JP2533486B2

JP2533486B2 - 電動プレス

Info

Publication number: JP2533486B2
Application number: JP61076644A
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: 1996-09-11
Anticipated expiration: 2011-09-11
Also published as: JPS62296999A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、回転量を数値管理して位置制御し、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、回転量を数値管理し
て位置制御するプレス、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、精密で高度な位置制御及び位置間の速度制御を
備える精密プレスが望まれていた。

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
ラム及び回転量を数値制御することができる電動機を設
け、該電動機の回転量をネジ機構にて直接直線運動量に
変換し、前記電動機の回転量を前記ラムの昇降量として
適宜制御する電動プレスとしたことにより、回転量と回
転速度等を数値制御することができる電動機をプレスの
主駆動源として用い，その特性を活かしラムの位置及び
移動速度を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。

〔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、符号切替スイッチＨにより加算又は減算を指
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。即ち、前記ラム５の設定位
置は、符号切替スイッチＨとしての位置変更手段にて適
宜変更される。また、前記オープンハイト設定釦D,加圧
点設定釦E,停止点設定釦Ｆを総称して設定手段と称し、
該設定手段の中で適宜な設定釦操作して各種位置を設定
する。

Ｉは上限加圧力設定ツマミ、Ｊは下限加圧力設定つま
みである。２は中央処理装置で、前記ラム５のオープン
ハイト設定点、高速から低速への切換点、設定加圧力発
生点、定位置停止点の各位置を記憶する。このように設
定したデータは記憶手段に記憶され、前記中央処理装置
２に格納されている。これらの各位置へ前記ラム５が到
達したことを検知し、回転量を数値制御することができ
る電動機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する。

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。

前記ラム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、操作板１上の電源スイッチＡを
ONにすると、中央処理装置２か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、
前記ラム５が上昇を始め、該ラム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、前記ラム５の上昇限度点を、位置検出手段
にて検知すると、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前記ラム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，位置検出手段としてのエンコーダ
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
押して前記ラム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。

そして、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。この時、
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。

そして、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、C
OMP2、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、前記ラム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、前記電動機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、前記ラム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
必要な電流値と、実際の電流値とを比較する。もし、電
動機４の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、前記設定された下限加
圧力を発生するために必要な電動機４の電流値に達しな
いで定位置停止点で停止するか、前記設定された電流値
を超えた後、再びそれ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する。

第３図は上述の説明を補うためのもので、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。

次に、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な電圧比較器で、＋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と、電動機４のトル
ク定数をKtとすると、発生トルクは、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＝V
₁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に比較することになり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を押して前記ラム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
的停止手段に当たって停止する。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、特許請求の範囲第１項記載の発明では、被加工
物に対して昇降可能なラム５及び回転量を数値制御する
ことができる電動機４を設け、該電動機４の回転量をネ
ジ機構にて直接直線運動量に変換し、前記電動機４の回
転量を前記ラム５の昇降量として適宜制御する電動プレ
スとしたことにより、回転量を数値制御することができ
る電動機４の特性を活かしフレキシブルな対応ができ
る。

特に、電動機の回転量を、直接に直線運動量に変換す
ることで、その回転量が即、直線運動量となり、これが
位置（昇降する位置）となる。これによって、その回転
量にて昇降位置を正確に制御できるプレスを提供でき、
従来に比して格段と正確な位置制御ができ、さらに適宜
の位置に停止させることができる利点がある。

次に、特許請求の範囲第２項記載の発明では、第１項
記載の発明の構成に加えるに、前記電動機４の回転量を
検出して前記ラム５位置を検出する位置検出手段と、そ
の回転量に対応する前記ラム５位置の各種位置を設定す
る設定手段と、該設定したデータを記憶する記憶手段と
を備え、記憶された位置から次の移動する位置に対して
前記電動機の回転量を制御する電動プレスとしたことに
より、特に、前記ラム５の昇降位置の現在位置及び将来
的なる位置を、順次正確に制御でき、これがため、位置
制御が格段と正確にできる電動プレスを提供できる。

また、前記ラム５の各種位置間の昇降に関する速度
は、設定された昇降速度に対応するように前記電動機４
の回転速度を制御するようにすれば、例えば、適宜な最
上位置から下側の被加工物の位置近くまでの工程、又
は、プレス後に旧位置に復帰するまでの工程等の速度
を、高速度になるように電動機４の回転速度を制御する
ことで、順次複数の被加工物をプレスする作業を能率的
にできる。

さらに、前記ラム５が、上昇限度点のリミットスイッ
チを作動させた点より一定寸法下側に作動点を設定し、
該作動点を前記ラム５の原点としてなるようにすること
は、ラムの原点を正確な位置にでき、より高精度なプレ
ス機を提供できる。即ち、ラム５の上昇限度点を、ラム
５がリミットスイッチを作動させた点とした場合には、
リミットスイッチの位置決め精度に問題があるため、そ
の上昇限度点よりラムを下降させて一定点を記憶させる
ことで、ラム５の所望位置を正確にできる原点として構
成できる。

また、前記ラム５の位置設定値を変更せしめる位置変
更手段を備えると、被加工物の高さ等に応じて良好に対
応できるプレス機を提供できる。

【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、８……リミットスイッチＢ、Ａ……電源スイッチ、Ｂ……記憶点設定釦、C₁C₂……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
量を数値制御することができる電動機を設け、該電動機
の回転量をネジ機構にて直接直線運動量に変換し、前記
電動機の回転量を前記ラムの昇降量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】被加工物に対して昇降可能なラム及び回転
量を数値制御することができる電動機を設け、該電動機
の回転量をネジ機構にて直接直線運動量に変換し、前記
ラムを昇降可能とし、前記電動機の回転量を検出して前
記ラム位置を検出する位置検出手段と、その回転量に対
応する前記ラム位置の各種位置を設定する設定手段と、
該設定したデータを記憶する記憶手段とを備え、記憶さ
れた位置から次の移動する位置に対して前記電動機の回
転量を制御することを特徴とする電動プレス。
【請求項３】前記ラムの各種位置間の昇降に関する速度
は、設定された昇降速度に対応するように前記電動機の
回転速度を制御す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。
【請求項４】前記ラムが、上昇限度点のリミットスイッ
チを作動させた点より一定寸法下側に作動点を設定し、
該作動点を前記ラムの原点として前記電動機の回転量を
制御す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。
【請求項５】前記ラムの位置設定値を変更せしめる位置
変更手段を備えてなる前記電動機の回転量を制御するこ
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。