JP3775900B2

JP3775900B2 - Servo press lower limit position control device and control method thereof

Info

Publication number: JP3775900B2
Application number: JP22314397A
Authority: JP
Inventors: 岩重高橋; 隆広津; 昭彦中野
Original assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Current assignee: Komatsu Ltd; Komatsu Industries Corp
Priority date: 1997-08-05
Filing date: 1997-08-05
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2017-08-05
Also published as: JPH1147996A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、スライドが電動サーボモータにより直動駆動されるサーボプレスの加工中の振動や騒音を抑制可能とするサーボプレスの下限位置制御装置及びその制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プレス加工は塑性変形や剪断によりワークを所定の寸法や形状に形成する手段であり、スライドに取付けられた工具がワークを打撃する時や打抜く時には騒音や振動が発生する。この騒音や振動は劣悪な作業環境をもたらし、作業者に精神的あるいは肉体的な危害を加えるのみならず労働災害の要因となっている。また、騒音に関しては労働安全衛生法によって規制がなされている。こうしたことから、プレス加工時に発生する騒音や振動を減少させる方法が色々と提案されている。
例えば、特開平３−３３４３９号公報では、サーボモータによりスライドを直線駆動して被加工物（本発明ではワークと表す）を加工するサーボプレスにおいて、図７に示すようなモーションカーブによって騒音を減少させる技術が開示されている。この技術によると、予め設定されたスライド速度や速度切替え位置等の加工条件に基づいて、スライドに取付けられた工具が上限位置Ｕから被加工物に接近する接近工程において高速の所定の接近速度で移動し、加工工程に移行する加工開始位置Ｓからは前記接近速度よりも低速の所定の加工速度に切替えられて被加工物を加工するように、スライドモーションを制御している。このような制御により、工具が被加工物を高速の接近速度で打撃する前にスライドを低速の加工速度に切替えることによって、打撃時に発生する打撃音（騒音）を抑制するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、打抜き加工においては打抜きの瞬間にワークが破断されると共に、スライドの加圧力が急に開放されてスライドが下方に突っ込む、いわゆるブレークスルーが生じる。このとき、このワークの破断によって、上述したような打撃音よりも大きな騒音が発生することが多い。また、ブレークスルー時にはスライドを支持しているフレ−ムの撓みの瞬間的な開放によりプレス機械全体に大きな振動が発生したり、スライドが金型を打撃したりする場合がある。
この結果、騒音や振動により作業環境が悪化したり、騒音の法規制により作業時間帯が制限されたり、あるいはスライドの大きな突っ込み量により金型やプレス機械が破損したり、寿命低下を来すという問題がある。
【０００４】
この発明は上記の問題点に鑑みてなされ、打抜き加工時に発生する騒音や振動を抑制したり、あるいは金型やプレス機械の破損防止や寿命向上を図るサーボプレスの下限位置制御装置及びその制御方法を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、電動サーボモータ１９により上下方向に直線駆動されてワークを打抜き加工するスライド１３と、このスライド１３の位置を検出するスライド位置検出手段１６と、予め設定されたスライド１３の速度及びこの速度への速度切替え位置等の加工条件を記憶する加工条件記憶手段２６と、この加工条件記憶手段２６に記憶された前記加工条件、及びスライド位置検出手段１６により検出された位置に基づいて、電動サーボモータ１９の速度指令値を演算するサーボモータ指令演算手段２７とを備え、この速度指令値に基づいて電動サーボモータ１９を制御し、前記設定された加工条件に基づいてスライド１３を上限位置と下限位置との間を上下駆動する下限位置制御装置において、
前記スライド１３の加圧力を検出し、加圧力信号を出力する加圧力検出手段１９ａと、
この加圧力信号に基づいてスライド１３の加圧力を演算する加圧力演算手段２１と、
この加圧力演算手段２１によって演算された加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする実圧力減少率Ｐｃとして演算する圧力減少率演算手段２２と、
予め、ワークに固有の打抜き時の加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする基準圧力減少率Ｐｂｃとして記憶しておき、初回目の加工時に、この記憶された基準圧力減少率Ｐｂｃと加工中に圧力減少率演算手段２２によって演算された実圧力減少率Ｐｃとを比較し、実圧力減少率Ｐｃが基準圧力減少率Ｐｂｃ以上のとき打抜きと判断して、スライド位置検出手段１６により検出された位置を打抜き位置として読込み、前記サーボモータ指令演算手段２７により演算された速度指令値を打抜き速度として読込む打抜き判定手段２３と、
この打抜き判定手段２３により読込まれた打抜き位置及び打抜き速度をフィードバックする位置・速度フィードバック手段２４と、
このフィードバックされた打抜き位置及び打抜き速度に基づいて、打抜き速度より低速の打抜き位置近傍の位置決め速度、及び打抜き位置より所定距離手前でこの低速に切替えられる位置決め速度切替え位置を次回以降の加工条件として新たに設定し、この新たに設定した加工条件を前記加工条件記憶手段２６に出力して記憶させるスライド位置・速度設定手段２５とを備えた構成としている。
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、ワークの初回目の打抜き加工において、スライド１３は、所定の打抜き速度でワークに当接した後、ワークを加圧しながら低速で下降する。この低速下降時に、スライド１３の加圧力によってワークの打抜きが行なわれる。ワーク加工中には、加圧力検出手段１９ａから検出された加圧力信号に基づいて、加圧力演算手段２１により加圧力が演算され、この加圧力の時間的変化が、加圧力の減少する方向を正とする実圧力減少率Ｐｃとして圧力減少率演算手段２２により演算されている。また、圧力減少率演算手段２２には、予めワークに固有の打抜き時の加圧力の時間的変化が加圧力の減少する方向を正とする基準圧力減少率Ｐｂｃとして記憶されており、加工中の実圧力減少率Ｐｃがこの基準圧力減少率Ｐｂｃ以上になった時に、打抜き判定手段２３によりワークの打抜き発生と判断される。打抜き判定手段２３は、打抜き発生と判断した時のスライド１３の打抜き位置と打抜き速度とを読込み、位置・速度フィードバック手段２４を介してスライド位置・速度設定手段２５に伝達する。このスライド位置・速度設定手段２５は、この伝達された打抜き位置と打抜き速度に基づいて、打抜き速度より低速の打抜き位置近傍の位置決め速度と、打抜き位置より所定距離手前でこの低速に切替える位置決め速度切替え位置とを新たな加工条件として設定する。そして、新たに設定された加工条件は加工条件記憶手段２６に記憶され、次回以降の加工は、この新たに設定された条件と、初回目の加工時に予め設定された初期条件とからなる新たな加工条件に基づいて行なわれる。したがって、スライド１３は、打抜き位置よりも手前の位置で、打抜き速度よりもさらに低速に切替えられて打抜きを行なうので、ワークに蓄えられる加圧エネルギーは少なくなり破断時の騒音レベルは低くなると共に、同様な理由によりプレスの撓み量が小さくなるのでブレークスルー時のスライド１３の突っ込み量もこの撓み量に比例して小さくなる。この結果、打抜き時の騒音や振動が抑制されるので、作業環境が改善され作業性の向上を図ることができる。また、騒音規制をクリアすることによって稼働時間の拡大が可能となるので生産能力の向上が図れる。さらに、ブレークスルーによる金型やプレス機械の破損を防止したり、寿命を向上することができる。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１記載のサーボプレスの下限位置制御装置において、
前記スライド位置・速度設定手段２５は、毎回の加工の都度、前記打抜き判定手段２３により読込まれた打抜き位置に基づいて、次回の加工時の前記位置決め速度切替え位置を新たに設定する構成としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明によると、ワーク打抜きの都度検出される打抜き位置に基づいて、位置決め速度切替え位置が新たに設定される。そして、次回の打抜き加工時には、スライド１３は、この新たに設定された位置決め速度切替え位置で低速に切替えられた後に打抜きを行なう。したがって、ワークの厚さのばらつきが比較的大きい場合にも、この厚さの変化に追従して打抜き位置を検出できるので、請求項１に記載の発明の効果に加え、位置決め速度切替え位置をこのばらつきを考慮することなく打抜き位置近くに設定でき、低速の位置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなるので加工サイクルタイムを短縮できる。よって、生産性の向上を図ることができる。また、位置決め速度切替え位置から打抜き位置までの距離が精度良く維持されるので、騒音や振動のばらつきを小さくできると共に、所定のレベル内に抑制することができる。
【０００９】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１記載のサーボプレスの下限位置制御装置において、
前記スライド位置・速度設定手段２５は、所定の加工回数毎に、前記打抜き判定手段２３により読込まれた打抜き位置に基づいて、次回から所定回数までの加工時の前記位置決め速度切替え位置を新たに設定する構成としている。
【００１０】
請求項３に記載の発明によると、ワーク打抜きの所定回数毎に検出された打抜き位置に基づいて、位置決め速度切替え位置が新たに設定される。そして、次回から所定回数までの打抜き加工時には、スライド１３は、この新たに設定された位置決め速度切替え位置で低速に切替えられた後に打抜きを行なう。したがって、ワークの厚さのばらつきが比較的小さい場合には少ない頻度でこの厚さの変化に追従して打抜き位置を検出でき、位置決め速度切替え位置をこのばらつきを殆ど考慮することなく打抜き位置近くに設定できるので、低速の位置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなり加工サイクルタイムを短縮できる。よって、生産性の向上を図ることができる。また、位置決め速度切替え位置から打抜き位置までの距離が精度良く維持されるので、騒音や振動のばらつきを小さくできると共に、所定のレベル内に抑制することができる。
【００１１】
また、請求項４に記載の発明は、前記設定された加工条件や加工中の加工条件を表示する設定表示手段２８を付設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のサーボプレスの下限位置制御装置の構成としている。
【００１２】
請求項４に記載の発明によると、設定表示手段２８の表示により、新たに設定された加工条件が常に把握できると共に、加工中の加工条件の刻々の変化を監視することができる。したがって、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明の効果に加え、加工するワークを変更する時の段取作業において、前記設定されている加工条件をこの設定表示手段２８に表示し確認して再利用したり、あるいは、新たに設定された加工条件を表示して適正な条件か否かを判断することができるので、段取作業を容易に行なうことができる。また、加工中の加工条件の監視が常に可能となるので、異常の発生に対して早期に処置することができる。
【００１３】
また、請求項５に記載の発明は、前記加圧力検出手段１９ａが、電動サーボモータ１９の駆動電流値を検出する電流検出センサである請求項１〜４のいずれか一つに記載のサーボプレスの下限位置制御装置の構成としている。
【００１４】
請求項５に記載の発明によると、スライド１３を駆動している電動サーボモータ１９の駆動電流値を電流検出センサにより検出しており、この駆動電流値より算出されるモータ出力トルクから加減速トルクや定速トルクを差し引いて実作業トルクとしてスライド１３の加圧力を求めることができる。よって、加圧力を簡単な構成の電流検出センサにより精度よく求めることができると共に、電動サーボモータ１９を簡単なシステム構成により容易に制御することができる。したがって、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明の効果に加え、この加圧力に基づいて打抜き位置を高精度に検出でき、よって、位置決め速度切替え位置がこの高精度の打抜き位置に基づいて設定マージン（余裕距離）を大きくせずに設定できるので、低速の位置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなり作業時間の短縮を図ることができる。また、単純構成の制御装置を安価に製作することができる。
【００１５】
また、請求項６に記載の発明は、スライド１３を電動サーボモータ１９により上限位置と下限位置との間を上下方向に直線駆動し、スライド１３の速度及びこの速度の切替え位置等の加工条件に基づいてワークの打抜き加工を行なうサーボプレスの下限位置制御方法において、
予めワークに固有の打抜き時におけるスライド１３の加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする基準圧力減少率Ｐｂｃとして記憶しておき、初回の加工時に、打抜き加工中に加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする実圧力減少率Ｐｃとして演算し、この実圧力減少率Ｐｃと前記記憶した基準圧力減少率Ｐｂｃとを比較することによって、実圧力減少率Ｐｃが基準圧力減少率Ｐｂｃ以上のとき打抜きと判断して、打抜き時のスライド１３の打抜き位置及び打抜き速度に基づいて、この打抜き速度より低速の打抜き位置近傍の位置決め速度、及び打抜き位置より所定距離手前にこの低速に切替える位置決め速度切替え位置を新たな加工条件として設定し、次回以降の加工時には、この加工条件でスライド１３を制御して打抜きを行なう方法としている。
【００１６】
請求項６に記載の発明によると、予めワークに固有の打抜き時の基準圧力減少率Ｐｂｃを記憶しておき、初回の加工時に、打抜き加工中に演算されている実圧力減少率Ｐｃが前記記憶された基準圧力減少率Ｐｂｃ以上になった時にワークの打抜きを判断すると共に、この打抜き判断時のスライド１３の打抜き位置及び打抜き速度を読込む。なお、この基準圧力減少率Ｐｂｃと実圧力減少率Ｐｃとは、それぞれ加圧力が減少する方向を正としている。この打抜き位置と打抜き速度とに基づいて、打抜き速度より低速の位置決め速度と、打抜き位置より所定距離手前でこの低速に切替える位置決め速度切替え位置とを新たな条件として設定する。そして、次回以降の加工時には、この新たに設定された条件に基づいて打抜きが行なわれる。したがって、スライド１３は、打抜き位置よりも手前の位置で、打抜き速度よりもさらに低速に切替えられて打抜きを行なうので、ワークに蓄えられる加圧エネルギーは少なくなり破断時の騒音レベルは低くなると共に、同様な理由によりプレスの撓み量が小さくなるのでブレークスルー時のスライド１３の突っ込み量もこの撓み量に比例して小さくなる。この結果、打抜き時の騒音や振動が抑制されるので、作業環境が改善され作業性の向上を図ることができる。また、騒音規制をクリアすることによって稼働時間の拡大が可能となるので生産能力の向上が図れる。さらに、ブレークスルーによる金型やプレス機械の破損を防止したり、寿命を向上することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面を参照して詳述する。
図１は、本発明に係わるサーボプレスの要部側面図を示している。
サーボプレス１には側面視して略Ｃ字形状のフレーム１０が設けられており、フレーム１０の下部にはベッド１１が取付けられている。このベッド１１の上部にはボルスタ１２が略水平に配設されており、ボルスタ１２の上面には下型（図示せず）が取着されている。
前記フレーム１０の前記Ｃ字形状の開口部近傍には、この開口部と類似な形状をした補助フレーム１４が装着されている。この補助フレーム１４は、上下方向に変位自在となるように、その下側がピン１５によりフレーム１０の側面に取付けられている。
【００１８】
また、フレーム１０の上部には、このサーボプレス１の動力源である電動サーボモータ１９、及び動力変換装置１７が装着されている。この動力変換装置１７は、ボールスクリューなどにより電動サーボモータ１９の回転力を往復運動に変換している。電動サーボモータ１９には、例えばパルスジェネレータなどのような、回転速度を検出する速度検出手段１９ｂが設けられている。この電動サーボモータ１９と前記動力変換装置１７とは、例えばベルトのような回転伝達部材１８によって回転自在に連結されている。
なお、この回転伝達部材１８はチェーンや歯車でもよいし、また回転伝達部材１８を使用せずに電動サーボモータ１９と動力変換装置１７とのそれぞれの軸を直接結合してもよい。また、電動サーボモータ１９は交流モータ、直流モータのいずれでもよい。動力変換装置１７についても、ウォームギヤとウォームホイール、あるいはピニオンギヤとラックとにより回転運動を往復運動に変換してもよく、ここではその手段について限定するものではない。
【００１９】
前記動力変換装置１７の下端には、ボルスタ１２に対向する位置で上下動自在なスライド１３が装着されており、スライド１３には上型（図示せず）が取付けられている。
前記スライド１３の後部側と前記補助フレーム１４の上端側の間には、リニアセンサなどから構成されるスライド位置検出手段１６が設けられている。このスライド位置検出手段１６は、軸方向がスライド１３の上下動方向と平行になるようにスライド１３の後部に取付けられたセンサロッド１６ａと、このセンサロッド１６ａが挿入され、かつ、補助フレーム１４に取付けられた検出ヘッド１６ｂとから構成されている。スライド１３の上下動に伴って、このセンサロッド１６ａが、固定されている検出ヘッド１６ｂに対して上下動することによって、検出ヘッド１６ｂの内部に組込まれたセンサにより、スライド１３の位置がボルスタ１２の上面からの高さとして検出される。
【００２０】
打抜き加工は前記スライド１３を所定の加工条件に従って作動するように制御して行なわれ、この加工条件は製品品質、作業能率及び振動や騒音などの周辺の環境条件等に大きな影響を及ぼす。このため加工条件の設定は、打抜き加工において非常に重要な作業となっている。
【００２１】
図２は、本発明に係わるサーボプレスの下限位置制御装置のハード構成及び制御の概要を示すブロック図である。
打抜き加工に当たって、作業者は、予め打抜き条件としてスライド１３の打抜き速度、この速度の切替え位置、上限位置、下限位置及び加圧能力などの初期値を設定・指示手段９により設定し、後述のサーボ制御装置２０に入力する。また、設定・指示手段９は、例えばキーボードやタッチパネルあるいは設定スイッチ等からなり、この設定・指示手段９により前述のように設定データを入力したり、また自動運転、手動運転、あるいは打抜き条件設定などの作動モードの選択や、運転開始や停止などの作動を指示したりする。
【００２２】
前記設定・指示手段９から入力された設定データはサーボ制御装置２０に入力されて記憶され、予め組込まれた処理手順に従ってスライド１３の作動の制御、すなわちモーション制御を行なう。このサーボ制御装置２０は、汎用的なコンピュータなどから構成されており、打抜き条件データの入力、記憶、演算処理、出力及び表示などの機能を有している。
このサーボ制御装置２０は、打抜き加工時にワークの打抜きを判断し、この打抜き時のスライド１３の位置（以後、打抜き位置と呼ぶ）と打抜き速度とに基づいて、この打抜き速度よりも低速のスライド下限位置の位置決め速度を設定すると共に、この位置決め速度へ切替える位置（以後、位置決め速度切替え位置と呼ぶ）を打抜き位置の所定距離手前に新たに設定する。そして、サーボ制御装置２０は、この設定された新たな打抜き条件とスライド位置検出手段１６からの位置とに基づいて、電動サーボモータ１９を制御する速度指令値をサーボモータ指令出力手段２９に出力する。
サーボモータ指令出力手段２９は、この速度指令値に基づいて電動サーボモータ１９の駆動電流値を制御し、スライド１３が所定のモーションカーブに沿って駆動されるように制御している。また、サーボモータ指令出力手段２９には、例えばシャント抵抗等により電動サーボモータ１９の駆動電流値を検出する電流検出センサからなる加圧力検出手段１９ａが付設されており、この検出された駆動電流値はサーボ制御装置２０に入力されている。
【００２３】
図３は、本発明に係わる打抜き加工におけるモーションカーブ及び加圧力カーブの一例を示しており、打抜きの判定方法に関して同図に基づいて説明する。
図３（Ａ）は、モーションカーブを表し、縦軸にスライド位置Ｚを、横軸にスライド１３の下降開始からの経過時間ｔを表す座標からなっている。また、図３（Ｂ）は、スライド１３の加圧力カーブを示しており、縦軸にスライド１３の加圧力Ｐを、横軸にはモーションカーブと同様にスライド１３の下降開始からの経過時間ｔを表している。そして、前記スライド位置Ｚと加圧力Ｐとは、同一の経過時間ｔにおいてそれぞれ対応関係にある。
スライド１３は、上限位置Ｚａより高速下降し、ワークより所定距離手前の速度切替え位置Ｚｃに達すると、低速の打抜き速度に切替えられて更に下降する。このとき、加圧力Ｐが経過時間ｔと共に上昇し最大加圧力Ｐｍに達すると、ワークは塑性変形を開始する。そして、スライド１３が更にワークを加圧すると、ワークは塑性変形に追従できずに破断され加圧力Ｐは急減する。この結果、ワークの打抜きが行なわれる。
【００２４】
ここで、この打抜きが行なわれた点を打抜き点Ｂｐ、この打抜き点Ｂｐにおける加圧力を打抜き加圧力Ｐｂ、また、このときの加圧力Ｐの時間的変化を加圧力Ｐが減少する方向を正の値とする基準圧力減少率Ｐｂｃと定義する。この基準圧力減少率Ｐｂｃは、ワーク固有の値として経験値などにより求められる。すなわち、打抜き加圧力Ｐｂは複数の試し加工等により求められ、基準圧力減少率Ｐｂｃは、この求められた打抜き加圧力Ｐｂのばらつきを考慮して、打抜き発生の判断が可能となる所定の大きさの基準値に設定される。
一方、加工中に求められる加圧力Ｐの時間的変化を加圧力Ｐが減少する方向を正の値とする実圧力減少率Ｐｃと定義すると、この実圧力減少率Ｐｃは、数式「Ｐｃ＝ΔＰ／Δｔ」により演算される。そして、この加工中の実圧力減少率Ｐｃが予め設定されている前記基準圧力減少率Ｐｂｃ以上になった時に、すなわち、基準圧力減少率Ｐｂｃ以上で加圧力Ｐが減少した時に、このワークの打抜きが行なわれたと判断する。
【００２５】
図４は、本発明に係わるサーボプレスの下限位置制御装置及びその制御方法の機能ブロック図を示している。
加圧力演算手段２１は、加圧力検出手段１９ａである電流検出センサにより検出された駆動電流値に基づいて、電動サーボモータ１９の出力トルクを演算する。そして、この加圧力演算手段２１は、演算された出力トルクを変換してスライド１３の加圧力を求める。このように、電動サーボモータ１９の駆動電流値に基づいて加圧力を求めるには、例えば、以下のような方法で行なう。
予め、加速又は減速トルクを算出するための負荷イナーシャ定数、定速維持するトルクを算出するための速度抵抗トルク比例定数、摩擦トルク定数、及び駆動電流と出力トルクとの関係を表すトルク定数等の各定数データを記憶しておく。そして、加速時又は減速時には、必要な加速度値又は減速度値と上記各定数データに基づいて必要な駆動電流値を求め、電流検出センサで検出した駆動電流値から前記求めた必要な駆動電流値を差引いて、加減速時の実作業トルクを算出する。
【００２６】
定速時も同様にして、このとき維持すべき速度値と上記各定数データに基づいて必要な駆動電流値を求め、検出した駆動電流値から前記求めた必要な駆動電流値を差引いて、定速時の実作業トルクを算出する。そして、このようにして求められた電動サーボモータ１９の実作業トルクと、スライド１３の加圧力との関係を予め求めて加圧力演算手段２１に記憶しておく。この加圧力演算手段２１は、打抜き時に検出された駆動電流値に基づいて実作業トルクを求め、この実作業トルクに基づいてスライド１３の加圧力を演算する。
このように加圧力検出手段１９ａとして電流検出センサを使用することにより、スライド１３の加圧力を簡単な構成の電流検出手段により精度よく求めることができ、かつ電動サーボモータ１９の制御を単純なシステム構成により容易にできる。したがって、この加圧力に基づいて、打抜き位置を高精度に検出でき、よって、位置決め速度切替え位置がこの高精度の打抜き位置に基づいて設定マージン（余裕距離）を大きくせずに設定できるので、低速の位置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなり作業時間の短縮を図ることができる。また、単純構成の制御装置を安価に製作することができる。
なお、加圧力検出手段１９ａは電流検出センサに限定するものではなく、例えば動力変換装置１７の近傍に取付けられた歪ゲージなどによりフレーム１０の歪を検出し、この歪に基づいてスライド１３の加圧力を算出してもよい。
【００２７】
圧力減少率演算手段２２は、前記加圧力演算手段２１により演算された加圧力の時間的変化を実圧力減少率Ｐｃとして演算し打抜き判定手段２３に出力する。
この打抜き判定手段２３は、この実圧力減少率Ｐｃに基づいて、打抜き加工時のワークの打抜きを判断する。すなわち、この打抜き判定手段２３は、ワーク毎に固有の打抜き時の基準圧力減少率Ｐｂｃを予め求めて記憶しておき、加工中に前記実圧力減少率Ｐｃが基準圧力減少率Ｐｂｃ以上になると打抜きが行なわれたと判断する。
また、打抜き判定手段２３は、この打抜き発生時に検出された打抜き位置、及び後述するサーボモータ指令演算手段２７から出力された打抜き速度を読込んで、位置・速度フィードバック手段２４に出力する。同時に、打抜き判定手段２３は、前記打抜きと判断した時に打抜き発生の情報をサーボモータ指令演算手段２７に伝達する。
【００２８】
位置・速度フィードバック手段２４は、前記打抜き位置及び打抜き速度を入力してスライド位置・速度設定手段２５にフィードバックする。
このスライド位置・速度設定手段２５は、前記打抜き位置と打抜き速度とに基づいて、この打抜き速度よりも低速の位置決め速度を新たに設定すると共に、この位置決め速度に切替える位置として打抜き位置より上方で、かつ所定距離手前に位置決め速度切替え位置を新たに設定する。この位置決め速度と位置決め速度切替え位置は、スライド位置・速度設定手段２５に組込まれたアルゴリズムにより演算される。
加工条件記憶手段２６は、予め設定・指示手段９により初期設定された加工条件データを記憶しておく。さらに、前記スライド位置・速度設定手段２５によって新たに設定された位置決め速度及び位置決め速度切替え位置を新たな加工条件として、初期設定されている上記加工条件に追加して記憶する。
【００２９】
サーボモータ指令演算手段２７は、前記加工条件記憶手段２６に記憶されている加工条件、スライド位置検出手段１６により検出された打抜き位置、及び前記打抜き判定手段２３から伝達された打抜き発生の情報に基づいて、スライド１３が所定のモーションカーブに沿って駆動されるように電動サーボモータ１９の速度指令値をサーボモータ指令出力手段２９に出力する。このモーションカーブは、打抜き判定手段２３からの打抜き発生の情報が入力されると、スライド１３が直ちに上昇して上限位置まで復帰するように設定されている。
このサーボモータ指令出力手段２９は、例えばサーボアンプなど汎用的に用いられている装置により構成されている。そして、サーボモータ指令出力手段２９は、入力された速度指令値に基づいて、スライド１３が所定の位置において所定の速度になるように、この速度指令値と速度検出手段１９ｂからの速度フィードバック信号との偏差が小さくなるように電動サーボモータ１９を制御する。
【００３０】
設定表示手段２８は、例えば液晶表示画面やＣＲＴ、又は数値を表示するＬＥＤ等により構成されている。そして、この設定表示手段２８は、前記スライド位置・速度設定手段２５により新たに設定された加工条件やサーボモータ指令演算手段２７により出力された加工中の加工条件を表示したり、前記打抜き条件記憶手段２６に既に設定され記憶されている加工条件を作業者の指示に基づいて表示したりする。
この結果、加工するワークを変更する時の段取作業において、作業者は、既に設定され記憶されている加工条件をこの設定表示手段２８に表示し確認して再利用したり、あるいは、新たに設定された加工条件を表示して適正な条件か否かを判断することができるので、段取作業を容易に行なうことができる。また、加工中の加工条件の監視が常に可能となるので、異常が発生した場合でも作業者は直ちにこの異常を把握して早期に処置することができる。
【００３１】
図５は、本発明に係わるサーボプレスのモーションカーブを、スライド１３の速度−位置線図で示している。本図において、実線で示した線図は、新たな加工条件に基づいて下限位置制御を行なう２回目以降の加工時のモーションカーブを表しており、この新たな加工条件を設定する前の初回目の加工時の線図は、この２回目以降の線図と二点鎖線で示した部分のみ異なっている。
まず、実線で示したモーションカーブについて説明する。この速度−位置線図は、縦軸にスライド１３の速度Ｖを、横軸にスライド位置Ｚを表しており、この縦軸の目盛り０の線の上側には下降工程の速度制御パターンを、下側には上昇工程の速度制御パターンを示している。
加工が開始されると、スライド１３は上限位置Ｚ００から加速しながら下降し、位置Ｚ０２で所定の高速下降速度Ｖ００に達する。スライド１３は高速下降速度Ｖ００を維持しながら位置Ｚ０４まで下降し、この位置Ｚ０４からは減速しながらワーク上面の上方で、かつ設定下限位置Ｚ３０より所定距離手前の打抜き開始位置Ｚ１０に到達する。
【００３２】
この打抜き開始位置Ｚ１０において、スライド１３は、低速の打抜き速度Ｖ１０まで減速されて打抜きを開始する。スライド１３が、打抜き速度Ｖ１０を維持しながら位置Ｚ１２まで下降し、この位置Ｚ１２から減速しながら位置決め速度切替え位置Ｚ２０に到達すると、スライド１３の速度は位置決め速度Ｖ２０まで更に低速となる。
そして、スライド１３が位置決め速度Ｖ２０で下降する位置決め下降中に打抜き位置Ｚ２５においてワークの打抜きが行なわれる。この打抜きが行なわれると、スライド１３は直ちに上昇を開始する。そして、打抜き位置Ｚ２５から打抜き開始位置Ｚ１０の近傍まで低速上昇速度Ｖ３０で上昇し、さらに高速上昇速度Ｖ４０で上限位置Ｚ００に復帰して加工サイクルを終了する。
【００３３】
このような２回目以降のモーションカーブは、初回目の加工において以下のようにして設定される。初回目のモーションカーブは、スライド１３が打抜き開始位置Ｚ１０から打抜き速度Ｖ１０で設定下限位置Ｚ３０に向かって下降するように設定されており、この設定下限位置Ｚ３０は予測される打抜き位置より下方位置に設定されている。よって、初回目の加工では、スライド１３が設定下限位置Ｚ３０に到達する前に打抜きが行なわれる。この打抜きが行なわれると、前記打抜き速度Ｖ１０よりも低速の位置決め速度Ｖ２０と、打抜き発生時のスライド位置から求められた打抜き位置Ｚ２５よりも所定距離手前でこの低速に切替えられる位置決め速度切替え位置Ｚ２０とが新たに設定され、２回目以降のモーションカーブが得られる。
【００３４】
図６は、本発明に係わるサーボプレスの下限位置制御方法をフローチャートにより示す。
打抜き加工を開始する前に、まずステップＳ１で、加工の初期条件を設定する。この初期条件は、スライド１３の速度条件として高速下降速度Ｖ００、打抜き速度Ｖ１０、低速上昇速度Ｖ３０及び高速上昇速度Ｖ４０が、また、スライド４の位置条件として上限位置Ｚ００、打抜き開始位置Ｚ１０及び設定下限位置Ｚ３０が設定される。これらの加工条件は過去の類似ワークの経験データ等により設定されるが、設定下限位置Ｚ３０は、スライド１３がこの設定下限位置Ｚ３０に到達する前にワークの打抜きが必ず行なわれるように設定されている。これらの初期条件の設定データは設定・指示手段９より入力されて制御装置２０の加工条件記憶手段２６に記憶され、また、基準圧力減少率Ｐｂｃは打抜き判定手段２３に記憶される。
【００３５】
次のステップＳ２で、初回目の加工を開始し、スライド１３は上限位置Ｚ００から高速下降速度Ｖ００で下降し、打抜き開始位置Ｚ１０に到達する。ステップＳ３では、スライド１３は、打抜き開始位置Ｚ１０から打抜き速度Ｖ１０で、ワークを加圧しながら低速下降する。
そして、ステップＳ４で、この打抜き速度Ｖ１０で下降中に打抜き判定手段２３が打抜きを判断した場合には、次のステップＳ５が実行され、打抜きを判断しなかった場合にはステップＳ８が実行される。この打抜きは、加工中に演算されている実圧力減少率Ｐｃが、予め記憶されている基準圧力減少率Ｐｂｃ以上になった時に、打抜き判定手段２３により判断される。スライド１３の下限位置は前記初期条件のような設定下限位置Ｚ３０に設定されているので、加工の初回目にはステップＳ４において必ず打抜きが検出される。
【００３６】
ステップＳ５において、打抜き判定手段２３は、打抜き発生時のスライド１３の打抜き位置Ｚ２５と打抜き速度Ｖ１０とを読込んで、位置・速度フィードバック手段２４を介してスライド位置・速度設定手段２５に伝達する。スライド位置・速度設定手段２５は、この伝達された打抜き位置Ｚ２５と打抜き速度Ｖ１０とに基づいて、打抜き速度Ｖ１０より低速の位置決め速度Ｖ２０と、打抜き位置Ｚ２５より所定距離手前でこの低速に切替える位置決め速度切替え位置Ｚ２０とを新たな加工条件として設定する。この新たに設定された加工条件は、初期条件に追加されて加工条件記憶手段２６に記憶されると共に、初期条件と併せて設定表示手段２８に表示される。そして、次回の打抜き加工は、記憶されている初期設定条件と、この新たに追加された条件とに基づいて行なわれるようになっている。
【００３７】
この位置決め速度Ｖ２０は、例えば打抜き速度Ｖ１０の所定割合の低速に設定する演算式や打抜き速度Ｖ１０及びワークの厚さを変数として速度を設定するような関数式などのアルゴリズムにより設定される。
また、位置決め速度切替え位置Ｚ２０についても、位置決め速度Ｖ２０の設定と同じ様なアルゴリズムによって設定されるようになっている。この位置決め速度切替え位置Ｚ２０は、例えば、スライド１３が加工時に当接するワークの上面位置と打抜き位置Ｚ２５との距離を加圧距離として算出し、打抜き位置Ｚ２５よりこの加圧距離の所定割合だけ手前に設定されたり、あるいは打抜き位置Ｚ２５よりワークの厚さの所定割合だけ手前に設定される。
【００３８】
つぎのステップＳ６は、ステップＳ５と同時に実行が開始される。打抜きが判断されると、この判断に基づいてスライド１３は直ちに上昇し上限位置Ｚ００に復帰する。
そして、ステップＳ７で、加工が繰返されるならばステップＳ２からの処理が再び実行され、繰返されなければ処理は終了となる。
ステップＳ８においては、初回目の加工時に、打抜き速度Ｖ１０より低速の位置決め速度Ｖ２０と打抜き位置Ｚ２５より所定距離だけ手前でこの低速に切替えられる位置決め速度切替え位置Ｚ２０とが新たな条件として既に設定されているので、スライド１３はこの条件に従って位置決め下降を行なう。このようにして、２回目以降の加工時には、このステップＳ８以降のステップが実行される。
この位置決め下降が行なわれている時にステップＳ９が実行され、前記ステップＳ４と同様にして、ワークの打抜きが判断される。この打抜きが検出された場合は前記ステップＳ６以降の処理が実行され、打抜きが検出されない場合には前記ステップＳ８の位置決め下降が実行され、この位置決め下降は打抜きが検出されるまで継続される。
【００３９】
このようにして、初回目の打抜き加工時に、打抜き速度Ｖ１０より低速の位置決め速度Ｖ２０と、位置決め速度切替え位置Ｚ２０とが新たに設定される。そして、２回目以降の加工時には、この新たに設定された加工条件と初期条件とに基づいて打抜きが行なわれる。
したがって、スライド１３は、打抜き位置よりも手前の位置決め速度切替え位置で、打抜き速度よりもさらに低速の位置決め速度に切替えられて打抜きを行なうので、ワークに蓄えられる加圧エネルギーは少なくなり、よって破断時に発生する騒音レベルは低くなる。また、プレス機械のフレ−ムに蓄えられる加圧エネルギーも同様に少なくなりプレスの撓み量が小さくなるので、ブレークスルー時のスライド１３の突っ込み量もこの撓み量に比例して小さくなる。この結果、打抜き時の騒音や振動を抑制することができるので、作業環境が改善され作業性の向上が図れる。また、騒音規制をクリアすることによって稼働時間の拡大が可能となるので生産能力の向上を図れる。さらに、ブレークスルー時のスライド１３の突っ込みによる金型やプレス機械の破損を防止したり、寿命を向上することができる。
【００４０】
また、打抜き後には直ちにスライド１３を上昇させている。よって、打抜き検出後、電動サーボモータ１９に最大制動トルク（逆転トルク）をかけるので、スライド１３の惰走距離が短くなり、下限位置を精度良く打抜き位置に近づけることができる。よって、ブレークスルー時のスライド１３の突っ込み量が小さくなるので、金型やプレス機械の破損防止や寿命向上を図ることができる。また、打抜き後直ちにモータを逆転することによって、プレス機械のバックラシュによる遊びが短時間で解消され振動が早く減衰するので、作業環境が改善され作業性が向上すると共に、プレス機械の寿命を向上することができる。
【００４１】
なお、前述の実施形態においては、初回の加工時に、位置決め速度及び位置決め速度切替え位置を新たな加工条件として設定し、２回目以降の加工時には、この条件で加工するようにしているが、次のように加工条件を設定してもよい。
すなわち、毎回の加工の都度打抜き位置を検出し、この検出した位置に基づいて、打抜き位置より所定距離手前の位置に位置決め速度切替え位置を新たに設定する。そして、次回の加工時には、この新たな位置決め速度切替え位置に基づいて打抜きを行なう。これにより、ワークの厚さのばらつきが比較的大きい場合にも、この厚さの変化に追従して打抜き位置を検出できるので、位置決め速度切替え位置をこのばらつきを考慮することなく打抜き位置に近く設定でき、低速の位置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなるので加工サイクルタイムを短縮できる。よって、生産性の向上を図ることができる。また、位置決め速度切替え位置から打抜き位置までの距離が精度良く維持されるので、騒音や振動のばらつきを小さくできると共に、騒音及び振動を所定のレベル内に抑制することができる。
【００４２】
また、打抜きの所定回数毎に打抜き位置を検出し、この検出された打抜き位置より所定距離手前の位置に位置決め速度切替え位置を新たに設定し、次回以降の新たな条件が設定される時までの加工において、この新たな位置決め速度切替え位置に基づいて打抜きを行なうようにしてもよい。これにより、ワークの厚さのばらつきが比較的小さい場合には少ない頻度でこの厚さの変化に追従して打抜き位置を検出できる。したがって、位置決め速度切替え位置をこのばらつきを殆ど考慮することなく打抜き位置に近く設定できるので、低速の位置決め速度でのスライド１３の下降距離が短くなり加工サイクルタイムを短縮できる。よって、生産性の向上を図ることができる。また、位置決め速度切替え位置から打抜き位置までの距離が精度良く維持されるので、騒音や振動のばらつきが小さくなると共に、騒音や振動を所定のレベル内に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わるサーボプレスの要部側面図である。
【図２】同サーボプレスの下限位置制御装置のハード構成及び制御の概要を示すブロック図である。
【図３】本発明に係わるスライドのモ−ションカーブと加圧力カーブの一例である。
【図４】本発明に係わるスライドの下限位置制御装置の機能ブロック図である。
【図５】本発明に係わるスライドの下限位置制御のモ−ションカーブである。
【図６】本発明に係わるスライドの下限位置制御方法を示すフローチャートである。
【図７】従来技術に係わるスライドのモ−ションカーブの例である。
【符号の説明】
１…サーボプレス、９…設定・指示手段、１０…フレーム、１１…ベッド、１２…ボルスタ、１３…スライド、１４…補助フレーム、１５…ピン、１６…スライド位置検出手段、１６ａ…センサロッド、１６ｂ…検出ヘッド、１７…動力変換装置、１８…回転伝達部材、１９…電動サーボモータ、１９ａ…加圧力検出手段、１９ｂ…速度検出手段、２０…サーボ制御装置、２１…加圧力演算手段、２２…圧力減少率演算手段、２３…打抜き判定手段、２４…位置・速度フィードバック手段、２５…スライド位置・速度設定手段、２６…加工条件記憶手段、２７…サーボモータ指令演算手段、２８…設定表示手段、２９…サーボモータ指令出力手段。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a servo press lower limit position control device and a control method thereof capable of suppressing vibration and noise during processing of a servo press in which a slide is linearly driven by an electric servo motor.
[0002]
[Prior art]
Press work is a means for forming a workpiece into a predetermined size and shape by plastic deformation or shearing, and noise and vibration are generated when a tool attached to a slide strikes or punches the workpiece. This noise and vibration cause a poor working environment, causing not only mental and physical harm to workers but also a factor in occupational accidents. Noise is regulated by the Industrial Safety and Health Act. For these reasons, various methods for reducing noise and vibration generated during press working have been proposed.
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-33439, noise is reduced by a motion curve as shown in FIG. 7 in a servo press that processes a workpiece (represented as a workpiece in the present invention) by linearly driving a slide by a servo motor. Techniques for making them disclosed are disclosed. According to this technique, based on processing conditions such as a preset slide speed and a speed switching position, the tool attached to the slide has a high predetermined approach speed in the approach process in which the tool approaches the workpiece from the upper limit position U. The slide motion is controlled so that the workpiece is machined by switching from a machining start position S that moves to the machining process to a predetermined machining speed lower than the approach speed. By such control, the impact sound (noise) generated at the time of impact is suppressed by switching the slide to a lower processing speed before the tool strikes the workpiece at a high approach speed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the punching process, the workpiece is broken at the moment of punching, and the so-called breakthrough occurs in which the slide pressing force is suddenly released and the slide thrusts downward. At this time, the breakage of the workpiece often generates a noise larger than the hitting sound as described above. Further, during breakthrough, there is a case where a large vibration is generated in the entire press machine due to the momentary release of the flexure of the frame supporting the slide, or the slide hits the die.
As a result, the work environment deteriorates due to noise and vibration, the work time zone is limited by noise regulations, the die and press machine are damaged due to the large amount of protrusion of the slide, and the life is reduced. There's a problem.
[0004]
The present invention has been made in view of the above-described problems, and a servo press lower limit position control device and a control method thereof for suppressing noise and vibration generated during punching processing, preventing damage to a die and a press machine, and improving life. The purpose is to provide.
[0005]
[Means, actions and effects for solving the problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a slide 13 that is linearly driven in the vertical direction by an electric servo motor 19 to punch a workpiece, and a slide position detection that detects the position of the slide 13 are provided. Means 16, processing condition storage means 26 for storing processing conditions such as a preset speed of the slide 13 and a speed switching position to this speed, the processing conditions stored in the processing condition storage means 26, and the slide Servo motor command calculating means 27 for calculating the speed command value of the electric servo motor 19 based on the position detected by the position detecting means 16, and controlling the electric servo motor 19 based on the speed command value; In the lower limit position control device that drives the slide 13 up and down between the upper limit position and the lower limit position based on the set processing conditions,
A pressure detection means 19a for detecting the pressure of the slide 13 and outputting a pressure signal;
A pressure calculating means 21 for calculating the pressure of the slide 13 based on the pressure signal;
A pressure decrease rate calculating means 22 for calculating a temporal change of the applied pressure calculated by the applied pressure calculating means 21 as an actual pressure decrease rate Pc in which the direction in which the applied pressure decreases is positive;
The time-dependent change in the pressing force unique to the workpiece is stored in advance as a reference pressure reduction rate Pbc in which the direction in which the pressing force decreases is positive, and this stored reference pressure reduction is performed at the first machining. The rate Pbc is compared with the actual pressure decrease rate Pc calculated by the pressure decrease rate calculating means 22 during machining, and when the actual pressure decrease rate Pc is equal to or higher than the reference pressure decrease rate Pbc, it is determined that the punching is performed. Punching determination means 23 for reading the position detected by 16 as a punching position and reading the speed command value calculated by the servo motor command calculation means 27 as a punching speed;
Position / speed feedback means 24 for feeding back the punching position and punching speed read by the punching determination means 23;
Based on the fed punching position and punching speed, a positioning speed near the punching position lower than the punching speed and a positioning speed switching position that is switched to this low speed a predetermined distance before the punching position are newly set as processing conditions for the next and subsequent times. And a slide position / speed setting means 25 for outputting and storing the newly set machining conditions in the machining condition storage means 26.
[0006]
According to the first aspect of the present invention, in the first punching process of the workpiece, the slide 13 comes into contact with the workpiece at a predetermined punching speed and then descends at a low speed while pressurizing the workpiece. During this low speed descent, the workpiece is punched by the pressure applied by the slide 13. During machining of the workpiece, the applied pressure is calculated by the applied pressure calculating means 21 based on the applied pressure signal detected by the applied pressure detecting means 19a, and the temporal change of the applied pressure indicates the direction in which the applied pressure decreases. The actual pressure decrease rate Pc that is positive is calculated by the pressure decrease rate calculating means 22. Further, the pressure decrease rate calculating means 22 stores in advance a reference pressure decrease rate Pbc in which the time-dependent change in the applied pressure at the time of punching unique to the workpiece is positive in the direction in which the applied pressure decreases. When the actual pressure decrease rate Pc becomes equal to or higher than the reference pressure decrease rate Pbc, the punch determination unit 23 determines that the workpiece has been punched. The punching determination means 23 reads the punching position and punching speed of the slide 13 when it is determined that the punching has occurred, and transmits it to the slide position / speed setting means 25 via the position / speed feedback means 24. The slide position / speed setting means 25 determines the positioning speed near the punching position lower than the punching speed based on the transmitted punching position and punching speed, and the positioning speed switching for switching to this low speed a predetermined distance before the punching position. The position is set as a new processing condition. The newly set machining conditions are stored in the machining condition storage means 26, and the next machining is a new condition consisting of the newly set conditions and the initial conditions set in advance at the first machining. This is performed based on processing conditions. Therefore, since the slide 13 is punched by being switched to a lower speed than the punching speed at a position before the punching position, the pressurizing energy stored in the work is reduced, and the noise level at the time of breaking is reduced. For the same reason, since the amount of bending of the press is reduced, the amount of protrusion of the slide 13 during breakthrough is also reduced in proportion to the amount of bending. As a result, noise and vibration at the time of punching are suppressed, so that the work environment can be improved and workability can be improved. Also, by clearing noise regulations, it is possible to extend the operation time, so that the production capacity can be improved. Furthermore, it is possible to prevent breakage of the mold and press machine due to breakthrough, and to improve the service life.
[0007]
Further, the invention according to claim 2 is the lower limit position control device of the servo press according to claim 1,
The slide position / speed setting means 25 is configured to newly set the positioning speed switching position at the next machining based on the punching position read by the punching determination means 23 for each machining.
[0008]
According to the second aspect of the present invention, the positioning speed switching position is newly set based on the punching position detected each time the workpiece is punched. In the next punching process, the slide 13 is punched after being switched to a low speed at the newly set positioning speed switching position. Therefore, even when the thickness variation of the workpiece is relatively large, the punching position can be detected following the change in the thickness. Therefore, in addition to the effect of the invention of claim 1, the positioning speed switching position is It can be set close to the punching position without considering variations, and the lowering distance of the slide 13 at a low positioning speed is shortened, so that the machining cycle time can be shortened. Therefore, productivity can be improved. In addition, since the distance from the positioning speed switching position to the punching position is maintained with high accuracy, variations in noise and vibration can be reduced and can be suppressed within a predetermined level.
[0009]
Further, the invention according to claim 3 is the lower limit position control device of the servo press according to claim 1,
The slide position / speed setting means 25 newly sets the positioning speed switching position at the time of machining from the next time to the predetermined number of times based on the punching position read by the punching determination means 23 every predetermined number of times of machining. It is configured to do.
[0010]
According to the third aspect of the present invention, the positioning speed switching position is newly set based on the punching position detected every predetermined number of times of workpiece punching. At the time of punching from the next time to a predetermined number of times, the slide 13 is punched after being switched to a low speed at the newly set positioning speed switching position. Therefore, when the workpiece thickness variation is relatively small, it is possible to detect the punching position following the change in thickness with a low frequency, and the positioning speed switching position is brought close to the punching position with little consideration of this variation. Since it can be set, the descending distance of the slide 13 at a low positioning speed is shortened, and the machining cycle time can be shortened. Therefore, productivity can be improved. In addition, since the distance from the positioning speed switching position to the punching position is maintained with high accuracy, variations in noise and vibration can be reduced and can be suppressed within a predetermined level.
[0011]
The invention according to claim 4 further includes setting display means 28 for displaying the set machining conditions and the machining conditions during machining. The lower limit position control device of the servo press is configured.
[0012]
According to the fourth aspect of the present invention, the newly set machining condition can be always grasped by the display of the setting display means 28, and the change of the machining condition during machining can be monitored every time. Therefore, in addition to the effects of the invention according to any one of claims 1 to 3, the set machining condition is displayed on the setting display means 28 in the setup work when changing the workpiece to be machined. Since it can be confirmed and reused, or a newly set machining condition can be displayed to determine whether or not it is an appropriate condition, the setup operation can be easily performed. Further, since it becomes possible to always monitor the processing conditions during processing, it is possible to take early measures against occurrence of abnormality.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, in the servo press according to any one of the first to fourth aspects, the pressure detection means 19a is a current detection sensor for detecting a drive current value of the electric servo motor 19. The lower limit position control device is configured.
[0014]
According to the fifth aspect of the present invention, the drive current value of the electric servo motor 19 driving the slide 13 is detected by the current detection sensor, and the acceleration / deceleration torque is calculated from the motor output torque calculated from the drive current value. Alternatively, the pressing force of the slide 13 can be obtained as the actual working torque by subtracting the constant speed torque. Therefore, the applied pressure can be obtained with high accuracy by a current detection sensor having a simple configuration, and the electric servo motor 19 can be easily controlled by a simple system configuration. Therefore, in addition to the effect of the invention according to any one of claims 1 to 4, the punching position can be detected with high accuracy based on the applied pressure, and therefore the positioning speed switching position is set to the high-precision punching position. Accordingly, the setting margin (margin distance) can be set without increasing, so that the lowering distance of the slide 13 at a low positioning speed is shortened, and the working time can be shortened. In addition, a control device with a simple configuration can be manufactured at low cost.
[0015]
According to the sixth aspect of the present invention, the slide 13 is linearly driven in the vertical direction between the upper limit position and the lower limit position by the electric servo motor 19 so that the processing conditions such as the speed of the slide 13 and the switching position of the speed are set. In the lower limit position control method of the servo press that performs workpiece punching based on
The time variation of the pressing force of the slide 13 at the time of punching unique to the workpiece is stored in advance as a reference pressure reduction rate Pbc in which the direction in which the pressing force decreases is positive, and the pressing force is applied during punching at the first processing. Is calculated as an actual pressure decrease rate Pc in which the direction in which the applied pressure decreases is positive, and the actual pressure decrease rate Pc is compared with the stored reference pressure decrease rate Pbc. When Pc is equal to or higher than the reference pressure reduction rate Pbc, it is determined that the punching is performed. Based on the punching position and punching speed of the slide 13 during punching, a positioning speed near the punching position lower than the punching speed and a predetermined distance from the punching position. The positioning speed switching position for switching to this low speed is set as a new processing condition before this, and the slide 13 is controlled under this processing condition at the next processing. It is a way to do the punching.
[0016]
According to the sixth aspect of the present invention, the reference pressure reduction rate Pbc at the time of punching unique to the workpiece is stored in advance, and the actual pressure reduction rate Pc calculated during the punching processing at the first machining is stored as the memory. When the reference pressure decrease rate Pbc is reached or higher, the punching of the workpiece is determined, and the punching position and punching speed of the slide 13 at the time of the punching determination are read. The reference pressure decrease rate Pbc and the actual pressure decrease rate Pc are positive in the direction in which the applied pressure decreases. Based on this punching position and punching speed, a positioning speed lower than the punching speed and a positioning speed switching position for switching to this low speed a predetermined distance before the punching position are set as new conditions. In the subsequent machining, punching is performed based on the newly set conditions. Therefore, since the slide 13 is punched by being switched to a lower speed than the punching speed at a position before the punching position, the pressurizing energy stored in the work is reduced, and the noise level at the time of breaking is reduced. For the same reason, since the amount of bending of the press is reduced, the amount of protrusion of the slide 13 during breakthrough is also reduced in proportion to the amount of bending. As a result, noise and vibration at the time of punching are suppressed, so that the work environment can be improved and workability can be improved. Also, by clearing noise regulations, it is possible to extend the operation time, so that the production capacity can be improved. Furthermore, it is possible to prevent breakage of the mold and press machine due to breakthrough, and to improve the service life.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a side view of an essential part of a servo press according to the present invention.
The servo press 1 is provided with a substantially C-shaped frame 10 in a side view, and a bed 11 is attached to the lower part of the frame 10. A bolster 12 is disposed substantially horizontally on the bed 11, and a lower mold (not shown) is attached to the upper surface of the bolster 12.
In the vicinity of the C-shaped opening of the frame 10, an auxiliary frame 14 having a shape similar to the opening is mounted. The auxiliary frame 14 is attached to the side surface of the frame 10 by pins 15 so that the auxiliary frame 14 can be displaced in the vertical direction.
[0018]
An electric servo motor 19 that is a power source of the servo press 1 and a power conversion device 17 are mounted on the upper portion of the frame 10. The power conversion device 17 converts the rotational force of the electric servo motor 19 into a reciprocating motion using a ball screw or the like. The electric servo motor 19 is provided with speed detecting means 19b for detecting the rotational speed, such as a pulse generator. The electric servo motor 19 and the power conversion device 17 are rotatably connected by a rotation transmission member 18 such as a belt.
The rotation transmission member 18 may be a chain or a gear, or the shafts of the electric servo motor 19 and the power conversion device 17 may be directly coupled without using the rotation transmission member 18. The electric servo motor 19 may be either an AC motor or a DC motor. The power conversion device 17 may also convert the rotational motion into a reciprocating motion using a worm gear and a worm wheel, or a pinion gear and a rack, and the means is not limited here.
[0019]
A slide 13 that can move up and down at a position facing the bolster 12 is attached to the lower end of the power conversion device 17, and an upper die (not shown) is attached to the slide 13.
Between the rear side of the slide 13 and the upper end side of the auxiliary frame 14, a slide position detecting means 16 composed of a linear sensor or the like is provided. The slide position detecting means 16 includes a sensor rod 16a attached to the rear portion of the slide 13 so that its axial direction is parallel to the vertical movement direction of the slide 13, and the sensor rod 16a is inserted into the auxiliary frame 14. The detection head 16b is attached. As the slide 13 moves up and down, the sensor rod 16a moves up and down with respect to the fixed detection head 16b, so that the position of the slide 13 is adjusted by the sensor built into the detection head 16b. It is detected as the height from the upper surface of the.
[0020]
The punching process is performed by controlling the slide 13 so as to operate according to predetermined processing conditions, and the processing conditions have a great influence on the product quality, work efficiency, and surrounding environmental conditions such as vibration and noise. For this reason, the setting of machining conditions is a very important operation in punching.
[0021]
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of the hardware configuration and control of the lower limit position control device of the servo press according to the present invention.
In the punching process, the operator sets the initial values such as the punching speed of the slide 13, the switching position of the speed, the upper limit position, the lower limit position, and the pressurizing capacity as the punching conditions in advance by the setting / instruction means 9 to be described later. Input to the controller 20. The setting / instruction means 9 includes, for example, a keyboard, a touch panel, a setting switch, or the like. The setting / instruction means 9 inputs setting data as described above, automatic operation, manual operation, or punching condition setting. The operation mode is selected, and operations such as starting and stopping are instructed.
[0022]
The setting data input from the setting / instruction means 9 is input to and stored in the servo control device 20, and the operation of the slide 13, that is, motion control is performed in accordance with a processing procedure incorporated in advance. The servo control device 20 is composed of a general-purpose computer or the like, and has functions such as punching condition data input, storage, arithmetic processing, output, and display.
The servo controller 20 determines whether or not a workpiece is to be punched at the time of punching, and based on the position of the slide 13 at the time of punching (hereinafter referred to as the punching position) and the punching speed, the lower limit of the slide is lower than the punching speed. A position positioning speed is set, and a position for switching to the positioning speed (hereinafter referred to as a positioning speed switching position) is newly set a predetermined distance before the punching position. Then, the servo control device 20 outputs a speed command value for controlling the electric servo motor 19 to the servo motor command output means 29 based on the set new punching condition and the position from the slide position detection means 16. .
The servo motor command output means 29 controls the drive current value of the electric servo motor 19 based on the speed command value so that the slide 13 is driven along a predetermined motion curve. Further, the servo motor command output means 29 is provided with a pressure detection means 19a composed of a current detection sensor for detecting the drive current value of the electric servo motor 19 by a shunt resistor or the like, for example, and this detected drive current value Is input to the servo controller 20.
[0023]
FIG. 3 shows an example of a motion curve and a pressure curve in the punching process according to the present invention, and a punching determination method will be described with reference to FIG.
FIG. 3A shows a motion curve, and the vertical axis is a slide position Z, and the horizontal axis is a coordinate indicating an elapsed time t from the start of lowering of the slide 13. FIG. 3B shows a pressing force curve of the slide 13. The vertical axis shows the pressing force P of the slide 13, and the horizontal axis shows the elapsed time t from the start of the lowering of the slide 13, like the motion curve. Represents. The slide position Z and the pressure P are in a corresponding relationship at the same elapsed time t.
The slide 13 descends at a higher speed than the upper limit position Za, and when it reaches a speed switching position Zc that is a predetermined distance before the workpiece, it is switched to a lower punching speed and further descends. At this time, when the applied pressure P increases with the elapsed time t and reaches the maximum applied pressure Pm, the workpiece starts plastic deformation. Then, when the slide 13 further pressurizes the work, the work cannot follow the plastic deformation and is broken and the pressure P is rapidly reduced. As a result, the workpiece is punched.
[0024]
Here, the point at which this punching is performed is the punching point Bp, the pressurizing force at this punching point Bp is the punching pressurizing force Pb, and the temporal change of the pressurizing force P at this time is the direction in which the pressing force P decreases. Is defined as a reference pressure reduction rate Pbc. This reference pressure reduction rate Pbc is obtained by an empirical value or the like as a value unique to the workpiece. That is, the punching pressure Pb is obtained by a plurality of trial processing or the like, and the reference pressure reduction rate Pbc has a predetermined magnitude that enables determination of the occurrence of punching in consideration of the variation in the obtained punching pressure Pb. Is set to the reference value.
On the other hand, when the temporal change of the applied pressure P obtained during machining is defined as an actual pressure decrease rate Pc in which the direction in which the applied pressure P decreases is a positive value, the actual pressure decrease rate Pc is expressed by the formula “Pc = ΔP”. / Δt ”. Then, when the actual pressure reduction rate Pc during the machining becomes equal to or higher than the reference pressure reduction rate Pbc set in advance, that is, when the applied pressure P decreases at the reference pressure reduction rate Pbc or more, the workpiece is punched. Is determined to have been performed.
[0025]
FIG. 4 shows a functional block diagram of a servo press lower limit position control apparatus and control method thereof according to the present invention.
The pressure calculation means 21 calculates the output torque of the electric servo motor 19 based on the drive current value detected by the current detection sensor which is the pressure detection means 19a. Then, the pressure calculation means 21 converts the calculated output torque to obtain the pressure of the slide 13. Thus, in order to obtain the applied pressure based on the drive current value of the electric servo motor 19, for example, the following method is used.
Load inertia constant for calculating acceleration or deceleration torque, speed resistance torque proportional constant for calculating torque to maintain constant speed, friction torque constant, torque constant representing the relationship between drive current and output torque, etc. Each constant data is stored. Then, at the time of acceleration or deceleration, a required drive current value is obtained based on the required acceleration value or deceleration value and the above constant data, and the obtained required drive current value is calculated from the drive current value detected by the current detection sensor. Is subtracted to calculate the actual work torque during acceleration / deceleration.
[0026]
Similarly, at the constant speed, a necessary drive current value is obtained based on the speed value to be maintained at this time and the above constant data, and the obtained necessary drive current value is subtracted from the detected drive current value. Calculate actual working torque at high speed. Then, the relationship between the actual working torque of the electric servo motor 19 thus determined and the applied pressure of the slide 13 is obtained in advance and stored in the applied pressure calculating means 21. The pressure calculation means 21 calculates an actual work torque based on the drive current value detected at the time of punching, and calculates the pressure of the slide 13 based on the actual work torque.
By using the current detection sensor as the pressure detection means 19a in this way, the pressure applied to the slide 13 can be obtained with high accuracy by the current detection means having a simple configuration, and the control of the electric servo motor 19 is a simple system. It can be easily done by configuration. Therefore, the punching position can be detected with high accuracy based on this applied pressure, and therefore the positioning speed switching position can be set without increasing the setting margin (margin distance) based on this highly accurate punching position. The descending distance of the slide 13 at the positioning speed is shortened, and the working time can be shortened. In addition, a control device with a simple configuration can be manufactured at low cost.
The pressure detection means 19a is not limited to a current detection sensor. For example, the strain of the frame 10 is detected by a strain gauge or the like attached in the vicinity of the power conversion device 17, and the slide 13 is applied based on the strain. The pressure may be calculated.
[0027]
The pressure decrease rate calculating means 22 calculates the temporal change of the applied pressure calculated by the applied pressure calculating means 21 as an actual pressure decrease rate Pc and outputs it to the punching determining means 23.
The punching determination unit 23 determines whether or not the workpiece is punched during punching based on the actual pressure decrease rate Pc. That is, the punching determining means 23 obtains and stores in advance a reference pressure reduction rate Pbc at the time of punching that is unique for each workpiece, and when the actual pressure reduction rate Pc becomes equal to or higher than the reference pressure reduction rate Pbc during machining. Is determined to have been performed.
The punching determination means 23 reads the punching position detected at the time of punching and the punching speed output from a servo motor command calculation means 27 described later, and outputs the punching speed to the position / speed feedback means 24. At the same time, the punching determination unit 23 transmits information on the occurrence of punching to the servo motor command calculation unit 27 when it is determined that the punching is performed.
[0028]
The position / speed feedback means 24 inputs the punching position and punching speed and feeds back to the slide position / speed setting means 25.
The slide position / speed setting means 25 newly sets a positioning speed lower than the punching speed based on the punching position and the punching speed, and above the punching position as a position to switch to the positioning speed, In addition, a positioning speed switching position is newly set before a predetermined distance. The positioning speed and the positioning speed switching position are calculated by an algorithm incorporated in the slide position / speed setting means 25.
The machining condition storage means 26 stores the machining condition data initially set by the setting / instruction means 9 in advance. Further, the positioning speed newly set by the slide position / speed setting means 25 and the positioning speed switching position are stored as new processing conditions in addition to the above-mentioned processing conditions that are initially set.
[0029]
The servo motor command calculation means 27 is based on the machining conditions stored in the machining condition storage means 26, the punching position detected by the slide position detection means 16, and the punching occurrence information transmitted from the punching determination means 23. Thus, the speed command value of the electric servo motor 19 is output to the servo motor command output means 29 so that the slide 13 is driven along a predetermined motion curve. This motion curve is set so that the slide 13 immediately rises and returns to the upper limit position when the punching occurrence information from the punching determination means 23 is input.
The servo motor command output means 29 is configured by a generally used device such as a servo amplifier. The servo motor command output means 29 is based on the speed command value and the speed feedback signal from the speed detection means 19b so that the slide 13 has a predetermined speed at a predetermined position based on the input speed command value. The electric servo motor 19 is controlled so as to reduce the deviation.
[0030]
The setting display means 28 is composed of, for example, a liquid crystal display screen, a CRT, or an LED for displaying numerical values. The setting display means 28 displays the machining conditions newly set by the slide position / speed setting means 25 and the machining conditions during machining output by the servo motor command calculation means 27, or stores the punching condition storage. The processing conditions already set and stored in the means 26 are displayed based on the operator's instructions.
As a result, in the setup work when changing the workpiece to be machined, the operator can display the machining conditions already set and stored on the setting display means 28 for confirmation and reuse, or newly Since the set machining conditions can be displayed to determine whether or not the conditions are appropriate, the setup work can be easily performed. In addition, since the machining conditions during machining can always be monitored, even if an abnormality occurs, the operator can immediately grasp the abnormality and take an early action.
[0031]
FIG. 5 shows a motion curve of the servo press according to the present invention in a speed-position diagram of the slide 13. In this figure, the solid line represents the motion curve at the second and subsequent machining that performs lower limit position control based on the new machining conditions, and the first time before setting the new machining conditions. The diagram at the time of machining is different from the second and subsequent diagrams only in the portion indicated by the two-dot chain line.
First, the motion curve indicated by the solid line will be described. In this velocity-position diagram, the vertical axis represents the speed V of the slide 13 and the horizontal axis represents the slide position Z. The vertical axis indicates the speed control pattern of the descending process above the scale 0 line. On the side, the speed control pattern of the ascending process is shown.
When machining is started, the slide 13 descends while accelerating from the upper limit position Z00, and reaches a predetermined high speed descent speed V00 at the position Z02. The slide 13 descends to the position Z04 while maintaining the high speed descending speed V00, and reaches the punching start position Z10 above the workpiece upper surface and a predetermined distance before the set lower limit position Z30 while decelerating from the position Z04.
[0032]
At the punching start position Z10, the slide 13 is decelerated to a low punching speed V10 and starts punching. When the slide 13 descends to the position Z12 while maintaining the punching speed V10, and reaches the positioning speed switching position Z20 while decelerating from the position Z12, the speed of the slide 13 further decreases to the positioning speed V20.
Then, the workpiece is punched at the punching position Z25 while the slide 13 is lowered at the positioning speed V20. When this punching is performed, the slide 13 starts to rise immediately. Then, it rises from the punching position Z25 to the vicinity of the punching start position Z10 at the low speed rising speed V30, and further returns to the upper limit position Z00 at the high speed rising speed V40 to complete the machining cycle.
[0033]
Such second and subsequent motion curves are set as follows in the first processing. The first-time motion curve is set so that the slide 13 descends from the punching start position Z10 toward the set lower limit position Z30 at the punching speed V10, and this set lower limit position Z30 is positioned below the predicted punching position. It is set. Therefore, in the first processing, punching is performed before the slide 13 reaches the set lower limit position Z30. When this punching is performed, a positioning speed V20 that is lower than the punching speed V10, and a positioning speed switching position Z20 that is switched to this low speed a predetermined distance before the punching position Z25 obtained from the slide position at the time of punching occurs. Is newly set, and the second and subsequent motion curves are obtained.
[0034]
FIG. 6 is a flowchart showing a lower limit position control method for a servo press according to the present invention.
Before starting the punching process, first, in step S1, initial conditions for the process are set. The initial conditions include a high speed descent speed V00, a punching speed V10, a low speed rising speed V30, and a high speed rising speed V40 as speed conditions for the slide 13, and an upper limit position Z00, a punching start position Z10, and a set lower limit as position conditions for the slide 4. A position Z30 is set. These machining conditions are set based on past experience data of similar workpieces, but the set lower limit position Z30 is set so that the workpiece is always punched before the slide 13 reaches the set lower limit position Z30. Yes. The initial condition setting data is input from the setting / instruction means 9 and stored in the machining condition storage means 26 of the control device 20, and the reference pressure reduction rate Pbc is stored in the punching determination means 23.
[0035]
In the next step S2, the first machining is started, and the slide 13 descends from the upper limit position Z00 at the high speed descent speed V00 and reaches the punching start position Z10. In step S3, the slide 13 is lowered at a low speed from the punching start position Z10 at a punching speed V10 while pressurizing the workpiece.
Then, in step S4, when the punching determination means 23 determines punching while descending at the punching speed V10, the next step S5 is executed, and when punching is not determined, step S8 is executed. . This punching is determined by the punching determination means 23 when the actual pressure decrease rate Pc calculated during machining becomes equal to or higher than a prestored reference pressure decrease rate Pbc. Since the lower limit position of the slide 13 is set to the set lower limit position Z30 as in the initial condition, punching is always detected in step S4 at the first processing.
[0036]
In step S <b> 5, the punching determination means 23 reads the punching position Z <b> 25 and the punching speed V <b> 10 of the slide 13 at the time of punching and transmits them to the slide position / speed setting means 25 via the position / speed feedback means 24. The slide position / speed setting means 25, based on the punching position Z25 and the punching speed V10 transmitted thereto, a positioning speed V20 that is lower than the punching speed V10 and a positioning speed that switches to this low speed a predetermined distance before the punching position Z25. The switching position Z20 is set as a new processing condition. The newly set machining condition is added to the initial condition and stored in the machining condition storage unit 26, and is displayed on the setting display unit 28 together with the initial condition. The next punching process is performed on the basis of the stored initial setting condition and the newly added condition.
[0037]
The positioning speed V20 is set by an algorithm such as an arithmetic expression for setting a low speed of a predetermined ratio of the punching speed V10 or a function expression for setting the speed by using the punching speed V10 and the workpiece thickness as variables.
Also, the positioning speed switching position Z20 is set by the same algorithm as the positioning speed V20. For this positioning speed switching position Z20, for example, the distance between the upper surface position of the workpiece with which the slide 13 abuts during machining and the punching position Z25 is calculated as a pressing distance, and a predetermined percentage of this pressing distance is in front of the punching position Z25. It is set, or is set in front of the punching position Z25 by a predetermined percentage of the workpiece thickness.
[0038]
Execution of the next step S6 is started simultaneously with step S5. When punching is determined, the slide 13 immediately rises based on this determination and returns to the upper limit position Z00.
In step S7, if the process is repeated, the process from step S2 is executed again. If the process is not repeated, the process ends.
In step S8, a positioning speed V20 that is lower than the punching speed V10 and a positioning speed switching position Z20 that is switched to a lower speed by a predetermined distance before the punching position Z25 are already set as new conditions during the first machining. Therefore, the slide 13 is positioned and lowered according to this condition. In this way, the steps after step S8 are executed during the second and subsequent processing.
Step S9 is executed when the positioning is being lowered, and the punching of the workpiece is determined in the same manner as in step S4. When this punching is detected, the processing after step S6 is executed. When punching is not detected, the positioning descent in step S8 is executed, and this positioning descent is continued until punching is detected.
[0039]
In this way, the positioning speed V20 lower than the punching speed V10 and the positioning speed switching position Z20 are newly set during the first punching process. In the second and subsequent machining, punching is performed based on the newly set machining conditions and initial conditions.
Therefore, the slide 13 is punched by switching to a positioning speed lower than the punching speed at the positioning speed switching position before the punching position, so that the pressurizing energy stored in the work is reduced, and therefore at the time of breaking The generated noise level is low. Further, the pressurizing energy stored in the frame of the press machine is similarly reduced, and the amount of bending of the press is reduced. Therefore, the amount of protrusion of the slide 13 during breakthrough is also reduced in proportion to the amount of bending. As a result, noise and vibration at the time of punching can be suppressed, so that the working environment can be improved and workability can be improved. Also, by clearing noise regulations, it is possible to increase the operating time, so that the production capacity can be improved. Furthermore, it is possible to prevent the mold and press machine from being damaged due to the slide 13 being thrust at the time of breakthrough, and to improve the service life.
[0040]
Moreover, the slide 13 is raised immediately after punching. Therefore, since the maximum braking torque (reverse torque) is applied to the electric servomotor 19 after the punching is detected, the coasting distance of the slide 13 is shortened and the lower limit position can be brought close to the punching position with high accuracy. Therefore, since the amount of the slide 13 thrusting at the time of breakthrough is reduced, it is possible to prevent damage to the mold and the press machine and to improve the service life. In addition, by reversing the motor immediately after punching, play due to the backlash of the press machine is eliminated in a short time and the vibration is attenuated quickly, so that the work environment is improved and workability is improved, and the life of the press machine is improved. be able to.
[0041]
In the above-described embodiment, the positioning speed and the positioning speed switching position are set as new processing conditions during the first processing, and processing is performed under these conditions during the second and subsequent processing. The processing conditions may be set as described above.
That is, a punching position is detected every time machining is performed, and a positioning speed switching position is newly set at a position a predetermined distance before the punching position based on the detected position. In the next machining, punching is performed based on the new positioning speed switching position. As a result, even if the workpiece thickness variation is relatively large, the punching position can be detected following the change in thickness, so the positioning speed switching position is set close to the punching position without taking this variation into account. The lowering distance of the slide 13 at a low positioning speed can be shortened, so that the machining cycle time can be shortened. Therefore, productivity can be improved. In addition, since the distance from the positioning speed switching position to the punching position is maintained with high accuracy, variations in noise and vibration can be reduced, and noise and vibration can be suppressed within a predetermined level.
[0042]
In addition, a punching position is detected every predetermined number of punches, a positioning speed switching position is newly set at a position a predetermined distance before the detected punching position, and a new condition after the next time is set. In machining, punching may be performed based on the new positioning speed switching position. Thereby, when the variation in the thickness of the workpiece is relatively small, the punching position can be detected following the change in the thickness with a low frequency. Therefore, since the positioning speed switching position can be set close to the punching position with little consideration of this variation, the descending distance of the slide 13 at the low positioning speed can be shortened and the machining cycle time can be shortened. Therefore, productivity can be improved. In addition, since the distance from the positioning speed switching position to the punching position is maintained with high accuracy, variations in noise and vibration can be reduced, and noise and vibration can be suppressed within a predetermined level.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of an essential part of a servo press according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of a hardware configuration and control of a lower limit position control device of the servo press.
FIG. 3 is an example of a motion curve and a pressure curve of a slide according to the present invention.
FIG. 4 is a functional block diagram of a slide lower limit position control apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a motion curve for lower limit position control of a slide according to the present invention.
FIG. 6 is a flowchart showing a slide lower limit position control method according to the present invention.
FIG. 7 is an example of a motion curve of a slide according to the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Servo press, 9 ... Setting and instruction | indication means, 10 ... Frame, 11 ... Bed, 12 ... Bolster, 13 ... Slide, 14 ... Auxiliary frame, 15 ... Pin, 16 ... Slide position detection means, 16a ... Sensor rod, 16b DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Detection head, 17 ... Power converter, 18 ... Rotation transmission member, 19 ... Electric servo motor, 19a ... Pressure detection means, 19b ... Speed detection means, 20 ... Servo controller, 21 ... Pressure calculation means, 22 ... Pressure reduction rate calculation means, 23 ... punching determination means, 24 ... position / speed feedback means, 25 ... slide position / speed setting means, 26 ... machining condition storage means, 27 ... servo motor command calculation means, 28 ... setting display means, 29: Servo motor command output means.

Claims

電動サーボモータ(19)により上下方向に直線駆動されてワークを打抜き加工するスライド(13)と、このスライド(13)の位置を検出するスライド位置検出手段(16)と、予め設定されたスライド(13)の速度及びこの速度への速度切替え位置等の加工条件を記憶する加工条件記憶手段(26)と、この加工条件記憶手段(26)に記憶された前記加工条件、及びスライド位置検出手段(16)により検出された位置に基づいて、電動サーボモータ(19)の速度指令値を演算するサーボモータ指令演算手段(27)とを備え、この速度指令値に基づいて電動サーボモータ(19)を制御し、前記設定された加工条件に基づいてスライド(13)を上限位置と下限位置との間を上下駆動する下限位置制御装置において、
前記スライド(13)の加圧力を検出し、加圧力信号を出力する加圧力検出手段(19a) と、
この加圧力信号に基づいてスライド(13)の加圧力を演算する加圧力演算手段(21)と、
この加圧力演算手段(21)によって演算された加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする実圧力減少率(Pc)として演算する圧力減少率演算手段(22)と、
予め、ワークに固有の打抜き時の加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする基準圧力減少率(Pbc) として記憶しておき、初回目の加工時に、この記憶された基準圧力減少率(Pbc) と加工中に圧力減少率演算手段(22)によって演算された実圧力減少率(Pc)とを比較し、実圧力減少率(Pc)が基準圧力減少率(Pbc) 以上のとき打抜きと判断して、スライド位置検出手段(16)により検出された位置を打抜き位置として読込み、前記サーボモータ指令演算手段(27)により演算された速度指令値を打抜き速度として読込む打抜き判定手段(23)と、
この打抜き判定手段(23)により読込まれた打抜き位置及び打抜き速度をフィードバックする位置・速度フィードバック手段(24)と、
このフィードバックされた打抜き位置及び打抜き速度に基づいて、打抜き速度より低速の打抜き位置近傍の位置決め速度、及び打抜き位置より所定距離手前でこの低速に切替えられる位置決め速度切替え位置を次回以降の加工条件として新たに設定し、この新たに設定した加工条件を前記加工条件記憶手段(26)に出力して記憶させるスライド位置・速度設定手段(25)とを備えたことを特徴とするサーボプレスの下限位置制御装置。A slide (13) that is linearly driven in the vertical direction by the electric servo motor (19) and punches the workpiece, slide position detection means (16) that detects the position of the slide (13), and a preset slide ( 13) the machining condition storage means (26) for storing the processing conditions such as the speed and the speed switching position to this speed, the processing conditions stored in the machining condition storage means (26), and the slide position detection means ( 16) Servo motor command calculating means (27) for calculating the speed command value of the electric servo motor (19) based on the position detected by (16), and the electric servo motor (19) based on the speed command value. In a lower limit position control device for controlling and driving the slide (13) up and down between the upper limit position and the lower limit position based on the set processing conditions,
A pressure detection means (19a) for detecting the pressure of the slide (13) and outputting a pressure signal;
A pressure calculation means (21) for calculating the pressure of the slide (13) based on the pressure signal,
A pressure reduction rate calculating means (22) that calculates the temporal change of the pressing force calculated by the pressing force calculating means (21) as an actual pressure decreasing rate (Pc) in which the direction in which the pressing force decreases is positive;
The time-dependent change in the pressing force unique to the workpiece is memorized in advance as a reference pressure reduction rate (Pbc) in which the direction in which the pressing force decreases is positive, and this stored reference is stored at the first machining. The pressure reduction rate (Pbc) is compared with the actual pressure reduction rate (Pc) calculated by the pressure reduction rate calculation means (22) during machining, and the actual pressure reduction rate (Pc) exceeds the reference pressure reduction rate (Pbc). Is determined as punching, the position detected by the slide position detecting means (16) is read as the punching position, and the speed command value calculated by the servo motor command calculating means (27) is read as the punching speed. Means (23);
Position / speed feedback means (24) for feeding back the punching position and punching speed read by the punching determination means (23);
Based on the fed punching position and punching speed, a positioning speed near the punching position lower than the punching speed and a positioning speed switching position that is switched to this low speed a predetermined distance before the punching position are newly set as processing conditions for the next and subsequent times. And a slide position / speed setting means (25) for outputting and storing the newly set machining conditions to the machining condition storage means (26). apparatus.

請求項１記載のサーボプレスの下限位置制御装置において、
前記スライド位置・速度設定手段(25)は、毎回の加工の都度、前記打抜き判定手段(23)により読込まれた打抜き位置に基づいて、次回の加工時の前記位置決め速度切替え位置を新たに設定することを特徴とするサーボプレスの下限位置制御装置。In the servo press lower limit position control device according to claim 1,
The slide position / speed setting means (25) newly sets the positioning speed switching position at the next machining based on the punching position read by the punching determination means (23) every time machining is performed. A lower limit position control device for a servo press.

請求項１記載のサーボプレスの下限位置制御装置において、
前記スライド位置・速度設定手段(25)は、所定の加工回数毎に、前記打抜き判定手段(23)により読込まれた打抜き位置に基づいて、次回から所定回数までの加工時の前記位置決め速度切替え位置を新たに設定することを特徴とするサーボプレスの下限位置制御装置。In the servo press lower limit position control device according to claim 1,
The slide position / speed setting means (25) is a positioning speed switching position at the time of machining from the next time to a predetermined number of times based on the punching position read by the punching judgment means (23) every predetermined number of times of machining. A lower limit position control device for a servo press, characterized in that

前記設定された加工条件や加工中の加工条件を表示する設定表示手段(28)を付設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のサーボプレスの下限位置制御装置。The servo press lower limit position control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising setting display means (28) for displaying the set machining conditions and the machining conditions during machining.

前記加圧力検出手段(19a) が、電動サーボモータ(19)の駆動電流値を検出する電流検出センサであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のサーボプレスの下限位置制御装置。The lower limit of the servo press according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressure detection means (19a) is a current detection sensor for detecting a drive current value of the electric servo motor (19). Position control device.

スライド(13)を電動サーボモータ(19)により上限位置と下限位置との間を上下方向に直線駆動し、スライド(13)の速度及びこの速度の切替え位置等の加工条件に基づいてワークの打抜き加工を行なうサーボプレスの下限位置制御方法において、
予めワークに固有の打抜き時におけるスライド(13)の加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする基準圧力減少率(Pbc) として記憶しておき、初回の加工時に、打抜き加工中に加圧力の時間的変化を加圧力が減少する方向を正とする実圧力減少率(Pc)として演算し、この実圧力減少率(Pc)と前記記憶した基準圧力減少率(Pbc) とを比較することによって、実圧力減少率(Pc)が基準圧力減少率(Pbc) 以上のとき打抜きと判断して、打抜き時のスライド(13)の打抜き位置及び打抜き速度に基づいて、この打抜き速度より低速の打抜き位置近傍の位置決め速度、及び打抜き位置より所定距離手前にこの低速に切替える位置決め速度切替え位置を新たな加工条件として設定し、次回以降の加工時には、この加工条件でスライド(13)を制御して打抜きを行なうことを特徴とするサーボプレスの下限位置制御方法。The slide (13) is linearly driven in the vertical direction between the upper limit position and the lower limit position by the electric servo motor (19), and the workpiece is punched based on the processing conditions such as the speed of the slide (13) and the switching position of this speed. In the lower limit position control method of the servo press that performs machining,
The time variation of the pressure applied to the slide (13) at the time of punching unique to the workpiece is memorized in advance as the reference pressure reduction rate (Pbc) with the direction of decreasing pressure as positive. The time variation of the applied pressure is calculated as an actual pressure decrease rate (Pc) with the direction of decreasing applied pressure being positive, and this actual pressure decrease rate (Pc) and the stored reference pressure decrease rate (Pbc) and By comparing the actual pressure reduction rate (Pc) with the reference pressure reduction rate (Pbc) or more, it is determined that punching is performed, and this punching speed is determined based on the punching position and punching speed of the slide (13) at the time of punching. The positioning speed near the lower punching position and the positioning speed switching position for switching to this low speed before the punching position are set as new processing conditions, and the slide (13) is moved under these processing conditions at the next processing. Control and punch Limit position control method of the servo press, characterized in that.