JPH0938731A - パンチプレスの動作制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワーク送りとラム（パンチ）の下降との同期
が取れず、高速、高精度のパンチ加工が困難であった。 【解決手段】 ＮＣ装置２０は、板材送り指令手段とパ
ンチ駆動指令手段とを内蔵している。ＮＣ装置２０は、
ワークの、次に加工されるパンチ位置へのワーク送り時
間ｔｆと、パンチ工具が下降開始からワークの表面に接
触するまでの時間ｔｄを演算して、動作開始指令のタイ
ミングを制御して、板材送り完了時とパンチ工具のワー
クの表面に対する接触時とが同時となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、タレットパンチ
プレス等における、ワーク送り動作とパンチ動作とを制
御するパンチプレスの動作制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】パンチプレスでは、テーブル上のワーク
のＸ，Ｙ軸方向への送りとラムの下降によるパンチ動作
とにより、孔明け加工を連続的に行う。前記ワークの送
り動作とパンチ動作は、数値制御装置（ＮＣ装置）とは
各々独立した別のコントローラにより動作指令される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような外
付けの別のコントローラによる動作指令は、コントロー
ラ外の信号線とインタフェイスとを介して行われるた
め、各動作の同期を図ることが困難であり、結果的に簡
単な動作指令となっていた。その一例として、パンチ動
作は、一般にはワーク送りの完了後、すなわち、ワーク
停止後にラム下降を開始させることが挙げられる。この
ようにワーク送りの完了を待ってラムの下降を開始させ
る場合、制御は簡単であるが、ラムの待ち時間が長くな
り、サイクルタイムが無駄に長くなる。近年、パンチ加
工の効率化が叫ばれる中、こうした状況は非常に問題視
される点である。

【０００４】この発明の第１の目的は、簡単な構成で低
コストなパンチプレスの動作制御装置を提供することが
である。第２の目的は、大量のデータ（情報）を確実に
授受可能とすることで、高速且つ高精度のパンチ加工を
可能とすることである。第３の目的は、サイクルタイム
の十分な短縮を図ることである。第４の目的は、様々な
ワーク送り動作及びパンチ動作に対応してサイクルタイ
ムの十分な短縮を図ることである。第５の目的は、加工
パターンが異なるものに変更されても安定したサイクル
タイムの短縮が図れるようにすることである。第６の目
的は、ワークの板厚が異なるものに変更されても安定し
たサイクルタイムの短縮が図れるようにすることであ
る。第７の目的は、これらパンチプレス制御の自動化を
促進することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明では、ワーク送り手段に対して
送り指令を出力するワーク送り指令手段と、パンチ駆動
手段に対して駆動指令を出力するパンチ駆動指令手段と
を数値制御装置に内蔵したことを特徴とするものであ
る。請求項２記載の発明では、前記数値制御装置には、
ワーク送り指令手段及びパンチ駆動手段に対して装置内
伝達手段を介して指令情報を伝達する制御手段が備えら
れているものである。請求項３記載の発明では、前記制
御手段は、前記ワーク送り手段によるワーク送り完了
と、パンチ駆動手段によるパンチ工具のワーク表面に対
する接触動作が同期的に行われるように、前記指令情報
を前記各指令手段に教示するものである。請求項４記載
の発明では、前記数値制御装置は、前記ワーク送り手段
によるワークの次に加工されるパンチ位置へのワーク送
り時間を演算する送り到達時間演算手段と、前記パンチ
駆動手段のパンチ工具が下降開始からワーク表面に接す
るまでのワーク接触時間を演算するワーク接触時間演算
手段とを備え、前記制御手段は、これら時間情報に基づ
いて前記指令情報を作成するものである。請求項５記載
の発明では、前記送り到達演算手段は、ワークへの加工
情報を加味してワーク送り時間を演算するものとしてあ
る。請求項６記載の発明では、前記ワーク接触時間演算
手段は、ワークの板厚情報および、又は金型情報を加味
してワーク接触時間を演算するものとしてある。請求項
７記載の発明では、前記各演算手段に必要とされる加工
情報、ワークの板厚情報等の演算情報は加工プログラム
から解析されるものである。

【０００６】

【実施の形態】この発明の一実施例を図１ないし図５に
基づいて説明する。図４および図５は、この動作制御装
置を応用するタレット式のパンチプレスの平面図および
側面図を各々示す。フレーム１に上下のタレット２（２
Ａ，２Ｂ）が設置され、フレーム１の上部に設けられた
パンチ駆動手段１３により、パンチ位置Ｐでタレット２
のパンチ工具１６およびダイ１７によるパンチ加工が行
われる。パンチ駆動手段１３は、サーボモータ等からな
るサーボ機構１８により昇降自在なラム１９を介してパ
ンチ工具１６を昇降させるものとしてある。なお、前記
サーボ機構１８は油圧シリンダ式のものであってもよ
い。

【０００７】テーブル３は、中央の固定テーブル３ａと
両側のスライドテーブル３ｂとからなる。両側のスライ
ドテーブル３ｂは、キャリッジ４と一体に固定され、ベ
ッド５のレール６上をキャリッジ４と共に前後方向（Ｙ
軸方向）に進退する。キャリッジ４には左右方向（Ｘ軸
方向）に進退自在にクロススライド７が搭載され、クロ
ススライド７に設けられた複数のワークホルダ８によ
り、テーブル３上の板状のワークＷが把持される。

【０００８】キャリッジ４の進退駆動は、ベッド５に設
置したＹ軸サーボモータ９と送りねじ１１とで行われ、
クロススライド７の進退駆動は、キャリッジ４に設置し
たＸ軸サーボモータ１０と送りねじ１２とで行われる。
これらＸ軸サーボモータ１０およびＹ軸サーボモータ９
等でワーク送り手段１５が構成される。なお、フレーム
１にはパンチ位置Ｐにあるタレット２のパンチ工具１６
が割出工具である場合に、その割出回転させる工具角度
割出機構（図示せず）を備えている。

【０００９】図２は、このパンチプレスを制御する制御
装置のハードウェア構成を示す。ＮＣ装置２０は、パン
チプレスの全体を制御するものであり、数値制御を行う
ＮＣ機能部とプログラマブルコントローラ機能部とを備
えたコンピュータ装置で構成される。ＮＣ装置２０は、
ワーク送り手段１５のＸ軸サーボモータ１０およびＹ軸
サーボモータ９と、パンチ駆動手段１３のサーボモータ
等からなるサーボ機構３６との３軸に対して、そのサー
ボアンプ３３，３４，３５に直接制御する。また、それ
と同様、タレット割出モータ２７および前記工具角度割
出機構の割出モータ２８も、そのサーボアンプ２９，３
０にＮＣ装置２０から直接に指令を与えて制御するよう
にしてある。また、その他の機器３８についてもＮＣ装
置２０で直接に制御するように構成される。

【００１０】サーボ機構３６は、パンチ駆動手段１３の
ラム軸サーボアンプ３３を介して制御される。Ｘ軸サー
ボモータ１０およびＹ軸サーボモータ９は、各々サーボ
アンプ３４，３５を介して制御される。各軸のモータ２
７，２８，１０，９は、これらに付設されたパルスジェ
ネレータ３１，３２，４３，４４の帰還信号でフィード
バック制御を行うものとしてある。

【００１１】ＮＣ装置２０と各軸のサーボアンプ２９，
３０，３３〜３５とは直列伝送の信号線と、それらのイ
ンタフェイス（図示せず）とで接続されている。また、
ＮＣ装置２０には、グラフィックディスプレイ２２、キ
ーボード２３、フロッピィーディスク装置２４、外部信
号線接続用インタフェース２５、および機械操作パネル
２６等が付設されている。

【００１２】図１は、図２のＮＣ装置における各軸同時
制御のための主要部を示す機能ブロック図である。ＣＰ
Ｕ等からなる制御手段２１は、後述する内部の各手段を
コントロールするものである。特に、ワーク送り手段１
５のＸ軸サーボモータ１０およびＹ軸サーボモータ９
と、パンチ駆動手段１３のサーボ機構３６との３軸を同
期的に制御する。この制御手段２１は、指令情報を作成
し、この指令情報を各サーボ機構に動作指令を行うもの
である。前記内部の各手段とは、ＸＹ軸送り指令手段５
１（ワーク送り指令手段）と、加工プログラム解析手段
と、送り到達時間演算手段５３と、ワーク接触時間演算
手段５４と、ラム軸送り指令手段５５（パンチ駆動指令
手段）と、接触高さ演算手段５８である。これら各手段
間は、バスライン（装置内伝達手段）に沿って指令情
報、その他の情報の授受が行われる。この場合、従来の
外付けのコントローラと比較して、大量のデータを高速
で且つ確実に正しいタイミングで授受可能となってお
り、結果的に、パンチ加工の高速化及び高精度化が実現
される。例えば、従来のものでは、１ｍｓｅｃの周期で
制御されているものには、１ｍｓｅｃの授受のバラツキ
が予想されていたが、本発明は、そのバラツキをも解消
し、完全同期が実現される。

【００１３】加工プログラム解析手段５２は、ＮＣ装置
外から入力される加工プログラム５９の内容を解析する
ものである。代表的なものとして、ワークＷへの加工情
報（加工孔形状、加工位置等）や、ワークＷの板厚情報
ｈｎ、パンチ工具１６やダイ工具１７の金型情報、加工
種によってはラムの待機高さ情報Ｔｎが挙げられる。

【００１４】ＸＹ軸送り指令手段５１は、加工プログラ
ム５９から解析される加工情報から判断されるＸ軸送り
指令およびＹ軸送り指令に従ってＸ軸サーボアンプ３４
およびＹ軸サーボアンプ３５へ送り指令を出力する手段
である。

【００１５】送り到達時間演算手段５３は、ワーク送り
手段１５による次のワークＷのパンチ位置へのワーク送
り到達時間ｔｆを演算する手段である。

【００１６】ワーク接触時間演算手段５４は、パンチ駆
動手段１３の加工開始からパンチ工具１６がワークＷの
表面に接するまでの時間であるワーク接触時間ｔｄを演
算する手段である。このワーク接触時間演算手段５４
は、解析された板厚情報ｈｎおよび金型情報Ｔｎを加味
して接触高さ演算手段５８で演算される接触高さＨＢ
と、待機高さ情報ＨＡ値とラム軸下降速度の情報とから
ワーク接触時間ｔｄを演算するものとしてある。

【００１７】ラム軸送り指令手段５５は、予め設定して
おいた所定の速度曲線に従ってラム１９が昇降動作する
ようにラム軸サーボアンプ３３へラム軸昇降指令を出力
する手段である。或いは、昇降速度は、その都度演算さ
れるものであってもよい。

【００１８】制御手段２１は、演算されたワーク送り到
達時間ｔｆとワーク接触時間ｔｄから指令情報を作成
し、この指令情報に基づいて前記ＸＹ軸送り指令手段５
１とラム軸送り指令手段５５の動作指令の出力開始を制
御するものである。結果的に、ワーク送りの完了動作と
パンチ工具１６のワーク表面に対する接触が同期的（同
時）になるように制御するものである。尚、ここでいう
同期的とは、完全に同時であること以外に、板材送り完
了直後にパンチ工具１６がワーク表面に接することも含
むものとする。

【００１９】続いて、この制御装置の動作を、図３のタ
イミングチャート例と共に説明する。この例は、パンチ
工具１６のワーク表面に対する接触動作よりも板材送り
の完了動作が遅い場合で、この遅い方の動作にパンチ工
具１６の動作を合わせるものである。

【００２０】パンチプレス機は、加工プログラム５９に
従い、ワーク送り手段１５によるＸ軸方向およびＹ軸方
向のワーク送りと、パンチ駆動手段１３によるパンチ動
作とを行う。Ｘ軸方向の送りと、Ｙ軸方向の送りとは同
時に行われるが、両軸の送り距離が違う場合に、Ｘ，Ｙ
軸のいずれか片方の送りが先に完了するようにしても良
く、また同時に送りが完了するように速度調整を行わせ
てもよい。図３（ａ）は、Ｘ，Ｙ軸のうちの遅く到達す
る軸の速度曲線を示す。この曲線は、送りの開始および
停止時は次第に加速および減速させ、中間は最高速度と
する台形制御の速度曲線となっている。

【００２１】まず、加工プログラム５９におけるＸ軸送
り指令およびＹ軸送り指令により、第１回目のパンチ位
置Ｐへのワーク送りが行われる。このとき、送り到達時
間演算手段５３は、送り動作の実行と並行して、ＸＹ方
向の送り距離とワーク送り手段１５による送り速度とか
ら、送り到達時間ｔｆ１を演算する。一方、ワーク接触
時間演算手段５４は、パンチ工具１６がワークＷに接す
るラム軸高さである接触高さ（Ｂ１点の高さ）ＨＢと、
ラム軸の待機高さＨＡと、ラム軸の下降速度とから、パ
ンチ駆動手段１３の下降開始からパンチ工具１６がワー
ク表面に接するまでのワーク接触時間ｔｄ１を演算す
る。

【００２２】待機高さＨＡは、加工プログラム５９に特
に指令されていない場合は、所定の最大上昇高さとする
こともできる。接触高さＨＢの情報は、ＮＣ装置２０に
おける接触高さ演算手段５８から与えられる。この手段
５８では、加工プログラム解析手段５２によって加工プ
ログラム５９から解析された（あるいはＮＣ装置２０の
メモリに登録された）板厚情報ｈｎおよび金型情報Ｔｎ
から接触高さＨＢを演算する。金型情報を加味するの
は、パンチ工具１６の種類によって工具高さが異なり、
ラム軸高さを補正する必要があるためである。その補正
量を金型情報として、ワーク接触時間ｔｄ１の演算に用
いられる。

【００２３】このように送り到達時間ｔｆ１とワーク接
触時間ｔｄ１とを演算しておき、送り到達時間ｔｆ１か
らワーク接触時間ｔｄ１を差し引いた時間（あるいはそ
れよりも少し短い時間）だけワーク送り開始時Ｔｃｏか
ら経過すると、その時点（Ｔａ１）でラム軸送り指令手
段５５にパンチ駆動手段１３のサーボアンプ３３へパン
チ開始指令を出力する。このようにしてパンチ駆動手段
１３のパンチ動作をワーク送り中に開始させることによ
り、ワーク送りが到達したときには、ラム軸高さがワー
クＷに略接する位置まで加工することになり、パンチ駆
動手段１３の無駄な待機時間が無くせる。

【００２４】ラム軸が下降を続けてワークＷを孔明け
し、ラム軸が上昇してワークＷからパンチ工具１６が完
全に抜けると、すなわちワーク送りがパンチ工具１６と
干渉せずに行えるようになると、次のパンチ位置へのワ
ーク送り手段１５による送りが開始される。パンチ工具
１６の抜け出しを確認する位置Ｃのラム軸高さは、安全
のため、ワーク表面高さよりも若干高い位置に設定して
おく。このような動作を繰り返して、複数箇所のパンチ
下降が順次行われる。

【００２５】

【発明の効果】この発明のパンチプレスの動作制御装置
は、数値制御装置にワーク送り指令手段と、パンチ駆動
指令手段と内蔵したことにより、数値制御装置とワーク
送り手段及びパンチ駆動手段指令手段との間に、特別な
部材が介在せず、構成を簡単とすることができる。ま
た、それにより、低コストとなる。請求項２の発明の場
合は、装置内伝達手段を介して情報の授受が行われるた
め、大量のデータ（情報）を確実に授受可能となり、高
速且つ高精度のパンチ加工が可能となる。請求項３の発
明の場合は、ワーク送り完了とパンチ工具のワーク表面
に対する接触動作が同期的に行われるため、サイクルタ
イムの十分な短縮を図ることである。請求項４の発明の
場合は、様々なワーク送り動作及びパンチ動作に対応し
てサイクルタイムの十分な短縮を図ることができる。ま
た、動作開始指令後は、特に動作制御を必要としないの
で、制御は複雑とすることはない。請求項５の発明の場
合は、加工パターンが異なるものに変更されても安定し
たサイクルタイムの短縮が可能となる。請求項６の発明
の場合は、ワークの板厚が異なるものに変更されても安
定したサイクルタイムの短縮が可能となる。請求項７の
発明の場合は、パンチプレス制御の自動化を促進するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例にかかる制御装置の概念構
成を示すブロック図である。

【図２】同制御装置のハードウェア構成を示す説明図で
ある。

【図３】各軸の動作タイミングチャートである。

【図４】同制御装置を応用したパンチプレスの平面図で
ある。

【図５】同パンチプレスの側面図である。

【符号の説明】

１・・フレーム、２・・タレット、４・・キャリッジ、
８・・ワークホルダ、９・・Ｙ軸サーボモータ、１０・
・Ｘ軸サーボモータ、１３・・パンチ駆動手段、１５・
・板材送り手段、１６・・パンチ工具、２０・・ＮＣ装
置、３６・・サーボ機構、２１・・制御手段、５１・・
ＸＹ軸送り指令手段、５２・・加工プログラム解析手
段、５３・・送り到達時間演算手段、５４・・ワーク接
触時間演算手段、５５・・ラム軸指令手段、５９・・加
工プログラム

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワーク送り手段に対して送り指令を出力
   するワーク送り指令手段と、パンチ駆動手段に対して駆
   動指令を出力するパンチ駆動指令手段とを数値制御装置
   に内蔵したことを特徴とするパンチプレスの動作制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記数値制御装置には、ワーク送り指令
   手段及びパンチ駆動手段に対して装置内伝達手段を介し
   て指令情報を伝達する制御手段が備えられている請求項
   １記載のパンチプレスの動作制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記ワーク送り手段に
   よるワーク送り完了と、パンチ駆動手段によるパンチ工
   具のワーク表面に対する接触動作が同期的に行われるよ
   うに、前記指令情報を前記各指令手段に教示する請求項
   ２記載のパンチプレスの動作制御装置。
4. 【請求項４】 前記数値制御装置は、前記ワーク送り手
   段によるワークの次に加工されるパンチ位置へのワーク
   送り時間を演算する送り到達時間演算手段と、前記パン
   チ駆動手段のパンチ工具が下降開始からワーク表面に接
   するまでのワーク接触時間を演算するワーク接触時間演
   算手段とを備え、前記制御手段は、これら時間情報に基
   づいて前記指令情報を作成する請求項２又は３記載のパ
   ンチプレスの動作制御装置。
5. 【請求項５】 前記送り到達演算手段は、ワークへの加
   工情報を加味してワーク送り時間を演算するものとした
   請求項４記載のパンチプレスの動作制御装置。
6. 【請求項６】 前記ワーク接触時間演算手段は、ワーク
   の板厚情報および、又は金型情報を加味してワーク接触
   時間を演算するものとした請求項４記載のパンチプレス
   の動作制御装置。
7. 【請求項７】 前記各演算手段に必要とされる加工情
   報、ワークの板厚情報等の演算情報は加工プログラムか
   ら解析される請求項４記載のパンチプレスの動作制御装
   置。