JP4515992B2 - 加圧加工装置及びそれを備えた製品製造システム - Google Patents

Description

本発明は、第１部材と第２部材との間でワークを挟んで加圧加工する加圧加工装置及びそれを備えた製品製造システムに関する。

プレス装置などワークを一対の部材で挟んで加圧加工する加工装置は公知である。

特許文献１には、少なくとも上型及び下型を備えており、両型の間に被プレス材を入れ、これを加圧成型するプレス装置において、上型及び下型のうち少なくとも一方に圧力センサを設け、この圧力センサの受圧面が被プレス材に接するように配置したものが開示されている。そして、これによれば、実際に被プレス材に印加された圧力を検出することができ、高い精度で品質管理を行うことができる、と記載されている。

また、特許文献２には、プレス成形に際して、被成形素材に対して実圧力が加わるまでは、衝撃力が加わらない程度の加圧制御で流体の供給制御をなし、その後、実圧力を検知して、フィードバック制御する成形装置の圧力制御システムが開示されている。
特開平９−２２０６９７号公報 特開平７−３３４５５号公報

ところで、ハミガキなどのチューブ製品は、一般に、円筒状の樹脂製チューブに注入剤を充填した後、高周波加熱によって樹脂製チューブの端部を熱融着により封止して製造される。そして、このとき、高周波加熱機構を備えたチューブシール装置が用いられる。

但し、注入剤の種類によっては、酸素との接触を遮断する必要があり、そのようなチューブ製品は、窒素置換された円筒状のアルミニウム製チューブに注入剤を充填した後、アルミニウム製チューブの開口した端部を挟んで、エアーを排出するように加圧加工して封止し、その端部を所定回数折り返すことにより製造される。そして、このとき、アルミニウム製チューブの端部を加圧加工するための第１及び第２部材を備えたチューブシール装置（加圧加工装置）が用いられる。

ところが、第１及び第２部材のそれぞれが中間部で軸支された構成のチューブシール装置の場合、加圧加工を繰り返し継続していると軸支部分に弛みが生じ、最終的には、所定の圧力で加圧加工がなされなくなってチューブ製品の端部の封止が不十分となってしまう虞があるという問題がある。また、チューブの肉厚のばらつきや形状に不具合があると、チューブの端部に過剰な圧力が負荷され、それによってチューブ製品の端部の封止が不十分となってしまう虞があるという問題もある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、所定の圧力で加圧加工がなされているか否かを確認することができる加圧加工装置を提供することにある。

上記の目的を達成する本発明は、中間部で軸支されたアーム部と、該アーム部の一端に設けられた第１加圧加工部と、該アーム部の軸支された中間部よりも他端側に設けられた動力源結合部と、を有する第１部材と、
上記第１部材の上記動力源結合部に結合され、上記第１加圧加工部が加工位置と非加工位置との間で可動となるように上記アーム部を回動させる回動動力源と、
上記回動動力源により上記アーム部が回動されて上記第１加圧加工部が加工位置に位置付けられたときに、該第１加圧加工部との間でワークを挟んで加圧加工する第２加圧加工部を有する第２部材と、
を備えた加圧加工装置であって、
上記第１部材の上記アーム部における軸支された中間部と上記第１加圧加工部との間に歪み検知手段が取り付けられている。

上記加圧加工装置は、加工済みワーク搬送装置、加工済みワーク排除装置及び制御装置との組み合わせにより、歪み量が一定の下限値よりも小さい、若しくは、一定の下限値以下の場合、及び／又は、歪み量が一定の上限値よりも大きい、若しくは、一定の上限値以上の場合に、加工済みワーク排除装置により、そのときの加工済みワークを加工済みワーク搬送装置から排除する製品製造システムを構成することができる。

上記の構成によれば、アーム部に取り付けられた歪み検知手段で検知される歪み量は、ワークに作用する圧力が高ければ高い程大きくなり、アーム部の歪み量からワークに作用する圧力を１対１対応で換算できるので、この歪み検知手段により、ワークに作用する圧力を間接的に知ることができると共に、所定の圧力で加圧加工がなされているか否かを確認することができる。

また、第１加圧加工部や第２加圧加工部に圧力検知部材が取り付けられた構成ではなく、歪み検知手段が第１部材のアーム部に取り付けられた構成であるので、歪み検知手段が加圧加工によって損傷を受けることもない。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１及び２は、本実施形態に係るチューブ製品製造システム（製品製造システム）Ｓを示す。

このチューブ製品製造システムＳは、チューブ送り装置１１を備えている。このチューブ送り装置１１は、間隔をおいて環状に設けられた複数（図２では１４個）の袴部材１１ａを有する。これらの複数の袴部材１１ａは、反時計回りに、チューブセット位置、エアークリーニング位置、マーク位置合わせ位置、注入剤充填位置、チューブシール位置、かしめ位置、及び、チューブ取り外し位置の順にステップ式に順送りされるように構成されている。各袴部材１１ａは、円柱状の土台の上に円筒状のチューブホルダーが同軸で一体に設けられた形状に形成されている。製品加工前のチューブ（ワーク）５０は、円筒状のチューブ本体５１の一端に蓋５２が取り付けられて封じられ、他端が開口しており、本体の外側にマーク等が印刷された構成のものであるが、各袴部材１１ａは、蓋５２がチューブホルダーに嵌め入れられて上方に開口した状態でチューブ５０を保持する。

チューブセット位置には、チューブセット装置１２が設けられている。チューブセット装置１２は、順次送られてくる空の袴部材１１ａに蓋５２がチューブホルダーに嵌合するようにチューブ５０をセットする。

エアークリーニング位置には、エアークリーニング装置１３が設けられている。エアークリーニング装置１３は、順次送られてくる袴部材１１ａにセットされたチューブ５０の開口から圧縮空気を吹き入れてチューブ本体５１内部をクリーニングする。

マーク位置合わせ位置には、マーク位置合わせ装置１４が設けられている。マーク位置合わせ装置１４は、順次送られてくる袴部材１１ａにセットされたチューブ５０を軸回転させてマークの位置合わせを行うと共に、チューブ５０の開口から窒素ガスを吹き入れてチューブ本体５１内部を窒素置換する
注入剤充填位置には、注入剤充填装置１５が設けられている。注入剤充填装置１５は、順次送られてくる袴部材１１ａにセットされたチューブ５０の開口から窒素ガスと共に注入剤を注入充填する。

チューブシール位置には、チューブシール装置（加圧加工装置）２０が設けられている。チューブシール装置２０は、順次送られてくる袴部材１１ａにセットされチューブ本体５１に注入剤が注入充填されたチューブ５０の開口した端部を挟んで、エアーを排出するように加圧加工する。なお、チューブ本体５１の開口した端部の内側には予め樹脂接着剤が塗布されており、加圧加工の際にチューブ本体５１の端部がそれを介して圧着されて封止される。

図３及び４は、そのチューブシール装置２０を示す。

このチューブシール装置２０は、加圧加工を行う第１及び第２部材２１，２２を有する。これらの第１及び第２部材２１，２２は、各々がくの字形に形成されて開口が横外向きになるように配置され、中間部の屈曲部で重ね合わされて固定ピン２３で供留めされるように回動可能に軸支されている。また、第１及び第２部材２１，２２は、いずれも本体がアーム部２１ａ，２２ａに構成されており、一端である下端に第１加圧加工板（第１加圧加工部）２１ｂ或いは第２加圧加工板（第２加圧加工部）２２ｂが相互に向かい合うように設けられ、他端である上端に動力源結合部２１ｃ，２２ｃが設けられている。第１及び第２部材２１，２２のそれぞれの動力源結合部２１ｃ，２２ｃには、短尺ロッド状の連結部材２４の一端が回動可能に軸支されている。

第１及び第２部材２１，２２に軸支された一対の連結部材２４は、それらの他端が重ね合わされて長尺ロッド状の第１動力伝達部材２５の一端に供留めされるように回動可能に軸支されている。

第１動力伝達部材２５は、他端が一対の軸受け部材２６により回動可能に支持された軸部材２７の一端に回動不能に取付固定されており、軸部材２７の他端には、長尺ロッド状の第２動力伝達部材２８の一端が回動不能に取付固定されている。

第２動力伝達部材２８は、他端にベアリング２９が軸支されており、そのベアリング２９と外周同士が当接するようにカム３０が設けられている。また、第２動力伝達部材２８には、ベアリング２９をカム３０に当接させる方向に付勢するコイルスプリング３１が取り付けられている。

また、このチューブシール装置２０は、図５に示すように、第１部材２１のアーム部２１ａにおける軸支された中間部の屈曲部と第１加圧加工板２１ｂとの間の部分の内側に歪みゲージ（例えば、ミネベア株式会社製 歪みゲージ ＦＡＢシリーズ）（歪み検知手段）３２が取り付けられている。この歪みゲージ３２は、チューブ５０が第１加圧加工板２１ｂと第２加圧加工板２２ｂとの間に挟まれて加圧加工されるときに生じる第１部材２１のアーム部２１ａの歪み量を検知する。アーム部２１ａに取り付けられた歪みゲージ３２で検知される歪み量は、チューブ５０に作用する圧力が高ければ高い程大きくなり、アーム部２１ａの歪み量からチューブ５０に作用する圧力を１対１対応で換算できるので、この歪みゲージ３２により、チューブ５０に作用する圧力を間接的に知ることができると共に、歪み量、或いは、換算した圧力を表示等するように構成することで所定の圧力で加圧加工がなされているか否かを確認することができる。しかも、第１加圧加工板２１ｂや第２加圧加工板２２ｂに圧力検知手段が取り付けられた構成ではなく、歪みゲージ３２が第１部材２１のアーム部２１ａに取り付けられた構成であるので、歪みゲージ３２が加圧加工によって損傷を受けるということもない。

以上の構成のチューブシール装置２０では、カム３０の回転に伴ってベアリング２９がカム３０の外周の軌跡に連動して上下動し、これによって第２動力伝達部材２８が軸部材２７の取付部を中心に回動する。この第２動力伝達部材２８の回動によって軸部材２７が軸回転し、これによって軸部材２７への取付部を中心に第１動力伝達部材２５が回動する。そして、この第１動力伝達部材２５の回動によって第１動力伝達部材２５の連結部材２４との結合部が上下動し、これによって連結部材２４を介して第１及び第２部材２１，２２が回動する。具体的には、カム３０が回転して、図３に示すように、第２動力伝達部材２８の他端に設けられたベアリング２９が最上位置に位置付けられると、第１動力伝達部材２５の連結部材２４との結合部が最下位置に位置付けられ、第１及び第２部材２１，２２は、動力源結合部２１ｃ，２２ｃ同士が最も離間すると共に第１加圧加工板２１ｂと第２加圧加工板２２ｂとが近接して合わさる。つまり、第１加圧加工板２１ｂと第２加圧加工板２２ｂとが加工位置に位置付けられる。そして、カム３０がさらに回転し、図４に示すように、第２動力伝達部材２８の他端に設けられたベアリング２９が最下位置に位置付けられると、第１動力伝達部材２５の連結部材２４との結合部が最上位置に位置付けられ、第１及び第２部材２１，２２は、動力源結合部２１ｃ，２２ｃ同士が最近接すると共に第１加圧加工板２１ｂと第２加圧加工板２２ｂとが最も離間する。つまり、第１加圧加工板２１ｂと第２加圧加工板２２ｂとが非加工位置に位置付けられる。従って、カム３０及びカム駆動源（モーター）、並びに、第１及び第２動力伝達部材２８、軸部材２７、連結部材２４等が第１及び第２加圧加工板２１ｂ，２２ｂが加工位置と非加工位置との間で可動となるようにアーム部２１ａ，２２ａを回動させる回動動力源を構成している。なお、回動動力源は、アーム部２１ａ，２２ａを回動させるものであれば、かかるカム機構に限定されるものではなく、クランク機構や油圧機構等であってもよい。

カム３０が連続して回転すると、第１及び第２加圧加工板２１ｂ，２２ｂが加工位置と非加工位置との間を繰り返し往復し、それらが加工位置に位置付けられていない各インターバルのタイミングでチューブ５０が加工位置に送られ、第１及び第２加圧加工板２１ｂ，２２ｂが次回に加工位置に位置付けられるときに、第１及び第２加圧加工板２１ｂ，２２ｂがチューブ５０の端部を挟んで、エアーを排出するように加圧加工する。

また、チューブ５０は第１加圧加工板２１ｂと第２加圧加工板２２ｂとの間に挟まれて加圧加工されるが、そのときチューブ５０に作用する圧力に比例してアーム部２１ａが変形し、歪みゲージ３２は、その歪み量を検知する。

かしめ位置には、かしめ装置１６が設けられている。かしめ装置１６は、チューブシール装置２０により端部が封止された加圧加工済みチューブ５０の封止端部を所定幅で複数回折り返すと共にかしめ加工する。

チューブ取り外し位置には、チューブ取り出し装置１７が設けられている。チューブ取り外し装置は、加工済みチューブ５０を袴部材１１ａから取り外して移動させる。

また、チューブ取り外し位置の近接位置には、コンベア式の製品搬送装置（加工済みワーク搬送装置）１８が設けられている。製品搬送装置１８は、チューブ取り出し装置１７によって袴部材１１ａから取り外した加工済みチューブ５０、つまり、チューブ製品（加工済みワーク）が載せられ、それを図示しないパッキング装置まで搬送する。

さらに、製品搬送装置１８の搬送路途上には、製品搬送装置１８に近接して不良品排除装置（加工済みワーク排除装置）１９が設けられている。不良品排除装置１９は、製品搬送装置１８で搬送されるチューブ製品を選択的に排除する。この不良品排除装置１９は、具体的には、圧縮空気で製品搬送装置１８で搬送されるチューブ製品を搬送路から吹き落とす構成のものである。なお、この不良品排除装置１９は、はね板で製品搬送装置１８で搬送されるチューブ製品を搬送路から払い落とす構成のものであってもよい。

このチューブ製品製造システムＳは、以上の装置群に加えて制御装置４０を備えている。制御装置４０は、上記装置群のそれぞれに電気的に接続されており、内蔵された中央処理装置にインストールされたプログラムに従って、各加工位置でそれぞれの装置が所定の動作をするように動作制御を行う。

具体的には、制御装置４０は、チューブ送り装置１１に対して、環状に配設された複数の袴部材１１ａを反時計回りにステップ式に順送りする動作を実施させる。チューブセット装置１２に対して、順次送られてくる空の袴部材１１ａにチューブ５０をセットする動作を実施させる。エアークリーニング装置１３に対して、順次送られてくるチューブ５０の開口に圧縮空気を吹き出す動作を実施させる。マーク位置合わせ装置１４に対して、順次送られてくるチューブ５０をマーク位置合わせのために軸回転させると共にチューブ５０の開口に窒素ガスを吹き出す動作を実施させる。注入剤充填装置１５に対して、順次送られてくるチューブ５０の開口に窒素ガスと共に注入剤を注入する動作を実施させる。チューブシール装置２０に対して、順次送られてくるチューブ５０の開口した端部を挟んでエアーを排出するように加圧加工する動作を実施させる。かしめ装置１６に対して、加圧加工済みチューブ５０の封止端を所定幅で複数回折り返すと共にかしめ加工する動作を実施させる。チューブ取り外し装置に対して、加工済みのチューブ製品を袴部材１１ａから取り外して製品搬送装置１８に載せる動作を実施させる。製品搬送装置１８には、チューブ製品をパッキング装置まで搬送する動作を実施させる。

ところで、チューブシール装置２０における加圧加工では、加圧加工を繰り返し継続していると第１及び第２部材２１，２２の軸支部分に弛みが生じ、最終的には、所定の圧力で加圧加工がなされなくなって端部の封止が不十分となってしまう虞がある。そこで、このチューブ製品製造システムＳでは、制御装置４０は、チューブシール装置２０の第１部材２１に取り付けられた歪みゲージ３２が電気的に接続されて、歪みゲージ３２によって検知されたチューブ５０の加圧加工毎のアーム部２１ａの歪み量の情報が入力されるように構成されており、チューブ５０の加圧加工時に歪みゲージ３２で検知したアーム部２１ａの歪み量が一定の下限値Ｌよりも小さい（又は一定の下限値Ｌ以下である）場合に、一定以上の圧力で加圧加工がなされていないと判断して、当該チューブ製品を排除する不良品排除制御を行う。なお、上記下限値Ｌは、チューブ５０の端部を加圧加工で所定の封止状態にするのに必要な最低圧力をアーム部２１ａの歪み量に換算したものである。

また、チューブ５０の肉厚のばらつきや形状に不具合があると、チューブ５０の端部に過剰な圧力が負荷され、それによってチューブ製品の端部の封止が不十分となってしまう虞がある。そこで、このチューブ製品製造システムＳでは、制御装置４０は、チューブ５０の加圧加工時に歪みゲージ３２で検知したアーム部２１ａの歪み量が一定の上限値Ｈよりも大きい（又は一定の上限値Ｈ以上である）場合に、過剰な圧力が負荷されて正常な加圧加工がなされていないと判断して、当該チューブ製品を排除する不良品排除制御を行う。なお、上記上限値Ｈは、正常な製品加工においてチューブ５０の端部に負荷されうる最高圧力をアーム部２１ａの歪み量に換算したものである。

次に、その不良品排除制御について図６に示すフローチャートに基づいて説明する。

スタート後のステップＳ１では、チューブ５０の加圧加工が行われた際に歪みゲージ３２で検知したアーム部２１ａの歪み量を読み取り、続くステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、アーム部２１ａの歪み量が一定の下限値Ｌよりも小さい（又は一定の下限値Ｌ以下である）か否かを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＳ４に進み、ＮＯの場合にはステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、アーム部２１ａの歪み量が一定の上限値Ｈよりも大きい（又は一定の上限値Ｈ以上である）か否かを判断し、ＹＥＳの場合にはステップＳ４に進み、ＮＯの場合にはステップＳ１に戻って次のチューブ５０の加圧加工まで待機する。

ステップＳ４では、アラームを発し、続くステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、上記チューブ５０が加圧加工されてチューブ製品となったものが製品搬送装置１８で不良品排除装置１９の前まで搬送されたときに、不良品排除装置１９に対して、製品搬送装置１８で搬送されるチューブ製品を搬送路から落とす動作を実施させ、ステップＳ１に戻って次のチューブ５０の加圧加工まで待機する。

以上の不良品排除制御によれば、端部の封止が不十分であるチューブ製品の流出を防止することができる。なお、不良品排出頻度が増加してきた場合には不良品発生の原因として、第１及び第２部材２１，２２の軸支部分の弛みが考えられるので、チューブ製品製造システムＳを停止して、第１及び第２部材２１，２２の軸支部分の点検や部品交換等の補修を行う。

なお、上記実施形態では、チューブ製品を製造するチューブ製品製造システムＳを製品製造システムとしたが、特にこれに限定されるものではなく、その他の製品を製造する製品製造システムであってもよい。

また、上記実施形態では、チューブ５０の端部を挟んで加圧加工するチューブシール装置２０を加圧加工装置としたが、特にこれに限定されるものではなく、その他の用途の加圧加工装置であってもよい。

また、上記実施形態では、歪みゲージ３２を第１部材２１のみに取り付けたが、特にこれに限定されるものではなく、第２部材２２にも取り付けてもよく、また、第１部材２１に複数取り付けてもよい。

また、上記実施形態では、歪みゲージ３２を第１部材２１のアーム部２１ａの内側に取り付けたが、特にこれに限定されるものではなく、外側、表側、或いは、裏側のどこに取り付けてもよい。

また、上記実施形態では、第２部材２２も可動な部材としたが、特にこれに限定されるものではなく、可動な第１部材と不動の第２部材とで加圧加工するものであってもよい。

また、上記実施形態では、複数の装置によりチューブ製品製造システムＳを構成したが、特にこれに限定されるものではなく、複数の装置がユニットとして一つの装置を構成するものであってもよい。

また、上記実施形態では、構成されていないが、歪みゲージ３２での検知結果に基づいて、加圧加工の圧力をフィードバック制御するものであってもよい。

また、上記実施形態では、歪み量の上限値及び下限値のそれぞれに基づいた両側制御する構成としたが、特にこれに限定されるものではなく、歪み量の上限値及び下限値のいずれか一方に基づいた片側制御する構成であってもよい。

本発明は、第１部材と第２部材との間でワークを挟んで加圧加工する加圧加工装置について有用である。

実施形態に係るチューブ製品製造システムを示すブロック図である。 実施形態に係るチューブ製品製造システムの構成を示す模式的な斜視図である。 第１加圧加工板と第２加圧加工板とが加工位置に位置付けられたときのチューブシール装置を示す斜視図である。 第１加圧加工板と第２加圧加工板とが非加工位置に位置付けられたときのチューブシール装置を示す斜視図である。 チューブシール装置の要部の正面図である。 不良品排除制御を示すフローチャートである。

符号の説明

Ｓ チューブ製品製造システム（製品製造システム）
１８ 製品搬送装置（加工済みワーク搬送装置）
１９ 不良品排除装置（加工済みワーク排除装置）
２０ チューブシール装置（加圧加工装置）
２１ 第１部材
２１ａ，２２ａ アーム部
２１ｂ 第１加圧加工板（第１加圧加工部）
２１ｃ，２２ｃ 動力源結合部
２２ 第２部材
２２ｂ 第２加圧加工板（第２加圧加工部）
３２ 歪みゲージ（歪み検知手段）
４０ 制御装置
５０ チューブ（ワーク）

Claims (1)

1. 中間部で軸支されたアーム部と、該アーム部の一端に設けられた第１加圧加工部と、該アーム部の軸支された中間部よりも他端側に設けられた動力源結合部と、を有する第１部材と、
   上記第１部材の上記動力源結合部に結合され、上記第１加圧加工部が加工位置と非加工位置との間で可動となるように上記アーム部を回動させる回動動力源と、
   上記回動動力源により上記アーム部が回動されて上記第１加圧加工部が加工位置に位置付けられたときに、該第１加圧加工部との間でワークを挟んで加圧加工する第２加圧加工部を有する第２部材と、
   を備えた加圧加工装置であって、
   上記第１部材の上記アーム部における軸支された中間部と上記第１加圧加工部との間に歪み検知手段が取り付けられた加圧加工装置と、
   上記加圧加工装置により加圧加工された加工済みワークを搬送する加工済みワーク搬送装置と、
   上記加工済みワーク搬送装置で搬送される加工済みワークを選択的に排除する加工済みワーク排除装置と、
   上記加圧加工装置の上記第１部材の上記アーム部に取り付けられた歪み検知手段によって検知されたワークの加圧加工毎の該アーム部の歪み量の情報が入力され、歪み量が一定の下限値よりも小さい、若しくは、一定の下限値以下の場合、及び／又は、歪み量が一定の上限値よりも大きい、若しくは、一定の上限値以上の場合に、上記加工済みワーク排除装置に、そのときの加工済みワークを上記加工済みワーク搬送装置から排除させる制御装置と、
   を備えた製品製造システム。

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