract

　プレス機械の制御装置（４０）は、メインシャフトの正回転側および逆回転側のうちの一方側の所定位置に位置したスライドを、前記スライド位置と同じ位置となるように上死点側を越えて他方側に移動させるとともに、該移動中に角度検出器から出力されたパルス数の半分のパルス数分だけ他方側の位置から再度正転側に移動させることで上死点を検出する上死点検出部（４４）を有している。

Description

プレス機械およびその上死点検出方法
　本発明は、特に電動サーボモータにて駆動されるプレス機械およびその上死点検出方法に関する。
　従来、メインシャフトのエキセン部にコンロッドの上端を連結し、コンロッドの下端にプランジャを介さずにスライドを取り付けたプレス機械が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようなプレス機械は、コンロッドとスライドとの間にプランジャが存在しないため、構造を簡素化でき、プレス機械の全高を低くできる。
　また、近年では、メンインシャフトの駆動源として電動サーボモータを採用することが多くなっている。サーボモータを用いたプレス機械では、サーボモータの駆動速度や駆動開始位置等を制御することで、スライドモーションを任意に設定できるというメリットがある。例えば、従来のプレス機械では、スライドの待機位置は上死点であることが通常であるが、サーボモータを用いる場合には、スライドの待機位置をメインシャフトのクランク角度にして、正回転方向へ所定角度θ進めた位置に設定可能である。
　このように設定した場合には、メインシャフトを正回転させてスライドを待機位置から下死点に到達させた後、メインシャフトを逆回転させてスライドを下死点から元の待機位置に戻す反転モーションや、スライドが下死点に到達した後に、そのままメインシャフトを正回転させてスライドを上死点から角度－θだけ手前の待機位置に停止させ、次のワーク加工時には、スライドを角度－θの待機位置から下死点を通過させ、元の角度θの待機位置まで駆動する往復（振り子）モーションなどを実現できる。
特開平５－２３７６９８号公報
　ところで、従来のプレス機械では、駆動源がサーボモータであるなしに係わらず、ダイハイト調整時のスライドの移動を、スライドを上死点で待機させた状態で行うのが一般的である。また、ダイハイトの調整は、プランジャがない小型のプレス機械では、伸縮構造を有したコンロッドを伸縮させ、この際のスライドの高さ位置を位置検出器で検出することで行うことができる。
　一方で、駆動源をサーボモータとしたプレス機械では、スライドの待機位置が上死点からずれている場合には、その待機位置にスライドを待機させた状態のまま、ダイハイト調整を行うことが望まれている。そうすることで、ダイハイト調整のためにスライドを上死点に移動させるという煩わしさを解消できるからである。
　他方、ダイハイト調整時のスライド移動量は、現状のダイハイトを基準にして決められる。従って、ダイハイト調整前には、ダイハイトを正確に把握しておかなければならず、そのためには、スライドを正確な上死点位置に一旦移動させ、上死点でのスライド位置から現状のダイハイトを算出し直す必要がある。
　しかしながら、前述したように、スライドを上死点に移動させるのは煩わしいうえ、正確な上死点位置を検出してそこへスライドを移動させるには、手間がかかるという問題がある。
　本発明の目的は、上死点位置を簡単、かつ正確に検出できるプレス機械およびその上死点検出方法を提供することである。
　第１発明に係るプレス機械は、スライドと、前記スライドの下方に設けられたボルスタと、前記スライドに下端が直接またはプランジャを介して連結された伸縮自在なコンロッドと、前記コンロッドの上端が連結されたエキセン部を有するメインシャフトと、前記メインシャフトのエキセン部のクランク角度を検出するパルス出力式の角度検出器と、前記メインシャフトを駆動するサーボモータと、前記サーボモータを制御する制御装置とを備え、前記制御装置は、前記メインシャフトの正回転側および逆回転側のうちの一方側の所定位置に位置した前記スライドを、前記スライド位置と同じ位置となるように上死点側を越えて他方側に移動させるとともに、該移動中に前記角度検出器から出力されたパルス数の半分のパルス数分だけ前記他方側の位置から再度正転側に移動させることで上死点を検出する上死点検出部を有していることを特徴とする。
　第２発明に係るプレス機械の上死点検出方法は、スライドと、前記スライドの下方に設けられたボルスタと、前記スライドに下端が直接またはプランジャを介して連結された伸縮自在なコンロッドと、前記コンロッドの上端が連結されたエキセン部を有するメインシャフトと、前記メインシャフトのエキセン部のクランク角度を検出するパルス出力式の角度検出器と、前記メインシャフトを駆動するサーボモータと、前記サーボモータを制御する制御装置とを備えたプレス機械の上死点検出方法であって、前記メインシャフトの正回転側および逆回転側のうちの一方側の所定位置に位置した前記スライドを、前記スライド位置と同じ位置となるように上死点側を越えて他方側に移動させるとともに、該移動中に前記角度検出器から出力されたパルス数の半分のパルス数分だけ前記他方側の位置から再度正転側に移動させることで上死点を検出することを特徴とする。
　第１、第２発明によれば、上死点検出部により、スライド移動に伴う角度検出器からのパルス数に基づいて上死点を自動的に検出するので、スライドのインチング操作等によって上死点を検出するのとは異なり、簡単で迅速に検出できる。
本発明の一実施形態に係るプレス機械の概略全体を示す斜視図。 前記プレス機械の要部を示す側断面図。 前記プレス機械の別の要部を示す一部断面の平面図。 前記プレス機械で実施される代表的な動きを説明するための図。 前記プレス機械で実施される他の代表的な動きを説明するための図。 前記プレス機械の構成を示すブロック図。 前記プレス機械での上死点検出を説明するための図。 前記プレス機械でのダイハイト調整を説明するための図。 前記プレス機械での上死点検出およびダイハイト調整を説明するためのフローチャート。 図９の続きを示すフローチャート。 図１０の続きを示すフローチャート。 図１０の続きを示す別のフローチャート。 図１２の続きを示すフローチャート。
　以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
　先ず、図１～図３により、本実施形態のプレス機械としてプランジャが設けられていないタイプのサーボプレス１を説明する。図１はサーボプレス１の全体斜視図、図２はその要部を示す側断面図、図３は他の要部を示す一部断面の平面図である。
　図１において、サーボプレス１の本体フレーム２の略中央部には、スライド３が上下動自在に支承されており、スライド３に対する下方には、ベッド４上に取り付けられたボルスタ５が配置されている。本体フレーム２の前方には、後述するコントロールパネル６が設けられ、本体フレーム２の側方には、コントロールパネル６が接続された制御装置４０が設けられている。
　図２に示すように、サーボプレス１では、サーボモータ２１によりスライド３を駆動している。スライド３の上部に形成された球面孔３Ａ内には、ダイハイト調整用のねじ軸７の下端に設けられた球体部７Ａが抜け止めされた状態で回動自在に挿入されている。球面孔３Ａおよび球体部７Ａにより、球場継手が構成されている。ねじ軸７のねじ部７Ｂは、上方に向けてスライド３から露出し、ねじ軸７の上方に設けたコンロッド本体８の雌ねじ部８Ａに螺合している。ねじ軸７およびコンロッド本体８により、伸縮自在なコンロッド９が構成されている。
　コンロッド９の上部は、メインシャフト１０に設けられたクランク状のエキセン部１０Ａに回転自在に連結されている。メインシャフト１０は、本体フレーム２を構成する左右一対の厚板状のサイドフレーム１１間において、前後３箇所の軸受部１２，１３，１４で支承されている。メインシャフト１０の後部側には、メインギア１５が取り付けられている。
　メインギア１５は、その下方に設けられた動力伝達軸１６の伝達ギア１６Ａと噛合している。動力伝達軸１６は、サイドフレーム１１間において、前後２箇所の軸受部１７，１８で支承されている。動力伝達軸１６の後端には、従動側のプーリ１９が取り付けられている。プーリ１９は、その下方に配置されたサーボモータ２１で駆動される。
　サーボモータ２１は、略Ｌ字形状のブラケット２２を介してサイドフレーム１１間に支持されている。サーボモータ２１の出力軸２１Ａは、サーボプレス１の前後方向に沿って突出しており、出力軸２１Ａに設けられた駆動側のプーリ２３と前記従動側のプーリ１９に巻回されたベルト２４により動力が伝達される。
　また、スライド３の背面側には、上下２箇所からサイドフレーム１１間に向けて後方に突出した一対のブラケット２５が取り付けられており、上下のブラケット２５間には、リニアスケール等の位置検出器２６を構成するロッド２７が取り付けられている。このロッド２７には、スライド３の上下位置を検出するためのスケールが設けられており、同じく位置検出器２６を構成する位置センサ２８に上下動自在に嵌挿されている。位置センサ２８は、一方のサイドフレーム１１に設けられた補助フレーム２９に固定されている。
　補助フレーム２９は、上下方向に縦長に形成されており、下部がボルト３１によりサイドフレーム１１に取り付けられ、上部が上下方向に長い長孔内に挿入されたボルト３２により上下方向に摺動自在に支持されている。このように補助フレーム２９は、上下いずれか一方側（本実施形態では下側）のみがサイドフレーム１１に固定され、他方側が上下動自在に支持されているため、サイドフレーム１１の温度変化による伸縮の影響を受けないようになっている。これにより、前記位置センサ２８は、サイドフレーム１１のそのような伸縮の影響を受けずに、スライド位置およびダイハイト位置を正確に検出可能としている。
　一方、スライド３のスライド位置およびダイハイトは、スライド３内に設けられたスライド位置調整機構３３によって調整される。スライド位置調整機構３３は、図３にも示すように、ねじ軸７の球体部７Ａの外周にピン７Ｃを介して取り付けられたウォームホイール３４と、ウォームホイール３４と噛合するウォームギア３５と、ウォームギア３５の端部に取り付けられた入力ギア３６と、入力ギア３６に噛合する出力ギア３７を有したインダクションモータ３８とで構成される。インダクションモータ３８は、軸方向長さが短いフラット形状とされ、コンパクトに構成されている。
　コントロールパネル６は、スライドモーションを設定するための各種データを入力するものであり、モーションデータを入力するためのスイッチやテンキー、およびこれらの入力データや設定完了し登録された設定データ等を表示する表示器を有している。表示器としては、透明タッチスイッチパネルを液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器を前面に装着した、所謂タッチパネル付きのプログラマブル表示器が採用されている。なお、このコントロールパネル６は、予め設定されたモーションデータを記憶したＩＣカード等の外部記憶媒体からのデータ入力装置、または無線や通信回線を介してデータを送受信する通信装置を備えていてもよい。
　本実施形態のコントロールパネル６では、成形条件に合った加工パターン、すなわちスライド制御パターンを回転、反転、往復（下死点通過往復）、および反転往復（上死点通過往復）の４種類から選択し、設定可能となっている。また、加工パターンに応じてスライド３の高さ位置を位置検出器２６の実際の検出値で表示させるか、後述する演算によって算出された値を表示させるかが、モーションデータとして指定される。
　制御パターン中の「回転」パターンとは、従来のプレス機械のパターンと同様、メインシャフト１０を正回転側にのみに回転させることで実現するものであり、ワークに対する１ショットの動きについて、スライド３を上死点から始動させ、下死点を通過させて再び上死点まで到達させるモーションである。
　「回転往復」パターンとは、ワークに対する１ショットの動きについて、やはりスライド３を上死点から正回転側へ始動させ、下死点手前の加工終了位置で停止させた後、この位置から逆回転側に回転させて上死点まで戻し、次のワークに対する１ショットの動きについて、スライド３を上死点から逆回転側へ始動させ、下死点手前の加工終了位置で停止させた後、この位置から正回転側に回転させて上死点まで戻すモーションである。つまり、メインシャフト１０は、ワーク毎に正逆転が交互に繰り返される。
　以上のパターンはいずれも、スライドを上死点から始動させるパターンである。これに対して「反転」パターンおよび「往復」パターンは、スライドを上死点からずれた待機位置から始動させるパターンであり、本発明は、このようなパターンの実施に際して問題となっていたスライド３の高さ調整やダイハイト調整を解決するためのものであるから、本発明を理解するためにも、そのような制御パターンについては、以下に詳説する。
　図４の（Ａ）には、連続してプレス加工される２つのワークに対する「反転」パターン時のスライド３の動きが示されている。図４の（Ｂ）には、その祭のスライド３の時間ｔの経過に対応したスライド位置Ｐ、すなわちスライドモーションが示されている。図４の（Ｃ）には、時間ｔの経過に対応したメインシャフト１０の回転方向がタイムチャートとして示されている。
　「反転」パターンでは、スライド３の始動は、上死点（０°）ではなく、メインシャフト１０のエキセン部１０Ａのクランク角度にして、上死点から正回転側へ角度θずれた待機位置から行われる。そして、メインシャフト１０を正転側に回転させることでスライド３を下降させ、下死点（１８０°）まで下降させるか、または下死点手前で加工が終了する場合にはその位置まで下降させて瞬間的に停止させ、この下降位置からメインシャフト１０を逆回転側に切り換えて駆動し、元の角度θの待機位置まで戻し、これを繰り返す。
　図５の（Ａ）～（Ｃ）には、「往復」パターン時のスライド３の動き、スライドモーション、メインシャフト１０の回転方向に関するタイムチャートが示されている。
　「往復」パターンでも、スライド３の始動は、上死点（０°）ではなく、メインシャフト１０のエキセン部１０Ａのクランク角度にして、上死点から正回転側へ角度θずれた待機位置から行われる。そして、メインシャフト１０を正転側に回転させることでスライド３を下降させ、下死点（１８０°）を通過させた後、上死点から角度－（マイナス）θずれた位置までスライド３を上昇させて、１つのワークに対するプレス加工を終了し、この角度－θの位置を次のワークのための待機位置として待機させる。
　次のワークに対しては角度－θにあるスライド３を、メインシャフト１０を逆転側に回転させて下降させ、下死点（１８０°）を通過した後、上死点から角度θずれた元の待機位置まで上昇させて、２つ目のワークに対するプレス加工を終了し、これを繰り返す。
　なお、図４および図５では、サーボ制御にてサーボモータ２１の回転の角速度を変えることで、下死点へ向けて下降する方のスライド速度を遅く、上死点へ向けて上昇する方のスライド速度を速く設定している。勿論、サーボモータ２１を等速回転させれば、スライドモーションをサインカーブのように設定できることは言うまでもない。
　このようなスライド制御パターンは、コントロールパネル６を操作して入力されるが、以下には、コントロールパネル６が接続された制御装置４０について説明する。
　図６は、制御装置４０の主要な構成を示すブロック図である。図６において、制御装置４０は、スライド３駆動用のサーボモータ２１をフィードバック制御により制御したり、スライド位置調整機構３３のインダクションモータ３８を制御したりする装置であって、詳細図示による説明は省略するが、マイクロコンピュータや高速数値演算プロセッサ等を主体に構成され、決められた手順に従って入力データの算術・論理演算を行うコンピュータ装置と、指令電流を出力する出力インタフェースとを備えて構成されている。
　そして、本実施形態での制御装置４０には、モーション設定部４１、スライド位置指令演算部４２、第１指令演算部４３、上死点検出部４４、パルスカウンタ４５、スライド位置調整部４６、および第２指令演算部４７が形成されている。また、制御装置４０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の適宜な記憶媒体で構成された記憶手段５１を備えている。
　そして、このような制御装置４０には、前述のコントロールパネル６の他、スライド３の高さ位置を検出するリニアスケール等の前述した位置検出器２６、メインシャフト１０の回転角度を検出するクランクエンコーダ等の角度検出器５２、およびインダクションモータ３８が接続され、また、サーボモータ２１がサーボアンプ５３を介して接続されている。
　制御装置４０のモーション設定部４１は、コントロールパネル６により選択、設定された制御パターンと、この制御パターンに対応するモーションデータとに基づき、制御実行用の時間ｔとスライド位置Ｐとの関係を示すモーションデータを決定し、記憶手段５１内のモーションデータ記憶部５４に格納する。
　スライド位置指令演算部４２は、モーション設定部４１で決定した制御パターンに応じて、メインシャフト１０の正回転時および逆回転時、すなわちサーボモータ２１の正回転時および逆回転時のそれぞれのモーションに沿ってスライド３が正確に移動するように、所定のサーボ演算周期時間ｔ毎のスライド位置Ｐの目標値を前記モーションに基づき演算により求める。そして、求めたスライド位置目標値を第１指令演算部４３に出力する。
　第１指令演算部４３は、前記スライド位置指令演算部４２からのスライド位置目標値と、位置検出器２６により検出したスライド位置との偏差を小さくするように、当該偏差に基づきサーボモータ２１用のモータ速度指令を演算し、サーボアンプ５３に出力する。なお、このモータ速度指令の演算時に用いる位置偏差ゲインは、記憶手段５１内のモータ／スライド関係データ記憶部５５に格納されたスライド位置とモータ回転角度との関係データを参照して、スライド位置に応じて補正される。
　上死点検出部４４は、サーボプレス１を起動させた際に上死点を検出してスライド３を上死点に移動させ、上死点でのスライド位置を位置検出器２６にて検出する機能を有している。
　パルスカウンタ４５は、パルス出力タイプのクランクエンコーダを採用している本実施形態の角度検出器５２においては、角度検出器５２から出力されるパルスの出力数をカウントし、記憶手段５１内のパルス数記憶部５６に格納する。
　スライド位置調整部４６は、金型を取り付けた状態でのワークの試し打ちを行う場合など、スライド位置を自動またはインチング操作により手動にて追い込み調整する場合等に機能するものであり、スライド位置調整方法決定部５７および移動量演算部５８を有している。
　スライド位置調整方法決定部５７は、スライド位置の調整を自動で行うか、手動で行うかをオペレータの入力に基づいて決定する機能を有する。
　移動量演算部５８は、自動調整によりダイハイトを変更するような場合において、コントロールパネル６から入力される所望のダイハイトの値に基づき、スライド３の現在位置からの移動量を演算するとともに、移動量に基づいたスライド位置目標値を第２指令演算部４７に出力する。
　第２指令演算部４７は、移動量演算部５８からのスライド位置目標値に基づいてスライド３を目標位置に移動させるよう、インダクションモータ３８に対して指令電流を出力する。また、手動調整によりダイハイトを調整するような場合には、コントロールパネル６に設けられた操作ボタン（不図示）の操作に基づく指令電流を生成し、インダクションモータ３８に出力してスライド３を移動させる。なお、スライド３移動後のダイハイトは、コントロールパネル６に表示される。
　以下には、上述した各機能部のうち、上死点検出部４４および移動量演算部５８について、図７、図８を参照し、さらに詳細に説明する。
　スライドが常に上死点から始動するプレス機械では、上死点がスライドの待機位置であるから、改めて上死点を検出するまでもない。これに対して、上死点から所定角度θずれた位置を待機位置に設定可能な本実施形態のサーボプレス１では、待機位置に待機した状態においての位置検出器２６の検出値は、上死点にある時の検出値とは異なる。
　従って、現状設定されているダイハイトは一般に、上死点でのスライド３の位置を位置検出器２６で検出し、その値を基準として、そこから固定値であるクランク半径の２倍の値を減算することで算出できるが、角度θだけずれた位置に待機している場合には、待機位置での位置検出器２６の検出値から単純にクランク半径の２倍を減算したのでは、現状設定されているダイハイトを求めることはできない。
　そして、現状設定されているダイハイトは、ダイハイトを変更する際の基準となり、現状設定されているダイハイトからのスライド３の移動量を演算することで、その移動量に基づいて新たなダイハイトに調整されることから、現状設定されているダイハイトを正確に検出することは重要であり、そのためにスライド３を一旦上死点に移動させ、位置検出器２６による検出に基づいて現状のダイハイトを算出することは重要である。
　また、現状のダイハイトが正確に算出され、変更したい新たなダイハイトとの差分により移動量が算出されるが、スライド３を角度θずれた待機位置から移動させる場合には、ダイハイト同士の差分により算出された移動量に従いそのまま移動させたのでは、やはり新たなダイハイトを正確に設定することはできない。
　そこで、本実施形態では、上死点検出部４４にてスライドを上死点に位置させて現状のダイハイトを正確に算出するとともに、スライド３を角度θずれた待機位置から移動させる場合でも、移動量演算部５８により適正な移動量を算出し、その移動量に従って移動させることで、新たなダイハイトへの調整を正確に行えるようにしてある。
　図７に示す説明図において、上死点検出部４４は、サーボプレス１が起動されると、メインシャフト１０での任意の角度で停止しているスライド３に対して、角度検出器５２での検出値が０°となるようにサーボモータ２１を制御し、メインシャフト１０を正回転させる。しかし、この０°の位置が正確な上死点からずれている（例えば角度θ１）可能性を否定できないため、先ず、０°でのスライド位置を位置検出器２６で検出し、この検出値に対して所定の値を加算して目標位置ｘmmを決定し、スライド３が実際に目標位置ｘmmに到達するまでメインシャフト１０を駆動する（ステップ１：以下、ステップをＳと略す）。
　次いで、メインシャフト１０を逆回転させ、逆回転側にて同じスライド位置である目標値ｘmmまで到達させる。この際、メインシャフト１０の逆転開始から停止までの間、角度検出器５２から出力されるパルス数をパルスカウンタ４５にてカウントしておき、パルス数記憶部５６に記憶しておく（Ｓ２）。
　この後、記憶されたパルス数の１／２（半分）のパルス数分だけ、メインシャフト１０を正回転させ、パルス数が規定の数に達した時点でメインシャフト１０を停止させる。このことにより、メインシャフト１０を停止させた時点でのスライド３の位置が正確な上死点として検出される（Ｓ３）。
　なお、１パルス当たりのメインシャフト１０の角度は十分小さいので、Ｓ１にて記憶されたパルス数が奇数のとき、それを１／２にした際のパルス数の０．５パルス分については切り上げても、あるいは切り捨ててもよい。より精度を上げたいときには、１パルス当たりのメインシャフト１０の角度を１／２にした値を加味すればよい。
　図８に基づいて移動量演算部５８について詳説する。図８に示す説明図において、（Ａ）はスライド３の待機位置が上死点から角度θずれた位置に設定されている場合であり、現状の設定としてダイハイトＤＨ１を要する金型が使用されている。このような設定下では、制御パターンとして「反転」パターンまたは「往復」パターンが選択される。
　一方の（Ｂ）は、新たにダイハイトＤＨ２を要する金型を使用する場合の設定であり、やはり待機位置が上死点から角度θずれた位置に設定され、制御パターンとして「反転」パターンまたは「往復」パターンが選択される。
　ここで、図中の記号を以下の通りとした場合、（Ａ）と（Ｂ）との間には、式（１）～式（６）の関係が成立し、両者のダイハイトの差であるＸは式（７）に示すように、角度θ、ダイハイトＤＨ１、および角度θの待機位置でのスライド移動量ｅの関数で表すことができる。
　ｒ：クランク半径(mm)　　　　　　　　　　　　　　　　　…固定値
　Ｌ：ボルスタ上面からクランク中心までの距離(mm)　　　　…固定値
　Ｓ：スライド下面からポイント中心までの距離(mm)　　　　…固定値
　θ：クランク角度(deg)　　　　　　　　　　　　　　　　 …実測値
　ＤＨ１：調整前のダイハイト(mm)　　　　　　　　　　　　…実測値
　ｅ：ダイハイト調整時のスライド移動量(mm)　　　　　　　　…計算値
　Ｃ１：ねじ軸を含む調整前のコンロッドの長さ(mm)　　　　　…計算値
　Ｃ２：ねじ軸を含む調整後のコンロッドの長さ(mm)　　　　　…計算値
　Ｓ１：調整前での待機位置と下死点とのスライド位置の差(mm)…計算値
　Ｓ２：調整後での待機位置と下死点とのスライド位置の差(mm)…計算値
　Ｘ：調整前後のダイハイトの差で、コンロッド伸縮量(mm)　　…計算値
　ＤＨ２：調整後のダイハイト(mm)　　　　　　　　　　　　　…計算値
　なお、cosθの値は、記憶手段５１のテーブル記憶部５９の内部に、単位角度（１°）あたりの三角関数に相当するテーブルを持つことにより、固定値とされている。テーブルとしては９０°までとし、９１°～３５９°は計算により求める。角度θは、角度検出器５２での実測値であり、スライド移動量ｅは、位置検出器２６での実測値である。
　Ｃ１－Ｃ２＋Ｓ２＝Ｓ１＋ｅ　　　　　　　　　　　　　　　…（１）
　Ｓ１＝ｒ＋Ｃ１＋ｒcosθ－(Ｃ１2－ｒ2＋ｒ2cos2θ)1/2　　　　…（２）
　Ｓ２＝ｒ＋Ｃ２＋ｒcosθ－(Ｃ２2－ｒ2＋ｒ2cos2θ)1/2　　　　…（３）
　ここで、式（２）および式（３）は、クランクの一般式である。
　式（１）、式（２）、式（３）からＳ１，Ｓ２を消去してｅを求める。
　ｅ＝(Ｃ１2－ｒ2＋ｒ2cos2θ)1/2－(Ｃ２2－ｒ2＋ｒ2cos2θ)1/2　　 …（４）
　式（４）をＣ２について解く。
　Ｃ２＝{(－ｅ＋(Ｃ１2－ｒ2＋ｒ2cos2θ)1/2)2＋ｒ2－ｒ2cos2θ}1/2 …（５）
　ここで、
　Ｃ１＝Ｌ－ｒ－Ｓ－ＤＨ１　　　　　　　　　　　　　　　　　…（６）
　であるから
　Ｘ＝Ｃ１－Ｃ２＝ｆ(θ，ＤＨ１，ｅ)　　　　　　　　　　　　…（７）
　となり、Ｘはθ、ＤＨ１、ｅの関数で表すことができる。
　なお、ＤＨ２＝ＤＨ１＋Ｘである。
　従って、上死点から角度θずれた待機位置にスライド３を待機させた状態において、金型を変更してダイハイトをＤＨ１からＤＨ２へ変更調整する場合には、始めに上死点検出部４４の機能により得られる上死点でのスライド位置を、位置検出器２６で検出して調整前のダイハイトＤＨ１を算出しておく。
　次いで、そのＤＨ１を式（６）に代入して調整前のコンロッド長さＣ１を算出する。Ｌ、ｒ、Ｓはそれぞれ固定値である。所望するダイハイトＤＨ２とダイハイトＤＨ１の差Ｘがコンロッド伸縮量に等しいから、Ｃ１およびＸが求められることで、式（７）からは調整後のコンロッド長さＣ２を算出することが可能である。そして、Ｃ１、Ｃ２により、式（４）からは、角度θずれた待機位置で移動させるべきスライド移動量ｅを算出することができる。
　なお、スライド３の駆動機構とスライド３との繋ぎ部分をポイントと呼んでいる。本実施形態では、コンロッド９とスライド３との繋ぎ部分になるが、コンロッド９とスライド３との間にプランジャを有するプレス機械では、プランジャとスライドとの繋ぎ部分がポイントである。
　従って、本実施形態では、ポイント中心Ｐｃとは、球面継手の球面中心のことである（図２）。また、コンロッド９の長さＣ１，Ｃ２は、メインシャフト１０のエキセン部１０Ａでの軸中心Ｅｃ（図２）から前記ポイント中心Ｐｃ迄の距離を指している。
　つまり、そのスライド移動量ｅを求める演算を行うのが、移動量演算部５８である。また、上死点から角度θずれた待機位置にスライド３を待機させたまま、スライド３をスライド移動量ｅだけ移動させることが、ダイハイトをＤＨ１からＤＨ２へ正確に調整することになる。
　図９～図１３のフローチャートに基づき、現状使用されている金型でのスライド３の上死点位置を上死点検出部４４にて検出し、これに基づいてダイハイトＤＨ１を算出する方法、および移動量演算部５８によりスライド移動量ｅを演算し、これに基づいてダイハイトをＤＨ１からＤＨ２へ変更する方法について説明する。
　ただし、以下の説明は、ダイハイトＤＨ１を要する金型を、ダイハイトＤＨ２を要する金型に交換した直後の状態からの説明とする。また、交換後の金型を用いた場合の制御データは既に入力されているものとする。
　図９において、制御装置４０に電源を投入し（Ｓ１）、サーボプレス１を起動させると、角度検出器５２での検出値からスライド３が上死点にあるか否かを判断する（Ｓ２）。上死点にないと判断されると、サーボモータ２１を駆動して上死点へ低速で移動させる（Ｓ３）。上死点へ移動した後、または、Ｓ２にて上死点に位置していると判断された場合には、偏心軸であるメインシャフト１０を正回転側へ低速で回転させる（Ｓ４）。メインシャフト１０の正回転を、スライド位置が所定の高さｘmm（図７）に到達するまで継続する（Ｓ５，Ｓ６）。
　スライド位置が所定の高さｘmmに到達し、メインシャフト１０を停止させた時点でパルスカウンタ４５でのカウント数をリセットする（Ｓ７）。次いで、メインシャフト１０を逆回転側へ低速で回転させ、これと同時にパルスカウンタ４５による角度検出器５２からのパルス数のカウントを開始する（Ｓ８）。メインシャフト１０の逆回転を、スライド位置が上死点を通過した逆回転側での所定の高さｘmmに到達するまで継続し（Ｓ９，Ｓ１０）、パルス数ＰＮをパルス数記憶部５６に記憶する（Ｓ１１）。
　スライド位置が逆回転側での所定の高さｘmmに到達し、メインシャフト１０を停止させた時点でパルスカウンタ４５でのカウント数をリセットする（Ｓ１２）。この位置から再びメインシャフト１０を低速で正回転させ、同時にパルスカウンタ４５でのパルスカウントを開始する（Ｓ１３）。このメインシャフト１０の回転を、カウントされたパルス数が前記のパルス数ＰＮの半分（１／２）に達するまで継続する（Ｓ１４，Ｓ１５）。以上により、上死点がより正確に検出されるとともに、この上死点にスライド３が位置することになる。
　以上が、主に上死点検出部４４の機能により実行されるステップである。
　次いで、スライド３の位置調整を行う。スライド位置調整部４６は先ず、スライド調整方法を設定する。コントロールパネル６からは予め、今から行うプレス加工がいずれの制御パターンで行われるかが設定されており、「反転」パターンおよび「往復」パターンでは方法１が、「回転」パターンおよび「反転往復」パターンでは方法２が自動的に設定される（Ｓ１６）。
　この後、位置検出器２６によるスライド位置の実測により、上死点にスライド３を位置させた状態でのボルスタ５上面からスライド３下面までの距離ＯＨ１を算出し、この距離ＯＨ１からクランク半径ｒの２倍を減算して現状設定されているダイハイトＤＨ１を算出する（Ｓ１７，Ｓ１８）。
　そして、プレス稼動のステップに入る。スライド位置調整部４６は、スライド駆動の駆動指令の有無を監視しており（Ｓ１９）、コントロールパネル６からの駆動指令の入力を認めると、スライド３を駆動する（Ｓ２０）。この時点で、スライド駆動を終了させる場合など、サーボプレス１の停止指令の入力を認めると、サーボプレス１を停止させる（Ｓ２１，Ｓ２２）。
　Ｓ１８にて始めからスライド３を駆動しない場合、コントロールパネル６からのスライド３の調整指令を監視する（Ｓ２３）。通常、スライド３を駆動しながらスライド位置を調整しないため、Ｓ１９に続いてＳ２３が実行される。調整指令の入力を認めると、前述したスライド調整方法１，２が判定される（Ｓ２４）。
　ここでは、スライド調整方法としては「方法１」が設定されているものとする。つまり、スライド３の待機位置が上死点から角度θずれた位置にある場合であり、「反転」パターンまたは「往復」パターンで駆動される場合である。スライド位置調整部４６は、スライド３を待機位置である角度θの位置に移動させ、停止させておく（Ｓ２５）。この際の角度θは、使用する金型に対応させて予め記憶されているモーションデータから読み込まれる。
　次に、スライド位置調整方法決定部５７は、スライド位置の調整を自動で行うか手動で行うかを決定する（Ｓ２６）。その決定は、コントロールパネル６上でのオペレータによる選択結果に基づいて行われる。
　自動でスライド位置を調整する場合、オペレータはコントロールパネル６上から所望するダイハイトＤＨ２の値を入力する（Ｓ２７）。すると、現在のスライド位置Ｓａが位置検出器２６により検出され（Ｓ２８）、この後、前述したように、移動量演算部５８によりスライド移動量ｅを演算する（Ｓ２９）。さらに、現在のスライド位置Ｓａに対してスライド移動量ｅを加算して調整後のスライド位置目標を決定する。
　第２指令演算部４７は、スライド位置目標に基づいてインダクションモータ３８に電流を供給し、コンロッド９を伸縮させてスライド３を移動させる（Ｓ３０）。スライド３の移動中においては、変化するスライド位置Ｓｂを位置検出器２６から逐一取得し、スライド位置Ｓｂが位置目標に達したか、つまり移動量がｅに達したかを監視する（Ｓ３１）。
　スライド位置が目標位置に達した時点でスライド位置の調整が終了し（Ｓ３２）、コントロールパネル６には、調整後の新たなダイハイトＤＨ２を表示させるとともに（Ｓ３３）、現状のダイハイトＤＨ１としてＤＨ２の値に書き換える（Ｓ３４）。この後、Ｓ１９に戻ってスライド駆動を行う。ここでのダイハイトＤＨ２は、演算により求められた値である。
　ところで、スライド駆動を行った結果、ダイハイトをさらに調整する必要が生じた場合には、Ｓ２０、Ｓ２２、Ｓ２３、Ｓ２４、Ｓ２５と進み、Ｓ２６にて手動でのスライド位置調整が選択される。手動調整では最初に、現在のスライド位置Ｓａを位置検出器２６により検出する（Ｓ３５）。オペレータによるスライド調整釦の操作状態を監視し（Ｓ３６）、釦が操作されている間は、第２指令演算部４７から電流を供給し、コンロッド９を伸縮させてスライド３を移動させる（Ｓ３７，Ｓ３８，Ｓ３９）。
　スライド３の移動後、位置検出器２６にて移動後のスライド位置Ｓｂを検出し（Ｓ４０）、移動量演算部５８がＳａとＳｂとの差分により、実際の移動量ｅを算出する（Ｓ４１）。さらに、角度θ、手動調整前に書き換えられたダイハイトＤＨ１、および移動量ｅに基づいてコンロッド９の伸縮量Ｘを演算し（Ｓ４２）、この伸縮量ＸにダイハイトＤＨ１を加算して新たなダイハイトＤＨ２を算出し（Ｓ４３）、このダイハイトＤＨ２をコントロールパネル６に表示させる（Ｓ４４）。ここでのダイハイトＤＨ２も演算により求められた値である。
　また、ダイハイトＤＨ１の値をＤＨ２に置き換えるとともに、スライド位置Ｓａの値をＳｂに置き換える（Ｓ４５）。この後、スライド３を駆動せずに再度スライド位置を手動で調整したい場合には、調整の継続を指示する（Ｓ４６）。こうすることで、Ｓ３６に戻り、始動調整を繰り返すことが可能である。これに対して、スライド駆動を再度行ってスライド位置を調整するか否かを決定したい場合には、Ｓ４６にて一旦スライド位置調整を終了させ、Ｓ１９に戻す。
　ところで、スライド３の待機位置としては、角度θずれた位置に設定されている場合でも、ダイハイトの変更に伴うスライド調整を、従来と同様にスライド３を上死点に移動させて行うことも可能である。また、制御パターンとして「回転」または「反転往復」が選択された場合も、上死点が待機位置となることから、スライド３を上死点に移動させてスライド調整を行う必要がある。以下には、そのような場合のスライド位置の調整について説明する。図９のＳ２４では、方法２が選択される。
　先ず、スライド３を上死点に停止させる（Ｓ４７）。スライド位置調整方法決定部５７は、スライド位置の調整を自動で行うか手動で行うかを決定する（Ｓ４８）。自動調整が選択された場合、オペレータはコントロールパネル６上から所望するダイハイトＤＨ２の値を入力する（Ｓ４９）。すると、現在のスライド位置Ｓａが位置検出器２６により検出され（Ｓ５０）、この後、インダクションモータ３８によりコンロッド９が伸縮してスライド３を移動させる（Ｓ５１）。
　スライド３の移動中においては、変化するスライド位置Ｓｂを位置検出器２６から逐一取得し（Ｓ５２）、スライド位置Ｓａ，Ｓｂの差分が調整前後のダイハイトＤＨ１，ＤＨ２の差分と同じか否かを監視し（Ｓ５３）、同じになった時点で移動を停止する（Ｓ５４）。コントロールパネル６には、調整後の新たなダイハイトＤＨ２を表示させるとともに（Ｓ５５）、現状のダイハイトＤＨ１としてＤＨ２の値に書き換える（Ｓ５６）。この後、Ｓ１９に戻ってスライド３を駆動する。この際のダイハイトＤＨ２は、三角関数に係るテーブルを使用しないで求められた実測値である。
　続いて手動調整である。手動調整では方法１と同様に、現在のスライド位置Ｓａが位置検出器２６により検出される（Ｓ５７）。オペレータによるスライド調整釦の操作状態を監視し（Ｓ５８）、釦が操作されている間は、第２指令演算部４７から電流を供給し、コンロッド９を伸縮させてスライド３を移動させる（Ｓ５９，Ｓ６０，Ｓ６１）。
　スライド３の移動後、位置検出器２６にて移動後のスライド位置Ｓｂを検出し（Ｓ６２）、移動量演算部５８がＳａとＳｂとの差分を調整前のダイハイトＤＨ１に加算し、これを調整後のダイハイトＤＨ２とするとともに（Ｓ６３）、ダイハイトＤＨ２をコントロールパネル６に表示する（Ｓ６４）。このダイハイトＤＨ２も実測値である。
　また、ダイハイトＤＨ１の値をＤＨ２に置き換える（Ｓ６５）。この後、スライド駆動を行わずに再度スライド位置を手動で調整したい場合には、調整の継続を指示する（Ｓ６６）。こうすることで、Ｓ５８に戻り、始動調整を繰り返すことが可能である。これに対して、スライド駆動を再度行ってスライド位置を調整するか否かを決定したい場合には、Ｓ６６にて一旦スライド位置調整を終了させ、Ｓ１９に戻す。
　以上説明したように、スライド３の待機位置として、上死点から角度θずれた位置に設定された場合には、スライド３をわざわざ上死点に移動させた状態にしてダイハイト変更に伴うスライド位置を調整する必要がなく、スライド３の移動、すなわちダイハイトの変更を正確かつ迅速にできる。また、コンロッド９の伸縮量を直接検出している訳ではないので、そのような検出器が不要であり、経済的である。
　加えて、ダイハイト調整を行うに際しては、上死点を正確に検出するので、調整前に使用していた金型でのプレス加工中において、上死点に多少のずれが生じた場合でも、上死点を正確に検出してダイハイトＤＨ１を適正な値に変更でき、その後のスライド移動をより正確に行える。
　なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
　例えば前記実施形態では、スライド３が１つのコンロッド９にて吊設されたワンポイント式であったが、２つのコンロッド９で吊設されるツーポイント式であってもよい。
　前記実施形態において、上死点検出部４４による上死点検出では、先ずＳ１として、メインシャフト１０を正回転側に回転させてスライド３をスライド位置ｘmmに位置させ、その後のＳ２にて、逆回転側のスライド位置ｘmmさせたが、始めに逆回転側に位置させ、その後に正回転側に回転させてもよく、始めにいずれの方向に回転させるかは、電源投入時のクランク角度のずれ具合に応じて決定すればよい。
　前記実施形態において、コンロッド９の下端は、スライド３に直接連結されていたが、コンロッド９とスライド３との間にプランジャを介在させたプレス機械にも本発明を適用できる。このとき、プランジャは、クラウン下面に取り付けられたプランジャホルダによって上下方向の動きのみになるよう拘束されている。
　本発明は、電動サーボプレスに好適に利用することができる。
　１…プレス機械であるサーボプレス、２…スライド、５…ボルスタ、９…コンロッド、１０Ａ…エキセン部、１０…メインシャフト、２１…サーボモータ、４０…制御装置、４４…上死点検出部、５２…角度検出器、ＰＮ…パルス数、ｘ…スライド位置。

Claims (2)

  1. 　スライドと、
    　前記スライドの下方に設けられたボルスタと、
    　前記スライドに下端が直接またはプランジャを介して連結された伸縮自在なコンロッドと、
    　前記コンロッドの上端が連結されたエキセン部を有するメインシャフトと、
    　前記メインシャフトのエキセン部のクランク角度を検出するパルス出力式の角度検出器と、
    　前記メインシャフトを駆動するサーボモータと、
    　前記サーボモータを制御する制御装置とを備え、
    　前記制御装置は、前記メインシャフトの正回転側および逆回転側のうちの一方側の所定位置に位置した前記スライドを、前記スライド位置と同じ位置となるように上死点側を越えて他方側に移動させるとともに、該移動中に前記角度検出器から出力されたパルス数の半分のパルス数分だけ前記他方側の位置から再度正転側に移動させることで上死点を検出する上死点検出部を有している
    　ことを特徴とするプレス機械。
  2. 　スライドと、
    　前記スライドの下方に設けられたボルスタと、
    　前記スライドに下端が直接またはプランジャを介して連結された伸縮自在なコンロッドと、
    　前記コンロッドの上端が連結されたエキセン部を有するメインシャフトと、
    　前記メインシャフトのエキセン部のクランク角度を検出するパルス出力式の角度検出器と、
    　前記メインシャフトを駆動するサーボモータと、
    　前記サーボモータを制御する制御装置とを備えたプレス機械の上死点検出方法であって、
    　前記制御装置は、前記メインシャフトの正回転側および逆回転側のうちの一方側の所定位置に位置した前記スライドを、前記スライド位置と同じ位置となるように上死点側を越えて他方側に移動させるとともに、該移動中に前記角度検出器から出力されたパルス数の半分のパルス数分だけ前記他方側の位置から再度正転側に移動させることで上死点を検出する
    　ことを特徴とするプレス機械の上死点検出方法。
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