JP2011088168A - 電動プレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロードセルの交換作業等保守・点検作業を容易化することが可能な電動プレス装置を提供すること。
【解決手段】 駆動モータと、上記駆動モータによる回転運動を直線運動に変換する駆動変換手段と、上記駆動変換手段に連結され直線往復運動を行うラムと、上記ラムを介してプレス動作を行う際に荷重を検出するロードセルと、上記ロードセルからの信号に基づいて上記駆動モータを制御する制御手段と、具備してなる電動プレス装置において、上記ロードセルとこのロードセルからの信号を増幅して上記制御手段に出力する信号処理回路とをユニット化してロードセルユニットとしたもの。
【選択図】 図２

Description

本発明は、電動プレス装置に係り、特に、そこに使用されているロードセルと信号処理回路をロードセルユニットとしてユニット化することにより、ロードセルの交換作業等の保守・点検作業を容易化することができるように工夫したものに関する。

電動プレス装置の構成を開示するものとして、例えば、特許文献１に示すようなものがある。

特開２００５−１３８１１０号公報

上記特許文献１に開示されている電動プレス装置は、概略次のような構成になっている。まず、モータがあり、このモータによってボールネジが回転駆動されるように構成されている。上記ボールネジにはボールナットがその回転を規制された状態で螺合・配置されている。このボールナットにはラムが一体化されている。又、このラムの先端には押圧体が取り付けられている。そして、上記モータを正転・逆転することによりボールネジを同方向に回転させ、それによって、ボールナット及びラムを往復直線運動させる。このラムの往復直線運動によって、例えば、ある種のワークに対して上記押圧体を介して任意のプレスを施すものである。

上記押圧体にはロードセルが取り付けられていて、このロードセルによってプレス時にラムに作用する荷重を検出するように構成されている。上記ロードセルによって検出された検出信号は、別途設置された差動増幅回路を介して増幅されると共に、Ａ／Ｄコンバータを介してデジタル化され、ＣＰＵ（中央演算装置）に入力される。上記ＣＰＵは入力した荷重信号に基づいてある種の制御を行うものである。

上記従来の構成によると次のような問題があった。上記特許文献１に開示されている電動プレス装置の場合には、ロードセルを使用してプレス時の荷重を検出し、それによって、プレス動作を制御するように構成されている。その際、上記ロードセルは経年変化或いは衝撃等によってその特性が変化してしまうことがあり、その為必要に応じてロードセルを取り外して交換することが行われている。その際、ロードセルのキャリブレーションの再調整や定格荷重時の検出値等を再設定する作業を行わなければならず、煩雑な作業を余儀なくされるという問題があった。

本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、ロードセルの交換作業を容易化することが可能な電動プレス装置を提供することにある。

上記目的を達成するべく本願発明の請求項１による電動プレス装置は、駆動モータと、上記駆動モータによる回転運動を直線運動に変換する駆動変換手段と、上記駆動変換手段に連結され直線往復運動を行うラムと、上記ラムを介してプレス動作を行う際に荷重を検出するロードセルと、上記ロードセルからの信号に基づいて上記駆動モータを制御する制御手段と、具備してなる電動プレス装置において、上記ロードセルとこのロードセルからの信号を増幅して上記制御手段に出力する信号処理回路とをユニット化してロードセルユニットとしたことを特徴とするものである。
又、請求項２による電動プレス装置は、請求項１記載の電動プレス装置において、上記信号処理回路には差動増幅回路、Ａ／Ｄコンバータ、ＣＰＵ（中央演算装置）、シリアル通信用ＩＣが設置されていることを特徴とするものである。

以上述べたように本願発明の請求項１による電動プレス装置は、駆動モータと、上記駆動モータによる回転運動を直線運動に変換する駆動変換手段と、上記駆動変換手段に連結され直線往復運動を行うラムと、上記ラムを介してプレス動作を行う際に荷重を検出するロードセルと、上記ロードセルからの信号に基づいて上記駆動モータを制御する制御手段と、具備してなる電動プレス装置において、上記ロードセルとこのロードセルからの信号を増幅して上記制御手段に出力する信号処理回路とをユニット化してロードセルユニットとしたので、ロードセルの交換作業時におけるロードセルのキャリブレーションの再調整や定格荷重時の検出値等を再設定する作業が不要となり、それによって、ロードセルの交換作業が大幅に容易化されることになる。
又、請求項２による電動プレス装置は、請求項１記載の電動プレス装置において、上記信号処理回路には差動増幅回路、Ａ／Ｄコンバータ、ＣＰＵ（中央演算装置）、シリアル通信用ＩＣが設置されているので、この信号処理回路と上記制御手段との間の信号の授受をデジタル化することができる。

本発明の一実施の形態を示す図で、電動プレス装置を使用している製造ラインの様子を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、電動プレス装置の全体の構成を示す斜視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、電動プレス装置の要部の構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、ロードセルユニットの構成を示す側面図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、図４のＶ−Ｖ矢視図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、回路の構成を示す回路図である。 本発明の一実施の形態を示す図で、電動プレス装置とモータドライブコントローラとの関係を示す斜視図である。

以下、図１乃至図７を参照して本発明の一実施の形態を説明する。図１は本実施の形態による電動プレス装置１をある種の製造ライン３の所定位置に設置した状態を示す図である。上記製造ライン３にはベルトコンベア機構５が設置されていて、このベルトコンベア機構５によって複数個のワーク７が、図中矢印ａで示す方向に順次搬送されていく。上記ワーク７には被押圧部７ａが設けられていて、この被押圧部７ａに対して、上記電動プレス装置１によって所定のプレスを施す。そして、被押圧部７ａを所定量押し込んだ状態の上記ワーク７を次の工程に搬送するものである。
尚、上記電動プレス装置１は支持台９によって支持・固定されている。

次に、上記電動プレス装置１の構成について説明する。図２は電動プレス装置１の全体の構成を示す図であり、まず、ハウジング１１があり、このハウジング１１にはモーターケース１３が併設・配置されている。上記モーターケース１３内には駆動モータ１５が内装されていて、この駆動モータ１５の図示しない回転軸にはプーリ１７が固着されている。

一方、上記ハウジング１１内にはボールネジ１９が内装されていて、このボールネジ１９はその一端部を軸受部材２１によって軸支されている。又、上記ボールネジ１９の上記軸受部材２１を貫通した端部にはプーリ２３が固着されている。このプーリ２３と既に述べたプーリ１７にはベルト２５が巻回されている。上記駆動モータ１５を正転・逆転させることにより、上記プーリ１７、ベルト２５、プーリ２３を介してボールネジ１９が同方向に回転する。

上記ボールネジ１９にはボールナット２７がその回転を規制された状態で螺合・配置されている。このボールナット２７にはシャフト２９が連結されていて、このシャフト２９の先端にロードセルユニット３１が連結されている。上記ボールネジ１９が回転することにより、上記ボールナット２７とシャフト２９とロードセルユニット３１が、図２中上下方向に移動することになる。
尚、上記ハウジング１１の図２中下端には端部材３３が固定されていて、この端部材３３の上記シャフト２９の貫通部には軸受部材３５が内装されている。

上記ロードセルユニット３１は図３に示すような構成になっている。まず、ロードセル４１があり、又、上記シャフト２９の先端には雄ネジ部４３が形成されていると共にナット４５が螺合されている。又、上記ロードセル４１と上記シャフト２９との間にはフレーム４７が設置されていて、このフレーム４７には雌ネジ部４９が形成されている。上記フレーム４７は上記シャフト２９側の雄ネジ部４３とナット４５とフレーム４７側の雌ネジ部４９とによって螺合・固定されている。

上記ロードセル４１の上記フレーム４７の反対側には別のフレーム５１が設置されている。上記ロードセル４１は上記フレーム５１内に内装されることになる。そして、上記ロードセル４１とフレーム５１は、複数本（この実施の形態の場合には８本）の固定ネジ部材５３によって上記フレーム４７に固定されることになる。

次に、上記ロードセル４１の構成を図４及び図５を参照して説明する。上記ロードセル４１は、固定台６１を備えていて、この固定台６１には縮径部６３を介してラム６５が連設されている。上記縮径部６３には歪ゲージ６７が取り付けられている。又、上記固定台６１の底面には凹部６９が形成されている。

上記凹部６９には信号処理回路７０が設置されている。この信号処理回路７０はプリント基板７１を備えていて、このプリント基板７１には、差動増幅回路としてのストレインアンプ７３、Ａ／Ｄコンバータ７５、ＣＰＵ（中央演算装置）７７、シリアル通信用ＩＣ７９、その他の電子部品８１、８３が設置されている。

又、上記歪ゲージ６７とロードセル基板７１を含んだ回路の構成を図６に示す。図６に示すように、制御手段としてのモータドライブコントローラ９１が設置されていて、このモータドライブコントローラ９１と上記プリント基板７１との間には、図６に示すように、モータ駆動用ケーブル９３とエンコーダ用ケーブル９５が配設されている。上記エンコーダ用ケーブル９５は駆動モータ１５に併設されているエンコーダ９７からのものであるが、そこにはプリント基板７１側からのロードセル用ケーブル１０１が合流されている。

以上の構成を基にその作用を説明する。
まず、電動プレス装置１の作用であるが、製造ライン３のベルトコンベア機構５によって複数個のワーク７が、図１中矢印ａで示す方向に順次搬送されていく。その際、電動プレス装置１によって、上記ワーク７の被押圧部７ａを押圧して所定量押し込む。被押圧部７ａ
が所定量押し込まれたワーク７は、上記ベルトコンベア機構５によって所定場所に搬送されていくことになる。

上記電動プレス装置１のプレス動作であるが、まず、駆動モータ１５が正転することにより、プーリ１７、ベルト２５、プーリ２３を介して、ボールネジ１９が同方向に回転する。それによって、ボールナット２７とシャフト２９がワーク７方向に往動する。シャフト２９の往動によってロードセルユニット３１も往動し、それによって、ラム６５を介してワーク７の被押圧部７ａに所定のプレスを施すものである。

又、プレス動作時における荷重はロードセルユニット３１を介して検出されるようになっている。すなわち、歪ゲージ６７によって検出された荷重信号はストレインアンプ７３によって増幅され、次いで、Ａ／Ｄコンバータ７５によってデジタル化される。デジタル化された荷重信号はＣＰＵ（中央演算装置）７７に入力される。ＣＰＵ７７は入力したデジタル荷重信号に基づいて制御内容を決定し、その制御信号はシリアル通信用ＩＣ７９、ロードセル用ケーブル１０１を介してモータドライブコントローラ９１に出力される。モータドライブコントローラ９１は入力した制御信号をモータ駆動用ケーブル９３を介して駆動モータ１５に出力してこれを制御するものである。又、エンコーダ９７からの信号はエンコーダ用ケーブル９５を介してモータドライブコントローラ９１に出力される。

以上本実施の形態によると次のような効果を奏することができる。
まず、ロードセル４１や信号処理回路７０等をユニット化してロードセルユニット３１として構成しているので、交換作業等の保守・点検作業が大幅に容易化されることになる。すなわち、交換する場合にはロードセルユニット３１単位で交換することになり、その際、ロードセル４１のキャリブレーションの再調整や定格荷重時の検出値等を再設定する作業は既にユニット単位で終わっており、よって、何等調整・設定作業を行うことなくそのまま取り付けるだけで済むからである。
又、上記プリント基板７１は固定台６１の凹部６９に設置されているので、ロードセル基板７１が露出していて損傷してしまうようなことを防止することができる。又、プリント基板７１が突出・配置されることはないので、装置のコンパクト化を図ることができる。
又、この実施の形態の場合には、ロードセル４１に設けられたプリント基板７１にＣＰＵ７７やシリアル通信用ＩＣ７９を搭載しているので、ロードセル４１とモータドライブコントローラ９１との間の荷重検出値の伝達をデジタル化することが可能となり、その結果、ロードセル用ケーブル１０１をエンコーダ用ケーブル９５内に納めることが可能になった。よって、配線の省スペース化を図ることができる。

尚、本発明は前記一実施の形態に限定されるものではない。
まず、ユニット化するための構成としては図示したものに限定されるものではなく、様々な構成が想定される。
又、前記一実施の形態の場合には、プリント基板７１を固定台６１の凹部６９に設置する場合を例に挙げて説明したが、それに限定されるものではない。特に凹部を設けることなくプリント基板７１を設置するような構成でもよい。
又、前記一実施の形態では、歪ゲージ式ロードセルの場合を例に挙げて説明したが、それに限定されるものではなく、例えば、磁歪式、静電容量式、ジャイロ式のロードセルについても同様に適用可能である。

本発明は、電動プレス装置に係り、特に、そこに使用されているロードセルと信号処理回路をユニット化することにより、ロードセルの交換作業等の保守・点検作業を容易化することができるように工夫したものに関し、例えば、各種部品の一部を押圧・変形させるための電動プレス装置に好適である。

１ 電動プレス装置
１５ 駆動モータ
１９ ボールネジ
２７ ボールナット
２９ シャフト
３１ ロードセルユニット
４１ ロードセル
６７ 歪ゲージ
６１ 固定台
６９ 凹部
７０ 信号処理回路
７１ プリント基板
７３ ストレインアンプ
７５ Ａ／Ｄコンバータ
７７ ＣＰＵ
７９ シリアル通信用ＩＣ
８１ 電子部品
８３ 電子部品
９１ モータドライブコントローラ（制御手段）
９３ モータ駆動用ケーブル
９５ エンコーダ用ケーブル
１０１ ロードセル用ケーブル

Claims (2)

1. 駆動モータと、上記駆動モータによる回転運動を直線運動に変換する駆動変換手段と、上記駆動変換手段に連結され直線往復運動を行うラムと、上記ラムを介してプレス動作を行う際に荷重を検出するロードセルと、上記ロードセルからの信号に基づいて上記駆動モータを制御する制御手段と、具備してなる電動プレス装置において、
   上記ロードセルとこのロードセルからの信号を増幅して上記制御手段に出力する信号処理回路とをユニット化してロードセルユニットとしたことを特徴とする電動プレス装置。
2. 請求項１記載の電動プレス装置において、
   上記信号処理回路には、差動増幅回路、Ａ／Ｄコンバータ、ＣＰＵ（中央演算装置）、シリアル通信用ＩＣが設置されていることを特徴とする電動プレス装置。
   
   

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