JP2005254261A - 多工程単発プレス方法及びプレス装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ワークが小型あるいは複雑な形状になった場合でも、金型からワークを取り出し、移載する作業の作業効率を低下させず、また、ワークの取り出し、移載作業の自動化が容易になる多工程単発プレス方法及びプレス装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 金型1,2上のワークをプレス加工するプレス機4と、金型1,2を有するダイセットを180゜回転した位置に配置し、モータ6によって回転され、金型1,2をプレス機4と金型上のワークを取り替える移載部(作業者5)とへ行き来させるインデックステーブル3と、プレス機4でプレス加工された後のダイセットにある金型の上型を抜き出し、移載部でワークが取り替えられたダイセット内にある金型の上型をプレス加工できるようにセットする上型着脱機構7,8とを備えたものとする。
【選択図】 図1

Description

この発明は、曲げ加工、抜き加工、絞り加工等の板金加工や冷鍛加工を多工程にわたって行うことにより製造される製品を対象とした多工程単発プレス方法及びプレス装置に関するものである。
生産数量が多い製品を対象とするプレス装置の場合は、フープ材料にワークをつなぎ止めたまま多工程の加工を行う順送金型や、工程間のワークの搬送をロボットで行うトランスファ装置のように工程間のワークの受け渡しを自動化した装置を用いることができる。
しかし、多品種で少量の製品を対象とする場合、製品単価を低減するという観点から、多くの投資を必要とする上記のような順送金型やロボットを使用したトランスファ装置等の自動化装置を用いることができない。
また、形状が複雑な製品を対象とした場合には、順送金型では対応できなかったり、トランスファ装置のロボット搬送に制約を受ける場合もある。
一般に、多品種で少量の製品、あるいは形状が複雑な製品を対象とした場合には、各工程毎の単発の金型を組み合わせ、工程間のワークの移載を人手によって実施することになる。
このような単発多工程のプレス装置で、より安価な製品を製造するためには、人手による作業効率を如何にして上げるかが重要になる。
単発多工程のプレス加工において、作業効率を向上させるシステムとして、金型回転装置付きプレス機がある。このプレス機は、複数のフリーシャンク型の金型をインデックステーブル上に円環状に並べ、一端のプレス部ではプレス加工を行い、他端では作業者がワークを次工程の金型へ移載する作業を行い、インデックステーブルを回転させて次工程の金型をプレス部に配置し、次工程のプレス加工を行う。
多工程の場合、インデックステーブル上に工程順に各工程の金型を配置し、作業者は加工を終えた金型からワークを隣の次工程の金型へ搬送する。このプレス機の場合、作業者はプレス部の下に手を入れて作業する必要がないので、作業者の安全が確保された状態で直接金型内のワークを搬送することができ、また、プレス加工の時間を待たずにワークの搬送作業が行えるので作業効率があがる。また、1つの製品が連続して各工程を通過するので、全ての製品の一工程の加工を終えた後、次工程の加工に移る方法に比べて、仕掛品がなくなり、また、金型の不具合による不良品を発見した場合は、加工を中断して金型の調整を行うことにより、被害が最小限に抑えられるメリットがある(例えば、特許文献1参照)。
実公平1−23631号公報(第2−3頁、第1図−第3図)
しかし、上記特許文献1の金型回転装置付きプレス機は、フリーシャンク型の金型内にあるワークを取り出すのに時間がかかるという欠点がある。
すなわち、フリーシャンク型の金型の上型は、常に下型の上に配置されているので、上型と下型との間の隙間に手を入れてワークを取り出し、移載することが必要になる。そのため、特に、小型のワークや複雑な形状のワークを金型から取り出し、移載する場合は、作業効率が低下するという問題がある。
また、ワークの取り出し及び移載を人手ではなく自動機で行う場合、上型との干渉を避けて自動機の取り出し、搬送機構を構成することが必要になり、製品の形状によっては、機構構造が複雑になり、生産効率が低下する場合があるという問題がある。
また、ネジ加工等プレス加工以外の加工を、下型上にワークを載せたまま実施する場合は、上型がネジ加工の加工ヘッド部に干渉し、実施できないという問題がある。
この発明は、上記のような問題を解決するものであり、ワークが小型あるいは複雑な形状になった場合でも、金型からワークを取り出し、移載する作業の作業効率を低下させず、また、ワークの取り出し、移載作業の自動化が容易になる多工程単発プレス方法及びプレス装置を提供することを目的とするものである。
この発明に係る多工程単発プレス装置は、金型上のワークをプレス加工するプレス機と、上記金型を有するダイセットの複数個を所定箇所に配置させ、上記プレス機と上記金型上のワークを取り替える移載部との間を往来させる金型搬送機構と、上記プレス機でプレス加工された後のダイセットにある金型の上型を抜き出し、上記移載部でワークが取り替えられたダイセット内にある金型の上型をプレス加工できるようにセットする上型脱着機構とを備えたものである。
この発明に係る多工程単発プレス方法は、金型を有するダイセットの複数個を、上記金型上のワークをプレス加工するプレス機と上記金型上のワークを取り替える移載部との間を往来させて複数個の金型によるプレス加工を施す多工程単発プレス方法であって、
上記プレス機でプレス加工された後のダイセットにある金型の上型を抜き出して、上記上型を抜き出した金型を有するダイセットを上記移載部へ移動させるとともに、
上記移載部でワークが取り替えられたダイセット内にある金型の上型をプレス加工できるようにセットして、上記セットした金型を有するダイセットを上記プレス機へ移動させるものである。
この発明に係る多工程単発プレス装置によれば、金型の下型の上にある上型が取り除かれて上方の空間が大きく空くので、移載部における作業者による製品の取り出し、新たなワークの載置、他の金型へのワークの移載等、ワークの取り替えが容易になり作業効率が向上する。
また、移載部における作業者の作業を、ロボット等により容易に自動化することができる。
また、プレス加工だけでなく、ドリルによる穴開け、ネジ加工、フライス加工等の他の加工を下型にワークを載置したまま実施できるので、プレス加工に他の加工を組み合わせた製品加工においても生産効率が向上する。
実施の形態1.
図1は、この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態1を模式的に示す平面図(a)及び側面図(b)であり、図2及び図3は、図1に示した多工程単発プレス装置による加工方法を説明する模式図である。
この実施の形態1では、単発の金型1を有するダイセットと、単発の金型2を有するダイセットとを用いた2工程の例を示している。金型1及び2はフリーシャンク型の金型である。図1に示したように、モータ6と、モータ6によって時計方向及び反時計方向に回転し、金型1及び2を所定位置に搬送する金型搬送機構としてのインデックステーブル3と、インデックステーブル3上の金型1及び2により所定のプレス加工を行うプレス機4と、金型1及び2の上型を脱着する上型脱着機構部7及び8とを備えている。
上型脱着機構部7及び8は、プレス機4から時計方向及び反時計方向に90゜回転した位置に設けられ、作業者5はプレス機4から180゜回転した移載部の位置で、金型1及び2のワークの脱着による取り替えを実施する。また、インデックステーブル3に載置される金型1と金型2は互いに180゜回転した位置に置かれる。
図2(a)において、金型1(A)には加工を終えたワークが載っており、金型2(B)の上型が上型脱着機構部7で抜き取られて作業者5の前(移載部)にあり、金型2(B)には作業者5により、一工程前に金型1(A)でプレス加工されたワークが載置されているものとする。
図2(b)において、インデックステーブル3が反時計方向に90゜回転し、金型1(A)は上型脱着機構部8の位置に、また、金型2(B)は上型脱着機構部7の位置に配置される。
図3(a)において、金型1(A)の上型は上型脱着機構部8によって金型1(A)から抜き取られ、また、金型2(B)の上型は上型脱着機構部7によって金型2(B)に嵌め込まれる。
図3(b)において、インデックステーブル3が、さらに、反時計方向に90゜回転し、金型1(A)は作業者5の位置に、また、金型2(B)はプレス機4の位置に配置される。
図3(c)において、プレス装置4で、金型1(A)でプレス加工されたワークが金型2(B)により所定のプレス加工を施され、同時に、作業者は金型1(A)のプレス加工されたワークを取り出すとともに、新たに加工するワークを金型1(A)にセットする。
図3(d)において、プレス加工が終了し、作業者により金型1(A)へ新たなワークのセットが終了すると、図3(e)において、インデックステーブル3が時計方向に90゜回転し、金型1(A)は上型脱着機構部8の位置に、また、金型2(B)は上型脱着機構部7の位置に移動される。
図3(f)において、金型1(A)の上型は上型脱着機構部8によって嵌め込まれ、また、金型2(B)の上型は上型脱着機構部7によって抜き取られる。
図3(g)において、インデックステーブル3が、さらに、時計方向に90゜回転し、金型2(B)は作業者5の移載部に、また、金型1(A)はプレス機4の位置に移動される。
図3(h)において、プレス機4で、新たなワークが金型1(A)により所定のプレス加工を施され、同時に、作業者は金型2(B)のプレス加工されたワークを取り出すとともに、金型1(A)でプレス加工されたワークを金型2(B)にセットする。
図3(i)において、プレス加工が終了し、作業者によるワークの金型2(B)へのセットが終了すると、図3(j)において、インデックステーブル3が時計方向に90゜回転し、金型1(A)は上型脱着機構部8の位置に、また、金型2(B)は上型脱着機構部7の位置に配置される。図3(j)は、図2(b)と同一であり、この後、図3(a)〜図3(j)の工程を繰り返すことにより、金型1(A)と金型2(B)による2工程の製品が連続的に得られる。
以上のように、この実施の形態1によれば、作業者5が金型1及び2からワークを取り出したり、金型1及び2にワークをセットしたりする際に、下型の上空間に上型がないので、作業者は、小さい部品や形状の複雑な部品に対して効率のよい作業が実施でき、生産効率が向上し、安価な製品を製造することができる。
作業者5が行う作業を、例えば、ロボット等により自動化する際にも、下型の上空間に上型がないのでロボットのアーム等の動きに干渉するものがなく、自動化が容易になる。
実施の形態2.
図4は、この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態2における金型を示す平面図(c)及び側面図(a),(b)であり、図5は、図4に示した金型を用いた多工程単発プレス装置を説明する模式図である。
図4に示したように、ベースとなるダイセットは、3つの金型A,B,Cの集合体9であり、3つの金型A,B,Cの上型aA,aB,aC及び下型bA,bB,bCはそれぞれ一体に固定されている。集合体9の構造はフリーシャンク型の構造であり、ガイド9a及びバネ9bを持つポストにより、一体になった上型aA,aB,aCが下型bA,bB,bCから浮いており、一体になった上型aA,aB,aCは一体になった下型bA,bB,cCから分離することができる。また、一体になった上型aA,aB,aCと下型bA,bB,bCは、4本のポスト9cによって位置決めされている。
図5に示したように、上記実施の形態1と同様、モータ6と、モータ6によって時計方向及び反時計方向に回転できる金型搬送機構としてのインデックステーブル3と、インデックステーブル3上の金型により所定のプレス加工を行うプレス機4と、2個の集合体の上型を脱着する上型脱着機構部7及び8とを備えている。
上型脱着機構部7及び8は、プレス機4から時計方向及び反時計方向に90゜回転した位置に設けられ、作業者5はプレス機4から180゜回転した移載部で、金型のワークの脱着を実施する。3つの金型A,B,Cの集合体9が2個あり、インデックステーブル3に載置される2個の集合体9は互いに180゜回転した位置に置かれる。
この実施の形態2における金型(ここでは集合体9)の回転、上型の脱着、作業者5の位置への金型の移動の操作は、上記実施の形態1と同様であるが、プレス機4におけるプレス加工では、金型A,B,Cの3つの加工が同時に行われる。
そこで、作業者5は、1つの集合体9の中で金型Cでプレス加工されたワークを取り出し、金型Bでプレス加工されたワークを隣の金型Cに移載し、金型Aでプレス加工されたワークを隣の金型Bに移載し、金型Aには新たなワークを載置する。この、取り出し、移載、新たなワークの載置を行うことにより、順次、金型A、金型B及び金型Cによる加工工程が連続的に行われる。もちろん、1つの集合体加工して加工が済んだワークを、別の集合体でで加工を連続させることにより、工程を増やすことができる。図5に示した例の場合は、最大6工程の加工を実施することができる。
この実施の形態2によれば、各金型A,B,C毎ではなく、金型A、金型B及び金型Cをまとめた集合体9毎に上型脱着機構部7及び8を設けているので、多工程単発プレス装置を安価にすることができる。
また、別段取りによる複数の金型を集合体9としてセットし、集合体9単位で段取り替えをすることができるので、多工程単発プレス装置に複数の金型をセットするときの段取り時間を低減することができる。
実施の形態3.
図6は、この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態3を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、図7は、この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態3の別の例を示す平面図であり、図8は、この実施の形態3の多工程単発プレス装置による加工方法を説明する模式図である。
図6に示したように、この実施の形態3では、上型脱着機構部7及び8がインデックステーブル3上にセットされている。
上型脱着機構部7及び8はそれぞれ、上型を支持するアーム部7a,8aと、アーム部7a,8aを上下させる上下駆動部7b,8bと、上下駆動部7b,8bを水平移動させる水平駆動部7c,8cとを備えている。上下駆動部7b,8b及び水平駆動部7c,8cはモータ等を用いたアクチュエータを用いることができる。
図6に示した多工程単発プレス装置においては、金型1及び2を互いに180゜回転した位置に配置した2工程(A工程及びB工程)の場合を示しているが、図7に示したように、4つの金型A,B,C,Dを90゜間隔で配置した4工程(A工程、B工程、C工程及びD工程)とすることもできる。
また、金型1および2は、上記実施の形態2と同様、金型A,B,C,…の集合体とすることもできる。
図8に従って、この実施の形態3におけるプレス加工の工程を説明する。
図8(a)及び(b)では、プレス機4側で金型1(A)によるプレス加工が終了し、作業者5側では、金型2(B)から、プレス加工されたワークが取り出され、前工程において金型1(A)によるプレス加工されたワークが載置される。この時、金型2(B)の上型は上型脱着機構部8によって金型2(B)から抜き取られ、下型の上部には上型がなく大きな空間があるので、作業者5は容易にワークを金型2(B)から取り出すことができる。
また、移載部における作業者の作業を、ロボット等を用いて容易に自動化することができる。
図8(c)及び(d)では、プレス装置4側において、上型脱着機構部7の水平駆動部が金型1(A)の方向に駆動され、上下駆動部がアーム部を上昇させて上型が金型1(A)のポスト部から抜き出され、さらに、水平駆動部が金型1(A)から離れるように駆動されてアーム部に支持された上型が水平移動するとともに、作業者5側において、脱着機構部8の水平駆動部が金型2(B)の方向に駆動され、上下駆動部がアーム部を下降させて上型が金型2(B)のポスト部に嵌合する。
図8(e)では、インデックステーブル3が180゜回転し、上型がセットされた金型2(B)がプレス機4側に移動し、上型が抜き出された金型1(A)が作業者5側へ移動する。金型2(B)によるプレス加工が終了し、作業者による金型1(A)からのワークの取り出し、及び新たなワークの載置が行われ、上型脱着機構部8による金型2(B)の上型の抜き出し及び上型脱着機構部7による金型1(A)への上型のセットが行われる。以上の工程を繰り返すことによって、金型1(A)及び金型2(B)の2工程の製品が連続して、必要な個数製造される。
なお、上型脱着機構部7及び上型脱着機構部8の駆動は、インデックステーブル3の回転時に行うことも可能である。
また、上下駆動部7bと水平駆動部7cの駆動部、上下駆動部8bと水平駆動部8cの駆動源はそれぞれ1つの駆動源とすることもできる。
多工程になる場合、金型の個数が増えるために、インデックステーブル3の径が大きくなり、また、金型の停止する位置精度を確保することが難しくなり、上型脱着機構部7及び上型脱着機構部8と金型1(A)及び金型2(B)との位置合わせが難しくなるが、この実施の形態3では、脱着機構部7及び上型脱着機構部8がインデックステーブル3上にあり、各金型1(A)及び金型2(B)と対になって回転するので、インデックステーブル3の高精度な停止位置精度を必要としなくなり、多工程単発プレス装置を安価なものとすることができる。
また、上型脱着機構部7及び上型脱着機構部8の駆動を、インデックステーブル3の回転時に行うことにより、作業者5が次の金型における作業を待つ時間が大幅に短縮され、さらに作業効率が向上する。
実施の形態4.
図9は、この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態4を示す平面図(a)及び側面図(b)であり、図10は、この実施の形態4の多工程単発プレス装置による加工方法を説明する模式図である。
図9に示したように、この実施の形態では、インデックステーブル3上にセットされた上型脱着機構部10が1つであり、金型1(A)及び金型2(B)に対して共通に働くように構成されている。
上型脱着機構部10において、上型を支持するアーム部10aは、金型1(A)及び金型2(B)の両方に出ており、アーム部10aを上下させる上下駆動部10b及び上下駆動部10bを水平移動させる水平駆動部10cは2つのアーム部10aを同時に駆動する。
図10に従って、この実施の形態4におけるプレス加工の工程を説明する。
図10(a)及び(b)では、プレス機4側で金型1(A)によるプレス加工が終了し、作業者5側では、金型2(B)から、プレス加工されたワークが取り出され、前工程において金型1(A)によるプレス加工されたワークが載置される。この時、金型2(B)の上型は上型脱着機構部10によって金型2(B)から抜き取られ、下型の上部には上型がないので、作業者5は容易にワークを金型2(B)から取り出すことができる。また、金型2(B)側のアームには、金型2(B)の上型が支持されている。
図10(c)では、上下駆動部10bが駆動され、金型1(A)側のアーム部が金型1(A)の上型を支持し、金型1(A)のポストから抜き出す。
図10(d)では、水平駆動部10cが駆動され、上下駆動部10bが金型2(B)側に水平移動し、図10(e)では、上下駆動部10bが駆動され、金型2(B)側のアーム部が下降し、金型2(B)のポストに金型2(B)の上型を嵌合する。
図10(f)では、インデックステーブル3が180゜回転し、上型がセットされた金型2(B)がプレス機4側に移動し、上型が抜き出された金型1(A)が作業者5側へ移動する。金型2(B)によるプレス加工が終了し、作業者による金型1(A)からのワークの取り出し、及び新たなワークの載置が行われ、上型脱着機構部10による金型2(B)の上型の抜き出し及び上型脱着機構部10による金型1(A)への上型のセットが行われる。以上の工程を繰り返すことによって、金型1(A)及び金型2(B)の2工程の製品が連続して、必要な個数製造される。
この実施の形態4によれば、金型1(A)及び金型2(B)の上型を抜き出すための上下駆動部10b及び水平駆動部10cを、金型1(A)及び金型2(B)に共有のものとすることによって、脱着機構部10を安価に、かつ、重量を小さくできるので、多工程単発プレス装置を安価なものとすることができるとともに、多工程単発プレス装置を小型化し、据え付け面積を低減することができる。
また、インデックステーブル3及び脱着機構部10を含む回転体の重量を低減することによって、インデックステーブル3の回転速度を増すことができ、さらに作業効率を増すことができる。
実施の形態5.
図11は、この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態5を示す平面図であり、図11(a)は、プレス機4が1機の場合、図11(b)はプレス機4が2機の場合であり、プレス機4が1機の場合(図11(a)の場合)には、作業者5が二人要るが、プレス機4が2機の場合(図11(b)の場合)には、作業者5は一人でよい。
上記実施の形態1ないし4では、インデックステーブルを回転させて、複数の金型をプレス装置と移載部(作業者)とへ行き来させたが、図11の矢印に示したように、パレット11を往復運動させて複数の金型をプレス装置と移載部(作業者)へ行き来させてもよい。
この実施の形態5においても、脱着機構部7及び8が設けられ、プレス加工が終了した方の金型の上型は脱着機構部7及び8で抜き取られ、作業者5のもとへ来るときには、金型の下型上には上型がない状態にされており、作業者5は金型からワークを取り出し、別のワークをセットする作業が容易になり、作業効率が向上する。
この発明に係る多工程単発プレス方法及びプレス装置は、曲げ加工、抜き加工、絞り加工等の板金加工や冷鍛加工を多工程にわたって行うことにより製造される単発的な製品を対象としたプレス加工に対して有効に利用できる。
この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態1を模式的に示す平面図(a)及び側面図(b)である。 図1に示した多工程単発プレス装置による加工方法を説明する模式図である。 図1に示した多工程単発プレス装置による加工方法を説明する模式図である。 この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態2における金型を示す平面図(c)及び側面図(a),(b)である。 図4に示した金型を用いた多工程単発プレス装置を説明する模式図である。 この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態3を示す平面図(a)及び側面図(b)である。 この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態3の別の例を示す平面図である。 実施の形態3の多工程単発プレス装置による加工方法を説明する模式図である。 この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態4を示す平面図(a)及び側面図(b)である。 実施の形態4の多工程単発プレス装置による加工方法を説明する模式図である。 この発明に係る多工程単発プレス装置の実施の形態5を示す平面図である。
符号の説明
1,2 金型、3 インデックステーブル、4 プレス機、5 作業者、6 モータ、
7,8,10 上型脱着機構部、7a,8a,10a アーム部、
7b,8b,10b 上下駆動部、7c,8c,10c 水平駆動部、9 集合体、
9a ガイド、9b バネ、11 パレット。

Claims (5)

  1. 金型上のワークをプレス加工するプレス機と、上記金型を有するダイセットの複数個を所定箇所に配置させ、上記プレス機と上記金型上のワークを取り替える移載部との間を往来させる金型搬送機構と、上記プレス機でプレス加工された後のダイセットにある金型の上型を抜き出し、上記移載部でワークが取り替えられたダイセット内にある金型の上型をプレス加工できるようにセットする上型脱着機構とを備えたことを特徴とする多工程単発プレス装置。
  2. 上記ダイセットに複数個の金型があり、上記複数個の金型の上型が一体にされており、上記上型脱着機構は、上記一体にされた上型を脱着することを特徴とする請求項1記載の多工程単発プレス装置。
  3. 上記上型脱着機構は、上記ダイセットとともに金型搬送機構上に配置されていることを特徴とする請求項1記載の多工程単発プレス装置。
  4. 上記上型脱着機構は、一対の上記ダイセットの上記上型を支持する一対のアーム部と、上記一対のアーム部に共有され、上記一対のアーム部を同時に上下させる上下駆動部と、上記一対のアーム部に共有され、上記上下駆動部を同時に水平移動させる水平駆動部とを備えたことを特徴とする請求項3記載の多工程単発プレス装置。
  5. 金型を有するダイセットの複数個を、上記金型上のワークをプレス加工するプレス機と上記金型上のワークを取り替える移載部との間を往来させて複数個の金型によるプレス加工を施す多工程単発プレス方法であって、
    上記プレス機でプレス加工された後のダイセットにある金型の上型を抜き出して、上記上型を抜き出した金型を有するダイセットを上記移載部へ移動させるとともに、
    上記移載部でワークが取り替えられたダイセット内にある金型の上型をプレス加工できるようにセットして、上記セットした金型を有するダイセットを上記プレス機へ移動させることを特徴とする多工程単発プレス方法。
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