JP2009056472A - ダイクッション装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送装置における搬送速度を向上させることで、サイクルタイムを短縮し、生産性を向上させるダイクッション装置の制御方法を提供する。
【解決手段】プレス機械１に搭載され、ワークＷを載置するとともに昇降可能に構成されるワーク載置部１２を有するダイクッション装置１０の制御方法である。ワークＷを搬送するワーク搬送装置１９，２１がワーク載置部１２にワークＷを載置するワーク載置高さに移動する動作及びワーク載置部１２からワークＷを受け取るワーク受け渡し高さに移動する動作に対応させてワーク載置部１２の上下動作を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、プレス機械におけるダイクッション装置の制御方法に関するものである。

ダイクッション装置は、プレス機械において上金型との間でワークを挟みワークのしわ押さえ圧力を発生するための機構である。ダイクッション装置は、一般に、上下動するピストンを有する１本ないし複数本のシリンダで駆動されるようになっており、シリンダに出入りする空気や油の流量をバルブで制御することにより、所望のクッションモーションを得る（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１には、油圧シリンダのみを使用する構成の一例が開示されており、特許文献２には、空気圧シリンダと油圧シリンダを併用する構成の一例が開示されている。

図４に、特許文献１に記載されたダイクッション装置のクッションモーションを示す。図４に示すように、スライドが下死点通過後、ダイクッションをロッキング（停止）した状態で、ワーク搬送装置が上下動することでワークの取出しが行なわれる。ダイクッションは、出側ワーク搬送装置がダイクッションの最上部に位置するブランクホルダから十分に離れてから、ロッキングを終了して上昇を開始するように制御されている。
特開平７−２４６００号公報 特許第２５６８０６９号公報

しかしながら、一般に搬送装置はその構造上、水平（横）方向に比べて上下（縦）方向の移動速度が低いため、搬送速度向上を図る際の妨げとなっていた。その結果、プレス加工におけるサイクルタイムの短縮化に制約が生じ、プレス機械の処理能力（生産性）を十分に向上させることができないといった問題があった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、搬送装置における上下（縦）方向の移動距離を短くすることで、サイクルタイムを短縮し、生産性を向上させるダイクッション装置の制御方法を提供することにある。

本発明のダイクッション装置の制御方法は、プレス機械に搭載され、ワークを載置するとともに昇降可能に構成されるワーク載置部を有するダイクッション装置の制御方法であって、前記ワークを搬送するワーク搬送装置が前記ワーク載置部に前記ワークを載置する動作及び前記ワーク載置部から前記ワークを受け取る動作に対応させて、前記ワーク載置部の上下動作を行うことを特徴とする。

また、上記ダイクッション装置の制御方法においては、プレス加工が施された加工済ワークを前記プレス機械内から搬出する出側ワーク搬送装置が前記ワーク載置部から前記加工済ワークを受け取るワーク受け渡し高さまで下降する動作に伴って、前記ワーク載置部を前記ワーク受け渡し高さまで上昇させるのが好ましい。
さらに、前記加工済ワークを把持した前記出側搬送装置が前記ワーク受け渡し高さから上昇する動作に伴って、前記ワーク載置部を前記ワーク受け渡し高さから下降させるのが好ましい。

また、上記ダイクッション装置の制御方法においては、プレス加工を施す未加工ワークを把持するとともに前記プレス機械内に搬入する入側ワーク搬送装置が前記ワーク載置部に前記未加工ワークを載置するワーク載置高さまで下降する動作に伴って、前記ワーク載置部を前記ワーク載置高さまで上昇させるのが好ましい。
さらに、前記ワーク載置部上に前記未加工ワークを載置した前記入側ワーク搬送装置が前記ワーク載置高さから上昇する動作に伴って、前記ワーク載置部を前記ワーク載置高さから下降させるのが好ましい。

本発明によれば、以下の効果を得ることができる。
例えば、ワーク搬送装置がワーク載置高さまで下降するタイミングに合わせて（対応させて）ワーク載置部を上昇させるので、ワーク搬送装置における上下動の量を低減させることができる。よって、ワーク載置部及びワーク搬送装置の上下動作を対応させていない従来構成に比較して、プレス機械内からワーク搬送装置が進退する際に要する時間を短縮することができる。したがって、プレス加工におけるサイクルタイムを短縮化することができ、プレス機械の処理能力、すなわち生産性を向上できる。

以下、本発明のダイクッション制御方法に係る一実施形態について図面を参照にして詳細に説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

はじめに、本発明の制御方法により駆動制御されるダイクッション装置１０を備えたプレス機械１の概略構成について図１を参照しながら説明する。
図１に示すように、プレス機械１は、クランク軸２の偏心部にコネクティングロッド３が連結されている。また、クランク軸２はメーンモータ（図示せず）によって回転駆動され、クランク軸２の回転がコネクティングロッド３を介して往復直線動に変換され、コネクティングロッド３の下端に連結されたスライド４を上下動させるようになっている。そして、スライド４の下部には上金型５が取り付けられている。前記スライド４の下方にはベッド６が配置され、ベッド６上にはボルスタ７が設置され、ボルスタ７上に下金型８が支持されている。このような構成に基づき、スライド４が上下動されることにより、上金型５と下金型８の間に挿入されたワークＷがプレス加工される。

上記ダイクッション装置１０は、前記上金型５との間でワークＷのしわ押さえ圧力を発生するためのものである。具体的に、このダイクッション装置１０は、昇降可能に構成されワークＷを上面で支持するとともにワークＷの加工時に上金型との間でワークＷを挟んで降下するダイクッション１１と、ダイクッション１１を昇降駆動する昇降駆動機構１５と、昇降駆動機構１５の駆動を制御する制御装置１８とを備える。

ダイクッション１１は、ワークＷが載置されるブランクホルダ（ワーク載置部）１２と、ブランクホルダ１２を上端で支持しボルスタ７を貫通してベッド６の内部まで延びるクッションピン１３と、クッションピン１３を支持するクッションパッド１４とからなる。したがって、ブランクホルダ１２、クッションピン１３及びクッションパッド１４は一体となって上下動する。なお、通常、ブランクホルダ１２は、金型の種類に応じて交換される。

本実施形態において、昇降駆動機構１５は、ダイクッション１１を上下動させるシリンダ１６と、シリンダ１６を駆動するシリンダ駆動源１７とからなる。シリンダ駆動源１７から供給される油圧や空気圧などの流体でシリンダ１６が駆動され、ダイクッション１１がシリンダ１６で上下に駆動され、ワークＷがプレス加工されるときに、ダイクッション１１の最上部（ブランクホルダ１２）と上金型５の間にワークＷが挟まれることにより、ワークＷのしわ押さえが行われる。

制御装置１８は、スライド４の動きに合わせてダイクッション１１が適切な位置となるようシリンダ駆動源１７を制御する。ダイクッション１１の上下位置が位置検出器２３により検出され、クランク軸２の回転角が回転角検出器２４で検出され、これらの検出データが制御装置１８に送信される。位置検出器２３としては、磁歪式リニアエンコーダ、磁気式や光学式のリニアスケールを適用することができる。回転角検出器２４としては、光学式ロータリエンコーダやレゾルバが使用可能である。
制御装置１８は、位置検出器２３と回転角検出器２４からの検出データに基づいて、クランク軸２と連動しているスライド４の位置と、ダイクッション１１の位置が適切な関係となるように、シリンダ駆動源１７へ制御指令を与える。

シリンダ駆動源１７の構成としては、特許第２５６８０６９号に示されるような構成がある。制御方法としては、位置偏差を小さくするようにフィードバック制御することが一般的であり、制御特性を改善するためにフィードフォワード制御を併用することもある。

プレス機械１の前後には、プレス間のワーク搬送のために、入側ワーク搬送装置（ワーク搬送装置）１９と出側ワーク搬送装置（ワーク搬送装置）２１が設置されている。
前記入側ワーク搬送装置１９は、未加工のワークＷ（未加工ワーク）を入側把持部２０で把持して移動させブランクホルダ１２上に置く動作により、ワークＷをプレス機械１に搬入するものである。また、前記出側ワーク搬送装置２１は、加工後のワークＷ（加工済ワーク）を出側把持部２２で把持して移動させブランクホルダ１２上から取り除く動作を行なうことにより、ワークＷをプレス機械１から搬出するものである。入側ワーク搬送装置１９および出側ワーク搬送装置２１としては、産業用ロボットや専用のトランスファー装置を例示することができる。

前記入側ワーク搬送装置１９には入側把持部２０の高さ（上下位置）を検出する高さ検出器２６が設けられている。そして、この高さ検出器２６により検出された前記把持部２０の高さ信号が制御装置１８に送信されるようになっている。
同様に、出側ワーク搬送装置２１には出側把持部２２の高さ（上下位置）を検出する高さ検出器２５が設けられている。そして、この高さ検出器２５により検出された前記把持部２２の高さ信号が制御装置１８に送信されるようになっている。

上記高さ検出器２５、２６による検出方法としては、ワーク搬送装置１９、２１を駆動する各軸モータの回転角をロータリエンコーダやレゾルバで検出し駆動装置の寸法形状に基づく変換式を用いて計算で求める方法がある。また、これ以外の方法として、把持部２０、２２に光反射装置を設置し光学式の距離計測器で検出する手段、把持部２０、２２に磁石を設置し磁気式の位置計測器で検出する手段、或いは把持部２０、２２から水平方向に可動式に延長したアームの高さを鉛直方向に設けた磁気式や光学式のリニアエンコーダ・リニアセンサで検出する手段等を用いることができる。

すなわち、制御装置１８は高さ検出器２５，２６によって検出された把持部２０，２２の高さ信号（検出データ）に基づいて、前記把持部２０，２２の上下動作に対応させるように前記ダイクッション１１（ブランクフォルダ１２）の上下動作を行うように制御している。

ここで、本実施形態に係るダイクッション装置１０におけるダイクッション１１の動きについて説明する。なお、以下の説明においてダイクッション１１の動きはブランクフォルダ１２の上下動作に対応するものである。図２は、制御装置１８によって１サイクルの間に制御されるダイクッション１１（ブランクフォルダ１２）の動きを示す図である。なお、図２に示される１サイクルは、入側ワーク搬送装置１９により未加工ワークＷをプレス機械１内に搬入した後、プレス加工が施された加工済ワークＷ´を出側ワーク搬送装置２１によりプレス機械１から搬出するプロセスまでを含んでいる。

図２に示すように、１サイクルの始めでは、入側ワーク搬送装置１９により未加工ワークＷをプレス機械１内に搬送する（ａ：搬送プロセス）。プレス加工が施される未加工ワークＷを把持した入側ワーク搬送装置１９の入側把持部２０がプレス機械１内を下降することで、前記入側把持部２０に把持された未加工ワークＷをダイクッション１１最上部のブランクホルダ１２上に載置する。

このとき、制御装置１８は、前記入側把持部２０がダイクッション１１に未加工ワークＷを載置する動作に伴って、前記ダイクッション１１を上昇させるような制御を行う。具体的に制御装置１８は、位置検出器２３と高さ検出器２６からの検出データに基づいて、前記入側把持部２０が未加工ワークＷを把持して、ダイクッション１１上に未加工ワークＷを載置するワーク載置高さＨ１まで下降する間、ダイクッション１１の高さを上昇させるよう昇降駆動機構１５の駆動を制御する。より具体的には、制御装置１８は、入側ワーク搬送装置１９の高さ信号（高さ検出器２６）を参照し、ブランクホルダ１２がワーク載置高さＨ１まで上昇するように、制御信号をシリンダ駆動源１７に与える。

一方、入側ワーク搬送装置１９はワーク載置高さＨ１の高さで未加工ワークＷを離すことで、ブランクホルダ１２上に未加工ワークＷを確実に載置することができる。

このように入側把持部２０の下降動作に伴ってダイクッションが上昇するので、入側把持部２０がダイクッション１１に対して下降する距離（量）が短くなり、プレス機械１内に進入時における入側把持部２０の所要時間を短縮することができる。

ダイクッション１１（ブランクホルダ１２）上に前記未加工ワークＷを載置した後、前記入側把持部２０は上昇することでプレス機械１内から退避してゆく。このとき、前記制御装置１８は、入側把持部２０の上昇動作に伴って、前記ダイクッション１１を下降させるような制御を行う。

具体的に制御装置１８は、位置検出器２３と高さ検出器２６からの検出データに基づいて、前記入側把持部２０が前記ワーク載置高さＨ１から上昇する間、ダイクッション１１の高さを下降させるよう昇降駆動機構１５の駆動を制御する。より具体的には、制御装置１８は、入側ワーク搬送装置１９の高さ信号（高さ検出器２６）を参照し、ブランクホルダ１２がワーク載置高さＨ１から下降するように、制御信号をシリンダ駆動源１７に与える。

このように入側把持部２０がプレス機械１内から退避する際の上昇動作に伴ってダイクッション１１が下降するので、短時間でダイクッション１１と入側把持部２０とを所定距離（ダイクッション１１と未加工ワークＷとの接触が生じない距離）だけ離間させることができる。よって、入側把持部２０を上昇させる距離を短縮することができ、入側把持部２０がプレス機械１内から退避する際の所要時間を短縮することができる。
これにより、未加工ワークＷの搬送プロセスが終了する。

なお、本実施形態では、ダイクッション１１は、未加工ワークＷの載置後、入側把持部２０が上昇し始めるタイミングから僅かに遅れて下降し始めているが、未加工ワークＷを載置した直後から下降し始めるようにしてもよい。これによれば、より短時間でダイクッション１１と入側把持部２０とを所定距離だけ離間させることができる。

そして、スライド４が下降し、上金型５が未加工ワークＷに接触した以降は、スライド４が下降する動きに押されつつダイクッション１１も下降する。このとき、上金型５とブランクホルダ１２の間で適切なしわ押さえ力を発生するような制御が行われ、プレス加工が施されることで加工済ワークＷ´が生成される。スライド４が下死点を通過して上昇に転じた後、遅れてダイクッション１１は下死点から上昇し、上記下降済ワークＷ´がブランクホルダ１２上に載置される。そして、出側ワーク搬送装置２１により加工済ワークＷ´をプレス機械１内から搬出する（ｂ：搬出プロセス）。

このとき、制御装置１８は、前記出側把持部２２の下降動作に伴って、前記ダイクッション１１を上昇させるような制御を行う。具体的に制御装置１８は、位置検出器２３と高さ検出装置２５からの検出データに基づいて、前記出側把持部２１がワーク受け渡し高さＨ２まで下降する間、ダイクッション１１の高さを上昇させるよう昇降駆動機構１５の駆動を制御する。より具体的には、制御装置１８は、出側ワーク搬送装置２１の高さ信号（高さ検出装置２５）を参照し、ブランクホルダ１２の上面がワーク受け渡し高さＨ２まで上昇するように、制御信号をシリンダ駆動源１７に与える。

一方、出側把持部２２は、前記ワーク受け渡し高さＨ２で待機するブランクホルダ１２上に載置された加工済ワークＷ´まで下降することで、この下降済ワークＷ´を把持することができる。

ここで、加工済ワークＷ´はプレス成型によって凹凸形状を有したものとなっているため、プレス機械１内から加工済ワークＷ´を搬出する場合には、加工済ワークＷ´がダイクッション１１に接触するおそれが高くなる。

そのため、出側ワーク搬送装置２１の出側把持部２２が把持した加工済ワークＷ´をプレス機械１内から搬出する場合は、入側ワーク搬送装置１９の入側把持部２０に把持された未加工ワークＷをプレス機械１内に搬入する場合に比べて、ダイクッション１１に接触しないように加工済ワークＷ´をより高い位置まで上昇させる必要がある。

そこで、本実施形態に係る制御装置１８は、出側把持部２２がプレス機械１内から退避する際の上昇動作に伴ってダイクッション１１を下降させるような制御を行う。
具体的に制御装置１８は、位置検出器２３と高さ検出装置２５からの検出データに基づいて、前記出側把持部２２が加工済ワークＷ´を把持してワーク受け渡し高さＨ２から上昇する間、ダイクッション１１の高さを下降させるよう昇降駆動機構１５の駆動を制御する。より具体的には、制御装置１８は、出側ワーク搬送装置２２の高さ信号（高さ検出装置２５）を参照し、ブランクホルダ１２がワーク受け渡し高さＨ２よりも下方に降下させるように、制御信号をシリンダ駆動源１７に与える。

よって、短時間でダイクッション１１と出側把持部２２とを所定距離（ダイクッション１１と加工済ワークＷ´との接触が生じない距離）だけ離間させることができる。また、ダイクッション１１と前記出側把持部２２に把持された加工済ワークＷ´との機械的干渉を防止するとともに、しかも出側把持部２２を上昇させる距離を短縮することにより、出側把持部２２がプレス機械１内から退避する際の所要時間を短縮できる。

なお、本実施形態では、ダイクッション１１は、加工済ワークＷ´の受け渡し後、出側把持部２２が上昇し始めるタイミングから僅かに遅れて下降し始めているが、加工済ワークＷ´を受け渡した直後から下降し始めるようにしてもよい。これによれば、より短時間でダイクッション１１と出側把持部２２とを所定距離だけ離間させることができる。

ダイクッション１１は、前記出側把持部２２に把持された加工済ワークＷ´に接触しない位置まで降下した後、ブランクホルダ１２の上面を初期待機位置まで上昇させることで搬出プロセスが終了となる。

したがって、本発明に係るダイクッション制御方法によれば、上述したように入側、出側ワーク搬送装置１９，２１の上下動作（ワーク載置高さＨ１及びワーク受け渡し高さＨ２に移動する動作）に対応させるようにダイクッション１１（ブランクフォルダ１２）の上下動作を行っているので、入側、出側ワーク搬送装置１９，２１における上下動の量を低減させることができる。よって、プレス機械１内から入側、出側ワーク搬送装置１９，２１が進退する際に要する時間を短縮することができる。したがって、図３に示すように搬出プロセスを例に挙げた場合、図３のラインＬ１で示すように、ダイクッション１１をラインＬ２で示される従来技術よりも早いタイミング（Δｔ分だけ）で搬送プロセスを終了させることができる。なお、搬入プロセスにおいても同様である。したがって、プレス加工におけるサイクルタイムが短縮化されることでプレス機械の処理能力、すなわち生産性を向上できる。

なお、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において適宜変更が可能である。例えば、ブランクホルダ１２の動きを制御する手段としては、バルブの開度を変えることにより空気や油の流量を変える手段の他に、可変容量ポンプの容量を変化させることにより空気や油の流量を変える手段、ポンプを駆動するモータの回転をインバータにより変化させることで空気や油の流量を変える手段等を採用してもよい。空気や油の流量を変える手段は、上記の各手段に限定されない。

また、上記実施形態では、ダイクッション１１を油圧や空圧で作動するシリンダ１６で上下させる方式を示したが、本発明はサーボモータでクッションを上下動させるダイクッション（たとえば、特許第３２１１９０４号に示されている装置）にも適用可能である。この場合、サーボモータが小さくできる、サーボモータに電力を供給するインバータ・コンバータ・トランスが小さくできる、電力消費を低減できる、という効果が得られる。

また、上記実施形態では、１本のシリンダ１６でダイクッション１１を上下動させる構成を示したが、本発明は油圧と空気圧の２種類のシリンダを有する構成、上昇と下降で独立のシリンダ１６を有する構成、複数のシリンダで荷重を分散する構成等、シリンダ構成が異なる場合でも同様に適用可能である。

また、上記実施形態では、スライド駆動機構がクランク式であるクランクプレスの例を示したが、本発明はクランクレスプレス、リンクプレス、ナックルプレス、サーボプレス等、他の駆動形式のプレス機械におけるクッション装置に対しても同様に適用可能である。

また、上記実施形態では、スライド４の位置検出方法として、クランク軸２の回転角を検出する方法を示したが、光学式や磁気式のリニアエンコーダやリニアスケールを用いて、スライド４の高さを直接検出する方法も適用可能である。

本発明の駆動方法が用いられるプレス機械の概略構成を示す図である。 本実施形態に係るダイクッションの動きを示す図である。 本実施形態に係るダイクッションの動きの一部分を示す図である。 従来技術におけるダイクッションの動きを示す図である。

符号の説明

Ｗ…ワーク、１…プレス機械、２…クランク軸、３…コネクティングロッド、４…スライド、５…上金型、６…ベッド、７…ボルスタ、８…下金型、１０…ダイクッション装置、１１…ダイクッション、１２…ブランクホルダ（ワーク載置部）、１３…クッションピン、１４…クッションパッド、１５…昇降駆動機構、１６…シリンダ、１７…シリンダ駆動源、１８…制御装置、１９…入側ワーク搬送装置、２０…入側把持部、２２…出側把持部、２１…出側ワーク搬送装置、２３…位置検出器、２４…回転角検出器、２５…高さ検出器、２６…高さ検出器

Claims (5)

1. プレス機械に搭載され、ワークを載置するとともに昇降可能に構成されるワーク載置部を有するダイクッション装置の制御方法であって、
   前記ワークを搬送するワーク搬送装置が前記ワーク載置部に前記ワークを載置する動作及び前記ワーク載置部から前記ワークを受け取る動作に対応させて、前記ワーク載置部の上下動作を行うことを特徴とするダイクッション装置の制御方法。
2. プレス加工が施された加工済ワークを前記プレス機械内から搬出する出側ワーク搬送装置が前記ワーク載置部から前記加工済ワークを受け取るワーク受け渡し高さまで下降する動作に伴って、前記ワーク載置部を前記ワーク受け渡し高さまで上昇させることを特徴とする請求項１に記載のダイクッション装置の制御方法。
3. 前記加工済ワークを把持した前記出側搬送装置が前記ワーク受け渡し高さから上昇する動作に伴って、前記ワーク載置部を前記ワーク受け渡し高さから下降させることを特徴とする請求項２に記載のダイクッション装置の制御方法。
4. プレス加工を施す未加工ワークを把持するとともに前記プレス機械内に搬入する入側ワーク搬送装置が前記ワーク載置部に前記未加工ワークを載置するワーク載置高さまで下降する動作に伴って、前記ワーク載置部を前記ワーク載置高さまで上昇させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のダイクッション装置の制御方法。
5. 前記ワーク載置部上に前記未加工ワークを載置した前記入側ワーク搬送装置が前記ワーク載置高さから上昇する動作に伴って、前記ワーク載置部を前記ワーク載置高さから下降させることを特徴とする請求項４に記載のダイクッション装置の制御方法。

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