JP2533486C

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Publication number: JP2533486C
Authority: JP
Original assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Current assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Publication date: 1998-10-15

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
ムの加圧する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速度を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加圧する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パ
ルスにて制御するモータを設け、該モータの回転量をネジ機構にて直接直線運動
に変換する機構を備え、前記モータの回転量を前記ラムの昇降量として適宜制御
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加圧点と加圧を
終了させる定位置停止点とを含む複数位置を記憶設定し、該記憶設定された位置
間の速度を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モータ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
合切替スイッチ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。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Ｂ９のスイッチレバー９
ａ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、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がモータ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
記モータ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はモータ４を停止させ
る。このようなモータ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。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。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。該定位置停
止点までの各速度は前記モータ４の回転速度の制御にて行なわれる。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、ＣＯＭ
Ｐ３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、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、前記モータ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、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、モータ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
するために必要なモータ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。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と、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Ｖ
Ｒ₁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、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、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パルスにて制御するモータ４を設け
、該モータ４の回転量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の回転量を前記ラムの昇降量として適宜制御し、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加圧点と加圧を終了させる定位置停止点と
を含む複数位置を記憶設定し、該記憶設定された位置間の速度を制御する電動プ
レスとしたことにより、回転量及び回転速度を数値制御することができるモータ
４の特性を活かしフレキシブルな対応ができる。特に、モータ４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（加圧する位置）となる。これによって、
その回転量にて加圧力を加えるべき加圧点と加圧を終了させる定位置停止点とを
含む複数位置を正確に制御でき、さらに位置間の加圧する速度も制御できるプレ
スを提供できる。このように本発明では、加圧すべき加圧点と加圧を終了させる定位置停止点と
を含む複数位置の管理と、それぞれの位置間の加圧する速度制御が極めて正確且
つ精密にできる。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、前記モータ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、その回転量に対応して前記ラム５が下降する方向の任意の位置に加圧力を加
えるべき加圧点と加圧を終了させる定位置停止点とを含む複数位置を設定する設
定手段と、該設定したデータを複数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モータの回転速度を制御する電動プレスとしたことにより、特に、加圧力を加えるべき加圧点と加圧を終了させ
る定位置停止点とを含む複数位置を正確に制御でき、且つ位置間の加圧する速度
も適宜制御でき、位置制御及び速度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の各種位置間の速度は、設定された速度に対応するように前
記モータ４の回転速度を制御してあるため、例えば、被加工物の加圧している段
階でも、適宜速度を制御することで所望のプレス作業ができる。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モータの電
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…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、 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

【特許請求の範囲】 (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
パルスにて制御するモータを設け、該モータの回転量をネジ機構にて直接直線運
動に変換する機構を備え、前記モータの回転量を前記ラムの昇降量として適宜制
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加圧点と加圧
を終了させる定位置停止点とを含む複数位置を記憶設定し、該記憶設定された位
置間の速度を制御することを特徴とする電動プレス。 (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
パルスにて制御するモータを設け、該モータの回転量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、その回転量に対応して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加圧点と加圧を終了させる定位置停止点とを含む複数位置
を設定する設定手段と、該設定したデータを複数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モータの回転速度を制御するこ
とを特徴とする電動プレス。 (3) 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モー
タ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
。