JP2897657B2 - パンチプレスのトルク制御装置 - Google Patents
パンチプレスのトルク制御装置Info
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Description
た機械式パンチプレスにおいて、駆動用モータの過大な
出力で機械が破損するのを防止するトルク制御装置に関
する。
式パンチプレスでは、パンチ駆動機構として一般にクラ
ンク式のものが用いられている。しかし、クランク式の
ものでは、クランク軸の1回転でパンチ工具の昇降が1
回しか行われないため、パンチ速度の高速化が難しい。
そのため、本出願人は、高速パンチが可能なパンチ駆動
装置として、図5に示すトグル式のものを提案した(特
願平6−156806号)。これは、中間部57で屈曲
自在な屈曲レバー51の上端を支点55で支持し、下端
をパンチ工具53の連結される垂直移動端56としたト
グル機構51と、屈曲レバー51の中間部57に連結さ
れた進退部材52とで構成される。進退部材52はレバ
ー等で構成され、回転・直進の運動変換機構(図示せ
ず)を介してサーボモータで進退駆動される。
は、屈曲レバー51の下レバー51aと垂直軸54との
成す角度(トグル角)θが微小角の場合、モータトルク
が一定であるとすると、理論上、屈曲レバー51に無限
大の荷重が加わることになる。トグル角θが微小角とな
るのは、屈曲レバー51に連結されたパンチ工具53が
下死点付近に位置するときであるが、板厚が薄いワーク
の場合は、下死点付近でパンチ工具がワーク表面に接触
することになる。そのため、薄い板厚で大径孔のパンチ
をした場合、屈曲レバー51に過大な荷重が作用し、ト
グル機構50等の機構部分が破損する恐れがある。ま
た、例えばワークを打ち抜き、次いで引き抜くときにト
グル角θは微小角度となっているが、このときにパンチ
工具53とタレット孔が引っ掛かって引き抜けなくなる
と、モータはトルクを大きくして引き抜こうとする。こ
のとき、パンチ工具53が引き抜かれない限り、モータ
は最大出力までトルクを大きくしようとするため、トグ
ル機構50に過大な力が加わり、破損を招く恐れがあ
る。特に、ピンによる結合部分となる上端の支点55
や、中間部57、垂直移動端56等の破損の可能性が高
くなる。
過大なトルクが加わらないように制御できるパンチプレ
スのトルク制御装置を提供することである。
に対応する図1と共に説明する。このパンチプレスのト
ルク制御装置(24)は、モータ(14)で駆動される
パンチ駆動装置(9)を有するパンチプレスにおいて、
制限トルク設定手段(26)と、工具位置検出手段(2
3)と、トルク制御部(31)と、トルク制限手段(3
0)とを設けたものである。制限トルク設定手段(2
6)は、パンチ駆動装置(9)のモータ(14)におけ
るパンチ工具(5)の各昇降位置に対応するトルク制限
値を設定したものである。工具位置検出手段(23)は
パンチ工具(5)の昇降位置を検出する手段であり、モ
ータの回転角度等から間接的に昇降位置を検出するもの
であっても良い。トルク制御部(31)は、前記モータ
(14)を制御するサーボコントローラ(29)に設け
られてトルク指令値が制限トルク値を超えないように制
御するものである。トルク制限手段(30)は、工具位
置検出手段(23)から得られる工具昇降位置に応じ
て、制限トルク設定手段(26)の設定値によりトルク
制御部(31)の制限トルク値を変更する手段である。
は、打ち抜きを行うパンチプレスのトルク制御装置であ
って、パンチ駆動装置(9)がトグル機構(12)を有
するものである場合に適用される。トグル機構(12)
は、中間部(15)で屈曲自在な屈曲レバー(10)の
上端を支点(17)とし、下端をパンチ工具(5)の連
結される垂直移動端(34)としたものであり、中間部
(15)が進退部材(11)の進退で正逆に屈曲させら
れる。進退部材(11)はモータ(14)の駆動で進退
させる。制限トルク設定手段(26)は、前記屈曲レバ
ー(10)のトグル角(θ)が微小角となる工具昇降位
置におけるトルク制限値を他の工具昇降位置のトルク制
限値に比べて小さく設定する。請求項3記載のトルク制
御装置(24)は、前記制限トルク設定手段(26)に
設定したトルク制限値を、正負対称のトルク値としたも
のである。
置検出手段(23)で検出されるパンチ工具(5)の各
昇降位置において、パンチ駆動装置(9)のモータ(1
4)の出力トルク値が、制限トルク設定手段(26)で
設定されたトルク制限値以内となるようにトルク制限手
段(30)によって制限される。そのため、工具昇降位
置によって種々変化する必要トルク値に応じて、必要以
上のトルク指令を出さない制御が行え、パンチ駆動装置
(9)が過大なトルクのために破損するのを防止でき
る。例えばパンチ引き抜き時に、無理にパンチ工具を引
き抜こうとして機械の損傷を招くことが防止される。
0)のトグル角(θ)が微小角となる工具昇降位置にお
けるトルク制限値が他の工具昇降位置のトルク制限値に
比べて小さく設定されているので、特にトグル機構(1
2)に過大な力が作用して損傷を招き易い微小なトグル
角(θ)の状態においても、トグル機構(12)の破損
を良好に防止できる。請求項3記載のトルク制御装置の
場合には、トルク制限値が正負対称のトルク値としてあ
るので、モータ(14)を逆転させて打ち抜きを行う場
合にも、正転時と同様に、前記のトルク制御による破損
防止が行える。
いて説明する。図2は、このトルク制御装置を装備する
パンチプレスの破断側面図である。パンチプレス1は、
C形のフレーム2における上フレーム部2aおよび下フ
レーム部2bに、上タレット3および下タレット4が互
いに同軸に設置され、これら上下のタレット3,4に複
数のパンチ工具5およびダイ工具6が円周方向に並べて
設置されている。各パンチ工具5は、ラム位置に割り出
されたときに、ラム7に連結されて昇降駆動される。ラ
ム7は、ガイド部材8を介して上フレーム部2aに昇降
自在に支持され、トグル式のパンチ駆動装置9で昇降駆
動される。
昇降させる屈曲レバー10を、水平方向に進退自在な進
退部材11で屈曲駆動するトグル機構12を有するもの
であり、進退部材11はサーボモータ14を駆動源とす
るクランク式の進退駆動装置13で駆動される。屈曲レ
バー10は、短い上レバー10aと長い下レバー10b
とをピン15で屈曲自在に連結したものであり、ピン1
5による結合部が水平移動端となる。下レバー10bは
下端が垂直移動端34となり、ラム7の上端に回動自在
にピン結合されている。上レバー10aは、上端が支点
部材16に支点17で回動自在にピン結合されている。
端側に進退伝達レバー11bを上下回動自在に連結した
ものであり、進退伝達レバー11bの先端が屈曲レバー
10の屈曲部のピン15に上下回動自在に連結されてい
る。前記進退伝達レバー11bの上下揺動で、屈曲レバ
ー10の屈曲動作に伴う屈曲部の上下変位が吸収され
る。進退部材本体11aは、上フレーム部2aに設けら
れた2本の平行なガイドレール18,18(図3)に、
ガイド部材11cを介して進退自在に支持されている。
進退駆動装置13は、サーボモータ14の出力軸14a
に円板状のクランク19を設け、このクランク19の偏
心位置に連接棒20の一端を回動自在に連結したもので
あり、連接棒20の他端は進退部材本体11aの基端に
回動自在に連結してある。サーボモータ14には、パル
スジェネレータ35とは別に、ギヤ21,22を介して
出力軸14aの回転位置を検出する位置検出器23が付
設してある。位置検出器23は、パンチ工具5の工具位
置検出手段、すなわちラム7の昇降位置の検出手段とな
るものであり、アブソリュート式またはインクリメンタ
ル式のロータリエンコーダからなる。位置検出器23
は、ラム7のストローク位置を直接に検出するものであ
っても良い。サーボモータ14は正逆に駆動可能なもの
とし、サーボモータ14の例えば180度の正逆回転で
トグル機構12を同じ方向にのみ屈曲させて使用可能と
してある。
ク図である。NC装置25は、パンチプレス1の全体を
制御するコンピュータ式の制御装置であり、数値制御機
能部とプログラマブルコントローラ機能部とを備える。
NC装置25の一部でこのトルク制御装置24が構成さ
れる。NC装置25は、その演算制御部およびメモリ装
置等で、プログラム解読・背景部処理手段27と、ラム
軸のサーボコントローラ29と、他の各軸のサーボコン
トローラ(図示せず)とを構成している。プログラム解
読・背景部処理手段27は、加工プログラム28を解読
して各軸のサーボコントローラ29等に軸送り量の指令
を与えると共に、プログラマブルコントローラ機能部に
加工プログラム28のシーケンス指令を与える手段であ
る。
軸送り量の指令に応答して、サーボモータ14の駆動用
のサーボアンプ32に駆動指令を電流値で出力する手段
であり、位置制御、速度制御、およびトルク制御を行う
機能を備えている。位置制御は位置検出器23の検出信
号により、また速度制御はパルスジェネレータ35から
変換器37を介して生成された帰還信号により各々フィ
ードバック制御を行うものとしてある。サーボコントロ
ーラ29は、例えばソフトウェアサーボで構成される。
サーボコントローラ29に設けたトルク制御部31は、
トルク指令値が制限トルク値を超えないように制御する
手段、いわばトルクリミッタとして機能する手段であ
り、制限トルク値は、工具昇降位置に応じてトルク制限
手段30および制限トルク設定手段26によって変化さ
せられる。すなわち、制限トルク設定手段26は、各工
具昇降位置に対応するモータ14のトルク制限値±τ
max を連続的に設定した手段であり、トルク制限手段3
0は位置検出器23から得られる工具昇降位置に応じ
て、制限トルク設定手段26の設定値により、トルク制
御部31の制限トルク値を変更する手段である。
応じた設定内容を説明する。サーボモータ14の回転駆
動に伴う進退部材11の水平移動によって、パンチ工具
5は図4(A)のように昇降変位して、ワークWを打ち
抜き加工する。このとき、正常な動作の場合にはパンチ
工具5には昇降の全工程にわたり図4(B)に斜線で示
すようにほぼ均一の摩擦トルクτ1 が加わり、下降動作
時の初めの部分と上昇動作時の終わりの部分とには図4
(C)に斜線で示すように加速トルクτ2 が加わる。ま
た、ワークWを打ち抜く瞬間には図4(D)に斜線で示
すように打抜きトルクτ3 が加わる。そのため、全昇降
工程においてトグル機構12の屈曲レバー10に加わる
全トルクτall は図4(E)に斜線で示すようになる。
この全トルクτall が、標準動作時のサーボモータ14
の必要トルクである。
準動作時の全トルクτall に対して、各工具昇降位置に
おいてその工具昇降位置における全トルクτall を所定
の許容値だけ上回る値に設定される。制御の簡単のた
め、トルク制限値±τmax の変化曲線は、全トルクτ
all の変化曲線に比べて滑らかに設定してある。上記の
ように設定することで、トルク制限値±τmax は工具昇
降位置の下死点付近で他の位置よりも小さくなるように
設定される。工具昇降位置はトグル角θに対応してお
り、トルク制限値±τmax は、トグル角θが微小角とな
る工具昇降位置である下死点付近の値が、他の工具昇降
位置での値に比べて小さくなる。トグル角θは、下レバ
ー10bと垂直軸Vとの成す角度である。また、このト
ルク制限値±τmax は、正負対称のトルク値としてあ
る。
手段33は、サーボモータ14を一方向にのみ回転させ
てパンチ駆動を行う通常モードと、サーボモータ14を
所定回動範囲で正逆回転させてパンチ駆動を行うリター
ンモードとを選択設定する手段である。
ド選択手段33によって通常モードが選択される場合、
進退駆動装置13のサーボモータ14は一方向にのみ回
転する。進退駆動装置13のクランク19が1回転する
と、進退部材11が1往復の進退動作をする。この1往
復動作のうち、進退部材11が図1の左端位置Aから進
退ストロークSの中央位置Bに達する間は、屈曲レバー
10はその屈曲部が左寄りに屈曲した状態から伸長状態
へと変化し、これに伴ってパンチ工具5が上死点から下
死点まで下降する。進退部材11がストロークSの中央
位置Bから右端位置Cに達する間は、屈曲レバー10は
その屈曲部が伸長状態から右寄りに屈曲した状態へと変
化し、これに伴ってパンチ工具5が下死点から上死点ま
で上昇する。進退部材11が右端位置Cから左端位置A
へ戻るときにも、前記と同様にパンチ工具5が昇降す
る。このようにして、進退部材20が1往復の進退動作
をする間に、パンチ工具5は2回昇降動作を繰り返し、
パンチ工具5によるパンチ動作が2回行われる。
打ち抜いた後、引き抜くとき、パンチ工具5がタレット
孔に引っ掛かり、引き抜けなくなると、サーボモータ1
4は出力トルクを大きくして引き抜こうとする。この状
態で、引き抜けない限り、サボモータ14の出力トルク
が次第に増大する。しかし、その出力トルクは、サーボ
コントローラ29におけるトルク制御部31において、
サーボモータ14へのトルク指令値が制限トルク値内に
制限され、この制限トルク値は、トルク制限手段30に
よって、このときの工具昇降位置に対応する制限トルク
設定手段26のトルク制限値±τmax にリアルタイムに
変更させられる。そのため、パンチ工具5はタレット孔
から引き抜き不能となるが、サーボモータ14の出力ト
ルクが増大し続けるのを回避できる。これにより、トグ
ル機構12が破損するのを防止できる。パンチ工具5の
タレット孔からの引き抜きは作業者の作業によって行う
ことになる。なお、サーボモータ14の出力トルクを制
限トルク値±τmax 以内に制限する制御動作が働きだす
と、警報を出して作業者に打ち抜き不能の状態を解除す
る処理を促すようにしてもよい。
てリターンモードが選択された場合は、サーボモータ1
4の180度以下の正逆回転により、例えば屈曲レバー
10のピン15の位置が図1においてB→C→B→Cの
ように往復する動作が繰り返されて、その一往復でパン
チ工具5は1回の昇降動作をする。このとき、サーボモ
ータ14は正転駆動と逆転駆動を交互に繰り返すことに
なるので、サーボモータ14の出力トルクも正負に交互
に切り換わる。これに対して、制限トルク設定手段26
に正負のトルク制限値±τmax が設定されていて、トル
ク制御部31にもその正負のトルク制限値±τmax が設
定されるので、正回転時と逆回転時とで同様のトルク制
御が行われる。
るトルク制限値±τmax は、トグル角θが微小角となる
工具昇降位置では他の工具昇降位置の値よりも小さく設
定されているので、サーボモータ14の出力トルクが小
さくてもトグル機構12に大きい力が加わる微小なトグ
ル角θの工具昇降位置で打ち抜き不能になっても、トグ
ル機構12が破損しない程度のトルク値にサーボモータ
14の出力トルクを制限することができる。
有するパンチ駆動装置9を装備したパンチプレス1のト
ルク制御の場合について説明したが、この発明はその他
の形式のパンチ駆動装置を装備したパンチプレスにも適
用できる。
置は、パンチ駆動装置の駆動用モータの各工具昇降位置
に対応するトルク制限値を設定した制限トルク設定手段
と、パンチ工具の昇降位置を検出する工具位置検出手段
と、前記駆動用モータを制御するサーボコントローラに
設けられてトルク指令値が制限トルク値を超えないよう
に制御するトルク制御部と、前記工具位置検出手段から
得られる工具昇降位置に応じて、前記制限トルク設定手
段の設定値により前記トルク制御部の制限トルク値を変
更するトルク制御手段とを設けたのでパンチ駆動装置が
過大なトルクのために破損するのを防止できる。請求項
2の発明のトルク制御装置は、打ち抜きを行うパンチプ
レスのトルク制御装置であって、前記パンチ駆動装置
が、中間部で屈曲自在な屈曲レバーをモータの駆動で正
逆に屈曲させて屈曲動作に伴いパンチ工具を昇降させる
トグル機構を有するものであり、前記制限トルク設定手
段は、前記屈曲レバーのトグル角が微小角となる工具昇
降位置におけるトルク制限値を他の工具昇降位置のトル
ク制限値に比べて小さく設定したので、トグル機構に過
大な力が作用し易い微小なトグル角となる工具昇降位置
においても過大なトルクによるトグル機構の破損を良好
に防止できる。請求項3記載のトルク制御装置は、制限
トルク設定手段に設定するトルク制限値を、正負対称の
トルク値としたので、モータの正逆駆動で屈曲レバーを
屈曲動作させてパンチ工具を昇降させる場合にも、トグ
ル機構に過大な力が掛かってトグル機構を破損するのを
防止できる。
る。
分破断側面図である。
動作時のモータトルクと、トルク制限値との関係を示す
説明図である。
ー、12…トグル機構、14…サーボモータ、23…検
出器(工具位置検出手段)、24…トルク制御装置、2
6…制限トルク設定手段、29…サーボコントローラ、
30…トルク制御手段、31…トルク制御部、θ…トグ
ル角、±τmax …トルク制限値
Claims (3)
- 【請求項1】 パンチ工具を昇降させるパンチ駆動装置
の駆動用モータの各工具昇降位置に対応するトルク制限
値を設定した制限トルク設定手段と、前記パンチ工具の
昇降位置を検出する工具位置検出手段と、前記駆動用モ
ータを制御するサーボコントローラに設けられてトルク
指令値が制限トルク値を超えないように制御するトルク
制御部と、前記工具位置検出手段から得られる工具昇降
位置に応じて、前記制限トルク設定手段の設定値により
前記トルク制御部の制限トルク値を変更するトルク制御
手段とを設けたパンチプレスのトルク制御装置。 - 【請求項2】 打ち抜きを行うパンチプレスのトルク制
御装置であって、前記パンチ駆動装置が、中間部で屈曲
自在な屈曲レバーの上端を支点とし、下端をパンチ工具
の連結される垂直移動端としたトグル機構と、前記屈曲
レバーの屈曲自在な中間部をモータの駆動で正逆に屈曲
させる進退部材とを有するものであり、前記制限トルク
設定手段は、前記屈曲レバーのトグル角が微小角となる
工具昇降位置におけるトルク制限値を他の工具昇降位置
のトルク制限値に比べて小さく設定した請求項1記載の
パンチプレスのトルク制御装置。 - 【請求項3】 前記制限トルク設定手段に設定したトル
ク制限値を、正負対称のトルク値とした請求項1または
請求項2記載のパンチプレスのトルク制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6266232A JP2897657B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | パンチプレスのトルク制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6266232A JP2897657B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | パンチプレスのトルク制御装置 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08103900A JPH08103900A (ja) | 1996-04-23 |
JP2897657B2 true JP2897657B2 (ja) | 1999-05-31 |
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ID=17428114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP6266232A Expired - Fee Related JP2897657B2 (ja) | 1994-10-04 | 1994-10-04 | パンチプレスのトルク制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP5115899B2 (ja) * | 2006-04-06 | 2013-01-09 | 株式会社Ihi | プレス機械、プレス機械の制御装置及び制御方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5881600A (ja) * | 1981-11-09 | 1983-05-16 | Komatsu Ltd | プレス機における異常荷重検出方法 |
-
1994
- 1994-10-04 JP JP6266232A patent/JP2897657B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH08103900A (ja) | 1996-04-23 |
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