(57)【要約】【課題】プレス作業において、位置−荷重グラフにおける屈曲点を有意な形で検出する。【解決手段】プレス位置と該プレス位置における荷重を検出する検出手段と、プレス位置と該プレス位置における荷重との関係における屈曲点と判断する為の基準となる値を入力し、記憶する入力記憶手段と、検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出する傾き算出手段と、その算出した荷重の傾きが、屈曲点と判断する為の基準となる値を超えたところを屈曲点と判断する屈曲点判断手段と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレス位置と該プレス位置における荷重を検出する検出手段と、
前記プレス位置と該プレス位置における荷重との関係における屈曲点と判断する為の基準となる値を入力し、記憶する第１の入力記憶手段と、
前記検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出する傾き算出手段と、
該算出した荷重の傾きが、前記屈曲点と判断する為の基準となる値を超えたところを屈曲点と判断する屈曲点判断手段と、
を備えたことを特徴とする電動プレス。
【請求項２】
前記傾き算出手段が、回帰直線を用いて荷重の傾きを算出することを特徴とする請求項１に記載の電動プレス。
【請求項３】
前記傾き算出手段が、前記検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重をスムージングし、該スムージングしたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出することを特徴とする請求項１に記載の電動プレス。
【請求項４】
検出手段と、入力記憶手段と、傾き算出手段と、屈曲点算出手段とを少なくとも備えた電動プレスにおける屈曲点検出方法であって、
前記荷重検出手段が、プレス位置と該プレス位置における荷重を検出する第１のステップと、
前記入力記憶手段が、前記プレス位置と該プレス位置における荷重との関係における屈曲点と判断する為の基準となる値を入力し、記憶する第２のステップと、
前記傾き算出手段が、前記検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出する第３のステップと、
前記屈曲点判断手段が、該求めた荷重の傾きが、前記屈曲点と判断する為の基準となる値を超えたところを屈曲点と判断する第４のステップと、
を備えたことを特徴とする屈曲点検出方法。
【請求項５】
検出手段と、入力記憶手段と、傾き算出手段と、屈曲点算出手段とを少なくとも備えた電動プレスにおける屈曲点検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記荷重検出手段が、プレス位置と該プレス位置における荷重を検出する第１のステップと、
前記入力記憶手段が、前記プレス位置と該プレス位置における荷重との関係における屈曲点と判断する為の基準となる値を入力し、記憶する第２のステップと、
前記傾き算出手段が、前記検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出する第３のステップと、
前記屈曲点判断手段が、該求めた荷重の傾きが、前記屈曲点と判断する為の基準となる値を超えたところを屈曲点と判断する第４のステップと、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス作業において、位置−荷重グラフにおける屈曲点を有意な形で検出する電動プレス、屈曲点検出方法およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、図１に示すような小型部品等の組立において、圧入作業等を行うためにプレス装置（電動プレス、エレクトロプレス）が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このようなプレス装置（電動プレス、エレクトロプレス）の圧入作業においては、圧入途中で条件が変わった時点(位置)で、ある判定したり、圧入作業を停止させたりしたい場合がある。
【０００４】
ここで、上記条件の変化は、図１２に示すような位置−加圧荷重のグラフにおいて、屈曲点として現れる。この屈曲点を検出するためには、傾きに着目する方法がある。つまり、傾きがある設定を超えた時点(位置)を求める。この方法は、従来から、ディファレンシャル判定やティファレンシャル停止といった機能として実現されている。
【０００５】
上記の方法は、所定の条件のもとでは、有用な方法ではあるが、一方で、「傾き」つまり荷重の変化率に着目したのでは、屈曲点を正確に検出できない場合がある。例えば、傾きの値が個々の部品によりばらついてしまう為に、判断基準となる傾きを設定できない様な場合がある。
【０００６】
この様な場合には、「変曲点」の本質的な特徴、すなわち「荷重の変化率の変化率」が極値を持つといった点をとらえることが考えられるが、「荷重の変化率の変化率」を算出する、つまり２階微分値を求めることは、位置や荷重値がデジタル化された離散値とすると、２階差分をとることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平０５−３２９６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、実際に検出した荷重値を元にこの荷重の傾きの傾きを算出し、これをもって判断しようとすると難しい面がある。また、荷重の傾きも難しい面があるが、荷重の傾きの傾きとなると、局所的な振れを誤検出してしまい、判断が難しい。傾きの算出は、言い換えれば微分操作に相当し、微分操作は周波数領域で考えると、２倍の周波数が２倍の値を持つ様な操作なので、高周波成分が拡大され結果的にデータがノイズに埋没してしまい、有意な値を取り出しにくい。
【０００９】
実際の圧入のデータを元に、位置−単純２階差分グラフ（図１３の下部のグラフ）を描いた例を図１３に示す。ここで、「単純２階差分」といっているのは、単に差分の差分を取ることで、荷重の傾きの傾きとしている。元となる位置−荷重のグラフ（図１３の上部のグラフ）では、位置 ９３．８ｍｍ あたりに屈曲点があることが見て取れる。しかし、これの単純２階差分のグラフを見ると、確かに屈曲点付近にもピークはあるが、それ以外の例えば圧入開始部分や、屈曲の手前や後にもピークを持っている。値の大きさだけで言えば、９４ｍｍより少し先の点が最大値を取っている。こうしたことから、従来は、２階微分を用いた屈曲点検出は、行われていない。
【００１０】
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、プレス作業において、位置−荷重グラフにおける屈曲点を有意な形で検出する電動プレス、屈曲点検出方法およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上述の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
【００１２】
（１）本発明は、プレス位置と該プレス位置における荷重を検出する検出手段と、前記プレス位置と該プレス位置における荷重との関係における屈曲点と判断する為の基準となる値を入力し、記憶する第１の入力記憶手段と、前記検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出する傾き算出手段と、該算出した荷重の傾きが、前記屈曲点と判断する為の基準となる値を超えたところを屈曲点と判断する屈曲点判断手段と、を備えたことを特徴とする電動プレスを提案している。
【００１３】
（２）本発明は、（１）の電動プレスにおいて、前記傾き算出手段が、回帰直線を用いて荷重の傾きを算出することを特徴とする電動プレスを提案している。
【００１４】
（３）本発明は、（１）の電動プレスにおいて、前記傾き算出手段が、前記検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重をスムージングし、該スムージングしたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出することを特徴とする電動プレスを提案している。
【００１５】
（４）本発明は、検出手段と、入力記憶手段と、傾き算出手段と、屈曲点算出手段とを少なくとも備えた電動プレスにおける屈曲点検出方法であって、前記荷重検出手段が、プレス位置と該プレス位置における荷重を検出する第１のステップと、前記入力記憶手段が、前記プレス位置と該プレス位置における荷重との関係における屈曲点と判断する為の基準となる値を入力し、記憶する第２のステップと、前記傾き算出手段が、前記検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出する第３のステップと、前記屈曲点判断手段が、該求めた荷重の傾きが、前記屈曲点と判断する為の基準となる値を超えたところを屈曲点と判断する第４のステップと、を備えたことを特徴とする屈曲点検出方法を提案している。
【００１６】
（５）本発明は、検出手段と、入力記憶手段と、傾き算出手段と、屈曲点算出手段とを少なくとも備えた電動プレスにおける屈曲点検出方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記荷重検出手段が、プレス位置と該プレス位置における荷重を検出する第１のステップと、前記入力記憶手段が、前記プレス位置と該プレス位置における荷重との関係における屈曲点と判断する為の基準となる値を入力し、記憶する第２のステップと、前記傾き算出手段が、前記検出されたプレス位置と該プレス位置における荷重を元に、荷重の傾きを算出する第３のステップと、前記屈曲点判断手段が、該求めた荷重の傾きが、前記屈曲点と判断する為の基準となる値を超えたところを屈曲点と判断する第４のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、荷重の傾きの傾きを有意な量として算出でき、これを元に屈曲点の検出ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電動プレスの全体図である。
【図２】本発明に係る電動プレスの断面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電動プレスの制御部の構成を示した図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る電動プレスの処理フローを示した図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る電動プレスの位置−荷重データの関係を示した図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る電動プレスの位置−荷重の傾きデータの関係を示した図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る電動プレスのｘ 及びｙのデータ系列（元のデータ）と回帰直線上のｙの値（ ｙ’）を示したグラフである。
【図８】本発明の第１の実施形態に係る電動プレスの位置−加圧荷重の傾きの傾きデータの関係を示した図である。
【図９】図５、図６、図８を重ねたグラフである。
【図１０】本発明の第１の実施形態に係る電動プレスの制御部の構成を示した図である。
【図１１】本発明の第１の実施形態に係る電動プレスの処理フローを示した図である。
【図１２】屈曲点を示す図である。
【図１３】実際の圧入のデータを元に、位置−単純２階差分グラフを描いた例である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて、詳細に説明する。
なお、本実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、本実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
【００２０】
＜第１の実施形態＞
図１から図９を用いて、本発明の第１の実施形態について説明する。
本実施形態に係る電動プレスは図１及び図２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。
【００２１】
まず、ラム１の構造については、図１に示す様に、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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１、図２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。
【００２４】
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。
【００２５】
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、表示装置１２、操作装置１３を有している。
【００２６】
図３に示すように、制御部１０には、中央演算処理装置２０があり、制御プログラム記憶装置１１により記憶されたプログラムにより制御される。また、一時的なデータを記憶する、一時記憶装置１４があり、さらに、表示装置１２、操作装置１３を使って入力した基準値を記憶する、基準値記憶装置１５がある。一方、モータ駆動制御装置２１にて、中央演算処理装置２０の指令により電動機３を駆動させる。ラム１の位置を検出するものとしてのエンコーダ２２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。
【００２７】
以下、図４に示した屈曲点の検出処理フローに従って説明する。まず、ステップＳ１１０において、ラム１を下降させながら、一定時間間隔でラムの位置とワークにかかる荷重を取得する。ラムの位置は電動機３に連結されたエンコーダ２２からの信号により、基準となる初期化位置からの移動量として得ることができる。また、荷重値は、歪みゲージからの信号を元に得ることができる。例えば、図５に示す様な位置−荷重データが取れる。図５のグラフでは、位置５２．８[ｍｍ]付近に屈曲点が見て取れる。
【００２８】
次に、ステップＳ１２０では、回帰直線の傾き算出式から、グラフの傾き（荷重値の位置に対する変化量）を算出する。例えば、ｎ個のデータについて、加圧部位の位置データ系列が（ｘ１, ｘ２ ・・・・・ｘｎ）、荷重のデータ系列が（ｙ１, ｙ２ ・・・・・ｙｎ）であるとき、これらの値に対して回帰直線を引くことを仮定する。回帰直線の傾きは数１で表される。つまり、荷重の傾き、すなわち、１階微分に相当する値を算出する。図６に位置―荷重の傾きのグラフの例を示す。
【００２９】
【数１】
2015051453.tif 000003
【００３０】
以下、具体的な数値により回帰直線の傾き算出を示す。例えば、ｘ={１, ３, ４, ６, ７, １０} 、ｙ={５．７, １０．４, １１．１, １９．５, ２１．８, ２６．２}のデータ系列があるとする。この６組のデータ全部を使って傾きを算出する。数１では、ｎ＝６  となる。数１の各和の項を算出した結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】
2015051453.tif 000004
【００３２】
１列目、ｉが１〜６に対して、２列目にｘの値を取り、最下行Σに、縦和を示す。同様にして、３列目にｙを、４列目に ｘｙ を、５列目にｘ２  を取り、それぞれの総和を最下段に示す。これらの値より、数１による傾きは数２に示す様に、２．４３２となる。
【００３３】
【数２】
2015051453.tif 000005
【００３４】
参考として回帰直線の切片を計算し、傾きと切片とｘの値から、回帰直線上のｙの値  （ ｙ’）を求めた結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
2015051453.tif 000006
【００３６】
なお、表２のｘ及びｙのデータ系列（元のデータ）を黒い点で表し、回帰直線上のｙ の値（ ｙ’）を中抜きの点で表すと、図７の様になる。
【００３７】
以上の様に、回帰直線の傾きを求める数１により、荷重の傾き、すなわち位置に対する変化量に相当する値が算出できる。図７に、図６に示した位置−荷重のデータ列を元に回帰直線の傾きを求めてグラフにしたものを示す。このグラフを見ると、位置５２．８ｍｍあたりから傾きが大きくなっていき位置５３ｍｍをすぎたところからは増加量が減り、８０００[Ｎ/ｍｍ]でほぼ一定の傾きになっていることがわかる。
【００３８】
ステップＳ１３０では、傾きのデータを元に、回帰直線の傾きを算出する数１を再度使って、荷重値の位置に対する変化量の変化量として、荷重の傾きの傾きを算出する。計算自体は同様となる。結果として得られた位置−加圧荷重の傾きの傾き、グラフを図８に示す。このグラフを見ると、位置５２．８ｍｍ を少しすぎたところで、ピークを持つことが判る。図９には、図５、図６、図８を重ねたグラフを示す。縦方向は見やすいように適当なスケールにしている。
【００３９】
そして、ステップＳ１４０では、予め設定しておいた基準設定値と、算出された荷重の傾きの傾き値を比較し、基準設定値を越えたところでこれを屈曲点と判断し、屈曲点と判断したら加圧部位を動作停止させる（ステップＳ１５０）。
【００４０】
以上、説明したように、本実施形態によれば、荷重の傾きの傾きを有意な量として算出でき、これを元に屈曲点の検出ができる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
図１０および図１１を用いて、本実施形態に係る電動プレスについて、説明する。第１の実施形態においては、回帰直線を用いて荷重の傾きを算出する例を示したが、本実施形態では、これにスムージング処理を加えている。
【００４２】
そのため、図１０に示すように、制御部１０には、ローパスフィルタ（例えば、デジタルフィルタ）が備えられている。
【００４３】
実際の処理では、図１１に示すように、ラムの位置のデータ系列およびワークにかかる荷重のデータ系列を一定時間ごとにサンプリングして取得した後、および回帰直線により、荷重の傾きを算出した後に、ローパスフィルタ（例えば、デジタルフィルタ）によるスムージング処理が行われる。
【００４４】
このように、本実施形態によれば、スムージングにより、グラフを平滑化し、次の処理計算をうまく行えるようにできる。なお、スムージング処理としては、例えば、移動平均を取るといったスムージング等が考えられる。
【００４５】
なお、電動プレスの処理をコンピュータシステムが読み取り可能な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを電動プレスに読み込ませ、実行することによって本発明の電動プレスを実現することができる。ここでいうコンピュータシステムとは、ＯＳや周辺装置等のハードウェアを含む。
【００４６】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷ（Ｗｏｒｌｄ  Ｗｉｄｅ  Ｗｅｂ）システムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
【００４７】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【００４８】
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。
【符号の説明】
【００４９】
１；ラム
２；ボール螺子
３；電動機
４；ケーシング
１ａ；筒状本体
２ａ；螺子軸
２ｂ；ナット体
１ｂ；押圧体
５；筒状ガイド
６；振れ止ガイド
６ａ；振れ止杆
６ｂ；案内部
６ｃ；連結板６ｃ
７；コラム
８；ベース
９ａ；操作ボタン
９ｂ；操作ボタン
１０；制御部
１１；制御プログラム記憶装置
１２；表示装置
１３；操作装置
１４；一時記憶装置
１５；基準値記憶装置
１６；ローパスフィルタ
２０；中央演算処理装置（ＣＰＵ）
２１；モータ駆動制御装置
２２；エンコーダ
【図１】
2015051453.tif 000007
【図２】
2015051453.tif 000008
【図３】
2015051453.tif 000009
【図４】
2015051453.tif 000010
【図５】
2015051453.tif 000011
【図６】
2015051453.tif 000012
【図７】
2015051453.tif 000013
【図８】
2015051453.tif 000014
【図９】
2015051453.tif 000015
【図１０】
2015051453.tif 000016
【図１１】
2015051453.tif 000017
【図１２】
2015051453.tif 000018
【図１３】
2015051453.tif 000019