JP2003103317A

JP2003103317A - パンチプレス

Info

Publication number: JP2003103317A
Application number: JP2001334027A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Nakagawa; 篤中川
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2001-07-27
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-04-08
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: DE60225878T2; US6675628B2; EP1279447A3; JP3716779B2; US20030029218A1; EP1279447A2; EP1279447B1; DE60225878D1

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高ヒットレート、省パンチ駆動エネルギを実
現できるパンチプレスを提供する。【解決手段】同期制御される板材移動制御手段３２と
ラム軸制御手段３３とを設ける。これにより、パンチ工
具６がパンチ後に抜け出し高さＨＨ２まで上昇したとき
に板材移動を開始し、かつ板材移動の完了時に板材接触
寸前高さＨＨ１に至るようにする。ラム軸制御手段３３
は、サーボモータ１９を一方向に回転させるようにす
る。また、ラム軸制御手段３３は、パンチ工具６が抜け
出し高さＨＨ２から上昇した後、板材移動の距離に応じ
たモータ速度パターンＶＰで制御し、サーボモータ１９
をできるだけ止めないようにする。モータ速度パターン
ＶＰは、加速度一定の台形パターンとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、パンチ加工部に
対して板材を移動させて、板材に孔開け加工や成形加工
を行うパンチプレスに関する。

【０００２】

【従来の技術】パンチプレスを制御するＮＣ装置では、
通常、板材が所定の加工位置に停止するのを待ってパン
チ動作をさせるが、完全に停止するのを待つと、サイク
ルタイムが長くなり、ヒットレートが低下する。これを
改善するため、図９（Ａ），（Ｂ）に板材移動速度およ
びラム駆動のモータ速度をそれぞれ示すように、テーブ
ル装置による板材移動を停止する前に、パンチ動作の下
降を開始することが行われている。なお、この例は、図
８にクランク角度を示すように、クランク機構を往復動
作させる場合の例である。クランク機構は、パンチ工具
が板材に接する手前の待機位置ＨＨ１′から、打ち抜き
後に板材から離れる抜け出し位置ＨＨ２′までの間を、
下死点ＢＤＣを通過して往復動作させ、上死点ＴＤＣは
通過させない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記の制御は、ヒット
レートの向上効果は得られるが、ラムの急加速を必要と
し、モータ駆動のエネルギ消費が多くなるという課題が
ある。

【０００４】この発明の目的は、高ヒットレート、およ
びパンチ駆動の省エネルギを実現できるパンチプレスを
提供することである。この発明の他の目的は、制御系の
演算負荷が小さく、簡易な制御で上記高ヒットレートお
よび省エネルギを可能とすることである。この発明のさ
らに他の目的は、非パンチ時のラムの昇降動作を滑らか
にすることができて、振動や衝撃の緩和に優れたものと
することである。この発明のさらに他の目的は、高ヒッ
トレート、およびパンチ駆動の省エネルギを実現できる
板材移動・パンチ動作制御プログラムを提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明を実施形態に対
応する図１と共に説明する。このパンチプレスは、孔あ
け加工および成形加工の両方またはいずれか片方の加工
をパンチ工具（６）で行うものとしてある。このパンチ
プレスは、板材（Ｗ）を移動させる板材移動手段（３）
と、サーボモータ（１９）を駆動源とし、このサーボモ
ータ（１９）の回転をラム（８）の昇降に変換する回転
／直線運動変換機構（２０）を有し、前記ラム（８）に
よってパンチ工具（６）を昇降させるパンチ駆動手段
（９）と、前記板材移動手段（３）を制御する板材移動
制御手段（３２）と、前記パンチ駆動手段（９）を制御
するラム軸制御手段（３３）とを備える。前記板材移動
制御手段（３２）は、パンチ工具（６）が板材（Ｗ）を
パンチした後、板材（Ｗ）から接触しない抜け出し高さ
（ＨＨ２）まで上昇したときに板材移動を開始するよう
に前記板材移動手段（３）を制御するものとする。前記
ラム軸制御手段（３３）は、前記サーボモータ（１９）
を一方向に回転させ、前記板材移動手段（３）による前
記板材移動が完了するときに、パンチ工具（６）が板材
接触寸前高さ（ＨＨ１）に至るように制御し、かつ前記
パンチ工具（６）が前記接触しない抜け出し高さ（ＨＨ
２）から上昇し上死点（ＴＤＣ）を経て前記板材接触寸
前高さ（ＨＨ１）に至るまでのサーボモータ（１９）の
回転速度パターンであるモータ速度パターン（ＶＰ）
を、前記板材移動の距離（Ｓ）に応じて生成し、板材移
動の距離（Ｓ）が設定距離以下ではモータ速度を零とし
ないパターンとする。なお、上記モータ速度パターン
（ＶＰ）は、板材移動が完了し、パンチ工具（６）が板
材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至ったときに、パンチ工具
（６）がパンチ加工ための設定速度に達するものとする
ことが好ましい。前記回転／直線運動変換機構（２０）
は、例えばクランク機構や偏心カム機構等である。

【０００６】この構成によると、板材移動制御手段（３
２）とラム軸制御手段（３３）とにより、パンチ工具
（６）が板材（Ｗ）から接触しない抜け出し高さ（ＨＨ
２）まで上昇したときに板材（Ｗ）の移動を開始し、か
つ板材移動が完了するときにパンチ工具（６）が板材接
触寸前高さ（ＨＨ１）に至るように、板材移動手段
（３）とラム軸制御手段（９）を同期制御する。そのた
め、無駄な待機時間が生じず、ヒットレートが向上す
る。また、ラム軸制御手段（３３）は、前記サーボモー
タ（１９）を一方向に回転させ、かつ前記接触しない抜
け出し高さ（ＨＨ２）から上昇して前記板材接触寸前高
さ（ＨＨ１）に至るまでのモータ速度パターン（ＶＰ）
を、板材移動の距離（Ｓ）に応じて生成し、板材移動距
離（Ｓ）が設定距離以下ではモータ速度を零としないパ
ターンとするため、サーボモータ（１９）をできるだけ
止めないように連続回転させることができる。このた
め、加減速の負荷が小さく、加減速エネルギが少なくて
済む。このように、高ヒットレート、およびパンチ駆動
の省エネルギを共に実現することができる。上記設定距
離は、任意に設定される距離であるが、直接に距離の値
で定めなくても良く、例えばモータ速度パターン（Ｖ
Ｐ）の生成方法が設定されることによって定まる距離で
あっても良い。なお、パンチ工具（６）で成形加工を行
う場合、一般には成形加工部分が上面側に突出するよう
に加工されるが、このような成形加工部分が突出するた
め、上記板材接触寸前高さ（ＨＨ１）および接触しない
抜け出し高さ（ＨＨ２）は、孔あけ加工の場合よりも板
材上面側に離れた位置に設定される。

【０００７】前記ラム軸制御手段（３３）は、前記板材
移動の距離（Ｓ）に応じた前記モータ速度パターン（Ｖ
Ｐ）を、板材移動の距離（Ｓ）にかかわらず、加速時お
よび減速時の加速度が一定のパターンとするものであっ
ても良い。加速度を一定とすると、パンチ駆動手段
（９）によって板材移動の距離（Ｓ）に応じたモータ速
度パターン（ＶＰ）を演算する負荷が小さくて済み、簡
単な制御で上記高ヒットレートおよび省エネルギが可能
となる。

【０００８】前記モータ速度パターン（ＶＰ）は、一定
速度のパターン部分を有するものであっても良い。モー
タ速度パターン（ＶＰ）を、Ｖ字状に減速から加速に切
り替わる曲線とすると、切り替わり時に振動や衝撃が生
じる。非パンチ時に、このような振動や衝撃が生じるこ
とは、無駄に振動等を生じさせることになるため、好ま
しくない。一定速度のパターン部分を有するようにする
と、このような急激な速度変化が生じず、非パンチ時の
ラムの昇降動作を滑らかにすることができて、振動や衝
撃の緩和に優れたものとなる。

【０００９】こ発明の板材移動・パンチ動作制御プログ
ラムは、パンチプレスの制御手段となるコンピュータ
を、次の板材移動制御手段（３２）およびラム軸制御手
段（３３）として機能させるためのプログラムである。
上記パンチプレスは、孔あけ加工および成形加工の両方
またはいずれか片方の加工をパンチ工具（６）で行うも
のであり、板材（Ｗ）を移動させる板材移動手段（３）
と、サーボモータ（１９）を駆動源とし、このサーボモ
ータ（１９）の回転をラム（８）の昇降に変換する回転
／直線運動変換機構（２０）を有し、前記ラム（８）に
よってパンチ工具（６）を昇降させるパンチ駆動手段
（９）とを備えるものである。上記板材移動・パンチ動
作制御プログラムにより構成される板材移動制御手段
（３２）およびラム軸制御手段（３３）は、次の機能を
持つ手段である。前記板材移動制御手段（３２）は、前
記板材移動手段（３）を制御する手段であって、パンチ
工具（６）が板材（Ｗ）をパンチした後、板材（Ｗ）か
ら接触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）まで上昇したとき
に板材移動を開始するように前記板材移動手段（３）を
制御するものとする。前記ラム軸制御手段（３３）は、
前記パンチ駆動手段（９）を制御する手段であって、前
記サーボモータ（１９）を一方向に回転させ、前記板材
移動手段（３２）による前記板材移動が完了するとき
に、パンチ工具（６）が板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に
至るように制御し、かつ前記パンチ工具（６）が前記接
触しない抜け出し高さ（ＨＨ２）から上昇し上死点（Ｔ
ＤＣ）を経て前記板材接触寸前高さ（ＨＨ１）に至るま
でのモータ速度パターン（ＶＰ）を、前記板材移動の距
離（Ｓ）に応じて生成し、板材移動の距離（Ｓ）が設定
距離以下ではモータ速度を零としないパターンとする。
モータ速度パターン（ＶＰ）は、一定速度のパターン部
分を有するものであっても良い。

【００１０】この発明の記録媒体は、この板材移動・パ
ンチ動作制御プログラムを記録したコンピュータ読み取
り可能な記録媒体である。

【００１１】この発明の請求項６にかかる板材移動・パ
ンチ動作制御プログラムを実施形態に対応する図７と共
に説明する。この板材移動・パンチ動作制御プログラム
は、パンチプレスの制御手段となるコンピュータに、板
材のパンチ加工を行う部位をラム位置に移動させる板材
移動指令がブロックで記述された加工プログラムと共
に、上記コンピュータに実行させる板材移動・パンチ動
作制御プログラムであって、次の各手順を含む。すなわ
ち、この板材移動・パンチ動作制御プログラムは、上記
加工プログラムにおける実機械動作の制御として実行中
のブロックから何番目か次のブロックである先読みブロ
ックを読み込む手順（Ｓ２）と、この読み込まれた先読
みブロックから同ブロックの板材移動量を演算する手順
（Ｓ３）と、この演算された板材移動量から同先読みブ
ロックの板材移動の速度パターンを生成し記憶する手順
（Ｓ４）と、この生成された板材移動の速度パターンか
ら同先読みブロックの板材移動時間を算出する手順（Ｓ
６）と、この算出された板材移動時間から同先読みブロ
ックにおけるパンチ駆動手段のラムの動作時間を設定す
る手順（Ｓ７）と、前記ラムを駆動する前記サーボモー
タを一方向に回転させることで、前記パンチ工具が板材
を加工した後に板材に接触しない抜け出し高さまで上昇
した後、上死点を経て板材接触寸前高さに至るまでの上
記ラムの動作である非接触時ラム動作が、上記の算出さ
れたラム動作時間に行われるように、かつこのラム動作
時間が設定時間以下ではモータ速度を零としないよう
に、上記非接触時ラム動作のモータ速度パターンを生成
し記憶する手順（Ｓ８）と、上記先読みブロックにより
実機械動作の制御を行わせる実行時に、上記の生成され
た板材移動の速度パターンおよびラム動作のモータ速度
パターンを用い、パンチ工具が板材を加工した後、前記
抜け出し高さまで上昇したときに、上記板材移動の速度
パターンによる板材移動を開始させる手順（Ｓ９〜Ｓ１
１）とを含む。

【００１２】この発明の請求項７記載の記録媒体は、こ
の発明の請求項６記載の板材移動・パンチ動作制御プロ
グラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】この発明の一実施形態を図１ない
し図４と共に説明する。図１に示すように、このパンチ
プレスは機械部分であるパンチプレス本体１と、このパ
ンチプレス本体１を制御する制御装置２とで構成され
る。パンチプレス本体１は、図２および図３に示すよう
に、板材Ｗを移動させる板材移動手段３と、パンチ加工
を行う加工手段４とをフレーム５に設置したものであ
る。加工手段４は、パンチ工具６を昇降させるラム８の
駆動を行うパンチ駆動手段９と、パンチ工具６およびダ
イ工具（図示せず）をそれぞれ保持する工具保持手段１
０，１１とで構成される。工具保持手段１０，１１は、
互いに同軸心上に設置されたタレットからなる。パンチ
工具６は、孔あけ加工用のものであっても、成形加工用
のものであっても良い。

【００１４】板材移動手段３は、板材Ｗをワークホルダ
１２で保持してテーブル１３上で前後方向（Ｙ軸方向）
および左右方向（Ｘ軸方向）に移動させるテーブル装置
である。テーブル１３は、固定テーブル１３ａと可動テ
ーブル１３ｂとからなり、可動テーブル１３ｂは、キャ
リッジ１４と共にフレーム５のレール１５上を前後移動
する。キャリッジ１４にはクロススライド１６が左右移
動自在に設置され、クロススライド１６に複数のワーク
ホルダ１２が取付けられている。キャリッジ１４および
びクロススライド１６は、各軸のサーボモータ１７，１
８により、ボールねじ等の運動変換機構を介して駆動さ
れる。

【００１５】パンチ駆動手段９は、サーボモータ１９を
駆動源とし、このサーボモータ１９の回転をラム８の昇
降に変換する回転／直線運動変換機構２０とを有し、ラ
ム８によってパンチ工具６を昇降させるものである。ラ
ム８は、所定のラム位置Ｐ（図３）でフレーム５に昇降
自在に設置され、ラム位置Ｐに割り出された工具保持手
段１０のパンチ工具６を昇降させる。

【００１６】図１において、制御装置２は、コンピュー
タによる数値制御装置（ＮＣ装置）およびプログラマブ
ルコントローラで構成されるものであり、加工プログラ
ム３１を解読して実行するプログラム制御式のものであ
る。制御装置２は、板材移動手段３を制御する板材移動
制御手段３２と、パンチ駆動手段９を制御するラム軸制
御手段３３と、パンチプレス本体１の各種のシーケンス
制御を行うシーケンス制御手段（図示せず）と、加工プ
ログラム３１を解読して前記各制御手段３２，３３…に
加工プログラム３１の指令を与える解読実行手段３５と
を備える。板材移動制御手段３２とラム軸制御手段３３
とは、例えばパルス分配による同期制御が行われる。

【００１７】加工プログラム３１は、プログラムメモリ
３６に記憶され、または外部から解読実行手段３５に読
み込まれる。加工プログラム３１は、ＮＣコード等で記
述されていて、板材移動手段３にＸ軸方向およびＹ軸方
向の移動をそれぞれ行わせる板材移動指令であるＸ軸移
動指令およびＹ軸移動指令と、パンチ駆動手段９に昇降
動作の指令を与えるパンチ指令と、パンチプレス本体１
の各部のシーケンス動作を制御するためのシーケンス指
令（図示せず）等が記述されている。また、加工プログ
ラム３１は、その属性情報の記憶部に、板厚の情報が記
述されている。

【００１８】板材移動制御手段３２は、板材移動手段３
のＸ軸およびＹ軸のサーボモータ１７，１８を制御する
手段であり、サーボコントローラ３９を介してサーボモ
ータ１７，１８を駆動する。板材移動制御手段３２およ
びサーボコントローラ３９は、各軸のサーボモータ１
７，１８に対してそれぞれ設けられるが、図１では両軸
に対するものを一つのブロックで代表して示してある。
板材移動制御手段３２は、同期制御部３２ａを有してお
り、同期制御部３２ａは、パンチ工具６が板材Ｗをパン
チした後、板材Ｗから接触しない抜け出し高さＨＨ２
（同図（Ｂ））まで上昇したときに板材Ｗの移動を開始
するように、板材移動手段３を制御する。

【００１９】板材移動制御手段３２は、同図（Ｃ）に示
すように、板材移動速度を、加速度一定の加速区間、定
速区間、および加速度一定の減速区間が生じる台形の速
度曲線となる台形制御を行う。同図の板材移動速度曲線
の台形部分内の面積が板材移動距離Ｓである。また、板
材移動制御手段３２は、例えば、パルスの払出しによっ
て移動指令を与えるものとされ、速度の変更はパルス分
配周波数の変更により行われる。その場合、サーボコン
トローラ３９は、パルス列の入力に従ってモータ電流を
制御するディジタルサーボとされる。

【００２０】ラム軸制御手段３３は、パンチ駆動手段９
のサーボモータ１９を制御する手段であり、サーボコン
トローラ４０を介してサーボモータ１９を制御する。ラ
ム軸制御手段３３は、回転／直線運動変換機構２０を一
方向に回転させ、板材移動手段３による板材移動が完了
するときに、パンチ工具６が板材接触寸前高さＨＨ１に
至るように制御する。また、ラム軸制御手段３３は、パ
ンチ工具６が前記接触しない抜け出し高さＨＨ２から上
昇し上死点ＴＤＣを経て板材接触寸前高さＨＨ１に至る
までのモータ速度パターンＶＰを、板材移動距離Ｓに応
じて生成し、板材移動距離Ｓが設定距離以下ではモータ
速度を零としないパターンとする。上記設定距離は、任
意に設定される距離であるが、この実施形態では直接に
距離の値で定めておらず、モータ速度パターンＶＰの生
成方法となる演算方法が定められていて、その演算方法
を用いる結果、モータ速度が零となる板材移動距離Ｓが
定まる。その板材移動距離Ｓが上記設定距離となる。モ
ータ速度パターンＶＰの生成方法、つまり生成する基準
は種々の基準が採用できる。例えば、モータ速度パター
ンＶＰは、板材移動の距離Ｓにかかわらず、加速時およ
び減速時の加速度が一定となるパターンとする。すなわ
ち、各回の１周期のモータ速度パターンＶＰの曲線にお
いて、加速部分ＶＰｃ（図４（Ｂ））の傾斜角度を互い
に一定とし、減速部分ＶＰａの傾斜角度も互いに一定と
する。また、加速部分ＶＰｃと減速部分ＶＰａの傾斜角
度は、互いに絶対値を一定とする。また、モータ速度パ
ターンＶＰは、一定速度のパターン部分ＶＰｂを有する
パターンとされ、台形（上下の向きを区別すると逆台
形）の速度曲線となるパターンとされる。

【００２１】ラム軸制御手段３３は、同期モータ速度パ
ターン生成部３３ａを有しており、この生成部３３ａ
に、モータ速度パターンＶＰの生成方法が設定され、そ
の生成方法に従って、板材移動距離Ｓに応じたモータ速
度パターンＶＰが成形される。具体的には、制御装置２
は、解読実行手段３５よりも先に加工プログラム３６を
読む先読み手段３８を有していて、この先読み手段３８
により、現在実行中のパンチ指令の次の板材移動指令を
先読みする。同期モータ速度パターン生成部３３ａは、
設定された演算式により、上記の先読みした板材移動距
離Ｓに応じてモータ速度パターンＶＰを生成する。同期
モータ速度パターン生成部３３ａは、サーボモータ１９
をできるだけ止めないモータ速度パターンＶＰを生成す
るものとするが、板材移動距離Ｓが設定距離以上に長く
なると、サーボモータ１９を止める区間が生じる。「サ
ーボモータ１９をできるだけ止めない」とは、「サーボ
モータ１９を止めないことにより、その効果である省エ
ネルギの効果が有意義に得られる範囲では止めることな
く、」という意味であるが、具体的には次のようにして
範囲が定められる。例えば、上記のようにモータ速度パ
ターンＶＰを台形の速度曲線とし、かつ板材移動距離Ｓ
にかかわらず加速時および減速時の加速度を一定とする
場合、板材移動距離Ｓが長いと、図８（Ｂ）の右端のモ
ータ速度パターンＶＰで示すように、速度が零となる部
分が生じる。このような場合にはサーボモータ１９を止
めるが、その他の場合はサーボモータ１９を止めないこ
とにする。

【００２２】ラム軸制御手段３３は、例えば、板材移動
制御手段３２と同じく、パルスの払出しによって移動指
令を与えるものされ、そのパルス列ｐの例を図１（Ａ）
中に引き出して示すように、速度の変更はパルス分配周
波数の変更により行われる。その場合、サーボコントロ
ーラ４０は、パルス列の入力に従ってモータ電流を制御
するディジタルサーボとされる。また、同期モータ速度
パターン生成部３３ａは、このパルス分配周波数を途中
で変化させたパルス列を生成するものとされる。

【００２３】なお、上記板材接触寸前高さＨＨ１および
抜け出し高さＨＨ２は、それぞれ板材Ｗの表面から設定
余裕距離だけ上方に離れた高さ位置であり、上記設定余
裕距離は任意に定められる。この設定余裕距離は、板材
接触寸前高さＨＨ１と抜け出し高さＨＨ２とで異なる値
としても良い。板材Ｗの表面位置は、加工プログラム３
１に設定されている板材厚さの情報から得られる。ま
た、上記モータ速度パターンＶＰは、サーボモータ１９
の回転速度のパターンであり、回転／直線運動変換機構
２０を介しているため、ラム８の昇降速度とサーボモー
タ１９の回転速度は比例関係とはならないが、一定の関
数による関係を持つ。したがって、ラム８の昇降速度
は、その関係に従った昇降速度制御が行われることにな
る。

【００２４】上記構成の動作を説明する。パンチ加工に
際して、サーボモータ１９は常に一方向に回転させ、こ
れにより回転／直線運動変換機構２０は、図１（Ｂ）に
示すように常に一方向へ回転させられる。回転／直線運
動変換機構２０の１回転の間に、ラム８は、接触寸前高
さＨＨ１から下死点ＢＣＤまで下降するときに、板材Ｗ
に孔明け加工等のパンチ加工を行う。接触寸前高さＨＨ
１にあるときに、ラム速度はパンチ加工のための好適速
度に達していて（図４参照）、下死点ＢＣＤまでの下
降、および下死点ＢＣＤから抜け出し位置ＨＨ２までの
間、上記好適速度を維持する。またこの間は板材Ｗは停
止状態とされる。

【００２５】抜け出し位置ＨＨ２までパンチ工具６が上
昇すると、板材移動手段３による板材Ｗの移動が開始さ
れ、かつ板材移動が完了するときに、パンチ工具６が板
材接触寸前高さＨＨ１に至る。このように、板材移動手
段３とパンチ駆動手段９の同期制御が行われる。そのた
め、無駄な待機時間が生じず、ヒットレートが向上す
る。

【００２６】また、ラム軸制御手段３３は、前記のよう
に回転／直線運動変換機構２０を一方向に回転させ、前
記抜け出し高さＨＨ２から上昇した後、板材接触寸前高
さＨＨ１に至る間は、板材移動の距離Ｓに応じたモータ
速度パターンＶＰとすることにより、ラム８をできるだ
け止めないようにする。このため、パンチ駆動用のサー
ボモータ１９の加減速負荷が小さく、加減速エネルギが
少なくて済む。このように、高ヒットレート、およびパ
ンチ駆動の省エネルギを共に実現することができる。上
記モータ速度パターンＶＰは、先読み手段３８により加
工プログラム３１を先読みし、その先読みした板材移動
指令の移動距離に応じて同期モータ速度パターン生成部
３３ａにより生成される。このとき、板材移動距離Ｓに
かかわらず、加速度を一定とするため、制御装置２を構
成するコンピュータによりモータ速度パターンＶＰを演
算する負荷が軽くて済み、比較的簡単なコンピュータに
よっても即座に演算することができる。また、モータ速
度パターンＶＰは台形とされ、一定速度のパターン部分
ＶＰｂを有するため、急激な速度変化が生じず、非パン
チ時のラム８の昇降動作を滑らかにすることができて、
振動や衝撃の緩和に優れたものとなる。

【００２７】この実施形態と図８，図９に示す従来例と
をシミュレーション手段で概算し、比較すると、次の結
果が得られた。従来例および実施形態におけるパンチ駆
動手段の各条件および必要エネルギは次のように定め
る。（従来例）・条件必要打抜トン数（大出力トルク）：Ｔｍ１高速加減速（ローイナーシャ）：Ｊｍ１・必要エネルギ打抜エネルギ：Ｗｐ１加減速エネルギ：Ｗａ１（実施形態）・条件必要打抜トン数（大出力トルク）：Ｔｍ２高速加減速（通常イナーシャ）：Ｊｍ２・必要エネルギ打抜エネルギ：Ｗｐ２加減速エネルギ：Ｗａ２

【００２８】シミュレーションの結果によると、Ｔｍ２
＝Ｔｍ１、Ｊｍ２＝４×Ｊｍ１、であって、この実施形
態ではイナーシャ（慣性）が従来例よりも大きく、汎用
サーボによるパンチ駆動手段９が実現できる。例えば、
Ｗｐ２＝Ｗｐ１、Ｗａ２＝１／６Ｗａ１であり、この実
施形態では加減速エネルギが従来例の１／６と小さく、
打抜エネルギは同じであり、省エネルギ駆動が実現され
ることが確認できた。

【００２９】なお、上記実施形態は、モータ速度パター
ンＶＰを、直線加減速が行われる台形としたが、モータ
速度パターンＶＰは、曲線加減速（いわゆるＳ字加減
速）が行われる速度パターンとしても良い。また、ラム
軸制御手段３３によるモータ速度パターンＶＰの生成方
法、つまり同期モータ速度パターン生成部３３ａによる
モータ速度パターンＶＰの生成方法は、上記の各例の
他、例えば加速部分や減速部分が、一定形状の曲線の相
似形状となるように生成するものであっても良く、その
場合も、演算負荷が小さくて済む。

【００３０】図１と共に説明した制御装置２の板材移動
制御手段３２およびラム軸制御手段３３等は、図５に示
すように、制御装置２を構成するコンピュータ２Ａと、
このコンピュータ２Ａで実行可能な板材移動・パンチ動
作制御プログラム５０とで構成される。この板材移動・
パンチ動作制御プログラム５０は、記憶媒体５１に記録
させ、この記憶媒体５１をコンピュータ２Ａの記憶媒体
読み出し装置（図示せず）で読み出すようにしてもよ
い。記憶媒体５１は、例えばコンパクトディスクや、光
磁気ディスク等である。この他に、板材移動・パンチ動
作制御プログラム５０は、このプログラム５０を記憶し
た別のコンピュータから、通信回線を介して上記コンピ
ュータ２Ａに与えるようにしても良い。

【００３１】板材移動・パンチ動作制御プログラム５０
は、次の機能を持つ板材移動制御手段３２およびラム軸
制御手段３３を構成するものである。これらの制御手段
３２，３３は、図１〜図４と共に前述したものである
が、要点を再度説明すると、板材移動制御手段３２は、
板材移動手段３を制御する手段であって、パンチ工具６
が板材Ｗをパンチした後、板材Ｗから接触しない抜け出
し高さＨＨ２まで上昇したときに板材移動を開始するよ
うに板材移動手段３を制御するものとする。ラム軸制御
手段３３は、パンチ駆動手段９を制御する手段であっ
て、サーボモータ１９を一方向に回転させ、板材移動手
段３による板材移動が完了するときに、パンチ工具６が
板材接触寸前高さＨＨ１に至るように制御し、かつパン
チ工具６が前記接触しない抜け出し高さＨＨ２から上昇
し上死点ＴＤＣを経て前記板材接触寸前高さＨＨ１に至
るまでのモータ速度パターンを、前記板材移動の距離に
応じて生成し、板材移動の距離が設定距離以下ではモー
タ速度を零としないパターンとする。

【００３２】図６は、加工プログラム３１の構造例を示
す。加工プログラム３１は、図１では各軸の移動指令や
パンチ指令毎に示したが、一般的には図６のように、順
次実行されるブロックＢの並びとして構成される。各ブ
ロックＢに、板材移動指令Ｂａや工具指令Ｂｂなどの各
種の指令が、一つまたは複数記述される。板材移動指令
Ｂａは、移動方向を示す符号（ＸまたはＹ等の符号）に
続けて、移動量を記述したものとされる。パンチプレス
では、板材移動指令Ｂａは、その大部分が、板材のパン
チ加工を行う部位をラム位置に移動させる指令である。
そのため、この例では、板材移動指令Ｂａを含むブロッ
クＢは、板材移動後にパンチ動作をさせる意味を持つも
のとされ、板材移動後にパンチ動作を行わせないブロッ
クＢに、板材移動指令Ｂａの後に、パンチ動作を行わせ
ない指令をＭコード等で付すようにしている。したがっ
て、コンピュータ２Ａにおける加工プログラム３１を解
読する手段は、板材送り指令Ｂａを含むブロックＢは、
非パンチ指令が付されていない限り、パンチ指令を含む
と解釈する。

【００３３】図７は、板材移動・パンチ動作制御プログ
ラム５０（図５）の具体例を示す。この板材移動・パン
チ動作制御プログラム５０は、板材Ｗ（図３）のパンチ
加工を行う部位をラム位置Ｐに移動させる板材移動指令
が、図６の例等のようにブロックＢで記述された加工プ
ログラム３１をコンピュータ２Ａに実行させるときに、
そのコンピュータ２Ａに実行させる制御プログラムであ
り、次の各手順Ｓ１〜Ｓ１１を含む。これらの手順Ｓ１
〜Ｓ１１を順に説明する。

【００３４】手順Ｓ１は、先読みブロックＢの読み込み
タイミングとなるまで待つ処理であり、定められた読み
込みタイミングとなるのを待って、次の手順に進める。
手順Ｓ２は、加工プログラム３１における実機械動作の
制御として実行中のブロックＢから何番目か次のブロッ
クである先読みブロックＢを読み込む処理である。何番
目とするかは、適宜設定される。例えば、実行中ブロッ
クＢの直ぐ次のブロックＢであっても良く、また実行中
ブロックＢから２番目または３番目のブロックＢであっ
ても良い。手順Ｓ３では、この読み込まれた先読みブロ
ックＢから、同ブロックＢの板材移動指令Ｂａ（図６）
による板材移動量Ｓ（図１，図４）を演算する。この演
算は、例えば、各軸方向の移動量の合成移動量であって
も、長い方の移動量や、各軸の移動可能最大速度に対し
て移動時間のかかる軸方向の移動量を選択する演算であ
っても良く、また板材移動指令Ｂａに含まれている移動
量をそのまま板材移動量Ｓとするものであっても良い。
手順Ｓ４は、この演算された板材移動量Ｓから同先読み
ブロックＢの板材移動の速度パターンを生成し記憶する
処理である。板材移動の速度パターンは、図１や図４と
共に前述した台形等の速度パターンとされる。

【００３５】手順Ｓ５は、次の手順Ｓ６〜Ｓ８等のラム
動作の演算をスタートさせる条件が充足されるのを待つ
処理である。例えば、設定されただけのブロックＢが読
み込まれたことで、条件が充足されたものとされる。な
お、この手順Ｓ５は、省略することが可能である。手順
Ｓ６は、上記の生成された板材移動の速度パターンから
同先読みブロックＢの板材移動時間を算出する処理であ
る。板材移動の速度パターンが定まれば、板材移動時間
は定まる。手順Ｓ７は、この算出された板材移動時間か
ら同先読みブロックＢにおけるパンチ駆動手段９のラム
の動作時間を設定する処理である。例えば、板材移動時
間を、抜け出し高さＨＨ２から接触寸前高さＨＨ１に至
るまでのラム８の非接触時の動作時間とする。接触寸前
高さＨＨ１から下死点ＢＤＣを経て抜け出し高さＨＨ２
に至るまでは、設定された一定のラム速度（例えば最大
速度）で動作させるものとされ、したがってこの間の動
作時間は一定である。

【００３６】手順Ｓ８は、上記非接触時ラム動作のモー
タ速度パターンＶＰ（図１，図４）を生成し記憶する処
理である。非接触時ラム動作は、ラム８を駆動するサー
ボモータ１９を一方向に回転させることで、パンチ工具
６が板材Ｗのパンチ後に板材Ｗに接触しない抜け出し高
さＨＨ２まで上昇した後、上死点ＴＤＣを経て板材接触
寸前高さＨＨ１に至るまでのラム８の動作である。手順
Ｓ８では、この非接触時ラム動作が、上記の算出された
ラム動作時間に行われるように、かつこのラム動作時間
が設定時間以下ではモータ速度を零としないように、上
記非接触時ラム動作のモータ速度パターンＶＰを生成す
る。この設定時間とラム動作時間の比較は、結果として
時間の比較が行えれば良く、上記実施形態で示したよう
に、板材移動距離を設定距離と比較するようにしても良
い。また、これとは逆に、上記実施形態や請求項１等で
言う「板材移動の距離が設定距離以下」という事項も、
結果としてその判断ができれば良く、時間で比較しても
良い。

【００３７】このように、先読みにより、後のブロック
Ｂにおける板材移動の速度パターンおよびラム８の速度
パターンＶＰを生成して記憶しておき、設定された出力
タイミングで（Ｓ９）、板材移動の速度パターンおよび
ラム８のモータ速度パターンＶＰを出力する（Ｓ１０，
Ｓ１１）。これらの出力先は、例えばサーボコントロー
ラ３９，４０（図１）へパルス分配等を行う手段であ
る。このパルス分配を行う手段は、この板材移動・パン
チ動作制御プログラム５０の一部として設けても、ある
いはこの制御プログラム５０とは別に設けても良い。板
材移動・パンチ動作制御プログラム５０を実行するコン
ピュータ２Ａと同じコンピュータ２Ａでパルス分配を行
う場合、割り込み処理等でパルス分配と図７に示す各手
順の処理とを並行して行うことになる。このようにし
て、先読みされて速度パターンの生成されたブロックＢ
が実際に実機械動作の制御を行わせる実行時に、上記の
生成された板材移動の速度パターンおよびラム動作のモ
ータ速度パターンＶＰを用い、パンチ工具６が板材Ｗを
パンチした後、抜け出し高さＨＨ２まで上昇したとき
に、上記板材移動の速度パターンによる板材移動を開始
させるようにする。

【００３８】

【発明の効果】この発明のパンチプレスは、板材移動制
御手段とラム軸制御手段とにより、パンチ工具が板材か
ら接触しない抜け出し高さまで上昇したときに板材の移
動を開始し、かつ板材移動が完了するときにパンチ工具
が板材接触寸前高さに至るように、板材移動手段とラム
軸制御手段を同期制御し、またラム軸制御手段によりサ
ーボモータを一方向に回転させ、かつパンチ工具が前記
接触しない抜け出し高さから板材接触寸前高さに至るま
でのモータ速度パターンを板材移動距離に応じて生成
し、サーボモータをできるだけ止めないようにしたた
め、高ヒットレート、およびパンチ駆動の省エネルギを
共に実現することができる。前記モータ速度パターン
を、板材移動の距離にかかわらず、加速時および減速時
の加速度を一定とした場合は、制御系の演算負荷が小さ
く、簡易な制御で上記高ヒットレートおよび省エネルギ
を可能とできる。モータ速度パターンを、一定速度のパ
ターン部分を有するものとした場合は、非パンチ時のラ
ムの昇降動作を滑らかにすることができて、振動や衝撃
の緩和に優れたものとなる。この発明の板材移動・パン
チ動作制御プログラムは、パンチプレスによる加工の高
ヒットレート、およびパンチ駆動の省エネルギを実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）はこの発明の一実施形態にかかるパンチ
プレスの制御系の概念構成を示すブロック図、（Ｂ）は
その回転／直線運動変換機構の動作説明図、（Ｃ）およ
び（Ｄ）はそれぞれ板材移動速度とモータ速度の関係を
示す概略タイムチャートである。

【図２】同パンチプレスの正面図と制御装置のブロック
図とを組み合わせた説明図である。

【図３】同パンチプレスの平面図である。

【図４】同パンチプレスにおける板材移動速度とモータ
速度の関係を示すタイムチャートである。

【図５】この発明の一実施形態にかかる板材移動・パン
チ動作制御プログラムとコンピュータと加工プログラム
の関係を示すブロック図である。

【図６】加工プログラムの構成の説明図である。

【図７】板材移動・パンチ動作制御プログラムの一例の
流れ図である。

【図８】従来例における回転／直線運動変換機構の動作
説明図である。

【図９】同従来例の板材移動速度とモータ速度の関係を
示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１…パンチプレス本体２…制御装置２Ａ…コンピュータ３…板材移動手段６…パンチ工具８…ラム９…ラム駆動手段１３…テーブル１７，１８，１９…サーボモータ２０…回転／直線運動変換機構３１…加工プログラム３２…板材移動制御手段３２ａ…同期制御部３３…ラム軸制御手段３３ａ…同期モータ速度パターン生成部３５…解読実行手段３８…先読み手段５０…板材移動・パンチ動作制御プログラム５１…記録媒体ＨＨ１…板材接触寸前高さＨＨ２…抜け出し高さＢ…ブロックＢａ…板材移動指令Ｐ…ラム位置Ｓ…板材移動距離ＶＰ…モータ速度パターンＶＰａ…減速部分ＶＰｂ…一定速度のパターン部分ＶＰｃ…加速部分Ｗ…板材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】孔あけ加工および成形加工の両方または
いずれか片方の加工をパンチ工具で行うパンチプレスで
あって、板材を移動させる板材移動手段と、サーボモー
タを駆動源とし、このサーボモータの回転をラムの昇降
に変換する回転／直線運動変換機構を有し、前記ラムに
よってパンチ工具を昇降させるパンチ駆動手段と、前記
板材移動手段を制御する板材移動制御手段と、前記パン
チ駆動手段を制御するラム軸制御手段とを備え、前記板材移動制御手段は、パンチ工具が板材を加工した
後、板材から接触しない抜け出し高さまで上昇したとき
に板材移動を開始するように前記板材移動手段を制御す
るものとし、前記ラム軸制御手段は、前記サーボモータを一方向に回
転させ、前記板材移動手段による前記板材移動が完了す
るときに、パンチ工具が板材接触寸前高さに至るように
制御し、かつ前記パンチ工具が前記接触しない抜け出し
高さから上昇し上死点を経て前記板材接触寸前高さに至
るまでのモータ速度パターンを、前記板材移動の距離に
応じて生成し、板材移動の距離が設定距離以下ではモー
タ速度を零としないパターンとすることを特徴とするパ
ンチプレス。
【請求項２】前記ラム軸制御手段は、前記板材移動の
距離に応じた前記モータ速度パターンを、板材移動の距
離にかかわらず、加速時および減速時の加速度が一定の
パターンとする請求項１記載のパンチプレス。
【請求項３】前記モータ速度パターンは、一定速度の
パターン部分を有するものである請求項１または請求項
２記載のパンチプレス。
【請求項４】パンチプレスの制御手段となるコンピュ
ータを、次の板材移動制御手段およびラム軸制御手段と
して機能させるためのプログラムであって、上記パンチプレスは、孔あけ加工および成形加工の両方
またはいずれか片方の加工をパンチ工具で行うものであ
り、板材を移動させる板材移動手段と、サーボモータを
駆動源とし、このサーボモータの回転をラムの昇降に変
換する回転／直線運動変換機構を有し、前記ラムによっ
てパンチ工具を昇降させるパンチ駆動手段とを備え、前記板材移動制御手段は、前記板材移動手段を制御する
手段であって、パンチ工具が板材を加工した後、板材か
ら接触しない抜け出し高さまで上昇したときに板材移動
を開始するように前記板材移動手段を制御するものと
し、前記ラム軸制御手段は、前記パンチ駆動手段を制御する
手段であって、前記サーボモータを一方向に回転させ、
前記板材移動手段による前記板材移動が完了するとき
に、パンチ工具が板材接触寸前高さに至るように制御
し、かつ前記パンチ工具が前記接触しない抜け出し高さ
から上昇し上死点を経て前記板材接触寸前高さに至るま
でのモータ速度パターンを、前記板材移動の距離に応じ
て生成し、板材移動の距離が設定距離以下ではモータ速
度を零としないパターンとすることを特徴とする、板材
移動・パンチ動作制御プログラム。
【請求項５】請求項４記載の板材移動・パンチ動作制
御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
録媒体。
【請求項６】パンチプレスの制御手段となるコンピュ
ータに、板材のパンチ加工を行う部位をラム位置に移動
させる板材移動指令がブロックで記述された加工プログ
ラムと共に、上記コンピュータに実行させる板材移動・
パンチ動作制御プログラムであって、上記加工プログラムにおける実機械動作の制御として実
行中のブロックから何番目か次のブロックである先読み
ブロックを読み込む手順と、この読み込まれた先読みブロックから同ブロックの板材
移動量を演算する手順と、この演算された板材移動量から同先読みブロックの板材
移動の速度パターンを生成し記憶する手順と、この生成された板材移動の速度パターンから同先読みブ
ロックの板材移動時間を算出する手順と、この算出された板材移動時間から同先読みブロックにお
けるパンチ駆動手段のラムの動作時間を設定する手順
と、前記ラムを駆動する前記サーボモータを一方向に回転さ
せることで、前記パンチ工具が板材を加工した後に板材
に接触しない抜け出し高さまで上昇した後、上死点を経
て板材接触寸前高さに至るまでの上記ラムの動作である
非接触時ラム動作が、上記の算出されたラム動作時間に
行われるように、かつこのラム動作時間が設定時間以下
ではモータ速度を零としないように、上記非接触時ラム
動作のモータ速度パターンを生成し記憶する手順と、上記先読みブロックにより実機械動作の制御を行わせる
実行時に、上記の生成された板材移動の速度パターンお
よびラム動作のモータ速度パターンを用い、パンチ工具
が板材を加工した後、前記抜け出し高さまで上昇したと
きに、上記板材移動の速度パターンによる板材移動を開
始させる手順とを含む、板材移動・パンチ動作制御プロ
グラム。
【請求項７】請求項６記載の板材移動・パンチ動作制
御プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記
録媒体。