JP4293659B2 - 直動型プレスの打抜き方法および直動型プレス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、直動型プレスの打抜き方法および直動型プレスに関し、特に打抜き時のプレス振動及び騒音の低減効果が大きい直動型プレスの打抜き方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレス加工の生産性を上げるために、スライドの移動速度が速いクランク式のプレス機械が使用されている。しかし多種多様な成品の品質向上と作業環境の改善を図る目的で直動型プレスが、最近多くの分野で用いられるようになった。
直動型プレスは、スライドの位置及び速度を様々に制御することにより被加工材の形状や成形目的に適合したスライドモーションで成形加工を行うことができる。そして、直動型プレスにより成形加工を行う場合には、一般的に、スライドは例えば電動サーボモータや油圧シリンダ等からなるスライド駆動手段を使用して位置サーボ制御されている。このようにスライドの位置サーボ制御をすることにより、要求される成形加工のモーションカーブに従ってスライドを上下動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクランク式プレス機械では、スライド速度を高速にして打抜き加工を行うと、打抜き加工後にブレークスルーが発生する。このブレークスルーにより、スライドとスライドの下面に取り付けられた上型が急激に下方に移動し、このため上型のパンチが下型のダイの中に突っ込む量が大きく、金型寿命の低下、及びプレス耐用年数の低下を招いている。さらに、この突っ込み後の反動で上型のパンチが上方に飛び上がる現象が発生して振動となり、また騒音も大きくなる。これにより、作業環境の悪化という問題も発生している。
また、不良品の発生率が高くなり、上型のパンチの下面に打ち抜いた抜きカスが付着し、ブレークスルーの発生による振動で、この抜きカスが被加工物の表面に飛び出す、いわゆる抜きカス上がりの発生率が増加する。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、クランク式プレス機械の場合に多く発生するブレークスルー時の振動及び騒音を低減でき、かつスライドの突っ込み量を低減できる直動型プレスの打抜き方法および直動型プレスを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスの打抜き方法において、被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を予め設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了し、その後前記スライド駆動源を作動させて前記スライドを下降させるようにし、実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定することを特徴とする方法としている。
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、打抜き加工時にスライドが下降すると、ワークにかかる荷重の反力によりプレス本体のフレームが歪み（例えば側面フレームが側面視でＣ字型のＣ型フレームである場合の、Ｃ型フレームの口開き現象に相当する）、この歪がフレームにエネルギーとして蓄積される。そして、スライド駆動を所定のスライド位置で一旦停止させると、この蓄積されたフレームエネルギーがワークに放出されることによって打ち抜き途中のワークの残り板厚分が打ち抜かれる。このとき、スライド駆動停止位置は、上記蓄積フレームエネルギーがワークの残り板厚分を打ち抜くのに必要なエネルギーに略等しくなるようにする。したがって、スライド駆動を停止した状態で打ち抜きができ、かつ打ち抜きに必要なエネルギー分だけ放出されるので、打ち抜き完了後のスライドの下降量（いわゆる突込み量）及びフレームの振動が非常に小さくなる。また、スライド駆動源を一旦停止させた後、スライドを再び下降させるときには、フレームの振動が非常に小さくなっているので、抜きカスと下型のパンチ孔とのクリアランスの変動が小さくなっており、このため上型のパンチが下型のパンチ孔に抜きカスを押し込む（つまり、抜きカスがパンチ孔の内面をこする）ようにして下降する。したがって、スライドが下限位置から上昇する際には、抜きカスがスライドに付着してパンチ孔から飛び出すことが少なくなり、抜きカス上がりの発生を低減することができ、よって被加工物の表面に傷が付くような不良品の発生を低減できる。この結果、金型やプレス機械の寿命を長期化でき、打抜き加工時の振動及び騒音を低減して周囲環境の改善及び不良品発生の低減を図ることができる。また、スライド駆動源の一旦停止位置を、過去の打抜き時の振動データを参照してこの振動が小さくなるように設定する。すなわち、スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったらさらに所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置（下方の位置）に設定するようにする。これにより、実稼動で打抜き加工作業を行いながら最適な、すなわち振動が小さいスライド駆動源一旦停止位置を自動的に求めてその位置で停止させることができるので、実稼動での直動型プレスの稼働率を向上させることができると共に、打ち抜き時の振動及び騒音を非常に小さくできる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスの打抜き方法において、被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を予め設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了し、その後前記スライド駆動源を作動させて前記スライドを所定の微小距離上昇させた後、再び下降させるようにし、実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定することを特徴とする方法としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明によると、打抜き加工のスライド下降時の途中でスライド駆動を停止させると、スライド荷重の反力によりフレームに蓄積されたフレームエネルギーがワークに放出されることにより、打ち抜き途中のワークの残り板厚分が打ち抜かれる。したがって、打ち抜き時の振動及び騒音を低減できる。そして、この後、打抜き完了時のブレークスルーによりスライドが打抜き位置よりもさらに下方に急激に移動しようとする際に、スライド駆動を作動させてスライドを所定微少量だけ上昇させ、つぎに再び下降させるので、ブレークスルー後のスライドの突込み量を確実に減少することができる。また、スライド駆動源を一旦停止させた後にスライドを所定微小量だけ上昇させ、つぎに再び下降させるときには、フレームの振動が非常に小さくなっているので、抜きカスと下型のパンチ孔とのクリアランスの変動が小さくなっており、このため上型のパンチが下型のパンチ孔に抜きカスを押し込むようにして下降する。したがって、スライドが下限位置から上昇する際には、抜きカスがスライドに付着してパンチ孔から飛び出すことが少なくなり、抜きカス上がりの発生を低減することができ、よって被加工物の表面に傷が付くような不良品の発生を低減することができる。この結果、さらに金型寿命を長期化できるとともに、周囲環境の改善及び不良品発生の低減を図ることができる。また、スライド駆動源の一旦停止位置を、過去の打抜き時の振動データを参照してこの振動が小さくなるように設定する。すなわち、スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったらさらに所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置（下方の位置）に設定するようにする。これにより、実稼動で打抜き加工作業を行いながら最適な、すなわち振動が小さいスライド駆動源一旦停止位置を自動的に求めてその位置で停止させることができるので、実稼動での直動型プレスの稼働率を向上させることができると共に、打ち抜き時の振動及び騒音を非常に小さくできる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の直動型プレスの打抜き方法において、前記スライド駆動源の一旦停止位置を、試打による打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて実験的に最適位置に設定する方法としている。
【００１０】
請求項３に記載の発明によると、スライド駆動源の一旦停止位置を、試打ちによる打抜き加工の時の振動の大きさのデータを参照してこの振動が小さくなるように設定する。すなわち、スライド駆動源の一旦停止位置を、下限位置から所定距離ずつ上方へ移動させるように設定し、各回の打抜き時の振動の大きさを測定する。この振動の大きさのデータに基づいて、振動が最も小さい時のスライド位置をスライド駆動源一旦停止位置として設定する。これにより、最適な、すなわち振動が最も小さくなるようなスライド駆動源一旦停止位置を実験的に求めることができるので、このスライド駆動源一旦停止による打抜き時の振動及び騒音を非常に低減できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスにおいて、前記スライドのスライドモーションを規定するための位置及び速度を設定するモーション設定手段と、このモーション設定手段により設定されたスライドモーションでスライドが移動するように該スライドの位置及び速度を制御する制御手段とを備え、被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を前記モーション設定手段により設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了するように構成され、前記モーション設定手段は、実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定することを特徴とする直動型プレスである。
【００１２】
請求項４に記載の発明によると、前記請求項１または２に記載の発明と同様の作用効果を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる直動型プレスの打抜き方法および直動型プレスの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態にかかる直動型プレスの好適な例の油圧プレスの要部側面図である。
同図において、直動型プレス１の本体の左右側面には側面視でＣ字型をしたフレーム（以下Ｃフレームという）７が配設されている。Ｃフレーム７の下部にはボルスタ３が配置されている。また、Ｃフレーム７の上部で、かつ、ボルスタ３と対向した位置には、スライド２が上下動自在に配設されており、このスライド２の上部には、スライド２を駆動する手段の一例として油圧シリンダ４が配設されている。油圧シリンダ４は、速度を可変制御できるサーボバルブ（以後、サーボバルブと呼ぶ）１３、及び、このサーボバルブ１３のパイロット油圧用の電磁弁２１等と共に、マニホールドブロック１４に取り付けられており、これらの間を接続する配管等をマニホールドブロック１４によって無くした一体化構造を成している。
【００１４】
また、ボルスタ３の上面に下型５が取着され、またスライド２の下面には上型６が取着され、下型５の上面の所定位値に被加工物１０が搬入されるようになっている。そして、スライド２の上下動に伴って、下型５と上型６の間で被加工物１０の打抜き加工が行われる。
【００１５】
また、上記Ｃフレーム７の開口部近傍に、この開口部と略同様の形状を成す補助フレーム８が配設されている。この補助フレーム８は、上下方向にのみ変位自在となるように、その下端側がピン８ａによってＣフレーム７の側面に取着されている。さらに、補助フレーム８の上端側とスライド２の後部側との間に、例えば直動型のリニアセンサよりなるスライド位置検出センサ１１が取り付けられている。
【００１６】
このスライド位置検出センサ１１は、軸心方向がスライド２の移動方向と平行で、かつ、スライド２の後部に支持されたセンサロッド１１ａと、このセンサロッド１１ａに嵌挿され、かつ、上記補助フレーム８の上端側に取着されたセンサヘッド１１ｂとからなっている。そして、スライド２の上下動に伴ってセンサロッド１１ａがセンサヘッド１１ｂに対して上下動し、これによって、センサヘッド１１ｂの内部の位置検出部によりスライド２の位置がボルスタ３の上面からの高さとして検出されるようになっている。
このスライド位置検出センサ１１が検出したスライド２の位置信号は後述する制御器１５に入力され、この制御器１５は前記位置信号に基づいて前記油圧シリンダ４を駆動してスライド２の位置及び速度を所定のモーションカーブに沿うように制御する。
【００１７】
また、Ｃフレーム７の開口部の外表面には、複数箇所に、フレーム歪センサー１２が密着して取り付けられており、この歪信号は制御器１５に入力されている。
【００１８】
図２は、本発明にかかる直動型プレスの打抜き方法によるスライドモーションの説明図である。
スライド２は上限位置Ｕ0 から被加工物１０の表面にタッチする手前の減速位置Ｕ1 まで所定の高速下降速度で下降する。次に減速位置Ｕ1 から所定の低速下降速度で下降し、上型６の下面が下型５の上面の被加工物１０にタッチし、この被加工物１０を打抜き加工しながら下降する。そして、所定のスライド駆動源一旦停止位置Ｐまで下降して所定時間ｔ0 の間停止している。
【００１９】
この後、予め設定された下限位置Ｕ2 まで所定速度で下降してプレス加工を終了する。そして、この下限位置Ｕ2 から、予め設定された低速上昇位置Ｕ3 まで所定の低速上昇速度で上昇し、さらに上限位置Ｕ0 まで所定の高速上昇速度で上昇して停止し、所定時間（時間０も含む）だけ停止して１サイクル加工を終了する。実成形作業では、この１サイクル加工が繰り返し行われる。
【００２０】
図３は、本発明に係わる打抜き方法を実現する制御構成ブロック図を示す。
この制御構成ブロック図は前記の図２のスライドモーションカーブに沿ってスライド２を制御するためのハード構成であり、この構成機器について説明する。
スライド位置検出センサ１１は、前述のように、ボルスタ３に対するスライドの２上下方向の位置を検出しており、その検出信号は制御器１５に入力される。
【００２１】
前述のフレーム歪センサ１２は、プレス加工時に発生する荷重の反力によるＣフレーム７の上下方向の伸び量より歪みの値を検出し、この検出した歪みの大きさに応じた歪信号を制御器１５に出力する。
予め、該当するプレス機械において、スライド２にかかる荷重とこの荷重によるフレーム歪センサ１２による計測値との関係を計測し、この計測したスライド２にかかる荷重と、このフレーム歪との関係（データテーブル、あるいは関係式等）が制御器１５の内部のメモリ１８に記憶されている。制御器１５に入力された前記歪信号は、上記記憶された荷重とフレーム歪との関係に基づいて、このスライド２にかかる荷重値に換算される。
【００２２】
モーション設定手段１６は前述のスライドモーションを規定するための各位置データ及び速度データを設定するものであり、上限位置Ｕ0 、減速位置Ｕ1 、スライド駆動源一旦停止位置Ｐ、下限位置Ｕ2 、低速上昇位置Ｕ3 、高速下降速度、低速下降速度、低速上昇速度及び高速上昇速度等の各データを設定できる例えばスイッチ及び表示器１７で構成される。
【００２３】
これらの設定データは、制御器１５に入力される。なお、このモーション設定手段１６は、上位コンピュータ等で構成される他の制御装置から通信等によって上記モーションカーブの各設定値データを入力するための送受信機により構成しても良い。そして、これらの設定値は、各モーションカーブに対応したモーションデータとして制御器１５内の後述する所定のメモリ１８に記憶される。
【００２４】
制御器１５は例えばマイクロコンピュータのようなコンピュータ装置を主体にして構成されており、内部に所定容量の不揮発性の読み書き可能なメモリ１８を有している。
前記入力された設定データ及び、前記フレーム歪計測値と荷重との関係を表すデータテーブル又は関係式は、このメモリ１８内に記憶される。制御器１５は、打抜き加工時に、スライド位置検出センサ１１からの位置信号とフレーム歪センサ１２からの歪信号とを入力して後述する所定の処理を行い、メモリ１８内の設定データに応じたスライドモーションでスライド２が移動するように、後述するスライド駆動手段１９に速度指令を出力する。
【００２５】
スライド駆動手段１９は上記速度指令に基づいてスライドアクチュエータ２０を駆動する。スライド駆動手段１９は、スライドアクチュエータ２０が油圧シリンダ４の場合はサーボバルブ１３により、また図示しない電動モータとボールスクリューの場合はサーボアンプにより構成される。
【００２６】
前記のスライド駆動手段１９の一例としてサーボバルブ１３を使用した場合は、上記制御器１５からの速度指令に基づいて、図示しない油圧ポンプから吐出される圧油の流量及び方向を制御して、油圧シリンダ４の伸縮速度及び方向を制御し、スライド２を下降、上昇及び停止させる。
【００２７】
また、表示器１７は、制御器１５からの表示指令の基づいて、モーションデータの各設定値や、プレス稼動情報等を表示するものであり、例えば液晶やＥＬ等のグラフイック表示器、及び、ＬＥＤ表示素子等からなるキャラクタ表示器などの組み合わせで構成することができる。
【００２８】
図４は、第１実施形態における打抜き方法を表す制御フローチャート例である。図１〜図３を参照して図４に基づいて、本実施形態での制御処理手順を説明する。ここで、各処理ステップ番号はＳを付して表しており、以後のフローチャートでも同様である。
まずＳ１で、被加工物及び金型に対応するモーションデータを設定し、つぎに、Ｓ２において、プレス自動運転の前に、スライド駆動源一旦停止位置Ｐ及び基準ピーク歪値Ｈ０を所定値に初期化する。スライド駆動源一旦停止位置Ｐは、初期値としてブレークスルーが必ず発生するような位置が設定され、例えば図５に示すように下限位置Ｕ2 近傍の位置Ｐ１が設定される。また、基準ピーク歪値Ｈ０は、ブレークスルー発生時のプレス振動が小さくなったか否かを判定するためのパラメータであり、初期値として大きめの値が設定される。
【００２９】
この後、Ｓ３で、プレス運転が起動され、前記設定されたモーションデータに基づいてスライド２が上限位置Ｕ0 から減速位置Ｕ1 まで自動運転されるように、スライドアクチュエータ２０が駆動される。これにより、スライド２は、上限位置Ｕ0 より所定の高速下降速度で下降し、減速位置Ｕ1 に到達する。つぎに、Ｓ４で、制御器１５は、スライド２を減速位置Ｕ１よりスライド駆動源一旦停止位置Ｐまで所定の低速下降速度で下降させると同時に、フレーム歪センサ１２から歪データを収集する。このとき、スライド２が被加工物１０にタッチし、被加工物１０の打抜き加工の途中でスライド駆動源一旦停止位置Ｐに到達すると、Ｓ５で、時間ｔ0 の間、スライド駆動手段１９の駆動を一旦停止する。スライド２が停止している間、スライド荷重の反力によりフレームに蓄積されたフレーム歪エネルギーが被加工物１０に放出される。
【００３０】
Ｓ５で、時間ｔ0 の間一旦停止したスライド２を、Ｓ６で、スライド駆動手段１９により下限位置Ｕ2 まで所定の速度で下降させた後、低速上昇位置Ｕ3 まで低速上昇速度で上昇させ、さらに上限位置Ｕ0 まで高速上昇速度で上昇させて停止させ、１サイクル加工を終了する。
【００３１】
そして、Ｓ７で、今回のプレス加工時に収集したフレーム歪データの中からブレークスルー時のフレーム振動のピーク歪値Ｈを求め、このピーク歪値Ｈと前記基準ピーク歪値Ｈ０とを比較する。つぎにＳ８で、ピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０以下か否か判断し、ピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０以下の時は、Ｓ９で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを、今回の設定値より所定の微小距離ΔＰ（正の値とする）だけ上方へずらした位置に再設定する。なお、ここでは、スライド位置データが上方へ行くほど増加するものとする。つぎにＳ１０で、基準ピーク歪値Ｈ０を上記求めたピーク歪値Ｈに再設定し、Ｓ３に処理を戻して以後処理を繰り返す。
【００３２】
また、Ｓ８でピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０より大きい時は、Ｓ１１で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを、今回の設定値より所定の微小距離ΔＰだけ下方へずらした位置（つまり、前回の位置）に再設定し、Ｓ３に処理を戻して以後処理を繰り返す。
【００３３】
このようにして、スライド駆動をスライド駆動源一旦停止位置Ｐで一旦停止させているので、フレームに蓄積されたフレーム歪エネルギーが、このスライド駆動源一旦停止位置Ｐで放出され、これにより切断途中の被加工物１０の残り板厚が打抜かれる。このとき、スライド駆動源一旦停止位置Ｐが被加工物１０の下端近くにある間は、フレーム歪みエネルギーが上記残り板厚を打抜くのに必要な最小のエネルギーよりも大きいので、打ち抜き後のブレークスルー発生時には、余分なフレーム歪エネルギーがフレームの大きな振動および騒音を引き起こすことになる。そして、図５に示すように自動運転の各回ごとにスライド駆動源一旦停止位置Ｐは更新されながら、プレスのフレーム振動が小さい位置に収束する。
この収束した位置においては、前記蓄積されたフレーム歪エネルギーは被加工物１０の残り板厚を打抜くのに必要なだけの最小エネルギーになっているので、打抜き完了時には余分なフレームエネルギーは極めて小さくなっている。しかも、このときには、スライド駆動は停止しているので、スライドの突っ込み量は従来に比して小さくなり、ブレークスルー時の振動及び騒音が小さくなる。したがって、金型寿命を長期化できると共に、プレス作業の環境を向上することができる。
【００３４】
つぎに、図６、図７に基づいて、本発明に係わる直動型プレスの打抜き方法を示す第２実施形態を説明する。図６は、前記図２と同様に、本実施形態におけるスライドモーションの説明図である。なお、先に図２により説明したスライドモーションの各部の名称と同一のものには同じ符号を付けて、ここでの説明を省く。また、第１実施形態でのモーションと異なる部分のみを以下で説明する。
【００３５】
スライド２が、スライド駆動源一旦停止位置Ｐまで下降したら所定時間ｔ0 の間停止し、この後、スライド２を予め設定された上昇位置Ｑまで所定速度で微小量ΔＱだけ上昇させる。つぎに、予め設定された下限位置Ｕ2 まで所定速度で下降してプレス加工を終了し、この下限位置Ｕ2 から、所定の低速上昇位置Ｕ3 を経由して、上限位置Ｕ0 まで上昇して停止し、所定時間（時間０も含む）だけ停止して１サイクル加工を終了する。
【００３６】
つぎに、図７は、第２実施形態における打抜き方法を表す制御フローチャート例であり、同図に基づいて本実施形態での制御処理手順を説明する。
Ｓ２１で、被加工物及び金型に対応するモーションデータを設定し、つぎに、Ｓ２２において、プレス自動運転の前に、スライド駆動源一旦停止位置Ｐ及び基準ピーク歪値Ｈ０を所定値に初期化する。スライド駆動源一旦停止位置Ｐは、初期値としてブレークスルーが必ず発生するような位置が設定され、例えば図５に示すように下限位置Ｕ2 近傍の位置Ｐ１が設定される。また、基準ピーク歪値Ｈ０は、ブレークスルー発生時のプレス振動が小さくなったか否かを判定するためのパラメータであり、初期値として大きめの値が設定される。
【００３７】
この後、Ｓ２３で、プレス運転が起動され、前記設定されたモーションデータに基づいてスライド２が上限位置Ｕ0 から減速位置Ｕ1 まで自動運転されるように、スライドアクチュエータ２０が駆動される。これにより、スライド２は、上限位置Ｕ0 より所定の高速下降速度で下降し、減速位置Ｕ1 に到達する。つぎに、Ｓ２４で制御器１５は、スライド２を減速位置Ｕ1 よりスライド駆動源一旦停止位置Ｐまで所定の低速下降速度で下降させると同時に、フレーム歪みセンサから歪みデータを収集する。このとき、スライド２が被加工物１０にタッチし、被加工物１０の打抜き加工の途中で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐに到達すると、Ｓ２５により、時間ｔ0 の間、スライド駆動手段１９の駆動を一旦停止する。スライド２が停止している間、スライド荷重の反力によりフレームに蓄積されたフレーム歪エネルギーが被加工物１０に放出される。
【００３８】
Ｓ２５で、時間ｔ0 の間一旦停止したスライド２を、Ｓ２６で、スライド駆動手段１９により予め設定した所定の上昇位置Ｑまで微小量ΔＱだけ上昇させる。そして、Ｓ２７で、スライド駆動手段１９により、スライド２を下限位置Ｕ2 まで所定の速度で下降させた後、低速上昇位置Ｕ3 まで低速上昇速度で上昇させ、さらに、上限位置Ｕ0 まで高速上昇速度で上昇させて停止させ、１サイクル加工を終了する。
【００３９】
そして、Ｓ２８で、今回のプレス加工時に収集したフレーム歪データの中からブレークスルー時のフレーム振動のピーク歪値Ｈを求め、このピーク歪値Ｈと基準ピーク歪値Ｈ０とを比較する。つぎにＳ２９で、ピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０以下か否か判断し、ピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０以下の時は、Ｓ３０で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを、今回の設定値より所定の微小距離ΔＰ（正の値とする）だけ上方へずらした位置に再設定する。なお、ここでは、スライド位置データが上方へ行くほど増加するものとする。つぎにＳ３１で、基準ピーク歪値Ｈ０を上記求めたピーク歪値Ｈに再設定し、Ｓ２３に処理を戻して以後処理を繰り返す。
【００４０】
また、Ｓ２９でピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０より大きい時は、Ｓ３２で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを、今回の設定値より所定の微小距離ΔＰだけ下方へずらした位置（つまり、前回の位置）に再設定し、Ｓ２３に処理を戻して以後処理を繰り返す。
【００４１】
このようにして、スライド駆動をスライド駆動源一旦停止位置Ｐで一旦停止させているので、フレームに蓄積されたフレーム歪エネルギーが、このスライド駆動源一旦停止位置Ｐで放出され、これにより切断途中の被加工物１０の残り板厚が打抜かれる。このとき、スライド駆動源一旦停止位置Ｐが被加工物１０の下端近くにある間は、フレーム歪みエネルギーが上記残り板厚を打抜くのに必要な最小のエネルギーよりも大きいので、打ち抜き後のブレークスルー発生時には、余分なフレーム歪エネルギーがフレームの大きな振動および騒音を引き起こすことになる。そして、前実施形態と同様、図５に示すように自動運転の各回ごとにスライド駆動源一旦停止位置Ｐは更新されながら、プレスのフレーム振動が小さい位置に収束する。
【００４２】
この収束した位置においては、前記蓄積されたフレーム歪エネルギーは被加工物１０の残り板厚を打抜くのに必要なだけの最小エネルギーになっているので、打抜き完了時には余分なフレームエネルギーは極めて小さくなっている。しかも、打抜き完了時のブレークスルーによりスライドが打抜き位置よりもさらに下方に急激に移動しようとする際に、スライド駆動手段１９を作動させてスライド２を予め設定された上昇位置Ｑまで上昇させるので、ブレークスルー後のスライド下降（突っ込み量）が非常に減少し、またブレークスルー時の振動及び騒音が小さくなる。したがって、金型寿命を長期化できると共に、プレス作業の環境を向上することができる。
【００４３】
なお、以上第１、第２の実施形態での説明は、スライド駆動源一旦停止位置Ｐの設定をプレス自動運転で微小距離ΔＰずつずらして行っているが、本発明におけるスライド駆動源一旦停止位置Ｐの設定方法はこれに限定するものではない。すなわち、例えば予め試打でスライド振動データを収集しながら打抜き加工を行う際に、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを所定の微小距離ずつずらしてゆき、スライド振動が最小となるような最適な位置を求め、この最適位置をスライド駆動源一旦停止位置Ｐと設定するようにしてもよい。
【００４４】
本発明の実施形態として、直動型プレスのスライドアクチュエータに、油圧シリンダを使用した一例を説明したが、通常、作動油をプレスのスライド駆動手段として使用した場合、作動油は圧力による体積圧縮量が鋼材等の機械構造材料に比較して大きいことより、打抜き加工時のブレークスルーが大きい。このため、油圧式直動型プレスの加圧能力の５０％程度が打ち抜き荷重の最大値とされている。しかし、本発明に係るフレームに蓄積されたエネルギーによる打抜き加工の方法によれば、油圧シリンダ内の圧縮された作動油のエネルギーをフレームに蓄積されたエネルギーと共に放出して打抜き加工に活用できるために、ブレークスルーによる振動の発生は非常に小さくなる。
このように、油圧式直動型プレスの加圧能力の最大加圧能力までの打抜き荷重をかけて被加工物の打ち抜き加工ができる。さらに、振動や衝撃による油圧式直動プレス機械の配管接続部や油圧機器の組み付け部分等のゆるみが発生しなくなり、これによって油漏れ、機器の故障等が少なくなる。
【００４５】
また、直動型プレスのスライドアクチュエータに、電動モータとボールネジ等を使用した場合においても、本発明に係るフレームに蓄積したエネルギーによる打ち抜き方法により、直動型プレスの最大荷重での打ち抜き加工が可能となって、同一プレスでの加工能力を最大限に利用することができる。
【００４６】
さらに、従来のクランク式プレス機械の場合のように、高速運転での小さい部品の打ち抜き後に発生する抜きカス上がり現象による被加工物の抜きカスが被加工物の表面を傷つけたり、パンチを破損したりするようなことがなく、ブレークスルーがほとんど発生しない状態で打抜き加工ができるので、抜きカス上がりの問題も解消できる。
【００４７】
本発明による打ち抜き加工の途中に、スライド駆動源を一旦停止して、それまでプレスフレームに蓄積された歪みエネルギーを残りの打ち抜きに活用する方法において、生産速度を速くするために、打ち抜き加工中のスライドの下降速度以外の高速下降速度、低速上昇速度及び高速上昇速度を極力速くするようし、スライドのストローク長さも小さくすることができるので、生産速度をそれほど低下させることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる直動型プレスの要部側面図を示す。
【図２】第１実施形態における打抜き方法のスライドモーションの説明図を示す。
【図３】打抜き方法を実現する制御構成ブロック図を示す。
【図４】第１実施形態における打抜き方法を表す制御フローチャート例を示す。
【図５】スライド駆動源一旦停止位置の説明図である。
【図６】第２実施形態における打抜き方法のスライドモーションの説明図を示す。
【図７】第２実施形態における打抜き方法を表す制御フローチャート例を示す。
【符号の説明】
１…直動型プレス、２…スライド、３…ボルスタ、４…油圧シリンダ、５…下型、６…上型、７…Ｃフレーム、８…補助フレーム、８ａ…ピン、１０…被加工物、１１…スライド位置検出センサ、１１ａ…センサロッド、１１ｂ…センサヘッド、１２…フレーム歪センサ、１３…サーボバルブ、１４…マニホールドブロック、１５…制御器、１６…モーション設定手段、１７…表示器、１８…メモリ、１９…スライド駆動手段、２０…スライドアクチュエータ、２１…パイロット油圧用電磁弁。
【発明の属する技術分野】
本発明は、直動型プレスの打抜き方法および直動型プレスに関し、特に打抜き時のプレス振動及び騒音の低減効果が大きい直動型プレスの打抜き方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プレス加工の生産性を上げるために、スライドの移動速度が速いクランク式のプレス機械が使用されている。しかし多種多様な成品の品質向上と作業環境の改善を図る目的で直動型プレスが、最近多くの分野で用いられるようになった。
直動型プレスは、スライドの位置及び速度を様々に制御することにより被加工材の形状や成形目的に適合したスライドモーションで成形加工を行うことができる。そして、直動型プレスにより成形加工を行う場合には、一般的に、スライドは例えば電動サーボモータや油圧シリンダ等からなるスライド駆動手段を使用して位置サーボ制御されている。このようにスライドの位置サーボ制御をすることにより、要求される成形加工のモーションカーブに従ってスライドを上下動させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のクランク式プレス機械では、スライド速度を高速にして打抜き加工を行うと、打抜き加工後にブレークスルーが発生する。このブレークスルーにより、スライドとスライドの下面に取り付けられた上型が急激に下方に移動し、このため上型のパンチが下型のダイの中に突っ込む量が大きく、金型寿命の低下、及びプレス耐用年数の低下を招いている。さらに、この突っ込み後の反動で上型のパンチが上方に飛び上がる現象が発生して振動となり、また騒音も大きくなる。これにより、作業環境の悪化という問題も発生している。
また、不良品の発生率が高くなり、上型のパンチの下面に打ち抜いた抜きカスが付着し、ブレークスルーの発生による振動で、この抜きカスが被加工物の表面に飛び出す、いわゆる抜きカス上がりの発生率が増加する。
【０００４】
本発明は、上記の問題点に着目してなされたものであり、クランク式プレス機械の場合に多く発生するブレークスルー時の振動及び騒音を低減でき、かつスライドの突っ込み量を低減できる直動型プレスの打抜き方法および直動型プレスを提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段、作用及び効果】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスの打抜き方法において、被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を予め設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了し、その後前記スライド駆動源を作動させて前記スライドを下降させるようにし、実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定することを特徴とする方法としている。
【０００６】
請求項１に記載の発明によると、打抜き加工時にスライドが下降すると、ワークにかかる荷重の反力によりプレス本体のフレームが歪み（例えば側面フレームが側面視でＣ字型のＣ型フレームである場合の、Ｃ型フレームの口開き現象に相当する）、この歪がフレームにエネルギーとして蓄積される。そして、スライド駆動を所定のスライド位置で一旦停止させると、この蓄積されたフレームエネルギーがワークに放出されることによって打ち抜き途中のワークの残り板厚分が打ち抜かれる。このとき、スライド駆動停止位置は、上記蓄積フレームエネルギーがワークの残り板厚分を打ち抜くのに必要なエネルギーに略等しくなるようにする。したがって、スライド駆動を停止した状態で打ち抜きができ、かつ打ち抜きに必要なエネルギー分だけ放出されるので、打ち抜き完了後のスライドの下降量（いわゆる突込み量）及びフレームの振動が非常に小さくなる。また、スライド駆動源を一旦停止させた後、スライドを再び下降させるときには、フレームの振動が非常に小さくなっているので、抜きカスと下型のパンチ孔とのクリアランスの変動が小さくなっており、このため上型のパンチが下型のパンチ孔に抜きカスを押し込む（つまり、抜きカスがパンチ孔の内面をこする）ようにして下降する。したがって、スライドが下限位置から上昇する際には、抜きカスがスライドに付着してパンチ孔から飛び出すことが少なくなり、抜きカス上がりの発生を低減することができ、よって被加工物の表面に傷が付くような不良品の発生を低減できる。この結果、金型やプレス機械の寿命を長期化でき、打抜き加工時の振動及び騒音を低減して周囲環境の改善及び不良品発生の低減を図ることができる。また、スライド駆動源の一旦停止位置を、過去の打抜き時の振動データを参照してこの振動が小さくなるように設定する。すなわち、スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったらさらに所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置（下方の位置）に設定するようにする。これにより、実稼動で打抜き加工作業を行いながら最適な、すなわち振動が小さいスライド駆動源一旦停止位置を自動的に求めてその位置で停止させることができるので、実稼動での直動型プレスの稼働率を向上させることができると共に、打ち抜き時の振動及び騒音を非常に小さくできる。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスの打抜き方法において、被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を予め設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了し、その後前記スライド駆動源を作動させて前記スライドを所定の微小距離上昇させた後、再び下降させるようにし、実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定することを特徴とする方法としている。
【０００８】
請求項２に記載の発明によると、打抜き加工のスライド下降時の途中でスライド駆動を停止させると、スライド荷重の反力によりフレームに蓄積されたフレームエネルギーがワークに放出されることにより、打ち抜き途中のワークの残り板厚分が打ち抜かれる。したがって、打ち抜き時の振動及び騒音を低減できる。そして、この後、打抜き完了時のブレークスルーによりスライドが打抜き位置よりもさらに下方に急激に移動しようとする際に、スライド駆動を作動させてスライドを所定微少量だけ上昇させ、つぎに再び下降させるので、ブレークスルー後のスライドの突込み量を確実に減少することができる。また、スライド駆動源を一旦停止させた後にスライドを所定微小量だけ上昇させ、つぎに再び下降させるときには、フレームの振動が非常に小さくなっているので、抜きカスと下型のパンチ孔とのクリアランスの変動が小さくなっており、このため上型のパンチが下型のパンチ孔に抜きカスを押し込むようにして下降する。したがって、スライドが下限位置から上昇する際には、抜きカスがスライドに付着してパンチ孔から飛び出すことが少なくなり、抜きカス上がりの発生を低減することができ、よって被加工物の表面に傷が付くような不良品の発生を低減することができる。この結果、さらに金型寿命を長期化できるとともに、周囲環境の改善及び不良品発生の低減を図ることができる。また、スライド駆動源の一旦停止位置を、過去の打抜き時の振動データを参照してこの振動が小さくなるように設定する。すなわち、スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったらさらに所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置（下方の位置）に設定するようにする。これにより、実稼動で打抜き加工作業を行いながら最適な、すなわち振動が小さいスライド駆動源一旦停止位置を自動的に求めてその位置で停止させることができるので、実稼動での直動型プレスの稼働率を向上させることができると共に、打ち抜き時の振動及び騒音を非常に小さくできる。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２記載の直動型プレスの打抜き方法において、前記スライド駆動源の一旦停止位置を、試打による打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて実験的に最適位置に設定する方法としている。
【００１０】
請求項３に記載の発明によると、スライド駆動源の一旦停止位置を、試打ちによる打抜き加工の時の振動の大きさのデータを参照してこの振動が小さくなるように設定する。すなわち、スライド駆動源の一旦停止位置を、下限位置から所定距離ずつ上方へ移動させるように設定し、各回の打抜き時の振動の大きさを測定する。この振動の大きさのデータに基づいて、振動が最も小さい時のスライド位置をスライド駆動源一旦停止位置として設定する。これにより、最適な、すなわち振動が最も小さくなるようなスライド駆動源一旦停止位置を実験的に求めることができるので、このスライド駆動源一旦停止による打抜き時の振動及び騒音を非常に低減できる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスにおいて、前記スライドのスライドモーションを規定するための位置及び速度を設定するモーション設定手段と、このモーション設定手段により設定されたスライドモーションでスライドが移動するように該スライドの位置及び速度を制御する制御手段とを備え、被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を前記モーション設定手段により設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了するように構成され、前記モーション設定手段は、実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定することを特徴とする直動型プレスである。
【００１２】
請求項４に記載の発明によると、前記請求項１または２に記載の発明と同様の作用効果を奏する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係わる直動型プレスの打抜き方法および直動型プレスの実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施形態にかかる直動型プレスの好適な例の油圧プレスの要部側面図である。
同図において、直動型プレス１の本体の左右側面には側面視でＣ字型をしたフレーム（以下Ｃフレームという）７が配設されている。Ｃフレーム７の下部にはボルスタ３が配置されている。また、Ｃフレーム７の上部で、かつ、ボルスタ３と対向した位置には、スライド２が上下動自在に配設されており、このスライド２の上部には、スライド２を駆動する手段の一例として油圧シリンダ４が配設されている。油圧シリンダ４は、速度を可変制御できるサーボバルブ（以後、サーボバルブと呼ぶ）１３、及び、このサーボバルブ１３のパイロット油圧用の電磁弁２１等と共に、マニホールドブロック１４に取り付けられており、これらの間を接続する配管等をマニホールドブロック１４によって無くした一体化構造を成している。
【００１４】
また、ボルスタ３の上面に下型５が取着され、またスライド２の下面には上型６が取着され、下型５の上面の所定位値に被加工物１０が搬入されるようになっている。そして、スライド２の上下動に伴って、下型５と上型６の間で被加工物１０の打抜き加工が行われる。
【００１５】
また、上記Ｃフレーム７の開口部近傍に、この開口部と略同様の形状を成す補助フレーム８が配設されている。この補助フレーム８は、上下方向にのみ変位自在となるように、その下端側がピン８ａによってＣフレーム７の側面に取着されている。さらに、補助フレーム８の上端側とスライド２の後部側との間に、例えば直動型のリニアセンサよりなるスライド位置検出センサ１１が取り付けられている。
【００１６】
このスライド位置検出センサ１１は、軸心方向がスライド２の移動方向と平行で、かつ、スライド２の後部に支持されたセンサロッド１１ａと、このセンサロッド１１ａに嵌挿され、かつ、上記補助フレーム８の上端側に取着されたセンサヘッド１１ｂとからなっている。そして、スライド２の上下動に伴ってセンサロッド１１ａがセンサヘッド１１ｂに対して上下動し、これによって、センサヘッド１１ｂの内部の位置検出部によりスライド２の位置がボルスタ３の上面からの高さとして検出されるようになっている。
このスライド位置検出センサ１１が検出したスライド２の位置信号は後述する制御器１５に入力され、この制御器１５は前記位置信号に基づいて前記油圧シリンダ４を駆動してスライド２の位置及び速度を所定のモーションカーブに沿うように制御する。
【００１７】
また、Ｃフレーム７の開口部の外表面には、複数箇所に、フレーム歪センサー１２が密着して取り付けられており、この歪信号は制御器１５に入力されている。
【００１８】
図２は、本発明にかかる直動型プレスの打抜き方法によるスライドモーションの説明図である。
スライド２は上限位置Ｕ0 から被加工物１０の表面にタッチする手前の減速位置Ｕ1 まで所定の高速下降速度で下降する。次に減速位置Ｕ1 から所定の低速下降速度で下降し、上型６の下面が下型５の上面の被加工物１０にタッチし、この被加工物１０を打抜き加工しながら下降する。そして、所定のスライド駆動源一旦停止位置Ｐまで下降して所定時間ｔ0 の間停止している。
【００１９】
この後、予め設定された下限位置Ｕ2 まで所定速度で下降してプレス加工を終了する。そして、この下限位置Ｕ2 から、予め設定された低速上昇位置Ｕ3 まで所定の低速上昇速度で上昇し、さらに上限位置Ｕ0 まで所定の高速上昇速度で上昇して停止し、所定時間（時間０も含む）だけ停止して１サイクル加工を終了する。実成形作業では、この１サイクル加工が繰り返し行われる。
【００２０】
図３は、本発明に係わる打抜き方法を実現する制御構成ブロック図を示す。
この制御構成ブロック図は前記の図２のスライドモーションカーブに沿ってスライド２を制御するためのハード構成であり、この構成機器について説明する。
スライド位置検出センサ１１は、前述のように、ボルスタ３に対するスライドの２上下方向の位置を検出しており、その検出信号は制御器１５に入力される。
【００２１】
前述のフレーム歪センサ１２は、プレス加工時に発生する荷重の反力によるＣフレーム７の上下方向の伸び量より歪みの値を検出し、この検出した歪みの大きさに応じた歪信号を制御器１５に出力する。
予め、該当するプレス機械において、スライド２にかかる荷重とこの荷重によるフレーム歪センサ１２による計測値との関係を計測し、この計測したスライド２にかかる荷重と、このフレーム歪との関係（データテーブル、あるいは関係式等）が制御器１５の内部のメモリ１８に記憶されている。制御器１５に入力された前記歪信号は、上記記憶された荷重とフレーム歪との関係に基づいて、このスライド２にかかる荷重値に換算される。
【００２２】
モーション設定手段１６は前述のスライドモーションを規定するための各位置データ及び速度データを設定するものであり、上限位置Ｕ0 、減速位置Ｕ1 、スライド駆動源一旦停止位置Ｐ、下限位置Ｕ2 、低速上昇位置Ｕ3 、高速下降速度、低速下降速度、低速上昇速度及び高速上昇速度等の各データを設定できる例えばスイッチ及び表示器１７で構成される。
【００２３】
これらの設定データは、制御器１５に入力される。なお、このモーション設定手段１６は、上位コンピュータ等で構成される他の制御装置から通信等によって上記モーションカーブの各設定値データを入力するための送受信機により構成しても良い。そして、これらの設定値は、各モーションカーブに対応したモーションデータとして制御器１５内の後述する所定のメモリ１８に記憶される。
【００２４】
制御器１５は例えばマイクロコンピュータのようなコンピュータ装置を主体にして構成されており、内部に所定容量の不揮発性の読み書き可能なメモリ１８を有している。
前記入力された設定データ及び、前記フレーム歪計測値と荷重との関係を表すデータテーブル又は関係式は、このメモリ１８内に記憶される。制御器１５は、打抜き加工時に、スライド位置検出センサ１１からの位置信号とフレーム歪センサ１２からの歪信号とを入力して後述する所定の処理を行い、メモリ１８内の設定データに応じたスライドモーションでスライド２が移動するように、後述するスライド駆動手段１９に速度指令を出力する。
【００２５】
スライド駆動手段１９は上記速度指令に基づいてスライドアクチュエータ２０を駆動する。スライド駆動手段１９は、スライドアクチュエータ２０が油圧シリンダ４の場合はサーボバルブ１３により、また図示しない電動モータとボールスクリューの場合はサーボアンプにより構成される。
【００２６】
前記のスライド駆動手段１９の一例としてサーボバルブ１３を使用した場合は、上記制御器１５からの速度指令に基づいて、図示しない油圧ポンプから吐出される圧油の流量及び方向を制御して、油圧シリンダ４の伸縮速度及び方向を制御し、スライド２を下降、上昇及び停止させる。
【００２７】
また、表示器１７は、制御器１５からの表示指令の基づいて、モーションデータの各設定値や、プレス稼動情報等を表示するものであり、例えば液晶やＥＬ等のグラフイック表示器、及び、ＬＥＤ表示素子等からなるキャラクタ表示器などの組み合わせで構成することができる。
【００２８】
図４は、第１実施形態における打抜き方法を表す制御フローチャート例である。図１〜図３を参照して図４に基づいて、本実施形態での制御処理手順を説明する。ここで、各処理ステップ番号はＳを付して表しており、以後のフローチャートでも同様である。
まずＳ１で、被加工物及び金型に対応するモーションデータを設定し、つぎに、Ｓ２において、プレス自動運転の前に、スライド駆動源一旦停止位置Ｐ及び基準ピーク歪値Ｈ０を所定値に初期化する。スライド駆動源一旦停止位置Ｐは、初期値としてブレークスルーが必ず発生するような位置が設定され、例えば図５に示すように下限位置Ｕ2 近傍の位置Ｐ１が設定される。また、基準ピーク歪値Ｈ０は、ブレークスルー発生時のプレス振動が小さくなったか否かを判定するためのパラメータであり、初期値として大きめの値が設定される。
【００２９】
この後、Ｓ３で、プレス運転が起動され、前記設定されたモーションデータに基づいてスライド２が上限位置Ｕ0 から減速位置Ｕ1 まで自動運転されるように、スライドアクチュエータ２０が駆動される。これにより、スライド２は、上限位置Ｕ0 より所定の高速下降速度で下降し、減速位置Ｕ1 に到達する。つぎに、Ｓ４で、制御器１５は、スライド２を減速位置Ｕ１よりスライド駆動源一旦停止位置Ｐまで所定の低速下降速度で下降させると同時に、フレーム歪センサ１２から歪データを収集する。このとき、スライド２が被加工物１０にタッチし、被加工物１０の打抜き加工の途中でスライド駆動源一旦停止位置Ｐに到達すると、Ｓ５で、時間ｔ0 の間、スライド駆動手段１９の駆動を一旦停止する。スライド２が停止している間、スライド荷重の反力によりフレームに蓄積されたフレーム歪エネルギーが被加工物１０に放出される。
【００３０】
Ｓ５で、時間ｔ0 の間一旦停止したスライド２を、Ｓ６で、スライド駆動手段１９により下限位置Ｕ2 まで所定の速度で下降させた後、低速上昇位置Ｕ3 まで低速上昇速度で上昇させ、さらに上限位置Ｕ0 まで高速上昇速度で上昇させて停止させ、１サイクル加工を終了する。
【００３１】
そして、Ｓ７で、今回のプレス加工時に収集したフレーム歪データの中からブレークスルー時のフレーム振動のピーク歪値Ｈを求め、このピーク歪値Ｈと前記基準ピーク歪値Ｈ０とを比較する。つぎにＳ８で、ピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０以下か否か判断し、ピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０以下の時は、Ｓ９で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを、今回の設定値より所定の微小距離ΔＰ（正の値とする）だけ上方へずらした位置に再設定する。なお、ここでは、スライド位置データが上方へ行くほど増加するものとする。つぎにＳ１０で、基準ピーク歪値Ｈ０を上記求めたピーク歪値Ｈに再設定し、Ｓ３に処理を戻して以後処理を繰り返す。
【００３２】
また、Ｓ８でピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０より大きい時は、Ｓ１１で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを、今回の設定値より所定の微小距離ΔＰだけ下方へずらした位置（つまり、前回の位置）に再設定し、Ｓ３に処理を戻して以後処理を繰り返す。
【００３３】
このようにして、スライド駆動をスライド駆動源一旦停止位置Ｐで一旦停止させているので、フレームに蓄積されたフレーム歪エネルギーが、このスライド駆動源一旦停止位置Ｐで放出され、これにより切断途中の被加工物１０の残り板厚が打抜かれる。このとき、スライド駆動源一旦停止位置Ｐが被加工物１０の下端近くにある間は、フレーム歪みエネルギーが上記残り板厚を打抜くのに必要な最小のエネルギーよりも大きいので、打ち抜き後のブレークスルー発生時には、余分なフレーム歪エネルギーがフレームの大きな振動および騒音を引き起こすことになる。そして、図５に示すように自動運転の各回ごとにスライド駆動源一旦停止位置Ｐは更新されながら、プレスのフレーム振動が小さい位置に収束する。
この収束した位置においては、前記蓄積されたフレーム歪エネルギーは被加工物１０の残り板厚を打抜くのに必要なだけの最小エネルギーになっているので、打抜き完了時には余分なフレームエネルギーは極めて小さくなっている。しかも、このときには、スライド駆動は停止しているので、スライドの突っ込み量は従来に比して小さくなり、ブレークスルー時の振動及び騒音が小さくなる。したがって、金型寿命を長期化できると共に、プレス作業の環境を向上することができる。
【００３４】
つぎに、図６、図７に基づいて、本発明に係わる直動型プレスの打抜き方法を示す第２実施形態を説明する。図６は、前記図２と同様に、本実施形態におけるスライドモーションの説明図である。なお、先に図２により説明したスライドモーションの各部の名称と同一のものには同じ符号を付けて、ここでの説明を省く。また、第１実施形態でのモーションと異なる部分のみを以下で説明する。
【００３５】
スライド２が、スライド駆動源一旦停止位置Ｐまで下降したら所定時間ｔ0 の間停止し、この後、スライド２を予め設定された上昇位置Ｑまで所定速度で微小量ΔＱだけ上昇させる。つぎに、予め設定された下限位置Ｕ2 まで所定速度で下降してプレス加工を終了し、この下限位置Ｕ2 から、所定の低速上昇位置Ｕ3 を経由して、上限位置Ｕ0 まで上昇して停止し、所定時間（時間０も含む）だけ停止して１サイクル加工を終了する。
【００３６】
つぎに、図７は、第２実施形態における打抜き方法を表す制御フローチャート例であり、同図に基づいて本実施形態での制御処理手順を説明する。
Ｓ２１で、被加工物及び金型に対応するモーションデータを設定し、つぎに、Ｓ２２において、プレス自動運転の前に、スライド駆動源一旦停止位置Ｐ及び基準ピーク歪値Ｈ０を所定値に初期化する。スライド駆動源一旦停止位置Ｐは、初期値としてブレークスルーが必ず発生するような位置が設定され、例えば図５に示すように下限位置Ｕ2 近傍の位置Ｐ１が設定される。また、基準ピーク歪値Ｈ０は、ブレークスルー発生時のプレス振動が小さくなったか否かを判定するためのパラメータであり、初期値として大きめの値が設定される。
【００３７】
この後、Ｓ２３で、プレス運転が起動され、前記設定されたモーションデータに基づいてスライド２が上限位置Ｕ0 から減速位置Ｕ1 まで自動運転されるように、スライドアクチュエータ２０が駆動される。これにより、スライド２は、上限位置Ｕ0 より所定の高速下降速度で下降し、減速位置Ｕ1 に到達する。つぎに、Ｓ２４で制御器１５は、スライド２を減速位置Ｕ1 よりスライド駆動源一旦停止位置Ｐまで所定の低速下降速度で下降させると同時に、フレーム歪みセンサから歪みデータを収集する。このとき、スライド２が被加工物１０にタッチし、被加工物１０の打抜き加工の途中で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐに到達すると、Ｓ２５により、時間ｔ0 の間、スライド駆動手段１９の駆動を一旦停止する。スライド２が停止している間、スライド荷重の反力によりフレームに蓄積されたフレーム歪エネルギーが被加工物１０に放出される。
【００３８】
Ｓ２５で、時間ｔ0 の間一旦停止したスライド２を、Ｓ２６で、スライド駆動手段１９により予め設定した所定の上昇位置Ｑまで微小量ΔＱだけ上昇させる。そして、Ｓ２７で、スライド駆動手段１９により、スライド２を下限位置Ｕ2 まで所定の速度で下降させた後、低速上昇位置Ｕ3 まで低速上昇速度で上昇させ、さらに、上限位置Ｕ0 まで高速上昇速度で上昇させて停止させ、１サイクル加工を終了する。
【００３９】
そして、Ｓ２８で、今回のプレス加工時に収集したフレーム歪データの中からブレークスルー時のフレーム振動のピーク歪値Ｈを求め、このピーク歪値Ｈと基準ピーク歪値Ｈ０とを比較する。つぎにＳ２９で、ピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０以下か否か判断し、ピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０以下の時は、Ｓ３０で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを、今回の設定値より所定の微小距離ΔＰ（正の値とする）だけ上方へずらした位置に再設定する。なお、ここでは、スライド位置データが上方へ行くほど増加するものとする。つぎにＳ３１で、基準ピーク歪値Ｈ０を上記求めたピーク歪値Ｈに再設定し、Ｓ２３に処理を戻して以後処理を繰り返す。
【００４０】
また、Ｓ２９でピーク歪値Ｈが基準ピーク歪値Ｈ０より大きい時は、Ｓ３２で、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを、今回の設定値より所定の微小距離ΔＰだけ下方へずらした位置（つまり、前回の位置）に再設定し、Ｓ２３に処理を戻して以後処理を繰り返す。
【００４１】
このようにして、スライド駆動をスライド駆動源一旦停止位置Ｐで一旦停止させているので、フレームに蓄積されたフレーム歪エネルギーが、このスライド駆動源一旦停止位置Ｐで放出され、これにより切断途中の被加工物１０の残り板厚が打抜かれる。このとき、スライド駆動源一旦停止位置Ｐが被加工物１０の下端近くにある間は、フレーム歪みエネルギーが上記残り板厚を打抜くのに必要な最小のエネルギーよりも大きいので、打ち抜き後のブレークスルー発生時には、余分なフレーム歪エネルギーがフレームの大きな振動および騒音を引き起こすことになる。そして、前実施形態と同様、図５に示すように自動運転の各回ごとにスライド駆動源一旦停止位置Ｐは更新されながら、プレスのフレーム振動が小さい位置に収束する。
【００４２】
この収束した位置においては、前記蓄積されたフレーム歪エネルギーは被加工物１０の残り板厚を打抜くのに必要なだけの最小エネルギーになっているので、打抜き完了時には余分なフレームエネルギーは極めて小さくなっている。しかも、打抜き完了時のブレークスルーによりスライドが打抜き位置よりもさらに下方に急激に移動しようとする際に、スライド駆動手段１９を作動させてスライド２を予め設定された上昇位置Ｑまで上昇させるので、ブレークスルー後のスライド下降（突っ込み量）が非常に減少し、またブレークスルー時の振動及び騒音が小さくなる。したがって、金型寿命を長期化できると共に、プレス作業の環境を向上することができる。
【００４３】
なお、以上第１、第２の実施形態での説明は、スライド駆動源一旦停止位置Ｐの設定をプレス自動運転で微小距離ΔＰずつずらして行っているが、本発明におけるスライド駆動源一旦停止位置Ｐの設定方法はこれに限定するものではない。すなわち、例えば予め試打でスライド振動データを収集しながら打抜き加工を行う際に、スライド駆動源一旦停止位置Ｐを所定の微小距離ずつずらしてゆき、スライド振動が最小となるような最適な位置を求め、この最適位置をスライド駆動源一旦停止位置Ｐと設定するようにしてもよい。
【００４４】
本発明の実施形態として、直動型プレスのスライドアクチュエータに、油圧シリンダを使用した一例を説明したが、通常、作動油をプレスのスライド駆動手段として使用した場合、作動油は圧力による体積圧縮量が鋼材等の機械構造材料に比較して大きいことより、打抜き加工時のブレークスルーが大きい。このため、油圧式直動型プレスの加圧能力の５０％程度が打ち抜き荷重の最大値とされている。しかし、本発明に係るフレームに蓄積されたエネルギーによる打抜き加工の方法によれば、油圧シリンダ内の圧縮された作動油のエネルギーをフレームに蓄積されたエネルギーと共に放出して打抜き加工に活用できるために、ブレークスルーによる振動の発生は非常に小さくなる。
このように、油圧式直動型プレスの加圧能力の最大加圧能力までの打抜き荷重をかけて被加工物の打ち抜き加工ができる。さらに、振動や衝撃による油圧式直動プレス機械の配管接続部や油圧機器の組み付け部分等のゆるみが発生しなくなり、これによって油漏れ、機器の故障等が少なくなる。
【００４５】
また、直動型プレスのスライドアクチュエータに、電動モータとボールネジ等を使用した場合においても、本発明に係るフレームに蓄積したエネルギーによる打ち抜き方法により、直動型プレスの最大荷重での打ち抜き加工が可能となって、同一プレスでの加工能力を最大限に利用することができる。
【００４６】
さらに、従来のクランク式プレス機械の場合のように、高速運転での小さい部品の打ち抜き後に発生する抜きカス上がり現象による被加工物の抜きカスが被加工物の表面を傷つけたり、パンチを破損したりするようなことがなく、ブレークスルーがほとんど発生しない状態で打抜き加工ができるので、抜きカス上がりの問題も解消できる。
【００４７】
本発明による打ち抜き加工の途中に、スライド駆動源を一旦停止して、それまでプレスフレームに蓄積された歪みエネルギーを残りの打ち抜きに活用する方法において、生産速度を速くするために、打ち抜き加工中のスライドの下降速度以外の高速下降速度、低速上昇速度及び高速上昇速度を極力速くするようし、スライドのストローク長さも小さくすることができるので、生産速度をそれほど低下させることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる直動型プレスの要部側面図を示す。
【図２】第１実施形態における打抜き方法のスライドモーションの説明図を示す。
【図３】打抜き方法を実現する制御構成ブロック図を示す。
【図４】第１実施形態における打抜き方法を表す制御フローチャート例を示す。
【図５】スライド駆動源一旦停止位置の説明図である。
【図６】第２実施形態における打抜き方法のスライドモーションの説明図を示す。
【図７】第２実施形態における打抜き方法を表す制御フローチャート例を示す。
【符号の説明】
１…直動型プレス、２…スライド、３…ボルスタ、４…油圧シリンダ、５…下型、６…上型、７…Ｃフレーム、８…補助フレーム、８ａ…ピン、１０…被加工物、１１…スライド位置検出センサ、１１ａ…センサロッド、１１ｂ…センサヘッド、１２…フレーム歪センサ、１３…サーボバルブ、１４…マニホールドブロック、１５…制御器、１６…モーション設定手段、１７…表示器、１８…メモリ、１９…スライド駆動手段、２０…スライドアクチュエータ、２１…パイロット油圧用電磁弁。
Claims (4)
- プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスの打抜き方法において、
被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を予め設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、
この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了し、
その後前記スライド駆動源を作動させて前記スライドを下降させるようにし、
実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、
前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、
前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定する
ことを特徴とする直動型プレスの打抜き方法。 - プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスの打抜き方法において、
被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を予め設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、
この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了し、
その後前記スライド駆動源を作動させて前記スライドを所定の微小距離上昇させた後、再び下降させるようにし、
実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、
前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、
前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定する
ことを特徴とする直動型プレスの打抜き方法。 - 請求項１又は２記載の直動型プレスの打抜き方法において、
前記スライド駆動源の一旦停止位置を、
試打による打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて実験的に最適位置に設定することを特徴とする直動型プレスの打抜き方法。 - プレスフレームに上下動自在に配されるスライドを直動させて被加工物を打抜き加工する直動型プレスにおいて、
前記スライドのスライドモーションを規定するための位置及び速度を設定するモーション設定手段と、このモーション設定手段により設定されたスライドモーションでスライドが移動するように該スライドの位置及び速度を制御する制御手段とを備え、
被加工物を打抜きする途中でスライド駆動源を前記モーション設定手段により設定された一旦停止位置にて一旦停止させ、この一旦停止中に前記プレスフレームに蓄積されたエネルギーを放出させることにより打抜きを完了するように構成され、
前記モーション設定手段は、実稼動での各回の打抜き加工毎に、過去の打抜き加工時の振動の大きさのデータに基づいて、次回の前記スライド駆動源の一旦停止位置を設定する時、所定距離ずつ上方へ設定位置を移動し、前回の打抜き加工時より今回の振動が小さくなったら今回より所定距離上方に設定し、前回の打抜き加工時より今回の振動が大きくなったら前回の位置に設定することを特徴とする直動型プレス。
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