JP2006122958A - 金型交換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動鍛造プレス等の金型を交換するための金型交換装置で、作業者のカンやコツに頼らず、より簡単かつ安全に金型を保持して交換できるようにすること。
【解決手段】 金型保持部を備えたアームを、水平面内で回転自在な関節部を介して連結した複数のアーム部材で構成し、該アームの基部を機枠に水平面内で回転自在に取り付けるとともに、前記関節部の回転角度を検出する回転角度検出手段と、該回転角度検出手段の出力に基づいて前記金型保持部の平面位置を算出する保持部位置算出手段と、該保持部位置算出手段によって算出された金型保持部の実際の位置が金型着脱可能範囲内にあるか否かを判定する判定手段とを設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動鍛造プレス等に設けられている金型を交換するために使用する金型交換装置に関するものである。

複数の金型を工程順に並べて取り付け、ワークをこれら複数の金型で順次加工するトランスファプレス装置では、金型の交換のための装置が付設されている。従来の金型交換装置としては、例えば特許文献１に示すように、プレス装置から取り外した金型を交換台車（ムービングボルスタ）でプレス装置の外に搬出し、交換作業を行うものがある。また、金型の搬送を、水平面内で移動自在なアームによって行うものもある。

特開平３−２０７５３５号公報

上記特許文献１に記載されているものは、走行距離検出手段と位置設定手段とが設けられており、これらの出力信号の比較によって駆動装置を制御し、適正な交換位置に台車を停止して作業を行えるようになっている。しかしながら、金型を台車でプレス装置の外へ搬出して交換作業を行う方式では、金型を所定の位置まで搬送するための台車が必要であり、しかもプレス装置の周辺部に台車を移動させるスペースと、交換作業を行うためのスペースが必要であるという問題点がある。

一方、台車で金型を搬送せず、水平面内で移動自在なアームによって金型を搬送するものもある。この装置では、アームの先端部に金型を収納する金型保持部（金型受け部）が設けられていて、プレス装置から取り外した金型をこの金型保持部に保持して交換作業位置まで搬送するとともに、新たな金型をこの金型保持部に保持してプレス装置の金型装着位置まで搬送するようになっている。

上記水平面内で移動自在なアームによって金型を搬送する従来の装置は、もっぱら手作業によって操作するようになっていたので、クランパの解除された金型を金型保持部に収納するときや、金型保持部で保持されて搬送されてきた新たな金型をプレス装置に装着するときに、熟練した作業者のカンやコツに頼って金型保持部を所定の位置に設定しなければならなかった。このため、金型搬送作業が困難であり、かなりの時間を要していた。

そこで本発明は、従来の金型交換装置の問題点を改良し、水平面内で移動自在なアームで金型を所定位置に搬送して交換作業を行う装置において、作業者のカンやコツに頼らず、より簡単かつ安全に金型を保持して交換できるようにすることを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は次のような構成とした。すなわち、請求項１に記載の金型交換装置は、基部が水平面内で回転自在に支持されたアームの先端部に金型を保持する金型保持部を設けた金型交換装置であって、前記アームを複数のアーム部材に分割し、該複数のアーム部材を水平面内で回転自在な関節部で互いに連結して、屈曲自在なアームを構成するとともに、該関節部の回転角度を検出する回転角度検出手段と、該回転角度検出手段の出力に基づいて前記金型保持部の平面位置を算出する保持部位置算出手段と、該保持部位置算出手段によって算出された金型保持部の実際の位置と予め設定されている金型着脱可能範囲とを比較して、金型保持部が金型着脱可能範囲内にあるか否かを判定する判定手段とを設けたことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、金型を保持するアームが複数のアーム部材に分割されており、各アーム部材が水平面内で回転自在な関節によって互いに連結されて屈曲可能となっているので、アームの先端部に設けられている金型保持部を任意の平面位置に円滑に移動させることができる。また、アームの基部を縦軸に沿って昇降自在な昇降台に取り付けておくと、金型保持部を金型の着脱に必要な位置まで自在に移動させることができるようになるので好ましい。

さらに、金型保持部の水平面内の位置は、各関節の回転角度に基づいて算出され、該算出された位置が所定の金型着脱可能範囲内にあるかどうかが判定されるので、この判定結果に基づいて、金型の着脱を行うことができ、それほど熟練を必要とせずに、適正かつ安全に作業を行うことができる。

また、アームが複数のアーム部材に分割され、それぞれが水平面内で回転自在な関節部で互いに連結されているので、簡素な構成ながら、金型保持部をＸ−Ｙ方向のすべての位置に円滑に移動させることができる。

以下、図面に表された実施形態について具体的に説明する。図１乃至図３は、本発明に係る金型交換装置を例示するもので、この金型交換装置１は、所定位置に固定された支柱２と該支柱に昇降自在かつ水平面内で回転自在に支持されたアーム３を備えている。アーム３は、３本のアーム部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃを水平面内で回転自在な関節で連結して屈曲可能に構成されている。図示例ではアーム３が３本に分割され互いに連結されているが、３本に限らず、複数本を連結した構成であればよい。支柱２には、ボールネジを有する垂直なネジロッド５が縦軸として回転自在に支持されていて、支柱２の上端部に設置したモータ７によって正逆回転されるようになっている。このネジロッド５の回転量は、その下部に設けられたロータリーエンコーダ８で検出される。

前記ネジロッド５には、昇降台１０のナット部材１１が螺合している。昇降台１０は、支柱２に設けられた上下方向のレール１２に沿って昇降自在に設けられ、前記ネジロッド５の回転により、これに螺合するナット部材を介して上下に移動する。ネジロッド５の回転量は回転角検出手段である上記ロータリーエンコーダ８によって検出されるので、この検出結果から昇降台１０、すなわちアーム３全体の昇降量が求められる。なお、場合によっては、このような昇降台にアーム３を取り付けず、他の機枠に支持してもよい。また、昇降台１０の昇降方法としては、図示例に限らず、例えば油圧モータ、クレーン等、他の適当な昇降方法を採用することもできる。

昇降台１０には、垂直な支持軸１５が設けられており、この支持軸１５に第１のアーム部材３Ａの基部が取り付けられている。支持軸１５は、軸受け１６により水平面内で回転自在に支持されているので、第１のアーム部材３Ａはこの軸１５を中心として水平面内で回転自在である。

第１アーム部材３Ａの先端部には、第２のアーム部材３Ｂが軸１７によって水平面内で回転自在に支持されており、さらに該第２のアーム部材３Ｂの先端部には、第３のアーム部材３Ｃが軸１８によって水平面内で回転自在に支持されている。これら第１乃至第３のアーム部材が全体としてアーム３を構成している。また、前記軸１５、軸１７及び軸１８による連結部は、アームを水平面内で回転自在に支持する関節部を構成する。

前記アーム３を構成する第３のアーム部材３Ｃの先端部には、金型を保持する金型保持部（金型受け部）２０が設けられている。図の金型保持部２０は、プレス装置に設けられている上下の金型のうち上型を保持する受け皿として機能するもので、金型はこの金型保持部２０に嵌り込んで保持される。

上記アーム３を構成する第１、第２、第３のアーム部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃには、ストッパ穴ｈ１，ｈ２，ｈ３がそれぞれ設けられており、ストッパピンｐをこの穴ｈに挿入することにより、各アームの自由回転を規制することができるようになっている。第１のストッパピンｐ１は、支柱２に固着したブラケットｂ１に上下移動可能に支持され、第２のストッパピンｐ２は第１のアーム部材３Ａに固着したブラケットｂ２に上下移動可能に支持され、第３のストッパピンｐ３は第２のアーム部材３Ｂに固着したブラケットｂ３に上下移動可能に支持されている。このため、ストッパピンｐ１をストッパ穴ｈ１に挿入すると支柱２に対する第１のアーム部材３Ａの回転が拘束され、ストッパピンｐ２をストッパ穴ｈ２に挿入すると第１のアーム部材３Ａに対する第２のアーム部材３Ｂの回転が拘束され、ストッパピンｐ３をストッパ穴ｈ３に挿入すると第２のアーム部材３Ｂに対する第３のアーム部材３Ｃの回転が拘束される。

各アーム部材を支持する軸１５，１７，１８の下端部には、各アーム部材の回転量を検出する検出手段として、ロータリーエンコーダ２５が取り付けられていて、各軸の回転量を検出し、操作盤３０に出力するようになっている。操作盤３０には前記ロータリーエンコーダ２５の出力に基づいて、前記アームの先端部に設けられている金型保持部２０の中心部の平面位置を算出する位置算出手段と、該位置算出手段によって算出された金型保持部２０の中心部の位置と予め設定されている金型着脱可能範囲（平面における範囲）とを比較して、当該金型保持部２０の中心部の位置が着脱可能範囲内にあるか否かを判定する位置判定手段が制御回路として設けられている。金型保持部２０の位置が金型着脱可能範囲内にある場合は報知手段（ランプ、音声等）がその旨を報知する。また、前記金型保持部２０が金型着脱可能な範囲にあるときは、操作基部等にＯＮ表示がなされ、それに基づいて該当する金型を固定する金型クランパを解除できるようになっている。

操作盤３０はプレス装置の側部に立設されている。操作盤３０には、交換する金型を選択する切り替えスイッチ３１が設けられており、その周囲に工程を示す数字（１〜５）が順に記されている。金型交換に先立って、この切り替えスイッチ３１で当該金型の工程番号を選択すると、当該金型の着脱可能位置に金型保持部２０がセットされたときにクランパが解除可能となる。

操作盤３０には、さらにペンダント式のリモコン操作具３５が設けられている。この操作具３５には、アームを上昇させる押しボタンスイッチ、下降させる押しボタンスイッチ、金型をクランプするクランプスイッチ、クランプを解除するアンクランプスイッチ、及び金型保持部２０が所望の金型の着脱可能位置にあることを報知する報知ランプが設けられている。作業者は、このペンダント式リモコン操作具３５を手に持ってアームの移動や金型着脱の操作を行うことができる。

次に、この金型交換装置の使用法について上型を交換する場合を例にとって説明する。まず、アーム部材３Ｃの先端部に交換する上型を保持する金型保持部（上型積載用治具）２０を取り付ける。金型保持部２０を取り付けたアーム部材３Ｃに設けられている近接スイッチの結線を行う。この結線は、近接スイッチに接続されている線をアーム本体側面に設けられた端子に接続することにより行う。なお、近接スイッチは、金型保持部２０に取り付けておくこともできる。

上記準備作業が終わったら、アーム３を手動で動かして、交換する金型の直下まで金型保持部２０を移動させる。上記ペンダント式操作具３５の上昇スイッチを操作して、金型保持部２０を金型交換位置まで上昇させる。アーム３が所定の位置まで上昇すると、当該アーム全体の上昇位置を検出する近接スイッチがＯＮする。

金型保持部２０が金型へ接触するまで更に上昇させる。この時、アーム先端部の近接スイッチがＯＮする。ペンダント式操作具３５に設けられている「アンクランプ可能」を示すランプが点灯しているかどうかを確認し、点灯していれば金型保持部２０が金型着脱可能範囲にあることを意味するから、「アンクランプ」ボタンを押す。プレス装置のダイセット側に取り付けられている金型クランパーが指定された金型のみアンクランプさせ、当該金型が金型保持部２０である上型積載用治具上に載り、搬出可能状態となる。この状態でアーム下降用ボタンを押して、搬出可能な高さまで下降させ、アームの先端を手動操作して金型を機外へ搬出する。

この金型交換装置１のアーム３は、３本に分割されたアーム部材３Ａ，３Ｂ，３Ｃと３個の支持軸１５，１７，１８を備えており、各支持軸で水平面内で回転可能であるから、特定の金型位置へ金型保持部２０を移動させる方法も１通りではない。図６乃至図１１はこの移動方法を示すもので、図６、図７は工程１の金型への２通りの到達方法を表す。また、図８、図９は工程３の金型への到達方法を、図１０、図１１は工程５の金型への到達方法をそれぞれ表している。このように、各工程の金型への到達方法は１通りではないが、いずれの方法においても、各関節位置に設けられたロータリーエンコーダによる各アーム部材の回転角度と、各アーム部材の長さをデータとして、先端部の金型保持部２０の平面位置が求められるようになっている。

次に、下型の交換手順について説明する。まず、操作盤３０上で下型交換位置（交換する金型の位置）を選択する。アーム３を手動で動かし、交換位置の直上部まで移動させる。そして、アーム上下移動用のボタンのうち下降用ボタンを押して、下型交換位置まで下降させる。下型交換位置まで下降すると、近接スイッチがＯＮする。

アームの先端部に設けられている金型保持部２０の下型ロック装置を用いて、下型を金型保持部２０に固定する。ペンダント式操作具３５の「アンクランプ可能」を示すランプが点灯しているかどうかを確認し、点灯していれば「アンクランプ」ボタンを押す。すると、プレス装置のダイセットに取り付けられている金型クランプバーが指定された金型のみアンクランプされ、当該金型が搬出可能となる。そこで、アーム昇降用ボタンのうち上昇ボタンを押して、金型を搬出可能な高さまで上昇させ、手動でアームを動かして、機外へ搬出する。

なお、プレス装置のダイセットから取り外した金型は、所定の場所で金型保持部２０から取り外し、新たな金型を当該金型保持部２０に取り付けて、再度プレス装置のダイセットの位置まで搬入し、ダイセットに装着する。この場合もアームの上昇と平面内の移動は上記と同様に行う。

この金型交換装置１は、金型を保持する金型保持部２０の位置（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の位置）を確認する位置判定手段が設けられているので、金型の着脱を正当な位置で安全に行うことが可能である。上記位置確認は、各回転部に設けられたエンコーダの出力から算出するので、構造的に簡単で確実である。また、上下方向の移動は、上記エンコーダに加えて近接スイッチで検出するようになっているので、金型への衝突等のおそれはない。また、上下方向の駆動をモータで行っているので、上下動が円滑に行われ、金型と金型受け部２０との接触時における過負荷を防止できる。

なお、以上の説明では、アームを手動で移動させるようになっているが、モータ等のアクチュエータで自動的に移動させるようにしてもよい。また、上記ペンダント式操作具３５でアームの昇降操作を行うようになっているが、アームの先端部に昇降用押しボタンを設けて、これで操作するようにしてもよい。また、アンクランプ可能を示すランプもアームの先端部に取り付けておくのが便利である。

以上の説明から明らかなように、本発明にかかる金型交換装置は、鍛造プレス装置に設けられている金型を交換する作業に好適に使用することができ、それほど熟練を要せずに金型を交換することが可能である。

金型交換装置の平面図である。 その正面図である。 アームの構造を表す断面図である。 支柱の断面図である。 昇降装置の正面図である。 アームの移動方法を表す平面図である。 アームの移動方法を表す平面図である。 アームの移動方法を表す平面図である。 アームの移動方法を表す平面図である。 アームの移動方法を表す平面図である。 アームの移動方法を表す平面図である。

符号の説明

１ 金型交換装置
２ 支柱
３ アーム
５ ネジロッド
１０ 昇降台
１５ 支持軸
１７ 支持軸
１８ 支持軸
２０ 金型受け部
３０ 操作盤
３５ ペンダント式操作具

Claims (1)

1. 基部が水平面内で回転自在に支持されたアームの先端部に金型を保持する金型保持部を設けた金型交換装置であって、前記アームを複数のアーム部材に分割し、該複数のアーム部材を水平面内で回転自在な関節部で互いに連結して、屈曲自在なアームを構成するとともに、該関節部の回転角度を検出する回転角度検出手段と、該回転角度検出手段の出力に基づいて前記金型保持部の平面位置を算出する保持部位置算出手段と、該保持部位置算出手段によって算出された金型保持部の実際の位置と予め設定されている金型着脱可能範囲とを比較して、金型保持部が金型着脱可能範囲内にあるか否かを判定する判定手段とを設けたことを特徴とする金型交換装置。

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