JP2021154352A - 搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイクルタイムを犠牲にすることなく、スクラップとプレス製品を同時に搬送するにあたり、スクラップのみを確実に排出する搬送装置を提供する。【解決手段】搬送装置２０は、プレス成形に用いる搬送装置であって、カット工程後のワークの製品部Ｗ１とスクラップ部Ｗ２とをそれぞれ保持し、次工程に搬送する搬送部２００と、搬送部２００に設けられ、スクラップ部Ｗ２に向けて圧縮流体を吐出するノズル部２３と、ワークの搬送中にスクラップ部Ｗ２の保持を解除させ、かつ、スクラップ部Ｗ２に向けて圧縮流体を吹き付ける制御を行う制御部２７とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プレス成形に用いる搬送装置に関するものである。

従来のプレスの工程設定において、ドロー工程は１工程目、カット工程は２工程目と、それぞれ独立して設定していた。カット工程で発生するスクラップ（端材）は、金型内部にトンネル構造を設定しカット後そのままトンネルを通って型外に排出し、２工程目プレスＭ／Ｃの上流側及び下流側に設置の開口部より地下ピットへ処理していた。プレス工程間搬送は、製品パネルのみを吸着搬送していた。

工程集約技術により１工程目にドロー工程とカット工程が集約することで、金型投資を削減したい、金型を工場内に保管したい、スペースを削減したいというニーズがある。そこで、工程集約を行うと、ドロー成形に必要な材料端末部をカット成形により製品パネルから分離することでスクラップが発生するが、カット工程が１工程目へ集約されることにより従来は２工程目で発生していたスクラップが１工程目で発生するようになる。しかし、１工程目のプレスＭ／Ｃはドロー工程専用設計のためスクラップを処理する地下ピットを備えておらず、２工程目以降に搬送し処理する必要がある。

そこで１工程目で製品パネルに加えスクラップも吸着し２工程目に向けて同時搬送し、搬送途中でスクラップのみ吸着解除し２工程目プレスＭ／Ｃ上流側の地下ピット開口部へ投入する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。当該技術においては、２工程目に製品パネルを搬送後、スクラップを搬送装置に吸着したまま搬送装置を１工程目に戻す際に１工程目と２工程目の間に設けた搬出孔へスクラップを落下させている。そのため、スクラップ排出時は、搬送装置の前後動を止めることになり、サイクルタイムの向上が難しかった。また、搬送中に吸着解除しスクラップを排出しようとすると、吸着搬送したスクラップが１工程目を抜け出た時点で工程間搬送が十分加速しているため、このまま単に吸着解除するのみではスクラップは２工程目プレスＭ／Ｃ上流側の地下ピット開口部へ向かう落下軌跡とはならず、２工程目の型上に飛散する等してしまう。

特開昭６４−００２７４２号公報

本発明の課題は、サイクルタイムを犠牲にすることなく、スクラップとプレス製品を同時に搬送するにあたり、スクラップのみを確実に排出する搬送装置を提供することである。

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。

第１の発明は、プレス成形に用いる搬送装置（２０）であって、カット工程後のワークの製品部（Ｗ１）とスクラップ部（Ｗ２）とをそれぞれ保持する保持部（２１、２２）を備え、次工程に搬送する搬送部（２００）と、前記保持部（２１、２２）と別体に前記搬送部（２００）に設けられ、前記スクラップ部（Ｗ２）に向けて圧縮流体を吐出するノズル部（２３）と、前記ワークの搬送中に前記スクラップ部（Ｗ２）の保持を解除させ、かつ、前記スクラップ部（Ｗ２）に向けて圧縮流体を吹き付ける制御を行う制御部（２７）と、を備える搬送装置（２０）である。

第２の発明は、第１の発明に記載の搬送装置（２０）において、前記ノズル部（２３）は、前記スクラップ部（Ｗ２）の重心位置に対し、前記スクラップ部（Ｗ２）の搬送方向下流側、又は、搬送方向上流側の部分に指向して配置されていること、を特徴とする搬送装置（２０）である。

第３の発明は、第１の発明又は第２の発明に記載の搬送装置（２０）において、前記搬送部（２００）は、前記製品部（Ｗ１）よりも前記スクラップ部（Ｗ２）を低い位置で保持して搬送を行うこと、を特徴とする搬送装置（２０）である。

本発明によれば、サイクルタイムを犠牲にすることなく、スクラップとプレス製品を同時に搬送するにあたり、スクラップのみを確実に排出する搬送装置を提供することができる。

本発明によるプレス成形装置１０と搬送装置２０とを示す図である。 搬送装置２０の制御を説明するブロック図である。 プレス成形装置１０による成形工程及びカット工程が同時に行われた状態を示す図である。 上型１５が上昇し、搬送部２００が下型１１と上型１５との間に移動した状態を示す図である。 搬送部２００が下降して製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を吸着保持した状態を示す図である。 製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を吸着保持したまま搬送部２００が上昇した状態を示す図である。 搬送の初期状態を示す図である。 搬送途中において、スクラップ部Ｗ２の吸着保持を解除し、かつ、ノズル部２３から高圧のエアーを吐出した状態を示す図である。 スクラップ部Ｗ２が落下する状態を示す図である。 スクラップ部Ｗ２のより具体的な形態におけるスクラップ用バキュームカップ２２とノズル部２３との配置を説明する上面図である。 スクラップ部Ｗ２のより具体的な形態におけるスクラップ用バキュームカップ２２とノズル部２３との配置を説明する側面図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。

（実施形態）
図１は、本発明によるプレス成形装置１０と搬送装置２０とを示す図である。
図２は、搬送装置２０の制御を説明するブロック図である。
なお、図１を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張したり、省略したりして示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。

本実施形態の搬送装置２０は、プレス成形装置１０により成形とトリム（カット）とを同時に行われて製品部Ｗ１とスクラップ部Ｗ２とに分かれたワークをともに搬送する途中において、スクラップ部Ｗ２のみを所定の位置へ適切に落下させる。
プレス成形装置１０は、下型１１と、ブランクホルダ１２と、クッション部１３と、リフトアップ部１４と、上型１５とを備えており、成形とカットとを同時に行う。ここでは、搬送装置２０は、加工前のブランク材に対して、スクラップ部Ｗ２のカットと、スクラップ部Ｗ２がカットされたことにより残る製品部Ｗ１の成形とを同時に行うものとして図示している。なお、ここでは、スクラップ部Ｗ２を１つとして図示しているが、複数個のスクラップ部Ｗ２があってもよい。

リフトアップ部１４は、エアシリンダー等により構成されており、成形後の製品部Ｗ１を、カット後のスクラップ部Ｗ２よりも高さが高い位置へリフトアップする。

搬送装置２０は、搬送部２００として、製品用バキュームカップ２１と、スクラップ用バキュームカップ２２と、ノズル部２３と、搬送駆動部２４とを備えている。また、搬送装置２０は、搬送部２００以外に、電磁弁２５と、吸引圧発生装置２６と、制御部２７とを備えている。

製品用バキュームカップ２１は、搬送部２００に設けられ、製品部Ｗ１を負圧によって吸着保持する。
スクラップ用バキュームカップ２２は、搬送部２００に設けられ、スクラップ部Ｗ２を負圧によって吸着保持する。
製品用バキュームカップ２１及びスクラップ用バキュームカップ２２は、吸引圧発生装置２６に不図示の配管を介して接続されており、減圧されることにより、それぞれ製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を吸着保持可能となる保持部である。また、吸引圧発生装置２６において、製品用バキュームカップ２１及びスクラップ用バキュームカップ２２の負圧は、それぞれ独立して制御部２７により制御されている。よって、製品用バキュームカップ２１が製品部Ｗ１を保持した状態を維持したまま、スクラップ用バキュームカップ２２によるスクラップ部Ｗ２の保持を解除することができる。

ノズル部２３は、搬送部２００に設けられ、スクラップ部Ｗ２に向けて圧縮流体（高圧のエアー）を吐出する。本実施形態では、ノズル部２３は、スクラップ部Ｗ２の重心位置に対し、スクラップ部Ｗ２の搬送方向下流側に指向して配置されている。なお、このノズル部２３の指向する位置は、スクラップ部Ｗ２の重心位置に対し、搬送方向上流側の部分に指向して配置されるようにしてもよい。ノズル部２３は、不図示の加圧装置に不図示の配管が接続されており、高圧のエアーを吐出可能である。なお、ノズル部２３が接続されている配管途中には、後述の電磁弁２５が設けられており、制御部２７の制御によってエアーの突出が制御される。

搬送駆動部２４は、搬送部２００に設けられ、制御部２７の制御にしたがい搬送部２００の搬送駆動を行う。

電磁弁２５は、ノズル部２３に接続される配管の途中に設けられており、制御部２７の制御にしたがいノズル部２３からのエアー吐出のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。なお、本実施形態では、図２に示すように、搬送部の軽量化、及び、配線の簡素化のため、電磁弁２５は、搬送部２００外に設けられていることとしているが、ノズル部２３の直近に設けてもよい。

吸引圧発生装置２６は、搬送部２００外に設けられており、不図示の配管を介して製品用バキュームカップ２１及びスクラップ用バキュームカップ２２のそれぞれに独立して接続されている。吸引圧発生装置２６は、製品用バキュームカップ２１及びスクラップ用バキュームカップ２２の吸引力の元となる負圧を発生する。吸引圧発生装置２６は、制御部２７に制御されて、製品用バキュームカップ２１及びスクラップ用バキュームカップ２２それぞれを独立して吸引のＯＮ／ＯＦＦを切り替える。また、吸引圧発生装置２６には、吸引のＯＮ／ＯＦＦを瞬時に切り替えることができるように電磁弁２６ａが設けられている。

次に、プレス成形装置１０及び搬送装置２０の動作を工程順に説明する。
図３は、プレス成形装置１０による成形工程及びカット工程が同時に行われた状態を示す図である。
当然ではあるが、この時点では、搬送部２００は、退避している。

図４は、上型１５が上昇し、搬送部２００が下型１１と上型１５との間に移動した状態を示す図である。
成形工程及びカット工程が終わると、上型１５が上昇し、搬送部２００が下型１１と上型１５との間に移動する。また、リフトアップ部１４によって、成形後の製品部Ｗ１が、カット後のスクラップ部Ｗ２よりも高さが高い位置へリフトアップされる。

図５は、搬送部２００が下降して製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を吸着保持した状態を示す図である。
搬送部２００が下降すると、制御部２７に制御されて、製品用バキュームカップ２１及びスクラップ用バキュームカップ２２は、それぞれ、製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を吸着保持する。このとき、リフトアップ部１４によって、成形後の製品部Ｗ１が、カット後のスクラップ部Ｗ２よりも高さが高い位置へリフトアップされている。よって、製品部Ｗ１は、スクラップ部Ｗ２よりも高い位置で吸着保持される。

図６は、製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を吸着保持したまま搬送部２００が上昇した状態を示す図である。
搬送部２００が上昇することにより、製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２は、いずれも下型１１及びブランクホルダ１２から離れて、搬送部２００によって搬送可能な状態となっている。

図７は、搬送の初期状態を示す図である。
搬送部２００は、製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を吸着保持したままプレス成形装置１０から離れて次の加工を行う装置へ向けて高速で移動を行う。

図８は、搬送途中において、スクラップ部Ｗ２の吸着保持を解除し、かつ、ノズル部２３から高圧のエアーを吐出した状態を示す図である。
本実施形態の搬送装置２０は、高速で搬送移動を行っている状態で、スクラップ部Ｗ２の吸着保持を解除する。ここで、単に搬送移動中にスクラップ部Ｗ２の吸着保持を解除すると、惰性によってスクラップ部Ｗ２は、あたかも投射されたかのようにそのままの勢いを保って遠くまで飛んで行ってしまう。

そこで、本実施形態の搬送装置２０では、ノズル部２３から高圧のエアーを吸着保持が解除された直後のスクラップ部Ｗ２に噴射して、スクラップ部Ｗ２を所定の地下ピット開口部Ｄへ落下させる。ここで、先に説明したように、ノズル部２３は、スクラップ部Ｗ２の重心位置に対し、スクラップ部Ｗ２の搬送方向下流側に指向して配置されている。よって、スクラップ部Ｗ２に対して、図８中に矢印で示した回転方向の力積が付与される。

図９は、スクラップ部Ｗ２が落下する状態を示す図である。
スクラップ部Ｗ２が回転すると、それまで進んでいた搬送方向に対して空気抵抗が大きくなって、失速して、スクラップ部Ｗ２が一気に下方へ落下し、所定の地下ピット開口部Ｄへ落とすことができる。なお、スクラップ部Ｗ２の吸着保持を解除した搬送装置２０は、次の加工工程へ製品部Ｗ１を搬送する。

先に説明した例では、構成をわかりやすくするために簡素化した図によって説明を行ったが、実際の製品では、より複雑な形態をしている。よって、以下では、スクラップ用バキュームカップ２２とノズル部２３との配置について、より具体的な形態の例を挙げて説明する。
図１０は、スクラップ部Ｗ２のより具体的な形態におけるスクラップ用バキュームカップ２２とノズル部２３との配置を説明する上面図である。
図１１は、スクラップ部Ｗ２のより具体的な形態におけるスクラップ用バキュームカップ２２とノズル部２３との配置を説明する側面図である。
図１０及び図１１において、矢印Ｆの向きは、搬送部２００の搬送方向を示している。また、図１０及び図１１において、符号Ｇは、スクラップ部Ｗ２の重心位置を示している。
スクラップ用バキュームカップ２２は、搬送時の安定性を高めるために、重心位置Ｇを囲むように配置されていることが望ましい。また、同様な理由から、スクラップ用バキュームカップ２２は、３か所以上配置されていることが望ましいが、具体的な個数は、スクラップ部Ｗ２の重量に応じて増減調整する。
ノズル部２３は、狙いの落下姿勢とするためにモーメントを発生させる側に配置し、発生モーメントを最大化して積極的に回転させるために、重心位置Ｇから極力離した位置に配置することが望ましい。また、ノズル部２３の配置数は、スクラップ部Ｗ２の慣性モーメントに応じて調整するとよい。

このように、本実施形態の搬送装置２０では、プレス成形装置１０における加工工程から払い出され次の加工工程へ向けて吸着搬送中のスクラップ部Ｗ２に対し、通常の搬送速度を維持したまま搬送中に吸着解除し直ちに力積を加え、次の加工工程の上流側の地下ピット開口部Ｄへ向かう速度ベクトルを付与する。
スクラップ部Ｗ２は、通常複数個のスクラップ用バキュームカップ２２で吸着保持しているが、個々のスクラップ用バキュームカップ２２同士で吸着解除のタイミングがばらつくとスクラップ部Ｗ２落下開始時の姿勢のばらつきにつながるため、電磁弁等を用いて吸着解除タイミングを数ｍｓ以内に抑える必要がある。
また同様の理由で、スクラップ部Ｗ２を吸着保持する複数個のスクラップ用バキュームカップ２２の全ての吸着解除が完了するまでは、力積付加（ノズル部２３によるエアー吐出）を開始してはならない。

力積付加の方法としては、搬送装置の可搬重量制約のため、搬送装置に取り付けたノズル部２３に圧縮エアーを導入することとしている。この方法であれば落下するスクラップ部Ｗ２に対してノズル部２３から噴出する圧縮エアーが追従することで、連続して力を加え続けることができ、力積量のうち時間を大きくとることができ結果として付加する力は少なくて済むため力積付加デバイスの小型軽量化が可能となる。

さらに、単純な速度ベクトルの付与だけでは必要な力積量が大きく、そのためのエアー瞬時流量を確保しようとするとエアーホースの重量が可搬重量を超過してしまう。
そこでスクラップ部Ｗ２を意図的に前後回転させることで、回転時の空気抵抗を利用して飛行距離が短くなるよう落下軌跡を制御し、必要な力積量を低減している。スクラップ部Ｗ２に回転モーメントを付与するため、力積付加位置はスクラップ部Ｗ２の重心を通り搬送方向と平行な直線上で、前回転させる場合は重心よりも下流側、後ろ回転させる場合は重心よりも上流側に配置する。

この際、エアー使用量の削減のため力積付加位置を極力スクラップ部Ｗ２端末側に寄せて積極的にスクラップ部Ｗ２を回転させるようにすることが望ましいが、ノズル部２３から噴出した圧縮エアーがスクラップ部Ｗ２に対して空ぶらないよう注意する必要がある。エアーの噴出時間の目標としては、スクラップ部Ｗ２の回転による空振り防止を考慮し１００ｍｓ前後が望ましい。
また、スクラップ部Ｗ２がコの字形状等のため上記直線上に実形状が存在せず狙い位置に力積付加のためのエアーノズルを配置できない場合は、配管を途中で分岐し搬送方向と垂直方向にエアーノズルを分散配置させ、それらの合力が本来の狙い位置となるようにするとよい。

スクラップ部Ｗ２が必要とする力積量については、予めスクラップ部Ｗ２の放出軌跡の回帰式を実験的に求めておき、（１）スクラップ部Ｗ２形状、（２）スクラップ部Ｗ２の重量、（３）スクラップ部Ｗ２の放出速度（スクラップ部Ｗ２平面レイアウトと生産速度から求まる）、（４）力積を加える角度、（５）力積の大きさ、（６）発生させる前後回転、（７）左右回転の計７つの説明変数にてσ＝０．２［ｍ］のばらつき幅で放出軌跡・飛距離の制御が可能である。そして、スクラップ部Ｗ２の特性値（１）、（２）、（３）、及び目標飛距離を設計図面より算出し、（４）、（７）は、スクラップ部Ｗ２によらず固定値とし、（６）は、（１）の種類に応じた固定値を適用することで（５）を求めることができる。（５）は、エアー流量に比例し、速度制御弁を用いた微調整が可能であるが、この調整を簡素化するため、必要な力積量をσ＝０．２［ｍ］に収まる範囲内で分類しその大きさに応じて内径の異なる数種類のノズル部２３を選択して取り付ける。

スクラップ部Ｗ２の落下開始時にスクラップ部Ｗ２の端末が同時搬送している製品部Ｗ１に接触し変形させることを回避するため、吸着搬送時にスクラップ部Ｗ２は製品よりも下方（フロア側）となるような位置で搬送する構成としている。
そのため、下型１１にリフトアップ部１４を設けており、成形完了後に製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を払い出す前に製品部Ｗ１のみをリフトアップしておく。
そのようにすることで、スクラップ部Ｗ２が回転した際に製品部Ｗ１と接触することを防ぐことができるので、確実にスクラップ部Ｗ２を排出することができる。より詳しく説明すると、ノズル部２３からの高圧のエアーの吐出によって、スクラップ部Ｗ２は、重心を中心としてスクラップ部Ｗ２は回転するが、ノズル部２３側と重心を挟んで反対側は上方に向かって回転する。重力による落下もあるが、搬送速度が速いと、スクラップ部Ｗ２のノズル部２３側とは反対側が製品部よりも高くなる恐れがある。空気抵抗によりスクラップ部Ｗ２の搬送方向への移動速度は低下するので、スクラップ部Ｗ２と製品部Ｗ１とが接触し、そのことによって、スクラップ部Ｗ２が地下ピット開口部Ｄに落ちず金型に載る可能性がある。成形完了後に製品部Ｗ１及びスクラップ部Ｗ２を払い出す前に製品部Ｗ１のみをリフトアップしておくことで、そのような不具合を防ぐことができる。
なお、スクラップ部Ｗ２を吸着するスクラップ用バキュームカップ２２を油圧シリンダのような駆動手段を介して搬送装置２０に保持しておき、製品部Ｗ１とともに吸着後、シリンダを伸長させ、スクラップ部Ｗ２を製品よりも下方となるようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態の搬送装置２０では、製品部Ｗ１とスクラップ部Ｗ２とをともに搬送する途中において、ノズル部２３からの高圧のエアーの吐出を行うことにより、スクラップ部Ｗ２のみを所定の位置へ適切に落下させる構成とした。これにより、
スクラップ部Ｗ２の搬送中の分離、及び、落下軌跡の制御が可能であり、サイクルタイムを犠牲にすることなく、スクラップとプレス製品を同時に搬送するにあたり、スクラップのみを確実に排出することができる。
そして、以下のさらなる効果を得ることができる。
（効果１）ドロー工程とカット工程の集約が可能となり、空いた後工程に新たな成形機能を有する工程の設定が可能となる。
（効果２）金型内部にスクラップ部排出のためのトンネル構造を設定する必要がなくなり、通常のカット工程金型の剛性が向上する。その結果、型たわみによる上刃・下刃のカットクリアランス変化が抑制され、カット成形不良によるパネル断面からの切粉の発生、及び、発生した切粉が製品の意匠面に付着し上型板押さえで押し付けることによる製品の変形が抑制でき、製品品質を向上することができる。すなわち、切粉の除去処理のための生産ライン停止時間が減少し、生産性が向上する。
（効果３）金型内部にトンネル構造を設定する必要がなくなり、通常のカット工程で発生していたトンネル部の間口におけるスクラップ部Ｗ２の引っ掛かりが発生しなくなる。すなわち、詰まったスクラップ部Ｗ２除去のための生産ライン停止がなくなり、生産性が向上する。

１０ プレス成形装置
１１ 下型
１２ ブランクホルダ
１３ クッション部
１４ リフトアップ部
１５ 上型
２０ 搬送装置
２１ 製品用バキュームカップ
２２ スクラップ用バキュームカップ
２３ ノズル部
２４ 搬送駆動部
２５ 電磁弁
２６ 吸引圧発生装置
２６ａ 電磁弁
２７ 制御部
２００ 搬送部
Ｄ 地下ピット開口部
Ｗ１ 製品部
Ｗ２ スクラップ部

Claims (3)

1. プレス成形に用いる搬送装置であって、
   カット工程後のワークの製品部とスクラップ部とをそれぞれ保持する保持部を備え、次工程に搬送する搬送部と、
   前記保持部と別体に前記搬送部に設けられ、前記スクラップ部に向けて圧縮流体を吐出するノズル部と、
   前記ワークの搬送中に前記スクラップ部の保持を解除させ、かつ、前記スクラップ部に向けて圧縮流体を吹き付ける制御を行う制御部と、
   を備える搬送装置。
2. 請求項１に記載の搬送装置において、
   前記ノズル部は、前記スクラップ部の重心位置に対し、前記スクラップ部の搬送方向下流側、又は、搬送方向上流側の部分に指向して配置されていること、
   を特徴とする搬送装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の搬送装置において、
   前記搬送部は、前記製品部よりも前記スクラップ部を低い位置で保持して搬送を行うこと、
   を特徴とする搬送装置。

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