(57)【要約】【課題】  ラムに先端治具を取り付けてプレスする場合や真空雰囲気下でプレスする場合などラムに引張荷重が発生する場合でも、その引張荷重による影響を補正した上で正確な加圧が可能であると共に、被加工物を加熱した状態で加圧する場合などでも荷重検出器が影響を受けることがなく正確に荷重測定でき、かつ正確な加圧が可能で、断線トラブルもないサーボプレスを提供する。【解決手段】  本発明のサーボプレス１は、サーボモータ２と、サーボモータ２の回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構４と、螺子機構４により往復直線運動可能なラム５と、ラム５に負荷された荷重を検出するための荷重検出器６とを有し、荷重検出器６は、ラム５に負荷される圧縮荷重と引張荷重の双方を検出可能に構成されていると共に、ラム５の上方に取り付けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
サーボモータと、該サーボモータの回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構と、該螺子機構により往復直線運動可能なラムと、該ラムに負荷された荷重を検出するための荷重検出器とを有し、該荷重検出器は、前記ラムに負荷される圧縮荷重と引張荷重の双方を検出可能に構成されていることを特徴とするサーボプレス。
【請求項２】
サーボモータと、該サーボモータの回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構と、該螺子機構により往復直線運動可能なラムと、該ラムに負荷された荷重を検出するための荷重検出器とを有し、該荷重検出器は、前記ラムの上方に取り付けられていることを特徴とするサーボプレス。
【請求項３】
サーボモータと、該サーボモータの回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構と、該螺子機構により往復直線運動可能なラムと、該ラムに負荷された荷重を検出するための荷重検出器とを有し、該荷重検出器は、前記ラムに負荷される圧縮荷重と引張荷重の双方を検出可能に構成されていると共に、前記ラムの上方に取り付けられていることを特徴とするサーボプレス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーボモータを駆動源として用い、被加工物に圧力を加えて加工するサーボプレスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、サーボモータによる正逆両方向の回転力をボール螺子などの螺子機構を介して往復直線運動に変換し、この往復直線運動により昇降するラムの先端にて被加工物を押圧加工するサーボプレスが種々提案されている。
【０００３】
この種のサーボプレスとしては、例えば図７に示すように、サーボモータ５１と、ハウジング５２内に配されサーボモータ５１の回転力を往復直線運動に変換するためのボール螺子と、ボール螺子の回転に伴って昇降するラム５３と、ラム５３の先端に設けられた荷重検出器（ロードセル）５４とを有したものが一般的である。そして、サーボプレス５０は、荷重検出器５４にて被加工物を押圧した際の圧力を検出しながら、様々なプレス加工ができるように加圧制御可能に構成されている。
【０００４】
しかし、サーボプレス５０の荷重検出器５４は、ラム５３が被加工物を押圧した際に生じる圧縮方向の応力を検出することを目的として取り付けられているため、圧縮荷重のみ検出するものであった。また、荷重検出器５４は被加工物に当接するラム５３の先端に取り付けられていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、プレス加工に際しては、ラムの先端にその目的に応じた先端治具を取り付けることが多く、その先端治具には多種多用なものがあり重量も異なるため、正確なプレスを行うためには、ラムに先端治具を取り付けた状態の自重を測定しその状態を零に補正した上で加圧を開始できることが望まれる。
また、プレス加工には真空雰囲気下で行うものもあり、真空室内でラムが引張されるため、正確なプレスを行うためには、引張された荷重を補正した上で加圧を開始できることが望まれる。
さらに、プレス加工には被加工物を加熱した状態で加圧する場合があり、ラムの先端に荷重検出器が設けられていると、荷重検出器が熱による影響を受けて測定値が温度ドリフトし正確な測定が不可能となっていた。また、ラムの先端に荷重検出器が設けられていると、荷重検出器のケーブルがラムの運動に合わせて動いてしまい断線トラブルが発生していた。
【０００６】
そこで、本願発明者らは、多種多様なプレス加工においても正確に加圧できるサーボプレスを想起したものであり、すなわち、本発明の第１の課題は、ラムに先端治具を取り付けてプレスする場合や真空雰囲気下でプレスする場合などラムに引張荷重が発生する場合でも、その引張荷重による影響を補正した上で正確な加圧が可能なサーボプレスを提供することにある。
また、本発明の第２の課題は、被加工物を加熱した状態で加圧する場合などでも荷重検出器が影響を受けることがなく正確に荷重測定でき、かつ正確な加圧が可能で、断線トラブルもないサーボプレスを提供することにある。
さらに、本発明の第３の課題は、ラムに先端治具を取り付けてプレスする場合や真空雰囲気下でプレスする場合などラムに引張荷重が発生する場合でも、その引張荷重による影響を補正した上で正確な加圧が可能であると共に、被加工物を加熱した状態で加圧する場合などでも荷重検出器が影響を受けることがなく正確に荷重測定でき、かつ正確な加圧が可能で、断線トラブルもないサーボプレスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の課題を解決するものは、サーボモータと、該サーボモータの回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構と、該螺子機構により往復直線運動可能なラムと、該ラムに負荷された荷重を検出するための荷重検出器とを有し、該荷重検出器は、前記ラムに負荷される圧縮荷重と引張荷重の双方を検出可能に構成されていることを特徴とするサーボプレスである。
【０００８】
また、本発明の第２の課題を解決するものは、サーボモータと、該サーボモータの回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構と、該螺子機構により往復直線運動可能なラムと、該ラムに負荷された荷重を検出するための荷重検出器とを有し、該荷重検出器は、前記ラムの上方に取り付けられていることを特徴とするサーボプレスである。
【０００９】
さらに、本発明の第３の課題を解決するものは、サーボモータと、該サーボモータの回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構と、該螺子機構により往復直線運動可能なラムと、該ラムに負荷された荷重を検出するための荷重検出器とを有し、該荷重検出器は、前記ラムに負荷される圧縮荷重と引張荷重の双方を検出可能に構成されていると共に、前記ラムの上方に取り付けられていることを特徴とするサーボプレスである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、荷重検出器が圧縮荷重のみならず、引張荷重を検出可能に構成されているため、ラムに先端治具を取り付けてプレスする場合や真空雰囲気下でプレスする場合などラムに引張荷重が発生する場合でも、その引張荷重による影響を補正した上で正確な加圧が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明によれば、荷重検出器がラムの上方に取り付けられているので、被加工物を加熱した状態で加圧する場合などでも荷重検出器が影響を受けることがなく正確に荷重測定ができ、かつ正確な加圧が可能となる。また、荷重検出器がラムの先端に取り付けられていないため、荷重検出器のケーブルがラムの往復動に追随して動くこともなく、断線トラブルを防止できる。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、荷重検出器が圧縮荷重のみならず引張荷重を検出可能に構成されており、かつ、荷重検出器がラムの上方に取り付けられているので、ラムに先端治具を取り付けてプレスする場合や真空雰囲気下でプレスする場合などラムに引張荷重が発生する場合でも、その引張荷重による影響を補正した上で正確な加圧が可能であると共に、被加工物を加熱した状態で加圧する場合などでも荷重検出器が影響を受けることがなく正確に荷重測定でき、かつ正確な加圧が可能で、断線トラブルも防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明のサーボプレス１は、サーボモータ２と、サーボモータ２の回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構４と、螺子機構４により往復直線運動可能なラム５と、ラム５に負荷された荷重を検出するための荷重検出器６とを有し、荷重検出器６は、ラム５に負荷される圧縮荷重と引張荷重の双方を検出可能に構成されていると共に、ラム５の上方に取り付けられている。以下、各構成について順次詳述する。
【実施例１】
【００１４】
図１は本発明のサーボプレスの一実施例の一部縦断面図であり、図２は図１に示したサーボプレスの制御部のブロック図であり、図３ないし図６は図１に示したサーボプレスの特徴的作用を説明するための正面概略図である。
【００１５】
本発明のサーボプレス１は、サーボモータ２を駆動源としており、図１に示すように、サーボモータ２の回転力を往復直線運動に変換するための螺子機構４を有している。
【００１６】
具体的には、サーボモータ２の駆動軸の回転に伴い、ギア３ａが回転し、それに噛合するギア３ｂが回転し、さらに、ギア３ｂに噛合するギア３ｃが回転して、ギア３ｃに固定された螺子機構４（ボール螺子）が回転するように構成されている。そして、ボール螺子４には、ボールナット５ａとボールナットケース５ｂに締結されたスプライン軸５ｃとを有するラム５が取り付けられており、ボール螺子４が正逆方向にそれぞれ回動すると、それに伴ってラム５が往復直線運動（この実施例では昇降運動）するように構成されている。
【００１７】
また、ハウジング（ボール螺子４の軸方向と同軸的に設けられた筒状体）７内のラム５の上方には、ラム５に負荷された荷重を検出するための荷重検出器６が取り付けられており、この荷重検出器６は、サーボプレス１の使用に際してラム５に負荷される圧縮荷重と引張荷重の双方を検出可能に構成されている。具体的には、この実施例の荷重検出器６はロードセルにて構成され、このロードセル６の上端側はハウジング７の上部にて水平方向に延在するメインプレート８にボルト９ａ，９ｂにて締結されている。また、ロードセル６の内部には、ベアリング１０とカラー１１ａ，１１ｂとからなるユニットが挿入され、ナット１７にてボール螺子４に締め込まれており、さらにこれらがベアリング押さえ１２にて組み付けられている。
【００１８】
そして、ラム５に圧縮荷重が負荷されると、カラー１１ｂの下端面が押圧され、これに伴ってロードセル６が上方に向かって押圧され、ロードセル６がメインプレート８に押し付けられて圧縮された際の歪みを検出し圧縮荷重が計測されるように構成されている。他方、ラム５に引張荷重が負荷されるとロードセル６が下方に向かって引張され、ロードセル６がメインプレート８から引張された際の歪みを検出して引張荷重が計測されるように構成されている。
【００１９】
なお、この実施例の荷重検出器６は、ロードセルにて構成されているがこれに限定されるものではなく、ラムに負荷される荷重を検出可能なものであればどのような荷重検出器が使用されていてもよい。また、荷重検出器を取り付ける位置は、前述した部位が最も好適であるがこれに限定されるものではなく、ハウジング７内の他のいずれかの部位に設けられていてもよく、さらに、ハウジング７の下部に設けられたベースフランジ１３に取り付けられていてもよい。ただし、ベースフランジ１３付近は、被加工物を加熱した状態でプレスする際には、荷重検出器が熱の影響を受けるおそれがあるため、そのような使用には不向きであるが機構的には取り付け可能である。
【００２０】
ラム５（スプライン軸５ｂ）の移動距離制御は、サーボモータ２の回転量をサーボモータ２に取り付けられた回転検出器１４により検出して行われる。回転検出器１４としては、電子素子を使用しないレゾルバが用いられており、振動や粉塵ミスト等の使用環境においても広く使用可能に構成されている。ただし、これに限定されるものではなく、エンコーダなどの他の回転検出器が使用されていてもよい。
【００２１】
また、ラム５は、ハウジング７に設けられた戻端センサ１５と出端センサ１６との間を移動するように構成されており、戻端センサ１５がラム５の移動の原点となって、戻端センサ１５と出端センサ１６との間の距離がラム５のストローク量となるように構成されている。
【００２２】
つぎに、図２に示したサーボプレス１の制御部２０の構成について説明する。
この制御部２０は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）２１にて、回転検出器１４のフィードバックによるサーボモータ２の制御と距離制御、荷重検出器６からのフィードバックによる荷重制御、戻端センサ１５および出端センサ１６を含む外部からの動作入力信号制御と自身の状態信号の出力制御、ＲＳ４８５の通信による双方向コミュニケーション制御、マニュアルスイッチ＆結果表示ＬＥＤの制御、およびＲＳ２３２Ｃデータ転送制御を行う。以下、各構成について順次詳述する。
【００２３】
パワーモジュール（パワートランジスタ）２２は、サーボモータ２に電気的な動力を与える素子であり、パワーモジュールドライバー２３はパワーモジュール２２に対して動作指令を与える素子である。ＣＰＵ２１は、荷重検出器６や回転検出器１４からの信号に基づいてサーボモータ２の回転数、回転方向、または回転角度を決定し、パワーモジュールドライバー２３およびパワーモジュール２２を介してフィードバック制御を行う。
【００２４】
回転検出器ドライバー２４は、回転検出器１４からの信号に基づく前記フィードバック制御を行う際に使用されると共に、回転角度を認識してラム５の移動距離制御に使用される。
【００２５】
Ａ／Ｄコンバーター２５は、荷重変換器６からのアナログ信号をデジタルに変換するユニットであり、ラム５にかかる応力を検出し荷重制御に使用される。シリアルポート３は、荷重変換器６に取り付けたＩＤチップと交信して製作履歴の確認・状態変化の検証の際に使用されるポートである。
【００２６】
ＩＮＰＵＴ／ＯＵＴＰＵＴシグナルドライバー２６は、入出力信号の制御に使用される。基本的にこのシステムは外部からの指令により起動、停止を行うため、これに必要な外部機器からの指令の受け取り（INPUT SIGNAL）と現状の自身の状態の提示（OUTPUT SIGNAL）を制御する。
【００２７】
ＦＲＡＳＨ ＲＯＭ２７は、自身が動作するために必要なプログラムの格納とプレスの内容に応じて個々に設定される設定値の格納に使用される。ＲＡＭ２８はプログラムの動作に必要な領域として確保されているものである。
【００２８】
キーボードセグメントおよびディスプレードライバー２９は、動作結果表示器と手動操作スイッチの付いたペンダントユニットの制御に使用される。
【００２９】
シリアルポート１(ＲＳ２３２Ｃ)は、動作結果を通信で出力するために使用されるポートであり、シリアルポート２（ＲＳ４８５）は、外部機器との双方向データ通信を実施するためのポートであり、設定値情報の入力と動作結果の出力を制御する。
【００３０】
つぎに、本発明のサーボプレス１の特徴的作用について順次説明する。まず、図３に示した、ラム５に先端治具３０を取り付けた場合の重量変動に対応するための制御について説明する。
【００３１】
プレスに先立ち、ラム５の先端にその目的に応じた先端治具３０を取り付けるが、その先端治具は多種多用で重量も異なるため、ラム５に先端治具３０を取り付けた状態の自重を測定しその状態を零に補正した上で加圧を開始する。
具体的には、プレスに先立ち、ラム５（ボールナット５ａ、ボールナットケース５ｂおよびスプライン軸５ｃ）の重量と先端治具３０の重量を荷重検出器６にて検出し、その状態を零に補正した上でプレスが開始されるように制御される。本発明のサーボプレス１における荷重検出器６は引張荷重も検出可能に構成されているため、このような制御が可能となり、先端治具の重量変動に対応させた後の正確なプレスが可能となる。
【００３２】
図４および図５に示す例は、プレス加工を真空雰囲気下で行う場合のものである。より具体的には、図４および図５に示した例は、真空状態にて材料３６と材料３７に圧力を加えて加工する場合のものであり、真空室３５内にラム５を挿入した状態で加圧が行われる。この場合、荷重検出器６にて検出される荷重が以下の表１のように変化する。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
まず、真空室３５内にラム５を挿入した状態（図４の状態）では、荷重検出器６が検出する荷重は、通常状態の値ｐ０である。つぎに、真空室３５内の空気を吸引して真空状態とすると、外気と真空室３５内の気圧の差から、ラム５が真空室３５内に引張され、ラム５の表面積に比例した気圧差分、荷重検出器６が検出する荷重が減少してｐ１となる。さらに、図５に示すように、ラム５を矢印方向に降下させて材料３７に密着させると、ラム５の表面積が材料３７に密着する分減少するため、荷重が若干増加してｐ２となる。この荷重ｐ２の状態を原点としてプレスに必要な荷重ｐ３を印加してｐ４にて精密な圧力を与える。このように、本発明のサーボプレス１は、荷重検出器６が引張荷重および圧縮荷重の双方を検出できるため、真空雰囲気下等、気圧の変化などによって荷重が正負両方向に変動するような使用環境においても精密なプレスが可能となる。
【００３５】
さらに、図６に示した例は、被加工物を加熱した状態でプレスする場合のものである。
この図に示すように、本発明のサーボプレス１は、荷重検出器６がハウジング７内に設けられており、ラム５の先端に配置される被加工物から離間した位置に設けられているため、荷重検出器６が熱による影響を受けて測定値が温度ドリフトし、正確な検出が不能となることがない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のサーボプレスの一実施例の一部縦断面図である。
【図２】図１に示したサーボプレスの制御部のブロック図である。
【図３】図１に示したサーボプレスの特徴的作用を説明するための正面概略図である。
【図４】図１に示したサーボプレスの特徴的作用を説明するための正面概略図である。
【図５】図１に示したサーボプレスの特徴的作用を説明するための正面概略図である。
【図６】図１に示したサーボプレスの特徴的作用を説明するための正面概略図である。
【図７】従来のサーボプレスの正面概略図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    サーボプレス
２    サーボモータ
３    ギア
４    螺子機構（ボール螺子）
５    ラム
５ａ  ボールナット
５ｂ  スプライン軸
６    荷重検出器
７    ハウジング
８    メインプレート
９    ボルト
１０  ベアリング
１１  カラー
１２  ベアリング押さえ
１３  ベースフランジ
１４  回転検出器
１５  戻端センサ
１６  出端センサ
１７  ナット
２０  制御部
２１  ＣＰＵ
２２  パワーモジュール
２３  パワーモジュールドライバー
２４  回転検出器ドライバー
２５  Ａ／Ｄコンバーター
２６  ＩＮＰＵＴ／ＯＵＴＰＵＴシグナルドライバー
２７  ＦＲＡＳＨ ＲＯＭ
２８  ＲＡＭ
２９  キーボードセグメントおよびディスプレードライバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005138110.tif 000009
【図７】
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