JP2001105198A

JP2001105198A - 薄板部材の自動プレス装置

Info

Publication number: JP2001105198A
Application number: JP28285799A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kishi; 正行貴志; Yuji Hisatomi; 裕司久富
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1999-10-04
Filing date: 1999-10-04
Publication date: 2001-04-17

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、ロボットハンドを３軸移動構成と
し、位置決め装置の両側位置決めを自動化することによ
り、人手による誤操作等をなくし、自動化されたプレス
装置を得ることを目的とする。【解決手段】本発明による薄板部材の自動プレス装置
は、ロボットハンド(36)をＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向に移動
させるためのサーボモータ(14)を各々有するＸ軸、Ｙ軸
及びＺ軸駆動部(42、41、40)と、位置決め装置(1)に薄板
部材(3)の前、後、左、右の位置決めを行うためのサー
ボモータ(14)を各々有する位置決め体(10〜13)を備え、
自動位置決めできるようにした構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄板部材の自動プ
レス装置に関し、特に、プリント配線基板、電池極板等
の母材を位置決め装置上で前後左右四個の位置決め体を
用いて自動位置決めし、人手による位置合わせ等を省
き、位置決めの段取り時間短縮と人間によるミス操作を
なくすようにした自動プレスを行うための新規な改良に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたプリント配線基板
等の薄板部材の自動プレス装置としては、一般に、位置
決め装置の上方にロボットハンドを設け、この位置決め
装置上で金型に対して端面位置合わせを済ませた薄板部
材をロボットハンドによって吸着保持し、金型上に搬送
し、パンチングを行ってパンチ後のプレス製品を得ると
共に、この動作を複数回繰り返すことによって同一薄板
部材から複数のプレス製品を得ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の自動プレス装置
は、以上のように構成されていたため、次のような課題
が存在していた。すなわち、前述の従来装置の場合、本
出願人が開発販売しているプリント配線基板の自動プレ
スシステムにおいては、プレス打抜き工程前である基板
位置決め装置上で段取り作業としてプリント配線基板
（以下、基板と呼称）の端面の位置決めを行う必要があ
り、その設定は端面基準用当て板（または丸棒）等を人
手により基板の基準コーナ（基板の左・前または右・前
を基準とする。）に当て、また反基準側は弾性体（例え
ばスプリング）を内蔵した当て板により常に基準側に弾
性力にて押し付ける構造であり、いずれもネジ等で位置
決め装置固定端（固定端そのものは、開閉動作する）に
締結するものであった。この位置決めの目的は、プレス
ボルスタ上に設置されている打抜き用金型（以下、金型
と呼称）の打抜き用基準ピン（以下、基準ピンと呼称）
に対し、搬送ロボットを用い、所定の基板の基準穴（通
常２ケ所）を金型の基準ピンに挿入する時、基板の端面
を基準とし搬送ロボットに吸着させるために行うもので
ある。これは基本的に１種類の基板に対し実施する段取
り作業である。しかしながら、前述の基板の位置合わせ
には、極めて高度の熟練を要し、生産性を上げることが
困難であった。また、搬送ロボットが２軸（Ｘ軸；前後
搬送用、Ｚ軸；上下動作用）のため、左右方向の自動制
御ができないために、初期の段取り時に金型とロボット
Ｘ軸との芯出（平行出し）が必要である。この平行出し
には、計測器が必要であり（位置決め精度＝±０．５ｍ
ｍ）相当の時間と熟練を要する。また、金型（＝基板）
が変われば都度その段取りが必要であった。従って、近
年の家電製品、産業用電化製品も価格破壊及び多品種少
量の生産に伴い、基板その物の価格も低下傾向にあるた
め、基板打抜き工程の時間短縮による生産性の向上が求
められていた。従って、その工程の中で、生産性の阻害
要因となるのは、以下の工程であった。１．金型の据付のバラツキ及びその修正。２．位置決め装置の段取り（設定）及びその修正。３．１、２の不良（設定は作業者の感覚に頼っている）
による機械停止。４．金型保護のため、基準ピンに入らなかった基板はプ
レス起動をかけずに瞬時停止させる。５．機械停止による原因調査及びその修正。

【０００４】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、プリント配線基板、電池極
板等の母材を位置決め装置上で前後左右四個の位置決め
体を用いて自動位置決めし、人手による位置合わせ等を
省き、位置決めの段取り時間短縮と人間によるミスをな
くすようにした自動プレスを行うようにした薄板部材の
自動プレス装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明による薄板部材の
自動プレス装置は、位置決め装置上に設けられた薄板部
材をロボットのロボットハンドで吸着して金型上に搬送
し、パンチングを行いプレス製品を得るようにした薄板
部材の自動プレス装置において、前記ロボットハンドを
Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動させるためのサーボモー
タを各々有するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸駆動部と、前記位置
決め装置に設けられ前記薄板部材の前部、後部、右側部
及び左側部の位置決めを行うためのサーボモータを各々
有する前部、後部、右側部及び左側部位置決め体とを備
え、前記各位置決め体により前記位置決め装置上の前記
薄板部材の位置決めを行う構成であり、また、前記右側
部及び左側部位置決め体は、スプリングを介して首振り
自在に設けられた当て板を有する構成であり、また、前
記右側部及び左側部位置決め体は、前記薄板部材の端面
を検知するセンサが設けられている構成であり、また、
前記スプリングは、その動作をフリー又はロック状態と
するためのロック／フリー手段が設けられている構成で
ある。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、図面と共に本発明による薄
板部材の自動プレス装置の好適な実施の形態について説
明する。図１において符号１で示されるものは位置決め
装置であり、この位置決め装置１の位置決めテーブル２
の位置決めテーブル上面２ａには、印刷済のプリント配
線基板又は電池極板等からなる薄板部材３が図示しない
母材搬送手段によって搬送されるように構成されてい
る。

【０００７】前記位置決めテーブル２の前後左右位置に
は、図２で示されるように、薄板部材３の前部、後部、
右側部及び左側部の位置決めを行うための前部位置決め
体１０、後部位置決め体１１、右側部位置決め体１２及
び左側部位置決め体１３が各々配設され、これらの各位
置決め体１０、１１、１２、１３は図１で示されるよう
に、サーボモータ１４により回転するボールネジ１５に
よって直動するナットからなる直動体１６に設けられた
当て板１７Ａ〜１７Ｄとから構成されている。さらに各
位置決め体１０〜１３の動き量は制御部（図示せず）に
よって読み取られるように構成されている。

【０００８】前記各当て板１７Ａ〜１７Ｄには、この実
施の形態においてはピン１７ａ〜１７ｄが設けられ、こ
のピン１７ａ〜１７ｄが薄板部材３の各端面に当接する
ようにしているが、このピン１７ａ〜１７ｄを用いるこ
となく、当て板１７Ａ〜１７Ｄが直接薄板部材３に当接
するようにして用いることもできるように構成されてい
る。前記各当て板１７Ａ〜１７Ｄ又はピン１７ａ〜１７
ｄが薄板部材３に当接した場合には、この当接状態を光
学式又は磁気式等の周知のセンサ１８ａ〜１８ｄが検出
するように設けられ、端面検出を行うことができるよう
に構成されている。

【０００９】前記各当て板１７Ａ〜１７Ｄは、何れもス
プリング１９ａ〜１９ｄを介して前記直動体１６に設け
られた基部２０に接続されていると共に、図示しない周
知の軸支機構を介して各当て板１７が首振り自在、すな
わち、薄板部材３の端面にならって当接し例えば、端面
の姿勢が傾斜している場合には、この傾斜に合わせてな
らうことができるように首振り機構（図示せず）が構成
されている。さらに、前記各スプリング１９ａ〜１９ｄ
は、図示していないが、その弾性状態をロック又はフリ
ーとすることができるようなロック／フリー手段が設け
られている。

【００１０】前記位置決め装置１の前方位置には、プレ
スボルスタ３０上に載置して設けられた金型３１が配設
されており、この金型３１の上方には上金型（図示しな
い）がプレス動作自在に設けられている。

【００１１】前記位置決め装置１の上方位置には、前方
薄板部材３を吸引してチャッキングし金型３１側へ移動
させるための吸着パッド３５を有するロボットハンド３
６を備えたロボット３７が図示しない支持手段を介して
空間上に配設されている。前記ロボットハンド３６を有
するＺ軸駆動部４０は、それ自体が図示しないサーボモ
ータと周知の直動機構とによってＺ軸方向に沿って上下
動自在に構成され、このＺ軸駆動部４０はＹ軸駆動部４
１に固定されていると共に、Ｙ軸駆動部４１もＹ軸方向
に沿ってＺ軸駆動部４０を左右に移動させることができ
るように構成されている。さらに、このＹ軸駆動部４１
は、Ｘ軸駆動部４２に沿ってＸ軸方向に沿って前後方向
に移動することができるように構成されている。従っ
て、前述のＸ、Ｙ、Ｚ軸方向のロボットハンド３６の三
次元動作は、前記Ｚ軸駆動部４０に設けられたサーボモ
ータ１４を用いた直動機構が他のＸ軸駆動部４２及びＹ
軸駆動部４１に全て適用されていることにより、図示し
ない前記制御部の制御パネルの画面又はキーボードスイ
ッチ等の操作によって自在に達成され、各軸駆動部４
０、４１、４２の移動量は前記制御部によって読み取ら
れるように構成されている。従って、前述の各軸駆動部
４０〜４２及び各位置決め体１０〜１３は、その移動量
が読み取れるため、制御部のプログラムによりプログラ
ムに沿った動作を行うことができるように構成されてい
る。

【００１２】次に、動作について説明する。まず、プレ
スボルスタ３０上に金型３１を取付け、この金型３１上
に薄板部材３を人手を介して乗せる。次に、ロボット３
７のロボットハンド３６を薄板部材３の先端から例えば
約２０ｍｍに合わせてＺ軸方向に下降させて薄板部材３
を吸着し、位置決め装置１の段取りを行うため、制御部
のタッチパネルを操作して開始ボタンを押す。

【００１３】ロボット３７は薄板部材３を保持し、位置
決め装置１の原点位置まで後退してＺ軸方向に下降させ
薄板部材３を吸着したまま位置決めテーブル２上で停止
する。次に、薄板部材３の基準面側１００の右側部位置
決め体１２の当て板１７Ｃの各ピン１７ｃがストローク
し、薄板部材３の端面をセンサ１８ｃで確認後、停止す
る（ストローク量は記憶）。さらに、３個のピン１７ｃ
の首振り機構をロック、すなわちスプリング１９ｂをロ
ックする。

【００１４】次に、前部位置決め体１０のピン１７ａが
矢印の方へストロークし、端面をセンサ１８ａで確認
後、停止し（ストローク量を記憶）、さらに、反基準面
側１０１のピン１７ｄがストロークしてセンサ１８ｄが
端面を確認し、その位置よりも例えば３〜５ｍｍさらに
ストローク後、停止する（ストローク量を記憶）。この
場合、スプリング１９ｃはフリーで、首振り機構はクラ
ンプしない。さらに、常時、スプリング１９ａを有する
後部位置決め体１１のピン１７ｂがストロークし、端面
をセンサ１８ｂによって確認し、その位置より３〜５ｍ
ｍ前方へストローク後に停止し（ストローク量を記
憶）、全ての位置決め体１０〜１３のピン１７ａ〜１７
ｄが原点位置まで後退する。

【００１５】次に、ロボットハンド３６にて、吸引して
いた薄板部材３を金型３１上に搬送し、仮想の１パンチ
目のためにガイドピンに挿入し、Ｚ軸方向に上昇させて
ロボットハンド３６が待避位置まで後退する。この時、
Ｚ軸方向に下降して薄板部材３を吸着してＺ軸方向に再
び上昇する。

【００１６】次に、ロボットハンド３６が前進し、ロボ
ット３７のＸ軸及びＹ軸駆動部４２、４１を制御部のタ
ッチパネルの人手による操作によりインチング操作（ロ
ボットハンド３６で吸引されている薄板部材３のひねり
状態を目視で金型３１との端面が整列するように操作す
ると共に、この整列状態にした時のひねられた角度Δ
Ｘ、ΔＹを修正して記憶する）して同じ薄板部材３の２
パンチ目としてガイドピンに挿入する。すなわち、この
インチング操作した時のストローク量をＸ軸及びＹ軸の
補正量（ΔＸ、ΔＹ）として制御部に記憶する。

【００１７】次に、３パンチ目は、前記補正量ΔＸ、Δ
Ｙに対する２倍の補正量を加えてΔＸ₁、ΔＹ₁として行
うことにより、同じ薄板部材３の３番目のパンチによる
抜き後のプレス製品が得られる。すなわち、同じ薄板部
材３において複数のパターンが形成され、これらのパタ
ーンを順次パンチして抜き後のプレス製品を得るため、
前述のように、パターンの位置に合わせて３パンチ目は
前回の補正量の２倍とすると、４パンチ目は前記補正量
の３倍、５パンチ目は４倍のように設定されている。前
述の各パンチの補正量は一例であり、任意のパターンに
合わせた補正量とすることができることは述べるまでも
ないことである。

【００１８】また、前述の各サーボモータには、エンコ
ーダ又はレゾルバが設けられているため、回転数及び回
転角度のデータによってストローク量を検出することが
でき、さらに、センサによって端面を検出する構成につ
いても、例えば、サーボモータはトルクを検出してお
り、そのトルクの変化時期を用いてストローク量の検出
を行うこともできる。また、薄板部材３の４方向の端面
基準を検出しているため、寸法及び厚さに対して十分な
追従性を有している。

【００１９】

【発明の効果】本発明による薄板部材の自動プレス装置
は、以上のように構成されているため、次のような効果
を得ることができる。すなわち、ロボットを三軸（Ｘ、
Ｙ、Ｚ軸）とすると共に、位置決め装置の前、後、左、
右の位置決めを自動で行うため、従来の作業者が行う誤
差等をなくすことができる。また、位置決め装置から金
型への搬送は、Ｘ−Ｙの平面上の移動であり、その駆動
もサーボモータとボールねじで行うため、Ｘ、Ｙ方向の
補正機能が可能であり、そのため、金型と搬送のロボッ
トの芯出しについては必要がない。すなわち、金型をプ
レスボルスタのほぼ中心に据付けるだけでよく、１０〜
１５Ｋｇ程度の金型の据付作業を大幅に安易化すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄板部材の自動プレス装置を示す
構成図である。

【図２】図１の要部の平面図である。

【符号の説明】

１位置決め装置３薄板部材１０〜１３位置決め体１４サーボモータ１７Ａ〜１７Ｄ当て板１８ａ〜１８ｄセンサ１９ａ〜１９ｄスプリング３６ロボットハンド３７ロボット４０〜４２駆動

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置決め装置(1)上に設けられた薄板部
材(3)をロボット(37)のロボットハンド(36)で吸着して
金型(31)上に搬送し、パンチングを行いプレス製品を得
るようにした薄板部材の自動プレス装置において、前記
ロボットハンド(36)をＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向に移動さ
せるためのサーボモータ(14)を各々有するＸ軸、Ｙ軸及
びＺ軸駆動部(42,41,40)と、前記位置決め装置(14)に設
けられ前記薄板部材(3)の前部、後部、右側部及び左側
部の位置決めを行うためのサーボモータ(14)を各々有す
る前部、後部、右側部及び左側部位置決め体(10,11,12,
13)とを備え、前記各位置決め体(10〜13)により前記位
置決め装置(1)上の前記薄板部材(3)の位置決めを行うこ
とを特徴とする薄板部材の自動プレス装置。
【請求項２】前記右側部及び左側部位置決め体(12,1
3)は、スプリング(19b,19c)を介して首振り自在に設け
られた当て板(17C,17D)を有することを特徴とする請求
項１記載の薄板部材の自動プレス装置。
【請求項３】前記右側部及び左側部位置決め体(12,1
3)は、前記薄板部材(3)の端面を検知するセンサ(18c,18
d)が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記
載の薄板部材の自動プレス装置。
【請求項４】前記スプリング(19b,19c)は、その動作
をフリー又はロック状態とするためのロック／フリー手
段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし３
の何れかに記載の薄板部材の自動プレス装置。