JP3766875B2 - 加工素材供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鍛造プレスに加工素材を送りこむために使用するに適した加工素材供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鍛造プレスで加工する素材（ビレット）を金型に随時送りこみ、自動的に加工する装置として、ビレットを所定の位置で受け入れて金型まで運ぶトランスフア装置を設置した自動鍛造プレスがある。この種の自動鍛造プレスで連続的に加工を行うためには、加熱炉で加熱され所定位置まで搬送されて来たビレットをトランスファ装置への引き渡し位置まで自動的に移送するビレット供給装置が必要となる。
【０００３】
このようなビレット供給装置としては、すでに種々のものが提案されている。例えば実公平７−１８４５５号公報には、サーボモータによって回転させられるピニオンと噛合するラックに材料（ビレット）を把持する把持体を取り付け、前記ピニオンをサーボモータで所定方向に回転させることにより該把持体を所定の位置まで移送するビレットチャージ装置が記載されている。
【０００４】
また、特開平１０−２１６８９４号公報には、テーブル上に付設されたガイドレールに案内されて素材搬入方向へ移動自在なスライダを備え、該スライダの先端部に素材を保持する素材受けを設けるとともに、前記スライダの後部にプッシャシリンダのロッドを連結し、該プッシャシリンダで素材受けを素材受け入れ位置から受け渡し位置まで往復移動させる装置が開示されている。
【０００５】
この種の装置では、素材を保持して移送する往路の移動速度を速くしすぎると、保持している素材の姿勢が崩れたり、脱落したりするおそれがあるため、ある程度ゆっくりとした速度で移送する必要がある。一方、素材を引き渡した復路は空の状態であるから、移動速度を速くしても問題は生じない。したがって、加工素材の供給能率を向上するためには、復路の移動速度を速くして、往復に要する時間すなわち供給サイクルを短縮すればよい。
【０００６】
しかしながら、従来の装置では、この素材供給サイクルを短縮化するうえで種々の問題点があった。例えば、上記実公平７−１８４５５号公報記載の装置ではサーボモータを使用しているので、行きと帰りの速度を別々に設定することは可能であるが、高価なサーボモータ制御装置を必要とするので、装置が高価なものとなるという問題点がある。また、上記特開平１０−２１６８９４号公報に記載の装置ではエアシリンダの伸縮で移送するため、往路と復路の速度を変えようとすれば、複雑なバルブ構造が必要となり、しかも制御が困難であるという問題点がある。
【０００７】
さらに、上記従来技術のうち、モータで駆動する装置では、往路と復路の基点でそれぞれモータの回転を一旦停止し、逆方向に回転させるか、又はモータの回転方向を一定に維持する場合は、クラッチを設けて、前記基点で該クラッチを操作して移動方向を反転させる必要がある。また、エアシリンダで駆動する場合は、前記と同様に、往路と復路の基点でバルブを切り換えて移動方向を反転させる必要がある。このように、いずれにしても往路と復路の基点で一旦駆動を停止させなければならないので、その分だけ移送動作のサイクルが長くなり、能率が悪いという共通の問題点がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、比較的簡単な装置で、復路の移動速度を往路の速度よりも速くするとともに、モータを常に一定方向に回転させたままで往復動させることにより、供給サイクルを短縮化することを課題としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は次のような構成とした。すなわち、本発明に係る加工素材供給装置は、搬入シュートから滑落してくる加工素材を受け取って鍛造プレスに送り込む加工素材の供給装置であって、前記搬入シュートの出口を開閉するシャッタと、前記搬入シュートから供給された加工素材を受け止める受け板を備えた受け装置と、前記搬入シュートから供給された加工素材を保持して移動するつかみ具と、下端部に設けた支点を中心に前記つかみ具の往復方向へ揺動可能な揺動部材と、該揺動部材の上端部と前記つかみ具とを連結する連結ロッドと、該揺動部材の前記支点と上端部との間に設けられた回転軸を中心に回転して該揺動部材を往復方向に駆動するクランクと、該クランクを常時一定方向に回転させるモータとを備え、前記クランクが当該クランクの回転軸よりも上側の前記揺動部材の支点よりも遠い位置で該揺動部材を駆動する時は前記つかみ具が往路を移動し、クランクの回転軸よりも下側の揺動部材の支点に近い位置で該揺動部材を駆動する時は前記つかみ具が復路を移動するように構成することにより、つかみ具の移動速度が往路側では遅く復路側では速くなるようにしたことを特徴としている。
【００１０】
本発明によれば、つかみ具が素材を保持している往路では、該素材が適正に供給されるよう比較的遅い速度で移動し、素材を保持していない空の状態の復路では高速で移動させられるので、供給サイクルの短縮化による能率向上をはかることができる。駆動源としてはクランク機構を利用するので、構造的に簡単かつ堅牢である。
【００１１】
なお、搬入シュートのシャッタが開いたままであると、つかみ具が引き渡し位置側に前進している時にも加工素材が滑落してトラブルが生じるおそれがあるので、つかみ具が搬入シュートの開口部の直下部に位置しない時は常にシャッタを閉じ、つかみ具が所定の位置に復帰した時にのみ開くようにする必要がある。このためには、シャッタを常時閉じる方向に付勢しておき、つかみ具が復帰するときに該つかみ具に付設されたドグによって強制的に開くようにしておくのが好ましい。このようにしておくと、該シャッタの開閉機構を簡素化することができ、しかも開閉動作のタイミング調整が簡単となる。
【００１２】
また、上記揺動部材として、一方の端部が基台に軸支され、他方の端部がつかみ具のフレームにロッドで連結され、その中間部には長穴が形成されたものを使用し、当該長穴にクランクの先端部に取り付けた滑り部材を滑動自在に嵌合して、該クランクの回転により揺動するように構成することによって、往路と復路の速度調整を比較的簡単に行うことが可能となるとともに、クランクの回動によって滑り部材が上下に移動して揺動部材が揺動するので、モータを停止させることなくつかみ具を往復動させることができる。
【００１３】
さらに、前記搬入シュートの出口の下側に、該搬入シュートから供給される加工素材を外部に排出することのできるバイパスを設けておくことにより、鍛造プレスラインのどこかの工程でトラブルが発生した時に、加工素材を前工程に送らず、そのまま外部に排出することができるようになるので、素材を無理やり送り込むことによる装置のトラブルの発生を避けることが可能となる。
【００１４】
一方、鍛造プレスのいずれかの工程でトラブルが生じたときは該鍛造プレスの運転を直ちに停止するが、このとき、モータを逆転させて揺動部材を駆動開始位置に戻せば、つかみ具が加工素材を受け入れ可能な開状態で受け入れ位置に位置し、前記シャッタは開き、かつ受け装置がバイパスを開いた状態となるように構成しておくことにより、搬入シュートから逐次供給される加工素材を前記バイパスを通して外部に排出することができるので、加工素材の詰まり等の問題が生じない。しかも、この状態になっていれば、前記トラブルが解消して自動運転を再開するときに、安全確認（再起動条件を充足していることの確認）が容易であり、かつ、そのまま駆動を開始して加工素材の移送を開始することができるので、プレス空打ち等の無駄な作業を行わなくてすむ。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図に基づいて具体的に説明する。この加工素材供給装置１は、加熱炉で加熱された加工素材（以下ビレットを例にとって説明する）Ｂを滑落させる搬入シュートＳと自動鍛造プレスのトランスファ装置Ｈとの間に設置されている。加工素材供給装置（以下「供給装置」と略称する）１の本体を支持する基台２と駆動装置４の基台３とは、所定の間隔をおいて床上に設置されている。
【００１６】
搬入シュートＳは、断面円形の管として形成され、その下端部に当該シュートの開口部を開閉するシャッタ５が設けられている。シャッタ５は、図１及び図４に示すように、シャッタシリンダ（エアシリンダ）７のピストンロッド７１に連結部材７２（自在カップリング）で接続した延長ロッド６の先端部に上下方向の枠体８が取り付けられ、該枠体から水平方向に突設されている。前記枠体８の下端部８ａは該シャッタの底面よりも下方へ突出し、後述のドグ３０が係合する係合部となっている。なお、シャッタシリンダ７と、前記延長ロッド６の中間部を支える軸受け９は前記基台２に固定したプレート１０に取り付けられている。
【００１７】
シャッタ５の下側にはつかみ具フレーム１５が設けられている。つかみ具フレーム１５は、図６に示すように平面視概略Ｔ字状に形成され、その左右に張出するアーム部１６，１６に設けられたブッシュ付きの通孔１６ａ，１６ａにガイドロッド１８，１８が挿通されていて、該ガイドロッドに沿って前後に移動自在に支持されている。なお、ガイドロッド１８，１８は、基台２に立設した前後のフレーム１９，１９に取り付けられている。
【００１８】
つかみ具フレーム１５の前端部には、つかみ具２０が取り付けられている。つかみ具２０は、つかみ具開閉シリンダ２１と該シリンダの前側に設けられた左右一対のつかみ爪２５，２５を備えている。つかみ具２０のつかみ爪２５は、先端部がＶ状の凹部を有するつかみ部２５ａとなっており、その中間部はつかみ具の前部フレーム２４に軸２６で左右回動自在に取り付けられている。つかみ爪２５の後端部はリンク２７にピン２８で枢着され、該リンクの基部は前記つかみ具開閉シリンダ２１のピストンロッド２１ｄにピン２９で取り付けられている。つかみ具開閉シリンダ２１には、ピストン２１ａを後退させる方向に付勢するスプリング２１ｂと、ピストン２１ａの移動範囲を規制するストッパ２１ｃが内装されている。なお、つかみ具２０の中心線上の前記つかみ爪２５後端位置には上方へ突出するドグ３０が設けられている。
【００１９】
このつかみ具２０は、常時スプリング２１ｂによってシリンダ２１のピストンロッド２１ｄが引き込まれる方向の力が作用しているので、つかみ爪２５，２５の先端部が互いに離れる方向の力を受け、つかみ具２０が開いた状態に保たれる。一方、シリンダ２１のピストン２１ａ後部にエアが供給されると、該ピストンが前進するため、つかみ爪２５，２５の先端部が互いに接近する方向に回動し、つかみ具２０が閉じられる。このとき、両つかみ爪の間隔部にビレットＢが存在すると該ビレットがしっかりとつかまれる。
【００２０】
つかみ具２０の後部には連結ロッド３２がピン３１で上下に回動自在に連結されている。連結ロッド３２の後端部は揺動部材３５の上端部にピン３４で連結されている。揺動部材３５は、上下方向中間部に長穴３６が設けられ、下端部がピン３７で基台３の受け部材３８に回動自在に取り付けられている。この揺動部材３５の前記長穴３６には滑動子４０が該長穴に沿って摺動自在に嵌合している。滑動子４０は、図３に示すようにクランク４２に固設したクランク軸４２ａに回動自在に取り付けられ、該クランクの他方の両端部は回転軸４４に取り付けられ、フレーム３に固設している軸受け４１、４１に軸支されている。この回転軸４４は動力源であるモータ４５の回転軸に連結された減速機４６の出力軸にカップリング４７を介して連結されている。
【００２１】
つぎに、前記搬入シュートＳの下端開口部の直下部には該開口部から落下するビレットを受ける受け装置５０が設けられるとともに、必要に応じて外部に排出するためのバイパス５９が設けられ、その受入口にシャッタを兼ねた受け板５１が設けられている。受け板５１の下面には、図１０、図１１に示すように、支持軸５２が取り付けられており、この支持軸５２は、バイパスシリンダ５４のロッド５４ａに自在継ぎ手５３を介して連結した支持部材５５に僅かに上下動可能に取り付けられている。支持軸５２の回りには、受け板５１を常時持ち上げ方向に付勢する緩衝用のバネ５７が設けられている。このバイパスシリンダ５４は常時伸長方向に付勢されていて、受け板５１がバイパス５９の入口を閉鎖しているが、プレスライン工程に異常が生じると、制御装置からの指令によりエアが供給され、ロッドが収縮して受け板５１を図１の左方向に移動させる。するとバイパス５９の入口が開くので、搬入シュートＳから落下してくるビレットＢが受け板５１に受け止められることなく、バイパス５９を通ってそのまま外部に排出される。
【００２２】
次に、この供給装置１の動作について説明する。搬入シュートＳからのビレットＢの滑落を待機している初期状態では、つかみ具２０が搬入シュートＳの出口に臨むビレット受け入れ位置Ｘに位置している。このとき、シャッタ５はつかみ具２０のドグ３０に押されて図１の左端に位置し、搬入シュートの開口部は開いた状態となっている。この状態で、搬入シュート内を滑落してきたビレットは、該搬入シュートの開口部の直下部にある受け板５１に受け止められる。するとつかみ具２０が当該ビレットを左右から挟持し、然る後所定の引き渡し位置Ｙまで移送する。このときシャッタ５はエアシリンダの付勢力によって図１の右方向に前進し、搬入シュートＳの開口部を閉塞する。
【００２３】
つかみ具２０が引き渡し位置（トランスファ装置の受入位置）Ｙに達すると、トランスファ装置のチャックがビレットをつかみ、つかみ具２０が開いて該ビレットが自動プレスのトランスファ装置に引き渡される。引き渡されたビレットは自動プレスの金型に供給され加工される。上記引き渡しが終了すると、つかみ具２０が開いたまま図１の左向きに移動し、つかみ具２０が再度受け入れ位置Ｘまで復帰するが、このとき、つかみ具２０のドグ３０がシャッタの枠体下部８ａに係合してこれを強制的に押し戻すので、シャッタ５が開き、新たなビレットが受け板５１上に供給される。以下同様な動作を繰り返す。
【００２４】
この供給装置１では、つかみ具２０の前後往復動をクランク装置を介して行うようになっている。すなわち、モータ４５の回転が減速機４６、回転軸４４を介してクランク４２に伝達され、該クランクを回転させる。クランク４２の先端部には揺動部材３５の長穴３６に摺動自在に嵌合している滑動子４０が取り付けられているので、クランク４２の回転に伴って該滑動子が長穴内を上下に往復運動すると共に、揺動部材３５を前後に揺動させる。この場合、クランク４２は図１の時計回り（矢印Ｚ方向）に回転する。この回転中に、揺動部材を図１の矢印Ａ方向（戻り側）に揺動させる時は、滑動子４０が長穴の下側位置すなわち揺動部材３５の支点（ピン）３７に近い位置にあるので、前後方向の移動距離が短くても移動で揺動部材を大きく揺動させる。このため、戻り速度が速くなる。また、揺動部材３５を図１の右方向（反矢印Ａ方向）へ揺動させる時は、滑動子４０が長穴３６の上方位置すなわち揺動部材の支点から遠い位置で前後移動するので、つかみ具２５の前進速度が遅くなる。
【００２５】
図１２は、このクランク機構の角度と移動距離との関係を表すグラフである。このように、クランク機構と揺動部材を効果的に利用し、クランクの回転角度のうち往路での回転角度を大きく、復路での回転角度を小さくすることにより、往路ではある程度ゆっくりとした速度で移動して、ビレットの姿勢が崩れるようなトラブルを避け、ビレットを引き渡して空の状態で帰ってくる時はできるだけ高速で復帰させることができるようになり、能率を向上できるのである。
【００２６】
さらに、図１２で示す通り、往路限近くではクランク角度の位相に対して送り量が僅かとなるために、つかみ具を開いてビレットを引き渡す時間（Ｔ１）を長く確保することができる。同様に、復路限でも同様で、ビレットが落下してつかみ具を閉める時間（Ｔ２）を長く確保できるから、モータを回転させたまま、往復動作が可能となり、作業能率を向上させることができるのである。
【００２７】
なお、上記ビレットの受け入れ時において、自動プレスに何らかの異常が生じた時は、直ちにプレス工程を停止するが、このときバイパス用のエアシリンダ５４が収縮して受け板５１を受け入れ位置Ｘから図１の左側へ移動させ、バイパスの受け入れ口を開く。また、モータ４５を逆転させて揺動部材３５を駆動開始位置に戻すと、つかみ具２０が受け入れ位置に戻り、搬入シュートのシャッタが開くとともに、つかみ爪２５，２５が開く。このため、つかんでいたビレットＢがバイパスに落下するのみならず、搬入シュートＳから逐次落下してくるビレットＢがそのまま下方へ落下することになり、バイパス５９を通って外部へ排出される結果、停止している自動プレスにビレットが無理やり供給される事故が避けられるのである。
【００２８】
このように、プレスライン工程に異常が発生し、プレス装置が停止した時は、該装置に供給されるべきビレットをバイパスラインを通して外部に排出するので、停止した装置にビレットが次々と供給されることによるトラブルが避けられる。なお、上記各エアシリンダ、モータ等の動作は自動制御されていて、後続の装置である自動プレスの停止に連動してビレット排出操作を行うようになっているが、異常発生時におけるビレットの排出を手動によるスイッチ操作で行うようにしてもよいことは言うまでもない。
【００２９】
なお、図示例の装置では、汎用のモータを使用しているため、安価なものとなっているが、サーボモータを使用すればさらに複雑な速度調整も可能となる。また、上記説明では、加工素材を保持するための装置として、左右から素材をつかむつかみ具２０を採用しているが、要は素材をうまく保持して移送できればよいのであるから、上記つかみ具の代わりに他の機構の保持装置、例えばカップ式のホルダ等を採用することも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る加工素材供給装置は、クランク機構と揺動部材を効果的に利用して、加工素材を移送する往路の速度を比較的遅く、素材を引き渡して空の状態で復帰する時の速度を高速にすることができるので、供給サイクルの短縮化を実現することができる。この装置では、移送速度の調整を簡単なクランク機構を利用するので、構造が簡単となり、堅牢なものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】加工素材供給装置の正面図である。
【図２】加工素材供給装置の要部の平面図である。
【図３】図１におけるＰ矢視主要部断面図である。
【図４】シャッタの平面図である。
【図５】つかみ具の断面図である。
【図６】つかみ具の平面図である。
【図７】つかみ具の開いた状態における平面図である。
【図８】つかみ具がビレットを挟持した状態における平面図である。
【図９】受け板支持部の左側面図（ａ），平面図（ｂ）である。
【図１０】受け板支持部の正面図である。
【図１１】図１０におけるＱ矢視図である。
【図１２】クランク機構の動作を表すグラフである。
【符号の説明】
１ 加工素材供給装置
２ 基台
３ 基台
５ シャッタ
７ シャッタ用シリンダ
１５ つかみ具フレーム
２０ つかみ具
２５ つかみ爪
３０ ドグ
３２ 連結ロッド
３５ 揺動部材
３６ 長穴
４０ 滑動子
４２ クランク
４５ モータ
４６ 減速機
Ｂ ビレット（加工素材）
Ｓ 搬入シュート

Claims (6)

1. 搬入シュートから滑落してくる加工素材を受け取って鍛造プレスに送り込む加工素材の供給装置であって、前記搬入シュートの出口を開閉するシャッタと、前記搬入シュートから供給された加工素材を受け止める受け板を備えた受け装置と、前記搬入シュートから供給された加工素材を保持して移動するつかみ具と、下端部に設けた支点を中心に前記つかみ具の往復方向へ揺動可能な揺動部材と、該揺動部材の上端部と前記つかみ具とを連結する連結ロッドと、該揺動部材の前記支点と上端部との間に設けられた回転軸を中心に回転して該揺動部材を往復方向に駆動するクランクと、該クランクを常時一定方向に回転させるモータとを備え、前記クランクが当該クランクの回転軸よりも上側の前記揺動部材の支点よりも遠い位置で該揺動部材を駆動する時は前記つかみ具が往路を移動し、クランクの回転軸よりも下側の揺動部材の支点に近い位置で該揺動部材を駆動する時は前記つかみ具が復路を移動するように構成することにより、つかみ具の移動速度が往路側では遅く復路側では速くなるようにしたことを特徴とする加工素材の供給装置。
2. 搬入シュートの出口を開閉するシャッタが、つかみ具が引き渡し位置側へ前進する時に閉じられ、該つかみ具が復帰するときに該つかみ具に付設されたドグによって開かれるように構成されている請求項１に記載の加工素材供給装置。
3. 揺動部材は、下端部が基台に軸支され、上端部がつかみ具のフレームにロッドを介して連結され、上下間に形成された長穴内にクランクに取り付けられた滑り部材が滑動自在に嵌合されていて、前記クランクの回転により前記長穴内を滑動する滑り部材を介して往復方向に揺動させられる請求項１又は２に記載の加工素材供給装置。
4. 搬入シュートの出口の下側に該搬入シュートから供給される加工素材を外部に排出するためのバイパスが設けられ、前記受け装置が当該バイパスの入口を開閉するシャッタを兼ねている請求項１乃至３のいずれかに記載の加工素材供給装置。
5. 鍛造プレスのいずれかの工程でトラブルが生じて運転を停止するときは、揺動部材が駆動開始位置に戻り、つかみ具が加工素材を受け入れ可能な開状態で受け入れ位置に位置し、前記シャッタが開くとともに、受け装置がバイパスを開いた状態となるように構成されている請求項４に記載の加工素材供給装置。
6. 受け装置の受け板が、加工素材の落下による衝撃を緩衝するバネによって支持されている請求項１乃至５のいずれかに記載の加工素材供給装置。

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