JP2022112664A - プレスシステム及びプレスシステムの制御方法 - Google Patents

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陽 内海
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Abstract

【課題】プレス装置と送り装置とを連動させるためのタイミングの設定を自動で行うことができるプレスシステム及びプレスシステムの制御方法を提供すること。【解決手段】レベラフィーダーは、コイル材を挟持した閉状態でコイル材をプレス装置に搬送し、プレス装置による加工が開始されるとコイル材を開放した開状態となるフィードロールを有し、プレス装置は、加工の際の荷重Fを検知するセンサと、コイル材に開けられた穴に嵌入し、加工の際の位置決めを行うパイロットピンと、レベラフィーダーとプレス装置とが連動して加工を行うように制御するコントローラと、を有し、コントローラは、センサによる検知結果とパイロットピンの長さLとに基づいて、フィードロールを閉状態から開状態に切り替えるリリースの開始タイミングTos(位置Ps+L)を求める。【選択図】図5

Description

本発明は、プレスシステム及びプレスシステムの制御方法に関する。
従来、順送プレス加工(以下、順送加工という)を行うプレス装置がある。順送加工では、1つの金型に複数の加工ステージを有し、複数の加工(複数の工程)を行う。順送加工を行うプレス装置には、加工の上流側に設置されたアンコイラーからコイル材を供給する。アンコイラーとプレス装置との間には、コイル材の巻き癖を矯正しコイル材を搬送するレベラフィーダーが設置されている。このようなプレスシステムでは、プレス装置の加工動作(言い換えれば、スライドの上下動作)にあわせてコイル材の搬送を行う制御が必要となる(例えば、特許文献1参照)。
プレス装置には、クランク軸の回転に連結したロータリーカムスイッチが備えられており、プレス装置の加工動作に同期してロータリーカムスイッチから出力される信号に基づき、加工の制御が行われる。プレス装置とレベラフィーダーとを連動して動作させるための各種のタイミングの制御にも、ロータリーカムスイッチから出力される信号が用いられる。ロータリーカムスイッチからの信号が所定のタイミングで出力されるようにするために、プレス装置で使用される金型にあわせて、ロータリーカムスイッチから信号が出力されるタイミングとプレス装置の加工動作との調整が手動で行われる。
特開2007-075851号公報
しかしながら、ロータリーカムスイッチから信号が出力されるタイミング(以下、出力タイミングという)の調整は、プレス装置を寸動運転する等して手動で行われている。手動による調整は複数回行われることもあり、調整に時間を要している。また、手動による調整のため、調整により得られた情報を装置に入力する際に入力ミスが発生するおそれもある。さらに、ロータリーカムスイッチからの信号の出力タイミングの調整によって得られた情報は保存ができないため、金型を交換するごとに上述した調整が必要となる。このため、プレス装置とレベラフィーダーとを連動して動作させるためのタイミングの設定を自動で行うことが求められている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、プレス装置と送り装置とを連動させるためのタイミングの設定を自動で行うことができるプレスシステム及びプレスシステムの制御方法を提供することを例示的課題とする。
上記の課題を解決するために、本発明は、以下の趣旨を有する。
[趣旨1]
本発明のプレスシステムは、
コイル材を保持する保持装置と、
複数のステージで複数の加工を行う順送プレス加工を行うプレス装置と、
前記保持装置に保持された前記コイル材を前記プレス装置に送る送り装置と、
を備えるプレスシステムであって、
前記送り装置は、
前記コイル材を挟持した閉状態で前記コイル材を前記プレス装置に搬送し、前記プレス装置による加工が開始されると前記コイル材を開放した開状態となるロールを有し、
前記プレス装置は、
加工の際の荷重を検知する荷重検知手段と、
前記コイル材に開けられた穴に嵌入し、前記加工の際の位置決めを行うピンと、
前記送り装置と前記プレス装置とが連動して前記加工を行うように制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段は、前記荷重検知手段による検知結果と前記ピンの長さとに基づいて、前記ロールを前記閉状態から前記開状態に切り替えるタイミングを求める。
[趣旨2]
前記制御手段は、前記荷重検知手段により荷重を検知し始めると前記加工が開始したと判断し、前記荷重検知手段により荷重を検知しなくなると前記加工が終了したと判断してもよい。
[趣旨3]
前記プレス装置は、
上型及び下型により前記コイル材に加工を行う金型と、
前記上型が装着され、上下移動を行うスライドと、
を有し、
前記制御手段は、前記加工を開始する前に前記ロールを前記閉状態から前記開状態とする第1のタイミングを、前記スライドが下降しているときの高さが、前記加工を開始するときの高さに前記ピンの長さを加えた高さとなったタイミングとしてもよい。
[趣旨4]
前記制御手段は、前記ロールを前記開状態から前記閉状態とするタイミングを、前記スライドが上昇しているときの高さが、前記加工を終了したときの高さとなったタイミングとしてもよい。
[趣旨5]
前記制御手段は、前記加工を終了した後に前記ロールにより前記コイル材の搬送を開始するタイミングを、前記ロールを前記開状態から前記閉状態とするタイミングよりも後にしてもよい。
[趣旨6]
前記制御手段は、前記加工を終了した後に前記ロールにより前記コイル材の搬送を開始するタイミングを、前記加工を終了したときの前記スライドの位置に第1の値を加算したタイミングとしてもよい。
[趣旨7]
前記制御手段は、前記ロールによる前記コイル材の搬送が終了していない状態で前記ピンと前記コイル材とが干渉するおそれがある場合に信号を出力し、前記信号を出力するタイミングを、前記第1のタイミングにおける前記スライドの位置に、第2の値を加算したタイミングとしてもよい。
[趣旨8]
前記制御手段は、前記ロールによる前記コイル材の搬送が終了していない状態で前記ピンと前記コイル材とが干渉するおそれがある場合に信号を出力し、前記信号を出力するタイミングを、前記加工を開始するタイミングにおける前記スライドの位置に、前記ピンの長さが含まれる第2の値を加算したタイミングとしてもよい。
[趣旨9]
前記送り装置は、
前記ロールよりも前記コイル材の搬送方向における上流側に配置され、閉状態となって前記コイル材を矯正し、開状態となって前記コイル材を開放するワークロールを有し、
前記制御手段は、前記荷重検知手段による検知結果と前記ピンの長さとに基づいて、前記ワークロールが前記閉状態から前記開状態となる第2のタイミングを前記第1のタイミングとは異なるタイミングとなるように求めてもよい。
[趣旨10]
本発明のプレスシステムの制御方法は、
コイル材を保持する保持装置と、複数のステージで複数の加工を行う順送プレス加工を行うプレス装置と、前記保持装置に保持された前記コイル材を前記プレス装置に送る送り装置と、を備えるプレスシステムの制御方法であって、
前記送り装置は、
前記コイル材を挟持した閉状態で前記コイル材を前記プレス装置に搬送し、前記プレス装置による加工が開始されると前記コイル材を開放した開状態となるロールを有し、
前記プレス装置は、
加工の際の荷重を検知する荷重検知手段と、
前記コイル材に開けられた穴に嵌入し、前記加工の際の位置決めを行うピンと、
前記送り装置と前記プレス装置とが連動して前記加工を行うように制御する制御手段と、
を有し、
前記制御手段が、前記荷重検知手段による検知結果と前記ピンの長さとに基づいて、前記ロールを前記閉状態から前記開状態に切り替えるタイミングを求める工程を備える。
本発明の更なる目的又はその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。
本発明によれば、プレス装置と送り装置とを連動させるためのタイミングの設定を自動で行うことができるプレスシステム及びプレスシステムの制御方法を提供することができる。
実施形態のプレスシステムの構成を示す概略正面図 実施形態のプレス装置の構成を示す概略斜視図 実施形態の順送プレス加工を行う金型の構成を示す概略正面図 実施形態のプレス装置とレベラフィーダーのブロック図 実施形態の(a)レベラフィーダーの送りを示すグラフ、(b)荷重及びスライドの位置を示すグラフ、(c)クランク軸の回転と制御動作の関係を示す図 実施形態の(a)干渉タイミング設定値を決定する際の各値について説明する図、(b)急停止処理の際の時間と送り速度との関係を示すグラフ 実施形態の(a)各タイミングを算出した後に表示される情報を示す図、(b)算出した各タイミングをポジションスイッチに設定した情報を示す図
[実施形態]
(プレスシステム)
図1は、本実施形態のプレスシステムの構成を示す概略正面図である。図1には搬送方向及び上流、下流も示す。本実施形態のプレスシステムは、アンコイラー100、レベラフィーダー200、プレス装置300を備えている。アンコイラー100及びレベラフィーダー200は、プレス装置300の加工動作に連動して動作する。
(アンコイラー)
コイル材を保持する保持装置であるアンコイラー100は、マンドレル110、制御部130、駆動部140を有している。マンドレル110には、プレス装置300の加工の対象物であるコイル材120が保持されている。例えば、コイル状に巻かれたコイル材120の内径がマンドレル110によって保持される。制御部130は、プレス装置300による加工動作と連動するように、駆動部140によってマンドレル110を回転させ、コイル材120の巻きほぐしを行う。
(レベラフィーダー)
レベラフィーダー200は、アンコイラー100に保持されたコイル材120をプレス装置300に送る送り装置である。レベラフィーダー200は、複数のワークロール210、フィードロール220、制御部230、記憶部235、シリンダ240、250、モータ260、270を有している。ワークロール210は、フィードロール220よりもコイル材120の搬送方向における上流側に配置され、閉状態となってコイル材120を矯正し、開状態となってコイル材120を開放する。複数のワークロール210は、アンコイラー100で巻きほぐされたコイル材120を挟持し搬送することで、コイル材120の搬送方向の上流側から下流側に向かって、コイル材120についた巻き癖等を徐々に矯正していく矯正手段として機能する。フィードロール220(ロール)は、ワークロール210によって矯正されたコイル材120をプレス装置300に送り出す送り手段として機能する。フィードロール220は、コイル材120を挟持した閉状態でコイル材120をプレス装置300に搬送し、プレス装置300による加工が開始されるとコイル材120を開放した開状態となる。
シリンダ240は、フィードロール220がコイル材120を挟持している閉状態と、コイル材120を狭持していない開状態と、を切り替える。シリンダ250は、ワークロール210がコイル材120を狭持し巻き癖の矯正を行っている状態と、コイル材120を狭持していない状態と、を切り替える。ワークロール210についてもフィードロール220と同様に、コイル材120を狭持している状態を閉状態といい、コイル材120を狭持していない状態を開状態という。なお、シリンダ240によってフィードロール220を閉状態から開状態に切り替えること及び開状態を維持することを、以下、リリースという。また、シリンダ250によってワークロール210を閉状態から開状態に切り替えること及び開状態を維持することも、リリースという。モータ260は、フィードロール220の回転を駆動する。モータ270は、ワークロール210の回転を駆動する。
制御部230は、アンコイラー100の動作と連動してシリンダ250及びモータ270を制御することでコイル材120の巻き癖の矯正を行う。制御部230は、プレス装置300の動作と連動してシリンダ240及びモータ260並びにシリンダ250及びモータ270を制御することで、プレス装置300にコイル材120を送り出す。なお、制御部230は、ワークロール210及びフィードロール220の回転制御を、例えばエンコーダ等の検知手段を用いて公知の方法によって制御しているものとする。同様に、制御部230は、ワークロール210及びフィードロール220の開状態・閉状態の切り替え制御についても公知の方法によって制御しているものとする。
なお、本実施形態においては、ワークロール210をモータ270によって駆動し、フィードロール220をモータ260によってそれぞれ駆動しているが、これに限定されない。例えば、ワークロール210及びフィードロール220を1つのモータによって駆動してもよい。
制御部230は、記憶部235に記憶されている各種プログラムに従ってプレス装置300と連動しながらレベラフィーダー200を制御する。記憶部235には、例えば、コイル材120を搬送する速度(以下、標準送り速度という)や、標準送り速度よりも速い高速送り速度が記憶されており、制御部230はプレス装置300の加工速度に合わせて標準送り速度又は高速送り速度でコイル材120を搬送する。
なお、本実施形態では、プレス装置300の加工速度に合わせて標準送り速度又は高速送り速度でコイル材120を搬送するとしたが、これに限定されない。例えば、高速送り速度でコイル材120を搬送するモードは、ワークロール210における矯正能力の最大仕様を下回った材料の場合に選択することができる場合がある。この場合、コイル材120を送り長さ分搬送する時間(送り時間)が短くなるため、プレス装置300における回転数を上げることが可能となる。このため、コントローラ314が、レベラフィーダー200側の送り速度に応じてプレス装置300側の加工速度を変更してもよい。また、記憶部235に3種類以上の送り速度が記憶されていてもよい。制御部230は、後述するワーク長さ分、コイル材120を搬送したら搬送動作を停止する(送り完了)。
なお、レベラフィーダー200が表示部や入力部を有していてもよい。また、図1では、コイル材の巻き癖を矯正するレベラーと、レベラーにより巻き癖が矯正されたコイル材をプレス装置に送るフィーダーとを有する1つのレベラフィーダー200について説明したが、それぞれを個別の装置としてプレスシステムが備えていてもよい。
(プレス装置)
図1のプレス装置300について、図2を用いて説明する。図2は、本実施形態のプレス装置300の構成を示す概略斜視図であり、例えば、一体型ストレートサイドフレーム型又はCフレーム型のプレス装置300の概略図である。また、プレス装置300は、例えば、複数のステージで複数の加工を行う順送プレス加工を行う装置である。図2には、コイル材120の搬送方向や搬送方向における上流、下流、上下方向、及び前後方向(正面、背面)を示している。プレス装置300は、筐体302の内外に、駆動モータ304(駆動手段)、伝達機構306、クランク軸308、コンロッド310、スライド312、ボルスタ322を有して構成される。また、プレス装置300は、制御手段であるコントローラ314、記憶部315、表示部316、入力部318、を有している。さらに、プレス装置300は、センサ324、ロータリーエンコーダ325、ギブ326を有している。本実施形態のプレス装置300は、順送プレス加工(以下、順送加工という)を行う順送式のプレス装置であり、複数の加工ステージを有している。
駆動モータ304は、例えばサーボ制御されるサーボモータであり、回転量及び回転方向を制御しつつ伝達機構306、クランク軸308、コンロッド310を介して後述する金型303を上下移動させるものである。伝達機構306は、例えばギアやベルト等の伝達部材を有して構成され、駆動モータ304のモータ軸の回転をクランク軸308へと伝達するものである。駆動モータ304への制御信号はコントローラ314から送られるようになっている。
クランク軸308及びコンロッド310は、伝達機構306により伝達されたモータ軸の回転移動を往復移動(本実施形態では、上下移動。)に変換するためのものである。モータ軸の回転によりクランク軸308が回転し、クランク軸308に一端近傍が連結されたコンロッド310にその回転が伝達されてコンロッド310が上下移動(昇降移動)するようになっている。
また、クランク軸308には、クランク軸308の回転に連動して、オン信号又はオフ信号を出力するロータリーカムスイッチ(不図示)が設けられている。ロータリーカムスイッチは、例えばクランク軸308の回転が所定の角度となったとき、言い換えれば加工動作中の所定のタイミングとなったときに、オン信号又はオフ信号を出力する。ロータリーカムスイッチがオン信号(又はオフ信号)を出力するタイミングを、以下、出力タイミングという。コントローラ314は、ロータリーカムスイッチから出力される信号に基づいて、アンコイラー100及びレベラフィーダー200と連動し、加工動作を行っている。従来、ロータリーカムスイッチの信号の出力タイミングは、金型ごとに予め手動で調整(又は設定)を行うことが必要であった。
コンロッド310の他端近傍にはスライド312が連結されている。コンロッド310の上下移動に伴いスライド312がギブ326に沿って上下移動するようになっている。プレス装置300においては、スライド312と対向するようにボルスタ322が配置されている。スライド312のボルスタ322と対向する側の面(本実施形態では下面。)に金型303の一部としての上型303aが装着される。ボルスタ322のスライド312と対向する側の面(本実施形態では上面。)に金型303の一部として、上型303aと対になる下型303bが装着される。
上型303aと下型303bとの間に加工の対象物としてのコイル材120を配置し、上型303aと下型303bとで押圧することにより、プレス装置300によるコイル材120に対するプレス加工が行われる。コイル材120は、例えば図2中左(上流)側から右(下流)側に搬送され、以降、コイル材120の搬送方向を左右方向ともいう。複数工程を有するプレス加工においては、コイル材120の搬送方向における上流から序盤の加工が行われ、コイル材120の搬送方向における下流で終盤の加工が行われる。
詳しくは、コントローラ314により制御されて駆動モータ304が回転する。駆動モータ304の回転が伝達機構306、クランク軸308を介してコンロッド310へと伝達され、スライド312が上下移動する。スライド312の下方移動によって上型303aと下型303bとが押圧され、コイル材120のプレス加工が行われる。すなわち、プレス装置300において、駆動モータ304、伝達機構306、クランク軸308、コンロッド310、スライド312がプレス部を構成する。伝達機構306には、クランク軸308の回転数を検知するための回転数検知手段であるロータリーエンコーダ325が設けられている。コントローラ314は、ロータリーエンコーダ325によりクランク軸の回転数を検知することで、スライド312の位置を検知することが可能である。
加工の際の荷重を検知する荷重検知手段であるセンサ324は、プレス装置300がコイル材120にプレス加工を行う際に、コンロッド310に働く荷重F(図5参照)を検知するためのセンサで、例えばロードセルである。センサ324は、例えば、筐体302に設置された歪ゲージであってもよい。センサ324は、コンロッド310のいずれかの位置(例えば、中央近傍位置)に設置されていてもよい。さらに、センサ324は複数設置されていてもよく、例えば筐体302の左右の歪をそれぞれ検知し、検知した結果を加算してトータルの荷重Fとしてもよい。なお、図2において、表示部316が配置されている側がプレス装置300の前側である。
コントローラ314は、記憶部315に記憶されている各種プログラムに従ってプレス装置300を制御する。表示部316は、プレス装置300の状態を示すデータを表示する。入力部318は、プレス装置300を操作するために必要なデータを入力するために用いられる。入力部318は、後述するパイロットピンの長さや送りタイミング設定値、干渉タイミング設定値、コイル材120を搬送する長さ(以下、ワーク長さ、送り長さともいう)等を、ユーザーが入力する際に用いられる。なお、ワーク長さは例えば加工ステージの搬送方向における長さである。コントローラ314は、レベラフィーダー200とプレス装置300とが連動して加工を行うように制御している。順送加工を行うプレス装置300では、コントローラ314は、1つの加工ステージでの加工が終了すると、レベラフィーダー200によりコイル材120を次の加工ステージに所定の送り速度で所定の送り長さだけ搬送するように制御する。
(金型)
図3は、本実施形態の順送プレス加工を行う金型の構成を示す概略正面図であり、特に、本実施形態のプレス装置300が有する金型303(上型303a、下型303b)を説明する模式図である。本実施形態のプレス装置300は、1つの金型303で例えばコイニング、リストライク、シェービング、しごき、穴あけ等の種々の複数の加工(複数の工程)を行う。金型303において1つの加工を行う部位(範囲)を加工ステージという。図3に示す金型303には、例えば、搬送方向の上流側から加工ステージSt1、St2、St3、St4の4つの加工ステージが設けられている。
加工ステージSt1において、上型303aにはパンチ350が設けられている。下型303bには、パンチ350と対向する位置にダイ360が設けられている。パンチ350とダイ360は、加工ステージSt1の加工が行われるときに、コイル材120の例えばスクラップとなる部分(以下、スクラップ部分という)にパイロット穴122を開ける。パイロット穴122は、加工動作中の金型303とコイル材120との位置決めを行うパイロットピン352が嵌入するための穴である。
加工ステージSt2~St4において、上型303aにはパイロットピン352が設けられている。下型303bには、パイロットピン352と対向する位置にダイ362が設けられている。パイロットピン352(ピン)は、加工ステージSt2~St4の加工が行われるときに、コイル材120に開けられたパイロット穴122(穴)に嵌入し、加工動作中の金型303とコイル材120との位置決めを行う。複数(図3では3本)のパイロットピン352の長さは、例えば同じ長さLとする。パイロットピン352の長さLは、金型303ごとに異なる。なお、パイロットピン352の長さLは、上型303aの下面からパイロットピン352の先端までの長さとする。
(プレスシステムのブロック図)
図4は、本実施形態のプレスシステムのブロック図であり、特にレベラフィーダー200とプレス装置300のブロック図を示す。レベラフィーダー200の制御部230は、モータ260を制御し、フィードロール220を回転させる。また、制御部230は、シリンダ240を制御し、フィードロール220の開状態、閉状態を切り替える。制御部230は、モータ270を制御し、ワークロール210を回転させる。また、制御部230は、シリンダ250を制御し、ワークロール210によるコイル材120の矯正動作や開状態、閉状態の切り替えを制御する。記憶部235には、制御部230がレベラフィーダー200を制御する際に必要な各種の情報やプログラム等が記憶されている。
プレス装置300のコントローラ314は、駆動モータ304を制御する。コントローラ314は、表示部316、入力部318とも接続されている。コントローラ314は、予め記憶部315に記憶された各種パラメータや各種プログラム等を読み出し、これらに基づいてプレス装置300の加工動作を制御する。また、後述するタイミングの設定情報を記憶部315に記憶する。ロータリーエンコーダ325は、駆動モータ304の出力軸(不図示)の回転速度を検知し、検知した結果をコントローラ314に出力する。コントローラ314は、ロータリーエンコーダ325による検知結果に基づいて、駆動モータ304を制御する。また、コントローラ314は、センサ324により加工時に発生する荷重Fを検知している。
プレス装置300のコントローラ314とレベラフィーダー200の制御部230とは、例えばそれぞれの装置が有する通信ポート(不図示)等を介して公知の通信方法によって、互いに各種情報の送受信を行うことが可能である。
(プレス装置とレベラフィーダーの連動に必要なタイミング)
プレス装置300とレベラフィーダー200とが連動して加工動作を行うためには、加工動作中のタイミングの制御が必要となる。レベラフィーダー200の制御部230は、コイル材120とプレス装置300の金型303、特に、上型303aから下方に向かって突出しているパイロットピン352とが互いに干渉しないタイミングで、コイル材120を次の加工ステージに搬送する必要がある。また、制御部230は、パイロットピン352がパイロット穴122に嵌入するタイミングで、ワークロール210及びフィードロール220をリリースする必要がある。本実施形態では、コントローラ314は、センサ324による検知結果とパイロットピン352の長さLとに基づいて、フィードロール220を閉状態から開状態に切り替えるタイミングを求めることを特徴としている。
ワークロール210及びフィードロール220をリリースすることにより、コイル材120がフリーな状態となり、パイロットピン352がパイロット穴122に嵌入する際に、金型303に対するコイル材120の位置や方向を修正することが可能となる。コントローラ314が、ワークロール210及びフィードロール220をリリースするよう制御部230に対して送信する指令を、以下、リリース指令という。本実施形態では、フィードロール220のリリースについて説明する。
リリースの開始(閉状態から開状態への切り替え)からリリースの終了(開状態から閉状態への切り替え)までの範囲は、パイロットピン352がパイロット穴122に嵌入を開始するスライド312の位置(高さ)と下死点とに基づいて決定される。なお、プレス装置300がストリッパ(不図示)を有している場合には、リリースの終了はストリッパがコイル材120から離れる位置に基づいて決定される。なお、従来は、フィードロール220をリリースするタイミング(以下、リリースタイミングという)を設定するために、予めプレス装置300を寸動動作させて手動で調整していた。
また、プレス装置300による加工が終了し、レベラフィーダー200によってコイル材120を次の加工ステージに搬送する際に、コントローラ314が、コイル材120を搬送するよう制御部230に対して送信する指令を、以下、送り指令という。送り指令を送信するタイミング(以下、送りタイミングという)は、プレス装置300による加工が終了した後、フィードロール220が閉状態となり、スライド312(すなわち、金型303、特にパイロットピン352)が上昇し、コイル材120と干渉することなくコイル材120を搬送することが可能となったスライド312の高さ(位置)に基づき設定される。例えば、送りタイミングは、加工が終了した後、パイロットピン352がコイル材120に開けられたパイロット穴122から完全に抜けたときのスライド312の高さに基づき設定される。
さらに、レベラフィーダー200によるコイル材120の搬送中でも、プレス装置300側では次の加工のためにスライド312は上昇から下降に転じ下降動作を継続している。このため、例えば、加工ステージSt1での加工が終了したコイル材120の部分が次の加工ステージSt2に搬送されて、パイロット穴122にパイロットピン352の嵌入が開始される前までに、レベラフィーダー200によるコイル材120の搬送が終了している必要がある。このときのコイル材120の搬送とスライド312、具体的にはパイロットピン352との干渉を防ぐために、コントローラ314が制御部230に信号を出力する。以下、この信号を干渉信号という。コントローラ314が制御部230に干渉信号を出力するタイミング(以下、干渉タイミングという)は、加工が開始されるときのスライド312の位置(後述するタイミングTsに相当)を基準としたとき、スライド312はパイロットピン352の長さL分よりも更に高い位置である必要がある。なお、干渉タイミングについて、加工が開始されるときのスライド312の位置を基準としているが、これに限定されない。例えば、上述したリリースタイミング(後述するタイミングTosに相当)におけるスライド312の位置を基準としてもよい。
ここで、干渉タイミングに相当するスライド312の位置が高くなると、コイル材120を搬送することができる範囲(以下、送り可能範囲という)が少なくなる。この場合は、送り可能範囲を広げるために、プレス装置300のクランク軸308の回転数を下げる必要がある。このように、コイル材120の搬送の各タイミングに合わせて、プレス装置300側での加工動作(例えば、クランク軸308の回転数等)を制御することが必要である。
(本実施形態の各タイミングの設定方法)
各タイミングの設定を行うために、所定の金型303が設置されたプレス装置300による加工動作を1回行う。コントローラ314は、センサ324により加工動作中の荷重Fを検知する。コントローラ314は、センサ324により荷重Fを検知し始めると加工が開始したと判断し、センサ324により荷重を検知しなくなると加工が終了したと判断する。図5(a)は本実施形態のレベラフィーダー200の送りを示すグラフ、(b)は荷重F及びスライド312の位置を示すグラフである。図5(b)では、センサ324により加工動作中の荷重F[×10kN]を検知した結果を破線で示し、ロータリーエンコーダ325により検知した結果に基づくスライド312の位置[mm]を実線で示す。スライド312の位置は、下死点を基準(0mm)としている。横軸は時間を示す。
コントローラ314は、1回の加工動作を行っている間、センサ324により検知した荷重Fと時間(タイミング)とを記憶部315に記憶する。また、コントローラ314は、1回の加工動作を行っている間、ロータリーエンコーダ325により検知した結果に基づきスライド312の位置(高さ)と時間(タイミング)とを記憶部315に記憶する。
コントローラ314は、1回の加工により得られた荷重Fの波形(以下、荷重波形という)を分析することにより、金型303がどこのタイミング(又は位置)で加工を開始し、どこのタイミング(又は位置)で加工を終了しているかを判断することができる。例えば図5の荷重波形では、コントローラ314は、荷重波形の立ち上がりから加工が開始されたタイミングTsを判断し、荷重波形が0[×10kN]となるタイミングから加工が終了したタイミングTeを判断する。これにより、タイミングTsからタイミングTeまでが加工による荷重(加工荷重)がかかっている範囲であることがわかる。
(リリースタイミング)
コントローラ314は、タイミングTsにおけるスライド312の位置Psを求める。ここで、加工が開始されたタイミングTsにおいて、パイロットピン352はパイロット穴122に嵌入している。フィードロール220のリリースを開始するタイミング(以下、開始タイミングという)は、パイロットピン352がパイロット穴122に嵌入を開始するよりも前である必要があり、パイロットピン352がパイロット穴122に嵌入を開始する直前であることが好ましい。
すなわち、フィードロール220のリリースの開始タイミングは、スライド312が位置Psよりもパイロットピン352の長さLだけ高い位置(Ps+L)にあるタイミングTosとすればよい。コントローラ314は、フィードロール220のリリースの開始タイミングを、タイミングTsからパイロットピン352の長さLに相当する時間(以下、ΔTとする)を差し引いたタイミングTos(=Ts-ΔT)とする。
リリースの開始タイミングTos=タイミングTs-ΔT
コントローラ314は、フィードロール220のリリースの終了のタイミング(以下、終了タイミングという)ToeをタイミングTeとする。
リリースの終了タイミングToe=タイミングTe
なお、タイミングTeにおけるスライド312は、位置Peにある。以上から、リリース指令の範囲はタイミングTosからタイミングToeまでとなり、プレス装置300のコントローラ314は、レベラフィーダー200の制御部230に、タイミングTosからタイミングToeまで、フィードロール220をリリース(開状態を維持)するようにリリース指令を送信する。タイミングTosからタイミングToeまでが、フィードロール220をリリースする範囲となる。
なお、図5(b)に示すように、タイミングをスライド312の位置に変換できるため、実際の制御では、スライド312の位置を設定値とする。例えば、加工の開始タイミングTsでのスライド312の位置Psを20mm、加工の終了タイミングTeでのスライド312の位置Peを20mm、パイロットピン352の長さLを10mmとする。そうすると、スライド312の位置は、リリースの開始タイミングで30mm(=20mm+10mm)、リリースの終了タイミングで20mmとなる。以上、コントローラ314は、加工を開始する前にフィードロール220を閉状態から開状態とする第1のタイミングを、スライド312が下降しているときの高さが、加工を開始するときの高さにパイロットピン352の長さLを加えた高さとなったタイミングとする。また、コントローラ314は、加工が終了した後にフィードロール220を開状態から閉状態とするタイミングを、スライド312が上昇しているときの高さが、加工を終了したときの高さとなったタイミングとする。
(送りタイミング)
加工の終了タイミングTeでのスライド312は位置Peにあり、パイロットピン352はパイロット穴122から抜けていないため、コイル材120を搬送することができない。パイロットピン352がパイロット穴122から抜けるのは、スライド312が位置Peよりもパイロットピン352の長さLだけ高い位置(Pe+L)にあるタイミングTpである。このタイミングTp以降であれば、レベラフィーダー200はコイル材120を次の加工ステージに搬送することが可能となる。ここで、送り指令の開始タイミングをTts、そのときのスライド312の位置をPtsとする。
本実施形態では、タイミングTtsがタイミングTpよりも後のタイミングとなるように、コントローラ314は、リリースの終了タイミングToeに余裕分(マージン)を考慮して所定の設定値(以下、送りタイミング設定値という)を加算する。
送りの開始タイミングTts=タイミングToe+送りタイミング設定値
リリースの各タイミングと同様に、スライド312の位置で制御するために、送りタイミング設定値(第1の値)を例えば20mmとする。そうするとスライド312の位置Ptsは、送りの開始タイミングTtsで40mm(=20mm+20mm)となる。以上、コントローラ314は、加工を終了した後にフィードロール220によりコイル材120の搬送を開始するタイミングを、フィードロール220を開状態から閉状態とするタイミングよりも後にする。さらに、コントローラ314は、加工を終了した後にフィードロール220によりコイル材120の搬送を開始するタイミングを、加工を終了したときのスライド312の位置に第1の値を加算したタイミングとする。
図5(a)に示すように、タイミングTtsでフィードロール220によるコイル材120の搬送が開始され、コイル材120があらかじめ設定された送り長さ分搬送されると、フィードロール220によるコイル材120の搬送が停止される。
(干渉タイミング)
所定の加工ステージにおいて、リリースの開始タイミングTosよりも前のタイミングTemまでにレベラフィーダー200によるコイル材120の搬送が終了していなければならない。タイミングTemまでにレベラフィーダー200によるコイル材120の搬送が終了していない場合、コイル材120と金型303とが干渉し不具合が発生するおそれがある。タイミングTemまでにコイル材120の搬送が終了していない場合には、コントローラ314はプレスシステムを安全に停止させるために、信号(以下、急停止信号という)を出力する。ここで、プレスシステムを安全に停止させるとは、例えば、パイロットピン352とコイル材120とが接触していない状態で停止させることである。コントローラ314が急停止信号を出力するタイミングTemは、信号を出力してから実際にプレス装置300が安全に停止することができる時間的な余裕を考慮して設定される。
このタイミングTemを以下、干渉タイミングという。干渉タイミングTemは、プレスシステムを安全に停止させることができるタイミング、すなわちタイミングTosよりも前のタイミングに設定される。例えば、コントローラ314は、干渉タイミングを加工開始のタイミングTsから余裕分(マージン)を考慮して所定の設定値(以下、干渉タイミング設定値という)を減算した値に設定する。
干渉タイミングTem=タイミングTs-干渉タイミング設定値
リリースの各タイミングと同様に、スライド312の位置で制御するために、干渉タイミング設定値(第2の値)を例えば40mmとする。そうするとスライド312の位置は、干渉タイミングで60mm(=20mm+40mm)となる。以上、コントローラ314は、フィードロール220によるコイル材120の搬送が終了していない状態でパイロットピン352とコイル材120とが干渉するおそれがある場合に信号を出力する。コントローラ314は、信号を出力するタイミングを、第1のタイミングにおけるスライド312の位置に第2の値を加算したタイミングとする。
なお、上述したように、干渉タイミングを設定する際、タイミングTos(スライド312の位置Ps+L)を基準とする場合と、タイミングTs(スライド312の位置Ps)を基準とする場合がある。タイミングTos(スライド312の位置Ps+L)を基準とする場合、干渉タイミング設定値にはパイロットピン352の長さLは含まれない。一方、タイミングTs(スライド312の位置Ps)を基準とする場合、干渉タイミング設定値にはパイロットピン352の長さLが含まれる。
(干渉タイミング設定値(第2の値)について)
ここで、干渉タイミング設定値について説明する。干渉タイミングを設けて干渉を防ぐ場合、ここでいう「干渉」には、加工が始まる位置の金型3とコイル材120との干渉を意味する場合と、パイロットピン352とコイル材120との干渉を意味する場合の、2つが考えられる。本実施形態のようにパイロットピン352を有する場合は、パイロットピン352とコイル材120との干渉が開始されるときのスライド312の位置又はタイミング(=Tos)を、干渉が開始される位置(以下、干渉位置という)又は干渉が開始されるタイミングとする。一方、パイロットピンを有していない金型の場合又はパイロットピン352の長さが不明である場合は、加工が開始されるときのスライド312の位置又はタイミング(=Ts)を、干渉位置又は干渉が開始されるタイミングとする。
これらの2つの干渉タイミング(Ts、Tos)のどちらにも適用される、減速移動角度を干渉タイミング設定値とする考え方について、図6を用いて説明する。図6(a)は干渉タイミング設定値(すなわち、減速移動角度)を決定する際の各値について説明する図、(b)は急停止処理の際の時間と送り速度との関係を示すグラフである。
図6(a)に示すように、以下の説明において、時刻tにおけるスライド312の位置(以下、スライド位置という)をP(t)、送り速度v[min-1]のときに、干渉が発生すると予想されるためにプレス装置300及びレベラフィーダー200を停止させるか否かの判断(チェック)を行う位置(以下、干渉チェック位置)をP(v)とする。また、コントローラ314がプレス装置300及びレベラフィーダー200に急停止信号を出力してからプレス装置300の加工動作及びレベラフィーダー200の送り動作が減速し停止するまでの移動距離、言い換えれば移動角度を減速移動角度P(x)[deg]とする。ここでxは減速移動角度が現在速度と減速時間に相関する変数であることを示す。また、送り速度vに対する減速時間をT(v)[ms]とする。なお、減速時間T(v)はプレス装置300ごとに異なる。更に、干渉位置をP1とする。
コントローラ314は、スライド位置P(t)を常時監視しており、スライド位置P(t)が、干渉チェック位置P(v)を通過する前に、レベラフィーダー200によるコイル材120の送り動作が完了されないと判断した場合、エラーとしてプレス装置300及びレベラフィーダー200に急停止信号を出力し急停止させる。干渉チェック位置P(v)は、下記計算式で求められる減速移動角度P(x)分、干渉位置P1より上方となる。
P(x)=v÷60×360÷1000×T(v)÷2
=(3×v×T(v))÷1000
図6(b)に急停止処理の際の送り速度vと減速時間T(v)との具体例を示す。例えば、送り速度vが60[min-1]、減速時間T(v)が120[ms]の場合、減速移動角度P(x)は、次のような値となる。
P(x)=60÷60×360÷1000×120÷2=21.6°
干渉位置P1が160°の場合、干渉チェック位置P(v)は、
P(v)=P1-P(x)
と表されるため、減速移動角度P(x)が21.6°の場合、
P(v)=160-21.6=138.4°
となる。
また例えば、送り速度vが30[min-1]、減速時間T(v)が60[ms]の場合、減速移動角度P(x)は、次のような値となる。
P(x)=30÷60×360÷1000×60÷2=5.4°
干渉位置P1が160°、減速移動角度P(x)が5.4°の場合、干渉チェック位置P(v)は、
P(x)=160-5.4=154.6°
となる。
図6(b)に黒又は斜線で示すように、干渉タイミング設定値である減速移動角度P(x)は時間t、送り速度vのグラフにおいては三角形の面積となる。
なお、第2の値が減速移動角度分であることを説明したが、実際に第2の値を設定する際には、安全をみて若干の余裕分、例えば10ms等を加味した値としてもよい。
以上のように、コントローラ314は、リリースの開始タイミング、リリースの終了タイミング、送りタイミング、干渉タイミング、を各タイミングにおけるスライド312の位置としてそれぞれ算出する。図5(c)は、クランク軸308の回転とレベラフィーダー200の制御動作(リリース、送り、干渉)、プレス装置300の動作(加工(破線))との関係を示す図であり、上死点、下死点も示す。
(タイミングの自動設定とポジションスイッチ)
図7(a)は、上述した本実施形態の各タイミングを算出した後に例えば表示部316に表示される情報を示す図であり、(b)は算出した各タイミングをポジションスイッチに設定した情報を示す図である。図7(a)は、コントローラ314が、1回のプレス加工でセンサ324の検知結果から得た荷重波形に基づいて加工開始、加工終了を求め、加工開始、加工終了のタイミングから求めた各タイミングをスライド312の位置として自動設定した結果を示す。なお、図7(a)中の「下降」及び「上昇」はスライド312の上下移動の状態を示しており、「PS6」等はポジションスイッチを示している。コントローラ314は、このような画面を表示部316に表示させる。コントローラ314により算出された値でよければ、「設定」ボタンをクリックし、例えば記憶部315に記憶する。
さらに、コントローラ314は、図7(a)の設定値を、ソフト的なスイッチ(以下、ポジションスイッチという)の設定値として、金型303や金型303による加工動作を制御するプログラムと関連付けて記憶部315に記憶する。これにより、コントローラ314は、次回、同じ金型303又は同じプログラムを使用する際には、記憶部315に記憶された設定値を読み出して各タイミング制御を行うことができ、金型303の交換ごと又はプログラムを呼び出すごとに、手動による調整を行う必要がない。図7(b)は、所定の金型Xについて本実施形態の自動計算により得られた設定値をポジションスイッチ「PS1」~「PS8」として設定した例を示している。
例えば図7(a)では、コントローラ314による荷重波形の分析の結果、下降しているスライド312の位置が基準位置(例えば0mm)から30mmの位置で、リリースの開始タイミング(ON)となるように設定され、上昇しているスライド312の位置が基準位置から20mmの位置で、リリースの終了タイミング(OFF)となるように設定されている。リリースについての設定値はポジションスイッチ「PS6」に保存される。例えば図7(b)の「PS6」に示すように保存される。送り(ポジションスイッチ「PS7」)、干渉(ポジションスイッチ「PS8」)についても同様である。
以上説明したように、本実施形態では、プレス装置300とレベラフィーダー200とを連携させて加工を行う際の各種のタイミングの設定を、自動で行うことができる。このため、従来手動で行っていた一連の調整を何度か繰り返して行わなくても設定が可能になり、また手動入力の回数も減る。さらに、ソフト的なポジションスイッチとして設定値を反映することも可能であるため、同じ金型やプログラムを使用する際に、2回目以降は記憶部に保存された情報を呼び出して用いることが可能となる。
なお、プレスシステムを高速で運転する場合、標準送り速度での運転と比べると同じ距離を搬送する時間(送り時間)は短くなるため、プレス加工における回転数が上がる。送りタイミング設定値及び干渉タイミング設定値がスライド312の位置で設定される場合は送り速度によらず一定値となるが、算出した設定値を図7(a)に示した画面を用いてさらに調整することができるようにすることも可能である。
また、本実施形態では、フィードロール220のリリースの開始・終了のタイミングについて説明したが、さらにワークロール210のリリースの開始・終了のタイミングを算出してもよい。ワークロール210が閉状態から開状態に移行するまでの時間は、ワークロール210の構造上(図1参照)、フィードロール220が閉状態から開状態に移行するまでの時間に比べ、より長い。すなわち、ワークロール210ではフィードロール220に比べリリースに時間がかかってしまう。従来、プレス装置300からレベラフィーダー200へのリリース指令は同時に出力されていた。しかし、本実施形態のタイミングの算出方法を用いて、フィードロール220へのリリース指令とワークロール210へのリリース指令とを分けることが可能である。このようにフィードロール220へのリリース指令とワークロール210へのリリース指令とを異なるタイミングで出力することにより、リリースに要する時間の差を吸収することができ、全体としてリリース時間の短縮が実現できる。そして、リリース時間の短縮が実現できれば、プレス装置300におけるプレス加工の回転数を上げることもできる。以上、コントローラ314は、センサ324による検知結果とパイロットピン352の長さLとに基づいて、ワークロール210が閉状態から開状態となる第2のタイミングをフィードロール220における第1のタイミングとは異なるタイミングとなるように求めてもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形や変更が可能であり、例えば以下のような変形例がある。
上述した実施形態では、加工ステージSt1においてパンチ350によりコイル材120のスクラップ部分にパイロット穴122を開けたが、これに限定されない。例えば、製品として加工される穴にパイロットピン352を嵌入するようにしてもよい。
また、上述した実施形態では、パイロットピン352を同じ長さとしたが、各加工ステージにおける加工に応じて異なる長さとしてもよい。この場合、例えば、一番厳しい条件、すなわち、複数のパイロットピンの中で最も長いパイロットピンの長さに基づき、リリースの開始・終了タイミングを求めてもよい。
さらに、上述した実施形態では、プレス装置300のコントローラ314が各タイミングを算出したが、これに限定されない。例えば、レベラフィーダー200の制御部230がコントローラ314からパイロットピン352の長さL等必要な情報を受信し、各タイミングを算出してもよい。このように、コントローラ314と制御部230とは、それぞれ上述した制御の全部又は一部を処理してもよい。記憶部315、235についても上述した制御に必要な情報をどちらに記憶してもよい。
以上、本実施形態によれば、プレス装置と送り装置とを連動させるためのタイミングの設定を自動で行うことができるプレスシステム及びプレスシステムの制御方法を提供することができる。
100 アンコイラー
110 マンドレル
116 表示部
120 コイル材
122 パイロット穴
130 制御部
140 駆動部
200 レベラフィーダー
210 ワークロール
220 フィードロール
230 制御部
235 記憶部
240、250 シリンダ
260、270 モータ
300 プレス装置
302 筐体
303 金型
303a 上型
303b 下型
304 駆動モータ
306 伝達機構
308 クランク軸
310 コンロッド
312 スライド
314 コントローラ
315 記憶部
316 表示部
318 入力部
322 ボルスタ
324 センサ
325 ロータリーエンコーダ
326 ギブ
350 パンチ
352 パイロットピン
360 ダイ
362 ダイ

Claims (10)

  1. コイル材を保持する保持装置と、
    複数のステージで複数の加工を行う順送プレス加工を行うプレス装置と、
    前記保持装置に保持された前記コイル材を前記プレス装置に送る送り装置と、
    を備えるプレスシステムであって、
    前記送り装置は、
    前記コイル材を挟持した閉状態で前記コイル材を前記プレス装置に搬送し、前記プレス装置による加工が開始されると前記コイル材を開放した開状態となるロールを有し、
    前記プレス装置は、
    加工の際の荷重を検知する荷重検知手段と、
    前記コイル材に開けられた穴に嵌入し、前記加工の際の位置決めを行うピンと、
    前記送り装置と前記プレス装置とが連動して前記加工を行うように制御する制御手段と、
    を有し、
    前記制御手段は、前記荷重検知手段による検知結果と前記ピンの長さとに基づいて、前記ロールを前記閉状態から前記開状態に切り替えるタイミングを求めることを特徴とするプレスシステム。
  2. 前記制御手段は、前記荷重検知手段により荷重を検知し始めると前記加工が開始したと判断し、前記荷重検知手段により荷重を検知しなくなると前記加工が終了したと判断することを特徴とする請求項1に記載のプレスシステム。
  3. 前記プレス装置は、
    上型及び下型により前記コイル材に加工を行う金型と、
    前記上型が装着され、上下移動を行うスライドと、
    を有し、
    前記制御手段は、前記加工を開始する前に前記ロールを前記閉状態から前記開状態とする第1のタイミングを、前記スライドが下降しているときの高さが、前記加工を開始するときの高さに前記ピンの長さを加えた高さとなったタイミングとすることを特徴とする請求項2に記載のプレスシステム。
  4. 前記制御手段は、前記ロールを前記開状態から前記閉状態とするタイミングを、前記スライドが上昇しているときの高さが、前記加工を終了したときの高さとなったタイミングとすることを特徴とする請求項3に記載のプレスシステム。
  5. 前記制御手段は、前記加工を終了した後に前記ロールにより前記コイル材の搬送を開始するタイミングを、前記ロールを前記開状態から前記閉状態とするタイミングよりも後にすることを特徴とする請求項4に記載のプレスシステム。
  6. 前記制御手段は、前記加工を終了した後に前記ロールにより前記コイル材の搬送を開始するタイミングを、前記加工を終了したときの前記スライドの位置に第1の値を加算したタイミングとすることを特徴とする請求項5に記載のプレスシステム。
  7. 前記制御手段は、前記ロールによる前記コイル材の搬送が終了していない状態で前記ピンと前記コイル材とが干渉するおそれがある場合に信号を出力し、前記信号を出力するタイミングを、前記第1のタイミングにおける前記スライドの位置に、第2の値を加算したタイミングとすることを特徴とする請求項6に記載のプレスシステム。
  8. 前記制御手段は、前記ロールによる前記コイル材の搬送が終了していない状態で前記ピンと前記コイル材とが干渉するおそれがある場合に信号を出力し、前記信号を出力するタイミングを、前記加工を開始するタイミングにおける前記スライドの位置に、前記ピンの長さが含まれる第2の値を加算したタイミングとすることを特徴とする請求項6に記載のプレスシステム。
  9. 前記送り装置は、
    前記ロールよりも前記コイル材の搬送方向における上流側に配置され、閉状態となって前記コイル材を矯正し、開状態となって前記コイル材を開放するワークロールを有し、
    前記制御手段は、前記荷重検知手段による検知結果と前記ピンの長さとに基づいて、前記ワークロールが前記閉状態から前記開状態となる第2のタイミングを前記第1のタイミングとは異なるタイミングとなるように求めることを特徴とする請求項3から請求項8のいずれか1項に記載のプレスシステム。
  10. コイル材を保持する保持装置と、複数のステージで複数の加工を行う順送プレス加工を行うプレス装置と、前記保持装置に保持された前記コイル材を前記プレス装置に送る送り装置と、を備えるプレスシステムの制御方法であって、
    前記送り装置は、
    前記コイル材を挟持した閉状態で前記コイル材を前記プレス装置に搬送し、前記プレス装置による加工が開始されると前記コイル材を開放した開状態となるロールを有し、
    前記プレス装置は、
    加工の際の荷重を検知する荷重検知手段と、
    前記コイル材に開けられた穴に嵌入し、前記加工の際の位置決めを行うピンと、
    前記送り装置と前記プレス装置とが連動して前記加工を行うように制御する制御手段と、
    を有し、
    前記制御手段が、前記荷重検知手段による検知結果と前記ピンの長さとに基づいて、前記ロールを前記閉状態から前記開状態に切り替えるタイミングを求める工程を備えることを特徴とするプレスシステムの制御方法。
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