JP6786371B2

JP6786371B2 - 電動プレス

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Publication number: JP6786371B2
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Inventors: 哲朗大竹
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Description

本発明は、電動プレスに関する。

電動モータを動力とし、モータの回転をボールねじなどによって垂直運動に変換し、ラムを上下動させて工作物（ワーク）に対し圧縮荷重や引張荷重を加えることが可能な電動プレスが、精密な加工・組み付けを要求される分野で広く用いられている。

この電動プレスは、例えば特許第３４７２３１６号にて開示されているように、モータを制御することにより負荷荷重の制御、停止位置の制御、駆動速度や停止時間などの制御が可能であり、上述したように精密な加工・組み付けを実現している。この電動プレスには、ラムの荷重（プレス荷重）を検出するための荷重センサが設けられており、ワークに対する荷重を検出して、荷重信号を種々の制御に用いることが可能である。

一方、荷重センサとしてひずみゲージ（ロードセル）が多く使用されている。これは、発生するひずみに応じて電気抵抗が変化するセンサ（ひずみゲージ）を用い、荷重検出部材のひずみを電気信号に変換することでプレス荷重を検出するものである。

なお、荷重センサによる出力は電気抵抗の変化に応じた出力電圧であるため、その出力値を荷重に変換するための変換値（荷重検出校正値）が必要となる。さらには、この荷重センサによる出力値は例えば経年変化等により変動する場合があるため、定期的に校正値を更新する校正作業を行う必要がある。

この校正作業は主に荷重センサに既知の荷重を与え、荷重センサの出力荷重と既知荷重とが一致するように荷重検出校正値を更新するという方法が一般的である。なお、既知の荷重とは重錘である場合や、すでに校正されている他のロードセルの出力荷重である場合が多い。

ところで、電動プレスはワークに対し圧縮荷重及び引張荷重共に付与することが可能である。一方、荷重センサは圧縮荷重によるひずみ量と引張荷重によるひずみ量とが厳密には異なるため、校正作業は圧縮、引張でそれぞれ行う必要がある。したがって、ここで一般的な校正方法を図８（Ａ）及び（Ｂ）を用いて説明する。

図８（Ａ）は、電動プレス６００の荷重センサ６０２に対する圧縮荷重の校正作業装置を示している。この校正作業装置では、電動プレス６００を固定する架台６１０の内部に、圧縮校正ロードセル６２０を備えた校正装置が設置されている。また、電動プレス６００のラム６０４の先端部に荷重センサ６０２が取付けられている。そして、荷重センサ６０２に対する校正時には、ラム６０４を図中の矢印方向側（圧縮校正ロードセル６２０側）へ移動させて、荷重センサ６０２が、治具６１２等を介して圧縮校正ロードセル６２０を加圧することで、その際の圧縮校正ロードセル６２０の荷重値を用いて圧縮荷重値の校正を行う。

また、図８（Ｂ）は、電動プレス６００の荷重センサ６０２に対する引張荷重の校正作業装置を示している。この校正作業装置では、ラム６０４の先端部に取付けられた荷重センサ６０２と、電動プレス６００を固定する架台６１０と、の間に、引張校正ロードセル６３０を配置して、治具６１４等を用いて引張校正ロードセル６３０を引張可能な構成になっている。そして、荷重センサ６０２に対する校正時には、ラム６０４を図中の矢印方向側（引張校正ロードセル６３０とは反対側）へ移動させて、引張校正ロードセル６３０を引張ることで、その際の引張校正ロードセル６３０の荷重値を用いて引張荷重値の校正を行う。

特開２０１５−９０３４６

しかしながら、上述した校正方法では、圧縮、引張荷重校正において、それぞれ別の校正ロードセルが必要になる上、治具も別々に用意しなければならない。したがって、校正装置が複雑になる上にその作業も非常に複雑である。そこで、例えば上記特許文献１では、滑車を用いることで同じ校正用重錘（装置）において圧縮、引張荷重が校正可能な校正装置を開示している。しかしながら、上記特許文献１では、滑車を用いるため、校正時において、比較的大きなスペースを確保する必要がある。

そこで、本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、電動プレスの校正時における省スペース化を図ることができる電動プレスを提供する。

形態１；本発明の１またはそれ以上の実施形態は、筒状を成す外筒と、前記外筒の内部において前記外筒の軸方向に延在され、モータの駆動によって当該軸方向に直線運動すると共に、先端部において校正用ロードセルが直接的又は間接的に固定可能に構成されたラムと、前記外筒の内部に配置され、前記ラムに加わる軸方向の荷重を検出する荷重検出部と、前記外筒の先端部を構成し、前記ラムに固定される前記校正用ロードセルを収容可能に構成された収容部を内部に有する先端外筒部と、を備え、前記収容部には、前記ラムの径方向外側において、前記軸方向に対向する一対の対向面が形成され、前記校正用ロードセルの前記ラムへの固定状態において、前記ラムを先端側へ移動させて前記校正用ロードセルを前記対向面に当接させることで、前記校正用ロードセル及び前記荷重検出部に圧縮荷重を付与させ、前記ラムを基端側へ移動させて前記校正用ロードセルを前記対向面に当接させることで、前記校正用ロードセル及び前記荷重検出部に引張荷重を付与させる電動プレスを提案している。

形態２；実施形態１に対し、前記外筒は、前記ラムを収容する本体外筒部と、前記本体外筒部の先端側に配置された前記先端外筒部と、を有しており、前記先端外筒部が、前記本体外筒部に着脱可能に構成されている電動プレスを提案している。

形態３；実施形態２に対し、前記対向面の一方が前記先端外筒部に形成されており、前記対向面の他方が前記本体外筒部に形成されている電動プレスを提案している。

形態４；実施形態２に対し、一対の前記対向面が前記先端外筒部に形成されている電動プレスを提案している。

形態５；実施形態１〜４に対し、前記先端外筒部には、前記収容部と前記先端外筒部の外部とを連通する連通孔が形成されており、前記連通孔は、前記軸方向に対して直交する方向に開口されている電動プレスを提案している。

形態６；実施形態１〜５に対し、一対の前記対向面に弾性体が取付けられている電動プレスを提案している。

形態７；実施形態１〜５に対し、一対の前記対向面が弾性体によって構成されている電動プレスを提案している。

本発明の１またはそれ以上の実施形態によれば、電動プレスの校正時における省スペース化を図ることができるという効果がある。

第１の実施形態に係る電動プレスの構造を示す縦断面図である。（Ａ）は、図１に示される電動プレスの構成を示すブロック図であり、（Ｂ）は、図１に示される先端外筒部を示す斜視図である。図１に示される電動プレスにおける通常作業時の構成を示す概略図である。図１に示される電動プレスにおける校正実行時の構成を示す概略図である。第２の実施形態に係る電動プレスの構造を示す縦断面図である。第３の実施形態に係る電動プレスの構造を示す縦断面図である。図６に示される先端外筒部を示す斜視図である。（Ａ）は、従来技術におけるラム圧縮方向の荷重の校正時に用いられる校正作業装置の構成を示す縦断面図であり、（Ｂ）は、従来技術におけるラム引張方向の荷重の校正時に用いられる校正作業装置の構成を示す縦断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、図１〜図４を用いて、第１の実施形態に係る電動プレス１００について説明する。図１に示されるように、電動プレス１００は、全体として略円柱状に形成されている。なお、図面において適宜示される矢印ＡＬ１は、電動プレス１００の軸方向一方側（先端側）を示し、矢印ＡＬ２は電動プレス１００の軸方向他方側（基端側）を示している。

（電動プレスの構成）
電動プレス１００は、外筒１１０と、ボールねじ１３０と、「モータ」としてのサーボモータ１２０と、伝達機構１４０と、ラム１５０と、「荷重検出部」としての荷重検出装置１６０と、を含んで構成されている。以下、電動プレス１００の各構成について説明する。

外筒１１０は、電動プレス１００の外郭を構成すると共に、電動プレス１００の軸方向一方側へ開放された略有底円筒状に形成されている。具体的には、外筒１１０は、外筒１１０の先端部を構成する先端外筒部１１０Ａと、先端外筒部１１０Ａから外筒１１０の基端側へ延出された本体外筒部１１０Ｂと、を含んで構成されており、先端外筒部１１０Ａ及び本体外筒部１１０Ｂが一体に形成されている。また、本体外筒部１１０Ｂの基端部には、径方向外側へ張り出された張出部１１０Ｃが設けられており、外筒１１０の内部空間が、縦断面視で略逆Ｊ字形状に形成されている。具体的には、外筒１１０は、その内部において、後述する校正用ロードセル３０２を収容するための「収容部」としてのロードセル収容部１１２Ａと、後述するボールねじ１３０及びラム１５０を収容するラム収容部１１２Ｂと、後述する伝達機構１４０を収容する伝達機構収容部１１２Ｃと、後述するサーボモータ１２０を収容するモータ収容部１１２Ｄと、を有している。

また、本体外筒部１１０Ｂの先端側の部分には、径方向外側へ突出されたフランジ１１４が形成されており、フランジ１１４は、本体外筒部１１０Ｂの軸方向を板厚方向とした略円環板状に形成されている。このフランジ１１４には、複数の取付孔１１４Ａが貫通形成されており、取付孔１１４Ａは、本体外筒部１１０Ｂの周方向に所定間隔を空けて配置されている。そして、この取付孔１１４Ａ内にボルトが挿入されて、電動プレス１００の通常使用時（ワークＷに対する加工時）及び校正時に用いられる架台２１０（図３及び図４参照）に本体外筒部１１０Ｂ（すなわち、電動プレス１００）が締結固定されるようになっている。なお、ロードセル収容部１１２Ａ及び先端外筒部１１０Ａの具体的な構成については、後述する。

サーボモータ１２０は、外筒１１０のモータ収容部１１２Ｄ内において、本体外筒部１１０Ｂの軸方向と平行に配置された状態で外筒１１０に固定されている。そして、サーボモータ１２０の回転軸１２０Ａが伝達機構収容部１１２Ｃ内に突出されている。また、図２（Ａ）に示されるように、サーボモータ１２０には、制御部１８０（中央演算処理装置：ＣＰＵ）が電気的に接続されており、制御部１８０によってサーボモータ１２０が駆動するようになっている。さらに、サーボモータ１２０には、サーボモータ１２０の回転量を検出する回転量検出装置１２２が設けられており、回転量検出装置１２２は、制御部１８０に電気的に接続されている。そして、制御部１８０は、回転量検出装置１２２によって検出されたサーボモータ１２０の回転量によって、後述するラム１５０のワークＷに対する位置を検出するように構成されている。

図１に示されるように、ボールねじ１３０は、ラム収容部１１２Ｂ内に配置されると共に、本体外筒部１１０Ｂの軸方向に沿って延在されている。そして、ボールねじ１３０を構成するねじ軸１３２の基端側の部分が、ラム収容部１１２Ｂ内において本体外筒部１１０Ｂに固定された一対のベアリング１３６によって回転可能に支持されると共に、ねじ軸１３２の基端部が、伝達機構収容部１１２Ｃ内へ突出されている。また、ねじ軸１３２の基端側を除く部分に、ボールねじ１３０のナット１３４が、ねじ軸１３２の軸方向にねじ軸１３２に対して相対移動可能に設けられている。

伝達機構１４０は、サーボモータ１２０（の回転軸１２０Ａ）の回転をボールねじ１３０に伝達する機構として構成され、外筒１１０の伝達機構収容部１１２Ｃ内に配置されている。具体的には、伝達機構１４０は、平歯車として構成された第１ギヤ１４２及び第２ギヤ１４４を有しており、第１ギヤ１４２は、第２ギヤ１４４よりも小径に設定されている。そして、第１ギヤ１４２の軸心部に、サーボモータ１２０の回転軸１２０Ａが一体回転可能に固定されており、第２ギヤ１４４の軸心部に、ボールねじ１３０のねじ軸１３２の基端部が固定されている。そして、第１ギヤ１４２及び第２ギヤ１４４の外周部にそれぞれ形成されたギヤが噛合されている。これにより、伝達機構１４０によって減速されたサーボモータ１２０の回転がボールねじ１３０のねじ軸１３２に伝達されて、ねじ軸１３２が自身の軸回りに回転することで、ナット１３４がねじ軸１３２の軸方向に沿って直線運動（移動）するようになっている。

ラム１５０は、略円筒状に形成され、ボールねじ１３０のねじ軸１３２の径方向外側で且つねじ軸１３２と同軸上に配置されて、ラム収容部１１２Ｂに収容されている。また、ラム１５０は、ボールねじ１３０のナット１３４に対して本体外筒部１１０Ｂの先端側に配置されており、ラム１５０の基端部がボールねじ１３０のナット１３４に固定されている。さらに、ラム１５０の外径は、本体外筒部１１０Ｂの内径に対して僅かに小さく設定されている。そして、サーボモータ１２０の駆動によってボールねじ１３０が作動するときには、ラム１５０が本体外筒部１１０Ｂによってガイドされながらナット１３４と共にねじ軸１３２の軸方向に沿って直線運動するように構成されている。また、電動プレス１００の通常使用時（ワークＷに対する加工時）には、ラム１５０の先端が外筒１１０の先端に対して突出するように、ラム１５０の軸長が設定されている。

ラム１５０の先端側における内部には、ねじ軸１３２に対して先端側の位置において、後述する荷重検出装置１６０を取付けるための取付壁１５２が形成されており、取付壁１５２は、ラム１５０の軸方向を板厚方向として配置されている。これにより、ラム１５０の先端部には、ラム１５０の先端側へ開放された凹部１５０Ａが形成されている。さらに、取付壁１５２の板厚方向一方側（図１の矢印ＡＬ１側であり、ねじ軸１３２とは反対側）の面には、略中央部において、ラム１５０の先端側へ開放された取付凹部１５２Ａが形成されている。

荷重検出装置１６０は、ラム１５０の軸方向に延在された略円柱状に形成されて、ラム１５０に取付けられている。具体的には、ラム１５０の凹部１５０Ａ内に荷重検出装置１６０が配置され、荷重検出装置１６０の基端部がラム１５０の取付凹部１５２Ａ内に嵌入されて、荷重検出装置１６０がラム１５０に相対移動不能に取付けられている。なお、荷重検出装置１６０の取付状態では、荷重検出装置１６０の先端部が、ラム１５０の先端面よりも突出されている。

荷重検出装置１６０は、例えば歪ゲージを備えたロードセルとして構成されて、制御部１８０に電気的に接続されている（図２（Ａ）参照）。そして、電動プレス１００の通常使用時には、荷重検出装置１６０が、ラム１５０の軸方向に作用する引張荷重又は圧縮荷重を検出して、検出信号を制御部１８０へ出力するようになっている。

さらに、荷重検出装置１６０の先端面における中央部には、雌ねじ部１６０Ａが形成されており、雌ねじ部１６０Ａは荷重検出装置１６０の先端側へ開放された凹状を成すと共に、雌ねじ部１６０Ａの内周面には、雌ねじが形成されている。また、図３に示されるように、荷重検出装置１６０の先端側には、電動プレス１００の通常使用時に用いられるツール２２０が締結固定される構成になっている。このツール２２０では、ワークＷに対する加工（引張荷重又は圧縮荷重をワークＷに対して作用させる加工）に応じて、形状等が適宜変更されるようになっている。そして、ラム１５０がボールねじ１３０の軸方向に沿って直線移動することで、ワークＷに対して圧縮加工又は引張加工をツール２２０によって施すようになっている。

また、図２（Ａ）に示されるように、電動プレス１００は、操作／入力装置１７０と、ティーチングデータ記憶装置１７２と、検出位置／荷重記憶装置１７４と、表示装置１７６と、荷重検出校正値記憶装置１７８と、を備えている。操作／入力装置１７０は、作業者の操作によって、ラム１５０の駆動量（移動量）、速度、ラム位置に対する許容荷重などのラム１５０の駆動パターン（ティーチングデータ）を入力可能に構成されている。ティーチングデータ記憶装置１７２は、操作／入力装置１７０によって入力されたティーチングデータを記憶する構成になっている。検出位置／荷重記憶装置１７４は、回転量検出装置１２２によって検出されたラム１５０の位置情報や、荷重検出装置１６０によって検出さえたラム１５０に作用する荷重を記憶する構成になっている。また、電動プレス１００の制御部１８０は、ワークＷに対する加工が許容位置及び許容荷重内で行われたかどうかを判別するようになっており、その判別結果が表示装置１７６によって表示されるようになっている。荷重検出校正値記憶装置１７８は、操作／入力装置１７０によって入力された荷重検出装置１６０に対する校正値を記憶する構成になっている。なお、荷重検出装置１６０に対する校正については、後述する。

次に、本発明の要部である先端外筒部１１０Ａ及びロードセル収容部１１２Ａについて説明する。
図１に示されるように、外筒１１０の先端部を構成する先端外筒部１１０Ａは、底部に円形の挿通孔１１０Ａ１を有し且つ本体外筒部１１０Ｂ側へ開放された有底円筒状を成しており、先端外筒部１１０Ａの開口端が本体外筒部１１０Ｂの先端に接続されて、先端外筒部１１０Ａ及び本体外筒部１１０Ｂが一体に形成されている。そして、先端外筒部１１０Ａの内部が、ロードセル収容部１１２Ａとされており、電動プレス１００の非作動状態（図１に示される状態）では、前述したラム１５０の先端及び荷重検出装置１６０の先端がロードセル収容部１１２Ａの内部に配置されている。

また、先端外筒部１１０Ａの外径は、本体外筒部１１０Ｂの外径と同じ寸法に設定されており、先端外筒部１１０Ａの内径が、本体外筒部１１０Ｂの内径に比べて大きく設定されている。換言すると、本体外筒部１１０Ｂの外周面と先端外筒部１１０Ａの外周面とが面一に配置されて、先端外筒部１１０Ａの外周部の板厚が、本体外筒部１１０Ｂの板厚に比べて薄く設定されている。これにより、ロードセル収容部１１２Ａの基端側を構成する面が、本体外筒部１１０Ｂの先端面によって構成されており、当該先端面が「対向面」としての第１校正用収容面１１６Ａとされている。そして、第１校正用収容面１１６Ａは、本体外筒部１１０Ｂ（ラム１５０）の軸方向に対して直交する面に沿って配置されている。一方、先端外筒部１１０Ａの底壁（挿通孔１１０Ａ１が形成された壁部）の内側面は、「対向面」としての第２校正用収容面１１６Ｂとされており、第２校正用収容面１１６Ｂは、ロードセル収容部１１２Ａの先端側の面を構成している。そして、第２校正用収容面１１６Ｂは、本体外筒部１１０Ｂ（ラム１５０）の軸方向に対して直交する面に沿って配置されると共に、外筒１１０の軸方向において第１校正用収容面１１６Ａと所定の間隔を空けて対向して配置されている。

また、先端外筒部１１０Ａの底壁に形成された挿通孔１１０Ａ１の直径は、本体外筒部１１０Ｂの内径に比べて僅かに大きく設定されている。これにより、ラム１５０が先端側へ直線移動したときには、ラム１５０が挿通孔１１０Ａ１内を挿通するため、ラム１５０の先端側への直線移動が、挿通孔１１０Ａ１によって許容される構成になっている。つまり、ロードセル収容部１１２Ａにおける第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂは、ラム１５０の径方向外側に配置されている。

ここで、電動プレス１００では、電動プレス１００（荷重検出装置１６０）の荷重校正時に、ロードセル収容部１１２Ａと校正装置３００とが協働して、荷重検出装置１６０を校正するようになっている。このため、以下、校正装置３００の構成について説明する。

図４に示されるように、校正装置３００は、校正用ロードセル３０２と、ロードセル用アンプ付き表示装置３０４と、を含んで構成されている。校正用ロードセル３０２は、外筒１１０（ラム１５０）の軸方向を板厚方向とする略円盤状に形成されており、校正用ロードセル３０２の中央部には、円形状の固定孔３０２Ａが貫通形成されている。つまり、校正用ロードセル３０２は、所謂センターホール型ロードセルとして構成されている。そして、荷重検出装置１６０の校正時には、校正用ロードセル３０２がラム１５０と同軸上に配置されると共に、固定ボルト３０６が、外筒１１０の先端側から固定孔３０２Ａ内に挿入されて、荷重検出装置１６０の雌ねじ部１６０Ａに螺合されることで、校正用ロードセル３０２が荷重検出装置１６０に締結固定される構成になっている。すなわち、校正用ロードセル３０２が、荷重検出装置１６０を介して（他の部品を介して）、ラム１５０に間接的に固定される構成になっている。

校正用ロードセル３０２は、例えば特開昭６０−２４９０２５号公報等で開示されているように、せん断荷重を検出可能とした中空型ロードセルとして構成されている。具体的には、校正用ロードセル３０２は、校正用ロードセル３０２の板厚方向（ラム１５０の軸方向）における二方向の荷重を検出可能に構成されている。そして、校正用ロードセル３０２は、校正装置３００のロードセル用アンプ付き表示装置３０４に電気的に接続されており、校正用ロードセル３０２によって測定された荷重測定値がロードセル用アンプ付き表示装置３０４に表示されるようになっている。

電動プレス１００のロードセル収容部１１２Ａの説明に戻って、図４に示されるように、電動プレス１００の非作動状態における校正用ロードセル３０２の荷重検出装置１６０への締結固定状態では、校正用ロードセル３０２がロードセル収容部１１２Ａに収容されるようになっている。つまり、ロードセル収容部１１２Ａは、校正用ロードセル３０２を収容可能な大きさに設定されている。そして、本体外筒部１１０Ｂの内径及び先端外筒部の挿通孔１１０Ａ１の内径が、校正用ロードセル３０２の直径よりも小さく設定されている。換言すると、校正用ロードセル３０２の直径がラム１５０の直径に比べて大きく設定されている。このため、ラム１５０の軸方向において、校正用ロードセル３０２の板厚方向一方側（図４の矢印ＡＬ１側）の面における外周部と、ロードセル収容部１１２Ａの第２校正用収容面１１６Ｂと、が対向して配置されており、校正用ロードセル３０２の板厚方向他方側（図４の矢印ＡＬ２側）の面における外周部と、ロードセル収容部１１２Ａの第１校正用収容面１１６Ａと、が対向して配置されている。これにより、電動プレス１００（荷重検出装置１６０）の荷重校正時にサーボモータ１２０の駆動によってラム１５０が先端側へ直線移動するときには、校正用ロードセル３０２の板厚方向一方側の面における外周部が第２校正用収容面１１６Ｂに当接するようになっている。一方、ラム１５０が基端側へ直線移動するときには、ラム１５０の板厚方向他方側の面における外周部が第１校正用収容面１１６Ａに当接するようになっている。

さらに、図２（Ｂ）に示されるように、先端外筒部１１０Ａの外周部には、連通孔１１０Ａ２が貫通形成されており、連通孔１１０Ａ２によってロードセル収容部１１２Ａと外筒１１０の外部とが連通されている。この連通孔１１０Ａ２は、校正用ロードセル３０２をロードセル収容部１１２Ａ内に収容させるための孔部であり、連通孔１１０Ａ２の幅寸法が、校正用ロードセル３０２の直径よりも大きく設定されている。

（作用及び効果について）
次に、通常使用時及び校正時における電動プレス１００の作動を説明しつつ、第１の実施形態の作用及び効果について説明する。

（電動プレス１００の通常使用時の作動について）
図３に示されるように、電動プレス１００の通常使用時には、電動プレス１００の先端側に略箱状の架台２１０を配置して、電動プレス１００を架台２１０に締結固定する。具体的には、電動プレス１００の取付孔１１４Ａ内にボルトを挿入して、当該ボルト及びナットによって電動プレス１００を架台２１０に締結固定する。また、荷重検出装置１６０には、プレス作業に応じたツール２２０（ここでは、ワークＷを押圧するためのポンチ）が取付けられる。

そして、制御部１８０は、ティーチングデータ記憶装置１７２に記憶されたティーチングデータに基づいて、サーボモータ１２０を駆動させる。これにより、ボールねじ１３０が作動すると共に、ラム１５０が外筒１１０の先端側（図３の矢印ＡＬ１側）へ直線移動する。そして、ツール２２０がワークＷを軸方向一方側へ押圧して、ワークＷに対する圧縮加工が施される。また、ツール２２０のワークＷに対する加工時には、制御部１８０は、荷重検出装置１６０及び回転量検出装置１２２によってワークＷに対するラム１５０の位置情報及び荷重情報を検出しつつ、当該加工が許容位置及び許容荷重内で行われたかどうかを判定する。そして、制御部１８０は、判断結果を表示装置１７６に表示させる。

以上、一連の作業により、ワークＷに対する加工に関し、寸法等ワーク品質がばらついていたとしても、設定された荷重範囲で加工されたかどうかを判断することで及び加工時荷重情報を保存可能であることから、加工品質向上とトレーサビリティを実現させることが可能となる。

（電動プレス１００の校正時における作動について）
図４に示されるように、電動プレス１００の荷重検出装置１６０に対する校正時では、校正装置３００の校正用ロードセル３０２を、電動プレス１００のロードセル収容部１１２Ａ内に収容させると共に、固定ボルト３０６によって荷重検出装置１６０に締結固定させる。これにより、校正用ロードセル３０２の径方向外側部分が、ロードセル収容部１１２Ａの第１校正用収容面１１６Ａと第２校正用収容面１１６Ｂとの間に配置される。

そして、荷重検出装置１６０に対する圧縮荷重の校正では、電動プレス１００の非作動状態から制御部１８０の制御によってサーボモータ１２０を駆動させて、ラム１５０を先端側（図４の矢印ＡＬ１側）へ直線移動させる。これにより、校正用ロードセル３０２の板厚方向一方側の面における外周部が、電動プレス１００の第２校正用収容面１１６Ｂに当接して、荷重検出装置１６０に圧縮荷重が作用すると共に、校正用ロードセル３０２にせん断荷重が作用する。そして、表示装置１７６に表示された荷重検出装置１６０の検出荷重が、ロードセル用アンプ付き表示装置３０４に表示された校正用ロードセル３０２の検出荷重と同じ値になるように、作業者が、荷重検出校正値記憶装置１７８に記録されている圧縮荷重校正値を操作／入力装置１７０を用いて書き換える。これにより、荷重検出装置１６０に対する圧縮荷重の校正が完了する。

一方、荷重検出装置１６０に対する引張荷重の校正では、電動プレス１００の非作動状態から制御部１８０の制御によってサーボモータ１２０を駆動させて、ラム１５０を基端側（図４の矢印ＡＬ２側）へ直線移動させる。これにより、校正用ロードセル３０２の板厚方向他方側における外周部が、電動プレス１００の第１校正用収容面１１６Ａに当接して、荷重検出装置１６０に引張荷重が作用すると共に、校正用ロードセル３０２にせん断荷重が作用する。そして、表示装置１７６に表示された荷重検出装置１６０の検出荷重が、ロードセル用アンプ付き表示装置３０４に表示された校正用ロードセル３０２の検出荷重と同じ値になるように、作業者が、荷重検出校正値記憶装置１７８に記録されている圧縮荷重校正値を操作／入力装置１７０を用いて書き換える。これにより、荷重検出装置１６０に対する引張荷重の校正が完了する。

以上説明したように、本実施の形態における電動プレス１００では、外筒１１０の先端部を構成する先端外筒部１１０Ａが、内部にロードセル収容部１１２Ａを有している。そして、荷重検出装置１６０に対する校正時には、校正用ロードセル３０２が、ロードセル収容部１１２Ａ内に収容されると共に、荷重検出装置１６０に固定される。また、ロードセル収容部１１２Ａは、ラム１５０の径方向外側の位置において、ラム１５０の軸方向に対向する第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂを有しており、荷重検出装置１６０に対する校正時には、校正用ロードセル３０２が第１校正用収容面１１６Ａと第２校正用収容面１１６Ｂとの間に配置される。

このため、ラム１５０を軸方向他方側へ移動させて、校正用ロードセル３０２を第１校正用収容面１１６Ａに当接させることで、荷重検出装置１６０及び校正用ロードセル３０２に引張荷重を付与させることができる。一方、ラム１５０を軸方向一方側へ移動させて、校正用ロードセル３０２を第２校正用収容面１１６Ｂに当接させることで、荷重検出装置１６０及び校正用ロードセル３０２に圧縮荷重を付与させることができる。すなわち、荷重検出装置１６０を介して校正用ロードセル３０２をラム１５０に装着することで、外筒１１０を用いて、荷重検出装置１６０に圧縮荷重及び引張荷重を付与することができる。したがって、従来技術のような滑車等を用いる必要がなくなるため、電動プレス１００の校正時における省スペース化を図ることができる。また、上述のように、荷重検出装置１６０に対する校正時には、外筒１１０が、電動プレス１００の荷重を校正するための校正用部材として機能する。このため、電動プレス１００の荷重校正時には、校正用の専用冶具を用いる必要がなくなるため、電動プレス１００の校正時における低コスト化を図ることができる。

さらに、先端外筒部１１０Ａの外周部の板厚が、本体外筒部１１０Ｂの外周部の板厚より薄く設定されている。このため、第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂをロードセル収容部１１２Ａに形成しつつ、先端外筒部１１０Ａの外周面と本体外筒部１１０Ｂとの外周面とを面一に構成することができる。これにより、外筒１１０の先端部における径方向の大型化を抑制しつつ、ロードセル収容部１１２Ａを外筒１１０に設けることができる。したがって、外筒１１０の外形形状を、電動プレス１００の校正時における省スペース化に寄与する形状にすることができる。

また、外筒１１０では、内部にロードセル収容部１１２Ａを有する先端外筒部１１０Ａと、本体外筒部１１０Ｂと、が一体に構成されている。これにより、外筒１１０の部品点数の増加を抑制しつつ、外筒１１０にロードセル収容部１１２Ａを設けることができる。さらに、第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂが一部材（外筒１１０）によって構成されているため、第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂの寸法精度（例えば、平行度や本体外筒部１１０Ｂの軸方向に対する直交度等）を高くしつつ、第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂを外筒１１０に形成することができる。

さらに、先端外筒部１１０Ａの外周部には、ロードセル収容部１１２Ａと外筒１１０の外部との間を連通する連通孔１１０Ａ２が形成されており、連通孔１１０Ａ２の幅寸法が校正用ロードセル３０２の直径よりも大きく設定されている。このため、校正用の第２校正用収容面１１６Ｂをロードセル収容部１１２Ａに形成しつつ、校正用ロードセル３０２を連通孔１１０Ａ２からロードセル収容部１１２Ａ内に収容することができる。すなわち、先端外筒部１１０Ａにおいて、仮に連通孔１１０Ａ２を省略した場合には、校正用ロードセル３０２を先端外筒部１１０Ａの先端側から挿入させる必要がある。つまり、挿通孔１１０Ａ１の直径を、校正用ロードセル３０２の直径に対応させて、大きくする必要がある。これにより、ロードセル収容部１１２Ａに、校正用ロードセル３０２と対向する第２校正用収容面１１６Ｂを形成することができなくなる。これに対して、上述のように、先端外筒部１１０Ａの外周部に連通孔１１０Ａ２を形成することで、校正用ロードセル３０２に対向する第２校正用収容面１１６Ｂをロードセル収容部１１２Ａに形成しつつ、校正用ロードセル３０２を連通孔１１０Ａ２からロードセル収容部１１２Ａ内に収容することができる。

＜第２の実施の形態＞
以下、図５を用いて、第２の実施の形態に係る電動プレス４００について説明する。第２の実施の形態の電動プレス４００は、以下に示す点を除いて、第１の実施の形態の電動プレス１００と同様に構成されている。なお、図５では、第１の実施の形態の電動プレス１００と同様に構成されている部材には、同一の符号を付している。

第２の実施の形態では、外筒１１０における先端外筒部１１０Ａと本体外筒部１１０Ｂとが別体に構成されており、先端外筒部１１０Ａが本体外筒部１１０Ｂに着脱可能に取付けられている。具体的には、本体外筒部１１０Ｂの先端部が、フランジ１１４に対して外筒１１０の軸方向一方側（図５の矢印ＡＬ１側）へ突出されている。そして、本体外筒部１１０Ｂの先端部における外周面は、雄ねじ部４０２とされており、雄ねじ部４０２には、雄ねじが形成されている。

一方、先端外筒部１１０Ａは、底部に挿通孔１１０Ａ１が形成され且つ本体外筒部１１０Ｂ側へ開放された略有底円筒状に形成されている。また、先端外筒部１１０Ａの開口端部における内周面は、本体外筒部１１０Ｂの雄ねじ部４０２に対応する雌ねじ部４０４とされており、雌ねじ部４０４には、雌ねじが形成されている。そして、雌ねじ部４０４が本体外筒部１１０Ｂの雄ねじ部４０２に螺合されて、先端外筒部１１０Ａが本体外筒部１１０Ｂの先端部に締結固定されている。これにより、外筒１１０の先端部の内部にロードセル収容部１１２Ａが形成されると共に、本体外筒部１１０Ｂの先端面が、ロードセル収容部１１２Ａの第１校正用収容面１１６Ａとして構成されている。

そして、図示は省略するが、第２の実施形態においても、荷重検出装置１６０に対する校正時には、校正用ロードセル３０２の外周部が、ラム１５０の軸方向（移動方向）において、第１校正用収容面１１６Ａと第２校正用収容面１１６Ｂとの間に配置される。このため、ラム１５０の直線移動によって、校正用ロードセル３０２を第１校正用収容面１１６Ａに当接させることで、荷重検出装置１６０及び校正用ロードセル３０２に引張荷重を付与することができ、校正用ロードセル３０２を第２校正用収容面１１６Ｂ当接させることで、荷重検出装置１６０及び校正用ロードセル３０２に圧縮荷重を付与することができる。したがって、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

また、第２の実施の形態では、上述のように、外筒１１０における先端外筒部１１０Ａと本体外筒部１１０Ｂとが別体に構成されており、先端外筒部１１０Ａが本体外筒部１１０Ｂに着脱可能に構成されている。そして、ロードセル収容部１１２Ａにおける第２校正用収容面１１６Ｂが先端外筒部１１０Ａに形成され、第１校正用収容面１１６Ａが本体外筒部１１０Ｂに形成されている。これにより、先端外筒部１１０Ａ及び本体外筒部１１０Ｂを容易に形成することができる。

＜第３の実施の形態＞
以下、図６及び図７を用いて、第３の実施の形態に係る電動プレス５００について説明する。第３の実施の形態の電動プレス５００は、以下に示す点を除いて、第１の実施の形態の電動プレス１００と同様に構成されている。なお、図６及び図７では、第１の実施の形態の電動プレス１００と同様に構成されている部材には、同一の符号を付している。

第３の実施の形態では、第２の実施の形態と同様に、外筒１１０における先端外筒部１１０Ａと本体外筒部１１０Ｂとが別体に構成されており、先端外筒部１１０Ａが本体外筒部１１０Ｂに対し所謂バヨネット構造を用いて着脱可能に取付けられている。具体的には、本体外筒部１１０Ｂの先端面が、フランジ１１４の板厚方向一方側（図６の矢印ＡＬ１側）の面と面一に配置されている。また、本体外筒部１１０Ｂの開口端部における内周面には、本体外筒部１１０Ｂの径方向内側へ開放されるように切り欠かれた複数（本実施の形態では４箇所）の係合部５０２が形成されており、係合部５０２は、本体外筒部１１０Ｂの周方向に所定の間隔を空けて（９０度毎に）配置されている。この係合部５０２は、本体外筒部１１０Ｂの軸方向に沿って延在されており、係合部５０２の基端側の部分には、本体外筒部１１０Ｂの径方向外側へ抉られた抉り部５０２Ａが形成されている。さらに、４箇所の係合部５０２のそれぞれ隣には後述する爪部５０６Ａを含む係合爪５０６が挿脱可能な大きさの不図示の孔部が設けられている。

一方、先端外筒部１１０Ａは、中空の略円柱状に形成されている。そして、先端外筒部１１０Ａの先端側における壁部の中央部に、挿通孔１１０Ａ１が貫通形成されている。また、先端外筒部１１０Ａの基端側における壁部の中央部には、ラム１５０を配置可能な円形状の配置孔５０４が貫通形成されている。さらに、先端外筒部１１０Ａの基端側における壁部には、本体外筒部１１０Ｂ側へ突出された複数（本実施の形態では４箇所）の係合爪５０６が一体に形成されている。この係合爪５０６は、配置孔５０４の外周縁部に形成されると共に、配置孔５０４の周方向に所定の間隔を空けて（９０度毎に）配置されている。また、係合爪５０６の先端部（図７の矢印ＡＬ２側の端部）には、配置孔５０４の径方向外側へ突出された爪部５０６Ａが形成されている。そして、先端外筒部１１０Ａの係合爪５０６が本体外筒部１１０Ｂの孔部に、本体外筒部１１０Ｂの先端側から挿入されて、先端外筒部１１０Ａを回転させ、係合爪５０６の爪部５０６Ａが係合部５０２の抉り部５０２Ａに係合することで、係合爪５０６（先端外筒部１１０Ａ）の本体外筒部１１０Ｂの先端側への移動が制限されて、先端外筒部１１０Ａが本体外筒部１１０Ｂに取付けられている。

また、第３の実施形態では、先端外筒部１１０Ａの基端側における壁部（配置孔５０４が形成された壁部）の内側面が、ロードセル収容部１１２Ａの第１校正用収容面１１６Ａとされている。これにより、第３の実施の形態では、第２の実施の形態と異なり、先端外筒部１１０Ａのみによってロードセル収容部１１２Ａが形成されている。さらに、先端外筒部１１０Ａの外周部に、連通孔１１０Ａ２が貫通形成されている。

そして、図示は省略するが、第３の実施形態においても、荷重検出装置１６０に対する校正時には、校正用ロードセル３０２の外周部が、ラム１５０の軸方向（移動方向）において、第１校正用収容面１１６Ａと第２校正用収容面１１６Ｂとの間に配置される。このため、ラム１５０の直線移動によって、校正用ロードセル３０２を第１校正用収容面１１６Ａに当接させることで、荷重検出装置１６０及び校正用ロードセル３０２に引張荷重を付与することができ、校正用ロードセル３０２を第２校正用収容面１１６Ｂ当接させることで、荷重検出装置１６０及び校正用ロードセル３０２に圧縮荷重を付与することができる。したがって、第３の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の作用及び効果を奏することができる。

なお、第１の実施形態〜第３の実施形態の電動プレス１００，４００，５００では、荷重検出装置１６０に対する校正時には、校正用ロードセル３０２が、ロードセル収容部１１２Ａの第１校正用収容面１１６Ａ又は第２校正用収容面１１６Ｂに直接当接されるように構成されている。これに代えて、校正用ロードセル３０２と、第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂと、の間に、弾性を有する弾性体１９０を介在させるように構成してもよい。例えば、第１の実施の形態を用いて説明すると、図１に示されるように、第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂに弾性体１９０を取付けて、校正用ロードセル３０２が、弾性体１９０を介して、第１校正用収容面１１６Ａ又は第２校正用収容面１１６Ｂを受けるように構成してもよい。この場合には、校正用ロードセル３０２が弾性体１９０に当接されるため、校正用ロードセル３０２が弾性体１９０に当接されるときの校正用ロードセル３０２に対する衝撃を弾性体１９０によって抑制することができる。また、弾性体１９０が弾性変形することで、荷重検出装置１６０および校正用ロードセル３０２に様々な荷重を付与することが可能となり、精度の高い校正作業が可能となる。なお、弾性体１９０は、ゴムや樹脂、ばね（板ばね）などで構成されている。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態の電動プレス１００，４００，５００において、外筒１１０における第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂが形成される部分を弾性体によって構成してもよい。この場合には、上述と同様に、校正用ロードセル３０２が第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂに当接されるときの校正用ロードセル３０２に対する衝撃を抑制することができる。また、第１校正用収容面１１６Ａ及び第２校正用収容面１１６Ｂ自体が弾性変形することで、荷重検出装置１６０および校正用ロードセル３０２に様々な荷重を付与することが可能となり、精度の高い校正作業が可能となる。なお、この場合の弾性体とは、上述と同様に、ゴムや樹脂、ばね（板ばね）などで構成されている。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態の電動プレス１００，４００，５００では、荷重検出装置１６０がラム１５０の先端部に設けられているが、荷重検出装置１６０の設置位置はこれに限られない。例えば、荷重検出装置１６０を、ラム１５０の基端部に設けてもよいし、ベアリング１３６やその周辺（外筒１１０の一部）に設けてもよい。また、この場合には、ラム１５０の先端部に、ツール２２０及び校正用ロードセル３０２を締結固定するための雌ねじ部を形成して、ツール２２０及び校正用ロードセル３０２をラム１５０に直接的に取付けるように構成してもよい。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態の電動プレス１００，４００，５００では、第１校正用収容面１１６Ａを用いて荷重検出装置１６０に対する引張荷重の校正を行い、第２校正用収容面１１６Ｂを用いて荷重検出装置１６０に対する圧縮荷重の校正を行うようになっている。しかしながら、電動プレス１００，４００，５００内の荷重検出装置１６０の形状や取付け方法に応じて、第１校正用収容面１１６Ａを用いて荷重検出装置１６０に対する圧縮荷重の校正を行い、第２校正用収容面１１６Ｂを用いて荷重検出装置１６０に対する引張荷重の校正を行う構成にしてもよい。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態の電動プレス１００，４００，５００では、伝達機構１４０が、第１ギヤ１４２及び第２ギヤ１４４によって構成されたギヤ列とされているが、伝達機構１４０の構成はこれに限らない。例えば、ベルト及びプーリによって伝達機構１４０を構成して、サーボモータ１２０とねじ軸１３２とを当該伝達機構１４０によって連結してもよいし、伝達機構１４０を継手部材によって構成して、サーボモータ１２０とねじ軸１３２とを直結してもよい。

また、第２の実施形態では、先端外筒部１１０Ａを本体外筒部１１０Ｂに、ねじ結合によって取付けており、第３の実施形態では、先端外筒部１１０Ａを本体外筒部１１０Ｂに、爪による嵌合で取付けている。これに代えて、第２の実施形態において、先端外筒部１１０Ａを本体外筒部１１０Ｂに、爪による嵌合で取付けてもよいし、第３の実施形態において、先端外筒部１１０Ａを本体外筒部１１０Ｂに、ねじ結合によって取付けてもよい。

また、第１の実施形態〜第３の実施形態の電動プレス１００，４００，５００における校正では、手動によって、荷重検出装置１６０に対する荷重検出校正値の数値を更新しているが、荷重検出装置１６０に対する校正を自動で校正してもよい。例えば、校正用ロードセル３０２を制御部１８０に電気的に接続して、校正用ロードセル３０２の出力値を制御部１８０に入力し、その値に応じて荷重検出装置１６０に対する荷重検出校正値を制御部１８０によって自動に設定してもよい。

さらには、本実施形態では、荷重検出装置１６０の検出荷重が、校正用ロードセル３０２の検出荷重と同じ値となるように荷重検出校正値記憶装置１７８に記録されている校正値を書き換えているが、校正値を、例えば、圧縮引張の各荷重に応じた値群すなわち表（テーブルデータ）として用いたり、関数を基にした補正曲線として用いても構わない。

以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

１００電動プレス１００
１１０外筒
１１０Ａ先端外筒部
１１０Ａ１挿通孔
１１０Ａ２連通孔
１１０Ｂ本体外筒部
１１０Ｃ張出部
１１２Ａロードセル収容部
１１２Ｂラム収容部
１１２Ｃ伝達機構収容部
１１２Ｄモータ収容部
１１４フランジ
１１４Ａ取付孔
１１６Ａ第１校正用収容面（対向面）
１１６Ｂ第２校正用収容面（対向面）
１２０サーボモータ（モータ）
１２０Ａ回転軸
１２２回転量検出装置
１３０ボールねじ
１３２ねじ軸
１３４ナット
１３６ベアリング
１４０伝達機構
１４２第１ギヤ
１４４第２ギヤ
１５０ラム
１５０Ａ凹部
１５２取付壁
１５２Ａ取付凹部
１６０荷重検出装置
１６０Ａ雌ねじ部
１７０操作／入力装置
１７２ティーチングデータ記憶装置
１７４検出位置／荷重記憶装置
１７６表示装置
１７８荷重検出校正値記憶装置
１８０制御部
１９０弾性体
２１０架台
２２０ツール
３００校正装置
３０２校正用ロードセル
３０２Ａ固定孔
３０４ロードセル用アンプ付き表示装置
３０６固定ボルト
４００電動プレス
４０２雄ねじ部
４０４雌ねじ部
５００電動プレス
５０２係合部
５０２Ａ抉り部
５０４配置孔
５０６係合爪
５０６Ａ爪部
６００電動プレス
６０２荷重センサ
６０４ラム
６１０架台
６１２治具
６１４治具
６２０圧縮校正ロードセル
６３０引張校正ロードセル
Ｗワーク

Claims

筒状を成す外筒と、
前記外筒の内部において前記外筒の軸方向に延在され、モータの駆動によって当該軸方向に直線運動すると共に、先端部において校正用ロードセルが直接的又は間接的に固定可能に構成されたラムと、
前記外筒の内部に配置され、前記ラムに加わる軸方向の荷重を検出する荷重検出部と、
前記外筒の先端部を構成し、前記ラムに固定される前記校正用ロードセルを収容可能に構成された収容部を内部に有する先端外筒部と、
を備え、
前記収容部には、前記ラムの径方向外側において、前記軸方向に対向する一対の対向面が形成され、
前記校正用ロードセルの前記ラムへの固定状態において、前記ラムを先端側へ移動させて前記校正用ロードセルを前記対向面に当接させることで、前記校正用ロードセル及び前記荷重検出部に圧縮荷重を付与させ、前記ラムを基端側へ移動させて前記校正用ロードセルを前記対向面に当接させることで、前記校正用ロードセル及び前記荷重検出部に引張荷重を付与させる電動プレス。
前記外筒は、前記ラムを収容する本体外筒部と、前記本体外筒部の先端側に配置された前記先端外筒部と、を有しており、
前記先端外筒部が、前記本体外筒部に着脱可能に構成されている請求項１に記載の電動プレス。
前記対向面の一方が前記先端外筒部に形成されており、前記対向面の他方が前記本体外筒部に形成されている請求項２に記載の電動プレス。
一対の前記対向面が前記先端外筒部に形成されている請求項２に記載の電動プレス。
前記先端外筒部には、前記収容部と前記先端外筒部の外部とを連通する連通孔が形成されており、前記連通孔は、前記軸方向に対して直交する方向に開口されている請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の電動プレス。
一対の前記対向面に弾性体が取付けられている請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動プレス。
一対の前記対向面が弾性体によって構成されている請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電動プレス。