DE69628125T2

DE69628125T2 - Stanzvorrichtung und steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE69628125T2
Application number: DE69628125T
Authority: DE
Inventors: Teruo Masuda; Keiichiro Miyajima
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 1995-06-27
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 2003-11-27
Anticipated expiration: 2016-06-26
Also published as: WO1997001405A1; DE69628125D1; EP0778092A1; EP0778092A4; EP0778092B1; JPH0910858A; US5931070A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Stanzmaschinensystem, das eine Art von Stanzmaschine, deren Pressbetrieb durch einen Servomotor ermöglicht wird, und eine CNC-Einheit (eine rechnergestützte numerische Steuereinheit) zum Steuern des Servomotors umfasst, und ferner auf ein Verfahren zur Steuerung eines solchen Stanzmaschinensystems.
Um den Pressbetrieb einer Stanzmaschine durch eine CNC-Einheit zu steuern, wird zuerst ein Tisch, auf dem ein Werkstück fixiert ist, positioniert. Nachdem das Positionieren des Tisches abgeschlossen ist, wird ein Pressbefehlssignal an die Stanzmaschine gesendet. Wenn die Stanzmaschine dieses Pressbefehlssignal empfangen hat, dreht sie ein Schwungrad, um einen Presskolben der Stanzmaschine zu betätigen, und führt durch ein Presswerkzeug, das an dem Presskolben angebracht ist, einen Pressvorgang aus.
Nebenbei bemerkt wird eine Beschleunigung des durch die Stanzmaschine ausgeführten Pressvorgangs gewünscht. Da eine herkömmliche Stanzmaschine jedoch den Pressbetrieb in Übereinstimmung mit der Drehung des Schwungrads durchführt, ist ein Befehl zum Betrieb durch eine programmierbare Steuereinrichtung erforderlich. Ferner ist, da die Arbeitsgeschwindigkeit des Schwungrads selbst verzögert wird, die Fähigkeit zum Reagieren auf einen Befehl beim Pressbetrieb herabgesetzt. Überdies ist, da die Arbeitsgeschwindigkeit des Schwungrads im wesentlichen festgelegt ist, nur ein einfacher Betrieb zulässig.
Um solche Mängel zu beheben, ist eine Stanzmaschine vorgesehen, die einen Servomotor zur Steuerung des Pressbetriebs benutzt. In dieser Maschine ist es jedoch erforderlich, getrennt von einer CNC-Einheit eine Steuereinrichtung für den Pressbetrieb vorzusehen, so dass die Kosten erhöht werden. Ferner ist die Möglichkeit einer gewünschten Beschleunigung der Verarbeitungsrate beschränkt, da ein Befehl an den Servomotor von der CNC-Einheit durch eine Steuereinrichtung für den Servomotor gesendet wird.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Stanzmaschinensystem und dessen Steuerungsverfahren zu schaffen, wobei ein in einer Stanzmaschine vorgesehenes Presswerkzeug durch einen Servomotor betätigt wird, der durch eine CNC-Einheit gesteuert wird, das Positionieren eines Tisches zum Auflegen eines Werkstücks und das Antreiben des Presswerkzeugs durch eine gemeinsame CNC-Einheit gesteuert werden und als Ergebnis ein Pressbetrieb bei niedrigen Kosten und mit einer hohen Geschwindigkeit ausgeführt werden kann.
Um die vorstehend genannte Aufgabe zu lösen, umfasst ein Stanzmaschinensystem gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Stanzmaschine und eine CNC-Einheit. Die Stanzmaschine enthält einen Presskolben, der ein Ende hat, an dem ein Werkzeug zum Pressen und Stanzen eines Werkstücks angebracht ist, einen Pressen-Servomotor zur Steuerung der linearen Bewegung des Presskolbens, einen Tisch, auf dem das Werkstück zu fixieren ist, und einen Tisch-Servomotor zum Positionieren des Tisches, während die CNC-Einheit ein Positionssteuermittel zum Steuern der Position des Tisches durch Betreiben des Tisch-Servomotors entsprechend einem Arbeitsprogramm, ein Pressbetriebsdaten- Speichermittel zum Speichern eines Betriebsbefehls, der an den Pressen-Servomotor auszugeben ist, und ein Pressbetriebs-Steuermittel zum Auslesen des Betriebsbefehls, der in dem Pressbetriebsdaten-Speichermittel gespeichert ist, und zum Steuern des Pressen-Servomotors entsprechend dem ausgelesenen Betriebsbefehl und in Übereinstimmung mit dem Vorliegenden Anspruch 1 enthält. Zusätzlich kann das Positionssteuermittel mit einer Funktion Versehen sein zum Ausgeben eines ausgelesenen Startsignals an das Pressbetriebs-Steuermittel zu einem Zeitpunkt, der um eine vorbestimmte Periode früher als der Zeitpunkt liegt, zu dem die Tischpositionierungssteuerung in einem Arbeitszyklus abgeschlossen ist, wodurch das Pressbetriebs-Steuermittel, wenn es das ausgelesene Startsignal von einem Tischpositionierungs-Steuermittel empfängt, das Auslesen des Betriebsbefehls zum Steuern des Pressen-Servomotors aus dem Pressbetriebsdaten-Speichermittel startet.
Die CNC-Einheit in dem Stanzmaschinensystem gemäß der vorliegenden Erfindung steuert den Tisch-Servomotor, um den Tisch anzutreiben, auf dem ein Werkstück fixiert ist, und steuert außerdem den Pressen-Servomotor, um das Presswerkzeug der Stanzmaschine anzutreiben.
Ein Verfahren zur Steuerung eines Stanzmaschinensystems gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die folgenden Schritte zum
Starten der Positionssteuerung des Tisches durch Treiben des Tisch-Servomotors, Starten des Treibens des Pressen-Servomotors zu einer Zeit, die einer Zeit zu welcher die Positionssteuerung für den Tisch abgeschlossen ist, um eine Periode vorhergeht, die nahe an einer Annäherungszeit liegt, die für das Press-Werkzeug erforderlich ist, um sich einem Werkstück von einer Ruheposition aus anzunähern, diese jedoch nicht überschreitet,
teilweisen Absenken des Press-Werkzeugs mit hoher Beschleunigung entsprechend einem Betriebsmuster, das in der CNC-Einheit gespeichert ist, während eine Annäherung an das Werkstück erfolgt, die zu Beginn des Vorgangs gestartet ist, und dann Absenken des Press-Werkzeugs in Richtung auf die Annäherungs-Endposition, während die Absenkgeschwindigkeit graduell verringert wird,
folgend auf die Annäherung Absenken des Press-Werkzeugs mit einer niedrigen, im wesentlichen festen Geschwindigkeit während des Pressbetriebs,
Absenken des Press-Werkzeugs wieder mit hoher Beschleunigung während des Stanzvorgangs, nachdem der Pressvorgang beendet ist,
teilweisen Anheben des Press-Werkzeugs mit hoher Beschleunigung während der Rückkehr zu der Ruhepoaisition, nachdem der Stanzvorgang abgeschlossen ist, und
dann graduellen Verringern der Anhebegeschwindigkeit, um dadurch des Press-Werkzeugs in seiner Ruheposition zu stoppen.
In dem Stanzmaschinensystem gemäß der vorliegenden Erfindung, wie es zuvor beschrieben wurde, werden Pressbetriebsdaten, die vorab erzeugt wurden, entsprechend der Positionssteuerung des Tisches ausgelesen, und der Servomotor für die Presse wird entsprechend den ausgelesenen Pressbetriebsdaten gesteuert, um die Betätigung des Presswerkzeugs zu steuern, so dass es möglich ist, ein Stanzmaschinensystem zu konfigurieren, das einen einfachen Aufbau und ein ausgezeichnetes Ansprechverhalten hat.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Stanzmaschinensystems als ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild der Hardware-Konfiguration einer CNC-Einheit, die das in Fig. 1 gezeigte Stanzmaschinensystem ausmacht.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm eines Zyklus eines durch eine Stanzmaschine ausgeführten Pressbetriebs, wobei die Stanzmaschine das in Fig. 1 gezeigte Stanzmaschinensystem ausmacht.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm einer Zeitkorrelation zwischen einem Vorgang zum Positionieren eines Werkstücks und einem Pressvorgang.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm, das eine Verarbeitungsprozedur eines Prozessors der CNC-Einheit zum Ausführen eines Pressvorgangs darstellt.
Fig. 6 zeigt ein von dem in Fig. 3 gezeigten verschiedenes Diagramm.
Wie in Fig. 1 gezeigt umfasst ein Stanzmaschinensystem eine CNC-Einheit 10 und eine Stanzmaschine 20, deren Betrieb durch die CNC-Einheit 10 gesteuert wird.
Die Stanzmaschine 20 enthält einen XY-Tisch 27 zum Auflegen und Fixieren eines Werkstücks 28, einen X-Achsen-Servomotor 22 zum Bewegen des XY-Tisches 27 in Richtung der X-Achse, einen Y-Achsen-Servomotor 23 zum Bewegen des XY-Tisches 27 in Richtung der Y-Achse, einen Presskolben 25, der ein Ende hat, an dem ein Werkzeug 26 angebracht ist, und einen Z- Achsen-Servomotor 21 zum Bewegen des Presskolbens 25 durch einen Kraftübertragungsabschnitt 24 in der Richtung (in der Richtung der Z-Achse) senkrecht zu der Fläche (der XY-Ebene), in der sich der Tisch 27 bewegt.
Andererseits 10 enthält die CNC-Einheit ein Positionssteuermittel 10a, das die Position des XY-Tisches 27 in der XY- Ebene durch Ausgeben eines Befehls an den X-Achsen-Servomotor 22 und den Y-Achsen-Servomotor 23 gemäß einem Arbeitsprogramm (einem NC-Programm) 10b bewegt und steuert. Ferner enthält die CNC-Einheit 10 ein Pressbetriebsdaten- Speichermittel 10c, das in der Lage ist, Daten zum Bestimmen eines Musters in einem Zyklus des Pressbetriebs der Stanzmaschine 20 zu speichern, und ein Pressbetriebs-Steuermittel 10d, das in der Lage ist, Pressbetriebsdaten, die vorab in dem Pressbetriebsdaten-Speichermittel 10c gespeichert wurden, aus dem Pressbetriebsdaten-Speichermittel 10c in Reaktion auf ein Ausgangssignal des Positionssteuermittels 10a auszulesen, und in der Lage ist, den Z-Achsen-Servomotor 21 entsprechend ausgelesenen Betriebsdaten zu steuern.
Im folgenden wird eine Beschreibung der Hardware-Konfiguration der CNC-Einheit 10 unter Bezugnahme auf Fig. 2 gegeben.
Ein Prozessor 11 ist über einen Bus 19 mit einem ROM 12 zum Speichern eines Systemprogramms, einem RAM 13 zum vorübergehenden Speichern von Berechnungsdaten und Anzeigedaten oder dgl., einem CMOS-Speicher 14 zum Speichern einer Korrekturgröße bezüglich des Werkzeugs, einer Fehlerkorrekturgröße bezüglich einer Schrittgröße, eines Arbeitsprogramms und von Parametern oder dgl., einer Schnittstelle 15 für eine externe Einrichtung, einer programmierbaren Maschinen-Steuereinrichtung (PMC) 36 zum Steuern der Stanzmaschine, einer Grafik-Steuerschaltung 16, einer Schnittstelle 17 zum Anschließen einer Tastatur 33, einer Schnittstelle 18 zum Anschließen eines von Hand zu betätigenden Impulsgenerators 35 und Achsen-Steuerschaltungen 41 bis 43 zum Empfangen eines Befehls zum Bewegen jeder Achse und Ausgeben des empfangenen Befehls an Servoverstärker 51 bis 53 verbunden.
Der Prozessor 11 liest das Systemprogramm, das in dem ROM 12 gespeichert ist, über den Bus 19 aus und steuert die Gesamtheit der CNC-Einheit 10 in Übereinstimmung mit dem ausgelesenen Systemprogramm. Nebenbei bemerkt wird als der RAM 13 ein SRAM oder dgl. benutzt.
In dem CMOS-Speicher 14 werden außerdem Pressbetriebsdaten, die vorab erzeugt wurden, zusammen mit der Korrekturgröße bezüglich des Werkzeugs, der Fehlerkorekturgröße bezüglich der Schrittgröße, dem Arbeitsprogramm und den Parametern gespeichert. Das bedeutet, dass der CMOS-Speicher 14 das Pressbetriebsdaten-Speichermittel 10c ausmacht, das in Fig. 1 gezeigt ist. Da dieser CMOS-Speicher 14 durch eine Batterie (nicht gezeigt) gestützt ist, werden Daten, die in dem CMOS-Speicher gespeichert sind, wie sie vorliegen selbst dann gehalten, wenn die Stromversorgung für die CNC- Einheit 10 unterbrochen wird.
Mit der Schnittstelle 15 für externe Einrichtungen sind ein Papierstreifenleser, ein Papierstreifenlocher und eine externe Einrichtung 34, wie ein Drucker, verbunden. Von dem Papierstreifenleser wird ein Arbeitsprogramm für die Schnittstelle 15 ausgelesen, und die Schnittstelle 15 ist in der Lage, ein Arbeitsprogramm, das in der CNC-Einheit 10 aufbereitet ist, an den Papierstreifenlocher auszugeben.
Die Grafik-Steuerschaltung 16 wandelt digitale Daten, wie Daten bezüglich der gegenwärtigen Position jeder Achse, eines Alarms, eines Parameters und Bilddaten, in ein Bildsignal um und gibt das Bildsignal aus. Dieses Bildsignal wird an eine Anzeigeeinrichtung 32 einer Handeingabeeinheit mit einer Anzeige-(CRT/MDI)-Einheit 31 gesendet und auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit angezeigt. Die Schnittstelle 17 empfängt Daten von der Tastatur 33 in der CRT/MDI-Einheit 31 und sendet die empfangenen Daten an den Prozessor 11.
Die Schnittstelle 18 ist mit dem von Hand zu betätigenden Impulsgenerators 35 verbunden und empfängt einen Impuls von dem von Hand zu betätigenden Impulsgenerators 35. Der von Hand zu betätigenden Impulsgenerators 35 ist in einem Maschinensteuerfeld montiert und wird für ein handgesteuertes präzises Bewegen der Stanzmaschine 20 benutzt.
Die programmierbare Maschinen-Steuereinrichtung (PMC) 36 ist in die CNC-Einheit 10 eingebaut und steuert die Stanzmaschine in Übereinstimmung mit einem Sequenzprogramm, das in Form eines sog. RADA- (Random-Access Discrete Address-) Programms erzeugt wurde. Das heißt, dass die programmierbare Maschinen-Steuereinrichtung eine M-Funktion, eine S- Funktion und eine T-Funktion, die von einem Arbeitsprogramm befohlen werden, in Übereinstimmung mit einem Sequenzprogramm in ein Signal umwandelt, das für die Stanzmaschine erforderlich ist, und das Signal über eine Eingabe/Ausgabe- (I/O-)Einheit 37 an die Stanzmaschine ausgibt. Dieses ausgegebene Signal treibt einen Magneten oder dgl. in der Stanzmaschine und betätigt ein Hydraulik-Ventil, ein Pneumatik-Ventil, einen elektrischen Aktor oder dgl.. Die programmierbare Maschinen-Steuereinrichtung empfängt ein Signal von einem Grenzschalter für die Stanzmaschine und von einem Schalter oder dgl. in dem Maschinensteuerfeld, führt eine für das Signal erforderliche Verarbeitung durch und sendet das verarbeitete Signal an den Prozessor 11.
Die Achsen-Steuerschaltungen 41 bis 43 empfangen einen Befehl zum Bewegen jeder Achse (X-Achse, Y-Achse u, Z-Achse) von dem Prozessor 11 und geben den empfangenen Befehl für jede Achse an die Servoverstärker 51 bis 53 aus. Jeder der Servoverstärker 51 bis 53 empfängt diesen Befehl und treibt den entsprechenden Servomotor 21 bis 23 für jede Achse. In jeden der Servomotoren 21 bis 23 ist ein Impulskodierer (nicht gezeigt) zum Erfassen einer Position eingebaut, und das jeweilige Positionssignal wird von diesem Impulskodierer als eine Impulsreihe rückgekoppelt. Durch eine F/V- (Frequency/Velocity-)Umwandlung dieser Impulsreihe kann ein Geschwindigkeitssignal erzeugt werden. In Fig. 2 sind die Rückkopplungsleitung für dieses Positionssignal und eine Leitung zum Rückkoppeln des Geschwindigkeitssignals jedoch fortgelassen.
Im folgenden wird eine Beschreibung einer speziellen Verarbeitung für die Steuerung der Stanzmaschine in diesem Ausführungsbeispiel gegeben.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel für ein Betriebsmuster des Pressbetriebs in einem Zyklus zwischen einer Annäherung des Presswerkzeugs 26 aus dessen Ruheposition heraus an das Werkstück 28 und der Rückkehr zu der Ruheposition über den Press- und Stanzvorgang hinweg darstellt.
In Fig. 3 repräsentiert die horizontale Achse die Zeit, und die vertikale Achse repräsentiert die Geschwindigkeit Vp (das Ausmaß der Bewegung während jeder vorbestimmten Periode), mit der das Presswerkzeug 26 in Richtung der Z-Achse bewegt wird. Gemäß dem Muster, das in Fig. 3 gezeigt ist, wird das Presswerkzeug 26 von dem Zeitpunkt t&sub0; an, zu dem der Pressbetrieb gestartet wird (dem Zeitpunkt, zu dem die Annäherung gestartet wird), bis zu einer maximalen Absenkgeschwindigkeit (-Vd) stark beschleunigt. Dann wird das Presswerkzeug 26 verzögert, bis das Presswerkzeug eine Annäherungsendposition erreicht, und setzt dann eine verzögerte Absenkbewegung in der folgenden Stufe des Pressens des Werkstücks und der nachfolgenden Stufe des Stanzens des Werkstücks fort. Wenn die Stanzarbeit bei diesem verzögerten Absenkvorgang beendet ist (Zeitpunkt t&sub1;), wird die Bewegung des Presswerkzeugs 26 von der Absenkbewegung in eine Anhebebewegung (Rückkehrbewegung) geändert. Dann wird das Presswerkzeug 26 erneut bis zu der maximalen Anhebegeschwindigkeit (Vu) stark beschleunigt. Dann wird das Presswerkzeug 26 während des Rückkehrens zu der Ruheposition verzögert und schließlich gestoppt (Zeitpunkt t&sub2;). Daten zum Bestimmen eines solchen Betriebsmusters der Stanzmaschine werden in dem CMOS-Speicher 14 in Form des Ausmaßes der Bewegung während jeder vorbestimmten Periode (jeder Interpolationsperiode oder jeder Periode, die zwei oder mehr Interpolationsperioden enthält) gespeichert. Das Pressbetriebsdaten-Speichermittel 10c, das in Fig. 1 gezeigt ist, ist durch den CMOS-Speicher 14 in der CNC-Einheit 10 gegeben, die in Fig. 2 gezeigt ist. Diese Daten werden in jeder vorbestimmten Periode (Interpolationsperiode) ausgelesen und über die Pressenachsen-Steuerschaltung 41 an den Servoverstärker 51 gesendet, um den Servomotor 21 für die Z-Achse um den Winkel zu drehen, welcher der Bewegung während der vorbestimmten Periode (Interpolationsperiode) entspricht. Als Ergebnis wird das Presswerkzeug 26 in Übereinstimmung mit einem zuvor festgelegten Betriebsmuster betrieben.
Im folgendenden wird eine Beschreibung des Zusammenwirkens der Positionierung des XY-Tisches (des Werkstücks 28) und des Pressbetriebs des Werkzeugs 26, das an dem Presskolben 25 angebracht ist, unter Bezugnahme auf ein Impuls/Zeit- Diagramm gegeben, das in Fig. 4 gezeigt ist.
Bei der Pressarbeit ist es notwendig, den Tisch 27 zu bewegen, um die relativen Positionen des Werkstücks 28 und des Presswerkzeugs 26 zu bestimmen. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Pressbetrieb zu einem Zeitpunkt t&sub1;&sub1; gestartet, der um eine vorbestimmte Zeit T&sub1; früher als ein Zeitpunkt t&sub1;&sub2; liegt, zu dem die Tischpositionierung abgeschlossen ist. Diese vorbestimmte Zeit T&sub1; wird derart auf der Grundlage der Arbeitskennlinien oder dgl. des in Fig. 3 gezeigten Betriebsmusters festgelegt, dass die vorbestimmte Zeit T&sub1; innerhalb der Annäherungszeit des Presswerkzeugs 26 und so nahe wie möglich bei der Annäherungszeit liegt. Bei diesem Verfahren der Festlegung kann die Zeit T&sub1; vorab als ein Parameter in einem Speicher gespeichert sein oder kann wie erforderlich berechnet werden.
Andererseits wird, wenn der Pressbetrieb beendet ist, als nächstes die Tischpositionierung zu einem Zeitpunkt t&sub1;&sub3; gestartet, der um eine vorbestimmte Zeit T&sub2; früher als ein Pressbetriebsende-Zeitpunkt t&sub1;&sub4; liegt. Diese vorbestimmte Zeit T&sub2; wird derart auf der Grundlage der Arbeitskennlinien oder dgl. des in Fig. 3 gezeigten Betriebsmusters festgelegt, dass die vorbestimmte T&sub2; eine Zeit ist, die zu einem Zeitpunkt beginnt, zu dem das Presswerkzeug 26 von dem Werkstück 28 getrennt wird und endet, wenn das Presswerkzeug in seine Ruheposition zurückgekehrt ist, was heißt, dass die vorbestimmte Zeit T&sub2; in einem Bereich, der die Rückkehrzeit nicht überschreitet, und so nahe wie möglich bei der Rückkehrzeit liegt. Zum Festlegen dieser vorbestimmten Zeiten T&sub1; u. T&sub2; können diese entweder vorab als Parameter in einem Speicher gespeichert oder wie erforderlich berechnet werden.
Fig. 5 zeigt ein Flussdiagramm einer durch den Prozessor 11 durchzuführenden Verarbeitungsprozedur für das Ausführen eines solchen Pressbetriebs.
Zuerst liest der Prozessor 11 das Arbeitsprogramm aus dem CMOS-Speicher 14, der das Pressbetriebsdaten-Speichermittel 10c ausmacht, aus und startet die Tisch-Positionierungssteuerung in Übereinstimmung mit dessen erstem Block (Schritt S1). Bei der Positionierungssteuerung werden die Anzahl von Interpolationsperioden und das Ausmaß der Bewegung, die für jede Interpolationsperiode verteilt werden, in Übereinstimmung mit einem Bewegungsbefehl berechnet, der in den gegenwärtigen (ersten) ausgelesenen Block eingeschrieben ist und X- u. Y-Koordinatenwerte eines Bewegungsbeginnpunkts sowie eines Bewegungsendpunkts und eine Bewegungsgeschwindigkeit betrifft. Die Anzahl P&sub1; von Interpolationsperioden, die der Zeit von dem Tisch-Positionierungssteuerungsstart-Zeitpunkt t&sub1;&sub0; bis zu dem Pressbetriebsstart-Zeitpunkt t&sub1;&sub1; äquivalent ist, wird durch Umwandeln der Zeit von dem Starlider Positionierungssteuerung (Zeitpunkt t&sub1;&sub0;) bis zu dem Ende der Positionierungssteuerung (Zeitpunkt t&sub1;&sub2;) in die Anzahl von Interpolationsperioden und dann Subtrahieren der Anzahl von Interpolationsperioden, die der Zeit T&sub1; äquivalent ist, von der Anzahl gewonnen, die auf diese Weise umgewandelt ist.
Zur gleichen Zeit, zu der die Tisch-Positionierungssteuerung gestartet wird, wird die Anzahl von Interpolationsperioden, die der Reihe nach ausgeführt werden, abgezählt (Schritt S2). Die Verarbeitung in diesem Schritt wird wiederholt, bis der Zählwert P&sub1; erreicht, d. h. die Anzahl, die der Zeit von dem Positionierungssteuerungsstart-Zeitpunkt t&sub1;&sub0; bis zu dem Pressbetriebsstart-Zeitpunkt t&sub1;&sub1; äquivalent ist. Wenn der Zählwert P&sub1; erreicht (d. h. die gegenwärtige Zeit hat t&sub1;&sub1; erreicht), werden Daten zum Bestimmen des Betriebsmusters der Stanzmaschine aus dem CMOS-Speicher 14 als dem Pressbetriebsdaten-Speichermittel 10c für jede vorbestimmte Periode (Interpolationsperiode) ausgelesen, und die Stanzmaschine wird in Übereinstimmung mit den ausgelesenen Daten betrieben (Schritt S3). Bevor der Vorgang zum Auslesen der Daten aus dem CMOS-Speicher 14 gestartet wird, wird die Anzahl Q&sub1; vorbestimmter Perioden (Interpolationsperioden), die der Zeit von dem Pressbetriebsstart- Zeitpunkt t&sub1;&sub1; bis zu dem Positionierungssteuerungsstart- Zeitpunkt t&sub1;&sub3; äquivalent ist, die in den nächsten Block eingeschrieben ist, durch Gewinnen der Zeit von dem Start des Pressbetriebs (Zeitpunkt t&sub1;&sub1;) bis zu dem Ende des Pressbetriebs (Zeitpunkt t&sub1;&sub4;) auf der Grundlage der Anzahl vorbestimmter Perioden (Interpolationsperioden) und dann Subtrahieren der Anzahl, die auf diese Weise gewonnen ist, von der vorhergehenden Anzahl vorbestimmter Perioden (Interpolationsperioden) gewonnen, die der Zeit T&sub2; äquivalent ist.
Zur gleichen Zeit, zu welcher der Pressbetrieb gestartet wird, wird die Anzahl vorbestimmter Perioden (Interpolationsperioden), in denen Daten der Reihe nach aus dem CMOS- Speicher 14 ausgelesen werden, abgezählt (Schritt S4). Die Verarbeitung in diesem Schritt wird wiederholt, bis der Zählwert Q&sub1; erreicht, d. h. die Anzahl, die der Zeit von dem Pressbetriebsstart-Zeitpunkt t&sub1;&sub1; bis zu dem folgenden Positionierungsstart-Zeitpunkt t&sub1;&sub3; äquivalent ist. Wenn der Zählwert Q&sub1; erreicht hat (d. h. wenn die gegenwärtige Zeit t13 ereicht hat), wird die Positionierungssteuerung gestartet (Schritt S5)
Wenn die Positionierungssteuerung die letzte ist und kein folgender Pressbetrieb festgelegt ist, werden die Anzahl der jeweiligen Interpolationsperioden und das Ausmaß der Bewegung für jede Interpolationsperiode in Übereinstimmung mit einem Bewegungsbefehl für die X- u. Y-Achsen berechnet, der in den gegenwärtig ausgelesenen Block eingeschrieben ist, und die Positionierungssteuerung wird auf der Grundlage des Ergebnisses der Berechnung gestartet. Wenn die Positionierungssteuerung beendet ist, wird gleichzeitig der gesamte Prozess beendet (Schritt S6). Andererseits führt der Prozessor 11, wenn die Positionierungssteuerung nicht die letzte ist, die gleiche Positionierungsverarbeitung wie diejenige in Schritt S1 aus, und kehrt danach zu Schritt S2 zurück, um den Pressbetrieb zu starten.
In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel werden die Zeit von dem Start der Positionierungssteuerung bis zu dem Ende derselben (die Zeit von dem Zeitpunkt t&sub1;&sub0; bis zu dem Zeitpunkt t&sub1;&sub2;) und die Zeit von dem Start des Pressbetriebs bis zu dem Ende desselben (die Zeit von dem Zeitpunkt t&sub1;&sub1; bis zu dem Zeit t&sub1;&sub4;) durch Abzählen der Anzahl von Perioden gewonnen. Im übrigen wird die Zeit R&sub1; (die Zeit von dem Zeitpunkt t&sub1;&sub0; bis zu dem Zeitpunkt t&sub1;&sub2;), während welcher die Positionierungssteuerung ausgeführt wird, auf den Grundlagen einer Bewegungsgeschwindigkeit und des Ausmaßes der Bewegung in dem Bewegungsbefehl berechnet, und die Zeit, zu welcher die Zeit R&sub1;-T&sub1; durch einen Zeitgeber gemessen wird, der zu dem Positionierungssteuerungsstart- Zeitpunkt (dem Zeitpunkt t&sub1;&sub0;) gestartet wird, kann als der Pressbetriebsstart-Zeitpunkt (der Zeitpunkt t&sub1;&sub1;) festgelegt werden. Ferner wird die Zeit S&sub1; (die Zeit von dem Zeitpunkt t&sub1;&sub1; bis zu dem Zeitpunkt t&sub1;&sub4;), während welcher der Pressbetrieb ausgeführt wird, aus den Daten gewonnen, die in dem CMOS-Speicher 14 zum Bestimmen des Betriebsmusters der Stanzmaschine gespeichert sind, und die Zeit, während welcher die Zeit S&sub1;-T&sub2; durch den Zeitgeber gemessen wird, der zu dem Pressbetriebsstart-Zeitpunkt (dem Zeitpunkt t&sub1;&sub1;) gestartet wird, kann als der Positionierungssteuerungsstart- Zeitpunkt (der Zeitpunkt t&sub1;&sub3;) festgelegt werden.
Wie zuvor beschrieben ist es in diesem Ausführungsbeispiel, da das Presswerkzeug 26 durch einen Servomotor betrieben wird, der durch die CNC-Einheit 10 gesteuert wird, möglich, ein Stanzmaschinensystem zu konfigurieren, das einen einfachen Aufbau hat und bezüglich seines Ansprechverhaltens ausgezeichnet ist. Als Ergebnis kann ein Pressbetrieb mit einer hohen Geschwindigkeit sogar bei niedrigen Kosten ausgeführt werden.
Ferner wird in diesem Ausführungsbeispiel der Pressbetrieb zu dem Zeitpunkt t&sub1;&sub1; gestartet, der um die vorbestimmte Zeit T&sub1; früher als der Zeitpunkt t&sub2;&sub1; liegt, zu dem die Tisch-Positionierung abgeschlossen ist, und der nächste Tisch-Positionierungsvorgang wird zu dem Zeitpunkt t&sub1;&sub3; gestartet, der um die vorbestimmte Zeit T&sub2; früher als der Zeitpunkt t&sub1;&sub4; liegt, zu dem der Pressbetrieb beendet ist. Daher werden die Wartezeit zwischen der Beendigung der Tisch-Positionierungssteuerung und dem Start des Pressbetriebs und die Wartezeit zwischen dem Start des Pressbetriebs und dem Start der Positionierungssteuerung in einem Arbeitszyklus in größtmöglichem Ausmaß verringert. Als Ergebnis wird ein Hochgeschwindigkeits-Pressbetrieb ermöglicht. Überdies wird das Muster des Pressbetriebs in diesem Ausführungsbeispiel in Form der Daten für das Bewegungsausmaß für jede vorbestimmte Periode, die einer Interpolationsperiode oder zwei oder mehr Interpolationsperioden entspricht, gespeichert, und die Daten werden für jede vorbestimmte Periode ausgelesen und an den Servomotor 21 ausgegeben. Als Ergebnis ist kein komplizierter Vorgang erforderlich, und es ist ein Betrieb mit einer höheren Geschwindigkeit möglich.
Ein Ausführungsbeispiel des Musters des Pressbetriebs ist in Fig. 3 gezeigt. Es können jedoch eine Vielzahl von anderen Mustern vorbereitet und in Übereinstimmung mit einem Befehl oder dgl. von einer Bedienungsperson ausgewählt werden. Außerdem kann die Zeit von dem Start des Pressbetriebs bis zu dem Start der nächsten Positionierungssteuerung (die Zeit von dem Zeitpunkt t&sub1;&sub1; bis zu dem Zeitpunkt t&sub1;&sub3;) oder die Anzahl vorbestimmter Perioden (Interpolationsperioden), die einer solchen Zeit entsprechen, zusammen mit den Daten zum Bestimmen des Musters gespeichert werden. In diesem Fall würde eine Berechnung zum Gewinnen der Zeit des Pressbetriebs oder der Anzahl von Interpolationsperioden vor dem Start des Pressbetriebs nicht viel Zeit erfordern.
Außerdem kann ein Befehl zum Starten der Positionierungssteuerung, wenn das Muster des Pressbetriebs festgelegt ist, unter einer Adresse gespeichert werden, unter der ein Bewegungsbefehl (ein Befehl für das Bewegungsausmaß in einer vorbestimmten Periode), der dem Zeitpunkt t&sub1;&sub3; entspricht, zu dem die nächste Positionierungssteuerung gestartet wird, gespeichert ist.
Fig. 6 zeigt ein Diagramm, das ein Betriebsmuster darstellt, das von dem Betriebsmuster des Pressbetriebs verschieden ist, das in Fig. 3 gezeigt, obwohl die vertikalen und horizontalen Achsen die gleichen wie diejenigen gemäß Fig. 3 sind. In Übereinstimmung mit diesem Betriebsmuster wird das Presswerkzeug 26 zuerst von dem Annäherungsstart- Zeitpunkt (Zeitpunkt t&sub2;&sub0;) an bis zu der maximalen Absenkgeschwindigkeit (-Vd) beschleunigt und dann verzögert, um den Annäherungshub zu beenden (Zeitpunkt t&sub2;&sub1;). Hinterher presst das Presswerkzeug 26 das Werkstück 28, während die Absenkgeschwindigkeit (-Vm) zu der Zeit, zu der die Annäherung beendet wurde, beibehalten wird. Dann wird die Absenkgeschwindigkeit, wenn der Betrieb zum Stanzen des Werkstücks 28 gestartet ist (Zeitpunkt t&sub2;&sub2;), erneut erhöht, und das Presswerkzeug stanzt das Werkstück, wobei die Absenkgeschwindigkeit erhöht ist, und das Stanzen wird beendet (Zeitpunkt t&sub2;&sub3;). Das Presswerkzeug 26, welches das Stanzen beendet hat, wird stark in der Rückkehrrichtung (in der Anheberichtung) bis zu der maximalen Anhebegeschwindigkeit (Vu) beschleunigt. Dann wird das Presswerkzeug verzögert, während es zu der Ruheposition zurückkehrt, und gestoppt (Zeitpunkt t&sub2;&sub4;). Wie zuvor beschrieben wird das Presswerkzeug 26 mit einer festen niedrigen Absenkgeschwindigkeit (-Vm) zwischen dem Ende der Annäherung (dem Zeitpunkt t21) und dem Start des Vorgangs für das Stanzen des Werkstücks (dem Zeitpunkt t22) betrieben, so dass sowohl die Stoßbelastung zu dem Zeitpunkt der Berührung zwischen dem Werkstück 28 und dem Presswerkzeug 26 als auch der Lärm verringert werden können. Andererseits werden die Annäherung und das Zurückziehen mit einer hohen Geschwindigkeit durchgeführt, so dass die Arbeitszeit verringert werden kann.
Wie zuvor beschrieben werden die Pressbetriebsdaten, die vorab erzeugt wurden, in Übereinstimmung mit der Positionierungssteuerung des Tisches ausgelesen, und der Betrieb des Presswerkzeugs wird durch Steuerung des Servomotors für die Presse in Übereinstimmung mit den ausgelesenen Pressbetriebsdaten gesteuert, so dass es möglich ist, ein Stanzmaschinensystem zu konfigurieren, das einen einfachen Aufbau hat und hinsichtlich seines Ansprechverhaltens ausgezeichnet ist. Daher kann der Pressbetrieb sowohl mit einer hohen Geschwindigkeit als auch bei niedrigen Kosten ausgeführt werden.

Claims

1. Stanzmaschinensystem, das eine Stanzpresse (20) und eine numerische Steuereinheit (10) enthält, wobei der Betrieb der Stanzpresse (20) durch die numerische Steuereinheit (10) gesteuert wird, welche Stanzpresse (20) umfasst:

einen Presskolben (25), der ein Ende hat, an dem ein Werkzeug (26) zum Pressen und Stanzen eines Werkstücks (28) angebracht ist,

einen Pressen-Servomotor (21) zum Steuern einer linearen Bewegung des Presskolbens (25),

einen Tisch (27) zum Fixieren des Werkstücks (28) und

einen Tisch-Servomotor (22, 23) zum Positionieren des Tisches (27),

dadurch gekennzeichnet, dass die numerische Steuereinheit (10) enthält:

ein Positionssteuermittel (10a) zum Steuern der Position des Tisches (27) durch Betreiben des Tisch-Servomotors (22, 23) entsprechend einem Arbeitsprogramm,

ein Pressbetriebsdaten-Speichermittel (10c) zum Speichern eines Betriebsbefehls, der an den Pressen-Servomotor (21) auszugeben ist, und

ein Pressbetriebs-Steuermittel (10d) zum Auslesen des Betriebsbefehls, der in dem Pressbetriebsdaten-Speichermittel (10c) gespeichert ist, um den Pressen-Servomotor (21) entsprechend dem ausgelesenen Betriebsbefehl steuern zu können,

wobei das Pressbetriebs-Steuermittel (10d) betreibbar ist, um das Steuern des Pressbetriebs zu einer Zeit (t11) zu starten, die um eine vorbestimmte Zeitperiode (Tl) vor einer Zeit (t12) liegt, zu der das Positionssteuermittel (10a) das Positionieren des Tisches (27) abschließt.

2. Stanzmaschinensystem nach Anspruch 1, wobei das Positionssteuermittel (10a) betreibbar ist, um das Steuern der Positionierung des Tisches (27) in einem Arbeitszyklus zu einer Zeit (t13) zu starten, die um eine vorbestimmte Zeitperiode (T2) vor der Zeit (t14) liegt, zu welcher der Pressbetrieb in dem vorhergehenden Arbeitszyklus abgeschlossen ist.

3. Stanzmaschinensystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Positionssteuermittel (10a) mit einer Funktion zum Ausgeben eines Auslesestartsignals an das Pressbetriebs-Steuermittel (10d) zu einer vorbestimmten Zeit vor der Zeit, zu welcher die Tisch-Positionierungssteuerung in einem Arbeitszyklus abgeschlossen ist, versehen ist, so dass wenn das Pressbetriebs-Steuermittel (10d) das Auslesestartsignal von dem Positionssteuermittel (10a) empfängt, das Pressbetriebs- Steuermittel (10d) startet, den Betriebsbefehl zum Steuern des Pressen-Servomotors (21) aus dem Pressbetriebsdaten- Speichermittel (10c) auszulesen.

4. Stanzmaschinensystem nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, wenn dieser auf Anspruch 2 rückbezogen ist, wobei das Pressbetriebs-Steuermittel (10d) mit einer Funktion zum Ausgeben eines Steuerstartsignals an das Positionssteuermittel (10a) in einer vorbestimmten Periode vor der Zeit (t14), zu welcher der Pressbetrieb in einem Arbeitszyklus abgeschlossen ist sehen ist und ist und wobei das Positionssteuermittel (10a), wenn das Positionssteuermittel (10a) das Steuerstartsignal von dem Pressbetriebs-Steuermittel (10d) empfängt, die Tisch-Positionssteuerung in einem anderen Arbeitszyklus starten wird.

5. Stanzmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betriebsbefehl, der in dem Pressbetriebsdaten-Speichermittel (10c) gespeichert ist und an den Pressen-Servomotor (21) ausgegeben wird, den Betrag der Bewegung des Presskolbens (25) für jede Zeiteinheit enthält.

6. Stanzmaschinensystem nach Anspruch 5, wobei unter der Zeiteinheit eine Interpolationsperiode zu verstehen ist, für die eine CNC-Einheit einen Befehl an den Pressen-Servomotor (21) entsprechend einem Arbeitsprogramm ausgibt.

7. Stanzmaschinensystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei vorab eine Vielzahl von Mustern von Betriebsbefehlen erzeugt werden, die in dem Pressbetriebsdaten-Speichermittel (10c) zu speichern und an den Pressen- Servomotor (21) auszugeben sind, und das Pressbetriebsdaten-Speichermittel (10c) mit einer Funktion zum Auswählen eines in dem Arbeitsprogramm festgelegten Musters aus der Vielzahl von Betriebsbefehl-Mustern versehen ist.

8. Verfahren zur Steuerung eines Stanzmaschinensystems, bei dem ein Tisch-Servomotor (22, 23), der einen Tisch (27) zum Laden und Fixieren eines Werkstücks (28) antreibt, durch eine CNC-Einheit (10) gesteuert wird und ein Pressen- Servomotor (21), der ein Press-Werkzeug (26) einer Stanzpresse (20) antreibt, durch die CNC-Einheit (10) gesteuert wird, welches Verfahren gekennzeichnet ist durch Schritte zum

Starten einer Positionssteuerung des Tisches (27) durch Treiben des Tisch-Servomotors (22, 23) und dann Starten des Treibens des Pressen-Servomotor (21) zu einer Zeit (t20), die einer Zeit (t12), zu welcher die Positionssteuerung für den Tisch (27) abgeschlossen ist, um eine Periode vorhergeht, die nahe an einer Annäherungszeit liegt, die für das Press-Werkzeug (26) erforderlich ist, um sich einem Werkstück (28) von einer Ruheposition aus anzunähern, diese jedoch nicht überschreitet,

teilweisen Absenken des Press-Werkzeugs (26) mit hoher Beschleunigung entsprechend einem Betriebsmuster, das in der CNC-Einheit (10) gespeichert ist, während eine Annäherung an das Werkstück (28) erfolgt, die zu Beginn des Vorgangs gestartet ist, und dann Absenken des Press-Werkzeugs (26) in Richtung auf die Annäherungs-Endposition, während die Absenkgeschwindigkeit graduell verringert wird,

folgend auf die Annäherung Absenken des Press-Werkzeugs (26) mit einer niedrigen, im wesentlichen festen Geschwindigkeit (Vm) während des Pressbetriebs, und

Absenken des Press-Werkzeugs (26) wieder mit hoher Beschleunigung während des Stanzvorgangs, nachdem der Pressvorgang beendet ist, dann teilweisen Anheben des Press- Werkzeugs mit hoher Beschleunigung während der Rückkehr zu der Ruheposition, nachdem der Stanzvorgang abgeschlossen ist, und danach Stoppen des Press-Werkzeugs (26) in der Ruheposition, nachdem die Anhebegeschwindigkeit graduell verringert ist.