JP4352303B2 - トランスファープレスおよびその駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はトランスファープレスおよびその駆動方法に関し、より詳細には隣接して配置された複数のプレス装置により連続的にプレス成形を行うトランスファープレスおよびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型によりシート状の薄板（ワーク）を塑性加工するために、機械式プレスや液圧式プレス等のプレス装置が広く用いられている。
また、複数の金型を用いてプレス成形を行う場合に、その自動化・省力化のために送り装置がプレス装置に組み込まれたトランスファープレスが開発され、作業の合理化に効果をあげている。
【０００３】
トランスファープレスは、複数の独立したプレス装置を隣接配置した構成であり、各トランスファバーをフィード方向及びリフト方向の２次元方向に動作させることにより、ワークを順次隣接するプレス装置に搬送・供給し、例えば、ブランク、ドロー、トリミング、ピアッシング、等の各工程を順次行い、車両のルーフやドア等のプレス成形を行う。
【０００４】
従来のトランスファープレス（クランク・リンク式トランスファープレス）を構成するプレス装置は、クラウン、スライダ、ベッド、タイロッド、アプライト、等で構成される。ワークを成形する上金型と下金型は、それぞれスライダの下面とベッドの上面に取り付けられる。クラウン内には、歯車と電動機のドライブユニットが内蔵されており、このドライブユニットがスライダを機械的に昇降させて上金型、下金型によりワークを成形する。アプライトは、クラウンとベッドの間に挟持されてその間隔を保持すると共に、スライダの昇降を案内する。更にクラウンとベッドは、通常４隅に配置された４本のタイロッドで連結され、クラウンとベッドに作用するプレス成形時の反力をタイロッドで受けるようになっている。
上述したトランスファープレスは上記プレス装置が直線状に複数連結されて構成されている。隣接するプレス装置間には、ワークを連続的にプレスするためにプレスしたワークを下流側の下金型上へ移載するための送り装置（フィーダ）が設置されている。送り装置は、例えばワークの搬送方向に並設された一対のトランスファバー間に、一定のピッチで多数のクロスバーを横架し、このクロスバーにワークを吸着するワーク吸着手段（例えばバキュームカップ）が設けられた構成となっている。
【０００５】
かかるトランスファープレスによれば、複数のプレス装置により複数の金型を使用して連続的にプレス成形を行うことができるため、生産性を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで複合材料や加熱後にプレスしなければならない材料では、金型のプレス動作、すなわち上金型を取り付けたスライダの圧下スピードを制御する必要がある。
しかしながら上述したようなクランク・リンク式トランスファープレスは、連続的にプレス成形を行うためには生産性等に優れた装置ではあるものの、歯車等を使用した機械式のドライブユニットを採用しているため、スライダの圧下スピードをコントロールすることができないといった問題があった。
一方、従来の油圧式プレス装置では、スライダの圧下スピードを任意にコントロールすることができるものの、複数の金型を用いて段階的にプレス成形を行う場合には生産性が悪いといった問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決すべく創案されたものである。すなわち本発明は、従来のトランスファープレスでは不可能であったスライダの圧下スピードを任意にコントロール可能とすることで、プレス動作の制御を必要とする複合材料等のワークを連続的にプレス成形することができる生産性等に優れたトランスファープレスおよびその駆動方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、上流側のステーションのワークを下流側のステーションに受け渡してプレス成形を行うトランスファープレスの駆動方法であって、下面に上金型が取り付けられたスライダに一端がヒンジ接続され他端が該スライダの上方に位置する固定されたベースにヒンジ接続された少なくとも３つの直動シリンダと、該直動シリンダの伸縮を制御する制御装置と、からなるパラレルメカニズムによって、前記スライダを上下移動および水平移動させるとともに、前記スライダに設けたマニュピュレータによってワークの把持及び開放を行うことで、上金型の圧下とワークの受け渡し動作を行う、ことを特徴とするトランスファープレスの駆動方法を提供する。
【０００９】
より具体的には、上流側のステーションでプレス成形したワークを前記マニュピュレータによって把持して上金型と共にリフトし、次いで隣接する下流側のステーションの下金型へ該ワークを受け渡して移載しかつワークをマニュピュレータから開放し、前記スライダを元の位置に戻した後に下流側のステーションで前記ワークのプレス成形を行い、この受け渡し動作を下流側に順次繰り返してプレス成形を連続的に行う、ものとする。
【００１０】
本発明によれば、上金型の圧下およびワークの受け渡し動作を直動シリンダの伸縮を利用して行うことにより、スライダの圧下スピードを任意にコントロールできるとともに、ワークを連続的にプレス成形することができる。
【００１１】
より具体的な動作としては、▲１▼上流側のプレス装置でプレス成形されたワークをスライダに設けたマニュピュレータによって把持し、▲２▼この状態で直動シリンダを駆動してワークを上金型と共にリフトし、▲３▼直動シリンダの駆動により隣接する下流側の下金型にワークをフィードして受け渡し、ワークをマニュピュレータから開放して下金型上に移載した後にスライダを元の位置に戻し、▲４▼下流側のプレス装置により再びワークをプレスする。
この受け渡し動作を上流側から下流側へ向かって順次繰り返し、かつ、連続的にワーク材を最上流のプレス装置に供給することにより、複数の金型を使用してプレス成形を行う際の作業の自動化・省力化が達成され、生産性も向上し、かつ、スライダの圧下スピードを任意にコントロールすることができる。
【００１２】
また本発明は、上流側のステーションのワークを下流側のステーションに受け渡してプレス成形を行うトランスファープレスであって、下面に上金型が取り付けられワークを圧下してプレス成形するスライダと、該スライダの上方に位置する固定されたベースと、一端がベースと他端がスライダとヒンジ接続された少なくとも３つの直動シリンダと該直動シリンダの伸縮を制御する制御装置とからなるパラレルメカニズムと、前記スライダに設けられワークの把持及び解放を行うマニュピュレータとを備え、該パラレルメカニズムによりスライダの上下移動および水平移動を行うとともに前記マニュピュレータによりワークの把持及び解放を行うことで、上金型の圧下とワークの受け渡し動作を行う、ことを特徴とするトランスファープレスを提供する。
【００１３】
上記本発明のトランスファープレスでは、ベースとスライダとを複数の直動シリンダにより連結し、上金型を取り付けたスライダをこの直動シリンダの駆動によって上下方向およびフィード方向に移動可能としている。このようにワークのプレスおよびフィードを制御可能な直動シリンダにより行うことで、スライダの圧下スピードをコントロールし、複合材料等のプレス動作の制御を必要とするワークを連続的にプレス成形することができる生産性等に優れたトランスファープレスが提供される。また本発明によれば、従来トランスファープレスに必要とされた複雑な機構のドライブユニットや送り装置を不要とすることができる。
【００１４】
ここで前記制御装置は、前記スライダの動作を上下方向（Ｙ）およびフィード方向（Ｘ）のみに制限し、かつ、スライダの水平状態を維持するように直動シリンダを伸縮させる、ことが好ましい。
【００１５】
直動シリンダの駆動によるスライダの移動は上下方向およびフィード方向の平面内の移動で足りるため、スライダの自由度を２に制限し、ワークのプレスおよびフィードに必要とされる直動シリンダの数を減らすことで、トランスファープレス自体の製造コストを低減させることができる。また、スライダの水平状態を維持してその上下方向およびフィード方向の移動を行うことにより、ワークの圧下や受け渡しを適切に行うことができる。
【００１６】
上述したトランスファープレスのスライダの駆動機構は、いわゆるスチュワートプラットフォーム型のパラレルメカニズムを応用したものである。スチュワートプラットフォーム型のパラレルメカニズムは、ベースとスライダとの間のリンクが伸縮だけが行われ曲げの負荷がかからずその剛性が高く、したがってスライダを強い力で圧下する際にも都合がよく、また、その制御も容易であるため本発明を実施するための最適な方式といえる。また直動シリンダに主として油圧式の直動シリンダを用いれば、スライダの圧下スピードを任意にコントロールすることができるとともにワークのフィードを行うことができ、また大きな圧下力を発生させることができる。
なお、パラレルメカニズムにはスチュワートプラットフォーム型（伸縮型）の他に、固定された回転式直動シリンダを使いベース側ジョイントが回転運動をするタイプの回転型（Hexa型）、固定された直動直動シリンダを使いベース側ジョイントが固定された直線上を動くタイプの直動型、等が存在する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下にパラレルメカニズムの特徴等について概略的に説明した後に、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
パラレルメカニズムはベースから最終出力であるエンドエフェクタまでが複数のリンクで並列に連結されている機構を言う。これに対してベースからエンドエフェクタまでが直列なリンクで連結される機構はシリアルメカニズムと呼ばれる。この分類法によれば工業用マニピュレータの多くはこのシリアルメカニズムに属する。
【００１９】
なお後述するスライダの圧下およびワークのフィード動作は、シリアルメカニズムによっても実現可能であるが、本発明ではパラレルメカニズムを採用している。これはパラレルメカニズムがシリアルメカニズムと比較して、▲１▼その機構が簡単で製造コストを低廉化できる上にその信頼性も高く、▲２▼複数のリンクで支持されるため剛性が高く、また、▲３▼基本的に曲げ応力が働くこともないためスライダを強い力で圧下する際にも都合がよく、▲４▼シリアルメカニズムのようにリンク連結部の変位誤差やバックラッシが累積することなく、逆にエンドエフェクタまで複数のリンクがあるため個々のジョイントの誤差は平均化され、▲５▼複数の直動シリンダの合力が出力になるため最大力を大きくすることができる、等の優れた特徴を有するためである。
【００２０】
図１は、本発明のトランスファープレスの全体構成を示す斜視図であり、図２はこのトランスファープレスをワークの搬入方向からみた正面図である。
このトランスファープレス１０では、複合材料や加熱後にプレスしなければならない材料など、金型のプレス動作を制御してプレスする必要がある金属薄板材（ワーク６）を、複数の金型を用いてプレス成形を行う場合に、ワークを隣接して並ぶ金型に順次移載してプレス成形を行う。
【００２１】
図に示した本実施例のトランスファープレス１０は、複数（この図では３基）のプレスユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃが連結されて構成される。
各プレスユニットは同様の構成を有しており、それぞれベース１４、スライダ１２、ベッド５、タイロッド７及びアプライト９等を備えている。また、ベッド５の上面には下金型８ｂが、スライダ１２の下面には上金型８ａが取り付けられ、スライダ１２にプレス力を付与して圧下することにより、上金型８ａと下金型８ｂとの間にワーク６を挟み込んでプレス成形するようになっている。なお各プレスユニットでプレス動作を行う空間はステーションと呼ばれる。
またこの図において、各ベッド５は、共通の基礎１１に図示しない基礎ボルトにより強固に固定されている。なおトランスファープレスは必要となる金型の数に応じて、２基又は４基以上のプレスユニットで構成してもよい。
【００２２】
プレスラインの最上流にあるプレスユニット１０ａのステーションでは、図示しない搬入装置でＸ方向に搬入された平らなワーク６が上下の金型間で絞り加工され、次いで下流側のステーション１０ｂ，１０ｃでは、トリミング、ピアシング、リストライク等の各プレス加工が順次行われる。
【００２３】
各プレスユニットのベース１４とスライダ１２とは、複数の直動シリンダ１６を用いたパラレルメカニズムにより連結されている。すなわちベースを透過して表した図３に概念的に示したように、スライダ１２の四隅にはスライダ下面に取り付けた上金型８ａにプレス力を付与し、かつ、主としてスライダ１２の昇降を行うために設けられたプレス時には垂直方向に直動する４本の第１直動シリンダ１６ａが取り付けられ、フィード方向に隣接する両側の第１直動シリンダの間には主としてスライダ１２をフィード移動させるために傾斜して設けられた第２直動シリンダ１６ｂが各１本取り付けられている。直動シリンダ１６とベース１４及びスライダ１２との接続はヒンジ１３を介して行われ、また直動シリンダ１６は図示しない制御装置によってその伸縮を制御されている。この直動シリンダと制御装置とがパラレルメカニズムを構成している。
【００２４】
ここで第２直動シリンダ１６ｂの傾斜は、上金型８ａと下金型８ｂとが対向した状態、すなわち４本の第１直動シリンダ１６ａが垂直方向を向いた状態で、ベース側のヒンジ１３の垂直位置がスライダ側のヒンジ１３の垂直位置よりも下流側にくる方向の傾斜となっている。２本の第２直動シリンダ１６ｂはそれぞれ異なる傾斜角を有しており、互いにねじれの位置関係にある。第１及び第２直動シリンダには油圧式のものが用いられる。
【００２５】
また、各プレスユニットのフィード方向に隣接するアプライト９の間には、スライダ１２の側面と摺動してスライダの横よれを防止するための横よれ防止ガイド１５が、一定の間隔を開けて対向して取り付けられている。
さらに、フィード方向のスライダ１２の両側面には、ワークを把持するためのマニュピュレータ１８が設けられている。このマニュピュレータ１８は回転運動によりプレス成形後のワーク６を上金型に密着させた状態で保持することができる。
なお、この装置には従来のトランスファープレスに必要とされたワークの搬送方向に並設される一対のトランスファバーやこれに横架される多数のクロスバー、このクロスバーにワークを吸着するバキュームカップにより構成される送り装置（フィーダ）は設けられていない。
【００２６】
上記構成のパラレルメカニズムを適用した本実施例のトランスファープレス１０によれば、６本の直動シリンダ１６の伸縮のみによって、曲げの負荷がない状態でスライダ１２の圧下（昇降）とフィードを行うことができる。また、各直動シリンダ１６の油圧を図示しない制御装置によりコントロールすることで、各プレスユニットでの圧下スピードを任意に制御し、複合材料等のプレス動作の制御を必要とするワーク６を連続的にプレス成形することができるため、生産性等に優れたトランスファープレスを提供することができる。
さらにスチュワートプラットフォーム型のパラレルメカニズムを採用することで、従来トランスファープレスに必要とされた複雑な構造のドライブユニットや送り装置を不要とすることができる。
【００２７】
なお、各プレスユニットの直動シリンダの数は６本に限られず、スライダが上下方向（昇降）およびフィード方向の平面内で移動でき、すなわちスライダが２自由度を確保することができれば、例えば３〜５本又は７本以上を使用することもできる。
ここで４本以下の直動シリンダでトランスファープレスを駆動するためにはスライダの水平状態を維持するためのガイド装置、例えばスライダの側面に突起を設け、これを横よれ防止ガイド１５に設けた溝状のレールに挿入して、スライダが傾くことを防止する必要がある。
なお本実施例では圧下時のスライダの安定性等を確保すべく、直動シリンダの数を６本としている。
【００２８】
次に、図１に記載した本実施例のトランスファープレスの動作を図４を用いて時系列に説明する。なおこの図において破線はは隣接する下流側のスライダ、上金型および直動シリンダを表している。
(1)プレスラインの最上流にあるプレスユニット１０ａ（第１ステーション）に、図示しない搬入装置により平らなワーク６を搬入する。なおワークの搬入は連続して行われる。
(2)第１ステーションのプレスユニットの第１および第２直動シリンダ１６を伸長させてスライダ１２を所望の圧下スピードで降下させ、上金型の圧下により下金型との間でワークを加工する（図４（ａ））。
(3)上金型８ａと下金型８ｂでワーク６を挟み込んだ状態で、スライダ１２に取り付けたマニュピュレータ１８（図示せず）によりワークをチャックして把持する。
(4) 第１および第２直動シリンダ１６を収縮させてスライダ１２とともにワーク６をリフトし、次いで４本の第１直動シリンダ１６ａを一定の長さに保持して、２本の第２シリンダ１６ｂを引き続き収縮させる。かかる動作によりスライダ１２はフィード方向下流側にスライド移動する。適当な位置までスライダ１２が移動した状態でねじれの位置関係にある第２シリンダ１６ｂを異なるタイミングで再び伸長させるとともに４本の第１直動シリンダ１６ａをも伸長させる。こうすることでスライダ１２は更に下流側にスライド移動するとともに下降する（図４（ｂ））。
(5)プレスラインの中間にあるプレスユニット１０ｂ（第２ステーション）のベッド５上方にスライダ１２が位置した際にマニュピュレータを開放し、ベッド５の上面に取り付けられた下金型上にワーク６を受け渡して移載する（図４（ｃ））。
(6)上記(4)の逆動作を行いスライダ１２を元の位置に戻し、第２ステーションにおいて上記(2)と同様の動作によってワークを加工する。
(7) 上記(3)〜(5)と同様の動作によって、第２ステーションで加工されたワークをプレスラインの最下流にあるプレスユニット１０ｃ（第３ステーション）の下金型上に受け渡して移載し、第３ステーションでの加工を行う。
(8)最後に完成したワークを第３ステーションから搬出してプレス作業を完了する。
【００２９】
上述した第１ステーションから第３ステーションの圧下プレスおよびスライダのフィードを同期して連続的に行い、かつ、ワーク材を最上流のプレスユニットに継続的に供給することで、各ステーションで圧下スピードのコントロールが可能で、生産性も高いトランスファープレスが提供される。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば隣接するステーションの圧下スピードが同じである場合には、スライダを一体化した上で２つの上金型をスライダに並べて取り付けることにより、直動シリンダの数を減少させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、スライダの圧下スピードを任意にコントロールすることができ、複合材料等のプレス動作の制御を必要とするワークを連続的にプレス成形することができる生産性等に優れたトランスファープレスおよびその駆動方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトランスファープレスの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明のトランスファープレスの正面図である。
【図３】本発明のトランスファープレスのパラレルメカニズムを表した概念図である。
【図４】トランスファープレスの駆動動作を示した図である。
【符号の説明】
５ ベッド
６ ワーク
７ タイロッド
８ａ 上金型
８ｂ 下金型
９ アプライト
１０ トランスファープレス
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ プレスユニット
１１ 基礎
１２ スライダ
１３ ヒンジ
１４ ベース
１５ 横よれ防止ガイド
１６ 直動シリンダ
１６ａ 第１直動シリンダ
１６ｂ 第２直動シリンダ
１８ マニュピュレータ
【発明の属する技術分野】
本発明はトランスファープレスおよびその駆動方法に関し、より詳細には隣接して配置された複数のプレス装置により連続的にプレス成形を行うトランスファープレスおよびその駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
金型によりシート状の薄板（ワーク）を塑性加工するために、機械式プレスや液圧式プレス等のプレス装置が広く用いられている。
また、複数の金型を用いてプレス成形を行う場合に、その自動化・省力化のために送り装置がプレス装置に組み込まれたトランスファープレスが開発され、作業の合理化に効果をあげている。
【０００３】
トランスファープレスは、複数の独立したプレス装置を隣接配置した構成であり、各トランスファバーをフィード方向及びリフト方向の２次元方向に動作させることにより、ワークを順次隣接するプレス装置に搬送・供給し、例えば、ブランク、ドロー、トリミング、ピアッシング、等の各工程を順次行い、車両のルーフやドア等のプレス成形を行う。
【０００４】
従来のトランスファープレス（クランク・リンク式トランスファープレス）を構成するプレス装置は、クラウン、スライダ、ベッド、タイロッド、アプライト、等で構成される。ワークを成形する上金型と下金型は、それぞれスライダの下面とベッドの上面に取り付けられる。クラウン内には、歯車と電動機のドライブユニットが内蔵されており、このドライブユニットがスライダを機械的に昇降させて上金型、下金型によりワークを成形する。アプライトは、クラウンとベッドの間に挟持されてその間隔を保持すると共に、スライダの昇降を案内する。更にクラウンとベッドは、通常４隅に配置された４本のタイロッドで連結され、クラウンとベッドに作用するプレス成形時の反力をタイロッドで受けるようになっている。
上述したトランスファープレスは上記プレス装置が直線状に複数連結されて構成されている。隣接するプレス装置間には、ワークを連続的にプレスするためにプレスしたワークを下流側の下金型上へ移載するための送り装置（フィーダ）が設置されている。送り装置は、例えばワークの搬送方向に並設された一対のトランスファバー間に、一定のピッチで多数のクロスバーを横架し、このクロスバーにワークを吸着するワーク吸着手段（例えばバキュームカップ）が設けられた構成となっている。
【０００５】
かかるトランスファープレスによれば、複数のプレス装置により複数の金型を使用して連続的にプレス成形を行うことができるため、生産性を向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ここで複合材料や加熱後にプレスしなければならない材料では、金型のプレス動作、すなわち上金型を取り付けたスライダの圧下スピードを制御する必要がある。
しかしながら上述したようなクランク・リンク式トランスファープレスは、連続的にプレス成形を行うためには生産性等に優れた装置ではあるものの、歯車等を使用した機械式のドライブユニットを採用しているため、スライダの圧下スピードをコントロールすることができないといった問題があった。
一方、従来の油圧式プレス装置では、スライダの圧下スピードを任意にコントロールすることができるものの、複数の金型を用いて段階的にプレス成形を行う場合には生産性が悪いといった問題があった。
【０００７】
本発明は、かかる問題を解決すべく創案されたものである。すなわち本発明は、従来のトランスファープレスでは不可能であったスライダの圧下スピードを任意にコントロール可能とすることで、プレス動作の制御を必要とする複合材料等のワークを連続的にプレス成形することができる生産性等に優れたトランスファープレスおよびその駆動方法を提供することを目的とする。
【０００８】
また本発明は、上流側のステーションのワークを下流側のステーションに受け渡してプレス成形を行うトランスファープレスの駆動方法であって、下面に上金型が取り付けられたスライダに一端がヒンジ接続され他端が該スライダの上方に位置する固定されたベースにヒンジ接続された少なくとも３つの直動シリンダと、該直動シリンダの伸縮を制御する制御装置と、からなるパラレルメカニズムによって、前記スライダを上下移動および水平移動させるとともに、前記スライダに設けたマニュピュレータによってワークの把持及び開放を行うことで、上金型の圧下とワークの受け渡し動作を行う、ことを特徴とするトランスファープレスの駆動方法を提供する。
【０００９】
より具体的には、上流側のステーションでプレス成形したワークを前記マニュピュレータによって把持して上金型と共にリフトし、次いで隣接する下流側のステーションの下金型へ該ワークを受け渡して移載しかつワークをマニュピュレータから開放し、前記スライダを元の位置に戻した後に下流側のステーションで前記ワークのプレス成形を行い、この受け渡し動作を下流側に順次繰り返してプレス成形を連続的に行う、ものとする。
【００１０】
本発明によれば、上金型の圧下およびワークの受け渡し動作を直動シリンダの伸縮を利用して行うことにより、スライダの圧下スピードを任意にコントロールできるとともに、ワークを連続的にプレス成形することができる。
【００１１】
より具体的な動作としては、▲１▼上流側のプレス装置でプレス成形されたワークをスライダに設けたマニュピュレータによって把持し、▲２▼この状態で直動シリンダを駆動してワークを上金型と共にリフトし、▲３▼直動シリンダの駆動により隣接する下流側の下金型にワークをフィードして受け渡し、ワークをマニュピュレータから開放して下金型上に移載した後にスライダを元の位置に戻し、▲４▼下流側のプレス装置により再びワークをプレスする。
この受け渡し動作を上流側から下流側へ向かって順次繰り返し、かつ、連続的にワーク材を最上流のプレス装置に供給することにより、複数の金型を使用してプレス成形を行う際の作業の自動化・省力化が達成され、生産性も向上し、かつ、スライダの圧下スピードを任意にコントロールすることができる。
【００１２】
また本発明は、上流側のステーションのワークを下流側のステーションに受け渡してプレス成形を行うトランスファープレスであって、下面に上金型が取り付けられワークを圧下してプレス成形するスライダと、該スライダの上方に位置する固定されたベースと、一端がベースと他端がスライダとヒンジ接続された少なくとも３つの直動シリンダと該直動シリンダの伸縮を制御する制御装置とからなるパラレルメカニズムと、前記スライダに設けられワークの把持及び解放を行うマニュピュレータとを備え、該パラレルメカニズムによりスライダの上下移動および水平移動を行うとともに前記マニュピュレータによりワークの把持及び解放を行うことで、上金型の圧下とワークの受け渡し動作を行う、ことを特徴とするトランスファープレスを提供する。
【００１３】
上記本発明のトランスファープレスでは、ベースとスライダとを複数の直動シリンダにより連結し、上金型を取り付けたスライダをこの直動シリンダの駆動によって上下方向およびフィード方向に移動可能としている。このようにワークのプレスおよびフィードを制御可能な直動シリンダにより行うことで、スライダの圧下スピードをコントロールし、複合材料等のプレス動作の制御を必要とするワークを連続的にプレス成形することができる生産性等に優れたトランスファープレスが提供される。また本発明によれば、従来トランスファープレスに必要とされた複雑な機構のドライブユニットや送り装置を不要とすることができる。
【００１４】
ここで前記制御装置は、前記スライダの動作を上下方向（Ｙ）およびフィード方向（Ｘ）のみに制限し、かつ、スライダの水平状態を維持するように直動シリンダを伸縮させる、ことが好ましい。
【００１５】
直動シリンダの駆動によるスライダの移動は上下方向およびフィード方向の平面内の移動で足りるため、スライダの自由度を２に制限し、ワークのプレスおよびフィードに必要とされる直動シリンダの数を減らすことで、トランスファープレス自体の製造コストを低減させることができる。また、スライダの水平状態を維持してその上下方向およびフィード方向の移動を行うことにより、ワークの圧下や受け渡しを適切に行うことができる。
【００１６】
上述したトランスファープレスのスライダの駆動機構は、いわゆるスチュワートプラットフォーム型のパラレルメカニズムを応用したものである。スチュワートプラットフォーム型のパラレルメカニズムは、ベースとスライダとの間のリンクが伸縮だけが行われ曲げの負荷がかからずその剛性が高く、したがってスライダを強い力で圧下する際にも都合がよく、また、その制御も容易であるため本発明を実施するための最適な方式といえる。また直動シリンダに主として油圧式の直動シリンダを用いれば、スライダの圧下スピードを任意にコントロールすることができるとともにワークのフィードを行うことができ、また大きな圧下力を発生させることができる。
なお、パラレルメカニズムにはスチュワートプラットフォーム型（伸縮型）の他に、固定された回転式直動シリンダを使いベース側ジョイントが回転運動をするタイプの回転型（Hexa型）、固定された直動直動シリンダを使いベース側ジョイントが固定された直線上を動くタイプの直動型、等が存在する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下にパラレルメカニズムの特徴等について概略的に説明した後に、本発明の好ましい実施例を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００１８】
パラレルメカニズムはベースから最終出力であるエンドエフェクタまでが複数のリンクで並列に連結されている機構を言う。これに対してベースからエンドエフェクタまでが直列なリンクで連結される機構はシリアルメカニズムと呼ばれる。この分類法によれば工業用マニピュレータの多くはこのシリアルメカニズムに属する。
【００１９】
なお後述するスライダの圧下およびワークのフィード動作は、シリアルメカニズムによっても実現可能であるが、本発明ではパラレルメカニズムを採用している。これはパラレルメカニズムがシリアルメカニズムと比較して、▲１▼その機構が簡単で製造コストを低廉化できる上にその信頼性も高く、▲２▼複数のリンクで支持されるため剛性が高く、また、▲３▼基本的に曲げ応力が働くこともないためスライダを強い力で圧下する際にも都合がよく、▲４▼シリアルメカニズムのようにリンク連結部の変位誤差やバックラッシが累積することなく、逆にエンドエフェクタまで複数のリンクがあるため個々のジョイントの誤差は平均化され、▲５▼複数の直動シリンダの合力が出力になるため最大力を大きくすることができる、等の優れた特徴を有するためである。
【００２０】
図１は、本発明のトランスファープレスの全体構成を示す斜視図であり、図２はこのトランスファープレスをワークの搬入方向からみた正面図である。
このトランスファープレス１０では、複合材料や加熱後にプレスしなければならない材料など、金型のプレス動作を制御してプレスする必要がある金属薄板材（ワーク６）を、複数の金型を用いてプレス成形を行う場合に、ワークを隣接して並ぶ金型に順次移載してプレス成形を行う。
【００２１】
図に示した本実施例のトランスファープレス１０は、複数（この図では３基）のプレスユニット１０ａ，１０ｂ，１０ｃが連結されて構成される。
各プレスユニットは同様の構成を有しており、それぞれベース１４、スライダ１２、ベッド５、タイロッド７及びアプライト９等を備えている。また、ベッド５の上面には下金型８ｂが、スライダ１２の下面には上金型８ａが取り付けられ、スライダ１２にプレス力を付与して圧下することにより、上金型８ａと下金型８ｂとの間にワーク６を挟み込んでプレス成形するようになっている。なお各プレスユニットでプレス動作を行う空間はステーションと呼ばれる。
またこの図において、各ベッド５は、共通の基礎１１に図示しない基礎ボルトにより強固に固定されている。なおトランスファープレスは必要となる金型の数に応じて、２基又は４基以上のプレスユニットで構成してもよい。
【００２２】
プレスラインの最上流にあるプレスユニット１０ａのステーションでは、図示しない搬入装置でＸ方向に搬入された平らなワーク６が上下の金型間で絞り加工され、次いで下流側のステーション１０ｂ，１０ｃでは、トリミング、ピアシング、リストライク等の各プレス加工が順次行われる。
【００２３】
各プレスユニットのベース１４とスライダ１２とは、複数の直動シリンダ１６を用いたパラレルメカニズムにより連結されている。すなわちベースを透過して表した図３に概念的に示したように、スライダ１２の四隅にはスライダ下面に取り付けた上金型８ａにプレス力を付与し、かつ、主としてスライダ１２の昇降を行うために設けられたプレス時には垂直方向に直動する４本の第１直動シリンダ１６ａが取り付けられ、フィード方向に隣接する両側の第１直動シリンダの間には主としてスライダ１２をフィード移動させるために傾斜して設けられた第２直動シリンダ１６ｂが各１本取り付けられている。直動シリンダ１６とベース１４及びスライダ１２との接続はヒンジ１３を介して行われ、また直動シリンダ１６は図示しない制御装置によってその伸縮を制御されている。この直動シリンダと制御装置とがパラレルメカニズムを構成している。
【００２４】
ここで第２直動シリンダ１６ｂの傾斜は、上金型８ａと下金型８ｂとが対向した状態、すなわち４本の第１直動シリンダ１６ａが垂直方向を向いた状態で、ベース側のヒンジ１３の垂直位置がスライダ側のヒンジ１３の垂直位置よりも下流側にくる方向の傾斜となっている。２本の第２直動シリンダ１６ｂはそれぞれ異なる傾斜角を有しており、互いにねじれの位置関係にある。第１及び第２直動シリンダには油圧式のものが用いられる。
【００２５】
また、各プレスユニットのフィード方向に隣接するアプライト９の間には、スライダ１２の側面と摺動してスライダの横よれを防止するための横よれ防止ガイド１５が、一定の間隔を開けて対向して取り付けられている。
さらに、フィード方向のスライダ１２の両側面には、ワークを把持するためのマニュピュレータ１８が設けられている。このマニュピュレータ１８は回転運動によりプレス成形後のワーク６を上金型に密着させた状態で保持することができる。
なお、この装置には従来のトランスファープレスに必要とされたワークの搬送方向に並設される一対のトランスファバーやこれに横架される多数のクロスバー、このクロスバーにワークを吸着するバキュームカップにより構成される送り装置（フィーダ）は設けられていない。
【００２６】
上記構成のパラレルメカニズムを適用した本実施例のトランスファープレス１０によれば、６本の直動シリンダ１６の伸縮のみによって、曲げの負荷がない状態でスライダ１２の圧下（昇降）とフィードを行うことができる。また、各直動シリンダ１６の油圧を図示しない制御装置によりコントロールすることで、各プレスユニットでの圧下スピードを任意に制御し、複合材料等のプレス動作の制御を必要とするワーク６を連続的にプレス成形することができるため、生産性等に優れたトランスファープレスを提供することができる。
さらにスチュワートプラットフォーム型のパラレルメカニズムを採用することで、従来トランスファープレスに必要とされた複雑な構造のドライブユニットや送り装置を不要とすることができる。
【００２７】
なお、各プレスユニットの直動シリンダの数は６本に限られず、スライダが上下方向（昇降）およびフィード方向の平面内で移動でき、すなわちスライダが２自由度を確保することができれば、例えば３〜５本又は７本以上を使用することもできる。
ここで４本以下の直動シリンダでトランスファープレスを駆動するためにはスライダの水平状態を維持するためのガイド装置、例えばスライダの側面に突起を設け、これを横よれ防止ガイド１５に設けた溝状のレールに挿入して、スライダが傾くことを防止する必要がある。
なお本実施例では圧下時のスライダの安定性等を確保すべく、直動シリンダの数を６本としている。
【００２８】
次に、図１に記載した本実施例のトランスファープレスの動作を図４を用いて時系列に説明する。なおこの図において破線はは隣接する下流側のスライダ、上金型および直動シリンダを表している。
(1)プレスラインの最上流にあるプレスユニット１０ａ（第１ステーション）に、図示しない搬入装置により平らなワーク６を搬入する。なおワークの搬入は連続して行われる。
(2)第１ステーションのプレスユニットの第１および第２直動シリンダ１６を伸長させてスライダ１２を所望の圧下スピードで降下させ、上金型の圧下により下金型との間でワークを加工する（図４（ａ））。
(3)上金型８ａと下金型８ｂでワーク６を挟み込んだ状態で、スライダ１２に取り付けたマニュピュレータ１８（図示せず）によりワークをチャックして把持する。
(4) 第１および第２直動シリンダ１６を収縮させてスライダ１２とともにワーク６をリフトし、次いで４本の第１直動シリンダ１６ａを一定の長さに保持して、２本の第２シリンダ１６ｂを引き続き収縮させる。かかる動作によりスライダ１２はフィード方向下流側にスライド移動する。適当な位置までスライダ１２が移動した状態でねじれの位置関係にある第２シリンダ１６ｂを異なるタイミングで再び伸長させるとともに４本の第１直動シリンダ１６ａをも伸長させる。こうすることでスライダ１２は更に下流側にスライド移動するとともに下降する（図４（ｂ））。
(5)プレスラインの中間にあるプレスユニット１０ｂ（第２ステーション）のベッド５上方にスライダ１２が位置した際にマニュピュレータを開放し、ベッド５の上面に取り付けられた下金型上にワーク６を受け渡して移載する（図４（ｃ））。
(6)上記(4)の逆動作を行いスライダ１２を元の位置に戻し、第２ステーションにおいて上記(2)と同様の動作によってワークを加工する。
(7) 上記(3)〜(5)と同様の動作によって、第２ステーションで加工されたワークをプレスラインの最下流にあるプレスユニット１０ｃ（第３ステーション）の下金型上に受け渡して移載し、第３ステーションでの加工を行う。
(8)最後に完成したワークを第３ステーションから搬出してプレス作業を完了する。
【００２９】
上述した第１ステーションから第３ステーションの圧下プレスおよびスライダのフィードを同期して連続的に行い、かつ、ワーク材を最上流のプレスユニットに継続的に供給することで、各ステーションで圧下スピードのコントロールが可能で、生産性も高いトランスファープレスが提供される。
【００３０】
なお、本発明は上述した実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。例えば隣接するステーションの圧下スピードが同じである場合には、スライダを一体化した上で２つの上金型をスライダに並べて取り付けることにより、直動シリンダの数を減少させることができる。
【００３１】
【発明の効果】
上述したように本発明によれば、スライダの圧下スピードを任意にコントロールすることができ、複合材料等のプレス動作の制御を必要とするワークを連続的にプレス成形することができる生産性等に優れたトランスファープレスおよびその駆動方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトランスファープレスの全体構成を示す斜視図である。
【図２】本発明のトランスファープレスの正面図である。
【図３】本発明のトランスファープレスのパラレルメカニズムを表した概念図である。
【図４】トランスファープレスの駆動動作を示した図である。
【符号の説明】
５ ベッド
６ ワーク
７ タイロッド
８ａ 上金型
８ｂ 下金型
９ アプライト
１０ トランスファープレス
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ プレスユニット
１１ 基礎
１２ スライダ
１３ ヒンジ
１４ ベース
１５ 横よれ防止ガイド
１６ 直動シリンダ
１６ａ 第１直動シリンダ
１６ｂ 第２直動シリンダ
１８ マニュピュレータ
Claims (4)
- 上流側のステーションのワークを下流側のステーションに受け渡してプレス成形を行うトランスファープレスの駆動方法であって、
下面に上金型が取り付けられたスライダに一端がヒンジ接続され他端が該スライダの上方に位置する固定されたベースにヒンジ接続された少なくとも３つの直動シリンダと、該直動シリンダの伸縮を制御する制御装置と、からなるパラレルメカニズムによって、前記スライダを上下移動および水平移動させるとともに、前記スライダに設けたマニュピュレータによってワークの把持及び開放を行うことで、上金型の圧下とワークの受け渡し動作を行う、ことを特徴とするトランスファープレスの駆動方法。 - 上流側のステーションでプレス成形したワークを前記マニュピュレータによって把持して上金型と共にリフトし、次いで隣接する下流側のステーションの下金型へ該ワークを受け渡して移載しかつワークをマニュピュレータから開放し、前記スライダを元の位置に戻した後に下流側のステーションで前記ワークのプレス成形を行い、この受け渡し動作を下流側に順次繰り返してプレス成形を連続的に行う、ことを特徴とする請求項１に記載のトランスファープレスの駆動方法。
- 上流側のステーションのワークを下流側のステーションに受け渡してプレス成形を行うトランスファープレスであって、
下面に上金型が取り付けられワークを圧下してプレス成形するスライダと、
該スライダの上方に位置する固定されたベースと、
一端がベースと他端がスライダとヒンジ接続された少なくとも３つの直動シリンダと該直動シリンダの伸縮を制御する制御装置とからなるパラレルメカニズムと、
前記スライダに設けられワークの把持及び解放を行うマニュピュレータとを備え、
該パラレルメカニズムによりスライダの上下移動および水平移動を行うとともに前記マニュピュレータによりワークの把持及び解放を行うことで、上金型の圧下とワークの受け渡し動作を行う、ことを特徴とするトランスファープレス。 - 前記制御装置は、前記スライダの動作を上下方向およびフィード方向のみに制限し、かつ、スライダの水平状態を維持するように直動シリンダを伸縮させる、ことを特徴とする請求項３に記載のトランスファープレス。
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