JP2012228708A - 板材供給装置及びこの板材供給装置が配置されたプレス加工ライン - Google Patents

Abstract

【課題】張力を付与しながら板材を送り出す場合であっても、コイル材２２のばらけ現象を抑制しつつ送り出し効率を向上させることができるようにする。
【解決手段】本発明の板材供給装置２は、第１検出器１７にて検出された送出量と第２検出器１８にて検出されたアンコイラ１５の回転量とに基づいてコイル材２２のコイル外径Ｄ２を求める径検出手段３０と、径検出手段３０で求められたコイル外径Ｄ２と送り出し後の板材１２の張力とに基づいてアンコイラ駆動モータ１６へのトルク制御値ｐを求めるトルク算出手段３１と、アンコイラ駆動モータ１６の回転停止後にトルク算出手段３１で求めたトルク制御値ｐに応じてアンコイラ駆動モータ１６へのトルク制御を行う制御手段３２とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、プレス加工装置に板材を送り出すための板材供給装置及びこの板材供給装置が配置されたプレス加工ラインに関するものである。

従来より、プレス加工装置に板材を供給するため、コイル状に巻かれた板材（コイル材）を供給装置によって送る様々な技術が開発されてきている。コイル材からプレス加工装置へ向けて板材を送り出した場合、コイル材の外径が変化し、この外径の変化が、例えば、送り出した後の板材の矯正に影響を与えることがある。そのため、コイル材の外径の変化を検出して制御を行うものとして特許文献１や特許文献２に示すものがある。

特許文献１のコイル材巻き癖矯正装置は、アンコイラに配置されたコイル材の外径を検出できる外径検出手段と、レベラに設けられた矯正ロール部の矯正量を調整する矯正量印加機構と、外径検出手段からの検出信号を基に予め設定された矯正量の基準値からそのコイル外径に対する矯正量を求め、その矯正量になるように矯正量調整機構を駆動制御する制御手段とを備えている。

特許文献２のコイル材供給装置は、コイルカーに上下方向移動自在に設けられ、下方への移動によりコイル材の外周面に当接するコイル押えローラと、コイル材の外周面へのコイル押えローラの当接によりコイル材の径寸法を検出するためのコイル径検出手段と、このコイル径検出手段で検出されたコイル材の径寸法に基づき、スキッド台に載置されたコイル材の中心の高さ位置とアンコイラの回転ドラムの高さ位置とが一致するまで昇降手段を駆動制御してスキッド台を上下動させる制御装置とを備えている。

つまり、特許文献１では、コイル材の外径を検出してコイル外径に対する矯正量を求めて制御を行ったり、特許文献２では、コイル材の外径を検出してスキッド台に載置されたコイル材の中心の高さ位置とアンコイラの回転ドラムの高さ位置とが一致するまでスキッド台を上下させている。

特開２０００−５１９４３号公報 特開平５−２３７４１号公報

さて、特許文献１及び２に示す技術では、コイル材から送り出した後の板材（アンコイラの出側の板材）には、張力を付与せずにプレス加工装置へ送り出すことを前提としたものである。しかしながら、近年、特許文献１及び２とは異なり、コイル材から送り出した後の板材（アンコイラの出側の板材）に張力を付与してプレス加工装置へ送り出すことが望まれている。

板材に張力を与えながら板材の送り出しを考えた場合、アンコイラを回転して板材を送り出しているときは、板材に一定の張力が付与された状態であるが、アンコイラを停止して板材の送り出しを停止した際には、アンコイラに装着された板材（コイル材）が外側に広がり、コイル材がばらけるという現象が生じやすい。コイル材が外側に広がるというばらけ現象が生じてしまうと、アンコイラを停止後に再びアンコイラを回転させて送り出す工程を行う前に、ばらけたコイル材を巻き絞らなければならず、その結果、送り出す効率が低下してしまう虞がある。

本発明は、上記問題点を鑑みてなされたものであり、張力（引っ張り力）を付与しながら板材を送り出すものであって、コイル材のばらけ現象を抑制しつつ送り出し効率を向上させることができる板材供給装置及びこの板材供給装置が配置されたプレス加工ラインを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するため以下の技術的手段を講じた。
本発明の板材供給装置は、コイル状に巻かれた板材よりなるコイル材を回転によって送り出すアンコイラと、前記アンコイラを回転させるべく前記アンコイラに回転駆動力を付与するアンコイラ駆動モータと、前記コイル材からの板材の送出量を検出可能な第１検出器と、前記アンコイラの回転量を検出可能な第２検出器とを備え、前記第１検出器にて検出された送出量と前記第２検出器にて検出されたアンコイラの回転量とに基づいて前記コイル材のコイル外径を求める径検出手段と、前記径検出手段で求められたコイル外径と送り出し後に板材に掛かる引っ張り力とに基づいて前記アンコイラ駆動モータへのトルク制御値を求めるトルク算出手段と、前記アンコイラ駆動モータの回転停止後に前記トルク算出手段で求めたトルク制御値に応じて前記アンコイラ駆動モータへのトルク制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする。

前記トルク算出手段は、前記引っ張り力と送り出し後の前記コイル径によって変化する力とが一致するように前記トルク制御値を求めることが好ましい。
前記制御手段は、前記板材の送り出し時は前記アンコイラ駆動モータの回転制御を行うと共に前記板材の送り出し停止時は前記回転制御からトルク制御に切り替えてトルク制御値で制御を行うことが好ましい。

本発明のプレス加工ラインは、上述した板材供給装置を備え、前記板材供給装置から送り出された板材の矯正を行って当該板材をプレス加工装置に送ることを特徴とする。

本発明によれば、張力を付与しながら板材を送り出す場合であっても、コイル材のばらけ現象を抑制しつつ送り出し効率を向上させることができる。

プレス加工ラインの全体図である。 コイル材の外径（直径）及び引っ張り力を求める説明図である。 板材供給装置の送り速度と板材矯正装置の送り速度との関係を示す関係図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
図１は、プレス加工ラインの全体図を示している。
図１に示すように、プレス加工ライン１には、上流側から下流側に向けて順に、板材供給装置２と、板材矯正装置３と、プレス加工装置４とが配置されている。
本発明は、板材供給装置２から板材１２を張力を掛けつつ下流側に送り出している状況下にて板材供給装置２のアンコイラ１５に巻かれたコイル材２２のばらつき現象を抑制することを特徴としている。

まず、板材矯正装置３及びプレス加工装置４について説明する。
板材矯正装置３は、板材供給装置２から送られてきた板材１２の巻き癖等を除去するものであって、板材１２を送り出すための一対の送りローラ５と、この送りローラ５に回転駆動力を付与する矯正駆動モータ６と、板材１２を矯正する複数の矯正ローラ７とを備えている。

送りローラ５及び矯正ローラ７は、床面Ｆ等に設置されたフレーム８に回転自在に支持され、矯正ローラ７の下流側に送りローラ５が配置されている。矯正ローラ７は、送りローラ５の回転動力が伝達される複数の従動ローラ（従動歯車）９を介して回転するようになっている。
この実施形態では、下側に配置された２つの矯正ローラ７Ｄ、７Ｄと、この２つの矯正ローラ７Ｄ、７Ｄの上側に配置された矯正ローラ７Ｕ、７Ｕによって、板材１２が矯正されるようになっている。矯正駆動モータ６は、後述する板材矯正装置３に備えられたアンコイラ駆動モータ１６と同期して回転駆動するようになっている。即ち、矯正駆動モータ６は、板材矯正装置３側の板材１２の送り速度（送出量）と、板材供給装置２側の板材１２の送り速度（送出量）とが同じとなるように、送りローラ５を回転駆動するものとなっている。

プレス加工装置４は、板材矯正装置３から送り出された板材１２に対して、上金型１０と下金型１１とによってプレスすることによってプレス加工するもので、間欠的にプレス加工を繰り返すものである。
このように、板材矯正装置３及びプレス加工装置４によれば、板材供給装置２から送り出された板材１２を板材矯正装置３によって矯正し、矯正した後の板材１２に対してプレス加工装置４によって所望のプレス加工を行うことができる。なお、板材矯正装置３やプレス加工装置４について簡単に説明したが、これら板材矯正装置３及びプレス加工装置４は、図１に示すものに限定されず、どのようなものであってもよい。

さて、プレス加工ライン１において、板材供給装置２から板材矯正装置３に向けて板材１２を供給するにあたっては、板材１２に一定の張力を付与するように、板材供給装置２のアンコイラ１５や板材矯正装置３の送りローラ５とを回転させるようになっている。なお、プレス加工ライン１においては、少なくとも板材供給装置２の第１エンコーダの検出ロール２３（板材供給装置２の出側）から板材矯正装置３の入側までの間（例えば、矯正ローラ７までの間）は、板材１２に張力を掛けることとしている。

上述したように、板材１２に張力を掛け送り出すような場合は、アンコイラ１５を停止して板材１２の送り出し停止時に、コイル状に巻かれた板材１２（コイル材２２）が外側に広がり、コイル材２２がばらけるという現象が生じやすいことから、本発明では、コイル材２２のばらけ現象を抑制しする制御を行うこととしている。
以下、板材供給装置２について詳しく説明する。

板材供給装置２は、アンコイラ１５と、アンコイラ駆動モータ１６と、第１検出器１７と、第２検出器１８と、制御部１９とを備えている。
アンコイラ１５は、コイル状に巻かれた板材１２よりなるコイル材２２を回転によって送り出すもので、フレーム２０に回転自在に支持されている。アンコイラ駆動モータ１６は、アンコイラ１５に回転駆動力を付与するもので、アンコイラ１５と同様にフレーム２０に固定されている。アンコイラ１５とアンコイラ駆動モータ１６との間には、アンコイラ駆動モータ１６の回転数を減速してアンコイラ１５の駆動軸に伝達する減速機２１が設けられている。

第１検出器１７は、コイル材２２から送り出された板材１２の送出量（周速）を検出可能なものであって、コイル材２２の外周面に接触してコイル材２２の回転に伴って回転する検出ロール２３を備えた第１エンコーダから構成されている。
具体的には、第１エンコーダ１７の検出ロール２３は、アンコイラ１５の上方に配置されたアーム２４の先端部に回転自在に支持されている。この検出ロール２３は、コイル材２２の外周面に接触して、コイル材２２の回転に伴って回転し、この回転数（回転角速度等）に基づいてコイル材２２の周速を検出可能となっている。第１エンコーダ１７で検出された検出ロール２３の回転数は、制御部１９に入力されるようになっている。

アーム２４の基端部はフレーム８の横軸２５に枢支され、アーム２４の中途部には、横軸２５を中心としてアーム２４を揺動させるためのアクチュエータ（例えば、油圧シリンダ）２６が連結されている。
したがって、コイル材２２の回転に応じて油圧シリンダ２６を作動させてアーム２４を揺動させることにより、コイル材２２の外径が変化しても第１エンコーダ１７の検出ロール２３をコイル材２２の外周面に接触させることができる。

第２検出器１８は、アンコイラ１５の回転量（回転数）を検出可能なものである。この第２検出器１８は、アンコイラ１５の外周面に接触又は非接触して直接アンコイラ１５の回転数を検出したり、アンコイラ１５の駆動軸（回転駆動軸）に接触又は非接触して回転駆動軸の回転数を検出することによって、アンコイラ１５の回転量である回転角速度を検出する第２エンコーダから構成されている。第２エンコーダ１８で検出されたアンコイラ１５の回転量は制御部１９に入力されるようになっている。

制御部１９は、板材供給装置２を制御するものであって、例えば、アンコイラ駆動モータ１６の回転制御やトルク制御を行うものである。この制御部１９は、シーケンサ等から構成され、径検出手段３０と、トルク算出手段３１と、制御手段３２とを備えている。これら径検出手段３０、トルク算出手段３１、制御手段３２はシーケンサに格納されたプログラム等から構成されている。

径検出手段３０は、第１エンコーダ１７にて検出された送出量と第２エンコーダ１８にて検出されたアンコイラ１５の回転数とに基づいてコイル材２２のコイル外径を求めるものである。
具体的には、図２に示すように、第１エンコーダ１７の検出ロール２３の外径（ロール外径）をＤ１とし、この検出ロール２３の回転数（ロール回転数）をＰＧ１とし、アンコイラ１５の回転数（アンコイラ回転数）をＰＧ２とし、コイル外径Ｄ２としたとき、式（１）に示す関係が成り立つ。

径検出手段３０は、第１エンコーダ１７で検出されたロール回転数ＰＧ１と、第２エンコーダ１８で検出されたアンコイラ回転数ＰＧ２、即ち、コイル材２２の回転数と、予め設定された第１エンコーダ１７のロール外径Ｄ１とからコイル外径Ｄ２を求める。
トルク算出手段３１は、径検出手段３０で求められたコイル外径Ｄ２と送り出し後の板材１２に掛かる引っ張り力とに基づいてアンコイラ駆動モータ１６へのトルク制御値を求めるものである。

図３に示すように、板材１２の幅（板幅）をｗ、板材１２の厚み（板厚）をｔ、予め設定された設定張力をｓとしたとき、引っ張り力Ｔ１は、式（２）に示す値となる。

また、コイル外径Ｄ２、アンコイラ駆動モータ１６のトルク制御値ｐ、減速機２１の減速比Ｇとしたとき、アンコイラ駆動モータ１６側にて働かせる力、言い換えれば、コイル外径Ｄ２によって変化する力Ｔ２は、式（３）となる。

トルク算出手段３１は、送り出し後に板材１２に掛かる引っ張り力Ｔ１とコイル外径Ｄ２によって変化する力Ｔ２とが一致するように、式（４）により、トルク制御値ｐを求める。

制御手段３２は、アンコイラ駆動モータ１６の回転停止後にトルク算出手段３１で求めたトルク制御値ｐに応じてアンコイラ駆動モータ１６へのトルク制御を行うものである。
図３に示すように、制御手段３２は、まず、プレス加工装置４側から板材１２の送り出しの要求があると、第１エンコーダ１７で検出された送り速度（送出量）と、板材矯正装置３側の板材１２の送り速度（送出量）とが一致するようにフィードバック制御等を掛けながら制御信号によってアンコイラ駆動モータ１６を駆動させる。そして、アンコイラ駆動モータ１６を回転させて、回転制御（クローズ制御）を続け、所定時間、即ち、プレス加工装置４が要求する所定量の板材１２を供給した後は、制御手段３２によってアンコイラ駆動モータ１６の回転を停止して、回転制御からトルク制御に切り替える。

トルク制御においては、上述したトルク制御値ｐのトルクをアンコイラ駆動モータ１６に掛けることによって、アンコイラ１５に回転停止力を付与している。言い換えれば、アンコイラ１５の停止時にトルク制御によってアンコイラ１５を回転させにくくしているため、板材１２（コイル材２２）に対して逆方向に張力、即ち、アンコイラ１５に巻き絞り作用を生じさせている。これより、アンコイラ１５停止時において、コイルが外側に広がり、コイル材２２がばらけるというばらけ現象を抑制することができる。

特に、制御手段３２は、アンコイラ駆動モータ１６を停止させて再びアンコイラ駆動モータ１６を駆動させて板材１２を送るまでの間（プレス加工装置４がプレスを行っている間）は、トルク算出手段３１によって求めたトルク制御値ｐを掛けるトルク制御を行っているため、アンコイラ１５停止間に板材１２が外側へ広がることを防止している。その結果、再び、アンコイラ１５をアンコイラ１５停止状態からアンコイラ１５回転状態にするときに、アンコイラ１５を送り方向とは反対に回転させて板材１２（コイル材２２）の巻き絞りを行う必要がなくなるため、板材１２を送り出す効率は低下せず、生産性を向上させることができる。

コイルの外径が大きいときは、トルク算出手段３１によって求められるトルク制御値ｐは、その外径に応じて大きくなる。一方、コイルの外径が小さいときは、トルク算出手段３１によって求められるトルク制御値ｐは小さくしていて、コイルの外径に応じてトルク制御値を変化させているため、アンコイラ１５の回転と停止とが繰り返されて、コイル材２２の大きさが逐次変化したとしても、一定の張力になるため、ばらけ現象を抑制することができる。

以上、まとめると、板材矯正装置３の矯正駆動モータ６の駆動が開始されると、板材供給装置２のアンコイラ駆動モータ１６も同時に駆動が開始されて、板材矯正装置３の矯正駆動モータ６と板材供給装置２のアンコイラ駆動モータ１６とが同期して送出量が同じとなるように、各駆動モータが駆動する。そして、板材矯正装置３の矯正駆動モータ６が停止すると板材供給装置２のアンコイラ駆動モータ１６も停止する。

このとき、板材供給装置２は、径検出手段３０によってコイル材２２のコイル外径Ｄ２を求め、トルク算出手段３１はコイル外径Ｄ２と送り出し後に板材１２に掛かる引っ張り力Ｔとに基づいてトルク制御値ｐを求め、アンコイラ駆動モータ１６の回転停止後にトルク制御値ｐをアンコイラ駆動モータ１６にかけるトルク制御を行うこととしている。そして、このような制御によって、張力を付与しながら板材１２を送り出す場合であっても、コイル材２２のばらけ現象を抑制しつつ送り出し効率を向上させることができる。

なお、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、運転条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な事項を採用している。

１ プレス加工ライン
２ 板材供給装置
３ 板材矯正装置
４ プレス加工装置
５ 送りローラ
６ 矯正駆動モータ
７ 矯正ローラ
８ フレーム
９ 従動ローラ
１０ 上金型
１１ 下金型
１２ 板材
１５ アンコイラ
１６ アンコイラ駆動モータ
１７ 第１検出器（第１エンコーダ）
１８ 第２検出器（第２エンコーダ）
１９ 制御部
２０ フレーム
２１ 減速機
２２ コイル材
２３ 検出ロール
２４ アーム
２５ 横軸（枢支軸）
２６ アクチュエータ
３０ 径検出手段
３１ トルク算出手段
３２ 制御手段
Ｄ１ ロール外径
Ｄ２ コイル外径
ＰＧ１ ロール回転数
ＰＧ２ アンコイラ回転数
Ｔ１ 引っ張り力
Ｔ２ 変化する力（アンコイラ駆動モータ側の力）
ｗ 板幅
ｔ 板厚
ｓ 設定張力
ｐ トルク制御値
Ｇ 減速比

Claims (4)

1. コイル状に巻かれた板材よりなるコイル材を回転によって送り出すアンコイラと、前記アンコイラを回転させるべく前記アンコイラに回転駆動力を付与するアンコイラ駆動モータと、前記コイル材からの板材の送出量を検出可能な第１検出器と、前記アンコイラの回転量を検出可能な第２検出器とを備え、
   前記第１検出器にて検出された送出量と前記第２検出器にて検出されたアンコイラの回転量とに基づいて前記コイル材のコイル外径を求める径検出手段と、
   前記径検出手段で求められたコイル外径と送り出し後に板材に掛かる引っ張り力とに基づいて前記アンコイラ駆動モータへのトルク制御値を求めるトルク算出手段と、
   前記アンコイラ駆動モータの回転停止後に前記トルク算出手段で求めたトルク制御値に応じて前記アンコイラ駆動モータへのトルク制御を行う制御手段とを備えていることを特徴とする板材供給装置。
2. 前記トルク算出手段は、前記引っ張り力と送り出し後の前記コイル径によって変化する力とが一致するように前記トルク制御値を求めることを特徴とする請求項１に記載の板材供給装置。
3. 前記制御手段は、前記板材の送り出し時は前記アンコイラ駆動モータの回転制御を行うと共に前記板材の送り出し停止時は前記回転制御からトルク制御に切り替えて前記トルク制御値で制御を行うことを特徴とする請求項の１又は２に記載の板材供給装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかの板材供給装置が配置され、前記板材供給装置から送り出された板材の矯正を行って当該板材をプレス加工装置に送るプレス加工ライン。

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