JP3775900B2 - Servo press lower limit position control device and control method thereof - Google Patents
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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
A pressure detection means 19a for detecting the pressure of the
A pressure calculating means 21 for calculating the pressure of the
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
[0007]
Further, the invention according to
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
[0009]
Further, the invention according to claim 3 is the lower limit position control device of the servo press according to
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
[0011]
The invention according to
[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
[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
[0014]
According to the fifth aspect of the present invention, the drive current value of the
[0015]
According to the sixth aspect of the present invention, the
The time variation of the pressing force of the
[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
[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
In the vicinity of the C-shaped opening of the
[0018]
An
The
[0019]
A
Between the rear side of the
[0020]
The punching process is performed by controlling the
[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
[0022]
The setting data input from the setting / instruction means 9 is input to and stored in the
The
The servo motor command output means 29 controls the drive current value of the
[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
The
[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
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
By using the current detection sensor as the pressure detection means 19a in this way, the pressure applied to the
The pressure detection means 19a is not limited to a current detection sensor. For example, the strain of the
[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
The punching
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
[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
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
[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
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
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
When machining is started, the
[0032]
At the punching start position Z10, the
Then, the workpiece is punched at the punching position Z25 while the
[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
[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
[0035]
In the next step S2, the first machining is started, and the
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
[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
[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
[0038]
Execution of the next step S6 is started simultaneously with step S5. When punching is determined, the
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
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
[0040]
Moreover, the
[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
[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
[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
Claims (6)
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.
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.
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
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.
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