JP2004001016A - Press machine - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械に関する。
【0002】
【背景の技術】
フライホイールとクラッチ・ブレーキとを備えかつ駆動機構であるクランク機構(クランク軸)を駆動(断続回転または連続回転)してスライド(金型)を昇降(動作)させるプレス機械(いわゆるメカプレス)は、特定の金型で特定の加工をするためにのみ供されるのではなく、広く利用可能な範囲内で汎用的に使用されるものであるが、スライドのモーションパターンは一定である。
【0003】
したがって、例えば加工(絞り)時のスライド速度(下降速度)が早過ぎるために材料割れが生じる場合は、一行程(サイクル)での絞り率を抑え行程数を増すか、プレス運転速度でもあるストローク数(spm)を下げるか、している。一般的には、金型数を増大することによるイニシャルコスト高を防止する観点から、ストローク数を下げて加工される場合が多い。
【0004】
また、金型が材料に接触する際のスライド速度を低くしたり、下死点での停留時間を長くすることで加工性を向上させる観点からは、リンクモーション(リンク機構に依存するスライド動作)等が採用される。リンクモーションは、騒音・振動の減少を図るためにも有効である。しかし、これとて、プレス構造(リンク機構)が決まれば、加工態様や加工対象物等々のそれぞれに好適な任意的なリンクモーションを選択して加工運転(スライド昇降)することができるわけではない。また、能力(トルク線図が異なる等)に違いが生じ、適応性も狭い。
【0005】
そこで、本出願人はクランク機構の利点(大荷重値発生,構造簡単,堅牢,低コスト等)を活用しつつ、クランク軸をモータで回転駆動するいわゆるサーボモータ駆動方式のプレス機械を提案(例えば、特願2001−388835号)している。かかるプレス機械によれば、各種のモーションパターンを選択切換使用可能であるから、プレス加工態様に対する適応性を拡大できるとともに、上記メカプレスの場合に比較してフライホイール,クラッチ・ブレーキ装置の一掃化ができるから、設備経済上や小型軽量化等の点でも優位である。クラッチ・ブレーキ装置の頻繁動作による短命化問題も生じることが無くなる。もとより、加工領域でのスライド速度を低速化したり、停留時間の延長化も選択自在である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、サーボモータ駆動方式のプレス機械でも、運用上の実際においては、メカプレス(リンク機構を組み込んだ場合でも)の場合と同様に生産性が低下する虞がある。
【0007】
すなわち、メカプレスの場合は、フライホイールがあるために1サイクル内でスライド速度を領域ごとに細かく制御することができないから、結果として1サイクル全体のスライド速度が低下する。つまり、低速化される加工領域が1サイクル中の10%程度であるのに、残りの90%も同様に低速化されてしまうことから、生産性が大幅に低下するわけである。
【0008】
この点に関しては、サーボモータ駆動方式のプレス機械の場合でも、加工領域内でのスライド速度を低くしたままでは、下死点通過以降でのスライド速度(上昇速度)が低速のままであるから、やはり生産性が低下してしまうであろうという虞である。しかし、技術的には、任意的なスライド速度を選択可能な利点に着目すれば、下死点通過以降(加工領域終了以降)のスライド速度を加工領域内での速度よりも高くしてプレス運転することができる筈である。
【0009】
しかしながら、現実的には、設定された加工領域内での低速化したスライドモーション(位置―速度)の順守を第1義とした上で、加工領域を除く他の領域(非加工領域)内でのスライド速度の具体的な値の決め方やその値の設定タイミング(クランク角度等)、さらにスライド昇降中の速度切換タイミング等々を如何にするかを見極めることは難しい。この見極めおよび見極め後の具体的作業の一切を作業者に任せたのでは、作業者の精神的・肉体的負担が大きいばかりか、結果として取扱い上の困難性に起因する時間浪費が著しくなるので、生産性向上は無理であるとの指摘がある。
【0010】
本発明の目的は、加工領域内でのスライド速度の低速化運転を保障しつつ最大的な生産性を担保することができるプレス機械を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械において、前記クランク軸をこれに直接またはギヤを介して間接に連結されたモータの回転制御により回転可能に構成し、指定された加工領域用情報を利用して前記スライドの加工領域内での加工用モーションパターンを作成可能かつ非加工領域内での非加工用モーションパターンを非加工領域を最短時間で通過できるように自動作成可能に形成され、加工領域内でのスライドモーションが作成された加工用モーションパターンに従いかつ非加工領域内でのスライドモーションが自動作成された非加工用モーションパターンに従ってプレス運転可能に形成されている。
【0012】
請求項1の発明に係るプレス機械では、作業者等によって指定された加工領域用情報[加工領域(位置)情報(例えば、クランク角度で160度〜180度)と第1定速域のスライド速度(例えば、30spm)および第2定速域のスライド速度(例えば、10spm)と許容最大加速度(例えば、角加速度で146.5rad/sec2)]を利用して、スライドの加工領域内での加工用モーションパターン(第1定速域,第2定速域を含む低速化パターン)が作成される。
【0013】
この作成されるパターン中には、減(加)速域の有無,減(加)速域の位置(クランク角度範囲)および所要時間の決定が、例えばテーブル参照方式,演算方式により自動的に成される。なお、許容最大加速度(角加速度で146.5rad/sec2)等は機械的に制約される固有な値であるので、都度に作業者等に指定させるのではなく、予め指定した値をメモリに記憶させかつ都度にその値を読み出すことで当該運転時の値として指定するように形成しておくのが好ましい。
【0014】
加工領域内での加工用モーションパターンが作成されると、非加工領域(加工領域外の領域)内を最短時間(例えば、1sec)で通過させることのできる非加工用モーションパターン(例えば、180度〜0度〜160度)が自動作成される。この場合のスライド速度や加(減)速度は許容最大の値である。
【0015】
かくして、加工領域内でのスライドモーションが指定・作成された加工用モーションパターンに従いかつ非加工領域内でのスライドモーションが自動作成された非加工用モーションパターンに従ってプレス運転されるから、加工領域内でのスライド速度の低速等運転を保障でき、非加工領域内を最短時間で通過できるから最大的な生産能率つまり生産性を担保することができる。
【0016】
また、請求項2の発明は、クランク軸の回転によりスライドを昇降させつつプレス加工するプレス機械において、前記クランク軸をこれに直接またはギヤを介して間接に連結されたモータの回転制御により回転可能に構成し、加工領域用情報を指定する加工領域用情報指定手段と,指定された加工領域用情報を利用して前記スライドの加工領域内での加工用モーションパターンを作成する加工用モーションパターン作成手段と,作成された加工用モーションパターンを記憶する第1メモリと,機械的制約条件およびモータ特性を参照して定速域でのスライド速度が許容最大速度に選択されるとともに加速域での加速度が許容最大加速度にかつ減速域での減速度が許容最大減速度に選択された非加工領域内での非加工用モーションパターンを作成する非加工用モーションパターン作成手段と,作成された非加工用モーションパターンを記憶する第2メモリと,第1メモリに記憶された加工用モーションパターンと第2メモリに記憶された非加工用モーションパターンとを組合せた全域モーションを作成する全域モーション作成手段と,作成された全域モーションでプレス運転する全域運転制御手段とが設けられている。
【0017】
この請求項2の発明に係るプレス機械では、作業者等はプレス運転に先立ち、加工領域用情報指定手段を用いて加工領域用情報[加工領域(位置)情報(例えば、クランク角度で160度〜180度)と第1定速域のスライド速度(例えば、30spm)および第2定速域のスライド速度(例えば、10spm)と許容最大加(減)速度〔例えば、角加(減)速度で146.5rad/sec2〕]を指定する。
【0018】
なお、許容最大角加(減)速度(146.5rad/sec2)等については、都度に作業者等に指定させるのではなく、予め指定しかつメモリに記憶させた値を読み出すことで当該運転時の値として指定するように形成しておくのがよい。
【0019】
すると、加工用モーションパターン作成手段が、指定された加工領域用情報を利用してスライドの加工領域内での加工用モーションパターン(第1定速域,第2定速域を含む低速化パターン)を作成する。この作成されるパターン中で、指定されたスライド速度(30spm)およびスライド速度(10spm)や許容最大加(減)速度[例えば、角加(減)速度で146.5rad/sec2]を利用した減(加)速域の有無,減(加)速域の位置(クランク角度範囲)および所要時間の決定が、例えばテーブル参照方式,演算方式により自動的に成される。作成された加工用モーションパターンは、第1メモリに記憶される。
【0020】
引続き、非加工用モーションパターン作成手段が、機械的制約条件(例えば、許容最大角加速度が146.5rad/sec2、許容最大スライド速度が60spm相当である等。)およびモータ特性(例えば、最大回転速度が60spm相当)を参照して、定速域でのスライド速度が許容最大速度(60spm)に選択されるとともに加速域での加速度が許容最大加速度(角加速度で146.5rad/sec2)にかつ減速域での減速度が許容最大減速度(マイナスの146.5rad/sec2)に選択された非加工領域内での非加工用モーションパターンを作成する。そして、第2メモリに記憶される。
【0021】
全域モーション作成手段は、第1メモリに記憶された加工用モーションパターンと第2メモリに記憶された非加工用モーションパターンとを組み合せた全域[例えば、クランク角度1回転…クランク角度で0度〜(160度〜180度)〜360(0)度]についての全域モーションを作成する。その後に、プレス運転指令が発せられると、全域運転制御手段が作成された全域モーションでプレス運転する。
【0022】
したがって、加工領域での低速化運転を保障できるので高品質プレス製品を高能率で生産でき、非加工領域(180度〜0度〜160度)を最短時間(例えば、1sec)で通過(スライド移行)させることができるから常に最大的な生産性を担保することができる。
【0023】
また、請求項3の発明は、前記加工領域用情報指定手段が前記加工領域を指定するための位置情報を入力する位置情報入力手段と入力位置情報により指定された加工領域を通過する際の少なくとも1つの速度情報を入力する速度入力手段とを含み形成され、前記非加工用モーションパターン作成手段が指定加工領域の終了位置から上死点側設定位置までの後側非加工領域について予め設定された最大加速度,最大速度および最大減速度に従う後側非加工用モーションパターンおよび上死点側設定位置から指定加工領域の開始位置までの前側非加工領域について予め設定された最大加速度,最大速度および最大減速度に従う前側非加工用モーションパターンを作成可能に形成されている。
【0024】
この請求項3の発明に係るプレス機械では、許容最大減速度等は予め指定(記憶)させておくものとし、作業者等は位置情報入力手段と速度入力手段とを用いて加工領域用情報の一部つまり加工領域を指定するための位置情報と指定された加工領域を通過する際の少なくとも1つの速度情報とを入力するだけでよくなる。
【0025】
非加工用モーションパターン作成手段は、指定加工領域の終了位置(180度)から上死点側設定位置(0度)までの後側非加工領域および上死点側設定位置(0度)から指定加工領域の開始位置(160度)までの前側非加工領域について予めそれぞれに設定された最大加速度,最大速度および最大減速度に従う後側非加工用モーションパターンおよび前側非加工用モーションパターンを自動的に作成する。
【0026】
すなわち、作業者等が加工領域用情報の一部(当該運転に好適な位置情報およびスライド速度)だけを指定するだけで、全域スライドモーションを正確かつ迅速に作成でき、加工用モーションパターンの選択自由度が一段と広い。
【0027】
さらに、請求項4の発明は、前記加工用モーションパターンおよび非加工用モーションパターンに係る情報を利用して1サイクル時間および/またはスロトーク数を算出可能に形成されている。
【0028】
この請求項4の発明に係るプレス機械では、加工用モーションパターンが指定・作成されかつ非加工用モーションパターンが自動作成されると、それらに係る情報を利用して1サイクル時間(例えば、1.2sec)および/またはスロトーク数(例えば、50spm)が算出される。算出結果は必要により出力(例えば、表示出力)される。したがって、作業者等は算出結果を見れば現在のプレス運転速度等を正確かつ容易に知ることができる。
【0029】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0030】
本プレス機械10は、図1〜図3に示す如く、クランク軸12に連結されたモータ30の回転制御により回転可能に構成し、加工領域用情報指定手段(84,85,81,82)と加工用モーションパターン作成手段(81,82,83)と第1メモリ(83M)と非加工用モーションパターン作成手段(81,82,83)と第2メモリ(83M)と全域モーション作成手段(81,82,83)と全域運転制御手段(81,82,83)とを設け、指定された加工領域用情報に基づき作成された加工用モーションパターンと、機械的制約条件およびモータ特性を参照し定速域でのスライド速度が許容最大速度とされるとともに加速域での加速度が許容最大加速度でかつ減速域での減速度が許容最大減速度として自動作成された非加工用モーションパターンとを組合せた全域スライドモーションに従ってプレス運転可能に形成されている。
【0031】
つまり、指定された加工領域用情報を利用してスライドの加工領域内での加工用モーションパターンを作成可能かつ非加工領域内での非加工用モーションパターンを非加工領域を最短時間で通過できるように自動作成可能に形成され、加工領域内でのスライドモーションが作成された加工用モーションパターンに従いかつ非加工領域内でのスライドモーションが自動作成された非加工用モーションパターンに従ってプレス運転可能に形成されている。
【0032】
図1において、プレス機械10の駆動機構は、クランク軸12等を含むクランク機構11から構成されている。このクランク軸12は、軸受に回転自在に支持されかつギヤ(30G,13)を介して間接連結されたモータ[AC(交流)サーボモータ]30の回転制御により回転駆動制御される。このモータ30の許容最大回転速度は60spm相当とされている。
【0033】
なお、モータ30はDC(直流)サーボモータや永久磁石もブラシも有しないレラクタンスモータ等から形成してもよい。また、クランク軸12とモータ30とは、ギヤ(減速機)を介さない直接連結としてもよい。
【0034】
スライド17は、フレーム本体(図示省略)に上下方向に摺動自在に装着され、クランク軸12の回転駆動によりコンロッド16を介して昇降駆動される。金型(図示省略)は、スライド17側の上型とボルスタ(図示省略)側の下型とからなる。
【0035】
さて、図1〜図3において、ACサーボモータ(30)の各相のモータ駆動電流Iu,Iv,Iwに対応する各相電流信号Ui,Vi,Wiは、図3の電流検出部73によって検出される。また、モータ30には、エンコーダ35が連結されている。
【0036】
このエンコーダ35は、原理的には多数の光学的スリットと光学式検出器とを有し、モータ30の回転角度θを出力するが、この実施の形態では、回転角度θ(パルス信号)をスライド17の上下方向位置PT(パルス信号)に変換して出力する信号変換器(図示省略)を含むものとされている。
【0037】
なお、クランク軸12の回転角度(クランク角度)θとの関係では、減速機(30G,13)の減速比(例えば、1/5)が考慮される。
【0038】
図2において、プレス駆動制御システムは、プレス運転駆動制御部(80)と位置速度制御部60とモータ駆動制御部70とから形成されている。なお、プレス運転駆動制御部は、コンピュータ80以外の機器(ロジック回路等々)から形成してもよい。
【0039】
すなわち、プレス運転駆動制御部を形成するコンピュータ80は、CPU81,ROM82,RAM83,FeRAM(強誘電体メモリ)83M,操作部(PNL)84,表示部(IND)85およびインターフェイス(I/F)86・87・88を含み、プレス機械全体の駆動制御や監視を司る。なお、操作パネル84と表示部85とは、タッチスイッチ付き液晶表示方式として構築してもよい。
【0040】
インターフェイス(I/F)86には位置速度制御部60,モータ駆動部70が接続され、インターフェイス(I/F)87にはエンコーダ35が接続されている。また、材料搬送装置(材料搬送用モータ101X,101Y,101Zを含む。)100は、インターフェイス(I/F)88を介して駆動制御可能に接続されている。
【0041】
なお、以下では、各種の固定情報,制御プログラム,演算(算出)式等は、ROM82またはFeRAM83Mに固定的に格納されているものとして説明するが、これらはハードディスク装置(HDD)等に格納させておくように形成してもよい。
【0042】
図2のプレス運転駆動制御部(80)は、図3に示すモーション指令部等を含み、このモーション指令部から位置速度制御部60にスライド位置信号(選択モーション指令信号)PTsを出力可能に形成されている。
【0043】
位置速度制御部60は、図3に示す如く、位置比較器61,位置制御部62,速度比較器63,速度制御部64を含み、モータ駆動部70つまり電流制御部71にトルク(電流)指令信号Siを出力可能に形成されている。なお、速度検出器36は、図示上の便宜性から位置速度制御部60に含めた形で表現した。
【0044】
まず、位置比較器61は、モーション指令部(80)からのモーションパターンに基づくスライド位置信号(目標値信号)PTsとエンコーダ35で検出された実際のスライド位置信号FPT(フィードバック信号)とを比較して、位置偏差信号△PTを生成出力する。
【0045】
位置制御部62は、入力された位置偏差信号△PTを累計し、それに位置ループゲインを乗じ、速度信号Spを生成出力する。速度比較器63は、この速度信号Spと速度検出器36からの速度信号(速度フィードバック信号)FSとを比較して、速度偏差信号△Sを生成出力する。速度制御部64は、入力された速度偏差信号△Sに速度ループゲインを乗じトルク(電流)指令信号Siを生成して電流制御部71に出力する。
【0046】
モータ駆動部70は、電流制御部71とPWM制御部(ドライバー部)72とから構成されている。
【0047】
電流制御部71は、各相(U,V,W)用の電流制御部(例えば、71U,71V,71W)からなる。例えばU相電流制御部(71U)は、トルク(電流)指令信号SiとU相信号Upとを乗算してU相目標電流信号(例えば、Usi)を生成し、引続きU相目標電流信号(Usi)と実際のU相電流信号Uiとを比較して電流偏差信号(U相電流偏差信号)Siuを生成出力する。他のV,W相用の電流制御部(71V,71W)でも、V,W相電流偏差信号Siv,Siwが生成出力される。
【0048】
この電流制御部71に入力される相信号Up,Vp,Wpは、各相モータ駆動電流を流すパターンを規定するもので、相信号生成部40で生成される。73は、モータ相電流検出部で、各相電流(値)信号Ui,Vi,Wiを検出して電流制御部71へフィードバックする。
【0049】
PWM制御部(ドライバー部)72は、パルス幅変調を行う回路(図示省略)と図示しないアイソレーション回路(例えば、72A)とドライバー(例えば、72B)とから成る。すなわち、電流制御部71から出力される各相の電流偏差信号Siu,Siv,SiwからPWM変調され、三相駆動電圧Spwmu,Spwmv,Spwmwを生成する。
【0050】
三相駆動電圧Spwmのパルス幅(Wp)は、点弧信号(+U点弧信号あるいは−U点弧信号)の時間幅(Wp)で決まるが、高負荷(例えばSiuが大電流)の場合は長く、低負荷の場合は短い。
【0051】
ドライバー(72B)は、各相用の各1対のトランジスタ,ダイオードを含むインバータ回路(図示省略)からなり、電流偏差信号Siu,Siv,SiwからPWM変調された信号(例えば、+U,−U)でスイッチング(ON/OFF)制御され、三相駆動電圧Spwmu,Spwmv,Spwmwを出力し、その結果モータ30にモータ駆動電流Iu,Iv,Iwが流れる。
【0052】
さて、加工領域用情報指定手段(84,85,81,82)は、加工領域用情報を指定する手段であり、この実施の形態では、加工領域用情報の全部(または、一部)を指定するための各値を入力可能な操作部84と,入力指定された加工領域用情報をメモリ(83M)に記憶しかつ表示部85(画面85G)に表示させるための制御プログラムを格納させたROM82と、このプログラムを実行するCPU81とから形成され、画面(図8の85G1〜85G4)に表示された内容を確認しながら入力指定することができる。
【0053】
加工領域用情報としては、加工領域(位置)情報(例えば、クランク角度で160度〜180度)と,第1定速域のスライド速度(例えば、30spm)と、第2定速域のスライド速度(例えば、10spm)と,許容最大加(減)速度[(例えば、角加(減)速度で146.5rad/sec2]である。
【0054】
しかし、許容最大角加速度(146.5rad/sec2)等は機械的に制約される固定値的性質なので、都度に作業者等に指定させるのではなく、予め入力指定した値をメモリ(83M)に記憶させかつ都度にその値を読み出すことで当該プレス運転時の値として指定可能に形成しておくのが好ましい。
【0055】
つまり、加工領域用情報指定手段は、作業者に加工用モーションパターンを規定する全項目を指定させるのではなく金型がワーク(材料)に接触する際の第1定速域のスライド速度や製品精度に大きな影響を与える加工(例えば、深絞り)時の第2定速域のスライド速度などの最小限的項目だけを指定入力させるだけで済むように構築するのが好ましい。取扱の一段の容易化や利用性の大幅拡大化に大きく貢献できる。
【0056】
かくして、この実施の形態では、加工領域用情報指定手段(84,85,81,82)を、位置情報入力手段(84,85,81,82)と速度入力手段(84,85,81,82)とを含み形成し、位置情報入力手段(84,85,81,82)を用いて加工領域用情報の一部(加工領域…クランク角度あるいはスライド位置)を入力指定し、速度入力手段(84,85,81,82)を用いて加工領域(160度〜180度)内を通過する際の少なくとも1つ(この実施の形態では、2つ)のスライド速度(30spm,10spm)]を指定入力することができるように形成してある。
【0057】
なお、加工領域用情報指定手段[位置情報入力手段と速度入力手段とを含む。]を形成する操作部84および表示部85は一体的なタッチスイッチ液晶表示器等から形成してもよい。
【0058】
具体的には、図5に示す如く、位置情報入力手段(84,85,81,82)を用いて画面85G1を見ながら加工領域(その開始角度160度と終了角度180度)が指定入力される。この場合は、加工領域を加工領域1(160度〜170度)と加工領域2(170度〜180度)とで指定入力している(図4を参照)。加工領域をスライド高さhで指定する場合は[]内の20〜5mm(加工領域1)と5〜0mm(加工領域2)とになる。
【0059】
速度入力手段(84,85,81,82)は、位置情報入力手段の場合と同様に、加工領域内のスライド速度をストローク数spm(または、角速度rad/sec)として指定入力する操作部84と,指定入力されたspm(または、rad/sec)をメモリ(83M)に記憶しかつ表示部85(画面85G)に表示させるための制御プログラムを格納させたROM82と、このプログラムを実行するCPU81とから形成され、画面85G1の表示で内容を確認しながら入力することができる。
【0060】
この場合は、加工領域1(160度〜170度)のスライド速度を30spmとし、加工領域2(170度〜180度)のスライド速度を10spmとして、入力指定されている。入力指定された結果(各値)は、第1メモリ(83M)に記憶される。
【0061】
なお、許容最大角加速度146.5rad/sec2[許容最大加(減)速度14spm/10msec]は、加工領域用情報指定手段を形成する操作部84のキー操作により予め指定入力され、第1メモリ(83M)に記憶されている。この実施の形態では、詳細後記(図8)のシステムパラメータ(機械的制約条件でもある。)として予め指定記憶されている。なお、許容最大加(減)速度等は、固定値として他のメモリ(例えば、ROM82)に記憶指定しておくように形成してもよい。
【0062】
加工用モーションパターン作成手段は、指定された加工領域用情報(30spm,10spm,146.5rad/sec2)を利用してスライドの加工領域内での加工用モーションパターン(第1定速域,第2定速域を含む低速化パターン)を作成する手段で、加工用モーションパターン作成制御プログラムを格納させたROM82とCPU81とワークメモリ(RAM83)とから成る。
【0063】
この作成される加工用モーションパターン中で、入力指定されたスライド速度(30spm)およびスライド速度(10spm)や予め指定記憶された許容最大角加速度(146.5rad/sec2)を利用した減(加)速域の有無,減(加)速域の位置(クランク角度範囲)および所要時間の決定が、自動的に成される。これらの点に関しては、後記する非加工用モーションパターン作成手段の詳細動作説明の中で説明する。
【0064】
加工用モーションパターン記憶制御手段(CPU81,ROM82,RAM83)は、このようにして作成された加工用モーションパターンを第1メモリ(83M)に記憶する。
【0065】
なお、加工領域をクランク角度θに代えたスライド高さh(mm)で指定入力し、スライド速度をmm/secとして指定入力する場合は、図6に示すようになる。図6の各値は、図5の場合と同等(等価)である。但し、図6では、加工領域3(スライド高さ0〜0mm…クランク角度180〜180度)およびこの加工領域3でのクランク停留時間(1sec)も指定入力した場合を想定して併表示してある。この停留時間も加工用モーションパターンの一部を構成する。
【0066】
なお、クランク角度θとスライド位置(高さh)との関係は、図9に示すように、クランク軸12の偏心量(クランク半径)をL1,コンロッド16の長さをL2,スライド移動方向の軸線Zと偏心量L1とのなす角(クランク角度)をθ,軸線Zとコンロッド16(の長さL2方向)とのなす角αおよびスライド17の軸心からの距離(高さ)をhとすると、
【数1】
が成立する。この(数1)を利用すれば、スライド位置hを算出することができる。逆算してクランク角度θを算出することもできる。
【0067】
さらに、加工領域用情報指定手段は、図5(または、図6)の場合と同様に、図7に示すプログラム方式で入力指定可能に形成してもよい。因みに、図7中の「Area20−0」は加工領域がスライド高さ20〜0mmで、「Area20−5,F=2」は加工領域1(スライド高さ20〜5mm)のスライド速度が2mm/secで、「Area5−0,F=1」は加工領域2(スライド高さ5〜0mm)のスライド速度が1mm/secであり、「Dwell1」は停止である、ことを指す。
【0068】
次に、非加工用モーションパターン作成手段は、機械的制約条件およびモータ特性を参照(利用)して、定速域でのスライド速度が許容最大速度に選択されるとともに加速域での加速度(角加速度)が許容最大加速度(許容最大角加速度)にかつ減速域での減速度(角減速度)が許容最大減速度(許容最大角減速度)に選択された非加工領域内での非加工用モーションパターンを作成する手段で、非加工用モーションパターン作成制御プログラムを格納させたROM82とCPU81とワークメモリ(RAM83)とから成る。
【0069】
機械的制約条件とは、機械的剛性,振動・騒音発生防止等々の観点から制約されたスライド17の許容最大速度や許容最大加速度(許容最大減速度…マイナスの許容最大加速度)を意味し、モータ特性とは許容最大回転速度(例えば、6.28rad/s…60spm相当)を意味する。
【0070】
これら機械的制約条件等は、システムパラメータとして図8に示すようにメモリ[FeRAM83M(または、ROM82等)]に予め設定(指定)記憶されている。なお、システムパラメータも選択入力,指定入力してその値を変更可能に形成されている。例えば、金型交換や付帯設備の増減等の機械的負荷変化にも対応し易い。
【0071】
図8に示す設定された機械的制約条件でもあるシステムパラメータとしては、非加工用モーションパターンを自動作成するために利用する非加工領域(加工領域外)内[および加工領域内]のスライド17の許容最大速度[60spm(1分間のスライドストローク数spm…クランク軸12の回転数]および許容最大角加速度[146.5rad/sec2(許容最大加速度14spm/10msec)]と、スライド高さhとクランク角度θとの間の換算に利用するクランク偏心量(80mm),コンロッド長さ(160mm)等と、プレスをサイクル停止する場合の停止位置である設定点(上死点側設定位置…クランク角度が0度)と、である。
【0072】
なお、スライドの許容最大速度(60spm)および許容最大加速度[許容最大減速度(マイナスの許容最大加速度)…許容最大角加速度146.5rad/sec2]は、この実施の形態では、加工領域用情報指定手段(84,85,81,82)を用いて指定記憶されている加工領域用情報(60spm,146.5rad/sec2)と兼用可能に形成してある。
【0073】
非加工用モーションパターン作成手段(CPU81,ROM82,RAM83)は、この実施の形態では、図4に示す後側非加工領域(180度〜0度)および前側非加工領域(0度〜160度)についてそれぞれに予め設定された最大加速度(許容最大角加速度146.5rad/sec2),スライド最大速度(許容最大速度60spm)および最大減速度(許容最大角加速度…−146.5rad/sec2)に従う後側非加工用モーションパターンおよび前側非加工用モーションパターンを自動作成可能に形成されている。
【0074】
具体的には、図4を参照して、プレスの起動、つまり前側非加工領域は設定点(上死点…クランク角度0度)から始まる。上死点から指定角加速度α(146.5rad/sec2)で加速して許容最大速度60spm(角速度ωで6.28rad/sec)に達するまでの加速域に要する時間tは、ω=αtの関係式から42.87msecである[図4の(1)]。
【0075】
60spmになった時のクランク角度θは、7.72度である[図4の(2)]。θ=ω0t±1/2(αt2)に、ω0(初速角速度)=0,α=146.5rad/sec2,t=42.87msecを代入して演算される。
【0076】
減速域に要する時間、つまり60spmからマイナスの指定角加速度α(146.5rad/sec2)で30spm(角速度ωで3.14rad/sec)まで減速するので、30spm(3.14rad/sec)分だけ減速するために必要とする時間tは、ω=αtの関係式から21.43msecである[図4の(3)]。
【0077】
また、この減速域内で進むクランク角度θは、θ=ω0t±1/2(αt2)において、ω0(初速角速度)=6.28rad/sec,α=146.5rad/sec2,t=21.43msecであるから、5.78度(0.1009rad)である[図4の(4)]。
【0078】
かくして、加工領域の開始角度160度から5.78度を差引いた角度が154.22度である[図4の(5)]から、定速域(60spm…6.28rad/sec)はクランク角度で7.72度〜154.22度となり、進む角度は146.5度である。したがって、所要時間は406.94msec[=(146.5度/360度)×2π÷6.28rad/sec]である[図4の(6)]。
【0079】
なお、前側非加工領域が狭くかつ許容加速度や許容最大速度が大きい場合には、許容最大速度(60spm)に達しないで加速域から減速域に移ることもあるが、非加工用モーションパターン作成手段(81,82,83)はこの場合にもそのような非加工用モーションパターンを作成することができる。後側非加工領域についても同様である。
【0080】
ここに、加工領域に関しては、加工用モーションパターン作成手段(CPU81,ROM82,RAM83)が働き、第1定速域の30spmと第2定速域の10spmと許容最大角加(減)速度αである146.5rad/sec2)とが指定されているが、この第1定速域(30spm)と第2定速域(10spm)との間の減速域(マイナスの指定角加速度α=146.5rad/sec2)の所要時間t,進行角度θ,第1定速域の所要時間tおよび第2定速域の所要時間tは、この段階で演算される。
【0081】
すなわち、その減速分(20spm…2.093rad/sec)だけ減速するために必要な時間tは、14.29msec(=2.093÷146.5)である[図4の(7)]。この減速域で進行する角度θは、θ=ω0t±1/2(αt2)で、ω0=3.14rad/sec(30spm),t=14.29msec,α=146.5rad/sec2であるから、1.71度(0.0299rad)となる[図4の(8)]。
【0082】
したがって、第1定速域(30spm)の開始角度θが160度で終了角度θが168.29度(=170−1.71)である[図4の(9)]から、図4の(6)の場合と同様な演算式により、第1定速域の時間は46.06msecである[図4の(10)]。同様にして、第2定速域(10spm)の開始角度θが170度で終了角度θが180度であるから、第2定速域の時間は166.61msecである[図4の(11)]。
【0083】
後側非加工領域(180度〜0度)に関しては、加工領域の10spm(角速度ωで1.047rad/sec)から指定角加速度α(146.5rad/sec2)で許容最大速度60spm(角速度ωで6.28rad/sec)まで加速する。この加速域に要する時間tは、ω=αtの関係式から35.72msecである[図4の(12)]。
【0084】
この加速域で進むクランク角度θは、7.50度である。θ=ω0t±1/2(αt2)に、ω0(初速角速度)=1.047rad/sec(10spm),α=146.5rad/sec2,t=35.72msecを代入して演算される[図4の(13)]。
【0085】
引き続く、60spmから0spmまでの減速域は、前側非加工領域(0度〜160度)の加速域の逆であるから、この減速域に要する時間tは42.86msecで、進行角度θは7.72度である[図4の(1),(2)と同じ]。したがって、定速域(60spm)の区間(187.50度〜352.28度)の所要時間tは、457.72msecである[図4の(14)]。
【0086】
非加工用モーションパターン記憶制御手段(CPU81,ROM82,RAM83)は、このように自動作成された非加工用モーションパターンを第2メモリ(83M)に記憶する。なお、作成された加工用モーションパターンは、第1メモリ(83M)に記憶されている。
【0087】
全域モーション作成手段は、第1メモリ(83M)に記憶された加工用モーションパターンと第2メモリ(83M)に記憶された非加工用モーションパターンとを組合せて全域モーションを作成する手段で、全域モーション作成を格納させたROM82とCPU81とワークメモリ(RAM83)とから形成されている。
【0088】
この実施の形態では、第1メモリおよび第2メモリを同一のメモリ83Mとしかつクランク角度θを横軸とした図4の一連内容(作成された全域モーション)を記憶するものと形成してある。全域運転制御手段による制御便宜のためである。
【0089】
この全域運転制御手段(CPU81,ROM82,RAM83)は、第1&第2メモリ(83M)に記憶された全域スライドモーション(図4を参照)に従いスライドを昇降動作させてプレス運転する。
【0090】
1サイククル時間算出手段(CPU81,ROM82,RAM83)は、加工用モーションパターンおよび非加工用モーションパターンに係る情報を利用して1サイクル時間を算出する。
【0091】
すなわち、1サイクル(スライドの1行程)時間は、クランク軸12の1回転(0〜360度)に要する時間tで、図4に示す各所要時間の合計として求められ、この場合は1234.49msec(=42.87+406.94+21.43+46.06+14.29+166.61+35.72+457.72+42.86)である。こらは、RAM83に記憶されかつ表示部85に表示出力されるから、作業者は生産性等を容易に知ることが出来る。
【0092】
また、ストローク数算出手段(CPU81,ROM82,RAM83)は、加工用モーションパターンおよび非加工用モーションパターンに係る情報を利用してスロトーク数を算出する。この場合は、48.6spm(=60sec÷1.23449sec)である。このストローク数もRAM83に記憶されかつ表示部85に表示出力される。
【0093】
かかる実施の形態では、作業者等はプレス運転に先立ち、加工領域用情報指定手段(84,85,81,82)を用いて加工領域用情報の一部[加工領域(クランク角度で160度と170度と180度)と第1定速域(160度〜170度)としてのスライド速度(30spm)および第2定速域(170度と180度)のスライド速度(10spm)]を入力指定する。図5に示す表示部85の画面86G1を参照して行う。
【0094】
なお、加工領域用情報である他の許容最大角加速度(146.5rad/sec2)は機械的に制約される固定値的性質なので、都度に作業者等に指定させるのではなく、図8に示すように加工領域用情報指定手段(84,85,81,82)を用いて予め指定されかつメモリ(83M)に記憶させてある。都度にその値を読み出すことで指定することができる。作業者に加工領域用情報の全項目を指定させるのではないから、取扱が容易になる。
【0095】
すると、加工用モーションパターン作成手段(81,82,83)が、指定された加工領域用情報を利用してスライドの加工領域(160度〜180度)内での加工用モーションパターン(第1定速域,第2定速域を含む低速化パターン)を作成する。この作成されるパターン中で、指定されたスライド速度(30spm)およびスライド速度(10spm)や許容最大角加速度(146.5rad/sec2)を利用した減速域が必要であること,この減速域の位置(クランク角度範囲…168.29度〜170度)および所要時間(14.29msec)の決定が、自動的に成される。作成された加工用モーションパターンは、第1メモリ(83M)に記憶される。
【0096】
引続き、非加工用モーションパターン作成手段(81,82,83)が、機械的制約条件(図8に示すシステムパラメータ…許容最大速度が60spm、許容最大角加速度が146.5rad/sec2)およびモータ特性(最大回転速度が60spm相当)を参照して、定速域でのスライド速度が許容最大速度(60spm)に選択されるとともに加速域での加速度が許容最大角加速度(146.5rad/sec2)にかつ減速域での減速度が許容最大角減速度(マイナスの146.5rad/sec2)に選択された非加工領域内での非加工用モーションパターンを自動作成する。非加工用モーションパターンは、図4で右側の後側非加工用モーションパターンおよび左側の前側非加工用モーションパターンの2つからなる。そして、第2メモリ(83M)に記憶される。
【0097】
全域モーション作成手段(CPU81,ROM82,RAM83)は、第1メモリ(83M)に記憶された加工用モーションパターンと第2メモリ(83M)に記憶された非加工用モーションパターンとを組合せた全域[例えば、クランク角度1回転…クランク角度で0度〜(160度〜180度)〜360(0)度]についての全域モーションを作成する。
【0098】
その後に、プレス運転指令が発せられると、全域運転制御手段(81,82,83)が作成された全域モーションでプレス運転する。すなわち、図4に示す全域モーションに従う位置パルス(PTs)を位置パルスの払出し方式のモーション指令部(80)から図2,図3に示す位置速度制御部60に所定のタイミング(例えば、2msec)で出力される。なお、加(減)速域でのパルス払出し態様は、例えば総数NNNNNを16回に分け、漸次増加(減少)となる。したがって、金型と材料との接触時における衝撃の緩和および低騒音化を達成できる。
【0099】
位置速度制御部60およびモータ駆動制御部70が働き、モータ30は各相モータ駆動電流Iu,Iv,Iwにより正(例えば、左回り)回転加速される。スライド17は図1に示すクランク軸12およびコンロッド16を介して、図4に示す前側非加工領域では指定加速度(許容最大加速度…許容最大角加速度)で加速される。クランク角度が7.72度になると60spm(許容最大速度)の定速運転となる。そして、154.22度になると、加工領域のために指定減速度(許容最大減速度…許容最大角減速度)で減速される。つまり、前側非加工領域(0度〜160度)を最短時間[471.24msec(=42.87+406.94+21.43)]でショックレスで円滑に通過することができる。
【0100】
なお、図4で右側の後側非加工領域(180度〜0度)も最短時間[536.3msec(=35.72+457.72+42.86)]で通過させることができる。しかも、ショックレスで円滑にスライド下降させられる。
【0101】
加工領域に入ると、第1定速域が30spmで運転されるから金型と材料との過激な衝突が回避されかつ安定した加工(例えば、絞り)が行われる。第1定速域の終了位置(クランク角度が168.29度)からは最終仕上げ行程である第2定速域に備え減速運転される。この場合も、指定減速度(許容最大減速度)で減速される。14.29msec経過後に第2定速域(10spm)に入り最終仕上げ(絞り)が成される。この加工領域は、226.96msec(=46.06+14.29+166.61)である。
【0102】
後側非加工領域(180度〜0度)も最短時間(536.3msec)で通過されるので、設定位置(0度)から前側非加工領域,加工領域,後側非加工領域を経て再び設定位置(0度)に戻る1サイクル時間は1.2345secである。つまり、10spmの仕上げ加工を可能としながら、全体的には従来メカプレスを48.6spmで運転した場合と同様な生産性を担保できると理解される。
【0103】
しかして、この実施の形態によれば、加工領域での低速化運転を保障できるので高品質プレス製品を高能率でかつ騒音を抑え生産でき、非加工領域(180度〜0度〜160度)を最短時間[1.00756sec(=471.26+536.3)]で通過(スライド移行)させることができるから常に最大的な生産性を担保することができる。
【0104】
また、加工領域(160度〜180度)のスライド速度を低速(30spm,10spm)にしても1サイクル中に他の領域(非加工領域)までその影響により低速化されてしまうことがないので、効率的な生産ができる。
【0105】
また、許容最大加速度等は予め指定(記憶)させておき、作業者等は位置情報入力手段(84,85,81,82)と速度入力手段(84,85,81,82)とを用いて加工領域用情報の一部(加工領域を指定するための位置情報と指定された加工領域を通過する際の少なくとも1つの速度情報)とを入力するだけで、非加工用モーションパターン作成手段(81,82,83)によって指定加工領域の終了位置(180度)から上死点側設定位置(0度)までの後側非加工領域および上死点側設定位置(0度)から指定加工領域の開始位置(160度)までの前側非加工領域について最大加速度,最大スライド速度および最大減速度に従う後側非加工用モーションパターンおよび前側非加工用モーションパターンを作成することができるから、全域スライドモーションを正確かつ迅速に作成できるとともに加工用モーションパターンの選択自由度が一段と広い。
【0106】
また、作業者等は加工(例えば、塑性成形)に関係するスライド17の動き(クランク角度等の位置情報とスライド速度)だけを留意すればよく、1サイクルの時間やストローク数を手動で算出しなくてもよいから、プレス運転毎の指定が簡単で作業ミスを未然防止できる。
【0107】
さらに、加工用モーションパターンが指定・作成されかつ非加工用モーションパターンが自動作成されると、それらに係る情報を利用して1サイクル時間(1.2349sec)およびスロトーク数(48.6spm)が算出されるから、作業者等は算出結果を見れば現在のプレス運転速度等を正確かつ容易に知ることができる。
【0108】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、加工領域内でのスライドモーションが指定された加工領域用情報を利用して作成された加工用モーションパターンに従いかつ非加工領域内でのスライドモーションが非加工領域を最短時間で通過できるように自動作成された非加工用モーションパターンに従ってプレス運転可能に形成されたプレス機械であるから、加工領域内でのスライド速度の低速化運転を保障でき、非加工領域内を最短時間で通過できるので最大的な生産性を担保することができる。
【0109】
また、請求項2の発明によれば、加工領域用情報指定手段と加工用モーションパターン作成手段と第1メモリと非加工用モーションパターン作成手段と第2メモリと全域モーション作成手段と全域運転制御手段とを設け、指定加工領域用情報に基づき作成された加工用モーションパターンと、機械的制約条件およびモータ特性を参照(利用)し定速域でのスライド速度が許容最大速度とされるとともに加速域が許容最大加速度でかつ減速域が許容最大減速度として自動作成された非加工用モーションパターンとを組合せた全域スライドモーションに従ってプレス運転可能に形成されたプレス機械であるから、加工領域での低速化運転を保障できるので高品質プレス製品を高能率で生産でき、非加工領域を最短時間で通過(スライド移行)させることができるから常に最大的な生産性を担保することができる。
【0110】
また、請求項3の発明によれば、加工領域用情報指定手段が位置情報入力手段と速度入力手段とを含み形成され、非加工用モーションパターン作成手段が後側非加工領域および前側非加工領域について予め設定された最大加速度,最大速度および最大減速度に従う後側非加工用モーションパターンおよび前側非加工用モーションパターンを自動作成可能に形成されているので、請求項2の発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに作業者等が加工領域用情報の一部だけを指定するだけで全域スライドモーションを正確かつ迅速に作成できるとともに加工用モーションパターンの選択自由度が一段と広い。
【0111】
さらに、請求項4の発明によれば、加工用モーションパターンおよび非加工用モーションパターンに係る情報を利用して1サイクル時間および/またはスロトーク数を算出可能に形成されているので、請求項1から請求項3まで各発明の場合と同様な効果を奏することができることに加え、さらに作業者等は算出結果を見れば現在のプレス運転速度等を正確かつ容易に知ることができる。つまり、プレスを実際運転することなく1サイクル時間やストローク数を手計算することなく知ることができ、さらに指定ストローク数でライン全体の動作が可能かどうか、最大ストローク数は幾つまで上げられるかを推定可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明するためのプレス機械の概略正面図である。
【図2】同じく、プレス運転駆動制御部等を説明するためのブロック図である。
【図3】同じく、位置速度制御部およびモータ駆動部を説明するための図である。
【図4】同じく、全域モーションを説明するための図である。
【図5】同じく、加工領域用情報の指定態様例(1)を説明するための図である。
【図6】同じく、加工領域用情報の指定態様例(2)を説明するための図である。
【図7】同じく、加工領域用情報の指定態様例(3)を説明するための図である。
【図8】同じく、システムパラメータを説明するためのブロック図である。
【図9】同じく、クランク軸の回転角度θとスライド位置(高さh)を説明するための図である。
【符号の説明】
10 プレス機械
11 クランク機構
12 クランク軸
16 コンロッド
17 スライド
30 ACサーボモータ(モータ)
60 位置速度制御部
70 モータ駆動部
80 パソコン(プレス運転駆動制御部、モーション指令部)
81 CPU[加工領域用情報指定手段(位置情報入力手段,速度入力手段)、加工用モーションパターン作成手段,非加工用モーションパターン作成手段,全域モーション作成手段,全域運転制御手段]
82 ROM[加工領域用情報指定手段(位置情報入力手段,速度入力手段)、加工用モーションパターン作成手段,非加工用モーションパターン作成手段,全域モーション作成手段,全域運転制御手段]
83 RAM[加工用モーションパターン作成手段,非加工用モーションパターン作成手段,全域モーション作成手段,全域運転制御手段]
83M メモリ(第1メモリ、第2メモリ)
84 操作部[加工領域用情報指定手段(位置情報入力手段,速度入力手段)]
85 表示部[加工領域用情報指定手段(位置情報入力手段,速度入力手段)]
85G1〜85G4 画面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a press machine that performs press working while raising and lowering a slide by rotation of a crankshaft.
[0002]
[Background technology]
A press machine (a so-called mechanical press) that includes a flywheel, a clutch and a brake, and drives (intermittently or continuously) a crank mechanism (crankshaft) as a drive mechanism to move up and down (operate) a slide (die). It is used not only for specific processing with a specific mold but also for general use within a widely available range, but the motion pattern of the slide is constant.
[0003]
Therefore, for example, when a material crack occurs because the slide speed (down speed) during processing (drawing) is too fast, reduce the drawing rate in one stroke (cycle) to increase the number of strokes, or increase the stroke speed which is also the press operation speed. Decrease or reduce the number (spm). Generally, in order to prevent an increase in initial cost due to an increase in the number of dies, processing is often performed with a reduced number of strokes.
[0004]
From the viewpoint of improving the workability by lowering the slide speed when the mold comes into contact with the material and increasing the dwell time at the bottom dead center, link motion (slide motion depending on the link mechanism) Etc. are adopted. Link motion is also effective for reducing noise and vibration. However, once the press structure (link mechanism) is determined, it is not always possible to select an arbitrary link motion suitable for each of the processing mode, the processing target, and the like and perform the processing operation (slide up and down). . In addition, there is a difference in performance (for example, a different torque diagram), and the adaptability is narrow.
[0005]
Therefore, the present applicant proposes a so-called servo motor drive type press machine that rotates the crankshaft with a motor while utilizing the advantages of the crank mechanism (large load value generation, simple structure, robustness, low cost, etc.) (for example, And Japanese Patent Application No. 2001-388835). According to this press machine, since various motion patterns can be selectively switched and used, the adaptability to the press working mode can be expanded, and the flywheel, the clutch / brake device can be eliminated as compared with the mechanical press described above. Because it is possible, it is also advantageous in terms of equipment economy and reduction in size and weight. The problem of shortened life due to frequent operation of the clutch / brake device does not occur. Needless to say, the slide speed in the machining area can be reduced, or the dwell time can be extended.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, even in the press machine of the servo motor drive system, in practical use, productivity may be reduced as in the case of a mechanical press (even when a link mechanism is incorporated).
[0007]
That is, in the case of the mechanical press, the slide speed cannot be finely controlled for each area within one cycle due to the presence of the flywheel, and as a result, the slide speed in the entire cycle decreases. That is, although the processing area to be reduced in speed is about 10% in one cycle, the remaining 90% is similarly reduced in speed, so that the productivity is significantly reduced.
[0008]
Regarding this point, even in the case of the press machine of the servo motor drive system, if the slide speed in the processing area is kept low, the slide speed (up speed) after passing through the bottom dead center remains low. Again, there is a risk that productivity will decrease. However, technically, if attention is paid to the advantage that an arbitrary slide speed can be selected, the press operation is performed by setting the slide speed after passing the bottom dead center (after the end of the processing area) higher than the speed in the processing area. I should be able to do it.
[0009]
However, in reality, compliance with the reduced slide motion (position-speed) in the set machining area is regarded as the first definition, and then in other areas (non-machining areas) other than the machining area. It is difficult to determine how to determine a specific value of the slide speed, the timing of setting the value (e.g., crank angle), and how to set the speed switching timing during sliding up and down. Leaving all of the discrimination and the concrete work after the discrimination to the worker not only places a great burden on the worker's mental and physical burden, but also results in significant waste of time due to difficulty in handling. It is pointed out that improving productivity is impossible.
[0010]
An object of the present invention is to provide a press machine capable of securing a maximum productivity while ensuring a low-speed operation of a slide speed in a processing area.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to
[0012]
In the press machine according to the first aspect of the present invention, processing area information (processing area (position) information (for example, 160 to 180 degrees in crank angle) specified by an operator or the like) and a slide speed in the first constant speed area (For example, 30 spm) and the slide speed (for example, 10 spm) in the second constant speed range and the allowable maximum acceleration (for example, 146.5 rad / sec in angular acceleration) 2 )], A processing motion pattern (a low-speed pattern including the first constant speed region and the second constant speed region) in the processing region of the slide is created.
[0013]
In the created pattern, the presence or absence of the reduced (accelerated) speed region, the position of the reduced (accelerated) speed region (crank angle range), and the required time are automatically determined by, for example, a table reference method or an arithmetic method. Is done. The maximum allowable acceleration (146.5 rad / sec in angular acceleration) 2 ) Etc. are unique values mechanically constrained. Therefore, instead of having the operator specify each time, a value specified in advance is stored in the memory, and the value is read out each time, thereby making the operation It is preferable to form it so as to be specified as a value.
[0014]
When the processing motion pattern in the processing area is created, the non-processing motion pattern (for example, 180 degrees) that can pass through the non-processing area (the area outside the processing area) in the shortest time (for example, 1 sec) 0 to 160 degrees) is automatically created. In this case, the slide speed and the acceleration / deceleration speed are the maximum allowable values.
[0015]
Thus, since the slide motion in the processing area is performed according to the specified and created processing motion pattern and the slide motion in the non-processing area is performed according to the automatically generated non-processing motion pattern, the press operation is performed within the processing area. Operation such as low sliding speed can be guaranteed, and the vehicle can pass through the non-machining area in the shortest time, so that the maximum production efficiency, that is, the productivity can be secured.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, in a press machine for performing press working while raising and lowering a slide by rotation of a crankshaft, the crankshaft can be rotated by rotation control of a motor directly or indirectly connected thereto via a gear. Processing area information specifying means for specifying processing area information, and processing motion pattern generation within the slide processing area using the specified processing area information. Means, a first memory for storing a created motion pattern for machining, a sliding speed in a constant speed range is selected as an allowable maximum speed with reference to mechanical constraints and motor characteristics, and an acceleration in an acceleration range. Creates a non-machining motion pattern in the non-machining area where the maximum allowable acceleration and the deceleration in the deceleration range are set to the maximum allowable deceleration. Non-machining motion pattern creating means, a second memory for storing the created non-machining motion pattern, a machining motion pattern stored in the first memory, and a non-machining motion pattern stored in the second memory. And an entire-area motion creating means for creating an entire-area motion by combining the above, and a whole-area operation control means for performing a press operation with the created entire-area motion.
[0017]
In the press machine according to the second aspect of the present invention, prior to the press operation, the worker or the like uses the processing area information designating means to execute the processing area information [processing area (position) information (for example, a crank angle of 160 degrees or more). 180 degrees), a slide speed in the first constant speed range (for example, 30 spm), a slide speed in the second constant speed range (for example, 10 spm), and an allowable maximum acceleration (decrement) speed [for example, 146 in angular acceleration (decrement) speed. .5 rad / sec 2 ]] Is specified.
[0018]
Note that the allowable maximum angular acceleration (decrease) speed (146.5 rad / sec) 2 ), Etc., may be formed so as not to be designated each time by an operator or the like, but to be designated as a value for the operation by reading a value designated in advance and stored in a memory.
[0019]
Then, the processing motion pattern creating means uses the specified processing area information to process the processing motion pattern in the slide processing area (lower speed pattern including the first constant speed area and the second constant speed area). Create In the created pattern, the specified slide speed (30 spm), the slide speed (10 spm), and the allowable maximum acceleration (deceleration) speed [for example, 146.5 rad / sec at the angular acceleration (deceleration) speed] 2 ], The presence or absence of the reduced (accelerated) speed range, the position of the reduced (accelerated) speed range (crank angle range), and the required time are automatically determined by, for example, a table reference method or an arithmetic method. The created motion pattern for processing is stored in the first memory.
[0020]
Subsequently, the non-machining motion pattern creating unit checks the mechanical constraints (for example, when the allowable maximum angular acceleration is 146.5 rad / sec). 2 And the allowable maximum slide speed is equivalent to 60 spm. ) And motor characteristics (for example, the maximum rotation speed is equivalent to 60 spm), the slide speed in the constant speed region is selected as the allowable maximum speed (60 spm), and the acceleration in the acceleration region is set to the allowable maximum acceleration (angular acceleration). At 146.5 rad / sec 2 ) And the deceleration in the deceleration range is the maximum allowable deceleration (minus 146.5 rad / sec). 2 A motion pattern for non-machining in the non-machining region selected in () is created. Then, it is stored in the second memory.
[0021]
The whole area motion creating means is an entire area combining the processing motion pattern stored in the first memory and the non-processing motion pattern stored in the second memory [for example, one rotation of the crank angle... 160-180 degrees) -360 (0) degrees]. Thereafter, when a press operation command is issued, the entire area operation control means performs the press operation with the created entire area motion.
[0022]
Therefore, a low-speed operation in the processing area can be guaranteed, so that a high-quality press product can be produced with high efficiency, and the non-processing area (180 ° to 0 ° to 160 °) can be passed in a shortest time (for example, 1 second) (slide transition). ), It is always possible to ensure maximum productivity.
[0023]
Further, the invention according to
[0024]
In the press machine according to the third aspect of the present invention, the allowable maximum deceleration and the like are specified (stored) in advance, and an operator or the like uses the position information input means and the speed input means to input the processing area information. It suffices to input only part of the position information for designating the machining area and at least one piece of speed information when passing through the designated machining area.
[0025]
The non-machining motion pattern creating means is designated from the rear non-machining region from the end position (180 degrees) of the designated machining region to the top dead center side set position (0 degrees) and the top dead center side set position (0 degrees). For the front non-machining area up to the start position (160 degrees) of the processing area, the rear non-machining motion pattern and the front non-machining motion pattern according to the preset maximum acceleration, maximum speed and maximum deceleration are automatically set. create.
[0026]
That is, only by the operator or the like specifying only a part of the processing area information (position information and slide speed suitable for the operation concerned), the entire area slide motion can be created accurately and quickly, and the selection of the processing motion pattern is free. The degree is much wider.
[0027]
Further, the invention according to
[0028]
In the press machine according to the fourth aspect of the present invention, when a processing motion pattern is designated and created and a non-processing motion pattern is automatically created, one cycle time (for example, 1. 2 sec) and / or the number of slots (for example, 50 spm). The calculation result is output (for example, display output) as necessary. Therefore, an operator or the like can accurately and easily know the current press operation speed and the like by looking at the calculation result.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0030]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
[0031]
In other words, it is possible to create a processing motion pattern in the processing area of the slide using the specified processing area information, and pass the non-processing motion pattern in the non-processing area through the non-processing area in the shortest time. The slide motion in the machining area is formed according to the created motion pattern and the slide motion in the non-machining area is formed according to the automatically created non-motion motion pattern. ing.
[0032]
In FIG. 1, the drive mechanism of the
[0033]
The
[0034]
The
[0035]
Now, in FIGS. 1 to 3, each phase current signal Ui, Vi, Wi corresponding to the motor drive current Iu, Iv, Iw of each phase of the AC servomotor (30) is detected by the current detection unit 73 in FIG. Is done. An encoder 35 is connected to the
[0036]
The encoder 35 has a large number of optical slits and optical detectors in principle, and outputs the rotation angle θ of the
[0037]
The reduction ratio (for example, 1/5) of the speed reducer (30G, 13) is considered in relation to the rotation angle (crank angle) θ of the
[0038]
In FIG. 2, the press drive control system includes a press drive control unit (80), a position /
[0039]
That is, the
[0040]
The interface (I / F) 86 is connected to the position /
[0041]
In the following, various types of fixed information, control programs, calculation (calculation) expressions, and the like will be described as being fixedly stored in the ROM 82 or the
[0042]
The press operation drive control unit (80) in FIG. 2 includes the motion command unit shown in FIG. 3 and the like, and is configured to output a slide position signal (selected motion command signal) PTs from the motion command unit to the position /
[0043]
As shown in FIG. 3, the position /
[0044]
First, the position comparator 61 compares the slide position signal (target value signal) PTs based on the motion pattern from the motion command unit (80) with the actual slide position signal FPT (feedback signal) detected by the encoder 35. Then, a position deviation signal △ PT is generated and output.
[0045]
The
[0046]
The
[0047]
The
[0048]
The phase signals Up, Vp, and Wp input to the
[0049]
The PWM control unit (driver unit) 72 includes a circuit (not shown) for performing pulse width modulation, an isolation circuit (for example, 72A) not shown, and a driver (for example, 72B). That is, the three-phase driving voltages Spwmu, Spwmv, and Spwmw are generated by performing PWM modulation on the current deviation signals Siu, Siv, and Siw of each phase output from the
[0050]
The pulse width (Wp) of the three-phase drive voltage Spwm is determined by the time width (Wp) of the firing signal (+ U firing signal or -U firing signal). In the case of a high load (for example, Siu has a large current), Long, short for low loads.
[0051]
The driver (72B) includes an inverter circuit (not shown) including a pair of transistors and diodes for each phase, and a signal (for example, + U, -U) obtained by PWM-modulating the current deviation signals Siu, Siv, Siw. (ON / OFF) control is performed to output three-phase drive voltages Spwmu, Spwmv, Spwmw. As a result, motor drive currents Iu, Iv, Iw flow through the
[0052]
The processing area information designating means (84, 85, 81, 82) is means for designating processing area information. In this embodiment, all (or a part) of the processing area information is designated. And a ROM 82 storing a control program for storing the input and designated processing area information in the memory (83M) and displaying the information on the display unit 85 (screen 85G). And the CPU 81 that executes this program, and can perform input designation while checking the contents displayed on the screen (85G1 to 85G4 in FIG. 8).
[0053]
The processing area information includes processing area (position) information (for example, 160 to 180 degrees in crank angle), a first constant speed range slide speed (for example, 30 spm), and a second constant speed range slide speed. (For example, 10 spm) and an allowable maximum acceleration (deceleration) speed [(for example, an angular acceleration (deceleration) speed of 146.5 rad / sec. 2 ].
[0054]
However, the allowable maximum angular acceleration (146.5 rad / sec) 2 ) Is a fixed value property that is mechanically restricted, so that a value input and specified in advance is stored in the memory (83M) and the value is read out each time, instead of having the operator specify the value each time. It is preferable to form it so that it can be specified as a value during the press operation.
[0055]
In other words, the processing area information specifying means does not allow the operator to specify all the items that define the processing motion pattern, but the slide speed or the product in the first constant speed range when the mold contacts the work (material). It is preferable to construct such that only the minimum items such as the slide speed in the second constant speed range at the time of processing (for example, deep drawing) that greatly affects accuracy need to be designated and input. This can greatly contribute to further simplification of handling and greatly expanded usability.
[0056]
Thus, in this embodiment, the processing area information designating means (84, 85, 81, 82) is replaced by the position information input means (84, 85, 81, 82) and the speed input means (84, 85, 81, 82). ), And a part of the processing area information (processing area... Crank angle or slide position) is input and designated using the position information input means (84, 85, 81, 82), and the speed input means (84 , 85, 81, 82) at least one (two in this embodiment) slide speed (30 spm, 10 spm) when passing through the processing area (160 to 180 degrees)] is designated and input. It is formed so that it can be done.
[0057]
In addition, the processing area information designating means [including the position information inputting means and the speed inputting means. ] May be formed from an integral touch switch liquid crystal display or the like.
[0058]
Specifically, as shown in FIG. 5, a processing area (a start angle of 160 degrees and an end angle of 180 degrees) is designated and input while viewing the screen 85G1 using the position information input means (84, 85, 81, 82). You. In this case, the processing area is designated and input in the processing area 1 (160 to 170 degrees) and the processing area 2 (170 to 180 degrees) (see FIG. 4). When the processing area is designated by the slide height h, the range is 20 to 5 mm (processing area 1) and 5 to 0 mm (processing area 2) in [].
[0059]
Like the position information input means, the speed input means (84, 85, 81, 82) includes an
[0060]
In this case, the slide speed of the processing region 1 (160 to 170 degrees) is set to 30 spm, and the slide speed of the processing region 2 (170 to 180 degrees) is set to 10 spm. The result (each value) of the input designation is stored in the first memory (83M).
[0061]
The maximum allowable angular acceleration is 146.5 rad / sec. 2 [Allowable maximum acceleration / deceleration speed of 14 spm / 10 msec] is designated and input in advance by a key operation of the
[0062]
The processing motion pattern creating means outputs the specified processing area information (30 spm, 10 spm, 146.5 rad / sec). 2 ) Is used to create a processing motion pattern (a low-speed pattern including a first constant speed range and a second constant speed range) in a slide processing area, and a processing motion pattern generation control program is stored. ROM 82, CPU 81 and work memory (RAM 83).
[0063]
In the created motion pattern for machining, the slide speed (30 spm) and the slide speed (10 spm) specified by input and the allowable maximum angular acceleration (146.5 rad / sec) previously specified and stored are specified. 2 ), The presence or absence of the reduced (accelerated) speed range, the position of the reduced (accelerated) speed range (crank angle range), and the required time are automatically determined. These points will be described later in the detailed operation description of the non-processing motion pattern creating means.
[0064]
The processing motion pattern storage control means (CPU 81, ROM 82, RAM 83) stores the processing motion pattern created in this manner in the first memory (83M).
[0065]
FIG. 6 shows a case where the machining area is designated and input by the slide height h (mm) instead of the crank angle θ and the slide speed is designated and input by mm / sec. Each value of FIG. 6 is equivalent (equivalent) to the case of FIG. However, in FIG. 6, the machining area 3 (slide
[0066]
As shown in FIG. 9, the relationship between the crank angle θ and the slide position (height h) is as follows: the eccentricity (crank radius) of the
(Equation 1)
Holds. Using this (Equation 1), the slide position h can be calculated. It is also possible to calculate the crank angle θ by performing back calculation.
[0067]
Further, similarly to the case of FIG. 5 (or FIG. 6), the processing area information designating means may be formed so as to be capable of input designation by the program method shown in FIG. Incidentally, “Area20-0” in FIG. 7 indicates that the processing area has a slide height of 20 to 0 mm, and “Area20-5, F = 2” indicates that the slide speed of the processing area 1 (slide
[0068]
Next, the non-machining motion pattern creating means refers to (uses) the mechanical constraints and the motor characteristics, selects the slide speed in the constant speed range to the maximum allowable speed, and sets the acceleration (angle) in the acceleration range. Acceleration) is the maximum allowable acceleration (maximum allowable angular acceleration) and the deceleration in the deceleration range (angle deceleration) is the maximum allowable deceleration (maximum allowable angular deceleration). A means for creating a motion pattern, comprising a ROM 82 storing a non-processing motion pattern creation control program, a CPU 81, and a work memory (RAM 83).
[0069]
The mechanical constraint condition means a maximum allowable speed and a maximum allowable acceleration of the slide 17 (a maximum allowable deceleration minus a maximum allowable negative acceleration) which are restricted from the viewpoints of mechanical rigidity, prevention of generation of vibration and noise, and the like. The characteristic means an allowable maximum rotation speed (e.g., 6.28 rad / s ... equivalent to 60 spm).
[0070]
These mechanical constraints and the like are previously set (specified) and stored as system parameters in a memory [FeRAM83M (or ROM 82 or the like)] as shown in FIG. It should be noted that the system parameters are also formed so that their values can be changed by selecting and inputting. For example, it is easy to cope with a mechanical load change such as a mold change or an increase or decrease of ancillary equipment.
[0071]
The system parameters that are also the set mechanical constraints shown in FIG. 8 include the
[0072]
The allowable maximum speed of the slide (60 spm) and the allowable maximum acceleration [the allowable maximum deceleration (minus allowable maximum acceleration) ... the allowable maximum angular acceleration 146.5 rad / sec. 2 In this embodiment, the processing area information (60 spm, 146.5 rad / sec) designated and stored using the processing area information designating means (84, 85, 81, 82). 2 ).
[0073]
In this embodiment, the non-machining motion pattern creating means (CPU 81, ROM 82, RAM 83) includes a rear non-machining area (180 degrees to 0 degrees) and a front non-machining area (0 degrees to 160 degrees) shown in FIG. The maximum acceleration (allowable maximum angular acceleration 146.5 rad / sec) preset for each 2 ), Maximum slide speed (maximum
[0074]
Specifically, referring to FIG. 4, the start of the press, that is, the front non-machining area starts from a set point (top dead center: crank
[0075]
The crank angle θ at 60 spm is 7.72 degrees [(2) in FIG. 4]. θ = ω 0 t ± 1/2 (αt 2 ), Ω 0 (Initial velocity angular velocity) = 0, α = 146.5 rad / sec 2 , T = 42.87 msec.
[0076]
From the time required for the deceleration range, that is, 60 spm to the specified negative angular acceleration α (146.5 rad / sec) 2 ), The speed is reduced to 30 spm (3.14 rad / sec in angular velocity ω). Therefore, the time t required to decelerate by 30 spm (3.14 rad / sec) is 21.43 msec from the relational expression of ω = αt. [(3) in FIG. 4].
[0077]
Further, the crank angle θ that advances within this deceleration range is θ = ω 0 t ± 1/2 (αt 2 ), Ω 0 (Initial velocity angular velocity) = 6.28 rad / sec, α = 146.5 rad / sec 2 , T = 21.43 msec, which is 5.78 degrees (0.1009 rad) [(4) in FIG. 4].
[0078]
Thus, the angle obtained by subtracting 5.78 degrees from the starting
[0079]
In the case where the front non-machining area is narrow and the allowable acceleration or the maximum allowable speed is large, the vehicle may shift from the acceleration area to the deceleration area without reaching the maximum allowable speed (60 spm). (81, 82, 83) can create such a non-machining motion pattern also in this case. The same applies to the rear non-machining area.
[0080]
Here, with regard to the machining area, the machining motion pattern creating means (CPU 81, ROM 82, RAM 83) operates, and the maximum constant acceleration / deceleration α is 30 spm in the first constant speed area and 10 spm in the second constant speed area. There is 146.5 rad / sec 2 ) Is specified, but a deceleration range (negative specified angular acceleration α = 146.5 rad / sec) between the first constant speed range (30 spm) and the second constant speed range (10 spm). 2 ), The traveling angle θ, the required time t in the first constant speed range, and the required time t in the second constant speed range are calculated at this stage.
[0081]
That is, the time t required to decelerate by the deceleration (20 spm... 2.093 rad / sec) is 14.29 msec (= 2.093 ÷ 146.5) [(7) in FIG. 4]. The angle θ traveling in this deceleration range is θ = ω 0 t ± 1/2 (αt 2 ), Ω 0 = 3.14 rad / sec (30 spm), t = 14.29 msec, α = 146.5 rad / sec 2 Therefore, the angle becomes 1.71 degrees (0.0299 rad) [(8) in FIG. 4].
[0082]
Accordingly, from the start angle θ of the first constant speed range (30 spm) is 160 degrees and the end angle θ is 168.29 degrees (= 170-1.71) [(9) in FIG. By the same arithmetic expression as in the case of 6), the time in the first constant speed range is 46.06 msec [(10) in FIG. 4]. Similarly, since the start angle θ of the second constant speed region (10 spm) is 170 degrees and the end angle θ is 180 degrees, the time of the second constant speed region is 166.61 msec [(11) in FIG. ].
[0083]
Regarding the rear non-machining area (180 degrees to 0 degrees), the designated angular acceleration α (146.5 rad / sec) from 10 spm (1.047 rad / sec in angular velocity ω) of the machining area. 2 ) To accelerate to an allowable maximum speed of 60 spm (6.28 rad / sec in angular velocity ω). The time t required for this acceleration region is 35.72 msec from the relational expression of ω = αt [(12) in FIG. 4].
[0084]
The crank angle θ traveling in this acceleration region is 7.50 degrees. θ = ω 0 t ± 1/2 (αt 2 ), Ω 0 (Initial velocity angular velocity) = 1.047 rad / sec (10 spm), α = 146.5 rad / sec 2 , T = 35.72 msec. [(13) in FIG. 4].
[0085]
The subsequent deceleration range from 60 spm to 0 spm is the reverse of the acceleration range of the front non-machining region (0 to 160 degrees). Therefore, the time t required for this deceleration range is 42.86 msec and the traveling angle θ is 7. 72 degrees [same as (1) and (2) in FIG. 4]. Therefore, the required time t in the section (187.50 degrees to 352.28 degrees) in the constant speed range (60 spm) is 457.72 msec [(14) in FIG. 4].
[0086]
The non-processing motion pattern storage control means (CPU 81, ROM 82, RAM 83) stores the non-processing motion pattern automatically created in the second memory (83M). The created processing motion pattern is stored in the first memory (83M).
[0087]
The whole area motion creating means is a means for creating the whole area motion by combining the processing motion pattern stored in the first memory (83M) and the non-processing motion pattern stored in the second memory (83M). It is formed from a ROM 82 storing the creation, a CPU 81, and a work memory (RAM 83).
[0088]
In this embodiment, the first memory and the second memory are the
[0089]
The whole area operation control means (CPU 81, ROM 82, RAM 83) performs a press operation by moving the slide up and down in accordance with the entire area slide motion (see FIG. 4) stored in the first and second memories (83M).
[0090]
One cycle time calculation means (CPU 81, ROM 82, RAM 83) calculates one cycle time using information on the processing motion pattern and the non-processing motion pattern.
[0091]
That is, one cycle (one stroke of the slide) is a time t required for one rotation (0 to 360 degrees) of the
[0092]
Further, the stroke number calculating means (CPU 81, ROM 82, RAM 83) calculates the number of slots using the information on the processing motion pattern and the non-processing motion pattern. In this case, it is 48.6 spm (= 60 sec ÷ 1.23449 sec). This stroke number is also stored in the RAM 83 and displayed on the display unit 85.
[0093]
In such an embodiment, prior to the press operation, the worker or the like uses the processing area information designating means (84, 85, 81, 82) to set a part of the processing area information [processing area (160 degrees crank angle). 170 ° and 180 °), the slide speed (30 spm) as the first constant speed range (160 ° to 170 °), and the slide speed (10 spm) in the second constant speed range (170 ° and 180 °)]. . This is performed with reference to the screen 86G1 of the display unit 85 shown in FIG.
[0094]
Note that another allowable maximum angular acceleration (146.5 rad / sec), which is information for the processing area, is used. 2 ) Is a fixed-value property that is mechanically restricted. Therefore, instead of having the operator or the like specify each time, the processing area information specifying means (84, 85, 81, 82) is used as shown in FIG. It is specified in advance and stored in the memory (83M). It can be specified by reading the value each time. Since the operator is not required to specify all items of the processing area information, the handling becomes easy.
[0095]
Then, the processing motion pattern creating means (81, 82, 83) uses the designated processing area information to process the processing motion pattern (first constant) in the slide processing area (160 to 180 degrees). Speed range including the speed range and the second constant speed range). In the created pattern, the specified slide speed (30 spm), slide speed (10 spm) and allowable maximum angular acceleration (146.5 rad / sec) 2 ), The position of the deceleration range (crank angle range: 168.29 to 170 degrees) and the required time (14.29 msec) are automatically determined. The created motion pattern for processing is stored in the first memory (83M).
[0096]
Subsequently, the motion pattern creating means for non-machining (81, 82, 83) sets the mechanical constraints (system parameters shown in FIG. 8: allowable maximum speed: 60 spm, allowable maximum angular acceleration: 146.5 rad / sec). 2 ) And the motor characteristics (the maximum rotation speed is equivalent to 60 spm), the slide speed in the constant speed region is selected as the allowable maximum speed (60 spm), and the acceleration in the acceleration region is set to the allowable maximum angular acceleration (146.5 rad). / Sec 2 ) And the deceleration in the deceleration range is the allowable maximum angular deceleration (negative 146.5 rad / sec) 2 The motion pattern for non-machining in the non-machining area selected in () is automatically created. The non-machining motion pattern is composed of two of a right rear non-machining motion pattern and a left front non-machining motion pattern in FIG. Then, it is stored in the second memory (83M).
[0097]
The whole area motion creating means (CPU 81, ROM 82, RAM 83) is a whole area combining the processing motion pattern stored in the first memory (83M) and the non-processing motion pattern stored in the second memory (83M) [for example, One rotation of the crank angle... 0 °-(160 ° -180 °) -360 (0) ° in the crank angle] is generated.
[0098]
Thereafter, when a press operation command is issued, the entire area operation control means (81, 82, 83) performs the press operation with the created entire area motion. That is, a position pulse (PTs) according to the entire area motion shown in FIG. 4 is sent from the motion command unit (80) of the position pulse payout system to the position /
[0099]
The position /
[0100]
In addition, the rear non-machining area (180 degrees to 0 degrees) on the right side in FIG. 4 can be passed in the shortest time [536.3 msec (= 35.72 + 457.72 + 42.86)]. Moreover, it can be smoothly slid down without shock.
[0101]
Once in the machining area, the first constant speed area is operated at 30 spm, so that a sharp collision between the mold and the material is avoided and stable machining (for example, drawing) is performed. From the end position of the first constant speed range (the crank angle is 168.29 degrees), the deceleration operation is performed in preparation for the second constant speed range which is the final finishing stroke. Also in this case, the vehicle is decelerated at the designated deceleration (maximum allowable deceleration). After a lapse of 14.29 msec, the vehicle enters the second constant speed region (10 spm), and final finishing (drawing) is performed. This processing area is 226.96 msec (= 46.06 + 14.29 + 166.61).
[0102]
Since the rear non-machining area (180 ° to 0 °) is also passed in the shortest time (536.3 msec), it is set again from the set position (0 °) through the front non-machining area, the machining area, and the rear non-machining area. One cycle time to return to the position (0 degrees) is 1.2345 sec. In other words, it is understood that the same productivity as when the conventional mechanical press is operated at 48.6 spm can be secured as a whole while enabling the finishing processing at 10 spm.
[0103]
According to this embodiment, a low-speed operation in the processing area can be ensured, so that a high-quality press product can be produced with high efficiency and low noise, and the non-processing area (180 degrees to 0 degrees to 160 degrees) can be produced. Can be passed (transferred to the slide) in the shortest time [1.00756 sec (= 471.26 + 536.3)], so that the maximum productivity can always be ensured.
[0104]
Further, even if the slide speed of the processing area (160 to 180 degrees) is set to a low speed (30 spm, 10 spm), the speed is not reduced to another area (non-processing area) due to the influence in one cycle. Efficient production is possible.
[0105]
The allowable maximum acceleration and the like are designated (stored) in advance, and the worker or the like uses the position information input means (84, 85, 81, 82) and the speed input means (84, 85, 81, 82). By simply inputting a part of the processing area information (position information for specifying the processing area and at least one piece of speed information when passing through the specified processing area), the non-processing motion pattern creating means (81) , 82, 83), the rear non-working area from the end position (180 degrees) of the designated machining area to the top dead center side set position (0 degrees) and the designated machining area from the top dead center side set position (0 degrees). For the front non-machining area up to the start position (160 degrees), a rear non-machining motion pattern and a front non-machining motion pattern according to the maximum acceleration, the maximum sliding speed, and the maximum deceleration can be created. Al, is more wide freedom of selection of the working motion pattern with the entire slide motion can be created accurately and quickly.
[0106]
In addition, the worker only needs to pay attention to the movement of the slide 17 (position information such as crank angle and the slide speed) related to processing (for example, plastic forming), and manually calculates the time of one cycle and the number of strokes. Since there is no need to do so, designation for each press operation is easy, and work errors can be prevented.
[0107]
Further, when a processing motion pattern is designated and created and a non-processing motion pattern is automatically created, one cycle time (1.2349 sec) and the number of slots (48.6 spm) are calculated by using the information related to the motion pattern. Therefore, the operator or the like can accurately and easily know the current press operation speed and the like by looking at the calculation result.
[0108]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the slide motion in the machining area follows the machining motion pattern created using the designated machining area information, and the slide motion in the non-machining area corresponds to the non-machining area. Since the press machine is formed so that it can be pressed according to the non-machining motion pattern automatically created so that it can pass in the shortest time, it is possible to guarantee the operation of reducing the slide speed in the machining area, and Since it can pass in the shortest time, maximum productivity can be secured.
[0109]
According to the second aspect of the present invention, the processing area information designating means, the processing motion pattern creating means, the first memory, the non-processing motion pattern creating means, the second memory, the whole area motion creating means, and the whole area operation control means are provided. With reference to (using) the machining motion pattern created based on the information for the designated machining area and the mechanical constraints and motor characteristics, the slide speed in the constant speed range is set to the maximum allowable speed and the acceleration range is set. Is the maximum allowable acceleration and the deceleration range is the maximum allowable deceleration.It is a press machine that can be operated in accordance with the entire range of slide motion combined with the non-machining motion pattern that is automatically created. Operation can be guaranteed, so high-quality stamped products can be produced with high efficiency and the non-processed area can be passed (sliding) in the shortest time. It is possible to always ensure the maximum specific productivity because it is possible.
[0110]
According to the invention of
[0111]
Furthermore, according to the invention of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view of a press machine for describing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram for explaining a press operation drive control unit and the like.
FIG. 3 is a diagram for explaining a position / speed control unit and a motor drive unit.
FIG. 4 is also a diagram for explaining an entire area motion.
FIG. 5 is a view for explaining an example (1) of designating the processing area information;
FIG. 6 is a diagram for explaining an example (2) of designating the processing area information;
FIG. 7 is a diagram for explaining an example (3) of designating the processing area information;
FIG. 8 is a block diagram for explaining system parameters.
FIG. 9 is a view for explaining a rotation angle θ of the crankshaft and a slide position (height h).
[Explanation of symbols]
10 Press machine
11 Crank mechanism
12 crankshaft
16 Connecting rod
17 slides
30 AC servo motor (motor)
60 Position / speed controller
70 Motor drive unit
80 PC (press operation drive control unit, motion command unit)
81 CPU [processing area information designating means (position information input means, speed input means), processing motion pattern creating means, non-processing motion pattern creating means, whole area motion creating means, whole area operation control means]
82 ROM [processing area information designating means (position information input means, speed input means), machining motion pattern creating means, non-machining motion pattern creating means, whole area motion creating means, whole area operation control means]
83 RAM [processing motion pattern creation means, non-processing motion pattern creation means, whole area motion creation means, whole area operation control means]
83M memory (first memory, second memory)
84 Operation section [processing area information designating means (position information input means, speed input means)]
85 display section [processing area information designation means (position information input means, speed input means)]
85G1-85G4 screen
Claims (4)
前記クランク軸をこれに直接またはギヤを介して間接に連結されたモータの回転制御により回転可能に構成し、
指定された加工領域用情報を利用して前記スライドの加工領域内での加工用モーションパターンを作成可能かつ非加工領域内での非加工用モーションパターンを非加工領域を最短時間で通過できるように自動作成可能に形成され、
加工領域内でのスライドモーションが作成された加工用モーションパターンに従いかつ非加工領域内でのスライドモーションが自動作成された非加工用モーションパターンに従ってプレス運転可能に形成されている、プレス機械。In a press machine that presses while moving the slide up and down by the rotation of the crankshaft,
The crankshaft is configured to be rotatable by rotation control of a motor directly or indirectly connected thereto via a gear,
Using the specified processing area information, a processing motion pattern in the processing area of the slide can be created and a non-processing motion pattern in the non-processing area can pass through the non-processing area in the shortest time. It is formed so that it can be created automatically,
A press machine wherein a slide motion in a machining area is formed according to a machining motion pattern created and a slide motion in a non-machining area is formed to be press-operable according to a non-machining motion pattern automatically created.
前記クランク軸をこれに直接またはギヤを介して間接に連結されたモータの回転制御により回転可能に構成し、
加工領域用情報を指定する加工領域用情報指定手段と,指定された加工領域用情報を利用して前記スライドの加工領域内での加工用モーションパターンを作成する加工用モーションパターン作成手段と,作成された加工用モーションパターンを記憶する第1メモリと,機械的制約条件およびモータ特性を参照して定速域でのスライド速度が許容最大速度に選択されるとともに加速域での加速度が許容最大加速度にかつ減速域での減速度が許容最大減速度に選択された非加工領域内での非加工用モーションパターンを作成する非加工用モーションパターン作成手段と,作成された非加工用モーションパターンを記憶する第2メモリと,第1メモリに記憶された加工用モーションパターンと第2メモリに記憶された非加工用モーションパターンとを組合せた全域モーションを作成する全域モーション作成手段と,作成された全域モーションでプレス運転する全域運転制御手段とを設けた、プレス機械。In a press machine that presses while moving the slide up and down by the rotation of the crankshaft,
The crankshaft is configured to be rotatable by rotation control of a motor directly or indirectly connected thereto via a gear,
Processing area information specifying means for specifying processing area information; processing motion pattern generating means for generating a processing motion pattern in the processing area of the slide using the specified processing area information; A first memory for storing the processed processing motion pattern, a slide speed in a constant speed range is selected as an allowable maximum speed with reference to mechanical constraints and motor characteristics, and an acceleration in an acceleration region is set to an allowable maximum acceleration. Non-machining motion pattern creation means for creating a non-machining motion pattern in the non-machining area where the deceleration in the deceleration area is set to the maximum allowable deceleration, and stores the created non-machining motion pattern A second memory, a processing motion pattern stored in the first memory, and a non-processing motion pattern stored in the second memory. And whole motion creating means for creating a whole motion in combination, and a whole operation control means for press operation in the entire motion created provided, the press machine.
前記非加工用モーションパターン作成手段が指定加工領域の終了位置から上死点側設定位置までの後側非加工領域について予め設定された最大加速度,最大速度および最大減速度に従う後側非加工用モーションパターンおよび上死点側設定位置から指定加工領域の開始位置までの前側非加工領域について予め設定された最大加速度,最大速度および最大減速度に従う前側非加工用モーションパターンを作成可能に形成されている、請求項2記載のプレス機械。Position information input means for inputting position information for specifying the processing area by the processing area information specifying means, and speed input for inputting at least one speed information when passing through the processing area specified by the input position information Means are formed and
The non-machining motion pattern creation means according to the rear non-machining motion according to the preset maximum acceleration, maximum speed, and maximum deceleration for the rear non-machining region from the end position of the designated machining region to the top dead center side set position. A front non-machining motion pattern according to a preset maximum acceleration, maximum speed, and maximum deceleration is formed for the front non-machining region from the pattern and the top dead center side setting position to the start position of the designated machining region. The press machine according to claim 2.
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