JP2023087579A - 金型交換装置及び金型交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】金型の交換時に金型等の破損を防止すること。【解決手段】金型交換装置２００は、ホルダ１２に保持される金型１０（上型１３）によりワークＷをプレス加工するプレス機械１００に対して金型１０を交換する。金型交換装置２００は、金型１０を把持するグリッパ２１０と、ホルダ１２に金型１０が差し込まれた状態、及びグリッパ２１０によって金型１０が把持された状態で、ホルダ１２に金型１０が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向にグリッパ２１０を移動させる制御部２２０と、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷の程度を表す負荷量を検出する検出部２３０と、負荷量に基づいて、ホルダ１２による金型１０の保持状況を判定する判定部２４０とを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、金型交換装置及び金型交換方法に関する。

従来、ワークを金型で挟み込み、ワークに対して成形加工等のプレス加工を施すプレス機械が知られている。このようなプレス機械の一つとして、ワークに曲げ加工を施すプレスブレーキ（曲げ加工機）が存在する。プレスブレーキでは、ワークに曲げ加工を施すために、金型（上型及び下型の一方、又は双方）の配置や種類が変更される場合がある。プレスブレーキに対する金型の配置や種類の変更は、金型交換装置によって実施される。特許文献１では、金型交換装置としてのマニピュレータが開示されている。

特許第５２５２８３７号公報

プレスブレーキでは、ラムに備えられたホルダによって金型が保持される。プレスブレーキでは、金型交換装置による金型の交換時に、金型をホルダに固定させるクランプが設けられることがあるが、クランプの駆動が適切に実施されない場合に金型や金型交換装置を破損させてしまう原因になり得る。

本発明は、金型の交換時に金型等の破損を防止することができる金型交換装置及び金型交換方法を提供する。

本発明の態様に係る金型交換装置は、ホルダに保持される金型によりワークをプレス加工するプレス機械に対して金型を交換する金型交換装置であって、金型を把持するグリッパと、ホルダに金型が差し込まれた状態、及び、グリッパによって金型が把持された状態で、ホルダに金型が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向にグリッパを移動させる制御部と、グリッパにかかる第１方向への負荷の程度を表す負荷量を検出する検出部と、負荷量に基づいて、ホルダによる金型の保持状況を判定する判定部と、を備える。

本発明の態様に係る金型交換方法は、ホルダに保持される金型によりワークをプレス加工するプレス機械に対して金型を交換する金型交換装置における金型交換方法であって、金型交換装置は、金型を把持するグリッパを備え、ホルダに金型が差し込まれた状態、及び、グリッパによって金型が把持された状態で、ホルダに金型が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向に前記グリッパを移動させることと、グリッパにかかる第１方向への負荷の程度を表す負荷量を検出することと、負荷量に基づいて、ホルダによる金型の保持状況を判定することと、を含む。

本発明の態様に係る金型交換装置及び金型交換方法によれば、ホルダによる金型の保持状況が正常でないことを事前に認識することが可能となり、金型を保持している状態のホルダから金型を無理に抜き取ったり、ホルダが金型を保持できていない状態において金型の把持を解除したりすることを抑止し、金型の交換時に金型や金型交換装置（金型交換装置のグリッパ）の破損を防止することができる。

また、上記態様の金型交換装置において、制御部が、ホルダによって金型を保持する動作が実施された後、第２方向にグリッパを移動させ、判定部が、負荷量が所定閾値未満である場合に、ホルダによる金型の保持が正常でないと判定してもよい。この態様によれば、ホルダによって金型を保持する動作が正常に実施されていないことを認識し、グリッパによる金型の把持を解除することによる金型の落下を防止することができる。また、上記態様の金型交換装置が、ホルダによる金型の保持が正常でないと判定された場合に、保持状況が正常でないことを報知する報知部を備えてもよい。この態様によれば、ホルダによる金型の保持状況が正常でないことを即座に報知するので、プレス機械によるプレス加工が停止してしまう時間を短縮することができる。また、上記態様の金型交換装置において、判定部が、負荷量が所定閾値以上である場合に、ホルダによる金型の保持が正常であると判定し、制御部が、ホルダによる金型の保持が正常であると判定された場合に、第２方向にグリッパを移動させたときの移動量だけ、第１方向にグリッパを移動させてもよい。この態様によれば、ホルダによる金型の保持が正常である状態で第２方向にグリッパを移動させた移動量だけ、第１方向にグリッパを移動させるので、グリッパによる金型の把持を解除するときに、グリッパや金型の破損を防止することができる。また、上記態様の金型交換装置において、制御部が、ホルダによって金型を解放する動作が実施された後、第２方向にグリッパを移動させ、判定部が、負荷量が所定閾値以上である場合に、ホルダによる金型の解放が正常でないと判定してもよい。この態様によれば、ホルダによって金型を解放する動作が正常に実施されていないことを認識し、ホルダに保持された状態の金型を無理に抜き取ることによる金型やグリッパの破損を防止することができる。また、上記態様の金型交換装置が、ホルダによる金型の解放が正常でないと判定された場合に、保持状況が正常でないことを報知する報知部を備えてもよい。この態様によれば、ホルダによる金型の保持状況が正常でないことを即座に報知するので、プレス機械によるプレス加工が停止してしまう時間を短縮することができる。また、上記態様の金型交換装置において、制御部が、ホルダによる金型の解放が正常でないと判定された場合に、第２方向にグリッパを移動させたときの移動量だけ、第１方向にグリッパを移動させてもよい。この態様によれば、ホルダによる金型の解放がされていない状態で第２方向にグリッパを移動させた移動量だけ、第１方向にグリッパを移動させるので、ホルダに保持されている金型を無理に抜き取ることを防止し、ホルダによる金型の解放動作を再試行するなど、保持状況の改善のための動作に迅速に移行することができる。また、上記態様の金型交換装置において、判定部が、負荷量が所定閾値未満である場合に、ホルダによる金型の解放が正常であると判定してもよい。この態様によれば、ホルダによる金型の解放が確実に実施されていることを認識できるので、次の動作に迅速に移行することができる。

プレス機械と、実施形態に係る金型交換装置の例を示す図である。 実施形態に係る金型交換装置及び上型の各部を説明する図である。 実施形態に係る上型の安全部材を駆動させる例を示す図である。 実施形態に係る金型交換装置による上型の把持について説明する図である。 実施形態に係る金型交換装置による上型の把持について説明する図である。 実施形態に係る金型交換装置の機能構成例を示すブロック図である。 実施形態に係る金型交換処理の流れの例を示すフローチャートである。 実施形態に係る上型がホルダによって正常に保持されているかを確認するときの動作遷移の例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダによって正常に保持されているかを確認するときの動作遷移の例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダによって正常に保持されているかを確認するときの動作遷移の例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダによって正常に保持されているかを確認するときの動作遷移の例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダによって正常に保持されているかを確認するときの動作遷移の例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダによって正常に保持されているかを確認するときの動作遷移の例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダによって正常に保持されているかを確認するときの動作遷移の例を示す図である。 実施形態に係る金型交換処理の流れの例を示すフローチャートである。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。 実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。

以下、実施形態について図面を参照して説明する。本発明は、以下で説明する形態に限定されない。図面では、実施形態を説明するために、一部分を拡大、縮小、又は強調して記載する等、縮尺を適宜変更して表現される場合がある。また、図面では、ＸＹＺ直交座標系を用いて図中の方向が説明される場合がある。ＸＹＺ直交座標系においては、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とし、鉛直方向をＺ方向とする。Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれは、図中の矢印の指す方向が＋方向であり、矢印の指す方向とは反対の方向が－方向であるとして説明する。

図１は、プレス機械と、実施形態に係る金型交換装置の例を示す図である。プレス機械１００は、一つの態様として、ワークＷに曲げ加工を施すことが可能なプレスブレーキ（曲げ加工機）である。本実施形態では、プレス機械１００としてプレスブレーキを例に挙げて説明する場合がある。なお、プレス機械１００は、ワークＷに対して抜き打ち加工（パンチ加工）、又は成形加工が可能なプレス機械であってもよい。プレス機械１００は、ホルダ１２に保持される金型１０（上型１３）によりワークＷをプレス加工する。

金型交換装置２００は、プレス機械１００に対して金型１０（上型１３）を交換する。交換で使用される金型１０（上型１３）は、ストッカ４に保管される。ストッカ４は、保管部４３を有する。保管部４３は、金型１０（上型１３）を保持する保持部４３ａを有する。なお、保持部４３ａは、金型１０（上型１３）を吊り下げた状態で保持する構成に限定されず、例えばテーブル等に載置する構成であってもよい。金型交換装置２００は、金型１０（上型１３）を把持するグリッパ２１０（図２等参照）を備え、ストッカ４とプレス機械１００との間を移動可能なマニピュレータである。本実施形態に係る金型交換装置２００は、主に、金型１０（上型１３）をホルダ１２に差し込んだときと、金型１０（上型１３）をホルダ１２から抜き取るときとの処理に特徴を有する。

金型交換装置２００は、ホルダ１２に金型１０（上型１３）が差し込まれた状態、及び、グリッパ２１０によって金型１０（上型１３）が把持された状態で、ホルダ１２に差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向にグリッパ２１０を移動させる。図１において、第１方向は＋Ｚ方向であり、第２方向は－Ｚ方向である。金型交換装置２００は、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷の程度を表す負荷量を検出する。金型交換装置２００は、検出した負荷量に基づいて、ホルダ１２による金型１０（上型１３）の保持状況を判定する。

保持状況の判定は、金型１０（上型１３）がホルダ１２によって正常に保持（固定）されているかを確認するために実行される。すなわち、金型交換装置２００は、ホルダ１２によって金型１０（上型１３）を保持する動作が実施された後、第２方向にグリッパ２１０を移動させ、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷量が所定閾値未満である場合に、ホルダ１２による金型１０（上型１３）の保持が正常でないと判定する。

また、保持状況の判定は、金型１０（上型１３）がホルダ１２から正常に解放されているかを確認するために実行される。すなわち、金型交換装置２００は、ホルダ１２によって金型１０（上型１３）を解放する動作が実施された後、第２方向にグリッパ２１０を移動させ、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷量が所定閾値以上である場合に、ホルダ１２による金型１０（上型１３）の解放が正常でないと判定する。なお、金型交換装置２００における処理の詳細は後述する。

プレス機械１００は、加工機本体２を備える。加工機本体２は、正面側が作業者の作業スペースである。作業者は、加工機本体２の正面側からワークＷを所定位置に配置し、金型１０としての上型１３と下型６とでワークＷを挟み込むことにより、ワークＷに対して曲げ加工を施すことが可能である。加工機本体２は、本体フレーム５と、テーブル７と、側部カバー８、９と、ラム１１と、駆動装置１４と、表示装置３３と、操作部３４とを備える。

本体フレーム５は、プレス機械１００の外郭を形成する。テーブル７は、本体フレーム５の正面側（前面側）に取り付けられており、下型６を固定する。下型６は、テーブル７の上面に支持される固定側（下側）の金型であり、左右方向（Ｘ方向）に沿って長く形成される。下型６は、上面側に、例えばワークＷを曲げ加工するためのＶ字状の凹部（図示せず）を有する。凹部は、左右方向に沿って長く形成される。なお、図１では、下型６として左右方向に一体となった形態を示しているが、この形態に限定されない。例えば、分割された金型が左右方向（図１におけるＸ方向）に並べられて配置される形態であってもよい。また、テーブル７には、ワークＷを＋Ｙ方向に突き当てて位置決めするための位置決め部７ａが設けられる。なお、位置決め部７ａは、テーブル７に設けられることに代えて、本体フレーム５に設けられてもよい。

側部カバー８、９は、本体フレーム５の左右方向の両側の側部上方にそれぞれ設けられる。側部カバー８、９は、それぞれラム１１の左右方向の側部上方を覆うように配置される。本体フレーム５は、ラム１１を上下方向にガイドするガイド部（図示せず）を備える。駆動装置１４は、図示しない支持フレーム等によって本体フレーム５に支持される。駆動装置１４は、ラム１１をＺ方向に移動（昇降）させる。駆動装置１４としては、ボールねじ又はナットを電動モータ等により回転させて、ラム１１を昇降させる機構が適用されてもよい。あるいは、駆動装置１４としては、油圧シリンダ装置又は空圧シリンダ装置を用いて、ラム１１を昇降させる機構が適用されてもよい。

ラム１１は、本体フレーム５のガイド部（図示せず）により、本体フレーム５に昇降可能に支持される。例えば、ラム１１の左右両端に一対のローラが設けられ、一対のローラは、本体フレーム５に設けられたブラケット（図示しないガイド部）を挟んで配置される。ラム１１は、例えば、金属等により形成された板状の部材であり、数十キログラムから数百キログラムの重量を有する。ラム１１は、駆動装置１４の一部に連結され、駆動装置１４によって吊り下げられた状態で配置される。ラム１１は、駆動装置１４による駆動により昇降し、テーブル７上の下型６に対して近接又は離間する。

ラム１１の下方には、ホルダ（上型ホルダ）１２が取り付けられている。ホルダ１２は、左右方向（Ｘ方向）に沿って配置され、上型１３を保持可能である。例えば、ホルダ１２には、ワークＷの曲げ加工が行われる際に、曲げ加工の各工程に応じた上型１３を保持させる。上型１３の交換は、金型交換装置２００によって実施される。ホルダ１２は、クランプ駆動部５０（図８等参照）によるクランプ部材１２ａ（図８等参照）の駆動により上型１３の保持を実現する。また、本実施形態では、クランプ部材１２ａの駆動に加えて、上型１３に備えられた安全部材１３ｆ（図３等参照）を用いることにより、ホルダ１２による上型１３の保持を実現する場合を例に挙げる。ホルダ１２が上型１３を保持する構成については後述する。

表示装置３３は、例えば、加工機本体２の運転状況、運転条件、ワークＷの加工条件等の各種情報を表示出力するディスプレイである。表示装置３３は、ワークＷの形状等を表示可能である。操作部３４は、キーボードやマウス等の入力装置を備える。なお、操作部３４として、表示装置３３上に設けられるタッチパネルが用いられてもよい。この場合、操作部３４は、表示装置３３と一体で設けられる。また、表示装置３３上に設けられるタッチパネルには、キーボード等が備えられてもよい。

図２は、実施形態に係る金型交換装置及び上型の各部を説明する図である。図２に示すように、金型交換装置２００は、グリッパボックス２１１と、円錐体２１２と、先端部２１３と、エアー接続部２１４と、エアー流路２１５とを含むグリッパ２１０を備える。エアー接続部２１４は、グリッパボックス２１１の所定位置に配置され、エアーＡｉを供給するエアー供給部（図示せず）と管等を介して接続される。これにより、グリッパ２１０は、エアー供給部から供給されるエアーＡｉを、エアー接続部２１４を介して、円錐体２１２内及び先端部２１３内に配置されるエアー流路２１５に供給可能である。なお、エアー供給部は、エアーＡｉを常時供給するわけではない。エアー供給部は、図２に示す状態（少なくとも、金型交換装置２００と上型１３とが離れている状態）においてはエアーＡｉを供給しない。エアー供給部がエアーＡｉを供給するタイミングについては後述する。

上型１３は、貫通孔１３ａと、溝部１３ｂと、基部１３ｃと、刃先１３ｄと、エアー流路１３ｅと、安全部材１３ｆとを有する。貫通孔１３ａには、グリッパ２１０の先端部２１３を挿入することが可能である。溝部１３ｂは、ホルダ１２に配置されたクランプ部材１２ａによる上型１３の固定で用いられる。基部１３ｃは、上型１３のうち、ホルダ１２に保持される部分である。刃先１３ｄは、ホルダ１２により上型１３が保持された際に、上型１３の下端として下型６の凹部（図示せず）に対向する。これにより、プレス機械１００は、ラム１１の移動に伴って上型１３が下型６に向かって移動し、上型１３が例えば最下点に達するまでの間に、上型１３と下型６とでワークＷが挟み込まれることで、ワークＷに対して曲げ加工を施す。なお、ワークＷに対する曲げ角度は、上型１３の下降量によって変化させることができる。エアー流路１３ｅは、上型１３内におけるエアーＡｉの流路である。安全部材１３ｆは、ホルダ１２による上型１３の保持に用いられる。安全部材１３ｆは、エアーＡｉの供給を受けていないとき、付勢手段（例えば、付勢バネ等）により付勢されており、上型１３から突出した状態となる。上型１３から突出した状態の安全部材１３ｆは、ホルダ１２による上型１３の保持で用いられる。

図３は、実施形態に係る上型の安全部材を駆動させる例を示す図である。図３に示すように、金型交換装置２００は、図２に示した状態から上型１３の方向（例えば、図３では＋Ｙ方向）に移動し、先端部２１３を上型１３の貫通孔１３ａに挿入させる。ここで、金型交換装置２００は、エアー流路２１５とエアー流路１３ｅとの双方の流路にエアーＡｉを流すことが可能な位置まで、先端部２１３を上型１３の貫通孔１３ａに挿入させる。そして、金型交換装置２００は、エアー接続部２１４を介してエアー供給部からエアーＡｉをエアー流路２１５及びエアー流路１３ｅに供給する。エアーＡｉは、主に、ホルダ１２に上型１３を保持させるときや、ホルダ１２から上型１３を解放させるときに供給される。これにより、安全部材１３ｆは、エアーＡｉの供給により付勢手段による付勢が緩和されることで駆動され、上型１３の内部に引き込まれる。

図４及び図５は、実施形態に係る金型交換装置による上型の把持について説明する図である。図４に示すように、金型交換装置２００は、ボール２１６と、ボール駆動部２１７とをさらに備える。ボール２１６は、貫通孔１３ａに挿入される先端部２１３の所定位置に２以上配置される。ボール駆動部２１７は、ボール２１６を駆動させ、先端部２１３から突出させる、又は先端部２１３に埋没させる（引っ込める）。ボール駆動部２１７は、少なくとも貫通孔１３ａに先端部２１３が挿入されていないとき、ボール２１６を先端部２１３に埋没させる。また、上型１３は、内部（貫通孔１３ａの一部）に、ボール２１６を入れ込むことが可能な大きさのボール溝１３ｇをさらに備える。

図５に示すように、金型交換装置２００は、図４に示した状態から上型１３の方向（例えば、図５では＋Ｙ方向）に移動し、先端部２１３を上型１３の貫通孔１３ａに挿入させる。ここで、金型交換装置２００は、ボール２１６を突出させたときに、突出したボール２１６がボール溝１３ｇに嵌まることが可能な位置まで、先端部２１３を上型１３の貫通孔１３ａに挿入させる。そして、金型交換装置２００は、ボール駆動部２１７によりボール２１６を駆動させ、先端部２１３から突出させることでボール溝１３ｇにボール２１６を嵌める。これにより、金型交換装置２００は、グリッパ２１０による上型１３の把持を実現する。なお、ボール溝１３ｇは備えられなくてもよく、貫通孔１３ａの内壁に突出させたボール２１６を押圧させることで、グリッパ２１０による上型１３の把持を実現してもよい。これらにより、金型交換装置２００は、上型１３を把持した状態で搬送を実施できる。

図６は、実施形態に係る金型交換装置の機能構成例を示すブロック図である。図６に示すように、金型交換装置２００は、制御部２２０と、検出部２３０と、判定部２４０と、報知部２５０とを有する。制御部２２０は、金型交換装置２００の動作を統括制御し、金型交換装置２００の移動やグリッパ２１０の動作（例えば、モータ等に基づく動作）を制御する。制御部２２０は、ホルダ１２に上型１３が差し込まれた状態、及び、グリッパ２１０によって上型１３が把持された状態で、ホルダ１２に上型１３が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向にグリッパ２１０を移動させる。

ここで、ホルダ１２に上型１３が差し込まれた状態、及び、グリッパ２１０によって上型１３が把持された状態とは、上型１３をホルダ１２に差し込み、ホルダ１２によって上型１３を保持する動作が実施された後の状態を指す。つまり、上型１３がホルダ１２によって正常に保持されているかを確認する場合である。あるいは、ホルダ１２に上型１３が差し込まれた状態、及び、グリッパ２１０によって上型１３が把持された状態とは、グリッパ２１０の先端部２１３を貫通孔１３ａに挿入し、ホルダ１２によって上型１３を解放する動作が実施された後の状態を指す。つまり、上型１３がホルダ１２から正常に解放されているかを確認する場合である。このような状態で、制御部２２０は、ホルダ１２に上型１３が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向にグリッパ２１０を移動させる。第２方向へのグリッパ２１０の移動は、上型１３がホルダ１２に固定されていることを想定し、上型１３を把持しているグリッパ２１０が破損しない程度の移動量である。なお、図１において、第１方向は＋Ｚ方向であり、第２方向は－Ｚ方向である。

検出部２３０は、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷の程度を表す負荷量を検出する。具体的には、検出部２３０は、制御部２２０によって第２方向にグリッパ２１０が移動された場合に、グリッパ２１０を動作させるモータ等の電力エネルギーから、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷量を検出する。例えば、検出部２３０は、ホルダ１２に保持されていない上型１３をグリッパ２１０が把持して第２方向に移動するときのモータ等の電力エネルギーを予め記憶しておき、これとの差分により、負荷量を検出する。

判定部２４０は、負荷量に基づいて、ホルダ１２による上型１３の保持状況を判定する。上述したように、保持状況の判定は、上型１３がホルダ１２によって正常に保持されているかを確認するために実行される。あるいは、保持状況の判定は、上型１３がホルダ１２から正常に解放されているかを確認するために実行される。まず、上型１３がホルダ１２によって正常に保持されているかを確認する場合を説明する。具体的には、判定部２４０は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値未満である場合に、ホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定する。すなわち、判定部２４０は、上型１３がホルダ１２によって正常に保持されていれば、一定以上の負荷がかかるため、負荷量が所定閾値未満であれば、ホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定する。一方、判定部２４０は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値以上である場合に、ホルダ１２による上型１３の保持が正常であると判定する。ここで、制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の保持が正常であると判定された場合に、第２方向にグリッパ２１０を移動させたときの移動量だけ、第１方向にグリッパ２１０を移動させる。すなわち、制御部２２０は、保持状況の判定のためにグリッパ２１０を第２方向に移動させており、ホルダ１２による上型１３の保持が正常であるならば、第２方向に移動させたときの移動量だけグリッパ２１０を第１方向に移動させて、上型１３を元の位置（移動前の位置）に戻す制御を実施する。そして、制御部２２０は、グリッパ２１０を貫通孔１３ａから抜き取る制御を実施する。

次に、上型１３がホルダ１２から正常に解放されているかを確認する場合を説明する。具体的には、判定部２４０は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値以上である場合に、ホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定する。すなわち、判定部２４０は、上型１３がホルダ１２から正常に解放されていれば、一定以上の負荷はかからないため、負荷量が所定閾値以上であれば、ホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定する。ここで、制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定された場合に、第２方向にグリッパ２１０を移動させたときの移動量だけ、第１方向にグリッパ２１０を移動させる。すなわち、制御部２２０は、保持状況の判定のためにグリッパ２１０を第２方向に移動させており、ホルダ１２による上型１３の解放が正常でないならば、第２方向に移動させたときの移動量だけグリッパ２１０を第１方向に移動させて、上型１３を元の位置（移動前の位置）に戻す制御を実施する。一方、判定部２４０は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値未満である場合に、ホルダ１２による上型１３の解放が正常であると判定する。制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常であると判定された場合に、金型交換装置２００による上型１３の搬送を継続する制御を実施する。

報知部２５０は、ホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定された場合に、保持状況が正常でないことを報知する。具体的には、報知部２５０は、上型１３がホルダ１２によって正常に保持されているかを確認する保持状況の判定において、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定された場合に、保持状況が正常でないことを含む情報を所定の機器へ送信する。なお、報知部２５０による報知は、作業者や管理者等のユーザに報知できればよく、例えば音や光等を出力するようにしてもよい。保持状況が正常でない場合、制御部２２０は、金型交換装置２００の動作を停止させてもよいし、ホルダ１２に上型１３を保持させる制御を再度試みてもよい。

また、報知部２５０は、ホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定された場合に、保持状況が正常でないことを報知する。具体的には、報知部２５０は、上型１３がホルダ１２から正常に解放されているかを確認する保持状況の判定において、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定された場合に、保持状況が正常でないことを含む情報を所定の機器へ送信する。なお、報知部２５０による報知は、作業者や管理者等のユーザに報知できればよく、例えば音や光等を出力するようにしてもよい。保持状況が正常でない場合、制御部２２０は、金型交換装置２００の動作を停止させてもよいし、ホルダ１２から上型１３を解放させる制御（クランプ部材１２ａの駆動、安全部材１３ｆの駆動）を再度試みてもよい。

図７は、実施形態に係る金型交換処理の流れの例を示すフローチャートである。図７では、上型１３がホルダ１２によって正常に保持されているかを確認する場合の金型交換処理の流れを説明する。また、図７にかかる以下の説明では、図８～図１４を適宜用いて説明する。図８～図１４は、実施形態に係る上型がホルダによって正常に保持されているかを確認するときの動作遷移の例を示す図である。なお、図８～図１４では、２以上のボール２１６を１の楕円で示し、先端部２１３から突出させた状態をテクスチャにより示し、先端部２１３に埋没させた状態をテクスチャ無しにより示す。

図８に示すように、ホルダ１２は、上型１３の保持（固定）を実現するクランプ部材１２ａと、上型１３の安全部材１３ｆが入り込む溝部１２ｂとを有する。金型交換装置２００は、制御部２２０による制御により、グリッパ２１０の先端部２１３を貫通孔１３ａに挿入し、ボール駆動部２１７による制御により、ボール２１６を先端部２１３から突出させることで上型１３を把持する。そして、金型交換装置２００は、制御部２２０による制御により、エアー接続部２１４を介してエアー供給部からエアーＡｉをエアー流路２１５及びエアー流路１３ｅに供給することにより、安全部材１３ｆを上型１３の内部に引き込ませ、上型１３をホルダ１２に差し込む。ホルダ１２に上型１３が差し込まれたときの方向である第１方向は、＋Ｚ方向とする。なお、金型交換装置２００は、グリッパ２１０の円錐体２１２及び先端部２１３を含む部分について、グリッパボックス２１１に対して固定又は非固定とする制御が可能であり、非固定の場合は先端部２１３を貫通孔１３ａに挿入する方向（図８においてはＹ方向）を軸とする周方向に該部分を垂らせることが可能である。金型交換装置２００は、把持した上型１３をホルダ１２に差し込むとき、グリッパ２１０の円錐体２１２及び先端部２１３を含む部分については固定させた状態（以下、先端ロック状態と呼ぶ場合がある）とする。次に、図９に示すように、金型交換装置２００は、制御部２２０による制御により、エアー供給部からのエアーＡｉの供給を停止し、安全部材１３ｆを上型１３から突出させ、安全部材１３ｆを溝部１２ｂに差し込ませる。

図８及び図９に示した状態の後、図７に示すように、制御部２２０は、第２方向にグリッパ２１０を移動させる（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部２２０は、図８及び図９に示した状態の後、ホルダ１２に上型１３が差し込まれたときの方向である第１方向（例えば＋Ｚ方向）とは反対の方向である第２方向（例えば－Ｚ方向）にグリッパ２１０を移動させる（図１０参照）。このとき、検出部２３０は、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷量を検出する（ステップＳ１０２）。具体的には、検出部２３０は、制御部２２０によって第２方向にグリッパ２１０が移動された場合に、グリッパ２１０を動作させるモータ等の電力エネルギーから、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷量を検出する。

判定部２４０は、負荷量が所定閾値未満であるか否かにより、ホルダ１２による上型１３の保持状況を判定する（ステップＳ１０３）。具体的には、判定部２４０は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値未満である場合に、ホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定する（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）。制御部２２０や報知部２５０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定された場合に、異常時の動作を実行する（ステップＳ１０４）。具体的には、報知部２５０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定された場合に、保持状況が正常でないことを含む情報を所定の機器に送信する。また、制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定された場合に、金型交換装置２００の動作を停止させる。また、制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の保持が正常でないと判定された場合に、ホルダ１２に上型１３を保持させる制御を再度試みてもよい。

一方、判定部２４０は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値以上である場合に、ホルダ１２による上型１３の保持が正常であると判定する（ステップＳ１０３：ＮＯ）。制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の保持が正常であると判定された場合に、正常時の動作を実行する（ステップＳ１０５）。具体的には、制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の保持が正常であると判定された場合に、第２方向にグリッパ２１０を移動させたときの移動量だけ、第１方向にグリッパ２１０を移動させ、上型１３を元の位置（移動前の位置）に戻す制御を実施する。

ホルダ１２による上型１３の保持が正常であると判定された場合、図１１に示すように、金型交換装置２００は、先端ロック状態を解除する。図１１では、先端ロック状態を解除している状態を両方向ブロック矢印により表している。そして、図１２に示すように、金型交換装置２００は、ボール駆動部２１７による制御により、ボール２１６を先端部２１３に埋没させる。続いて、図１３に示すように、金型交換装置２００は、制御部２２０による制御により、グリッパ２１０の先端部２１３を貫通孔１３ａから抜き取る。また、金型交換装置２００は、ホルダ１２に保持させる上型１３（次の上型１３、複数の上型１３のそれぞれ）について上記の処理を繰り返し実施する。その後、図１４に示すように、クランプ駆動部５０は、クランプ部材１２ａを駆動し、クランプ部材１２ａを溝部１３ｂ（上型１３が複数存在するのであれば、複数の上型１３の溝部１３ｂの全て）に差し込ませる。これらにより、ホルダ１２による上型１３の固定が実現する。なお、クランプ部材１２ａを駆動させて溝部１３ｂに差し込む動作は、一つの上型１３だけをホルダ１２に保持させる場合や、複数の上型１３のうち最後の上型１３をホルダ１２に保持させる場合に、安全部材１３ｆを溝部１２ｂに差し込ませるタイミングで実施されてもよい。

図１５は、実施形態に係る金型交換処理の流れの例を示すフローチャートである。図１５では、上型１３がホルダ１２から正常に解放されているかを確認する場合の金型交換処理の流れを説明する。また、図１５にかかる以下の説明では、図１６～図２４を適宜用いて説明する。図１６～図２４は、実施形態に係る上型がホルダから正常に解放されているかを確認するときの動作例を示す図である。なお、図１６～図２４では、２以上のボール２１６を１の楕円で示し、先端部２１３から突出させた状態をテクスチャにより示し、先端部２１３に埋没させた状態をテクスチャ無しにより示す。

図１６に示すように、ホルダ１２は、上型１３の保持（固定）を実現するクランプ部材１２ａと、上型１３の安全部材１３ｆが入り込む溝部１２ｂとを有する。また、図１６では、ホルダ１２は、クランプ駆動部５０によりクランプ部材１２ａが駆動されて、クランプ部材１２ａが溝部１３ｂに差し込まれており、且つ、安全部材１３ｆが溝部１２ｂに差し込まれていることで、上型１３を保持（固定）している。加えて、金型交換装置２００は、ボール２１６を先端部２１３に埋没させた状態、且つ、先端ロック状態としている。そして、図１７及び図１８に示すように、金型交換装置２００は、先端ロック状態を解除し、先端部２１３を貫通孔１３ａに挿入するための方向（例えば＋Ｙ方向）に移動して、先端部２１３を貫通孔１３ａに挿入する。続いて、図１９に示すように、金型交換装置２００は、ボール駆動部２１７による制御により、ボール２１６を先端部２１３から突出させることで上型１３を把持する。

その後、図２０に示すように、金型交換装置２００は、制御部２２０による制御により、エアー接続部２１４を介してエアー供給部からエアーＡｉをエアー流路２１５及びエアー流路１３ｅに供給することにより、安全部材１３ｆを上型１３の内部に引き込ませる。そして、図２１及び図２２に示すように、金型交換装置２００は先端ロック状態とし、クランプ駆動部５０はクランプ部材１２ａを駆動してクランプ部材１２ａの溝部１３ｂへの差し込みを解除する。

図１６～図２２に示した状態の後、図１５に示すように、制御部２２０は、第２方向にグリッパ２１０を移動させる（ステップＳ２０１）。具体的には、制御部２２０は、図１６～図２２に示した状態の後、ホルダ１２に上型１３が差し込まれたときの方向である第１方向（例えば＋Ｚ方向）とは反対の方向である第２方向（例えば－Ｚ方向）にグリッパ２１０を移動させる（図２３参照）。このとき、検出部２３０は、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷量を検出する（ステップＳ２０２）。具体的には、検出部２３０は、制御部２２０によって第２方向にグリッパ２１０が移動された場合に、グリッパ２１０を動作させるモータ等の電力エネルギーから、グリッパ２１０にかかる第１方向への負荷量を検出する。

判定部２４０は、負荷量が所定閾値以上であるか否かにより、ホルダ１２による上型１３の保持状況を判定する（ステップＳ２０３）。具体的には、判定部２４０は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値以上である場合に、ホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定する（ステップＳ２０３：ＹＥＳ）。制御部２２０や報知部２５０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定された場合に、異常時の動作を実行する（ステップＳ２０４）。具体的には、報知部２５０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定された場合に、保持状況が正常でないことを含む情報を所定の機器に送信する。また、制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定された場合に、第２方向にグリッパ２１０を移動させたときの移動量だけ、第１方向にグリッパ２１０を移動させ、上型１３を元の位置（移動前の位置）に戻す制御を実施する。また、制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常でないと判定された場合に、クランプ駆動部５０によりクランプ部材１２ａをホルダ１２の内部に引き込ませたり、エアーＡｉの供給により安全部材１３ｆを上型１３の内部に引き込ませたりする制御を再度試みてもよい。

一方、判定部２４０は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値未満である場合に、ホルダ１２による上型１３の解放が正常であると判定する（ステップＳ２０３：ＮＯ）。制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常であると判定された場合に、正常時の動作を実行する（ステップＳ２０５）。具体的には、制御部２２０は、判定部２４０によってホルダ１２による上型１３の解放が正常であると判定された場合に、金型交換装置２００による上型１３の搬送を継続する制御を実施する。例えば、図２４に示すように、金型交換装置２００は、制御部２２０による制御により、把持している上型１３を第２方向（例えば－Ｚ方向）にさらに移動させて、ホルダ１２から上型１３を完全に抜き取り、上型１３をストッカ４等まで搬送する。

このように、実施形態に係る金型交換装置２００によれば、ホルダ１２によって上型１３を保持する動作が実施された後、第２方向にグリッパ２１０を移動させたときにグリッパ２１０にかかる負荷量に基づいて、ホルダ１２による上型１３の保持状況を判定するので、ホルダ１２によって上型１３が保持されていないにもかかわらずグリッパ２１０による上型１３の把持を解除することを抑止し、上型１３を落下させることによる上型１３の破損を防止することができる。また、実施形態に係る金型交換装置２００によれば、ホルダ１２によって上型１３を解放する動作が実施された後、第２方向にグリッパ２１０を移動させたときにグリッパ２１０にかかる負荷量に基づいて、ホルダ１２による上型１３の保持状況を判定するので、上型１３を保持している状態のホルダ１２から上型１３を無理に抜き取ることによる上型１３やグリッパ２１０の破損を防止することができる。また、実施形態に係る金型交換装置２００によれば、ホルダ１２による上型１３の保持状況が正常でないことを報知するので、プレス機械１００によるプレス加工が停止してしまう時間を短縮することができる。また、実施形態に係る金型交換装置２００によれば、ホルダ１２による上型１３の保持が正常であるときに、ホルダ１２による上型１３の保持が正常であることを確認するために実施された第２方向へのグリッパ２１０の移動量だけ、第１方向にグリッパ２１０を移動させるので、グリッパ２１０による上型１３の把持を解除するときに、グリッパ２１０や上型１３の破損を防止することができる。また、実施形態に係る金型交換装置２００によれば、ホルダ１２による上型１３の解放が正常でないときに、ホルダ１２による上型１３の解放が正常であることを確認するために実施された第２方向へのグリッパ２１０の移動量だけ、第１方向にグリッパ２１０を移動させるので、ホルダ１２に保持されている上型１３を無理に抜き取ることを防止し、ホルダ１２による上型１３の解放動作を再試行するなど、保持状況の改善のための動作に迅速に移行することができる。また、実施形態に係る金型交換装置２００によれば、ホルダ１２による上型１３の解放の確認のために、グリッパ２１０にかかる負荷量が所定閾値未満である場合にホルダ１２による上型１３の解放が正常であると判定するので、ホルダ１２による上型１３の解放が確実に実施されていることを認識でき、次の動作に迅速に移行することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術的範囲は、上述した実施形態に限定されない。上述した実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることは当業者において明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。上述した実施形態等で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述した実施形態等で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述した実施形態等で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

上述した実施形態では、上型１３の交換に際して上型１３やグリッパ２１０の破損を防止する金型交換装置２００を説明した。本実施形態はこれに限定されることなく、下型６（図１参照）の交換においても同様に適用することができる。金型交換装置２００は、プレス機械１００のテーブル７（例、テーブル７側に設けられるホルダとしての下型支持部材など）に固定される下型６を交換する。交換で使用される下型６は、ストッカ４に保管されてもよい。下型６は、上型１３との間でワークＷを挟み込む凹部を有するなど上型１３とは形状が異なるが、上型１３と同様に、グリッパ２１０の先端部２１３を挿入することが可能な貫通孔や、テーブル７側の下型支持部材に設けられるクランプ部材の駆動により下型６を固定する溝部を有する。また、下型６は、上型１３に設けられた安全部材１３ｆに対応する部材を有しなくてもよい。金型交換装置２００は、上述した上型１３の把持と同様に、下型６を把持して搬送を実施する。

金型交換装置２００は、テーブル７側の下型支持部材に下型６が差し込まれた状態、及び、グリッパ２１０によって下型６が把持された状態で、テーブル７側の下型支持部材に下型６が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向にグリッパ２１０を移動させる。ここで、テーブル７側の下型支持部材に下型６が差し込まれた状態、及び、グリッパ２１０によって下型６が把持された状態とは、下型６をテーブル７側の下型支持部材に差し込み、下型支持部材によって下型６を保持する動作が実施された後の状態を示す。つまり、下型６が下型支持部材によって正常に保持（固定）されているかを確認する場合である。あるいは、テーブル７側の下型支持部材に下型６が差し込まれた状態、及び、グリッパ２１０によって下型６が把持された状態とは、グリッパ２１０の先端部２１３を下型６の貫通孔に挿入し、下型支持部材によって下型６を解放する動作が実施された後の状態を指す。つまり、下型６が下型支持部材から正常に解放されているかを確認する場合である。このような状態で、金型交換装置２００（制御部２２０）は、テーブル７側の下型支持部材に下型６が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向にグリッパ２１０を移動させる。なお、図１において、第１方向は－Ｚ方向であり、第２方向は＋Ｚ方向である。

その後、金型交換装置２００は、検出部２３０により、グリッパ２１０にかかる第１方向（ここでは－Ｚ方向）への負荷量を検出し、判定部２４０により、下型支持部材による下型６の保持状況を判定する。例えば、下型６が下型支持部材によって正常に保持されているかを確認する場合、金型交換装置２００は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値未満である場合に、下型支持部材による下型６の保持が正常でないと判定する。また、下型６が下型支持部材から正常に解放されているかを確認する場合、金型交換装置２００は、検出部２３０によって検出された負荷量が所定閾値以上である場合に、下型支持部材による下型６の解放が正常でないと判定する。これらのほか、金型交換装置２００（制御部２２０、検出部２３０、判定部２４０、及び報知部２５０）による処理は、上型１３を交換するときの処理と同様である。

このように、実施形態に係る金型交換装置２００によれば、下型支持部材によって下型６を保持する動作が実施された後、第２方向（ここでは＋Ｚ方向）に移動させたときにグリッパ２１０にかかる第１方向（ここでは－Ｚ方向）への負荷量に基づいて、下型支持部材による下型６の保持状況を判定するので、下型支持部材によって下型６が保持されていないにもかかわらずグリッパ２１０による下型６の把持を解除することを抑止し、下型支持部材によって下型６が保持されない状況でプレス機械１００による加工が実施されることによる下型６の破損を防止することができる。同様に、金型交換装置２００によれば、下型支持部材によって下型６を解放する動作が実施された後、第２方向（ここでは＋Ｚ方向）にグリッパ２１０を移動させたときにグリッパ２１０にかかる第１方向（ここでは－Ｚ方向）への負荷量に基づいて、下型支持部材による下型６の保持状況を判定するので、下型６を保持している状態の下型支持部材から下型６を無理に抜き取ることによる下型６やグリッパ２１０の破損を防止することができる。

２・・・加工機本体
４・・・ストッカ
５・・・本体フレーム
６・・・下型
７・・・テーブル
７ａ・・・位置決め部
８，９・・・側部カバー
１０・・・金型
１１・・・ラム
１２・・・ホルダ
１２ａ・・・クランプ部材
１２ｂ・・・溝部
１３・・・上型
１３ａ・・・貫通孔
１３ｂ・・・溝部
１３ｃ・・・基部
１３ｄ・・・刃先
１３ｅ・・・エアー流路
１３ｆ・・・安全部材
１３ｇ・・・ボール溝
１４・・・駆動装置
３３・・・表示装置
３４・・・操作部
４３・・・保管部
４３ａ・・・保持部
５０・・・クランプ駆動部
１００・・・プレス機械
２００・・・金型交換装置
２１０・・・グリッパ
２１１・・・グリッパボックス
２１２・・・円錐体
２１３・・・先端部
２１４・・・エアー接続部
２１５・・・エアー流路
２１６・・・ボール
２１７・・・ボール駆動部
２２０・・・制御部
２３０・・・検出部
２４０・・・判定部
２５０・・・報知部
Ａｉ・・・エアー
Ｗ・・・ワーク

Claims (9)

1. ホルダに保持される金型によりワークをプレス加工するプレス機械に対して前記金型を交換する金型交換装置であって、
   前記金型を把持するグリッパと、
   前記ホルダに前記金型が差し込まれた状態、及び、前記グリッパによって前記金型が把持された状態で、前記ホルダに前記金型が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向に前記グリッパを移動させる制御部と、
   前記グリッパにかかる前記第１方向への負荷の程度を表す負荷量を検出する検出部と、
   前記負荷量に基づいて、前記ホルダによる前記金型の保持状況を判定する判定部と、
   を備える金型交換装置。
2. 前記制御部は、前記ホルダによって前記金型を保持する動作が実施された後、前記第２方向に前記グリッパを移動させ、
   前記判定部は、前記負荷量が所定閾値未満である場合に、前記ホルダによる前記金型の保持が正常でないと判定する、請求項１に記載の金型交換装置。
3. 前記ホルダによる前記金型の保持が正常でないと判定された場合に、前記保持状況が正常でないことを報知する報知部を備える、請求項２に記載の金型交換装置。
4. 前記判定部は、前記負荷量が前記所定閾値以上である場合に、前記ホルダによる前記金型の保持が正常であると判定し、
   前記制御部は、前記ホルダによる前記金型の保持が正常であると判定された場合に、前記第２方向に前記グリッパを移動させたときの移動量だけ、前記第１方向に前記グリッパを移動させる、請求項２又は請求項３に記載の金型交換装置。
5. 前記制御部は、前記ホルダによって前記金型を解放する動作が実施された後、前記第２方向に前記グリッパを移動させ、
   前記判定部は、前記負荷量が所定閾値以上である場合に、前記ホルダによる前記金型の解放が正常でないと判定する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の金型交換装置。
6. 前記ホルダによる前記金型の解放が正常でないと判定された場合に、前記保持状況が正常でないことを報知する報知部を備える、請求項５に記載の金型交換装置。
7. 前記制御部は、前記ホルダによる前記金型の解放が正常でないと判定された場合に、前記第２方向に前記グリッパを移動させたときの移動量だけ、前記第１方向に前記グリッパを移動させる、請求項５又は請求項６に記載の金型交換装置。
8. 前記判定部は、前記負荷量が前記所定閾値未満である場合に、前記ホルダによる前記金型の解放が正常であると判定する、請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の金型交換装置。
9. ホルダに保持される金型によりワークをプレス加工するプレス機械に対して前記金型を交換する金型交換装置における金型交換方法であって、
   前記金型交換装置は、前記金型を把持するグリッパを備え、
   前記ホルダに前記金型が差し込まれた状態、及び、前記グリッパによって前記金型が把持された状態で、前記ホルダに前記金型が差し込まれたときの方向である第１方向とは反対の方向である第２方向に前記グリッパを移動させることと、
   前記グリッパにかかる前記第１方向への負荷の程度を表す負荷量を検出することと、
   前記負荷量に基づいて、前記ホルダによる前記金型の保持状況を判定することと、
   を含む金型交換方法。

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