JP2002273628A - サーボプレス機のプレス制御装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 サーボプレス機による高精度な圧入を実現す
る制御装置及び方法を提供すること。 【解決手段】 ラム１３の下端に取付けられたシャンク
ホルダ１７に圧入部材を押圧する為の圧入矢２０を，該
圧入矢２０の下方に被圧入物を固定する為の受け台２１
を各々備え、ラム１３とシャンクホルダ１７との間に圧
入力を検出する圧力センサ２２を具備すると共に、ラム
１３の実際の下降停止位置を測定するリニヤゲージ２４
を備え、且つ入力されたラム下降距離データと加圧力に
対するプレス機の撓み量を算出する演算式データとを記
憶するメモリと、メモリに記憶されたデータとモータ検
出器及び圧力センサ２２の検出値とから前記プレス機の
撓み量を演算してラム下降距離の補正を行い、補正指令
値をサーボモータ６に出力する中央演算処理部と、を有
する制御部１９を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、サーボプレス機に
より圧入部材を被圧入物に圧入する際のサーボプレス機
のプレス制御装置及び制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】サーボプレス機を用いて、圧入孔を有す
る被圧入物に所定の圧入量だけ圧入部材を圧入する場
合、以下の如く圧入作業が行われる。まず、被圧入物に
所定の圧入量だけ圧入部材を圧入した圧入済部材の高さ
（図４中ｈ）を予め算出しておく。次に、圧入孔に圧入
部材を嵌め込んだ状態で、被圧入物を受け台に固定す
る。その後、圧入済部材の高さが予め算出された高さｈ
となるようにサーボモータを制御してラムを下降させ、
被圧入物に圧入部材を圧入する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如く圧入部材及び被圧入物の寸法からラムの下降距離を
算出して圧入動作を制御しても、加圧力によるラム，圧
入矢及び受け台の撓み量を考慮して制御されていないた
め、圧入精度にばらつきが生じてしまうという不具合が
あった。また、圧入部材及び被圧入物の寸法や硬度等に
よる加圧力のばらつきによって圧入済部材ごとに圧入精
度が異なり、ばらつきが生じてしまうという不具合があ
った。

【０００４】本発明の目的は、上記の不具合を解決する
ことであり、圧入部材を被圧入物に高精度に圧入するよ
うにサーボモータを制御する、サーボプレス機のプレス
制御装置及び制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１の発明では、モータ検出器を有するサーボ
モータと、該サーボモータの出力軸に動力変換機構を介
して連結され、直線往復運動するラムと、前記サーボモ
ータを介しラムの運動を制御する制御部とを有するサー
ボプレス機のプレス制御装置において、前記ラムの下端
に取付けられたシャンクホルダに圧入部材を押圧する為
の圧入矢を備えると共に、該圧入矢の下方に被圧入物を
固定する為の受け台を備え、前記ラムと前記シャンクホ
ルダとの間に、圧入時に生じる加圧力を検出する為の圧
力センサを具備すると共に、前記ラムの実際の下降停止
位置を測定するリニヤゲージをプレス制御装置の上ベー
スに具備し、前記制御部は、入力されたラム下降距離デ
ータと加圧力に対するプレス機の撓み量を算出する演算
式データとを記憶するメモリと、前記メモリに記憶され
たデータと、前記リニヤゲージによる実測値と、モータ
検出器及び圧力センサの検出値とから前記プレス機の撓
み量を演算してラム下降距離の補正を行い、補正指令値
を前記サーボモータに出力する中央演算処理部と、を有
する。

【０００６】また請求項２の発明では、サーボモータを
介してラムを制御して下降させ、圧入部材を被圧入物に
所定量圧入するようにしたサーボプレス機のプレス制御
方法において、被圧入物に所定量だけ圧入部材を圧入し
た圧入済部材の高さを算出し、この圧入済部材の高さが
前記算出値となるようにサーボモータを制御してラムを
下降させる第一工程と、前記ラムが下降した時点で生じ
ている加圧力を検出する第二工程と、得られた検出値
と、加圧力とプレス機の撓み量との間に成立する関係式
とからプレス機の撓み量を導出する第三工程と、導出さ
れた撓み量の分だけ更に前記ラムを下降させるように前
記サーボモータを制御する第四工程と、を有する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図１
及び図２を参照して説明する。図１は本実施形態のサー
ボプレス機のプレス制御装置の構成を示す概略図であ
り、図２はプレス制御装置における制御部の構成を示す
ブロック図である。

【０００８】本実施形態のプレス制御装置は、図１に示
すように、ベース１上に支持体２が搭載され、その支持
体２の上部に上ベース３が取付けられ、更にこの上ベー
ス３に筒形のガイド４を介して取付プレート５が取付け
られている。

【０００９】前記取付プレート５の一端部には出力軸７
を上向きの状態にしてサーボモータ６が設置されてお
り、サーボモータ６の出力軸７にはプーリ８が装着され
ている。また、ボールネジ１１が前記取付プレート５を
回転可能に貫通しており、更にガイド４の内部に位置す
るボールネジ１１下部においては外周にネジ部（図示せ
ず）が形成され、該下部のネジ部がガイド４の内部に配
置されたボールネジナット１２と軸周りに回転可能に係
合している。また、ボールネジ１１の上部にはプーリ１
０が装着されており、このプーリ１０と前記プーリ１０
との間にはタイミングベルト９が掛け回され、両プーリ
が連動するように構成されている。更に、前記ボールネ
ジナット１２の外周にはラム１３が固定され、更にこの
ラム１３は、ガイド４の内周に対し軸方向に摺動可能に
取付けられている。つまり、ラム１３はプーリ８，タイ
ミングベルト９，プーリ１０，ボールネジ１１及びボー
ルネジナット１２から成る動力変換機構を介してサーボ
モータ６の出力軸７に連結されている。

【００１０】本実施形態のプレス制御装置は以上のよう
な構成をしているため、サーボモータ６を駆動すること
により、プーリ８，タイミングベルト９及びプーリ１０
を介してボールネジ１１が軸周りに回転し、この回転に
よりボールネジナット１２とラム１３とが一体的に軸方
向に直線移動する。

【００１１】また、ラム１３はガイド４より下方に突出
しており、この下端部には廻り止め板１４が嵌め込んで
固定されている。更に、この廻り止め板１４にはガイド
シャフト１５が取付けられている。ガイドシャフト１５
は下端部が廻り止め板１４に固定され、図１の如く上ベ
ース３及びガイド４の鍔部に設けた穴１６を貫通してい
る。上記の構成により、サーボモータ６の駆動によって
ラム１３が軸方向に移動した際、廻り止め板１４に固定
されたガイドシャフト１５がガイド４及び上ベース３の
穴１６にガイドされ、ラム１３が軸周りに回転しないよ
うになっている。

【００１２】更に、ラム１３の下端にはシャンクホルダ
１７が取付けられ、該シャンクホルダ１７に圧入矢２０
が装着され、この圧入矢２０の下方には支持体２の下部
に設置された受け台２１が配置されている。この受け台
に被圧入物を固定し、被圧入物の圧入孔に圧入部材を嵌
め込んだ状態でラム１３を降下させることにより、圧入
矢２０が受け台２１に向かって移動し、圧入部材を被圧
入物に圧入する。また、ラム１３とシャンクホルダ１７
との間には、圧入時に生じる加圧力を検出するための圧
力センサ２２が備えられている。また、プレス制御装置
の上ベース３には、前記ラム１３の下降停止位置の実測
値を測定できるリニヤゲージ２４が設けられている。

【００１３】以上のような構成のプレス制御装置を用い
て圧入作業を高精度に行うために、このプレス制御装置
には、サーボモータ６を介しラム１３の動作を制御する
制御部１９と、この制御をプログラムするための操作盤
１８とが備えられている。また前記制御部１９は、図２
に示すように、プログラムに必要なデータを格納するメ
モリ１９１と、該メモリ１９１に基づき処理を演算しか
つ実行させる中央演算処理部（以下、ＣＰＵという）１
９０と、を有している。また、下死点の補正位置は、後
述の如く、サーボモータ６に備えられるモータ検出器２
３と、圧力センサ２２とからそれぞれ検出される検出値
によりＣＰＵ１９０にて決定され、指令値としてＣＰＵ
１９０からサーボモータ６に出力される。

【００１４】以下、上記の如く構成された本実施形態の
プレス制御装置による圧入作業工程を図３を参照して説
明する。

【００１５】まず圧入作業を行う前に、加圧力に対する
ラム１３，圧入矢２０及び受け台２１の撓み量の合計
（以下、プレス機の撓み量という）を予め計測し、得ら
れた計測データから、加圧力とプレス機の撓み量との間
に成立する関係式を導出し、この関係式を制御部１９内
のメモリ１９１に記憶させておく（ステップ１０１）。
また、圧入部材及び被圧入物の寸法をリニヤゲージ２４
により測定し、被圧入物に所定の圧入量だけ圧入部材を
圧入した圧入済部材の高さ（図４中ｈ）を予め算出して
おく。

【００１６】上記の作業後、サーボプレス機のラム１３
にシャンクホルダ１７を介して圧入矢２０を、また支持
体２の下部に受け台２１をそれぞれセットし、ラム１３
を圧入矢２０と受け台２１とが接触するまで下降させ
る。この接触位置をリニヤゲージ２４で測定することに
より、圧入作業の際に高さの基準となる基準位置が設定
される（ステップ１０２）。ここで、この高さ基準位置
設定時における圧入矢２０と受け台２１との間にも加圧
力が生じているため、これによるプレス機の撓み量を、
モータ検出器２３からの検出値及び圧力センサ２２から
の検出値から算出し、得られた値を考慮して高さ基準位
置は厳密に設定される。

【００１７】上記の如く高さ基準位置が設定された後、
ラム１３を上昇させて一旦停止させると共に、圧入部材
が圧入孔に嵌め込まれた状態の被圧入物を受け台２１上
にセットする。ここで、高さ基準位置から上昇し一旦停
止するまでの間にラム１３が上昇した分の移動距離をリ
ニヤゲージ２４並びにモータ検出器２３を用いて検出し
ておく。続いて、オペレータが、圧入部材及び被圧入物
の寸法より算出された圧入済部材の高さｈ分の距離と前
記移動距離との差をラム１３の下降距離として操作盤１
８から制御部１９に入力し（ステップ１０３）、入力し
たラム下降距離の分だけラム１３を下降させる指令をＣ
ＰＵ１９０からサーボモータ６に与える。これにより、
サーボモータ６が駆動され、ラム１３が前記下降距離だ
け下降する（ステップ１０４）。こうしてラム１３が前
記ラム下降距離分だけ運動すると、その検出値がモータ
検出器２３よりＣＰＵ１９０に出力され、サーボモータ
６の駆動が停止される。

【００１８】ここで、ラム１３に装着されている圧入矢
２０が圧入部材を押圧しながら下降するにつれ、圧入部
材に掛かる加圧力は次第に大きくなり、これに伴ってプ
レス機の撓み量も次第に大きくなる。この結果、上記の
如くラム１３が前記の差の分の距離だけ下降することに
よって圧入済部材の高さが所望のｈとなるように制御さ
れていても、下降停止位置をリニヤゲージ２４によって
測定すると、実際の圧入部材は被圧入物に対してプレス
の撓み量分だけ圧入されていないこととなる。

【００１９】そこで、高精度に圧入するために以下のよ
うな補正工程が行われる。まず、前記下降動作終了後に
停止した状態で生じている加圧力を圧力センサ２２によ
り検出し（ステップ１０５）、得られた検出値と、予め
メモリ１９１に記憶済の、加圧力とプレス機の撓み量と
の間に成立する関係式とからプレス機の撓み量が算出さ
れる（ステップ１０６）。次に、算出された撓み量の分
だけ更にラム１３を下降させるようにＣＰＵ１９０から
サーボモータ６に指令が与えられ、この結果、圧入済部
材の高さがほぼ所定の値ｈになるように補正できる（ス
テップ１０７）。以上のようにして、本実施形態のプレ
ス制御装置により、所定の圧入量だけ圧入部材を被圧入
物に高精度に圧入することができる。また、リニヤゲー
ジ２４から補正後のラム１３の下降停止位置を確認する
こともできる。

【００２０】尚、本実施形態のプレス制御装置を用いる
ことによって、検出した圧入時の加圧力からプレス機の
撓み量を算出し、その撓み量分だけ更に圧入部材を圧入
するように補正されるため、硬度等、材質の異なる種々
の圧入部材及び被圧入物に対しても高精度の圧入が実現
可能となる。また寸法にばらつきが生じていても、同様
に高精度の圧入が実現可能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、圧
入時の加圧力を検出し、得られた加圧力から圧入時のプ
レス機の撓み量を算出し、更にその撓み量分だけラムを
下降させるようにＣＰＵがサーボモータを制御するよう
構成したので、圧入精度にばらつきが生じることなく、
高精度の圧入が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のサーボプレス機のプレス制御装置の構
成を示す概略図である。

【図２】本発明のプレス制御装置における制御部の構成
を示すブロック図である。

【図３】本実施形態のプレス制御装置による圧入工程を
示すフローチャートである。

【図４】圧入部材と被圧入物との関係を示す図である。

【符号の説明】

６…サーボモータ，１３…ラム，１７…シャンクホル
ダ，１８…操作盤，１９…制御部，１９０…中央演算処
理部（ＣＰＵ），１９１…メモリ，２０…圧入矢，２１
…受け台，２２…圧力センサ，２３…モータ検出器，２
４…リニヤゲージ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺田 雅則 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町393番地 日 立湘南電子株式会社内 (72)発明者 伊藤 領 神奈川県横浜市戸塚区戸塚町393番地 日 立湘南電子株式会社内 Ｆターム(参考） 3C030 BC19 4E088 JJ02 JJ04 JJ10 4E089 EA01 EB01 ED02 EE01 FB03 FC03 4E090 AA01 AB01 BA02 CC04 HA01

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータ検出器を有するサーボモータと、
   該サーボモータの出力軸に動力変換機構を介して連結さ
   れ、直線往復運動するラムと、前記サーボモータを介し
   ラムの運動を制御する制御部とを有するサーボプレス機
   のプレス制御装置において、 前記ラムの下端に取付けられたシャンクホルダに圧入部
   材を押圧する為の圧入矢を備えると共に、該圧入矢の下
   方に被圧入物を固定する為の受け台を備え、 前記ラムと前記シャンクホルダとの間に、圧入時に生じ
   る加圧力を検出する為の圧力センサを具備すると共に、
   前記ラムの実際の下降停止位置を測定するリニヤゲージ
   をプレス制御装置の上ベースに具備し、 前記制御部は、入力されたラム下降距離データと加圧力
   に対するプレス機の撓み量を算出する演算式データとを
   記憶するメモリと、前記メモリに記憶されたデータと、
   前記リニヤゲージによる実測値と、モータ検出器及び圧
   力センサの検出値とから前記プレス機の撓み量を演算し
   てラム下降距離の補正を行い、補正指令値を前記サーボ
   モータに出力する中央演算処理部と、を有することを特
   徴とするサーボプレス機のプレス制御装置。
2. 【請求項２】 サーボモータを介してラムを制御して下
   降させ、圧入部材を被圧入物に所定量圧入するようにし
   たサーボプレス機のプレス制御方法において、 被圧入物に所定量だけ圧入部材を圧入した圧入済部材の
   高さを算出し、この圧入済部材の高さが前記算出値とな
   るようにサーボモータを制御してラムを下降させる第一
   工程と、 前記ラムが下降した時点で生じている加圧力を検出する
   第二工程と、 得られた検出値と、加圧力とプレス機の撓み量との間に
   成立する関係式とからプレス機の撓み量を導出する第三
   工程と、 導出された撓み量の分だけ更に前記ラムを下降させるよ
   うに前記サーボモータを制御する第四工程と、 を有するサーボプレス機のプレス制御方法。