JP2506657C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、モータの回転力を数値管理して圧力制御し、モータの回転数を管理
してラムの昇降位置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数値制御できるパルスにて制御す
るモータ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し、回転数を管理してラムの昇降位置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並びに回転力及び回転数を数値制御する
ことができるパルスにて制御するモータを設け、該モータ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、前記モータの回転力をモ
ータの電流値にて制御し、前記ラムが下降する方向の任意の位置に加圧力を加え
るべき位置を複数記憶設定し、この記憶設定された位置ごとに圧力制御する電動
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、モータ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、モータ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の指令によりモータ４を駆動させる
。前記モータ４にて、該モータ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、前記モータ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に送られモータ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がモータ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、前記モータ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
モータ４を停止させる。このようにモータ４はパルスにて制御される。 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、圧入を停止させる点
での定位置停止点でラム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。前記加圧点及び前記定位置停止点は何れも圧入に必
要な加圧力を加えるのに関連した位置であり、実施例では、このように記憶設定
される位置が複数設けられる。 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
してモータ４に供給され、該モータ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、前記モータ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、モータ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
をもってモータ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
れモータ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モータ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、ＣＯＭＰ３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低トルクを発生するた
めの電圧Ｖ₃を与える。この電圧Ｖ₃のより、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Ｖ₁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、モータ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、モータ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
に必要なモータ４の電流値と、実際に流れているモータ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
に対するモータ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はモータ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、モータ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ドライバー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、圧入力過大でモータ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ＣＯＭ
Ｐ２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、精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並びに回転力及び回転
数を数値制御することができるパルスにて制御するモータ４を設け、該モータ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、
前記モータ４の回転力をモータ４の電流値にて制御し、前記ラム５が下降する方
向の任意の位置に加圧力を加えるべき位置を複数記憶設定し、この記憶設定され
た位置ごとに圧力制御する電動プレスとしたことにより、被加工物に対して記憶
設定した，複数の加圧力を加えるべき位置ごとに、圧力制御ができることで、位
置制御と圧力制御が同時にでき、しかも、パルスにて制御するモータ４では、任
意の複数の位置に対しての微細な位置調整，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。このように本発明では、
複数の加圧すべき位置の管理と、それぞれの位置に対する圧力の制御が極めて正
確且つ精密にできる。 また、前記ラム５の前記記憶設定された加圧をすべき位置に対する上限加圧力
は、予め設定している前記モータ４の回転力として決定する電流値を管理するこ
とで達成する電動プレスとしたことにより、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加圧力として数値設定して制御することで、記憶設定
された位置に対応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の前記記憶設定された加圧をすべき位置に対する上限加圧
力の設定手段は、前記モータ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、前記モータ４の電流値を制御することで、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、前記記憶設定された加圧をすべき位置における前記モータ４の電流値検
出手段と、前記記憶設定された上限加圧力の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モータの電
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…モータ、 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 (1)

1. 【特許請求の範囲】 (1) 被加工物に対して昇降可能なラム並びに回転力及び回転数を数値制御する
   ことができるパルスにて制御するモータを設け、該モータ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、前記モータの回転力をモ
   ータの電流値にて制御し、前記ラムが下降する方向の任意の位置に加圧力を加え
   るべき位置を複数記憶設定し、この記憶設定された位置ごとに圧力制御すること
   を特徴とする電動プレス。 (2) 前記ラムの前記記憶設定された加圧をすべき位置に対する上限加圧力は、
   予め設定している前記モータの回転力として決定する電流値を管理することで達
   成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。 (3) 前記ラムの前記記憶設定された加圧をすべき位置に対する上限加圧力の設
   定手段は、前記モータ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
   を備える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。 (4) 前記記憶設定された加圧をすべき位置における前記モータの電流値を検出
   する検出手段と、前記記憶設定された上限加圧力の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３項記載の電動プレス。