JP2004074209A - 複数台プレストランスファ装置 - Google Patents

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Kohei Muramoto
村元 弘平
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Kohei Muramoto
村元 弘平
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    • B30PRESSES
    • B30BPRESSES IN GENERAL
    • B30B15/00Details of, or accessories for, presses; Auxiliary measures in connection with pressing
    • B30B15/30Feeding material to presses

Abstract

【課題】プレス機の大型化を招くことなく、連続高速加工が可能で、かつワークの搬送ピッチも自由に変更することのできる複数台プレストランスファ装置を提供する。
【解決手段】ワーク搬送方向の両側に配されてそのワークを把持する多数個のフィンガーを有する一対のフィードバー21と、このフィードバー21にクランプ・アンクランプ動作を行わせるクランプ・アンクランプ機構22と、フィードバー21にリフト・ダウン動作を行わせるリフト・ダウン機構23と、フィードバー21にアドバンス・リターン動作を行わせるアドバンス・リターン機構24と、これら各機構に連結されて各機構を駆動する各サーボモータと、アドバンス・リターン機構を駆動するサーボモータ27を制御することによりワークの搬送ピッチを可変にする搬送ピッチ可変手段を備える構成とする。
【選択図】     図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、相互に連結されて同期運転される複数台のプレス機よりなる複数台プレス機群に用いられる複数台プレストランスファ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、プレス機を用いて1つのワークに対し多工程のプレス加工を施す場合、複数台のプレス機を直列に並べて配置し、ワークをそれら複数台のプレス機に順次搬送して加工する方法が採られている。この場合、ワークの加工位置が異なると別個の金型が必要であることから、それぞれ異なる金型が装着されたプレス機が加工箇所に応じた台数だけ並べて用いられる。また、各プレス機間にはワーク中継点としてのアイドルステーションが配され、各プレス機とアイドルステーションとの間のワーク搬送には、搬送ロボットを用いるようにされている。
【0003】
しかし、この搬送ロボットによるワーク搬送方式では、互いに隣接するプレス機間の間隔を大きく取る必要があって、大きな部品の加工には不向きであるという問題点がある。また、この方式では、各プレス機を同期運転することが難しく、一工程毎に原点復帰させる、所謂間欠運転にならざるを得ないという問題点がある。
【0004】
一方、前述のような問題点を解消するものとして、少し大きな部品の加工用にトランスファプレスが多く用いられている。このトランスファプレスは、トランスファ装置によって、プレス加工すべきワークを各加工ステーションに配設された複数の金型に順次自動搬送して加工を行うように構成されている。このため、前記トランスファ装置には、ワークを把持するフィンガーを備える長尺状のフィードバーがワーク搬送方向の全域に沿って設けられ、このフィードバーに、アドバンス・リターン動作およびクランプ・アンクランプ動作、更にはリフト・ダウン動作を行わせてワークの搬送と加工とを効率的に行うようにされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種従来のトランスファプレスでは、1台のプレス機に1つもしくは複数の加工ステーションが配置され、1台のトランスファ装置によって各加工ステーションの金型間でワークの搬送を行うようにされているので、多工程を要する加工の場合には、プレス機が複雑かつ大型化し、プレス機1台当たりのコストが急増するという問題点がある。
【0006】
また、従来のトランスファプレスでは、多工程のワークを加工できるとはいっても、定められた加工ステーション以上の工程数は加工できないし、1台の金型の大きさ、形状にも制約があって、予め想定された大きさ、形状の金型や、ワークの制約内のものしか対応できないという問題点がある。例えば、最近の電子機器のシャーシなどは、加工形状、工程数が千差万別で、形にはまったトランスファプレスの加工ステーションでは対応できない場合が多い。また、プレス機の回転数・速さもワークの加工形状、重さ、大きさに合わせて任意に連続かつ可変でトランスファの追従限度に合わせた最速の運転を行えるようにすることが望ましい。
【0007】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、プレス機の大型化を招くことなく、連続高速加工が可能で、かつワークの搬送ピッチも自由に変更することのできる複数台プレストランスファ装置を提供することを目的とするものである。
【0008】
すなわち、本発明では、従来のプレス機の構造の発想を大胆に変えて、ワークの加工工程に合わせてプレス機を複数台(4台〜8台位)密着合体させ、これによってプレス機の隣接距離を接近させてワークのトランスファ送り量を短く・速くし、一対のトランスファメカニズムで従来に比べて格段に高速で送ることができるようにし、かつワークの形状、大きさ、工程数に自由度を持たせて加工能率を格段に向上させようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
前記目的を達成するために、本発明による複数台プレストランスファ装置は、相互に密着連結されて同期運転される複数台のプレス機よりなる複数台プレス機群に用いられる複数台プレストランスファ装置であって、
ワーク搬送方向の両側に配されてそのワークを把持する多数個のフィンガーを有する一対のフィードバーと、このフィードバーにクランプ・アンクランプ動作を行わせるクランプ・アンクランプ機構と、前記フィードバーにリフト・ダウン動作を行わせるリフト・ダウン機構と、前記フィードバーにアドバンス・リターン動作を行わせるアドバンス・リターン機構と、これら各機構に連結されて各機構を駆動する各サーボモータと、前記アドバンス・リターン機構を駆動するサーボモータを制御することによりワークの搬送ピッチを可変にする搬送ピッチ可変手段を備えることを特徴とするものである。
【0010】
本発明によれば、複数台のプレス機を相互に密着連結して同期運転させるように構成されており、しかもそれら複数台のプレス機で1台のトランスファ装置を共用するようにされているので、プレス機が大型化することによるコスト増等の問題がなく、また各プレス機の同期運転が容易となって、ワークを複数台のプレス機における複数の金型に順次自動搬送して加工を行うことができ、その搬送および加工を効率的に行うことができる。また、ワーク搬送方向の両側に配される一対のフィードバーが、サーボモータの駆動によってクランプ・アンクランプ動作、リフト・ダウン動作およびアドバンス・リターン動作の3次元動作を行うようにされているので、プレス機による加工時にはフィードバーに装着されるフィンガーをワーク加工位置の側方へ退避させることができる。したがって、プレス機を一旦停止させて間欠運転を行う必要がなく、連続的にしかも高速にワークの加工と搬送とを行うことができる。さらに、搬送ピッチ可変手段によってワークの搬送ピッチが自由に変更できるので、1台のプレス機において2箇所以上の加工ステーションを設けることもでき、プレス機の機能を最大限に発揮して加工の効率化を図ることができる。こうして、従来の搬送ロボットを用いた送りのようにプレス機の1回転毎にクラッチを切って停止させる必要はなく、プレス機を連続運転させたままでも高速トランスファ送りを実現することが可能となった。
【0011】
本発明において、前記複数台のプレス機はそれぞれ独立のモータにより駆動されるとともに、各モータの出力軸にそれぞれプーリが設けられ、これらプーリ間にタイミングベルトを巻き掛けることにより各プレス機が同期運転される構成とするのが好ましい。このようにすることにより、複数台のプレス機を比較的簡単な機構で同期運転することが可能となる。
【0012】
前記各プレス機を独立駆動するモータは、共通のインバーター可変周波数電源を用いて連続可変速度制御されるのが好ましい。こうすることで、ワークの大きさ、重さ、形状に応じて追従速さ限度のあるトランスファ装置に合わせて、複数台プレス機群を最速のストローク速度で能率良く運転することが可能となる。
【0013】
また、前記複数台のプレス機のうちの少なくとも1台のプレス機の主軸にその主軸の回転角を検出する回転角検出手段が設けられるとともに、この回転角検出手段による検出値に基づいて前記各サーボモータを制御することにより前記プレス機と前記フィードバーの動作を同期させる同期制御手段が設けられるのが好ましい。こうすることで、複数台のプレス機の動作と、トランスファ装置のフィードバーの動作との同期運転を容易に実現することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による複数台プレストランスファ装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【0015】
図1には、本発明の一実施形態に係る複数台プレストランスファ装置を含むプレス加工システムの正面図が示され、図2には、同システムの右側面図が示されている。
【0016】
本実施形態のプレス加工システムは、4台のプレス機1a,1b,1c,1dが直列配置されて相互に密着連結されるとともに、これらプレス機1a〜1dにおけるワーク搬送方向(矢印A方向)に沿うようにトランスファ装置2が配されて構成されている。
【0017】
前記4台のプレス機1a〜1dは、互いに隣接するプレス機1a,1b;1b,1c;1c,1d間がそれらプレス機のフレーム間の上部および下部に配される固定装置3,3により連結されることによって一体化されている。ここで、前記固定装置3は、基本的にはボルト・ナットによる締結構造で、ボルトとフレームとの間にベアリングを配するなどして隣接フレーム間が若干の遊びを有する結合となるような構造とされている。
【0018】
各プレス機1a〜1dは、上部に配されるスライド4と、このスライドに対向配置されるボルスタ5と、前記スライド4を昇降駆動する駆動装置を備え、スライド4に上金型が、ボルスタ5に下金型が装着されてスライド4の昇降運動によってワークに対するプレス加工が行われるようになっている。
【0019】
各プレス機1a〜1dは、それぞれ独立のモータ6により駆動される。このモータ6の出力軸(主軸)7にはプーリ8が設けられ、このプーリ8とフライホイール9との間にはタイミングベルト10が巻き掛けられて、モータ6の駆動力がフライホイール9に伝達されるように構成されている。なお、フライホイール9はクラッチブレーキを内蔵して、前記スライド4を駆動する図示されないクランク軸に連結される。
【0020】
また、各プレス機1a〜1dには、隣接するプレス機同士を同期駆動するためのプーリ11が設けられ、このプーリ11と前記プーリ8との間にタイミングベルト12が巻き掛けられるとともに、互いに隣接するプレス機における各プーリ11,11間にタイミングベルト13が巻き掛けられる。
【0021】
ここで、前記各モータ6としては、可変周波数インダクションモータが用いられ、このモータ6をインバータ制御することで、その速度が自由に制御可能である。こうして、4台のプレス機1a〜1dの完全同期・連続運転を行うことが可能で、その速度も自由に制御可能である。
【0022】
次に、前記プレス機1a〜1dに隣接配置される本実施形態のトランスファ装置2の詳細構造について図3〜図5を参照しつつ説明する。
【0023】
本実施形態のトランスファ装置2は、ワークWを把持する複数個(本実施形態では8対)のフィンガー20(20a〜20h)(図5(a)参照)を有してワーク搬送方向の左右に配される一対のフィードバー21,21と、このフィードバー21,21にクランプ・アンクランプ動作を行わせるクランプ・アンクランプ機構22(図4参照)と、前記フィードバー21,21にリフト・ダウン動作を行わせるリフト・ダウン機構23(図4参照)と、前記フィードバー21,21にアドバンス・リターン動作を行わせるアドバンス・リターン機構24(図3参照)と、これら各機構に連結されて各機構を駆動する各サーボモータ25,26,27とを備えて、各フィンガー20a〜20hに3次元のトランスファ動作を行わせるように構成されている。
【0024】
図1に示されているように、前記クランプ・アンクランプ機構22およびリフト・ダウン機構23は前後一対設けられ、フィードバー21,21の下方に位置するように4台のプレス機1a〜1dの入口側と出口側にそれぞれ配された支持テーブル28,29上に支持されている。一方、前記アドバンス・リターン機構24は、4台のプレス機1a〜1dの出口側に張り出すように設けられた支持ブラケット30の下面に支持されている。
【0025】
ここで、図3に示されるように、前記アドバンス・リターン機構24は、前記支持ブラケット30に支持される第1ケース31と、この第1ケース31にベアリングを介して回転支持されるボールねじ軸(図示せず)と、このボールねじ軸に螺合されるボールナット部材(図示せず)と、このボールナット部材に固着されるスライダー32と、前記ボールねじ軸に連結されるサーボモータ27を備える構成とされている。こうして、サーボモータ27が正逆回転されると、ボールねじ軸およびボールナット部材を介してスライダー32が第1ケース31に沿ってX方向に、実線位置(リターン位置)と鎖線位置(アドバンス位置)の間を往復移動される、言い換えればフィードバー21,21がアドバンス・リターン動作を行うこととなる。
【0026】
前記スライダー32の下面には摺動ガイド32aがY方向(プレス機の幅方向)に延設され、この摺動ガイド32aに沿って左右一対のフィードバー担持体33,33が自由に移動できるようにされている。また、各フィードバー担持体33の後面には摺動ガイド33aがZ方向に延設され、この摺動ガイド33aに沿ってフィードバー21の先端部を保持するフィードバー保持片34が自由に移動できるようにされている。このようにフィードバー担持体33がスライダー32に対してY方向に自由に移動できるとともに、フィードバー保持片34がフィードバー担持体33に対してZ方向に自由に移動できるようにされているので、後述するクランプ・アンクランプ機構22およびリフト・ダウン機構23の作動によってフィードバー21,21がY方向およびZ方向に移動してもアドバンス・リターン機構24によってフィードバー21をX方向に確実に移動させることができる。
【0027】
次に、図4に示されているように、前記リフト・ダウン機構23は、支持テーブル28,29上に支持される第2ケース35と、この第2ケース35にベアリング36,36を介して回転支持されるボールねじ軸37と、このボールねじ軸37に螺合される一対のボールナット部材38,38と、このボールナット部材38,38に固着されるスライダー39,39と、前記ボールねじ軸37に連結されるサーボモータ26を備える構成とされている。ここで、前記ボールねじ軸37においては、図4で左方のねじ軸37aと右方のねじ軸37bとが逆ねじになっており、サーボモータ26が正逆回転されると、ボールねじ軸37およびボールナット部材38,38を介して左右の各スライダー39,39が第2ケース35に沿ってY方向に互いに接近・離間するように往復移動される。
【0028】
前記第2ケース35の上方にはその第2ケース35に対してZ方向(上下方向)に移動自在に第3ケース40が支持されるとともに、この第3ケース40の下端部が、前記第2ケース35の各スライダー39,39とハの字形配置の連結リンク41,41およびピン42,43によって連結されている。こうして、左右の各スライダー39,39がY方向に互いに接近・離間されると、第3ケース40は第2ケース35と平行度を保持したままZ方向に昇降される。
【0029】
また、前記クランプ・アンクランプ機構22は、前記第2ケース35に支持される第3ケース40と、この第3ケース40にベアリング44,44を介して回転支持されるボールねじ軸45と、このボールねじ軸45に螺合される一対のボールナット部材46,46と、このボールナット部材46,46に固着されるスライダー47,47と、前記ボールねじ軸45に連結されるサーボモータ25を備える構成とされている。ここで、前記ボールねじ軸45においては、図4で左方のねじ軸45aと右方のねじ軸45bとが逆ねじになっており、サーボモータ25が正逆回転されると、ボールねじ軸35およびボールナット部材46,46を介して左右の各スライダー47,47が第3ケース40に沿ってY方向に互いに接近・離間するように往復移動される。
【0030】
前記各スライダー47にはフィードバー21が固着されており、前述のように各スライダー47,47がY方向に互いに接近・離間することで、フィンガー20(20a〜20h)も互いに接近・離間し、これによってワークWのクランプ動作およびアンクランプ動作が行われることになる。なお、本実施形態においてフィンガー20(20a〜20h)は、ワークWに形成された上部フランジ部の下方でそのワークWを保持するような形状にされているが、この他に、磁力もしくは真空吸引力によってワークWを吸着するタイプのフィンガーや、両側からワークWを挟み付けるタイプのフィンガーであっても良い。
【0031】
図6には、本実施形態のプレス加工システムの制御ブロック図が示されている。
【0032】
この制御システムは、4台のプレス機1a〜1dを制御するプレスコントローラ50と、トランスファ装置2を制御するフィーダコントローラ51とを備え、プレスコントローラ50からの信号によって各モータ6(6a,6b,6c,6d)が制御されてその出力軸7(7a,7b,7c,7d)の回転が制御される。また、この出力軸7の回転角を検出するエンコーダ(プレス角検出器)52が設けられ、このエンコーダ52の検出値に基づいてフィーダコントローラ51によって各サーボアンプ53(53a,53b,53c)を介して各サーボモータ25,26,27が制御される。これによって、プレス機1a〜1dの動作に同期してトランスファ装置2のフィードバー21がクランプ・アンクランプ動作、リフト・ダウン動作およびアドバンス・リターン動作を行う。この制御を実行するために、前記フィーダコントローラ51は、所定プログラムを実行する中央処理装置(CPU)51aと、このプログラム等を記憶する読出し専用メモリ(ROM)51bと、このプログラムを実行するに必要なワーキングメモリとして、また各種レジスタとしての書込み可能メモリ(RAM)51cを備えるとともに、前記各サーボアンプ53(53a,53b,53c)に接続される出力ポート51dと、操作パネル54およびエンコーダ52に接続される入力ポート51eを備えている。なお、本実施形態におけるエンコーダ52およびフィーダコントローラ51等が、本発明における同期制御手段に相当する。
【0033】
次に、図5(b)を参照しつつ、フィードバー21,21によるワークWの搬送態様について説明する。
【0034】
まず、フィードバー21,21がリターン動作によりリターン位置aに待機している状態でサーボモータ25が駆動されると、フィードバー21,21はY方向(近接方向)にクランプ位置bまで移動し、このフィードバー21,21に装着されているフィンガー20でワークWをクランプする。次いで、サーボモータ26を駆動することにより、フィードバー21,21はZ方向(上方)にリフト位置cまで移動し、このフィードバー21,21に装着されているフィンガー20でワークWを持上げる。続いて、サーボモータ27を駆動することにより、フィードバー21,21はX方向(前進方向)にアドバンス位置dまで移動し、ワークWを次の金型位置まで搬送する。
【0035】
この後、サーボモータ26を駆動することにより、フィードバー21,21はZ方向(下方)にダウン位置eまで移動して次の金型にワークWを供給し、続いてサーボモータ25を駆動することにより、フィードバー21,21はY方向(離隔方向)にアンクランプ位置fまで移動して金型から退避する。ここで、プレス機のスライド4が下降・上昇してワークWの加工が行われる。その間に、サーボモータ27を駆動することにより、フィードバー21,21はX方向(後退方向)にリターン位置aまでリターン動作して1サイクルが終了する。
【0036】
なお、前述の説明は、1つのワークWの搬送態様についてなされているが、本実施形態では、図5(a)に示されるように、左右のフィードバー21,21は8対のフィンガー20a〜20hが取着されており、前記フィードバー21,21のクランプ、リフト、アドバンス、ダウン、アンクランプおよびリターンの各動作は全フィンガー20a〜20hに対して同時に行われる。したがって、各ワークWは、各プレス機1a〜1dにより一斉に所要の加工が施された後、各フィンガー20a〜20hにより一斉に次の加工ステーションもしくは排出位置に搬送される。
【0037】
この場合、フィードバー21,21のアンクランプ動作およびリターン動作時に各フィンガー20a〜20hはスライド4によるプレス動作と干渉しない側方位置へ退避されているため、スライド4を一旦停止させて間欠運転を行う必要がなく、各プレス機1a〜1dによる加工動作とフィードバー21,21によるワーク搬送動作とを連続的に、かつ高速に行うことができる。
【0038】
また、本実施形態では、図5(a)に示されるように、1台のプレス機に対して2箇所の加工ステーションが設けられており、4台のプレス機の合計で8箇所の加工ステーションを設けることが可能となっている。これは、サーボモータ27の回転数を制御することで、フィードバー21,21のアドバンス・リターン動作のストローク(搬送ピッチ)を搬送ピッチ可変手段を含むフィーダコントローラ51によって自由に変更できることによる。したがって、1台のプレス機毎の加工ステーション数は1箇所であっても、あるいは3箇所以上であっても良い。このように、本実施形態のプレス加工システムによれば、複数台のプレス機を相互に連結して同期運転するとともに、これらプレス機とトランスファ装置とを同期制御するように構成されているので、プレス機の大型化を招くことなく、連続高速加工が可能であり、またワークの搬送ピッチも自由に変更することができ、プレス機の機能を最大限に発揮して加工の効率化を図るという優れた効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の一実施形態に係る複数台プレストランスファ装置を含むプレス加工システムの正面図である。
【図2】図2は、本実施形態のプレス加工システムの右側面図である。
【図3】図3は、トランスファ装置の詳細構造を示す図であって、アドバンス・リターン機構の正面図(a)およびそのB−B線断面図(b)である。
【図4】図4は、トランスファ装置の詳細構造を示す図であって、リフト・ダウン機構およびクランプ・アンクランプ機構の断面図である。
【図5】図5は、フィードバーの平面図(a)およびフィードバーのモーションパターン説明図(b)である。
【図6】図6は、本実施形態のプレス加工システムの制御ブロック図である。
【符号の説明】
1a〜1d       プレス機
2           トランスファ装置
3           固定装置
4           スライド
5           ボルスタ
6(6a〜6d)    モータ
7(7a〜7d)    出力軸
8,11        プーリ
10、12,13    タイミングベルト
20(20a〜20h) フィンガー
21          フィードバー
22          クランプ・アンクランプ機構
23          リフト・ダウン機構
24          アドバンス・リターン機構
26,27,28    サーボモータ
32,39,47    スライダー
37,45       ボールねじ軸
38,46       ボールナット部材
41          連結リンク
50          プレスコントローラ
51          フィーダコントローラ

Claims (4)

  1. 相互に密着連結されて同期運転される複数台のプレス機よりなる複数台プレス機群に用いられる複数台プレストランスファ装置であって、
    ワーク搬送方向の両側に配されてそのワークを把持する多数個のフィンガーを有する一対のフィードバーと、このフィードバーにクランプ・アンクランプ動作を行わせるクランプ・アンクランプ機構と、前記フィードバーにリフト・ダウン動作を行わせるリフト・ダウン機構と、前記フィードバーにアドバンス・リターン動作を行わせるアドバンス・リターン機構と、これら各機構に連結されて各機構を駆動する各サーボモータと、前記アドバンス・リターン機構を駆動するサーボモータを制御することによりワークの搬送ピッチを可変にする搬送ピッチ可変手段を備えることを特徴とする複数台プレストランスファ装置。
  2. 前記複数台のプレス機はそれぞれ独立のモータにより駆動されるとともに、各モータの出力軸にそれぞれプーリが設けられ、これらプーリ間にタイミングベルトを巻き掛けることにより各プレス機が同期運転される請求項1に記載の複数台プレストランスファ装置。
  3. 前記各プレス機を独立駆動するモータは、共通のインバーター可変周波数電源を用いて連続可変速度制御される請求項2に記載の複数台プレストランスファ装置。
  4. 前記複数台のプレス機のうちの少なくとも1台のプレス機の主軸にその主軸の回転角を検出する回転角検出手段が設けられるとともに、この回転角検出手段による検出値に基づいて前記各サーボモータを制御することにより前記プレス機と前記フィードバーの動作を同期させる同期制御手段が設けられる請求項1〜3のいずれかに記載の複数台プレストランスファ装置。
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