JP2017209712A - 多段式鍛造プレス機のトランスファ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動力伝達機構をコンパクトで部品点数の少ない構成とし得て、また搬送位置の調整を容易に行うことができる多段式鍛造プレス機のトランスファ装置を提供する。【解決手段】ベースプレート３４と、ベースプレート３４の支持面３６に設けられたガイドレール４６に沿って水平方向にスライド移動可能な第１プレート３８と、第１プレート３８に設けられたガイドレール５５に沿って上下方向にスライド移動可能な第２プレート４０と、第２プレート４０に取り付けられたチャックユニット４２と、水平駆動用サーボモータと、上下駆動用サーボモータと、を有し、水平駆動用サーボモータを水平方向にスライド移動可能な第１プレート３８に、上下駆動用サーボモータを上下方向にスライド移動可能な第２プレート４０に、それぞれリンク機構を介して接続した。【選択図】 図２

Description

この発明は複数並設された鍛造加工部にワークを順次搬送するための多段式鍛造プレス機のトランスファ装置に関する。

ダイ及びパンチを備えた鍛造加工部が水平方向に複数並設された多段式鍛造プレス機に、ワークを次の鍛造加工部へ搬送するためのトランスファ装置を備えたものとして、例えば下記特許文献１に開示されたものがある。

この種のトランスファ装置は複数のチャックユニットを有し、その先端部に設けられたチャック爪にてワークを挟持して次工程の鍛造加工部に搬送する。
この時トランスファ装置は、チャックユニットを複数の鍛造加工部が並設されている水平方向に移動させるのに加えて、パンチやダイとの干渉を避けるため水平方向とは直交する上下方向にも移動させる場合が多い。このような水平方向及び上下方向の移動動作を行なわせるための動力源として、従来はプレスラムを駆動させるための主モータが用いられていた。
このような場合、主モータの動力は、ギア、カム、リンク機構等で構成される動力伝達機構を介して、チャックユニットが取り付けられているトランスファビーム等に伝達される。
このため主モータを動力源とする従来のトランスファ装置では、動力伝達機構が長くなってしまうとともに、これを構成する部品点数も多くなり動力伝達機構が複雑化してしまう問題が生じていた。
このような複雑な機構は作製費用が高価なものとなり、またメンテナンス費用も増加してしまう。

ところで、鍛造加工部においてダイとダイに収容されたワークとの間で芯ずれが生じると、これが鍛造加工の際に外径と内径の芯ずれ等の不具合の原因となるため、多段式鍛造プレス機のトランスファ装置はワークを搬送する際の位置精度を高く維持すべく、水平方向及び上下方向の搬送位置の調整を行う必要がある。
しかしながら主モータを動力源とするトランスファ装置では、搬送位置の調整を行う場合、具体的には動力伝達機構を構成するリンクの長さやカムのカム曲線を変更することになるため、該当部品の交換又は調整作業が必要となり、その結果鍛造プレス機の停止時間が長くなってしまい製品生産時間を阻害する要因となっていた。

尚、下記特許文献２にはトランスファ装置の動力源としてサーボモータを用いた点が開示されている。この特許文献２に記載のものは、複数組のフィンガ（チャック爪）を有する一対のビームの両端に、関節付きアームを介してサーボモータを接続し、両端のサーボモータの連携により前記ビームに２次元若しくは３次元動作を付与するものである。
しかしながらこの特許文献２に記載のものは、各サーボモータがそれ単独でビームを水平方向若しくは上下方向に移動させるといったものではなく本発明とは搬送機構が異なっている。

特開２０１３−７８７９１号公報 特許第５５１７１４７号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、動力伝達機構をコンパクトで部品点数の少ない構成とし得て、また搬送位置の調整を容易に行うことができる多段式鍛造プレス機のトランスファ装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、複数の鍛造加工部が水平方向に並設された多段式鍛造プレス機に備えられ、ワークを次の鍛造加工部へ順次搬送する多段式鍛造プレス機のトランスファ装置であって、（ａ）前記水平方向及び上下方向に延びる支持面を有するベースプレートと、（ｂ）該ベースプレートの該支持面に設けられたガイドレールに沿って、前記水平方向又は上下方向にスライド移動可能な第１プレートと、（ｃ）該第１プレートに設けられたガイドレールに沿って、前記上下方向又は水平方向にスライド移動可能な第２プレートと、（ｄ）該第２プレートに取り付けられワークを挟持する複数のチャックユニットと、（ｅ）前記第１プレート又は第２プレートを前記水平方向に駆動させるための水平駆動用サーボモータと、（ｆ）前記第２プレート又は第１プレートを前記上下方向に駆動させるための上下駆動用サーボモータと、を有し、前記水平駆動用サーボモータを前記水平方向にスライド移動可能な前記第１プレート又は第２プレートに、前記上下駆動用サーボモータを前記上下方向にスライド移動可能な前記第２プレート又は第１プレートに、それぞれリンク機構を介して接続したことを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記ベースプレートに対し前記第１プレートとは反対側の位置で、前記上下駆動用サーボモータを、出力軸が前記上下方向に延びる向きで該ベースプレートに取り付けるようになしたことを特徴とする。

以上のように本発明は、第１プレート又は第２プレートを水平方向に駆動させるための動力源として水平駆動用サーボモータを、また第２プレート又は第１プレートを上下方向に駆動させるための動力源として上下駆動用サーボモータをそれぞれ設け、これらをリンク機構を介して駆動対象のプレートに接続することで、第２プレートに取り付けられたチャックユニットを水平方向又は上下方向に移動可能としたものである。
かかる本発明によれば、主モータの回転運動からトランスファ装置の移動タイミングを取り出すため従来用いられていた複雑なカム機構を不要とすることができる。また動力源としてのサーボモータを駆動対象のプレートに隣接した位置に設置することができため、プレスラムを駆動させる主モータからの動力を長い距離伝達させる従来の構成のものに比べて、動力伝達機構をコンパクトで部品点数の少ない構成とすることができる。またこれによりトランスファ装置の作製費用及びメンテナンス費用を抑制することができる。

また本発明によれば、トランスファ装置の本体部分が３枚のプレート（ベースプレート、第１プレート、第２プレート）を縦向きに重ね合わせた配置となり、これらプレートの板厚方向にコンパクトな構成とすることができる。

本発明ではまた、水平方向及び上下方向の搬送位置の調整を容易に行うことができる。
主モータを動力源とする従来のトランスファ装置では、搬送位置の調整を行う場合、動力伝達機構を構成するリンクの長さやカムのカム曲線を変更するため、該当部品の交換又は調整が必要となり、機械の停止時間が長くなってしまう。
これに対し本発明ではサーボモータの指示値を変更して、出力軸の回転量を変更するのみで（リンク等の動力伝達機構部品を変更しなくても）チャックユニットの停止位置を水平方向及び上下方向に任意に変更することができる。このため本発明ではプレス機を動作させながらでも搬送位置の調整を行なうことが可能となり、従来のものに比べて位置調整作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

本発明ではまた、ベースプレートに対し第１プレートとは反対側の位置で、上下駆動用サーボモータを出力軸が上下方向に延びる向きでベースプレートに取り付けることができる（請求項２）。
この請求項２によればベースプレートを縦に挟んで、上下駆動用サーボモータと駆動対象のプレート（第１プレート又は第２プレート）とを近接して配置することができるため、上下駆動用サーボモータと駆動対象のプレートの間に配置される動力伝達機構としてのリンク機構をより短いコンパクトな構成とすることができる。

以上のような本発明によれば、動力伝達機構をコンパクトで部品点数の少ない構成とし得て、また搬送位置の調整を容易に行うことができる多段式鍛造プレス機のトランスファ装置を提供することができる。

本発明の一実施形態のトランスファ装置を備えた多段式鍛造プレス機の平面図である。 図１のトランスファ装置の要部を示した斜視図である。 同トランスファ装置の断面図である。 第１リンク機構５０の構成を示した図である。 回転移動手段８１の構成を示した図である。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は本実施形態のトランスファ装置を備えた多段式鍛造プレス機を示した図である。
図１において、１０は多段式鍛造プレス機（以下、鍛造プレス機とする場合がある）で、箱型形状をなすフレーム１２の内部にワークを鍛造加工するための複数（ここでは３段）の鍛造加工部が水平方向に一定間隔で並設されている。
鍛造加工部はフレーム１２に固定されたダイ１４（図３）と、ダイ１４に対向して配置されたパンチ１６とで構成されている。
各パンチ１６は何れもラム１８の先端部に装着されており、ラム１８の前進移動により各鍛造加工部で材料（ワーク）が同時に成形される。

本例の鍛造プレス機１０ではラム１８の動力源として主モータ２０が設けられている。主モータ２０はベルト２２を介してフライホイール２４に連結され、フライホイール２４はクランク軸２６を介してラム１８に連結されている。
詳しくは、フライホイール軸２５のフライホイール２４とは反対側の端部に設けられたピニオンギア２７と、クランク軸２６の端部に設けられた大ギア２８とが噛み合い状態で連結されている。
このため本例では主モータ２０の動力によりフライホイール２４が回転せしめられるとともに、その動力によりラム１８が進退移動する。即ちラム１８の先端部に装着されたパンチ１６がダイ１４に対して進退し鍛造加工が行なわれる。

このように構成された鍛造プレス機１０において、外部から供給された材料（ワークＷ）は、図示を省略したカッタにて所定寸法に切断された後、上記３段の鍛造加工部を順次経由することで所定の形状に成形される。この際各鍛造加工部へのワークＷの搬送は後述するトランスファ装置３０によって行なわれる。
そして鍛造加工が完了した製品は図示を省略した搬出装置により機外に搬出される。

図１で示すように本例の鍛造プレス機１０は、鍛造加工部が配置された部分でフレーム１２の上面が開放されており、この開放空間におけるダイ１４の上方の位置にトランスファ装置３０の本体部分が配置されている。
図２はこのトランスファ装置３０の要部を示した斜視図である。
同図で示すようにトランスファ装置３０は、３枚のプレートがベースプレート３４、第１プレート３８、第２プレート４０の順にそれぞれ縦向きで対向配置され、第２プレート４０上にはチャックユニット４２が取り付けられている。

ベースプレート３４は平坦な支持面３６を有している。
ベースプレート３４は、この支持面３６が水平方向（ダイ１４が並設されている方向）及びこれと直交する上下方向に対して平行となるよう鍛造プレス機１０のフレーム１２に位置固定されている。
そして支持面３６には隣接する第１プレート３８をスライド移動可能に保持するためのガイドレール４６が水平方向に取り付けられている。

第１プレート３８は、ベースプレート３４の支持面３６と対向する面にガイドレール４６と係合する係合ブロック４７が取り付けられている。ガイドレール４６と係合ブロック４７との間には複数のボールが配設されており、これらガイドレール４６と係合ブロック４７とでリニアガイドが構成され、第１プレート３８はベースプレート３４に対して水平方向（ダイ１４が並設されている方向）にスライド移動可能となっている。

また図４で示すように、第１プレート３８には、これを水平方向に駆動させるための水平駆動用サーボモータ４９が第１リンク機構５０を介して接続されている。
水平駆動用サーボモータ４９は、その出力軸５１が第１プレート３８のスライド方向とは直交する方向で、鍛造プレス機１０に位置固定されている。

水平駆動用サーボモータ４９の出力軸５１の先端にはクランク軸５２が取り付けられ、クランク軸５２には第１ロッド５３の一端が回転可能に連結されている。第１ロッド５３の他端は、第１プレート３８から連結部４８を介して水平方向に延び出した第２ロッド５４と回転可能に連結されている。
ここで第２ロッド５４は図４（Ｂ）で示すガイド軸５７に沿って水平方向にのみ移動可能とされている。
本例では、これらクランク軸５２，第１ロッド５３，第２ロッド５４にて第１リンク機構５０が構成されている。

本例では、水平駆動用サーボモータ４９の出力軸５１が所定の角度範囲内で往復回転又は一方向回転すると、その運動は第１リンク機構５０によって水平方向の往復運動に変換され第１プレート３８に伝達される。これにより、第１プレート３８もまた水平方向に往復移動する。
本例によれば第１プレート３８の水平方向の停止位置は、水平駆動用サーボモータ４９の出力軸５１の回転量を変更することで任意の位置に容易に変更することができる。

尚、この第１プレート３８のベースプレート３４とは反対側の面には、第２プレート４０をスライド移動可能に保持するためのガイドレール５５が鉛直（上下）方向に取り付けられている。

第２プレート４０は、図２及び図３に示すように第１プレート３８と対向する面にガイドレール５５と係合する係合ブロック５６が取り付けられている。ガイドレール５５と係合ブロック５６との間には複数のボールが配設されており、これらガイドレール５５と係合ブロック５６とでリニアガイドが構成され、第２プレート４０は第１プレート３８を介してベースプレート３４に対して上下方向にスライド移動可能となっている。

図３に示すようにこの第２プレート４０には、上下駆動用サーボモータ５８が第２リンク機構６０を介して接続されている。
上下駆動用サーボモータ５８は、その出力軸６１が上下方向に延びる向きで、ベースプレート３４の裏面側（支持面３６とは反対側）の位置にてベースプレート３４に取り付けられている。詳しくはベースプレート３４と一体をなすブラケット７１に取り付けられている。
上下駆動用サーボモータ５８の出力軸６１には外周面に雄ねじが形成されたシャフト６２が取り付けられ、このシャフト６２の外周には雌ねじが内周面に形成されたナット６３が嵌合組付けされている。これら雄ねじと雌ねじの間には複数のボールが配設されており、これらシャフト６２及びナット６３にてボールネジが形成されている。

ナット６３の外周面には、径方向外側に突出する一対のピン５９が設けられており、このピン５９に対して中間レバー６４の一端が回転可能に連結されている。中間レバー６４の他端は後述する揺動部材６６の軸方向中央部からナット６３に向けて延び出した延出レバー６５と回転可能に連結されている。
図２及び図３で示すように水平方向に延びる軸棒６８は、ベースプレート３４に取り付け固定された一対のブラケット６７により支持されており、揺動部材６６はこの軸棒６８に対して揺動可能に取り付けられている。

揺動部材６６の両端からは一対の保持アーム６９が延出レバー６５とは反対方向の第２プレート４０の側に延び出し、ガイド軸７０を保持している。
このガイド軸７０は、ベースプレート３４のガイドレール４６と平行に設けられており、このガイド軸７０に対してスライドブロック７２が軸方向にスライド可能且つ軸中心に回転可能に取り付けられている。
そしてスライドブロック７２の先端側は連結軸７３（図３）を介して第２プレート４０と回転可能に連結されている。
本例では、ピン５９、中間レバー６４、揺動部材６６、ガイド軸７０、スライドブロック７２、連結軸７３が第２リンク機構６０を構成している。

本例では上下駆動用サーボモータ５８が出力軸６１を回転させると、サーボモータ５８の回転運動はボールネジにおけるねじ送り作用によりナット６３の上下方向の直線運動に変換される。
例えばナット６３が上向きに移動した場合、揺動部材６６は軸棒６８を中心にガイド軸７０を下向きに押し下げる方向に揺動し、このガイド軸７０及びスライドブロック７２を介して連結されている第２プレート４０は下向きに移動する。
これとは逆にナット６３が下向きに移動した場合には、揺動部材６６は軸棒６８を中心にガイド軸７０を上向きに引き上げる方向に揺動し、第２プレート４０は上向きに移動する。
本例によれば第２プレート４０の上下方向の停止位置は、上下駆動用サーボモータ５８の出力軸６１の回転量を変更することで任意の位置に容易に変更することができる。

尚スライドブロック７２はガイド軸７０に沿って水平方向にスライド可能に構成されており、第１プレート３８が水平方向にスライド移動した場合に第２プレート４０が第１プレート３８とともに水平方向に移動しても第２リンク機構６０内で干渉が生じることはない。

チャックユニット４２は、図２及び図３に示すようにチャック本体４３とその先端側（図中下方向）に位置してワークＷを挟持する左右一対のチャック爪４４，４４とを有している。チャック本体４３の内部にはエアー圧により上下方向に進退駆動するシリンダヘッド及びこのシリンダヘッドに連結されたリンク機構が収容されており、チャック爪４４の基端がこのリンク機構に連結されている。
チャックユニット４２では、エアー圧によりチャック本体４３の内部のシリンダヘッドを上下方向に移動させると、その運動はリンク機構により左右方向の開閉運動に変換され、これに連動して、一対のチャック爪４４，４４も左右方向に開閉移動する。
図２（Ｂ）に示すように本例の一対のチャック爪４４，４４は、ワークＷを保持する内側の面が、一方はストレート形状、他方はＶ溝形状をなしており、一対のチャック爪４４，４４を閉方向に移動させると一対のチャック爪４４，４４は円形状をなすワークＷの外周面に対し３箇所で当接してワークＷを挟持する。

尚本実施形態のトランスファ装置３０は、ベースプレート３４をフレーム１２に対して回転移動させる回転移動手段８１を備えている。
回転移動手段８１は具体的には以下のように構成されている。
図５において、７５は鍛造加工部の並設方向と平行にフレーム１２に取り付けられた回転軸で、軸方向の複数箇所に設けられたベアリング８２，８３，８４を介して回転可能に支持されている。

この回転軸７５の一端（図５中右側）には歯車体７６が装着されている。
図５（Ｂ）で示すように回転軸７５の上方には動力源としてのモータ７７が設けられており、その出力軸に歯車体７８が装着され、歯車体７８は回転軸７５側の歯車体７６に噛合している。

一方ベースプレート３４と回転軸７５との間には一対の連結部材７４，７４が設けられており、連結部材７４の一端がベースプレート３４に、他端が回転軸７５にそれぞれ連結固定されている。
ベースプレート３４は通常（搬送動作中）連結部材７４の底面に設けられた固定片８５をクランプ装置等でフレーム１２の上面に押し付けられ位置固定されているが、チャック爪４４の交換作業等を行なう場合には固定片８５とフレーム１２との固定を解除した上で、モータ７７を回転駆動させることで、歯車体７８，７６を介して回転軸７５、連結部材７４とともにベースプレート３４を回転させることも可能である。

以上のような構成のトランスファ装置３０により、ワークＷの搬送は以下のように行なわれる。
尚本例の鍛造プレス機１０は、ダイ及びパンチの軸方向にワークを移動させて、ダイ１４からワークＷを抜き出す動作及びダイ１４へワークＷを挿入する動作を行うワーク挿抜手段（図示は省略）を各鍛造加工部に備えている。ワークＷの搬送はトランスファ装置３０とこのワーク挿抜手段との連携により行なわれる。

鍛造加工が終了し、上記ワーク挿抜手段によりワークＷがダイ１４から押し出されると、トランスファ装置３０は先ず上下駆動用サーボモータ５８を駆動させチャック爪４４が開いた状態で、原位置からチャックユニット４２を第２プレート４０とともに下降させ（図２のＸ１方向）、チャックユニット４２先端のチャック爪４４を所定位置で停止させる。図３はその状態を示した図である。

次にチャック爪４４を閉じてワークＷを挟持する。
次に水平駆動用サーボモータ４９を駆動させ、チャック爪４４でワークＷを挟持したままの状態でチャックユニット４２を第２プレート４０及び第１プレート３８とともに水平方向に移動させ（図２のＹ１方向）、次工程のダイの位置までワークＷを搬送する。
次工程のダイ１４の位置まで搬送されたワークＷは上述のワーク挿抜手段によって保持され、トランスファ装置３０はチャック爪４４を開く。尚ワークＷはワーク挿抜手段によってダイ１４内に挿入される。

次にトランスファ装置３０は、上下駆動用サーボモータ５８を駆動させチャック爪４４が開いた状態で、チャックユニット４２を第２プレート４０とともに上昇させ（図２のＸ２方向）所定位置で停止させる。
次に水平駆動用サーボモータ４９を駆動させ、チャックユニット４２を第２プレート４０及び第１プレート３８とともに水平方向（図２のＹ２方向）に移動させ、原位置に復帰させる。
尚、各サーボモータの駆動、即ちトランスファ装置の移動は、ラム１８を前後させるクランク軸２６側からのエンコーダ信号に基づいて制御部（図示せず）によって制御される。

以上のように本実施形態によれば、主モータ２０の回転運動からトランスファ装置３０の移動タイミングを取り出すための複雑なカム機構を不要とすることができる。また動力源としての水平駆動用サーボモータ４９及び上下駆動用サーボモータ５８を駆動対象のプレートに隣接した位置に設置することができため、プレスラムを駆動させる主モータからの動力を長い距離伝達させる従来の構成のものに比べて、動力伝達機構をコンパクトで部品点数の少ない構成とすることができる。またこれによりトランスファ装置の作製費用及びメンテナンス費用を抑制することができる。

また本実施形態では、トランスファ装置の本体部分が３枚のプレート（ベースプレート３４、第１プレート３８、第２プレート４０）を縦向きに重ね合わせた配置となり、これらプレートの板厚方向にコンパクトな構成とすることができる。

本実施形態ではまた、水平駆動用サーボモータ４９及び上下駆動用サーボモータ５８の指示値を変更して、出力軸の回転量を変更するのみで（リンク等の動力伝達機構部品を変更しなくても）チャックユニット４２のチャック爪４４の停止位置を水平方向及び上下方向に任意に変更することができる。このため本実施形態では鍛造プレス機１０を動作させながらでも搬送位置の調整を行なうことが可能となり、従来のものに比べて位置調整作業に要する時間を大幅に短縮することができる。

本実施形態ではまた、ベースプレート３４に対し第１プレート３８とは反対側の位置で、上下駆動用サーボモータ５８をその出力軸６１が上下方向に延びる向きでベースプレート３４に取り付けており、ベースプレート３４を縦に挟んで、上下駆動用サーボモータ５８と駆動対象のプレート（第２プレート４０）とを近接して配置することができる。このため上下駆動用サーボモータ５８と第２プレート４０の間に配置される動力伝達機構としての第２リンク機構６０をより短いコンパクトな構成とすることができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示である。上記実施形態では第１プレート３８を水平方向に、第２プレート４０を上下方向にそれぞれスライド可能な構成としたが、場合によってはこれとは逆に第１プレート３８を上下方向に、第２プレート４０を水平方向にそれぞれスライド可能な構成とすることも可能である等、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた態様で実施可能である。

１０ 多段式鍛造プレス機
３０ トランスファ装置
３４ ベースプレート
３８ 第１プレート
４０ 第２プレート
４２ チャックユニット
４６，５５ ガイドレール
４９ 水平駆動用サーボモータ
５０ 第１リンク機構
５８ 上下駆動用サーボモータ
６０ 第２リンク機構
Ｗ ワーク

Claims (2)

1. 複数の鍛造加工部が水平方向に並設された多段式鍛造プレス機に備えられ、ワークを次の鍛造加工部へ順次搬送する多段式鍛造プレス機のトランスファ装置であって、
   （ａ）前記水平方向及び上下方向に延びる支持面を有するベースプレートと、
   （ｂ）該ベースプレートの該支持面に設けられたガイドレールに沿って、前記水平方向又は上下方向にスライド移動可能な第１プレートと、
   （ｃ）該第１プレートに設けられたガイドレールに沿って、前記上下方向又は水平方向にスライド移動可能な第２プレートと、
   （ｄ）該第２プレートに取り付けられワークを挟持する複数のチャックユニットと、
   （ｅ）前記第１プレート又は第２プレートを前記水平方向に駆動させるための水平駆動用サーボモータと、
   （ｆ）前記第２プレート又は第１プレートを前記上下方向に駆動させるための上下駆動用サーボモータと、を有し、
   前記水平駆動用サーボモータを前記水平方向にスライド移動可能な前記第１プレート又は第２プレートに、前記上下駆動用サーボモータを前記上下方向にスライド移動可能な前記第２プレート又は第１プレートに、それぞれリンク機構を介して接続したことを特徴とする多段式鍛造プレス機のトランスファ装置。
2. 請求項１において、前記ベースプレートに対し前記第１プレートとは反対側の位置で、前記上下駆動用サーボモータを、出力軸が前記上下方向に延びる向きで該ベースプレートに取り付けるようになしたことを特徴とする多段式鍛造プレス機のトランスファ装置。

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