JP4093379B2

JP4093379B2 - 電動プレス

Info

Publication number: JP4093379B2
Application number: JP12568196A
Authority: JP
Inventors: 健一郎比留間
Original assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Current assignee: Janome Sewing Machine Co Ltd
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 2008-06-04
Anticipated expiration: 2016-05-21
Also published as: DE19721272A1; JPH09308997A; DE19721272B4; US5829347A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小型、小容量の被加工物、特に、粉体物質の固定化や半固体の物質のケースへの装填等する電動プレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
被加工物を精密かつ正確に加工する電動プレスについては、本願出願人が既に特開平６−１５４９４に提案したように、電動機と、該電動機を駆動するモータドライバと、回転力をネジ機構にてプレス用のラムの直線運動に変換する変換機構と、ラム初期位置制御手段と、加圧位置を設定，記憶，検出，変更する加圧位置制御手段と、被加工物を押圧するための加圧力を設定，記憶，検出，変更する加圧力制御手段とを備えた電動プレスにより、電動機の回転力を制御して、押圧力を制御する装置を開示している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような精密かつ正確な制御が可能な電動プレスは市場に受けいられたが、その機能が理解されるにつれ、更に用途の拡大が発生している。このうちプレス作業の中でも特に、粉体物質の固定化や半固体の物質のケースへの装填など、ある一定時間押圧状態を維持して押圧することが望まれている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
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、電動機と、該電動機を駆動するモータドライバと、回転力をネジ機構にてプレス用のラムの直線運動に変換する変換機構と、ラムの初期位置を、設定，記憶，検出するラム初期位置制御手段と、加圧位置と加圧の停止位置を、設定，記憶，検出，変更する加圧停止点制御手段と、被加工物に対して一定の圧力を継続して加えるための加圧力を設定，記憶，検出，変更する加圧力制御手段と、一定加圧力下における加圧時間を設定，記憶，検出，変更する加圧時間制御手段とを備えてなり、予め設定された加圧位置範囲において所定の範囲の加圧力を検出したか否かを判別する制御手段とを備え、予め設定された加圧位置範囲において所定の加圧力を検出した場合に加圧を継続して、予め定めた設定停止位置で停止させると共に、該停止状態を設定された設定時間維持して押圧して、被加工物が旧位に復するのを防止するようにしたことを特徴とする電動プレスとすることにより課題を解決した。
また該電動プレスについて、前記加圧位置制御手段、加圧力制御手段及び加圧時間制御手段は複数段階についてそれぞれ制御可能としてなることを特徴とする電動プレスとすることにより課題を解決した。
更に電動プレスについて、前記判別する制御手段が予め設定された加圧位置範囲において所定の範囲の加圧力を検出しなかった場合に異常表示をして停止するようにしたこと、を特徴とする電動プレスとすることにより課題を解決した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明すると、本発明の電動プレスは、図７及び図８に示すように、昇降動作により、被加工物Ｗに対して所望の圧力を与えるプレス用のラム１と、該ラム１に昇降動作を与えるボール螺子２と、電動機３とからなり、これらがケーシング４の頭部枠体内に設けられている。
【０００６】
まず、ラム１の構造については、図７に示すように、筒状体に形成されたものであって、具体的には円筒状に形成された筒状本体１ａの内部に軸方向に沿って中空状部が形成されており、該中空状部の内部にボール螺子２の螺子軸２ａが挿入可能となっており、ラム１の筒状本体１ａの軸長方向端部箇所には、ボール螺子２のナット体２ｂが固着されている。
【０００７】
その筒状本体１ａの最下部には押圧体１ｂが装着自在となるように構成されており、実際には該押圧体１ｂが被加工物Ｗに当接して、適宜の圧力を与えるものであり、さらにその押圧体１ｂには、歪みゲージの取付が可能に構成されることもあり、該歪みゲージによって、被加工物Ｗに与える圧力を検出することができるようになっている。
【０００８】
その筒状本体１ａの外周側面を包むようにして筒状ガイド５が設けられている。該筒状ガイド５は、ケーシング４内に固定され、その筒状ガイド５に沿ってラム１が昇降移動可能に構成されている。該ラム１は、軸方向直交面上において回転しないように振れ止ガイド６が設けられている。該振れ止ガイド６は、具体的には、図７、図８に示すように、振れ止杆６ａ，案内部６ｂ及び連結板６ｃからなり、その振れ止杆６ａがラム１の下端箇所より上方に向け、且つラム１に平行状となるようにして、連結板６ｃを介して設けられ、その振れ止杆６ａがラム１の昇降に伴って上下方向に移動する構成となっている。
【０００９】
さらに、その振れ止杆６ａが所定箇所を通過するための案内部６ｂがケーシング４内に固定され、その案内部６ｂに沿って、振れ止杆６ａが上昇及び下降するようになっており、ラム１が上下方向に移動する際に筒状ガイド５内を空転することがないように構成されている。
【００１０】
その振れ止杆６ａの上方には、膨出したスイッチ作動部Ｓが形成され、ケーシング４内に設けたラム１のストローク範囲を設定するリミットスイッチとしての上限スイッチＵｓ及び下限スイッチＤｓを作動させるように構成されている。
【００１１】
具体的には、上限スイッチＵｓは、ラム１の上昇限度点を規制するためのもので、ラム１に連動された振れ止杆６ａのスイッチ作動部Ｓの上端側に当たって動作すると、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１がモータドライバ１２に信号を送り、電動機３の駆動を停止し、前記ラム１が上昇を停止する。上昇しすぎてラム１と連動するボール螺子２のナット体２ｂが上端軸受部に衝突するのを防止する。一方、下限スイッチＤｓは、ラム１の下降限度点を規制するためのもので、ラム１に固着された振れ止杆６ａのスイッチ作動部Ｓの下端側に当たって動作すると、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１がモータドライバ１２に信号を送り、前記ラム１が下降を停止する。下降しすぎてボール螺子２のナット体２ｂが外れることを防止する。
【００１２】
以上のように、ラム上限制御手段Ａとしてリミットスイッチなる上限スイッチＵｓにて、ラム１の上昇限度点▲１▼が設定されると、上昇による破損等を防止できる。ラム上限制御手段Ａは、ラム１の上昇限度位置を設定する設定手段Ａ1 と、ラム１の基準位置を検出するラム１の位相検出手段Ａ2 から構成されている。
【００１３】
また、ラム下限制御手段Ｇとしてリミットスイッチなる下限スイッチＤｓにて、ラム１の下降限度点▲５▼が設定されると、下降によるナット等の外れ防止やラム１の損傷を防止できる。ラム下限制御手段Ｇは、ラム１の下降限度位置を設定する設定手段にて構成されている。
【００１４】
前記ケーシング４の下側には、垂直状のコラム７を介して手前側で、且つラム１の直下にベース８が設けられ、該ベース８の手前には、操作ボタン９ａ及び９ｂが設けられ、ラム１の降下，一旦停止，上昇の機能を有する。具体的には、ラム１を下降させる場合には操作ボタン９ａ及び９ｂを同時に押し、一時停止の場合は操作ボタン９ａを押し、操作ボタン９ｂのみを離す。さらに、操作ボタン９ａ及び９ｂを同時に離すとラム１は上昇するように構成されている。また、ケーシング４の横前側に設けた制御部１０には、１０ａ乃至１０ｈまで種々のスイッチ、ボタン等を有している。
【００１５】
その電源スイッチ１０ａ、記憶設定ボタン１０ｂは、各種の記憶点の設定及び変更を行なう場合に使用される。１０ｃは加圧直前停止設定ボタン、１０ｄは加圧完了停止設定ボタンである。１０ｅはコード発生器としてのデジタルスイッチで、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１０ｅに補正値をセットし、符号切替スイッチ１０ｆにより加算あるいは減算を指示すると、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１が演算を行い加圧直前停止設定ボタン１０ｃによる設定点が変更される。１０ｇは上限加圧力設定ボタンで、１０ｈは下限加圧力設定ボタンである。
【００１６】
前記中央演算処理装置（ＣＰＵ）１１は、ラム初期位置▲２▼、ラム１の加圧位置▲３▼、高速から低速への切替点、設定加圧力発生点、定位置停止点の各位置を記憶し、これらの各位置へ前記ラム１が到達したことを検知し、電動機３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。
【００１７】
また、モータドライバ１２にて、中央演算処理装置１１の指令により電動機３を駆動させる。ラム１の基準位置を検出するものとしてのエンコーダ１３が電動機３に連結されており、これによってラム１の移動量及び速度を検出する。１４は電流設定回路で、中央演算処理装置１１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１２へ送る機能を有する。
【００１８】
次に、圧入作業の設定及び構成について説明すると、制御部１０上の電源スイッチ１０ａをＯＮにすると、中央演算処理装置１１から原点設定のための上昇信号がモータドライバ１２に送られ電動機３が駆動してラム１が上昇を開始し、前記ラム１に連結されたスイッチ作動部Ｓがリミットスイッチなる上限スイッチＵｓを押圧することにより、ラム１の上昇限度点▲１▼を検知すると、前記中央演算処理装置１１が電動機３を停止させた後、反転・駆動されるのでラム１は下降を始め中央演算処理装置１１に記憶されたパルス分だけ、前記電動機３に連結されたラム１の基準位置を検出する位相を検出手段としてのエンコーダ１３で確認しながら下降してゆき、設定パルス分に達すると、前記中央演算処理装置１１は電動機３を停止させる。これによってラム初期位置▲２▼が決定される。該ラム初期位置▲２▼を設定する設定手段Ｂ1 と、設定されたラム初期位置▲２▼を記憶する記憶手段Ｂ2 と、設定したラム初期位置▲２▼を検出するモータ制御装置としての検出手段Ｂ3 （実施例ではエンコーダ１３）と、設定したラム初期位置▲２▼を変更する変更手段Ｂ4 とを総称してラム初期位置制御手段Ｂという。
【００１９】
以後、このラム初期位置▲２▼を基準点として各種を機能させる。次に、加圧位置▲３▼の設定は、前記操作ボタン９ａ及び操作ボタン９ｂを押してラム１を下降させてゆき、加圧点を確認して操作ボタン９ａを押し、且つ操作ボタン９ｂを離してラム１を一時停止させ、加圧位置設定ボタン１０ｃを押すと中央演算処理装置１１に加圧位置▲３▼の位置が記憶される。該加圧位置▲３▼を設定する設定手段Ｃ1 と、設定された加圧位置▲３▼を記憶する記憶手段Ｃ2 と、設定した加圧位置▲３▼を検出する検出手段Ｃ3 と、設定された加圧位置▲３▼を変更する変更手段Ｃ4 とを総称して加圧位置制御手段Ｃという。
【００２０】
さらに、前記操作ボタン９ａ及び操作ボタン９ｂを押してラム１を下降させてゆき、この被加工物Ｗに加圧を完了する任意の位置として加圧停止点▲４▼でラム１を一時停止させ、加圧停止設定ボタン１０ｄを押すとこの加圧停止点▲４▼が中央演算処理装置１１に記憶される。このような設定圧力終了位置として加圧停止点▲４▼を設定する設定手段Ｄ1 と、設定された加圧停止点▲４▼を記憶する記憶手段Ｄ2 と、設定した加圧停止点▲４▼を検出する検出手段Ｄ3 と、設定された加圧停止点▲４▼を変更する変更手段Ｄ4 とを総称して加圧停止点制御手段Ｄという。前記加圧停止点▲４▼位置まで降下すると、今度は前記ラム１は自動的にラム初期位置▲２▼まで上昇して停止するように構成されている。
【００２１】
以上の処理位置間におけるラム１のストロークの速度としては、ラム初期位置▲２▼乃至加圧位置▲３▼までは高速下降するように中央演算処理装置１１に記憶され、加圧位置▲３▼より加圧停止点▲４▼までは、低速で且つ加圧に必要な充分の出力が可能な状態にて下降するように中央演算処理装置１１に記憶される。
【００２２】
前記加圧停止点制御手段Ｄを実行するのには、被加工物Ｗに対して一定の圧力にて加圧完了する加圧力を制御する加圧力制御手段Ｅが必要とされることが多い。該加圧力制御手段Ｅは、被加工物Ｗに対して一定の加圧力にて継続して加圧する加圧力を設定するための設定手段Ｅ1 と、設定された加圧力を記憶する記憶手段Ｅ2 と、設定した加圧力を検出する検出手段Ｅ3 と、設定した加圧力を変更する変更手段Ｅ4 とを総称したものである。さらに、加圧停止点▲４▼については、設定位置が不都合な場合には、前記制御部１０のデジタルスイッチ１０ｅ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。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。
【００２３】
加圧時間制御手段Ｆは、前記加圧力制御手段Ｅにて制御される一定加圧下における加圧時間を設定するための設定手段Ｆ1 と、設定された加圧時間を記憶する記憶手段Ｆ2 と、設定した加圧時間を検出する検出手段Ｆ3 と、設定した加圧時間を変更する変更手段Ｆ4 とを総称したものである。このように設定した後に加圧停止点▲４▼まで降下すると、今度は前記ラム１は自動的にラム初期位置▲２▼まで上昇して停止するように構成されている。特に、前記加圧時間は設定された所定の加圧力を検出したときからカウントすることにより制御されるように構成されている。さらに、前記加圧位置制御手段Ｃ，加圧力制御手段Ｅ及び加圧時間は複数段階についてそれぞれ制御可能に構成されている。
【００２４】
これらの記憶されたプログラムにて中央演算処理装置１１からの信号をデジタルより電流設定回路１４にてアナログに変換して、モータドライバ１２へ送り、電流制御がなされ、該電流制御にてラム１の所望の速度及び圧力調整が行なわれる。また、一定の圧力にて加圧された状態を続け、しかもその加圧時間が所定値としてプレス作業ができる（図４参照）。また、ラム１を内蔵し、電動機３の制御部１０を備えたケーシング４と、コラム７とがボルト・ナット等で着脱自在に設けられている（図７参照）。
【００２５】
次に、第５図に示すフローチャートについて説明する。スタートさせると、ラム１がラム初期位置からＳ１にて指定速度（高速）で下降し、Ｓ２にて設定した加圧位置か否かを判別し、設定した加圧位置に達するとラム１はＳ３にて一旦停止し、その後Ｓ４にて、加圧力条件で下降させる、この下降のとき、Ｓ５にて圧力センサーによって加圧力が一定範囲か否かの判断をなし、一定範囲の加圧力の場合には、加圧力条件である大トルク、指定加圧速度にて加圧下降する。さらに加圧下降し、Ｓ６にてラム１の下降限度位置か否かを判別し、次に、Ｓ７にて停止位置か否かを判別し、停止位置である場合には停止し、このとき、Ｓ８にて一定の加圧力による加圧作業が設定時間を経過したか否かを判断し、設定時間経過した場合には停止する。そしてラム１は再び前記ラム初期位置位置に上昇して停止し、一連のプレス作業を終了する。
【００２６】
また、Ｓ５にて検出圧力が正常か異常かを判別し、検出圧力が異常の場合には、すなわち、所定範囲の外の場合（固すぎる場合、緩すぎる場合）には、Ｓ９にてランプ又は警報さらには両方にて異常表示をして停止する。また、Ｓ７で停止位置でない場合には再度、Ｓ４位置の加圧力条件で下降させる手前に戻る。
【００２７】
また、図６に示すフローチャートにおいて、スタートさせると、図５のフローチャートの場合と同様であるが、図６では、特に、前記加圧位置制御手段Ｃ，加圧力制御手段Ｅ及び加圧時間は複数段階についてそれぞれ制御可能とした場合であり、例えば、加圧位置，加圧力と加圧時間を適宜変化するように複数段階にしたとき、Ｓ１０にて、そのＭａｘになったときには、停止する。しかし、Ｍａｘにならない段階では、Ｓ１１にて、その都度、加圧位置，加圧力と加圧時間のそれぞれの条件になるように駆動するものである。
【００２８】
【発明の効果】
まず、請求項１の発明では、電動機３と、該電動機３を駆動するモータドライバ１２と、回転力をネジ機構にてプレス用のラムの直線運動に変換する変換機構と、ラム１の初期位置を設定，記憶，検出するラム初期位置制御手段Ｂと、加圧位置を設定，記憶，検出，変更する加圧位置制御手段Ｃと、被加工物Ｗに対して一定の圧力を継続して加えるための加圧力を設定，記憶，検出，変更する加圧力制御手段Ｅと、一定加圧下における加圧時間を設定，記憶，検出，変更する加圧時間制御手段Ｆとを備えてなり、該加圧時間制御手段Ｆにおける前記加圧時間を検出する検出手段Ｆ３は、一定の加圧力による加圧作業が設定時間を経過したか否かを判断し、前記加圧時間が設定時間経過したときには停止することを特徴とする電動プレスとしたことにより、プレス作業の中でも特に、粉体物質の固定化や半固体の物質のケースへの装填を極めて好適にできる。
【００２９】
この点を詳述すると、プレス作業の中でも特に、粉体物質の固定化や半固体の物質のケースへの装填などの場合には、所定圧力にて加圧しても、その粉体物質の固定化や半固体の物質ゆえに、旧位に戻ろうとして浮き上がり、適切なる押圧ができなかったが、本発明では、被加工物Ｗに対して一定の圧力を継続して加えるための加圧力を設定，記憶，検出，変更する加圧力制御手段Ｅと、一定加圧下における加圧時間を設定，記憶，検出，変更する加圧時間制御手段Ｆとを備えてなる構成のため、所定の加圧時間で、且つその加圧時間内で、続けて一定の圧力を加えることができ、これによって、旧位に戻ろうとして浮き上がっても、所定の加圧時間内において一定の加圧力を加え続けることで、粉体物質の固定化や半固体の物質のケースへの装填等のプレス作業を極めて良好にできる。
【００３０】
請求項２の発明では、請求項１において、前記加圧時間は設定された加圧力を検出したときからカウントすることにより制御してなる電動プレスとしたことにより、加圧時間をより正確にでき、能率的なプレス作業ができる。
【００３１】
また、請求項１又は２において、前記加圧位置制御手段Ｃ，加圧力制御手段Ｅ及び加圧時間は複数段階についてそれぞれ制御可能としてなる電動プレスとしたことにより、その加圧過程において、段階的に加圧を行なうことができ、物質の性状により発生する，例えば物質中の気泡除去や、応力の緩和などに対して特性を生かしフレキシブルな対応が可能となり、より良好なる充填等のプレス作業ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のブロック図
【図２】本発明の詳細ブロック図
【図３】本発明のラムの位置関係を示す説明図
【図４】加圧力と加圧時間とのグラフ
【図５】本発明のフローチャート
【図６】本発明の別の実施の形態のフローチャート
【図７】本発明の断面図
【図８】本発明の斜視図
【符号の説明】
Ｂ…ラム初期位置制御手段
Ｃ…加圧位置制御手段
Ｅ…加圧力制御手段
Ｆ…加圧時間制御手段
Ｗ…被加工物
１…ラム
３…電動機
１２…モータドライバ

Claims

電動機と、該電動機を駆動するモータドライバと、回転力をネジ機構にてプレス用のラムの直線運動に変換する変換機構と、ラムの初期位置を、設定，記憶，検出するラム初期位置制御手段と、加圧位置と加圧の停止位置を、設定，記憶，検出，変更する加圧停止点制御手段と、被加工物に対して一定の圧力を継続して加えるための加圧力を設定，記憶，検出，変更する加圧力制御手段と、一定加圧力下における加圧時間を設定，記憶，検出，変更する加圧時間制御手段とを備えてなり、予め設定された加圧位置範囲において所定の範囲の加圧力を検出したか否かを判別する制御手段とを備え、予め設定された加圧位置範囲において所定の加圧力を検出した場合に加圧を継続して、予め定めた設定停止位置で停止させると共に、該停止状態を設定された設定時間維持して押圧して、被加工物が旧位に復するのを防止するようにしたことを特徴とする電動プレス。
請求項１において、前記加圧位置制御手段、加圧力制御手段及び加圧時間制御手段は複数段階についてそれぞれ制御可能としてなること
を特徴とする電動プレス。
請求項１又は２において、前記判別する制御手段が予め設定された加圧位置範囲において所定の範囲の加圧力を検出しなかった場合に異常表示をして停止するようにしたこと、を特徴とする電動プレス。