JP4215297B2 - パンチプレスにおけるラム位置の検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタレットパンチプレス等のパンチプレスにおいて、ラム乃至はラムヘッド（又はパンチ）（以下、単にラムという）の位置を検出するために設けられた位置センサから得られる位置データに基づいて、ラムの任意の戻り位置を検出する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、タレットパンチプレスでは、ラムの動作を油圧サーボ制御等により駆動制御し、前記ラムを任意のストローク位置、特に、任意の戻り位置に位置決めする加工形態がとられるようになった。
【０００３】
ラムの戻り位置を自由に制御するのは、パンチプレス加工するワークの主として板厚との関係で、ラムの戻り位置を、パンチ刃がワーク表面から僅かに離れた位置で停めた方が、ラムの上死点（機械上の上死点）まで戻すより連続的パンチ加工の効率が高まるからである。
【０００４】
このように、ラムの戻り位置を任意に制御するためには、ラムの標準位置がダイの上面を基準にしてシリンダ上，下エンドにおいて夫々に一定の距離の位置にあり、かつ、ラムの位置を測定する位置センサが前記シリンダの上，下エンドにおけるラムの夫々の位置を示すダイ上面からの一定の距離を正確に測定検出できるものでなければならない。そうでなければ、ラムの戻り位置をワークの板厚等によって変更したとき、ラムがその変更した位置に戻っているか否かということと、それを検出する位置センサの出力とが対応しない事態、つまり、ラムの戻り位置の検出が正確に実行できない状況を招来して、ラムのストローク位置、特に戻り位置を自由に制御することが困難乃至は不可能になるという問題があった。
【０００５】
従来技術では、ダイの上面を基準にして機械ごとに規定されたラム位置を実現すべく、ラムやラムヘッド（又はパンチ）を組付けると共に、ラム位置センサを取付け、ラム位置とセンサ出力の関係が所定になるように調整をしている。しかし、この手法は位置センサ自体の位置調節精度に限度がある上に、ラムの戻り（上側）か加工ストロークの下死点（下側）のいずれか一点を基準にして調整しているため、基準としない側から見た場合の精度が低くならざるを得ないという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような従来技術の現状に鑑み、実際のラム位置と位置センサにより検出される前記ラム位置との関係を、前記ラムの昇降駆動源である油圧シリンダを一度上，下エンドまで動かし、そのとき得られる前記位置センサのデータを利用して求め、ラムの戻り位置を演算して検出する方法を提供することを、課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することを目的としてなされた本発明方法の構成は、ラム乃至はラムヘッド（以下、ラムという）がそのラムに許容されたストローク範囲内の任意の位置に位置決めされる機能を具備したパンチプレスにおいて前記ラムが任意の位置にあるとき、前記ラムをその上昇側エンドへ向け規定された位置まで移動させてその移動量のデータを位置センサから取出し、次いで上昇側エンドから降下側エンドへ向け規定された位置まで移動させてその移動量のデータを位置センサから取出し、前記取出しデータを演算処理するか、又は、前記ラムをその降下側エンドへ向け規定された位置まで移動させてその移動量のデータを位置センサから取出し、次いで降下側エンドから上昇側エンドへ向け規定された位置まで移動させてその移動量のデータを位置センサから取出し、前記取出しデータを演算処理することにより前記ラムの位置と位置センサから取出されるデータの関係を求めることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明では上記手法により求めたラムの位置データに基づいて、当該ラムを元の位置に戻し、これをラムの現在位置とする。また、上記操作により得られるデータを保存しておけば、パンチプレスを再起動する度に、そのデータに基づいてラムを前記と同じ任意の位置に位置付けることが可能になる。また、ワークの板厚等の変更に応じてラムの戻り位置を変更したい場合には、前記任意の位置の位置データを加減することによって、これに対応することが可能になる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態例について、図に拠り説明する。図１はパンチプレスにおけるプレス機構の概念構成を示す正面図、図２は本発明方法を実行する制御系の一例の機能ブロック図、図３は本発明方法の実行手順を例示したフローチャート図である。
【００１０】
図１において、１はパンチ、２はラム、３はラム２に昇降ストローク運動をさせる油圧シリンダで、このシリンダ３は固定系のフレーム（図示せず）に固定されていて、ここでは、位置センサの一例として、リニアタイプのポテンショメータ４の本体4aが取付けられている。ポテンショメータ４のロッド4bは、その下端がラム２に設けたブラケット2aに連結されており、ラム２のストローク動作の量を、電気量（電圧又は電流）により出力できるように形成されている。５は前記パンチ１に対応してフレーム上に配置されたダイである。
【００１１】
図１において、ラム２は、ダイ５の上面を基準として一定距離で組付け、一例としてシリンダ３の上昇側エンドでパンチ１の刃面 1aがダイ５の上面から48mmに、また、降下側エンドでパンチ１の刃面 1aがダイ５の上面から２mmくい込むようにパラメータ設定する。なお、この設定においては、ラムヘッドの研磨、或は、ＮＣのパラメータによる微調整がなされることもある。以下の本実施例では、上記設定に基づきシリンダ３の全ストロークを50mmとして説明する。
【００１２】
一方、位置センサとしては、ラムのストローク量をパルス信号で取出すリニアタイプのエンコーダ等を用いてもよい。また、位置センサの出力形式を、インクリメンタル方式，アブソリュート方式のいずれの形式のものにするかは、任意である。図２は、上記パンチ機構の制御系で、６は油圧シリンダ３を含む油圧装置、７はこの油圧装置６の動作をＮＣ制御等によってサーボ制御する制御装置で、この制御系は上記２つの装置６，７を具備し、前記ポテンショメータ４からの信号を制御装置７に取込み、これを処理して油圧装置６にラム２のストローク制御を実行するように形成されている。
【００１３】
上記の制御系を具備したプレス機械において、本発明方法は、一例としてい次のように実行される。まず、パンチ１の下端面（刃面）1aがＺ軸上の任意の位置におかれているとき、制御装置７内のポテンショメータ４の計測値をゼロに戻して制御装置７から油圧シリンダ３の上昇指令を油圧装置６に出す。
【００１４】
上記上昇指令により、油圧シリンダ３は、通常、そのラム２に規定された上昇側エンドまで上昇する。この上昇は、ポテンショメータ４により検出されて制御装置７内のメモリに、前記ポテンショメータ４の出力値として記憶される。
【００１５】
上昇側エンドまで戻ったラム２は、次にシリンダ３の降下指令が制御装置７から油圧装置６に出力されることにより、降下側エンド（ここでは、パンチ１の下端面（刃面 1a ）がダイ上面から−２mm）まで降下させられる。この降下は、ポテンショメータ４により検出されて、その出力値が制御装置７内のメモリに記憶される。
【００１６】
上記シリンダ３の動作によるラム２の上，下エンドの位置と、その位置と対応したポテンショメータの２つの出力値（電圧）に基づき、前記位置センサの戻り値を制御装置７内で演算処理することによって、ラムの実際の位置を求める算出式（例えば、ラム位置＝Ａｘ＋Ｂ）の係数Ａ，Ｂを求め、前記式のｘを測定して挿入することにより、ラム位置を求める。ラム位置が求まれば、パンチ１の下端面、即ち、パンチ刃1aの当初の位置を、その位置から上昇側エンドまでの距離、又は、前記刃1aの位置から降下側エンドまでの距離として求めると共に、その全ストローク量（距離）を得ることができる。
【００１７】
本発明においては、位置センサにポテンショメータ４のような線型センサを用いることが望ましい。それは、ラムの移動量（入力）とポテンショメータ４の出力の関係が線形に変化することを利用して、ラム２の連続的に変位する任意の位置を、一義的に前記センサの出力から求めるためである。勿論、非線形の位置センサであっても、その出力からパラメータを求めればラム位置を算出できる式を置換的に形成できる出力が得られるものであれば足りる。
【００１８】
本発明において直接の位置制御の対象はパンチ１の刃面1aであるが、実際の制御ではこの位置を制御するために、ラム２、或は、パンチ１の適宜の位置に関するデータに置き換えて制御している。前記刃面1a以外の部位に基づく制御の場合、刃面1aとその部位との距離を加味した位置データによる制御になる。これによって、パンチ加工におけるパンチ刃1aの戻り位置を材料の板厚等に応じて変更する場合、制御装置７内に記憶されているパンチ刃1aの現在の戻り位置から降下端までの距離を示す値を、所望の戻り位置を示す値に変更すれば足りることとなる。
【００１９】
なお、上記例において、ポテンショメータ４の出力は、通常アナログ値（電圧）であるため、ラム２が上昇側エンドに到達したか、或は、降下側エンドに到達したかを、パスル信号のようにデジタル的に検知することはできない。この場合には、ポテンショメータ４の出力値の変化量が或る値以下になったとき、或は、ラムの上，下フルストロークに要する時間以上の時間が経過したときを、エンドに到達したと見做せばよい。また、別の手法としてラムのストローク運動を、例えばパルス信号に同期させて監視しておき、パスル信号が出なくなった瞬間を捕捉して、ストローク端と判断するなど、様々な手段があり、いずれの手段を採るかは、任意である。
【００２０】
一方、位置センサの出力形式において、それがインクリメンタルエンコーダの場合には、そのカウンターのプリセットによってラム戻り位置の位置決め点の設定が可能である。アブソリュートエンコーダの場合には、一度、ラム位置の数値を得て制御装置７に取込んでおけば、その後は取込んだ値を読出し、その値に基づいて動作をさせることができる。なお、位置センサのアナログ出力をＡ／Ｄ変換して利用する場合には、安定したデジタル信号を得るために、適宜な暖機運転をしてから測定することが好ましい。
【００２１】
以上に説明した本発明方法の実行手順の一例を、図３のフローチャート図に基づいて述べる。
【００２２】
ラム２がそのストローク範囲の任意の位置にあるとき、制御装置７から油圧シリンダ３の上昇指令が油圧装置６に出力される（ステップS1）。この指令によって前記シリンダ３がラム２の上昇動作をし、上昇側エンドがステップS2で検出されると、ポテンシオメータ４の出力値（電圧）が測定されて制御装置７に取込まれる（ステップS3）。
【００２３】
シリンダの上昇によるポテンシオメータ４の出力値が取込まれたら、制御装置７は前記シリンダ３の油圧装置６に対してラム２の降下指令を出力する（ステップS4）。このシリンダ３が降下側エンドに到達したことがステップS5で検出されたら、この降下によりポテンシオメータ４に生じた出力が測定されてステップS6で制御装置７に取込まれ、制御装置７の内部において、パンチ１の刃面1aの位置データと置換されたラム２の戻り位置等の位置を示す数値データが得られるのである（ステップ S7 ）。
【００２４】
以上より、本発明方法によって任意の位置に位置決め可能なラムに対して規定される上昇側エンド（戻り位置）と降下側エンドの位置を、位置センサの出力に対応して規定できると共に、その戻り位置を変更したい場合には、前記戻り位置（上昇側エンド）のデータに変更したい数値を、加，減すれば、次の加工におけるラムの戻り位置を直ちに変更することが可能になる。本発明におけるラム位置のデータ取得は、任意の位置のラムをまず降下エンドまで降下させて位置センサのデータを取り、このあと前記ラムを上昇側エンドまで上昇させて位置センサのデータを取り出すことによっても、取得することができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明は以上の通りであるから、位置センサとラムの現在の戻り位置との関係を容易に検出することができると共に、ラムの戻り位置の変更を容易に行うことが可能になる。
【００２６】
また、位置センサにアナログ系のものを使用した場合、加工動作の度に、その出力値が変化することが多いが、そのような場合であっても、本発明方法を適用してラムの現在の戻り位置を求めれば、前回加工におけるラムの位置データの影響を受けないラム戻り位置の制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 パンチプレスにおけるプレス機構の概念構成を示す正面図。
【図２】 本発明方法を実行する制御系の一例の機能ブロック図。
【図３】 本発明方法の実行手順を例示したフローチャート図。
【符号の説明】
１ パンチ
２ ラム
３ 油圧シリンダ
４ ポテンショメータ
５ ダイ
６ 油圧装置
７ 制御装置

Claims (1)

1. ラム乃至はラムヘッド（以下、ラムという）がそのラムに許容されたストローク範囲内の任意の位置に位置決めされる機能を具備したパンチプレスにおいて前記ラムが任意の位置にあるとき、前記ラムをその上昇側エンドへ向け規定された位置まで移動させてその移動量のデータを位置センサから取出し、次いで上昇側エンドから降下側エンドへ向け規定された位置まで移動させてその移動量のデータを位置センサから取出し、前記取出しデータを演算処理するか、又は、前記ラムをその降下側エンドへ向け規定された位置まで移動させてその移動量のデータを位置センサから取出し、次いで降下側エンドから上昇側エンドへ向け規定された位置まで移動させてその移動量のデータを位置センサから取出し、前記取出しデータを演算処理することにより前記ラムの位置と位置センサから取出されるデータの関係を求めることを特徴とするパンチプレスにおけるラム位置の検出方法。

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