JP3063862B2 - 鍛造機のためのマニピュレータ - Google Patents

鍛造機のためのマニピュレータ

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JP3063862B2
JP3063862B2 JP3117104A JP11710491A JP3063862B2 JP 3063862 B2 JP3063862 B2 JP 3063862B2 JP 3117104 A JP3117104 A JP 3117104A JP 11710491 A JP11710491 A JP 11710491A JP 3063862 B2 JP3063862 B2 JP 3063862B2
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ヴェルナー エーベルハルト
クリーガー ヴィルヘルム
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オイムコ アクチェンゲゼルシャフト フュール フェアメーゲンスフェアヴァルトゥング
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    • B21D43/00—Feeding, positioning or storing devices combined with, or arranged in, or specially adapted for use in connection with, apparatus for working or processing sheet metal, metal tubes or metal profiles; Associations therewith of cutting devices
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    • B21D43/04—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work
    • B21D43/10—Advancing work in relation to the stroke of the die or tool by means in mechanical engagement with the work by grippers
    • B21D43/105—Manipulators, i.e. mechanical arms carrying a gripper element having several degrees of freedom
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    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/08—Accessories for handling work or tools
    • B21J13/10—Manipulators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、鍛造品に半径方向で作
用する複数のラムを有する鍛造機、例えば多ラム鍛造機
のためのマニピュレータであって、ワークが鍛造順序に
相応して軸方向で運動させられ、かつマニピュレータの
送り駆動が一定の速度で行われ、さらにマニピュレータ
のクランプ軸に、積極的に制御可能な、軸方向に作用す
る重畳駆動装置が時間的に作用し、さらにマニピュレー
タケーシングに対して相対的に軸方向に移動可能なクラ
ンプ軸の重畳駆動装置が、少なくとも１つの液圧式に作
用するピストンシリンダユニットを有している形式のも
のに関する。
【０００２】
【従来の技術】公知の構成においては、クランプ軸がマ
ニピュレータケーシング内に軸方向で移動可能に支承さ
れ、かつばね部材を介して軸方向に支持され、従ってク
ランプ軸は両方向にずれることができる。圧力負荷段
中、ワークは鍛造工具によって停止状態で保持される。
一定に連続運転する、マニピュレータケーシングの駆動
装置は、クランプ軸をばね張力に抗して変位させること
になる。圧力負荷段の終了後に、クランプ軸は緊縮され
たばねを介して再び戻される。戻し運動経過中、及び加
速された質量との協働において、戻されて中立位置が得
られるだけでなく、機構は振動して、対向して位置する
ばね部材内に進入しさらに部分的に再び戻され、この場
合、次の作業サイクルの新しい圧力負荷段が始まる前
に、鍛造機に対するクランプ軸及びワークの相対速度が
ゼロに、もしくはほぼゼロに戻される。
【０００３】振動機構においては、ばね張力、慣性力及
び速度が正に物理的な関係にある。このような機構にお
いては、構造的に確定されるパラメータが遵守される場
合にしか、順序通りの機能が保証されない。加工形式
（粗削り、精密加工）が異なるだけで、負荷時間と無駄
時間との比が変数を形成し、このことによって振動機構
の種々のパラメータが異なってくる。
【０００４】振動機構は、鍛造機の不変の行程振動数へ
の関連を必要とする。質量はワークの大きさに関連して
種々異なるので、質量変化によって振動機構への不都合
な作用が生じる。
【０００５】さらに鍛造機において、鍛造プレス及び鍛
造マニピュレータが同期的に制御可能であるようなマニ
ピュレータ制御装置が設けられていることが公知であ
る。このマニピュレータは、行程時間に合わせて、及び
鍛造作業のために所望される送りに合わせて調整される
平均の速度によって常に運動させられ、これに対して鍛
造品を有するマニピュレータのクランプは、往復台に対
して間歇的な運動を実施し、要するにマニピュレータ全
体より短い時間で次のプレス行程のために必要な位置に
達する。マニピュレータの軸方向で移動可能なクランプ
軸に対して、規定の時間中、制御可能な軸方向の重畳駆
動装置が作用する。ケーシングに対して軸方向に移動可
能なクランプ軸の支持のために、少なくとも１つの液圧
式に作業するピストンシリンダユニットが配置されてい
る。特公昭５３−１２２０号公報に開示されたプレス方
法並びに装置は、鍛造機のためのマニピュレータおよび
鍛造プレスもしくは鍛造機を同期的に制御するための装
置を改善しようという目的を有している。この場合、グ
リッパ駆動装置は、液圧式のピストンシリンダを有して
いる。このピストンシリンダは挟持具位置付トランスデ
ューサ（位置センサ）に結合されている。さらにグリッ
パ駆動装置は、キャリエッジのための走行駆動装置とし
て流体モータを有している。この流体モータはキャリエ
ッジタライザー（位置センサ）に結合されている。これ
らの位置センサは地面に対する挟持具の相対位置および
キャリッジの相対位置を検出する。このような位置セン
サの測定値は、極めて大きな手間のかかる制御によって
比較され、この測定値に関連してピストンシリンダおよ
び流体モータが制御されなければならない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前述
の形式の鍛造機のためのマニピュレータを、マニピュレ
ータの軸方向運動の制御のための装置全体が機械構造的
な形式で簡単かつ確実な機能を有して形成されるように
することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに講じた本発明の手段は、ピストンシリンダユニット
の前方の行程室と後方の行程室とが、両行程室が鍛造過
程の圧力負荷段中には、無圧状態で互いに接続されるよ
うに、弁を介して導管によって接続可能であり、ピスト
ンシリンダユニットがサーボ制御装置の一部として形成
されており、該サーボ制御装置によってピストンシリン
ダユニットが制御可能であって、圧力負荷段中に行われ
た、マニピュレータケーシングに対して相対的なクラン
プ軸の軸方向変位をサーボ制御装置によって再び戻すこ
とが可能であることにある。
【０００８】
【発明の効果】本発明によれば、圧力負荷段に達する前
に、クランプ軸ひいてはワークの速度が、鍛造機に対し
て確実にゼロにされる。このことは、ピストンシリンダ
ユニットの両方の行程室が直接接続されることによって
得られ、このことによって、ピストンシリンダユニット
の積極的な制御は無効となる。さらに鍛造プロセスによ
る予測されないワークの膨張、ひいてはマニピュレータ
に対するクランプ軸の軸方向変位を自由にかつ強制され
ずに調整することができる。サーボ制御装置によって、
クランプ軸の軸方向運動のための規定可能な運動特性が
生ぜしめられる。さらに、クランプ軸を所定の形式で、
調和運動させることができ、特に調和して加速され、か
つ減速される。ワークを有するクランプ軸を、鍛造過程
の開始前にも停止させることができ、従ってクランプ軸
は鍛造ジョーによって強制される必要はない。クランプ
軸の規定の方向によって、軸の必要な移動距離が、従来
の構成に比して著しく減少され、かつ機械的な構成費が
節減される。
【０００９】サーボ制御装置は、有利には、前記弁に、
別の弁が一方の側で液圧的に接続されており、該別の弁
が他方の側ではサーボ制御装置のスピンドルナット機構
と結合されるように形成されている。サーボ制御装置に
よって、クランプ軸の軸方向運動のための規定可能な運
動特性が簡単に得られる。
【００１０】本発明の別の構成により、サーボ制御装置
がねじスピンドルを有しており、該ねじスピンドルがピ
ストンシリンダユニットのピストンと回転不能かつ軸方
向にも移動不能に結合されている。このことによって弁
とピストンとの直線的な直接な結合が得られる。
【００１１】
【実施例】図１のマニピュレータ１は、ワーク２を鍛造
順序に相応して軸方向に運動させる。送りは、駆動装
置、例えば液圧シリンダ３を介して行われ、該液圧シリ
ンダはマニピュレータケーシング４と結合されている。
クランプ軸５はマニピュレータケーシング４内に軸方向
で移動可能に支承されている。この軸方向の移動は、ク
ランプ軸５と不動に結合されたボス６を介して行われ
る。クランプ軸５の前方自由端部においては、突出する
フランジ７に規定された数のクランプレバー８が配置さ
れており、該クランプレバーは、ピン９を中心にして旋
回可能に支承され、かつ自由端部にクランプジョー１０
を支持しており、このクランプジョーはワーク２と係合
する。制御は、鍛造順序に従う。
【００１２】クランプ軸５の軸方向の移動は、ボス６の
周りに係合するスラスト軸受１１を介して行われ、この
スラスト軸受には、単数又は複数の液圧式に作動するピ
ストンシリンダユニット１２が作用する。フレーム壁１
３又は類似のものに定置に取り付けられたシリンダ１４
内で、ピストンロッド１６によって不動にスラスト軸受
１１と結合されているピストン１５が液圧式に摺動可能
である。
【００１３】液圧式に作動するピストンシリンダユニッ
ト１２は、有利にはサーボ制御装置１７として形成され
ており、従ってサーボ制御装置によって、クランプ軸５
の軸方向運動のための規定可能な運動特性を生ぜしめる
ことができる。実際値と目標値との比較によるフィード
バックによってサーボ制御装置１７は、クランプ軸５の
軸方向移動がラムによって圧力負荷段に達する前にクラ
ンプ軸５が停止するように制御されることを可能にして
いる。
【００１４】この場合、クランプ軸５は、マニピュレー
タ駆動装置の一定の送り速度に対抗する相応の一定の速
度で運動させられ、このことによって鍛造機に対するク
ランプ軸５及びワークの相対速度をゼロにされる。圧力
負荷段中は、ピストンシリンダユニット１２の積極的な
制御が、シリンダの行程室１８及び１９の、導管２８を
介する直接的な接続によって無効となり、このことによ
ってクランプ軸５は、マニピュレータ１の液圧シリンダ
３が一定であるにも拘らず、及び鍛造プロセスによるワ
ークの規定されない縦膨張から生じるクランプ軸５の重
畳される運動によって、マニピュレータケーシング４に
対して自由にかつ強制されずに変位することができる。
鍛造機のラムによる圧力負荷段が終了した後に、サーボ
制御装置が再び作動され、クランプ軸５が戻され、かつ
次の作業サイクルが始まる前に、再び、対抗するマニピ
ュレータ速度まで加速される。クランク軸５の軸方向移
動に付加的に作用する重畳駆動装置としてのプログラミ
ング可能なサーボ制御装置１７によって、軸方向運動経
過に積極的に作用する。簡単な手段によって、鍛造機は
今や種々異なる行程振動数で作業することができ、この
場合マニピュレータのクランプ軸の相対的な停止時間は
相応に、ラムによる圧力負荷時間に適合することができ
る。さらに、マニピュレータケーシングに対するクラン
プ軸の軸方向の変位の規定可能な方向によって、移動距
離のための構成スペースひいては機械的な構造費用が著
しく節減される。符号３０，３１は、クランプ軸５の回
転駆動装置を示している。
【００１５】図３にはサーボ制御装置の実施例が示され
ている。ピストンシリンダユニット１２は、サーボ液圧
式の弁によって制御される。目標値入力は、最小出力に
よって、例えばステップモータ２０によって回転式に行
われ、しかもこのステップモータは、伝達部材、例えば
歯付きベルト２１によってベルト車２２を駆動しかつサ
ーボ液圧式の弁のスピンドルナット機構２３に作用し、
このことによって入力軸の回転運動は、弁２４の運動が
ピストンの所望の運動方向とは反対に行われるように線
運動に変換される。ねじスピンドル２５がピストン１５
と回転不能かつ軸方向にも移動不能に結合されることに
よって、弁２４が直線的に直接ピストン１５と結合され
ており、従って、ピストン１５の実際位置は閉じられた
機械的な調整回路によって弁２４に作用し、このことに
より所定の目標値に達すると弁２４は再び閉じられる。
圧力負荷段中における積極的な制御の必要な中断のため
に、ピストンシリンダユニット１２の両行程室１８及び
１９は、弁２６の切り換えによって互いに直接接続され
る。ピストン位置ひいてはクランプ軸の位置をコントロ
ールするために、ピストン１５の実際値が別個の行程距
離測定機構２７を介して検出され、次いで電気的な制御
装置内で所望の目標値と比較される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワークを軸方向で運動させるためのマニピュレ
ータの１実施例を示す概略的縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ってスラスト軸受け及
び配置されたピストンシリンダユニットを破断した一部
分を平面図で示す概略的断面図である。
【図３】クランプ軸の軸方向運動の制御のためのサーボ
制御装置の１実施例を原理的に及び概略的に示す図であ
る。
【符号の説明】
１ マニピュレータ、 ２ ワーク、 ３ 液圧シリン
ダ、 ４ マニピュレータケーシング、 ５ クランプ
軸、 ６ ボス、 ７ フランジ、 ８ クランプレバ
ー、 ９ ピン、 １０ クランプジョー、 １１ ス
ラスト軸受、１２ ピストンシリンダユニット、 １３
フレーム壁、 １４ シリンダ、１５ ピストン、
１６ ピストンロッド、 １７ サーボ制御装置、 １
８，１９ 行程室、 ２０ ステップモータ、 ２１
歯付きベルト、 ２２ ベルト車、 ２３ スピンドル
ナット機構、 ２４ 弁、 ２５ ねじスピンドル、２
６ 弁、 ２７ 行程距離測定装置、 ２８ 導管、
３０，３１ 回転駆動装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−113146（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−193234（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−44180（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−70892（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭53−1220（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B21J 13/10 B23Q 7/04 B25J 17/02

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 鍛造品に半径方向で作用する複数のラム
    を有する鍛造機のためのマニピュレータであって、ワー
    クが鍛造順序に相応して軸方向で運動させられ、かつマ
    ニピュレータの送り駆動が一定の速度で行われ、さらに
    マニピュレータのクランプ軸に、積極的に制御可能な、
    軸方向に作用する重畳駆動装置が時間的に作用し、さら
    にマニピュレータケーシングに対して相対的に軸方向に
    移動可能なクランプ軸の重畳駆動装置が、少なくとも１
    つの液圧式に作用するピストンシリンダユニットを有し
    ている形式のものにおいて、 前記ピストンシリンダユニット（１２）の前方の行程室
    （１８）と後方の行程室（１９）とが、両行程室（１
    ８，１９）が鍛造過程の圧力負荷段中には、無圧状態で
    互いに接続されるように、弁（２６）を介して導管（２
    ８）によって接続可能であり、ピストンシリンダユニッ
    ト（１２）がサーボ制御装置（１７）の一部として形成
    されており、該サーボ制御装置によってピストンシリン
    ダユニット（１２）が制御可能であって、圧力負荷段中
    に行われた、マニピュレータケーシング（４）に対して
    相対的なクランプ軸（５）の軸方向変位をサーボ制御装
    置（１７）によって再び戻すことが可能であることを特
    徴とする、鍛造機のためのマニピュレータ。
  2. 【請求項２】 前記弁（２６）に、別の弁（２４）が一
    方の側で液圧的に接続されており、該別の弁（２４）が
    他方の側ではサーボ制御装置（１７）のスピンドルナッ
    ト機構（２３）と結合されている請求項１記載のマニピ
    ュレータ。
  3. 【請求項３】 サーボ制御装置（１７）がねじスピンド
    ル（２５）を有しており、該ねじスピンドルがピストン
    シリンダユニット（１２）のピストン（１５）と回転不
    能かつ軸方向にも移動不能に結合されている請求項１ま
    たは２記載のマニピュレータ。
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