JP3964303B2 - コイル材供給装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレス加工ラインにおける機械プレスの間欠送り装置にコイル材を供給するためのコイル材供給装置に関する。
【０００２】
図７に示すように、従来のプレスラインにおいて、コイル材１はアンコイラ２から、材料矯正用のレベラー３、ループ５を生じるルーパーといわれる緩衝区間を経由して、コイル材１を機械プレス６へ送り込む間欠送り装置７へ流れていく。レベラー３はコイルの巻き癖をとる装置で、互い違いに配列された上下のロールを、通常上側ロールを下に圧下させ、材料に伸びと圧縮を連続して与え、コイルを平坦にする。通常、ピンチロールと矯正ロールからなり、ピンチロールは材料を引き込み、矯正ロールは平坦にする役割を持つ。
【０００３】
一般にコイル材を機械プレスへの送り装置に供給する場合、その供給動作は移動、停止を繰り返すプレス作業にあわせて間欠的に行われることになり、その起動および停止時に発生する加振力がコイル材に作用して、コイル材が振動したり、バタツキと呼ばれる波打ち現象が発生する。このようなバタツキが発生すると、送り装置に過度な負担をかけるばかりでなく、コイル材に曲がりが生じたりキズがついたりするため、ルーパーと呼ばれる緩衝区間を設ける必要があった。
【０００４】
従来コイル材のバタツキを緩和させる手法として、Ｕ字型の緩衝区間が設けられたＵ字ルーパーや、Ｓ字型の緩衝区間が設けられたＳ字ルーパーなどのコイル材供給装置がある。しかし、従来のＵ字ルーパーやＳ字ルーパーは、緩衝区間を設けない場合と比べるとバタツキは少なくなるものの、高速運転を行うとやはりバタツキが発生し、それ以上スピードを上げることが出来ず、最近のプレス加工に高速化が要求される中で、プレス能力をフルに発揮できないという問題があった。またルーパー自体には駆動源がないので、コイル材の送りは、間欠送り装置の引っ張り力や、アンコイラによって巻きほぐされたコイル材を平坦にするレベラーの押出し力に依存しており、その分だけ負荷が増して間欠送り装置やレベラーの供給能力を低下させる問題があった。さらに、緩衝区間を長くとる必要があり、プレスラインのライン長が長くなる問題もあった。
【０００５】
このような問題を解決するため、高速運転してもバタツキが少なく、間欠送り装置の負荷を軽減することができ、かつプレスラインのライン長を短くすることのできるコイル材供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】
実用新案登録番号第２５５４０９９号公報
【０００７】
この装置は、図８に示すように、機械プレス６の間欠送り装置７の近傍に、サーボモータを備えた１対の送りロールをループコントローラ４として配置し、この送りローラでコイル材１に適正なループ５を作りながら間欠送り装置７に材料の供給を行う。そして、コイル材１のループ５の大きさを検出するセンサを設け、その信号により、サーボモータの回転を制御して、送りロールによるコイル材１の送り量を制御することで、ループ５に適正なループ形状を維持しながらコイル材１を間欠送り装置７に供給する。そのため、図７でのバタツキが最小に抑えられて高速運転が可能になり、間欠送り装置７に対する負荷を軽減して供給能力を向上させると共に、ループ量を小さく出来るので、プレスラインも短くすることが可能となった。
【０００８】
【解決すべき課題】
しかし、近年プレス材料の種類が多様化する中で、材料供給装置も様々な材料や送り条件に対応する必要が生じている。
【０００９】
一般にループを形成する場合の材料の曲率半径限界は通常材料の板厚ｔの５００倍までとされており、これ以下の半径にならなければ、材料に曲がり変形が生じないことがわかっている。このことは、薄い材料と厚い材料では、許容されるループの大きさが違うことを意味し、厚い材料では当然大きなループを形成しなければならない。
【００１０】
このことから上記公報の材料供給装置をみた場合、コイル材供給装置は、材料１を下から上に送り出す関係上、間欠送り装置７より下方に設置されることになり、大きなループ５を形成する場合、ループコントローラ４は、間欠送り装置７よりかなり下方に配置されなければ、大きな半径Ｒが形成できない。しかし、供給装置の下流にも下方にアンコイラ２からの材料１がループを形成しており、ここでも大きなＲが必要となることから、上下方向が大幅に制約され、理想とするループを形成できないおそれがある。
【００１１】
これと同様に、ループコントローラ４から間欠送り装置７へは、ほぼ１／４円弧の形状のループ５を作っている為、この１／４円弧状の部分についても、図９に示すように、薄い材料の場合のループ５’は小さな半径Ｒで良い為、間欠送り装置７の近傍に配置できるが、厚い材料の場合のループ５”は、大きな半径が必要となる為、薄い材料のときと比べ、比較的離れたところに配置しなければ、適正なループを形成できない。その結果、薄い材料の時に比べ、厚い材料の場合には、プレスラインがかなり長くなってしまう傾向がある。
【００１２】
また上記の従来システムにおいて、コイル材１がアンコイラ２から間欠送り装置７へと流れていく中で、材料がフリーな状態となる区間が存在するとすれば、その区間での材料の僅かなバタツキも材料の品質にはマイナスとなる。図８の上記公報の装置では、ループコントローラ４の上流部で材料が垂れ下がっている為、レベラー３で曲がりの矯正された材料１が、送り開始前に長時間放置されることにより再び曲がりが発生したり、送りの開始時や停止時に多少なりとも材料がばたついてキズが生じるおそれがある。
【００１３】
上記のような問題に鑑み、本発明は、よりフレキシブルに、しかも高品質に材料を供給できるコイル材供給送り装置を提供する。すなわち、設置角度の調整可能なレベラー（材料矯正機能）を備えたコイル材供給装置を提供する。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、コイル材を機械プレスの間欠送り装置に供給するためのコイル材供給装置において、コイル材供給部と、このコイル材供給部の下流側に設けられるコイル材のループ量を検出する位置センサと、位置センサからの信号によりサーボモータを制御して送りロールによるコイル材の送り量を制御する制御装置と、コイル材供給部を材料の供給角度を条件に合わせ変更できるようにその取付角度の調整が可能な状態で保持するスタンドと、を含む構成を有する。
【００１５】
このコイル材供給部は、間欠送り装置の材料入口の上流側に配置され、材料に適正なループを形成して間欠送り装置へ材料を送り出す一対の送りロールと、該送りロールを駆動するサーボモータと、上下それぞれに複数のロールがほぼ一列に並んでかつ進行方向において交互にずれた位置に配置されるロール列が、その上下のロール列間の隙間に間欠送り装置へ供給される材料が通過できるよう構成されかつ前記送りロールの上流または下流に設置される材料矯正部と、この材料矯正部の上下のロール列を、送り材料の材質、厚さ等により、その隙間距離の調整をする高さ調整機構で、上下のロール列間の隙間間隔を調整することでコイル材の巻き癖の除去具合の調整が可能な高さ調整機構と、を含む。
【００１６】
本発明のコイル材供給装置では、機械プレスの間欠送り装置の近傍にサーボモータで駆動される送りロールを含むコイル材供給部を配置し、この送りロールでコイル材を送り出しながら適正なループを作り材料供給を行う。そして、コイル材のループの大きさを検出する位置センサからの信号により、サーボモータの回転を制御して送りロールによるコイル材の送り量を制御することで、適正なループ形状を維持しながらコイル材を間欠送り装置に供給するので、バタツキが少なくかつ間欠送り装置に負担の少ない高速運転が可能になる。
【００１７】
またこの送りロールのコイル材供給部は複数個のロールを直線的に並べた列を上下それぞれに備え、その上下のロール列の間に材料を通すことで材料の巻き癖や内部応力の除去を行うことが出来るようにした材料矯正機能を有しており、上下の各ロールをコイル材の進行方向に対し交互にずれた位置に配置することで、この間を通過するコイル材が各ロールの外形に沿って上下に曲げ伸ばしされていく中でその巻き癖が除去されるように設定されている。このコイル材供給部は間欠送り装置の近傍に配置されるが、その設置角度は、コイル材供給部からのコイル材の送出し方向が間欠送り装置におけるコイル材の進行方向に対し垂直方向からその進行方向と同一の方向までの範囲内の角度でコイル材が供給されるように設定される。そのためこのコイル材供給部は、角度調整が可能な機能を備えている。
【００１８】
本発明によるコイル材供給装置によれば、供給される材料は直前に曲がりの矯正された品質の良い状態であり、高精度が求められるプレス加工にも十分対応可能である。またループ形成についても、コイル材供給部の設置角度が調整可能であるため、従来のように１／４円弧ではなく、もう少し緩やかなループを形成できる。したがって、材料の板厚にあわせて設置角度を変えループ半径Ｒを調整しなければならないが、板厚が厚い材料でも設置角度を間欠送り装置のコイル材の進行方向と近くなるように設定することにより、ループ半径Ｒを容易に大きくすることが出来る。この場合でも、従来のように供給装置の位置を移動させることなく、角度調整だけで可能となる為、プレスラインも長くする必要はない。
【００１９】
さらに、本発明によるコイル材供給装置にレベラー機能が付加された為、従来必要とされていた別途設置のレベラー装置は不要となり、レベラーから供給装置までのプレスラインの短縮化が図れる。同時に、そのレベラーと供給装置間で発生していたバタツキ等によるキズ、曲がりを無くすことが可能になる。
【００２０】
またロール列は、材料を高いトルクで強力に押出す上下一対の大径ロールとしての前述の送りロールを含んで、材料矯正の為に小さな曲げ伸ばしを繰り返し行う複数小径ロール列とから構成されてもよい。
【００２１】
さらに、上記大径送りロールと小径ロール列は、それぞれ個別に各ロール間の間隔調整機能を備えてもよく、その調整方式は、機械式、エア式であってもよい。
【００２２】
また、大径送りロール用の回転駆動を小径ロール列にも伝達し、小径ロール列の回転動作を得ることも可能である。
これにより送りロールによる送り力が小径ロール列で弱められることなく材料を送ることができる。
【００２３】
【実施例】
図１は本発明の一実施例を示すプレス加工ラインの概略構成図である。符号１１はコイル材であり、アンコイラ１２によって巻きほぐされる。符号１３は本発明によるコイル材供給装置であり、後述するコイル材供給部２２と、コイル材１１のループ量を検出する位置センサ２３，２４とを備えており、これらはスタンド２５に高さ調整装置２０により高さを調節可能に取り付けられている。コイル材１１は、コイル材供給装置１３を通過しループ形成後に、間欠送り装置２８を介して機械プレス２７へと送られ、プレス加工を受ける。
【００２４】
コイル材供給装置１３において、コイル材供給部２２は、コイル材１１を搬送する一対の送りロール１４、１５と、これら送りロール１４，１５のうち駆動側のロール１４を回転駆動するサーボモータ１６と、このサーボモータ１６を駆動するドライバ１７と、上下それぞれに複数のロール１８がほぼ一列に並んでかつ進行方向において交互にずれた位置に配置される上下のロール列を送りロール１８の上流または下流に設置した材料矯正部１９と、コイル材１１の送り出し方向を調節可能な角度調整装置２１とを含む。
【００２５】
材料矯正部１９は、上下のロール列が、その上下のロール列間の隙間に間欠送り装置２８へ向って供給される材料が通過できるよう構成されており、この上下ロール列間をコイル材１１が通過する際に、個々のロール１８の外形に沿って上下に曲げ伸ばしされて、その巻き癖が除去される。この材料矯正部１９の上下のロール列は、送り材料の材質、厚さ等に応じて、図２に示す、その隙間距離の調整をする２箇所の調整ネジ４２，４３の高さ調整機構によって、隙間間隔を調整し、コイル材の巻き癖の除去具合の調整を行う。
【００２６】
コイル材供給部２２の角度調整装置２１は、コイル材供給部２２の設置角度を、コイル材供給部２２からのコイル材１１の送り出し方向が間欠送り装置２８におけるコイル材の進行方向（ほぼ水平方向）に対し、垂直の方向からコイル材の進行方向と同一の水平方向までの範囲内において、コイル材の板厚等の条件により設定する。（図３参照）
すなわち、コイル材供給部からのコイル材の送り出し方向を間欠送り装置の進行方向に対し垂直に近い状態に設置すると、コイル供給部と間欠送り装置間においてループ形状は図４に示す１／４円弧を構成し、図５に示す水平の方向に近い状態で送り出す場合にはループは大体半円を描いて１／２円弧の形状で送られ、本発明においてはこれらの範囲内で設置角度を設定する。
【００２７】
コイル材供給装置１３のドライバ１７及び位置センサ２３，２４は制御装置２６に接続されており、制御装置２６は機械プレス２７及び間欠送り装置２８を制御する制御装置を兼ねている。間欠送り装置２８は機械プレス２７の側面において加工時の下型２９と上型３０との間にコイル材１１を水平に送る位置に配置される。
【００２８】
機械プレス２７は、従来と同様に、モータ、その回転力を蓄えるフライホイール、回転力を直線往復運動に変換するクランク軸、クランク軸の回転角を検出する回転角検出装置３１等を備えている。
【００２９】
次に上記実施例の動作について説明する。図１に示すように、アンコイラ１２は、コイル材１１が下から巻きほぐされるようにそのリールの向きを定める。コイル材供給装置１３は、コイル材供給部２２の位置が間欠送り装置２８の上流側下方で、間欠送り装置２８との間で所定のループ状態が得られるように、スタンド２５の高さを高さ調整装置２０によりまたコイル材供給部２２の取付け角度を角度調整装置２１によりそれぞれ調節して、間欠送り装置２８から離れた位置に配置する。そして下方の位置センサ２３をコイル材１１の最小ループ長Ｌ１を検出する位置に配置し、上方の位置センサ２４をコイル材１１の最大ループ長Ｌ２を検出する位置に配置する。位置センサ２３および２４は、図６に示すように、それぞれレバーを介してスタンド２５に回動可能に取り付けられ、レバーを揺動させることにより位置調節可能である。本実施例における位置センサ２３、２４は近接スイッチを使用しているが、他のタイプの位置センサを使用してもよい。
【００３０】
間欠送り装置２８とコイル材供給装置１３との間におけるコイル材１１のループ状態が、最小ループ長Ｌ１と最大ループ長Ｌ２の間にあり、かつＬ２とＬ１の差が機械プレス２７の送りピッチと等しいかまたは大きい関係にあるように保つため、このループ状態を位置センサー２３、２４により監視する。コイル材１１のループが小さくなって最小ループ長Ｌ１が位置センサ２３によって検出されると、その信号が制御装置２６に送られ、制御装置２６は、ドライバ１７を介してサーボモータ１６の駆動を制御し、駆動側の送りロール１４の回転角をαだけ加算してコイル材１１の送り量を増やし、適正ループ長Ｌ３にする。逆にループが大きくなって最大ループ長Ｌ２が位置センサ２４によって検出されると、その信号が制御装置２６に送られ、制御装置２６は、ドライバー１７を介してサーボモーター１６の駆動を制御し、送りロール１４の回転角をαだけ減算してコイル材１１の送り量を減らし、適正ループ長Ｌ３にする。最小ループ長Ｌ１、最大ループ長Ｌ２および適正ループ長Ｌ３は使用するコイル材１１の形状や物性、コイル材供給装置１３と間欠送り装置２８との距離などによって定められる。
【００３１】
このように、上記実施例によれば、位置センサ２３、２４により最小及び最大ループ長Ｌ１，Ｌ２を監視し、制御装置２６により送りロール１４，１５の送り量を最適に制御しながらコイル材１１を間欠送り装置２８に供給するので、ばたつきの少ないかつ間欠送り装置２８の負荷の少ない高速運転が可能となる。
なお、前述の公報における、最小・最大ループ長を監視し、送りロールの送り量を最適に制御する作動動作は本願においても援用される。
【００３２】
実施例において、図２に示すように、駆動モータ１６は、材料送り用の大径ロール１４を回転させるが、この大径送りロール１４には、平歯車４４が備えられており、この平歯車４４と噛み合う伝達用の歯車４５が、小径ロール１８にも備えられた小歯車４６に噛み合い、さらに伝達用歯車４７を介して順次同じ回転方向の回転が伝達するようなギヤ機構が構成されている。そのため、送りロール１４による材料の送り力が、レベラー部（小径ロール列）１９で弱められることなく、レベラー部が無かった状態と同じような条件で、材料ループを形成し、間欠送り装置２８へと送ることが出来る。
また個別にロール（１４，１５，１８）間の間隔調整機能（４１，４２，４３）を設けたことにより、材料の保持、矯正、供給をそれぞれのロールの機能にあわせて、適正な条件に調節することが出来る。
【００３３】
【本発明による効果】
コイル材供給部の設置角度が、間欠送り装置におけるコイル材の進行方向に対し、供給部からのコイル材の送り方向において垂直から同一方向までの範囲内になるように設定されるため、ループ形状が、1/2円弧から1/4円弧の間で調整できる機構となって、材料にあわせた適正な半径のループ形状が作りやすく、より一層の高速供給が可能となる。
また、コイル材供給装置が、材料矯正の機能を兼ね備えていることから、材料曲がりの無い品質の高い材料を、直接間欠送り装置に供給できると同時に、別途設置のレベラーが不要となり、プレスライン全体のライン長も短くできる。
さらに、ループの上下の２つの位置センサと駆動ロールの回転制御装置により、常にループ形状を監視でき、最初に設定した最適なループ形状を維持できる。
【００３４】
なお、アンコイラからの材料を間欠送り装置まで高速で供給するために、送りロールには、大きなトルクが必要となる。小径ロールだけの送り駆動（材料送り）であった場合は、小径のロールを摩擦力が作用した状態で、しかも高速に回す必要があるため、かなり大型の駆動モータが必要となるが、今回の場合、ループ形成および材料送りの為の専用送りロールを個別に設けているため、材料供給装置としての送り機能が高い。
またこの送りロールは、材料矯正のための材料引き込み用ピッチロールを兼用している為、装置をコンパクトにまとめることが出来る。
さらに小径ロール列のレベラー部に材料を通す場合、小ロール列は回転していることが望ましいが、大径送り用ロールの駆動をギヤ伝達することで、駆動源を共用することが出来るため、一段と省スペース化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による一実施例を示すプレス加工ラインの概略構成図。
【図２】本実施例のコイル材供給部の送りロールとロール列の部分拡大図。
【図３】本実施例のコイル材の板厚の違いによる作動状態を説明する図。
【図４】本実施例において、コイル材の板厚の薄い材料を加工する場合の作動概略図。
【図５】本実施例において、コイル材の板厚の厚い材料を加工する場合の作動概略図。
【図６】本実施例のコイル材の動きを説明する部分拡大図。
【図７】従来のプレス加工ラインの概略構成図。
【図８】従来の他のプレス加工ラインの概略構成図。
【図９】図８の従来のコイル材供給装置のコイル材の板厚の違いによる作動を説明する図。
【符号の説明】
１ 材料
２ アンコイラ
３ レベラー
４ ループコントローラ
５ ループ
６ 機械プレス
７ 間欠送り装置
１１ 材料、コイル材
１２ アンコイラ
１３ コイル材供給装置
１４ 送りローラ
１５ 送りローラ
１６ サーボモータ
１７ ドライバ
１８ ロール
１９ 材料矯正部
２０ 高さ調整装置
２１ 角度調整装置
２２ コイル材供給部
２３ 位置センサ
２４ 位置センサ
２５ スタンド
２６ 制御装置
２７ 機械プレス
２８ 間欠送り装置
２９ 上型
３０ 下型
３１ 回転角検出装置
４１ 従動ロール調整ネジ
４２ 調整ネジ
４３ 調整ネジ
４４ ギヤ
４５ ギヤ
４６ ギヤ
４７ ギヤ

Claims (4)

1. コイル材を機械プレスの間欠送り装置に供給するためのコイル材供給装置において、
   間欠送り装置の材料入口の上流側に配置され、材料に適正なループを形成して間欠送り装置へ材料を送り出す一対の送りロールと、該送りロールを駆動するサーボモータと、それぞれに複数のロールがほぼ一列に並んでかつ進行方向において交互にずれた位置に配置される上下のロール列が、その上下のロール列間の隙間に間欠送り装置へ向って供給されるコイル材を通過されるよう構成され、前記送りロールの上流または下流に設置される材料矯正部と、前記材料矯正部の上下のロール列の隙間距離を調整する高さ調整機構と、を含むコイル材供給部と、
   前記コイル材供給部の下流側に設けられ、前記コイル材のループ量を検出する位置センサと、
   前記位置センサからの信号により前記サーボモータを制御して前記送りロールによるコイル材の送り量を制御する制御装置と、
   前記コイル材供給部を、材料の供給角度を条件に合わせ変更できるように、その取付角度の調整が可能な状態で保持するスタンドと、
   前記スタンドにおいて前記コイル材供給部の高さを調整する高さ調整装置と、
   を含むことを特徴とするコイル材供給装置。
2. 前記ロール列は、材料を高いトルクで強力に押出す一対の大径ロールとしての前記送りロールと、材料矯正の為にコイル材に小さな曲げ伸ばしを繰り返し行う複数の小径ロール列とから構成される請求項１記載のコイル材供給装置。
3. 前記大径送りロールと前記小径ロール列は、それぞれ個別に間隔調整機能を備えることを特徴とする請求項２記載のコイル材供給装置。
4. 前記大径送りロール用の回転駆動を小径ロール列にも伝達し、小径ロール列の回転動作を得ていることを特徴とする請求項２または３に記載のコイル材供給装置。

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