CN111618156A - 冲裁装置以及剪切加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置等。冲裁装置(11)是利用冲头(1)来对平板状的被加工物(3)进行冲裁的冲裁装置。冲裁装置(11)具备测定器(5)，该测定器(5)用于求出在对被加工物(3)进行冲裁时产生的力中的、在与沿着冲头(1)的冲裁方向(D1)的(Za)轴正交的平面(XY)内的正交的两个轴(Xa轴、Ya轴)各自的方向上产生的平移力(x)、(y)。

Description

冲裁装置以及剪切加工装置
技术领域
本发明涉及对金属、塑料、复合材料等被加工物进行冲裁的冲裁装置以及剪切加工装置。
背景技术
作为以往的冲裁装置，存在能够对在冲裁被加工物时产生的加工阻力进行测量的装置(参照例如专利文献1)。图9是示出专利文献1中记载的以往的冲裁装置的图。
在图9的(a)所示的冲裁装置中，垫板102和冲压滑块103由框架101支承。在框架101贴附有应变仪105。冲裁用的模具通常设置于垫板102之上。当使冲裁用的冲压滑块103上下动作而进行冲裁加工时，由于加工阻力而在框架101产生形变。在该冲裁装置中，成为如下结构：由应变仪105检测由冲裁加工产生的形变，由形变-电变换器111作为电量而增幅，并由记录装置112记录。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭62-40938号公报
在图9的(b)中，由冲裁加工而产生的形变的值以该图中的形变量A表示。本例的形变量A是对与作为冲裁方向的冲压滑块103的动作方向、即上下方向的加工阻力对应的形变进行检测并定量化而得到的值。更具体而言，是将因被加工物的材质、厚度等条件、冲裁速度等加工条件、模具的冲裁工具的磨损状态而不同的加工阻力作为冲裁装置的框架的形变量来定量地表示的值。该形变量A是框架101的弹性变形的结果所产生的值，能够视为与冲裁方向的加工阻力成比例。因而，在作为冲裁工具的冲头、冲模磨损了的情况下，存在加工阻力变高而使工具寿命的检测变得容易等优点。
然而，在专利文献1所记载的冲裁装置中，仅能检测冲裁方向的加工阻力。因此，例如在加工阻力变高而示出异常的值的情况下，不能识别是作为冲裁工具的冲头、冲模磨损而使加工阻力变高了，还是由于与冲裁模具的同轴度、即作为冲裁工具的冲头与冲模的轴偏移等的组装相伴的异常而使加工阻力变高了。另外，在加工阻力成为规定的值而更换工具时，即使冲头、冲模的寿命与以往相比发生变化，也不能识别是因何种原因而使工具寿命发生了变化。因此，通过如以往那样仅检测了冲裁方向的加工阻力的情况，存在不能实现高品质的冲裁加工这样的问题。
发明内容
发明要解决的课题
本发明是解决上述以往的课题的技术，目的在于提供有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置等。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的，本发明的冲裁装置是利用冲头对平板状的被加工物进行冲裁的冲裁装置，所述冲裁装置具备测定器，该测定器用于求出在对所述被加工物进行冲裁时产生的力中的、在与沿着所述冲头的冲裁方向的轴正交的平面内的正交的两个轴各自的方向上产生的平移力。
为了达成上述目的，本发明的剪切加工装置是通过剪切工具来对平板状的被加工物进行剪切的剪切加工装置，所述剪切加工装置具备测定器，该测定器用于求出在对所述被加工物进行剪切时产生的力中的、在与沿着剪切力所作用的方向的轴正交的平面内的正交的两个轴各自的方向上产生的平移力。
发明效果
根据本发明的冲裁装置，能够实现高品质的冲裁加工。另外，根据本发明的剪切加工装置，能够实现高品质的剪切加工。
附图说明
图1是示出实施方式1的冲裁装置的基本结构的图。
图2是示出在实施方式1的冲裁装置中检测的载荷以及冲头与冲模的偏移的修正的图。
图3是示出实施方式2的冲裁装置的基本结构的图。
图4是示出实施方式2的冲裁装置的测定器的配置的一例的图。
图5是示出实施方式3的冲裁装置的驱动单元的图。
图6是示出使用了实施方式3的冲裁装置的冲裁加工方法的流程图。
图7是示出实施方式3的冲裁装置的整体结构的图。
图8是示出在实施方式3的冲裁装置中检测的载荷以及冲头与冲模的偏移的修正的图。
图9是示出以往的冲裁装置的图。
附图标记说明：
1 冲头
2 冲模
3 被加工物
5、5a、5b、5c、5d 测定器
6 驱动单元
6a 框架部
6b 可动部
11 冲裁装置
12 伺服马达
13 上板
14 可动板
15 架台
16 轴
17 滚珠丝杠
18 控制器
21 上模
22 下模
23 脱模器
24 压缩弹簧
25 基座板
31 运算装置
32 间隙传感器
33 间隙传感器放大器
34载荷检测装置
35 PZT驱动器
101 框架
102 垫板
103 冲压滑块
105 应变仪
111 形变-电变换器
112 记录装置
A1、A2、A3、A4 区域
D1 冲裁方向
Mγ 绕轴的力矩
PZT1x、PZT1y、PZT2x、PZT2y、PZT3x、PZT3y、PZT4x、PZT4y 压电致动器
x1、x2、x3、x4、y1、y2、y3、y4、z1、z2、z3、z4 载荷
x、y 平移力(载荷)
z 加工阻力
Xa、Ya、Za 轴
XY 平面
具体实施方式
本发明的冲裁装置是利用冲头对平板状的被加工物进行冲裁的冲裁装置，所述冲裁装置具备测定器，该测定器用于求出在对所述被加工物进行冲裁时产生的力中的、在与沿着所述冲头的冲裁方向的轴正交的平面内的正交的两个轴各自的方向上产生的平移力。
这样，冲裁装置具备用于求出在与沿着冲裁方向的轴正交的平面内产生的平移力的测定器，从而能够例如基于由测定器求出的平移力而对冲裁装置的冲裁模具进行调整。由此，能够提供有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置。
另外，也可以是，所述测定器还用于求出绕沿着所述冲裁方向的所述轴的力矩。
这样，冲裁装置具备用于求出绕轴的力矩的测定器，从而能够例如基于绕轴的力矩对冲裁装置的冲裁模具进行调整。由此，能够提供有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置。
另外，也可以是，所述冲裁装置具备至少三个所述测定器，所述测定器分别配置于与沿着所述冲裁方向的所述轴正交的同一平面上。
这样，测定器配置于同一平面，从而能够精度良好地求出上述平移力。由此，能够提供有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置。
另外，也可以是，在从所述冲裁方向观察所述平面的情况下，在所述平面的由所述正交的两个轴分割的四个区域中的三个区域分别配置有一个以上所述测定器。
这样，测定器分别配置于上述平面内的三个区域，从而测定器彼此相互分离地配置，因此能够精度良好地求出上述平移力。由此，能够提供有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置。
另外，也可以是，所述冲裁装置进一步具备：冲模，其具有与所述冲头对应的形状；以及运算装置，其计算所述冲模或者所述冲头在所述正交的两个轴各自的方向上的移动距离，所述运算装置基于所述平移力来计算所述移动距离。
这样，运算装置基于上述平移力来计算移动距离，从而能够自动地调整冲裁模具的轴偏移。由此，能够提供有助于省力化的冲裁装置。
另外，也可以是，所述运算装置还基于绕所述轴的力矩来计算所述冲模或者所述冲头的绕所述轴的旋转角度。
这样，运算装置基于上述绕轴的力矩来计算旋转角度，从而能够自动地调整冲裁模具的旋转偏移。由此，能够提供有助于省力化的冲裁装置。
另外，也可以是，所述测定器是用于求出在对所述被加工物进行冲裁时产生的平移力的第一加工阻力测定器，所述冲裁装置进一步具备用于求出绕沿着所述冲裁方向的所述轴的力矩的第二加工阻力测定器。
这样，冲裁装置具备上述第一加工阻力测定器以及上述第二加工阻力测定器，从而能够例如基于平移力以及绕轴的力矩对冲裁装置的冲裁模具进行调整。由此，能够提供有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置。
另外，也可以是，所述冲裁装置具备至少三个所述第一加工阻力测定器，所述第一加工阻力测定器分别配置于与沿着所述冲裁方向的所述轴正交的同一平面上。
这样，第一加工阻力测定器配置于同一平面，从而能够精度良好地求出上述平移力。由此，能够提供有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置。
另外，也可以是，在从所述冲裁方向观察所述平面的情况下，在所述平面的由所述正交的两个轴分割的四个区域中的三个区域分别配置有一个以上所述第一加工阻力测定器。
这样，第一加工阻力测定器分别配置于上述平面内的三个区域，从而第一加工阻力测定器彼此相互分离地配置，因此能够精度良好地求出上述平移力。由此，能够提供有助于高品质的冲裁加工的冲裁装置。
另外，也可以是，所述冲裁装置进一步具备：冲模，其具有与所述冲头对应的形状；以及运算装置，其计算所述冲模或者所述冲头在所述正交的两个轴的方向上的移动距离；所述运算装置基于由第一加工阻力测定器求出的所述平移力来计算所述移动距离。
这样，运算装置基于上述平移力来计算移动距离，从而能够自动地调整冲裁模具的轴偏移。由此，能够提供有助于省力化的冲裁装置。
另外，也可以是，所述运算装置还基于由第二加工阻力测定器求出的绕所述轴的力矩来计算所述冲模或者所述冲头的绕所述轴的旋转角度。
这样，运算装置基于上述绕轴的力矩来计算旋转角度，由此能够自动地调整冲裁模具的旋转偏移。由此，能够提供有助于省力化的冲裁装置。
本发明的剪切加工装置是通过剪切工具来对平板状的被加工物进行剪切的剪切加工装置，所述剪切加工装置具备测定器，该测定器用于求出在对所述被加工物进行剪切时产生的力中的、在与沿着剪切力所作用的方向的轴正交的平面内的正交的两个轴各自的方向上产生的平移力。
这样，剪切加工装置具备用于求出在与沿着剪切力所作用的方向的轴正交的平面内产生的平移力的测定器，从而能够例如基于平移力来调整剪切加工装置的模具。由此，能够提供有助于高品质的剪切加工的剪切加工装置。
以下，参照附图对实施方式进行说明。需要说明的是，以下说明的实施方式均示出本发明的优选的一个具体例子。因此，以下的实施方式所示的数值、形状、材料、构成要素、构成要素的配置位置以及连接方式等为一例，并不意在限定本发明。因而，关于以下的实施方式的构成要素中的、未记载于表示本发明的最上位概念的独立技术方案的构成要素，作为任意的构成要素而被说明。
需要说明的是，各图为示意图，并不一定严格地被图示。另外，在各图中，对实质上相同的结构标注相同的附图标记，并省略或简化重复的说明。
(实施方式1)
以下，参照图1以及图2对实施方式1的冲裁装置进行说明。
图1是示出实施方式1的冲裁装置11的基本结构的图。冲裁装置11是用于冲裁平板状的被加工物3的装置。作为被加工物3，例如可举出金属板、树脂基板、树脂片以及复合材料基板等。冲裁装置11具备架台、可动板、上板以及作为驱动源的伺服马达等，但在图1中省略它们的图示，而主要示出了冲裁模具。
冲裁装置11的冲裁模具由剖面为圆形形状的冲裁工具即冲头1、以及具有与冲头1对应的形状的冲模2构成。在进行冲裁加工前，在冲头1与冲模2之间配置被加工物3。
在冲裁被加工物3时，产生如下的力：在冲裁方向D1上产生的力；以及在与沿着冲裁方向D1的Za轴正交的平面XY内的正交的两个轴(Xa轴、Ya轴)各自的方向上产生的平移力。本实施方式的冲裁装置11在冲模2的下侧设置有用于求出该平移力的测定器5。测定器5例如为压电式载荷传感器等负载传感器。
在图1的(a)中，为了容易理解地示出冲头1与冲模2之间的轴的偏移即偏芯(偏心)，去除了被加工物3而进行描绘。在使用冲裁模具来进行冲裁加工的情况下，不希望存在这样的偏芯，但实际上产生不少偏芯。但是该偏芯的值是几微米至十几微米左右的值，难以通过目视来判别偏芯量。
图1的(b)是示出图1的(a)的Ib-Ib剖面的图。在图1的(b)中示出了冲头1向铅垂方向下降且被加工物3刚被冲裁后的状态。
例如，当冲头1与冲模2中产生偏芯时，在平面XY内的180°对置的位置形成冲头1与冲模2的间隙最窄的一侧和最宽的一侧。在图1的(c)中，由于上述间隙的差异而在平面XY内产生的力表示为Fa以及Fb。Fa、Fb的箭头的长度表示力的大小。图1的(a)以及(b)所示的冲裁模具由于冲头1与冲模2偏芯而处于两个力Fa、Fb没有取得平衡的状态。这两个力Fa、Fb的方向相差180°，因此最终由测定器5检测的力为Fa+Fb。另一方面，在冲裁模具的冲头1与冲模2中未产生偏芯的情况下，平面XY内的180°对置的位置的上述间隙均等，在平面XY内产生的力Fa、Fb相抵消，因此力没有被测定器5检测到。
图2是示出在实施方式1的冲裁装置11中检测到的载荷x、y以及冲头1与冲模2的偏移的修正的图。在图2中示出了搭载了与图1相同的冲裁模具的冲裁装置11的例子。对与图1相同的构成要素使用相同的附图标记并省略说明。
在图2的(a)中表示了冲头1以及冲模2在偏芯的状态下组装而进行冲裁加工的状态。在冲模2的下侧设置有测定器5。在该状态下，当观察测定器5的输出时，可得到图2的(a)的上段所示的波形。图2的(a)的纵轴为载荷，横轴为将冲头1的初期位置设为零时的冲头1的位置。需要说明的是，对于横轴，也可以为将冲裁加工开始时设为零时的时间。
当在冲头1与冲模2产生偏芯时，如前所述在平面XY内产生载荷x、载荷y。在此，在平面XY内产生的载荷x、载荷y分别称为Xa轴方向的平移力x、Ya轴方向的平移力y。如前所述，由测定器5测量的力是因冲头1与冲模2的偏芯引起的力，因此图2的(a)的下段所示的冲头1与冲模2的偏芯量以及偏芯方向从Xa轴方向的平移力x与Ya轴方向的平移力y的合力矢量容易地被检测出。
基于该偏芯量以及偏芯方向，可以以使冲头1以及冲模2各自的轴一致的方式进行调芯。具体的调芯作业为调整冲裁模具的冲头1与冲模2的相对位置。例如，也可以切削冲裁模具、或者用锤子敲击等来进行调整。然后，再次组装冲裁模具，在进行冲裁加工时，若如图2的(b)的下段所示那样修正冲头1与冲模2的位置，则如图2的(b)的上段所示那样，平面XY内的载荷x、载荷y、即平移力x、平移力y变小。平移力x、平移力y小是指冲裁模具的冲头1与冲模2的轴一致。
平面XY内的载荷x、载荷y小到何种程度为好并没有特别规定，且因模具的尺寸、要求精度而不同。平面XY内的载荷x、载荷y变得越小，则图2的(a)的下段所示的偏芯量ΔX以及ΔY变得越小。通过减小平面XY内的载荷x、载荷y、即偏芯量ΔX以及ΔY，能够使被加工物3的剪切面的品质稳定为一样。
如图2所示，在将被加工物3冲裁为圆形形状的冲裁模具中，模具调整时自不必说，在连续地持续进行冲裁作业的中途，也能够通过监视平面XY内的载荷x、载荷y的变化来确认品质的稳定性。另外，在监视的结果所得到的品质的稳定性差的情况下，可以通过进行调芯作业来提高冲裁加工的品质。
在以往的冲裁装置中，由于冲头以及冲模偏芯，而存在在被加工物的剪切面产生局部的毛刺、或者模具寿命不稳定这样的问题。相对于此，在本实施方式的冲裁装置11中，在冲裁加工时，施加于被加工物3的载荷x、载荷y一样，局部的毛刺的产生变少。另外，具有模具寿命稳定这样的优点。
需要说明的是，在本实施方式中，作为测定器5，示出了使用对Xa轴方向以及Ya轴方向的载荷进行检测的两轴载荷传感器的例子，但也可以使用除了Xa轴方向以及Ya轴方向以外还能够对Za轴方向的载荷进行检测的三轴载荷传感器。另外，作为测定器5，使用了压电式载荷传感器，但也可以使用应变仪式载荷传感器。
(实施方式2)
接下来，参照图3以及图4对实施方式2的冲裁装置11进行说明。在实施方式1中，示出了用一个测定器5求出在平面XY产生的力的例子，但在实施方式2中，对用多个测定器5a～5d求出在平面XY产生的力以及力矩的例子进行说明。
图3是示出实施方式2的冲裁装置11的基本结构的图。在图3中，对与图1以及图2相同的构成要素使用相同的附图标记并省略说明。
在图3所示的冲裁模具中，与实施方式1的冲裁模具较大不同的方面是冲头1和冲模2的孔为矩形形状这方面。实施方式1的冲头1呈圆形形状，即使产生了绕Za轴的旋转，也不会产生冲头1与冲模2的间隙变化，相对于此，在如实施方式2那样冲头1的形状为矩形形状的情况下，产生绕Za轴的旋转时，会产生冲头1与冲模2的间隙变化。在实施方式2中，通过将多个测定器5a～5d如以下那样配置，能够与冲头1与冲模2的平面XY上的轴偏移的检测一起也检测出绕轴的旋转偏移。需要说明的是，在实施方式2中，作为测定器5a～5d，使用了还能够检测Za轴方向的力的三轴载荷传感器。
在图3的(a)中，以剖视图示出了刚将被加工物3用冲头1冲裁后的状态。冲头1设为相对于冲模2产生轴偏移，并且产生相对的绕轴的旋转偏移。但是，由于冲裁模具的冲头1与冲模2的间隙为十几微米以下的量级，因此这些轴偏移以及旋转偏移难以通过目视来确认。
图3的(b)是示出四个测定器5a、5b、5c、5d的配置的仰视图。需要说明的是，在图3的(b)中省略了被加工物的图示。
在实施方式2的冲裁装置11中，所有测定器5a、5b、5c、5d配置于同一平面XY上。另外，如该图所示，在从冲模2的中心离开等距离L的位置的Ya轴上配置有测定器5a、5c。另外，在从冲模2的中心离开等距离L的位置的Xa轴上配置有测定器5b、5d。在此，当使用冲裁装置11来冲裁被加工物3时，在四个测定器5a～5d中，分别检测三轴方向的载荷x1～x4、载荷y1～y4、载荷z1～z4。由此，Xa轴方向的平移力x、Ya轴方向的平移力y、以及在Za轴方向上产生的力z用以下的(式1)来表示。需要说明的是，各载荷x、y、z的下标1、2、3、4是与各测定器5a、5b、5c、5d对应的数字。
Figure BDA0002388151290000111
(式1)的平移力x、平移力y的值在前述的间隙均等的情况下为零。(式1)的z的值是在冲裁加工时产生的Za轴方向的加工阻力。
伴随着冲头1与冲模2的相对旋转的绕Za轴的力矩Mγ如以下的(式2)表示。
Mγ＝(x1-x3-y2+y4)L…(式2)
从(式2)可知，四个测定器5a～5d的位置(距Za轴的距离L)越长则检测灵敏度越高。另外，在没有产生冲头1与冲模2的相对的绕轴的旋转偏移的情况下，可知x1＝x3、y2＝y4，且力矩Mγ为零。
接下来，参照图4对测定器5a～5d的配置进一步进行讨论。
图4是示出实施方式2的冲裁装置11的测定器5a～5d的配置的一例的图。该图的测定器5a～5d以距Xa轴、Ya轴或者Za轴的距离互不相同的方式配置。如图4所示，在各测定器5a、5b、5c、5d与第一区域A1、第二区域A2、第三区域A3、第四区域A4分别对应地配置的情况下，可以如(式3)所示那计算平移力x、平移力y、加工阻力z的值。需要说明的是，在从冲裁方向D1观察平面XY的情况下，上述的第一区域A1、第二区域A2、第三区域A3、第四区域A4是通过由平面XY的正交的两个轴(Xa轴、Ya轴)分割而形成的四个区域。另外，各旋转角θ的下标1、2、3、4是与各测定器5a、5b、5c、5d对应的数字。
Figure BDA0002388151290000112
另外，绕Za轴的力矩Mγ如(式4)表示。需要说明的是，各距离L的下标1、2、3、4是与各测定器5a、5b、5c、5d对应的数字。
Mγ＝x1L1-y2L2-x3L3+x4L4…(式4)
图4的测定器5a～5d的配置为一例，在实际的模具设计时，只要使测定器5a～5d以分别配置于第一区域A1～第四区域A4的方式配置，就同样能够计算平移力x、平移力y、加工阻力z以及力矩Mγ。
实施方式2与实施方式1相比在以下方面优异。例如，作为模具的冲裁形状也能够适用于圆形以外，从而能够扩展冲裁加工的应用范围。
需要说明的是，在冲裁模具的冲头1与冲模2的组装精度差的情况下，或者在冲裁加工中在冲头1或者冲模2产生相对的位置偏移的情况下，在冲裁加工时会产生Xa轴方向以及Ya轴方向的平移力、绕Za轴的力矩Mγ。在该情况下，需要对模具内的冲头1与冲模2在组装时进行调芯来对准，但在实施方式2中通过与实施方式1同样地进行调芯，也能够抑制不必要的品质问题、模具寿命的降低。
需要说明的是，作为测定器5a～5d，也可以使用能够检测Xa轴方向以及Ya轴方向的平移力的两轴传感器，但在该实施方式2中，对冲裁方向D1的加工阻力也一起进行检测对于确认冲裁精度方面便利，因此使用了三轴传感器作为测定器5a～5d。
另外，在实施方式2中使用了四个测定器，但测定器只要是三个以上，便能够实现相同的功能。在使用三个测定器的情况下，使测定器以分别配置于区域A1～A4中的三个区域的方式配置即可。测定器的个数少则廉价，因此优选为三个至四个。
另外，通过对测定器本身在结构上下功夫，也可以与实施方式1同样地在冲裁方向D1的正下方配置X1-Y1-Z1-Mγ的四轴传感器、或者除去了Za轴的三轴传感器。通过使用这样的测定器，无论冲头1和冲模2为何种形状，都能够有助于冲裁加工的高品质化。
(实施方式3)
接下来，参照图5对实施方式3的冲裁装置11进行说明。在实施方式1、2中，示出了求出冲头1与冲模2的相对的偏移并通过组装调整来对偏移进行调芯的例子，但在实施方式3中，对自动地对偏移进行调芯的例子进行说明。
图5是示出实施方式3的冲裁装置11的驱动单元6的图。在图5中，除了驱动单元6的主要的结构以外，还示出了位于驱动单元6之外的控制设备组的结构。
如图5所示，在驱动单元6之上配置有能够检测三轴方向的载荷的测定器5a～5d。这些测定器5a～5d配置于冲模2与驱动单元6之间。
首先，对该驱动单元6进行详述。驱动单元6由框架部6a、可动部6b、以及多个压电致动器构成。可动部6b配置于测定器5a的下侧，能够在平面XY内在Xa轴方向以及Ya轴方向上移动，并且能够绕Za轴旋转。框架部6a具有框状的形状，配置于可动部6b的外侧，并固定于后述的基座板25。多个压电致动器由八个压电致动器PZT1x、PZT1y、PZT2x、PZT2y、PZT3x、PZT3y、PZT4x、PZT4y构成，配置于可动部6b与框架部6a之间。通过驱动多个压电致动器，能够使可动部6b、配置于可动部6b上的测定器5a～5d以及冲模2移动以及旋转。
这样，作为冲裁模具，成为下模的冲模2设置于驱动单元6的可动部6b上。冲头1为如下结构：固定于上模21(参见图7)，并能够在冲裁时与上模一起沿着Za轴移动，但不在除此以外的方向上动作。通常，模具的冲头1与冲模2的间隙为十几微米左右，在绕轴的旋转时也在该间隙内稍微旋转即可，上述结构足以起到解决本案的课题的作用。
八个压电致动器分别与设置于外部的PZT驱动器35连接。并且，PZT驱动器35与运算装置31连接。运算装置31从测定器5a～5d检测在冲裁加工时产生的加工阻力，并根据平面XY内的分力对冲头1与冲模2的相对的偏芯进行运算。在该运算的结果为在冲头1与冲模2产生了偏芯的情况下，使用PZT驱动器35来驱动各压电致动器。
在此，参照图6对使用了冲裁装置11的冲裁加工方法进行说明。
图6是示出使用了冲裁装置11的冲裁加工方法的流程图。
首先，实施冲裁加工(步骤S10)，并使用测定器5a～5d来检测冲裁时的载荷x1～x4、y1～y4、z1～z4(步骤S20)。
接下来，根据检测到的载荷x1～x4、y1～y4、z1～z4使用运算装置31来求出平面XY内的平移力x、y以及力矩Mγ(步骤S30)。另外，由此，确认有无偏芯以及旋转偏移。
在产生了偏芯的情况下，通过驱动控制八个压电致动器(步骤S40)，使驱动单元6的可动部6b在平面XY内平行移动。基于平移力x、y的分力来计算使可动部6b、即冲模2移动时的移动距离以及移动方向。
在产生了旋转偏移的情况下，通过驱动控制八个压电致动器(步骤S40)，使驱动单元6的可动部6b绕Za轴旋转移动。基于绕Za轴的力矩M γ来计算使可动部6b、即冲模2旋转时的旋转角度以及旋转方向。
该步骤S10～S40所示的一系列的动作所需的时间通常不需要100msec，因此优选为在每一次冲裁加工实施该序列动作。在冲裁的循环比该一系列的序列快的情况下，也可以在数次的冲裁循环之后使驱动单元6动作。另外，在即使进行一系列的动作测定误差也较大而使动作不结束的情况下，也可以在施加了统计的处理后使驱动单元6动作。关于这些统计处理，可以在运算偏芯以及旋转偏移的运算装置31中处理。
另外在此，参照图7对冲裁装置11的整体结构进行说明。
图7是示出实施方式3的冲裁装置11的整体结构的图。
作为冲裁装置11，采用控制性良好的伺服螺旋压力机装置。冲裁装置11基于控制器18的指令使与伺服马达12连结的滚珠丝杠17旋转而上下(Za轴方向)驱动可动板14。装入了冲头1的上模21在装配有在冲裁时按压被加工物3的脱模器23以及压缩弹簧24等的状态下安装于可动板14，并沿着Za轴上下地进行冲裁动作。另一方面，装入有冲模2的下模22经由测定器5a～5d而安装于驱动单元6的可动部6b。驱动单元6的框架部6a安装于基座板25，并与冲裁装置11成为一体。被加工物3被配置于上模21与下模22之间，并与由未图示的驱动机构进行的冲裁装置11的冲裁动作一致地向Xa轴方向或者Ya轴方向被搬运。
在冲裁装置11的主体的外侧配置有测定器5a～5d的载荷检测装置(放大器部)34、用于控制多个压电致动器PZT1x～PZT4y的PZT驱动器35、用于高精度地检测可动板14的位置的间隙传感器32以及间隙传感器放大器(控制器放大器)33。这些载荷检测装置34、PZT驱动器35、间隙传感器32以及间隙传感器放大器33与作为运算装置31的控制装置(个人计算机)连接。运算装置31与冲裁装置11的控制器18连接。
另外，参照图8对冲裁装置11的动作的详细的例子进行说明。
图8是示出在实施方式3的冲裁装置11中检测的载荷x、y以及冲头1与冲模2的偏移的修正的图。需要说明的是，在图8中，不仅示出了载荷x、y，还示出了在Za轴方向上产生的加工阻力z。
首先，在冲裁模具装配于冲裁装置11的状态下，基于控制器18的指令实施第一次的冲裁动作。
第一次的冲裁动作的结果例如如图8的(a)的上段所示，在Xa轴方向以及Ya轴方向分别产生载荷x、y。如图8的(a)的下段所示，在冲头1以及冲模2产生偏芯，此时若将在平面XY产生的载荷设为f1，则载荷f1如(式5)表示。
f1＝k·Δd···(式5)
(k：该***的弹簧常量，Δd：偏芯量)
接下来，在进行第二次的冲裁动作时，使用驱动单元6将冲模2移动任意的移动距离。具体而言，使用压电致动器PZT1x～PZT4y的电压与位移量的关系来移动驱动单元6。该移动距离在此例如设为2微米。移动的方向优选为向在第一次的冲裁动作时产生的平面XY上的载荷矢量的相反方向移动。其理由是，在第一次的冲裁动作中，冲头1与冲模2的相对位置处于何种状态并不明确，因此通过将冲模2向相反方向移动2微米，会使平面XY上的载荷矢量变得更小、或者进一步使正负号反转。
在通过驱动单元6将冲模2相对于冲头1移动后，将被加工物3横向搬运，并实施第二次的冲裁动作。若将由该第二次的冲裁动作产生的平面XY上的载荷设为f2，则载荷f2如(式6)表示。
f2＝k(Δd-2)···(式6)
在此，通过运算(式5)-(式6)，能够如(式7)那样求出该***的弹簧常量k。
k＝(f1-f2)/2···(式7)
通过将由式(7)计算出的弹簧常量k、以及载荷f1代入式(5)，能够计算出偏芯量Δd。因而在进行第三次的冲裁动作时，优选为使用驱动单元6使冲模2的位置移动到第一次的冲裁动作时的冲头1与冲模2的偏芯量为零的位置。通过像这样使用驱动单元6来使冲模2移动、旋转，能够调整冲头1以及冲模2的轴偏移以及旋转偏移。另外，根据该例子，能够进行考虑了冲裁装置11的***的弹簧常量k的调芯。
需要说明的是，在第三次的冲裁动作的结果为在平面XY上产生的载荷例如不为零的情况下，只要在每次依次执行上述动作时进行自动调芯来进行冲裁加工即可。另外，在平面XY上的平移力(载荷x、y)为零且仅产生绕Za轴的力矩Mγ的情况也能够同样地进行旋转角度的调整。
在图8的(b)中，示出了如上所述的动作结果是平面XY上的载荷x、y、以及力矩Mγ为零，且冲头1与冲模2的间隙变得均匀的情形。
这样，若能够容易地形成间隙均匀的状态，则冲头1、冲模2不会因冲裁动作碰撞而破坏、或者缺损，或者不会导致因与冲裁加工相伴的过大的负载的产生而引起的工具寿命的降低。因而，能够进行稳定的冲裁加工，在更换工具时也成为与更换前相同的设定位置，关于工具的寿命能够期待因各个工具引起的偏差减少。
在上述的动作中，在第二次的冲裁时，将冲模2移动了2微米，但该值根据冲头1与冲模2的间隙而改变，因此与使用的模具相匹配地适当变更即可。另外，驱动单元6使用压电致动器来驱动，但也可以由马达等驱动。另外，在本实施方式中，为了调整轴偏移以及旋转偏移，而使冲模2移动或者旋转，但也可以代替冲模2而使冲头1移动或者旋转。
(其他方式)
以上，基于实施方式对冲裁装置进行了说明，但本发明并不局限于上述的实施方式。例如，本领域技术人员想到的对上述的实施方式施加各种变形而得到的方式、在不脱离本发明的主旨的范围内通过将实施方式的构成要素以及功能任意地组合而实现的方式也包含于本发明。
例如，也可以是，冲裁装置11的测定器5a～5d中的三个测定器5a～5c是用于求出冲裁被加工物3时的平移力x、y的第一加工阻力测定器，一个测定器5d是用于求出绕沿着冲裁方向D1的Za轴的力矩Mγ的第二加工阻力测定器。在该情况下，第一加工阻力测定器的分别配置于与沿着冲裁方向D1的Za轴正交的同一平面XY上。另外，也可以是，在从冲裁方向D1观察平面XY的情况下，第一加工阻力测定器分别在平面XY的由正交的两个轴(Xa轴、Ya轴)分割的四个区域中的三个区域配置一个以上。另外，运算装置31可以基于由第一加工阻力测定器求出的平移力x、y来计算冲头1或者冲模2的移动距离，也可以基于由第二加工阻力测定器求出的绕轴的力矩Mγ来计算冲头1或者冲模2的绕轴的旋转角度。
另外，本发明的冲裁装置能够实现模具的长寿命化和高精度的冲裁加工。因此，能够适当变更工具的间隙，因此也能够在切断工具中使用。例如，在切断非常薄的例如具有几微米的厚度的膜的情况下，需要进行非常高精度的间隙调整，但能够将本发明适用于切断装置等。即能够将本发明适用于将平板状的被加工物通过剪切工具来剪切的剪切加工装置。在该情况下，剪切加工装置也可以与冲裁装置11同样地具备测定器5，该测定器5用于求出在剪切被加工物3时产生的力中的、与沿着剪切力所作用的方向的Za轴正交的平面XY内的正交的两个轴(Xa轴、Ya轴)各自的方向上产生的平移力。
[工业实用性]
本发明的冲裁装置等能够作为对金属、塑料、复合材料等被加工物进行冲裁的装置而广泛适用。

Claims (12)

1.一种冲裁装置，其利用冲头对平板状的被加工物进行冲裁，其中，
所述冲裁装置具备测定器，该测定器用于求出在对所述被加工物进行冲裁时产生的力中的、在与沿着所述冲头的冲裁方向的轴正交的平面内的正交的两个轴各自的方向上产生的平移力。
2.根据权利要求1所述的冲裁装置，其中，
所述测定器还用于求出绕沿着所述冲裁方向的所述轴的力矩。
3.根据权利要求2所述的冲裁装置，其中，
所述冲裁装置具备至少三个所述测定器，
所述测定器分别配置于与沿着所述冲裁方向的所述轴正交的同一平面上。
4.根据权利要求3所述的冲裁装置，其中，
在从所述冲裁方向观察所述平面的情况下，在所述平面的由所述正交的两个轴分割的四个区域中的三个区域分别配置有一个以上所述测定器。
5.根据权利要求2所述的冲裁装置，其中，
所述冲裁装置进一步具备：
冲模，其具有与所述冲头对应的形状；以及
运算装置，其计算所述冲模或者所述冲头在所述正交的两个轴各自的方向上的移动距离，
所述运算装置基于所述平移力来计算所述移动距离。
6.根据权利要求5所述的冲裁装置，其中，
所述运算装置还基于绕所述轴的力矩来计算所述冲模或者所述冲头的绕所述轴的旋转角度。
7.根据权利要求1所述的冲裁装置，其中，
所述测定器是用于求出在对所述被加工物进行冲裁时产生的平移力的第一加工阻力测定器，
所述冲裁装置进一步具备用于求出绕沿着所述冲裁方向的所述轴的力矩的第二加工阻力测定器。
8.根据权利要求7所述的冲裁装置，其中，
所述冲裁装置具备至少三个所述第一加工阻力测定器，
所述第一加工阻力测定器分别配置于与沿着所述冲裁方向的所述轴正交的同一平面上。
9.根据权利要求8所述的冲裁装置，其中，
在从所述冲裁方向观察所述平面的情况下，在所述平面的由所述正交的两个轴分割的四个区域中的三个区域分别配置有一个以上所述第一加工阻力测定器。
10.根据权利要求7所述的冲裁装置，其中，
所述冲裁装置进一步具备：
冲模，其具有与所述冲头对应的形状；以及
运算装置，其计算所述冲模或者所述冲头在所述正交的两个轴的方向上的移动距离，
所述运算装置基于由第一加工阻力测定器求出的所述平移力来计算所述移动距离。
11.根据权利要求10所述的冲裁装置，其中，
所述运算装置还基于由第二加工阻力测定器求出的绕所述轴的力矩来计算所述冲模或者所述冲头的绕所述轴的旋转角度。
12.一种剪切加工装置，其通过剪切工具来对平板状的被加工物进行剪切，其中，
所述剪切加工装置具备测定器，该测定器用于求出在对所述被加工物进行剪切时产生的力中的、在与沿着剪切力所作用的方向的轴正交的平面内的正交的两个轴各自的方向上产生的平移力。
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