JP3095366B2 - プレス制御方法及びプレス装置 - Google Patents

プレス制御方法及びプレス装置

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JP3095366B2
JP3095366B2 JP09103862A JP10386297A JP3095366B2 JP 3095366 B2 JP3095366 B2 JP 3095366B2 JP 09103862 A JP09103862 A JP 09103862A JP 10386297 A JP10386297 A JP 10386297A JP 3095366 B2 JP3095366 B2 JP 3095366B2
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正毅 松本
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    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/0094Press load monitoring means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B1/00Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen
    • B30B1/18Presses, using a press ram, characterised by the features of the drive therefor, pressure being transmitted directly, or through simple thrust or tension members only, to the press ram or platen by screw means
    • B30B1/186Control arrangements

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂、基板、カー
ド等を成形するために用いられるプレス装置、及びプレ
ス制御方法に関するものである。
【0002】プレス装置は、一対の定盤に夫々取り付け
られた一対の金型の間に被成形体を装填し、当該金型を
所定の温度で加熱しつつ所定の押圧力で加圧することに
よって被成形体を成形するものである。従来のプレス装
置は、一方の定盤(可動定盤)を油圧シリンダ等で駆動
し、もう一方の定盤(固定定盤)との間で上記一対の金
型を締め付け、成形体を加圧するよう構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱膨張
等の影響で、上記一対の定盤の間隔が駆動系等の遊びの
範囲内で微妙に変化することがある。このような定盤間
隔の変化が生じると、定盤に取り付けられた一対の金型
の間隔も変化し、成形品の最終厚みがそれだけ変化して
しまうという問題点がある。
【0004】本発明は、上記の事情に鑑み、正確な寸法
の成形品を得ることができるプレス制御方法及びプレス
装置を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明によるプレス制御方法は、被成形体にかかる
加圧力を検出し、被成形体が最終厚みに圧縮されるまで
は、加圧力の検出値に基づいてプレス装置の駆動部をフ
ィードバック制御し、被成形体が最終厚みまで圧縮され
た後は、被成形体の厚みに対応した上記量の検出値に基
づいて駆動部をフィードバック制御すること、を特徴と
するものである。
【0006】このように、被成形体の厚みが最終厚みに
達した時点で、加圧力に基づくフィードバック制御から
被成形体の厚みに応じた量(例えば定盤の間隔)に基づ
くフィードバック制御に切り替えることによって、仮に
熱膨張等の影響で定盤の間隔が変化した場合でも、被成
形体の厚さを常に最終厚みに維持しつつ加圧を続けるこ
とができる。即ち、正確な寸法の成形品を得ることが可
能になる。
【0007】なお、上記の駆動部は、被成形体を加圧す
る一対の定盤と、該一対の定盤の少なくとも一方を駆動
するサーボモータで構成することができる。このように
サーボモータを採用すれば、(油圧シリンダ等では不可
能な)精度の良いフィードバック制御が可能になる。ま
た、被成形体の厚みに対応する上記量を一対の定盤の間
隔とすれば、当該量の検出のための構成が簡単になる。
【0008】さらに、一対の定盤を固定定盤と可動定盤
とにより構成した場合、可動定盤の位置をリニアスケー
ルなどで検出することによって、定盤間隔を検出するこ
とができる。また、上記の加圧力は、可動定盤と固定定
盤のいずれかに取り付けられたロードセルにより検出す
ることができる。なお、被成形体が最終厚みより所定量
厚い厚みに圧縮されるまで、駆動部をオープンループで
制御する方法も可能である。このように、最終厚みに影
響を与えない範囲をオープンループで制御すれば、プレ
ス処理に要する時間を短縮することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
する。図1は、実施の形態のプレス装置1を示す側面図
である。実施形態のプレス装置1は、被成形体8を装填
し加圧するための上下一対の金型20,30と、該金型
20,30が夫々取り付けられた上下一対の定盤25,
35を有している。下側の定盤35はフレーム40に対
し固定されている固定定盤であり、上側の定盤25は上
下に昇降移動可能な可動定盤である。
【0010】金型20,30及び定盤25,35は真空
容器40内に収容されており、図示しない真空ポンプが
連結されている。真空容器40は基台44、天板46及
び側壁42等からなっており、被加工物は図示しない扉
から真空容器40内に装填される。
【0011】被成形体8は、樹脂、基板、カード等の材
料であり、プレス装置1による加圧によって緻密化し、
その厚みがa(図中一点鎖線で示す状態)からc(図中
二点鎖線で示す状態)になるものである。なお、可動定
盤25と固定定盤35には、金型20,30を加熱する
ための図示しない熱媒体回路が形成されているが、これ
については説明を省略する。
【0012】可動定盤25の昇降駆動する駆動部5は、
4つのボールねじ機構10を備えている。図1にはボー
ルねじ機構10を2つのみ示すが、各ボールねじ機構1
0の紙面奥側に夫々同様のボールねじ機構10が設けら
れている。各ボールねじ機構10は、天板46に固定さ
れたナット14と、該ナット14に螺合するねじ15
と、該ねじ15の上端部に設けられたプーリ12とによ
って構成されている。
【0013】各ボールねじ機構10のねじ15の上端に
は、軸受18を介して共通の支持プレート50が設けら
れ、この支持プレート50上に突設されたシャフト(図
中点線で示す)に、各ボールねじ機構10を駆動するた
めのサーボモータMが支持されている。
【0014】各ボールねじ機構10のプーリ12は、サ
ーボモータMの出力軸に取り付けられた駆動プーリ11
と無端ベルト11bを介して連結されており、各プーリ
12は共通のサーボモータMにより回転駆動される。か
くして、4つのボールねじ機構10はサーボモータMに
より同期して駆動される。
【0015】このように構成されているため、サーボモ
ータMを駆動すると、各ボールねじ機構10のねじ15
が回動する。ここで、ねじ15に螺合しているナット1
4は天板46に固定されているため、ねじ15が(サー
ボモータMと支持プレート50もろとも)昇降移動す
る。各ボールねじ機構10のねじ15の昇降移動に伴
い、ねじ15の下端に軸受部16を介して固定された可
動定盤25は、水平を保ちつつ昇降移動する。
【0016】プレス装置1の制御部100は、可動定盤
25と固定定盤35との間隔(定盤間隔:いわゆるプレ
スディライト)と、被成形体にかかる加圧力とを検出
し、これら検出値に基づいて、可動定盤25の昇降駆動
制御(即ち、サーボモータMの駆動制御)を行うよう構
成されている。なお、サーボモータMはねじ15と共に
昇降するため、制御部100とサーボモータMとを接続
するケーブル101には、サーボモータMの昇降を許容
し得る長さの弛み部分102が設けられている。
【0017】定盤間隔の検出は、可動定盤25の位置を
リニアスケール7により検出することにより行われる。
リニアスケール7としては、ミクロンオーダーの分解能
を持つ磁性体スケール72と、その磁気の空間的な変化
を検出する磁束応答ヘッド70とからなるいわゆる磁気
スケールなどが用いられている。磁性体スケール72は
可動定盤25の側面に取り付けられ、磁束応答ヘッド7
0は支柱42に取り付けられている。
【0018】被成形体にかかる加圧力は、固定定盤35
とその下方のフレーム40の基台44との間に設けられ
たロードセル9により検出される。なお、ロードセル9
は、水平面内における加重のばらつきを考慮して、固定
定盤35の底面に対し均等に3つ配置されている(図1
では横一列に示す)。
【0019】リニアスケール7により検出された定盤間
隔の検出値、及びロードセル9により検出された加圧力
の検出値は、夫々制御部100に入力される。制御部1
00は、これら位置及び加圧力の検出値に基づいて、以
下に詳説するようにサーボモータMをフィードバック制
御する。
【0020】図2は、実施形態のプレス制御方法を、定
盤間隔Hの時間変化ととして示すグラフである。プレス
制御開始前(t=t0)の定盤間隔はH0とする。ま
た、被成形体8の加圧前の厚みaに対応する定盤間隔は
H1、被成形体8の最終厚み(所望の成形品の厚み)c
に対応する定盤間隔はH3とする。
【0021】プレス制御が開始されると、制御部100
は、上側の金型20が被成形体8に接する(H=H1)
までは、可動定盤25を高速で下降させる(図中領域
A)。そして、金型20が被成形体8に接した後は、被
加工物8の圧縮に適した所定の速度で可動定盤25を下
降させる(図中領域B)。領域A及び領域Bでは、制御
部100は、定盤間隔及び加圧力の検出値に基づくフィ
ードバック制御は行わず、いわゆるオープン制御を行
う。
【0022】被成形体8が最終厚みcよりも僅かに厚い
厚みbまで圧縮されると(H=H2)、制御部100は
加圧力の検出値に基づくフィードバック制御を開始する
(図中領域C)。即ち、ロードセル9による加圧力の検
出値が、予め設定された最大加圧力と等しくなるようサ
ーボモータMを駆動する。この段階では、被成形体8の
緻密化がさらに進行し、被加工物8の厚みはさらに薄く
なる。
【0023】そして、被成形体8が最終厚みcまで圧縮
されると(H=H3)、制御部100は、加圧力に基づ
くフィードバック制御を停止し、定盤間隔に基づくフィ
ードバック制御を開始する(図中領域D)。即ち、リニ
アスケール7により検出される定盤間隔が最終厚みcに
対応する定盤間隔H3に一致するよう、サーボモータM
を駆動制御する。このような定盤間隔に基づくフィード
バック制御を所定時間(t3〜t4)続けることによっ
て、正確な寸法の緻密な成形体が得られる。
【0024】上記領域Dの定盤間隔のフィードバック制
御終了後、制御部100は、可動定盤25を上昇させる
(図中領域E)。この時の上昇速度は、領域Bにおける
下降速度と等しく設定されている。金型20が被成形体
8から離れた(H=H1)後は、可動定盤25を高速で
上昇させる。かくして、プレス処理が完了する。
【0025】一般に、駆動系にはある程度の遊び(が
た)があるため、熱膨張等の影響で、定盤間隔が上記遊
びの範囲内で微妙にずれる可能性がある。しかしなが
ら、この実施形態のプレス装置では、被成形体8の厚み
が最終厚みcに達した時点から、定盤間隔の検出値に基
づくフィードバック制御を行っているため、常に被成形
体8の厚みを正確に維持しつつ加圧を続けることができ
る。従って、常に正確な寸法の成形品を得ることが可能
になる。また、領域Cにおいて加圧力の検出値に基づく
フィードバック制御を行っているため、予め設定した圧
力で正確に加圧を行うことができる。
【0026】さらに、この実施形態のプレス装置では、
最終厚みに影響を与えない領域A,B,E,Fではフィ
ードバック制御でなくオープン制御を行っているため、
一回のプレス処理に要する時間を短縮することができ
る。また、金型20が被成形体8に接していない領域A
及び領域Fにおいて、可動定盤25をより高速で上昇/
下降させることにより、一回のプレス処理に費やす時間
をさらに短縮することができる。
【0027】なお、本発明によるプレス制御方法は、実
施形態のプレス装置に限定されるものではない。また、
被成形体は、図1では簡単のため略直方体形状に示して
いるが、金型に形成されたキャビティ等に流し込まれる
樹脂粉末等であっても良い。
【0028】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明のプレス
制御方法及びプレス制御装置によれば、被成形体の厚み
が最終厚みに達した時点で、加圧力に基づくフィードバ
ック制御から被成形体の厚みに応じた量(例えば定盤の
間隔)に基づくフィードバック制御に切り替えることに
よって、仮に熱膨張等の影響で定盤の間隔が変化した場
合でも被成形体の厚さを常に最終厚みに維持しつつ加圧
を続けることができる。即ち、正確な寸法の成形品を得
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のプレス装置を示す側面図である。
【図2】実施形態のプレス制御方法を表すグラフであ
る。
【符号の説明】
1 プレス装置 5 駆動部 7 リニアスケール 8 被成形体 9 ロードセル 10 ボールねじ機構 20 金型(上) 25 可動定盤 30 金型(下) 35 固定定盤 100 制御部 M サーボモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B30B 15/14 B30B 15/34

Claims (14)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プレス装置において、 被成形体の厚みに対応する量を検出すると共に、 前記被成形体にかかる加圧力を検出し、 前記被成形体が最終厚みに圧縮されるまでは、前記加圧
    力の検出値に基づいて前記プレス装置の駆動部をフィー
    ドバック制御し、 前記被成形体が前記最終厚みまで圧縮された後は、前記
    被成形体の厚みに対応した前記量の検出値に基づいて前
    記プレス装置の前記駆動部をフィードバック制御するこ
    と、 を特徴とするプレス制御方法。
  2. 【請求項2】 前記駆動部は、前記被成形体を加圧する
    一対の定盤と、該一対の定盤の少なくとも一方を駆動す
    るサーボモータであること、を特徴とする請求項1に記
    載のプレス制御方法。
  3. 【請求項3】 前記被成形体の厚みに対応する前記量
    は、前記一対の定盤の間隔であること、を特徴とする請
    求項2に記載のプレス制御方法。
  4. 【請求項4】 前記一対の定盤は、前記プレス装置に対
    し固定されている固定定盤と、該固定定盤に対して近接
    及び離間する方向に駆動される可動定盤とにより構成さ
    れており、 前記可動定盤の位置を検出することによって、前記定盤
    間隔が検出されること、を特徴とする請求項3に記載の
    プレス制御方法。
  5. 【請求項5】 前記可動定盤の位置はリニアスケールに
    より検出されること、を特徴とする請求項4に記載のプ
    レス制御方法。
  6. 【請求項6】 前記加圧力は、前記固定定盤に取り付け
    られたロードセルにより検出されること、を特徴とする
    請求項4又は5に記載のプレス制御方法。
  7. 【請求項7】 前記被成形体が前記最終厚みより所定量
    厚い厚みに圧縮されるまでは、前記駆動部をオープンル
    ープで制御すること、を特徴とする請求項1から6のい
    ずれかに記載のプレス制御方法。
  8. 【請求項8】 被成形体を加圧する駆動部と、 該駆動部を制御する制御部と、 被成形体の厚みに対応する量を検出する第1の検出手段
    と、 前記被成形体にかかる加圧力を検出する第2の検出手段
    と、を備えると共に、 前記制御部は、前記被成形体が最終厚みに圧縮されるま
    では、前記第2の検出手段による検出値に基づいて前記
    駆動部をフィードバック制御し、前記被成形体が前記最
    終厚みまで圧縮された後は、前記第1の検出手段による
    検出値に基づいて前記駆動部をフィードバック制御する
    こと、を特徴とするプレス装置。
  9. 【請求項9】 前記駆動部は、前記被成形体を加圧する
    一対の定盤と、該一対の定盤の少なくとも一方を駆動す
    るサーボモータであること、を特徴とする請求項8に記
    載のプレス装置。
  10. 【請求項10】 前記被成形体の厚みに対応する前記量
    は、前記一対の定盤の間隔であること、を特徴とする請
    求項9に記載のプレス装置。
  11. 【請求項11】 前記一対の定盤は、前記プレス装置に
    対し固定されている固定定盤と、該固定定盤に対して近
    接及び離間する方向に駆動される可動定盤とにより構成
    されており、 前記可動定盤の位置を検出することによって、前記定盤
    間隔が検出されること、を特徴とする請求項10に記載
    のプレス装置。
  12. 【請求項12】 前記第1の検出手段は、前記可動定盤
    の位置を検出するリニアスケールであること、を特徴と
    する請求項11に記載のプレス装置。
  13. 【請求項13】 前記第2の検出手段は、前記固定定盤
    取り付けられたロードセルであること、を特徴とする
    請求項11又は12に記載のプレス装置。
  14. 【請求項14】 前記制御部は、前記被成形体が前記最
    終厚みより所定量厚い厚みに圧縮されるまでは、前記駆
    動部をオープンループで制御すること、を特徴とする請
    求項8から13のいずれかに記載のプレス装置。
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