JP2506657B2

JP2506657B2 - 電動プレス

Info

Publication number: JP2506657B2
Application number: JP61076645A
Authority: JP
Inventors: 真人清水; 良雄赤堀
Original assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Current assignee: Janome Corp
Priority date: 1986-04-04
Filing date: 1986-04-04
Publication date: 1996-06-12
Anticipated expiration: 2011-06-12
Also published as: JPS62297000A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、回転力を数値管理して圧力制御し、回転速
度を管理してラムの昇降速度を制御できる電動プレスに
関する。この明細書において、電動プレスとは、回転量
を数値制御又は回転力を制御できる電動機を用いたプレ
スの機械をいう。

〔従来の技術〕

従来、プレス技術に関しては、大別すると機械プレス
・液圧プレス、さらにその他として、手動プレス、足踏
みプレス、空気圧プレス等があり、回転力を数値管理し
て圧力制御するプレス、或いは、回転速度を管理してラ
ムの昇降速度を制御できるプレスは一切存在しなかっ
た。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年、精密で正確な圧力管理及び位置間の圧力制御を
備える精密プレス，即ち、圧力管理できるものが望まれ
ていた。

特に、プレスする加圧力を制御できるようにし、具体
的には、電動プレスによる加圧力の上限及び下限を設定
し、これに外れた場合は、エラー表示をさせることによ
り規格外品を除外することができ、製品品質を均一化す
るとともに部品異常を速やかに発見できるプレス機の開
発が望まれていた。このために、使い勝手が良いプレス
の開発を目的としていた。

しかしながら、従来のプレスは制御が極めて困難であ
った。

〔発明が解決すべき手段〕

そこで発明者は、前記課題を解決すべく、鋭意，研究
を重ねた結果、その発明を、被加工物に対して昇降可能
なラム及び回転力を制御することができる電動機を設
け、該電動機の回転運動にて前記ラムをネジ機構にて直
接直線運動に変換する機構を備え、前記電動機の回転力
を電動機の電流値にて制御し、前記ラムの下降する際の
圧力として適宜制御する電動プレスとしたことにより、
プレスする加圧力を制御できるようにすることで、プレ
ス製品の製品品質を均一化するとともに、異常部品を発
見して、フレキシブルな対応を可能とさせることがで
き、前記の目的を達成し、前記の課題を解決したもので
ある。

以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図に基づいて説明す
る。先ず、第１図のブロック図により、本発明の構成部
の名称と機能について説明すると、１は操作盤で、その
盤面上にＡからＪまでの各スイッチ及び釦、各ツマミを
有している。Ａは電源スイッチ、Ｂは記憶点設定釦で各
種の記憶の設定及び変更を行う場合に使用する。C₁、C₂
はそれぞれ操作釦であり、その機能は、ラム５を下降さ
せる場合には操作釦C₁及びC₂を押し、一時停止の場合は
釦C₂のみを離す、さらに、操作釦C₁及びC₂を離すと、前
記ラム５は上昇するように構成されている。

Ｄはオープンハイト設定釦、Ｅは加圧点設定釦、Ｆは
停止点設定釦、Ｇはコード発生器としてデジタルスイッ
チを使用し、定位置停止点の補正に使用される。例え
ば、その使用方法は、該デジタルスイッチＧに補正値を
セットし、符合切替スイッチＨにより加算あるいは減算
を指示すると、中央処理装置２が演算を行い停止点設定
釦Ｆによる設定点が変更される。

Ｉは上限加圧力設定ツマミで、Ｊは下限加圧力設定ツ
マミである。

２は中央処理装置で、ラム５のオープンハイト設定
点、高速から低速への切替点、設定加圧力発生点、定位
置停止点の各位置を記憶し、これらの各位置へ前記ラム
５が到達したことを検知し、電動機４に回転速度及び電
流値の設定変更と断続及び反転を指示する機能を有し、
特に、電動機４は回転力を制御することができるように
構成されている。

３はモータドライバーで、中央処理装置２の指令によ
り電動機４を駆動させる。前記電動機４にて、該電動機
４の回転量をネジ機構（主にボール螺子）にて直接直線
運動量に変換し、前記ラム５が昇降可能となるように構
成されている。また、該ラム５の昇降運動により、該ラ
ム５にて該被加圧物を加圧する機能を有する。６はリミ
ットスイッチＡで、ラム５の上昇限度点を検出する。

７は位置検出手段としてのエンコーダで、前記電動機
４と連結されていてラム５の移動量及び速度を検出す
る。

８は電流設定回路で、中央処理装置２からの信号をデ
ジタルからアナログへ変換して、モータドライバー３へ
送る機能を有する。

９はリミットスイッチＢでラム５の下降限度点を規定
するためのもので、前記ラム５に固着された突起物5b
が、該リミットスイッチＢのスイッチレバー9aを押圧す
ると、中央処理装置２はモータドライバー３に信号を送
るので、前記ラム５はオープンハイト設定点まで上昇し
停止する。これにより、前記ラム５が下降しすぎてボー
ルネジや送りネジの嵌合が外れることを防止している。

次に、動作原理について圧入作業を例にとって説明す
ると、第１図において、操作盤１上の電源スイッチＡを
ONにすると、中央処理装置２から原点設定のための上昇
信号がモータドライバー３に送られ電動機４が駆動しラ
ム５が上昇を始め、前記ラム５に固着された突起物5aが
リミットスイッチA6のスイッチレバー6aを押圧すること
により、ラム５の上昇限度点を検知すると、前記中央処
理装置２が電動機４を停止させた後、反転・駆動される
のでラム５は下降を始め中央処理装置２に記憶されたパ
ルス分だけ、前記電動機４に連結されたエンコーダ７で
確認しながら下降してゆき設定パルス分に達すると、前
記中央処理装置２は電動機４を停止させる。

以後、この点を基準点として各種の機能をさせる。

次に、記憶点設定釦Ｂを押して中央処理装置２を各種
記憶点の取り込み状態にさせた後、操作釦C₁及びC₂を押
してラム５を下降させてゆき、前記操作釦C₂を離してラ
ム５を一時停止させ、オープンハイト設定釦Ｄを押すと
オープンハイト設定点が前記中央処理装置２に記憶され
る。以後、前記操作釦C₁及びC₂を離してもラム５はオー
プンハイト設定点以上に上昇しないので遊びストローク
を除去することができる。

さらに、加圧点の設定は、前記操作釦C₂を押してラム
５を下降させてゆき、圧入に必要な加圧力を加えるべき
位置にきたら操作釦C₂を離してラム５を一時停止させ、
加圧点設定釦Ｅを押すと中央処理装置２に前記圧入に必
要な加圧力を加えるべき位置が記憶される。

さらに、前記操作釦C₂を押してラム５を下降させてゆ
き、圧入停止点でラム５を一時停止させ、停止点設定釦
Ｆを押すと、この点が中央処理装置２に記憶され、前記
ラム５は自動的にオープンハイト設定点まで上昇し停止
する。

さらに、定位置停止点については、設定位置が不都合
な場合には、前記操作盤１上のデジタルスイッチＧに補
正値をセットし、前記定位置停止点を必要な寸法だけ変
更することができる。

これにより、加圧作業に必要な動作の記憶設定がされ
たことになる。

上記した今までの設定操作により、作業者が操作釦C₁
及びC₂を押すと、中央処理装置２から電流設定回路８に
高速設定された電流が、モータドライバー３を通して電
動機４に供給され、該電動機４に結合されたラム５が高
速で下降してゆき、設定加圧点に達するとラム５は前記
中央処理装置２に、予め設定されたラム５が下降するの
に必要なだけの最少電流と回転速度により、前記電動機
４が駆動されラム５は低速で下降してゆく。

被加圧物に該ラム５が到達すると、電動機４の回転力
が被加圧物の抵抗に負けてラム５は停止する。このとき
中央処理装置２がエンコーダ７により前記ラム５の停止
を確認すると、瞬時に設定された加圧力に必要な電流を
一定の立上り勾配をもって電動機４に供給した後、予め
前記中央処理装置２に設定された定速度でラム５は下降
する。

さらに、前記ラム５が中央処理装置２に記憶された定
位置停止点の直前に到達すると、前記中央処理装置２よ
り減速制動指令がコントロールユニットに伝えられ電動
機４は定低速で下降し、定位置停止点で電源が切れ停止
する。

さらに、前記中央処理装置２にプログラムされた一定
時間停止後、前記ラム５はオープンハイト設定点まで上
昇し停止する。

上記したごとく、ラム５が被加圧物に到達し、被加圧
物の抵抗によりラム５が停止した後、設定された加圧力
に必要な電流を電動機４に供給し、一定速度で圧入が行
なわれるため、高精度な圧入が可能となる。

ここで、さらに、一定の加圧力で被加圧物を圧する方
法について第２図に基づいて詳細に説明する。まず、各
構成部の名称と機能を説明すると、COMP1、COMP2、COMP
3は電圧比較器で、＋側入力と一側入力の電圧の差を比
較するものであり、＋側が極くわずかでも大きければ出
力は正となり、小さいときは負となるものである。

VR₁は加圧力設定用可変抵抗器で、Ｒは電流検出用抵抗
である。

次に、動作原理について説明すると、ラム５の位置を
検出するエンコーダ７からの信号を加圧点設定釦Ｅによ
り、中央処理装置２が読み取り加圧点設定を行った後、
該設定点までは前記中央処理装置２によらず電圧比較器
COMP2を選択し、設定加圧力に必要な電圧V₁によらず高
速回転可能に十分な電圧V₂で下降してゆき、加圧点をす
ぎると前記中央処理装置２は、電圧比較器COMP3を選択
する。

前記COMP3には、ラム５が低速下降するのに必要な底
トルクを発生するための電圧V₃を与える。この電圧V₃に
より、ラム５は低速・低加圧力で下降するので、被加圧
物にラム５が衝突したときに該ラム５は停止するが、エ
ンコーダ７により中央処理装置２がこの停止を認識した
後、電圧比較器COMP1を選択し設定加圧力に必要な電圧V
₁で被加圧物を圧することとなる。この方法を用いるこ
とにより、一定の加圧力で被加圧物を圧することができ
る。

次に、加圧力の設定及び加圧力の上限・下限の管理に
ついて説明する。

作業者が加圧力の管理を行おうとする場合は、まず、上
限加圧力の設定を操作盤１上の上限加圧力設定ツマミＩ
により、必要な上限加圧力の目盛に合わせることにより
行うことができる。この操作により、電動機４に流れる
電流は、上限加圧力を発生するに必要とする以上の電流
とはならない。

従って、上限加圧力に達すると、電動機４が停止する
ので、上限加圧力の管理が可能となる。

一方、下限加圧力の管理は、操作盤１上の下限加圧力
設定ツマミＪにより行うことができる。下限加圧力の管
理において、被加圧物の必要圧入力が設定した下限加圧
力に達しない場合は、第３図のように定位置停止点の手
前3mmの範囲で圧入を監視する。

その方法は、まず、ラム５が前記定位置停止点の手前
3mmまで下降してくると中央処理装置２は、モータドラ
イバー３に設定された下限加圧力を発生するために必要
な電動機４の電流値と、実際に流れている電動機４の検
出された電流値の誤差を検出する。もし、検出された電
流値が設定された電流値を超えた後、定位置停止点で停
止した場合は、設定された圧入力の範囲で圧入が行われ
たと判断する。

また、検出された電流値が設定された電流値に達しな
いで定位置停止点で停止するか、設定された電流値を超
えた後、再び設定された電流値以下になり定位置停止点
で停止した場合は、圧入力不足と判断し、信号を発しエ
ラー表示がされる。

第３図は上述の説明を補なうためのもので、プレス作
業におけるラムの各位置に対する電動機の電流値とラム
の速さを表した図である。第３図において、は圧入が適正である状態、は圧入力が下限加圧力に達しない場合、は圧入が適正に行われた後、下限加圧力以下に低下し
た場合、である。

さらに、加圧力の管理について第４図に基づいて詳細
に説明する。

まず、各構成部の名称と機能を説明すると、 COMP1、COMP2は電圧比較器で、＋側入力と−側入力の
電圧の差を比較するものであり、＋側が極くわずかでも
大きければ出力は正となり小さいときは負となる。Ｒは
電動機４の電流検出用抵抗である。

次に、動作原理について説明するに、電動機４のトル
ク定数をKtとすると、発生トルクＴは、Ｔ＝Kt・Ｉとなり、加圧力は電圧比較器COMP1、COMP2への流入電
流ｉが極小のため電流Ｉに比例することになる。

それ故、電流検出用抵抗Ｒの両端には、Ｖ＝Ｒ・Ｉなる電圧Ｖが発生する。

電圧比較器COMP1により、Ｖ＝V₁となるようにモータ
バライバー３が制御するため、結局、電流ＩはV₁に比例
することになりVR₁により加圧力を調整することができ
る。

また、停止点設定釦Ｆを押し中央処理装置２に、予め
停止点を記憶させておくと、圧入力過大で電動機４が圧
入しきらないで停止した場合、エンコーダ７による移動
量と前記中央処理装置２に、予め記憶させておいた停止
点とが一致しないため、圧入されていないことが判断で
きる。

さらに、VR₂により下限加圧力を設定し、圧入終了時
まで電圧比較器COMP2の信号を中央処理装置２が監視す
ることにより、加圧力不足を検出することができる。以
上により、加圧力の適正な管理が可能となる。

当実施例による圧入作業の方法には、前記定位置停止
点を設定してからの圧入作業の他に、当該プレス以外の
手段により強制的にラムを停止させ圧入寸法を一定にす
る方法がある。例えば、強制的に圧入寸法を規制する手
段を設けた圧入治具を用いて作業を行なうときは、加圧
点の設定を行なった後、操作釦C₁及びC₂を押してラム５
を下降させてゆき、前記治具の圧入寸法を強制的に規制
する手段により、ラム５が停止する位置まで下降させ、
この停止した位置が中央処理装置２に記憶された後、ラ
ム５は上昇しオープンハイト設定点で停止する。この場
合、前記ラム５が停止した位置は、プレス本体のメモリ
の記憶によらずラム５は下降を続け、前記強制的停止手
段に当って停止する。以降、操作釦C₁及びC₂を押すこと
により、加圧点設定点までラム５は高速で下降してゆ
き、上記したように、定加圧力、定速度で圧入作業を行
ない、強制的停止手段により停止するまで下降し、停止
した後、一定時間後上昇する。

この場合の加圧力の上限・下限の管理で、特に上限に
ついては、通常、治具の強制的停止点にバラツキがある
ので、前記ラム５は停止された位置以前で停止すること
が考えられる。この場合、中央処理装置２は、圧入寸法
不足と判定し圧入力大とエラー表示してしまう。従っ
て、このような事態を防ぐためにエラー表示の判定範囲
を、前記設定された停止点より治具の強制的停止点のバ
ラツキを見込んだ分だけ、前記記憶点の手前一定寸法ま
でとしている。

これにより、誤判断を防止することができる。また、
この場合ラム５は治具により強制的に停止させられるま
で下降するので、圧入寸法は治具によって決定される。
さらに、この場合で加圧点を設定しなかった場合には中
央処理装置２は、前記各設定点の記憶がされないように
プログラムされているのでラム５は高速で下降すること
はない。従って、前記強制的停止手段に衝突して機械に
損傷を与えることを防ぐことができる。

通常のカシメ作業の場合には、下限加圧力を一定レベ
ルに設定しておくと、ラム５が被加圧物に接触すると同
時に上限加圧力が加わるため中央処理装置２は、下限加
圧力不足と判断しエラー表示を行ってしまう。従って、
この場合は下限加圧力設定ツマミＪをゼロにセットして
おくとエラー表示することがない。これにより作業者
は、オープンハイト設定と被加圧物にラム５が接触する
直前で加圧点を設定することにより、上限加圧力設定ツ
マミＩにより設定された一定圧力でカシメ作業を行なう
ことができる。

カシメ作業の場合でも、カシメ力よりもカシメ寸法が
問題となる場合は、定位置停止点を設定してカシメ作業
を行なえば、制度の高いカシメ寸法とカシメ力の上限・
下限の管理を行なうことができる。この場合、カシメ力
大と表示されたときは、カシメ対象物が固いために定位
置停止点の手前で停止したことにより、カシメ寸法が寸
法不足の状態である。一方、これとは逆にカシメ力小と
表示されたときは、カシメ対象物に十分なカシメ力が加
わらない状態である。

〔発明の効果〕

まず、本発明では、被加工物に対して昇降可能なラム
５及び回転力を制御することができる電動機４を設け、
該電動機４の回転運動にて前記ラム５をネジ機構にて直
接直線運動に変換する機構を備え、前記電動機４の回転
力を電動機の電流値にて制御する電動プレスとしたこと
により、特に、電動機の電流値にて制御した電動機の回
転力をラム５の圧力としてでき、これによって、被加工
物への加圧力制御等ができる利点がある。また、電動機
の電流値の設定が容易なため、微妙な加圧力の調整が可
能となり、精密且つ正確なプレス作業ができる最大の利
点がある。

また、前記ラム５の下降する際の圧力は、予め設定し
ている前記電動機４の回転力として決定する電流値を管
理する電動プレスとすることで、管理した電流値にて電
動機４の回転力を制御し、その回転力による昇降圧力の
制御を極めて正確にできる電動プレスを提供できる。さ
らに、本発明では、ラム５の下降する際の圧力としての
加圧力の管理は、外部センサー等の特別な部品を必要と
せず、安価にできる。

また、前記ラム５の各種位置間の移動に関して、設定
された下降する際の圧力に対応するように前記電動機４
の回転力を制御するようにしたことで、例えば、被加工
物に接触してから加圧完了までの加圧力を、上限，下限
値で制御することで極めて正確な被加工物の加圧力制御
ができ、複数の被加工物を正確な加圧力にてプレスする
作業ができる。

さらに、前記ラム５の下降する際の圧力の設定手段
は、前記電動機４の電流値設定手段と、該電流値を変更
せしめる変更手段とを備え、前記電動機４の電流値を制
御し、前記ラムの下降する際の圧力を適宜制御すること
で、種々の被加工物に対応して加圧力を所望の値に適宜
変更させ、最良なるプレス加工ができる電動プレスとす
ることができる。

また、前記電動機４の電流値検出手段と、設定された
電流値との誤差を検出する誤差検出手段と、該誤差検出
手段の信号によって動作する，エラー表示手段とを備え
ることで、被加工物の加圧力を制御し、この許容される
加圧力以外で加圧した被加工物は不良品としてエラー表
示することで、異常品を検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による実施例のブロック図である。第２図は一定の加圧力で被加圧物を圧する方法に関する
ブロック図である。第３図は第１図実施例による、プレス作業における各位
置に対する電動機の電流値とラムの速さを表わした図で
ある。第４図は電動プレスの加圧力管理に関するブロック図で
ある。１……操作盤、２……中央処理装置、３……モータドラ
イバー、４……電動機、５……ラム、６……リミットス
イッチＡ、７……エンコーダ、８……電流設定回路、９
……リミットスイッチＢ、Ａ……電源スイッチ、Ｂ……
記憶点設定釦、C₁ C₂……操作釦、Ｄ……オープンハイ
ト設定釦、Ｅ……加圧点設定釦、Ｆ……停止点設定釦、
Ｇ……デジタルスイッチ、Ｈ……符合切替スイッチ、Ｉ
……上限加圧力設定ツマミ、Ｊ……下限加圧力設定ツマ
ミ。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被加工物に対して昇降可能なラム及び回転
力を制御することができる電動機を設け、該電動機の回
転運動にて前記ラムをネジ機構にて直接直線運動に変換
する機構を備え、前記電動機の回転力を電動機の電流値
にて制御し、前記ラムの下降する際の圧力として適宜制
御することを特徴とする電動プレス。
【請求項２】前記ラムの下降する際の圧力は、予め設定
している前記電動機４の回転力として決定する電流値を
管理することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電動プレス。
【請求項３】前記ラムの各種位置間の移動に関して、設
定された下降する際の圧力に対応するように前記電動機
の回転力を制御するようにしたことを特徴とする特許請
求の範囲第２項記載の電動プレス。
【請求項４】前記ラムの下降する際の圧力の設定手段
は、前記電動機の電流値設定手段と、該電流値を変更せ
しめる変更手段とを備え、前記電動機の電流値を制御
し、前記ラムの下降する際の圧力を適宜制御することを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載の電動プレス。
【請求項５】前記電動機の電流値検出手段と、設定され
た電流値との誤差を検出する誤差検出手段と、該誤差検
出手段の信号によって動作する，エラー表示手段とを備
えてなることを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の
電動プレス。