KR20150029537A - 전동 프레스, 굴곡점 검출방법 및 프로그램 - Google Patents

Abstract

프레스 작업에 있어서, 위치-하중 그래프에 있어서의 굴곡점을 유의한 형으로 검출한다. 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중의 데이터열을 검출하는 검출수단, 프레스 위치와 프레스 위치에 있어서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 입력 기억수단, 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로, 일정 거리 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 데이터열 산출수단, 검출된 프레스 위치와 프레스 위치에 있어서의 하중을 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하는 기울기 산출수단, 산출한 하중의 기울기가, 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 굴곡점 판단수단을 포함한다.

Description

전동 프레스, 굴곡점 검출방법 및 프로그램{Electric press, curve point detection method and program}

본 발명은, 프레스 작업에 있어서, 위치-하중 그래프에 있어서의 굴곡점을 유의한 형으로 검출하는 전동 프레스, 굴곡점 검출방법 및 프로그램에 관한 것이다.

종래부터, 도 1에 도시하는 바와 같은 소형부품 등의 조립에 있어서, 압입 작업 등을 행하기 위하여 프레스 장치(전동 프레스, 엘렉트로프레스)가 알려져 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).

이와 같은 프레스 장치(전동 프레스, 엘렉트로프레스)의 압입 작업에 있어서는, 압입 도중에서 조건이 변한 시점(위치)에서 어떤 판정을 하거나 압입 작업을 정지시키고 싶은 경우가 있다.

여기서, 상기 조건의 변화는, 도 24에 도시하는 바와 같은 위치-가압 하중의 그래프에 있어서 굴곡점으로서 나타난다. 이 굴곡점을 검출하기 위해서는, 기울기에 착안하는 방법이 있다. 요컨대, 기울기가 어떤 설정을 초과한 시점(위치)을 구한다. 이 방법은, 종래부터 디퍼런셜 판정이나 디퍼런셜 정지라는 기능으로서 실현되어 있다.

상기 방법은, 소정 조건하에서는 유용한 방법이지만, 한편으로 「기울기」요컨대 하중의 변화율에 착안한 것으로는 굴곡점을 정확하게 검출할 수 없는 경우가 있다. 예컨대, 기울기의 값이 개개의 부품에 의해 흩어져 버리기 때문에 판단 기준으로 되는 기울기를 설정할 수 없는 것과 같은 경우가 있다.

이와 같은 경우에는, 「변곡점」의 본질적인 특징, 즉「하중의 변화율의 변화율」이 극치를 지녔다는 점을 받아들일 수 있는 점을 생각할 수 있지만, 「하중의 변화율의 변화율」을 산출하는, 요컨대 2계 미분치를 구하는 것은 위치나 하중치가 디지털화된 이산치로 하면, 2계 차분(差分)을 취하는 것으로 된다.

특허문헌 1: 특개평05-329690호 공보

그러나, 실제로 검출한 하중치를 바탕으로 이 하중의 기울기의 기울기를 산출하고, 이것을 가지고 판단하려고 하면 어려운 면이 있다. 또한, 하중의 기울기도 어려운 면이 있지만, 하중의 기울기의 기울기로 되면 국소적인 흔들림을 얻어 버려 판단이 어렵다. 기울기의 산출은, 환언하면 미분조작에 상당하고, 미분조작은 주파수 영역에서 생각하면, 2배의 주파수가 2배의 값을 갖는 것과 같은 조작이기 때문에, 고주파 성분이 확대되어 결과적으로 데이터가 노이즈에 매설되어 버려 유의한 값을 내기가 어렵다.

실제의 압입 데이터를 바탕으로, 위치-단순 2계 차분 그래프(도 25의 하부의 그래프)를 그린 예를 도 25에 나타낸다. 여기서「단순 2계 차분」이라는 것은, 단순히 차분의 차분을 취하는 것으로 하중의 기울기의 기울기로 하고 있다. 바탕으로 되는 위치-하중의 그래프(도 25의 상부의 그래프)에서는 위치 93.8mm당 굴곡점이 있는 것을 알 수 있다. 그러나, 이 단순 2계 차분의 그래프를 보면 확실히 굴곡점 부근에도 피크는 있지만, 그 이외의 예컨대 압입 개시부분이나 굴곡의 앞쪽이나 후에도 피크를 지니고 있다. 값의 크기만으로 말하면, 94mm 보다 약간 앞의 점이 최대치를 취하고 있다.

특히, 속도변동이 있는 경우, 기울기 산출의 나눗셈의 분모에 해당하는 위치의 변화량(차분)의 국소적인 불균형이 산출치에 크게 영향을 주어 버리기 때문에 유의한 값을 얻기 어렵다. 기본적으로는, 하중 기울기＝하중 변화량/위치 변화량으로 산출되지만, 이 위치 변화량이 극단적으로 작은 경우에는 산출결과의 하중 기울기의 값이 유의하게 되지 않는다. 이것은, 하중 변화량, 위치 변화량 모두 미소한 값으로 되어 나눈 값은 유의성이 전혀 없기 때문이다.

도 25의 하부에 나타낸 그래프의 예에서도 절반의 압입 개시부분에서는 속도가 작고, 또 속도변동이 있고, 그 때문에 전반 부분에 몇 개의 피크가 나와 버리고 있다. 굴곡점이 있는 것도 사실이지만, 그 불균형이 크게 되어 유의성이 상실되어 버리고 있다. 이러한 것으로 인하여, 종래는 2계 미분을 이용한 굴곡점 검출은 행해지고 있지 않다.

그래서, 본 발명은, 상술한 과제를 감안하여 행해진 것으로, 프레스 작업에 있어서 위치-하중 그래프에서의 굴곡점을 유의한 형으로 검출하는 전동 프레스, 굴곡점 검출방법 및 프로그램을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위하여, 이하의 사항을 제안하고 있다.

(1) 본 발명은, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중의 데이터열을 검출하는 검출수단, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 입력 기억수단, 상기 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로, 일정 거리 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 데이터열 산출수단, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 바탕으로 하중의 기울기를 산출하는 기울기 산출수단, 상기 산출한 하중의 기울기가 상기 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 굴곡점 판단수단을 포함한 것을 특징으로 하는 전동 프레스를 제안하고 있다.

(2) 본 발명은, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중의 데이터열을 검출하는 검출수단, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 입력 기억수단, 상기 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로 프레스 위치 및 하중 공간에 있어서의 일정 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 데이터열 산출수단, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 바탕으로 하중의 기울기를 산출하는 기울기 산출수단, 상기 산출한 하중의 기울기가 상기 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 굴곡점 판단수단을 포함한 것을 특징으로 하는 전동 프레스를 제안하고 있다.

(3) 본 발명은, (1) 또는 (2)의 전동 프레스에 있어서, 상기 기울기 산출수단이 회귀 직선을 이용하여 하중의 기울기를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동 프레스를 제안하고 있다.

(4) 본 발명은, (1) 또는 (2)의 전동 프레스에 있어서, 상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 스무딩하고, 상기 스무딩한 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 바탕으로 하중의 기울기를 산출하는 것을 특징으로 하는 전동 프레스를 제안하고 있다.

(5) 본 발명은, 검출수단, 입력 기억수단, 데이터열 산출수단, 기울기 산출수단, 굴곡점 산출수단을 적어도 포함한 전동 프레스에 있어서의 굴곡점 검출방법 이고, 상기 하중 검출수단이, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 검출하는 제1 스텝, 상기 입력 기억수단이, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 제2 스텝, 상기 데이터열 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로 일정 거리 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 제3 스텝, 상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 바탕으로 하중의 기울기를 산출하는 제4 스텝, 상기 굴곡점 판단 수단이, 상기 구해진 하중의 기울기가 상기 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 제5 스텝 을 포함한 것을 특징으로 하는 굴곡점 검출방법을 제안하고 있다.

(6) 본 발명은, 검출수단, 입력 기억수단, 데이터열 산출수단, 기울기 산출수단, 굴곡점 산출수단을 적어도 포함한 전동 프레스에 있어서의 굴곡점 검출방법 이고, 상기 하중 검출수단이, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 검출하는 제1 스텝, 상기 입력 기억수단이, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 제2 스텝, 상기 데이터열 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로 프레스 위치 및 하중 공간에 있어서의 일정 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 제3 스텝, 상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 바탕으로 하중의 기울기를 산출하는 제4 스텝, 상기 굴곡점 판단 수단이, 상기 구해진 하중의 기울기가 상기 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 제5 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 굴곡점 검출방법을 제안하고 있다.

(7) 본 발명은, 검출수단, 입력 기억수단, 데이터열 산출수단, 기울기 산출수단, 굴곡점 산출수단을 적어도 포함한 전동 프레스에 있어서의 굴곡점 검출방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이고, 상기 하중 검출수단이, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 검출하는 제1 스텝, 상기 입력 기억수단이, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 제2 스텝, 상기 데이터열 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로 일정 거리 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 제3 스텝, 상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 바탕으로 하중의 기울기를 산출하는 제4 스텝, 상기 굴곡점 판단 수단이, 상기 구해진 하중의 기울기가 상기 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 제5 스텝을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 제안하고 있다.

(8) 본 발명은, 검출수단, 입력 기억수단, 데이터열 산출수단, 기울기 산출수단, 굴곡점 산출수단을 적어도 포함한 전동 프레스에 있어서의 굴곡점 검출방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램이고, 상기 하중 검출수단이, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 검출하는 제1 스텝, 상기 입력 기억수단이, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 제2 스텝, 상기 데이터열 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로 프레스 위치 및 하중 공간에 있어서의 일정 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 제3 스텝, 상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에 있어서의 하중을 바탕으로 하중의 기울기를 산출하는 제4 스텝, 상기 굴곡점 판단 수단이, 상기 구해진 하중의 기울기가 상기 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 제5 스텝을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램을 제안하고 있다.

본 발명에 의하면, 하중의 기울기의 기울기를 유의한 양으로서 산출할 수 있고, 이것을 바탕으로 굴곡점을 검출할 수 있는 효과가 있다. 또, 의도적으로 또는 비의도적으로 속도변동이 발생한 경우에도, 전처리 수단으로서, 일정 거리 간격의 데이터로 하고 나서 하중의 기울기의 기울기를 산출하는 것으로, 유의성을 확보할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 관한 전동 프레스의 전체도이다.
도 2는 본 발명에 관한 전동 프레스의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전동 프레스의 제어부의 구성을 도시한 도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전동 프레스의 처리 플로우를 도시한 도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전동 프레스의 위치-하중 데이터의 관계를 도시한 도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전동 프레스의 위치-하중의 기울기 데이터의 관계를 도시한 도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전동 프레스의 x 및 y의 데이터 계열(원래의 데이터)과 회귀 직선 상의 y의 값(y')을 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태에 관한 전동 프레스의 위치-가압 하중의 기울기의 기울기 데이터의 관계를 도시한 도이다.
도 9는 도 5, 도 6, 도 8을 중첩한 그래프이다.
도 10은 속도가 변동하고 있을 때의 위치-하중의 그래프이다.
도 11은 도 10의 전체도이다.
도 12는 도 11의 데이터를 바탕으로, 하중의 기울기를 산출한 위치-하중 기울기의 그래프이다.
도 13은 도 12의 데이터를 바탕으로 기울기의 기울기를 산출한 결과를 도시한 도이다.
도 14는 도 13의 데이터의 전체 상을 나타내기 위하여 종축의 레인지를 넓혀서 그래프화한 도이다.
도 15는 도 11의 기울기를 구할 때의 분모로 되는 위치 차분을 도시하는 도이다.
도 16은 도 4에 있어서의 스텝 S120의 처리를 설명하기 위한 도이다.
도 17은 도 4에 있어서의 스텝 S120의 처리를 설명하기 위한 도이다.
도 18은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 위치·하중 공간에 있어서의 「일정 간격」으로 구획하는 방법을 도시한 도이다.
도 19은 일정 거리 간격으로 전처리한 위치-하중의 그래프이다.
도 20은 본 발명의 제2 실시형태에 관한 전동 프레스의 처리 플로우를 도시한 도이다.
도 21은 일정 거리 간격으로 전처리한 위치-하중의 그래프를 일부 확대한 도이다.
도 22는 일정 거리 간격으로 전처리한 데이터를 바탕으로 한 위치-하중의 기울기의 그래프이다.
도 23은 일정 거리 간격으로 전처리한 데이터를 바탕으로 한 위치-하중의 기울기의 기울기의 그래프이다.
도 24는 굴곡점을 도시하는 도이다.
도 25는 실제의 압입 데이터를 바탕으로, 위치-단순 2계 차분 그래프를 그린 예이다.

발명을 실시하기 위한 형태

이하, 본 발명의 실시형태에 관하여, 도면을 이용하여, 상세하게 설명한다.

또한, 본 실시형태에 있어서의 구성 요소는 적절히, 기존의 구성 요소 등과의 치환이 가능하고, 또한, 다른 기존의 구성 요소와의 조합을 포함하는 다양한 베리에이션이 가능하다. 따라서, 본 실시형태의 기재를 가지고, 특허청구 범위에 기재된 발명의 내용을 한정하는 것은 아니다.

<제1 실시형태>

도 1 내지 도 17을 이용하여, 본 발명의 제1 실시형태에 관하여 설명한다.

본 실시형태 에 관한 전동 프레스는 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 승강 동작에 의해, 피가공물 W에 대하여 소망하는 압력을 가하는 프레스용의 램(1), 상기 램(1)에 승강 동작을 부여하는 볼 나사(2), 전동기(3)로 이루어지고, 이들이 케이싱(4)의 두부 프레임 내에 제공되어 있다.

먼저, 램(1)의 구조에 관해서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 통모양 체로 형성된 것이고, 구체적으로는, 원통상으로 형성된 통모양 본체(1a)의 내부에 축방향을 따라서 중공상부가 형성되어 있고, 상기 중공상부의 내부에 볼 나사(2)의 나사축(2a)이 압입 가능하게 되어 있고, 램(1)의 통모양 본체(1a)의 축 장방향 단부 개소에는, 볼 나사(2)의 너트체(2b)가 고착되어 있다.

그 통모양 본체(1a)의 최하부에는 압압체(1b)가 장착 자재로 되도록 구성되어 있고, 실제로는 상기 압압체(1b)가 피가공물 W에 당접하여, 적절한 압력을 가하는 것이고, 또한 그의 압압체(1b)에는, 왜곡 게이지의 부착이 가능하게 구성되는 일도 있어, 상기 왜곡 게이지에 의해, 피가공물 W에 가하는 압력을 검출할 수 있도록 되어 있다.

그 통모양 본체(1a)의 외주 측면을 포함하도록 하여 통모양 가이드(5)가 제공되어 있다. 상기 통모양 가이드(5)는, 케이싱(4) 내에 고정되고, 그 통 모양 가이드(5)를 따라서 램(1)이 승강 이동 가능하게 구성되어 있다. 상기 램(1)은, 축방향 직교면 상에 있어서 회전하지 않도록 흔들림 방지 가이드(6)가 제공되어 있다. 상기 흔들림 방지 가이드(6)는, 구체적으로는, 도 1, 도 2에 도시하는 바와 같이, 흔들림 방지기둥(6a)，안내부(6b) 및 연결판(6c)으로 이루어지고, 그 흔들림 방지기둥(6a)이 램(1)의 하단 개소로부터 상방으로 향하고, 또 램(1)에 평행상으로 되게 하여, 연결판(6c)을 통하여 제공되어, 그 흔들림 방지기둥(6a)이 램(1)의 승강에 따라서 상하 방향으로 이동하는 구성으로 되어 있다.

또한, 그 흔들림 방지기둥(6a)이 소정 개소를 통과하기 위한 안내부(6b)가 케이싱(4) 내에 고정되고, 그 안내부(6b)를 따라서, 흔들림 방지기둥(6a)이 상승 및 하강하도록 되어 있고, 램(1)이 상하 방향으로 이동할 때에 통 모양 가이드(5) 내를 공전하는 일이 없도록 구성되어 있다.

상기 케이싱(4)의 하측에는, 수직상의 컬럼(7)을 통하여 전측에, 또 램(1)의 직하에 베이스(8)이 제공되고, 상기 베이스(8)의 앞쪽에는, 조작버튼(9a 및 9b)이 제공되어, 램(1)의 강하，일단 정지，상승의 기능을 갖는다. 구체적으로는, 램(1)을 하강시키는 경우에는 조작버튼(9a 및 9b)을 동시에 누르고, 일시 정지의 경우는 조작버튼(9a)을 누르며, 조작버튼(9b) 만을 푼다. 또한, 조작버튼(9a 및 9b)을 동시에 풀면 램(1)은 상승하도록 구성되어 있다. 또한, 케이싱(4)의 횡전측에 제공된 제어부(10)에는, 표시장치(12), 조작장치(13)를 갖고 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 제어부(10)에는, 중앙 연산처리 장치(20)가 있고, 제어 프로그램 기억장치(11)에 의해 기억된 프로그램에 의해 제어된다. 또한, 일시적인 데이터를 기억하는, 일시 기억장치(14)가 있고, 또한, 표시장치(12), 조작장치(13)를 사용하여 입력한 기준치를 기억하는, 기준치 기억장치(15)가 있다. 한편, 모터 구동 제어 장치(21)에 의해, 중앙 연산처리 장치(20)의 지령에 의해 전동기(3)를 구동시킨다. 램(1)의 위치를 검출하는 것으로서의 인코더(22)가 전동기(3)에 연결되어 있고, 이것에 의해 램(1)의 이동량 및 속도를 검출한다. 또한, 스무딩 처리를 행하기 위한 로파스(low pass: 저역통과) 필터(16)가 제공되어 있다.

이하, 도 4에 도시한 굴곡점의 검출처리 플로우에 따라서 설명한다. 먼저, 스텝 S110에 있어서, 램(1)을 하강시키면서, 일정 시간 간격으로 램의 위치와 워크에 걸리는 하중을 취득한다. 램의 위치는 전동기(3)에 연결된 인코더(22)로부터의 신호에 의해, 기준으로 되는 초기화 위치로부터의 이동량으로서 얻을 수 있다. 또한, 하중치는, 왜곡 게이지로부터의 신호를 바탕으로 얻을 수 있다. 예컨대, 도 5에 도시하는 바와 같은 위치-하중 데이터가 얻어진다. 도 5의 그래프에서는, 위치52.8[mm]부근에 굴곡점이 확인된다.

이어, 스텝 S140에서는, 회귀 직선의 기울기 산출식으로부터, 그래프의 기울기(하중치의 위치에 대한 변화량)를 산출한다. 예컨대, n개의 데이터에 관하여, 가압 부위의 위치 데이터 계열이 (x₁, x₂ ·····x_n), 하중의 데이터 계열이 (y₁, y₂ ·····y_n)일때, 이들의 값에 대하여 회귀 직선을 긋는 것을 가정한다. 회귀 직선의 기울기는 수학식 1로 표시된다. 요컨대, 하중의 기울기, 즉, 1계 미분에 상당하는 값을 산출한다. 도 6에 위치-하중의 기울기의 그래프의 예를 도시한다.

수학식 1

이하, 구체적인 수치에 의해 회귀 직선의 기울기 산출을 나타낸다. 예컨대, x={1, 3, 4, 6, 7, 10} , y={5.7, 10.4, 11.1, 19.5, 21.8, 26.2}의 데이터 계열이 있는 것으로 한다. 이 6조의 데이터 전부를 사용하여 기울기를 산출한다. 수학식 1에서는, n＝6으로 된다. 수학식 1의 각 합의 항목을 산출한 결과를 표 1에 나타낸다.

1열째, ｉ가 1~6에 대하여, 2열째에 x의 값을 취하고, 최하행 Σ에, 세로 합을 나타낸다. 동일하게 하여, 3열째에 y를, 4열째에 xy를, 5열째에 x²를 취하고, 각각의 총합을 최하단에 나타낸다. 이들 값으로부터, 수학식 1에 의한 기울기는 수학식 2에 나타내는 바와 같이, 2.432로 된다.

수학식 2

참고로서 회귀 직선의 절편을 계산하여, 기울기와 절편과 x의 값으로부터, 회귀 직선 상의 y의 값(y')을 구한 결과를 표 2에 나타낸다.

또한 표 2의 x 및 y의 데이터 계열(원래의 데이터)을 흑점으로 표시하고, 회귀 직선 상의 y의 값(y')을 가운데가 빈 점으로 표시하면, 도 7과 같이 된다.

이상과 같이, 회귀 직선의 기울기를 구하는 수학식 1에 의해, 하중의 기울기, 즉 위치에 대한 변화량에 상당하는 값을 산출할 수 있다. 도 7에, 도 6에 도시한 위치-하중의 데이터 열을 바탕으로 회귀 직선의 기울기를 구하여 그래프로 한 것을 나타낸다. 이 그래프를 보면, 위치 52.8mm당으로부터 기울기가 크게 되어 가서 위치 53mm를 넘기면서부터는 증가량이 감소하여, 8000[Ｎ/mm]에서 거의 일정한 기울기로 되어 있는 것을 알 수 있다.

스텝 S160에서는, 기울기의 데이터를 바탕으로, 회귀 직선의 기울기를 산출하는 수학식 1을 다시 이용하여, 하중치의 위치에 대한 변화량의 변화량으로서, 하중의 기울기의 기울기를 산출한다. 계산 자체는 동일하게 된다. 결과로서 얻어진 위치-가압 하중의 기울기의 기울기, 그래프를 도 8에 도시한다. 이 그래프를 보면, 위치 52.8mm를 조금 넘어서면, 피크를 가진 것이 확인된다. 도 9에는, 도 5, 도 6, 도 8을 중첩한 그래프를 도시한다. 종방향은 보기 쉽도록 적당한 스케일로 하고 있다.

그리고, 스텝 S170에서는, 미리 설정하여 놓은 기준설정치와 산출된 하중의 기울기의 값을 비교하여, 기준설정치를 초과했을 때 이것을 굴곡점으로 판단하고, 굴곡점으로 판단하면 가압부위를 동작 정지시킨다(스텝 S180).

한편, 굴곡점을 검출하여서, 일정 시간 간격의 위치, 하중 데이터를 바탕으로 하여 처리를 행하는 문제점으로서, 가압 부위의 속도변동이 있다. 가압 부위의 속도는 의도적으로·비의도적으로 변동한다. 의도적인 속도 변화로서는, 워크에 접촉하는 부분에서는, 속도를 떨어뜨려 워크에 대한 충격을 억제한다. 가압작업은 택트(tact)를 짧게 하기 위하여 가능한 한 속도를 높이고 싶다. 또한, 가압의 최종 단계에서는, 오버 슈트를 방지하기 위하여 속도를 떨어뜨리는 것이 행해진다. 전동 프레스는 자재로 속도를 변경할 수 있는 점이 특징의 하나이다. 한편, 워크의 경도(바네 정수)가 변화하는 것으로부터, 결과적으로 비의도적으로 속도가 변동한다는 것도 발생한다.

속도가 내려간다는 것은, 시간당의 이동량이 적어지는 것이고, 하중의 단위 이동량당의 변화량을 산출할 때, 분모에 상당하는 이동량이 작으면, 그만큼 하중의 변화량도 작아지고 있으나, 결과적으로 산출된 값(기울기량)이 불균일한 현상이 발생한다. 예컨대, 도 10은 속도가 변동하고 있을 때의, 위치-하중의 그래프를 도시하고 있다. 도 11이 전체의 위치-하중 그래프이고, 이 일부(워크에 접촉한 조금 후의, 위치 52.7mm 부근)를 횡방향으로 확대한 것이 도 10으로 된다. ◆가 데이터 점이고, 일정 시간 간격으로 데이터를 취하고 있기 때문에, ◆의 간격이 줄어들고 있는 것은 단위 시간당의 이동량이 적은, 요컨대 속도가 떨어지고 있는 것을 나타내고 있다. 위치 52.77mm 부근에서 매우 밀도가 진하게 되어 있는, 요컨대 저속도로 되어 있다.

도 11의 데이터를 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하고, 위치-하중 기울기의 그래프로 한 것을 도 12에 나타낸다. 속도의 변동이 원인이고, 기울기의 값이 매우 불균일한 것을 알 수 있다. 도 12의 데이터를 바탕으로 기울기의 기울기를 산출한 결과를 도 13에 도시한다. 도 13의 데이터의 전체 상을 볼 수 있도록 종축의 레인지를 넓혀서 그래프화한 것을 도 14에 나타낸다. 이것을 보면, 굴곡점과 상관하는 것과 같은 데이터의 움직임은 전혀 보이지 않고, 무의미한 노이즈로 되어 버리고 있는 것을 알 수 있다. 이 상태에서는, 기준 설정치와의 비교에 의해 굴곡점을 검출하는 것은 될 수 없다.

도 11에 나타낸 데이터는, 가압작업으로서, 의도적으로 위치 52.7mm로부터 속도를 떨어뜨려서 가압한 결과로서 얻고 있다. 도 15의 기울기를 구하는 계산에서는, 원리적으로는 하중 차분을 위치 차분으로 나누는 것으로 된다. 이 나눗셈의 분모에 상당하는 위치 차분은, 원래의 데이터에서는 속도가 변동하면 변동하는 것으로 된다.

도 15에, 도 11의 기울기를 구할 때의 분모로 되는, 위치 차분을 그래프에 나타내었다. 속도가 느리게 되기 때문에, 위치 차분이 작게 되어 있는 것을 알 수 있다. 또한 속도변동이 있기 때문에, 일정 시간 간격으로 취한 위치의 차분은 변동하고 있다. 특히 0에 가까운 값을 사용하여 기울기를 산출했을 때에, 유의한 값으로 되지 않는 것으로 된다.

이와 같은 속도변동을 하고 있는 경우에도 유의한 값을 얻기 위하여, 도 4의 스텝 S120에 나타낸 바와 같이, 일정 시간 간격의 위치·하중 데이터를 일정 거리 간격의 위치·하중 데이터로 치환하는 전처리를 행하여, 이 데이터를 바탕으로 하중의 기울기의 기울기를 산출하고, 기준설정치와 비교하는 것으로 굴곡점을 검출한다. 이하, 스텝 S120의 처리를 상세하게 설명한다.

일정 시간 간격으로 얻어진 위치·하중의 데이터를 일정 거리 간격의 위치·하중 데이터로 변환한다. 이를 위해서는, 도 16에 도시하는 바와 같이 일정 간격(dist) 마다 데이터를 구획하는 것을 생각할 수 있다. 1개 앞의 위치·하중 데이터 조를 「전위치(forward　position)」(이하, 이것을 f_pos이라 함)와 「전하중 (forward　load)」(이하 이것을 f_load라 함)이라 부르는 것으로 한다. 도 16의 ○에서 나타낸 점이다.

또한, 금회 얻어진 데이터를 「금회 위치(current　position)」(이하 이것을 c_pos라 함) 및 「금회 하중 (current　load)」(이하, 이것을 c_load라 함)으로 한다. 도 16의 ×로 표시한 점이다. 이 ○와 ×로부터, △를 구한다. 전위치(f_pos)로부터 일정 거리(dist) 떨어진 위치(n_pos)에서의 하중(n_load)을 내삽에 의해 구한다. 산출식은 수학식 3으로 된다.

수학식 3

하중 (n_load) = f_load + (c_load - f_load) * dist/ (c_pos - f_pos)

위치 (n_pos) = f_pos + dist

실제로는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 금회의 점 ×에서, 위치가 급격하게 증가하여, 동등한 간격을 2구간 이상 초과한 경우, 최초의 점의 산출은 동일하게 좋지만, 이것을 반복하여, 사이의 점을 만들어 갈 필요가 있다. 역으로, 금회의 점 ×가 일정 거리(dist) 떨어져 있지 않은 경우에는, 그 점은 무시하든가, 또는 그 점을 포함한 2점 이상에서 회귀 직선을 산출하여 그 직선 상의 점으로서 △의 점을 구한다.

이상, 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, 하중의 기울기의 기울기를 유의한 양으로서 산출할 수 있고, 이것을 바탕으로 굴곡점의 검출이 가능하다.

<제2 실시형태>

도 18 내지 도 23을 이용하여, 제2 실시형태에 관하여 설명한다.

본 실시형태는, 상기 스텝 S120 대신, S121의 처리를 행하는 것이다. 구체적으로는, 일정의 거리(dist)에서 구획하는 것은 아니고, 위치·하중 공간에 있어서의 「일정 간격」으로 구획하는 것이다(도 18). 이하, 이 처리의 상세에 관하여 설명한다.

이 경우, 위치·하중 공간 상의, 「전점(Ｐf)」○로부터「금회 점(Ｐc)」× 까지의 거리 Ｄ＝｜Ｐc-Ｐf｜를 참고하여, 이것을 미리 결정한 「일정 거리」(Ｄc)로 구획하는 것을 고려할 수 있다. 수학식 4에 의해 구획점의 하중과 위치를 구하는 것으로 된다.

수학식 4

D² = (c_load - f_load)² + (c_pos - f_pos)²

하중 (n_load) = f_load + (c_load - f_load) * Dc/D

위치 (n_pos) = f_pos + (c_pos - f_pos) * Dc/D

이와 같은 전처리를 실시한 결과를 그래프로 한 것으로 설명한다. 도 11의 전처리 없이 위치-하중의 그래프에 대하여, 도 19는, 도 20의 스텝 S121의 처리에 의해, 일정 거리 간격의 위치·하중으로 치환한 것의 위치-하중 그래프이다. 「위치-하중」의 그래프로 보는 한, 전처리의 유무에 의한 차이는 없다(볼 수 없다). 도 10에서 도시한 것과 동일한 부분에 관해서도, 도 20의 스텝 S121의 일정 거리 간격으로 되는 전처리를 한 것을 도 21에 나타낸다. 이것으로 보면, 도 10과 도 21은 차이가 있는 것을 알 수 있다. 도 10에서는, 데이터의 간격이 불균일하지만, 도 21에서는 일정 거리 간격의 데이터로 되어 있는 것을 알 수 있다. 도 22는 도 20의 스텝 S121의 일정 거리 간격으로 되는 전처리를 한 도 19의 데이터의 하중 기울기를 취한 것이다. 도 22에서는 도 12에 보여지는 불균형이 없다. 일정 거리 간격으로 전처리한 데이터를 바탕으로 한 기울기 도 22의 기울기를 취하면, 도 23에 도시하는 바와 같이 약간 불균형은 보이지만, 굴곡점 부근에서 피크를 지니는, 유의한 데이터를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 여기서 예컨대 기준치 「기울기의 기울기」로서 80000［Ｎ/mm2］로서는 예를 들어 도 23에 나타낸 바와 같이 이 기준치를 초과하였을 때에 정지시키는 등의 판단을 할 수 있다.

이와 같이 속도변동에 의한 요인을 전처리로서 제외하는 것에 의해, 유의한 하중의 기울기의 기울기 값을 구할 수 있다.

또한 전동 프레스의 처리를 컴퓨터 시스템이 판독가능한 기록매체에 기록하고, 이 기록매체에 기록된 프로그램을 전동 프레스에 읽어 들이게 하여 실행하는 것에 의해 본 발명의 전동 프레스를 실현할 수 있다. 여기서 말하는 컴퓨터 시스템이라는 것은, ＯS나 주변 장치 등의 하드웨어를 포함한다.

또한, 「컴퓨터 시스템」은, WWW(World　Wide　Web) 시스템을 이용하고 있는 경우라면, 홈페이지 제공환경(또는 표시환경)도 포함하는 것으로 한다. 또한, 상기프로그램은, 이 프로그램을 기억장치 등에 격납한 컴퓨터 시스템으로부터, 전송매체를 통하여, 또는 전송매체 중의 전송파에 의해 다른 컴퓨터 시스템으로 전송되어도 좋다. 여기서, 프로그램을 전송하는 「전송매체」는, 인터넷 등의 네트워크(통신망)나 전화회선 등의 통신회선(통신선)과 같이 정보를 전송하는 기능을 갖는 매체를 지칭한다.

또한, 상기 프로그램은, 전술한 기능의 일부를 실현하기 위한 것이어도 좋다. 또한, 전술한 기능을 컴퓨터 시스템에 이미 기록되어 있는 프로그램과의 조합으로 실현할 수 있는 것, 소위 차분 파일(차분 프로그램)이어도 좋다.

이상, 이 발명의 실시형태에 관하여, 도면을 참조하여 상술하였으나, 구체적인 구성은 이 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 이 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위의 설계 등도 포함된다.

1；램 2；볼 나사 3；전동기
4；케이싱 1a；통 모양 본체 2a；나사축
2b；너트 1b；압압체 5；통모양 가이드
6；흔들림 방지 가이드 6a；흔들림 방지기둥 6b；안내부
6c；연결판 7；컬럼 8；베이스
9a；조작 버튼 9b；조작 버튼 10；제어부
11；제어 프로그램 기억장치 12；표시장치
13；조작장치 14；일시 기억장치 15；기준치 기억장치
16；로파스 필터 20；중앙 연산 처리장치(CPU)
21；모터 구동 제어 장치 22；인코더

Claims (8)

1. 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중의 데이터열을 검출하는 검출수단,
   상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 입력 기억수단,
   검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로, 일정 거리 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 데이터열 산출수단,
   상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하는 기울기 산출수단,
   산출한 하중의 기울기가 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 굴곡점 판단수단을 포함한 것을 특징으로 하는 전동 프레스.
2. 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중의 데이터열을 검출하는 검출수단,
   상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 입력 기억수단,
   검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로, 프레스 위치 및 하중 공간에서의 일정 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 데이터열 산출수단,
   상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하는 기울기 산출수단,
   산출한 하중의 기울기가 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 굴곡점 판단수단을 포함한 것을 특징으로 하는 전동 프레스.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 산출수단이, 회귀 직선을 이용하여 하중의 기울기를 산출하는 것을 특징으로 전동 프레스.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 스무딩하고, 상기 스무딩한 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하는 것을 특징으로 하는, 전동 프레스.
5. 검출수단, 입력 기억수단, 데이터열 산출수단, 기울기 산출수단, 굴곡점 산출수단을 적어도 포함한 전동 프레스에서의 굴곡점 검출방법으로,
   상기 검출수단이, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 검출하는 제1 스텝,
   상기 입력 기억수단이, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 제2 스텝,
   상기 데이터열 산출수단이, 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로, 일정 거리 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 제3 스텝,
   상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하는 제4 스텝,
   상기 굴곡점 판단 수단이, 구해진 하중의 기울기가 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 제5 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 굴곡점 검출방법 .
6. 검출수단, 입력 기억수단, 데이터열 산출수단, 기울기 산출수단, 굴곡점 산출수단을 적어도 포함한 전동 프레스에서의 굴곡점 검출방법으로,
   상기 검출수단이, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 검출하는 제1 스텝,
   상기 입력 기억수단이, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 제2 스텝,
   상기 데이터열 산출수단이, 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로, 프레스 위치 및 하중 공간에서의 일정 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 제3 스텝,
   상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하는 제4 스텝,
   상기 굴곡점 판단 수단이, 구해진 하중의 기울기가 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 제5 스텝을 포함한 것을 특징으로 하는 굴곡점 검출방법.
7. 검출수단, 입력 기억수단, 데이터열 산출수단, 기울기 산출수단, 굴곡점 산출수단을 적어도 포함한 전동 프레스에서의 굴곡점 검출방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로,
   상기 검출수단이, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 검출하는 제1 스텝,
   상기 입력 기억수단이, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 제2 스텝,
   상기 데이터열 산출수단이, 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로, 일정 거리 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 제3 스텝,
   상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하는 제4 스텝,
   상기 굴곡점 판단 수단이, 구해진 하중의 기울기가 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 제5 스텝을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램.
8. 검출수단, 입력 기억수단, 데이터열 산출수단, 기울기 산출수단, 굴곡점 산출수단을 적어도 포함한 전동 프레스에서의 굴곡점 검출방법을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램으로,
   상기 검출수단이, 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 검출하는 제1 스텝,
   상기 입력 기억수단이, 상기 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중과의 관계에 있어서의 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 입력하고 기억하는 제2 스텝,
   상기 데이터열 산출수단이, 검출된 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 바탕으로, 프레스 위치 및 하중 공간에 있어서의 일정 간격의 프레스 위치 및 하중의 데이터열을 산출하는 제3 스텝,
   상기 기울기 산출수단이, 상기 검출된 프레스 위치와 상기 프레스 위치에서의 하중을 바탕으로, 하중의 기울기를 산출하는 제4 스텝,
   상기 굴곡점 판단 수단이, 구해진 하중의 기울기가 굴곡점으로 판단하기 위한 기준으로 되는 값을 초과했을 때를 굴곡점으로 판단하는 제5 스텝을 컴퓨터에 실행시키기 위한 프로그램.

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