JP6587416B2 - プレスシステムおよびプレスシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレスシステムであって、特にワークをプレスするプレスシステムに関するものである。

近年、プレス加工製品の高精密化（形状、寸法の精度が高い）、及び生産性向上のためのプレス加工の高速化が要求されている。

通常、プレス機械で例えば深絞り加工や成形加工等のようにある程度長い時間をかけて加工を行うときには、加圧開始から加圧終了まで所定値以上の荷重を連続してワークにかけて加圧する方法が一般的に行われている。この時にかける荷重は、ワーク成形に必要とする最低荷重よりも大きければよい。そして、加圧加工を行う場合には、所定値以上の荷重を連続してかけるようにスライドを制御している。

一方で、成形時に大きな荷重を必要とする高負荷のワーク加工を行う際には、過負荷異常としてプレス機械を非常停止させる場合がある。

この点で、例えば、特開平１０−１１３８００号公報（特許文献１）においては、偏心荷重を算出し、偏心荷重が許容偏心荷重値を超えたか否かに基づいて異常か否かを判断する方式が示されている。

特開平１０−１１３８００号公報

一方で、上記特許文献１に示される方式は、所定の許容偏心荷重値を基準に判断するものであり、単に偏心が生じた状態の最大荷重値を制限するに過ぎなかった。

しかしながら、実際のプレス機械では偏心量に応じて許容値も変動するものであり、精度の高い偏心異常判定が行なわれていなかった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、精度の高い偏心異常判定が可能なプレスシステムおよびプレスシステムの制御方法を提供することを目的とする。

ある局面に従うプレスシステムは、ワークをプレス加工する際のプレス荷重を検出する検出部と、検出部で検出したプレス荷重に基づくスライドの偏心量を算出する算出部と、検出部で検出したプレス荷重が、算出部で算出された偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断する判断部と、判断部の判断結果に基づいて異常を報知する報知部とを備える。

本発明によれば、検出されたプレス荷重は、偏心量に基づくプレス荷重許容値に従って異常判定が行われるため精度の高い偏心異常判定が可能である。

好ましくは、測定部は、スライドの複数ポイントにおけるプレス荷重をそれぞれ測定し、算出部は、検出したプレス荷重に従うスライドの複数ポイント間の偏心量を算出し、判断部は、検出部で検出したスライドの複数ポイントのプレス荷重が、算出部で算出されたスライドの複数ポイント間の偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断する。当該複数ポイント間の偏心量の算出により精度の高い偏心異常判定が可能である。

好ましくは、報知部は、表示器に異常情報を出力する。表示器に異常情報を出力することにより作業者に視覚的に異常を報知することが可能である。

好ましくは、検出部は、スライドストロークの動作期間中におけるプレス荷重を検出する。算出部は、検出部で検出した動作期間中に従うプレス荷重に基づくスライドの偏心量を算出する。判断部は、検出部で検出したプレス荷重が、動作期間中において算出部で算出された偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断する。スライドストロークの動作期間中における偏心異常判定が可能である。

ある局面に従うプレスシステムの制御方法は、ワークをプレス加工する際のプレス荷重を検出するステップと、検出したプレス荷重に従うスライドの偏心量を算出するステップと、検出したプレス荷重が、算出されたスライドの偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断するステップと、判断結果に基づいて異常を報知するステップとを備える。

本発明によれば、測定されたプレス荷重は、偏心量に基づくプレス荷重許容値に従って異常判定が行われるため精度の高い偏心異常判定が可能である。

本発明のプレスシステムおよびプレスシステムの制御方法は、精度の高い偏心異常判定が可能である。

本実施形態に基づくプレス機械１０を説明する図である。 本実施形態に基づく制御装置４０の機能構成を示すブロック図である。 本実施形態に基づくプレス荷重の荷重波形を説明する図である。 本実施形態に基づくプレス機械１０において、偏心荷重異常の判断を説明する図である。 本実施形態に基づくプレス荷重許容値（閾値線Ｌ１）の設定を説明する図である。 プレス機械１０のポイント数を説明する図である。 本実施形態に基づくプレス機械１０の制御装置４０における偏心荷重異常を判断する処理を説明するフロー図である。

本実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付し、その説明は繰り返さない。

＜プレス機械＞
図１は、本実施形態に基づくプレス機械１０を説明する図である。

図１には、プレス機械１０としてトランスファー型のプレス機械の正面視が示されている。なお、当該プレス機械は一例であり、特にトランスファー型に限定するものではない。

フロアーＦＬの下に、平面視が矩形状のベッド１２が埋設されている。このベッド１２の平面視四隅には柱状のアプライト１４が立設されている。これら４本のアプライトの上にはクラウン１６が支持されている。クラウン１６にはスライド２０が垂設され、クラウン１６内の適宜な駆動機構によりスライド２０を上下に駆動することができる。これらによってトランスファー型のプレス本体が形成されている。

ベッド１２の上には、ムービングボルスタ１８が配設されている。ムービングボルスタ１８は、レール等の適宜なガイド手段に沿って円滑にプレス本体からその外部に搬出、あるいは外部から搬入できるように構成されている。このムービングボルスタ１８の上面には、ワークＷを加工するための金型２２の内の下金型２２Ｂが着脱可能に装着されている。

スライド２０の下面には、金型２２の内の上金型２２Ａが着脱可能に装着させている。こうして、これらの金型２２に対応する所定のワークＷを下金型２２Ｂに位置させ、上金型２２Ａをスライド２０と共に降下させてプレス加工する。

上記のプレス機械１０には、プレス加工する対象のワークＷを新しく供給したり、順次、次の加工ステーションに供給したりするワーク搬送装置２４が設けられている。

ワーク搬送装置２４は、ワークＷの搬送方向に沿って平行に延伸した長尺なトランスファバー３０を備えている。

図１において、ワークＷは左から右の方向に搬送され、この搬送方向に直交する図１の紙面に垂直な方向において、トランスファバー３０には、ワークＷの種類に対応したワーク保持具３５が着脱可能に装着されている。

トランスファバー３０を構成要素に含むワーク搬送装置２４は、バー駆動機構として、例えば、リニアモータを使用したフィード駆動機構３１を有し、これによってトランスファバー３０をフィード方向Ｆに駆動し、さらに、リフト・クランプ駆動機構３７を有し、これによってトランスファバー３０をリフト方向Ｌとクランプ方向との各方向に駆動する。

ワーク保持具３５は、各工程毎に設けられている。トランスファバー３０を、フィード方向、クランプ方向、つまりワークフィード方向に対し水平直交方向およびリフト方向に、予め設定されたモーションに従って移動するようにワーク搬送装置２４を駆動制御することにより、ワークＷが次工程に順番に搬送され、プレス成形されたワークＷがフィーダー１２０により搬送される。

本例においては、一例としてワークＷを加工するステーション数が３である場合が示されている。当該ステーション数は、ワークＷの加工に応じて適宜変更することが可能である。

プレス機械１０には、スライド２０の右側に対応して右荷重センサ６０と、スライド２０の左側に対応して左荷重センサ６２とが設けられる。

コントロールパネル６は、プレス機械１０を制御するために必要な各種データを入力するものであり、データを入力するためのスイッチやテンキー、および設定画面やプレス機械１０から出力されるデータを表示する表示器を有している。

表示器としては、透明タッチスイッチパネルを液晶表示器やプラズマ表示器等のグラフィック表示器を前面に装着した、プログラマブル表示器が採用されている。

なお、このコントロールパネル６は、予め設定されたデータを記憶したＩＣカード等の外部記憶媒体からのデータ入力装置、または無線や通信回線を介してデータを送受信する通信装置を備えていてもよい。

＜プレス機械１０の制御装置の構成＞
次に、プレス機械１０の制御装置４０について説明する。

図２は、本実施形態に基づく制御装置４０の機能構成を示すブロック図である。
図２において、実施形態に基づく制御装置４０は、プレス機械１０全体を制御する装置であって、詳細図示による説明は省略するが、ＣＰＵや高速数値演算プロセッサ等を主体に構成され、決められた手順に従って入力データの算術・論理演算を行うコンピュータ装置と、指令電流を入出力する入出力インタフェースとを備えて構成されている。

本実施形態に基づく制御装置４０は、検出部４２と、判断部４４と、異常報知部４５と、算出部４６とを含む。

制御装置４０は、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の適宜な記憶媒体で構成されたメモリ５０と接続されている。メモリ５０は、制御装置４０が各種の機能を実現するためのプログラムが格納されている。なお、メモリ５０は、各種演算処理を実行するためのワーク領域としても用いられる。

制御装置４０には、コントロールパネル６の他、荷重センサ（右荷重センサ６０、左荷重センサ６２）とも接続される。荷重センサにより制御装置４０は、スライド２０によりプレス荷重の状態を判断することが可能である。

検出部４２は、右荷重センサ６０および左荷重センサ６２からのデータの入力を受け付けてプレス加工におけるプレス荷重を検出する。また、検出部４２は、外部からの指示を受け付けて検出し、所定の処理を実行するようにしても良い。例えば、検出部４２は、プレスの起動の停止指示を受け付けてプレス加工を停止させるようにしても良い。

算出部４６は、検出部４２で検出したプレス荷重に従ってプレス加工におけるスライド２０の偏心量を算出する。

判断部４４は、検出部４２で検出したプレス荷重が、算出部４６で算出されたスライド２０の偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断する。判断部４４は、検出部４２で検出したプレス荷重が偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたと判断した場合には、プレス異常であると判断する。一方、判断部４４は、検出部４２で検出したプレス荷重が偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えていないと判断した場合には、プレス異常はないと判断する。

偏心量に基づくプレス荷重許容値を算出するテーブルは、メモリ５０に予め格納されているものとする。

異常報知部４５は、判断部４４の判断結果に基づいて異常を報知する。具体的には、異常報知部４５は、判断部４４の判断結果に基づいてコントロールパネル６に過負荷なプレス加工である旨の情報を出力するように指示する。コントロールパネル６は、当該指示に従って表示器に当該情報を出力する。あるいは、アラームを出力するようにしても良い。また、異常報知部４５は、プレス機械１０がネットワークを介して外部装置と接続されている場合に、当該ネットワークを介して異常である旨の情報を送信するようにしても良い。プレス荷重許容値を超えたプレス荷重（偏心荷重）は、プランジャーやフレームの亀裂、破損、またプレス横揺れの原因となる。

したがって、当該報知によりプレス荷重（偏心荷重）の異常をユーザが容易に把握して、プレス機械１０をメンテナンスあるいはプレス加工の調節を促すことが可能である。

図３は、本実施形態に基づくプレス荷重の荷重波形を説明する図である。
図３に示されるように、スライドストロークに従って発生する右荷重センサ６０および左荷重センサ６２で計測されたプレス荷重が示されている。

スライドストロークに従ってプレス荷重が変化する場合が示されている。
一例として、プレス加工の途中において右荷重と左荷重との差が過大に大きくなる偏心荷重異常が生じた場合が示されている。

図４は、本実施形態に基づくプレス機械１０において、偏心荷重異常の判断を説明する図である。

図４に示されるように、プレス機械１０の過負荷異常（偏心荷重異常）を検出するために、プレス機械１０の保護特性として、図４に示すようなプレス機械１０の偏心量に基づくプレス荷重許容値（閾値線Ｌ１）が予めメモリ５０に記憶されている。当該閾値線Ｌ１は、プレス機械１０のプレス加工条件およびスライド２０の寸法等を含むプレス機械１０の規格に基づいて設定されるものである。したがって、プレス機械の種類（サイズ）、プレス加工条件等が異なれば当該閾値線Ｌ１の形状も異なる。

図４に示されるように左右の偏心量が大きくなればなるほど閾値線Ｌ１に従う許容値が低下する場合が示されている。

本実施形態においては、プレス機械１０の偏心荷重値として、閾値線Ｌ１に従う許容値以下であれば、プレス加工の偏心荷重は正常であり、閾値線Ｌ１に従う許容値を超えるプレス加工の偏心荷重は異常であると判断する。

したがって、本実施形態においては、プレス機械１０の偏心荷重値が許容値を超える場合には、異常である旨を報知することにより、プレス加工の異常な偏心荷重に伴う、プランジャーやフレームの亀裂、破損、プレス横揺れ等を抑制することが可能である。

図５は、本実施形態に基づくプレス荷重許容値（閾値線Ｌ１）の設定を説明する図である。

図５には、２ポイントのプレス荷重に対する偏心荷重が示されている。
具体的には、左側のポイントにプレス荷重Ｐ１がかかり、右側のポイントにプレス荷重Ｐ２がかかる場合が示されている。ポイント間隔はｃとして示されている。また、ここでは、偏心荷重として左側に偏心荷重Ｐがかかる場合が示されている。プレス中心からの偏心距離はｅとして示されている。偏心荷重Ｐをかけてもその反力がポイント最大能力（Ｐｍａｘ／２）を超えてはならないため左側のポイントからの偏心距離をａ、右側のポイントからの偏心距離をｂとすると、偏心荷重Ｐは以下の関係式で算出することが可能である。

偏心距離ａ，ｂは、次式で表わされる。
偏心距離ａは、ｃ／２−ｅ・・・（１）
偏心距離ｂは、ｃ／２＋ｅ・・・（２）
プレス荷重Ｐ１＝Ｐ×ｂ／ｃ≦Ｐｍａｘ／２・・・（３）
プレス荷重Ｐ２＝Ｐ×ａ／ｃ≦Ｐｍａｘ／２・・・（４）
Ｐ１＋Ｐ２＝Ｐ・・・（５）
Ｐｍａｘは、プレス機械の最大能力である。

上式を展開すると、Ｐ＝ｃＰｍａｘ／（ｃ＋２ｅ）・・・（６）
すなわち、プレス荷重許容値は、偏心距離ｅの関数として算出することが可能である。

ここで、偏心距離ｅは、次式で表される。ｅ＝ｃ×Ｐ１／Ｐ１＋Ｐ２（Ｐ１＞Ｐ２の場合）当該ｅを上式（６）に代入することによりプレス荷重許容値を算出することが可能となる。なお、本例においては、Ｐ１＞Ｐ２の場合について説明したが、Ｐ２≧Ｐ１の場合には、Ｐ１とＰ２を入れ替えることにより同様にして算出することが可能である。

そして、当該プレス荷重許容値と検出されたプレス荷重とを比較してプレス荷重許容値を超えているか否かを判断し、プレス荷重許容値を超えていると判断した場合には異常な偏心荷重であると判断する。一方、プレス荷重許容値を超えていないと判断した場合には正常な偏心荷重であると判断する。

図６は、プレス機械１０のポイント数を説明する図である。
図６に示されるように、ポイント数１、２、４の場合が示されている。ポイント数が増えるほど偏心に強くなる。

ポイント数に応じたプレス荷重許容値の設定については、当業者が適宜設計変更することが可能である。なお、本例においては左右の偏心荷重について説明したが前後の偏心荷重についても同様に正常か否かについて判断することが可能である。

図７は、本実施形態に基づくプレス機械１０の制御装置４０における偏心荷重異常を判断する処理を説明するフロー図である。

図７に示されるように、プレス機械１０は、プレス起動の停止が指示されたかどうかを判断する（ステップＳ２）。検出部４２は、プレスの起動の停止指示を受け付けていないかどうかを判断する。

ステップＳ２において、プレス機械１０は、プレス起動の停止が指示された場合（ステップＳ２においてＹＥＳ）には、処理を終了する（エンド）。検出部４２は、プレスの起動の停止指示を受け付けた場合には、プレス加工を停止する。

一方、ステップＳ２において、プレス機械１０は、プレス起動の停止が指示されていない場合（ステップＳ２においてＮＯ）には、処理を継続する。

プレス機械１０は、荷重値の読込処理を実行する（ステップＳ４）。検出部４２は、荷重センサから取得したプレス荷重の荷重波形を読み込む。

次に、プレス機械１０は、プレス荷重に従うスライドの偏心量を算出する（ステップＳ６）。算出部４６は、検出部４２で検出されたプレス荷重に基づいてスライドの偏心量を算出する。

次に、プレス機械１０は、プレス荷重が、算出した偏心量に基づくプレス荷重許容値内であるか否かを判断する（ステップＳ８）。判断部４４は、図４で説明したように算出部４６で算出した偏心量に基づくプレス荷重許容値を取得し、検出部４２で検出したプレス荷重がプレス荷重許容値内であるか否かを判断する。

ステップＳ８において、プレス機械１０は、プレス荷重が、算出した偏心量に基づくプレス荷重許容値内であると判断した場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）には、ステップＳ２に戻り、処理を継続する。

一方、ステップＳ８において、プレス機械１０は、プレス荷重が、算出した偏心量に基づくプレス荷重許容値内でないと判断した場合（ステップＳ８においてＮＯ）には、異常報知する（ステップＳ１０）。判断部４４は、異常報知部４５に指示して、異常報知部４５は、判断部４４からの指示に従い異常を報知する。

なお、本例においては、異常を報知する場合について説明するが、異常を報知する場合だけでなく、異常を報知する場合にはプレス加工を停止するようにしてもよい。

次に、プレス機械１０は、処理が終了したかどうかを判断する（ステップＳ１１）。判断部４４は、プレス加工の処理が終了したかどうかを判断する。

ステップＳ１１において、プレス機械１０は、処理が終了したと判断した場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）には、処理を終了する（エンド）。

一方、プレス機械１０は、処理が継続していると判断した場合（ステップＳ１１においてＮＯ）には、ステップＳ２に戻り、上記処理を繰り返す。

異常報知部４５は、プレス荷重許容値を超えるプレス荷重が検出された場合には、異常な偏心荷重である旨を報知する。具体的には、コントロールパネル６の表示器に過負荷異常（偏心荷重異常）なプレス加工である旨の情報を出力する。例えば、図４で示される表示により異常判定である位置を指し示すようにしても良い。

あるいは、アラーム音を出力するようにして過負荷なプレス加工である旨を作業者に通知するようにしても良い。また、プレス機械１０とネットワークを介して接続されている外部装置（管理装置）に当該情報を送信することにより、当該情報を管理者側で把握できるようにすることも可能である。

当該方式により、プレス荷重許容値を超える偏心荷重に基づくプレス加工が継続して実行されることを回避して、プランジャーやフレームの亀裂、破損、プレス横揺れ等を抑制することが可能である。

また、本方式は、プレス加工中における荷重値を計測して、プレス荷重許容値を超えるか否かを判断するためプレス途中（スライドストロークの動作期間中）における偏心荷重異常を判断することが可能であり、精度の高い偏心荷重異常の判定が可能である。

なお、本例においては、プレス荷重許容値を超える偏心荷重が検出された場合に異常を報知する構成について説明したが、当該プレス荷重許容値を超える偏心荷重が検出された回数をカウントして、所定回数を超えた場合に異常を報知するようにしても良い。所定回数は、当業者であるならばプランジャーやフレームの亀裂、破損、プレス横揺れ等を回避することが可能な最適な回数に適宜設計変更することが可能である。

なお、上記においては、トランスファー型のプレス機械に適用可能である場合について説明したが、特にこれに限られず、他のプレス機械にも利用することができる。

なお、本例においては、制御装置４０の各部の機能構成としてプレス機械に設けられる構成について説明したが、特に当該プレス機械に限られるものではなく、プレス機械を含むプレスシステムとすることも可能である。例えば、ネットワークを介して外部サーバと接続されている場合には、当該外部サーバのＣＰＵと連携して各部の機能を実行することも可能である。また、プレス機械の表示部に表示する構成に限定されるのではなく、ネットワークを介してプレス機械と接続可能な端末の表示部に表示することも可能である。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

６ コントロールパネル、１０ プレス機械、１２ ベッド、１４ アプライト、１６ クラウン、１８ ムービングボルスタ、２０ スライド、２２ 金型、２２Ａ 上金型、２２Ｂ 下金型、２４ ワーク搬送装置、３０ トランスファバー、３１ フィード駆動機構、３５ ワーク保持具、３７ クランプ駆動機構、４０ 制御装置、４２ 検出部、４４ 判断部、４５ 異常報知部、４６ 算出部、５０ メモリ、６０ 右荷重センサ、６２ 左荷重センサ。

Claims (5)

1. ワークをプレス加工する際のプレス荷重を検出する検出部と、
   前記検出部で検出したプレス荷重に基づくスライド中心から偏心荷重がかかる位置までの距離である偏心量を算出する算出部と、
   前記検出部で検出したプレス荷重が、前記算出部で算出された偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断する判断部と、
   前記判断部の判断結果に基づいて異常を報知する報知部とを備える、プレスシステム。
2. 前記検出部は、スライドの複数ポイントにおけるプレス荷重をそれぞれ測定し、
   前記算出部は、前記検出したプレス荷重に従う前記スライドの前記複数ポイント間の偏心量を算出し、
   前記判断部は、前記検出部で検出した前記スライドの前記複数ポイントのプレス荷重が、前記算出部で算出された前記スライドの前記複数ポイント間の偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断する、請求項１記載のプレスシステム。
3. 前記報知部は、表示器に異常情報を出力する、請求項１記載のプレスシステム。
4. 前記検出部は、スライドストロークの動作期間中におけるプレス荷重を検出し、
   前記算出部は、前記検出部で検出した前記動作期間中に従うプレス荷重に基づくスライドの偏心量を算出し、
   前記判断部は、前記検出部で検出したプレス荷重が、前記動作期間中において前記算出部で算出された偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断する、請求項１記載のプレスシステム。
5. ワークをプレス加工する際のプレス荷重を検出するステップと、
   検出したプレス荷重に従うスライド中心から偏心荷重がかかる位置までの距離である偏心量を算出するステップと、
   検出したプレス荷重が、算出されたスライドの偏心量に基づくプレス荷重許容値を超えたか否かを判断するステップと、
   判断結果に基づいて異常を報知するステップとを備える、プレスシステムの制御方法。

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