KR102434062B1 - 전동 프레스 및 그 교정방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 신속한 교정작업을 실현하는 전동 프레스 및 그 교정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(해결수단) 전동 프레스(10)는, 램위치정보 기억부(63)와 하중제어부(64)를 구비한다. 램위치정보 기억부(63)는, 실하중치에 대응하고 램이 이동하는 위치를 나타내는 램위치정보를 미리 기억한다. 하중제어부(64)는, 램위치정보가 나타내는 위치로 램을 이동시킴으로써 램이 이동한 위치에 대응하는 실하중을 상기 가압대상에 건다. 이에 따라 가압대상에 건 실하중치에 의거하여 검출부가 출력하는 하중치를 교정한다.

Description

전동 프레스 및 그 교정방법{ELECTRIC PRESS AND METHOD FOR CALIBRATING THE SAME}

본 발명은 전동 프레스(電動press)의 교정(校正)에 관한 것이다.

전동 프레스는, 전동기(電動機)를 동력원(動力源)으로 하여 램(ram)을 구동하여 워크(work)에 대하여 압입(壓入)이나 압착(壓着) 등의 가공을 한다. 램의 선단(先端)에는, 로드셀(load cell)이 점착(粘着)된 기왜주(起歪柱; strain column)가 장착되어 있다. 전동 프레스는, 로드셀의 출력치(出力値)로부터 워크에 대한 하중치(荷重値)를 검출하고, 워크에 걸어야 할 원하는 하중치와 비교하면서 램의 구동을 제어한다.

이러한 전동 프레스는, 계장앰프(計裝 amp)와 A/D변환기를 구비하고 있다. 또한 전동 프레스는, 증폭치와 램의 제어에서 취급되는 하중치의 변환표(變換表)를 구비하고 있다. 즉 전동 프레스는, 로드셀의 출력을 증폭하고, 디지털 변환을 하고, 하중치로 변환함으로써 당해 하중치를 검출하고 있다. 일반적으로, 계장앰프를 구비하고 있는 것은, 로드셀이 출력하는 아날로그 신호가 미약하기 때문이다. 또한 변환표를 구비하고 있는 이유는, 계장앰프에 설정된 게인값, 오프셋값 및 로드셀의 출력치와 실하중치(實荷重値)의 비직선성(非直線性)에 기인하여 증폭치와 하중치가 일치하지 않기 때문이다. 이하, 워크 등의 가압대상(加壓對象)에 걸리는 실제의 하중을 실하중(實荷重)이라고 부르고, 로드셀이나 계장앰프나 A/D변환기나 변환표에 의한 변환을 거쳐서 램의 제어에서 취급되는 값을 하중치라고 부른다.

전동 프레스의 공장설치시에는 교정작업이 따른다. 교정작업시에는, 워크(W)를 대신하여 기준 로드셀(基準 load cell)을 가압대상으로 하여 기준 로드셀에 하중을 걸면서, 여러가지 하중에 있어서의 전동 프레스측의 출력치와 기준 로드셀의 출력치를 비교한다. 그리고 계장앰프의 게인값, 오프셋값 및 변환표를 조정해 간다.

도19는, 동일하중을 걸었을 때의 로드셀의 출력치의 경년변화(經年變化)를 나타내는 그래프이다. 로드셀의 출력치는, 시간이 흐를 때마다 하중과의 관계가 변화된다. 로드셀을 기왜주에 점착하기 위한 접착제의 경화(硬化)가 하나의 요인이라고도 생각된다. 그 때문에 전동 프레스의 교정작업은, 공장설치후에도 정기적으로 실시되는 것이 바람직하다. 교정작업시에는, 하중이 걸리는 기준 로드셀을 다이세트 스프링(die set spring)에 실는 것이 권장된다. 다이세트 스프링은, 부하를 흡수하는 역할을 하고, 만약에 램이 오버슈트(overshoot) 하여도, 전동 프레스 및 전동 프레스를 조립한 설비에 과대한 부하가 파급되는 것을 억제할 수 있다.

일본국 특허 제4150243호

그러나, 한번 전동 프레스를 공장에 설치하면, 워크의 크기와 다이세트 스프링의 스트로크의 차이점으로부터, 다이세트 스프링의 설치가 곤란해지는 경우가 있다. 다이세트 스프링 없이 램에 큰 오버슈트가 발생하면, 전동 프레스나 설비의 강성에 의하여 부하를 흡수하지 않으면 안된다. 전동 프레스나 설비의 강성을 스프링 계수로 나타내면, 다이세트 스프링과 비교하여 매우 큰 값이기 때문에, 다이세트 스프링이 없슴에 의하여 발생하는 램의 큰 오버슈트는 전동 프레스 및 설치설비에 기기손상의 우려를 초래해버린다.

종래에, 로드셀의 경년변화에 따른 교정작업시에, 다이세트 스프링이 설치하기 곤란하면, 오버슈트를 매우 작게 하기 위해서 램을 저속으로 이동시키는 수 밖에 없었다. 오버슈트량은 램의 이동속도에 비례하기 때문이다. 또는, 전동 프레스나 계장앰프를 설비로부터 떼어내고 나서 교정작업을 하지 않을 수 없었다.

램의 저속이동이 필수인 교정작업 및 전동 프레스나 계장앰프의 제거기 필수인 교정작업은 매우 막대한 시간을 소비한다. 교정작업의 사이에는 설비의 가동이 정지된다. 따라서 교정작업이 오래 걸리면 걸리는 만큼 워크의 생산효율저하가 심각해진다.

교정작업의 실시간격을 약간 길게 잡아서, 생산효율의 저하를 억제하는 조치가 생각될 수 있다. 그러나 만약에 로드셀의 경년변화에 의하여 계장앰프의 출력치가 A/D변환기의 Ａ/D변환 가능한 범위를 일탈하게 되면, A/D변환기의 출력치가 포화해버려서 적절한 하중이 워크에 걸리지 않게 된다. 또한 만약에 전동 프레스에 정격하중을 넘는 과부하가 발생하여도, 그 판별이 곤란하게 되어 기기손상으로 이어진다.

A/D변환기의 클리핑(clipping)을 방지하기 위해서는, 로드셀의 경년변화에 대비하여 계장앰프의 증폭배율을 낮게 설정하지 않으면 안되고, 즉 게인값을 작게 설정하지 않으면 안되어, 하중치의 분해능(分解能)이 떨어져서 전동 프레스가 본래의 성능을 발휘할 수 없게 된다.

본 발명은, 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 램을 고속으로 이동시켜도 큰 오버슈트를 일으키지 않도록 하고, 신속한 교정작업이 구현되는 전동 프레스 및 그 교정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 전동 프레스의 교정방법은, 가압대상에 대한 하중치를 검출하는 검출부를 구비하고, 당해 검출부의 하중치에 의거하여 전동의 램을 구동시키는 전동 프레스의 교정방법으로서, 실하중치에 대응하고 상기 램이 이동하는 위치를 나타내는 램위치정보를 미리 기억하여 두고, 상기 램위치정보가 나타내는 위치로 상기 램을 이동시킴으로써 상기 램이 이동한 위치에 대응하는 실하중을 상기 가압대상에 걸고, 상기 가압대상에 건 실하중치에 의거하여 상기 검출부가 출력하는 상기 하중치를 교정하는 것을 특징으로 한다.

상기 검출부는, 로드셀과 계장앰프를 포함하고, 상기 로드셀의 출력치를 상기 계장앰프에 의하여 증폭하는 과정을 거쳐서 상기 하중치를 검출하고, 상기 교정에서는, 상기 계장앰프의 게인값 및 오프셋값을 변경하여도 좋다.

상기 검출부는, 로드셀과, 계장앰프와, 당해 계장앰프의 증폭치와 상기 하중치의 관계를 나타내는 변환표를 구비하는 하중치 생성부와를 포함하고, 상기 계장앰프가 출력한 증폭치를 상기 하중치로 변환시키는 변환과정을 거쳐서 상기 하중치를 검출하고, 상기 교정에서는, 상기 변환표에 있어서의 값이나 관계를 변경하여도 좋다.

상기 교정 또는 상기 가압대상에 대한 가공시에, 상기 변환표에 없는 상기 증폭치와 상기 하중치의 관계를, 상기 변환표에 있는 상기 증폭치와 상기 하중치의 관계에 의거하여 내삽에 의하여 보간하여 생성하여도 좋다.

또한 상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 관한 전동 프레스는, 전동의 램에 의하여 가압대상에 하중을 거는 전동 프레스로서, 가압대상에 대한 하중치를 검출하는 검출부와, 상기 검출부의 하중치에 의거하여 상기 램을 제어함과 아울러 상기 하중치를 교정하는 제어부를 구비하고, 실하중치에 대응하는 상기 하중치를 교정하는 상기 제어부는, 상기 램이 이동하는 위치를 나타내는 램위치정보를 미리 기억하는 램위치정보 기억부와, 상기 램위치정보가 나타내는 위치로 상기 램을 이동시킴으로써 상기 램이 이동한 위치에 대응하는 실하중을 상기 가압대상에 거는 하중제어부를 구비하고, 상기 가압대상에 건 실하중치에 의거하여 상기 검출부가 출력하는 상기 하중치를 교정하는 것을 특징으로 한다.

상기 검출부는, 로드셀과 계장앰프를 포함하고, 상기 로드셀의 출력치를 상기 계장앰프에 의하여 증폭하는 과정을 거쳐서 상기 하중치를 검출하고, 상기 제어부는, 상기 계장앰프의 게인값 및 오프셋값을 변경하여도 좋다.

상기 검출부는, 로드셀과, 계장앰프와, 당해 계장앰프의 증폭치와 상기 하중치의 관계를 나타내는 변환표를 구비하는 하중치 생성부와를 포함하고, 상기 계장앰프가 출력한 증폭치를 상기 하중치로 변환시키는 변환과정을 거쳐서 상기 하중치를 검출하고, 상기 제어부는, 상기 변환표에 있어서의 값이나 관계를 변경하여도 좋다.

상기 제어부는, 상기 교정 또는 상기 가압대상에 대한 가공시에, 상기 변환표에 없는 상기 증폭치와 상기 하중치의 관계를, 상기 변환표에 있는 상기 증폭치와 상기 하중치의 관계에 의거하여 내삽에 의하여 보간하여 생성하여도 좋다.

상기 검출부는, 상기 가압대상과 접촉하는 기왜체와, 상기 기왜체의 왜곡을 검출하는 로드셀과, 상기 램 내부에 설치되고 상기 로드셀의 출력치를 증폭하는 계장앰프와, 상기 램 내부에 설치되고 상기 계장앰프에 게인값 및 오프셋값을 설정하는 설정부와, 상기 램 내부에 설치되고 상기 제어부로부터 상기 게인값 및 상기 오프셋값을 나타내는 제어신호를 수신하는 통신부를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 하중치의 교정을 위하여 상기 게인값 및 상기 오프셋값을 포함하는 제어신호를 상기 통신부로 송신하고, 상기 설정부는, 상기 통신부를 통하여 수신한 상기 제어신호에 따라 상기 계장앰프에 게인값과 오프셋값을 설정하여도 좋다.

본 발명에 의하면, 교정시에 램을 고속으로 이동시켜도 큰 오버슈트가 일어나기 어려워지므로, 램의 고속이동이 실현되어 교정작업을 단축시킬 수 있다.

도1은 제1실시형태에 관한 전동 프레스의 전체 구성을 나타내는 도면이다.
도2는 기왜주를 포함하는 램의 선단부의 단면도이다.
도3은 제어유닛의 하드웨어 구성을 나타내는 블럭도이다.
도4는 제어유닛의 기능구성을 나타내는 블럭도이다.
도5는 적절한 실하중과 증폭치의 관계를 나타내는 그래프이다.
도6은 제1실시형태에 관한 계장앰프의 교정동작의 전반을 나타내는 개략적인 플로우차트이다.
도7은 제1실시형태에 관한 계장앰프의 교정동작의 후반을 나타내는 개략적인 플로우차트이다.
도8은 제1실시형태에 관한 계장앰프의 교정시에 있어서의 게인값 변경동작을 나타내는 개략적인 플로우차트이다.
도9는 제1실시형태에 관한 계장앰프의 교정시에 있어서의 오프셋값 변경동작을 나타내는 개략적인 플로우차트이다.
도10은 제2실시형태에 관한 전동 프레스의 제어유닛의 기능구성을 나타내는 블럭도이다.
도11은 제3실시형태에 관한 계장앰프의 교정시에 있어서의 전동 프레스의 상태를 나타내는 도이다.
도12는 제3실시형태에 관한 제어유닛의 기능구성을 나타내는 블럭도이다.
도13은 제4실시형태에 관한 제어유닛의 기능구성을 나타내는 블럭도이다.
도14는 적절한 실하중과 로드셀을 거친 값과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도15는 변환표 생성부의 변환표 생성동작을 나타내는 플로우차트이다.
도16은 하중치 생성부의 하중치 생성동작을 나타내는 플로우차트이다.
도17은 제5실시형태에 관한 기왜주를 포함하는 램의 선단부의 단면도이다.
도18은 앰프 기판의 구성을 나타내는 블럭도이다.
도19는 로드셀의 출력치의 경년변화를 나타내는 그래프이다.

(제1실시형태)

이하, 본 발명의 제1실시형태에 관한 전동 프레스에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 도1에 나타내는 전동 프레스(10)는, 예를 들면 휴대 가능한 유닛형 또는 칼럼형(column型)의 형상을 구비한다. 이러한 전동 프레스(10)는, 램(3)과 전동기(4)를 구비하고, 전동으로 램(3)을 구동시켜, 워크(W)에 압입이나 압착 등의 가공을 한다. 램(3)의 선단에는 기왜주(2)가 착탈하도록 장착되어 있다. 전동 프레스(10)는, 워크(W)에 걸리는 하중치를 기왜주(2)를 사용하여 검출하면서, 기왜주(2)를 통하여 워크(W)에 원하는 하중을 건다.

즉 기왜주(2)는, 워크(W)에 대한 가압체(加壓體)이고, 또한 워크(W)에 대한 하중치를 검출하는 하중검출요소(荷重檢出要素)이다. 램(3)은, 기왜주(2)를 워크(W)를 향해서 전진 및 후퇴시키는 가이드(guide) 및 가압력(加壓力) 전달요소(傳達要素)이다. 이 램(3)은 원통형상을 구비하고, 프레스 본체(51)에 슬라이드 가능하게 삽입되어 슬라이딩 가능하게 지지되어 있다. 전동기(4)는, ＡＣ서보모터(AC servo motor) 등의 전동의 동력원(動力源)으로서, 프레스 본체(51)에 접속된 케이싱(52)내에 수용되어 있다.

램(3)에는 원통축을 따라 넓어지는 중공모양부(中空模樣部)가 형성되어 있다. 이 중공모양부에는 볼나사(31)가 수용되어 있다. 나사축(32)은 램(3)과 공통축(共通軸)을 구비하고 연장되며, 베어링(33)에 의하여 회전 가능하게 지지됨과 아울러 축방향으로 그 위치가 이동되지 못하도록 제한되어 있다. 너트체(34)는, 나사축(32)에 나사결합 함과 아울러 램(3)의 내주면에 너트체(34)의 외주면을 고착시키고 있다. 너트체(34)는 나사축(32)의 회전에 따라 나사축(32)을 따라 이동하고, 램(3)은 너트체(34)에 연동(連動)되어 프레스 본체(51)에 대하여 슬라이딩을 한다.

전동기(4)와 나사축(32) 사이에는, 풀리(41), 벨트(42) 및 풀리(43)에 의하여 이루어지는 전달기구(傳達機構)가 삽입된다. 풀리(41)는 전동기(4)의 회전축에 삽입되며, 풀리(43)는 나사축(32)에 삽입되고, 벨트(42)는, 풀리(41)와 풀리(43)에 감겨져서 풀리(41)와 풀리(43)를 연결한다. 전동기(4)에 의한 풀리(41)의 원주방향으로의 회전에 의하여, 풀리(41), 벨트(42) 및 풀리(43)를 통하여 그 회전력이 전달되어 나사축(32)이 회전한다. 그리고 볼나사(31)는 전동기(4)의 회전운동을 직선운동으로 변환하여 램(3)을 직선으로 이동시킨다.

도2에 나타나 있는 바와 같이 기왜주(2)는, 예를 들면 칼럼형의 원기둥 형상을 구비하고, 축방향 도중에 축경부(縮徑部)(21)를 구비하고 있다. 축경부(21)는, 기왜주(2)의 선단면에 하중이 발생하면, 응력집중(應力集中)에 의하여 압축되어 지름을 증대시키는 왜곡(歪曲)을 발생시킨다. 이 기왜주(2)는, 예를 들면 벤딩형(bending type)이나 세어형(shear type)이더라도 좋고, 워크(W)에 하중을 걸 수 있고, 하중에 따라 왜곡을 발생시킬 수 있으면 좋다.

축경부(21)에는 로드셀(22)이 접착제(接着劑) 등에 의하여 점착(粘着)되어 있다. 로드셀(22)에는, 신호선을 통하여 계장앰프(23)의 입력단자가 접속되어 있다. 계장앰프(23)의 출력단자에는 A/D변환기(24)의 입력단자가 접속되고, A/D변환기(24)의 출력단자에는 마이크로컴퓨터(25)의 입력단자가 접속되어 있다.

로드셀(22)은, 스트레인 게이지(strain gauge)의 일례로서, 예를 들면 휘스톤 브릿지(Wheastone bridge)를 포함한다. 이 로드셀(22)은, 기왜주(2)가 받는 하중에 따른 축경부(21)의 왜곡량에 비례해서 전기저항을 변화시키고, 왜곡량에 비례하는 전압치 등의 아날로그 신호를 출력한다. 왜곡량과 하중은 상관관계(相關關係)에 있다.

계장앰프(23)는, 예를 들면 차동앰프(差動 amp)로서, 로드셀(22)의 아날로그 신호를 증폭한다. 이 계장앰프(23)는, 로드셀(22)의 아날로그 신호에 게인값을 곱하고, 그 결과에 오프셋값을 더하여 증폭결과를 A/D변환기(24)에 입력한다. 또한 이 계장앰프(23)는, 제어신호의 입력단자를 별도의 기구로서 구비하여, 외부의 제어신호에 포함되는 게인값과 오프셋값을 세트한다.

A/D변환기(24)는 증폭신호를 디지털 신호로 변환하여 제어유닛(11)으로 출력한다. A/D변환기(24)가 생성하는 디지털 신호의 자리수가 정해져 있는 등에 의하여 A/D변환기(24)가 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 가능한 범위는 정해져 있어, 변환가능범위 외에는 클리핑 하여, 변환 가능한 범위의 상한(上限) 이상에서는 포화(飽和)되어 모두 같은 값을 출력하고, 변환 가능한 범위의 하한(下限) 이하에서는 포화되어 모두 같은 값을 출력한다.

마이크로컴퓨터(25)는 하중치 생성부(252)를 구비하고, 하중치 생성부(252)는 변환표 기억부(251)와 연결된다. 변환표 기억부(251)는, 디지털로 변환된 증폭치와 하중치의 변환표를 미리 기억한다. 하중치 생성부(252)는, A/D변환기(24)의 출력과 페어(pair, 조(組))가 되는 하중치를 검색하고, 해당 하중치를 제어유닛(11)으로 출력한다. 즉, 하중치 생성부(252)는, A/D변환기(24)가 출력하고 디지털로 변환된 증폭치를 검색키(檢索key)로 하여, 변환표 기억부(251)가 기억하는 변환표에 배열되어 있는 하중치 중에서, 검색키와 동일한 증폭치와 페어가 되는 하중치를 검색하고, 해당 하중치를 내용으로 하는 데이터를 생성하고, 당해 데이터를 전송신호에 실어서 제어유닛(11)으로 출력한다. 이 해당 하중치를 내용으로 하는 데이터를 간단하게 하중치라고 부른다.

즉, 기왜주(2), 로드셀(22), 계장앰프(23), A/D변환기(24) 및 마이크로컴퓨터(25)의 조합은, 하중치를 검출하는 검출부의 일례이고, 이 전동 프레스(10)는, 기왜주(2)의 왜곡을 검출하는 로드셀(22)의 출력치를, 계장앰프(23), A/D변환기(24) 및 마이크로컴퓨터(25)에 의하여 하중치로 변환함으로써 워크(W)에 대한 하중치를 얻는다.

도3에 나타나 있는 바와 같이, 전동 프레스(10)는 신호선으로 접속된 제어유닛(11)을 구비하고 있다. 제어유닛(11)은, 제어부(111)와 인코더(112)를 구비한다. 제어부(111)는, 전동 프레스(10)를 제어하는 프로그램 및 데이터를 기억하는 ＨＤＤ나 ＳＳＤ 등의 외부기억장치(113)를 구비한다. 또한 제어부(111)는, 당해 프로그램을 실행하는 CPU 등의 연산제어장치(114), 연산제어장치(114)의 연산결과를 일시적으로 기억하는 RAM 등의 주기억장치(115), 연산제어장치(114)의 제어하에서 전동기(4)를 구동시키는 모터 드라이버(116)를 구비한다.

연산제어장치(114)는, 워크(W)의 가공을 위한 프로그램에 따라 외부기억장치(113)에 기억되어 있는 원하는 하중치와, 검출부에서 출력된 하중치를 비교하여, 검출부에서 출력된 하중치가 원하는 하중치 이상인가를 판정한다. 제어유닛(11)이 처리하는 하중치와 실하중의 관계는, 기준 로드셀의 출력치와 실하중의 관계와 동일하다. 즉 동일하중을 나타내는 기준 로드셀의 출력치와 제어유닛이 취급하는 하중치는 같은 값이며, 제어유닛(11)은 기준 로드셀의 출력치를 그대로, 원하는 하중치와 비교할 수 있게 되어 있다.

모터 드라이버(116)는, 하중치가 원하는 하중치 이상이 될 때까지 전동기(4)에 펄스신호를 송신한다. 인코더(112)는, 제어부(111)에 전동기(4)의 이동량 및 이동속도를 출력함으로써 기왜주(2)의 워크(W)에 대한 접촉 등을 통지한다.

제어유닛(11)은, 계장앰프(23)의 게인값과 오프셋값을 교정하는 교정장치를 겸한다. 외부기억장치(113)에는, 교정 프로그램 및 데이터가 기억되어 있다. 도4에 나타나 있는 바와 같이 제어부(111)는, 교정 프로그램의 실행에 의하여 게인변경부(61)와 오프셋 변경부(62)와 램위치정보 기억부(63)와 하중제어부(64)와 판정부(65)를 구비하게 된다. 게인변경부(61), 오프셋 변경부(62), 하중제어부(64) 및 판정부(65)는 주로 연산제어장치(114)를 포함하여 구성되고, 램위치정보 기억부(63)는 외부기억장치(113)를 포함하여 구성된다.

게인변경부(61)는, 게인값을 산출하여 계장앰프(23)에 세트한다. 게인값 산출의 알고리즘은, 예를 들면 비율증감법(比率增減法)으로서, 게인변경부(61)는, 측정된 로드셀(22)의 변화비율에 합치시키도록 게인값의 배율을 변화시킨 후에, 적정한 게인값이 되도록 변경비율을 2분의 1씩 감소시키면서, 게인값을 증감(增減)시킴으로써 미조정(微調整)해 간다.

오프셋 변경부(62)는, 오프셋값을 산출하여 계장앰프(23)에 세트한다. 오프셋 변경부(62)의 알고리즘은 예를 들면 피치법(pitch法)이다. 게인변경부(61)가 게인값을 가설정(假設定)한 후에, 오프셋 변경부(62)는, 오프셋값을 1피치씩 증가시키거나 또는 감소시키면서, 가설정된 게인값 하에서 오프셋값을 적정하게 미조정해 간다.

램위치정보 기억부(63)는, 복수의 램위치정보를 기억한다. 램위치정보는, 워크(W)에 대한 실하중과 램(3)의 위치의 관계를 나타낸다. 환언하면 램위치정보는, 기왜주(2)가 워크(W)에 접촉하고 나서, 워크(W)와 기왜주(2)가 원하는 하중에 의하여 왜곡됨으로써 램(3)이 더 진행한 위치이다. 각 램위치정보는, 워크(W)에 전동 프레스(10)가 정격하중의 10%를 걸었을 때의 램(3)의 위치, 정격하중의 30%를 걸었을 때의 램(3)의 위치 및 정격하중의 60%를 걸었을 때의 램(3)의 위치를 나타낸다.

하중제어부(64)는, 램위치정보를 읽어내고, 램위치정보에 합치하는 위치로 램(3)을 이동시키고, 램위치정보가 나타내는 위치에 대응하는 하중을 워크(W)에 건다. 전형적으로는, 램위치정보에 맞는 펄스수를 전동기(4)로 출력함으로써 시퀀스 제어에 의하여 램(3)을 이동시킨다. 또는, 하중제어부(64)는, 램위치정보를 받아서 구동하는 전동기(4)로 램위치정보를 송신한다.

판정부(65)는, 워크(W)에 하중을 걸었을 때의 계장앰프(23)의 출력치로부터, 게인변경부(61) 및 오프셋 변경부(62)에 의한 게인값과 오프셋값이 적정한가를 판정한다. 도5는, 하중과 증폭치의 적정한 관계를 나타내는 그래프로서, 횡축은 정격하중에 대한 하중의 비율이며, 종축은 계장앰프(23)의 출력치이다.

도5에 나타나 있는 바와 같이, 제어유닛(11)은 계장앰프(23)의 조정장치로서, 워크(W)에 하중을 걸고 있지 않을 때에, 즉 정격하중이 0%인 때의 계장앰프(23)의 출력치로부터, 워크(W)에 정격하중인 120%의 하중을 걸었을 때의 계장앰프(23)의 출력치까지의 모두가, A/D변환기(24)에 의한 변환가능범위(EA)에 들어가도록 게인값과 오프셋값을 조정한다.

또한 제어유닛(11)은, 워크(W)에 하중을 걸고 있지 않을 때의 계장앰프(23)의 출력치와 변환가능범위(EA)의 하한치의 사이에 하한마진(Ml)을 설정하고, 워크(W)에 정격하중의 120%의 하중을 걸었을 때의 계장앰프(23)의 출력치와 변환가능범위(EA)의 상한치의 사이에 상한마진(Mh)을 설정한다.

하한마진(Ml)과 상한마진(Mh)은 같은 값이어도 좋고, 서로 다른 값이더라도 좋아, 로드셀(22)의 예측되는 변화특성에 따라서 결정하면 좋다. 예를 들면, 로드셀(22)의 출력치가 경시변화에 의하여 오르는 방향으로 드리프트(drift) 하기 쉬운 경우에, 상한마진을 크게 잡고, 하한마진을 예를 들면 0을 포함하는 작은 값으로 하면 좋다.

전형적으로는, 판정부(65)는, 로드셀(22)의 출력이 하중에 비례하는 것으로 하여, 정격하중의 30%를 걸었을 때의 계장앰프(23)의 출력치와 정격하중의 60%를 걸었을 때의 계장앰프(23)의 출력치가 각 규정범위(Ed)내에 들어가 있는가를 판정하고, 이 2점의 출력치가 규정범위내에 들어가 있으므로 게인값과 오프셋값이 적정하다고 판단하면 좋다.

규정범위(Ed)는, 양 출력치로부터 추측되는 직선모양의 증폭 특성에 있어서, 정격하중이 0%일 때의 추측출력치가 하한마진(Ml) 이상이며 또한 하한마진(Ml) 근방(近傍)이 되고, 정격하중이 120%일 때의 추측출력치가 상한마진(Mh) 이하이며 또한 상한마진(Mh) 근방이 될 때에, 정격하중의 30%와 60%의 출력치가 위치하는 범위이다. 이러한 근방에 있어서, 계장앰프(23)의 분해능(分解能)을 최대한으로 높이기 위해서는 가능한 한 0이 바람직하지만, 반면, 규정범위(Ed)가 엄격해져서 교정처리의 시간이 오래 걸릴 우려가 있기 때문에, 분해능과 교정처리시간의 균형을 도모하면서 결정하면 좋다.

게인변경부(61) 및 오프셋 변경부(62)는, 판정부(65)가 양쪽 값이 모두 규정범위(Ed)내로 들어가 있다고 판단할 때까지, 게인값 및 오프셋값의 변경을 반복하고, 하중제어부(64)는, 게인값 및 오프셋값이 변경될 때마다 계장앰프(23)의 출력치를 수집하고, 판정부(65)는, 계장앰프(23)의 출력치가 수집될 때마다 판단을 반복한다.

실제예로서는, 계장앰프(23)의 출력치와 하중의 관계는 일직선으로 비례하는 것으로서, 계장앰프(23)의 출력치와 A/D변환기(24)의 출력치와 마이크로컴퓨터(25)의 출력치의 어느 하나를 판정부(65)의 판정요소로서 사용하여도 좋다.

도6 및 도7은, 이 제어유닛(11)에 의한 계장앰프(23)의 교정동작을 나타내는 플로우차트이다. 우선, 게인변경부(61)와 오프셋 변경부(62)는, 초기치 β0을 설정하고, 초기치 α0을 설정한다(스텝S01). 또한 판정부(65)는, 교정을 반복하는 횟수 L을 0으로 초기화하고, 오프셋값의 교정을 반복하는 횟수 J와 후술하는 조정계수 E를 0으로 초기화한다(스텝S02).

초기치 β0은, 로드셀(22)의 미변화(未變化)시에 설정된 이상적인 게인값이다. 초기치 α0은, 로드셀(22)의 미변화시에 설정된 이상적인 오프셋값이다. 초기치 β0과 초기치 α0은, 전동 프레스(10)의 설치시에 계측에 의하여 구하여, 외부기억장치(113)에 기억시켜 두면 좋다.

각종 초기화가 종료하면, 후술하는 바와 같이, 게인변경부(61)는 게인값 β1을 변경하고(스텝S03), 계장앰프(23)에 변경후의 게인값 β1을 세트하고(스텝S04), 오프셋 변경부(62)는 오프셋값 α1을 변경하고(스텝S05), 계장앰프(23)에 변경후의 오프셋값 α1을 세트한다(스텝S06).

게인값 β1과 오프셋값 α1이 세트되면, 하중제어부(64)는, 정격하중의 10%에 대응하는 램위치정보를 램위치정보 기억부(63)로부터 읽어낸다(스텝S07). 그리고 하중제어부(64)는, 읽어낸 램위치정보가 나타내는 위치로 램(3)을 이동시킴으로써 워크(W)에 정격하중의 10%의 하중을 건다(스텝S08). 이 때에, 램위치정보가 나타내는 위치로의 이동량에 합치하는 펄스수를 전동기(4)로 출력함으로써, 하중제어부(64)는, 램위치정보와 일치하는 위치로 시퀀스 제어에 의하여 램(3)을 이동시킨다. 또는, 전동기(4)로 램위치정보를 송출한다.

로드셀(22)로부터는, 정격하중의 10%의 하중에 대응하는 아날로그 신호가 출력된다. 계장앰프(23)는, 로드셀(22)로부터 입력된 아날로그 신호의 값에 게인변경부(61)가 변경한 게인값 β1을 곱하고, 그 결과에, 오프셋 변경부(62)가 변경한 오프셋값 α1을 더하고, 결과를 하중치로서 출력한다. A/D변환기(24)는, 계장앰프(23)로부터 입력된 하중치를 디지털 신호로 변환하여 제어유닛(11)에 입력한다.

판정부(65)는, 정격하중의 10%를 걸었을 때에, A/D변환기(24)로부터 디지털 신호로 나타내어진 하중치를 받아(스텝S09), 이 하중치가 규정범위에 들어가 있는가를 판정한다(스텝S10). 하중치가 규정범위에 들어가 있지 않을 경우(스텝S10, Ｎｏ)에, 판정부(65)는, 오프셋값의 교정을 반복하는 횟수 J를 1 증가시키고(스텝S11), 횟수 J가 규정치(規定値)에 도달했는지를 판정하고(스텝S12), 규정치에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S12, Ｎｏ)에, 오프셋 변경부(62)는, 스텝S05로 되돌아가고, 또한 오프셋값을 변경하고, 변경후의 오프셋값을 계장앰프(23)에 세트한다.

한편 판정부(65)는, 오프셋값의 교정을 반복하는 횟수 J가 규정치에 도달하고 있는 경우(스텝S12, Ｙｅｓ)에, 에러로그(error log)를 생성하고 교정동작을 종료시킨다.

판정부(65)가, 규정범위에 하중치가 들어가 있다고 판정하면(스텝S10, Yes), 하중제어부(64)는, 정격하중의 30%와 60%에 대응하는 양 램위치정보를 램위치정보 기억부(63)로부터 읽어내고(스텝S13), 각 램위치정보가 나타내는 위치로 램(3)을 순차적으로 이동시킴으로써 워크(W)에 정격하중의 30%의 하중과 60%의 하중을 건다(스텝S14).

이때에, 로드셀(22)로부터는, 정격하중의 30%와 60%의 하중에 대응하는 아날로그 신호가 순차적으로 출력된다. 계장앰프(23)는, 로드셀(22)로부터 입력된 아날로그 신호의 값에, 게인변경부(61)가 변경한 게인값을 곱하고, 그 결과에, 오프셋 변경부(62)가 변경한 오프셋값을 더하고, 결과를 하중치로서 각각 출력한다. A/D변환기(24)는, 계장앰프(23)로부터 입력된 양 하중치를 디지털 신호로 변환하여 제어유닛(11)에 각각 입력한다.

판정부(65)는, 정격하중의 30%와 60%를 걸었을 때에, A/D변환기(24)로부터 디지털 신호에 의하여 나타내어진 양 하중치를 받고(스텝S15), 이들 하중치가 각각의 규정범위에 들어가 있는가를 판정한다(스텝S16). 양 하중치가 각각의 규정범위에 들어가 있지 않을 경우(스텝S16, No)에, 판정부(65)는, 교정을 반복하는 횟수 L을 1 증가시키고(스텝S17), 횟수 L이 규정치에 도달했는지를 판정한다(스텝S18).

규정치에 도달하지 않고 있는 경우(스텝S18, No)에, 스텝S03으로 되돌아가고, 게인변경부(61)와 오프셋 변경부(62)는 게인값 β1과 오프셋값 α1을 또 변경하고, 변경후의 게인값 β1과 오프셋값 α1을 계장앰프(23)에 세트한다.

한편 판정부(65)는, 교정을 반복하는 횟수 L이 규정치에 도달하고 있는 경우(스텝S18, Yes)에, 에러로그를 생성하고 교정동작을 종료시킨다. 또한 판정부(65)가 각각의 규정범위에 각 하중치가 들어가 있다고 판정하면(스텝S16, Yes), 적정한 게인값 β1과 오프셋값 α1이 계장앰프(23)에 세트된 것으로 하여 처리를 종료한다.

이러한 교정처리는, 게인값을 가설정하고, 가설정된 게인값을 전제로 하여 오프셋값을 조정하고, 가설정한 게인값과 오프셋값에 의한 계장앰프(23)의 증폭에 대하여, A/D변환기(24)의 출력치의 포화를 판단하는 것이다.

오프셋값의 조정에 있어서, 전동 프레스(10)는, 정격하중의 10%를 워크(W)에 걸고, 계장앰프(23)의 출력치와 규정범위의 관계를 판정하고 있다. 정격하중의 0%에서는, 계장앰프(23)의 출력치가 A/D변환기(24)의 변환가능범위를 일탈(逸脫)하고, 포화된 값이 판정부(65)에 입력되어 있을 우려가 있어, 판정의 신뢰성이 저하하기 때문이다. 정격하중의 10%라 함은, 정격하중의 0%에 가까운 값이고, 또한 계장앰프(23)의 출력치가 디지털 변환에 의하여 포화되지 않는 경험적 또는 상식적인 값이다. 따라서 이 조건을 충족시키면, 정격하중의 10%로는 한정되지 않는다.

또한 정격하중의 120%에 가까운 값이며, 또한 로드셀(22)의 특성변화에 의하여도 디지털 값이 포화되지 않는 경험적 또는 상식적인 값에 의하여 판정할 수도 있다. 다만, 워크(W)에 순간적으로 하중을 거는 가공처리에 비하여, 계장앰프(23)의 교정작업에서는 데이터 취득에 장시간의 하중인가(荷重印加)가 필요하게 된다. 하중인가의 사이에, 전동 프레스(10)에 고부하가 걸리는 고부하상태(高負荷狀態)가 계속된다. 그 때문에, 정격하중의 0%에 가까운 값을 거는 쪽이 바람직하다.

게인값과 오프셋값의 적정판정에 있어서, 전동 프레스(10)는 정격하중의 30% 및 60%를 워크(W)에 걸고, 계장앰프(23)의 출력치가 규정범위에 들어가 있는가를 판정하고 있다. 2점의 출력치와 규정범위의 관계를 판정할 수 있으면, 정격하중의 30% 및 60%로 한정되지 않는다. 다만, 첫번째로, 계장앰프(23)의 출력치가 포화되지 않는 경험적 및 상식적으로 일탈하지 않는 정격하중의 50%에 가까운 값이며, 두번째로, 2점의 출력치는 가능한 한 이간(離間)하면서도, 세번째로, 전동 프레스(10)가 장시간의 고부하상태에 노출되지 않는 것이 바람직하다.

또한 이 교정처리에서는, 워크(W)에 정격하중의 120%가 인가되었다고 하여도, 계장앰프(23)의 출력치가 디지털 변환에 의하여 포화되지 않도록 게인값과 오프셋값을 설정하고 있다. 워크(W)의 가공중에, 전동 프레스(10)가 과부하상태가 되었을 때에, 그 과부하가 검출되어 전동 프레스(10)를 자동으로 정지시키는 등 전동 프레스(10)의 고장을 미연에 방지하는 조치를 취할 수 있도록 하기 위해서다.

또한 이 교정처리에서는, 정격하중의 10%, 30% 및 60%의 하중을 걸 때에, 하중제어부(64)는, 하중을 목표치로 하지 않고 위치를 목표치로 하여 램(3)을 이동시키고 있다. 이에 한정되지 않고, 워크(W)를 대신하여 기준 로드셀을 설치하고, 기준 로드셀의 출력치를 감시하면서, 출력치가 정격하중의 10%, 30% 및 60%가 될 때까지 램(3)을 이동시키도록 하여도 좋다. 기준 로드셀은, 자체의 로드셀, 계장앰프, A/D변환기 및 마이크로컴퓨터를 구비하고, 실하중에 대한 출력치가 적정한 장치이다

다만, 하중감시에 의하여 램(3)을 구동하는 경우에, 기준 로드셀로부터의 원하는 하중치의 출력을 계기로 하여 전동기(4)를 정지시키게 된다. 이 경우에, 잔류펄스(accumulated pulse)의 영향 등에 의하여 램(3)의 위치가 오버슈트할 우려가 있다. 즉 원하는 하중을 거는 위치를 넘어서 램(3)이 진행할 우려가 있다. 오버슈트에 대한 대책으로서는, 표준 로드셀의 밑에 다이세트 스프링을 설치하는 것이 바람직하지만, 다이세트 스프링을 설치할 수 없을 경우에, 램(3)의 이동속도를 느리게 하여 오버슈트를 억제하는 것이 바람직하다.

한편 원하는 하중에 대한 램(3)의 위치를 기억하여 두고, 램(3)을 기억위치로 이동시키면, 램(3)의 고속이동에 의하여도 오버슈트를 0 또는 극히 작게 할 수 있다. 다이세트 스프링 없이는 램(3)을 0.1mm/sec으로 이동시킬 필요가 있지만, 램위치정보에 의거할 경우에, 램(3)을 5mm/sec으로 이동시켜도 오버슈트를 억제할 수 있다.

그 때문에 본 실시형태의 전동 프레스(10)에서는, 교정작업시간이 대폭적으로 단축된다. 또한 램(3)의 이동시간이 전동기(4)의 유지허용시간을 초과하지 않고, 에러 발생에 의한 교정의 재시도도 발생하지 않아 교정작업시간을 미리 예측할 수 있다.

도8은, 스텝S03에 있어서의 게인값의 변경동작을 나타내는 플로우차트이다. 우선, 하중제어부(64)는, 정격하중의 10%와 60%에 대응하는 양 램위치정보를 램위치정보 기억부(63)로부터 읽어내고(스텝S31), 각 램위치정보가 나타내는 위치로 램(3)을 순차적으로 이동시킴으로써 워크(W)에 정격하중의 10%의 하중과 60%의 하중을 건다(스텝S32).

다음에 게인변경부(61)는, 조정계수 m을 설정한다(스텝S33). 조정계수 m은, 정격하중 60%를 걸었을 때에 얻어지는 하중치 Y60과 10%의 하중을 걸었을 때에 얻어지는 하중치 Y10의 차분치(差分値)로 정격하중치의 반 정도의 값을 나눈 결과이다. 정격하중 10%와 60%의 하중을 걸었을 때에 얻어지는 양 하중치의 이간치(離間値)는 정격하중치의 반 정도의 값에 상당한다.

또한 게인변경부(61)는, 미세조정계수 k를 설정한다(스텝S34∼39). 교정을 반복하는 횟수 L이 0인 경우(스텝S34, Yes)에, 미세조정계수 k는 0으로 설정한다(스텝S35). 한편, 횟수 L이 0이 아니면(스텝S34, No), 스텝S16에 있어서의 판단과 같이, 정격하중의 30%와 60%에 대한 양 하중치가 규정범위로부터 일탈하는 방법에 따라 미세조정계수 k를 변경한다(스텝S36∼S39).

정격하중의 30%의 하중치 Y30이 규정범위내 또는 규정범위미만이며, 또한 정격하중의 60%의 하중치 Y60이 규정범위내 또는 규정범위미만일 때(스텝S36, Yes)에, 게인변경부(61)는, 횟수 L를 2로 곱하고, 그 결과로 2를 나누어 얻은 값을 전회(前回)의 미세조정계수 k에 더한다(스텝S37).

한편 정격하중의 30%의 하중치가 규정범위내 또는 규정범위초과이며, 또한 정격하중의 60%의 하중치가 규정범위내 또는 규정범위초과일 때(스텝S38, Yes)에, 게인변경부(61)는, 횟수 L을 2로 곱하고, 그 결과로 2를 나누어 얻은 값을 전회의 미세조정계수 k에서 뺀다(스텝S39). 또한, 스텝S36 및 S38이 모두 Ｎｏ인 경우에는, 에러로서 계장앰프(23)의 교정처리를 종료한다.

그리고 게인변경부(61)는, 초기치 β0, 조정계수 m 및 미세조정계수 k를 파라미터로 하여 게인값 β1을 생성한다(스텝S40). 즉 게인변경부(61)는 초기치 β0에 계수 m을 곱한다. 또한 미세조정계수 k를 100으로 나누고 1을 더한 값을 계산한다. 그리고 게인변경부(61)는 또 양 계산결과를 곱한다.

이러한 게인값 β1의 변경방법에 의하면, 계수 m에 초기치 β0을 곱함으로써 게인값이 이상적인 상태인 초기치 β0로부터 로드셀(22)의 특성변화를 개략적으로 가미한 값으로 수정된다. 즉 계수 m은, 게인값 β1을 로드셀(22)의 변화에 개략적으로 대응시키는 조정비율이다.

또한 미세조정계수 k의 산정방법에 의하면, 1회째의 게인값 β1의 설정에서는 미세조정계수 k는 0이지만, 2회째의 미세조정에서는 게인값 β1은 전회의 값으로부터 1% 증감하고, 3회째의 미세조정에서는 게인값 β1은 전회의 값으로부터 0.5% 증감하고, 4회째의 미세조정에서는 게인값 β1은 전회의 값으로부터 0.25% 증감해 가므로, 조금씩 적정값으로 고정밀도로 근접해 간다. 미세조정계수 k는, 게인값 β1을 고정밀도로 변화시키기 위한 미세조정비율이다.

또한 도9는, 스텝S05에 있어서의 오프셋값 α1의 변경동작을 나타내는 플로우차트이다. 우선, 오프셋 변경부(62)는 조정계수 E를 설정한다(스텝S51∼55). 교정을 반복하는 횟수 E가 0이 아닐 경우(스텝S51, No)에, 스텝S10에 있어서의 판단과 같이, 정격하중의 10%에 대한 하중치가 규정범위로부터 일탈하는 방법에 따라서 조정계수 E를 변경한다(스텝S52∼53).

정격하중의 10%의 하중치가 규정범위를 초과할 때(스텝S52, Yes)에, 오프셋 변경부(62)는 조정계수 E를 1 증가시킨다(스텝S53). 한편, 정격하중의 10%의 하중치가 규정범위 미만일 때(스텝S54, Yes)에, 오프셋 변경부(62)는 조정계수 E를 1 감소시킨다(스텝S55).

그리고 오프셋 변경부(62)는, 초기치 α0, 조정계수 E를 파라미터로 하여 오프셋값 α1을 생성한다(스텝S56). 즉 오프셋 변경부(62)는, 초기치 α0에 조정계수 E를 더한다.

게인값 β1을 비율로 증감시키고, 오프셋값 α1을 1피치씩 증감시키고 있는 것은, 게인값 β1의 설정가능범위가 넓고, 한편으로 오프셋값 α1의 설정가능범위가 상대적으로 좁기 때문이다. 따라서 게인값 β1과 오프셋값 α1의 설정가능범위의 넓이에 따라서는, 쌍방 모두 피치법을 사용하더라도 좋고, 쌍방 모두 비율증감법을 사용하더라도 좋고, 게인값 β1의 설정에는 피치법을 사용하고, 오프셋값 α1의 설정에는 비율증감법을 사용하더라도 좋다.

이상과 같이, 이 전동 프레스(10)는, 워크(W)나 기준 로드셀이라고 하는 가압대상에 대한 하중치를 검출하는 검출부를 구비한다. 검출부는, 기왜주(2), 로드셀(22), 계장앰프(23), A/D변환기(24) 및 마이크로컴퓨터(25)를 구성요소로 한다. 이 검출부의 하중치를 교정하기 위해서, 전동 프레스(10)는 가압대상에 대한 실하중과 램(3)의 위치의 관계를 나타내는 램위치정보를 미리 기억하여 둔다. 그리고 램위치정보가 나타내는 위치로 램(3)을 이동시킴으로써 램위치정보가 나타내는 실하중을 가압대상에 걸어 하중치를 교정한다. 본 실시형태에서는, 하중치를 생성하기 위한 계장앰프(23)의 게인값 및 오프셋값을 변경한다.

즉 교정시에, 규정의 하중을 검출하고 나서 램(3)을 정지시키는 제어가 아니라, 이미 알고 있는 위치로 램(3)을 이동시키는 제어를 하도록 하였다. 이에 따라 램(3)을 고속으로 이동시켜도 램(3)의 오버슈트가 억제된다. 그 때문에 램(3)의 고속이동에 의한 교정작업의 단축화(短縮化)가 실현되어, 설비정지기간이 짧아져서 워크(W)의 생산효율이 향상된다.

또한 교정처리의 빈도를 높일 수 있기 때문에, 로드셀(22)의 경시변화를 예상하여 상한마진 및 하한마진을 크게 잡을 필요도 없어져서, 계장앰프(23)의 분해능이 향상된다. 따라서 전동 프레스(10)의 가공정밀도도 향상된다.

(제2실시형태)

다음에 본 발명의 제2실시형태에 관한 전동 프레스에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 제1실시형태와 동일한 구성 및 동일한 기능에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도10에 나타나 있는 바와 같이, 전동 프레스(10)의 제어부(111)는 램위치정보 보간연산부(66)와 규정범위 생성부(67)를 구비한다. 램위치정보 보간연산부(66)와 규정범위 생성부(67)는, 주로 연산제어장치(114)를 포함하여 구성되어 있다.

램위치정보 보간연산부(66)는, 램위치정보 기억부(63)에 없는 램위치정보를 내삽법(內揷法)에 의하여 보간하여, 램(3)의 위치에 대한 실하중을 산출한다. 규정범위 생성부(67)는, 램위치정보 보간연산부(66)가 산출한 하중에 대한 규정범위를 생성한다. 판정부(65)는, 계장앰프(23)의 교정처리에 있어서, 규정범위 생성부(67)가 생성한 규정범위에 로드셀(22)이 출력한 하중치가 들어가 있는가를 판정한다.

인코더(112)에 의거하여 램(3)의 위치를 제어하는 경우에, 하중을 감시하지 않고 램(3)의 위치를 감시하여도 오버슈트의 우려가 적지 않게 있다. 또한 기계오차(機械誤差)의 경년변화에 의하여도 오버슈트의 우려가 적지 않게 있다. 오버슈트에 의하여 워크(W)에 대한 실하중이 원하는 하중과 다르면, 게인값 및 오프셋값의 설정에 있어서 판정부(65)의 판정 정밀도가 저하한다.

이러한 전동 프레스(10)는, 워크(W)에 대한 실하중이 원하는 하중과 달라도, 이미 알고 있는 램위치정보를 사용한 보간에 의하여 워크(W)에 대한 실하중을 산출하고, 워크(W)에 대한 실하중에 의거하여 판정을 할 수 있기 때문에, 게인값 및 오프셋값을 고정밀도로 설정할 수 있다.

(제3실시형태)

본 발명의 제3실시형태에 관한 전동 프레스에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 제1실시형태와 동일한 구성 및 동일한 기능에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그에 대한 상세한 설명을 생략한다.

도11에 나타나 있는 바와 같이 본 실시형태에서는, 계장앰프(23)의 교정시에 워크(W)를 대신하여 기준 로드셀(26)을 설치한다. 기준 로드셀(26)은, 로드셀과 계장앰프와 A/D변환기를 자체에 구비하는 유닛으로서, 하중과 출력치의 관계를 이미 알고 있어 적절한 하중검출치를 출력한다. 기준 로드셀(26)은, 제어유닛(11)과 신호선을 통하여 접속되어, 하중치를 제어유닛(11)에 입력시킨다.

도12에 나타나 있는 바와 같이 제어부(111)는, 교정 프로그램의 실행에 의하여 램위치정보 생성부(68)를 구비하게 된다. 램위치정보 생성부(68)는 주로 연산제어장치(114)를 포함하여 구성되고, 램위치정보를 생성하여 램위치정보 기억부(63)에 기억시킨다. 이 램위치정보 생성부(68)는 인코더(112)로부터 램(3)의 위치정보를 취득한다. 또한 램위치정보 생성부(68)는 기준 로드셀(26)로부터 하중치를 취득한다. 이 램위치정보 생성부(68)는, 같은 시각에 취득한 램(3)의 위치정보와 하중치를 조합시켜 램위치정보를 생성한다.

이러한 전동 프레스(10)에서는, 기준 로드셀(26)과 램위치정보 생성부(68)에 의하여 램위치정보를 생성하고 나서, 계장앰프(23)의 교정처리로 이행한다. 전동 프레스(10)의 설치시에 기억시킨 램위치정보, 즉 설치시에 있어서 램(3)의 위치와 하중과의 관계와, 교정처리시에 있어서 램(3)의 위치와 하중과의 관계가 변화되고 있는 경우가 있다. 예를 들면, 교정처리에 사용하는 워크(W)의 크기나 스프링 계수가 다르게 되어 있거나, 볼나사(31)의 마모가 발생하고 있거나, 기왜주(2)의 마모가 발생하고 있을 우려가 있다.

이러한 전동 프레스(10)에서는, 교정환경이 전회와는 달라지고, 램(3)의 위치와 하중의 관계의 변화가 발생하고 있는 경우이더라도 정밀도가 높은 교정처리를 구현하여, 특히 전동 프레스(10)를 설치한 채로 계장앰프(23)를 유지보수 하는 경우에 우수한 효과를 발휘한다.

(제4실시형태)

본 발명의 제4실시형태에 관한 전동 프레스에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 제1 내지 제3실시형태와 동일한 구성 및 동일한 기능에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도13에 나타나 있는 바와 같이 제어부(111)는, 교정 프로그램의 실행에 의하여 변환표 생성부(69)를 구비하게 된다. 변환표 생성부(69)는, 주로 연산제어장치(114)를 포함하여 구성되어, 디지털로 변환된 증폭치와 제어유닛(11)으로 처리되는 하중치를 관련짓는 변환표를 생성한다.

또한 변환표 생성부(69)는, 게인값 및 오프셋값의 변경에 따라, 또 로드셀(22)의 경년변화에 따라 변환표를 갱신한다. 그 이유로서는, 계장앰프(23)에 세트되는 게인값과 오프셋값의 변경에 따라, 교정전후에서 동일한 증폭치가 나타내는 하중이 변경되기 때문이다. 또한 도14에 나타내는 로드셀(22)의 출력치와 실하중이 비직선성을 구비하기 때문에, 모든 출력치와 실하중의 관계가 동량(同量)으로 변화하지 않기 때문이다.

이러한 변환표 생성부(69)는, 도15에 나타나 있는 바와 같이 워크(W)를 대신하여 설치된 기준 로드셀(26)에 하중을 걸고(스텝S61), 기준 로드셀(26)이 출력하는 하중치를 취득하고(스텝S62), 또한 전동 프레스(10)측에서 생성되는 디지털의 증폭치를 취득한다(스텝S63). 그리고 변환표 생성부(69)는, 각 하중마다 기준 로드셀(26)의 하중치와 디지털의 증폭치를 페어(pair)로 하는 변환표를 생성하여(스텝S64), 마이크로컴퓨터(25)의 변환표 기억부(251)에 저장한다(스텝S65).

하중치 생성부(252)는, 도16에 나타나 있는 바와 같이 A/D변환기(24)로부터 디지털의 증폭치가 입력되면(스텝S71), 그 증폭치와 페어가 되는 기준 로드셀(26)의 하중치를 변환표로부터 읽어낸다(스텝S72). 하중치 생성부(252)는, 입력된 증폭치 대신에, 읽어낸 하중치를 제어유닛(11)으로 출력한다(스텝S73). 제어유닛(11)은, 읽어낸 하중치가 원하는 하중치에 도달할 때까지 램(3)을 구동시킨다(스텝S74).

또한 변환표 생성부(69)는, 정격하중의 0%로부터 120%까지의 연속값에 있어서, 디지털의 증폭치와 하중치의 관계를 수집할 필요는 없다. 변환표 생성부(69)는, 예를 들면 정격하중의 20%, 40%, 60%, 80%, 100% 및 120% 등의 이산치(離散値)를 취득하고, 이들 이산치를 변환표에 정리해 둔다. 그리고 변환표에 없는 디지털의 증폭치와 하중치의 관계는 내삽법 등에 의하여 보간한다. 이 보간은, 변환표의 갱신시에 하더라도 좋고, 워크(W)를 가공할 때에 변환표에 해당하는 관계가 없으면 보간처리를 하더라도 좋다.

이와 같이 이 전동 프레스(10)는, 램위치정보에 의거하여 램(3)을 이동시켰을 때에, 변환표 기억부(251)가 기억한 변환표에 나타내는 하중치와 증폭치의 관계를 변경하도록 하였다. 이에 따라 변환표를 교정하는 경우이더라도, 마찬가지로 램(3)의 오버슈트가 억제되기 때문에 램(3)을 민첩하게 이동시키고, 증폭치와 하중치의 관계를 얻을 수 있다. 그 때문에 교정작업이 신속해져서 워크(W)의 생산효율이 향상된다.

또한 교정작업에 의하여 측정하지 않고 있는 증폭치와 하중치의 관계는, 변환표에 있는 증폭치와 하중치의 관계에 의거하여 내삽에 의하여 보간하여 생성하도록 하였다. 이에 따라 다수의 증폭치와 하중치의 관계를 측정하지 않아도 좋기 때문에, 교정작업이 더 신속하게 됨과 아울러 램(3)의 오버슈트의 기회를 감소시킬 수 있다.

(제5실시형태)

본 발명의 제5실시형태에 관한 전동 프레스에 대해서 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 제1 내지 제4실시형태와 동일한 구성 및 동일한 기능에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도17은, 제5실시형태에 관한 기왜주(2)를 포함하는 램(3)의 선단부의 단면도이다. 도17에 나타나 있는 바와 같이, 램(3)의 중공모양부에는, 볼나사(31) 이외에 앰프 기판(amp 基板)(27)이 수용되어 있다. 앰프 기판(27)은, 수지 커버(樹脂 cover)(53)에 수용된 뒤에 램(3)의 내부에 설치된다. 수지 커버(53)는, 앰프 기판(27)을 밀폐하여, 볼나사(31)의 그리스나 그리스의 유분(油分)의 부착에 의한 앰프 기판(27)의 오작동을 방지하고 있다.

도18에 나타나 있는 바와 같이 앰프 기판(27)은, 계장앰프(23)와 A/D변환기(24)와 마이크로컴퓨터(25)를 실장(實裝)하고 있다. 마이크로컴퓨터(25)에는, 변환표 기억부(251)와 하중치 생성부(252) 이외에 통신회로(28)와 설정부(29)를 실장하고 있다.

통신회로(28)는, 예를 들면 ＲＳ485에 준거한 통신용 IC로서, 신호선을 통하여 하중치를 제어유닛(11)으로 출력하고, 또 제어유닛(11)의 게인변경부(61) 및 오프셋 변경부(62)로부터 제어신호를 수신한다. 제어신호에는, 게인값과 오프셋값을 나타내는 데이터가 포함되어 있다.

설정부(29)는, 제어유닛(11)의 게인변경부(61) 및 오프셋 변경부(62)로부터 통신회로(28)가 수신한 제어신호를 받아, 이 제어신호에 따라 계장앰프(23)에 게인값과 오프셋값을 세트한다. 또한 설정부(29)는, 제어유닛(11)으로부터 변환표를 포함하는 제어신호를 통신회로(28)를 통하여 받아 변환표 기억부(251)에 저장한다.

이러한 전동 프레스(10)는, 앰프 기판(27)을 램(3)의 중공모양부에 수용함으로써 로드셀(22)과 계장앰프(23)의 거리를 단축시키고 있다. 즉 로드셀(22)과 계장앰프(23)의 사이의 신호선이 단축되어, 로드셀(22)의 미약한 출력치에 큰 노이즈가 혼입(混入)되어 S/Ｎ비가 나빠지는 것을 억제하고 있다.

로드셀(22)과 계장앰프(23)의 사이의 신호선을 최대한 짧게 하기 위해서는, 앰프 기판(27)을 가능한 한 로드셀(22)의 근방에 설치하는 것이 바람직하다. 이 전동 프레스(10)는, 기왜주(2)의 후단에 수지 커버(53)를 고정하고, 기왜주(2)와 앰프 기판(27)을 수용한 수지 커버(53)를 일체의 유닛으로 하고, 기왜주(2)와 계장앰프(23)의 사이를 단축시키고 있다.

여기에서 하중치의 Ｓ/Ｎ비 악화를 방지하기 위해서 계장앰프(23)를 램(3)내에 수용하면, 교정처리중에 있어서 가압대상에 하중을 거는 동작이, 작업자에게 위험성을 가져올 우려가 있다. 한편 이 위험성을 심각하게 생각하여, 계장앰프(23)를 전동 프레스(10)로부터 이간시켜 설치하면, 하중치의 Ｓ/Ｎ비가 악화될 우려가 있다.

그러나 이 전동 프레스(10)에서는, 계장앰프(23)를 로드셀(22)의 근방에 배치하면서, 통신회로(28)와 설정부(29)도 계장앰프(23)측에 설치하고 있으므로, S/Ｎ비 악화의 억제와 작업자에 대한 위험성의 배제를 양립시킬 수 있다.

(다른 실시형태)

이상과 같이 본 발명의 실시형태를 설명했지만, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서, 다양한 생략, 치환, 변경을 할 수 있다. 그리고 이러한 실시형태나 그 변형은, 발명의 범위나 요지에 포함됨과 아울러 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등한 범위에 포함된다.

예를 들면 마이크로컴퓨터(25)의 변환표 기억부(251)와 하중치 생성부(252)의 기능을 제어부(111)로 실행하여도 좋다.

10 전동 프레스
11 제어유닛
111 제어부
112 인코더
113 외부기억장치
114 연산제어장치
115 주기억장치
116 모터 드라이버
2 기왜주
21 축경부
22 로드셀
23 계장앰프
24 A/D변환기
25 마이크로컴퓨터
251 변환표 기억부
252 하중치 생성부
253 통신회로
26 기준 로드셀
27 앰프 기판
28 통신회로
29 설정부
3 램
31 볼나사
32 나사축
33 베어링
34 너트체
4 전동기
41 풀리
42 벨트
43 풀리
51 프레스 본체
52 케이싱
53 수지 커버
61 게인변경부
62 오프셋 변경부
63 램위치정보 기억부
64 하중제어부
65 판정부
66 램위치정보 보간연산부
67 규정범위 생성부
68 램위치정보 생성부
69 변환표 생성부
W 워크

Claims (9)

1. 가압대상(加壓對象)에 대한 하중치(荷重値)를 검출하는 검출부를 구비하고, 상기 하중치에 의거하여 램(ram)을 전동(電動)에 의하여 구동시키는 전동 프레스(電動 press)의 교정방법(校正方法)으로서,
   실하중치(實荷重値)에 대응하고 상기 램이 이동하는 위치를 나타내는 램위치정보(ram 位置情報)를 미리 기억하여 두고,
   램의 오버슈트(overshoot)를 억제하기 위하여 하중을 목표치로 하지 않고 위치를 목표치로 하여, 상기 램위치정보가 나타내는 위치로 상기 램을 이동시키도록 제어를 하고, 상기 제어에 의하여 상기 램이 이동한 위치에 대응하는 실하중(實荷重)을 상기 가압대상에 걸도록 하고,
   상기 가압대상에 건 실하중치에 의거하여 상기 검출부가 출력하는 상기 하중치를 교정하는 것을
   특징으로 하는 전동 프레스의 교정방법.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 검출부는 로드셀(load cell)과 계장앰프(計裝 amp.)를 포함하고, 상기 로드셀의 출력치를 상기 계장앰프에 의하여 증폭하는 과정을 거쳐서 상기 하중치를 검출하고,
   상기 교정에서는, 상기 계장앰프의 게인값(gain値) 및 오프셋값(offset値)을 변경하는 것을
   특징으로 하는 전동 프레스의 교정방법.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 검출부는, 로드셀과, 계장앰프와, 상기 계장앰프의 증폭치와 상기 하중치의 관계를 나타내는 변환표(變換表)를 구비하는 하중치 생성부를 포함하고, 상기 계장앰프가 출력한 증폭치를 상기 하중치로 변환시키는 변환과정을 거쳐서 상기 하중치를 검출하고,
   상기 교정에서는, 상기 변환표에 있어서의 값이나 관계를 변경하는 것을
   특징으로 하는 전동 프레스의 교정방법.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 교정 또는 상기 가압대상에 대한 가공시에, 상기 변환표에 없는 상기 증폭치와 상기 하중치의 관계를, 상기 변환표에 있는 상기 증폭치와 상기 하중치의 관계에 의거하여 내삽(內揷; interpolation)에 의하여 보간하여 생성하는 것을
   특징으로 하는 전동 프레스의 교정방법.
   
5. 전동의 램에 의하여 가압대상에 하중을 거는 전동 프레스로서,
   가압대상에 대한 하중치를 검출하는 검출부와,
   상기 검출부의 하중치에 의거하여 상기 램을 제어함과 아울러 상기 하중치를 교정하는 제어부를
   구비하고,
   상기 하중치를 교정하는 상기 제어부는,
   실하중치에 대응하고 상기 램이 이동하는 위치를 나타내는 램위치정보(ram位置情報)를 미리 기억하는 램위치정보 기억부(ram位置情報 記憶部)와,
   램의 오버슈트를 억제하기 위하여 하중을 목표치로 하지 않고 위치를 목표치로 하여, 상기 램위치정보가 나타내는 위치로 상기 램을 이동시키도록 제어를 하고, 상기 제어에 의하여 상기 램이 이동한 위치에 대응하는 실하중을 상기 가압대상에 걸도록 하는 하중제어부를
   구비하고,
   상기 가압대상에 건 실하중치에 의거하여 상기 검출부가 출력하는 상기 하중치를 교정하는 것을 특징으로 하는 전동 프레스.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 검출부는,
   로드셀과 계장앰프를 포함하고, 상기 로드셀의 출력치를 상기 계장앰프에 의하여 증폭하는 과정을 거쳐서 상기 하중치를 검출하고,
   상기 제어부는, 상기 계장앰프의 게인값 및 오프셋값을 변경하는 것을 특징으로 하는 전동 프레스.
   
7. 제5항에 있어서,
   상기 검출부는, 로드셀과, 계장앰프와, 상기 계장앰프의 증폭치와 상기 하중치의 관계를 나타내는 변환표를 구비하는 하중치 생성부를 포함하고, 상기 계장앰프가 출력한 증폭치를 상기 하중치로 변환시키는 변환과정을 거쳐서 상기 하중치를 검출하고,
   상기 제어부는, 상기 변환표에 있어서의 값이나 관계를 변경하는 것을 특징으로 하는 전동 프레스.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 제어부는, 상기 교정 또는 상기 가압대상에 대한 가공시에, 상기 변환표에 없는 상기 증폭치와 상기 하중치의 관계를, 상기 변환표에 있는 상기 증폭치와 상기 하중치의 관계에 의거하여 내삽에 의하여 보간하여 생성하는 것을 특징으로 하는 전동 프레스.
   
9. 제5항에 있어서,
   상기 검출부는,
   상기 가압대상과 접촉하는 기왜체(起歪體; strain element)와,
   상기 기왜체의 왜곡을 검출하는 로드셀과,
   상기 램 내부에 설치되고, 상기 로드셀의 출력치를 증폭하는 계장앰프와,
   상기 램 내부에 설치되고, 상기 계장앰프에 게인값 및 오프셋값을 설정하는 설정부와,
   상기 램 내부에 설치되고, 상기 제어부로부터 상기 게인값 및 상기 오프셋값을 나타내는 제어신호를 수신하는 통신부를
   포함하고,
   상기 제어부는, 상기 하중치의 교정을 위하여 상기 게인값 및 상기 오프셋값을 포함하는 제어신호를 상기 통신부로 송신하고,
   상기 설정부는, 상기 통신부를 통하여 수신한 상기 제어신호에 따라 상기 계장앰프에 게인값과 오프셋값을 설정하는 것을 특징으로 하는 전동 프레스.

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